CN100585477C - 用于液晶显示装置的阵列基板及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种用于液晶显示装置的阵列基板及此液晶显示装置。液晶显示装置包含一对向基板、一阵列基板及一液晶层，阵列基板与对向基板相对设置，液晶层则填充于其间。阵列基板包含一基底、多条扫描线、多条数据线、多个开关装置及一绝缘层。扫描线与数据线实质上垂直，以界定出多个阵列式像素区域。开关装置与扫描线及数据线对应连接。绝缘层沉积形成于扫描线及数据在线，具有多个自由端，其中二相对自由端形成一断缺区段。各自由端均具有一朝断缺区段渐缩、且朝下倾斜的轮廓，此轮廓可避免工艺中反射电极残留而造成相邻两像素间短路的问题。

Description

用于液晶显示装置的阵列基板及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种阵列基板及应用该阵列基板的液晶显示装置，尤其涉及一种避免内部像素短路的阵列基板及应用该阵列基板的液晶显示装置。

背景技术

由于液晶显示装置(liquid crystal display，LCD)具有薄型化、轻量化、低耗电量以及无辐射污染等优点，因此逐渐取代传统的阴极射线管显示装置(cathode ray tube display，CRT display)，而大量地应用于笔记型计算机、行动电话、数字相机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等多媒体电子产品的显示面板上。

液晶显示装置显示影像时，若通过背光模块经彩色滤光片的搭载背光模式，称为穿透式液晶显示装置(transmissive type LCD)，背光模块为其主要的电力消耗，显示装置所呈现的亮度越高，背光模块所消耗的电量也越大，而且在光亮的环境下，所欲显示影像容易受外来光源所干扰，而无法清楚地显示。相对地，反射式液晶显示装置(reflective type LCD)利用外部自然光源反射呈现画面，虽然能节省功率消耗，但是却也造成对比度与色彩饱和度的劣化，而且在暗室无法清楚地显示影像。半穿透半反射式液晶显示装置(transflective type LCD)为穿透式与反射式液晶显示装置两者的折衷。因为半穿透半反射式液晶显示装置可以使用来自背光以及外部自然或人工光线，故半穿透半反射式液晶显示装置可以应用于更多场合，且相较于穿透式液晶显示装置而言，可具有较低的功率消耗。

半穿透半反射式液晶显示装置的基本构造由下而上包括：一背光板、一下偏光片、一阵列基板、一液晶层、一彩色滤光片、一对向电极基板以及一上偏光片。其中阵列基板的上视图及三种不同位置的剖面图分别示于图1A、图1B、图1C及图1D，图1B为图1A中沿A-A’线的剖面图，图1C为图1A中沿B-B’线的剖面图，图1D为图1A中沿C-C’线的剖面图。如图1A所示，阵列基板1包含一基底101、多条扫描线103、多个数据线105、一第一介电层1013、一第二介电层107、一绝缘层109、多个穿透电极层111、多个反射电极层113、多个开关装置117以及一第三介电层135。

在制造阵列基板1时，为了达到其上的穿透电极层111与反射电极层113的光程差，会预先在第三介电层135上沉积一层绝缘层109(如图2A所示)，接着在绝缘层109上沉积一层反射电极层113，即镀膜(如图2B所示)。然后上光刻胶115、曝光，使光刻胶115图案化(如图2C所示)，接着显影将多余的光刻胶115去除，进行蚀刻，最后将光刻胶115全面去除(如图2D所示)。

然而，如图2D所示，在显影去除多余光刻胶115的过程中，会因为先前步骤中光刻胶115沉积于绝缘层109的角度以及绝缘层109本身的结构设计等问题，而造成光刻胶115残留。若光刻胶115残留，则在后续蚀刻反射电极层113时，容易于两个像素区域121相邻处残留反射电极层113’(如图1A及图2E所示)，进而造成相邻像素区域121间的电极短路的情形。

综上所述，由于现今结构设计不良，使得像素的电极发生短路，影响液晶显示装置的良率；因此，如何避免反射电极残留造成相邻两像素区域间短路的情形，便是目前仍待业界解决的问题。

