專利名稱：具有高開口率的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管液晶顯示器，尤其涉及一種具有高開 口率并且不受耦合效應(yīng)影響的薄膜晶體管液晶顯示器。
背景技術(shù)：
隨著薄膜晶體管液晶顯示器(Thin-Film-Transistor Liquid-Crystal Display, TFT-LCD)的普及，從小尺寸到大尺寸的顯示裝置都可以見 到薄膜晶體管液晶顯示器的蹤跡。然而，愈往小尺寸發(fā)展的薄膜晶體 管液晶顯示器，在相同解析度下，因受限于顯示區(qū)域變小，造成像素 的開口率降低，導(dǎo)致產(chǎn)品的亮度、對比度降低；或者在設(shè)計更高解析 度的產(chǎn)品時，會使得像素開口率過低，造成需要增加背光源的亮度， 才能維持一定的顯示亮度，然而增加背光源的亮度，會造成背光模組 的成本增加，因此，如何增加像素結(jié)構(gòu)的開口率是研發(fā)薄膜晶體管液 晶顯示器重要的研究方向。
現(xiàn)有技術(shù)已開始發(fā)展多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器生產(chǎn)技術(shù)，由 于多晶硅(p-si)的電子遷移率比現(xiàn)在大量應(yīng)用的非晶硅(a-si)高幾 十到幾百倍，使得薄膜晶體管的尺寸可以做得更小，而具有較高的開 口率，然而多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器的生產(chǎn)技術(shù)所需的工藝溫度 比非晶硅薄膜晶體管液晶顯示器所要來得高，并且需要激光退火將非 晶硅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成多晶硅結(jié)構(gòu)，在成本、良率上都比不上非晶硅薄膜晶 體管液晶顯示器的生產(chǎn)技術(shù)。
請參考圖1與圖2，圖1為公知的薄膜晶體管液晶顯示器中像素 結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖2為圖1沿著AA'線的剖面的示意圖。如圖l所 示，薄膜晶體管液晶顯示器中像素結(jié)構(gòu)10包括兩條平行排列的掃 描線(scanline) 12、兩條垂直于掃描線12排列的數(shù)據(jù)線(dataline)14、設(shè)置在數(shù)據(jù)線14與掃描線12交界處的薄膜晶體管16、介于掃描 線12之間的共用線(common line) 18以及與部份掃描線12和數(shù)據(jù) 線14重疊的像素電極20，其中薄膜晶體管16包括有漏極110與源極 120。由于像素電極20與掃描線12信號和線14重疊，因而在重疊的 部分產(chǎn)生耦合電容(Cpd, capacitance between pixel and data line)。如 圖2所示，液晶顯示器中像素結(jié)構(gòu)10進(jìn)一步包括陣列襯底22、有 機(jī)層(organic layer) 24、導(dǎo)電層(conductive layer) 26、柵極絕緣層 (gate insulating layer) 28以及f呆護(hù)層(passivation layer) 30。薄膜晶 體管16與共用線18設(shè)置在陣列襯底22上，該導(dǎo)電層(conductive layer) 26設(shè)置在柵極絕緣層28與保護(hù)層30之間，有機(jī)層24則設(shè)置 在保護(hù)層30與像素電極20之間，并且有機(jī)層24與保護(hù)層30都具有 兩個通孔(throughhole) 32、 34，使像素電極20得以透過通孔34電 氣地連接到薄膜晶體管18的漏極110以及透過通孔34電氣地連接到 導(dǎo)電層(conductive layer) 26。因此，公知的技術(shù)利用設(shè)置有機(jī)層24， 并增大有機(jī)層24的厚度以降低像素電極20與數(shù)據(jù)線14以及掃描線 12間的耦合電容，以使耦合效應(yīng)得以降低。但由于此公知的像素結(jié)構(gòu) 10在像素電極20與保護(hù)層30之間增加了厚度達(dá)大約3微米的有機(jī)層 24于，不只增加制造成本也使得薄膜晶體管液晶顯示器中像素結(jié)構(gòu) 10的厚度增加，所以如何在減少耦合效應(yīng)的前提下提升像素開口率已 為業(yè)界極力改善的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種薄膜晶體管液晶顯示器，以使其 具有高開口率且不受耦合效應(yīng)影響。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求書，本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管液晶顯 示器，其包括襯底、設(shè)置在襯底上的第一導(dǎo)線、用于覆蓋襯底的無 機(jī)絕緣層、用于直接接觸無機(jī)絕緣層的透明電極、用于與第一導(dǎo)線交 錯的第二導(dǎo)線、用于覆蓋襯底的無機(jī)保護(hù)層以及直接接觸于無機(jī)保護(hù)
