CN101000424B - 滤色器基板及包括该滤色器基板的液晶显示屏板 - Google Patents

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Abstract

一种具有导电性柱状间隔件的滤色器基板和包括该滤色器基板的液晶显示屏板。所述滤色器基板包括：透明绝缘基板；布置在所述基板上以阻挡光的黑色矩阵；多个滤色器，所述多个滤色器布置在所述基板和所述黑色矩阵上；布置在所述滤色器上的保护涂层；布置在所述保护涂层上的第一柱状间隔件，所述第一柱状间隔件保持液晶晶元间隙；以及共用电极，所述共用电极布置在所述保护涂层和所述第一柱状间隔件上。所述第一柱状间隔件布置在所述基板的显示区域内。

Description

滤色器基板及包括该滤色器基板的液晶显示屏板
技术领域
本发明涉及滤色器基板及包括该滤色器基板的液晶显示屏板，并且，更具体地说，本发明涉及包括导电性柱状间隔件的滤色器基板。
背景技术
由于液晶显示器(LCD)比传统的阴极射线管(CRT)具有优势，使得其能够更薄、更轻，同时具有更大的屏幕，故LCD得到了广泛地发展。而且，由于LCD被用于膝上型和台式计算机、大尺寸显示器和移动通信设备，故它的使用得到了迅速地扩展。一般而言，LCD根据图像信号调节传输光量，从而在LCD屏板上显示期望的图像，其中，上述图像信号被施加至排列成矩阵的控制开关。
图1是普通LCD中单元像素的等效电路图。参照图1，该单元像素包括：充当开关元件的薄膜晶体管(TFT)13；给液晶施加电压的像素电极14；和储存电容Cs，储存电容Cs用于将液晶电压水平保持一帧的周期。在这种LCD中，当给选定的栅极线11施加栅极驱动电压的时候，连接至栅极线11的TFT 13导通。此时，数据电压Vd被施加给像素电极14，同时经由数据线12通过TFT被充电至液晶晶元(或称为液晶单元：liquidcrystal cell)电容C1c和储存电容Cs。像素电极被保持在该数据电压水平直到它在下一帧被刷新。
图2A是传统滤色器基板的示意性剖视图，而图2B是传统LCD的示意性剖视图。参照图2A，黑色矩阵22形成在绝缘透明基板21上。红(R)、蓝(B)和绿(G)滤色器23形成在黑色矩阵22上，而保护涂层(或称为外敷层，外涂层：overcoat layer)24形成在滤色器23上。共用电极25形成在保护涂层24上，而柱状间隔件26以预定的间隔形成在共用电极25上，其中，柱状间隔件26保持液晶晶元间隙。
参照图2B，图2A的滤色器基板被示出与薄膜晶体管基板联接。薄膜晶体管基板包括薄膜晶体管、储存电极33和像素电极39，而且，柱状间隔件26布置在滤色器基板和薄膜晶体管基板之间，以保持液晶晶元间隙。
在这种LCD中，电压(后文中称作共用电压)可通过形成在薄膜晶体管基板边缘处的短接件(或称为短路件：short)(未示出)施加至滤色器基板的共用电极25。而且，电压(后文中称作储存电容电压)可通过在薄膜晶体管基板的左侧和右侧处与储存电极33联接的储存电极线被施加至薄膜晶体管基板的储存电极33。如上所述，由于共用电压和储存电容电压可在基板的外围部分处被施加，故它们在基板边缘处的值可与它们在基板中心处的值不同。因此，可能出现如显示带绿色的颜色、闪烁和水平串扰之类的问题。
图3A是示出LCD单元像素的传统颠倒驱动法的图，而图3B是示出可能显示在LCD中心处的带绿色的颜色的图。图3A示出2×1颠倒驱动法，该颠倒驱动法每两个栅极线选集颠倒极性，而图3B示出出现在LCD中心处的带绿色的颜色显示，该LCD通过2×1颠倒驱动来驱动。这一问题通常由于在基板的中心处共用电压和储存电容电压之间大的变化而出现。
发明内容
本发明提供一种具有导电性柱状间隔件的滤色器基板，用于最小化跨越基板的共用电压的变化和储存电容电压的变化，并且还用于最小化基板中心处共用电压和储存电容电压之间的变化。
本发明的附加特征将在随后的叙述中阐述，并且，部分将从叙述中变得显而易见，或可通过对本发明的实施了解到。
本发明披露了一种滤色器基板，所述滤色器基板包括：基板；布置在所述基板上的黑色矩阵；多个滤色器，所述多个滤色器布置在所述基板和所述黑色矩阵上；布置在所述滤色器上的保护涂层(或称为外敷层，外涂层)；第一柱状间隔件，所述第一柱状间隔件布置在所述保护涂层上用于保持液晶晶元(或称为液晶单元)间隙；以及共用电极，所述共用电极布置在所述保护涂层和所述第一柱状间隔件上。所述第一柱状间隔件布置在所述基板的显示区域内。
