CN101614892A - 具有最小化显示区的液晶显示设备 - Google Patents
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Abstract
具有最小化显示区的液晶显示(LCD)设备。该LCD设备包括：显示区，其由多条选通线和多条数据线所限定并具有多个薄膜晶体管(TFT)，所述显示区用于显示图像；框架区，其设置在所述显示区之外并由第一区和第二区构成，所述第一区具有反射层并用于在反射模式中通过对入射光进行反射来显示具有设定亮度的色彩，而所述第二区具有用于遮蔽入射光的驱动电路图案和驱动电路；以及外部区，其形成在所述框架区之外并具有所述驱动电路。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示(LCD)设备，更具体地说，涉及能够通过在显示单元的框架区中形成选通驱动图案的一部分而使外部区最小化来减小其显示区的LCD设备。
背景技术
近来，因为便携式电子设备的尺寸小、重量轻而且工作功耗效率高，所以已经开发出了各种便携式电子设备，诸如移动电话、个人数字助理(PDA)以及笔记本型计算机。相应地，已经开发出了诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)、场致发射显示器(FED)和真空荧光显示器(VFD)的平板显示设备。在这些平板显示设备中，因为LCD的驱动方式简单而且图像质量优异，所以目前大量生产LCD。
LCD设备通过将液晶(LC)注入在两个彼此相对的基板之间而形成液晶层，然后将电场施加到LC层上，来显示图像。LC分子根据电场而被不同地取向，由此控制透光率。
LCD设备包括：LC面板，该LC面板具有在两个基板之间的LC层，并具有用于向LC层施加电场的电极；用作光源的背光，其用于向LC面板提供光并根据LC分子的排列来控制光量；以及驱动单元，其设置在LC面板的外侧，用于通过向LC面板的电极施加信号来驱动LC面板。
驱动单元被实现为印刷电路板(PCB)。并且，印刷电路板被分为连接到LC面板的选通线的选通PCB，以及连接到LC面板的数据线的数据PCB。按照带载封装(TCP)的形式，将选通PCB和数据PCB分别安装到栅焊盘单元及数据焊盘单元。这里，栅焊盘单元设置在LC面板的侧面上，并连接到选通线。并且，数据焊盘单元设置在LC面板的与形成有栅焊盘单元的侧面交叉的上表面上，并连接到数据线。
然而，当将选通PCB和数据PCB分别安装到栅焊盘单元和数据焊盘单元时，整体体积和重量增大。近来，广泛使用用作图像设备和声音设备的便携式多媒体设备。多媒体设备的屏幕比常规便携式设备(诸如便携式电话)的屏幕更大。根据这种最近的趋势，需要在增大屏幕尺寸以显示图像的情况下减小多媒体设备的整体尺寸和重量的方法。
在这种情况下，已经提出了具有板内栅极(gate in panel，GIP)结构的LCD设备，在GIP结构中，选通PCB和数据PCB被集成为一个单元，以安装到LC面板的一个表面。
图1是根据常规技术的具有GIP结构的LCD设备的图。LCD设备10不仅具有GIP结构，而且具有框架功能，以通过在屏幕的框架区表现设定色彩来提高图像质量。
参照图1，常规的LCD设备10包括：显示区20，其用于实质上实现图像；框架区30，其设置在显示区20之外，用于通过显示具有设定亮度的色彩来在显示区20中产生框架效果；以及外部区40，其形成在框架区30之外，并设置有用于向显示区20施加信号的选通驱动电路和数据驱动电路。
框架区30显示预定亮度的色彩，并用于将显示区20与外部区40彼此区分开。框架区30使得观看者能够更清楚地识别显示在显示区20上的图像，并提高LCD设备10的整体图像质量。然而，框架区30不是实质上实现图像的区域。图1的LCD设备10包括未实质上实现图像的框架区30和外部区40。因此，常规的LCD设备10在使影响便携式电子设备的整体尺寸的整体区域最小化的方面受到限制。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有最小化显示区的LCD设备，其通过在实现框架效果的框架区中部分地形成驱动电路图案和驱动电路来实现。
