CN1301436C

CN1301436C - 多重区块垂直排列型液晶显示器及其像素电极形成方法

Info

Publication number: CN1301436C
Application number: CNB2004100556625A
Authority: CN
Inventors: 苏振嘉; 吴明洲; 黄国有; 陈伯纶
Original assignee: Fujitsu Ltd; AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: CN1588213A

Abstract

本发明揭示一种多重区块垂直排列型液晶显示器，其包括：一第一基板、一第二基板、以及一液晶层。第一基板具有一第一区及一相邻的第二区，而一钝化保护层设置于第一基板的第一区上方。一介电层设置于第一基板的第二区上方，其介电常数低于6.5。一像素电极设置于钝化保护层上表面及其侧壁并介于第二区的第一基板及介电层之间，其具有至少一狭缝。第二基板平行设置于第一基板上方，其具有至少一突起结构平行于狭缝并与狭缝交替分布。液晶层设置于第一与第二基板之间。

Description

多重区块垂直排列型液晶显示器及其像素电极形成方法

技术领域

本发明涉及一种广视角(wide viewing angle)的液晶显示器，特别是涉及一种多重区块垂直排列型(multi-domain vertical alignment，MVA)液晶显示器及其像素电极形成方法。

背景技术

液晶显示器(LCD)利用外加电场的作用，使得液晶分子产生转动而改变液晶配向状态。液晶显示器藉由液晶分子配向变化所产生的各种光学性质的变化，例如复折射性、旋旋光性、二色性等，将其转换成视觉上的变化以达到显示影像信息的目的。由于液晶显示器具有厚度薄、重量轻、低耗电、及低操作电压等特点，目前已广泛应用于可携式个人计算机、数字相机、投影机等电子产品上，而在平面显示器市场中占有重要的地位。

然而，视角问题一直存在于液晶显示器中。为了增加其视角，目前采用的技术之一是将液晶区分隔成多重区块，使位于不同区块的液晶分子能够呈现出不同倾倒方向，进而达到增进视角的目的。为了使液晶分子呈现不同倾倒方向，一般的做法是使用突起结构(protrusion)及或狭缝(slit)(视作虚拟的突起结构)的组合，例如多重区块垂直排列型(MVA)液晶显示器。其中，突起结构或狭缝设置于液晶显示器上下基板内并朝向液晶层，使液晶分子产生预倾角，而在施加电压后，呈现出不同倾倒方向。

图1绘示出一现有多重区块垂直排列型液晶显示器的剖面示意图。此液晶显示器包含两平行相对的透明基板100及102。透明基板100上形成有多个薄膜晶体管(TFT)(未绘示)以及电连接这些晶体管的像素电极104，其中像素电极104具有多个狭缝105。再者，透明基板102上依序形成有彩色滤光片(color filter，CF)(未绘示)，且多个突起结构103设置于彩色滤光片上。在两透明基板100及102进行对位组装后，透明基板100上方的狭缝105与透明基板102上方的突起结构103相对并呈现交替分布。液晶层108形成于两透明基板100及102之间的空间。当电压施加于两透明基板100及102时，液晶层108中的液晶分子109呈现不同的倾倒方向，如图所示。

然而，在上述结构中，在不同视角时，光穿透率差异及γ曲线变化幅度甚大，导致严重的色偏现象，使得影像显示品质低落。由于液晶显示器在未来的平面显示器市场中，占有不可或缺的地位，因此有必要针对上述问题寻求改善之道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多重区块垂直排列型液晶显示器及其像素电极形成方法，其藉由重新设计液晶显示器的下基板像素电极结构，以在同一个像素区内形成两处不同的启始电压(thshold voltage)区。

本发明的另一目的在于提供一种多重区块垂直排列型液晶显示器及其像素电极形成方法，其主要利用一低介电材料层以降低液晶层的电压差，以形成两处不同起始电压区，并藉由调整两区域的面积比例，以缓和不同视角下光穿透率的变化量及γ曲线变化幅度，进而改善不同视角下的色偏现象。

