液晶显示装置的制作方法

本发明涉及一种液晶显示装置，尤其涉及一种具有gip(面板内栅极)型的栅极驱动电路的液晶显示装置。

背景技术：

平板显示装置可包括液晶显示装置(lcd)、等离子体显示面板(pdp)、有机发光二极管(oled)显示装置、电泳显示装置(epd)等。

液晶显示装置包括显示面板，其中在两个基板之间设置有具有液态与固态之间的中间状态的液晶分子。液晶显示装置通过根据输入图像的视频数据改变液晶分子的排列并且根据视频数据的灰度值调整穿过显示面板的光量来再现输入图像。

有源矩阵驱动方法的液晶显示装置通过使用薄膜晶体管作为开关元件来显示运动图像。液晶显示装置的显示面板包括数据线、栅极线(或扫描线)、以及以矩阵形式形成在由数据线和栅极线限定的像素区域中的像素。

液晶显示装置的像素包括与数据线和栅极线的交叉部分相邻设置的薄膜晶体管。薄膜晶体管响应于来自栅极线的栅极脉冲将通过数据线提供的数据电压提供至液晶单元的像素电极。液晶单元通过根据像素电极的电压与施加至公共电极的公共电压之间的电压差而产生的电场驱动，以控制穿过偏振器的光量。存储电容器连接至液晶单元的像素电极，以保持液晶单元的电压。

液晶显示装置的驱动电路包括用于给像素阵列的数据线提供数据信号的数据驱动电路、用于与数据信号同步地给像素阵列的栅极线依次提供栅极脉冲(或扫描脉冲)的栅极驱动电路、以及用于控制数据驱动电路和栅极驱动电路的时序控制器等。时序控制器控制栅极驱动电路(或扫描驱动电路)，以给栅极线(或扫描线)依次提供数据。

每个像素可包括薄膜晶体管，薄膜晶体管响应于栅极脉冲将来自数据线的数据电压提供至像素电极。栅极脉冲在栅极高电压vgh与栅极低电压vgl之间摆动。栅极高电压vgh设为高于薄膜晶体管的阈值电压的电压，栅极低电压vgl设为低于薄膜晶体管的阈值电压的电压。

近来，已应用将栅极驱动电路与像素阵列一起嵌入显示面板中的技术。内置于显示面板中的栅极驱动电路已知为gip(面板内栅极)电路。gip电路包括移位寄存器。移位寄存器包括以级联方式连接的多个级。每个级包括多个薄膜晶体管(tft)，以响应于起始脉冲产生输出并且根据移位时钟将输出进行移位。

下文中，将参照图1和2描述相关技术的液晶显示装置。

图1是示意性显示相关技术的液晶显示装置的剖面图，图2是显示图1中的区域r的剖面图。

参照图1，相关技术的液晶显示装置包括：薄膜晶体管阵列tfta和滤色器阵列cfa，它们彼此相对布置并且在其间插入有液晶层lc；以及位于滤色器阵列cfa下方用于照射光的背光单元blu。

薄膜晶体管阵列tfta包括布置在第一基板sub1的有源区域中的像素阵列pa、以及布置在有源区域外部的边框区域中以给像素阵列pa提供栅极信号的gip电路gip。

滤色器阵列cfa包括与像素阵列pa对应地设置在第二基板sub2上的滤色器层cf、以及设置在滤色器层cf外部与gip电路gip对应的黑矩阵bm。

背光单元blu设置在滤色器阵列cfa的第二基板sub2下方并向滤色器阵列cfa发射光。

如图1中所示，滤色器阵列cfa的黑矩阵bm配置成与薄膜晶体管阵列tfta的gip电路gip交叠。参照图2，其是显示图1的一部分的放大图，黑矩阵bm与gip电路gip交叠。因此，黑矩阵bm阻挡从背光单元blu提供的光被提供至构成gip电路gip的多个薄膜晶体管t。

参照图2，gip电路gip中包括的每个薄膜晶体管t包括设置在第一基板sub1上的栅极电极ge、设置在覆盖栅极电极ge的栅极绝缘层上从而与栅极电极ge交叠的有源层a、以及彼此分开地布置在有源层a上的源极电极se和漏极电极de。层间绝缘层int覆盖薄膜晶体管t的源极电极se和漏极电极de。第一钝化层pas1层叠在层间绝缘层int上。透明电极sp设置在第一钝化层pas1上并且设置第二钝化层pas2以覆盖透明电极sp。

