專利名稱：使用雙選擇二極管的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及使用金屬絕緣體金屬(MIM)二極管作為開關(guān)元件的薄膜二極管陣列面板及其制造方法。更具體地，本公開涉及雙選擇二極管(DSD)型薄膜二極管陣列面板及使用其的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)是使用最廣泛的平板顯示器之一。LCD包括兩個(gè)配有場發(fā)生電極的面板以及插置在其間的液晶(LC)層。LCD通過向場發(fā)生電極施加電壓以在LC層中產(chǎn)生電場，電場決定著LC層中LC分子的取向以調(diào)節(jié)入射光的偏振，從而顯示圖像。
LCD可以具有開關(guān)元件，以開關(guān)以矩陣形式設(shè)置的像素的電壓。由于像素電壓是各個(gè)開關(guān)的，所以LCD能夠顯示各種圖像。具有開關(guān)元件以各個(gè)開關(guān)像素電壓的LCD被稱為有源矩陣LCD。
可以使用薄膜晶體管或薄膜二極管作為開關(guān)元件。在使用薄膜二極管時(shí)，能夠使用MIM二極管。
MIM二極管有兩個(gè)金屬層和一個(gè)插置于金屬層之間的絕緣層，厚度能夠以微米計(jì)量。由于絕緣層的電非線性，MIM二極管可以充當(dāng)開關(guān)。MIM二極管有兩個(gè)端子，因此，MIM二極管的制造工藝比具有三端子的薄膜晶體管簡單。因此，能夠以比薄膜晶體管更低的成本制造MIM二極管。
不過，在二極管被用作開關(guān)元件時(shí)，由于所施加的電壓在極性方面的不對稱性，圖像質(zhì)量的均勻性以及對比度可能劣化。
針對非對稱性，已開發(fā)出雙選擇二極管(DSD)面板。DSD面板包括兩個(gè)二極管，它們對稱地連接到像素電極并通過施加相反極性的電壓被驅(qū)動(dòng)。
通過向連接到同一像素電極的兩個(gè)二極管施加相反極性的電壓，DSDLCD表現(xiàn)出改善的圖像質(zhì)量、對比度、灰度級均勻性和響應(yīng)速度。因此，DSD型的LCD能夠像使用薄膜晶體管的LCD那樣以高分辨率顯示圖像。
如下驅(qū)動(dòng)DSD LCD。
當(dāng)把大于臨界電壓的電壓施加到MIM二極管時(shí)，就開啟了MIM二極管的溝道，從而對連接到其上的像素電極充電。相反，當(dāng)沒有向MIM二極管施加信號(hào)電壓時(shí)，由于MIM二極管的溝道是關(guān)閉的，所以充電電壓被保持在像素電極和數(shù)據(jù)電極線之間所形成的液晶電容器中。
優(yōu)選液晶電容器的充電電壓是穩(wěn)定的。不過，由于相鄰像素和數(shù)據(jù)線的電壓影響，液晶電容器的充電電壓是不穩(wěn)定的。當(dāng)液晶電容器的充電電壓變化時(shí)，像素的亮度也變化，導(dǎo)致圖像質(zhì)量劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了改善液晶電容器的充電電壓的穩(wěn)定性以改善DSD LCD的圖像質(zhì)量。
本發(fā)明提供了一種液晶顯示器，包括第一絕緣基板；形成于所述第一絕緣基板上的第一和第二柵極線；形成于所述第一絕緣基板上的像素電極；形成于所述第一絕緣基板上、連接所述第一柵極線和所述像素電極的第一MIM二極管；形成于所述第一絕緣基板上、連接所述第二柵極線和所述像素電極的第二MIM二極管；面對所述第一絕緣基板的第二絕緣基板；以及形成于所述第二絕緣基板上并與所述第一和第二柵極線交叉的數(shù)據(jù)電極線，其中所述數(shù)據(jù)電極線包括交替向右側(cè)和向左側(cè)突出的突起，以交替與右側(cè)和左側(cè)的預(yù)定數(shù)量的像素電極交迭。
所述液晶顯示器可以進(jìn)一步包括設(shè)置于所述第二絕緣基板和所述數(shù)據(jù)電極線之間的黑矩陣、濾色器以及保護(hù)涂層。所述黑矩陣的主要成分可以是有機(jī)材料。
當(dāng)列方向表示數(shù)據(jù)電極線的長度方向時(shí)，右突起和左突起的周期為兩個(gè)像素的列方向長度。
第一MIM二極管包括連接到所述第一柵極線的第一輸入電極；連接到所述像素電極的第一接觸部分；形成于所述第一輸入電極和所述第一接觸部分上的第一溝道絕緣層；以及形成于所述第一溝道絕緣層上并與所述第一輸入電極和所述第一接觸部分交叉的第一浮置電極；第二MIM二極管包括連接到所述第二柵極線的第二輸入電極；連接到所述像素電極的第二接觸部分；形成于所述第二輸入電極和所述第二接觸部分上的第二溝道絕緣層；以及形成于所述第二溝道絕緣層上并與所述第二輸入電極和所述第二接觸部分交叉的第二浮置電極。
兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)電極線可以被施以極性彼此相反的信號(hào)電壓。
第一柵極線和像素電極可以由ITO或IZO制成。


結(jié)合附圖通過以下描述能更詳細(xì)地理解本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器的透視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器的布局圖；圖3為取自圖2的線III-III’的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器的截面圖；圖4為液晶顯示器的布局圖，示出了在采用列反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)的像素極性；圖5為施加到數(shù)據(jù)電極線以獲得圖4所示的像素極性的數(shù)據(jù)信號(hào)電壓的波形圖；圖6為液晶顯示器的布局圖，示出了在采用點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)的像素極性；圖7為施加到數(shù)據(jù)電極線以獲得圖6所示的像素極性的數(shù)據(jù)信號(hào)電壓的波形圖；圖8為數(shù)據(jù)信號(hào)電壓、掃描信號(hào)電壓和液晶電壓的波形圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參考附圖更全面地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。不過，本發(fā)明可以以不同的形式實(shí)施，不應(yīng)被視為受限于此處給出的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了使本公開透徹和完整，并向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面?zhèn)鬟_(dá)本發(fā)明的范圍。
在附圖中，為清晰起見夸大了層、膜和區(qū)域的厚度。通篇中類似的附圖標(biāo)記指示類似的元件。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱諸如層、膜、區(qū)域或基板的元件在另一元件“上”時(shí)，它可以直接在其他元件上，或者也可以存在中間元件。
圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器的透視圖。
如圖1所示，液晶顯示器具有下面板(薄膜二極管陣列面板)100、面對下面板100的上面板(濾色器陣列面板)200、以及液晶層3，液晶層3插置于兩面板100和200之間并具有相對于面板100和200的表面沿水平方向配向的液晶分子。
下面板100具有形成于具有紅、綠和藍(lán)像素的對應(yīng)區(qū)域上的多個(gè)像素電極190；傳輸極性相反的信號(hào)的多對柵極線121和122；以及多個(gè)作為開關(guān)元件的MIM二極管D1和D2。
上面板200包括多條數(shù)據(jù)電極線270，與像素電極190一起形成電場用于驅(qū)動(dòng)液晶分子，并通過與柵極線121和122的線對交叉界定像素區(qū)域；以及多個(gè)紅、綠和藍(lán)濾色器220，其各自與像素區(qū)域?qū)?yīng)以界定紅、綠和藍(lán)像素區(qū)域。也可以包括其上不形成濾色器的白像素區(qū)域。
以下將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜二極管陣列面板100的結(jié)構(gòu)。
圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器的布局圖。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器具有排列成矩陣形狀的紅像素(R)、綠像素(G)和藍(lán)像素(B)。作為一例，沿著行依次和重復(fù)示出了紅、綠和藍(lán)像素，沿著列示出了同一顏色的像素。換言之，彼此平行地設(shè)置紅、綠和藍(lán)像素列以獲得線條。
紅、綠和藍(lán)像素的排列順序可以以多種方式變化，且可以包括白像素。
在上述LCD中，一組紅、綠和藍(lán)像素形成作為圖像基本單元的點(diǎn)。每個(gè)像素的尺寸是均勻的。
以下將更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜二極管陣列面板100和上面板200的結(jié)構(gòu)。
