專利名稱：邊緣場開關模式液晶顯示裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置(LCD)及其制造方法，更具體地，涉及一種能夠去 除降低開口率的因素、防止漏光并且進一步提高內(nèi)部反射的IXD及其制造方法。
背景技術：
通常，邊緣場開關(FFS)模式IXD被提議用來提高平面內(nèi)開關(IPS)模式IXD的 較低的開口率和透光率。FFS模式IXD包括公共電極(對向電極)和像素電極，二者由透明導電材料制成， 以得到比IPS模式IXD高的開口率和透光率。另外，公共電極與像素電極之間的距離小于 上下玻璃基板之間的距離，以便可以在公共電極與像素電極之間形成邊緣場。因此，存在于 電極上的所有液晶分子也被操作以提供更好的透光率。例如由本申請人提交或頒給本申請 人的美國專利第6，256，081號和第6，226，118號、韓國專利注冊第653474號等公開了 FFS 模式LCD的現(xiàn)有技術。傳統(tǒng)的FFS模式LCD具有在數(shù)據(jù)行和像素電極之間產(chǎn)生串擾的問題以及在像素電 極的狹縫的一端處由于液晶的非正常操作而引起的旋轉位移的問題。黑色矩陣(BM)覆蓋 著受串擾和旋轉位移影響的重要部分，該部分降低了開口率。而且，隨著要求的分辨率越來 越高，應該減小單位像素的尺寸。但是，接觸孔的尺寸不得小于一定級別，從而開口率會減 小。為了解決這個問題，韓國專利注冊第849599號已經(jīng)提出了一種結構，其中去除了 接觸孔以提高開口率，并將數(shù)據(jù)行上的透光率降到最小，且將數(shù)據(jù)行附近的液晶效率提高 到最大。然而，因為上述結構提供了在數(shù)據(jù)行附近的最大液晶效率，所以鄰近數(shù)據(jù)行的電場 會影響鄰近那里的像素的液晶，從而導致顏色混合，從而，仍然需要最小的黑色矩陣。而且， 因為摩擦是以相對于數(shù)據(jù)行的預定角度實施的，所以在數(shù)據(jù)行的一側附近會由于摩擦失敗 而引起漏光，并且難以利用內(nèi)部反射提高外部可見度。因此，為了去除使傳統(tǒng)FFS模式LCD的開口率降低的因素、減少漏光并且提高內(nèi)部 反射，仍需要新型的LCD。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種通過相對簡單的步驟能夠形成沒有接觸孔的像素區(qū)、并且能 夠最大程度地去除暗區(qū)和旋轉位移以提高開口率的FFS模式IXD及其制造方法。本發(fā)明還旨在提供一種能夠提高開口率、防止漏光并且獲得內(nèi)部反射的FFS模式 IXD及其制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種邊緣場開關模式(FFS模式)液晶顯示裝置 (LCD)，該LCD包括下基板、上基板以及夾在所述上下基板之間的液晶層，所述下基板包括 由彼此交叉形成的門行和數(shù)據(jù)行所限定的單位像素區(qū)以及設置在所述門行和數(shù)據(jù)行的交 叉處的開關器件。所述LCD包括透明像素電極，其設置在所述像素區(qū)內(nèi)；透明公共電極，其 設置在所述透明像素電極上并且與所述透明像素電極夾著絕緣層隔開布置，并且具有形成 在所述像素區(qū)內(nèi)的多個狹縫，以通過對所述液晶層施加電壓而調整透光率。在此，將所述狹 縫設置為相對于門行形成5° 10°的角度，液晶層的摩擦方向基本上平行于門行方向， 并且所述開關器件的漏極電連接到所述透明像素電極。在此，所述LCD還包括反射結構，所述反射結構由與所述門行相同的材料形成，并 且隔著絕緣層布置在所述數(shù)據(jù)行下面。同時，所述反射結構具有比所述數(shù)據(jù)行的寬度更寬的寬度。另外，通過確定所述狹縫的角度，使得相鄰像素區(qū)以軸對稱設置，以區(qū)分當驅動時 液晶時的旋轉方向，并且所述LCD可以還包括形成在所述透明像素電極下面的透明輔助電 極。另外，所述透明公共電極可開放開關器件的至少一部分。所述透明公共電極可以 完全覆蓋所述開關器件。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造邊緣場開關模式(FFS模式)液晶顯示裝 置(LCD)的方法，所述LCD包括下基板、上基板以及夾在所述上下基板之間的液晶層，所述 下基板包括由彼此交叉形成的門行和數(shù)據(jù)行所限定的單位像素區(qū)以及設置在所述門行和 數(shù)據(jù)行的交叉處的開關器件。