TW554195B - Liquid crystal display device - Google Patents

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TW554195B TW089123693A TW89123693A TW554195B TW 554195 B TW554195 B TW 554195B TW 089123693 A TW089123693 A TW 089123693A TW 89123693 A TW89123693 A TW 89123693A TW 554195 B TW554195 B TW 554195B
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Kohei Nagayama
Yasuyuki Hanazawa
Tetsuya Iizuka
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Toshiba Corp
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Description

A7 B7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554195 五、發明說明（1 ) 發明背景 本發明係有關液晶顯示裝置，尤其是有關於陣列基板上 設置著色層的動態矩陣型液晶顯示裝置。 液晶顯示裝置包含：兩片基板，其係具有定向膜，且使 足向膜相對配置；及液晶層，其係插入在該兩片基板間。 該兩片基板以密封材料及封固材料黏合周邊區域的組件， 並於该兩片基板之間配置粒狀隔層或柱狀隔層，其包含以 微衫法形成之樹脂’以保持基板間一定的距離。以液晶顯 示裝置顯示色彩時，通常係在其中一片基板上配置包含紅 色（R)、綠色（G)及藍色（B)的著色層。 爲防止背景光漏光’通常是在基板顯示區域的外側形成 具有遮光性的邊框圖案。該邊框圖案的材料使用Cr、m〇W 等金屬薄膜及樹脂。 此外，於陣列基板上形成著色層時，除了R、G、B各著 色層之外，是以黑色著色層來同時形成柱狀隔層及邊框圖 案。此時，藉由在RGB著色層上形成黑色著色層，可以獲 得所需的單元間隙（Cell Gap)。爲保持單元間隙均等，也在 透、封部上配置柱狀隔層柱’但是當延伸邊框圖案至密封部 而變厚時，柱狀隔層與邊框圖案的間隔變窄。因而導致柱 狀隔層與邊框圖案接觸的加工不良及間隙不均。爲求防止 上述問題，需要空出柱狀隔層與邊框圖案之間的間隔，如 此又造成液晶顯示裝置的邊框變大。 爲縮小液晶顯示裝置邊框的寬度，或許可以採用縮小邊 框圖案寬度的方法，但是也會因邊框圖案與溝緣（Bezel)的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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五、發明說明（2 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 重疊寬度變窄而發生漏光的問題。 發明概述 有鑑於上述的問題，本發明之目的在提供一種動態矩哮 型液晶顯示裝置，可以縮小邊框而不致產生漏光。 未達到上述的目的，本發明之液晶顯示裝置具備：陣列 基板，其具有：顯示區域，其包含：數條掃描線，其係設 置在絕緣基板上；數條信號線，其係與該掃描線交叉設置 ’開關元件，其係設置在上述掃描線及信號線的各交叉部 附近；著色層，其係被覆上述掃描線、信號線及開關元件 ’數個像素電極，其係分別連接上述開關元件，並形成在 上述著色層上；並具有配線，其係具有遮光性，並沿上述 顯不區域周圍設置；數個柱狀隔層，其係配置在上述顯示 區域内的上述著色層上；及邊框圖案，其係包圍上述顯示 區域來設置，以防止上述顯示區域邊緣漏光； 相對基板’其係經由上述柱狀隔層，以一定的間隙相對 配置上述陣列基板； 密封材料，其係接著包圍上述邊框圖案周圍而設置的上 述陣列基板與上述相對基板的邊緣部分組件，同時具有液 晶注入口；及 液晶層，其係自上述液晶注入口注入上述陣列基板與上 述相對基板的間隙内；上述配線的一部分與上述邊框圖案 重叠設置，形成遮住上述邊框圖案之外側部分光線的遮光 體。 