发明内容

所要解决的技术问题在于提供一种用于液晶显示装置的阵列基板及此液晶显示装置，以避免反射电极残留造成相邻两像素区域间短路的情形。

为实现上述目的，本发明提供一种用于液晶显示装置的阵列基板，包含一基底、多条扫描线、多条数据线、多个开关装置以及一绝缘层。该些扫描线系实质上垂直于该些数据线且均位于基底上，以界定出多个阵列式像素区域，该些开关装置分别与该些扫描线及该些数据线对应连接。绝缘层形成于该些扫描线及该些数据在线，具有多个自由端，其中二相对自由端形成一断缺区段。其中，该些自由端具有一朝向断缺区段渐缩、且朝下倾斜的轮廓。

而且，为实现上述目的，本发明提供一种液晶显示装置，包含一对向基板、一前述的阵列基板以及一液晶层。前述的阵列基板与对向基板相对设置，液晶层填充于阵列基板与对向基板之间。

本发明所提供的阵列基板中，绝缘层的自由端具有朝向断缺区段渐缩、且朝下倾斜的轮廓，此种轮廓可避免光刻胶曝光时，因其角度及结构使得沉积不均，进而影响后续的显影去除多余光刻胶步骤，造成光刻胶残留而使反射电极残留，进而造成相邻两像素区域间短路的问题。

以下结合附图和实施例对本发明详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A为现有技术的阵列基板示意图；

