CN108345150A - 液晶显示装置及其显示面板内突出电极的品质改善的方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示装置及其显示面板内突出电极的品质改善的方法，平面切换显示装置包含多个突出电极。每一突出电极皆有表面包含成份为金属氧化物的外电极层的突出体。在外电极层与突出体的表面之间有一辅助接着介质。辅助接着介质包含金属成分，或金属合金。突出体的形状可为长方形、三角形、钟形、圆顶长方形、或上端有圆头或扁平头，下端有比底部细的腰部的剖视。

Description

液晶显示装置及其显示面板内突出电极的品质改善的方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置，特别涉及一种液晶显示装置。
背景技术
平面切换(IPS)是一种用于液晶显示面板上的显示科技，使用扭曲向列型(TN)或对掌性向列型的液晶做为控制光强度的介质。显示面板上可用蓝相液晶(BPLC)的向列型液晶来控制光的传播，而电极的结构在控制液晶显示的驱动电压与显示的对比度上扮演了很重要的角色。
在一使用向列型液晶做为控制光强度的介质的平面切换液晶显示面板中，控制液晶分子的排列与组态的电场，是由交替排列于显示面板的下基板上的两套突出电极来提供。典型的显示面板具有两个基板，两个偏振方向不同的偏振片分别设置于两个基板上。液晶分子的组成，以及两个偏振片的偏振方向，控制着显示面板的光穿透率。
蓝相液晶的表现很大程度取决于蓝相液晶的材质。如本领域所知，蓝相液晶有三种材质：BP-I、BP-II和BP-III。研究指出，相比于BP-I，BP-II展现的迟滞现象较小且反应时间较快。而BP-III在微秒尺度上的反应时间上有巨大的进步。这三种蓝相液晶类型可以用双螺旋柱体(DTCs)的组合结构来区分。BP-I的双螺旋柱体的组合是体心立方，BP-II是简单立方，BP-III则是任意取向(无定形)。蓝相液晶的优势在于小于毫秒的反应时间，然而，为了让蓝相液晶稳定，需使用聚合物稳定剂。而使用聚合物稳定剂对于蓝相液晶有一大坏处，是造成了一个平面切换单元会需要大于100V的驱动电压。为了降低驱动电压，在平面切换单元会使用突出电极，将所需的驱动电压减低到35V。然而，突出电极的涂层很容易剥落，造成平面切换单元良率低。
下列参考文献为相关的背景技术。
在Chen,U.S.Pat.No.7,652,285里揭露了用于形成薄膜晶体管(TFT)的其他技术，此专利申请由本专利申请人的母公司友达光电(AU Optronics Corp)提出，并且通过引用将其全部内容并入本文。根据此专利的揭露，让TFT的通道成形的方法为蚀刻第二金属层，以便打开栅电极上第二金属层的一部分，分离源极与漏极。蚀刻的方式有很多种，例如第7,652,285号专利中图2A至图2E所揭示的后通道蚀刻流程以及例如图5A至图5D及图6所揭示的蚀刻终止流程。
在第7,652,285号专利中揭示可以通过添加在导电非晶硅层的侧壁形成的间隔物层，将导电非晶硅层由绝缘层隔离，以减少薄膜晶体管的泄漏电流。在第7,652,285号专利中揭示间隔物层可通过在执行第二金属层的蚀刻之后，将导电非晶硅层的暴露表面氧化来形成。在第7,652,285号专利中揭示该表面可以通过不同的技术被氧化，包含氧气电浆灰化，或在四氟化碳和六氟化硫气体存在下使用臭氧离子体。
在Tsujimura et al.,U.S.Pat.No.6,689,629里揭露了用于形成TFT的其他技术，此专利申请由本专利申请人的母公司友达光电(AU Optronics Corp)提出，并且通过引用将其全部内容并入本文。诸如阵列中的扫描线与信号线的布线，通常以低电阻成分组成，例如铝或铝合金，来加快扫描线与信号线的工作速度。然而，铝易被氧化，因此，此专利发明了以双层结构来布线的方法，下层的材料为铝或铝合金，或其它低电阻材料。上层的材料为钼、铬、钽、钛、其合金或抗氧化导电材料。
