CN100495142C - 液晶显示器及液晶显示器基板的形成方法 - Google Patents

液晶显示器及液晶显示器基板的形成方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示一种液晶显示器结构的形成方法。于一基板上形成具有一凹陷部的电极层，且在电极层的凹陷部上覆盖一透明介电层。当透明介电层排除由电极层的凹陷部的凹面所产生的边界条件时，此凹陷部用以扭曲用以显示影像的液晶显示器的液晶中所建立的电场。

Description

液晶显示器及液晶显示器基板的形成方法
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器(liquid crystal display，LCD)，特别是涉及一种多重区域(multi-domain)液晶显示器结构及其制造方法。
背景技术
在液晶显示器中，液晶分子呈现不同的方向以容许光选择性通过而显示出影像。在早期的液晶显示器技术中，每一像素单元中的液晶分子平行于单一或特定方向，以显示一影像。如此一来，液晶显示器的视角较为狭小。
近期所发展的显示器中，已藉由某些技术来改善上述缺点。举例而言，日本富士通公司发展出一种技术，将每一像素单元分割成一些区域(domain)，这些区域的液晶分子可排列于不同的方向。在此技术中，突出部形成于一内层的表面而与液晶接触。突出部构成了在每一区域中产生不同液晶分子倾角的边际条件，而达成广视角的目的。
图1绘示出另一现有无内突出部的多重区域液晶显示器的形成方法。在图1中，液晶显示器结构10包括一液晶层15，其夹设于两基板12及14之间。一像素电极17形成于下基板12的表面上。一光遮蔽层19形成于上基板14的表面以防止漏光。一彩色滤光层22覆盖一部分的光遮蔽层19。一共电压电极26形成于彩色滤光层22上方且其包括凹陷部28。
当一偏压施加于像素电极17与共电压电极26之间时，共电压电极26的凹陷部28用以扭曲产生于液晶层15中的电场。如此一来，液晶分子呈现不同的倾斜方向，以在像素单元中产生多重区域配向(alignment)。
图1所示的设计缺点在于共电压电极的凹陷部产生不理想的液晶分子方位的边界条件。因此，必须寻求一种可克服现有技术缺点的多重区域液晶显示器。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液晶显示器及液晶显示器基板的形成方法。
根据上述的目的，本发明提供一种液晶显示器，其包括一第一基板，其包括至少一开关装置连接至一第一电极、以及夹设于第一及第二基板之间的一液晶层。第一或第二电极包括一或多个覆盖有一透明介电层的凹陷部，使具有凹陷部的第一或第二电极可扭曲液晶层中所产生的电场来显示影像。
又根据上述的目的，本发明提供一种液晶显示器基板的形成方法。在一基板上形成具有一凹陷部的一透明导电层，以作为一像素电极。在透明导电层的凹陷部上覆盖一透明介电层。其中，形成具有凹陷部的透明导电层的步骤还包括下列步骤：在基板上形成一基层；图案化基层以在其中形成一凹陷区；以及形成顺应于基层的凹陷区表面轮廓的透明导电层。此基层可为一彩色滤光层或一介电层。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。
附图说明
图1绘示出一现有液晶显示器结构。
图2A绘示出根据本发明一实施例的半反半穿式液晶显示器结构的上视图。
图2B及2B-1绘示出沿图2A中2B-2B线的剖面示意图。
图2C及2C-1绘示出根据本发明不同实施例的半反半穿式液晶显示器结构的剖面示意图。
图2D、2D-1、及2D-2绘示出根据本发明不同实施例的半反半穿式液晶显示器结构的剖面示意图。
图2E、2E-1、及2E-2绘示出根据本发明不同实施例的穿透式液晶显示器结构的剖面示意图。