图1B为现有技术的阵列基板沿A-A’线的剖面图；

图1C为现有技术的阵列基板沿B-B’线的剖面图；

图1D为现有技术的阵列基板沿C-C’线的剖面图；

图2A为现有技术的光刻胶图案化示意图；

图2B为现有技术的去光刻胶的光刻胶残留示意图；

图2C为现有技术的蚀刻后反射电极残留示意图；

图2D为现有技术的去除光刻胶的示意图；

图2E为现有技术的残留反射电极层的示意图；

图3A为本发明的第一实施例的阵列基板上视图；

图3B为图3A的阵列基板沿D-D’线的剖面图；

图3C为图3A的阵列基板沿E-E’线的剖面图；

图3D为图3A的阵列基板沿F-F’线的剖面图；

图4A为本发明的光刻胶图案化示意图；

图4B为本发明的去光刻胶示意图；

图4C为本发明的蚀刻后无反射电极残留示意图；

图5A为本发明的第二实施例的阵列基板上视图；

图5B为图5A的阵列基板沿G-G’线的剖面图；

图5C为图5A的阵列基板沿H-H’线的剖面图；

图5D为图5A的阵列基板沿I-I’线的剖面图；以及

图6为本发明第三实施例液晶显示装置沿图3A中J-J’及K-K’线的剖面图。

其中，附图标记：

1：阵列基板                        101：基底

1013：第一介电层           103：扫描线

105：数据线                107：第二介电层

109：绝缘层                111：穿透电极层

113：反射电极层            115：光刻胶

117：开关装置              121：像素区域

135：第三介电层            3：阵列基板

301：基底                  3013：第一介电层

303：扫描线                305：数据线

307：第二介电层            309：绝缘层

3091：自由端               3093：断缺区段

311：穿透电极层            313：反射电极层

315：光刻胶                317：开关装置

319：间隔件                321：像素区域

335：第三介电层            5：阵列基板

501：基底                  5013：第一介电层

503：扫描线                505：数据线

507：第二介电层            509：绝缘层

5091：自由端               5093：断缺区段

511：穿透电极层            513：反射电极层

5131：不连续轮廓           517：开关装置

519：间隔件                521：像素区域

535：第三介电层            6：液晶显示装置

601：基底                  6013：第一介电层

603：扫描线                604：第一间隔层

605：数据线                607：第二介电层

609：绝缘层                611：穿透电极层

613：反射电极层            617：开关装置

617a：源极                 619：间隔件

623：对向基板              6231：对向基底

6233：彩色滤光片           625：覆盖层

627：共享电极               629：液晶层

6291：液晶分子              631：配向元件

633：黑矩阵                 635：第三介电层

637：多晶硅层               639：金属层

θ：倾斜角

具体实施方式

以下将参照附图更详细地阐述本发明的实施例，但本发明也可以其它实施态样、其它实施例予以体现，不应认定其仅限于本文所述的实施例。

本发明的第一实施例一种阵列基板3，特别一种应用于液晶显示装置的阵列基板3，其上视图及三种不同位置的剖面图分别如图3A、图3B、图3C及图3D所示，图3B为图3A的阵列基板3沿D-D’线的剖面图，图3C为图3A的阵列基板3沿E-E’线的剖面图，图3D为图3A的阵列基板3沿F-F’线的剖面图，此外，为了方便观看，图3C至图3D暂不显示间隔件319。阵列基板3包含一基底301、多条扫描线303、多个数据线305、一第一介电层3013、一第二介电层307、一第三介电层335、多个开关装置317、一绝缘层309、一穿透电极层311、一反射电极层313以及多个间隔件(spacer)319。

如图3A所示，该些数据线305实质上垂直于该些扫描线303，且该些数据线305与该些扫描线303位于基底301的第一介电层3013上。该些扫描线303与该些数据线305界定出多个阵列式像素区域321，于此实施例中，显示由二条扫描线303与四条数据线305共同界定出三个阵列式像素区域321。其中每一像素区域321代表一子像素，且具有一穿透区域及一反射区域。然于其它实施态样中，本领域技术人员也可轻易推及其它态样的穿透区域与反射区域数目。

如图3B至图3D所示，第一介电层3013沉积形成于基底301上。于本实施例中，基底301举例为一玻璃基板，且第一介电层3013的材料为锗-氮化硅(Ge-SiN_x)，但于其它实施例中，基底301也可为其它态样，且第一介电层3013的材料也可为其它材料。第二介电层307沉积形成于第一介电层3013与该些数据线305及该些扫描线303之上。第三介电层335沉积形成于第二介电层307之上。于本实施例中，第三介电层335作为一保护层(passivationlayer)。

前述的第一介电层3013、第二介电层307与第三介电层335可由有机材料(例如：光刻胶、聚丙酰醚(polyarylene ether，PAE)、聚酰类、聚酯类、聚醇类、聚烯类、苯并环丁烯(benzocyclclobutene，BCB)、氢倍半硅氧烷(hydrogen silsesquioxane，HSQ)、甲基倍半硅氧烷(methylsilsesquioxane，MSQ)、硅氧碳氢化物(SiOC-H)、或其它材质、或上述的组合)、无机材料(例如：硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物、碳化硅、氧化铪、或其它材料、或上述的组合)、或其组合材料制成。

如图3A所示，该些开关装置317分别与该些扫描线303及该些数据线305相对应连接。其中，该些开关装置317为薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)。于此实施例中，开关装置317形成于反射区域的反射电极层313与基底301之间(图未示)，可为上栅极结构或下栅极结构。一般而言，开关装置317具有一源极、一漏极以及一栅极(图未示)，源极电性连接于反射电极层313，漏极电性连接于数据线305，而栅极则电性连接于扫描线303。以下栅极结构为例(图未示)，栅极上方还具有一子绝缘层，而源极与漏极便位于此子绝缘层之上，源极与漏极上方有另一子绝缘层。

绝缘层309沉积形成于该些扫描线303及该些数据线305上方的第三介电层335上，实质上沿着该些扫描线303及该些数据线305分布，且绝缘层309具有多个自由端3091，其中二相对自由端3091形成一断缺区段3093，如图3A及图3D所示。自由端3091具有一朝向断缺区段3093渐缩、且朝下倾斜的轮廓，如图3C所示。其中，断缺区段3093适形成于该些数据线305的一上方。于本实施例中，绝缘层309的材料可为有机材料(例如：光刻胶、聚丙酰醚(polyarylene ether，PAE)、聚酰类、聚酯类、聚醇类、聚烯类、苯并环丁烯(benzocycl clobutene，BCB)、HSQ(hydrogen silsesquioxane)、MSQ(methyl silsesquioxane)、硅氧碳氢化物(SiOC-H)、或其它材质、或上述的组合)、无机材料(例如：硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物、碳化硅、氧化铪、或其它材料、或上述的组合)、或其组合。

