CN1475853A - 平板显示器件 - Google Patents

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Abstract

一种平板显示器件，包括用于显示图像的有源区和用于线路的非有源区，在非有源区中，驱动电路将数据信号从信号线施加到图像显示区，该平板显示器件包括：在非有源区中的具有多个第一信号线的第一信号层；在非有源区中的具有多个第二信号线的第二信号层；和在第一和第二信号层之间的第一绝缘层。

Description

平板显示器件
技术领域
本发明涉及平板显示器件，特别涉及使用集成驱动电路的LCD板。
背景技术
随着信息社会的发展，对于各种显示装置的需求增加。因此，现已进行了许多努力以研究和开发各种平板显示器件，例如液晶显示器(LCD)、等离子体显示板(PDP)、场致发光显示器(ELD)和真空荧光显示器(VFD)，并且一些种类的平板显示器件已经应用于各种设备的显示器。在各种平板显示器件中，由于诸如图像质量好、厚度薄、重量轻以及功耗低的有利特性，LCD器件作为可移动性显示器代替CRT(阴极射线管)获得了最广泛的应用。除了可移动型的LCD器件，例如用于笔记本计算机的显示器，已经开发了用于计算机显示器和电视机的LCD器件。
LCD器件包括两个相互面对的基板，和注入在两个基板之间的液晶。根据液晶的温度或密度，液晶具有不同的排列方向。液晶具有液体材料的流动性和固体材料的结晶性。也就是，液晶介于固体和液体之间，处于恰在融化的固体变成液体之前的状态。当光照射到液晶时，或者把电场或磁场施加到液晶时，液晶具有光学各向异性晶体的双折射性。此外，在预定的温度范围内液晶具有液体和固体二者的特性。
图1示出了包括根据驱动电路产生的视频信号显示图像的液晶显示(LCD)板的现有技术的LCD器件。参考图1，LCD器件包括以矩阵形式形成在第一基板21上的多个选通线14和数据线16。多个薄膜晶体管13形成在多个选通线14和数据线16的各交叉点处。然后，具有黑底23的滤色器和公共电极24依次形成在与第一基板21相对的第二基板22一侧上。液晶25位于第一和第二基板21和22之间。公共电极24面对在第一基板21上形成的像素电极26，使得每个像素电极与液晶25和公共电极24一起限定现有技术LCD器件的像素。
如图2所示，每个薄膜晶体管13包括如铝Al、铬Cr、或钼Mo等金属构成的栅电极30。此外，每个薄膜晶体管13包括如铝Al、铬Cr、或钼Mo等金属构成的源电极32和漏电极33。半导体层34位于源电极32和漏电极33之间。分别在半导体层34、源电极32和漏电极33之间设置杂质半导体层36。栅电极30连接到如图1所示选通线14，源电极32连接到如图1所示数据线16，漏电极33连接到像素电极26。当将扫描电压通过选通线14施加到栅电极30时，操作薄膜晶体管以将来自数据线16的数据电压施加到像素电极26。
通过薄膜晶体管施加到像素电极26的数据电压在像素电极26和公共电极24之间产生电压差。该电压差改变像素电极26和公共电极24之间的液晶25的排列，从而改变了像素的透光性。因此，根据施加到像素的数据电压，可以利用LCD器件的像素产生可视图像。
近来，LCD器件具有更高清晰度和更大尺寸的趋势。此外，已尝试将有源区显示部分和用于显示部分的驱动电路制造在同一基板上。驱动电路应该使用具有高迁移率的薄膜晶体管作为用于高速开关视频信号的开关器件。然而，现有技术的显示部分的同一基板上形成的驱动电路中的薄膜晶体管(TFT)包括与像素TFT的半导体层34相同的具有低迁移率的非晶氢化硅(a-Si：H)。因此，现有技术的LCD器件实现需要高速开关视频信号的高分辨率和大尺寸方面存在问题。
一种克服这种问题的方法是使用多晶硅TFT(Poly-Si-TFT)代替非晶氢化硅TFT。具体地说，多晶硅TFT被用于LCD板内集成的驱动电路中。此外，像素中的TFT的有源层(例如图2的半导体层34)由多晶硅制成，由此防止了由于像素的开关造成的图像模糊。此外，由于驱动电路形成在同一基板上，不需进行用于将驱动电路(驱动IC)连接到LCD板的诸如玻板上芯片(COG)或载带自动键合(TAB)的工艺步骤，由此降低了制造成本。
