TW201319699A - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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Yasuo Imanishi
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Abstract

於液晶顯示裝置中，可抑制上下基板之位偏，防止畫素區域之偏移所致之亮度不均、以及起因於配向膜刮損所發生之亮點，而得到良好的畫像。一種液晶顯示裝置，係使得TFT基板(有畫素電極與TFT等形成為矩陣狀)與對向基板(在和該畫素電極相對應之部位形成有濾色器等)隔著既定間隙來配置，而於該間隙保持液晶者；於該TFT基板具備有形成於鈍化膜處之用以將該TFT與該畫素電極加以連接之接觸孔；且於該對向基板具備有：柱狀間隔物，係用以確保元件間距；以及防止位偏用之柱狀突起，係形成於與該接觸孔相對應之位置處。

Description

液晶顯示裝置
本發明係關於一種液晶顯示裝置，尤其關於一種可抑制上下基板之位偏之液晶顯示裝置。
液晶顯示裝置係使得TFT基板(畫素電極與薄膜電晶體(TFT)等形成為矩陣狀)與對向基板(在對應於TFT基板之畫素電極的部位形成有濾色器等)隔著既定間隙來配置，而於TFT基板與對向基板之間的間隙保持液晶來構成。此外，為了將TFT基板與對向基板之間隙控制在一定，係於兩基板間介設柱狀間隔物。
液晶顯示裝置中，當使用環境條件或背光之亮燈造成上下基板間之溫度發生變化之情況，會因為上下基板之熱膨脹比例的差異，造成一方的基板相對於另一方的基板在面方向上產生偏移，而上側基板之畫素區域與下側基板之畫素區域之偏移造成之亮度不均、起因於面方向之偏移所伴隨之配向膜刮損的亮點發生都會造成顯示不良。尤其，當畫面尺寸大之情況、貼合於上下基板之偏光板厚度不同之情況，則上下基板在面方向之偏移會變大。
關於基板間隔之控制、防止上下基板位偏方面，於專利文獻1中揭示了於其中一基板上形成高度不同之柱狀間隔物，利用高的間隔物來謀求降低與對向基板的摩擦阻力，而利用低的間隔物來確保最終其和對向基板之間的元件間距。
於專利文獻2中揭示了於液晶顯示裝置中，將保持基板間隙之柱狀間隔物配置於畫素電極內且在對畫素電極供給電 氣訊號的接觸部，而可不損及顯示品質以及畫素開口率的情況下來實現穩定之面板間隙的控制。
此外，於專利文獻3中揭示了為了抑制因外力的施加造成柱狀間隔物之位置變動從而導致基板間位置或元件間距的變動，乃使得固定形成於一對基板當中一者之內面的柱狀間隔物的頂端部位於另一基板所具有之多層構造膜的凹部。
先前技術文獻
專利文獻1 日本特開2003-131238號公報
專利文獻2 日本特開2003-84290號公報
專利文獻3 日本特開2003-5190號公報
專利文獻1所記載之技術，僅以高度不同的柱狀間隔物當中較高的柱狀間隔物來接觸於對向基板，來降低基板間之摩擦阻力，即便發生了基板位偏也容易返回，但無法抑制基板位偏本身的發生。
關於專利文獻2記載之技術，為了於接觸部整合地形成柱狀間隔物而考慮到間隔物形成之位置精度(貼合邊緣)，則孔底部的面積必須大於間隔物頂端部，但接觸部面積的放大會降低畫素開口率或穿透率。
專利文獻3所記載之技術，對向基板之凹部相對於在各種配線間所形成之間隔物成為相當廣範圍的凹陷區域，但由於沒有接觸部般之段差或位置精度，而無法抑制基板之位偏本身。
本發明之目的係針對液晶顯示裝置，抑制上下基板之位偏、防止畫素區域之偏移所造成之亮度不均或起因於配向膜刮損而發生的亮點，來得到良好的畫像。
為了解決上述課題，本發明之液晶顯示裝置，係使得TFT基板與對向基板隔著既定間隙來配置，而於該間隙保持液晶者；該TFT基板有畫素電極與TFT等形成為矩陣狀，而該對向基板在和該畫素電極相對應之部位形成有濾色器等；其特徵在於：於該TFT基板具備有形成於鈍化膜處之用以將該TFT與該畫素電極加以連接之接觸孔；且於該對向基板具備有：柱狀間隔物，用以確保元件間距；以及防止位偏用之柱狀突起，係形成於與該接觸孔相對應之位置處。
本發明之液晶顯示裝置中，該鈍化膜可為含有機鈍化膜者。
此外，本發明之液晶顯示裝置中，該鈍化膜可僅由無機鈍化膜所構成。