根据上述的目的，本发明提供一种多重区块垂直排列型液晶显示器，其包括：一第一基板、一钝化保护层、一像素电极、一介电层、一第二基板、以及一液晶层。第一基板具有一第一区及一相邻的第二区，而钝化保护层设置于第一区的第一基板上方。介电层设置于第二区的第一基板上方，其介电常数低于6.5。像素电极设置于钝化保护层上表面及其侧壁并介于第二区的第一基板与介电层之间，其具有至少一狭缝。第二基板平行设置于第一基板上方，其具有至少一突起结构平行于狭缝并与狭缝交替分布。液晶层设置于第一基板与第二基板之间。

再者，介电层可由有机树脂所构成。介电层的厚度在0.5到2.5微米的范围，且切齐于钝化保护层上方的像素电极。

再者，第一区与第二区的面积比为1～4∶9～6。

又根据上述的目的，本发明提供一种多重区块垂直排列型液晶显示器的像素电极形成方法。首先，在一基板上形成一钝化保护层，接着再部分去除钝化保护层以在基板上定义出覆盖有钝化保护层的第一区及未覆盖有钝化保护层的第二区。接着，在钝化保护层上表面及其侧壁顺应性形成一导电层并覆盖第二区的基板上方，以作为像素电极。之后，在导电层中形成至少一狭缝。最后，在第二区的导电层上方形成一介电层，其介电常数低于6.5。

再者，介电层可由有机树脂所构成且。介电层的厚度在0.5到2.5微米的范围，且切齐于钝化保护层上方的像素电极。

再者，第一区与第二区的面积比为1～4∶9～6。

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图作详细说明。

附图说明

图1绘示出一现有多重区块垂直排列型液晶显示器的剖面示意图。

图2a到2d绘示出根据本发明实施例的形成多重区块垂直排列型液晶显示器的像素电极的流程剖面示意图。

图3a到3d依序绘示出图2a到2d的上视图。

图4绘示出根据本发明实施例的垂直排列型液晶显示器的剖面示意图。

图5绘示出图4的上视图。

图6为传统多重区块垂直排列型液晶显示器的γ曲线随视角而变化的关系曲线图。

图7为根据本发明实施例的多重区块垂直排列型液晶显示器的γ曲线随视角而变化的关系曲线图。

简单符号说明

现有

100、102～基板；103～突起结构；104～像素电极；105～狭缝；108～液晶层；109～液晶分子。

本发明

10～第一区；20～第二区；200、216～基板；201～像素区；202a～共享线；202b～栅极线；203～数据线；205～薄膜晶体管；205a～漏极；204、206～钝化保护层；210～导电层；212～狭缝；214～介电层；218～突起结构；220～液晶层；220a、220b～液晶分子。

具体实施方式

图2a到2d绘示出本发明实施例的形成多重区块垂直排列型液晶显示器(MVALCD)的像素电极的流程剖面示意图，而图3a到3d依序绘示出图2a到2d的上视图。

首先，请参照图2a及3a，其中图2a绘示出图3a中沿2a-2a线的剖面图。提供一基板200，例如一透明玻璃基底，以作为薄膜晶体管阵列基底的用。基板200上具有多个以阵列方式排列的像素区201，此处为了简化图示，仅绘示出单一像素区。接着，在基板200上方形成一金属层(未绘示)，例如铝金属层，再利用传统微影及蚀刻制造工艺以图案化上述导电层而形成一共享线(common line)202a及一栅极线202b。如图3a所示，共享线202a形成于像素区201的中间部位而将其分隔成上下两部分，而栅极线202b形成于像素区201下半部的边缘并平行共享线202a。此处，共享线202a供作储存电容电极之用，而栅极线202b具有一突出部以供作薄膜晶体管栅极电极之用。

接下来，请参照图2b及3b，其中图2b绘示出图3b中沿2b-2b线的剖面图。藉由传统薄膜晶体管制造工艺在基板200上制作出薄膜晶体管205以及数据线203，其连接薄膜晶体管205的源极(未绘示)并与栅极线202b垂直交错，如图3b所示。接着，在基板200的像素区201上形成一钝化保护层204，例如一氮化硅(SiN_x)层，以覆盖保护薄膜晶体管205及共享线202a。接着，在钝化保护层204上方形成一厚钝化保护层206，例如由有机树脂、或压克力树脂所构成，以增加钝化保护层的整体厚度。