此专利进一步发明扫描线与信号线与连接垫互相接触，阵列经此连接到驱动系统。此专利也发明了位于连接垫与像素电极之间的虚拟导电图案的形成，但此图案不与基板上的任何布线接触。在一限定区域内增加导电物质的密度，此虚拟导电图案可减少蚀刻底切，并改善布线的倾斜侧面(taper)形状。
发明内容
本发明为一种平面切换液晶显示装置，包含多个突出电极，用以控制液晶层的光偏振向性。每一突出电极包含一突出体与设置于其上的外电极层，外电极层与突出体之间的接着性可由一接着增强介质来增强。
因此，本发明的第一部分为一种液晶显示装置，包括第一基板、第二基板和液晶层，设置于第一基板与第二基板之间；以及多个第一突出电极与多个第二突出电极，交替排列于第二基板上，使每一该些第一突出电极均与至少一该些第二突出电极相邻且间隔且有间距，每一该些第一突出电极与每一该些第二突出电极均包含具带有一表面的突出体，且该些突出体的该表面均设置有电极层，该些电极层包括一外电极层，和一辅助接着介质设置于外电极层与表面之间；以及电压源电性连接该些第一突出电极和该些第二突出电极，该电压源配置以在其中一第一突出电极与一相邻的第二突出电极之间提供一电位势，使当在该第一突出电极与该第二突出电极之间提供该电位势时，该液晶层被设置于第一光学态；以及当该第一突出电极与该第二突出电极电性耦合时，该液晶层被设置于第二光学态。
于本发明的一或多个实施方式中，外电极层包含金属氧化层，金属氧化层成分选自由ITO,IZO,IGO,InO,ZTO,ZnO,ZnON及AlZTO组成的群组的一的材料。
于本发明的一或多个实施方式中，辅助接着介质包含金属。
于本发明的一或多个实施方式中，辅助接着介质包含铝或钼。
于本发明的一或多个实施方式中，辅助接着介质包含金属合金，金属合金包含钼以及选自由铌、钽、钛、锆、钨、铝及氮化物组成的群组之一的成分所构成。
于本发明的一或多个实施方式中，其金属合金包含铝以及选自由铌、钽、钛、锆、钨、钼及氮化物组成的群组之一的成分所构成。
于本发明的一或多个实施方式中，辅助接着介质厚度范围从1纳米至50纳米。
于本发明的一或多个实施方式中，辅助接着介质在电极层中占的重量范围从百分之0.001至百分之30。
于本发明的一或多个实施方式中，外电极层厚度范围从1纳米至200纳米。
于本发明的一或多个实施方式中，突出体具有剖视，剖视包括与第二基板相邻的第一部分，以及与第一部分相对的第二部分与本体段，本体段以第一部分、第二部分、第一侧与第二侧为界。第一部分有基底宽度，将第一侧与第二侧隔开一距离，距离最小处为本体段的腰部具腰部宽度，腰部宽度小于基底宽度。
本发明的第二部分为一种改善显示面板内的突出电极的品质的方法，该突出电极包含突出体与设置于突出体上的电极层，该方法包含：
提供辅助接着介质在突出体与外电极层之间，其中该外电极层以一导电物质制作，且辅助接着介质包含和导电物质不同的物质。
本发明通过说明书结合图1A至图6来具体说明。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A为绘示根据本发明一实施方式的液晶显示装置的剖视图；
图1B为绘示图1A中的液晶显示装置的下基板的上视图，下基板上设置有多个第一突出电极与多个第二突出电极；
图2A为绘示根据本发明一实施方式的液晶显示装置的液晶分子按第一光学态的排列情况；
图2B为绘示根据本发明一实施方式的液晶显示装置的液晶分子按第二光学态的排列情况；
图3为绘示根据本发明一实施方式的突出电极的剖视图，突出电极有电极层设置于突出体上；
图3A为绘示根据本发明一实施方式的突出电极的突出体；
图3B为绘示根据本发明一实施方式的突出体的表面有辅助接着介质设置于其上；
图3C为绘示根据本发明另一实施方式的突出电极上的电极层；
图3D-3J为绘示根据本发明另一实施方式的突出电极的突出体；
图4为绘示根据本发明又另一实施方式的突出电极的突出体；
图4A为绘示图4中根据本发明此实施方式的电极层设置于该突出电极上；
图4B为绘示图4中根据本发明另一实施方式的电极层设置于该突出电极上；
图5为绘示图4中的突出体的形状特征；
