專利名稱：廣視角液晶平面顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)，特別是一種薄膜晶體管液晶顯示器，其通過間隙物上的導(dǎo)電層連接像素電極，使得液晶層中的水平橫向電場分布更為均勻。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)是利用液晶分子旋轉(zhuǎn)偏極光方向與雙折射率的特性來達到顯示明暗的效果，此特性與入射光的角度有關(guān)，因此液晶顯示器本質(zhì)上就有視角的間題，隨著觀賞者角度不同而有不同的顯示品質(zhì)，視角愈大所看到的對比愈低，隨著液晶顯示器大型化的發(fā)展，提升各視角對比與顏色均勻性則愈顯得重要。
起因于大尺寸面板以及電視所要求的寬廣視覺效果與品質(zhì)要求皆較監(jiān)視器嚴格，更由于電視畫質(zhì)要求在每個視角顏色都一樣，且要求液晶反應(yīng)時間在每個灰階及視角都要一致，IPS(In Plane Switching Mode)面內(nèi)啟動開關(guān)模式的廣視角技術(shù)正好可以符合上述這些要求，而成為應(yīng)用在LCDTV面板生產(chǎn)上的重要技術(shù)。
圖1為一廣視角液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)，包含下玻璃基板10、像素電極12、共通電極14、上玻璃基板18以及液晶層16。當施加電壓使像素電極12與共通電極14產(chǎn)生一電位差時，像素電極(pixel electrode)12與共通電極(common electrode)14間的橫向電場即可控制液晶層中的液晶分子，來控制光線的通過與否達到明暗的效果。不過因為電極只有在下玻璃基板10，這將使得接近上玻璃基板18的電場會較弱，且電極上方的電力線方向已偏離水平狀態(tài)，使得不同區(qū)域液晶分子轉(zhuǎn)向的程度也會有所不同，此外，能夠產(chǎn)生橫向電場的區(qū)域比像素電極12與共通電極14間的間距還小，使得開口率不易提升。
欲改善上述缺失，習(xí)知技術(shù)嘗試了多種做法，例如增加整體電場強度，以加強上玻璃基板18區(qū)域的電場強度。此舉雖使得遠離電極區(qū)域的液晶分子得到較佳的轉(zhuǎn)向程度，卻使得靠近電極區(qū)域的液晶分子因電場過強而轉(zhuǎn)向過度，反而偏離了透光較佳的角度，對于提升整體的發(fā)光效率并無多大的效果，反倒是徒增功率消耗。有鑒于此，本發(fā)明提供一種廣視角液晶顯示器的制作方法，不僅可降低驅(qū)動電壓，亦有助于開口率的提升。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可降低驅(qū)動電壓的液晶顯示器結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一目的是提供一種可提升開口率的液晶顯示器結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供一種簿膜晶體管液晶顯示器，此液晶顯示器具有用來制作晶體管的下玻璃基板以及用來制作彩色濾光片的上玻璃基板，并且在上、下玻璃基板間具有液晶層。此外，另包含形成于下玻璃基板上表面的像素電極，形成于下玻璃基板上表面的第一共通電極，以及形成于上玻璃基板下表面的第二共通電極。第二共通電極對應(yīng)于下玻璃基板上表面的第一共通電極的正上方。還有由上玻璃基板下緣向下凸出抵住下玻璃基板的間隙物，使得上、下玻璃基板保持一特定間距。此外，另有一導(dǎo)電層，形成于間隙物的外表面，且電性連接至像素電極。
當施加電壓使得像素電極與第一、第二共通電極產(chǎn)生電價差時，通過間隙物上的導(dǎo)電層連接至像素電極，將使整個導(dǎo)電層與像素電極等電位，以致于所產(chǎn)生的水平橫向電場將使液晶層中的每個液晶分子轉(zhuǎn)向角度更為一致，以達到降低驅(qū)動電壓的目的，更有助于開口率的提升。
本發(fā)明還提出了一種薄膜晶體管液晶顯示器的制作方法，該液晶顯示器具有用來制作晶體管的下玻璃基板以及用來制作彩色濾光片的上玻璃基板，并且在該上、下玻璃基板間具有一液晶層，該方法至少包含下列步驟形成一像素電極于該下玻璃基板的上表面；形成一第一共通電極于該下玻璃基板的上表面；形成一間隙物于該上玻璃基板下緣，使得該上、下玻璃基板保持一特定間距，其中該間隙物表面更具有一導(dǎo)電層，且電性連接至該像素電極；以及形成一第二共通電極于該上玻璃基板的下表面，且位于該第一共通電極的正上方。
