CN1693980A - 适用于广视角液晶显示器的像素结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于广视角液晶显示器的像素结构，其包括：一对栅极线、一对数据线、一像素电极以及一储存电容。两栅极线平行设置于一基板上，而两数据线平行设置于基板上且大体垂直相交于两栅极线，以在基板上定义出一像素区。像素电极设置于像素区上方，且储存电容设置于像素区上方，其大体平行其中一栅极线且与该栅极线相邻或部分交迭。本发明还提供一种适用于广视角液晶显示器的像素结构的制造方法。

Description

适用于广视角液晶显示器的像素结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种广视角显示器，特别涉及一种适用于广视角显示器的像素结构，用以有效提升图像质量。

背景技术

液晶显示器(LCD)利用外加电场的作用，使得液晶分子产生转动而改变液晶配向状态。液晶显示器藉由液晶分子配向变化所产生的各种光学性质的变化，例如双折射、旋光、二色性等，将其转换成视觉上的变化以达到显示图像信息的目的。由于液晶显示器具有厚度薄、重量轻、低耗电、及低操作电压等特点，目前已广泛应用于便携式个人计算机、数码相机、投影仪等电子产品上，而在平面显示器市场中占有重要的地位。

目前的液晶显示器正朝着高亮度、高对比度、广视角、大面积、及全彩色的趋势发展。其中，为了解决视角的问题，发展出一种多域垂直配向(multi-domain vertical alignment，MVA)液晶显示器，其将显示用的液晶区域分隔成多域，藉以使液晶分子朝多个方向倾斜，进而增加液晶显示器的视角。在这种液晶显示器中，为了精确控制液晶分子的倾斜方向，通常需要以预倾角(pre-tilt angle)来控制液晶的排列方向。一般常见的作法是利用狭缝(slit)或与突出部(protrusion)的组合来产生预倾角。

图4示出了传统多域垂直配向液晶显示器的像素结构平面示意图。像素结构包括：一基板10、栅极线12a及12b、数据线18a及18b、一储存电容24、绝缘层25及一像素电极26。栅极线12a及12b与数据线18a及18b垂直相交并设置于基板10上，例如是一阵列基板，以构成一像素区20。像素区20上方依次设置有储存电容24、像素电极26及夹设于其间的绝缘层(保护层)25。典型的储存电容24位于像素区20中间的部分，其包括：一下电极12c、一上电极18c及介于上下电极18c及12c的间的一电容绝缘层(未示出)。像素电极26具有用以产生预倾角的狭缝26a，且其通常会跨过储存电容24上方。

由于在观看此类型液晶显示器时，邻近栅极线12a及12b两侧的液晶排列较差，容易造成色偏的现象。为了消除此现象，通常栅极线12a及12b上方会利用黑底(black matrix)(未示出)来遮住该处。然而，如此会影响开口率(aperture ratio)，不利于开口率的提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于广视角液晶显示器的像素结构及其制造方法，其藉由改变储存电容的配置，以有效改善色偏(wash out)现象，且同时维持或甚至增加开口率。

根据上述的目的，本发明提供一种适用于广视角液晶显示器的像素结构，其包括：一对栅极线、一对数据线、一像素电极以及一储存电容。该对栅极线平行设置于一基板上，而该对数据线平行设置于基板上且大体垂直相交于该对栅极线，以在基板上界定出一像素区。像素电极设置于像素区上方，且储存电容设置于像素区上方，其大体平行于其中一栅极线且与该栅极线相邻或部分交迭。

又根据上述的目的，本发明提供一种适用于广视角液晶显示器的像素结构的制造方法。在一基板上形成一第一导电层，并界定第一导电层，以在基板上形成大体相互平行的一对栅极线。在基板上形成一第一绝缘层，并覆盖该对栅极线。在第一绝缘层上形成一第二导电层，并界定第二导电层，以在第一绝缘层上形成一对数据线及一储存电容的下电极，其中该对数据线大体相互平行并大体垂直相交于该对栅极线而形成一像素区，且储存电容的下电极大体平行于其中一栅极线且与该栅极线相邻或部分交迭。在第一绝缘层上形成一第二绝缘层，并覆盖第一及第二数据线及储存电容的下电极。在像素区上方的第二绝缘层上形成一像素电极，其部分延伸于储存电容的下电极上方，用以作为一储存电容的上电极。

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1A至1G示出了根据本发明实施例的适用于广视角液晶显示器的像素结构的制造方法的平面示意图。