所述方法包括形成門行；在所述門行上形成柵極絕緣層和 有源層；在所述像素區(qū)內(nèi)形成透明像素電極；在具有所述透明像素電極的最終結構上形成 數(shù)據(jù)行的漏極和源極，其中所述漏極的一部分電連接到所述像素電極的一部分；以及形成 透明公共電極，所述透明公共電極設置在所述透明像素電極上并且與所述透明像素電極夾 著絕緣層隔開設置，且具有在所述像素區(qū)內(nèi)的多個狹縫，并且配置為開放所述開關器件的 至少一部分。在此，將所述狹縫設置為相對于門行形成5° 10°的角度，并且液晶層的摩擦 方向基本上平行于門行方向。


通過參照附圖詳細說明本發(fā)明的示例性實施例，使得本發(fā)明的上述及其它目的、 特征和優(yōu)點對本領域的普通技術人員而言更加顯而易見，在附圖中圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的形成于FFS模式LCD的下基板處的一部 分像素區(qū)的平面圖；圖2是沿圖1中Ι-Γ線的橫截面圖；圖3A 圖3E是按順序表示形成和疊加各個層的步驟的橫截面圖；圖4 圖6是表示對韓國專利注冊第653474號和第849599號與本發(fā)明的示例性 實施例之間的效果進行比較的平面圖和橫截面圖；圖7是表示在韓國專利注冊第849599號與本發(fā)明的示例性實施例之間對LCD的 內(nèi)部反射及漏光防止效果進行比較的立體圖8和圖9表示本發(fā)明的其他示例性實施例。
具體實施例方式以下將參考附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。雖然結合其示例性實施例圖示 和描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員應明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下， 可以對本發(fā)明作出各種修改。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的LCD包括下基板、上基板以及夾在上下基板之間的 液晶層。所述下基板包括由彼此交叉形成以對所述液晶層施加電壓的電極所限定的多個像素區(qū)。圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的形成于FFS模式LCD的下基板處的一部 分像素區(qū)的平面圖。圖2是沿圖1中I-I'線的橫截面圖，以及圖3A 圖3E是按順序表示 形成和疊加各個層的步驟的橫截面圖。下基板100包括由不透明的金屬形成并且彼此交叉排列以形成單位像素的門行 200a和數(shù)據(jù)行600。透明像素電極400和透明公共電極800夾著絕緣層700設置在單位像 素區(qū)內(nèi)。透明像素電極400例如以板狀設置在與數(shù)據(jù)行600相同的層上，從而開關器件的 漏極600b與透明像素電極400的至少一部分重疊，并且與透明像素電極400電連接。在這 個結構中，可以去掉形成接觸孔的步驟，以便解決由于接觸孔形成步驟而不能減少像素尺 寸的問題。另外，這種結構能夠實現(xiàn)高分辨率。透明公共電極800具有通過圖形化沉積在絕緣層700上的透明導電層而形成的多 個狹縫，并且在預定區(qū)域內(nèi)與透明像素電極400重疊。在門行200a上隔著柵極絕緣層300設有有源層500和源極600a以及漏極600b， 以形成薄膜晶體管(TFT)T，所述有源層500中依次沉積有a-Si層和n+a-Si層。漏極600b 電連接到透明像素電極400，以對單位像素施加數(shù)據(jù)信號。同時，與門行200a的形成一起，由與所述門行相同的材料形成的反射結構200b形 成于數(shù)據(jù)行600的下面。雖然反射結構200b可以由與門行200a的材料不同的材料形成， 但是為了簡化步驟，反射結構200b優(yōu)選地由與門行200a相同的材料形成。反射結構200b 構造為用來提高內(nèi)部反射，其功能將在下面描述。同時，透明公共電極800包括形成在像素區(qū)內(nèi)的多個狹縫，并且開放開關器件的 至少一部分。