層且與透明電極以及第一導(dǎo)線部份重疊的像素電極。
本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管液晶顯示器，其具有直接接觸在共
5用線上的透明電極，并且通過增加透明電極的面積來提升儲存電容 值，并且通過提升無機(jī)保護(hù)層的厚度，使直接接觸在無機(jī)保護(hù)層上的 像素電極與透明電極的距離加大，以降低耦合電容所產(chǎn)生的耦合效 應(yīng)，以使得本發(fā)明的薄膜晶體管液晶顯示器具有高開口率又不受像素 電極重疊于數(shù)據(jù)線與掃描線的耦合電容所造成的影響。


圖1是公知的薄膜晶體管液晶顯示器像素結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖2是圖1沿著AA'線的剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的薄膜晶體管液晶顯示器像素結(jié)構(gòu) 的俯視圖。
圖4是圖3沿著BB'線的剖面示意圖。
圖5是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的薄膜晶體管液晶顯示器的數(shù)據(jù)線 剖面圖。
圖6是本發(fā)明薄膜晶體管液晶顯示器的像素結(jié)構(gòu)的電容連接電路 的示意圖。
圖7是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的薄膜晶體管液晶顯示器像素結(jié)構(gòu) 的剖面示意圖。
圖8是本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的薄膜晶體管液晶顯示器像素結(jié)構(gòu) 的俯視圖。
圖9是圖8沿著CC'線的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
請參考圖3與圖4，圖3是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的薄膜晶體管 液晶顯示器像素結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖4是圖3沿著BB'線的剖面示意 圖。如圖4所示，薄膜晶體管液晶顯示器的像素結(jié)構(gòu)50包括有兩條 平行排列的掃描線52、兩條垂直于掃描線52排列的數(shù)據(jù)線54、設(shè)置 在數(shù)據(jù)線54和掃描線52交界處的薄膜晶體管56、介于掃描線52之 間并與掃描線52本質(zhì)上平行的共用線58、透明電極62以及重與透明 電極62以及部份掃描線52和數(shù)據(jù)線54重疊的像素電極60。值得注
6意的是，與部份數(shù)據(jù)線54和掃描線52重蠱的像素電極60并不限于 以上的限制，而是可以只與部分?jǐn)?shù)據(jù)線54重疊或只與部分掃描線52 重疊。
如圖4所示，共用線58與掃描線52 —般可以通過相同的光刻工 藝來形成，并且共用線58與掃描線52—般是指第1金屬層(Ml)。 數(shù)據(jù)線54在掃描線52之后形成，因此數(shù)據(jù)線54通常是指第2金屬 層(M2)。薄膜晶體管液晶顯示器的像素結(jié)構(gòu)50進(jìn)一步包括襯底64， 其中薄膜晶體管56與共用線58設(shè)置在襯底64上，并且透明電極62 設(shè)置在共用線58上并且直接接觸共用線58，在共用線58與透明電極 62之間并無其他材料阻隔。另外，薄膜晶體管56則包括設(shè)置于襯底 64上的柵極66、覆蓋在柵極66和襯底上64的無機(jī)柵極絕緣層68、 設(shè)置在無機(jī)柵極絕緣層68上的非晶硅層70、設(shè)置在非晶硅層70上的 摻雜層72、設(shè)置在摻雜層72和無機(jī)柵極絕緣層68上的源極74與漏 極76以及覆蓋在襯底64上的無機(jī)保護(hù)層78，其中將像素電極60設(shè) 置并且直接接觸在無機(jī)保護(hù)層78上，并且無機(jī)保護(hù)層78具有通孔， 以使像素電極60得以連接到源極74。