此外，本發明之液晶顯示裝置中，以該對向基板為基準之該柱狀突起之高度h1與該柱狀間隔物之高度h2的差△h可為該接觸孔之深度z以下。
△h=h1-h2≦z
其中，當從該TFT基板到該接觸孔上面之距離與從該TFT基板到該柱狀間隔物所接觸之面之距離之間有v的差異之情況，可滿足h1-(h2+v)≦z。
此外，本發明之液晶顯示裝置中，該柱狀突起之高度h1可較元件間距d來得大且較元件間距d與貫通孔之深度z的和來得小。
d<h1≦d+z
此外，本發明之液晶顯示裝置中，該柱狀突起亦可於被施加過大之力時抵接於該接觸孔之底部。
此外，本發明之液晶顯示裝置中，該接觸孔可具有愈往上部則直徑愈大之傾斜部。
此外，本發明之液晶顯示裝置中，該柱狀突起之頂端部直徑可較該接觸孔之上部直徑來得小。
此外，本發明之液晶顯示裝置中，該柱狀突起之截面積可較該柱狀間隔物之截面積來得小。
本發明之液晶顯示裝置中，該柱狀突起能以於液晶面板之周邊區域的密度高於中央區域的密度的方式來配置。
此外，本發明之液晶顯示裝置中，該柱狀間隔物能於液晶面板之畫面全體大致均等地配置。
此外，本發明之液晶顯示裝置中，該柱狀突起彼此之間隔可較該柱狀間隔物之間隔來得寬。
此外，本發明之液晶顯示裝置中，該柱狀突起之個數可較該柱狀間隔物之個數來得少。
此外，本發明之液晶顯示裝置中，該柱狀突起之個數可較該柱狀間隔物之個數少1個級數以上。
本發明之液晶顯示裝置為IPS方式、TN方式或是VA方式之液晶顯示裝置。
依據本發明，可藉由柱狀間隔物來確實地確保元件間距，且使得防止位偏用之柱狀突起進入接觸孔並進行錨固，可抑制上下基板之位偏、防止畫素區域偏移所致之亮度不均、起因於配向膜刮損所發生之亮點等，而得到良好的畫像。
本發明之實施形態係參見圖式來說明。於各圖式中，針對同一構成要素係賦予同一編號而省略重複說明。
(實施例1)
圖1係顯示本發明之實施例1之液晶顯示裝置。實施例1為IPS(In Plane Switching)方式之液晶顯示裝置，乃適用於具備有機鈍化膜(有機PAS膜)之接觸孔者之實施例。
圖1(a)係顯示IPS方式之液晶顯示面板之一部分的俯視圖，圖1(b)係圖1(a)之以A‧‧‧B線顯示之部位的截面圖。
IPS方式之液晶顯示裝置簡單而言係於畫素電極108上夾著絕緣膜109而形成有櫛齒狀之對向電極110，利用對向電極110與畫素電極108之間的電壓來旋轉液晶分子301來控制每個畫素中液晶層300的光穿透率，藉以形成畫像。
於圖1(a)中，在TFT基板100上有掃描線120與訊號線121以矩陣狀來配線著。在由掃描線120與訊號線121所包圍之區域內配置畫素電極108，而於掃描線120與訊號線121之交叉部形成有薄膜電晶體(TFT)。掃描線120係連接於TFT之閘極電極，訊號線121係連接於TFT之汲極電極。
以下詳細說明圖1(b)之構造。於玻璃所形成之TFT基板100上係形成有掃描線以及閘極電極101。
被覆掃描線以及閘極電極101而形成有閘極絕緣膜102。於閘極絕緣膜102之上在和閘極電極101相對向之位置形成有未圖示之半導體層。半導體層形成TFT之通道部，而於半導體層上係夾著通道部來形成源極電極104與汲極電極105。汲極電極105係兼作為映像訊號線，源極電極104係和畫素電極108連接。源極電極104與汲極電極105乃同層、同時形成。
由半導體層、閘極電極101、源極電極104以及汲極電極105來構成TFT。
被覆TFT形成有無機鈍化膜106。無機鈍化膜106係讓TFT當中尤其是通道部避免受到雜質影響。於無機鈍化膜106上形成有機鈍化膜107。有機鈍化膜107由於具有保護TFT以及使得表面平坦化之功用故厚厚地形成。有機鈍化膜107係使用感光性丙烯酸樹脂、矽樹脂、或是聚醯亞胺樹脂等。於有機鈍化膜107之將畫素電極108與源極電極104加以連接之部分處形成接觸孔111。
於有機鈍化膜107上形成畫素電極108。畫素電極108係於顯示區域全體以濺鍍來形成透明導電膜之ITO(Indium Tin Oxide)，並對各畫素區域進行圖案化所形成。畫素電極108藉由接觸孔111來和源極電極104連接。自TFT延伸而來的源極電極104與畫素電極108係在接觸孔111產生導通，映像訊號乃被供給至畫素電極108。