图3是表示使用多晶硅TFT的现有技术LCD板的剖面图。如图3所示，现有技术LCD板包括用于显示图像的有源区1、数据驱动电路2、选通驱动电路3以及输入端4。数据驱动电路2被集成到LCD板内，用于驱动有源区1内的数据线5。选通驱动电路3被集成到LCD板内，用于驱动有源区1内的选通线6。输入端4被集成到LCD板中，用于提供数据信号以注入数据线5，提供第一电源信号以操作选通驱动电路3，提供第二电源信号以操作数据驱动电路2、静电放电保护电路，提供控制信号以控制选通驱动电路3和数据驱动电路2。数据驱动电路2与选通驱动电路3分开，使得数据驱动电路2把信号施加到数据线5，选通驱动电路3把信号施加到选通线6。
如图4所示，数据线45被分为多个块，每个块通过多个开关器件46接收来自多个信号线S1-Sn的视频信号。每个块包括移位寄存器43和缓冲器44，用于驱动被划分为“m”个块的数据线45。形成多个信号线S1-Sn，以将从数字-模拟转换器(未示出)输出的视频信号传送到每个数据线45。根据从移位寄存器43和缓冲器44输出的驱动信号，多个开关器件46依次将信号线S1-Sn的视频信号施加到用于每个块的数据线。由于像素中TFT的有源层由具有高电子迁移率的多晶硅制成，因此可以驱动被分为‘m’个块的每个数据线45。
使用多晶硅TFT的现有技术LCD板的驱动电路与使用非晶氢化硅TFT的现有技术驱动电路的不同之处在于，各数据线被分为‘m’个块，以降低在选择选通线期间LCD板和外部电路之间接触线的数量，由此把显示电压依次提供到数据线。使用多晶硅TFT的现有技术LCD板的驱动电路具有其它优点。例如，如果LCD板为反射型LCD板，那么LCD板包括用于栅电极、源/漏电极、反射电极和像素电极的多层金属以及一绝缘层。
图4的多个信号线S1-Sn是单层结构，可以在用于形成栅电极、源/漏电极或像素电极的金属化工艺期间形成该结构。如图5A和5B所示，在单层中形成的多个信号线S1-Sn需要使用现有技术LCD器件中的一个不能被用作有源区的区域。不能在有源区中使用的该未使用区域或非有源区与信号线S1-Sn的数量成比例地增加。
发明内容
因此，本发明涉及使用集成驱动电路的平板显示器件，基本上避免了由于现有技术的局限和缺点造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供使平板显示器件的非有源区或非显示区最小。
本发明的其它优点、目的和特点部分地阐述在下面的说明中，部分地对于研究了下文的本领域普通技术人员来说是显而易见的，或者可以从本发明的实施中获得。通过在书面的说明书和它的权利要求书以及附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为实现这些目的和其它优点，根据本发明的目的，如这里实施和广泛介绍的，平板显示器件包括用于显示图像的有源区和用于线路的非显示区，在非显示区中驱动电路将数据信号从信号线施加到图像显示区，该器件包括非有源区中的多个第一信号线的第一信号层、非有源区中的多个第二信号线的第二信号层、和第一与第二信号层之间的第一绝缘层。
应该理解以上的概述和以下本发明的详细说明仅为示例性的和说明性的，意在进一步说明本发明的权利要求。
附图说明
被包括以便进一步理解本发明并引入并构成本说明书一部分的附图示出了本发明的各实施例并和说明书一起介绍本发明的原理。
在附图中：
图1是示出了现有技术LCD板的透视图；
图2是示出了LCD板的有源区中的现有技术TFT的剖面图；
图3是示出了具有集成驱动电路的现有技术LCD板的剖面图；
图4是示出了图3的数据驱动电路的细部图；
图5A是示出了图4的信号线的剖面图；
图5B是示出了图4的信号线的平面图；
图6A到6F示出了根据本发明示例实施例的LCD器件的制造工艺步骤；以及
图7到11是根据本发明的第一到第四示例实施例的LCD器件的信号线的剖面图。
图12示出了本发明示例实施例的等效电路。
具体实施方式
现在参考附图中的例子详细介绍本发明的优选实施例。只要可能，各图中相同的参考数字表示相同或类似的部分。
图6A到6F示出了具有集成驱动电路的LCD器件的制造工艺步骤。具体地说，图6A到6F是具有集成驱动电路的LCD板中的像素单元的剖面图。下面参考图6A到6F的像素单元对用于多晶硅TFT的LCD板的制造工艺步骤进行说明。
参考图6A，通过化学汽相淀积(CVD)法在玻璃基板201上依次形成氧化硅材料SiO2的缓冲层202和非晶硅层(a-Si：H)203。缓冲层202防止了玻璃基板201的杂质扩散到非晶硅层203。如图6B所示，晶化该非晶硅层，由此形成了多晶硅层206。