在上述液晶显示装置中，黑矩阵bm完全覆盖gip电路gip。因此，从背光单元blu发射的光被黑矩阵bm吸收，使得光不能到达薄膜晶体管t。

因为构成薄膜晶体管t(比如与gip电路gip的q节点或/q节点连接的开关tft)的有源层a必须具有优良的截止电流特性，所以使用诸如氧化铟镓锌(igzo)之类的氧化物半导体。然而，因为氧化物半导体高度依赖于正偏压温度应力(pbts)特性，所以如果通过使用氧化物半导体形成有源层，则当光被阻挡时，pbts特性劣化。

参照图3a和3b，将更详细地描述光照射对使用氧化物半导体的薄膜晶体管的影响。

图3a是显示在未施加光的状态中，gip电路的薄膜晶体管t的阈值电压值vth根据pbts特性的变化的图表。图3b是显示在施加光的状态中，gip电路的薄膜晶体管t的阈值电压值vth根据正偏压温度照明应力(pbtis)的变化的图表。

参照图3a，根据时间的流逝(大约3,600秒)，基于图3a的pbts特性，gip电路的薄膜晶体管t的阈值电压值偏移了2.4v。然而，根据时间的流逝(大约3,600秒)，基于图3b的pbtis特性，gip电路的薄膜晶体管t的阈值电压值偏移了0.2v。结果，能够看出在被光照射的薄膜晶体管t的情形中，阈值电压值的偏移量可显著减小。

因此，在相关技术的液晶显示装置中，根据pbts的特性，gip电路的薄膜晶体管的阈值电压值的偏移量增加，由此降低了gip电路的可靠性。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种液晶显示装置，能够减小gip电路的薄膜晶体管的阈值电压值的偏移量以提高gip电路的可靠性。

根据本发明一个方面的液晶显示装置包括：第一基板，所述第一基板包括设置在边框区域中的gip电路的薄膜晶体管、以及与所述薄膜晶体管的半导体有源层交叠并且阻挡光的不透明电极线，其中所述边框区域位于显示图像的有源区域的外部；和包括黑矩阵的第二基板，所述黑矩阵具有使从背光单元发射的光透过的开口，其中透过所述黑矩阵的开口的光的一部分被所述不透明电极线阻挡，并且透过所述黑矩阵的开口的光的另一部分照射到所述半导体有源层。

在一个或多个实施方式中，所述黑矩阵的开口大于所述不透明电极线的尺寸。

在一个或多个实施方式中，所述不透明电极线的宽度基本等于所述半导体有源层的宽度。

在一个或多个实施方式中，照射到所述半导体有源层上的光是通过反射或衍射产生的间接光。

在一个或多个实施方式中，所述薄膜晶体管设置在所述第一基板上，并且所述不透明电极线设置成与透明电极直接接触，所述透明电极设置在覆盖所述薄膜晶体管的钝化层上。

在一个或多个实施方式中，所述透明电极设置在所述边框区域中并且与设置在所述有源区域中的公共电极电分离。

在一个或多个实施方式中，所述不透明电极线向所述透明电极施加栅极低电压。

在一个或多个实施方式中，照射到所述半导体有源层上的光是通过所述不透明电极线的侧表面引入的。

在一个或多个实施方式中，照射到所述半导体有源层上的光是通过所述不透明电极线和所述透明电极的侧表面引入的。

在一个或多个实施方式中，所述薄膜晶体管包括在gip型栅极驱动电路的移位寄存器中。

根据本发明的液晶显示装置，因为从背光单元提供的光照射到构成形成在gip型栅极驱动电路中的移位寄存器的薄膜晶体管的半导体有源层中，所以改善了薄膜晶体管的pbts特性。因此，可获得能够提高栅极驱动电路的可靠性的效果。

附图说明

被包括来给本发明提供进一步理解且并入本申请构成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明实施方式的原理。在附图中：

图1是示意性显示相关技术的液晶显示装置的剖面图；

图2是显示图1中的区域r的剖面图；

图3a是显示在未施加光的状态中，gip电路的薄膜晶体管t的阈值电压值根据pbts特性的变化的图表；

图3b是显示在施加光的状态中，gip电路的薄膜晶体管t的阈值电压值根据正偏压温度照明应力(pbtis)的变化的图表；

图4是图解根据本发明实施方式的液晶显示装置的框图；

图5是显示图4中所示的gip电路的移位寄存器的示图；

图6是显示图5的移位寄存器的级构造的电路图；

图7是显示将光引入到根据本发明实施方式的液晶显示装置的gip电路(移位寄存器)的薄膜晶体管中的路径的剖面图；以及

图8是显示在相关技术的液晶显示装置和根据本发明的液晶显示装置中，根据时间的流逝，gip电路的薄膜晶体管的阈值电压值的变化的图表。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。在本申请中，相同的参考标记表示相同的要素。在下面的描述中，如果认为对已知功能和构造的详细描述会使本发明的实施方式不清楚，则将省略其详细描述。此外，仅考虑到易于撰写本说明书而选取了下面描述中使用的要素的名称，其可能不同于实际部件的名称。

