液晶显示器件 相关申请的交叉参考
本申请要求在 2010 年 9 月 7 日提交的韩国专利申请第 10-2010-0087334 号的权 益， 在此援引该申请作为参考， 如同该申请在这里被全部阐明。
技术领域
本申请涉及一种液晶显示 (LCD) 器件， 更特别是涉及一种具有高对比度的 LCD 器 件。 背景技术
液晶显示 (LCD) 器件由于其具有低驱动电压和低功耗以及便携性的优点而被广 泛应用在笔记本电脑、 监视器、 太空船、 航空器等各种领域。
LCD 器件包括下基板、 上基板以及下基板和上基板之间的液晶层。根据施加的电 场， 排列液晶层内的液晶分子， 从而根据液晶分子的排列来调节光透射率， 以显示图像。
下文中， 参照附图来描述相关技术的 LCD 器件。
图 1 是示出相关技术 LCD 器件的剖面图。
如图 1 所示， 相关技术 LCD 器件包括下基板 10、 上基板 20 和下基板 10 与上基板 20 之间的液晶层 30。
在下基板 10 上有诸如薄膜晶体管之类的元件层 12。此外， 公共电极 14 和像素电 极 16 交替地设在元件层 12 上， 从而在公共电极 14 和像素电极 16 之间形成横向电场。
在上基板 20 上有多个遮光层 22。此外， 滤色器层 24 形成在每个遮光层 22 之间， 并且涂覆层 26 形成在滤色器层 24 上。
为了提高相关技术 LCD 器件的对比度， 公共电极 14 和像素电极 16 用不透明金属 材料形成。采用不透明金属材料的原因是通过良好的黑色亮度提高对比度。
然而， 如果公共电极 14 和像素电极 16 用不透明金属材料形成， 则外来光会在公共 电极 14 和像素电极 16 上反射， 从而由于在屏幕上显示彩虹色图像的缘故使得画面质量降 低。 发明内容 因此， 本发明涉及一种 LCD 器件， 其基本上克服了由于相关技术的局限和不足导 致的一个或多个问题。
本发明的一个方面是提供一种 LCD 器件， 其通过防止外来光反射而提高对比度和 画面质量。
本发明的其它优点和特征将在后面的描述中部分阐述， 并且部分对于本领域普通 技术人员而言通过对下文的研究而变得显而易见， 或者可以通过实践本发明而获悉。本发 明的这些目的和其他优点将通过在书面描述、 本发明的权利要求以及附图中特别指出的结 构来实现和获得。
为了达到这些和其他优点并且根据本发明的目的， 如具体阐明和在此广泛描述 的， 一种 LCD 器件包括 ： 基板 ； 在基板上相互交叉的栅线和数据线 ； 在栅线和数据线的交叉 处的薄膜晶体管 ； 与薄膜晶体管电连接的像素电极 ； 与像素电极形成电场的公共电极 ； 以 及在像素电极和公共电极中的至少一个上的反射控制层。
应当理解， 前面的概括描述和后面的详细描述都是示例性的和解释性的， 意在给 要求保护的发明提供进一步的解释。 附图说明 所包括的附图给本发明提供进一步的理解并合并在该说明书中且作为说明书的 一部分。该些附图表示了本发明的实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。在附图 中：
图 1 是示出相关技术 LCD 器件的剖面图 ；
图 2A 是示出根据本发明一个实施例的用于 LCD 器件的基板的平面图， 而图 2B 是 沿图 2A 的 I-I 的剖面图 ；
图 3A 是示出根据本发明另一实施例的用于 LCD 器件的基板的平面图， 而图 3B 是 沿图 3A 的 I-I 的剖面图 ； 以及
图 4 是示出外部光的反射率随着本发明一个实施例的 LCD 器件中的反射控制层的 厚度变化而变化的图表。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的示例性实施例， 附图中图示出了这些实施例的范例。尽 可能地， 将使用相同的附图标记在整个附图中表示相同的或者类似的部分。
下面将参照附图对本发明的液晶显示 (LCD) 器件进行描述。
图 2A 是示出根据本发明一个实施例的用于 LCD 器件的基板的平面图。图 2B 是沿 图 2A 的 I-I 的剖面图。图 2A 和 2B 涉及共平面开关 (IPS) 模式的 LCD 器件。
如图 2A 所示， 根据本发明一个实施例的 LCD 器件包括 ： 基板 100， 栅线 110， 公共线 120， 数据线 130， 薄膜晶体管 (T)， 像素电极 140， 公共电极 150， 和反射控制层 160。
