CN1527113A - 广视角液晶平面显示器 - Google Patents

Abstract

一种广视角液晶平面显示器，具有用来制作晶体管的下玻璃基板以及用来制作彩色滤光片的上玻璃基板，并且在上、下玻璃基板间具有液晶层；此外，另包含像素电极、共通电极以及导电凸块；导电凸块是由上玻璃基板向下延伸抵住下玻璃基板，使得上、下玻璃基板保持一特定间距，且电性连接至像素电极；当施加电压使得像素电极与共通电极产生电位差时，所产生的横向电场将使液晶层中的每个液晶分子转向角度更为一致；由于本发明具有较佳的横向电场分布，使得在同样的驱动电压条件下，即便拉大像素电极与共通电极间的间距，仍能维持一定的图像品质；此外，由于本发明因电场分布均匀，所以仅需较短的反应时间。

Description

广视角液晶平面显示器

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)，特别是一种薄膜晶体管液晶显示器，其通过间隙物上的导电层连接像素电极，使得液晶层中的水平横向电场分布更为均匀。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)是利用液晶分子旋转偏极光方向与双折射率的特性来达到显示明暗的效果，此特性与入射光的角度有关，因此液晶显示器本质上就有视角的间题，随着观赏者角度不同而有不同的显示品质，视角愈大所看到的对比愈低，随着液晶显示器大型化的发展，提升各视角对比与颜色均匀性则愈显得重要。

起因于大尺寸面板以及电视所要求的宽广视觉效果与品质要求皆较监视器严格，更由于电视画质要求在每个视角颜色都一样，且要求液晶反应时间在每个灰阶及视角都要一致，IPS(In Plane Switching Mode)面内启动开关模式的广视角技术正好可以符合上述这些要求，而成为应用在LCDTV面板生产上的重要技术。

图1为一广视角液晶显示器的基本结构，包含下玻璃基板10、像素电极12、共通电极14、上玻璃基板18以及液晶层16。当施加电压使像素电极12与共通电极14产生一电位差时，像素电极(pixel electrode)12与共通电极(common electrode)14间的横向电场即可控制液晶层中的液晶分子，来控制光线的通过与否达到明暗的效果。不过因为电极只有在下玻璃基板10，这将使得接近上玻璃基板18的电场会较弱，且电极上方的电力线方向已偏离水平状态，使得不同区域液晶分子转向的程度也会有所不同，此外，能够产生横向电场的区域比像素电极12与共通电极14间的间距还小，使得开口率不易提升。

欲改善上述缺失，习知技术尝试了多种做法，例如：增加整体电场强度，以加强上玻璃基板18区域的电场强度。此举虽使得远离电极区域的液晶分子得到较佳的转向程度，却使得靠近电极区域的液晶分子因电场过强而转向过度，反而偏离了透光较佳的角度，对于提升整体的发光效率并无多大的效果，反倒是徒增功率消耗。有鉴于此，本发明提供一种广视角液晶显示器的制作方法，不仅可降低驱动电压，亦有助于开口率的提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种可降低驱动电压的液晶显示器结构。本发明的另一目的是提供一种可提升开口率的液晶显示器结构。

本发明提供一种簿膜晶体管液晶显示器，此液晶显示器具有用来制作晶体管的下玻璃基板以及用来制作彩色滤光片的上玻璃基板，并且在上、下玻璃基板间具有液晶层。此外，另包含形成于下玻璃基板上表面的像素电极，形成于下玻璃基板上表面的第一共通电极，以及形成于上玻璃基板下表面的第二共通电极。第二共通电极对应于下玻璃基板上表面的第一共通电极的正上方。还有由上玻璃基板下缘向下凸出抵住下玻璃基板的间隙物，使得上、下玻璃基板保持一特定间距。此外，另有一导电层，形成于间隙物的外表面，且电性连接至像素电极。

当施加电压使得像素电极与第一、第二共通电极产生电价差时，通过间隙物上的导电层连接至像素电极，将使整个导电层与像素电极等电位，以致于所产生的水平横向电场将使液晶层中的每个液晶分子转向角度更为一致，以达到降低驱动电压的目的，更有助于开口率的提升。

本发明还提出了一种薄膜晶体管液晶显示器的制作方法，该液晶显示器具有用来制作晶体管的下玻璃基板以及用来制作彩色滤光片的上玻璃基板，并且在该上、下玻璃基板间具有一液晶层，该方法至少包含下列步骤：形成一像素电极于该下玻璃基板的上表面；形成一第一共通电极于该下玻璃基板的上表面；形成一间隙物于该上玻璃基板下缘，使得该上、下玻璃基板保持一特定间距，其中该间隙物表面更具有一导电层，且电性连接至该像素电极；以及形成一第二共通电极于该上玻璃基板的下表面，且位于该第一共通电极的正上方。

