CN1285005C - 液晶显示器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种液晶显示器及其制作方法，上述液晶显示器包括：一第一基板，其上形成有多条相互平行的栅极线与多条相互平行的数据线，且栅极线与数据线是垂直相交，并于相邻二栅极线与相邻二数据线间形成一象素区；一源极-漏极区形成于象素区内，且此源极是与上述相邻二数据线中的一数据线形成电性连接；一第一象素电极形成于象素区上，且与上述漏极形成电性连接；一第二基板设置于第一基板上方既定距离处，其上形成有多个彩色滤光区，每一彩色滤光区下方并对应有一象素区；以及一第二象素电极层形成于第二基板上，其具有一厚度相对较小的区域，且此区域是对应于上述数据线的上方。本发明中藉由将部分数据线上方对应象素电极薄化或去除，减低象素电极与数据线的耦合电容，进而改善串音(crosstalk)现象，并提升显示画面品质。
Description
技术领域
本发明是有关于液晶显示器及其制作方法，特别有关于可改善串音现象的液晶显示器及其制作方法。
背景技术
液晶显示器(liquid crystal display，以下简称LCD)是目前平面显示器发展的主流，其显示原理是利用液晶分子所具有的介电异方性及导电异方性，于外加电场时使液晶分子的排列状态转换，造成液晶薄膜产生各种光电效应。
液晶显示器的面板结构一般为由两片基板迭合而成，中间留有一定距离的空隙用以灌注液晶，而在上下两基板上分别形成有对应电极，用以控制液晶分子的转向及排列。
一般薄膜晶体管(Thin Film Transistor；TFT)液晶显示器的面板，由一片设置有薄膜晶体管阵列的TFT阵列基板及一片设置有彩色滤光膜层的彩色滤光片所组成，以下分别说明TFT阵列基板与彩色滤光片的详细结构。
首先参照图1与图2说明TFT阵列基板的制作流程，图1为一TFT阵列基板的俯视图；图2显示沿图1中线段I-I剖切所得剖面图。
首先提供一绝缘基板(例如玻璃、石英等)101，接着依序形成栅极108和绝缘层107(图1中未显示)于绝缘基板101上，之后一通道层106形成于上述绝缘层107之上、源极电极102和漏极电极103分别形成于通道层106之上，源极102和漏极103是由掺有杂质的多晶硅所形成。数据线104和象素电极105设置于绝缘107上，分别耦接源极电极102和漏极电极103。由多晶硅构成的信道层106，配置于源极电极102和漏极电极103之间，并分别和源极电极102和漏极电极103形成电性接触。
图3显示沿图1中线段II-II剖切所得剖面图，其显示在TFT阵列基板中数据线104部分的剖面情形。
接着参照图4，说明彩色滤光片的结构。彩色滤光片的基本结构为于一玻璃基板201上，先制作一层防反射的黑矩阵层202(black matrix，BM)，接着再依序制作具有透光性红203、绿204、蓝205(RGB)三原色的彩色滤光膜层(彩色滤光膜层的形状、尺寸、色泽、配列依不同用途的液晶显示器而异)，最后再溅镀上一层象素电极层206，其材质一般为透明导电膜(如氧化铟锡，ITO)，作为薄膜晶体管阵列基板上象素电极105的对应电极。
如上所述，分别完成TFT阵列基板与彩色滤光片后，再将此两片基板对准贴和，使并于中间灌注液晶3，密封后就完成了液晶显示器面板的制作。
此时，沿图1中线段II-II剖切上述面板，所得剖面图如图5所示。由于象素电极层206为全面性的形成在上板201上，因此在数据线104上方亦对应形成有象素电极层206，由于象素电极层206与数据线104皆属金属材质，两种金属重迭后再加上中间夹有介电材质的液晶，会产生电容效应，容易造成讯号的衰减，而引发串音现象，而此现象在大尺寸面板时更容易发生，会导致显示时画面品质不良，影响良率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于改善液晶显示器的串音现象，并提升显示画面品质。
为达上述目的，本发明中藉由将彩色滤光片基板一侧的象素电极图形化，使部分对应于TFT基板的数据线上方的象素电极薄化或去除，以减低彩色滤光片基板的象素电极与TFT基板的数据线两者间的的耦合电容，进而可降低串音效应、改善显示的画面品质，达到提升显示器良率及性能的功效。