本發(fā)明的有益效果是首先，根據(jù)本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)，皆在現(xiàn)有的制程條件下所制作，并不額外增加制程步驟及成本，即可達到相當程度的改善，包括在相同開口率的條件下，相較于習(xí)知電極結(jié)構(gòu)，本發(fā)明僅需較低的驅(qū)動電壓即可操作；相對的，在同樣的驅(qū)動電壓條件下，由于本發(fā)明具有較佳的橫向電場分布，使得即便拉大像素電極與共通電極間的間距(此舉有提升開口率的作用)，仍能維持一定的圖像品質(zhì)。此外，由于習(xí)知電極結(jié)構(gòu)僅制作在下玻璃基板，導(dǎo)致遠離電極區(qū)域的電場較弱，進而影響反應(yīng)時間，而本發(fā)明因電場分布均勻，僅需較短的反應(yīng)時間。
圖1為習(xí)知液晶顯示器的電極結(jié)構(gòu)的截面圖暨電場分布圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實施例制作像素電極與第一共通電極的步驟的下玻璃基板截面圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明第一實施例形成間隙物與沉積導(dǎo)電材質(zhì)的步驟的上玻璃基板截面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實施例形成導(dǎo)電層與第二共通電極的步驟的上玻璃基板截面圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第一實施例液晶顯示器的基板截面圖暨電場分布圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實施例液晶顯示器的基板截面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明揭示一種廣視角技術(shù)(IPS)薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)的結(jié)構(gòu)；其中，該液晶顯示器具有已制作薄膜晶體管的下玻璃基板以及用來制作彩色濾光片的上玻璃基板，并且在上、下玻璃基板間具有一液晶層。為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備，可參照下列描述并配合圖2至圖6的圖式。有關(guān)本發(fā)明的詳細說明如下所述。
第一實施例請參照圖2，形成像素電極22與第一共通電極24于下玻璃基板20的上表面。首先沉積一導(dǎo)體層于下玻璃基板20之上。構(gòu)成導(dǎo)體層的材料可選擇鎂(Mg)、鋰(Li)、鋁(Al)的金屬或合金或是銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)的透明導(dǎo)電材質(zhì)，其成膜方式有干式的電阻加熱或電子束加熱的真空蒸鍍法、離子化蒸鍍法和濺鍍法或濕式的無電電鍍法等法來制成。接著對導(dǎo)體層施以微影及蝕刻制程，以形成像素電極22與第一共通電極24于下玻璃基板20的上表面，其中上述的像素電極22與第一共通電極24間具有一特定尺寸的間距。
請參照圖3，形成間隙物(spacer)32于上玻璃基板30下緣。在較佳實施例中，是先涂布一光阻材料于上玻璃基板30的下表面，接著經(jīng)過曝光、顯影程序，形成此間隙物32于對應(yīng)下玻璃基板20的像素電極22的上方，如圖5所示，其作用是用以使上玻璃基板30與下玻璃基板20保持一特定間距(約5-6微米)。接著，請參照圖4，形成第二共通電極36于上玻璃基板30的下表面，且同時于間隙物32表面形成導(dǎo)電層38。如圖3所示，首先沉積一導(dǎo)電材質(zhì)34于上述上玻璃基板30與間隙物32表面。舉例而言，導(dǎo)電材質(zhì)34的材料可選擇鎂(Mg)、鋰(Li)、鋁(Al)的金屬或合金或是銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)的透明導(dǎo)電材質(zhì)，以干式的電阻加熱或電子束加熱的真空蒸鍍法、離子化蒸鍍法和濺鍍法或濕式的無電電鍍法等法來制成。再對此上玻璃基板30施以微影及蝕刻制程，使間隙物32表面具有導(dǎo)電層38，如圖4所示，同時形成第二共通電極36于上玻璃基板30的下表面。須注意的是，第二共通電極36的位置須對應(yīng)下玻璃基板20的第一共通電極24，且間隙物32表面的導(dǎo)電層38將于后續(xù)嵌合上、下玻璃基板時，與像素電極22產(chǎn)生電性連接。