本发明的有益效果是：首先，根据本发明的电极结构，皆在现有的制程条件下所制作，并不额外增加制程步骤及成本，即可达到相当程度的改善，包括：在相同开口率的条件下，相较于习知电极结构，本发明仅需较低的驱动电压即可操作；相对的，在同样的驱动电压条件下，由于本发明具有较佳的横向电场分布，使得即便拉大像素电极与共通电极间的间距(此举有提升开口率的作用)，仍能维持一定的图像品质。此外，由于习知电极结构仅制作在下玻璃基板，导致远离电极区域的电场较弱，进而影响反应时间，而本发明因电场分布均匀，仅需较短的反应时间。

附图说明

图1为习知液晶显示器的电极结构的截面图暨电场分布图；

图2为根据本发明第一实施例制作像素电极与第一共通电极的步骤的下玻璃基板截面图；

图3为根据本发明第一实施例形成间隙物与沉积导电材质的步骤的上玻璃基板截面图；

图4为根据本发明第一实施例形成导电层与第二共通电极的步骤的上玻璃基板截面图；

图5为根据本发明第一实施例液晶显示器的基板截面图暨电场分布图；

图6为根据本发明第二实施例液晶显示器的基板截面图。

具体实施方式

本发明揭示一种广视角技术(IPS)薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的结构；其中，该液晶显示器具有已制作薄膜晶体管的下玻璃基板以及用来制作彩色滤光片的上玻璃基板，并且在上、下玻璃基板间具有一液晶层。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图2至图6的图式。有关本发明的详细说明如下所述。

第一实施例

请参照图2，形成像素电极22与第一共通电极24于下玻璃基板20的上表面。首先沉积一导体层于下玻璃基板20之上。构成导体层的材料可选择镁(Mg)、锂(Li)、铝(Al)的金属或合金或是铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)的透明导电材质，其成膜方式有干式的电阻加热或电子束加热的真空蒸镀法、离子化蒸镀法和溅镀法或湿式的无电电镀法等法来制成。接着对导体层施以微影及蚀刻制程，以形成像素电极22与第一共通电极24于下玻璃基板20的上表面，其中上述的像素电极22与第一共通电极24间具有一特定尺寸的间距。

请参照图3，形成间隙物(spacer)32于上玻璃基板30下缘。在较佳实施例中，是先涂布一光阻材料于上玻璃基板30的下表面，接着经过曝光、显影程序，形成此间隙物32于对应下玻璃基板20的像素电极22的上方，如图5所示，其作用是用以使上玻璃基板30与下玻璃基板20保持一特定间距(约5-6微米)。接着，请参照图4，形成第二共通电极36于上玻璃基板30的下表面，且同时于间隙物32表面形成导电层38。如图3所示，首先沉积一导电材质34于上述上玻璃基板30与间隙物32表面。举例而言，导电材质34的材料可选择镁(Mg)、锂(Li)、铝(Al)的金属或合金或是铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)的透明导电材质，以干式的电阻加热或电子束加热的真空蒸镀法、离子化蒸镀法和溅镀法或湿式的无电电镀法等法来制成。再对此上玻璃基板30施以微影及蚀刻制程，使间隙物32表面具有导电层38，如图4所示，同时形成第二共通电极36于上玻璃基板30的下表面。须注意的是，第二共通电极36的位置须对应下玻璃基板20的第一共通电极24，且间隙物32表面的导电层38将于后续嵌合上、下玻璃基板时，与像素电极22产生电性连接。

接着，请参照图5，就上玻璃基板30与下玻璃基板20相互间预先设定的对位电极进行对位处理，以嵌合上、下玻璃基板。最后，再于上、下玻璃基板间的区域，注入液晶层40。当施加电压于上述电极时，像素电极22包括间隙物32表面的导电层38与共通电极(第一共通电极24与第二共通电极36为等电位)间的电价差，将使得区域间产生一水平横向电场42(如图中所示)，进而使得液晶层40中的各个液晶分子受到的电场强度及方向更为一致，不致如习知技术(如图1所示)，在较远离电极区域的液晶分子(也就是接近上玻璃基板的液晶分子)，因所受的电场强度及方向受距离的影响而有所不同，导致液晶分子转向角度不同而影响透光效率。

表一所述为习知技术与根据本发明实施例的电极结构，分别在相同驱动电压与相同开口率的条件下，比较其开口率及驱动电压的实验数据。由表上可知，在相同开口率的条件下(考虑电极间的间距)，以习知的电极结构而言(像素电极与共通电极仅在同一基板平面)，为使液晶层中的液晶分子共同达到最佳的转向角度，只好提高驱动电压，以使远离电极区域的液晶分子得到同样的电场强度；而通过本发明的电极结构，因可产生较佳的水平电场，且在两层玻璃基板间的任何位置，皆有一致的电场强度，使得驱动电压得以不若习知技术来的高。在相同驱动电压的条件下，根据本发明实施例，在4V的驱动电压的下已可达到50％的开口率，而在增加驱动电压至5V时，即可拉大像素电极与共通电极间的间距，得到较佳的开口率至60％，且仍不影响显示器的显像品质。