为了实现这些和其他优点，按照本发明的目的，作为具体和广义的描述，提供了一种LCD设备，该LCD设备包括：显示区，其由多条选通线和多条数据线所限定并具有多个薄膜晶体管TFT，所述显示区用于显示图像；框架区，其设置在所述显示区之外并由第一区和第二区构成，所述第一区具有反射层并用于在反射模式中通过对入射光进行反射来显示具有设定亮度的色彩，而所述第二区具有用于遮蔽入射光的驱动电路图案和驱动电路；以及外部区，其形成在所述框架区之外并具有所述驱动电路。
在显示区中形成具有TFT的多个像素。框架区由第一区和第二区构成，该第一区具有反射层并用于显示色彩，而该第二区具有由黑底来遮蔽入射光的驱动电路图案。在外部区中形成驱动电路。
本发明的LCD设备具有使外部区的面积最小化的效果。更具体地说，通过黑底并通过在由黑底所遮蔽的区域中形成驱动电路图案或驱动电路，来遮蔽用于在反射模式中表现具有设定亮度的色彩的框架区的一部分。
本发明的上述和其他目的、特征、方面和优点将从下面结合附图对本发明的详细描述中而变得更明显。
附图说明
附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示意性地示出了根据常规技术的具有GIP结构的LCD设备的结构的平面图；
图2是示意性地示出了根据本发明的LCD设备的结构的平面图；
图3是图2中的“A”区域的部分放大图；以及
图4是根据本发明的LCD设备的截面图。
具体实施方式
现在，参照附图来详细说明本发明。
以下，参照附图来更详细地说明具有最小化显示区的LCD设备。
图2是示意性地示出了根据本发明的LCD设备的结构的平面图。
如图2所示，根据本发明的LCD设备110包括：显示区120，其用于实质上实现图像；框架区130，其设置在显示区120之外，用于通过在屏幕的边缘上显示具有设定亮度的色彩来在显示区120中产生框架效果；以及外部区140，其形成在框架区130之外并设置有用于向显示区20施加信号的选通驱动电路和数据驱动电路。
虽未图示，但是显示区120设置有由彼此交叉的多条选通线和数据线所限定的多个像素。这些像素设置有TFT，以及通过TFT从形成在外部区140中的驱动电路接收信号的像素电极。一旦从驱动电路向像素电极施加了信号，则电场被施加到显示区120中的LC层。LC层的LC分子根据电场而被不同地取向，由此控制穿过LC层的光的透射率。这使得在显示区120上显示图像。
在框架区130中还形成多个像素区。还向框架区130的像素电极施加信号，由此在LC层形成电场。LC分子根据该电场而排列。框架区130显示预定亮度的色彩，并用于将显示区120和外部区140彼此区分开。框架区130使得观看者能够更清楚地识别显示在显示区120上的图像，并提高LCD设备110的整体图像质量。
在外部区140上，不仅形成选通驱动电路和数据驱动电路，而且形成栅图案和数据图案，所述栅图案和数据图案通过将选通驱动电路和数据驱动电路连接到位于显示区120和框架区130中的TFT和像素电极，来向TFT和像素电极施加信号。
以下，参照图3来解释本发明的LCD设备110的宽度(b)小于图1所示的常规LCD设备10的宽度(a)的原因。
图3是图2中的“A”区域的部分放大图。
参照图3，设置在框架区之外的外部区并不等于实际上形成有驱动电路的板内栅极(GIP)区域。也就是说，在本发明中，GIP区与框架区部分地交叠，这表示不仅在外部区而且在框架区都形成驱动电路。在常规LCD设备中，因为外部区与GIP区相同，所以外部区的宽度等于GIP区的宽度。相反，在本发明中，通过从GIP区的宽度(a)减去部分框架区的宽度(即，在框架区与GIP区之间的交叠宽度)，而得到外部区的宽度(b)。
在本发明中，在框架区而不在外部区中部分地形成驱动电路，这比常规LCD设备更大程度地减小了外部区的面积。参照图4来更详细地解释LCD设备的结构。
图4是根据本发明的LCD设备的截面图。
如图4所示，根据本发明的LCD设备包括：分别由透明玻璃等形成的第一基板210和第二基板250；以及形成在第一基板210与第二基板250之间的LC层270。LCD设备由显示区、框架区和外部区构成。并且，框架区被分为第一区和第二区。
显示区是实质上显示图像的区域，并且处于透射模式，以通过控制透光率而将光透射到LC层260来显示图像。框架区不是实质上显示图像的区域，而用于在屏幕边缘实现设定色彩。框架区处于反射模式，以通过反射从外部入射的光来显示图像。并且，外部区设置有驱动电路，并且不显示在屏幕上。