被覆畫素電極108來形成無機鈍化膜109。之後，於無機鈍化膜109上以濺鍍來形成成為對向電極110之ITO。將濺鍍後之ITO加以圖案化來形成對向電極110。
如圖1(a)所示般，對向電極110係兩端封閉之櫛齒狀電極。於櫛齒與櫛齒之間形成有狹縫112。於對向電極110之下方形成有平面狀畫素電極108。若對畫素電極108施加映像訊號，則通過狹縫112而於對向電極110之間所產生之電力線會使得液晶分子301旋轉。藉此，控制通過液晶層300之光來形成畫像。
於對向電極110施加一定電壓，於畫素電極108施加映像訊號之電壓。若對畫素電極108施加電壓，則會產生電力線使得液晶分子301朝電力線之方向旋轉以控制來自背光之 光的穿透。由於對每個畫素控制來自背光之穿透，乃可形成畫像。
圖1之例中係於有機鈍化膜107上配置以面狀形成之畫素電極108，於無機鈍化膜109上配置櫛齒電極110。但是反過來也有於有機鈍化膜107上配置以面狀形成之對向電極110、而於無機鈍化膜109上配置櫛齒狀之畫素電極108之情況。
於對向電極110之上係形成有用以使得液晶分子301產生配向之配向膜113。
圖1中係夾持著液晶層300來配置對向基板200。於對向基板200之內側係形成有濾色器201。濾色器201係於各畫素形成紅、綠、藍之濾色器，而形成彩色畫像。於濾色器201與濾色器201之間形成有遮光黑矩陣202，來提升畫像之對比。此外，遮光黑矩陣202也發揮TFT之遮光膜的功能，防止光電流流經TFT。
以被覆濾色器201以及遮光黑矩陣202的方式形成有覆塗(over coat)膜203。由於濾色器201以及遮光黑矩陣202之表面成為凹凸，故利用覆塗膜203來使得表面平坦。
於覆塗膜203之上形成有用以決定液晶之初期配向的配向膜113。
於本實施例中，特徵構成係於對向基板200之覆塗膜203上設置防止位偏用之柱狀突起210以及確保元件間距之柱狀間隔物220。
柱狀突起210係於和TFT基板100之接觸孔111相對應之位置所設置，將TFT基板100與對向基板200加以組合之際，柱狀突起210會進入接觸孔111中。如圖1(b)所示，接 觸孔111具備有上部之直徑較底部來得大之傾斜部，柱狀突起係被此傾斜部所引導而進入接觸孔111內。藉此將柱狀突起210以接觸孔111來錨固，而可接近完全地抑制TFT基板100與對向基板200之位偏。
柱狀突起210之頂端部直徑較接觸孔111之直徑來得小，於面板組裝(ODF)之際的荷重施加時容易滑入接觸孔111，此外，碰觸到接觸孔之傾斜部也易於變形，而將柱狀突起210就接觸孔111之對位概度加以放大。
柱狀間隔物220係和對向基板200之遮光黑矩陣202相重疊，設置於和TFT基板100之接觸孔以外相對應之位置(例如和閘極配線120相重疊之位置)，當將TFT基板100與對向基板200加以組合之際，藉由和配向膜106相抵接來確保元件間距。為了發揮間隔物之功能，柱狀間隔物220之截面積較柱狀突起210之截面積來得大。
柱狀突起210於通常的狀態下以不接觸接觸孔111之底部為佳。
是以，柱狀突起(h1)較元件間距(d)來得大、較元件間距(d)與接觸孔111之深度(z)之和來得小。
d<h1≦d+z
此外，柱狀突起210之高度(h1)與柱狀間隔物220之高度(h2)的差(△h)係成為接觸孔之深度(z)以下。
△h=h1-h2≦z
其中，有時會在和柱狀間隔物相對應之TFT基板上設置被稱為所謂基座之段差部。於此情況，有時從前述TFT基板到前述接觸孔上面為止的距離會和從前述TFT基板到對應於前述柱狀間隔物之面(亦即和柱狀間隔物相接之面)為止的距 離之間會有v的差異。於此情況，只要滿足h1-(h2+v)≦z即可。
此外，對基板施加過大荷重之情況，柱狀突起210之頂端部會抵接於接觸孔111之底部，而發揮間隔物作用。
圖2係顯示液晶面板全體之柱狀突起210以及柱狀間隔物220之配置。
如圖所示般，發揮防止位偏擋止件作用的柱狀突起210於周邊區域之密度係較中央區域來得高。原因在於溫度變化所致面內位偏在畫面周邊部的翹曲會較中央附近之翹曲來得大，藉由提高柱狀突起之周邊部密度可有效抑制位偏。相對於此，用以確保元件間距之柱狀間隔物220係於液晶面板全體大致均等分布。藉此，可於液晶面板全面有效地確保元件間距間隔。
柱狀突起之個數相較於柱狀間隔物之個數少例如1個級數以上。此外，柱狀突起210彼此之間隔係較柱狀間隔物220之間隔來得寬。
