CN1716015A - 防止像素区外的区域漏光的cot液晶显示器及其制造法 - Google Patents

防止像素区外的区域漏光的cot液晶显示器及其制造法 Download PDF

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Abstract

防止像素区外的区域漏光的COT液晶显示器及其制造法。薄膜晶体管上滤色器(COT)型液晶显示器件包括：像素区，具有由多条选通线和多条数据线的交叉点限定的多个单位像素，所述选通线和数据线形成在第一基板上；焊盘区，接收驱动信号并将该驱动信号施加给所述选通线和数据线；所述焊盘区与所述像素区之间的密封图案；具有第一黑底的外部区域，所述外部区域在所述密封图案与所述像素区之间，并且所述第一黑底形成在所述第一基板上；以及所述焊盘区与所述像素区之间的静电放电电路，所述静电放电电路形成在所述第一基板上。

Description

防止像素区外的区域漏光的COT液晶显示器及其制造法
技术领域
本发明涉及液晶显示器件，更具体地，涉及在紧邻像素区的外部区域具有黑底的薄膜晶体管上滤色器型液晶显示器件。
背景技术
液晶显示(LCD)器件是利用具有折射各向异性和介电各向异性的液晶分子来显示图像的显示器件。通常，LCD器件包括：阵列基板，其中以矩阵形式排列有多个单位像素；滤色器基板，面对阵列基板并以彩色显示图像；以及所述阵列基板与所述滤色器基板之间的液晶层。
以高亮度提供鲜明色彩的TN(扭曲向列)型LCD器件近年来得到广泛使用。TN型LCD器件包括：阵列基板，其中以矩阵形式排列有多个单位像素；滤色器基板，具有滤色器层并面对阵列基板；液晶层，其被形成为使得液晶分子在两个基板之间扭曲。此外，在阵列基板的各像素处形成有作为单位像素的开关器件的薄膜晶体管(TFT)。由此，通常将阵列基板称作TFT阵列基板。
由于LCD器件自身不能发光，所以LCD器件包括用于从外部提供光的背光组件。通常，在TN型LCD器件中，光从TFT阵列基板下方前进，穿过液晶层和上滤色器层以显示图像。从TFT阵列基板下方前进的光中的一部分是不需要的，应当被遮挡。因此，形成黑底来遮挡该不必要的光。
通常，黑底是由滤色器层上的不透明的金属薄膜或有机膜形成。然而，在滤色器基板上形成黑底的LCD器件的缺点在于，难于精确地将阵列基板和滤色器基板接合在一起。因此，提出了一种TFT上滤色器(COT)型LCD器件。
在COT型LCD器件中，在阵列基板上形成有黑底和滤色器层，使得LCD板形成工艺集中于阵列基板，并且便于在将阵列基板和滤色器基板进行接合过程中使它们之间对齐。
图1是说明根据现有技术的COT型LCD器件的截面图。在图1中，COT型LCD器件包括下基板101上的滤色器层110和黑底111。COT型LCD器件还包括面对下基板101的上基板150，以及下基板101与上基板150之间的液晶层140。下基板101包括相互交叉并限定多个单位像素的选通线(未示出)和数据线108。此外，下基板101包括每个单位像素一侧上的TFT、每个单位像素处的滤色器层110以及滤色器层110之间的黑底111。
虽然未示出，但是在下基板101(其为透明玻璃基板)上以矩阵的形式设置有多个TFT。TFT包括：用于接收扫描信号的栅极103；形成在栅极103上的栅绝缘层102；有源层104，其为形成在栅绝缘层102上的半导体层；以及欧姆接触层107，其使有源层104与源极105和漏极106接触。此外，在TFT上形成有用于保护TFT并使其与外界绝缘的钝化层109。
在钝化层109上形成有黑底111。以矩阵形式排列黑底111，以遮挡从选通线(未示出)和数据线108等附近的反斜畴区域(reverse tiltdomain region)泄露出并穿过该区域的光。此外，在各单位像素处的钝化层109上形成有具有红色子滤色器、绿色子滤色器和蓝色子滤色器之一的滤色器110。
在钝化层109上形成像素电极112。具体地，在滤色器110和漏极106中形成接触孔来露出TFT的漏极106，以使得像素电极112通过该接触孔连接到漏极106。
上基板150(其为玻璃基板)包括公共电极151和取向层152。取向层152形成在公共电极151上，以确定液晶层140的液晶分子的排列方向。