框架区处于反射模式的原因如下所述。
框架区并不用于显示各种类型的运动图像，而是用于在屏幕边缘显示具有预定亮度的色彩。这提高了显示区上的图像质量。通常，框架区所显示色彩的亮度比在显示区所显示色彩的亮度低。因此，即使框架区被设置在反射模式而不是设置在需要更高功耗的透射模式中，也可以获得所期望的亮度。
栅极220形成在第一基板210的显示区上，而栅图案242形成在框架区的第二区中。栅图案242用于通过将显示区中的电极连接到框架区的选通驱动电路，来向显示区中的电极提供信号。在常规技术中栅图案242形成在外部区中，而在本发明中栅图案242形成在框架区中。
可以通过不同的工序来形成栅极220和栅图案242。然而，优选的是，通过相同的工序同时形成栅极220和栅图案242，以简化工序并降低成本。虽未图示，但是当形成栅极220和栅图案242时，形成选通线。
通过利用溅射法在第一基板210上沉积金属材料(诸如Al、Mo、Cr、Cu、Al合金、Mo合金、Cr合金、以及Cu合金)，以形成单层或多层，然后通过使用光刻胶的光刻工序对单层或多层进行蚀刻，来形成栅极220和栅图案242。
在形成有栅极220和栅图案242的第一基板210上，形成由无机材料(诸如SiOx或SiNx)制成的栅绝缘层212。半导体层221形成在显示区中的栅绝缘层212上，而欧姆接触层222、源极223和漏极224形成在该栅绝缘层212上。因此，薄膜晶体管(TFT)形成在显示区中。这里，在框架区中还形成由栅极、半导体层、源极和漏极构成的TFT，为了方便起见在附图未示出该TFT。
形成在框架区中的TFT与形成在显示区中的TFT具有相同的结构和工序。因此，省略对形成在框架区中的TFT的说明，而由形成在显示区中的TFT所代替。
通过等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)方法在栅绝缘层212上沉积非晶半导体而形成半导体层221。然后，将杂质注入到半导体层221中，以形成欧姆接触层222。
通过利用溅射法在第一基板210上沉积金属材料(诸如Al、Mo、Cr、Cu、Al合金、Mo合金、Cr合金、以及Cu合金)，以形成单层或多层，然后通过光刻工序对单层或多层进行蚀刻，来形成源极223和漏极224。虽未图示，但是当形成源极223和漏极224时，同时形成数据线和数据图案244。这里，数据图案244形成在框架区的第二区中。数据图案244用于将形成在外部区中的数据驱动电路的信号传送到显示区中的电极。
在其中源极223和漏极224形成在显示区和框架区中的第一基板210上，形成第一钝化层214。通过PECVD方法在第一基板210上沉积无机材料(诸如SiNx或SiOx)，或通过在第一基板210上沉积有机材料(诸如苯并环丁烯(BCB)或感光压克力)，来形成第一钝化层214。
在框架区的第一区中的第一钝化层214上形成由感光压克力构成的第二钝化层216。并且，在第二钝化层216上形成反射层234。第二钝化层216可以被形成为平坦的。然而，优选地，第二钝化层216被形成为具有凸起表面，使得在各个方向上从反射层234反射从外部入射的光。通过利用溅射法在第二钝化层210上沉积具有极好反射性的金属层(诸如Al或AlNd)，然后利用光刻工序对金属层进行蚀刻，来形成反射层234。在框架区的第二区中不形成第二钝化层216。更具体地说，在框架区的整个部分中形成第二钝化层216，然后对在第二区中的第二钝化层216进行蚀刻，由此露出第一钝化层214。
在显示区中的第一钝化层214上以及在框架区的第一区中的反射层234上形成像素电极232。并且，在第二区中的第一钝化层214上形成连接图案246。通过在第一基板210上沉积透明导电材料(诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO))，然后通过光刻工序对透明导电材料进行蚀刻，来形成像素电极232和连接图案246。可以通过不同的工序来形成像素电极232和连接图案246。然而，优选的是，通过相同的工序来形成像素电极232和连接图案246，以简化工序并降低成本。