本发明所提的液晶显示器包括：一第一基板，其上形成有多条相互平行的栅极线与多条相互平行的数据线，且上述栅极线与数据线是垂直相交，并于相邻二栅极线与相邻二数据线间形成一象素区；一源极-漏极区形成于上述象素区内，且此源极是与上述相邻二数据线中的一数据线形成电性连接；一第一象素电极形成于上述象素区上，且与上述漏极形成电性连接；一第二基板设置于第一基板上方既定距离处，其上形成有多个彩色滤光区，每一彩色滤光区下方并对应有第一基板上的一象素区；以及一第二象素电极层形成于该第二基板上，其具有一厚度相对较小的区域，且该区域是对应于上述数据线上方。
本发明尚提供一液晶显示器包括：一第一基板，其上形成有多条相互平行的栅极线与多条相互平行的数据线，且上述栅极线与数据线是垂直相交，并于相邻二栅极线与相邻二数据线间形成一象素区；一源极-漏极区形成于上述象素区内，且此源极是与上述相邻二数据线中的一数据线形成电性连接；一第一象素电极形成于上述象素区上，且与上述漏极形成电性连接；一第二基板设置于第一基板上方既定距离处，其上形成有多个彩色滤光区，每一彩色滤光区下方并对应有第一基板上的一象素区；以及一第二象素电极层形成于第二基板上，其具有一穿孔区域，且此穿孔区域是对应于上述数据线上方。
上述液晶显示器的制作方法，包括：提供一基板，其上形成有多条相互平行的栅极线与多条相互平行的数据线，且上述栅极线与数据线是垂直相交，并于相邻二栅极线与相邻二数据线间形成一象素区，于象素区内形成有一源极-漏极区，且此源极是与上述相邻二数据线中的一数据线形成电性连接；形成一第一象素电极于上述象素区上，且与上述漏极形成电性连接；提供一第二基板于第一基板上方既定距离处，其上形成有多个彩色滤光区，以及一第二象素电极层，且第二象素电极层具有一厚度相对较小的区域；对准上述第一与第二基板，使第二基板上的每一彩色滤光区下方对应有第一基板上的一象素区，且使上述区域下方对应于上述数据线；以及贴合上述第一与第二基板。
根据本发明，上述第一与第二象素电极的材质并无限定，较佳为氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
根据本发明，上述区域的厚度相对第二象素电极层而言较小，其可利用如微影蚀刻等制程将此区域薄化或去除，而得相对较小厚度或一穿孔区域。其厚度并无限制，因只需相对较小的厚度，即可降低此象素电极层与数据线间的耦合电容，而达本发明的功效，惟较佳的厚度为0，亦即将此区域中的第二象素电极完全去除，而形成穿孔。
根据本发明，上述区域及穿孔区域可为由多个条状区域组成，且此等条状区域为由上述源极-漏极区上方所对应的区域所分隔。
根据本发明的液晶显示器及制作方法，透过液晶显示器的结构设计，亦即藉由将部分数据线上方对应象素电极薄化或去除，而可降低数据线的电容负荷(C loading)、降低因耦合电容(coupling capacitance)而引起的串音效应(crosstalk)，进而提高显示器的画面品质。
附图说明
图1是显示公知TFT-LCD有源阵列基板基板的俯视图。
图2是为沿图1中线段I-I剖切所得剖面图。
图3是显示沿图1中线段II-II剖切所得剖面图。
图4显示一公知彩色滤光片的结构。
图5显示图1与图3的基板组合后的面板，沿图1中线段II-II剖切所得剖面图。
图6A～图6D是显示本发明实施例TFT-LCD有源阵列基板制作流程的俯视图。
图7A～图7K是显示本发明实施例中彩色滤光片的制程。
符号说明：
0、0’、101、201～基板；
108、300、301～栅极线；
104、400、401数据线；
107、305～绝缘层；
306～象素区；
307～接触孔；
105、801～象素电极；
310～晶体管区；
108、312～栅极；
106～通道层；
313～n+α-Si层；
103、314～漏极；
102、316～源极电极；
202、701～黑矩阵层；
203、702～红色滤光膜层；
204、704～绿色滤光膜层；
205、703～蓝色滤光膜层；
206～透明导电膜；
3～液晶；
705～平坦层；
706～透明导电层；
707～图案区。
具体实施方式
为了让本发明的上述目的、特征和优点更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：
TFT-LCD有源阵列基板的制作