圖3為取自圖2的線III-III’的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器的截面圖。
將描述薄膜二極管陣列面板100。
如圖2和3所示，在諸如玻璃的透明絕緣基板110上形成多個(gè)由諸如氧化銦錫(ITO)和氧化銦鋅(IZO)的透明導(dǎo)體制成的像素電極190。
像素電極190電連接到第一和第二柵極線121和122，其經(jīng)由MIM二極管D1和D2沿橫向延伸。
對于反射型LCD，像素電極190可以由光反射性良好的導(dǎo)體，例如鋁(Al)和銀(Ag)制成。
更詳細(xì)地，每個(gè)像素電極190均形成于絕緣基板110上的像素區(qū)域中。像素電極190包括第一接觸部分191和第二接觸部分192。
傳輸掃描信號(hào)的第一和第二柵極線121和122分別設(shè)置于絕緣基板110上的像素區(qū)域的上側(cè)和下側(cè)。分別連接到第一和第二柵極線121和122的第一和第二輸入電極123和124彼此相向延伸。第一和第二輸入電極123和124分別相鄰像素電極190的第一和第二接觸部分191和192，其間有預(yù)定間隙。
優(yōu)選地，第一和第二柵極線121和122與像素電極190由相同的材料制成，以簡化制造工藝。不過，當(dāng)另一目的，例如減小電阻更為重要時(shí)，第一和第二柵極線121和122可以由不同于像素電極190的材料制成。在這種情況下，第一和第二柵極線121和122可以由鋁(Al)、鉻(Cr)、鉈(Ta)、鉬(Mo)和它們的合金之一制成。
第一和第二溝道絕緣層151和152分別形成于第一和第二輸入電極123和124上。第一和第二絕緣層151和152由氮化硅(SiNx)制成。
第一溝道絕緣層151局部設(shè)置于第一輸入電極123和第一接觸部分191上。第二溝道絕緣層152局部設(shè)置于第二輸入電極124和第二接觸部分192上。不過，溝道絕緣層151和152可以形成于絕緣基板110的整個(gè)區(qū)域上。這種情況下，溝道絕緣層具有接觸孔以將柵極線121和122連接到外部電路。
第一浮置電極141形成于第一溝道絕緣層151上，與第一輸入電極123和第一接觸部分191交叉。第二浮置電極142形成于第二溝道絕緣層152上，與第二輸入電極124和第二接觸部分192交叉。
上面板200包括絕緣基板210、黑矩陣220、多個(gè)紅、綠和藍(lán)濾色器230R、230G和230B、形成于濾色器230R、230G和230B上的保護(hù)涂層250、以及形成于保護(hù)涂層250上的多個(gè)數(shù)據(jù)電極線270。
這里，數(shù)據(jù)電極線270基本沿著左右像素的邊界線沿縱向延伸，并具有周期性向著左右側(cè)突出的突起。右突起和左突起交替出現(xiàn)。因此，數(shù)據(jù)電極線270交替地與右側(cè)像素電極270和左側(cè)像素電極270交迭。例如，第一和第二像素列之間的數(shù)據(jù)電極線270與第二像素列和第一像素行、第一像素列和第二像素行、第二像素列和第三像素行、第一像素列和第四像素行等的像素電極交迭。
右突起和左突起的周期可以改變。例如，可以形成數(shù)據(jù)電極線270的突起以和行中的兩個(gè)像素電極交迭。在這種情況下，四個(gè)像素的列方向的長度為右突起和左突起的周期。
黑矩陣220由鉻單層或鉻和氧化鉻雙層形成。黑矩陣220可以由有機(jī)材料制成。當(dāng)黑矩陣220由有機(jī)材料制成時(shí)，減小了基板210的應(yīng)力。有機(jī)黑矩陣對于柔性顯示器有用。
黑矩陣220設(shè)置于MIM二極管和像素的邊界上。
保護(hù)涂層250可以由氮化硅或氧化硅制成。不過，對于形成平坦表面而言，優(yōu)選保護(hù)涂層250由有機(jī)絕緣材料制成。
數(shù)據(jù)電極線270由諸如ITO和IZO的透明導(dǎo)體制成。數(shù)據(jù)電極線270與像素電極190交迭，且液晶層3插置于數(shù)據(jù)電極線270和像素電極190之間以形成液晶電容器。
第一浮置電極141、第一輸入電極123、第一接觸部分191和插置于它們之間的第一溝道絕緣層151形成第一MIM二極管D1。第二浮置電極142、第二輸入電極124、第二接觸部分192和插置于它們之間的第二溝道絕緣層152形成第二MIM二極管D2。
由于溝道絕緣層151和152的電壓-電流特性的非線性，第一和第二MIM二極管D1和D2僅在施加了超過溝道絕緣層151和152的臨界電壓的電壓時(shí)才允許對像素電極190充電。相反，當(dāng)未向MIM二極管D1和D2施加信號(hào)電壓時(shí)，由于MIM二極管M1和M2的溝道關(guān)閉，充電電壓被保持在形成于像素電極190和數(shù)據(jù)電極線270之間的液晶電容器中。