在显示区中的第一钝化层214上形成第一接触孔217a。在框架区的第二区中的栅绝缘层212和第一钝化层214上形成第二接触孔217b。并且，在框架区中的第一钝化层上形成第三接触孔217c。显示区中的像素电极232通过第一接触孔217a电连接到TFT的漏极224。并且，第二区中的连接图案246通过第二接触孔217b和第三接触孔217c电连接到栅图案242和数据图案244。实际上，在数量上实现了两个连接到栅图案242和数据图案244的连接图案246。然而，为了方便起见，在附图中示出了一个连接图案246。
在第二基板250上形成黑底252、滤色层254和公共电极256。通过在第二基板250上沉积由Cr或CrOx构成的单层或多层，然后通过对单层或多层进行蚀刻，来形成黑底252。黑底防止光穿过非图像显示区，由此防止图像质量的恶化。
滤色层254通过重复地设置红、绿和蓝(RGB)滤色器，来实质上表现色彩。公共电极256被设置为与第一基板210的像素电极232相对，并被提供有公共电压。当将像素电压施加到像素电极232时，在LC层270形成电场。
在显示区的非图像显示区(即，TFT形成区、选通线形成区和数据线形成区)中形成黑底252，由此防止光从其间泄露。
由于以下原因，还在框架区的第二区中形成黑底252。
如上所述，即使显示了具有设定亮度的色彩，框架区仍然用于显示图像。显示在框架区上的图像用于将显示区与外部区更清楚地彼此区分开，这提高了显示区上的图像质量。因此，如果显示在框架区上的图像或色彩的亮度比显示在显示区上的图像或色彩的亮度高，则观看者难以识别显示区上的实际图像。这使得框架区显示具有相对较低亮度的图像。为此，在框架区的第二区中形成黑底252。黑底252用于遮蔽从外部入射到第二区的光的一部分，使得只有入射到的第一区并从反射层234反射的光穿过LC层270。因此，黑底252使得待显示的色彩或图像具有相对较低的亮度。
在本发明中，在框架区的第二区中的第二基板250上形成黑底252，并且黑底252不用作反射显示区。这使得可以去除第一基板210上的第二钝化层216和反射层234。因此，在常规技术中形成在外部区中的栅图案242和数据图案244可以形成在第二区中的第一基板210上。
在没有去除框架区的第二区中的第二钝化层216的情况下，在第二区中的第一钝化层214上不能形成连接图案246。这使得不能将连接图案246连接到第二区中的栅图案242和数据图案244。因此，优选的是，去除第二钝化层216，以在第二区中形成栅图案242和数据图案244。
连接图案246可以形成在第二区中的第一钝化层214上，由此连接到栅图案242和数据图案244。然而，在这种情况下，形成在框架区的第一区中的像素电极232必须经历与显示区中的像素电极232和第二区中的连接图案246不同的工序。更具体地说，在第一基板210的整个部分上形成第一钝化层214，而且在第一钝化层214上沉积导电材料(诸如ITO或IZO)。然后，对导电材料进行蚀刻，由此形成显示区中的像素电极232以及第二区中的连接图案246。然后，形成第二钝化层216，并在第一区中形成像素电极232。这使得与通过去除第二区中的第二钝化层216而将连接图案246连接到栅图案242和数据图案244的构造相比，工序数量增加。此外，因为不能将第一钝化层214和第二钝化层216依次地沉积在第一基板210上，所以整体工序变得复杂，而且工序时间增加。
在本发明中，在常规技术中形成在外部区中的栅图案242和数据图案244被形成在框架区中。这使得外部区具有最小化的面积，由此减小LCD设备的整体尺寸。
选通驱动电路262和数据驱动电路264形成在外部区中。虽未具体图示，但是选通驱动电路262和数据驱动电路264分别由多个TFT(诸如互补金属氧化物半导体(CMOS))和形成在第一基板210上并连接到TFT的多个器件构成。
这里，TFT可以实现为非晶半导体器件或结晶半导体器件。然而，选通驱动电路262的TFT优选地实现为非晶半导体器件，而数据驱动电路264的TFT优选地实现为结晶半导体器件。
选通驱动电路262的TFT和数据驱动电路264的TFT可以经历与形成在显示区中的TFT的工序相同或不同的工序。在数据驱动电路264的TFT实现为结晶半导体器件的情况下，可以增加用于在第一基板210上沉积非晶半导体器件然后使非晶半导体器件结晶的工序。更具体地说，通过使非晶半导体层经历结晶工序(诸如使用激光的连续横向结晶(SLS)工序)，可以形成单晶半导体层或多晶半导体层。
