CN107850811A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液晶显示装置，该液晶显示装置在线电极如基板、栅电极、源电极、漏电极、栅极线和数据线中的至少一个的一个表面上设置有减光反射层，其中，所述液晶显示装置可以利用线电极控制光反射的量，从而减轻可视性的降低，并且可以实现高画质显示器。

Description

液晶显示装置
技术领域
本申请要求于2015年5月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0063331的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
本申请涉及一种液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置是在近来的多媒体社会中使用的最重要的显示装置，已经广泛地用于便携式电话、电脑显示器、笔记本电脑和电视机。作为液晶显示装置，有TN模式，其中，扭曲排布向列液晶的液晶层设置在两个正交偏振板之间，并且在垂直于基板的方向上施加电场。当在这种TN模式类型中表现黑色时，在倾斜视角中发生由液晶分子引起的双折射，并且由于液晶在与基板垂直的方向上取向，因此发生漏光。
考虑到这种TN模式类型的视角问题，已经引入共面转换(in-plane switching)(IPS)模式，其中，在一个基板上形成两个电极，并通过这两个电极之间产生的横向电场来控制液晶指向矢。换言之，IPS模式类型也被称为共面转换液晶显示器或横向电场型液晶显示器，通过将电极设置在配置液晶的单元的相同平面中，液晶沿平行于电极的横向而排列，而不是沿垂直方向而排列。
在这种液晶显示装置中，各个像素的薄膜晶体管的电极和导线由金属形成，由于由此引起的较高的反射率，因此，引起成为显示屏的障碍的问题。
发明内容
技术问题
本申请旨在提供一种液晶显示装置及其制造方法，所述液晶显示装置通过控制由该液晶显示装置的线电极(wire electrode)所引起的眩光现象，能够得到高清晰度显示器。
技术方案
本申请的一个实施方案提供一种液晶显示装置，包括：
基板；
设置在所述基板上的互相交叉的多个栅极线和多个数据线；
被所述栅极线和所述数据线分开的多个像素区域；
设置在各个像素区域的一侧的薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管包括连接至所述栅极线的栅电极、设置在所述栅电极上同时与该栅电极绝缘的半导体层、电连接至所述数据线的源电极，以及电连接至像素电极或公用电极的漏电极；
设置在各个像素区域上的滤色器层；
设置在各个像素区域中的像素电极和与该像素电极对应设置的公用电极；以及
设置在所述栅电极、所述源电极、所述漏电极、所述栅极线和所述数据线的至少一个表面上的减光反射层，
其中，在所述减光反射层中，下面的式1的值满足大于或等于0.004且小于或等于0.22。
[式1]
在式1中，k表示减光反射层的消光系数，t表示减光反射层的厚度，λ表示光的波长。
有益效果
根据本申请的液晶显示装置通过控制由线电极引起的光反射，能够得到高清晰度显示器。
附图说明
图1示出了本申请的一个像素区域的一个实例；
图2示出了根据本申请的一个实施方案的液晶显示装置的一个截面；
图3是示出实施例1的减光反射层的n和k值随着波长的变化的图；
图4是示出比较例1的MoTi层的n和k值随着波长的变化的图；
图5比较了实施例1和比较例1的反射率；
图6示出了实施例13的反射率；
图7示出了实施例14的反射率；
图8和图9示出了由在实施例15中制造的结构而得到的反射率和光学常数值。
具体实施方式
在本申请中，一个元件设置在另一元件“之上”的描述不仅包括一个元件与另一元件邻接的情况，而且包括在这两个元件之间存在另外的元件的情况。
在本申请中，除非另外特别说明，否则特定部件“包括”特定组件的描述是指还能够包括其它组件，并且不排除其它组件。
下文中，将更详细地描述本申请。
在本申请中，显示装置是统称TV、电脑显示器等的术语，并且包括形成图像的显示元件和支撑该显示元件的壳体。