栅线 110 和公共线 120 沿着基板 100 的横向方向布置， 其中栅线 110 和公共线 120 以其间预定的间距设在基板 100 上。栅线 110 和公共线 120 可以用相同的材料形成， 并且 可以设在相同的层。
数据线 130 沿着基板 100 的垂直方向布置， 其中数据线 130 形成在基板 100 上。 从 而， 栅线 110 和数据线 130 相互交叉以界定出各像素区域。
薄膜晶体管 (T) 形成在栅线 110 和数据线 130 的交叉处， 其中薄膜晶体管 (T) 起 LCD 器件的开关作用。薄膜晶体管 (T) 包括栅极 112、 半导体层 118、 源极 132 和漏极 134。
栅极 112 从栅线 110 分叉， 而源极 132 从数据线 130 分叉。漏极 134 与源极 132 面对。半导体层 118 插在栅极 112 和源极 / 漏极 132、 134 之间。
像素电极 140 形成在像素区域内， 并且经由第一接触孔 137 与薄膜晶体管 (T) 的 漏极 134 电连接。或者， 像素电极 140 可以直接与漏极 134 连接， 而不是像素电极 140 经由 第一接触孔 137 与漏极 134 连接。也就是， 像素电极 140 可以从漏极 134 延伸出。像素电极 140 可以用不透明金属材料形成。例如， 像素电极 140 可以用诸如 Mo， Ti， Mo 合金， Ti 合金， MoN， TiN， Zr， Hf， V， Nb， Ta， Cr， W 或 Mn 之类的不透明金属材料形成， 但这不是必须的。
公共电极 150 形成在像素区域内， 并且经由第二接触孔 155 与公共线 120 电连接。 或者， 公共电极 150 可以直接与公共线 120 连接， 而不是公共电极 150 不是经由第二接触孔 155 与公共线 120 连接。即， 公共电极 150 可以从公共线 120 分叉。
如同上述的像素电极 140， 公共电极 150 可以用诸如 Mo， Ti， Mo 合金， Ti 合金， MoN， TiN， Zr， Hf， V， Nb， Ta， Cr， W 或 Mn 之类的不透明金属材料形成， 但这不是必须的。
由于像素电极 140 与公共电极 150 以预定间距设置， 所以在像素电极 140 和公共 电极 150 之间形成横向电场， 从而通过横向电场改变液晶的排列方向。像素电极 140 和公 共电极 150 可以用相同的材料形成， 且设在相同的层， 但这不是必须的。像素电极 140 和公 共电极 150 可以用不同的材料形成， 且设在不同的层。
反射控制层 160 形成在像素电极 140 和公共电极 150 上， 从而控制在像素电极 140 和公共电极 150 上反射的外部光的反射率。因此， 反射控制层 160 能够解决相关技术的彩 虹色图像问题。
优选地， 反射控制层 160 用具有预定折射率的材料形成， 并且具有预定厚度。这将 在下文中详细描述。
首先， 反射控制层 160 的材料的折射率应当小于像素电极 140 和公共电极 150 的 材料的折射率。即， 如果用折射率比像素电极 140 和公共电极 150 的材料的折射率小的材 料形成的反射控制层 160 形成在像素电极 140 和公共电极 150 上， 则来自外部的入射光在 像素电极 140 和反射控制层 160 之间的界面上以及在公共电极 150 和反射控制层 160 之间 的界面上散射， 从而降低外部光的反射率。
尤其是， 如果反射控制层 160 的材料的折射率变得越来越小， 则外部光的反射率 被最小化。然而， 对于本发明的 LCD 器件来说， 折射率能够解决彩虹色图像问题就足够了。 因此， 可以由折射率不大于像素电极 140 和公共电极 150 的不透明金属材料的折射率的 30％的材料形成反射控制层 160。即， 如果用于形成反射控制层 160 的材料的折射率大于 像素电极 140 和公共电极 150 的不透明金属材料的折射率的 30％， 则其间的折射率差别太 小， 从而由于外部光的高反射率的缘故会发生彩虹色图像问题。
优选地， 反射控制层 160 用具有上述折射率的各种材料中的透明导电氧化物 (TCO) 或透明导电聚合物形成。 尽管没有示出， 但是用于液晶的初始取向的取向层形成在反 射控制层 160 的上表面上。在印刷取向层的工艺期间， 在反射控制层 160 和取向层间的接 触面内会产生针孔。 为了防止在印刷取向层的工艺期间产生针孔， 有必要为反射控制层 160 采用最佳材料。根据各种实验结果， 反射控制层 160 可以用透明导电氧化物 (TCO) 或透明 导电聚合物形成， 以防止在取向层内产生针孔。