在晶化非晶硅层的方法中，可以使用顺序横向固化(SLS)法，其中通过激光诱导硅晶体的横向生长，由此制造优良的单晶硅。在SLS法中，硅晶粒垂直于液相型硅和固相型硅之间的界面生长。此外，通过控制晶化非晶硅层的激光束的激光能量，硅晶粒以预定的长度在横向生长。
如图6C所示，将多晶硅层206构图成岛形，由此形成了薄膜晶体管(TFT)的有源层。然后，在包括多晶硅层206的玻璃基板201的整个表面上形成氧化硅层或氮化硅层的栅绝缘层207。随后，通过溅射在栅绝缘层207上淀积金属层并构图，由此形成具有栅电极208的选通线(未示出)。
如图6D所示，使用栅电极28作为掩模，通过离子注入工艺步骤将n+离子注入到栅电极208两侧的多晶硅层206中，由此形成源和漏区206a和206b。然后，在包括栅电极208的玻璃基板201的整个表面上形成层间绝缘层209。参考图6E，选择性刻蚀层间绝缘层209和栅绝缘层207，以形成露出源和漏区206a和206b的孔。淀积金属层以填充这些孔，然后构图以形成源和漏电极210和211。然后，把第一和第二绝缘层212和213依次淀积在玻璃基板201的整个表面上。
如图6F所示，选择性刻蚀第一和第二绝缘层212和213以形成露出漏电极211的预定部分的接触孔。在像素区中形成像素电极214，并通过接触孔与漏电极211接触。把分别具有以上结构的多个像素单元组合在一起形成图3所示的图像显示区。此时，在制造工艺步骤中，栅电极208、源和漏电极210和211、和像素电极214由金属层制成。虽然未示出，在反射型LCD板中，反射电极由金属层制成。
在本发明的优选实施例中，当在绝缘层201上形成多个金属线时，以多层结构形成图4所述的多个信号线S1-Sn，以便使LCD板的非有源区或非显示区最小。图7到11是根据本发明的第一、第二、第三和第四示例实施例的LCD器件的剖面图。
如图7所示，多个金属线300a和300b形成在绝缘层201(或玻璃基板)上，作为两层。绝缘层400设置在分别具有多个信号线300a和300b的每层之间。绝缘层402在多个信号线300a和300b以及绝缘层400之上形成。具体地说，多个信号线300a和300b是图4所示用于将信号施加到多个数据线45的多个信号线S1-Sn。当多个信号线300a和300b形成为两层时，信号线300a可以由形成图6E的漏电极211的金属层制成，信号线300b由形成图6F的像素电极214的金属层制成。另选地，信号线300a可以由用于形成图6的栅电极208的金属层制成，信号线300b可以由用于形成图6F的像素电极214的金属层制成。在另一个选择中，信号线300a可以由用于形成图6C的栅电极208的金属层制成，信号线300b可以由用于形成图6E的漏电极211的金属层制成。在图7中，多个信号线300a和300b形成为两层。具体地说，信号线300b所处的一层覆盖信号线300a所处的另一层。然而，可以在本发明的多层结构中使用多于两个金属层。例如，通过使用形成选通线的金属层，多个信号线可以形成为三层。在反射型LCD板的情况下，通过使用形成反射电极的金属层，可以在由形成选通线的金属层制成的第三层之外增加第四层。另选地，具有信号线的多个层可以由与形成LCD板的有源区或显示部分中的像素单元的金属层不同的金属层制成。
在本发明的第一示例实施例中，分别具有多个信号线300a和300b的两层相互正好重叠，使得在两层之间可能产生信号干扰。此外，如果绝缘层损伤，在两个信号线层300a和300b之间可能发生短路。图8是示出了根据本发明的第二示例实施例的LCD板的信号线的图，其中信号线300a和300b不重叠。
参考图8，分别具有多个信号线300a和300b的两层形成在绝缘层201上方。绝缘层400位于分别具有多个信号线300a和300b的各层之间。绝缘层400b形成在多个信号线300a和300b以及绝缘层400之上。如图8所示，一层的各信号线300a与另一层的各信号线300b偏离。该偏离可以是如图8所示的完全偏离，或者是部分偏离。通过使一层的信号线与另一层的信号线偏离，可以防止两层的信号线之间的信号干扰。此外，可以防止由于制造绝缘层时的故障造成的两层信号线之间的短路。本发明的示例第二实施例还可以应用于具有多于两层信号线的多层结构。