也就是說，當所述單位像素區(qū)形成為矩陣時，所述單位像素區(qū)全部由透明公共 電極800連接，并且部分地開放所述狹縫和所述開關器件，從而減少公共電極的整個阻抗。同時，所述狹縫被構造為相對于所述門行形成5° 10°的角度，并且液晶層的 摩擦方向形成為基本上平行于門行方向。因為液晶層的摩擦方向基本上平行于門行方向， 所以可以減少漏光和旋轉位移。附著到上下基板的偏光器的軸可以實現(xiàn)為與液晶層的摩擦 方向相同。同時，上基板包括濾色器(未示出)，以呈現(xiàn)出對應于形成在下基板100上的像素 區(qū)的屏幕的顏色。可以去除或部分地保留數(shù)據(jù)行600上的黑色矩陣。接下來，參考圖1、圖2以及圖3A 圖3E詳細描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的 FFS模式IXD的制造方法。在下基板100上形成包括柵極的門行200a，并且同時形成反射結構200b。也就是說，通過沉積不透明金屬層并且將其圖形化在下基板100上，使包括柵極的門行200a以及 反射結構200b對應著TFT T的形成部而形成在下基板100上。反射結構200b形成于數(shù)據(jù) 行下面。接下來，在下基板100的整個表面上沉積柵極絕緣層300，以覆蓋門行200a和反射 結構200b，并且在柵極絕緣層300上依次沉積a-Si層和n+a-Si層。在這種狀態(tài)中，通過圖 形化這些層以在所述柵極上的柵極絕緣層300上形成有源層500。接下來，通過沉積透明導電層并將其圖形化，在最終的基板的每個像素區(qū)內(nèi)形成 板狀透明像素電極400。接下來，沉積用于源極和漏極的金屬層并且隨后圖形化，以形成包括源極600a和 漏極600b的數(shù)據(jù)行600，構成作為開關器件的TFT T0在此，漏極600b構造為與透明像素 電極400的一部分重疊，并與透明像素電極400電連接。接下來，將由SiNx材料形成的絕緣層700涂敷到具有TFT T的最終結構上，并且 隨后，形成具有狹縫的透明公共電極800以與透明像素電極400的至少一部分重疊。透明 公共電極800具有形成在像素區(qū)內(nèi)的多個狹縫，并且開放TFT T的至少一部分。接下來，盡管未圖示，在上面形成有透明公共電極800的最終的基板的最上層上 涂敷取向層，以完成陣列基板的制造。同時，選擇性地在上基板上形成濾色器，并且在濾色 器上形成取向層。上基板和下基板100夾著液晶層被互相粘合在一起，以完成根據(jù)本發(fā)明 的示例性實施例的FFS模式LCD的制造。當然，在將基板粘合之后，可以將偏光器附到基板 的外表面。下文中，將詳細地描述本發(fā)明與傳統(tǒng)IXD比較的效果。圖4 圖6是表示對韓國專利注冊第653474號和第849599號與本發(fā)明的示例性 實施例之間的效果進行比較的平面圖和橫截面圖，解釋了根據(jù)本發(fā)明的LED的諸如在數(shù)據(jù) 行周圍的光的內(nèi)部反射的改善、漏光的防止、旋轉位移的防止等效果。圖7是表示對韓國專 利注冊第849599號與本發(fā)明的示例性實施例之間的內(nèi)部反射及漏光防止效果進行比較的 立體圖。提供了本發(fā)明的示例性實施例，以引起單位像素區(qū)的內(nèi)部反射，從而提高外部可 見度。在示例性實施例中，不僅數(shù)據(jù)行可以反射，而且在數(shù)據(jù)行下面利用門行材料形成 有反射結構，從而可以由門行進行反射。也就是說，在內(nèi)部驅動時，由于光發(fā)生反射而不能 穿過反射結構，所以反射結構起到黑色矩陣BM的作用。另外，當外部驅動時，外部光被數(shù)據(jù) 行、門行、反射結構等的金屬反射，以提高外部可見度。參考圖4 圖6，圖4表示在韓國專利注冊第653474號的結構中形成的數(shù)據(jù)行上 的黑色矩陣可以導致不被驅動的暗區(qū)和被異常驅動的旋轉位移區(qū)。在圖5中，可認識到，在 韓國專利注冊第849599號中存在部分地形成有黑色矩陣的區(qū)域，并且可以由于摩擦失敗 而發(fā)生漏光。另一方面，在圖6中，反射結構安裝于數(shù)據(jù)行下面，并且黑色矩陣BM未形成在上基 板上或僅部分地形成在TFT的形成區(qū)域上，提高了開口率并且使內(nèi)部反射最大化。