此外，本發明之液晶顯示裝置的上述數個柱狀隔層，於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 裝 .- 線 554195 A7 B7 五、發明說明（3 ) 上述邊框圖案的外側，包含設置在與上述邊框圖案間之間 隙内的柱狀隔層，上述配線則與設置在上述邊框圖案與該 邊框圖案外側之柱狀隔層的間隙重疊設置。 採用上述構成的液晶顯示裝置，於邊框圖案的外圍重疊 配置具有遮光性的配線，遮住邊框圖案外側部分，亦即最 外圍之柱狀隔層與邊框圖案之間隙的光線。縱使邊框圖案 的寬度變窄，離開最外圍的柱狀圖案時，邊框部的有效遮 光幅度變大。因此，可以獲得窄邊框化，且不致產生漏光 的液晶顯示裝置。 圖式之簡要説明 本説明書所併入且建構爲説明書一部份的附圖解説本發 明目前的較佳具體實施例，並且配合上文提供的一般説明 及下文提供的較佳具體實施例詳細説明，以利於解説本發 明的原理。 圖1爲本發明實施形態之動態矩陣型液晶顯示裝置的平面 圖。 圖2爲沿圖1之π-II線的剖面圖。 圖3爲放大上述液晶顯示裝置之陣列基板一部分的平面圖。 圖4爲沿圖3之IV-IV線的剖面圖。 圖5爲本發明其他實施形態之液晶顯示裝置的剖面圖。 發明説明 以下參照圖式詳細説明本發明實施形態之動態矩陣型液 晶顯示裝置。 如圖1及圖2所示，液晶顯示裝置1 〇具備：陣列基板1 2， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 請 先 閱 言ϊ 背 面 之 注 意 事 項 本 頁 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製
經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 554195 五、發明說明（4) 其係設有著色層，作爲色彩過濾層；及相對基板20，其係 以一疋的單元間隙相對配置在該陣列基板上；並在該陣列 基板與相對基板之間插入液晶層7 〇。 降列基板1 2與相對基板2 〇藉由包圍液晶顯示裝置之顯示 區域4 0外圍來配置的密封材料4黏合邊緣部組件。於密封 材料4的一邵分形成液晶注入口 3 5，該液晶注入口 3 5注入 液晶後’以封固材料3 3加以封固。 相對基板2 0係於玻璃構成之透明基板5上，依序形成IT〇 所構成的透明電極6及定向膜7來構成。 如圖2至圖4所示，具有彩色過濾層的陣列基板1 2具備透 明基板11 ’該透明基板上經由與數條掃描線24及與其平行 設置的補助電容配線2 6及絕緣膜2 3，配置有與其直交的數 條信號線8。於掃描線2 4及信號線8的交叉部附近配置有 TFT元件2 8 ’其係作爲開關元件，具有Nch型LDD構造；源 極3 0 ’其係與該τ f T元件電連接；及像素電極1 3，其係連 接該源極。 此外’在顯示區域40周圍，與TFT元件28同時形成液晶 驅動電路’在顯示區域附近則設置數條必要的配線1 5，以 驅動液晶驅動電路。 繼續設置保護絕緣膜9，用於覆蓋TFT元件2 8及液晶驅動 電路’再於其上部帶狀配置綠色著色層25G、藍色著色層 25B及紅色著色層25R。像素電極13配置在這些著色層上， 並經由形成在著色層及保護絕緣膜9上的接觸孔3 2連接源 極30。再於整個透明基板n上配置定向膜14，以覆蓋像素 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
554195 A7 _____ B7 五、發明說明（5 ) 電極13及著色層。 此外，在陣列基板1 2的玻璃基板1 1上形成矩形邊框圖案 16,其包含具有一定寬度的黑色著色層，以包圍顯示區域 40的外圍。所形成的該邊框圖案1 6比其他著色層25G、25B 、25R爲厚。再於該邊框圖案16形成的同時，在像素電極 13上形成所需金度的許多柱狀隔層3。密封材料4則設置在 顯示區域4 0外緣部之邊框圖案1 6的外側。 繼續，陣列基板1 2及相對基板2 0以密封材料4接著邊緣 邵組件，同時，該基板間的單元間隙則以許多柱狀隔層3來 保持一定的値。柱狀隔層3也以一定的間隔配置在邊框圖案 1 6的外側，與邊框圖案的外圍僅保持一定的距離。 