值得注意的是，像素電極60 與無^l保護(hù)層78之間并無任何有機(jī)層設(shè)置在其中，并且無機(jī)保護(hù)層 78的厚度可達(dá)4500埃到9000埃之間，因此本發(fā)明的液晶顯示器具有 簡化的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，無機(jī)保護(hù)層78的材料可為氮化硅(silicon nitride)、氮氧化硅(silicon oxy-nitride)或氧〈七硅(silicon oxide),上 述其中的材料所構(gòu)成的單層，或由上述材料堆迭而成的多層結(jié)構(gòu)，但 不限于此。像素電極60與透明電極62的材料則是透明導(dǎo)電材料，例 如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO) 等，但不限于此。另外，透明電極62在靠近掃描線52和數(shù)據(jù)線54 的側(cè)邊分別具有第一邊界80，而掃瞄線52和數(shù)據(jù)線54分別具有平行 于第一邊界80的第二邊界82，并且像素電極60具有平行于第二邊界 82的第三邊界84，其中在本實(shí)施例中，第二邊界82可以靠近第三邊 界84和第一邊界80，并且介于第三邊界84和第一邊界80之間，但 不限定于此，第一邊界80可以介于第三邊界84和第二邊界82之間， 或者第一邊界80、第二邊界82和第三邊界84的相對位置可以根據(jù)需要作適度變更。
請參考圖5，且一并參考圖3與圖4，圖5是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí) 施例的薄膜晶體管液晶顯示器的數(shù)據(jù)線剖面圖。如圖5所示，薄膜晶 體管液晶顯示器進(jìn)一步包括相對于襯底64而設(shè)置的相對襯底122、 設(shè)置在相對襯底122相對于襯底64的側(cè)邊的彩色濾光層124、設(shè)置在 彩色濾光層124相對于襯底64的側(cè)邊的相對電極126、設(shè)置在相對襯 底122與襯底64之間的液晶層128、兩個分別設(shè)置在液晶層兩側(cè)的配 向膜130以及設(shè)置在相對襯底122相對于襯底64的側(cè)邊并且對應(yīng)數(shù) 據(jù)線54設(shè)置的黑色矩陣86。其中，像素電極60與透明電極62重疊， 并且重疊的部分可產(chǎn)生儲存電容。此外由于像素電極60部分跨在數(shù) 據(jù)線54上，其重疊的部分因數(shù)據(jù)線54為不透明材料所構(gòu)成而為不透 明，因此可當(dāng)作遮光層用，所以本實(shí)施例通過上述的儲存電容結(jié)構(gòu)并 且利用數(shù)據(jù)線當(dāng)遮光層，因此可縮減像素與相鄰像素間數(shù)據(jù)線上黑色 矩陣86的寬度，使得背光源穿透單像素區(qū)域的透光率提升，因而增 加像素開口的區(qū)域。本實(shí)施例亦可應(yīng)用于掃描線上，縮減像素與相鄰 像素間掃描線上黑色矩陣86的寬度(未圖示)。另外，像素電極60 重疊在數(shù)據(jù)線54的部分會產(chǎn)生耦合電容，從公知的液晶顯示器可知 耦合電容會使薄膜晶體管產(chǎn)生耦合效應(yīng)，主要是因?yàn)楫a(chǎn)生的耦合電容 會導(dǎo)致像素電極60上充飽的電荷在下個顯示畫面轉(zhuǎn)換前，會受到數(shù) 據(jù)線54傳送不同的電壓影響，而造成顯示畫質(zhì)失真。因此，為了提 升開口率又不受耦合效應(yīng)的影響，本實(shí)施例提供降低耦合效應(yīng)又不影 響開口率的方法。請參考圖6，圖6是本發(fā)明薄膜晶體管液晶顯示器 像素結(jié)構(gòu)的電容連接電路的示意圖。如圖6所示，單像素區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù) 線的耦合電容比例為((Cpdl+Cpd2) / ((Cpdl+Cpd2) +Cst+Clc+
(Cgs+Cpg)))， Cpdl為像素電極與此像素區(qū)域數(shù)據(jù)線重疊所產(chǎn)生的 耦合電容，Cpd2為像素電極與相鄰像素區(qū)域數(shù)據(jù)線重疊所產(chǎn)生的耦 合電容，Cst為像素電極與透明電極間的儲存電容，Clc為液晶單元
(Liquid Crystal)的電容，Cgs為薄膜晶體管的柵極與源極間的寄生 電容，Cpg為像素電極與薄膜晶體管柵極間的電容。通過上述的公式 可知，與像素電極未重疊在部分?jǐn)?shù)據(jù)線和掃描線上的情況相比，像素
8電極重疊在部分?jǐn)?shù)據(jù)線和掃描線情況的Cpdl與Cpd2較高，因此耦 合電容比例也較高，所以若保持像素電極未重疊在部分?jǐn)?shù)據(jù)線和掃描 線上的狀況，可以降低Cpdl與Cpd2以及增加Cst，因此Cpdl與Cpd2 可通過增加無機(jī)保護(hù)層的厚度來降低，然而當(dāng)無機(jī)保護(hù)層厚度增加 后，Cst則同時也降低，對耦合電容比例的降低較無助益，因此，本 實(shí)施例同時增加透明電極直接接觸在共用線上的面積并且增加透明 電極的面積，以增加像素電極與透明電極的重疊面積，使Cst增加， 進(jìn)而讓耦合電容比例值與像素電極未重疊在部分?jǐn)?shù)據(jù)線和掃描線上 的情況相同，因此，可以降低耦合電容所產(chǎn)生的耦合效應(yīng)。由于透明 電極是像素電極是由透明材料構(gòu)成，因此無論面積多大，都不影響像 素開口率。