图1G-1示出了根据本发明另一实施例的适用于广视角液晶显示器的像素结构平面示意图。

图2A至2G分别示出了图1A至1G中沿2A-2A’、2B-2B’、2C-2C’、2D-2D’、2E-2E’、2F-2F’、2G-2G’线的剖面示意图。

图3A至3C分别示出了图1E至1G中沿3A-3A’、3B-3B’、3C-3C’线的剖面示意图。

图4示出了传统广视角液晶显示器的像素结构的平面示意图。

符号说明：

公知

10～基板；12a、12b～栅极线；12c～下电极；18a、18b～数据线；18c～上电极；20～像素区；24～储存电容；25～绝缘层；26～像素电极；26a～狭缝。

本发明

100～基板；102～第一导电层；102a、102b～栅极线；102c～共用线；102d～侧向延伸部；103～栅极电极；104～第一绝缘层；106～非晶硅层；108～第二导电层；108a、108b～数据线；108c、108d、108e～导电图案层；110～像素区；111a～源极电极；111b～漏极电极；112～第二绝缘层；112a、112b、112c、112d、112e、112f～接触孔；114、118、120、122～储存电容；116～像素电极；116a～狭缝；117a、117b～透明导电部。

具体实施方式

图1G示出了本发明实施例的适用于广视角液晶显示器的像素结构的平面示意图。此处，广视角液晶显示器可为多域垂直配向(multi-domain verticalalignment，MVA)液晶显示器。像素结构包括：一基板100、一像素电极116以及多个储存电容114、118、120及122。基板100上设置有至少一对平行的栅极线102a及102b及至少一对平行的数据线108a及108b。数据线108a及108b大体垂直相交于栅极线102a及102b，以在基板100上界定出一像素区110。

在像素区110上方设置有一薄膜晶体管及一像素电极116。此处，薄膜晶体管至少包括：一栅极电极103(未示出)、作为有源(沟道)层的多晶硅层106、源极电极111a及漏极电极111b。栅极电极103电连接至栅极线102a、源极电极111a电连接至像素电极116而漏极电极111b电连接至数据线108a。像素电极116可由一透明导电层所构成，例如铟锡氧化物(ITO)，且其具有至少一狭缝116a，用以产生预倾角。

多个储存电容114、118、120及122设置于像素区110上方。储存电容114位于像素区110中间的部分，且大体平行于栅极线102a及102b。在本实施例中，储存电容114的下电极102c与栅极线102a及102b由相同的导电层界定而成。再者，上电极108e与数据线108a及108b由相同的导电层界定而成。

在另一实施例中，像素电极116与储存电容114的上电极由相同的导电层界定而成，而无需额外设置上述上电极108e。

储存电容118大体平行于且邻近栅极线102a，而储存电容120大体平行于且邻近栅极线102b。不同于储存电容114，储存电容118及120的下电极108c及108d与数据线108a及108b是由相同的导电层界定而成的，而像素电极116与储存电容118及120的上电极是由相同的导电层界定而成的。亦即，以像素电极116作为储存电容118及120的上电极。

储存电容122大体平行且邻近数据线108a。相同于储存电容114，储存电容122的下电极102d与栅极线102a及102b是由相同的导电层界定而成的。此外，相同于储存电容118及120，像素电极116与储存电容122的上电极由相同的导电层界定而成。

图1G-1示出根据本发明另一实施例的适用于广视角液晶显示器的像素结构的平面示意图，其中相同于图1G的部件使用相同的标号，且此处省略相同或类似的说明。在本实施例中，不同于图1G之处在于大体平行于数据线108a的储存电容122可与数据线108a部分交迭。同样地，分别大体平行于栅极线102a及102b的储存电容118及120可分别与栅极线102a及102b部分交迭。

以下配合图1A至1G、图2A至2G及图3A至3C说明本发明实施例的适用于广视角液晶显示器的像素结构的制造方法。其中，图1A至1G示出广视角液晶显示器的像素结构的制造方法平面示意图；图2A至2G分别示出图1A至1G中沿2A-2A’、2B-2B’、2C-2C’、2D-2D’、2E-2E’、2F-2F’、2G-2G’线的剖面示意图；图3A至3C分别示出图1E至1G中沿3A-3A’、3B-3B’、3C-3C’线的剖面示意图。首先，请参照图1A及2A，提供一基板100，例如是由透明玻璃或石英所构成的阵列基板。在基板100上形成一第一导电层102，例如铝、铬、钼、钨、铜或其合金。接着，请参照图1B及2B，界定第一导电层102，以在基板100上形成大体相互平行的栅极线102a及102b，其中栅极线102a具有一突出部103，用以作为薄膜晶体管的栅极电极。同时，藉由界定第一导电层102，而在栅极线102a及102b之间形成一大体平行于栅极线102a及102b的共用线102c。在本实施例中，共用线102c具有大体平行且邻近于随后形成的一数据线的一侧向延伸部102d。侧向延伸部102d的一端可具有一突出部，其大体平行且邻近于一栅极线102b。共用线102c及其侧向延伸部102d用以分别作为后续储存电容的下电极。