再於密封材料4的下方設置由具有遮光性金屬所形成的配 線1 5 ’該配線的一邵分與邊框圖案1 6的外緣部重疊配置。 藉此’配線1 5遮住最外圍之柱狀隔層3與邊框圖案1 6之間 隙區域的光線，發揮本發明之遮光體的功能。 其次，合併其製造方法來説明上述動態矩陣型液晶顯示 裝置的進一步詳細構成。 首先，以CVD法在高應變點玻璃基板或石英基板等透光 性絕緣性基板1 1上黏附約50 nm的a- S i膜。將其在450°C下 實施1小時爐回火後，照射XeCI準分子雷射，促使a-si-多結晶化，成爲多晶矽膜。之後，以光蝕刻法在多晶矽膜 上繪製圖案，形成顯示區域内像素部之TFT元件2 8 (以下稱 像素TFT)的通道層及圖上未顯示之液晶驅動電路區域之 TFT(以下稱電路TFT)的通道層，繼續，形成補助電容元件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· --線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554195 A7 B7_ 五、發明說明（6 ) 的下部電極。 其次，以CVD法在整個絕緣基板1 1上黏附約100 nm的矽 氧化膜，構成閘絕緣膜3 4。繼續，在整個矽氧化膜上黏附 約400 nm的Ta、Cr、Al、Mo、W、Cu等單體或其疊層膜 或合金膜，再以光蚀刻法纟會製成一定形狀的圖案，形成掃 描線24、延長掃描線所構成之像素TFT的閘極24a、補助電 容配線2 6、電路TFT的閘極及驅動電路區域内的各種配線 。此時’同時也形成用於驅動液晶驅動電路的必要配線。 繼續以離子注入或離子摻雜法，將閘極24a作爲遮光罩， 於上述的通道層上注入雜質，形成圖上未顯示之TFT元件 28的源極與汲極，並形成圖上未顯示之Nch型電路TFT的源 極與汲極。注入雜質的方式，可以加速電壓80 keV，使用 5 xlO15 atoms/cm2的劑量，以PH3/H2注入高濃度磷。 其次，在圖上未顯示的像素TFT及驅動電路區域的Nch型 電路TFT上被覆抗蚀膜，避免雜質注入後，分別將圖上未顯 示的Pch型電路T F T的閘極作爲遮光罩，以加速電壓80 keV ，使用5xl015atoms/cm2的劑量，以B2PH6/H2注入高濃度 硼，形成Pch型電路TFT的源極與汲極。 之後，注入雜質，以形成圖上未顯示之Nch型少量摻雜汲 極（Lightly Doped Drain, LDD)，藉由將基板回火使雜質活性 化。再使用PECVD法於整個絕緣基板1 1上黏附約500 nm由 矽氧化膜構成的層間絕緣膜2 3。 繼續以光蝕刻法，在層間絕緣膜2 3上分別形成通達TFT 元件2 8之源極的接觸孔、通達汲極的接觸孔、及通達圖上 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐)~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 丨線· 554195 A7 _ _ B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（ 未顯示之電路TFT之源極與汲極的接觸孔。 其次，在層間絕緣膜23上黏附約500 nm的Ta、Cr、A1、 Mo、W、Cu等單體或其疊層膜或合金膜，再以光刻法緣 製成一定形狀的圖案，形成連接TFT元件2 8之汲極的信號 線8、連接源極30之補助電容的上部電極36及圖上未顯示 之液晶驅動電路區域内之電路TFT的各種配線等。 此時，用於驅動液晶驅動電路的必要配線1 5，如圖2所 示，係沿著以後步驟形成之邊框圖案1 6的外圍配置，以防 止溝緣漏光。 其次，以PECVD法在整個絕緣基板1 1上形成SiNx構成之 保護絕緣膜9，再以光刻法形成通達各上部電極3 6的接觸 孑匕〇 〇 繼續，在絕緣基板1 1上藉由自旋器（Spinner)塗佈，塗佈 膜厚約2 " m的紫外線硬化型丙烯基系綠色抗蚀液。之後， 在約9 0 °C下預先烘烤處理約5分鐘，使用一定的遮光罩圖 案，以150 mj/cm2強度的紫外線曝光。此時使用的光罩圖案 具有對應於綠色著色層25G的帶狀圖案及作爲連接像素電極 13與上部電極36之接觸孔32，直徑爲15απι的圓形圖案。 