CN102043273B - 常黑模式液晶显示器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及常黑模式液晶显示器装置。该液晶显示器装置在第一绝缘基板与第二绝缘基板之间的电压差为零时处于屏幕为黑色的常黑模式，其中柱形间隔***于两个基板之间，柱形间隔体与形成在第一绝缘基板上的公共电压导体图案和形成在第二绝缘基板上的公共电极接触，公共电压导体图案与公共电极之间的电压差为零。

Description

常黑模式液晶显示器装置
技术领域
本发明涉及液晶显示器装置，其能够在柱形间隔区中阻挡光而不减小开口率。
背景技术
液晶显示器(LCD)装置是平板显示装置，其被广泛使用且包括两个显示基板和置于两个基板之间的液晶层，在这两个显示基板中形成诸如像素电极和公共电极的场产生电极。液晶显示器装置通过施加电压到场产生电极而在液晶层中产生电场，从而决定液晶层的液晶分子的取向并控制入射光的偏振，由此显示图像。
在常黑垂直配向(VA)模式的LCD中，当两个基板之间的电压差为零时，实现黑屏。
液晶显示器装置的两个显示基板包括薄膜晶体管阵列基板和公共电极基板。
诸如栅布线和数据布线的信号线以及透明像素电极形成在薄膜晶体管阵列基板上。另外，公共电压布线也可以形成在薄膜晶体管阵列基板上，该公共电压布线可以由与栅布线或数据布线相同的材料制成。
滤色器层和/或阻光黑矩阵层形成在公共电极基板上。透明公共电极形成在滤色器层和/或阻光黑矩阵层上。施加到透明公共电极上的电压与上文中施加到薄膜晶体管阵列基板上的公共电压布线上的电压可相同。
用于保持盒间隙的柱形间隔体可以设置在薄膜晶体管阵列基板与公共电极基板之间。然而，液晶取向在柱形间隔体的附近分散开从而产生漏光和纹理，导致图像质量恶化。为了防止这些影响，在柱形间隔体区域中形成用于阻挡光的不透明层，诸如黑矩阵、栅布线等。
发明内容
诸如黑矩阵、栅布线等形成在柱形间隔体上的不透明层会通过减小像素的开口率而导致透光率劣化。
因此，根据本发明的一方面，在柱形间隔体区域中的光被阻挡而没有减小开口率。
本发明示范性实施方式提供了一种常黑模式的液晶显示器装置，在常黑模式下，当第一绝缘基板与第二绝缘基板之间的电压差为零时屏幕为黑色，其中柱形间隔***于两个基板之间，柱形间隔体与形成在第一绝缘基板上的公共电压导体图案和形成在第二绝缘基板上的公共电极接触，公共电压导体图案与公共电极之间的电压差为零。
液晶显示器装置可以是常黑模式液晶显示器装置，其包括形成在第一绝缘基板上的公共电压导体图案和形成在导体图案上的柱形间隔体，其中公共电极形成在面对第一绝缘基板的第二绝缘基板上，柱形间隔体与第二绝缘基板的公共电极接触。
可替换地，液晶显示器装置可以是常黑模式液晶显示器装置，其中柱形间隔体形成在第二绝缘基板上的公共电极上，并与形成在面对第二绝缘基板的第一绝缘基板上的公共电压导体图案接触。
公共电压导体图案可以是透明的。
有机膜或滤色器可以形成在公共电压导体图案与诸如栅布线、数据布线等的不透明金属布线之间。
公共电压导体图案可以比柱形间隔体宽，从而与柱形间隔体的底表面区域完全交迭。
柱形间隔体区域可以包括与不透明金属布线交迭的部分和不与不透明金属布线交迭的部分。
根据本发明的一方面，在两个基板之间的电压差为零时屏幕是黑色的常黑模式显示器装置中，公共电压导体图案形成在第一绝缘基板上，柱形间隔体形成在导体图案上，公共电极形成在面对第一绝缘基板的第二绝缘基板上，柱形间隔体与公共电极和第二绝缘基板接触。相同的电压施加到公共电压导体图案、公共电极和形成在第一绝缘基板上的公共电压布线。
因此，柱形间隔***于第一绝缘基板上的公共电压导体图案和第二绝缘基板上的公共电极之间，相同的电压恒定地施加到柱形间隔体的上部和下部。因此，由于柱形间隔体区域在常黑模式显示器装置中不变地实现黑状态，所以不需要另外的阻光图案。
