CN1818766A - 共平面开关模式液晶显示器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共平面开关模式液晶显示器件，其包括在第一基板上形成的栅线和数据线，所述栅线与数据线垂直交叉以限定像素区域；在所述栅线和数据线的各交叉点处形成的薄膜晶体管；与所述栅线平行形成的公共线；从所述公共线延伸形成的公共电极，并且该公共电极具有双线宽；具有以单体形式形成的倾斜部分和垂直部分的像素电极，该倾斜部分沿倾斜方向与各像素区域交叉，并且该像素电极的垂直部分与所述公共电极重叠；以及粘结到所述第一基板并且在二者之间夹有液晶层的第二基板。

Description

共平面开关模式液晶显示器件

本申请要求享有2004年12月14日递交的韩国专利申请P2004-105585号的权益，在此引用其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种液晶显示(LCD)器件，尤其涉及一种共平面开关(IPS)模式LCD器件，其中形成在像素区域中的开口区域增加并且向错(disclination)区域最小化以最大化入射到LCD面板的光透射比。

背景技术

平板显示器件具有各种类型。其中，LCD器件由于其有利特点而成为一种普及的显示器件通常，LCD器件具有诸如对比度高、外形薄、重量轻的特点、具有适于显示灰度级或者运动图像的特征并且具有低功耗。具体地说，一些LCD器件已经被指定为诸如壁挂TV的超薄显示器和用于笔记本计算机的显示器的下一代显示器件。此外，由于可以容易制造更小尺寸的面板，该LCD器件用于移动显示。

而且，根据液晶和电极结构的特性，LCD器件具有各种模式。LCD器件的一些实施例包括扭曲向列(TN)模式LCD器件、多畴模式LCD器件、光学补偿双折射(OCB)模式LCD器件、IPS模式LCD器件以及垂直对准(VA)模式LCD器件。在TN模式LCD器件中，液晶指向矢以90°的扭曲角度排列并且施加电压以控制液晶指向矢。在多畴模式LCD器件中，将一个像素划分为多个畴并且各畴的主视角彼此不同以获得更宽的视角。在OCB模式LCD器件中，在基板的外表面粘附有补偿膜以根据光的行进方向补偿光的相位变化。在IPS模式LCD器件中，在一个基板上形成两个电极并且液晶指向矢按照与定向膜平行的方向扭曲。在VA模式LCD器件中，采用负液晶和垂直定向膜在定向膜上垂直排列液晶分子。

IPS模式LCD器件包括滤色片阵列基板和薄膜晶体管阵列基板。滤色片阵列基板设置有防止漏光的黑矩阵层和实现色彩的R/G/B滤色片层。薄膜晶体管阵列基板设置有限定单位像素的栅线和数据线，在栅线和数据线的各自交义处形成薄膜晶体管(即，开关元件)，并且公共电极和像素电极交替设置以产生横向电场(transverse electric field)。

下面参照附图说明现有技术的IPS模式LCD器件。图1示出了现有技术IPS模式LCD器件的平面图。图2示出了图1中的透射度图，图3示出了另一现有技术IPS模式LCD器件的平面图，并且图4示出了图3中的透射度图。

如图1所示，薄膜晶体管阵列基板包括栅线12、数据线15、薄膜晶体管、公共线25、多个公共电极24和多个像素电极17。栅线12与数据线15垂直交叉以限定像素区域。栅绝缘膜设置在栅线12和数据线15之间。各薄膜晶体管形成在各自栅线12和数据线15的各交叉点处。薄膜晶体管包括栅极12a、栅绝缘膜、半导体层14以及源极15a和漏极15b。公共线25与栅线12平行形成。公共电极24从公共线25延伸形成并且与数据线15平行形成。各像素电极17连接到漏极15b并且与各公共电极24平行形成。像素电极17沿水平方向与公共电极24交替设置。