图3A到3F、3F-1、3G、或3G-1绘示出根据本发明不同实施例的形成液晶显示器的方法剖面示意图。
简单符号说明
现有
10～液晶显示器结构；12～下基板；14～上基板；15～液晶层；17～像素电极；19～光遮蔽层；22～彩色滤光层；26～共电压电极；28～凹陷部。
本发明
200～第一基板；202～栅极线；204～数据线；206～保护层；210～开关装置(薄膜晶体管)；212～栅极电极；214～栅极介电层；216～半导体层；217a、217b～欧姆接触层；218～源极；219～漏极；222～反射电极；224～穿透电极；226～接触窗；250～液晶层；260～第二基板；262～彩色滤光层；262a～凹陷区；264～共电压电极；222a、224a、264a～凹陷部；232、266～透明介电层；232a、266a～表面；270～突出部；270a～凸侧边缘；290～狭缝；300～基板；308～缓冲层；310～基层；310a～凹陷区；312～光掩模；340～光致抗蚀剂层；344～光致抗蚀剂图案层；320～像素电极；320a～凹陷部；330～透明介电层；330a～表面；332～突出部。
具体实施方式
本发明揭示一种液晶显示器结构，其可改善显示器的操作效能。在以下的说明中，“像素电极”通常包括一透明电极、一反射电极、及/或一共电压电极。以下所述的液晶显示器结构适用于穿透式、反射式、半反半穿式、或其它类似的液晶显示器。
图2A及2B绘示出根据本发明一实施例的液晶显示器结构示意图，适用于半反半穿式液晶显示器。此液晶显示器结构包括一液晶层250，其夹设于第一及第二基板200及260之间。一开关装置210形成于第一基板200的表面上并耦接于一栅极线202及一数据线204，以控制液晶层250的光调变。在本实施例中，开关装置210为一薄膜晶体管。
如图2B所示，开关装置(薄膜晶体管)210包括一耦接于栅极线202的栅极电极212、覆盖栅极电极212的栅极介电层214、位于栅极介电层214上方的半导体层216、欧姆接触层217a及217b、以及分别形成于欧姆接触层217a及217b上方的源极218及漏极219。
一保护层206覆盖薄膜晶体管210。反射电极222及穿透电极224形成于保护层206的表面上且透过一接触窗226而连接至漏极219，同时源极218连接至数据线204。反射电极222可由具有适当反射率的金属材料所构成(例如，铝或银)，同时穿透电极224可由透明导电材料所构成，例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、或其它类似物。再者，不只一个反射电极222及穿透电极224可形成于半反半穿式液晶显示器的一像素中。
一彩色滤光层262形成于第二基板260的表面上。如图2B所示，彩色滤光层262形成于第二基板260的内表面上，但可轻易了解到彩色滤光层亦可形成于其它位置，如本文稍后所述。彩色滤光层262可经由染色法(dyeingmethod)及散布法(dispersing method)而形成。
彩色滤光层262包括一或多个凹陷区262a。一共电压电极264由一透明导电材料所构成，例如铟锡氧化物或铟锌氧化物，其顺应性形成于彩色滤光层262表面轮廓。共电压电极264包括一凹陷部264a，其位于凹陷区262a中。共电压电极26的凹陷部264a于电子信号传送至薄膜晶体管210时，用以扭曲液晶层250中所产生的电场。如此一来，可在每一像素内产生具有多重区域配向的液晶分子。
一透明介电层266形成于共电压电极264的表面上，并覆盖凹陷部264a。透明介电层266具有低介电常数。再者，有机介电层266可具有一大体平坦的表面266a。被有机介电层266所覆盖的共电压电极264，排除了由凹陷部264a凹面所产生的不理想的边际条件。在另一实施例中，透明介电层266形成于共电压电极264的表面上，仅覆盖凹陷部264a，非凹陷部区域没有透明介电层266，透明介电层266仅将凹陷部264a处填平，如图2B-1所示。