为了防止光反射、漏光等，在现有的显示装置中已经使用黑色矩阵。近来，通过引入滤色器和薄膜晶体管一起形成在阵列基板上的被称为TFT阵列上的滤色器(COT或COA)的结构，已经开发出不使用上述黑色矩阵的结构。通过引入不使用黑色矩阵的结构，可以在显示装置中得到诸如透射率提高、亮度提高和背光效率改善的效果。然而，在不使用黑色矩阵的结构中，显示装置中包括金属电极的区域的暴露增加，导致由金属电极的颜色和反射性能而引起的问题。特别地，近来，显示装置已经变得大尺寸化并且其分辨率增加，结果，需要能够降低上述由显示装置中包括的金属电极而引起的反射和颜色性能的技术。
鉴于上述情况，本公开的发明人发现，在包括导电层(如金属)的显示装置中，导电层的可视性主要受到由导电层引起的光反射和衍射性能的影响，并且试图改善这一现象。
根据本申请的一个实施方案的液晶显示装置在线电极如栅电极、源电极、漏电极、栅极线和数据线上引入减光反射层，由此，能够大大改善由线电极的较高的反射率引起的可视性下降。
另外，使用减光反射层的优点在于，不必在与薄膜晶体管对应的区域上形成黑色矩阵。
具体地，减光反射层具有光吸收性能，因此，通过减少进入线电极本身的光的量以及从像素电极和公用电极反射的光的量，可以降低线电极的光反射率。
本申请的一个实施方案提供一种液晶显示装置，包括：基板；设置在所述基板上的互相交叉的多个栅极线和多个数据线；被所述栅极线和所述数据线分开的多个像素区域；设置在各个像素区域的一侧的薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管包括连接至所述栅极线的栅电极、设置在所述栅电极上同时与该栅电极绝缘的半导体层、电连接至所述数据线的源电极，以及电连接至像素电极或公用电极的漏电极；设置在各个像素区域上的滤色器层；设置在各个像素区域中的像素电极和与该像素电极对应设置的公用电极；以及设置在所述栅电极、所述源电极、所述漏电极、所述栅极线和所述数据线的至少一个表面上的减光反射层，
其中，在所述减光反射层中，下面的式1的值满足大于或等于0.004且小于或等于0.22。
[式1]
在式1中，k表示减光反射层的消光系数，t表示减光反射层的厚度，λ表示光的波长。
当外部光进入到设置有减光反射层的电极时，存在从减光反射层的表面反射的第一反射光，并且存在穿过减光反射层并从下部电极表面反射的第二反射光。
减光反射层可以通过第一反射光和第二反射光的相消干涉来降低光反射率。
本公开的发明人发现，当将式1的值满足大于或等于0.004且小于或等于0.22的减光反射层设置为与像素电极和公用电极邻接时，像素电极和公用电极的光反射率通过相消干涉而显著降低，并且得到显示器的高分辨率。
具体地，通过相位差为180度的第一反射光和第二反射光而得到的相消干涉的条件如下面的式2中所示。
[式2]
在式2中，t表示减光反射层的厚度，λ表示光的波长，n表示减光反射层的折射率，N表示任意奇数，如1、3和5。
在相消干涉条件下的第一反射率可以如下面的式3来得到。
[式3]
在式3中，n表示减光反射层的折射率，k表示减光反射层的消光系数。
此外，在相消干涉条件下的第二反射率可以如下面的式4来得到。
[式4]
在式4中，Rmetal表示在像素电极或公用电极的表面上的反射率，R1表示减光反射层中的第一反射率，I0表示入射光的强度，n表示减光反射层的折射率，k表示减光反射层的消光系数，N表示任意奇数，如1、3和5。
根据本申请的一个实施方案，第一反射率和第二反射率之间的差的绝对值可以大于或等于0.13且小于或等于0.42。
根据本申请的一个实施方案，λ可以是550nm。换言之，可以是波长为550nm的光。
根据本申请的一个实施方案，栅电极、源电极、漏电极、栅极线和数据线可以统称为线电极。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以设置在栅电极、源电极、漏电极、栅极线和数据线的与基板邻接的表面相对一侧的表面上。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层的厚度可以大于或等于5nm且小于或等于100nm，更优选地，大于或等于10nm且小于或等于100nm。具体地，根据本申请的一个实施方案，减光反射层的厚度可以大于或等于20nm且小于或等于60nm。