(實施例2)
圖3顯示本發明之實施例2之液晶顯示裝置。實施例2為IPS方式之液晶顯示裝置，係適用於僅具備無機鈍化膜(無機PAS膜)之接觸孔者的實施例。
於實施例1係在TFT與畫素電極或是對向電極之間設置了無機鈍化膜106、有機鈍化膜107以及無機鈍化膜109，但於本實施例並未設置有機鈍化膜，僅設置無機鈍化膜106、109。此外，接觸孔111之深度係對應於有機鈍化膜之厚度而變淺。
於對向基板200之覆塗膜203上設置高度高的柱狀突起210與高度低的柱狀間隔物220，在將TFT基板100與對向基板200加以組合之際，柱狀突起210係進入接觸孔111中。此外，在將TFT基板100與對向基板200加以組合之際，柱狀間隔物220係藉由和配向膜113相抵接來確保元件間距。
於本實施例，當柱狀突起之頂端部直徑相對於對應之接觸孔孔徑成為非常小的情況，對於面板組裝(ODF)時之荷重會變形而固定化。
於本實施例，接觸孔111發揮具有對應於柱狀突起210之凹形狀的基座功用，藉此，上下基板間之摩擦阻力變得非常地大，可提高上下基板之位偏抑制效果。
(實施例3)
圖4係顯示本發明之實施例3之液晶顯示裝置。實施例3為縱電場之TN(Twisted Nematic)方式或是VA(Vertical Alignment)方式之液晶顯示裝置，係適用於具備高穿透率畫素(有機PAS膜使用)之接觸孔者的實施例。
圖4(a)係顯示VA(TN)方式之液晶顯示面板之一部分的俯視圖，圖4(b)係圖4(a)之以A‧‧‧B線所示部位之截面圖。
於縱電場方式之液晶顯示裝置，係於TFT基板100上配置畫素電極108，並於對向基板200上配置共通電極204。藉由對畫素電極108施加電壓或是不施加電壓，來改變液晶層300之液晶分子301的排列狀態，控制光的穿透。
以TN方式而言，當並未對畫素電極108施加電壓之無電場時，液晶分子301相對於兩基板係朝水平方向排列而使 得光穿透，若逐漸對畫素電極108施加電壓，則液晶分子301會垂直立起而阻斷光。
以VA方式而言，係配置介電異向性為負的液晶層300，在未對畫素電極108施加電壓之無電場時，液晶分子301係朝垂直方向排列而阻斷光，當對畫素電極108施加電壓之電場時，於畫素電極與共通電極之間會產生電場，液晶分子301將朝水平方向傾斜而讓光通過。
即便於本實施例，TFT基板100上之有機鈍化膜107也具備有具傾斜部之接觸孔111。此外，於對向基板200之覆塗膜203上設有高度高之柱狀突起210與高度低之柱狀間隔物220。柱狀突起210係設置在和TFT基板100之接觸孔111相對應之位置處，將TFT基板100與對向基板200加以組合之際，柱狀突起210會進入接觸孔111中。柱狀間隔物220係和對向基板200之遮光黑矩陣202相重疊，設置在和TFT基板100之接觸孔以外相對應之位置(例如和閘極配線120相重疊之位置)，於將TFT基板100與對向基板200加以組合之際，藉由和配向膜113相抵接，來確保元件間距。柱狀突起以及柱狀間隔物之動作係和實施例1同樣。
當然，除了上述液晶顯示裝置以外，圖1所揭示之平面電極與櫛齒狀電極所產生之構成亦可成為櫛齒狀電極對之構成。此外，不限於利用由TFT基板上形成之電極對所生成之平行於基板的電場，來將配向於與基板平行之方向上的液晶分子加以驅動之方法，也可為將與基板垂直配向之液晶分子加以驅動之方法。
依據本發明，可防止液晶顯示裝置之上下基板之位偏、以及加壓荷重所致亮度不均的發生。本發明可使用於IPS方 式、VA方式、TN方式等液晶顯示器。尤其，在畫面尺寸大的液晶顯示器、使用視野角補償之相位差偏光板的液晶顯示器上具有明顯效果。
100‧‧‧TFT基板
101‧‧‧閘極配線
102‧‧‧閘極絕緣膜
104‧‧‧源極電極
105‧‧‧汲極電極
106‧‧‧無機鈍化膜
107‧‧‧有機鈍化膜
108‧‧‧畫素電極
109‧‧‧無機鈍化膜
110‧‧‧對向電極
111‧‧‧接觸孔
112‧‧‧狹縫
113‧‧‧配向膜
120‧‧‧掃描線
121‧‧‧訊號線
200‧‧‧對向基板
201‧‧‧濾色器
202‧‧‧黑基質
203‧‧‧覆塗膜
204‧‧‧共通電極
210‧‧‧柱狀突起
220‧‧‧柱狀間隔物
300‧‧‧液晶層