另外，請參考圖4，除了利用增加透明電極62的面積的手段的之 外，本實(shí)施例亦通過將透明電極62直接設(shè)置在無機(jī)保護(hù)層78的表面， 并且無機(jī)保護(hù)層78的厚度約4500埃到9000埃之間，來增加無機(jī)保 護(hù)層78的厚度，以使像素電極60與數(shù)據(jù)線和掃描線之間的耦合電容 縮小，如此也可降低耦合效應(yīng)的影響。
請參考圖7，圖7是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的薄膜晶體管液晶顯 示器像素結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。為了方便說明，與上述實(shí)施例相同元件
使用相同參考標(biāo)號，并且相同的部份將不重復(fù)贅述。如圖7所示，本 實(shí)施例的薄膜晶體管液晶顯示器的像素結(jié)構(gòu)90包括襯底64、設(shè)置 在襯底64上的薄膜晶體管56、設(shè)置在襯底64上的透明電極62、直 接接觸透明電極62并且設(shè)置在透明電極62上的共用線58以及像素 電極60，其中薄膜晶體管56包括覆蓋在柵極66和襯底64上的無機(jī) 柵極絕緣層68以及覆蓋在襯底64上的無機(jī)保護(hù)層78，并且像素電極 60直接接觸在無機(jī)保護(hù)層78上。本實(shí)施例與上述實(shí)施例的差異為透 明電極62的位置設(shè)置在共用線58下并且與共用線58直接接觸，還 可以通過增加透明電極62的面積來提升儲存電容的性能，進(jìn)而，低 耦合電容的耦合效應(yīng)。另外，透明電極62在靠近掃描線52和數(shù)^線 54的側(cè)邊邊分別具有第一邊界80，而掃描線52與數(shù)據(jù)線54分別具 有平行于第一邊界80的第二邊界82，并且像素電極60具有平行于第
9二邊界82的第三邊界84，其中在本實(shí)施例中，第二邊界82可以靠近 第三邊界84與第一邊界80并且介于第三邊界84與第一邊界80之間， 但不限定于此，第一邊界80可以介于第三邊界84與第二邊界82之 間，或者第一邊界80、第二邊界82和第三邊界84的相對位置可以根 據(jù)需要作適度變更。
請參考圖8與圖9，圖8是本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的薄膜晶體管 液晶顯示器像素結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖9是圖8沿著CC'線的剖面示意 圖。為了方便說明，與第一優(yōu)選實(shí)施例相同元件使用相同參考標(biāo)號， 并且相同的部份將不重復(fù)贅述。如圖8與圖9所示，本實(shí)施例的薄膜 晶體管液晶顯示器的像素結(jié)構(gòu)IOO包括襯底64、設(shè)置在襯底64上 的柵極66、設(shè)置在襯底64上的共用線58、設(shè)置在柵極66和共用線 58上的無機(jī)柵極絕緣層68、設(shè)置在無機(jī)柵極絕緣層68上并且直接接 觸無機(jī)柵極絕緣層68的透明電極62、設(shè)置在無機(jī)柵極絕緣層68和透 明電極62上的無機(jī)保護(hù)層78以及設(shè)置在無機(jī)保護(hù)層78上的像素電 極60，其中無機(jī)柵極絕緣層68具有通孔102，以使透明電極62連接 到共用線58。本實(shí)施例與第一優(yōu)選實(shí)施例的差異在于無機(jī)柵極絕緣層 68具有通孔102，而透明電極62則設(shè)置在無機(jī)柵極絕緣層68上，并 且透明電極62通過通孔102連接到共用線58。與上述實(shí)施例相比， 本實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)100使得像素電極60與透明電極62的距離縮短
以具有較大的儲存電容，能更有效地降低耦合電容所產(chǎn)生的耦合效 應(yīng)。但本發(fā)明并不限于只應(yīng)用在儲存電容位于共用線上的類型(Cston