表一

第二实施例

请参照图6，此部份说明本发明的第二实施例。第二实施例与第一实施例的制造方法相类似，首先沉积导体层于下玻璃基板20的上表面，接着对此导体层进行微影、蚀刻制程，以定义出像素电极22与第一共通电极24。须注意的是，这里的像素电极22与第一共通电极24皆成柱状，其中像素电极22的高度可设定为后续嵌合上下玻璃基板时，更具有间隙物(spacer)的功能，使得玻璃基板间维持一固定间距；而第一共通电极24做成柱状的用意在于：得以省略后续于上玻璃基板30的下表面制作另一共通电极的手续，而仍能达到相同横向电场的效果。第一共通电极24的高度亦可制作成等同于预定的玻璃基板间距，使第一共通电极24同时具有间隙物的功用。

综上所述，根据本发明的设计具有相当多的优点。首先，根据本发明的电极结构，皆在现有的制程条件下所制作，并不额外增加制程步骤及成本，即可达到相当程度的改善，包括：在相同开口率的条件下，相较于习知电极结构，本发明仅需较低的驱动电压即可操作；相对的，在同样的驱动电压条件下，由于本发明具有较佳的横向电场分布，使得即便拉大像素电极与共通电极间的间距(此举有提升开口率的作用)，仍能维持一定的图像品质。此外，由于习知电极结构仅制作在下玻璃基板，导致远离电极区域的电场较弱，进而影响反应时间，而本发明因电场分布均匀，仅需较短的反应时间。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明之保护范围当视权利要求书范围所界定者为准。

Claims (13)

1.一种薄膜晶体管液晶显示器，该液晶显示器具有用来制作晶体管的下玻璃基板以及用来制作彩色滤光片的上玻璃基板，并且在该上、下玻璃基板间具有一液晶层，其特征是：该液晶显示器至少包含：

一像素电极，形成于该下玻璃基板的上表面，并向上延伸抵住该上玻璃基板，使得该上、下玻璃基板保持一特定间距；以及

一共通电极，形成于该下玻璃基板的上表面。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器，其特征是：上述的像素电极与该共通电极呈柱状。

3.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器，其特征是：上述的共通电极更向上延伸抵住该上玻璃基板，使得该上、下玻璃基板保持一特定间距。

4.一种薄膜晶体管液晶显示器，该液晶显示器具有用来制作晶体管的下玻璃基板、以及用来制作彩色滤光片的上玻璃基板，并且在该上、下玻璃基板间具有一液晶层，其特征是：该液晶显示器至少包含：

一像素电极，形成于该下玻璃基板的上表面；

一共通电极，形成于该下玻璃基板的上表面；以及

一导电凸块，由该上玻璃基板下表面，向下延伸抵住该下玻璃基板，使得该上、下玻璃基板保持一特定间距，且电性连接至该像素电极。

5.如权利要求4所述的薄膜晶体管液晶显示器，其特征是：上述的导电凸块为透明导电材质、金属材料的其中一种。

6.一种薄膜晶体管液晶显示器，该液晶显示器具有用来制作晶体管的下玻璃基板以及用来制作彩色滤光片的上玻璃基板，并且在该上、下玻璃基板间具有一液晶层，其特征是：该液晶显示器至少包含：

一像素电极，形成于该下玻璃基板的上表面；

一第一共通电极，形成于该下玻璃基板的上表面；

一间隙物，由该上玻璃基板下缘，向下凸出抵住该下玻璃基板，使得该上、下玻璃基板保持一特定间距；

一第二共通电极，形成于该上玻璃基板的下表面，且位于该第一共通电极的正上方；以及

一导电层，形成于该间隙物外表面，且电性连接至该像素电极。

7.如权利要求6所述的薄膜晶体管液晶显示器，其特征是：上述的间隙物是一光阻材料。

8.如权利要求6所述的薄膜晶体管液晶显示器，其特征是：上述的间隙物的形成，包含下列步骤：

涂布光阻材料于该上玻璃基板下表面；以及

对该上玻璃基板进行曝光及显影程序，以定义该间隙物。

9.如权利要求6所述的薄膜晶体管液晶显示器，其特征是：上述的第二共通电极与该导电层是由同一微影蚀刻步骤所形成。

10.一种薄膜晶体管液晶显示器的制作方法，该液晶显示器具有用来制作晶体管的下玻璃基板以及用来制作彩色滤光片的上玻璃基板，并且在该上、下玻璃基板间具有一液晶层，其特征是：该方法至少包含下列步骤：

形成一像素电极于该下玻璃基板的上表面；

形成一第一共通电极于该下玻璃基板的上表面；

形成一间隙物于该上玻璃基板下缘，使得该上、下玻璃基板保持一特定间距，其中该间隙物表面更具有一导电层，且电性连接至该像素电极；以及

形成一第二共通电极于该上玻璃基板的下表面，且位于该第一共通电极的正上方。

11.如权利要求10所述的方法，其特征是：上述的间隙物是一光阻材料。

12.如权利要求10所述的方法，其特征是：上述的形成间隙物的步骤，包含下列步骤：

涂布光阻材料于该上玻璃基板下表面；以及

对该上玻璃基板进行曝光及显影程序，以定义该间隙物。

13.如权利要求10所述的方法，其特征是：上述的形成第二共通电极与该导电层是由同一微影蚀刻步骤所形成。

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