CN201054062Y - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在横向电场系统中的有源矩阵型液晶显示装置及其制造方法。该液晶显示装置中，有机绝缘膜仅覆盖信号线上未与扫描线、金属公共电极相交叉区域的无机绝缘膜层，而信号线上与扫描线、金属公共电极相交叉区域及其附近区域的无机绝缘膜层不覆盖有机绝缘膜。相比现有技术，本实用新型提供的技术方案减少了膜厚，降低了段差，从而提高了生产的良率，同时由于信号线与扫描线、金属公共电极交叉处的膜厚较小，就能把液晶显示装置的盒厚进一步做小，所以可以用来提高响应速度。

Description

液晶显示装置

技术领域

本实用新型涉及液晶显示装置，尤其涉及能够获得高开口率、高对比度和高响应速度的横向电场系统中的有源矩阵型液晶显示装置。

背景技术

在IPS(面内切换：In Plane Switching)系统中，液晶分子的轴平行于基板平面，且受到平行于基板平面的横向电场的作用。这样，IPS系统的视野角就不再受制于人眼观看的角度。从而具有很好的视野角特性。

具有优秀视野角特性的IPS系统，开口率比较低。在IPS系统的每个像素中，由于用做像素电极和公共电极的锯齿状金属电极的遮光影响，开口率下降。在靠近信号线的像素区域由于受到来自信号线漏电场的不利影响，从而导致纵向串扰的出现。

如果在显示装置的开口部用金属薄膜做像素电极和公共电极，金属膜厚形成的段差和金属电极侧壁的反光都会使显示装置的对比度下降。

针对IPS低开口率、低对比度做不上去的问题，已经提出了下面一些对策。

公开号为Nos.11-119237和10-186407的日本专利申请提出了面内切换有源矩阵液晶显示器，在该液晶显示器中将公共电极设计成覆盖数据线以屏蔽在该数据线上所产生的电场以免电场到达像素。从而可以实现高竖直孔径和高精确度。

为了降低公共电极与数据线之间的寄生电容，提出了一种具有低介电常数的无色透明薄膜，如在公共电极和数据线之间所构成的层间绝缘薄膜。比如，这种无色透明薄膜是由诸如无机薄膜或者丙烯薄膜这样的电绝缘体组成的。公开号为CN 1532617A的中国专利申请提出了在整条数据信号线上先覆盖一层无机绝缘膜，接着覆盖一层岛形有机绝缘膜，然后在上面覆盖一层屏蔽公共电极。

公开号为CN1356682、CN1359026、CN1591142的中国专利申请提出FFS(Fringe Field Switching)方式液晶显示装置及其制造方法。通过使用透明电极来提高显示装置的透过率。

如图1所示，在普通的IPS结构中，锯齿状金属电极的遮光、公共电极的金属屏蔽层、黑色矩阵的遮光、扫描线两侧的金属公共电极的遮光都会降低IPS子像素的开口率。锯齿状电极拐角处的光散乱、锯齿状电极两侧壁的光反射、锯齿状电极金属层膜厚造成的断差引起的配向不良都会降低IPS子像素的对比度。

由于有机电绝缘膜不是完全透光的，在子像素的开口区域烧制有机电绝缘膜会降低子像素的透过率。由于有机电绝缘膜在面内分布不均一还可能带来屏的亮度姆拉。在扫描线及两边的公共金属电极上烧制有机电绝缘膜会影响柱状间隙子的工艺稳定性。像专利CN 1532617A那样，在信号线上全部烧制有机电绝缘膜的话，会使得显示装置上下基板的间隙很难做小从而限制IPS响应速度的提高。在信号线和扫描线、信号线和公共电极配线的交叉区域，由于信号线段差的存在，容易在信号线段差处形成有机电绝缘膜的成膜不稳定，影响成品率。

在液晶显示制造工艺中，以SiN形成隔离层是常见的结构，例如用SiN隔离信号线和其上的ITO层。SiN隔离层通常比较薄，容易形成穿孔，影响隔离效果，因此在使用SiN隔离信号线和ITO层时，需要在SiN层上用有机绝缘膜加以覆盖，目前常用的方法是在全部的信号线区域内的SiN层上覆盖以有机绝缘膜。

但是这种处理方法使扫描线和信号线交叉的位置上也会被覆盖上有机绝缘膜，在这些扫描线和信号线的交叉部位会出现扫描线、信号线、SiN层、有机绝缘层的多层结构，而高出信号线的其他部分，形成台阶。

