專利名稱：共平面開關(guān)型液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，更確切地說，涉及一種能提高亮度、孔徑和存儲電容以改善圖像質(zhì)量的共平面開關(guān)(IPS，In-Plane Switching)型液晶顯示(LCD)裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著信息化社會的進一步發(fā)展，對顯示裝置的需求已日益增加。為滿足這種需求，已經(jīng)研發(fā)了各種例如液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示板(PDP)、電致發(fā)光顯示器(ELP)和真空熒光顯示器(VFD)的平板顯示裝置，并將它們應(yīng)用于各種各樣的設(shè)備中。
在各種顯示裝置中，LCD正在替代陰極射線管(CRT)，由于其良好的圖像質(zhì)量、尺寸薄、重量輕和低功耗的優(yōu)點而被大多數(shù)用于移動顯示裝置。除了用作移動顯示裝置例如筆記本計算機的監(jiān)視器之外，LCD已經(jīng)被開發(fā)作為用于接收和顯示廣播信號的電視監(jiān)視器、和臺式計算機的監(jiān)視器。
LCD包括用于顯示圖像的液晶板和向液晶板施加驅(qū)動信號的驅(qū)動部分。液晶板具有相對的第一和第二玻璃基板，且在第一和第二玻璃基板之間有一液晶層。
第一玻璃基板(也稱作TFT陣列基板)設(shè)有在一個方向上按一定間隔排列的多條柵極線、垂直于柵極線按一定間隔排列的多條數(shù)據(jù)線、由柵極線和數(shù)據(jù)線限定形成矩陣的子象素區(qū)上的多個象素電極、以及響應(yīng)柵極線上信號為向象素電極傳輸數(shù)據(jù)線上信號而被切換的多個薄膜晶體管。
在第二玻璃基板上(也稱作濾色片基板)上有一黑色矩陣層，其用于遮蔽除象素區(qū)之外其它部分的光；用于顯示顏色的R、B、G濾色片層；和用于顯示圖像的公共電極。在IPS型LCD中，公共電極通常是形成在第一玻璃基板上。
在液晶光學(xué)各向異性和極性的原理基礎(chǔ)上驅(qū)動LCD。因為液晶細(xì)而長，因此液晶分子在一個方向上取向。如果向液晶施加電場，便可控制分子的取向。因此，如果控制液晶分子的取向以改變液晶分子的取向，這樣便調(diào)制了由光學(xué)各向異性極化的光。基于液晶的電特性，有一種介電各向異性為正(+)的正液晶和一種介電各向異性為負(fù)(-)的負(fù)液晶。正液晶具有沿電場施加方向排列的液晶分子的長軸，而負(fù)液晶具有沿垂直于電場施加方向排列的液晶分子的長軸。
圖1表示現(xiàn)有技術(shù)TN液晶顯示裝置的分解透視圖，所述的TN液晶顯示裝置包括相對設(shè)置的下基板1和上基板2、以及下基板1和上基板2之間的液晶層3。
下基板1具有多條在第一方向上按一定間隔排列的柵極線4和多條垂直于柵極線4并按一定間隔排列的數(shù)據(jù)線5，從而限定多個子象素區(qū)“P”。象素電極6形成在柵極線4和數(shù)據(jù)線交叉處的每個子象素區(qū)“P”中，薄膜晶體管“T”形成在柵極線4和數(shù)據(jù)線交叉處的每個部分中。上基板2具有一用于遮蔽除象素區(qū)“P”之外部分的光線的黑色矩陣層7，用于顯示顏色的R、B、G濾色片層8以及用于顯示圖像的公共電極9。
薄膜晶體管“T”具有從柵極線4上延伸出的柵極、下基板1的整個表面上的柵極絕緣薄膜(未示出)、柵極上方的柵極絕緣薄膜上的有源層、從數(shù)據(jù)線5上延伸出的源極、以及與源極相對的漏極。象素電極6用透明導(dǎo)電金屬形成，例如透光率相對較好的銦-錫氧化物(ITO)。
LCD是這樣來顯示圖像的，即，通過借助經(jīng)薄膜晶體管“T”提供的信號使象素電極6上的液晶層3取向，并依靠液晶層3的取向度來控制液晶層3的透光量。通過沿上/下方向在上基板2和下基板1之間提供的場來驅(qū)動液晶的LCD具有良好的透光率和孔徑，當(dāng)上基板2的公共電極9接地時這種LCD還能防止液晶盒受到靜電的損壞。然而，通過沿上/下方向提供的場來驅(qū)動液晶的缺點在于視野角度特性不好。
因此，為了克服這個缺點，提出了一種新的技術(shù)，即共平面開關(guān)(IPS)型LCD。以下將描述現(xiàn)有技術(shù)中的IPS型LCD。圖2表示現(xiàn)有技術(shù)的IPS型LCD的剖面。
參照圖2，現(xiàn)有技術(shù)的IPS型LCD包括形成于下基板11的同一層上的象素電極12和公共電極13，以及下基板11和上基板15之間的液晶層14，其中，用下基板11上的象素電極12和公共電極13之間的橫向電場驅(qū)動該液晶層。因此，IPS型LCD在同一基板上具有象素電極和公共電極13。
圖3A和3B表示IPS模式下電壓導(dǎo)通/關(guān)斷時液晶的相移。
圖3A表示在象素電極12和公共電極13之間沒有形成橫向電場的關(guān)斷狀態(tài)，這種情況下表明液晶層14不發(fā)生相移。例如，液晶層14中的分子從象素電極12和公共電極13之間的水平線向上傾斜45°。圖3B表示在象素電極12和公共電極13之間形成橫向電場的導(dǎo)通狀態(tài)，這種情況下表明液晶層14發(fā)生相移，使得液晶相對于圖3A中的關(guān)斷狀態(tài)在水平方向上旋轉(zhuǎn)45°的范圍。
如圖4所示，在象素電極12和公共電極13之間沒有形成橫向電場的情況下，液晶分子的取向16與初始定向膜(未示出)的取向相同。如圖4B所示，如果在象素電極12和公共電極13之間施加橫向場電壓，那么液晶分子就對應(yīng)于施加電場方向17的方向取向。