图5A与图5B为绘示图3H-图3J中的突出体的形状特征；
图6为绘示图4中根据本发明一实施方式的突出体的两个邻接部分。
其中，附图标记
5：液晶显示装置
10：第一基板
12：第一偏光片
20：第二基板
22：第二偏光片
28：电压源
30：液晶层
32：液晶分子
40：第一突出电极
42：电极层
44：外电极层
46：辅助接着介质
50：第二突出电极
58：核心
59：表面
60：突出体
bw：基部宽度
65：基部
66：剖视
wst：腰部宽度
69：腰部
70：顶部
72：弧形边缘
74：平坦边缘
76：第一角度
80：底部
82：上边缘
84：下边缘
86：第二角度
87：侧边缘
88：侧边缘
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
一般来说，突出电极的制作为影响平面切换液晶显示装置的显示屏幕品质的主要因素，包括了突出电极的结构、组成与其制作过程。电极层的品质以及突出电极的形状，也会影响显示屏幕的穿透效率，对比度与图像锐利度。典型的突出电极包含突出体，镀有导电层。平面切换显示装置常见的缺陷之一，是导电层与突出体分离(部分或某程度的分离)，以下称之为「剥落」。此缺陷会影响显示屏幕的透光率，并导致平面切换显示装置的良率极低。且突出电极的形状不仅在像素处于「亮」的状态时，影响两相邻电极之间的电位差以及显示屏幕透光率，在像素处于「暗」的状态时，也会影响暗态亮度。液晶显示屏幕的对比度的定义就是液晶显示屏幕在「亮」的状态时的透光率除以在「暗」的状态时的暗态亮度。
请参照图1A以及图1B，为绘示根据本发明一实施方式，液晶显示装置5包含第一基板10、第二基板20以及设置于第一基板10与第二基板20之间的液晶层30。液晶显示装置5亦包含设置于与第一基板10相邻的第一偏光片12，与设置于与第二基板20相邻的第二偏光片22，以及多个第一突出电极40与多个第二突出电极50交替地布置在第二基板20上，使得每个第一突出电极40与第二突出电极50中的至少一个相邻且间隔。每一第一突出电极40与第二突出电极50皆具有电极层42。电压源28和第一突出电极40的电极层42与第二突出电极50的电极层42电性连接，用于在第一突出电极40与相邻的第二突出电极50之间提供电位势或电场。
第一偏光片12有第一偏振方向，第二偏光片22有相异的第二偏振方向。液晶层30包含多个液晶分子32，根据第2A、2B图的绘示，液晶分子32根据电位势来排列。液晶层30的光同向性是根据液晶分子32排列的第一光学态和第二光学态所定义。液晶层30的光同向性以及第一、第二偏振方向，共同决定了液晶显示装置的透光率。根据本发明一实施方式，当在第一突出电极40和第二突出电极50之间提供电位势时(Von)，液晶分子32以第一光学态排列。而当第一突出电极40电与第二突出电极50电耦合时(Voff)，液晶分子32以第二光学态排列。
根据图3的绘示，每一第一突出电极40与第二突出电极50均有突出体60以及电极层42。电极层42包含外电极层44以及辅助接着介质46。根据图3A的绘示，突出体60有核心58及表面59。核心58的上部大致为圆形或弧形，但也可为其他形状。核心58的下部可以带有一笔直的壁，但也可以是别种结构，如图3D-图3I与图4所示。根据图3B的绘示，辅助接着介质46设置于突出体60的核心58上。根据图3C的绘示，突出体60上只有一部分镀有电极层42。根据本发明一实施方式，外电极层44可以由金属氧化层组成，金属氧化层成分选自由ITO,IZO,IGO,InO,ZTO,ZnO,ZnON及AlZTO组成的群组的一的材料，其中I或In是铟，T是锡，Z或Zn是锌，G是镓，Al是铝，N是氮和O是氧。外电极层44可被定义为透明导电层，用以接收电压源28提供的电位势。辅助接着介质46可以为金属组成，金属例如可以包含铝(Al)或钼(Mo)。辅助接着介质46也可以金属合金组成，金属合金包含钼和选自铌、钽、钛、锆、钨、铝及氮化物组成的群组的一的成分所构成。根据本发明另一实施方式，辅助接着介质46可以金属合金组成，金属合金包含铝和选自由铌、钽、钛、锆、钨、钼及氮化物组成的群组的一的成分所构成。