实用新型内容

为克服现有技术中的不足，并减少不良品的发生率，本实用新型通过改进显示装置的信号线周边结构的设计，提出一种高开口率、高对比度和高响应速度的横向电场有源矩阵型液晶显示装置。

本实用新型的要点涉及液晶显示装置的信号线周边结构设计，所述装置包括：覆盖在该液晶显示装置的数据信号线上的一无机绝缘膜；以及覆盖在所述无机绝缘膜的部分区域上的有机绝缘膜，其中，所述有机电绝缘膜在所述数据信号线上的第一投影区域与该液晶显示装置的黑色矩阵在所述数据信号线上的第二投影区域相分离。

在上述技术方案的基础上，对其进行改进的第一方面包括，所述第一投影区域靠近黑色矩阵的一端与所述第二投影区域相分离至少第一预定距离。优选地，所述第一预定距离设定为大于该液晶显示装置的彩膜和阵列两基板贴合的精度值，此设定可以使所述的黑色矩阵以及有机绝缘膜的投影区域之间不至于部分重叠而影响本实用新型的效果。

所述改进的第二方面包括，所述有机电绝缘膜在所述数据信号线上的第一投影区域与所述数据信号线的与其他电极相交叉的交叉区域相分离。并且在这种情况下，所述液晶显示装置的黑色矩阵在所述数据信号线上的第二投影区域可以覆盖所述交叉区域，并与所述第一投影区域相分离。

所述改进的第三方面包括，所述的液晶显示装置还可以包括覆盖在所述有机绝缘膜上的一层透明公共电极层。所述透明公共电极层伸出有机电绝缘膜的延伸量根据下列两种因素进行设定：

透明公共电极层对信号线的屏蔽能力；

显示装置上下基板贴合的精度。

所述有机绝缘膜的两边可以配置金属遮光层，所述金属遮光层可以浮置，也可以连接公共电极。

以上所述的各种技术方案，其主要目的是为了使有机绝缘膜仅覆盖信号线上未与扫描线、金属公共电极相交叉区域的无机绝缘层(例如SiN无机绝缘层)，而信号线上与扫描线、金属公共电极相交叉区域及其附近区域的无机绝缘层以及黑色矩阵在信号线上的投影区域不覆盖以有机绝缘膜，因为这些因素均可使膜厚增加。其中，保留附近区域的无机绝缘层不覆盖是考虑到有机绝缘层不耐磨，应使有机绝缘层覆盖范围距离交叉部位尚有一点距离，使透明公共电极层可以包住有机绝缘层，起保护作用。总而言之，信号线上被黑色矩阵的竖直方向投影遮盖的区域(与上述信号线与扫描线、金属公共电极相交叉区域基本一致，但是它们各自在信号线上的投影也可以有部分不重合)不覆盖有机电绝缘膜。

按照所述的技术方案，绝大部分信号线上的无机绝缘层已被有机绝缘层覆盖，上述交叉区域及其附近区域的无机绝缘层虽然没有覆盖有机绝缘层，但是因其面积很小，整体而言无机绝缘层穿孔导致隔离不良的几率非常小，因此这种改进不至于带来不利影响。另一方面，由于此方案中扫描线与信号线交叉区域不设有机绝缘层，黑色矩阵覆盖的区域也避免出现有机绝缘膜，相比现有技术这些设置都可以减少膜厚，减低段差，从而提高了生产的良率，同时由于膜厚较小，就能把液晶显示装置的盒厚进一步做小，所以可以用来提高响应速度。

本实用新型所采用技术方案的优点在于：

1.解决有机电绝缘膜在整条信号线上覆盖时，受扫描线金属层或者公共电极层、信号线金属层、有机电绝缘膜层和公共电极层等薄膜以及彩膜侧基板的黑色矩阵层、色层等的影响，IPS阵列基板和彩膜基板之间的间隙难以做小的难题。提高显示装置的响应速度。