本发明还披露了一种滤色器基板，所述滤色器基板包括：基板；布置在所述基板上的黑色矩阵；多个滤色器，所述多个滤色器布置在所述基板和所述黑色矩阵上；共用电极，所述共用电极布置在所述多个滤色器的整个表面上；以及布置在所述共用电极上的第一柱状间隔件，所述第一柱状间隔件保持液晶晶元间隙。所述第一柱状间隔件由导电材料形成，并布置在所述基板的显示区域内。
本发明还披露了一种LCD屏板，所述LCD屏板包括：包括第一导电性柱状间隔件的第一基板；与所述第一基板相对的第二基板；以及布置在所述第一和第二基板之间的液晶。所述第一导电性柱状间隔件布置在所述第一基板的显示区域内。
应理解的是，前面的一般性描述和随后的详细描述都是示例性和解释性的，并旨在提供对权利要求所述的本发明的进一步说明。
附图说明
被包括在内以提供对本发明的进一步理解，并被并入且构成了说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明原理。
图1是普通LCD中单元像素的等效电路图。
图2A是传统滤色器基板的示意性剖视图，而图2B是传统LCD的示意性剖视图。
图3A是示出根据现有技术、LCD单元像素的颠倒驱动的图，而图3B是图示出现在LCD中心处的泛绿现象的图。
图4A、图4B、图4C、图4D和图4E是剖视图，示出根据本发明示例性实施例所述的滤色器基板的制作工艺。
图5是根据本发明另一示例性实施例所述的滤色器基板的剖视图。
图6A是根据本发明示例性实施例所述的LCD屏板的薄膜晶体管基板的示意性平面视图，而图6B和图6C是沿图6A的线A-A’取得的LCD屏板的示意性剖视图。
图7A和图7B分别是示出根据现有技术和本发明的示例性实施例所述、滤色器基板共用电压和薄膜晶体管基板储存电容电压分布的视图。
图8A是根据现有技术所述、具有短接件的LCD屏板的示意性剖视图，而图8B是根据本发明示例性实施例所述的LCD屏板的示意性剖视图。
具体实施方式
在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以多种不同的形式实现，并不应被解释为仅限于此处所阐述的实施例。而是这些实施例被提供以便该公开内容是详尽的，并将把本发明的范围完全传达给本领域技术人员。在这些附图中，层和区域的尺寸及相对尺寸可能为了清楚而被放大。附图中类似的附图标记表示类似的元件。
将了解到，当涉及到如层、膜、区域或基板之类的元件“在另一元件上”(“on”)的时候，该元件可能是直接在另一元件上，或者也可能存在插入元件。与此对比，当涉及元件“直接在另一元件上”(“directly on”)的时候，不存在插入元件。
图4A、图4B、图4C、图4D和图4E是剖视图，示出根据本发明示例性实施例所述的滤色器基板的制作工艺。
参照图4A，黑色矩阵120可形成在基板110上。基板110可以是诸如玻璃基板的透明绝缘基板，并且，黑色矩阵120可由诸如铬的薄金属膜或碳基有机材料制成。而且，黑色矩阵120可形成在像素边界的附近，以将滤色器彼此分离，并阻挡可能穿透位于不受像素电极控制的区域处的液晶晶元的光，从而可以提高LCD的对比率。
参照图4B，诸如红色(R)、蓝色(B)和绿色(G)滤色器的多个滤色器130形成在具有黑色矩阵120的基板110上。
可使用以下工艺来构造滤色器130。其中散布有红色着色剂的彩色负性光致抗蚀剂可被涂敷到基板上，且然后使用掩膜曝光。此时，红色滤色器将形成在其下面的掩膜区域被开口且然后被曝光。随后，如果使用显影液显影彩色负性光致抗蚀剂，则曝光区域上的光聚引发剂与显影液反应从而形成聚合物。这样，在显影期间聚合物不被去除，且聚合物的图案保留。结果，在显影期间只有未曝光区域被去除，从而在基板上形成红色滤色器。上述工艺可被反复进行以在基板上形成蓝色和绿色滤色器。
参照图4C，保护涂层(或称为外敷层，外涂层)140可形成在多个滤色器130上。保护涂层140提供改进的阶梯覆盖以便形成下面所述的共用电极，并且，保护涂层140可通过在滤色器130上涂覆丙烯酸树脂等形成。