另外，摩擦方向設置為相對于門行基本上為0°，以使液晶取向為水平方向，以使 所述取向方向基本上垂直于數(shù)據(jù)行的方向，并且液晶的取向方向設置為相對于上基板和下基板的偏光器的透光軸形成0°或90°的角度。因此，可能未恰當?shù)剡M行摩擦處理的數(shù)據(jù) 行的一側上的液晶的主軸與上基板和下基板的偏光器的透光軸或吸光軸一致，從而防止了 光從相應區(qū)域漏出。同時，反射結構可以具有大于數(shù)據(jù)行的寬度W2的寬度W1,使得可以防止鄰近像素 的顏色發(fā)生混合并且進一步提高內(nèi)部反射。而且，所述透明公共電極的所述狹縫的末端E1設置在數(shù)據(jù)行的鄰近末端E1的一端 S1與所述反射結構的一端&之間。結果，可以遮擋所述狹縫的末端的旋轉位移區(qū)。而且，所述透明像素電極的末端E2設置在所述反射結構的一端&與數(shù)據(jù)行的一端 S1之間。為了防止光通過位于透明像素電極與反射結構之間的公共電極狹縫漏出，透明像 素電極與反射結構可以部分地互相重疊。然而，因為數(shù)據(jù)行和像素電極形成在相同層上，可 能導致在處理期間短路，所以數(shù)據(jù)行和像素電極可彼此隔開預定距離。圖8表示本發(fā)明的另一個示例性實施例。參考圖8，透明公共電極的狹縫具有這樣 的角度，即，使得相鄰像素區(qū)以軸對稱設置。根據(jù)上述構造，當驅動液晶時，相近像素的旋轉 方向可以彼此相反。也就是說，當一個像素和相鄰像素的透明公共電極的狹縫的角度關于 門行或數(shù)據(jù)行對稱地設置時，并且液晶在被驅動時而順時針旋轉，那么相鄰像素的液晶逆 時針旋轉，以根據(jù)視角補償折射率，防止了色移。圖9表示本發(fā)明的另一個示例性實施例。圖9表示一種對圖1的LCD增加了單獨的步驟的方法。為了方便描述，將僅描述 與圖1的IXD的不同。參照圖9，在透明像素電極400下面另外形成透明輔助電極900。在形成門行200a 和反射結構200b之后，利用透明導電層在像素區(qū)內(nèi)形成透明輔助電極900，以使沿著門行 方向的相鄰像素區(qū)彼此電連接。接下來，執(zhí)行在圖3B之后的步驟(諸如形成柵極絕緣層、 形成有源層、形成透明像素電極、形成數(shù)據(jù)行、形成保護層、形成透明公共電極等一系列步 驟)。同時，透明輔助電極900可以具有包括于透明像素電極400中的尺寸。透明輔助電極 900起到提高存儲電容的作用。透明輔助電極900的功能是根據(jù)高分辨率所引起的像素尺寸的變化以及每個像 素在常規(guī)存儲電容方面的變化，通過調節(jié)透明輔助電極900所提供的輔助存儲電容，而保 持或提高整個存儲電容并且有效地提高圖像質量。如上所述，可以去除像素區(qū)內(nèi)的接觸孔，以實現(xiàn)高分辨率。另外，由于可以使用數(shù)據(jù)行和門行的金屬材料所實現(xiàn)的反射，所以可以提高外部 可見度。而且，因為摩擦處理是相對于門行以0°或大致0°的角度實施，所以可以防止現(xiàn) 有技術中的數(shù)據(jù)行的漏光。本領域技術人員應當明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā) 明的上述實施例作各種修改。因此，本發(fā)明意在覆蓋落在所附權利要求及其等同方案的范 圍內(nèi)的所有這些修改。
權利要求
1.一種邊緣場開關模式液晶顯示裝置，其包括下基板、上基板以及夾在所述上下基板 之間的液晶層，所述下基板包括由彼此交叉形成的門行和數(shù)據(jù)行所限定的單位像素區(qū)以及 布置在所述門行和所述數(shù)據(jù)行的交叉處的開關器件，所述液晶顯示裝置包括透明像素電極，其布置在所述像素區(qū)內(nèi)；以及透明公共電極，其布置在所述透明像素電極上并且與所述透明像素電極夾著絕緣層隔 開布置，并且具有形成于所述像素區(qū)內(nèi)的多個狹縫，以通過對所述液晶層施加電壓而調節(jié) 透光率，其中，所述狹縫布置為相對于所述門行形成5° 10°的角度，所述液晶層的摩擦方 向基本上平行于門行方向，并且所述開關器件的漏極電連接到所述透明像素電極。
2.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，還包括反射結構，其由與所述門行相同的材 料形成，并且隔著絕緣層而布置于所述數(shù)據(jù)行下面。