厚度小于10nm的减光反射层会引起不能充分地控制线电极的光反射率的问题。此外，厚度大于100nm的减光反射层会引起难以使减光反射层图案化的问题。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层在波长为550nm的光中的消光系数(k)可以大于或等于0.1且小于或等于2。具体地，根据本申请的一个实施方案，减光反射层在波长为550nm的光中的消光系数(k)可以大于或等于0.4且小于或等于2。
当消光系数在上述范围内时，可以有效地控制线电极的光反射率，由此可以进一步改善液晶显示装置的可视性。
消光系数可以使用本领域中已知的椭圆率计测量装置等来测量。
消光系数k也被称为吸收系数，并且可以是能够定义目标物质吸收特定波长的光的程度的标准。因此，在入射光穿过厚度为t的减光反射层时，根据k的程度发生第一吸收，由下部电极层反射的光再次穿过厚度为t的减光反射层时发生第二吸收，之后，发生外部反射。因此，减光反射层的厚度和吸收系数值成为影响整个反射率的重要因素。结果，根据本申请的一个实施方案，在减光反射层的特定吸收系数k和厚度t的范围内，能够降低光反射率的区域通过式1示出。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层在波长为550nm的光中的折射率(n)可以大于或等于2且小于或等于3。
第一反射发生在减光反射层中具有折射率(n)和消光系数(k)的材料中，此处，决定第一反射率的主要因素是折射率(n)和吸收系数(k)。因此，折射率(n)和吸收系数(k)彼此密切相关，并且在上述范围内时，效果可以最大化。
根据本申请的一个实施方案，设置有减光反射层的线电极的光反射率可以为50％以下，更优选地为40％以下。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以包含选自金属氧化物、金属氮化物和金属氮氧化物中的一种或多种类型。具体地，根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以包含选自金属氧化物、金属氮化物和金属氮氧化物中的一种或多种类型作为主要物质。
根据本申请的一个实施方案，金属氧化物、金属氮化物和金属氮氧化物可以衍生自选自Cu、Al、Mo、Ti、Ag、Ni、Mn、Au、Cr和Co中的一种或两种以上金属。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以包含选自氧化铜、氮化铜和氮氧化铜的物质。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以包含选自氧化铝、氮化铝和氮氧化铝的物质。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以包含铜-锰氧化物。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以包含铜-锰氮氧化物。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以包含铜-镍氧化物。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以包含铜-镍氮氧化物。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以包含钼-钛氧化物。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以包含钼-钛氮氧化物。
根据本申请的一个实施方案，减光反射层可以形成为单层，或者可以形成为两层以上的多层。减光反射层优选表现出无彩色(achromatic colors)，但是不特别限制于此。此处，无彩色指当进入到物体表面的光在各组分的波长处被均匀地反射和吸收，而不是被选择性地吸收时所呈现出的颜色。
图1示出了本申请的一个像素区域的一个实例。具体地，图1示出了被设置在基板上的多个栅极线(101a、101b)和多个数据线(201a、201b)分开的像素区域，以及设置在像素区域中的薄膜晶体管(301)。此外，像素区域中的栅极线(101b)连接至栅电极(310)，数据线(201a)连接至源电极(330)，漏电极(340)连接至像素区域中的公用电极(未示出)或像素电极(未示出)。