参照图4D，保持液晶晶元间隙的柱状间隔件150可形成在保护涂层140上。柱状间隔件150可在对应于黑色矩阵120的区域内在滤色器基板上以规则间隔布置。根据本发明的示例性实施例，柱状间隔件150可以规则间隔形成在LCD屏板的显示区域内。这里，LCD屏板的显示区域是指驱动屏板时显示图像的屏板的区域。
下面将讨论柱状间隔件150的形成工艺。有机绝缘膜可被涂敷在保护涂层140上，并且，然后可执行使用柱状间隔件形成掩膜的光刻工艺来形成柱状间隔件150。
参照图4E，充当共用电极160的透明导电性层可通过溅射法等方法形成在保护涂层140和柱状间隔件150的整个表面上。共用电极160可由如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的材料形成。
根据上述滤色器基板制作工艺，由于共用电极160形成在柱状间隔件150上，故包括共用电极160的柱状间隔件150可以是导电性的。
图5是根据本发明另一示例性实施例所述的滤色器基板的剖视图。
参照图5，该滤色器基板包括透明绝缘基板110、黑色矩阵120、多个滤色器130、保护涂层140、柱状间隔件155和共用电极160。
黑色矩阵120可形成在透明绝缘基板110、如玻璃基板上。而且，多个滤色器130、如R、B和G滤色器可形成在具有黑色矩阵120的基板110上。然后，保护涂层140可形成在滤色器130上，且充当共用电极160的透明导电性层可通过溅射法等方法形成在保护涂层140的整个表面上。共用电极160可由如ITO或IZO的材料形成。
保持液晶晶元间隙的柱状间隔件155可形成在共用电极160上。在这种情况下，柱状间隔件155可包括导电材料。柱状间隔件155可以在对应于黑色矩阵120的区域内以规则间隔布置在滤色器基板上。根据本发明的示例性实施例，柱状间隔件155以规则间隔形成在LCD屏板的显示区域内。
图6A是根据本发明示例性实施例所述的LCD屏板的薄膜晶体管基板的示意性平面视图，而图6B和图6C是沿图6A的线A-A’取得的LCD屏板的示意性剖视图。
参照图6A，薄膜晶体管基板包括：多条栅极线220，多条栅极线220在第一方向上延伸，并以预定间隔布置在透明绝缘基板上以传输栅极信号；多条数据线270，多条数据线270与栅极线220交叉、并与栅极线220电绝缘地形成；像素电极290，像素电极290形成在栅极线220和数据线270所限定的像素区域上；多个薄膜晶体管，所述多个薄膜晶体管与像素电极联接并形成在栅极线220和数据线270的相交处；平行于栅极线220延伸的储存电极线230；和储存电极233，储存电极233连接至储存电极线230，并延伸到像素区域内以与像素电极290交叠。
薄膜晶体管基板还包括接触件295，接触件295用于电连接储存电极230和柱状间隔件150或155。接触件295可形成在像素边界处，以将相邻的储存电极相互电连接。
栅极线220布置在水平方向上，且栅极线220的一部分突出以形成栅极电极223。数据线270布置在垂直方向上，且数据线270的一部分突出以形成源极电极273。薄膜晶体管允许像素电极290响应供应给栅极线220的信号以对应于从数据线270施加的像素信号的数据电压被充电。薄膜晶体管包括栅极电极223、源极电极273和电连接至像素电极290的漏极电极275。
参照图6B，薄膜晶体管基板包括透明绝缘基板210、栅极线220、储存电极233、储存电极线230、栅极绝缘膜240，和接触件295。滤色器基板与薄膜晶体管基板相对布置，并包括透明绝缘基板110、黑色矩阵120、多个滤色器130、保护涂层140、柱状间隔件150和共用电极160。
栅极线220和以预定间隔与栅极线220隔开的储存电极233或储存电极线230形成在薄膜晶体管基板的透明绝缘基板210上，并且，栅极绝缘膜240形成在栅极线220和储存电极233或储存电极线230上。接触孔形成在栅极绝缘膜240内以暴露储存电极线230或储存电极233的一部分，并且，接触件295形成在具有接触孔的栅极绝缘膜240上，以将相邻的储存电极233或储存电极线230相互电连接。