IPS型LCD的優(yōu)點在于，它具有大視角、簡單的制造工藝，而且色移隨視角的變化小。IPS型LCD的缺點在于，由于公共電極13和象素電極12在同一個基板上，因此光透過率和孔徑較差。此外，對于IPS型LCD，驅(qū)動電壓的響應(yīng)時間需要改善，而且由于盒間隙的未對準(zhǔn)余量(misalignment margin)小，因此有必要使盒間隙均勻。
以下將參照附圖更詳細(xì)地描述IPS型LCD。圖5表示現(xiàn)有技術(shù)IPS型LCD的平面圖，而圖6表示沿圖5中I-I’和II-II’線剖開的剖面。
參照圖5和6，在透明下基板60上形成多條柵極線61和數(shù)據(jù)線64_1，64_2，從而限定多個子象素區(qū)。薄膜晶體管TFT形成在柵極線61和數(shù)據(jù)線64_1，64_2交叉的區(qū)域上。
薄膜晶體管TFT具有柵極線61處的柵極61a、包括柵極61a在內(nèi)的下基板60的整個表面上的柵極絕緣薄膜62、柵極61a上方柵極絕緣薄膜62上的有源層、從數(shù)據(jù)線64_1上伸出的源極64a和與源極64a相對的漏極64b。
與柵極線61相同的層上有一公共線61b和公共電極61c，其中公共線61b與柵極線61間隔開并彼此平行，而且多個公共電極61c設(shè)置在與數(shù)據(jù)線64_1平行方向上的子象素區(qū)中。
在包括數(shù)據(jù)線64_1和64_2在內(nèi)的整個表面上有一保護薄膜65，該保護薄膜65具有一暴露漏極64b的一接觸孔66。該保護薄膜65是一氮化硅薄膜。
在子象素區(qū)中的保護薄膜65上有一象素電極67，該象素電極67處在公共電極61c之間且與公共電極61c平行，并通過接觸孔66與薄膜晶體管的漏極64b相連。象素電極67是一透明導(dǎo)電薄膜。
與下基板60相對的上基板50具有處在與顯示顏色的子象素區(qū)相對的一部分處的濾色片層52、和用來隔開濾色片層52且遮蔽光的黑色矩陣層51。參考數(shù)字68表示在公共結(jié)構(gòu)上形成存儲(Storage On Common structure)的存儲電極，其中象素電極與公共線的一部分交疊。
黑色矩陣層51形成在與柵極線61、數(shù)據(jù)線64_1和64_2、包括數(shù)據(jù)線64_1和64_2與相鄰的公共電極61c之間區(qū)域的周邊區(qū)域、以及薄膜晶體管相對的部分上。
公共電極61c和象素電極67之間的液晶由分布在公共電極61c和象素電極67之間的橫向電場而在同一方向上取向，從而形成一個區(qū)域。
上述的現(xiàn)有技術(shù)IPS型LCD具有如下一些問題。
在數(shù)據(jù)線64_1和64_2以及數(shù)據(jù)線64_1和64_2周圍的公共電極61c上形成黑色矩陣層51使得制造工藝復(fù)雜化，其原因是有必要利用在粘結(jié)上基板和下基板時需要考慮的粘結(jié)余量(bonding margin)來設(shè)計上基板和下基板。而且，上基板50和下基板60的粘結(jié)余量逐漸增大使得數(shù)據(jù)線64_1和64_2附近的亮度減小。
即，由于需要不僅要在數(shù)據(jù)線64_1和64_2上形成黑色矩陣層51，還要在數(shù)據(jù)線64_1和64_2與相鄰的公共電極61c之間的區(qū)域上形成黑色矩陣層51，因此粘結(jié)余量易于引起孔徑損失和亮度降低。
氮化硅的保護薄膜的厚度相對較薄，在0.3μm范圍內(nèi)，它會引起數(shù)據(jù)線和象素電極之間的交叉干擾以及由寄生電容導(dǎo)致的圖像質(zhì)量的降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明在于提供一種IPS型LCD及其制造方法，其基本上克服了因已有技術(shù)的局限和缺點而導(dǎo)致的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于提供一種IPS型LCD及其制造方法，其能夠解決由上基板和下基板的粘結(jié)余量引起的孔徑和亮度降低的問題。
本發(fā)明的另一優(yōu)點在于提供一種IPS型LCD及其制造方法，其能夠增大為確保圖像質(zhì)量的存儲電容。
本發(fā)明的又一優(yōu)點在于提供一種IPS型LCD及其制造方法，其能夠防止數(shù)據(jù)線和象素電極之間的交叉干擾和由寄生電容導(dǎo)致的圖像質(zhì)量的降低。
本發(fā)明的其它優(yōu)點、目的和特征將在下面的說明中給出，對于熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其中的一部分優(yōu)點、目的和特征可以通過以下的分析明顯得出或是通過本發(fā)明的實踐而得到。通過在文字說明部分、權(quán)利要求書以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點。
為了得到這些和其它優(yōu)點并根據(jù)本發(fā)明的目的，作為具體的和廣義的描述，本發(fā)明所述的共平面開關(guān)(IPS)型液晶顯示裝置(LCD)包括沿第一方向在下基板上的柵極線；在兩個子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對的側(cè)邊上且分別垂直于柵極線的數(shù)據(jù)線；與柵極線分隔開并與柵極線平行的公共線；單元區(qū)域中的多個公共電極；柵極線和數(shù)據(jù)線交叉點處的薄膜晶體管；在下基板的整個表面上的保護薄膜，該保護薄膜具有暴露每一個薄膜晶體管漏極的接觸孔；交替設(shè)置在公共電極之間的象素電極，每一個象素電極通過接觸孔與漏極相連；以及公共線上方的保護薄膜上的存儲電極。
