CN101403837B - 液晶显示设备 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示设备，包括第一基板，其上具有公共电极；第二基板，耦接至第一基板，第二基板具有面对第一基板上的公共电极的一部分的连接电极，连接电极包括由金属制成的下电极，形成在下电极之上且具有多个接触孔的绝缘层，以及在该绝缘层之上由氧化物导体制成的上电极，上电极经由多个接触孔电连接至下电极；以及多个导电间隙件，设置在公共电极的所述部分与连接电极的上电极之间，以将公共电极的所述部分电连接至连接电极的上电极。

Description

液晶显示设备

本申请要求于2007年9月28日在日本提交的日本申请No.2007-255897以及2008年8月25日在日本提交的No.2008-215802的优先权，其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及液晶显示器。

背景技术

近年来，液晶显示设备由于具有薄、重量轻以及节省空间且低功耗而逐渐用作显示设备。具体而言，称为“有源矩阵型”的设备在今天非常流行，这样的设备具有其间夹置有液晶的两个基板：一个基板具有多个薄膜晶体管(TFT)以及以矩阵形式形成在其上的多个像素电极；而另一个基板上具有滤色片(CF)用以实现彩色显示。在此，将其上设置有TFT的玻璃基板称为“TFT基板”。而将具有滤色片的玻璃基板称为“CF基板”。通常，CF基板上形成有公共电极，而TFT基板具有用于将TFT基板连接至CF基板的公共电极的连接电极(下文中也称作“转移电极”)。

在传统的有源矩阵型液晶显示器中，TFT基板上的转移电极经由导电粒子连接至CF基板上的公共电极。图10是这种结构的横截面示意图。TFT基板1和CF基板2以设定间隔彼此面对耦接。在TFT基板1上，设置有多个TFT和分别连接至这些TFT的多个像素电极。另外，转移电极9形成在TFT基板1的边缘附近。偏振板5附接于TFT基板1的下表面上。

另一偏振板4附接于CF基板4的上表面上。在CF基板2的下表面上，设置有滤色片14和用于光屏蔽的黑矩阵(BM)15，该滤色片14允许特定波长的光通过。由诸如ITO(铟锡氧化物)的透明导电材料形成的公共电极16设置在滤色片14和黑矩阵15上。液晶3填充到在TFT基板1的像素电极和CF基板2的公共电极16之间形成的空间。

在此，TFT基板1和CF基板2经由密封件11耦接。为了将盒间隙设定为指定值，将设置衬垫料和导电间隙件8，其中衬垫料具有与所需盒间隙相对应的尺寸，而导电间隙件8是设置在密封件11中具有均匀直径的导电粒子。TFT基板1的转移电极9和CF基板2的公共电极16经由导电间隙件8电连接。

在上述的液晶显示设备中，转移电极由电阻系数相对低的金属材料，诸如Al、Mo形成。然而，如图10中所示，例如，转移电极的一部分在TFT基板的一个边缘处暴露于外部。鉴于此，转移电极的暴露部分可被由于空气中的潮气而导致的和/或暴露于腐蚀性空气造成的退化和/或腐蚀而损坏，造成连接断开且缺乏可靠性。

发明内容

因此，本发明致力于这样一种液晶显示设备，其实质上解决了由于现有技术的局限性和缺点而造成的一个或多个问题。

本发明的另外的特征和优点将会在下面的描述中被阐述，且部分会由于该描述而显而易见，或者可通过本发明的实践而获悉。本发明的目标和其它优点将通过书面描述及其权利要求以及附图中特别指出的结构而被认识和实现。

为了实现这些和其它优点且根据本发明的目的，如所实施和广泛描述的，本发明提供了一种液晶显示设备，包括其上具有公共电极的第一基板；耦接至该第一基板的第二基板，该第二基板具有面对该第一基板上的公共电极的一部分的连接电极，该连接电极包括由金属制成的下电极，形成在下电极之上且具有多个接触孔的绝缘层，以及在该绝缘层之上由氧化物导体制成的上电极，该上电极经由该多个接触孔电连接至该下电极；以及多个导电间隙件，其设置在公共电极的所述部分与该连接电极的上电极之间，以将公共电极的所述部分电连接至该连接电极的上电极。