接下来，请参照图1C及2C，在基板100上形成一第一绝缘层104，例如氧化硅或氮化硅层，并覆盖栅极线102a及102b、栅极电极103以及共用线102c及其侧向延伸部102d。此处，第一绝缘层104用作薄膜晶体管的栅极绝缘层以及储存电容绝缘层。之后，可藉由传统沉积技术，例如化学气相沉积(CVD)，在栅极电极103上方的第一绝缘层104上形成一多晶硅或非晶硅层106，用以作为薄膜晶体管的有源(沟道)层。

接下来，请参照图1D及2D，在第一绝缘层104上形成一第二导电层108，例如铝、铬、钼、钨、铜或其合金，并覆盖多晶硅或非晶硅层106。接着，界定第二导电层108，以在第一绝缘层104上形成大体相互平行的数据线108a及108b，且其大体垂直相交于栅极线102a及102b而形成一像素区110。同时，藉由界定该第二导电层108，以在多晶硅层(有源层)106上分别形成源极电极111a与漏极电极111b。此外，藉由界定该第二导电层108，以在第一绝缘层104上形成大体相互平行于栅极线102a及102b的导电图案层108c、108d及108e。导电图案层108c及108d分别邻近栅极线102a及102b，用以作为后续储存电容的下电极。导电图案层108e形成于共用线102c上方的第一绝缘层104上，用以作为储存电容的上电极。在本实施例中，共用线102c、导电图案层108e以及介于其间的第一绝缘层104在像素区110中间部构成一储存电容114，如图1E、2E及3A所示。

接下来，请参照图1F、2F及3B，在第一绝缘层104上形成一第二绝缘层(保护层)112，并覆盖数据线108a及108b、源极及漏极电极111a及111b、以及导电图案层108c、108d及108e。第二绝缘层112可独自或与第一绝缘层104一起用作储存电容绝缘层，其可为单层或多层结构，例如为氧化硅层、氮化硅层、或其组合。之后，蚀刻第二绝缘层112和/或第一绝缘层104，以在其中形成多个介层洞(接触孔)112a、112b、112c、112d、112e及112f。其中，接触孔112a用于电连接薄膜晶体管与后续形成的像素电极，而接触孔112b、112c、112d、112e及112f则用以电连接多个储存电容。

最后，请参照图1G、2G及3C，在第二绝缘层112上形成一透明导电层(未示出)，例如ITO并填入接触孔112b、112c、112d、112e及112f。之后，界定透明导电层，以在像素区110上方的第二绝缘层112上形成一像素电极116。像素电极116具有一狭缝116a，用以产生预倾角。此外，像素电极116部分延伸于作为储存电容下电极的导电图案层108c及108d与共用线102c的侧向延伸部102d上方，而分别构成储存电容118、120及122。

在另一实施例中，像素电极116可作为储存电容114的上电极，而无需在界定第二导电层108时形成导电图案层108e，以及在蚀刻第二绝缘层112时形成接触孔112b。亦即，储存电容114可由共用线(下电极)102c、像素电极(上电极)、及第一及第二绝缘层(电容绝缘层)104及112所构成。

同时，藉由界定透明导电层，以在接触孔112c及接触孔112d上方形成与像素电极116分开的透明导电部117a且在接触孔112e与112f上方形成与像素电极116分开的透明导电部117b。储存电容114、118、120及122藉由透明导电部117a及117b以及接触孔112b、112c、112d、112e及112f彼此电连接。

另外，本领域技术人员可通过类似图1A至1G所示的工艺步骤，制作出如图1G-1所示的像素结构。为简化说明，此处不再加以赘述。

根据本发明的像素结构，由于非透明的导电图案层108c及108d分别与栅极线102a及102b相邻或部分交迭，因此无需额外在栅极线上方形成黑底即可排除邻近栅极线处所产生的色偏现象，同时有助于开口率的提高。此外，由于储存电容118、120及122的存在，储存电容114的面积得以缩小，以进一步改善开口率，并有效提升图像质量。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种适用于广视角液晶显示器的像素结构，包括：