下文中，将参照图4和5描述根据本发明实施方式的液晶显示装置。

图4是图解根据本发明实施方式的液晶显示装置的框图，图5是显示图4中所示的gip电路的移位寄存器的示图。

参照图4，根据本发明示例性实施方式的液晶显示装置包括显示面板10、数据驱动电路、gip(面板内栅极)型栅极驱动电路和时序控制器tc。

显示面板10包括有源区域aa和边框区域ba。有源区域aa是设置像素阵列并显示输入图像的区域。边框区域ba是设置栅极驱动电路的移位寄存器sr和各种信号线、以及公共电压供给线的区域。

像素阵列可包括设置在第一基板上的薄膜晶体管(tft)阵列、设置在第二基板上的滤色器阵列、以及液晶单元clc。

tft阵列包括数据线dl、与数据线dl交叉的栅极线(或扫描线)gl、与数据线dl和栅极线gl的交叉部分相邻的薄膜晶体管tft、连接至薄膜晶体管tft的像素电极1、以及连接至薄膜晶体管tft的存储电容器cst等。在显示面板10的第二基板上，设置有包括黑矩阵和滤色器的滤色器阵列。公共电极2可设置在第一基板或第二基板上。液晶单元clc由被提供数据电压的像素电极1与被提供公共电压vcom的公共电极2之间的电场驱动。

公共电压vcom可从单独的电源(未示出)提供并且通过公共线cl提供至公共电极2。公共线cl包括在边框区域ba中从公共线cl分支并且与栅极线gl平行布置的多条公共线分支clb。

显示面板10可包括晶体管上滤色器(cot)型滤色器阵列，其中滤色器阵列不设置在第二基板上而是设置在tft阵列上。

在显示面板10的第一基板和第二基板上，贴附有光学轴正交的偏振片。此外，用于设定液晶的预倾角的取向膜设置在与液晶层邻接(abut)的界面上。间隔体可设置在显示面板10的第一基板与第二基板之间，以保持液晶层的单元间隙(cellgap)。

数据驱动电路包括多个源极驱动icsda和sd，源极驱动icsda和sd的每一个连接至一组数据线dl。源极驱动icsda和sd从时序控制器tc接收数字视频数据rgb。源极驱动icsda和sd响应于来自时序控制器tc的源极时序控制信号将数字视频数据rgb转换为正/负极性模拟数据电压，然后与栅极脉冲(或扫描脉冲)同步地将数据电压提供至显示面板10的数据线dl。源极驱动icsda和sd可通过玻上芯片(cog)工艺或带式自动接合(tab)工艺连接至显示面板10的数据线dl。图4中所示的源极驱动icsda和sd安装在载带封装(tcp)上。此外，印刷电路板(pcb)20经由tcp连接至显示面板10的第一基板。

gip型栅极驱动电路包括安装在pcb20上的电平移位器ls、以及设置在显示面板10的第一基板上的移位寄存器sr。

电平移位器ls从时序控制器tc接收诸如起始脉冲st、栅极移位时钟gclk、闪烁信号(flickersignal)flk等之类的信号以及诸如栅极高电压vgh和栅极低电压vgl之类的驱动电压。起始脉冲st、栅极移位时钟gclk和闪烁信号flk是在0v与3.3v之间摆动的信号，但不限于此。栅极高电压vgh是等于或高于形成在显示面板10的薄膜晶体管阵列中的薄膜晶体管tft的阈值电压的电压，其大约为28v。栅极低电压vgl是低于薄膜晶体管tft的阈值电压的电压，其大约为-5v。但栅极高电压vgh和栅极低电压vgl不限于此。