而且，具有共用电极160的柱状间隔件150接触接触件295，从而电连接共用电极160与储存电极233。而且，如上所述，柱状间隔件150可在显示区域内以规则间隔形成在基板上。这样，由于滤色器基板的共用电极160和薄膜晶体管基板的储存电极233可通过柱状间隔件150和接触件295相互电连接，故基本相同的共用电压和储存电容电压(即，施加到储存电极和储存电极线的电压)可被施加到基板上显示区域的整个表面上。结果，基板上共用电压和储存电容电压的变化以及基板中心处共用电压和储存电容电压之间的变化可被最小化。因此，由于基板中心处共用电压和储存电容电压之间的变化而在显示区域内产生的带绿色的颜色以及由于电压变化而产生的其他问题，如闪烁和水平串扰，可得到改进或解决。
图6C中所示的LCD屏板与图6B中所示的LCD屏板不同之处在于它们的滤色器基板柱状间隔件155和150。因此，略去对图6C的LCD屏板的描述。
图7A和图7B分别是示出根据现有技术和本发明所述、滤色器基板共用电压和薄膜晶体管基板储存电容电压分布的视图。
参照图7A，根据现有技术，A表示施加至滤色器基板共用电极的共用电压分布，而B表示施加至薄膜晶体管基板储存电极的储存电容电压分布。参照图7B，根据本发明，A’表示施加至滤色器基板共用电极的共用电压分布，而B’表示施加至薄膜晶体管基板储存电极的储存电容电压分布。
可以看到，相对较大的变化出现在分布A和B之间，尤其是在基板的中心处。相反，可以看到，在分布A’和B’之间存在相对较少的变化，即便是在基板的中心处也是如此。
图8A是根据现有技术所述、包括短接件的LCD屏板的示意性剖视图，而图8B是根据本发明示例性实施例所述的LCD屏板的示意性剖视图。
参照图8A，传统LCD屏板可包括：薄膜晶体管基板30；形成在薄膜晶体管基板30端部处的共用电压端子60；滤色器基板20；形成在滤色器基板20上的共用电极25；密封图案40，密封图案40用于接合薄膜晶体管基板30和滤色器基板20；间隔件80，间隔件80布置在薄膜晶体管基板30和滤色器基板20之间以保持LCD的晶元间隙；以及短接件50，短接件50用于电连接共用电压端子60与共用电极25。短接件50建立共用电压端子60和滤色器基板20的共用电极25之间的电接触以允许电压被施加至共用电极25。
然而，如果用根据本发明示例性实施例所述的柱状间隔件取代短接件50，则可以省略形成短接件的工艺，从而降低其材料成本。图8B示出使用柱状间隔件150或155来施加共用电压给滤色器基板共用电极的LCD屏板。
参照图8B，滤色器基板可包括：形成在透明绝缘基板110上的黑色矩阵120；形成在黑色矩阵120上的多个滤色器130；形成在多个滤色器130上的保护涂层140；形成在保护涂层140上的柱状间隔件150；和形成在保护涂层140和柱状间隔件150上的共用电极160。在这种情况下，柱状间隔件150形成在基板的外周边上，优选在非显示区域内。这里，非显示区域是指驱动LCD屏板时不显示图像的区域。
薄膜晶体管基板包括：薄膜晶体管，薄膜晶体管充当开关元件，以便施加或切断给液晶的信号电压；像素电极(未示出)；和储存电容(未示出)，储存电容用于将施加给像素电极的信号电压保持预定的周期。密封图案400形成在基板的外周边上，以将滤色器基板和薄膜晶体管基板接合在一起。薄膜晶体管包括：包括栅极电极的栅极线220；栅极绝缘膜240；活性层250；欧姆接触层260；源极/漏极电极270；和绝缘膜280。
用于施加电压给共用电极160的共用电压端子235形成在薄膜晶体管基板的外周边上，并且，共用电压端子235和柱状间隔件150可通过接触件297相互电连接。可选地，接触件297可被省略，并且柱状间隔件150可接触共用电压端子235。因此，可通过使用柱状间隔件150将共用电压施加给共用电极160，而无须形成单独的短接件。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，可通过在滤色器基板上形成导电性柱状间隔件以及使用导电性柱状间隔件来电连接共用电极与储存电极，来最小化基板中心处共用电压和储存电容电压之间的变化以及跨越基板的共用电压变化和储存电容电压变化。因此，包括显示器中心部分处的带绿色的颜色、闪烁和水平串扰的问题可得到解决或减轻。
对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本发明精神或范围的情况下对本发明作出多种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖对本发明的这些修改和变化，只要它们在所附权利要求及其等同物的范围以内。