另一方面，本发明提供一种液晶显示设备，包括第一基板，其上具有焊盘；耦接至该第一基板的第二基板，第二基板具有面对第一基板上的所述焊盘的连接电极，该连接电极的上表面由导电氧化物制成且具有多个凹槽；以及多个导电间隙件，其设置在该第一基板上的所述焊盘与该第二基板上的该连接电极之间，以将所述焊盘电连接至该连接电极，该多个导电间隙件分散在该连接电极之上，使得该多个导电间隙件中的一些保持在连接电极的上表面中的所述凹槽内，且该多个导电间隙件中的一些保持在其它区域中，且与所述焊盘和连接电极的上表面均接触。

另一方面，本发明提供一种形成液晶显示器的方法，包括：制备其上具有焊盘的第一基板；制备第二基板，该第二基板具有连接电极，该连接电极的上表面由导电氧化物制成且具有多个凹槽；将多个导电间隙件分散在该第二基板的连接电极之上；以及耦接第一基板和第二基板，使得连接电极面对第一基板上的所述焊盘，且使得该多个导电间隙件中的一些保持在连接电极的上表面中的所述凹槽内，并且该多个导电间隙件中的一些保持在其它区域中，且与所述焊盘和连接电极的上表面均接触。

应该理解上面的概括描述和下面的详细描述均是示例性和解释性的，并且意欲提供所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

图1示意性地示出了液晶显示器的平面图；

图2A是根据本发明实施例的液晶显示器的一部分的平面图；

图2B是沿着图2A的II-II线提取的横截面图；

图3A示意性地示出了用于液晶显示器的TFT基板；

图3B示意性地示出了用于液晶显示器的CF基板；

图4A是根据本发明实施例的液晶显示器的一部分的平面图；

图4B是沿着图4A的IV-IV线提取的横截面图；

图5是示出了接触孔间距比率(contanct hole pitch ratio)与不同的阻抗之间的关系的曲线图；

图6是示出了每单位区域接触孔的区域比与不同的阻抗之间的关系的曲线图；

图7A是根据本发明实施例的液晶显示器的一部分的平面图；

图7B是沿着图7A的VII-VII线提取的横截面图；

图8A是根据本发明实施例的液晶显示器的一部分的平面图；

图8B是沿着图8A的VIII-VIII线提取的横截面图；

图9A是根据本发明实施例的液晶显示器的一部分的平面图；

图9B是沿着图9A的IXV-IXV线提取的截面图；

图10是传统液晶显示器中的转移电极及其周围结构的横截面图。

具体实施方式

本发明的实施例将会参照附图进行描述。

图1示意性地示出了液晶显示器的平面图。图2A是根据本发明实施例的液晶显示器的一部分的平面图。图2B是沿着图2A的II-II线提取的横截面图。下电极92形成在TFT基板1上。下电极92由相对低电阻系数的材料形成，诸如Al、Mo。绝缘层17形成在下电极92上。此外，上电极91形成在绝缘层17上。上电极91由耐腐蚀性材料形成，诸如ITO(铟锡氧化物)、ZnO或其它类似材料。上电极91和下电极92一起构成转移电极9，该转移电极用作连接至公共电极16的连接电极。多个接触孔18形成在绝缘层17中。上电极91经由接触孔18连接至下电极。接触孔的尺寸例如可以是10μm×10μm的正方形。两个相邻的接触孔之间的间隔例如可以是大约10μm。

多个导电间隙件分散在公共电极16(或者公共电极的焊盘或一部分)与上电极91之间。公共电极16经由导电间隙件8电连接至转移电极9。在此，在将TFT基板1与CF基板2耦接之前，优选例如利用分配器将与导电间隙件混合的分散材料设置在转移电极9之上。这样，导电间隙件8可基本上均匀地分散在转移电极9之上。可选择地，这种分散材料可在对应于转移电极9的位置处设置在适当结构化的公共电极16(或焊盘或其一部分)上，以确保导电间隙件8的均匀设置。用于将TFT基板1与CF基板2粘牢的密封件可在进行固化之前与导电间隙件8混合，并且可用作合适的分散材料。