2.可以避免数据信号线上的岛形有机电绝缘膜在信号线和扫描线的段差处以及信号线和公共电极线的段差处的工艺不稳定性。提高成品率。

3.避免有机电绝缘膜整个屏上涂覆时带来的开口率下降、亮度姆拉等问题。

附图说明

本申请的附图是说明书的一个组成部分，可以结合说明书的描述更好地帮助理解本实用新型目的和本实用新型的优点。各附图的说明如下：

图1显示了一个现有技术中常见的IPS结构；

图2显示了根据本实用新型的方案，数据信号线在扫描线和金属公共电极配线之间的区间范围内的配置情况；

图3a是与图2中AA’截面线相应的剖面图；

图3b是与图2中BB’截面线相应的剖面图；

图4显示了根据本实用新型的方案将相连色层在信号线范围内重叠设计的示意图；

图5显示了根据本实用新型的方案将相连色层在信号线的中心接触设计的示意图；

图6显示了根据本实用新型的方案将相连色层在信号线的中央隔着一定距离分开设计的示意图；

图7a和7b分别是公共电极/扫描线交叉部覆盖有机电绝缘膜和不覆盖有机绝缘膜时候的剖面图；

图7c和图7d分别是公共电极/扫描线交叉部覆盖有机电绝缘膜和不覆盖有机绝缘膜时信号线弯曲部分的剖面图

附图标记说明

1、扫描线	7、有机绝缘膜
		2、公共电极	8、透明ITO层
3、非晶硅	9、黑色矩阵
		4、信号线	10、色层
5、液晶层	11、像素电极
		6、无机绝缘膜

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

先以本发明第一实施形态的液晶显示装置为例进行说明。

请参见图2所示的液晶显示装置中的一个单元的示意图。其中，对显示单元中间的配线以及细节结构作了省略，例如，不示出图1中所示的像素电极11，仅显示和本发明技术方案相关的结构，对于本领域的技术人员而言，所作省略并不影响理解。按图2所示结构，依次生成扫描线1、金属公共电极配线2、晶体管的非晶硅小岛和信号线4。生成信号线4的同时也生成了与晶体管相连接的金属像素电极和主柱状间隙子的金属衬垫。金属像素电极的宽度设定为6μm。本领域的技术人员应了解，在此实施例中出现的数值设定，例如上述的宽度设定，仅仅是作为实现本实用新型的一个示例，而不构成任何限定。在实际应用中，相关的技术人员可以根据工艺条件，实际需要等因素对数值范围另行设定。

参照图3a和图3b的截面图，然后在“信号线-金属公共电极配线”交叉部、“信号线-扫描线”交叉部之间的信号线4上生成一层有机电绝缘膜7。两个交叉部的金属线宽度在6μm以上。

有机电绝缘膜7离开“信号线-金属公共电极配线”交叉部2μm以上，例如，可以是3μm，使ITO层8可以包住有机绝缘层7，起保护作用。离开“信号线-扫描线”交叉部的距离为16μm。“信号线-扫描线”交叉部的扫描线部分沿着靠近金属像素电极的一侧设计。黑色矩阵9的位置和图3所示一致。色层10之间采用接触设计，但是色层10的两边和信号线4的重叠量，即它们的投影重叠的量分别在6μm以上。

有机电绝缘膜7的两端分别离开黑色矩阵6μm。有机电绝缘膜7的厚度和下面的无机绝缘膜6有关。把无机绝缘膜6做到后，有机电绝缘膜7的厚度设计为

。

生成有机电绝缘膜7后，刻蚀接触孔。接下来生成覆盖于其上的透明ITO层8。有机电绝缘膜7上的透明ITO层8在沿着信号线4方向上的两端向“信号线-金属公共电极”交叉部、“信号线-扫描线”交叉部分别延伸12μm，两侧向开口区域分别伸展6μm。对于相邻显示单元之间的有机电绝缘膜上的透明ITO层8，在被黑色矩阵9遮盖的区域，在信号线4的边上设计ITO连线来保证相互连接。通过ITO连线层，经由接触孔把金属公共电极配线2的电位引到有机电绝缘膜7上的透明ITO层8上去。向有机电绝缘膜7上的透明ITO公共电极层8传送公共电极电位的另外一种方式就是在每根信号线4的输入端，把透明ITO层8连接到设计在显示区域周边的金属公共电极层上。

在开口区域，显示单元中的金属像素电极(图中未示出)在中间向开口区域伸展20μm。通过上面的接触孔把像素电极的电位传送到顶层ITO像素电极上。这层ITO像素电极向上延伸到金属公共电极层2的配线上面，通过铺开一定的面积来和金属公共电极层2的配线形成存储电容。与此同时，这层ITO像素电极如图所示向开口区域引入ITO像素电极。

ITO像素电极的对面电极从下面的ITO公共电极层向开口区域引入。ITO公共电极层覆盖扫描线6μm，并全面覆盖金属像素电极5。这层ITO公共电极层和两边信号线上的ITO公共电极层相连接。

液晶显示单元中的金属像素电极方块和旁边的ITO公共电极共同作用，可以防止液晶的逆转。ITO像素电极方块和旁边的金属公共电极共同作用，可以防止液晶的逆转。ITO像素电极方块和ITO公共电极层的距离保持为6μm。沿着ITO像素电极的延伸方向。