在IPS模式LCD器件中，公共电极24和像素电极17形成在同一基板上以水平旋转液晶分子。在公共电极和像素电极之间施加电压以产生横向电场E，从而控制液晶分子的排列。如果公共电极24与像素电极17之间的距离长，则电场变弱，相反，如果公共电极24与像素电极17之间的距离太短，则电极数目增加并且孔径比恶化。因此，两电极之间的距离很重要并且在选择正确范围时应该注意。如图1所示，像素区域中由公共电极24包围的区域被分为两个区块30，其中各区块30具有通过优化设计规则获得的宽度D。然而，由于像素区域的尺寸依赖于LCD器件的模式，所以很难优化设计该区块。例如，当在像素区域内侧的两端形成公共电极并且像素电极17插在公共电极之间时，则在水平方向需要偶数个区块。为此，很难优化设置该区块。

而且，如果在高分辨率模式中像素区域的数目比在其它模式中具有相同尺寸面板的像素区域数目多，则该像素区域的尺寸比较小。因此，在像素区域中只形成两个区块。

当像素区域具有长度和宽度为28μm×84μm时，在像素区域中设置有宽度为4μm的数据线15、像素电极17、两个公共电极24。在这种情况下，像素区域中的开口区域具有大约10μm的宽度。因此，极大降低了孔径比。

将电压施加到现有技术的IPS模式LCD器件上，产生如图2所示的透射度。在公共电极24从公共线25延伸出来以促使液晶分子沿期望方向排列的部分中未形成横向电场。这样，产生没有光透射的向错“区域A”。

同时，如图3所示，像素区域的宽度增加并且其长度减少以获得具有宽度和长度为42μm×42μm的像素区域。为了获得超IPS模式，像素电极117和公共电极124可以以弯曲形状形成。在图3中，附图标记112表示栅线、附图标记115表示数据线，并且附图标记125表示公共线。

超IPS模式意味着将一个畴分为两个子畴以排列液晶分子。该两个畴可以最小化畴反转区域(inverted domain region)。然而，如图4所示，在像素电极117和公共电极124的弯曲部分产生畴边界，从而划分了液晶分子的排列方向。在这种情况下，降低了模块效率并且垂直电场和水平电场(横向电场)彼此影响以产生宽的向错区域(黑部分)。

换句话说，液晶分子没有沿期望方向排列的向错区域与在各公共电极124和各像素电极117之间产生的水平电场的区域相对应。产生的水平电场或者与在相邻公共电极124之间产生的垂直电场干扰或者与在位于像素区域角区的像素电极117之间产生的垂直电场干扰。由于光不透过向错区域，因此降低了模式效率。

发明内容

因此，本发明涉及一种IPS模式LCD器件，其基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而产生的一个或者多个问题。

本发明的一个目的是提供一种IPS模式LCD器件，其中形成具有与开口部分交叉的倾斜部分的像素电极，其中形成的开口区域在当前像素区域中具有最大范围。

本发明的另一目的是提供一种IPS模式LCD器件，其具有最小的向错区域，从而提高了模式效率。

本发明的附加优点、目的和特征将在后面的描述中得以阐明，通过以下描述，将使其对本领域技术人员来说显而易见，或者可通过实践本发明来认识。本发明的这些目的和其它优点可通过说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和得到。

为了实现这些目的和其它优点，按照本发明的目的，作为具体和广义的描述，一种共平面开关模式液晶显示器件，包括：在第一基板上形成的栅线和数据线，所述栅线与数据线垂直交叉以限定像素区域；在所述栅线和数据线的各交叉点处形成的薄膜晶体管；与所述栅线平行形成的公共线；从所述公共线延伸形成的公共电极，该公共电极与所述数据线平行形成；具有以单体形式形成的倾斜部分和垂直部分的像素电极，该倾斜部分沿倾斜方向与各像素区域交叉，并且该像素电极的垂直部分与所述公共电极重叠；以及粘结到所述第一基板并且在二者之间夹有液晶层的第二基板。