繼續，使用約 0. 1 重量0/〇 的 TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydride )水溶液顯像約6 0秒，經過水洗後，在約2 0 °C下事 後烘烤約1小時，形成具有接觸孔3 2的綠色著色層25G。 其次，以同樣的步驟形成藍色著色層25B及紅色著色層 25R。此時，綠色著色層25G的圖案係覆蓋藍色著色層25B 及紅色著色層25R來構成。這可以採用上述的製作方式來達 10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項
f裝 頁I 訂 線 554195 A7
五、發明說明（8 ) 成，以適合各著色層加工時所使用的曝光遮光罩。 繼續，以濺鍍法在著色層25R、25G及25B上堆積銦錫氧化 物（ITO)，並藉由繪製圖案，形成位於各著色層上的像素電 極13。 其次，以約3〜6a m的黑色著色層形成包圍顯示區域4〇外 圍的邊框圖案1 6及數個柱狀隔層3。邊框圖案1 6的外緣部 與配線1 5的一部分重疊。此外，在後述塗佈密封材料4的 位置，亦即在邊框圖案1 6的外側配置一定間隔的柱狀隔層 3。此時，於邊框圖案i 6的外側，柱狀隔層3的下方形成著 色層25R或著色層25G或25R的任何一種顏色，調整柱狀隔 層3的高度。 之後’在整個基板1 1上塗佈含Polyimide的定向膜材料， 藉由實施定向處理來形成定向膜14，構成具有色彩過遽層 的陣列基板1 2。 另外，以濺鍍法在透明絕緣基板5上堆積厚度約1〇〇 nmw ITO，形成相對電極6，繼續在整個基板上塗佈含p〇lyimide 的定向膜材料，藉由實施定向處理，形成定向膜7來構成相 對基板2 0。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如上述所形成之相對基板2 0的外緣部上，除液晶注入口 35之外，塗佈密封材料4。再藉由於邊框圖案16的外圍， 以密封材料4黏合該相對基板20及設有色彩過濾層的陣列 基板1 2，完成空狀態的單元。 其次，自液晶注入口 3 5將添加有Chiral材料的向列液晶材 料眞空注入單元内，注入後，使用作爲封固材料3 3的紫外 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 繞濟邹智慧財產局員X消費合作钍印製 554195 A7 _ B7 五、發明說明（9 ) 線硬化樹脂封固液晶注入口 3 5。之後，在單元的兩側分別 貼附偏光板4 1、4 2，完成液晶顯示裝置1 〇。 如上述所構成的液晶顯示裝置，藉由縮小邊框圖案1 6的 寬度，並在與最外圍的柱狀隔層3之間設有間隙，可以防止 柱狀隔層與邊框圖案接觸的加工不良，及避免間隙不均。 同時，與先前構造相比，邊框寬度可以縮小至1 mm左右。 因而，藉由配線15遮住邊框圖案16與最外圍之柱狀隔層3 之間隙的光線，看不到邊框部的漏光。 此外，本發明並不限定於上述的實施形態，在本發明的 範圍内可以做各種改變。例如，在上述的實施形態中，與 顯示區域内之柱狀隔層3同時，且以相同材料形成邊框圖案 Ιό爲例來說明，如圖5所示也可以將兩種或三種著色層重 叠來形成邊框圖案1 6，此時，縱使使用透明絕緣層來取代 著色層，仍然可以獲得同樣的作用效果。 熟知技藝人士應清楚知道有其他的優點及修改。因此， 在本發明的廣泛觀點不限於本文中呈現暨説明的特定詳細 説明及典型具體實施例。因此，可進行各種修改，而不會 脱離如申請專利範圍及其同等所定義之一般發明觀念的精 神或範蜂。 圖式符號説明 3 :柱狀隔層 4:密封材料 5 :透明性絕緣性破璃基板（相對基板） 6 ··相對電極（透明電極） —_______ -12 - ϋ適用中國b豕係平(CNS)A4規格⑵〇: 297 _ --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