图2示出了根据本申请的一个实施方案的液晶显示装置的一个截面。具体地，由栅电极(310)、半导体层(320)、源电极(330)和漏电极(340)形成的薄膜晶体管(301)设置在基板上，像素区域被连接至栅电极的栅极线(未示出)和数据线(201)分开，滤色器层(510、520)设置在各个像素区域中，并且在各个像素区域中，在将公用电极(601)和像素电极(701)并排设置在滤色器层(510、520)上之后，设置液晶取向层(901)。在图2中，设置在液晶取向层(901)上的液晶层未示出。此外，图2示出了设置在栅电极(310)、源电极(330)、漏电极(340)、栅极线(未示出)和数据线(201)上的减光反射层(801)。然而，除了图2中所示的结构，根据本申请的一个实施方案的液晶显示装置还可以应用于多种结构。
根据本申请的一个实施方案，像素电极和公用电极分别包括多根导线，并且像素电极和公用电极可以平行地设置在像素区域中。
具体地，根据本申请的一个实施方案，像素电极和公用电极可以交替地设置在各个像素区域中。因此，在各个像素区域中形成水平电场以驱动液晶分子。
向公用电极提供用于驱动液晶的常用电压、标准电压，由此，在提供像素电压信号的像素电极和提供常用电压的公用电极之间形成水平电场，排列在平行方向的液晶分子由于介电各向异性而旋转。此外，根据液晶分子的旋转程度，通过改变穿过像素区域的光的透射率，可以得到图像。
根据本申请的一个实施方案，像素电极和公用电极中的至少一个可以设置在滤色器层的重叠部分上。
设置在各个像素区域中的滤色器层可以是红色、绿色或蓝色滤色器层。此外，根据需要，可以在任意一个像素区域中设置白色滤色器层。红色滤色器层、绿色滤色器层、蓝色滤色器层和白色滤色器层分别形成一个单位像素，这一个单位像素可以通过透过红色滤色器层、绿色滤色器层和蓝色滤色器层之后发射的颜色的光来显示图像。
根据本申请的一个实施方案，薄膜晶体管设置有从栅极线分出的栅电极，以及通过在栅电极上***绝缘层而提供的半导体层。此外，通过***欧姆接触层，使得半导体层连接至源电极和漏电极，并且源电极连接至数据线。
栅极线提供来自栅极驱动器的扫描信号，数据线提供来自数据驱动器的视频信号。
下文中，将参照实施例详细描述本公开。然而，下面的实施例仅用于说明的目的，本公开的范围不限于此。
实施例1
使用MoTi(50:50原子％)合金靶通过溅射方法在玻璃基板上形成厚度为30nm的MoTi层，并且使用MoTi(50:50原子％)靶通过反应性溅射方法在所述MoTi层上形成厚度为40nm的MoTi氮氧化物层。沉积膜的反射率为9.4％。
为了得到光吸收系数(k)值，以相同的方式在玻璃基板上形成MoTi氮氧化物单一层。之后，使用椭圆率计测量折射率和光吸收系数。在380nm至1000nm处的n和k值示于图3中，在550nm处的光吸收系数值为0.43。当将这些数值代入式1中时，计算出的值为0.031。
实施例2至12
在实施例2至12中，通过MacLeod程序进行光学模拟。将实施例1的光学常数值代入程序，得到当MoTi氮氧化物层具有如下厚度时的反射率值，数值示于下面的表1中。
[表1]
比较例1
使用MoTi(50:50原子％)合金靶通过溅射方法在玻璃基板上形成厚度为30nm的MoTi层。沉积膜的反射率为52％。为了得到光吸收系数(k)值，以相同的方式在玻璃基板上形成MoTi单一层。之后，使用椭圆率计测量折射率和光吸收系数。在380nm至1000nm处的n和k值示于图4中，在550nm处的光吸收系数值为3.18。当将这些数值代入式1中时，计算出的值为0.23。比较实施例1和比较例1的反射率的图示于图5中。
比较例2
除了MoTi氮氧化物层的厚度为4nm之外，以与实施例1相同的方式进行实验。式1的值计算为0.003。反射率为53％。
实施例13
使用Cu单一靶通过直流溅射(DC溅射)方法在玻璃基板上形成厚度为60nm的Cu层作为导电层，并且使用MoTi(50:50原子％)合金靶，通过反应性DC溅射方法形成厚度为35nm并且包含MoTiaNxOy(0<a≤2,0<x≤3,0<y≤2)的减光反射层。使用Solidspec 3700(UV-Vis分光光度计，Shimadzu公司)测量总反射率随着波长的变化，结果示于图6中。减光反射层的式1的值为0.059。
实施例14
