专利名称：边缘场切换模式液晶显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及增加了开口率和内部反射系数以提高室外可见性的边缘场切换(FFS) 模式液晶显示器(LCD)及其制造方法。
背景技术：
一般而言，人们提出FFS模式IXD以提高平面内切换(IPS)模式IXD的开口率和
透射率。FFS模式LCD可包括由透明导电材料形成的公共电极(或对向电极)和像素电极， 从而与IPS模式IXD相比增加开口率和透射率。而且，公共电极与像素电极之间的距离可控 制为小于上下玻璃基板之间的距离，以便可以在公共电极与像素电极之间形成边缘场。这 样，可控制存在于电极上的每个液晶(LC)分子，从而提高透射率。例如在由本申请人提交并注册的韩国专利341123号、855782号以及849599号中 公开了传统FFS模式IXD。参照上述一些专利，韩国专利855782号公开了一种FFS模式IXD，其包括透明公共 电极和隔着绝缘层布置于透明公共电极上方的透明像素电极。在FFS模式IXD中，LC层进 行摩擦的方向可处于基于栅极线的方向5°以内，透明公共电极的一端可布置于数据线和 透明像素电极之间，且可根据数据线控制透明公共电极和透明像素电极之间的距离，以提 高数据线周围的开口率和光透射率。而且，韩国专利849599号公开了一种FFS模式IXD，在该IXD中，对数据线、数据线 周围的透明公共电极和透明像素电极的宽度和排列进行控制，以便可以以不同于像素区域 中央的LC驱动模式的LC驱动模式来驱动数据线周围的LC。这样，可去除形成于数据线上 方的遮光层，且可避免漏光。在韩国专利855782号和849599号中公开的FFS模式IXD可以增加室外可见性和 开口率，并可以以低功耗运行。然而，提高性能的一些问题依然未得到解决。首先，由于减少或去除了遮光层，会减少与上下板对准所需要的边缘。这样会引起 混色，并从而增加了故障率。根据韩国专利849599号，在数据线的台阶部分的摩擦可能进 行地不完全。由于摩擦不完全，在数据线的台阶部分中，尤其是与摩擦方向相反的数据线侧 会出现漏光。因此，仍需要开发新的FFS模式IXD来解决上述问题。
发明内容
本发明旨在提供一种具有新的堆叠结构和设计的边缘场切换(FFS)模式液晶显示器(LCD)。而且，本发明旨在提供一种FFS模式LCD，其使形成于数据线上方的遮光层被去除 或最小化，以提高开口率并降低功耗。此外，本发明旨在提供一种FFS模式IXD，该IXD中的导电反射区尽可能地形成于 除了透射区以外的区域(例如栅极线和数据线)上，以使反射区的面积最大化，以增强室外 可见性。此外，本发明旨在提供一种FFS模式LCD，其使漏光和混色最小化，以提高屏幕质量。根据本发明的一方面，提供了一种边缘场切换(FFS)模式液晶显示器(IXD)，其包 括下基板、上基板和夹在下基板和上基板之间的液晶(LC)层，其中各像素区域由彼此交叉 的栅极线和数据线限定于下基板上，且栅极线和数据线之间的每个交叉点处布置有包括漏 极、源极和沟道区的开关器件，该FFS模式LCD包括透明公共电极，其至少隔着第一层间绝 缘层布置于包括栅极线和数据线的整个区域上方；导电反射结构，其连接于透明公共电极， 并布置于包括开关器件的一部分的数据线和栅极线上方；以及透明像素电极，其至少隔着 第二层间绝缘层布置于透明公共电极和导电反射结构上方的每个像素区域中，该透明像素 电极包括多个狭缝，并电连接于开关器件的漏极。导电反射结构可覆盖漏极的边缘区的至少一部分。透明像素电极的多个狭缝可与栅极线形成预定角度，且LC层进行摩擦的方向可 大致平行于栅极线的方向。导电反射结构可覆盖开关器件的除了开关器件的漏极的部分区域之外的区域，以 使透明像素电极电连接于开关器件的漏极。