按照另一方面，提供一種共平面開關(guān)(IPS)型液晶顯示裝置(LCD)，其包括沿第一方向在下基板上的柵極線；在兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對的邊上且分別垂直于柵極線的數(shù)據(jù)線；與柵極線分隔開并與柵極線平行的公共線；柵極線和數(shù)據(jù)線交叉點處的薄膜晶體管；在下基板整個表面上的有機絕緣薄膜，該有機絕緣薄膜具有暴露每一個薄膜晶體管漏極的接觸孔；數(shù)據(jù)線上和單元區(qū)域內(nèi)的多個公共電極；交替設(shè)置在多個公共電極之間的象素電極，每一個象素電極通過接觸孔與漏極相連；以及公共線上方的存儲電極。
按照另一方面，提供一種共平面開關(guān)型液晶顯示裝置的制造方法，其包括沿第一方向在下基板上形成柵極線，所述柵極線具有限定在其上的柵極區(qū)；形成與柵極線分隔開并與柵極線平行的公共線；形成多個與公共線相連的公共電極，其中公共電極設(shè)置在子象素區(qū)與兩個相鄰子象素區(qū)之間；在包括柵極線在內(nèi)的下基板的整個表面上形成柵極絕緣薄膜；在柵極區(qū)上方的柵極絕緣薄膜上形成有源層；在垂直于柵極線的兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上形成數(shù)據(jù)線；形成從數(shù)據(jù)線上延伸出來且與有源層一邊交疊的源極，和與源極間隔開且與有源層另一邊交疊的漏極；在下基板的整個表面上形成保護薄膜，其具有一暴露漏極的接觸孔；在公共電極之間形成交替圖形的象素電極，每個象素電極通過接觸孔與漏極相接觸；在公共線上方的保護薄膜上形成存儲電極，該存儲電極從單元區(qū)域內(nèi)的一個子象素區(qū)延伸到另一子象素區(qū)。
按照另一方面，提供一種共平面開關(guān)型液晶顯示裝置的制造方法，其包括沿第一方向在下基板上形成柵極線，所述柵極線具有限定在其上的柵極區(qū)；形成與柵極線分隔開并與柵極線平行的公共線；在包括柵極線在內(nèi)的下基板的整個表面上形成柵極絕緣薄膜；在柵極區(qū)上方的柵極絕緣薄膜上形成有源層；在垂直于柵極線的兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上形成數(shù)據(jù)線；形成從數(shù)據(jù)線上延伸出來且與有源層一邊交疊的源極，和與源極間隔開且與有源層另一邊交疊的漏極；在下基板的整個表面上形成有機絕緣薄膜，該有機絕緣薄膜具有一暴露漏極的接觸孔；形成多個與數(shù)據(jù)線交疊且設(shè)置在子象素區(qū)中的公共電極；在公共電極之間形成交替圖形的象素電極，每個象素電極通過接觸孔與漏極相接觸；在公共線上方的有機絕緣薄膜上形成存儲電極，該存儲電極從單元區(qū)域內(nèi)一個子象素區(qū)延伸到的另一子象素區(qū)。
按照另一方面，提供一種共平面開關(guān)(IPS)型液晶顯示裝置(LCD)，其包括一基板；沿第一方向設(shè)置在該基板上的柵極線；分別在垂直于柵極線的兩個相鄰子象素區(qū)單元區(qū)域的相對側(cè)邊上的數(shù)據(jù)線；與柵極線平行的公共線；與數(shù)據(jù)線平行的公共電極；設(shè)置在公共電極之間且與公共電極平行的交替圖案的象素電極，以及與公共線交疊的存儲電極。
很顯然，上面對本發(fā)明所作的一般性描述和下面的詳細(xì)說明都是示例性和解釋性的，其意在對本發(fā)明的權(quán)利要求作進一步解釋。


本申請所包含的附圖用于進一步理解本發(fā)明，其與說明書相結(jié)合并構(gòu)成說明書的一部分，所述附圖表示本發(fā)明的實施例并與說明書一起解釋本發(fā)明的原理。附圖中圖1表示現(xiàn)有技術(shù)TN液晶顯示裝置的一個部分的分解透視圖；圖2示意性表示現(xiàn)有技術(shù)IPS型LCD的一剖面；
圖3A和3B表示IPS模式下電壓導(dǎo)通/關(guān)斷時液晶的相移；圖4A和4B表示IPS型LCD在電壓導(dǎo)通/關(guān)斷時工作的透視圖；圖5表示現(xiàn)有技術(shù)IPS型LCD的平面圖；圖6表示沿圖5中I-I’和II-II’線剖開的剖面；圖7表示按照本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的IPS型LCD的平面圖；圖8表示沿圖7中III-III’和IV-IV’線剖開的剖面；圖9表示按照本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的IPS型LCD的平面圖；圖10表示沿圖9中V-V’和VI-VI’線剖開的剖面；圖11表示按照本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的IPS型LCD的平面圖；圖12表示沿圖11中VII-VII’和VIII-VIII’線剖開的剖面。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例的實例示于附圖中。
圖7表示按照本發(fā)明第一實施例的IPS型LCD的平面圖，而圖8表示沿圖7中III-III’和IV-IV’線剖開的剖面。
按照本發(fā)明第一實施例的IPS型LCD將數(shù)據(jù)線位于兩個子象素的一個單元區(qū)域的相對側(cè)邊，而在該單元區(qū)域的兩個子象素之間沒有設(shè)置數(shù)據(jù)線。
參照圖7和圖8，多條柵極線81沿一個方向設(shè)置在透明下基板上，柵極絕緣薄膜82設(shè)置在包括柵極線81在內(nèi)的下基板80的整個表面上，公共線81b設(shè)置在與柵極線81相同的層中，該公共線81與柵極線分隔開且相互平行。
在垂直于柵極線81的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上分別具有數(shù)據(jù)線84_2和84_3。即，單元區(qū)域的左側(cè)上的子象素區(qū)具有數(shù)據(jù)線84_2，而單元區(qū)域的右側(cè)上的子象素區(qū)具有數(shù)據(jù)線84_3。