common type),還可應(yīng)用于儲存電容位于柵極上的類型(Cst on gate type)。另外，透明電極62在靠近掃描線52和數(shù)據(jù)線54的側(cè)邊分別 具有一個第一邊界80，而掃瞄線52與數(shù)據(jù)線54分別具有平行于第一 邊界80的第二邊界82，并且像素電極60具有平行于第二邊界82的 第三邊界84，其中在本實(shí)施例中，第二邊界82可以靠近第三邊界84 和第一邊界80并且介于第三邊界84與第一邊界80之間，但不限定 于此，第一邊界80可介于第三邊界84與第二邊界82之間，或者第 一邊界80、第二邊界82和第三邊界84的相對位置可以根據(jù)需要作適 度變更。綜上所述，本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管液晶顯示器，其具有直 接接觸在共用線上的透明電極，可通過增加透明電極的面積來提升儲 存電容值，并且通過提升無機(jī)保護(hù)層的厚度，使直接接觸在無機(jī)保護(hù) 層上的像素電極與透明電極的距離加大，以降低耦合電容所產(chǎn)生的耦 合效應(yīng)，因此本發(fā)明的薄膜晶體管液晶顯示器既具有高開口率又不受 像素電極重疊在數(shù)據(jù)線與掃描線的耦合電容所造成的影響。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所有根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求 的范圍所做的等效變形與修改，都應(yīng)該屬于本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1、一種液晶顯示器，包括襯底；設(shè)置在所述襯底上的第一導(dǎo)線；無機(jī)絕緣層，用于覆蓋所述襯底；用于直接接觸所述無機(jī)絕緣層的透明電極，其中所述透明電極與所述第一導(dǎo)線電氣地連結(jié)；與所述第一導(dǎo)線交錯的第二導(dǎo)線；無機(jī)保護(hù)層，用于覆蓋所述襯底；以及像素電極，用于直接接觸所述無機(jī)保護(hù)層，并且與所述透明電極以及所述第一及所述第二導(dǎo)線的一部份重疊。
2、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述透明電極具有第 一邊界，所述第一導(dǎo)線具有平行于所述第一邊界的第二邊界，并且所 述像素電極具有平行于所述第二邊界的第三邊界。
3、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述第二導(dǎo)線是掃描 線或數(shù)據(jù)線。
4、 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中所述第二邊界靠近所 述第三邊界和所述第一邊界。
5、 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中所述第二邊界介于所 述第三邊界和所述第一邊界之間。
6、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述第一導(dǎo)線是共用線。
7、 如權(quán)利要求6所述的液晶顯示器，其中將所述透明電極設(shè)置在所述像素電極和所述無機(jī)絕緣層之間，并且所述無機(jī)絕緣層具有通 孔。
8、 如權(quán)利要求7所述的液晶顯示器，其中所述透明電極通過所 述通孔連接到所述共用線。
9、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述無機(jī)保護(hù)層具有 厚度，所述厚度介于4500埃至9000埃之間。
10、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中將所述無機(jī)保護(hù)層設(shè) 置在所述像素電極和所述透明電極之間。
11、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中將所述無機(jī)絕緣層設(shè) 置在所述像素電極和所述透明電極之間。
12、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中將所述透明電極與所 述第一導(dǎo)線設(shè)置在所述無機(jī)絕緣層之下。
全文摘要
一種薄膜晶體管液晶顯示器，其包括襯底、設(shè)置在襯底上的第一導(dǎo)線、用于覆蓋襯底的無機(jī)絕緣層、用于直接接觸無機(jī)絕緣層的透明電極、用于與第一導(dǎo)線交錯的第二導(dǎo)線、用于覆蓋襯底的無機(jī)保護(hù)層，以及用于直接接觸無機(jī)保護(hù)層并且與透明電極以及第一導(dǎo)線的一部份重疊的像素電極。
文檔編號G02F1/13GK101470308SQ20071015988
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者吳昭慧, 張祖強(qiáng), 施博盛, 陳柏仰 申請人:瀚宇彩晶股份有限公司