通常将下基板101称为TFT阵列基板。TFT阵列基板包括：形成有像素电极112的像素区；焊盘区，其中形成有用于提供选通电压的选通焊盘和用于提供数据电压的数据焊盘；密封形成区，其中形成有用于将上基板和阵列基板接合在一起的密封剂；以及像素区与密封形成区之间的外部区域。
图2是示出了图1所示的COT型LCD器件的边缘部分的截面图。如图2所示，阵列基板包括像素区A、邻近像素区A的外部区域O、形成有密封线170的密封形成区P、以及形成有各种焊盘的焊盘区Q。
在像素区A与密封线170之间(即在外部区域O中)形成有静电放电(ESD)电路171。ESD电路171可以由多个TFT的组合构成，通过氧化铟锡(ITO)将其一个电极连接到焊盘区Q，另一电极连接到像素区的其它线路。因此，当外部静电通过焊盘区Q进入时，ESD电路171工作以将静电分散到LCD板，并阻挡将静电施加到像素区A，由此保护了像素。
然而，由于具有ESD电路171的外部区域O被透明钝化层所覆盖，因此在外部区域O处出现了背光的漏光。为了解决该问题，已经尝试利用包围LCD板的顶盖175来防止光泄漏。然而，由于顶盖175不应与安装在上基板150的外部处的偏振板174接触，所以顶盖175没有完全覆盖外部区域O，由此无法完全防止漏光。
由此，在与外部区域O对应的上基板150上形成有不透明金属层的附加黑底173。结果，进行两次形成黑底的工艺，一次在阵列基板制造工艺中，另一次在上基板制造工艺中，由此降低了生产效率并增加了制造成本。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种液晶显示器件，其基本上克服了由于现有技术的局限性和缺点所引起的一个或更多个问题。
本发明的一个目的是提供一种液晶显示器件，其在外部区中具有黑底从而防止了在外部区中发生漏光。所述外部区中的黑底从像素区延伸出，或者是除了像素区中的黑底以外的黑底。
本发明的另一目的是提供一种制造液晶显示器件的方法，该方法省去了在上基板上形成黑底的过程。
此外，本发明的另一目的是提供一种制造液晶显示器件的方法，该方法通过在阵列基板上的像素区中形成黑底时在外部区域中形成黑底来缩短制造工艺。
本发明的其它特征和优点将在下面的说明书中提出，部分通过说明书而变得明显，或者可以通过本发明的实践而习得。本发明的目的和其它优点将通过在所撰写的说明书及其权利要求以及附图中所具体指出的结构而实现并获得。
为了实现这些和其它优点并根据本发明的目的，如具体实施和广泛描述的，一种薄膜晶体管上滤色器(COT)型液晶显示器件包括：像素区，其具有由选通线和数据线的交叉所限定的多个单位像素，所述选通线和数据线形成在第一基板上；焊盘区，接收驱动信号并将驱动信号施加给选通线和数据线；焊盘区与像素区之间的密封图案；具有第一黑底的外部区，该外部区处于密封图案与像素区之间，并且该第一黑底形成在第一基板上；以及焊盘区和像素区之间的静电放电电路，该静电放电电路形成在第一基板上。
另一方面，一种液晶显示器件包括：包含薄膜晶体管的第一基板；该薄膜晶体管上的钝化层；该钝化层上的滤色器层；覆盖薄膜晶体管的该钝化层上的第一黑底；以及静电放电电路；面对第一基板的第二基板；将第一基板和第二基板相互接合的密封图案，该密封图案覆盖静电放电电路；以及第一基板与第二基板之间的液晶层。
另一方面，一种薄膜晶体管上滤色器(COT)型液晶显示器件的制造方法包括：在第一基板上的像素区中形成薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括栅极、有源层以及源极和漏极；在薄膜晶体管上形成钝化层；在钝化层上形成延伸到像素区外部的黑底；在该像素区处形成滤色器层；以及在滤色器层上形成像素电极。
应当理解，以上总体说明和以下详细说明都是示例性和说明性的，并且旨在对权利要求所限定的本发明提供进一步的说明。
附图说明
包含附图来提供本发明的进一步理解，并将其并入并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。图中：
图1是表示根据现有技术的COT型LCD器件的截面图；