导电间隙件8可由其上具有导电涂层的绝缘材料形成。

如上所述，在该实施例中，转移电极9可有效地抵抗腐蚀性空气，且因此提高了可靠性，因为相对耐腐蚀性材料的诸如ITO、ZnO的导电氧化材料设置在由相对易受腐蚀的诸如Al、Mo的金属形成的下电极92之上。并且，因为上电极91经由形成在绝缘层17中的多个接触孔连接至下电极92，所以由导电氧化物形成的上电极91可靠地附接于TFT基板上。

如图1和2A所示，提供密封件19以将TFT基板1与CF基板2耦接，进而密封之间的空间。下电极92可例如经由分布在密封件19下的下走线93连接至辅助电容线Ls。

因此，在本发明实施例的一种形式中，如图3A中所示，多个有源元件TFT和多个分别连接至TFT的像素电极PIX形成在TFT基板1上。辅助电容线Ls与像素电极PIX一起形成辅助电容Cs。如图3B中所示，在该实例中公共电极16形成在CF基板上。辅助电容线Ls可电连接至公共电极16。这一连接可通过上述转移电极和导电间隙件来建立。密封件19密封TFT基板1与CF基板2之间的空间，且在该密封的空间内充入液晶。

在此，如图2B中所示，公共电极16在图2B中的“A”所指示的位置处经由导电间隙件8电连接至上基板91。然而，在图2B中的“B”所指示的位置处，导电间隙件8被保持在对应于接触孔18的位置。因此，许多位于接触孔18的该位置处的导电间隙件8是不稳定的，且无助于CF基板2的公共电极16与TFT基板1的上电极91之间的电连接。如果存在许多这样的导电间隙件8，则转移电极9与公共电极16之间的接触阻抗将增大。

图4A和4B示出了本发明的另一个实施例来解决这个潜在问题。图4A是根据本发明的这个实施例的液晶显示器的一部分的平面图。图4B是沿着图4A的IV—IV线提取的横截面图。与图2A和2B中所示的实施例相比较，更改了接触孔的尺寸和接触孔的间隔以缓解上述的潜在问题。

图5是示出了接触间距比率与不同的阻抗之间的关系的曲线图。水平轴所示的接触间距比率是两个相邻的接触孔之间的横向距离(沿垂直方向或者水平方向)与接触孔的尺寸(横向尺寸)之比。在该曲线图中，接触孔均具有基本上是10μm×10μm的正方形，且沿着垂直和水平方向以相等间隔设置。直径5μm的球形颗粒用作导电间隙件8。导电间隙件8分布为每mm²约130个。两个相邻接触孔18之间的横向间隔作为一个参数而变化。垂直轴示出了阻抗。在该曲线图中绘出了下电极92与公共电极16之间的阻抗、公共电极16与上电极91之间的阻抗以及下电极92与上电极91之间的阻抗。

按照定义，随着接触间距比率增大，接触孔18之间的横向间隔增大，从而减少了每单位区域接触孔的数目(增大了非导电区域)。因此，如图5中所示，在这种情况下，下电极92与上电极91之间的阻抗增加(参见曲线A)。另一方面，公共电极16与上电极91之间的阻抗随着接触间距比率的增大而减小(参见曲线B)。这是因为经由导电间隙件8促成CF基板2的公共电极16与TFT基板1的上电极91之间的电连接的区域随着接触间距比率的增大而增大。下电极92与公共电极16之间的阻抗显示为图5中的曲线C，它是曲线A与曲线B的组合。这样，下电极92与公共电极16之间的阻抗随着从值1开始增大的接触间距比率而减小；在接触间距比率约为3时达到其近似的最小值；并且当接触间距比率约从3增大时持续增大。因此，当接触间距比率约为3时，下电极92与公共电极16之间的电阻抗是最小的，因而在这个实施例中产生最优的接触间距比率。

图6示出了一曲线图，其中将图5的水平轴转换为接触孔18的区域比。即，图6的水平轴示出了每单位区域接触孔所占有的区域的百分比(称作“接触孔区域比”)。根据图6，下电极92与公共电极16之间的阻抗随着接触孔区域比从初始值25％减小而减小；当该接触孔区域比约为7％时达到其最小值；并且当接触孔区域比进一步从约7％减小时开始增大。这样，当接触孔区域比约为7％时，下电极92与公共电极16之间的阻抗最小，从而提供最优的接触孔区域比。