在單元區(qū)域中具有與公共線81b相連且與數(shù)據(jù)線84_2和84_3平行的公共線81b。在每一個子象素區(qū)中具有多個公共電極81c。
柵極線81、公共線81b和公共電極81c用鋁Al、鉻Cr、鉬Mo和鎢W中的至少一種金屬形成。
在柵極線81與數(shù)據(jù)線84_1、84_2、84_3和84_4交叉處有多個薄膜晶體管TFT。薄膜晶體管TFT包括從柵極線81上延伸出來的柵極81a；在包括柵極線81在內(nèi)的下基板80的整個表面上的柵極絕緣層82；柵極81a上方的柵極絕緣層82上的有源層83；從數(shù)據(jù)線84上伸出且在有源層83的一側(cè)上交疊的源極84a；以及與源極84a間隔開且在有源層83的另一側(cè)上交疊的漏極84b。
在包括薄膜晶體管TFT在內(nèi)的下基板80的整個表面上有一保護薄膜85，該保護薄膜具有一暴露漏極84b的接觸孔86。保護薄膜85是一氮化硅薄膜。
在單元區(qū)域中具有設(shè)置于保護薄膜85上的象素電極87，該象素電極87在公共電極81c之間，與公共電極81c平行且與公共電極81c交替設(shè)置。象素電極87通過接觸孔86與薄膜晶體管TFT的漏極84b相連。
單元區(qū)域中兩個子象素區(qū)界面處的公共電極81c與相鄰子象素區(qū)中的象素電極87相互作用，共同形成一橫向電場。
從單元區(qū)域內(nèi)的一個子象素區(qū)延伸到另一個子象素區(qū)的公共線81b上有一個公共結(jié)構(gòu)上存儲的存儲電極88。兩個相鄰子象素區(qū)的存儲電極88彼此相連，從而提供更穩(wěn)定的圖像質(zhì)量，這是因為相對于現(xiàn)有技術(shù)而言增大了存儲電容Cst。
象素電極87和存儲電極88用透明導(dǎo)電金屬形成，例如，銦錫氧化物(ITO)、錫氧化物(TO)、銦鋅氧化物(IZO)和銦錫鋅氧化物(ITZO)。
公共電極81c和象素電極87之間的透光區(qū)內(nèi)的液晶由公共電極81c和象素電極87之間的橫向電場而在一個方向上取向，從而形成一個區(qū)域。
在相對于下基板80的上基板70上設(shè)有顯示顏色的濾色片層72和黑色矩陣層71，所述的黑色矩陣層71形成在數(shù)據(jù)線84_1、84_2、84_3和84_4上和與其相鄰的公共電極81c上，用于在濾色片之間隔開并遮蔽光。黑色矩陣層71形成在與柵極線81、數(shù)據(jù)線84_1和84_2、包括數(shù)據(jù)線84_1和84_2之間區(qū)域在內(nèi)的周邊區(qū)域、相鄰的公共電極81c以及薄膜晶體管相對的部分上。
盡管圖中未示出，但是，聚酰亞胺或光對準(zhǔn)材料的一定向膜形成在包括象素電極87和公共電極81c在內(nèi)的下基板80的整個表面上。該定向膜具有一個由機械拋光確定的對準(zhǔn)方向，而例如PVCN(聚乙烯肉桂酸酯)基材料的光反應(yīng)性材料的對準(zhǔn)方向是通過把光(例如，UV光)引導(dǎo)到其上來確定的。在這個例子中是通過光的引導(dǎo)和被引導(dǎo)的光的特性(即，偏振方向)來確定對準(zhǔn)方向的。
如圖8所示，數(shù)據(jù)線84_2和84_3不是位于兩個相鄰子象素區(qū)的中間部分。相反，數(shù)據(jù)線是位于兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上。因此，按照本發(fā)明第一實施例的IPS型LCD能夠減小孔徑損失并改善由上基板和下基板的粘結(jié)余量引起的差亮度，這是因為在與單元區(qū)域的兩個子象素區(qū)之間的部分相對的上基板上不需要黑色矩陣層。
以下將參照圖7和8來描述按照本發(fā)明第一實施例的具有如上結(jié)構(gòu)的IPS型LCD的制造方法。
在透明下基板80上沉積一導(dǎo)電金屬，例如鋁Al、鉻Cr、鉬Mo和鎢W，并對其進行構(gòu)圖以通過光蝕刻工藝形成柵極線81，從而使柵極限定在一個區(qū)域中并在一個方向上設(shè)置。
公共線81b用與柵極線81相同的材料同時形成。進而，公共線81b與柵極線81分隔開并相互平行。
多個公共電極81c與公共線81b相連，并與柵極線在子象素區(qū)中同時形成。公共電極81c垂直于柵極線81設(shè)置。
接著，在包括柵極線81的下基板80的整個表面上形成柵極絕緣薄膜82。在柵極絕緣薄膜82上沉積一半導(dǎo)體層，并通過光蝕刻工藝對其進行構(gòu)圖，以在柵極上方形成島形的有源層83。
然后，在其上形成有源層83的下基板80的整個表面上沉積一導(dǎo)電金屬，并通過光蝕刻工藝對其進行構(gòu)圖，以形成垂直于柵極線81且在兩個子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上設(shè)置的數(shù)據(jù)線84_2和84_3。
形成源極84a使其從數(shù)據(jù)線84_2和84_3上伸出并在有源層83的一側(cè)上交疊，并形成漏極84b使其與源極84a間隔開并在有源層83的另一側(cè)上交疊。
在下基板80的整個表面上形成氮化硅的保護薄膜85，并形成一接觸孔86以暴露漏極84b。
在保護薄膜85上沉積例如銦錫氧化物ITO、錫氧化物TO、銦鋅氧化物IZO和銦錫鋅氧化物ITZO的透明導(dǎo)電金屬。
對該透明導(dǎo)電金屬進行構(gòu)圖，形成通過接觸孔86分別與漏極84b相接觸的象素電極。象素電極與公共電極81c平行交替設(shè)置。
在形成象素電極87的同時，在公共線81b上方的保護薄膜85上形成存儲電極88，使其從單元區(qū)域的一個子象素區(qū)延伸到另一個子象素區(qū)?；谶@樣一種結(jié)構(gòu)，存儲電極在公共結(jié)構(gòu)上形成存儲。
公共電極81c之一設(shè)置在單元區(qū)域中的兩個子象素區(qū)之間，與形成在相鄰子象素區(qū)中的象素電極87共同起作用。