图2是表示图1所示的COT型LCD器件的边缘部分的截面图；
图3是表示根据本发明一实施例的COT型LCD器件的截面图；
图4是表示根据本发明另一实施例的COT型LCD器件的截面图；
图5A至图5G是表示根据本发明一实施例的制造COT型LCD器件的方法的截面图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。
图3是表示根据本发明一实施例的COT型LCD器件的截面图。在图3中，LCD器件包括具有滤色器层的阵列基板500，以及面对该阵列基板500的上基板600。通过密封图案460将阵列基板500和上基板600接合在一起。在阵列基板500的下基板401上的像素区A中形成有多个选通线(未示出)以及与选通线交叉的多个数据线(未示出)，由此限定多个单位像素。
此外，在阵列基板500上的各单位像素的一侧处形成有作为开关器件的薄膜晶体管(TFT)。通过钝化层409将向单位像素施加数据电压的TFT与外部绝缘。此外，在钝化层409上形成有用于覆盖诸如选通线、数据线等的反斜畴区域的黑底410。黑底410还覆盖形成有TFT的区域。具体地，在像素区A中以矩阵的形式设置黑底410，并且黑底410覆盖了反斜畴区域。同时，在阵列基板500上的各单位像素处形成有滤色器层411。该滤色器层411可以包括红色子滤色器层、绿色子滤色器层和蓝色子滤色器层之一。此外，在每个单位像素处的滤色器层411上形成有像素电极412，并且该像素电极412连接到TFT的漏极。
黑底410不仅位于像素区A中，还延伸到与像素区A紧邻的外部区域O。因为将黑底410形成为延伸到外部区域O，所以防止了经由外部区域O的漏光。
然而，如图2所示，根据现有技术由于在外部区域O中形成有静电放电(ESD)电路，所以难于在LCD器件的外部区域O处形成黑底。由此，如图3所示，根据本发明一实施例的LCD器件包括形成在密封线形成区P中的ESD电路450。虽然未示出，但是ESD电路450可以包括多个薄膜晶体管，并且该ESD电路450的一个电极连接到选通焊盘或数据焊盘，而其另一电极连接到阵列基板500的选通线和数据线或者连接到上基板600的公共电极。选通焊盘和数据焊盘可以处于从外部源(未示出)输入选通信号和数据信号的焊盘区Q中。
ESD电路450对从外部流入的静电进行放电，并对来自像素区A的静电进行阻挡。ESD电路450可以通过像素电极材料(例如ITO)连接到焊盘区Q以及像素区A中的多条线路。具体地，可以通过形成在钝化层409中的多个接触孔(未示出)来进行所述连接。
此外，由于黑底410可以包括厚有机层，所以难于在钝化层409中形成接触孔。具体地，由于黑底410相对较厚，所以难于在其上进行精细的刻蚀，并且因此，可能无法形成露出ESD电路450的接触孔。由此，因为可以在由ITO线路将ESD电路450与像素区A和上基板600的各种线路相连之后形成密封图案460，所以将ESD电路450形成在密封图案460之下，从而该密封图案460可以被形成在ESD电路450上。结果，可能形成没有被黑底410所覆盖的ESD电路450，并且同时形成延伸到外部区域O的黑底410。
此外，上基板600包括第二基板480。第二基板480可以由透明玻璃形成。虽然未示出，但是可以在面对阵列基板500的第二基板480上形成公共电极和取向层。上基板600上的公共电极和阵列基板500上的像素电极412可以产生电场来控制上基板600和阵列基板500之间的液晶层的液晶分子，由此显示图像。
为了保持上基板600与阵列基板500之间的单元间隙，在上基板600或阵列基板500上形成有多个隔体483。此外，在上基板600的外表面处形成有偏振板361，并在阵列基板500的外表面处形成另一偏振板361(未示出)。
由相互接合的上基板600和阵列基板500所形成的LCD板被多个模块器件所保护。例如，模块器件之一为在LCD板之上覆盖该LCD板的顶盖370。顶盖370保护LCD板不受外部撞击等，还防止在阵列基板500的外部区域O处可能发生的漏光。由此，可以通过调整顶盖370的位置来调整ESD电路450的位置。