参照图4，在框架区的第二区中，形成栅图案242和数据图案244以将外部区的选通驱动电路262和数据驱动电路264连接到显示区中的电极。然而，在第二区中，可以形成栅图案242、数据图案244、选通驱动电路262和数据驱动电路264(诸如CMOS TFT或其它器件)。
参照图4，选通驱动电路262和数据驱动电路264形成在外部区中。并且，栅图案242和数据图案244，或选通驱动电路262和数据驱动电路264部分地形成在框架区的第二区中。然而，也可以仅在外部区中形成选通驱动电路262，而仅在第二区中形成栅图案242和选通驱动电路262的一部分。这里，数据驱动电路264可以形成在粘接到第一基板210的附加基板(诸如柔性印刷电路(FPC))上。也可以仅在外部区中形成数据驱动电路264，而仅在第二区中形成数据图案244和数据驱动电路264的一部分。
如上所述，在本发明中，去除了框架区的第二区中的钝化层(即，黑底所遮蔽的区域)。然后，在已经去除了钝化层的区域设置栅图案或数据图案，或者设置形成在外部区中的选通驱动电路或数据驱动电路。因此，外部区的宽度的减小量为第二区的宽度，这使得LCD设备的整体面积最小化。
上述实施方式和优点仅是示例性的，并且不应当被理解为对本公开的限制。这些教导可容易地应用于其他类型的装置。本描述是说明性的，并不限制权利要求的范围。许多替换、修改和变型对于本领域技术人员将是明显的。此处描述的示例性实施方式的特征、结构、方法和其他特性可通过各种方式结合以获得附加的和/或可选的示例性实施方式。
由于本特征可通过多种形式来实现而不脱离其特性，应当理解上述实施方式不受限于上述描述的任何细节，除非另有规定，而应在所附权利要求限定的范围内宽泛地进行理解，并且因此落入权利要求的边界和范围内的或落入所述边界和范围的等同物内的全部变化和修改由所附权利要求包含。
Claims (10)
1、一种液晶显示LCD设备，该LCD设备包括：
显示区，其由多条选通线和多条数据线所限定并具有多个薄膜晶体管TFT，所述显示区用于显示图像；
框架区，其设置在所述显示区之外并由第一区和第二区构成，所述第一区具有反射层并用于在反射模式中通过对入射光进行反射来显示具有设定亮度的色彩，而所述第二区具有用于遮蔽入射光的驱动电路图案和驱动电路；以及
外部区，其形成在所述框架区之外并具有所述驱动电路。
2、根据权利要求1所述的LCD设备，其中，所述显示区包括：
第一基板和第二基板；
薄膜晶体管TFT，该薄膜晶体管由形成在所述第一基板上的栅极、形成在所述栅极上的栅绝缘层、形成在所述栅绝缘层上的半导体层、以及形成在所述半导体层上的源极和漏极构成；
第一钝化层，其在形成有所述TFT的所述第一基板的整个部分上形成；
像素电极，其形成在所述第一钝化层上并电连接到所述TFT的所述漏极；
黑底和滤色层，该黑底和滤色层形成在所述第二基板上；以及
液晶层，其置于所述第一基板与所述第二基板之间。
3、根据权利要求2所述的LCD设备，其中，所述第一钝化层由无机材料或有机材料形成。
4、根据权利要求1所述的LCD设备，其中，所述框架区包括：
驱动电路图案，其形成在第二区中的所述第一基板上；
第一钝化层，其形成在第一区和第二区中的所述第一基板上；
第二钝化层，其形成在所述第一区中的所述第一钝化层上；
反射层，其形成在所述第二钝化层上；
像素电极，其形成在所述反射层上；
连接图案，其形成在所述第二区中的所述第一钝化层上，并电连接到所述驱动电路图案；
形成在所述第二基板上的滤色器，以及形成在第二区中的所述第二基板上的黑底；以及
液晶层，其置于所述第一基板与第二基板之间。
5、根据权利要求4所述的LCD设备，其中，所述像素电极和所述连接图案被同时地形成。
6、根据权利要求4所述的LCD设备，其中，所述驱动电路图案包括栅图案和数据图案中的至少一个。
7、根据权利要求4所述的LCD设备，其中，所述框架区还包括形成在所述第二区中的驱动电路。
8、根据权利要求3所述的LCD设备，其中，所述第二钝化层由有机材料形成。
9、根据权利要求1所述的LCD设备，其中，所述外部区包括形成在所述第一基板上的驱动电路。
10、根据权利要求9所述的LCD设备，其中，所述驱动电路包括选通驱动电路和数据驱动电路中的至少一个。
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