此外，公共电压施加到其上的公共电压导体图案由与位于第一绝缘基板上的取向膜下面的像素电极相同的透明电极形成，公共电压导体图案通过接触孔与公共电压布线相连，从而防止在第一绝缘基板的公共电压导体图案与第二绝缘基板的公共电极之间产生电压差。
另外，根据实施方式，为了与柱形间隔体的区域完全交迭，公共电压导体图案比柱形间隔体的区域大。
根据实施方式，通过在公共电压导体图案与诸如栅布线、数据布线等的不透明金属布线之间形成低介电常数层诸如有机膜、滤色器等，公共电压导体图案和不透明金属布线彼此叠置或彼此交迭，从而即使增大公共电压导体图案的尺寸也能防止开口率减小。
这样，通过施加相同的电压到柱形间隔体的上部和下部使得柱形间隔体是常黑的，所以不透明金属布线不需要叠置在柱形间隔体区域上或与柱形间隔体区域交迭。
可替换地，即使当不透明金属布线叠置在柱形间隔体区域上或与柱形间隔体区域交迭时，叠置在柱形间隔体区域上或与柱形间隔体区域交迭的不透明金属布线的尺寸可以小于柱形间隔体区域的尺寸。
附图说明
图1为根据本发明示范性实施方式的液晶显示器装置的概念图；
图2为根据本发明示范性实施方式的液晶显示器装置的布局图；
图3为沿着图2的III-III’线截取的截面图；
图4为根据本发明示范性实施方式的液晶显示器装置的布局图；
图5为沿着图4的V-V’线截取的截面图；
图6为根据本发明示范性实施方式的液晶显示器装置的布局图；及
图7为沿着图6的VII-VII’线截取的截面图。
具体实施方式
在下文的详细描述中，已经示出和描述了本发明某些示范性实施方式。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，所描述的实施方式能够以各种不同方式修改。在整个说明书中相似的附图标记始终指示相同或相似的元件。在附图中，为了清晰可以夸大层、膜、面板、区域等的厚度。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”时，它可以直接在其他元件上或可以存在中间的元件。另外，可以理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“下面”时，它可以直接在其它元件下面或可以存在中间的元件。
本公开没有示出设置在第一绝缘基板的最上层和第二绝缘基板的最上层中的每个上的取向膜。然而，与公共电压导体图案或公共电极接触可以表示与设置在公共电压导体图案或公共电极上的取向膜接触。
下面，将参考图1和图3详细描述根据本发明示范性实施方式的用于液晶显示器装置的薄膜晶体管阵列基板。
图1为根据本发明示范性实施方式的液晶显示器装置的概念图。
液晶显示器装置包括两个显示基板100和200及置于两个显示基板100和200之间的液晶层(未示出)，该两个显示基板100和200包括诸如像素电极PE和公共电极CE的场产生电极。液晶显示器装置通过施加电压到场产生电极诸如像素电极PE和公共电极CE而在液晶层中产生电场，从而决定液晶层的液晶分子的取向并控制入射光的偏振，由此显示图像。
在常黑模式例如垂直配向(VA)模式的液晶显示器装置中，当两个显示基板之间的电压差为零时，实现黑色屏幕。
液晶显示器装置的两个显示基板包括薄膜晶体管阵列基板100和公共电极基板200。
诸如栅布线GL和数据布线DL的信号线以及透明像素电极PE形成在薄膜晶体管阵列基板100上。另外，公共电压布线SL形成在薄膜晶体管阵列基板上，该公共电压布线SL由与栅布线GL或数据布线DL相同的材料制成。
滤色器CF和/或黑矩阵层(图1中未示出)形成在公共电极基板上。透明公共电极CE形成在滤色器和/或黑矩阵层上。与施加到薄膜晶体管阵列基板100上的公共电压布线SL的电压相同的电压施加到透明公共电极CE。
用于保持盒间隙的柱形间隔体(图1中未示出)设置在薄膜晶体管阵列基板100与公共电极基板200之间。
将参考图2和图3更详细地描述根据本发明示范性实施方式的薄膜晶体管阵列基板。