接著，請參照圖5，就上玻璃基板30與下玻璃基板20相互間預(yù)先設(shè)定的對位電極進行對位處理，以嵌合上、下玻璃基板。最后，再于上、下玻璃基板間的區(qū)域，注入液晶層40。當施加電壓于上述電極時，像素電極22包括間隙物32表面的導(dǎo)電層38與共通電極(第一共通電極24與第二共通電極36為等電位)間的電價差，將使得區(qū)域間產(chǎn)生一水平橫向電場42(如圖中所示)，進而使得液晶層40中的各個液晶分子受到的電場強度及方向更為一致，不致如習(xí)知技術(shù)(如圖1所示)，在較遠離電極區(qū)域的液晶分子(也就是接近上玻璃基板的液晶分子)，因所受的電場強度及方向受距離的影響而有所不同，導(dǎo)致液晶分子轉(zhuǎn)向角度不同而影響透光效率。
表一所述為習(xí)知技術(shù)與根據(jù)本發(fā)明實施例的電極結(jié)構(gòu)，分別在相同驅(qū)動電壓與相同開口率的條件下，比較其開口率及驅(qū)動電壓的實驗數(shù)據(jù)。由表上可知，在相同開口率的條件下(考慮電極間的間距)，以習(xí)知的電極結(jié)構(gòu)而言(像素電極與共通電極僅在同一基板平面)，為使液晶層中的液晶分子共同達到最佳的轉(zhuǎn)向角度，只好提高驅(qū)動電壓，以使遠離電極區(qū)域的液晶分子得到同樣的電場強度；而通過本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)，因可產(chǎn)生較佳的水平電場，且在兩層玻璃基板間的任何位置，皆有一致的電場強度，使得驅(qū)動電壓得以不若習(xí)知技術(shù)來的高。在相同驅(qū)動電壓的條件下，根據(jù)本發(fā)明實施例，在4V的驅(qū)動電壓的下已可達到50％的開口率，而在增加驅(qū)動電壓至5V時，即可拉大像素電極與共通電極間的間距，得到較佳的開口率至60％，且仍不影響顯示器的顯像品質(zhì)。
表一
第二實施例請參照圖6，此部份說明本發(fā)明的第二實施例。第二實施例與第一實施例的制造方法相類似，首先沉積導(dǎo)體層于下玻璃基板20的上表面，接著對此導(dǎo)體層進行微影、蝕刻制程，以定義出像素電極22與第一共通電極24。須注意的是，這里的像素電極22與第一共通電極24皆成柱狀，其中像素電極22的高度可設(shè)定為后續(xù)嵌合上下玻璃基板時，更具有間隙物(spacer)的功能，使得玻璃基板間維持一固定間距；而第一共通電極24做成柱狀的用意在于得以省略后續(xù)于上玻璃基板30的下表面制作另一共通電極的手續(xù)，而仍能達到相同橫向電場的效果。第一共通電極24的高度亦可制作成等同于預(yù)定的玻璃基板間距，使第一共通電極24同時具有間隙物的功用。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計具有相當多的優(yōu)點。首先，根據(jù)本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)，皆在現(xiàn)有的制程條件下所制作，并不額外增加制程步驟及成本，即可達到相當程度的改善，包括在相同開口率的條件下，相較于習(xí)知電極結(jié)構(gòu)，本發(fā)明僅需較低的驅(qū)動電壓即可操作；相對的，在同樣的驅(qū)動電壓條件下，由于本發(fā)明具有較佳的橫向電場分布，使得即便拉大像素電極與共通電極間的間距(此舉有提升開口率的作用)，仍能維持一定的圖像品質(zhì)。此外，由于習(xí)知電極結(jié)構(gòu)僅制作在下玻璃基板，導(dǎo)致遠離電極區(qū)域的電場較弱，進而影響反應(yīng)時間，而本發(fā)明因電場分布均勻，僅需較短的反應(yīng)時間。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當可做些許更動與潤飾，因此本發(fā)明之保護范圍當視權(quán)利要求書范圍所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管液晶顯示器，該液晶顯示器具有用來制作晶體管的下玻璃基板以及用來制作彩色濾光片的上玻璃基板，并且在該上、下玻璃基板間具有一液晶層，其特征是該液晶顯示器至少包含一像素電極，形成于該下玻璃基板的上表面，并向上延伸抵住該上玻璃基板，使得該上、下玻璃基板保持一特定間距；以及一共通電極，形成于該下玻璃基板的上表面。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征是上述的像素電極與該共通電極呈柱狀。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征是上述的共通電極更向上延伸抵住該上玻璃基板，使得該上、下玻璃基板保持一特定間距。