3.根據(jù)權利要求2所述的液晶顯示裝置，其中，所述反射結構具有比所述數(shù)據(jù)行的寬 度更寬的寬度。
4.根據(jù)權利要求3所述的液晶顯示裝置，其中，所述透明公共電極的所述狹縫的末端 設置在所述數(shù)據(jù)行的鄰近所述末端的一端與所述反射結構的一端之間。
5.根據(jù)權利要求3所述的液晶顯示裝置，其中，所述透明像素電極的末端設置在所述 數(shù)據(jù)行的鄰近所述末端的一端與所述反射結構的一端之間。
6.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其中，通過確定所述狹縫的角度，使得相鄰像 素區(qū)軸對稱地布置，以在驅動液晶時區(qū)分旋轉方向。
7.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，還包括形成于所述透明像素電極下面的透明 輔助電極。
8.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，所述透明公共電極開放所述開關器件的至少 一部分。
9.一種制造邊緣場開關模式液晶顯示裝置的方法，所述液晶顯示裝置包括下基板、上 基板以及夾在所述上下基板之間的液晶層，所述下基板包括由彼此交叉形成的門行和數(shù)據(jù) 行所限定的單位像素區(qū)以及設置在所述門行和所述數(shù)據(jù)行的交叉處的開關器件，所述方法 包括形成門行；在所述門行上形成柵極絕緣層和有源層；在所述像素區(qū)內(nèi)形成透明像素電極；在具有所述透明像素電極的最終結構上形成所述數(shù)據(jù)行的漏極和源極，其中所述漏極 的一部分電連接到所述像素電極的一部分；以及形成設置在所述透明像素電極上并且與所述透明像素電極隔著絕緣層隔開設置的透 明公共電極，該透明公共電極具有在所述像素區(qū)內(nèi)的多個狹縫，并且被構造為開放所述開 關器件的至少一部分。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，所述狹縫布置為相對于所述門行形成5° 10°的角度，并且所述液晶層的摩擦方向基本上平行于門行方向。
11.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，當形成所述門行的時候，在其中形成有所述數(shù) 據(jù)行的區(qū)域的下面形成反射結構。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，所述反射結構具有比所述數(shù)據(jù)行的寬度更寬 的寬度。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述透明公共電極的所述狹縫的末端設置在 所述數(shù)據(jù)行的鄰近所述末端的一端與所述反射結構的一端之間。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述透明像素電極的末端設置在所述反射結 構的一端與所述數(shù)據(jù)行的一端之間。
15.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，通過確定所述狹縫的角度，使得相鄰像素區(qū)以 軸對稱布置，以在驅動液晶時區(qū)分旋轉方向。
16.根據(jù)權利要求9所述的方法，還包括在所述透明像素電極下形成透明輔助電極。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液晶顯示器，其包括在像素區(qū)內(nèi)的透明像素電極和透明公共電極以驅動液晶。所述透明公共電極包括多個狹縫，并且配置為開放開關器件的至少一部分以連接單位像素，所述狹縫具有相對于門行5°～10°的角度，并且液晶層的摩擦方向基本上平行于門行方向。因此，可以提供能夠去除降低開口率的因素、防止漏光并且進一步提高內(nèi)部反射的液晶顯示器。
文檔編號G02F1/1337GK102062976SQ20101021105
公開日2011年5月18日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權日2009年11月12日
發(fā)明者孫玉秀, 崔修榮, 徐東瀣, 李元姬 申請人:海帝士科技公司