Claims (13)

1.一种滤色器基板，包括：
基板；
布置在所述基板上的黑色矩阵；
多个滤色器，所述多个滤色器布置在所述基板和所述黑色矩阵上；
布置在所述滤色器上的保护涂层；
布置在所述保护涂层上的第一柱状间隔件，所述第一柱状间隔件保持液晶晶元间隙；
共用电极，所述共用电极布置在所述保护涂层和所述第一柱状间隔件上，所述第一柱状间隔件布置在所述共用电极和所述保护涂层之间；以及
第二柱状间隔件，所述第二柱状间隔件布置在所述基板的非显示区域内以允许电压被施加至所述共用电极，
其中，所述第一柱状间隔件布置在所述基板的显示区域内，所述第二柱状间隔件布置成连接至形成在薄膜晶体管基板的外周边上的共用电压端子，所述共用电压端子用于施加电压给共用电极。
2.如权利要求1所述的滤色器基板，其中，所述第一柱状间隔件布置在对应于所述黑色矩阵的区域内。
3.如权利要求1所述的滤色器基板，其中，所述共用电极包括氧化铟锡或氧化铟锌。
4.一种滤色器基板，包括：
基板；
布置在所述基板上的黑色矩阵；
多个滤色器，所述多个滤色器布置在所述基板和所述黑色矩阵上；
共用电极，所述共用电极布置在所述滤色器上；以及
布置在所述共用电极上的第一柱状间隔件，所述第一柱状间隔件保持液晶晶元间隙，所述共用电极布置在所述第一柱状间隔件和所述滤色器之间；以及
第二柱状间隔件，所述第二柱状间隔件布置在所述基板的非显示区域内以允许电压被施加至所述共用电极，
其中，所述第一柱状间隔件包括导电材料，并布置在所述基板的显示区域内，所述第二柱状间隔件布置成连接至形成在薄膜晶体管基板的外周边上的共用电压端子，所述共用电压端子用于施加电压给共用电极。
5.如权利要求4所述的滤色器基板，进一步包括保护涂层，所述保护涂层布置在所述滤色器和所述共用电极之间。
6.如权利要求4所述的滤色器基板，其中，所述第一柱状间隔件布置在对应于所述黑色矩阵的区域内。
7.一种液晶显示屏板，包括：
包括第一导电性柱状间隔件的第一基板；
与所述第一基板相对的第二基板；以及
布置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶，
其中，所述第一导电性柱状间隔件布置在所述第一基板的显示区域内并配置用于与接触件电连接，所述接触件与储存电极电连接，其中，所述第二基板包括：
透明绝缘基板；
多个储存电极，所述多个储存电极布置在所述透明绝缘基板上；
绝缘膜，所述绝缘膜布置在所述储存电极上，并包括用于暴露储存电极的一部分的接触孔；以及
接触件，所述接触件布置在相邻的接触孔上，以将相邻的储存电极相互电连接，
其中，所述第一基板进一步包括：
透明绝缘基板；
布置在所述透明绝缘基板上的黑色矩阵；
多个滤色器，所述多个滤色器布置在所述透明绝缘基板和所述黑色矩阵上；
布置在所述滤色器上的保护涂层；以及
共用电极，所述共用电极布置在所述保护涂层和所述第一导电性柱状间隔件上，所述第一导电性柱状间隔件布置在所述共用电极和所述保护涂层之间；
其中，所述第一导电性柱状间隔件布置在所述保护涂层上，以保持液晶晶元间隙，
其中，所述第一导电性柱状间隔件布置在对应于所述黑色矩阵的区域内，
其中，所述第一基板进一步包括第二导电性柱状间隔件，所述第二导电性柱状间隔件布置在所述第一基板的非显示区域内并允许电压被施加至所述共用电极。
8.如权利要求7所述的液晶显示屏板，其中，所述第一导电性柱状间隔件接触所述接触件。
9.如权利要求7所述的液晶显示屏板，其中，所述接触件包括氧化铟锡或氧化铟锌。
10.如权利要求7所述的液晶显示屏板，其中，所述第二基板进一步包括共用电压端子，所述共用电压端子用于给所述第一基板的共用电极施加电压。
11.如权利要求10所述的液晶显示屏板，其中，所述共用电压端子布置在所述第二基板的边缘处，并电连接至所述第二导电性柱状间隔件。
12.如权利要求10所述的液晶显示屏板，其中，所述第二基板进一步包括连接至所述储存电极的储存电极线。
13.如权利要求12所述的液晶显示屏板，其中，相同的电压被施加至所述储存电极线和所述共用电压端子。
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