4.一種薄膜晶體管液晶顯示器，該液晶顯示器具有用來制作晶體管的下玻璃基板、以及用來制作彩色濾光片的上玻璃基板，并且在該上、下玻璃基板間具有一液晶層，其特征是該液晶顯示器至少包含一像素電極，形成于該下玻璃基板的上表面；一共通電極，形成于該下玻璃基板的上表面；以及一導(dǎo)電凸塊，由該上玻璃基板下表面，向下延伸抵住該下玻璃基板，使得該上、下玻璃基板保持一特定間距，且電性連接至該像素電極。
5.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征是上述的導(dǎo)電凸塊為透明導(dǎo)電材質(zhì)、金屬材料的其中一種。
6.一種薄膜晶體管液晶顯示器，該液晶顯示器具有用來制作晶體管的下玻璃基板以及用來制作彩色濾光片的上玻璃基板，并且在該上、下玻璃基板間具有一液晶層，其特征是該液晶顯示器至少包含一像素電極，形成于該下玻璃基板的上表面；一第一共通電極，形成于該下玻璃基板的上表面；一間隙物，由該上玻璃基板下緣，向下凸出抵住該下玻璃基板，使得該上、下玻璃基板保持一特定間距；一第二共通電極，形成于該上玻璃基板的下表面，且位于該第一共通電極的正上方；以及一導(dǎo)電層，形成于該間隙物外表面，且電性連接至該像素電極。
7.如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征是上述的間隙物是一光阻材料。
8.如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征是上述的間隙物的形成，包含下列步驟涂布光阻材料于該上玻璃基板下表面；以及對該上玻璃基板進行曝光及顯影程序，以定義該間隙物。
9.如權(quán)利要求6所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征是上述的第二共通電極與該導(dǎo)電層是由同一微影蝕刻步驟所形成。
10.一種薄膜晶體管液晶顯示器的制作方法，該液晶顯示器具有用來制作晶體管的下玻璃基板以及用來制作彩色濾光片的上玻璃基板，并且在該上、下玻璃基板間具有一液晶層，其特征是該方法至少包含下列步驟形成一像素電極于該下玻璃基板的上表面；形成一第一共通電極于該下玻璃基板的上表面；形成一間隙物于該上玻璃基板下緣，使得該上、下玻璃基板保持一特定間距，其中該間隙物表面更具有一導(dǎo)電層，且電性連接至該像素電極；以及形成一第二共通電極于該上玻璃基板的下表面，且位于該第一共通電極的正上方。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征是上述的間隙物是一光阻材料。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征是上述的形成間隙物的步驟，包含下列步驟涂布光阻材料于該上玻璃基板下表面；以及對該上玻璃基板進行曝光及顯影程序，以定義該間隙物。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征是上述的形成第二共通電極與該導(dǎo)電層是由同一微影蝕刻步驟所形成。
全文摘要
一種廣視角液晶平面顯示器，具有用來制作晶體管的下玻璃基板以及用來制作彩色濾光片的上玻璃基板，并且在上、下玻璃基板間具有液晶層；此外，另包含像素電極、共通電極以及導(dǎo)電凸塊；導(dǎo)電凸塊是由上玻璃基板向下延伸抵住下玻璃基板，使得上、下玻璃基板保持一特定間距，且電性連接至像素電極；當施加電壓使得像素電極與共通電極產(chǎn)生電位差時，所產(chǎn)生的橫向電場將使液晶層中的每個液晶分子轉(zhuǎn)向角度更為一致；由于本發(fā)明具有較佳的橫向電場分布，使得在同樣的驅(qū)動電壓條件下，即便拉大像素電極與共通電極間的間距，仍能維持一定的圖像品質(zhì)；此外，由于本發(fā)明因電場分布均勻，所以僅需較短的反應(yīng)時間。
文檔編號G03F7/00GK1527113SQ0310507
公開日2004年9月8日 申請日期2003年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月4日
發(fā)明者吳明洲 申請人:友達光電股份有限公司