辅助接着介质46可被定义为一不透明导电层。
举例而言，可以通过溅镀制程将辅助接着介质46镀于核心58上。根据溅镀于表面的金属量，辅助接着介质46有可能形成或不形成一薄膜或一层。辅助接着介质46也可以是分散地分布于突出体60的表面上的离散块状物。辅助接着介质46的厚度范围从1纳米至50纳米。更精确而言，辅助接着介质46的厚度范围通常从1纳米至10纳米，或甚至0纳米至5纳米。辅助接着介质46在电极层42中占的重量范围从百分的0.001至百分的30。第一突出电极40与第二突出电极50的高度范围通常从0.5微米至20微米，但也可以更大或更小。根据本发明多个实施方式，外电极层44的厚度范围从1纳米至200纳米，但也可以更厚或更薄。
如图3所示，电极层42可以覆盖突出体60的整个表面，但是如图3C所示，也可以仅覆盖突出体60的顶部。如图3A所示，突出体60可以具有大致笔直的壁，但也可以是其他形状。根据本发明一实施方式，如图3D所示，突出体60的剖视可以是钟形。根据本发明多个实施方式，突出体60的剖视可以是长方形(如图3E)、梯形(如图3F)、三角形(如图3G)、花瓶形(如图3H)、烧瓶形(如图3I)或圆顶形(如图3J)。根据本发明另一实施方式，如图4所示，突出体60的剖视可以形成为哑铃状。在图3A和图3D至图4所示的剖视中，剖视高度可以大于、等于或小于宽度。
如图4A和图4B所示，电极层42可以覆盖突出体60的整个表面，但也可以仅覆盖突出体60的顶部。
图5和图6进一步描述了突出体60的哑铃形剖视。如图5所示，突出体60的核心58具有定义为腰部宽度wst的腰部69和定义为基部宽度bw的基部65，其中腰部宽度小于基部宽度。腰部为中间部分的相对侧之间的最短距离，基部为与显示器的第二基板20的上表面相邻的平坦侧(参见图1A)。如图6所示，突出体60的剖视66可以由两个邻接部分代表：顶部70和底部80。顶部70包括弧形边缘72和平坦边缘74，弧形边缘72和平坦边缘74在P1处彼此相接。在P1处弧形边缘72和平坦边缘74之间的角度被定义为第一角度76。底部80具有上边缘82，下边缘84和两个侧边缘87和88。两个侧边缘87和88之间的最短距离被定义为突出体60的腰部69具有腰部宽度wst，并且下边缘84的长度被定义为突出体60的基部65具有基部宽度bw。上边缘82和侧边缘87在P2处彼此相接，上边缘82和侧边缘87之间的角度被定义为第二角度86。根据本发明多个实施方式，第一角度76与第二角度86的总和范围在90和180度之间。
同样的，如图3H与图3I所示的突出电极也具有比基部宽度小的腰部宽度，如图5A与图5B所示。
综上所述，在一个有多个突出电极用以控制液晶层的透光率的平面切换液晶显示装置里，每个突出电极都包含突出体与设置在突出体上的电极层，电极层与突出体之间的接着力可经由辅助接着介质来增强。电极层可由金属氧化物构成。接着增强介质包含诸如铝和/或钼的金属，或者由包含钼以及选自由铌、钽、钛、锆、钨、铝及氮化物组成的群组之一的成分组成的金属合金。金属合金亦可由包含铝以及选自由铌、钽、钛、锆、钨、钼及氮化物组成的群组之一的成分组成。突出体的核心可由聚合物制成，例如聚酰亚胺(polyimide)、环氧树脂(epoxy)或聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)。
根据本发明多个实施方式，辅助接着介质46的厚度范围从1纳米至50纳米，但也可小于1纳米或大于50纳米。辅助接着介质46在电极层42中占的重量比例范围从0.001％至30％，更精确来说，范围通常从0.001％至4％或5％。辅助接着介质46的厚度与显示屏幕的透光率之间有关联，当辅助接着介质46较薄时，透光率较高。举例而言，与突出电极不具有辅助接着介质46的显示装置相比，在突出电极上具有约1纳米厚的辅助接着介质46的显示装置的透光率大于95％。在突出电极上具有约50纳米厚的辅助接着介质46的显示装置的透光率小于85％。辅助接着介质46可以是经过轻微溅镀的薄膜，因此具有明显的不连续性以增加表面59的粗糙度。