电平移位器ls将来自时序控制器tc的起始脉冲st和栅极移位时钟gclk的电平移位为栅极高电压vgh和栅极低电压vgl，以获得移位时钟信号clk并输出移位时钟信号clk。因此，从电平移位器ls输出的起始脉冲vst和移位时钟信号clk？？分别在栅极高电压vgh与栅极低电压vgl之间摆动。电平移位器ls通过根据闪烁信号flk降低栅极高电压以降低液晶单元的反冲电压(kickbackvoltage)vp，能够减少闪烁。

如图4中所示，电平移位器ls的输出信号经由形成在tcp中以穿过位于显示面板10的左上部处的第一源极驱动icsda的配线、以及形成在显示面板10的第一基板上的玻璃上线(line-on-glass，log)配线lw，提供至移位寄存器sr。移位寄存器sr可通过gip工艺直接形成在显示面板10的第一基板上。

如图5中所示，起始脉冲vst、时钟信号clk1到clkn、栅极低电压vgl和栅极高电压vgh输入至移位寄存器sr。移位寄存器sr包括以级联方式连接的多个级st1到stn。时钟信号clk1到clkn是相位依次延迟的n相位时钟信号(n是2或更大的自然数)。时钟信号clk1到clkn分别通过时钟信号供给线sl1到sln提供至级st1到stn。

级st1到stn的每一个包括逻辑部lo、上拉tfttu和下拉tfttd，如图6中所示。

参照图6，逻辑部lo包括被输入起始信号vst或来自在前级的进位信号的置位端s、被输入复位信号的复位端r、控制上拉tfttu的q节点q、以及控制下拉tfttd的/q节点qb。

逻辑部lo响应于栅极起始信号vst、栅极高电压vgh和栅极低电压vgl控制q节点q和/q节点qb的充电和放电操作。

上拉tfttu包括连接至q节点q的栅极电极、用于接收时钟信号clk的源极电极、以及连接至输出节点n1的漏极电极。

下拉tfttd包括连接至/q节点qb的栅极电极、连接至提供栅极低电压vgl的配线的源极电极、以及连接至输出节点n1的漏极电极。

q节点q和/q节点qb彼此相反地充电和放电。就是说，当q节点q充电至激活电平(activationlevel)时，/q节点qb放电至失效电平(deactivationlevel)。相反地，当q节点q放电至失效电平时，/q节点qb充电至激活电平。

更具体地说，当q节点q被激活时，下拉tfttd截止，并且上拉tfttu导通，以输出移位时钟信号clk1到clkn中的任意一个作为扫描脉冲。扫描脉冲成为输出至相应栅极线的栅极电压vout并且用作提供至在后级的进位信号。另一方面，当/q节点qb被激活时，上拉tfttu截止并且下拉tfttd导通，使得栅极线的栅极电压被感测并提供至用于提供栅极低电压vgl的配线。

移位寄存器sr中的级st1到stn的每一个的逻辑部lo设置有用于控制q节点q和/q节点qb的激活和失效的多个tft。在这些tft之中，被q节点q控制并且影响栅极输出特性的tft遭受q节点应力。当它们长时间遭受应力时，由于应力导致的阈值电压的增加，tft不进行操作，使得不会输出栅极信号。

在本发明中，为了解决由这种应力导致的上述问题，将光照射到移位寄存器sr中的由氧化物半导体制成的有源层上，由此防止tft的阈值电压值偏移。

下文中，将参照图7详细描述用于将预定量的光施加至移位寄存器sr中的薄膜晶体管的构造。

图7是显示将光引入到根据本发明实施方式的液晶显示装置的gip电路(移位寄存器)的薄膜晶体管中的路径的剖面图。

因为形成在移位寄存器sr中的全部薄膜晶体管具有相同的层结构，所以为了简化描述，图7中仅显示了一个薄膜晶体管。

参照图7，根据本发明实施方式的液晶显示装置包括薄膜晶体管阵列tfta、滤色器阵列cfa和背光单元blu。

薄膜晶体管阵列tfta的移位寄存器sr包括薄膜晶体管t、透明电极sp和不透明电极线sl。

设置在薄膜晶体管阵列tfta的移位寄存器sr中的薄膜晶体管t包括设置在第一基板sub1的一个表面上的栅极电极ge、覆盖栅极电极ge的栅极绝缘膜gi、设置在覆盖栅极电极ge的栅极绝缘膜gi的一个表面上的半导体有源层a、以及在半导体有源层a的一个表面上彼此分开某一距离从而暴露半导体有源层a的一部分的源极电极se和漏极电极de。半导体有源层a形成根据施加至栅极电极ge的电压将源极电极se和漏极电极de连接的沟道层。