图2为根据本发明示范性实施方式的液晶显示器装置的布局图，图3为沿着图2的III-III’线截取的截面图。
栅布线300和公共电压布线301和302形成在薄膜晶体管阵列基板100的绝缘基板110上。公共电压布线301和302与栅布线300同时形成。根据一实施方式，栅布线300的宽度没有宽到能够在栅布线300的宽度方向上完全交迭或遮住柱形间隔体311，该柱形间隔体在后续工艺中形成。
第一绝缘层303形成在栅布线300和公共电压布线301和302上。由例如非晶硅制成的半导体层304形成在第一绝缘层303上。由例如掺杂有n型杂质的非晶硅制成的欧姆接触层316形成在半导体层304上。包括数据线、源电极、漏电极322和323以及电压降电极324的数据布线305形成在欧姆接触层316上。第二绝缘层306形成在数据布线305上，第三绝缘层307形成在第二绝缘层306上。第一绝缘层303和第二绝缘层306可以由无机材料诸如硅氮化物(SiNx)、硅氧化物(SiO2)等制成，第三绝缘层307可以由有机材料制成。第一绝缘层303、第二绝缘层306和第三绝缘层307包括暴露出公共电压布线302的接触孔308。第二绝缘层306和第三绝缘层307具有分别暴露出两个漏电极323和322的接触孔317和318。
由透明导电材料制成的像素电极309和319以及公共电压导体图案310形成在第三绝缘层307上。公共电压导体图案310通过接触孔308与公共电压布线302电连接，两个像素电极319和309分别通过接触孔318和317与两个漏电极322和323电连接。
柱形间隔体311形成在公共电压导体图案310上。柱形间隔体311可以由有机材料制成。根据一实施方式，为了覆盖柱形间隔体的整个区域，公共电压导体图案310比柱形间隔体311的底表面宽。
柱形间隔体区域是柱形间隔体的底表面占据的区域。
根据一实施方式，不透明金属布线没有设置在柱形间隔体311定位的区域。可替换地，如果不透明金属布线设置在柱形间隔体311定位的区域，叠置在柱形间隔体311上或与柱形间隔体311交迭的不透明金属布线比柱形间隔体区域小。
根据一实施方式，通过在公共电压导体图案310与诸如栅布线300、数据布线305等的不透明金属布线之间形成低介电常数层诸如有机膜、滤色器等，公共电压导体图案310和不透明金属布线彼此叠置或交迭。结果，即使公共电压导体图案310的尺寸增大，也能防止开口率减小。
公共电极基板200包括绝缘基板101和顺序形成在绝缘基板101上的滤色器312、保护层313和公共电极314。
在布置公共电极基板200和薄膜晶体管阵列基板100并使其彼此耦接的状态下，柱形间隔体311保持两个基板100和200之间的间隙。
当施加有相同电压的公共电极314和公共电压导体图案310分别形成在柱形间隔体311的上部和下部时，围绕柱形间隔体311的液晶分子保持垂直取向状态从而维持黑色状态。由于经过柱形间隔体311的光的偏振没有改变，所以所有光束被正交设置的垂直偏振片阻挡从而维持黑色状态。
根据实施方式，连接到同一第一薄膜晶体管的两个像素电极309和319设置在一个像素中，公共电压导体图案310应用于薄膜晶体管阵列基板，该薄膜晶体管阵列基板具有将电压降电极324通过第二薄膜晶体管连接到一个像素电极309的结构。可替换地，公共电压导体图案310可以应用于具有下文将描述的另一结构的薄膜晶体管阵列基板。图4为根据本发明示范性实施方式的液晶显示器装置的布局图，图5为沿着图4的V-V’线截取的截面图。
栅布线300和公共电压布线302形成在绝缘基板110上。公共电压布线302以距离两条相邻的栅布线300相同的距离定位，并具有宽度增大的一部分。