图2C绘示出不同的实施例，其中一突出部270可形成于介电层266的表面并对应于共电压电极264的凹陷部264a。此突出部270可与介电层266一体成型或是个别地形成于其上。适合突出部270的材料包括一光致抗蚀剂材料或是一介电材料。突出部270包括凸侧边缘270a，当无电场产生于液晶层中时，凸侧边缘270a构成边际条件以确定液晶分子的方向。当显示单元从关闭状态切换至开启状态时，液晶显示器的光学响应时间可因而增加。再者，一或多个狭缝290可形成于反射电极222或穿透电极224之中，以减轻转位线(disclination line)的发生。在另一实施例中，透明介电层266仅覆盖凹陷部264a，非凹陷部区域没有透明介电层266，透明介电层266仅填入凹陷部264a而形成一突出部270，其对应于共电压电极264的凹陷部264，如图2C-1所示。
图2D绘示出另一实施例，其中反射电极222及/或穿透电极224可配置凹陷部222a及/或224a，用以扭曲液晶层250中所产生的电场。在本实施例中，一透明介电层232形成于基板200上方，以覆盖反射电极222及穿透电极224。介电层232具有一大体平坦的表面232a覆盖凹陷部222a及224a且藉以排除液晶分子的不理想的边际条件。一或多个狭缝290可形成于共电压电极264中，以防止液晶中转位线的产生。在一实施例中，透明介电层232仅覆盖凹陷部222a及/或224a，非凹陷部区域的穿透与反射电极222与224上方没有透明介电层232，透明介电层232仅将凹陷部222a及/或224a处填平，非凹陷部没有透明介电层232，如图2D-1所示。又一实施例中，透明介电层232仅填入凹陷部222a及/或224a而形成一突出部，其对应于凹陷部222a及/或224a。如图2D-2所示。
图2E绘示出另一实施例的穿透式液晶显示器，其中彩色滤光层可形成于与薄膜晶体管相同的基板上。基板200具有薄膜晶体管210的阵列。一彩色滤光层262形成于基板200上方，以覆盖薄膜晶体管210。彩色滤光层262包括一凹陷区262a。一穿透电极224形成于彩色滤光层262上，且在彩色滤光层262的凹陷区262a中形成一凹陷部224a。透明介电层266具有一平坦表面266a覆盖穿透电极224及其凹陷部224a。在一实施例中，透明介电层266仅覆盖凹陷部262a，非凹陷部区域的穿透电极224上方没有透明介电层266，透明介电层266仅将凹陷部262a处填平，非凹陷部没有透明介电层266，如图2E-1所示。又一实施例中，透明介电层266仅填入凹陷部262a而形成一突出部，其对应于凹陷部262a，如图2E-2所示。
图3A到3D绘示出根据本发明实施例的液晶显示器制造方法。在以下的说明中，“像素电极”通常包括一透明电极、一反射电极、或一共电压电极。
请参照图3A，一堆栈结构包括一缓冲层308及一基层310，其形成于一基板300上。缓冲层308可由一光致抗蚀剂材料或一透明介电材料所构成。实施光刻及蚀刻工艺，以在基层310及缓冲层308中形成凹陷结构。缓冲层308用以控制凹陷结构的深度，但在其它不同的实施例中可将其省略。
在一实施例中，基层310可以是一彩色滤光层且由光致抗蚀剂材料所构成，而缓冲层亦可由光致抗蚀剂材料所构成。接着，可透过一或多个光掩模312对彩色滤光材料层310及缓冲层308进行曝光及显影等光刻工艺，以在其中形成凹陷区310a，如图3B所示。所形成的凹陷区310a的深度可达基板300的上表面。凹陷区310a的深度用以控制液晶层中电场的扭曲程度。
图3C到3D绘示出不同的实施例，缓冲层308及基层310可由有机介电材料所构成。一光致抗蚀剂层340形成于基层310上，随后藉由光掩模312来进行曝光。之后，对曝光后的光致抗蚀剂层340进行显影，以形成一光致抗蚀剂图案层344。接着经由光致抗蚀剂图案层344蚀刻基层310及缓冲层308，以形成凹陷区310a。接着，去除光致抗蚀剂图案层344。