导电反射结构可覆盖开关器件的除了开关器件的漏极的一部分和沟道区以外的 区域。根据本发明的另一方面，提供了一种边缘场切换(FFS)模式液晶显示器(IXD)的 制造方法，所述LCD包括下基板、上基板和夹在下基板和上基板之间的液晶(LC)层，其中 各像素区域由彼此交叉的栅极线和数据线限定于下基板上，且栅极线和数据线之间的每个 交叉点处布置有包括漏极、源极和沟道区的开关器件，所述方法包括在下基板上形成栅极 线和栅极；在具有栅极线和栅极的下基板上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成包括漏 极、源极和沟道区的开关器件和数据线；在包括开关器件和数据线的整个如此形成的结构 上的除了开关器件一部分以外的部分，至少隔着第一绝缘层，形成透明公共电极；在数据 线、栅极线和开关器件的一部分区域上方形成导电反射结构，以电连接于透明公共电极；以 及在包括导电反射结构的如此形成的结构上的每个像素区域上，至少隔着第二绝缘层，形 成透明像素电极，所述透明像素电极包括多个狭缝并电连接于开关器件的漏极。
通过参照附图详细描述示例性实施方式，使本发明的上述和其它目的、特征和优 点对于本领域的普通技术人员而言更加显而易见，在附图中图1是形成于本发明的示例性实施方式的液晶显示器(LCD)的下基板上的像素区 域的平面图2A 图2C分别是沿图1的A-A ‘线、B-B ‘线和C-C ‘线的横剖面图；图3A 图3G是表示根据本发明的示例性实施方式的LCD的制造方法的平面图；图4是形成于本发明另一示例性实施方式的LCD的下基板上的像素区域的平面 图；图5A是沿图4的A-A'线的横剖面图，图5B是图示在根据本发明的另一示例性实 施方式的LCD的制造方法中形成导电反射结构的步骤的平面图；以及图6和图7是形成于本发明的其它示例性实施方式的LCD的下基板上的像素区域 的平面图。
具体实施例方式下面参照附图，详细描述本发明的示例性实施方式。尽管结合示例性实施方式图 示并描述了本发明，然而本领域的技术人员应当明白，在不脱离本发明的精神和范围的情 况下，可以作出各种改变。根据本发明的示例性实施方式的液晶显示器(LCD)可包括下基板、上基板以及下 基板和上基板之间的液晶(LC)层，且像素区域可由形成为彼此交叉以便对LC层施加电压 的栅极线和数据线限定于下基板上。图1是形成于本发明的示例性实施方式的LCD的下基板上的像素区域的平面图。 图2A 图2C分别是沿图1的A-A'线、B-B'线和C-C'线的横剖面图。参照图1和图2A 图2C，本实施方式的FFS模式IXD可包括在下基板100上布置 为彼此交叉的栅极线120和数据线150，并且作为开关器件的薄膜晶体管(TFT)设于栅极线 120和数据线150之间的交叉点处。透明公共电极170和透明像素电极200可布置于栅极线120和数据线150所限定 的每个单位像素区域中，透明公共电极170和透明像素电极200之间设有层间绝缘层190。 透明像素电极200可以是包括形成为朝着数据线150方向的多个狭缝的狭缝型电极。尽管 不具体限制透明公共电极170的形状，但是透明公共电极170可以是板状。而且，导电反射结构180可以布置于透明公共电极170上且电连接于透明公共电 极170，以提高反射系数和开口率。可在下基板100上方距下基板100预定距离处形成上基板(未图示)。上基板可 包括滤色器和保护层，并隔着包括多个LC分子的LC层结合到下基板100上。本实施方式的主要特征在于透明公共电极170、透明像素电极200以及导电反射 结构180的排列。这样，不仅可以对透明公共电极170和透明像素电极200的形状进行适 当优化，而且可以对栅极线120、数据线150以及层间绝缘层160与190的堆叠结构和排列 进行适当优化，从而最大限度地实现本发明的目的。