基于本发明第一实施形态的液晶显示装置，可有下面一些变更措施。

在有机电绝缘膜7上的ITO公共电极层8的设计方面，把信号线上整体覆盖一层ITO公共电极8。

在像素电极设计方面，像素电极通过金属层上下连接。同时在金属层上覆盖一层透明像素电极层。这层金属层和金属公共电极配线形成存储电容。同时用这层金属层设计防止液晶逆转的电极方块。

在该设计中，有机电绝缘膜7上的ITO公共电极层8的上下部分的连接有下面几种结构。

情况1、在金属公共电极的一边通过接触孔把公共电极电位传送到有机电绝缘膜7上的ITO公共电极8上。

情况2、在金属公共电极的两边通过接触孔把公共电极电位传送到有机电绝缘膜上的ITO公共电极8上。

情况3、结构3和金属层上的透明公共电极不相连。

在存储电容设计方面，把位于金属公共电极配线上的像素ITO层通过接触孔把电位传送到下面的信号线用金属层上。同时，用这层金属层和金属公共电极层形成存储电容。同时用这层金属层设计防止液晶逆转的电极方块。

实施例2

数据信号线周边的设计及其制造方法。

如图2所示，数据信号线4在扫描线1和金属公共电极配线2之间的长区间范围内，呈弯曲状配置。

对于本实用新型，信号线4所在区域的各层结构是主要的，因此，结合信号线4的剖面图将更容易了解本实用新型的技术方案。图2中，在与信号线4垂直的横向上以及沿着信号线4的纵向上分别标示出剖面线AA’和BB，，附图3a显示了AA’剖面线处的截面结构，图3b显示了BB，剖面线处的截面结构，其中，前者对应信号线4上大部分的被有机绝缘层7覆盖的区域；后者则对应信号线4与扫描线1或者公共电极2相交叉的区域。

在呈弯曲状配置的数据信号线4上方，沿着曲折的数据信号线4配置一层有机电绝缘膜7。这层有机电绝缘膜7要和前后两端的金属层1和2相隔一定的距离，具体数值根据上述的彩膜和阵列两基板贴合的精度值设置，比如2μm以上。与此同时，有机电绝缘膜7在信号线4上的投影还要离开黑色矩阵9在信号线上的投影一定的距离，比如6μm以上。有机电绝缘膜7伸出数据信号线4两侧的距离根据具体的工艺能力进行设定。例如，可以是0μm，也可以是1μm、2μm等。

除了上面所述区域配置有机电绝缘膜7以外，数据信号线4的其它区域上面不配置有机电绝缘膜7。

在覆盖了有机电绝缘膜7的数据信号线4上面再覆盖一层透明公共电极层8，其可以采用例如ITO透明公共电极层。这层电极两边伸出数据信号线的距离根据具体的工艺能力、有机电绝缘膜7的厚度等进行设定。例如，可以是4μm，也可以是5μm、6μm等。最终的目的就是要很好地屏蔽来自数据信号线4的电势影响到开口区域。本领域的技术人员应当了解，上述覆盖透明公共电极层的方案仅仅用作实现本实用新型的示例，在实际应用中，熟悉相关技术的人员可以根据实际需要作出各种变换，例如，透明公共电极层不光是覆盖有机绝缘层，也可以全区域覆盖其它的无机绝缘层，或者，将ITO层替换为其它材料的层，这些变化都在本实用新型的保护范围之内。

有机电绝缘膜7上覆盖的透明公共电极层8上下两端的延伸量主要取决于两个因素。一个是公共电极层8对信号线4的屏蔽能力；另一个是显示装置上下基板贴合的精度值。最终的要求就是显示装置在贴偏后，公共电极层8还能屏蔽住信号线4上的电势对开口区域液晶工作状态的影响。

透明公共电极层8在下端和公共电极层相连接。公共电极层通过ITO连线层和接触孔，把金属公共电极配线2上的电位引导到ITO公共电极层8上。透明公共电极层8在上端，通过ITO连线层把金属公共电极配线2上的电位引导到ITO公共电极层8。

透明公共电极层8的电位除了从金属公共电极配线2引入之外，在每根信号线的输入端，通过ITO连线层和接触孔把配置在周边的金属公共电极层上的电位引入透明公共电极层8。

为了降低数据信号线4和上层透明公共电极层8之间的耦合电容，有机电绝缘膜越厚越好。如果有机电绝缘膜太厚的话，容易在两边的段差处导致摩擦取向不充分，从而造成液晶在黑色状态时亮度上升，使得显示装置的对比度下降。改善这个问题有下面几种方案。