绝缘层309的二相对自由端3091渐缩倾斜轮廓投影至一平面上的形状，适实质上为一三角形。此渐缩倾斜的轮廓与投影平面间适形成一倾斜角θ(如图4A所示)，倾斜角θ实质上为55.11度。但于其它实施态样中，倾斜角θ实质上可小于63度或大于55度；而于较佳的其它实施态样中，倾斜角θ实质上为55至63度的范围内。于本实施例中，上述投影平面实质上为第三介电层335的表面。

另外，在本实施例中，鉴于半穿透半反射式的特性，反射区域与穿透区域两者具相同光程目的便通过绝缘层309达成。其中，仅于反射区域中形成绝缘层309，以于两区域具有绝缘层309厚度的不同，从而，由于反射区域可将光线反射，故可达到将反射区域与穿透区域两者的光程调整为相同的目的。

穿透电极层311位于阵列式像素区域321中的穿透区域(transmissivearea)，且穿透电极层311至少部分地位于绝缘层309的一下方与第三介电层335之间，如图4B所示。穿透区域具有一以透明材质制成的电极，称的透明电极，也即为穿透电极层311。透明材质可譬如为铟锌氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物、氧化鋡、或其它材料、或上述的组合。

反射电极层313位于阵列式像素区域321中的反射区域(reflectivearea)，沉积形成于绝缘层309的一上方，且于断缺区段3093构成一不连续的轮廓3131，如图4B所示。反射区域具有一以反射材质制成的电极，也即反射电极层313。反射电极层313可由反射材质，如金、锡、铜、银、铁、铅、镉、钼、鋡、钕、钛、钽、或其它材料、或上述的氮化物、或上述的氧化物、或上述的合金、或上述的组合所制成。

此反射电极层313可为一反射板或反射镜。较佳地，反射电极层313具有凹凸不平的表面，此可例如通过铝凸块形成凹凸不平的表面或者是利用绝缘层309具有凹凸不平的表面，然后，形成反射电极层313于绝缘层309上，则使得反射电极层313具有凹凸不平的表面，以使反射光线均匀散射，提高反射光线的使用效率。其中，部分反射电极层313通过一接触孔(图未示)并穿透绝缘层309及第三介电层335，而与下方的一金属层(图未示)连接。

该些间隔件319分别形成于该些断缺区段3093中，且适位于该些断缺区段3093中的数据线305上，用以维持基底301与一对向基底(图未示)之间距(cell gap)。于此实施例中，间隔件319一光刻胶间隔件(photo spacer)，且于其它实施态样中，间隔件319也可为球体或棒状体。间隔件319的材料可选自三聚氰胺树脂(melamine resin)、尿素(urea)、苯呱胺树脂(benzoquanamine resin)、丙烯酸酯(acrylate)等高分子材料，也可采用硅(silica)。

通过上述结构，在制造该阵列基板3时，预先在该第三介电层335上沉积一层该绝缘层309，接着在该绝缘层309上沉积一层该反射电极层313，即镀膜。然后上光刻胶315、曝光，使光刻胶315图案化(如图4A所示)，接着显影将多余的光刻胶315去除，进行蚀刻，最后将光刻胶315全面去除(如图4B所示)。

如图4B所示，在显影去除多余光刻胶315的过程时中，通过自由端3091的特殊结构形状及特定的角度θ，便可将所欲去除的光刻胶315实质上完全去除，而不会有光刻胶315残留。因此，在后续蚀刻反射电极层313时，便不会在两个像素区域321相邻处残留反射电极层313(如图4C)。