图9是根据本发明的第三示例实施例的具有多晶硅TFT的LCD板的信号线的剖面图。如图9所示，多个信号线300a和300b形成在绝缘层201上，作为两层，另一接地线500的层位于两个信号线层300a和300b之间。每个接地线500正好位于相互重叠的两层信号线300a和300b之间。
绝缘层400和404位于信号线300a和300b和接地线500的各层之间。绝缘层402形成在信号线300a和300b以及接地线500之上。例如，在反射型LCD板中，信号线300a和300b分别由用于分别制造漏电极和像素电极的金属层制成，接地线500由用于制造反射电极的金属层制成。在另一个例子中，在反射型LCD板中，当用于反射电极的金属层形成也在像素电极上方形成时，信号线300a和300b分别由用于漏电极和反射电极的金属层制成，并且接地线500由用于制造像素电极的金属层制成。
接地线500位于两层信号线300a和300b之间，并且与信号线300a和300b的排列方向相同。接地线500具有与信号线300a和300b的宽度W相同的宽度D，或者大于信号线300a和300b的宽度W的宽度(D≥W)。接地线500的宽度D等于或大于信号线300a和300b的宽度W，由此防止了两个信号线层300a和300b之间的信号干扰。如图10所示，也可以形成板型接地线500以防止信号干扰。
图11是根据本发明的第四示例实施例的使用多晶硅TFT的LCD板的信号线的剖面图。图12示出了本发明第四示例实施例的等效电路。参考图11和12，多个信号线300a和300b形成在绝缘层201上，作为两层。板型接地线600位于分别具有多个信号线300a和300b的两层之间，以防止信号干扰。绝缘层400位于信号层300a和板型接地线600之间。绝缘层404位于信号层300b和板型接地线600之间。绝缘层402形成在多个金属线300a和300b以及绝缘层402和404之上。
在上述示例实施例中，形成了两层信号线。然而，本发明不限于仅两层信号线。可以形成任何数量层的信号线，并且在一些或所有层之间可以具有接地线，以便减小LCD板的非有源区或非显示区。
此外，通过在电线之间插入接地线，可以防止两层信号线之间的信号干扰。
对于本领域的技术人员来说显然可以在本发明中进行多种修改和变型。由此，本发明意在覆盖在本发明的附带的权利要求书及等同物范围内的本发明的修改和变型。

Claims (15)

1.一种平板显示器件，包括用于显示图像的有源区和用于线路的非有源区，在非有源区中，驱动电路将数据信号从信号线施加到图像显示区，该平板显示器件包括：
在非有源区中的具有多个第一信号线的第一信号层；
在非有源区中的具有多个第二信号线的第二信号层；
在第一和第二信号层之间的第一绝缘层。
2.根据权利要求1的平板显示器件，进一步包括具有多个第三信号线的第三信号层。
3.根据权利要求2的平板显示器件，其中第一、第二和第三信号线分别由用于形成有源区中的选通线、数据线和像素电极的金属层制成。
4.根据权利要求2的平板显示器件，其中第一、第二和第三信号线分别由用于形成有源区中的选通线、数据线和反射电极的金属层制成。
5.根据权利要求1的平板显示器件，其中第一和第二信号线分别由用于形成有源区中的数据线和像素电极的金属层制成。
6.根据权利要求1的平板显示器件，其中第一和第二信号线分别由用于形成有源区中的选通线和像素电极的金属层制成。
7.根据权利要求1的平板显示器件，其中第一和第二信号线分别由用于形成有源区中的选通线和数据线的金属层制成。
8.根据权利要求1的平板显示器件，其中第一信号线与第二信号线偏离。
9.根据权利要求8的平板显示器件，其中第一信号线与第二信号线部分地偏离。
10.根据权利要求1的平板显示器件，其中第一信号线与第二信号线重叠。
11.根据权利要求2的平板显示器件，进一步包括在第二和第三信号层之间的第二绝缘层。
12.根据权利要求11的平板显示器件，进一步包括在第一和第二绝缘层之间的具有接地线的接地层。
13.根据权利要求12的平板显示器件，其中接地线的宽度大于第一信号线的宽度。
14.根据权利要求12的平板显示器件，其中接地线是把第一和第二信号线分开的板型接地线。
15.根据权利要求12的平板显示器件，其中接地层包含多个接地线，其中每个接地线正好位于相互重叠的第一和第二信号线之间。
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