应该理解，本发明上面的概述和下面的详细说明都是示例性和解释性的，意欲对所要求保护的本发明提供进一步解释。

附图说明

所包括的用于提供对本发明进一步解释并引入构成本申请一部分的附图说明了本发明的实施方式，并与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：

图1示出了现有技术的IPS模式LCD器件的平面图；

图2示出了图1中的透射度图；

图3示出了另一现有技术的IPS模式LCD器件的平面图；

图4示出了图3中的透射度图；

图5示出了按照本发明示例性实施方式的IPS模式LCD器件的平面图；

图6示出了图5中的透射度图；以及

图7A到图7C示出了按照本发明示例性实施方式的IPS模式LCD器件的示例性制造工序的平面图。

具体实施方式

以下将参照附图中所示的实施例来详细描述本发明的优选实施方式。

图5示出了根据本发明示例性实施方式的IPS模式LCD器件的平面图，图6示出了图5中的透射度图，以及图7A到图7C示出了按照本发明示例性实施方式的IPS模式LCD器件的示例性制造工序的平面图。如图5所示，IPS模式LCD器件的薄膜晶体管阵列基板包括沿直线设置的多条栅线212、多条数据线215、薄膜晶体管(TFT)、公共电极224和包括倾斜部分217a以及垂直部分217b的像素电极217。栅线212与数据线215垂直交叉以限定像素区域。各薄膜晶体管设置在各自栅线212和数据线215的各交叉点处。薄膜晶体管导通/切断施加的电压。各公共电极224从与栅线212平行形成的公共线225延伸形成。像素电极217的倾斜部分217a与在像素区域中公共电极之间形成的开口区域交叉。该倾斜部分217a沿倾斜方向与开口区域交叉。像素电极217的垂直部分217b与公共电极重叠。

如上所述，将单个像素区域由像素电极的倾斜部分217a划分为两个子畴(即，两个区块230)。各区块230具有相同的尺寸。详细的，各公共电极224沿像素区域的边缘区域形成。并且，形成公共线225以彼此连接在相邻像素区域形成的各公共电极224以向有源区域传输公共信号。公共线225和公共电极224以单体(single body)形式形成并且与各栅线212形成在同一层上。倾斜部分217a和垂直部分217b以单体形成。垂直部分217b延伸以通过接触孔218与漏极215b连接，从而向其上施加像素信号。

各区块230由像素电极的垂直部分217b、像素电极的倾斜部分217a以及两个公共电极224限定。液晶分子的排列由在相邻像素电极和公共电极之间产生的横向电场控制。像素电极217的倾斜部分217a具有相对于栅线为θ(40°≤θ≤60°)的倾斜角。

参照图5，区块230的水平距离“d”(像素电极的垂直部分和与其相对的公共电极之间的距离)被限定为8μm到13μm的范围内。在其水平距离的1/2处测量的垂直距离“L”(像素电极的倾斜部分与公共线之间的距离)大于水平距离“d”。通过上述区块230的设计值改善了到LCD面板的透射度。进而，如图6所示，最小化了向错区域(黑区域)。

为了最大化像素区域中用于开口区域的区域，像素电极的垂直部分217b与部分公共电极224重叠。为了防止重叠的公共电极电性地影响在像素电极的垂直部分217b和与其相邻的公共电极之间产生的横向电场，减小了重叠部分处公共电极224的宽度。在该重叠部分公共电极的宽度减少2μm或者更多。在另一方面，没有与像素电极重叠的部分的公共电极保持其宽度，从而公共电极224具有双线宽。应该注意，开口区域比现有技术的更宽并且减少了向错区域。