當(dāng)所制造的LCD具有上述結(jié)構(gòu)時(shí)，通過執(zhí)行列反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)。這減小了液晶電壓的變化，改善了對比度和圖像質(zhì)量并減小了功耗。
以下將描述實(shí)現(xiàn)上述效果的原因。
圖4為液晶顯示器的布局圖，示出了采用列反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)的像素極性。圖5為施加到數(shù)據(jù)電極線以獲得圖4所示的像素極性的數(shù)據(jù)信號(hào)電壓的波形圖。圖6為液晶顯示器的布局圖，示出采用點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)的像素極性。圖7為施加到數(shù)據(jù)電極線以獲得圖6所示的像素極性的數(shù)據(jù)信號(hào)電壓的波形圖。
參考圖4，當(dāng)數(shù)據(jù)電極線被逐條線施以具有反轉(zhuǎn)極性的數(shù)據(jù)信號(hào)電壓時(shí)，由于數(shù)據(jù)電極線交替向右和左側(cè)突出的形狀，所以實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)特征。
圖5示出了用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而施加到數(shù)據(jù)電極線的電壓波形。
如圖5所示，在一幀的時(shí)間內(nèi)，Vd1和Vd3為Von，而Vd2和Vd4為-Von。因此，當(dāng)考慮由于灰度級變化所致的電壓變化時(shí)，在一幀的時(shí)間內(nèi)每個(gè)數(shù)據(jù)電極線的最大電壓變化(ΔVdata)為Von。
不過，在常規(guī)LCD中，為了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)數(shù)據(jù)電極線Vd1、Vd2、Vd3和Vd4需要被施以在Von和-Von之間擺動(dòng)的電壓，如圖7所示。因此，在考慮由于灰度級變化導(dǎo)致的電壓變化時(shí)，在一幀時(shí)間內(nèi)每個(gè)數(shù)據(jù)電極線的最大電壓變化(ΔVdata)為2Von。
當(dāng)數(shù)據(jù)電極線的電壓變化被減小時(shí)，功耗減小了。
此外，在數(shù)據(jù)電極線的電壓變化被減小時(shí)，液晶電壓(VLC)的變化也減小。以下將描述其原因。
在MIM二極管關(guān)閉時(shí)導(dǎo)致液晶電壓變化的因素是柵極線電壓的變化、數(shù)據(jù)電極線電壓的變化、相鄰像素的電壓變化等。
在DSD型LCD中，由于向第一和第二柵極線同時(shí)施加具有相反極性的柵極信號(hào)電壓來抵消其影響，所以柵極線電壓的變化不會(huì)影響液晶電壓(VLC)。
由數(shù)據(jù)電極線電壓的變化(ΔVdata)誘發(fā)的液晶電壓的變化(ΔVLC)是由寄生電容(CMIM)導(dǎo)致的，該寄生電容是由于連接到像素電極的MIM二極管的結(jié)構(gòu)形成的。由數(shù)據(jù)電極線電壓的變化(ΔVdata)誘發(fā)的液晶電壓的變化(ΔVLC)由以下表達(dá)式表示。在該表達(dá)式中，CLC表示液晶電容，ΔVp表示像素電極電壓的變化，它是浮置的。
ΔVp=CLCCLC+CMIM×ΔVdata]]>ΔVLC=ΔVdata-ΔVp=2CLCCLC+CMIM×ΔVdata]]>圖8為數(shù)據(jù)信號(hào)電壓、掃描信號(hào)電壓和液晶電壓的波形圖。
如圖8所示，只要數(shù)據(jù)電極線的電壓變化，就會(huì)出現(xiàn)液晶電壓的變化(ΔVLC)。
參考上述表達(dá)式，ΔVLC正比于ΔVdata。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)電極線電壓(ΔVdata)減小時(shí)，液晶電壓的變化(ΔVLC)減小。因此，在本發(fā)明的以上實(shí)施例中，與常規(guī)LCD相比，每條數(shù)據(jù)電極線的最大電壓變化(ΔVdata)減小了Von。結(jié)果，液晶電壓的變化(ΔVLC)也減小了。