接下来，请参照图2c及3c，其中图2b绘示出图3c中沿2c-2c线的剖面图。藉由现有微影及蚀刻制造工艺以部分去除钝化保护层206以露出钝化保护层204表面且在薄膜晶体管205的漏极205a上方形成一接触窗208，如图3c所示。在去除部分的钝化保护层206之后，便可在基板200上定义出第一区10及相邻的第二区20，其中第一区10上方覆盖有钝化保护层206而第二区20上方则未覆盖有钝化保护层206。再者，在本实施例中，像素区201中的第一区10与第二区20的面积比为1～4∶9～6。如图3c所示，第一区10的钝化保护层206呈现出数个梯形的上视轮廓。然而，本发明并未限定于此，钝化保护层206亦可呈现出数个平行四边形轮廓。再者，如图2c所示，钝化保护层206侧壁与基板200夹40到50度，而优选为45度。

最后，请参照图2d及3d，其中图2d绘示出图3d中沿2d-2d线的剖面图。在钝化保护层206上表面及侧壁顺应性形成一透明导电层210，例如一铟锡氧化物(ITO)层，并延伸覆盖第二区20的钝化保护层204上，以及接触窗208的内表面(与薄膜晶体管205的漏极205a电性接触)，用以作为像素电极。接着，利用现有微影及蚀刻制造工艺，在导电层210中形成至少一狭缝212，在本实施例中，此狭缝212作为多重区域垂直排列液晶显示器结构中虚拟的突起结构，其位于第二区20上方以露出部分的钝化保护层204表面。之后，在第二区20的导电层210上方填入一介电层214，其厚度在0.5到2.5微米的范围且切齐第一区10的钝化保护层207上方的导电层210(另外，第二区20上方的介电层214与第一区10上方的导电层210高度差可容许的误差范围为±0.5微米)。在本实施例中，介电层214为一低介电材料，其介电常数低于6.5，例如由有机树脂、或压克力树脂所构成。由于像素区201中的第一区10与第二区20的面积比为1～4∶9～6，故介电层214与第二区20的钝化保护层206的面积比约为1～4∶9～6。如此一来，便完成本发明的多重区域垂直排列型液晶显示器的像素电极制作。之后，提供一基板216，平行设置于基板200上方，藉由现有技术，在第一区10的基板216上形成至少一突起结构218，例如由有机树脂、或压克力树脂所构成，其平行对应于基板200上方的狭缝212并与狭缝212交替分布。接着，于基板200及216之间注入一液晶层220，例如一负介电各向异性(negative dielectricanisotropic)液晶层，如图4所示。

另外，需注意的是本实施例以单一狭缝212及单一平行对应设置的突起结构218作为范例，然而本发明并未限定于此，可依照设计需求，于像素区内形成相互平行且交替分布的多个狭缝与突起结构。

同样地，请参照图4以及图5。图5绘示出根据本发明实施例的垂直排列型液晶显示器的上视图，且图4显示出图5中沿4-4线的剖面图。其中，与图2d及3d的相同部件，使用相同的标号。此液晶显示器包括：两基板200及216、钝化保护层204及206、一像素电极210、一介电层214、以及一液晶层220。

基板200具有一像素区，其包含一第一区10及一相邻的第二区20，其中第一区10与第二区20的面积比为1～4∶9～6。基板200上方设置有一数据线203、一共享线202a及一栅极线202b。此处，共享线202a供作储存电容电极之用。

钝化保护层204设置于基板200上方以覆盖数据线203、共享线202a与栅极线202b。钝化保护层206设置于第一区10的基板200上方而覆盖部分的钝化保护层204(如图4所示)及部分的共享线202a。此处，钝化保护层206用以增加钝化保护层的整体厚度，其可包含一有机树脂、或压克力树脂。再者，第一区10的钝化保护层206呈现出数个梯形的上视轮廓。然而，本发明并未限定于此，其亦可具有平行四边形的上视轮廓。再者，如图4所示，钝化保护层206侧壁与基板200夹40到50度，而优选为45度。

像素电极210设置于钝化保护层207上表面及其侧壁并延伸覆盖第二区20的钝化保护层204表面，其具有至少一狭缝212以露出位于第二区20的部分的钝化保护层204表面。制作此狭缝212作为多重区域垂直排列液晶显示器结构中虚拟的突起结构。

介电层214设置于第二区20的像素电极210上方，其厚度在0.5到2.5微米的范围且切齐第一区10的钝化保护层206上方的导电层210(另外，第二区20上方的介电层214与第一区10上方的导电层210高度差可容许的误差范围为±0.5微米)。在本实施例中，介电层214为一低介电材料，其介电常数低于6.5，例如由有机树脂、或压克力树脂所构成。