图4A和4B示出了接触间距比率约为3，即接触孔区域比约为7％的情况。在这个实例中，接触孔18的尺寸为10μm×10μm的正方形，而接触孔在垂直和水平方向上的横向间隔为30μm。在图2B所示的情况下，由“A”表示的部分促成上电极91与公共电极16之间的电连接，而“B”部分并未促成。因为接触间距比率(以及接触孔区域比)基于上述的分析而适当选择，所以使得下电极92与公共电极16之间的阻抗十分低，同时为两个基板的电连接提供抗腐蚀的可靠结构。

如图5和6中所示，当接触间距比率约为2至6(即接触孔区域比约为2％至11％)时，下电极92与公共电极16之间的阻抗显著低于接触间距比率为1(接触孔区域比为25％)处的阻抗值。根据设计需要和用途，在这个范围内的任意数可被认为是可接受的和所期望的。

此外，当接触间距比约为7时(当接触孔区域比约为1.5％时)，下电极与公共电极之间的阻抗与接触间距比率为1处(接触孔区域比为25％处)的阻抗相同。这样，根据设计需要和用途，接触间距比率约为1至7，或者接触孔区域比在约1.5％至约25％的范围是可接受的，且可被认为是所期望的结构。

在以上的实施例中，多个接触孔18相对均匀地分散在转移电极9的整个区域上。可选择地，接触孔18可相对于转移电极9提供在所选择的部分区域内。这种实施例在图7A至8B中示出。图7A是根据本发明实施例的液晶显示器的一部分的平面图。图7B是沿着图7A的VII-VII线提取的横截面图。图8A是根据本发明实施例的液晶显示器的一部分的平面图。图8B是沿着图8A的VIII-VIII线提取的横截面图。在图7A和7B中所示的实施例中，接触孔18沿垂直和水平方向以10μm(相邻两个接触孔之间)的间隔设置。在图8A和8B中所示的实施例中，接触孔18沿垂直和水平方向以30μm的间隔设置。然而，如图中所示，在两个实施例中，均存在在绝缘层17中没有接触孔的区域(在这些实例的中心的周围)。在这些实施例中，其中形成有接触孔的区域围绕其中未形成接触孔的区域。可选择地，根据设计需要和制造条件，也可在转移电极9的边缘附近形成接触孔形成区域。

在上述的各种实施例中，导电间隙件可保持在由接触孔形成的凹口或凹槽内。这个特性可有利地用来将导电间隙件充分均匀地分散在转移电极9之上。即，在这些凹槽中的导电间隙件在其横向移动方面受到限制，且可作为阻挡料来防止不期望大数目的导电间隙件从转移电极9之上的期望区域溢出。

图9A和9B示出了本发明的另一个实施例。图9A是根据本发明实施例的液晶显示器的一部分的平面图。图9B是沿着图9A的IXV-IXV线提取的横截面图。与以上实施例相比，在这个实施例中，下电极92物理连接至上电极91的区域与上电极91经由导电间隙件电连接至公共电极16的区域分离设置。

如图9A和9B中所示，延伸自上电极91的走线201和202设置在密封件19之下。下电极92在绝缘层17中也形成有多个接触孔的相应的位置处也具有图案。因此，走线201和202经由位于密封件19下方的多个接触孔连接至下电极92。换句话说，上电极91和下电极92延伸至位于密封件19下方的区域，且在该区域内经由接触孔18彼此连接，使得建立上电极91与下电极92之间的连接的区域与导电间隙件8分散在转移电极9上的区域分离定位。

利用这个结构，公共电极16与上电极91之间的电连接建立在整个区域上图9B中的“A”部分处，因为在这个区内没有由于接触孔的原因而存在的凹槽。因此，基本上所有导电间隙件均促成公共电极16与上电极91之间的电连接，且在公共电极16与上电极91之间建立了可靠的连接。当上电极91与下电极92在该区域内未电连接时，它们经由形成在绝缘层17中的接触孔18而通过设置在密封件19下方的走线201和202电连接。因为这些接触孔设置在密封件19下方，所以这个结构不需要额外的用来建立上电极91和下电极92之间连接的区域。这样，无需扩大液晶显示器的横向尺寸。