554195 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _B7_五、發明說明（1Q) 7 :定向膜（相對基板） 8 :信號線 9 :保護絕緣膜 I 0 :液晶顯不裝置 II :透明性絕緣性玻璃基板（陣列基板) 1 2 :陣列基板 1 3 :像素電極 14 :定向膜（陣列基板） 1 5 :配線 1 6 :邊框圖案 20 :相對基板 2 3 :層間絕緣膜 24 :掃描線 24a :閘極 25G :綠色著色層 25B :藍色著色層 25R :紅色著色層 2 6 :補助電容線 28 : TFT元件 30 :源極 32 :接觸孔 33 :封固材料 3 4 :閘絕緣膜 3 5 :液晶注入口 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-έΊ· -線 丨·! -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 554195 A7 _B7 五、發明說明（11 ) 3 6 :上部電極 4 0 :顯示區域 41 :偏光板（陣列基板） 42 :偏光板（相對基板） 7 0 ··液晶層 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 5 象 告 公 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 六、申請專利範圍 1. 種液晶顯示裝置，具備：陣列基板，其具有：顯示區 域’其包含··數條掃描線，其係設置在絕緣基板上；數 條信號線，其係與該掃描線交叉設置；開關元件，其係 設置在上述掃描線及信號線的各交叉部附近；著色層， 其係被覆上述掃描線、信號線及開關元件；數個像素電 極’其係分別連接上述開關元件，並形成在上述著色層 上·’並具有配線，其係具有遮光性，並沿上述顯示區域 周圍設置；數個柱狀隔層，其係配置在上述顯示區域内 的上述著色層上；及邊框圖案，其係包圍上述顯示區域 來設置，以防止上述顯示區域邊緣漏光； 相對基板，其係經由上述柱狀隔層，以一定的間隙相 對配置上述陣列基板； 密封材料，其係接著包圍上述邊框圖案周圍而設置的 上述陣列基板與上述相對基板的邊緣部分組件，同時具 有液晶注入口；及 液晶層，其係自上述液晶注入口注入上述陣列基板與 上述相對基板的間隙内； 上述配線的一部分與上述邊框圖案重疊設置，形成遮 住上述邊框圖案之外側部分光線的遮光體。 2 ·如申凊專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中上述數個 柱狀隔層，包含設置於上述邊框圖案的外側，與上述邊 框圖案之間隙内的柱狀隔層； 上述配線與設置在上述邊框圖案與該邊框圖案外側之 柱狀隔層的間隙重疊設置。 -15· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之沒音？事項再填寫本頁) · 線· 554195 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 .如申凊專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中上述的柱 狀隔層及邊框圖案係由同一個黑色著色層所形成。 4 ·如申请專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中上述的邊 框圖案係由至少重疊兩層上述著色層所形成。 5 .如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中上述的邊 框圖案係由至少重疊兩層透明絕緣層所形成。 6.如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其中上述的柱 狀隔層及邊框圖案係由同一個黑色著色層所形成。 7 ·如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其中上述的邊 框圖案係由至少重疊兩層上述著色層所形成。 8.如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其中上述的邊 框圖案係由至少重疊兩層透明絕緣層所形成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
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