反射控制层 160 可以用诸如 ITO、 IZO、 AZO 或 IGZO 之类的透明导电氧化物 (TCO) 形成， 但这不是必须的。
为了使外部光的反射率最小化， 优选形成厚的反射控制层 160。即， 如果反射控制 层 160 较厚， 则在像素电极 140 与反射控制层 160 的界面上以及在公共电极 150 与反射控 制层 160 的界面上的光散射率都会升高， 从而降低外部光的反射率。然而， 如上所述， 在能够解决彩虹色图像问题的范围内确定厚度。因此， 优选地， 反射控制层 160 的厚度不小于 如果反射控制层 160 的厚度小于 图像。
则由于外部光的高反射率的缘故会产生彩虹色 这是因为当反射控制层 160 外同时， 优选地， 反射控制层 160 的厚度不大于的厚度为时外部光的反射率接近 0。即， 即使反射控制层 160 的厚度大于部光的反射率也不降低， 但工艺周期和成本却提高了。
参照图 2B， 详细描述根据本发明一个实施例的 LCD 器件的剖面。如图 2B 所示， 栅 极 112 形成在基板 100 上， 并且栅绝缘层 115 形成在包括栅极 112 的基板 100 的整个表面 上。
半导体层 118 形成在栅绝缘层 115 上， 并且源极 132 和漏极 134 形成在半导体层 118 上。半导体层 118 可以包括起电子漂移沟道作用的有源层和形成在有源层上以降低电 荷转移势垒的欧姆接触层。
薄膜晶体管 (T) 包括栅极 112、 半导体层 118、 源极 132 和漏极 134， 其结构可以各 种方式改变。例如， 薄膜晶体管 (T) 可以形成为底栅型或顶栅型， 其中底栅型表示栅极 112 形成在半导体层 118 下， 而顶栅型表示栅极 112 形成在半导体层 118 上。 钝化层 135 形成在包括源极 132 和漏极 134 的基板 100 的整个表面上。像素电极 140 和公共电极 150 交替设在钝化层 135 上。 像素电极 140 经由第一接触孔 137 与漏极 134 电连接。
反射控制层 160 形成在像素电极 140 和公共电极 150 的上表面上。尽管未示出， 取向层形成在包括反射控制层 160 的基板 100 的整个表面上。
如上所述， 反射控制层 160 形成在像素电极 140 和公共电极 150 的上表面上， 但这 不是必须的。例如， 反射控制层 160 可以形成在像素电极 140 和公共电极 150 中任意一个 的上表面上。尤其是， 像素电极 140 和公共电极 150 中任意一个可以用透明金属材料形成 而不是用不透明金属材料形成。在这种情况下， 外部光在透明金属材料的任意一个电极上 不反射。因此， 不需要在透明金属材料的任意一个电极的上表面上形成反射控制层 160。
图 3A 是示出根据本发明另一实施例的用于 LCD 器件的基板的平面图。图 3B 是沿 图 3A 的 I-I 的剖面图。图 3A 和 3B 涉及边缘场开关 (Fringe FieldSwitching， FFS) 模式 的 LCD 器件。
如图 3A 所示， 根据本发明另一实施例的 LCD 器件包括 ： 基板 100， 栅线 110， 数据线 130， 薄膜晶体管 (T)， 像素电极 140， 公共电极 150 和反射控制层 160。
栅线 110 沿着基板 100 的横向方向形成， 而数据线 130 沿着基板 100 的垂直方向 形成， 从而栅线 110 与数据线 130 交叉， 以界定出各像素区域。
薄膜晶体管 (T) 形成在栅线 110 和数据线 130 的交叉处， 其中薄膜晶体管 (T) 起 LCD 器件的开关作用。薄膜晶体管 (T) 包括栅极 112、 半导体层 118、 源极 132 和漏极 134。 薄膜晶体管 (T) 的结构与本发明的前述实施例相同， 因此将省略对薄膜晶体管 (T) 的结构 的详细描述。
像素电极 140 形成在像素区域内， 且经由第一接触孔 137 与薄膜晶体管 (T) 的漏 极 134 电连接。
像素电极 140 具有至少一个狭缝 142， 从而像素电极 140 形成为指状形状。
像素电极 140 可以用不透明金属材料形成。例如， 像素电极 140 可以用诸如 Mo， Ti， Mo 合金， Ti 合金， MoN， TiN， Zr， Hf， V， Nb， Ta， Cr， W 或 Mn 之类的不透明金属材料形成， 但这不是必须的。