在上面的实施例中，接触孔的形状为正方形。然而，接触孔的两维形状可为圆形、矩形或者任何其它适合的形状。

显然，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可对本发明的液晶显示器设备做出各种更改和变型。因此，本发明意欲覆盖落入所附的权利要求及其等同物的范围内的各种更改和变型。

Claims (17)

1.一种液晶显示设备，包括：

第一基板，其上具有公共电极；

第二基板，耦接至所述第一基板，所述第二基板具有面对所述第一基板上的所述公共电极的一部分的连接电极，所述连接电极包括由金属制成的下电极，形成在所述下电极之上且具有多个接触孔的绝缘层，以及在所述绝缘层之上由氧化物导体制成的上电极，所述上电极经由所述多个接触孔电连接至所述下电极；以及

多个导电间隙件，其设置在所述公共电极的所述部分与所述连接电极的所述上电极之间，以将所述公共电极的所述部分电连接至所述连接电极的所述上电极，

其中所述接触孔所占有的区域相对于单位区域的百分比为大约1.5％至大约25％。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述上电极的表面轮廓在大体上对应于所述绝缘层中的所述接触孔的位置处具有多个凹槽，所述多个导电间隙件在除了凹进区域以外的位置处与所述公共电极的所述部分和所述连接电极的所述上电极均接触。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个接触孔均具有基本上正方形的形状，并且沿横向方向以基本上恒定的间距设置，所述接触孔的一个边的长度与两个相邻的接触孔之间的距离的比率为大约1至大约7。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述比率为大约2至大约6。

5.根据权利要求3所述的设备，其中所述比率为大约3。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述百分比为大约2％至大约11％。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述百分比为大约7％。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二基板还包括在面对所述第一基板的表面上的多个有源元件和分别连接至所述有源元件的多个像素电极，以及

其中所述连接电极的所述下电极连接至用于与所述像素电极一起形成电容的辅助电容线。

9.根据权利要求1所述的设备，还包括密封件，所述密封件密封所述第一基板和所述第二基板之间的空间，其中所述连接电极的所述上电极在由所述密封件限定的区域的外部，经由所述导电间隙件电连接至所述公共电极的所述部分。

10.根据权利要求1所述的设备，还包括密封件，所述密封件密封所述第一基板和所述第二基板之间的空间，其中所述多个接触孔中的至少一些形成在所述绝缘层中对应于一部分所述密封件的位置处。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述上电极由透明导电氧化物形成。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述上电极由铟锡氧化物(ITO)形成。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述接触孔形成为矩形形状。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述导电间隙件基本上为球形，并且所述接触孔的区域大于所述导电间隙件的直径。

15.根据权利要求1所述的设备，其中所述接触孔为正方形、矩形和圆形中的一种。

16.一种液晶显示设备，包括：

第一基板，其上具有焊盘；

第二基板，耦接至所述第一基板，所述第二基板具有面对所述第一基板上的所述焊盘的连接电极，所述连接电极的上表面由导电氧化物制成且具有多个凹槽；以及

多个导电间隙件，其设置在所述第一基板上的所述焊盘与所述第二基板上的所述连接电极之间，以将所述焊盘电连接至所述连接电极，所述多个导电间隙件分散在所述连接电极之上，使得所述多个导电间隙件中的一些保持在所述连接电极的所述上表面中的所述凹槽内，并且所述多个导电间隙件中的一些保持在其它区域中，且与所述焊盘和所述连接电极的所述上表面均接触，

其中所述凹槽所占有的区域相对于单位区域的百分比为大约1.5％至大约25％。

17.一种形成液晶显示器的方法，包括：

制备其上具有焊盘的第一基板；

制备第二基板，所述第二基板具有连接电极，所述连接电极的上表面由导电氧化物制成且具有多个凹槽；

将多个导电间隙件分散在所述第二基板的所述连接电极之上；以及

耦接所述第一基板和所述第二基板，使得所述连接电极面对所述第一基板上的所述焊盘，且使得所述多个导电间隙件中的一些保持在所述连接电极的所述上表面中的所述凹槽内，并且所述多个导电间隙件中的一些保持在其它区域中且与所述焊盘和所述连接电极的所述上表面均接触，

其中所述凹槽所占有的区域相对于单位区域的百分比为大约1.5％至大约25％。

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