圖9表示按照本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的IPS型LCD的平面圖，而圖10表示沿圖9中V-V’和VI-VI’線剖開的剖面。
按照本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的IPS型LCD的特征在于，形成一平直的有機絕緣材料而代替第一實施例中的氮化硅保護薄膜。
參照圖9和10，IPS型LCD包括沿一個方向設(shè)置在透明下基板100上的多條柵極線101，設(shè)置在包括柵極線101在內(nèi)的下基板100的整個表面上的柵極絕緣薄膜102，設(shè)置在與柵極線101同一層中的公共線101b，該公共線101與柵極線101分隔開且相互平行。柵極線101和公共線101b用鋁Al、鉻Cr、鉬Mo和鎢W中的至少一種金屬形成。
在垂直于柵極線101的兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上具有數(shù)據(jù)線104_2和104_3。即，左側(cè)子象素區(qū)具有數(shù)據(jù)線104_2，而右側(cè)子象素區(qū)具有數(shù)據(jù)線104_3。
在柵極線101與數(shù)據(jù)線104_1、104_2、104_3和104_4交叉點處有多個薄膜晶體管TFT。薄膜晶體管TFT包括限定在柵極線101的一部分上的柵極101a，在包括柵極線101在內(nèi)的下基板100的整個表面上的柵極絕緣薄膜102，柵極101a上方的柵極絕緣薄膜102上的有源層103，從數(shù)據(jù)線104_2上伸出且交疊有源層103的一側(cè)的源極104a，以及與源極104a間隔開且交疊有源層103另一側(cè)的漏極104b。盡管圖中未示出，但是，薄膜晶體管TFT的柵極可以從一個方向上設(shè)置的柵極線的一側(cè)上伸出。
在包括薄膜晶體管TFT在內(nèi)的下基板100的整個表面上具有用大約3～4的低介電常數(shù)和大約3μm厚度的材料形成的一有機絕緣薄膜105，該有機絕緣薄膜105具有暴露漏極104b的接觸孔106。
形成低介電常數(shù)的有機絕緣薄膜105來代替相對于第一實施例中討論的氮化硅保護薄膜，能夠防止液晶的錯誤操作和導(dǎo)致的差亮度，這些起因于形成在相鄰數(shù)據(jù)線和數(shù)據(jù)線上方的公共電極107a之間的寄生電容以及數(shù)據(jù)線和象素電極之間的寄生電容。
公共電極107a形成在相鄰數(shù)據(jù)線104_1和104_2、或104_3和104_4上方和有機絕緣薄膜105上的單元區(qū)域中的兩個相鄰子象素區(qū)之間。多個公共電極107a可以與該子象素區(qū)中的數(shù)據(jù)線平行。公共電極107a的寬度大于相鄰兩條數(shù)據(jù)線104_1和104_2、或104_3和104_4的區(qū)域的寬度。
象素電極107b位于公共電極107a之間的有機絕緣薄膜105上，且與公共電極107a平行。象素電極107b通過接觸孔106與薄膜晶體管TFT的漏極104b相連。象素電極107b是一透明導(dǎo)電薄膜。
公共線101b上方設(shè)有一公共結(jié)構(gòu)上存儲的存儲電極108。存儲電極從單元區(qū)域內(nèi)的一個子象素區(qū)延伸到另一個子象素區(qū)。
公共電極107a、象素電極107b和存儲電極108形成在同一層上，公共電極107a與存儲電極108相連。公共電極107a、象素電極107b和存儲電極108用例如銦錫氧化物(ITO)、錫氧化物(TO)、銦鋅氧化物(IZO)和銦錫鋅氧化物(ITZO)的透明導(dǎo)電金屬形成。
在公共電極107a和象素電極107b之間的透光區(qū)內(nèi)的液晶由分布在公共電極107a和象素電極107b之間的橫向電場而在同一個方向上取向，從而形成一個區(qū)域。
而且，盡管圖中未示出，但是，在相對于下基板100的上基板上設(shè)有用于顯示顏色的濾色片層、和用于遮蔽光的黑色矩陣層，所述的濾色片層形成在子象素區(qū)相對的部分上，而所述的黑色矩陣層形成在柵極線、公共線和薄膜晶體管相對的部分上。
由于公共電極107a覆蓋相鄰的數(shù)據(jù)線104_1和104_2、或104_3和104_4，因此，在這個部分上不需要黑色矩陣，該部分稱作黑色矩陣自由區(qū)。
盡管圖中未示出，但是，在包括象素電極107b和公共電極107a在內(nèi)的下基板100的整個表面上具有由聚酰亞胺或光對準(zhǔn)材料形成的一定向膜。該定向膜具有一個由機械拋光確定的對準(zhǔn)方向，而例如PVCN(聚乙烯肉桂酸酯)基材料和聚硅氧烷基材料的光反應(yīng)性材料的對準(zhǔn)方向是通過把光(例如，UV光)引導(dǎo)到其上來確定的。通過光的引導(dǎo)和被引導(dǎo)的光的特性(即，偏振方向)來確定對準(zhǔn)方向。
因此，除第一實施例的優(yōu)點之外，第二實施例IPS型LCD的優(yōu)點在于，由于數(shù)據(jù)線上方不需要黑色矩陣層，因此能夠減小孔徑損失。這便不需要在粘結(jié)上基板和下基板時考慮數(shù)據(jù)線的側(cè)邊。而且，低介電常數(shù)的約3μm厚的有機薄膜能防止液晶的錯誤操作和導(dǎo)致的差亮度。
以下將參照圖9和10來描述按照本發(fā)明第二實施例的具有如上結(jié)構(gòu)的IPS型LCD的制造方法。
在透明下基板100上沉積一導(dǎo)電金屬，例如鋁Al、鉻Cr、鉬Mo和鎢W，并對其進行構(gòu)圖以通過光蝕刻工藝形成柵極線101，從而使柵極限定在一個區(qū)域中并在一個方向上設(shè)置。
在形成柵極線101的同時，用與柵極線101相同的材料形成公共線101b。進而，公共線與柵極線101分隔開并相互平行。