本发明的第二实施例同样为一种应用于液晶显示装置的阵列基板5，其结构大致类似于前述的第一实施例，于此不另赘述，而其上视图及三种不同位置的剖面图则分别如图5A、图5B、图5C及图5D所示。

本实施例与第一实施例不同之处在于，阵列基板5的绝缘层509自由端5091所形成的断缺区段5093，其边缘适与断缺区域5093中的数据线505同宽，即如图5A与图5C所示。故本实施例中的阵列基板5，穿透电极层511与断缺区段5093间的反射电极层513更少，更不易产生相邻两像素区域521间短路的情形。

更详细而言，上述的第一实施例与第二实施例皆提供多个自由端，该些自由端具有朝向断缺区段渐缩、且朝下倾斜的轮廓(如图4D及图5D所示)，轮廓可避免光刻胶曝光时，因其角度影响曝光量，进而影响后续的显影去除多余光刻胶步骤，造成光刻胶残留而使反射电极层残留，进而造成相邻两像素区域间短路的问题。

本发明的第三实施例请参照图6，其一种液晶显示装置6，尤其一种半穿透半反射式的液晶显示装置6，其包含一阵列基板、一对向基板623以及一液晶层629。其中，阵列基板第一实施例的阵列基板3，是故图6为液晶显示装置6沿图3A中J-J’及K-K’线的剖面图，其中，此两个剖面图位于不同的平面上。然于其它实施态样中，液晶显示装置6的阵列基板也可采用第二实施例的阵列基板5或具本发明特征的其它阵列基板。

前述的阵列基板包含一基底601、多条扫描线603、一第一间隔层604、多条数据线605、一第二介电层607、一绝缘层609、一穿透电极层611、一反射电极层613、多个开关装置617、多个间隔件619、一第一介电层6013、一第三介电层635、一多晶硅(polysilicon)层637以及一金属层639，详细结构请参照前述的第一实施例或第二实施例。

第一间隔层604用以间隔绝缘扫描线603与数据线605。第一介电层6013具有一多晶硅层637。其中，该些各像素中的开关装置617均位于第二介电层607与第一介电层6013之间，其中图6主要示出开关装置617的源极617a。多晶硅层637夹设于基底601与第一介电层6013之间。金属层639位于第二介电层607与第三介电层635之间，部分金属层639通过一介层洞(图未示)向下穿透第二介电层607及第一介电层6013而与多晶硅层637连接。

为达到穿透电极层611与反射电极层613的光程差，预先在反射区域的部分第三介电层635上沉积绝缘层609，再将反射电极层613沉积形成于绝缘层609之上。于此实施例中，在反射区域的绝缘层609具有凹凸表面，故位于绝缘层609上的反射电极层613便具有凹凸表面，以使反射光线均匀散射，提高反射光线的使用效率。反射电极层613通过穿透绝缘层609的一接触孔(图未示)向下与金属层639连接。此外，穿透电极层611与反射电极层613电性连接(图未示)。

对向基板623与前述的阵列基板相对设置。对向基板623包含一对向基底6231、一彩色滤光片6233、一覆盖层(overcoat layer)625、一共享电极627、多个配向元件631以及多个黑矩阵(black matrix，BM)633。于此实施例中，对向基底6231也为一玻璃基板。

每一像素区域所对应的彩色滤光片6233具有红、绿及蓝三种颜色其中的一，前述像素区域为一子像素，每一像素均包含前述三种颜色的子像素，但不限于此，也可依设计的需求每一像素包含前述一种颜色的子像素、二种颜色的子像素、四种颜色的子像素、五种颜色的子像素、六种颜色的子像素、七种颜色的子像素等等，且所对应的颜色除红、绿、蓝之外，另包含黑色、白色(即无色)、棕色、紫色、橘红色、青绿色，或其它于色彩坐标上(CIE)的颜色。

覆盖层625可选择性形成于共享电极627与彩色滤光片6233之间，由于彩色滤光片6233易受酸碱腐蚀，且各个颜色的层厚不一，加入此覆盖层625可避免彩色滤光片6233受损，并使覆盖层625接触共享电极627的表面更为平整。