具体地，透明公共电极170可以不必在每个单位像素区域中形成为隔离型，而是 可以形成于包括数据线150和栅极线120在内的、除了开关器件(TFT)(或漏极150a)的部 分区域(参照图3D)的整个区域上。即，因为漏极150a的部分区域随后会电连接于透明像 素电极200，故透明公共电极170不可形成于开关器件(或漏极150a)的部分区域(参照图 3D)上。因为当通过透明公共电极170将外部电压施加于每个单位像素区域时阻抗减少了，故上述结构有利于大尺寸LCD。在本实施方式中，可控制透明公共电极170、透明像素电 极200、栅极线120、数据线150以及层间绝缘层160与190的排列和堆叠的位置，从而透明 公共电极170可遍及整个下基板100形成为一体。在本实施方式中，栅极线120、栅极绝缘层130、有源层140以及数据线150可形成 于下基板100上，且透明公共电极170可隔着层间绝缘层160形成于具有栅极线120、栅极 绝缘层130、有源层140以及数据线150的下基板100的整个表面上。导电反射结构180可 形成为电连接于透明公共电极170。层间绝缘层190可形成于导电反射结构180上，且透明 像素电极200堆叠于层间绝缘层190上。上述结构可使IXD的开口率大幅增加。同时，当透明像素电极200的多个狭缝与栅极线120形成预定角度0时，可避免 数据线150周围的漏光。在LC层进行摩擦的方向保持大致平行于栅极线120的方向的情 况下，预定角度0可控制在1到15度的范围内。具体地，可考虑驱动IXD期间所测量的最大透射率和电压_透射率(V-T)曲线的 斜率来控制角度e。优选地，尽管不是必要的，然而角度e可保持为大约7度。同时，电连接于透明公共电极170的导电反射结构180可由具有高反射系数的材 料形成，所述材料例如为铝(A1)、诸如铝-钕(Al-Nd)的铝合金、钼(Mo)、诸如钼-钨(Mo-W) 的钼合金、银(Ag)、银合金、钨及其至少之一的合金。导电反射结构180可在透明公共电极 170上与透明公共电极170直接接触，并在作为反射结构的同时，用于减少透明公共电极 170的阻抗且避免漏光与混色。本实施方式不仅可使导电反射结构180的形状最优化，而且可使导电反射结构 180与其它结构、即与透明公共电极170、透明像素电极200、数据线150、栅极线120以及漏 极150a的排列关系最优化，从而使开口率和反射系数最优化。当从IXD上方看IXD时，可设有导电反射结构180，以增加对于入射到数据线150 和栅极线120的上部的光的内部反射。这样，导电反射结构180可提高内部反射并增加开 口率，从而增强室外可见性。同时，在上基板对应于栅极线120和数据线150的部分上不会 形成遮光区。换言之，在上基板上不会形成遮光区或仅在上基板对应于开关器件的部分区 域上形成遮光区。导电反射结构180可具有单位像素区域的每个导电反射结构彼此连接的结构。 即，导电反射结构180可遍及整个下基板100形成为一体。更具体地，在栅极线120和数据 线150上方以及在开关器件的除了未形成有导电反射结构180的部分区域以外的剩余区域 上方，导电反射结构180可电连接于透明公共电极170。根据本实施方式，开口率、反射量和 阻抗取决于导电反射结构180与其它结构的排列关系，即与透明公共电极170、透明像素电 极200、数据线150、栅极线120和漏极150a的排列关系。同时，导电反射结构180与其它结构的上述排列关系可应用于本实施方式的堆叠 结构。具体地，透明公共电极170可形成于整个像素区域上。这种情况下，透明公共电极 170不形成于开关器件的部分区域上。导电反射结构180可形成为电连接于透明公共电极 170，且包括多个狭缝的透明像素电极200可隔着层间绝缘层190形成于每个单位像素上。 