接著，在包括柵極線101在內(nèi)的下基板100的整個表面上形成柵極絕緣薄膜102。在柵極絕緣薄膜102上沉積一半導(dǎo)體層，并通過光蝕刻工藝對其進行構(gòu)圖，以在柵極上方形成島形的有源層103。
然后，在其上形成有源層103的下基板100的整個表面上沉積一導(dǎo)電金屬，并通過光蝕刻工藝對其進行構(gòu)圖，以形成垂直于柵極線101且設(shè)置在兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上的數(shù)據(jù)線104_2和104_3。
形成源極104a使其從數(shù)據(jù)線104_2和104_3上伸出并交疊有源層103的一側(cè)，并形成漏極104b使其與源極104a間隔開并交疊有源層103的另一側(cè)。
在下基板100的整個表面上形成有機薄膜105。蝕刻該有機薄膜105以形成一接觸孔106以暴露漏極104b。
在有機絕緣薄膜105上沉積例如銦錫氧化物(ITO)、錫氧化物(TO)、銦鋅氧化物(IZO)和銦錫鋅氧化物(ITZO)的透明導(dǎo)電金屬。
然后，對該透明導(dǎo)電金屬進行構(gòu)圖，形成交疊相鄰兩條數(shù)據(jù)線104_1和104_2、或104_3和104_4且設(shè)置在單元區(qū)域中的兩個相鄰子象素區(qū)之間的多個公共電極107a。
在形成公共電極107a的同時，象素電極107b通過接觸孔106與漏極104b接觸，該象素電極107b與公共電極107a平行且位于公共電極107a之間。
在公共線101b上方的有機絕緣薄膜105上形成存儲電極108，使其從單元區(qū)域內(nèi)的一個子象素區(qū)延伸到另一個子象素區(qū)?；谶@樣一種結(jié)構(gòu)，存儲電極在公共結(jié)構(gòu)上形成存儲。
公共電極107a之一設(shè)置在單元區(qū)域中的兩個子象素區(qū)之間，與形成在相鄰子象素區(qū)中的象素電極107b共同起作用。
圖11表示按照本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的IPS型LCD的平面圖，而圖12表示沿圖11中VII-VII’和VIII-VIII’線剖開的剖面。
按照本發(fā)明第三實施例的IPS型LCD補充了子象素區(qū)中透光效率降低的問題，該問題起因于當(dāng)使用如第二實施例中公開的有機絕緣薄膜作為保護薄膜時有機絕緣薄膜的厚度。
參照圖11和12，在本發(fā)明第三實施例的IPS型LCD中，在薄膜晶體管和兩條相鄰數(shù)據(jù)線104_1和104_2或104_3和104_4上形成有機絕緣薄膜105，而在子象素區(qū)上不形成有機絕緣薄膜105。
如果這樣形成有機絕緣薄膜105，象素電極107b和相鄰子象素區(qū)之間的公共電極107a和存儲電極108中的一部分就形成在柵極絕緣薄膜102上，而兩條相鄰數(shù)據(jù)線104_1和104_2或104_3和104_4上的公共電極107a的那部分沿著有機絕緣薄膜105的表面形成。
除上述結(jié)構(gòu)之外，第三實施例的結(jié)構(gòu)類似于第二實施例。
這樣，如果公共電極107a僅在有機絕緣薄膜105上，那么就不會發(fā)生由錯誤取向引起的圖像質(zhì)量降低的問題，這是因為該區(qū)域不是透光區(qū)。
用一個步驟形成有機絕緣薄膜105會在有機絕緣薄膜105的步驟中引起缺陷的摩擦。如果數(shù)據(jù)線設(shè)置在子象素區(qū)的每個側(cè)邊上，那么有機絕緣薄膜105的步驟就會形成在子象素區(qū)相對的各側(cè)邊上，從而引起孔徑降低的不良效果。如果數(shù)據(jù)線設(shè)置在兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域相對的邊上，那么有機薄膜105的步驟就只形成在子象素區(qū)的一個側(cè)邊上，從而最大限度地減小了孔徑的降低。
按照本發(fā)明第三實施例的IPS型LCD的制造方法與第二實施例相同，除了第三實施例方法包括一蝕刻有機絕緣薄膜105的過程，以除去子象素區(qū)中的有機絕緣薄膜105而留下薄膜晶體管上和相鄰兩條數(shù)據(jù)線104_1和104_2或104_3和104_4上的有機絕緣薄膜105。
如上所述，本發(fā)明的IPS型LCD具有如下一些優(yōu)點。
第一，在兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域中相對的邊上設(shè)置數(shù)據(jù)線不需要在與這兩個子象素區(qū)之間一部分相對的上基板的一部分上具有黑色矩陣層，這樣便減少了上基板和下基板的粘結(jié)余量引起的孔徑損失。
第二，如第二或第三實施例中公開的那樣，在兩條相鄰數(shù)據(jù)線上形成公共電極不需要在數(shù)據(jù)線上具有黑色矩陣層，從而不需要在粘結(jié)上基板和下基板過程中考慮數(shù)據(jù)線的側(cè)邊。這樣還能減少由上基板和下基板的粘結(jié)余量引起的孔徑損失。
第三，如第二或第三實施例中公開的那樣，形成具有低介電常數(shù)和約3μm厚的有機絕緣薄膜能防止液晶的錯誤操作和導(dǎo)致的差亮度。而且，如第三實施例，在有機絕緣薄膜中形成開口部分還增大了孔徑。
第四，將存儲電極形成作為單元區(qū)域中兩個子象素區(qū)的一個單元，即，存儲電極從兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域中的一個子象素區(qū)延伸到另一個子象素區(qū)，如第一至第三實施例中任意一個實施例，這樣便增大了相對于現(xiàn)有技術(shù)的存儲電容，從而提供了穩(wěn)定的圖像質(zhì)量。