公共电极 150 形成在基板 100 的整个显示区域上， 其中公共电极 150 整个形成为 板状。公共电极 150 形成在基板 100 的整个显示区域上。因此， 与本发明的前述实施例不 同， 公共电极 150 用透明导电材料形成。
通过插入在像素电极 140 和公共电极 150 之间的绝缘夹层， 指状形状的像素电极 140 与公共电极 150 以预定间距设置。更具体地说， 公共电极 150 形成在绝缘夹层下面， 而 像素电极 140 形成在绝缘夹层上面， 从而在像素电极 140 和公共电极 150 之间形成边缘电 场， 以通过边缘电场改变液晶的排列方向。参照下面的图 3B 的剖面结构将容易理解该结 构。
反射控制层 160 形成在像素电极 140 的上表面上， 使得能够控制在像素电极 140 上反射的外部光的反射率， 从而解决相关技术的彩虹色图像问题。由于公共电极 150 用透 明导电材料形成， 因此外部光在公共电极 150 上不反射。从而， 不需要在公共电极 150 的上 表面上形成反射控制层 160。 反射控制层 160 的详细结构与本发明的前述实施例相同。
也就是说， 反射控制层 160 的材料的折射率应当小于像素电极 140 的材料的折射 率。尤其是， 为了解决彩虹色图像问题， 优选地， 用折射率不大于像素电极 140 的不透明金 属材料的折射率的 30％的材料形成反射控制层 160。
在满足上述折射率条件的材料中， 反射控制层 160 用能防止在取向层内产生针孔 的透明导电氧化物 (TCO) 或透明导电聚合物形成。
为了使外部光的反射率最小化， 优选形成厚的反射控制层 160。特别是， 为了克服
彩虹色图像问题， 优选地， 反射控制层 160 的厚度不小于 地， 反射控制层 160 的厚度不大于
考虑到加工时间和成本， 优选参照图 3B 对本发明另一实施例的 LCD 器件进行详细描述。如图 3B 所示， 栅极 112 形成在基板 100 上， 并且栅绝缘层 115 形成在包括栅极 112 的基板 100 的整个表面上。半 导体层 118 形成在栅绝缘层 115 上， 并且源极 132 和漏极 134 形成在半导体层 118 上。此 外， 钝化层 135 形成在包括源极 132 和漏极 134 的基板 100 的整个表面上。这些结构与本 发明的前述实施例的结构相同， 从而将省略对这些结构的详细描述。
公共电极 150 形成在钝化层 135 上， 且绝缘夹层 145 形成在公共电极 150 上。然 后， 将像素电极 140 形成在绝缘夹层 145 上。
像素电极 140 经由第一接触孔 137 与漏极 134 电连接。为此， 在绝缘夹层 145 和 钝化层 135 内形成第一接触孔 137。当像素电极 140 与漏极 134 电连接时， 像素电极 140 和 公共电极 150 之间的连接会发生短路。因此， 为了防止发生短路， 公共电极 150 在第一接触 孔 137 的区域包括缝隙 152。
反射控制层 160 形成在像素电极 140 的上表面上。尽管没有示出， 但取向层形成 在包括反射控制层 160 的基板 100 的整个表面上。
图 4 是示出外部光的反射率随着本发明一个实施例的 LCD 器件中的反射控制层的 厚度变化而变化的图表。图 4 是示出当电极材料 MoTi 的厚度为且 ITO 材料的反射控制层形成在电极材料上时外部光的反射率。从图 4 可知， 随着 ITO 材料的反射控制层的厚度逐渐增加， 光反 射率逐渐降低。
上述描述涉及下基板的详细结构。本发明的 LCD 器件包括 ： 上述的下基板， 上基 板， 和两极板之间的液晶层。 上基板包括 ： 防止光在除像素区域之外的其他部分泄露的遮光 层； 分别设在每个遮光层之间的红色 (R)、 绿色 (G) 和蓝色 (B) 滤色器层 ； 和在所述滤色器 层上的涂覆层。
如上所述， 像素电极 140 和公共电极 150 中的至少一个电极用不透明金属材料形 成， 从而改善黑色亮度和对比度。同时， 反射控制层 160 形成在不透明金属材料的至少一个 电极上， 使得能够调节外部光的反射率且防止彩虹色图像问题。
对于本领域技术人员来说， 在不脱离本发明的精神和范围的情况下， 对本发明能 进行各种修改和变形， 这是显而易见的。因此， 本发明意在覆盖对本发明的这些修改和变 形， 只要它们落入所附的权利要求及其等价物的范围内。