第一绝缘层303形成在栅布线300和公共电压布线302上。由例如非晶硅等制成的半导体层304形成在第一绝缘层303上。由例如掺杂有n型杂质的非晶硅制成的欧姆接触层316形成在半导体层304上。包括由金属制成的数据线、源电极和漏电极322的数据布线305形成在欧姆接触层316上。第二绝缘层306形成在数据布线305上，第三绝缘层307形成在第二绝缘层306上。第一绝缘层303和第二绝缘层306可以由无机材料诸如硅氮化物(SiNx)、硅氧化物(SiO2)等制成，第三绝缘层307可以由有机材料制成。第二绝缘层306和第三绝缘层307具有暴露出漏电极322的接触孔317。
由透明导电材料制成的像素电极309和公共电压导体图案310形成在第三绝缘层307上。像素电极309通过接触孔317与漏电极322电连接，并具有关于公共电压布线302对称的切口部分。公共电压导体图案310在数据线之上延伸并具有突出部分，该突出部分叠置在公共电压布线302的宽度增大的部分上或与公共电压布线302的宽度增大的部分交迭。公共电压导体图案310从屏幕显示区延伸至相邻区域，并被连线为通过导线或形成在相邻区域中的驱动电路施加与公共电压布线302相同的电压。
公共电极基板包括绝缘基板101和顺序形成在绝缘基板101上的滤色器312、保护层313和公共电极314。柱形间隔体311接着形成在公共电极314上。柱形间隔体311设置为与形成在薄膜晶体管绝缘基板上的公共电压导体图案310接触。
图6为根据本发明示范性实施方式的液晶显示器装置的布局图，图7为沿着图6中的VII-VII’线截取的截面图。
栅布线300和公共电压布线302形成在绝缘基板110上。公共电压布线302以距离两个相邻的栅布线300相等的距离定位，并延伸为具有分支部分，该分支部分叠置在像素电极309的邻近数据布线的侧部上或与像素电极309邻近数据布线的侧部交迭。根据一实施方式，公共电压布线302的宽度在分支部分增大。
第一绝缘层303形成在栅布线300和公共电压布线302上。由例如非晶硅等制成的半导体层(未示出)形成在第一绝缘层303上。由例如掺杂有n型杂质的非晶硅制成的欧姆接触层形成在半导体层上。包括由金属制成的数据线、源电极和漏电极322的数据布线305形成在欧姆接触层上。第二绝缘层306形成在数据布线305上，第三绝缘层307形成在第二绝缘层306上。第一绝缘层303和第二绝缘层306可以由无机材料诸如硅氮化物(SiNx)、硅氧化物(SiO2)等制成，第三绝缘层307可以由有机材料制成。第一绝缘层303、第二绝缘层306和第三绝缘层307包括暴露出公共电压布线302的接触孔308。第二绝缘层306和第三绝缘层307包括暴露出漏电极322的接触孔317。
由透明导电材料制成的像素电极309和公共电压导体图案310形成在第三绝缘层307上。像素电极309通过接触孔317与漏电极322电连接，并包括关于公共电压布线302对称的切口部分。公共电压导体图案310具有岛形，其叠置在公共电压布线302上或与公共电压布线302交迭并通过接触孔308与公共电压布线302电连接。因此，与施加到公共电压布线302的电压相同的电压施加到公共电压导体图案310。
由有机材料制成的柱形间隔体311形成在公共电压导体图案310上。
公共电极基板包括绝缘基板101和顺序形成在绝缘基板101上的滤色器312、保护层313和公共电极314。
虽然已经结合目前认为是实用的示范性实施方式描述本发明，但是可以理解本发明不限于所公开的实施例，而是，相反，本发明旨在覆盖包括在权利要求中阐述的精神和范围内的各种改进和等价布置。

Claims (19)

1.一种常黑模式液晶显示器装置，包括：
第一绝缘基板，包括形成在所述第一绝缘基板上的公共电压导体图案；
第二绝缘基板，包括形成在所述第二绝缘基板上的公共电极；液晶层，设置在所述第一绝缘基板和第二绝缘基板之间并包括液晶分子；和
柱形间隔体，设置在所述公共电压导体图案与所述公共电极之间，其中所述公共电压导体图案和所述公共电极交迭，所述柱形间隔体保持所述第一绝缘基板与所述第二绝缘基板之间的间隙，
其中相同的电压施加到所述公共电压导体图案和所述公共电极，围绕所述柱形间隔体的液晶分子保持垂直取向状态，