参照图4，导电反射结构180可在数据线150和栅极线120上方除了开关器件的漏极150a 的部分区域以外的区域上形成为栅格型。或者，参照图1，导电反射结构180可在数据线150和栅极线120上方除了开关器件的漏极150a和部分沟道区域以外的区域上形成为栅格型。 图6和图7示出了导电反射结构180的其它示例。下面更详细地描述导电反射结构180与数据线150、栅极线120以及漏极150a的 关系。参照图2B和图2C，导电反射结构180可配置为完全覆盖数据线150和栅极线120，并 部分地覆盖透明像素电极200 (参考D4和D5)。距离D4和D5可避免由两个相邻的像素电 极200之间产生的水平电场造成的漏光。距离D4和D5中的每个可以是大约0. 1 5. 0 y m， 更具体地，考虑到可加工性，大约是0. 5 2. 0 um。同时，导电反射结构180可形成为包括或覆盖数据线150和栅极线120，以便适当 地调节反射率和透射率，并避免漏光和混色，所述漏光和混色是由于数据线150与栅极线 120的台阶差异而根据摩擦方向出现于数据线150和栅极线120的附近。同时，导电反射结构180可覆盖漏极150a的边缘区域的至少一部分。在图1的放 大图中，附图标记Dl、D2和D3表示导电反射结构180覆盖漏极150a的边缘区域的距离。 考虑到可加工性，距离D1、D2和D3中的每个的范围可以是从0. 5 y m到5 y m。如图1所示， 导电反射结构180可按距离Dl、D2和D3来部分地覆盖漏极150a的边缘区域，以便避免可 能由于加工期间的台阶差异而出现的漏光。然而，导电反射结构180可以不覆盖漏极150a 的边缘区域，而且如后文参照图6和图7所述，也可有其它变化的示例性实施方式。本发明人证实了这样一种情况，由于在平行于栅极线120的方向上，在栅极线120 的一部分进行不稳定的摩擦处理而出现漏光，所述栅极线120的一部分包括开关器件的漏 极区150a的区域R。可以通过以栅极线120的边缘区部分地覆盖导电反射结构180来解决 该漏光问题。下面参照图1、图2A 图2C以及图3A 图3G，描述根据本发明的示例性实施方 式的FFS模式IXD的制造方法。首先，参照图3A，可在下基板100上沉积高导电性不透光金属并进行图形化，从而 形成栅极线120。参照图3B，可沉积栅极绝缘层130以覆盖栅极线120，可在栅极绝缘层130上依次 沉积非晶硅(a-Si)层和n+a-Si层并进行图形化，从而形成有源层140。参照图3C，可在有源层140上沉积金属层并进行图形化，从而形成数据线150、源 极与漏极150a，且上面可沉积第一层间绝缘层160。参照图3D，可沉积透明导电层并进行图形化，从而形成透明公共电极170。这种情 况下，如上所述，透明公共电极170可遍及整个下基板100形成为一体。作为替代，透明公 共电极170可在每个单位像素区域中形成为隔离型。参照图3E，可沉积高度反光金属并进行图形化，从而形成导电反射结构180。导电 反射结构180可使各单位像素区域互相连接。可根据金属的阻抗而使高度反光金属沉积成 厚度为大约100A到大约7000A，并进行图形化，以形成导电反射结构180。参照图3F，可在透明公共电极170和导电反射结构180上形成第二层间绝缘层 190，且可形成接触孔CN以暴露漏极150a的一部分。此后，可在层间绝缘层190上沉积透 明导电层。参照图3G，可图形化透明导电层，从而形成狭缝型透明像素电极200。此时，漏极 150a可电连接于透明像素电极200。