使用Cu单一靶通过DC溅射方法在玻璃基板上形成厚度为60nm的Cu层作为第一导电层，使用MoTi(50:50原子％)合金靶，通过DC溅射方法形成厚度为20nm的MoTi层作为第二导电层，并且使用相同的靶，通过反应性DC溅射方法形成厚度为35nm并且包含MoTiaNxOy(0<a≤2,0<x≤3,0<y≤2)的减光反射层。使用Solidspec 3700(UV-Vis分光光度计，Shimadzu公司)测量总反射率随着波长的变化，结果示于图7中。减光反射层的式1的值为0.059。
实施例15
除了使用沉积Al的Al层代替MoTi层，并且使用铝氮氧化物(k＝1.24)代替MoTi氮氧化物，来形成87nm的厚度之外，以与实施例1相同的方式进行实验。此处，式1的值为0.2，反射率为约28％。图8和图9示出了由所述结构得到的反射率和光学常数值。
通过实施例和比较例的试验结果，可以确认，在本申请的权利要求书中所描述的结构中得到优异的减光反射层的效果。
[附图标记]
101a、101b：栅极线
201、201a、201b：数据线
301：薄膜晶体管
310：栅电极
320：半导体层
330：源电极
340：漏电极
401：基板
510、520：滤色器层
601：公用电极
701：像素电极
801：减光反射层
901：液晶取向层
1010、1020、1030：绝缘层

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，包括：
基板；
设置在所述基板上的互相交叉的多个栅极线和多个数据线；
被所述栅极线和所述数据线分开的多个像素区域；
设置在各个像素区域的一侧的薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管包括连接至所述栅极线的栅电极、设置在所述栅电极上同时与该栅电极绝缘的半导体层、电连接至所述数据线的源电极，以及电连接至像素电极或公用电极的漏电极；
设置在各个像素区域上的滤色器层；
设置在各个像素区域中的像素电极和与该像素电极对应设置的公用电极；以及
设置在所述栅电极、所述源电极、所述漏电极、所述栅极线和所述数据线的至少一个表面上的减光反射层，
其中，在所述减光反射层中，下面的式1的值满足大于或等于0.004且小于或等于0.22：
[式1]
<mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>&amp;lambda;</mi> </mfrac>
其中，在式1中，k表示所述减光反射层的消光系数，t表示所述减光反射层的厚度，λ表示光的波长。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述减光反射层的厚度大于或等于10nm且小于或等于100nm。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述减光反射层在波长为550nm的光中的消光系数k大于或等于0.1且小于或等于2。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述减光反射层在波长为550nm的光中的折射率n大于或等于2且小于或等于3。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，设置有所述减光反射层的电极的光反射率为50％以下。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述减光反射层包含选自金属氧化物、金属氮化物和金属氮氧化物中的一种或多种类型。
7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中，所述金属氧化物、所述金属氮化物和所述金属氮氧化物衍生自选自Cu、Al、Mo、Ti、Ag、Ni、Mn、Au、Cr和Co中的一种或两种以上金属。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述像素电极和所述公用电极分别包括多根导线，并且所述像素电极和所述公用电极互相平行地设置在所述像素区域中。
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