對于熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，很顯然，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思或范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出各種改進和變型。因此，本發(fā)明意在覆蓋那些落入所附權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)的改進和變型。
權(quán)利要求
1.一種共平面開關(guān)型液晶顯示裝置包括沿第一方向在下基板上的柵極線；在兩個子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上且分別垂直于柵極線的數(shù)據(jù)線；與柵極線分隔開并與柵極線平行的公共線；單元區(qū)域中的多個公共電極；柵極線和數(shù)據(jù)線交叉點處的薄膜晶體管；在下基板的整個表面上的保護薄膜，該保護薄膜具有暴露每一個薄膜晶體管漏極的接觸孔；交替設(shè)置在公共電極之間的象素電極，每一個象素電極通過接觸孔與漏極相連；以及在公共線上方的保護薄膜上的存儲電極。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，公共電極設(shè)置在與數(shù)據(jù)線平行的方向上。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，公共線和公共電極在同一層上。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，象素電極和存儲電極在同一層上。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，存儲電極從單元區(qū)域內(nèi)的一個子象素區(qū)延伸到另一子象素區(qū)。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，薄膜晶體管包括從柵極線上延伸出來的柵極；在包括柵極線的下基板的整個表面上的柵極絕緣薄膜；柵極上方的柵極絕緣薄膜上的有源層；從數(shù)據(jù)線上延伸出來且交疊有源層第一邊的源極；以及與源極間隔開且交疊有源層第二邊的漏極。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，柵極線、公共線和公共電極是用選自鋁Al、鉻Cr、鉬Mo和鎢W中至少一種金屬形成的。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，象素電極和存儲電極是用透明導(dǎo)電金屬形成的。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，透明導(dǎo)電金屬包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)和銦錫鋅氧化物(ITZO)。
10.一種共平面開關(guān)型液晶顯示裝置包括沿第一方向在下基板上的柵極線；在兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上且分別垂直于柵極線的數(shù)據(jù)線；與柵極線分隔開并與柵極線平行的公共線；柵極線和數(shù)據(jù)線交叉點處的薄膜晶體管；在下基板的整個表面上的有機絕緣薄膜，該有機絕緣薄膜具有暴露每一個薄膜晶體管漏極的接觸孔；在數(shù)據(jù)線上和單元區(qū)域內(nèi)的多個公共電極；交替設(shè)置在多個公共電極之間的象素電極，每一個象素電極通過接觸孔與漏極相連；以及在公共線上方的存儲電極。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，數(shù)據(jù)線上的多個公共電極的寬度大于數(shù)據(jù)線的寬度。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，有機絕緣薄膜的介電常數(shù)在大約3～4的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，多個公共電極、象素電極和存儲電極在同一層上。
14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，公共電極、象素電極和存儲電極是用透明導(dǎo)電金屬形成的。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，透明導(dǎo)電金屬包括銦錫氧化物(ITO)、錫氧化物(TO)、銦鋅氧化物(IZO)和銦錫鋅氧化物(ITZO)。
16.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，存儲電極從單元區(qū)域內(nèi)的一個子象素區(qū)延伸到另一子象素區(qū)。
17.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，薄膜晶體管包括從柵極線上延伸出來的柵極；在包括柵極線的下基板的整個表面上的柵極絕緣薄膜；柵極上方的柵極絕緣薄膜上的有源層；從數(shù)據(jù)線上延伸出來且交疊有源層第一邊的源極；以及與源極間隔開且交疊有源層第二邊的漏極。
18.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，有機絕緣薄膜僅形成在薄膜晶體管和數(shù)據(jù)線的上方。
19.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，子象素區(qū)內(nèi)的公共電極、象素電極和存儲電極是在柵極絕緣薄膜上，而數(shù)據(jù)線上的公共電極是在有機絕緣薄膜上。