方案1、使用介电常数比较低的有机材料。

方案2、先增加数据信号线上的无机绝缘膜厚度。比如，可以把无机绝缘膜的厚度做到6000μm。这样，在不增加数据信号线和上层公共电极之间的电容的前提下，可以把有机电绝缘膜4做薄。比如，可以把有机电绝缘层的厚度做到0.8μm。从而，改善液晶显示装置的对比度。

方案3、在有机电绝缘膜的两边配置金属遮光层。金属遮光层可以浮置，也可以连接公共电极。如果连接上公共电极的话，会增大公共电极和金属信号线之间的耦合电容大小。

在这种方案下，信号线4上没有配置黑色矩阵。但是，信号线4上的色层设计关系到显示装置的对比度和响应速度。针对色层10及其与信号线4的位置关系，分下面3种方案进行考虑。

方案1、相连色层在信号线范围内重叠设计，如图4所示。该设计利用通过重叠色层的光的亮度依次减弱的原理，使重叠部分的色层具有更好的遮光特性。即显示装置的对比度可以做得比较高。

方案2、相连色层在信号线的中心接触设计，如图5所示。该设计的前提是信号线的宽度不能小于一定的值，比如12μm。这种设计的好处就是信号线上的色层厚度大体不会比其它部分的色层厚度来的厚。

方案3、相连色层在信号线的中央隔着一定距离分开设计，如图6所示。这种设计的前提是信号线的宽度不能小于一定的值，这个值取决于色层和信号线的重叠量、色层之间的间距。如果色层之间的间距为3μm，色层和信号线的重叠量为6μm的话，信号线的宽度就要保证在15μm以上。这种设计的好处就是信号线上的色层厚度和其它部分的色层厚度一样。这样就可以把显示装置上下基板的间隙做得更小。

IPS的响应速度在很大程度上取决于上下基板的间距。本发明所提显示装置只在弯曲部分的信号线上覆盖有机电绝缘膜4，其目的就是为了能够做小显示装置上下基板的间距。图7a～图7d给出了本发明提出的有机电绝缘膜设计有利于做小显示装置上下基板间距的原理图，其中，图7a和7b分别是公共电极/扫描线交叉部覆盖有机电绝缘膜和不覆盖有机绝缘膜时候的剖面图，可以看到图7b中不覆盖有机绝缘膜的整体膜厚明显小于图7a的整体膜厚；图7c和图7d分别是公共电极/扫描线交叉部覆盖有机电绝缘膜和不覆盖有机绝缘膜时信号线弯曲部分的剖面图，可以看到图7d所示的信号线弯曲部分整体膜厚明显小于图7c所示的整体膜厚。

如果根据方案3进行色层24的设计的话，相比于方案1和2，显示装置上下基板间距还可以做小。因为根据方案3的设计，显示装置的黑色矩阵下面的色层不可能有特别高出一块的地方。

本领域的技术人员应了解，在不脱离本实用新型精神或者主要特征的前提下，本实用新型还可以以其他特定的形式实施。因此，按本实用新型的全部技术方案，所列举的实施例只是用于说明而不是限制本实用新型，并且，本实用新型不局限于本文中描述的细节。本实用新型要求保护的范围由所附的权利要求书界定。

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，其中，包括：

覆盖在该液晶显示装置的数据信号线上的一无机绝缘膜；

覆盖在所述无机绝缘膜的部分区域上的有机绝缘膜，

其特征在于，所述有机电绝缘膜在所述数据信号线上的第一投影区域与该液晶显示装置的黑色矩阵在所述数据信号线上的第二投影区域相分离。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一投影区域靠近黑色矩阵的一端与所述第二投影区域相分离至少第一预定距离。

3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一预定距离设定为大于该液晶显示装置的彩膜和阵列基板贴合精度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述有机电绝缘膜在所述数据信号线上的第一投影区域与所述数据信号线的与其他电极相交叉的交叉区域相分离。

5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置的黑色矩阵在所述数据信号线上的第二投影区域覆盖所述交叉区域，并与所述第一投影区域相分离。

6.根据权利要求1，2，3，5中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括覆盖在所述有机绝缘膜上的一层透明ITO公共电极层。

7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述ITO公共电极层上下两端具有一延伸量，使该ITO公共电极层覆盖所述有机绝缘膜。

8.根据权利要求1，2，3，5，7中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述有机绝缘膜的两边配置金属遮光层，所述金属遮光层浮置，或者连接公共电极。

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