301‧‧‧液晶分子
圖1係顯示本發明之實施例1之IPS方式之液晶顯示裝置之圖。
圖2係顯示液晶面板全體之柱狀間隔物配置之圖。
圖3係顯示本發明之實施例2之IPS方式之液晶顯示裝置之圖。
圖4係顯示本發明之實施例3之TN方式或是VA方式之液晶顯示裝置之圖。
100‧‧‧TFT基板
101‧‧‧閘極配線
102‧‧‧閘極絕緣膜
104‧‧‧源極電極
105‧‧‧汲極電極
106‧‧‧無機鈍化膜
107‧‧‧有機鈍化膜
108‧‧‧畫素電極
109‧‧‧無機鈍化膜
110‧‧‧對向電極
111‧‧‧接觸孔
112‧‧‧狹縫
113‧‧‧配向膜
120‧‧‧掃描線
121‧‧‧訊號線
200‧‧‧對向基板
201‧‧‧濾色器
202‧‧‧黑基質
203‧‧‧覆塗膜
210‧‧‧柱狀突起
220‧‧‧柱狀間隔物
300‧‧‧液晶層
301‧‧‧液晶分子

Claims (16)

  1. 一種液晶顯示裝置，係使得TFT基板與對向基板隔著既定間隙來配置，而於該間隙保持液晶者；該TFT基板有畫素電極與TFT等形成為矩陣狀，而該對向基板在和該畫素電極相對應之部位形成有濾色器等；其特徵在於：於該TFT基板具備有形成於鈍化膜處之用以將該TFT與該畫素電極加以連接之接觸孔；且於該對向基板具備有：柱狀間隔物，係用以確保元件間距；以及防止位偏用之柱狀突起，係形成於與該接觸孔相對應之位置處。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該鈍化膜包含有機鈍化膜。
  3. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該鈍化膜僅由無機鈍化膜所構成。
  4. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該柱狀突起之高度h1與該柱狀間隔物之高度h2之差△h為該接觸孔之深度z以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該柱狀突起之高度h1係較元件間距d來得大，且較元件間距d與貫通孔之深度z的和來得小。
  6. 如申請專利範圍第4項之液晶顯示裝置，其中該柱狀突起被施加過大的力之際會抵接於該接觸孔之底部。
  7. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該接觸孔具有愈往上部則直徑愈大之傾斜部。
  8. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該柱狀突起之頂端部之直徑係小於該接觸孔上部之直徑。
  9. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該柱狀突起之截面積係小於該柱狀間隔物之截面積。
  10. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該柱狀突起係以於液晶面板之周邊區域的密度高於中央區域的密度的方式來配置。
  11. 如申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，其中該柱狀間隔物係於液晶面板之畫面全體大致均等地配置著。
  12. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該柱狀突起彼此之間隔較該柱狀間隔物之間隔來得寬。
  13. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該柱狀突起之個數少於該柱狀間隔物之個數。
  14. 如申請專利範圍第13項之液晶顯示裝置，其中該柱狀突起之個數較該柱狀間隔物之個數少1個級數以上。
  15. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，係採用IPS方式。
  16. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，係採用TN方式或是VA方式。
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