20.一種共平面開關(guān)型液晶顯示裝置的制造方法，包括沿第一方向在下基板上形成柵極線，所述基板具有限定在其上的柵極區(qū)；形成與柵極線分隔開并與柵極線平行的公共線；形成多個與公共線相連的公共電極，其中公共電極設(shè)置在子象素區(qū)與兩個相鄰子象素區(qū)之間；在包括柵極線在內(nèi)的下基板的整個表面上形成柵極絕緣薄膜；在柵極區(qū)上方的柵極絕緣薄膜上形成有源層；在垂直于柵極線的兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上形成數(shù)據(jù)線；形成從數(shù)據(jù)線上延伸出來且交疊有源層一個側(cè)邊的源極，和與源極間隔開且交疊有源層另一側(cè)邊的漏極；在下基板的整個表面上形成保護薄膜，其具有一暴露漏極的接觸孔；在公共電極之間形成交替圖形的象素電極，每個象素電極通過接觸孔與漏極相接觸；在公共線上方的保護薄膜上形成存儲電極，該存儲電極從單元區(qū)域內(nèi)的一個子象素區(qū)延伸到另一子象素區(qū)。
21.一種共平面開關(guān)型液晶顯示裝置的制造方法，包括沿第一方向在下基板上形成柵極線，所述基板具有限定在其上的柵極區(qū)；形成與柵極線分隔開并與柵極線平行的公共線；在包括柵極線在內(nèi)的下基板的整個表面上形成柵極絕緣薄膜；在柵極區(qū)上方的柵極絕緣薄膜上形成有源層；在垂直于柵極線的兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上形成數(shù)據(jù)線；形成從數(shù)據(jù)線上延伸出來且在有源層一個側(cè)邊上交疊的源極，和與源極間隔開且在有源層另一側(cè)邊上交疊的漏極；在下基板的整個表面上形成有機絕緣薄膜，該有機絕緣薄膜具有一暴露漏極的接觸孔；形成多個與數(shù)據(jù)線交疊且設(shè)置在子象素區(qū)中的公共電極；公共電極之間形成交替圖形的象素電極，每個象素電極通過接觸孔與漏極相接觸；在公共線上方的有機絕緣薄膜上形成存儲電極，該存儲電極從單元區(qū)域內(nèi)的一個子象素區(qū)延伸到另一子象素區(qū)。
22.一種共平面開關(guān)型液晶顯示裝置包括一基板；沿第一方向設(shè)置在該基板上的柵極線；分別在垂直于柵極線的兩個相鄰子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上的數(shù)據(jù)線；與柵極線平行的公共線；與數(shù)據(jù)線平行的公共電極；設(shè)置在公共電極之間且與公共電極平行的交替圖案的象素電極；以及與公共線交疊的存儲電極。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，還包括柵極線和數(shù)據(jù)線交叉點處的薄膜晶體管。
24.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，還包括一保護薄膜，其位于包括至少柵極線和數(shù)據(jù)線在內(nèi)的基板上。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，保護薄膜是有機絕緣薄膜。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，有機絕緣薄膜的介電常數(shù)在大約3～4的范圍內(nèi)。
27.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，公共電極和象素電極在有機絕緣薄膜上。
28.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，至少一個公共電極與有機絕緣薄膜上的數(shù)據(jù)線交疊。
29.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，有機絕緣薄膜具有至少一個開放區(qū)域。
30.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，公共線和公共電極彼此相連，并形成在同一層中。
31.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，存儲電極和象素電極彼此相連，并形成在同一層中。
32.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，存儲電極和公共電極彼此相連，并形成在同一層中。
33.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，第n條數(shù)據(jù)線和第n+1條數(shù)據(jù)線彼此相鄰設(shè)置在單元區(qū)域之間。
全文摘要
一種共平面開關(guān)型液晶顯示裝置及其制造方法解決了由下基板和上基板粘結(jié)余量導(dǎo)致的孔徑損失和亮度降低的問題，并通過相對增大了存儲電容Cst而保證了圖像質(zhì)量。一種共平面開關(guān)型液晶顯示裝置包括沿第一方向在下基板上的柵極線；在兩個子象素區(qū)的單元區(qū)域的相對側(cè)邊上且分別垂直于柵極線的數(shù)據(jù)線；與柵極線分隔開并與柵極線平行的公共線；在單元區(qū)域中的多個公共電極；柵極線和數(shù)據(jù)線交叉點處的薄膜晶體管；在下基板的整個表面上的保護薄膜，該保護薄膜具有暴露每一個薄膜晶體管漏極的接觸孔；交替設(shè)置在公共電極之間的象素電極，每一個象素電極通過接觸孔與漏極相連；以及公共線上方的保護薄膜上的存儲電極。
文檔編號G02F1/13GK1577015SQ200410049979
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月26日
發(fā)明者蔡基成 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社