图4是表示根据本发明另一实施例的COT型LCD器件的截面图。在图4中，阵列基板500包括：像素区A；其中形成有密封图案460的密封线形成区P；形成在密封线形成区P与像素区A之间的外部区域O；以及对其施加选通电压或数据电压的焊盘区Q。虽然未示出，但是在阵列基板500的下基板401上的像素区A内的每个单位像素处形成有像素电极和滤色器层。
在外部区域O中的密封图案460的附近形成有ESD电路450。外部区域O的除了形成有ESD电路以外的部分被黑底410覆盖。由此，在密封图案460的内部形成有ESD电路450，并且在阵列基板500的下基板401上形成有黑底410。
此外，包围LCD板的外边缘的顶盖370延伸至覆盖外部区域O的形成有ESD电路450的一部分。顶盖370可以进一步延伸，只要其不与形成在面对阵列基板500的上基板600的第二基板480上的偏振板361相接触。由此，顶盖370可以位于ESD电路450的正上方。因此，通过顶盖370和黑底410防止了在外部区域O处出现的漏光。
此外，可以形成从密封线形成区P到达焊盘区Q的连接部分(未示出)。由于选通线之间或数据线之间的间隔减小，连接部分可能连接到焊盘区Q。因此，由于连接部分狭窄，可能难于形成ESD电路。然而，根据本发明的一实施例，可以在外部区域O中的非连接部分处形成ESD电路，确保了有足够空间来形成ESD电路。在任何情况下，ESD电路并不限于形成在密封线形成区P或外部区域O中。例如，如果通过改进设计规则将ESD电路设计为具有细线，则可以在连接部分处形成。
图5A到5G是表示根据本发明一实施例的制造COT型LCD器件的方法的截面图。如图5A所示，在下基板401上形成有栅极402和选通焊盘电极403。下基板401可以由玻璃形成。此外，可以利用溅射方法淀积金属薄膜并且利用光刻工艺将该金属薄膜构图成预定图案，来形成栅极402和选通焊盘电极403。然后，在栅极402和选通焊盘电极403上形成栅绝缘层404。栅绝缘层404可以为利用等离子增强化学汽相淀积(PECVD)方法形成的硅氧化物膜。
如图5B所示，在栅极402上形成有源层405和欧姆接触层406。可以通过利用PECVD方法淀积半导体层并且利用干法刻蚀工艺对半导体层进行构图来形成有源层405。
如图5C所示，在有源层405和欧姆接触层406上形成源极407和漏极408。可以通过利用溅射方法淀积金属薄膜层并利用光刻工艺对该金属薄膜层进行构图，来形成源极407和漏极408。虽然未示出，但是当形成源极407和漏极408时可以在像素区处形成数据线。此外，在源极407和漏极408上形成钝化层409。该钝化层409可以为绝缘层。
此外，虽然图5A到5C未示出，但是可以在像素区外部形成ESD电路。也可以通过钝化层409来保护ESD电路。
如图5D所示，在钝化层409上形成黑底410。黑底410形成在像素区A处，并可以包括有机膜。黑底410被形成为格状，并覆盖选通线和数据线(未示出)，由此覆盖与选通线和数据线相邻的作为反斜畴区域的多个部分。此外，黑底410延伸至覆盖外部区域O。
如图5E所示，在每个单位像素处形成滤色器层411。滤色器层411可以包括红色子滤色器层、绿色子滤色器层和蓝色子滤色器层之一，并可以利用光掩模工艺和颜料分散方法形成。具体地，在与TFT对应的预定区域处不形成滤色器层411。
此外，虽然未示出，但是在每个像素处形成露出TFT的漏极408的接触孔。在没有形成滤色器层411的区域处形成接触孔，从而可以通过去除一部分钝化层409来容易地形成。此外，当形成露出漏极408的接触孔时，可以同时形成露出ESD电路的一个电极的另一接触孔，以及露出选通焊盘电极403的另一接触孔。
如图5F所示，在每个单位像素处形成通过接触孔连接到漏极408的像素电极412。可以通过利用溅射方法淀积ITO层并利用光刻工艺对ITO层进行构图，来形成像素电极412。此外，当形成像素电极412时，可以同时形成用于将ESD电路与像素区A的线路相连的焊盘区Q的焊盘和ESD电路连接线405。
此外，在密封形成区P中形成密封图案460。另选地，可以在上基板480上形成密封图案460(如图5G所示)。虽然未示出，可以在形成像素电极412的位置形成取向膜，并且该取向膜可以包括聚酰亚胺。