在采用點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)可以忽略由于相鄰像素的電壓變化導(dǎo)致的液晶電壓的變化。這是因?yàn)樵谔囟ㄏ袼刂車鷮ΨQ地設(shè)置了具有相反極性的像素來抵消它們的影響。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過執(zhí)行列反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)效果。這減小了液晶電壓的變化，從而改善了對比度和圖像質(zhì)量，并減小了功耗。
雖然參考附圖在此描述了示例性實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于那些精確的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在其中做出多種變化和修改而不背離本發(fā)明的范圍或精神。所有這種變化和修改被旨在包括在所附權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，其包括第一絕緣基板；形成于所述第一絕緣基板上的第一和第二柵極線；形成于所述第一絕緣基板上的像素電極；第一MIM二極管，形成于所述第一絕緣基板上并連接所述第一柵極線和所述像素電極；第二MIM二極管，形成于所述第一絕緣基板上并連接所述第二柵極線和所述像素電極；面對所述第一絕緣基板的第二絕緣基板；以及數(shù)據(jù)電極線，形成于所述第二絕緣基板上并與所述第一和第二柵極線交叉；且其中所述數(shù)據(jù)電極線包括交替向右側(cè)和左側(cè)突出的突起，以交替與所述右側(cè)和左側(cè)的預(yù)定數(shù)量的像素電極交迭。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，還包括設(shè)置于所述第二絕緣基板和所述數(shù)據(jù)電極線之間的黑矩陣、濾色器以及保護(hù)涂層。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中當(dāng)列方向表示所述數(shù)據(jù)電極線的長度方向時(shí)，所述右突起和左突起的周期為兩個(gè)像素的所述列方向的長度。
4.如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中所述黑矩陣的主要成分為有機(jī)材料。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述第一MIM二極管包括連接到所述第一柵極線的第一輸入電極；連接到所述像素電極的第一接觸部分；形成于所述第一輸入電極和所述第一接觸部分上的第一溝道絕緣層；以及形成于所述第一溝道絕緣層上并與所述第一輸入電極和所述第一接觸部分交迭的第一浮置電極；且所述第二MIM二極管包括連接到所述第二柵極線的第二輸入電極；連接到所述像素電極的第二接觸部分；形成于所述第二輸入電極和所述第二接觸部分上的第二溝道絕緣層；以及形成于所述第二溝道絕緣層上并與所述第二輸入電極和所述第二接觸部分交迭的第二浮置電極。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)電極線被施以極性彼此相反的信號(hào)電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述第一柵極線和所述像素電極由氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)制成。
全文摘要
提供了一種液晶顯示器，包括第一絕緣基板；形成于所述第一絕緣基板上的第一和第二柵極線(121，122)；形成于所述第一絕緣基板上的像素電極(190)；形成于所述第一絕緣基板上并連接所述第一柵極線(121)和所述像素電極(190)的第一MIM二極管(D1)；形成于所述第一絕緣基板上并連接所述第二柵極線(122)和所述像素電極(190)的第二MIM二極管(D2)；面對所述第一絕緣基板的第二絕緣基板(210)；以及形成于所述第二絕緣基板上并與所述第一和第二柵極線(121，122)交叉的數(shù)據(jù)電極線(270)，其中所述數(shù)據(jù)電極線(270)包括交替向左側(cè)和右側(cè)的突起以交替與右側(cè)和左側(cè)的預(yù)定數(shù)量的像素電極(190)交迭。
文檔編號(hào)G02F1/133GK1898596SQ200480038528
公開日2007年1月17日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者蔡鐘哲, 申暻周, 吳濬鶴, 金秦弘, 洪性珍 申請人:三星電子株式會(huì)社