请参照图3E，一透明导电材料形成于基层310上方，且其大体顺应于凹陷区310a的表面轮廓。透明导电材料可为铟锡氧化物、铟锌氧化物、或其相似物。透明导电材料构成具有凹陷部320a的像素电极320。
请参照图3F，一透明介电层330形成于像素电极320上并填入凹陷部320a。透明介电层330可由有机介电材料所构成。接着，对透明介电层330进行平坦化，使其具有一大体平坦的表面330a覆盖像素电极320。在一实施例中，透明介电层330仅填入凹陷部320a，非凹陷部没有透明介电层330，如图3F-1所示。
图3G绘示出一不同的实施例，其中一或多个突出部332形成于透明介电层330上并对应于像素电极320的凹陷部320a。突出部332可与介电层330一体成型，或是个别地形成于透明介电层330上。在一实施例中，一或多个突出部332形成于透明介电层330上并对应于像素电极320的凹陷部320a，仅凹陷部320a具有突出部332形成于透明介电层330上，非凹陷部没有透明介电层330，如图3G-1所示。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims (15)

1、一种液晶显示器，包括：
一第一基板，其包括至少一开关装置耦接于一栅极线及一数据线，且该开关装置连接至一第一电极；
一第二基板，其包括一第二电极；以及
一液晶层，夹设于该第一及该第二基板之间；
其中该第一电极包括一或多个覆盖有一透明介电层的凹陷部，使具有该凹陷部的该第一电极可扭曲该液晶层中所产生的电场来显示影像；
该透明介电层具有突出部，该突出部设置于对应该凹陷部位置的区域且自该透明介电层的表面凸出。
2、如权利要求1所述的液晶显示器，其中该第一电极形成于覆盖该开关装置的一介电层表面上。
3、如权利要求1所述的液晶显示器，其中该第一电极形成于覆盖该开关装置的一彩色滤光层表面上。
4、如权利要求1所述的液晶显示器，其中该透明介电层包括一有机介电材料及一光致抗蚀剂材料的任一种。
5、如权利要求1所述的液晶显示器，其中该第一电极包括一穿透部。
6、如权利要求5所述的液晶显示器，其中该第一电极还包括一反射部。
7、一种液晶显示器基板的形成方法，包括：
在一基板上形成具有一凹陷部的一透明导电层，以作为一像素电极；以及
在该透明导电层的该凹陷部上覆盖一透明介电层；
该透明介电层具有突出部，该突出部设置于对应该凹陷部位置的区域且自该透明介电层的表面凸出。
8、如权利要求7所述的液晶显示器基板的形成方法，其中形成具有该凹陷部的该透明导电层的步骤包括：
在该基板上形成一基层；
图案化该基层以在其中形成一凹陷区；以及
形成顺应于该基层的该凹陷区表面轮廓的该透明导电层。
9、如权利要求8所述的液晶显示器基板的形成方法，还包括在该基层下方形成一缓冲层以在图案化该基层时控制所形成的该凹陷区的深度。
10、如权利要求9所述的液晶显示器基板的形成方法，其中该缓冲层由一光致抗蚀剂材料及一有机介电材料的任一种所构成。
11、如权利要求8所述的液晶显示器基板的形成方法，其中该基层覆盖形成于该基板上一或多个开关装置。
12、如权利要求8所述的液晶显示器基板的形成方法，其中该基层为一彩色滤光层。
13、如权利要求8所述的液晶显示器基板的形成方法，其中该基层为一介电层。
14、如权利要求8所述的液晶显示器基板的形成方法，其中图案化该基层以形成该凹陷区的步骤包括一光刻步骤。
15、如权利要求7所述的液晶显示器基板的形成方法，其中该透明介电层包括一有机介电材料及一光致抗蚀剂材料的任一种。
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