如图5G所示，通过密封剂406将上基板480接合到下基板401。通过分离处理形成面对TFT阵列基板的上基板480。具体地，在上电极480上形成公共电极481，并在其上形成取向膜482。此外，在上基板480上未形成防止在外部区出现漏光的黑底。
在接合下基板401和上基板480之前，可以采用上基板和阵列基板的对齐处理。此外，在接合处理之后，将液晶材料填充在下基板401和上基板480之间的单元间隔中，以形成LCD板。由此，可以将LCD板切成多个单位LCD板。
结果，根据本发明实施例的制造COT型LCD器件的方法包括：在阵列基板上形成黑底，并在紧邻像素区的外部区中延伸黑底。由此，黑底还防止了在外部区中出现漏光。
此外，在根据本发明实施例的制造COT型LCD器件的方法中，在像素区和外部区中同时形成黑底，由此简化了制造工艺并提高了生产效率。由此，省去了在上基板上形成黑底的处理。
对于本领域技术人员很显然，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明的在像素区外部的区域中具有黑底的液晶显示器件及其制造方法进行各种修改和变型。由此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物范围内的本发明的修改和变型。
本发明要求于2004年6月29日提交的韩国专利申请No.49779/2004的优先权，在此通过引用将其并入。

Claims (15)

1、一种薄膜晶体管上滤色器型液晶显示器件，包括：
像素区，具有由多条选通线和多条数据线的交叉点限定的多个单位像素，所述选通线和数据线形成在第一基板上；
焊盘区，接收驱动信号并将该驱动信号施加给所述选通线和数据线；
所述焊盘区与所述像素区之间的密封图案；
具有第一黑底的外部区域，所述外部区域位于所述密封图案和所述像素区之间，并且所述第一黑底被形成在所述第一基板上；以及
所述焊盘区与所述像素区之间的静电放电电路，所述静电放电电路被形成在所述第一基板上。
2、根据权利要求1所述的器件，其中所述像素区包括：
分别形成在各个所述单位像素处的子滤色器层；以及
形成在所述子滤色器层之间的第二黑底。
3、根据权利要求2所述的器件，其中所述第一黑底是所述第二黑底的延伸部分。
4、根据权利要求2所述的器件，还包括所述子滤色器层上的像素电极。
5、根据权利要求1所述的器件，其中所述静电放电电路被形成在所述密封图案下方。
6、根据权利要求1所述的器件，还包括
覆盖所述外部区的顶盖。
7、根据权利要求6所述的器件，其中所述静电放电电路形成在所述第一黑底与所述密封图案之间，并被所述顶盖覆盖。
8、根据权利要求1所述的器件，其中所述静电放电电路与所述第一黑底不交叠。
9、一种液晶显示器件，包括：
第一基板，在其上形成有薄膜晶体管，所述薄膜晶体管上的钝化层，所述钝化层上的滤色器层，覆盖所述薄膜晶体管的所述钝化层上的第一黑底，以及静电放电电路；
面对所述第一基板的第二基板；
将所述第一基板和第二基板相互接合的密封图案，该密封图案覆盖所述静电放电电路；以及
所述第一基板与第二基板之间的液晶层。
10、根据权利要求9所述的设备，还包括
与所述静电放电电路交叠的顶盖。
11、一种制造薄膜晶体管上滤色器型液晶显示器件的方法，包括：
在第一基板上的像素区中形成薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括栅极、有源层以及源极和漏极；
在所述薄膜晶体管上方形成钝化层；
在所述有源层上形成延伸到所述像素区的外部的黑底；
在所述像素区处形成滤色器；以及
在所述滤色器层上形成像素电极。
12、根据权利要求11所述的方法，还包括：
在所述第一基板和第二基板之一上形成密封图案；并且
利用所述密封图案接合所述第一基板和第二基板。
13、根据权利要求12所述的方法，还包括：
在形成所述密封图案之前形成静电放电电路，所述静电放电电路形成在所述密封图案的下方。
14、根据权利要求12所述的方法，还包括：
在所述第二基板上形成公共电极；以及
在所述公共基板上形成取向膜。
15、根据权利要求11所述的方法，其中所述静电放电电路与所述黑底不交叠。
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