图6A～图6D是显示本实施例TFT-LCD有源阵列基板制作流程的俯视图。本实施例中以底栅极(bottom gate)的模式为例说明TFT-LCD有源阵列基板的制作，然而本发明并不限于底栅极的TFT-LCD有源阵列基板，亦可应用于顶栅极(top gate)的TFT-LCD有源阵列基板。
首先，如图6A所示，提供如为玻璃的一基底0，进行一沉积制程与第一道微影蚀刻步骤(PEP-I，即使用第一个光罩)而形成横向延伸的平行栅极线300、301于基底0上，其中栅极线300具有一凸出部，此凸出部是一栅极312。接着，形成一栅极绝缘层305(未显示)于栅极线300、301、栅极312及基底0上。其中，栅极线300、301与栅极312例如是经由沉积法所形成的金属层。其中，栅极绝缘层305例如是经由沉积法所形成的二氧化硅层、氮化硅(SiNx)层或氮氧化硅层。
接着请参照图6B，进行一沉积制程与第二道微影蚀刻步骤(PEP-II，即使用第二个光罩)而形成α-Si层(在n+α-Si层313下方，未显示)与n+α-Si层313于部分栅极绝缘层305上，其中α-Si层与n+α-Si层313是构成位在晶体管区310的一半导体岛(α-Si semiconductor island)。
接着请参照图6C，先沉积一导体层(未图示)，然后进行第三道微影蚀刻步骤(PEP-III，即使用第三个光罩)去除部份该导体层(未图示)而形成纵向延伸的数据线400、401于栅极绝缘层305上，以及形成一源极316与一漏极314于该n+α-Si层313上。接着，以源极316与漏极314为罩幕，回蚀部分n+α-Si层313而露出部分α-Si层的表面，如此即构成了位在晶体管区310的一薄膜晶体管(TFT)结构，其中源极316是与数据线400电性连接。
接着请参照图6D，图6D是显示本实施例TFT-LCD有源阵列基板的俯视图。
在完成晶体管区310的薄膜晶体管制作后，接着全面性形成一透明光阻层(未显示)于基板0表面，并经由曝光显影，于对应漏极314上方形成一接触孔307，以露出漏极314表面。
最后，形成象素电极801于象素区306上。象素电极801采用透明性高、电阻低的材质，例如氧化铟锡，用以驱动液晶排列方向。象素电极801经由接触孔307与漏极314形成电性连接。
彩色滤光片的制作
彩色滤光片有许多制作方法，如颜料分散法、染色法、电着法、印刷法等。以下举颜料分散法为例，说明本实施例中彩色滤光片的制程。参照图7A～图7I，说明彩色滤光片的制作流程。
如图7A，首先提供一玻璃基板0’，并在其上形成一遮光层701，其材质例如为金属铬或黑色感光树脂，接着如图7B，利用微影蚀刻形成矩阵图案，称为黑矩阵，作为遮光之用，并用以分隔接续制作的彩色滤光层，以增进色彩的对比性。
其次依序制作红、蓝、绿三原色的滤光象素。首先如图7C，利用旋涂方式在基板0’表面形成一红色颜料光阻702，接着如图7D，以曝光显影的方式，在预定形成红色象素的位置留下红色颜料光阻702，并去除其余位置的红色颜料光阻。如图7E，以同样方式，依序于基板0’表面，分别在黑矩阵701分隔的象素区中形成蓝色703与绿色704的滤光象素。彩色滤光片中象素的排列位置并不一定，红、绿、蓝三色可以马赛克方式、直条式或三角形方式排列。
如图7F，接着在基板0’表面覆盖一层透明的平坦层705，最后如图7G，再于平坦层705表面形成一层象素电极层706，其材质一般为透明导电膜，例如为ITO或IZO，用以驱动液晶分子的排列。之后进行本发明的一关键步骤：于象素电极层706上形成一层光阻(未显示)，并经一道微影蚀刻制程，剥除光阻后于象素电极层706上形成一图案区707，如图7H。图7I显示彩色滤光片的俯视图，图案区707的位置为对应前述TFT-LCD有源阵列基板上数据线400、401的位置，为由多个条状区域组成，且分隔条状区域的部分正好对应TFT-LCD有源阵列基板上源极-漏极区310所邻接的数据线。在蚀刻制程中，可利用控制蚀刻时间使图案区707的厚度较其余象素电极层706的厚度小，如图7J所示，亦可如图7H，将图案区707部分的透明导电材质完全去除。
cell制程
接着，如一般液晶显示器制程，进行彩色滤光片基板与TFT-LCD有源阵列基板的对准及贴合步骤，使每一象素区306上方分别对应有一彩色滤光区702、703、704，且使图案区707的条状区域与数据线400、401重迭，并使分隔条状区域的部分正好对应TFT-LCD有源阵列基板上源极-漏极区310所邻接的数据线，其部分剖面图如图7K所示。