其中所述公共电压导体图案交叠所述柱形间隔体并比所述柱形间隔体的底表面宽以覆盖柱形间隔体的整个区域。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器装置，其中
所述公共电压导体图案由透明导电材料制成。
3.根据权利要求2所述的液晶显示器装置，其中
所述公共电压导体图案比所述柱形间隔体宽。
4.根据权利要求3所述的液晶显示器装置，其中
所述柱形间隔体的区域的至少一部分不与不透明金属布线交迭。
5.根据权利要求4所述的液晶显示器装置，其中
所述不透明金属布线包括栅布线和数据布线，有机膜或滤色器设置在所述公共电压导体图案与所述栅布线和所述数据布线之间。
6.根据权利要求5所述的液晶显示器装置，其中
公共电压布线与所述栅布线形成在相同的层上，
其中所述有机膜或滤色器包括暴露出所述公共电压布线的接触孔，所述公共电压导体图案通过所述接触孔与所述公共电压布线电连接。
7.根据权利要求6所述的液晶显示器装置，其中：
第一像素电极和第二像素电极与第一薄膜晶体管连接；
第二薄膜晶体管与所述第二像素电极连接；以及
电压降电极连接到所述第二薄膜晶体管。
8.根据权利要求1所述的液晶显示器装置，其中
所述公共电压导体图案比所述柱形间隔体宽。
9.根据权利要求8所述的液晶显示器装置，其中
所述柱形间隔体的区域的至少一部分不与不透明金属布线交迭。
10.根据权利要求9所述的液晶显示器装置，其中
所述不透明金属布线包括栅布线和数据布线，有机膜或滤色器设置在所述公共电压导体图案与所述栅布线和所述数据布线之间。
11.根据权利要求1所述的液晶显示器装置，其中
所述柱形间隔体的区域的至少一部分不与不透明金属布线交迭。
12.根据权利要求11所述的液晶显示器装置，其中
所述不透明金属布线包括栅布线和数据布线，有机膜或滤色器设置在所述公共电压导体图案与所述栅布线和所述数据布线之间。
13.根据权利要求1所述的液晶显示器装置，其中
不透明金属布线仅与所述柱形间隔体的区域的一部分交迭，并包括栅布线和数据布线，有机膜或滤色器设置在所述公共电压导体图案与所述栅布线和所述数据布线之间。
14.根据权利要求2所述的液晶显示器装置，其中
所述柱形间隔体的区域的至少一部分不与不透明金属布线交迭。
15.根据权利要求14所述的液晶显示器装置，其中
所述不透明金属布线包括栅布线和数据布线，有机膜或滤色器设置在所述公共电压导体图案与所述栅布线和所述数据布线之间。
16.根据权利要求2所述的液晶显示器装置，其中
不透明金属布线仅与所述柱形间隔体的区域的一部分交迭，并包括栅布线和数据布线，有机膜或滤色器设置在所述公共电压导体图案与所述栅布线和所述数据布线之间。
17.根据权利要求16所述的液晶显示器装置，其中
公共电压布线与所述栅布线形成在相同的层上，
其中所述有机膜或滤色器具有暴露出所述公共电压布线的接触孔，所述公共电压导体图案通过所述接触孔与所述公共电压布线电连接。
18.一种常黑模式液晶显示器装置，包括：
第一绝缘基板，包括形成在所述第一绝缘基板上的公共电压导体图案；
第二绝缘基板，包括形成在所述第二绝缘基板上的公共电极；
液晶层，设置在所述第一绝缘基板和第二绝缘基板之间并包括液晶分子；
柱形间隔体，设置在所述公共电压导体图案与所述公共电极之间，其中所述公共电压导体图案交叠所述柱形间隔体并比所述柱形间隔体的底表面宽以覆盖柱形间隔体的整个区域；
不透明金属布线，与所述柱形间隔体的区域的一部分交迭；和
低介电常数层，设置在所述公共电压导体图案与所述不透明金属布线之间，
其中相同的电压施加到所述公共电压导体图案和所述公共电极，围绕所述柱形间隔体的液晶分子保持垂直取向状态。
19.根据权利要求18所述的液晶显示器装置，其中所述低介电常数层包括有机膜和滤色器中的至少一种。
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