同时，尽管未图示，但上基板上形成有遮光区。根据本实施方式，可仅在上基板对 应于开关器件的部分上形成遮光区，或可以不设有遮光区。与甚至在栅极线和数据线上形 成遮光区的传统LCD相比，在本实施方式中，甚至在上基板对应于数据线150和/或栅极线 120的部分上也可不形成遮光区。明显地，遮光区的面积的减少会使开口率增加。图4是形成于本发明另一示例性实施方式的LCD的下基板上的像素区域的平面 图。图5A是沿图4的A-A'线的横剖面图，图5B是表示在本发明另一示例性实施方式的 LCD的制造方法中形成导电反射结构的步骤的平面图。为了简洁，将主要地描述图4的实施方式与图1的实施方式之间的不同。图4的 实施方式与图1的实施方式的不同主要在于导电反射结构180的面积。参照图4、图5A和图5B，导电反射结构180可覆盖开关器件的除了漏极区150a以 外的沟道区域140，并可在数据线150和栅极线120上方形成为栅格型。根据本实施方式，甚至通过在沟道区140域上方形成导电反射结构180，也可进一 步扩展反射区，并且在上基板上完全没有形成遮光层。换言之，与图1的实施方式相比，可 进一步减少形成遮光层的区域。而且，不使用遮光层更有利于图4的实施方式。图6和图7是形成于本发明其它示例性实施方式的LCD的下基板上的像素区域的 平面图。为了简洁，将主要描述图6和图7的实施方式与图1和图4的实施方式之间的不 同。图6和图7的实施方式分别不同于图1和图4的实施方式之处主要在于导电反射结构 180的面积。具体地，图6的实施方式与图1的实施方式的不同之处在于，图6的导电反射结构 180可仅形成于漏极150a的边缘区的一部分上。类似地，图7的实施方式与图4的实施方式的不同之处在于，图7的导电反射结构 180可仅形成于漏极150a的边缘区的一部分上。与图1和图4的实施方式相比，图6和图7的实施方式可配置为更有效地提高开 口率。这是因为随着导电反射结构180的面积的减少，开口率增加。然而，即使在图6和图 7的实施方式中，仍可由导电反射结构覆盖邻近于栅极线的开关器件的漏极区，以有效地避 免出现如上所述的漏光。根据本发明，可使透明公共电极、透明像素电极以及导电反射结构与数据线、栅极 线和漏极的排列最优化，从而提高开口率和反射系数。而且，本发明可使形成于数据线上方的遮光层被去除或最小化，以提高开口率和 降低功耗。此外，导电反射结构可形成于除了透射区域以外的区域(例如栅极线和数据线) 上，以使反射区最大化，从而提高室外可见性。此外，根据本发明，可使漏光和混色最小化，从而提高屏幕质量。本领域的技术人员应当明白，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本 发明的上述示例性实施方式作出各种改进。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求书及 其等同物的范围内的所有这些改进。
权利要求
1.一种边缘场切换模式液晶显示器，其包括下基板、上基板与夹在所述下基板和所述 上基板之间的液晶层，其中各像素区域由彼此交叉的栅极线和数据线限定于所述下基板 上，且所述栅极线和所述数据线之间的每个交叉点处布置有包括漏极、源极和沟道区的开 关器件，所述边缘场切换模式液晶显示器包括透明公共电极，其至少隔着第一层间绝缘层布置于包括所述栅极线和所述数据线的整 个区域上方；导电反射结构，其电连接于所述透明公共电极，并布置于包括所述开关器件的一部分 的所述数据线和所述栅极线上方；以及透明像素电极，其在每个所述像素区域中至少隔着第二层间绝缘层布置于所述透明公 共电极和所述导电反射结构上方，所述透明像素电极包括多个狭缝，并电连接于所述开关 器件的所述漏极。
2.如权利要求1所述的边缘场切换模式液晶显示器，其中，所述导电反射结构配置为 覆盖所述栅极线和所述数据线。
3.如权利要求1所述的边缘场切换模式液晶显示器，其中，所述导电反射结构覆盖所 述开关器件的除了所述开关器件的所述漏极的部分区域以外的区域，并在所述栅极线和所 述数据线上方形成为栅格型。