同时，沿水平方向延伸的部分公共电极224和像素电极217彼此重叠以形成存储电容Cst。在公共电极224与像素电极217之间设置栅绝缘膜和钝化膜以用作存储电容的绝缘膜。栅绝缘膜还绝缘栅线212和数据线215，并且钝化膜绝缘数据线215和像素电极217。除了存储电容Cst，在像素电极的垂直部分217b和与垂直部分217b重叠的部分公共电极之间形成电容。因此，最小化存储电容Cst的区域以获得更宽的开口区域。

尽管未示出，通过在薄膜晶体管阵列基板与滤色片阵列基板之间夹有液晶层而将两基板粘结。滤色片阵列基板包括防止漏光的黑矩阵层以及在各像素区域中形成的实现色彩的R/G/B滤色片层。在薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板的外表面粘附有第一和第二偏振板。设置第一和第二偏振板以使得其偏振轴彼此垂直交叉。第一偏振轴或第二偏振轴与栅线平行。此外，在薄膜晶体管阵列基板或滤色片阵列基板的内侧还设置有定向膜。定向膜的研磨方向与第一和第二偏振轴的任意之一平行以获得常黑模式。

如果将电压施加到具有上述结构的LCD器件，沿垂直或者水平方向初始排列的液晶分子231通过在公共电极224和像素电极217之间产生的横向电场沿倾斜方向被重新排列。在当前像素区域的上区块中的液晶分子的重新排列与其下块区中的不同以获得双畴效果。因此，在改善液晶分子的响应速度的同时，可以最小化畴反转区域。

下面详细描述按照本发明的薄膜晶体管阵列基板的示例性制造方法。如图7A所示，在基板上沉积诸如Cu、Al、AlNd(钕化铝)、Mo、Cr、Ti、Ta以及MoW等具有低电阻率的金属以防止信号延迟，然后对其构图以形成多条栅线212、多个栅极212a、多条公共线225和多个公共电极224。

公共线225与栅线212平行形成。公共电极224从公共线225延伸形成。此外，公共电极224形成为具有双线宽。像素电极的垂直部分217b将在后面与具有小线宽的部分公共电极重叠。

接着，通过等离子体增强型化学汽相沉积(PECVD)工序在包括栅线212的整个表面上沉积诸如SiO₂或者SiNx的无机绝缘材料以形成栅绝缘膜(未示出)。在包括栅绝缘膜的整个表面上以高温沉积非晶硅(a-Si:H)并且然后对其构图以在栅极上的栅绝缘膜上形成岛形的半导体层214。

然后，如图7B所示，在包括半导体层214的整个表面上沉积诸如Cu、Al、AlNd、Mo、Cr、Ti、Ta和MoW的金属，然后对其构图以形成多条数据线215和多个源极215a和漏极215b。数据线215与栅线212垂直交叉形成以限定像素区域。在半导体层214的两端分别形成源极215a和漏极215b，从而形成具有栅极、栅绝缘膜、半导体层214以及源极/漏极215a和215b的薄膜晶体管。该薄膜晶体管控制施加到单位像素的电压的开/关。

接着，在包括数据线215的整个表面上沉积诸如苯并环丁烯(BCB)和丙烯酸树脂的有机绝缘材料或者诸如SiOx或者SiNx的无机绝缘材料以形成钝化膜(未示出)。部分去除该钝化膜以形成暴露漏极215b的接触孔218。之后，如图7C所示，在包括钝化膜的整个表面上沉积诸如氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)的透明导电材料，然后对其构图以形成各像素电极217。像素电极217通过接触孔218电连接到漏极215b。

像素电极217包括以单体形成的倾斜部分217a和垂直部分217b。倾斜部分217a沿倾斜方向设置以与开口区域交叉，其中在两公共电极224之间形成开口区域。然后，垂直部分217b与公共电极224重叠。形成像素电极217的倾斜部分217a以具有相对于栅线为θ(40°≤θ≤60°)的倾斜角。像素电极的垂直部分217b与具有窄线宽的部分公共电极重叠，并且延伸出来与线宽减小2μm或者更多的公共电极一样宽。这样，将一个像素区域划分为两个子畴从而获得具有最大范围的开口区域并且最小化向错区域。