最后，再于贴和后的液晶显示器内灌注液晶，封口后即完成本实施例液晶显示器的制作。
本实施例液晶显示器的结构，TFT-LCD有源阵列基板部分包含一基板0，其上形成有相互平行的栅极线300、301与相互平行的数据线400、401，且栅极线300、301与数据线400、401是垂直相交。于相邻栅极线300、301与相邻数据线400、401间形成一象素区306，而于象素区306内形成有一晶体管区310，源极316与数据线400形成电性连接。于象素区306上方并形成有一象素电极801。
彩色滤光片部分包括一基板0’，其上形成有黑矩阵701、彩色滤光象素702、703、704、平坦层705、以及图案化的象素电极层706。其中图案区707为由多个条状区域组成，在经基板对准贴和封装后，与TFT-LCD有源阵列基板上数据线400、401的位置重迭，且分隔条状区域的部分正好对应TFT-LCD有源阵列基板上源极-漏极区310所邻接的数据线。
如上述，本发明的液晶显示器的结构及制作方法，藉由将彩色滤光片基板一侧的象素电极图形化，使部分对应于TFT基板的数据线上方的象素电极薄化或去除，以减低彩色滤光片基板的象素电极与TFT基板的数据线两者间的的耦合电容，进而可降低串音效应、改善显示的画面品质，达到提升显示器良率及性能的功效。
Claims (7)
1.一种液晶显示器，包括：
一第一基板，其上形成有多条相互平行的栅极线与多条相互平行的数据线，且上述栅极线与数据线垂直相交，并于相邻二栅极线与相邻二数据线间形成一象素区；
一源极-漏极区形成于该象素区内，且该源极是与该相邻二数据线中的一数据线形成电性连接；
一第一象素电极形成于该象素区上，且与该漏极形成电性连接；
一第二基板设置于该第一基板上方既定距离处，其上形成有多个彩色滤光区，每一彩色滤光区下方并对应有该第一基板上的一象素区；以及
一第二象素电极层形成于该第二基板上，其具有一厚度相对较小的区域，且该区域是对应于上述数据线上方。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中该区域为由多个条状区域组成，所述的条状区域是由所述的源极-漏极区域上方所对应的区域所分隔。
3.一种液晶显示器，包括：
一第一基板，其上形成有多条相互平行的栅极线与多条相互平行的数据线，且上述栅极线与数据线垂直相交，并于相邻二栅极线与相邻二数据线间形成一象素区；
一源极-漏极区形成于该象素区内，且该源极是与该相邻二数据线中的一数据线形成电性连接；
一第一象素电极形成于该象素区上，且与该漏极形成电性连接；
一第二基板设置于该第一基板上方既定距离处，其上形成有多个彩色滤光区，每一彩色滤光区下方并对应有该第一基板上的一象素区；以及
一第二象素电极层形成于该第二基板上，其具有一穿孔区域，且该穿孔区域是对应于上述数据线上方。
4.根据权利要求3所述的液晶显示器，其中该穿孔区域为由多个条状区域组成，所述的条状区域是由所述的源极-漏极区上方所对应的区域所分隔。
5.一种液晶显示器的制作方法，包括：
提供一基板，该基板上形成有多条相互平行的栅极线与多条相互平行的数据线，且上述栅极线与数据线垂直相交，并于相邻二栅极线与相邻二数据线间形成一象素区，于该象素区内形成有一源极-漏极区，且该源极是与该相邻二数据线中的一数据线形成电性连接；
形成一第一象素电极于该象素区上，且与该漏极形成电性连接；
提供一第二基板于该第一基板上方既定距离处，其上形成有多个彩色滤光区，以及一第二象素电极层，且该第二象素电极层具有一厚度相对较小的区域；
对准上述第一与第二基板，使该第二基板上的每一彩色滤光区下方对应有该第一基板上的一象素区，且该区域下方对应于上述数据线；以及
贴合上述第一与第二基板。
6.根据权利要求5所述的液晶显示器的制作方法，其中该区域的厚度为0，亦即该第二象素电极层于该区域部分形成穿孔。
7.根据权利要求5所述的液晶显示器的制作方法，其中该区域为由多个条状区域组成，所述的条状区域是由所述的源极-漏极区上方所对应的区域所分隔。
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