此外，为了防止漏光，本实施例的液晶显示装置6还包含黑矩阵633位于对向基底6231上，其中彩色滤光片6233覆盖黑矩阵633，但不限于此结构，也可将黑矩阵633位于彩色滤光片6233上或其它位置。其中，黑矩阵633的材料包含有机材料(如有色光刻胶、多色光刻胶堆栈、或其它有色材料)、金属(如金、锡、铜、银、铁、铅、镉、钼、鋡、钕、钛、钽、或其它材料、或上述的氮化物、或上述的氧化物、或上述的合金、或上述的组合)、或上述的组合。

共享电极627位于间隔件619、液晶层629及配向元件631之上。本实施例的共享电极627使用铟锡氧化物为材料范例，但不限于此，也可选择性地使用铟锌氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物、氧化鋡、或其它材料、或上述的组合。

多个配向元件631分别设置于各个像素区域的中间，其即为现有技术的突出物，而其材料可为有机物(如光刻胶、聚丙酰醚(polyarylene ether，PAE)、聚酰类、聚酯类、聚醇类、聚烯类、苯并环丁烯(benzocyclclobutene，BCB)、HSQ(hydrogen silsesquioxane)、MSQ(methyl silsesquioxane)、或其它材料、或上述的组合)，但不限于此，也可为无机材料(如硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物、碳化硅、氧化铪、或其它材料、或上述的组合)、或有机材料与无机材料的组合，用以配置液晶分子6291的方向，来达成多重分域垂直配向的目的。

该些间隔件619邻设于液晶层629，以将下方的阵列基板的基底601及上方的对向基底6231相隔开，借此控制基底601与对向基底6231间的距离。

通过间隔件619控制间距，液晶层629便可填充于上方的对向基板601与下方的阵列基板之间。其中，该些开关装置617用以接收该些数据线605及该些扫描线603的信号，且控制液晶层629的运作。液晶层629包含许多液晶分子6291，其邻近于各基底601、对向基底6231的该些液晶分子6291则实质上垂直于各基板的一表面。此等液晶分子6291会受穿透电极层611及反射电极层613的电场影响而旋转，改变排列方向。此外，液晶层629中邻近配向元件631部份的液晶分子6291则会实质上垂直于配向元件631的一表面。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于液晶显示装置的阵列基板，其特征在于，包含：

一基底；

多条扫描线及与该些扫描线垂直的数据线位于该基底上，以界定出多个阵列式像素区域；

多个开关装置，分别与该些扫描线及该些数据线对应连接；以及

一绝缘层，形成于该些扫描线及该些数据线上，具有多个自由端，其中二相对自由端形成一断缺区段；

其中该自由端具有一朝向该断缺区段渐缩、且朝下倾斜的轮廓。

2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，该绝缘层，沿该些扫描线及数据线分布，且该些断缺区段形成于该些数据线的一上方。

3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，该轮廓投影至一平面的形状，为一三角形。

4.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，该轮廓与该投影平面间形成一倾斜角，小于63度且大于55度。

5.根据权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，该倾斜角，为55.11度。

6.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包含一反射电极层，形成于该绝缘层的一上方，且于该断缺区段构成一不连续轮廓。

7.根据权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，还包含一穿透电极层于该阵列式像素区域，且该穿透电极层至少部分地位于该绝缘层的下方。

8.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包含一穿透电极层于该阵列式像素区域，且该穿透电极层至少部分地位于该绝缘层的下方。

9.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包含多个间隔件，分别形成于该些断缺区段中，且位于该些数据线之上。

10.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，该绝缘层的材料包括有机材料。

11.一种液晶显示装置，其特征在于，包含：

一对向基板；

一如权利要求1所述的阵列基板，与该对向基板相对设置；以及

一液晶层，填充于该阵列基板与该对向基板之间。

12.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于，该对向基板包括一彩色滤光片。

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