基板216平行设置于基板200上方，其具有至少一突起结构218，其位于第一区10的基板200上方，并平行于第二区20的基板200上方的狭缝212而与该狭缝212呈交替分布。突起结构218可由有机树脂、或压克力树脂所构成。另外，需注意的是本实施例以单一狭缝212及单一平行对应设置的突起结构218作为范例，然而本发明并未限定于此，可依照设计需求，于像素区内形成相互平行且交替分布的多个狭缝与突起结构。

液晶层220设置于基板200及216之间。此处，液晶层220为一负介电各向异性(negative dielectric anisotropic)液晶层。

当施加电压于基板200、216之间，由于第二区20的基板200上方像素电极210位于低介电常数材料层214下方，此处液晶层220的电压差会降低亦即，相对于第一区10液晶层220中的液晶分子220b而言，第二区202液晶层220中的液晶分子220a需要较高的启始电压(threshold voltage)，使得在预定电压下，液晶层220于第一区10及第二区20呈现不同光穿透率。如此一来，再经由调整两区域10及20的面积比例(例如，第一区10与第二区20的面积比为1～4∶9～6)，便可缓和整体液晶层220的光穿透率变化量及γ曲线变化幅度，因此在不同视角下的色偏现象得以改善。

图6为传统多重区块垂直排列型液晶显示器的γ曲线随视角而变化的关系曲线图。曲线A、B、C、D分别表示视角为0°、20°、40°、60°的γ曲线。再者，图7为根据本发明实施例的多重区块垂直排列型液晶显示器的γ曲线随视角而变化的关系曲线图。曲线A’、B’、C’、D’分别表示视角为0°、20°、40°、60°的γ曲线。由图6及7比较可清楚看出，当视角大于0°时，根据本发明，其光穿透率变化量及γ曲线变化幅度情形可被有效地改善。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims

1、一种多重区块垂直排列型液晶显示器，包括：

一第一基板，具有一第一区及一相邻的第二区；

一钝化保护层，设置于该第一基板的该第一区上方；

一介电层，设置于该第一基板的该第二区上方，其介电常数低于6.5；

一像素电极，设置于该钝化保护层上表面及其侧壁并介于该第二区的该第一基板与该介电层之间，其具有至少一狭缝；

一第二基板，平行设置于该第一基板上方，其具有至少一突起结构平行于该狭缝并与该狭缝交替分布；以及

一液晶层，设置于该第一基板与该第二基板之间。

2、如权利要求1所述的多重区块垂直排列型液晶显示器，其中该介电层由有机树脂所构成。

3、如权利要求1所述的多重区块垂直排列型液晶显示器，其中该介电层的高度切齐该钝化保护层上方的该像素电极。

4、如权利要求1所述的多重区块垂直排列型液晶显示器，其中该第一区与该第二区的面积比为1～4∶9～6。

5、如权利要求1所述的多重区块垂直排列型液晶显示器，其中该狭缝位于该第二区的该第一基板上方。

6、一种多重区块垂直排列型液晶显示器的像素电极形成方法，包括下列步骤：

提供一基板；

在该基板上形成一钝化保护层；

部分去除该钝化保护层，以在该基板上定义出覆盖有该钝化保护层的第一区及未覆盖有该钝化保护层的第二区；

在该钝化保护层上表面及其侧壁顺应性形成一导电层并覆盖该第二区的该基板上方，以作为该像素电极；

在该导电层中形成至少一狭缝；以及

在该第二区的该导电层上方形成一介电层，其介电常数低于6.5。

7、如权利要求6所述的多重区块垂直排列型液晶显示器的像素电极形成方法，其中该介电层由有机树脂所构成。

8、如权利要求6所述的多重区块垂直排列型液晶显示器的像素电极形成方法，其中该介电层的高度切齐该钝化保护层上方的该导电层。

9、如权利要求6所述的多重区块垂直排列型液晶显示器的像素电极形成方法，其中该第一区与该第二区的面积比为1～4∶9～6。

10、如权利要求6所述的多重区块垂直排列型液晶显示器的像素电极形成方法，其中该狭缝位于该第二区的该基板上方。