薄膜晶体管t的源极电极se、半导体有源层a和漏极电极de依次被层间绝缘膜int和第一钝化层pas1覆盖。

设置在薄膜晶体管阵列tfta的移位寄存器sr中的透明电极sp位于第一钝化层pas1的一个表面上。透明电极sp设置在显示面板10的边框区域ba(即，移位寄存器sr)中并且设置在与有源区域aa的公共电极相同的层上。就是说，设置在边框区域ba的移位寄存器sr中的透明电极sp与设置在有源区域aa中的公共电极2电分离。

设置在薄膜晶体管阵列tfta的移位寄存器sr中的不透明电极线sl设置在透明电极sp的一个表面上，从而直接接触透明电极sp。不透明电极线sl被提供栅极低电压vgl。就是说，不透明电极线sl连接至用于提供栅极低电压vgl的配线并且延伸至移位寄存器sr的级st1到stn的每一个。不透明电极线sl设置在与公共线分支clb相同的层上，公共线分支clb用于给公共电极2施加公共电压vcom，以与设置在有源区域aa中的像素电极1一起形成电场。但是不透明电极线sl与公共线cl和公共线分支clb电分离。不透明电极线sl可以是布置成与级st1到stn的每一个中包含的晶体管t的半导体有源层a交叠的线。不透明电极线sl的宽度可形成为具有与薄膜晶体管t的半导体有源层a的宽度基本相等的尺寸。不透明电极线sl由具有优良导电率的不透明金属材料形成。不透明电极线sl不仅通过阻挡直接照射到半导体有源层a的光来保护半导体有源层a，而且还降低由透明导电材料形成的透明电极sp的电阻。

滤色器阵列cfa包括布置成面对第一基板sub1的第二基板sub2以及形成在第二基板sub2的面对第一基板sub1的表面上的黑矩阵bm，黑矩阵bm具有比设置在移位寄存器sr中的薄膜晶体管t的有源层a的尺寸大的开口。黑矩阵bm可由具有吸收光的特性的材料形成。

背光单元blu向滤色器阵列cfa照射光。

在有源区域aa中，照射到滤色器阵列cfa的光穿过滤色器阵列cfa的滤色器，然后穿过薄膜晶体管阵列tfta的像素区域，使得在显示面板上显示图像。在边框区域ba中，照射到滤色器阵列cfa的光通过形成在黑矩阵bm中的开口到达薄膜晶体管阵列tfta。用于阻挡光的不透明电极线sl设置在位于薄膜晶体管阵列tfta的边框区域ba中的移位寄存器sr中。因此，通过黑矩阵bm的开口op入射的光的大部分被不透明电极线sl阻挡。就是说，因为不透明电极线sl的宽度形成为基本等于薄膜晶体管t的半导体有源层a的宽度，所以通过黑矩阵bm的开口op入射的光被不透明电极线sl阻挡，没有直接照射到半导体有源层a。

然而，因为黑矩阵bm的开口op形成为具有比不透明电极线sl大的尺寸，所以光穿过不透明电极线sl和透明电极sp的侧面并到达半导体有源层a。结果，通过不透明电极线sl和透明电极sp的侧表面引入的光由于反射、衍射等间接照射到半导体有源层a。

因此，因为由氧化物制成的半导体有源层a被从背光单元引入的光间接照射，所以可获得在不会由于光的影响而不利地影响半导体氧化物的情况下改善薄膜晶体管t的pbts特性的效果。

图8是显示在相关技术的液晶显示装置和根据本发明的液晶显示装置中，根据时间的流逝，gip电路的薄膜晶体管的阈值电压值的变化的图表。

参照图8，在相关技术的液晶显示装置中，根据时间的流逝，用于驱动移位寄存器的薄膜晶体管的驱动电压在300个小时的驱动时间处需要大约为22v。然而，在根据本发明的液晶显示装置中，能够看出因为在相同的驱动时间期间用于驱动移位寄存器的薄膜晶体管的驱动电压仅为12v，所以薄膜晶体管的阈值电压未较大偏移。

因此，根据本发明的液晶显示装置，因为从背光单元提供的光照射到半导体有源层(其构成形成在gip型栅极驱动电路中的移位寄存器的薄膜晶体管)中，所以可改善pbts特性，由此提高了栅极驱动电路的可靠性。

所属领域技术人员通过前述内容将理解到，在不背离本发明的技术精神的情况下，本发明可以以各种方式改变和修改。因此，本发明的技术范围不限于本申请详细说明书中描述的内容，而应当由权利要求书确定。