第一及第二栅极线，平行设置于一基板上；

第一及第二数据线，平行设置于所述基板上且大体垂直相交于所述第一及第二栅极线，以在所述基板上定义出一像素区；

一像素电极，设置于所述像素区上方；以及

一第一储存电容，设置于所述像素区上方，其大体平行所述第一栅极线且与第一栅极线相邻或部分交迭。

2.如权利要求1所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，其中所述第一及第二数据线与所述第一储存电容的下电极由相同的导电层界定而成。

3.如权利要求1所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，其中所述像素电极与所述第一储存电容的上电极由相同的导电层界定而成。

4.如权利要求1所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，还包括一第二储存电容，设置于像素区上方，其大体平行所述第二栅极线且与第二栅极线相邻或部分交迭。

5.如权利要求4所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，其中所述第一及第二数据线与所述第二储存电容的下电极由相同的导电层界定而成。

6.如权利要求4所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，其中所述像素电极与所述第二储存电容的上电极由相同的导电层界定而成。

7.如权利要求1所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，还包括一第二储存电容，设置于像素区的中间部上方，其大体平行所述第一及第二栅极线。

8.如权利要求7所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，其中所述第一及第二栅极线与所述第二储存电容的下电极由相同的导电层界定而成。

9.如权利要求7所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，其中所述第一及第二数据线与所述第二储存电容的上电极由相同的导电层界定而成。

10.如权利要求7所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，其中所述像素电极与所述第二储存电容的上电极由相同的导电层界定而成。

11.如权利要求1所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，还包括一第二储存电容，设置于像素区上方，其大体平行于所述第一数据线且与第一数据线相邻或部分交迭。

12.如权利要求11所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，其中所述第一及第二栅极线与所述第二储存电容的下电极由相同的导电层界定而成。

13.如权利要求11所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构，其中所述像素电极与所述第二储存电容的上电极由相同的导电层界定而成。

14.一种适用于广视角液晶显示器的像素结构的制造方法，包括：

在一基板上形成一第一导电层；

界定所述第一导电层，以在所述基板上形成大体相互平行的第一及第二栅极线；

在所述基板上形成一第一绝缘层，并覆盖所述第一及该第二栅极线；

在所述第一绝缘层上形成一第二导电层；

界定所述第二导电层，以在所述第一绝缘层上形成一第一数据线、一第二数据线、及一第一储存电容的下电极，其中所述第一及第二数据线大体相互平行并大体垂直相交于所述第一及第二栅极线而形成一像素区，所述第一储存电容的下电极大体平行于所述第一栅极线且与第一栅极线相邻或部分交迭；

在所述第一绝缘层上形成一第二绝缘层，并覆盖所述第一数据线、第二数据线、及第一储存电容的下电极；以及

在所述像素区上方的第二绝缘层上形成一像素电极，其部分延伸于所述第一储存电容的下电极上方，用以作为一第一储存电容的上电极。

15.如权利要求14所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构的制造方法，还包括：

藉由界定所述第一导电层，以在所述第一及第二栅极线之间形成一大体平行的第二储存电容的下电极；

在第二储存电容的下电极上覆盖所述第一绝缘层；以及

藉由定义所述第二导电层，以在该第二储存电容的下电极上方的所述第一绝缘层上形成一第二储存电容的上电极。

16.如权利要求14所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构的制造方法，还包括：

藉由界定所述第一导电层，以在所述第一及第二栅极线之间形成一大体平行的第二储存电容的下电极；

在第二储存电容的下电极上覆盖所述第一及第二绝缘层；以及

在所述第二储存电容的下电极上方的所述第二绝缘层上形成该像素电极，用以作为一第二储存电容的上电极。

17.如权利要求14所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构的制造方法，还包括：

藉由界定所述第二导电层，以在所述第一绝缘层上形成一第二储存电容的下电极，其大体平行于所述第二栅极线且与第二栅极线相邻或部分交迭；

在第二储存电容的下电极上覆盖所述第二绝缘层；以及

在所述第二储存电容的下电极上方的所述第二绝缘层上形成所述像素电极，用以作为第二储存电容的上电极。

18.如权利要求14所述的适用于广视角液晶显示器的像素结构的制造方法，还包括：

藉由界定所述第一导电层，以在所述基板上形成一第二储存电容的下电极，其大体平行于所述第一数据线且与第一数据线相邻或部分交迭；

在第二储存电容的下电极上依次覆盖所述第一及第二绝缘层；以及

在所述第二储存电容的下电极上方的第二绝缘层上形成所述像素电极，用以作为第二储存电容的上电极。

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