4.如权利要求1所述的边缘场切换模式液晶显示器，其中，所述导电反射结构覆盖所 述开关器件的除了所述开关器件的所述漏极和所述沟道区的一部分以外的区域，并在所述 栅极线和所述数据线上方形成为栅格型。
5.如权利要求1所述的边缘场切换模式液晶显示器，其中，所述导电反射结构覆盖所 述漏极的边缘区的至少一部分。
6.如权利要求1所述的边缘场切换模式液晶显示器，其中，所述导电反射结构覆盖邻 近于所述栅极线的所述透明像素电极的至少一部分。
7.如权利要求1所述的边缘场切换模式液晶显示器，其中，所述导电反射结构覆盖邻 近于所述数据线的所述透明像素电极的至少一部分。
8.如权利要求1所述的边缘场切换模式液晶显示器，其中，所述透明像素电极的所述 多个狭缝与所述栅极线形成预定角度，且所述液晶层进行摩擦的方向大致平行于所述栅极 线的方向。
9.一种边缘场切换模式液晶显示器的制造方法，所述边缘场切换模式液晶显示器包括 下基板、上基板与夹在所述下基板和所述上基板之间的液晶层，其中各像素区域由彼此交 叉的栅极线和数据线限定于所述下基板上，且所述栅极线和所述数据线之间的每个交叉点 处布置有包括漏极、源极和沟道区的开关器件，所述方法包括在所述下基板上形成所述栅极线和所述栅极；在具有所述栅极线和所述栅极的所述下基板上形成栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层上形成包括所述漏极、所述源极与所述沟道区的所述开关器件以及 所述数据线；在包括所述开关器件和所述数据线的整个如此形成的结构上的除了所述开关器件的 一部分的区域上，至少隔着第一绝缘层形成透明公共电极；在所述数据线、所述栅极线与所述开关器件的一部分区域上方形成电连接于所述透明公共电极的导电反射结构；以及在包括所述导电反射结构的所述如此形成的结构上的每个所述像素区域中，至少隔着 第二绝缘层形成透明像素电极，所述透明像素电极包括多个狭缝并电连接于所述开关器件 的所述漏极。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述导电反射结构形成为覆盖所述栅极线和所述 数据线。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述导电反射结构覆盖所述开关器件的除了所述 开关器件的所述漏极的一部分区域以外的区域，并在所述栅极线和所述数据线上方形成为 栅格型。
12.如权利要求9所述的方法，其中，所述导电反射结构覆盖所述开关器件的除了所述 开关器件的所述漏极和所述沟道区的一部分以外的区域，并在所述栅极线和所述数据线上 方形成为栅格型。
13.如权利要求9所述的方法，其中，所述导电反射结构覆盖所述漏极的边缘区的至少 一部分。
14.如权利要求9所述的方法，其中，所述导电反射结构覆盖邻近于所述栅极线的所述 透明像素电极的至少一部分。
15.如权利要求9所述的方法，其中，所述导电反射结构覆盖邻近于所述数据线的所述 透明像素电极的至少一部分。
16.如权利要求9所述的方法，其中，所述透明像素电极的所述多个狭缝与所述栅极线 形成预定角度，且所述液晶层进行摩擦的方向与所述栅极线的方向保持预定角度。
全文摘要
本发明提供了一种边缘场切换(FFS)模式液晶显示器(LCD)及其制造方法。FFS模式LCD包括透明公共电极、电连接于透明公共电极的导电反射结构以及形成于导电反射结构上并包括多个狭缝的透明像素电极。透明公共电极形成于包括数据线和栅极线的区域上，使各单位像素区域可以互相电连接。
文档编号G02F1/1343GK101995705SQ201010002810
公开日2011年3月30日 申请日期2010年1月12日 优先权日2009年8月17日
发明者崔修荣, 崔大林, 徐东邂, 朴种均, 林茂植 申请人:海帝士科技公司