虽然突出电极可以是各种形状，但是哑铃形状的突出电极具有驱动电压较低的优点。突出电极的高度范围从0.5微米至20微米，但也可以更小或更大。
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 (14)

1.一种液晶显示装置，包含：
一第一基板；
一第二基板；
一液晶层，设置于该第一基板与该第二基板之间；其特征在于，包含：
多个第一突出电极与多个第二突出电极，交替排列于该第二基板上，使每一该些第一突出电极均与至少一该些第二突出电极相邻且间隔，每一该些第一突出电极与每一该些第二突出电极均包含具有一表面的一突出体，且该突出体的该表面均设置有一电极层，该电极层包括一外电极层，和一辅助接着介质，设置于该外电极层与该表面之间；以及
一电压源，电性连接该些第一突出电极和该些第二突出电极，该电压源配置以在其中一第一突出电极与一相邻的第二突出电极之间提供一电位势，使
当在该第一突出电极与该第二突出电极之间提供该电位势时，该液晶层被设置于一第一光学态；以及
当该第一突出电极与该第二突出电极电性耦合时，该液晶层被设置于一第二光学态。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该外电极层包含一金属氧化层。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，该金属氧化层成分选自由ITO,IZO,IGO,InO,ZTO,ZnO,ZnON及AlZTO组成的群组之一的材料。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该辅助接着介质包含一金属或一金属合金。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，该金属包含铝或钼。
6.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，该金属合金包含钼以及选自由铌、钽、钛、锆、钨、铝及氮化物组成的群组之一的成分所构成。
7.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，该金属合金包含铝与选自由铌、钽、钛、锆、钨、钼及氮化物组成的群组之一的成分所构成。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该辅助接着介质厚度范围从1纳米至50纳米。
9.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该外电极层厚度范围从1纳米至200纳米。
10.一种改善显示面板内的突出电极的品质的方法，该突出电极包含一突出体与一设置于该突出体上的一外电极层，其特征在于，该方法包含：
在该突出体与该外电极层之间提供一辅助接着介质，其中该外电极层以一导电物质制作，且该辅助接着介质包含一与该导电物质不同的物质。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该外电极层包含一金属氧化层。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该金属氧化层成分选自由ITO,IZO,IGO,InO,ZTO,ZnO,ZnON及AlZTO组成的群组之一的材料。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该辅助接着介质包含一金属或一金属合金。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该金属包含铝或钼。
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