上面描述了高分辨率模式的IPS模式LCD器件。然而，本发明并不局限于具有两个子畴的像素区域，而是可以用于适合三个或者更多电极的更大像素区域。此外，按照本发明的示例性IPS模式LCD器件具有下述优点。

首先，由于像素电极沿倾斜方向与开口区域交叉设置，其中开口区域形成在两公共电极之间，所以可能最小化畴反转区域。这样，减小向错区域。第二，由于像素电极的一部分沿倾斜方向形成而像素电极的另一部分与部分公共电极重叠，所以可以降低像素电极的尺寸，从而获得大的开口区域。具体地说，即使像素区域的尺寸变化，通过优化的设计规则也可以容易获得改善的孔径比。

第三，在像素电极的垂直部分和与该垂直部分重叠的部分公共电极之间形成附加的电容。因此，最小化存储电容的区域以获得更宽的开口区域。最后，由于各自区块具有不同的电场方向，液晶分子沿不同方向重新排列。在这种情况下，补偿了各自区块的视角以获得多畴效果。因此，可以最小化畴反转区域并且改善液晶分子的响应速度。

很显然，本领域的熟练技术人员可以在不脱离本发明的精神或者范围内对本发明进行不同的修改和改进。因此，本发明旨在包括所有落入所附权利要求及其等同物范围内的对本发明进行的修改和改进。

Claims (17)

1、一种共平面开关模式液晶显示器件，包括：

在第一基板上形成的栅线和数据线，所述栅线与数据线垂直交叉以限定像素区域；

在所述栅线和数据线的各交叉点处形成的薄膜晶体管；

与所述栅线平行形成的公共线；

从所述公共线延伸形成的公共电极，所述公共电极与所述数据线平行形成；

具有以单体形式形成的倾斜部分和垂直部分的像素电极，所述倾斜部分沿倾斜方向与各像素区域交叉，并且所述像素电极的垂直部分与所述公共电极重叠；以及

粘结到所述第一基板并且在二者之间夹有液晶层的第二基板。

2、根据权利要求1所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述薄膜晶体管包括栅极、半导体层和源极/漏极。

3、根据权利要求2所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述各像素电极的垂直部分延伸以与各薄膜晶体管的漏极相连接。

4、根据权利要求1所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述具有窄线宽的各公共电极部分与所述各像素电极的垂直部分重叠。

5、根据权利要求4所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述公共电极具有双线宽。

6、根据权利要求4所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述窄线宽包括比所述公共电极的其它部分小至少2μm的宽度。

7、根据权利要求1所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述像素电极的倾斜部分具有相当于所述栅线大约40°到60°的倾斜角。

8、根据权利要求1所述的共平而开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述像素电极的垂直部分和与其相对的公共电极之间的水平距离在8μm到13μm的范围内。

9、根据权利要求8所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，在所述水平距离的1/2处测量的位于所述像素电极的倾斜部分与所述公共线之间的垂直距离比所述水平距离大。

10、根据权利要求1所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，还包括在所述公共电极和像素电极的重叠部分处形成的存储电容。

11、根据权利要求1所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述栅线、公共线和公共电极形成在同一层上。

12、根据权利要求1所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述第一和第二基板设置有定向膜。

13、根据权利要求1所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述第一和第二基板设置有第一和第二偏振板。

14、根据权利要求13所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述第一和第二偏振板的任一偏振轴与另一偏振轴垂直设置。

15、根据权利要求13所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，所述第一和第二偏振板的任一偏振轴与所述栅线平行设置。

16、根据权利要求1所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，还包括位于所述栅线和数据线之间的栅绝缘膜。

17、根据权利要求1所述的共平面开关模式液晶显示器件，其特征在于，还包括位于所述数据线和像素电极之间的钝化膜。

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