TWI228187B - MVA-LCD device with color filters on a TFT array substrate - Google Patents

MVA-LCD device with color filters on a TFT array substrate Download PDF

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TWI228187B TW091122283A TW91122283A TWI228187B TW I228187 B TWI228187 B TW I228187B TW 091122283 A TW091122283 A TW 091122283A TW 91122283 A TW91122283 A TW 91122283A TW I228187 B TWI228187 B TW I228187B
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Seok-Lyul Lee
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Description

1228187 五、發明說明（1) 【發明領域】 本發明係有關於一種多重區塊垂直配向之液晶顯示器 (multi-domain vertical alignment LCD ，簡稱 MVA-LCD)，特別有關於一種將彩色濾光片製作於TFT陣列 基底之MVA-LCD元件，可提昇MVA-LCD元件之透光度。 【發明背景】 在大螢幕之顯示器產品應用中，為了提高液晶顯示器 (LCD)之晝像品質’目前開發出一種多重區塊垂直配向之 液晶顯示 Is (multi-domain vertical alignment LCD，以 下簡稱MV A-LCD)，其可提供高對比、快速回應時間、廣視 角等優點。MVA-LCD元件在TFT陣列基底以及彩色濾光片 (color f i Iter)基底上會製作凸塊，則藉由凸塊之傾斜設 計可自動控制液晶配向以形成兩種或四種區塊，此種配向 技術係稱為自動區塊形成（a u t 〇 m a t i c d 〇 m a i η format ion，ADF)技術，可簡化大量生產之製程步驟。 第1 A圖顯示習知Μ V A - L C D元件的上視圖，第1 B圖係沿 第1 A圖之切線I - I顯示習知MVA-LCD元件的剖面示意圖。習 知MVA-LCD元件10包含有一對平行設置之TFT陣列基底121 與彩色濾光片基底1 2 I I，而且TFT陣列基底1 2 I與彩色濾光 片基底121 I之空間内填充有一液晶層η。就TFT陣列基底 1 2 I而言，其表面上包含有複數條橫向延伸之掃描電極1 β 以及複數條直向延伸之資料電極1 8，可定義形成複數個矩 陣排列之矩形晝素區域。每一個畫素區域係被一晝素電極
0611-7249TWF(N);A01101;cherry.ptd 第5頁 1228187 五、發明說明（2) 20所覆蓋，且包含有一TFT結構19，其乃形成於掃描電極 1 6以及資料電極1 8之正交處附近。另外，複數條直向延伸 之弟一凸塊221係定義形成於晝素電極20之表面上，其中 每條第一凸塊2 2 I係位於每個畫素區域之中心處。而且， 一第一配向層241係覆蓋於第一凸塊221之表面上，使第一 配向層241面向液晶層14。 就彩色濾光片基底1211而言，其表面上依序堆疊有複 數個黑矩陣（black matrix)層26以及一彩色樹脂層28，且 共用電極2 9係形成於彩色樹脂層2 8之表面上以橫跨複數個 晝素區域。另外，複數條直向延伸之第二凸塊2 2丨丨係定義 形成於共用電極29上，其中每兩條第二凸塊221丨係位於每 個畫素區域之兩侧。而且，一第二配向層2411係覆蓋於第 二凸塊2211之表面上，使二配向層2411面向液晶層14。 藉由第一凸塊221以及第二凸塊2211之預傾斜設計， 可使液晶配向形成多重區塊。在較佳設計中，第一凸塊 221之輪廓可為三角形，第二凸塊22π之輪廓可為倒三 形，則無論提供之電壓是否穿越晝素區域，鄰近於一 塊221以及第二凸塊22Π之傾斜側壁處的液晶分皆合 預期方向傾斜。當提供之電壓穿越晝素區域時，朝 2 2之傾斜設計，遠離於第一凸塊2 2 I u # 一 " 傾斜側壁處的液晶分子均會朝預期方向傾斜。兄之 然而，在TFT陣列基底121上製作的第 在彩色遽光片基底12Π上製作的第二凸塊22i :?及
MVA — LCD元件10的透光性’而且第—凸塊221以及^ H
五、發明說明（3) 2 2 I I之預傾斜設計會遭遇製程上的困難 成本極南，不符合大量生產之需求。 【發明概要】 本發明之主要目的在於提出一種M va. 彩色濾光片製作於TFT陣列基底上，可提 透光度。 本發明提供一種液晶顯示器，包括有 之第一玻璃基底以及一第二玻璃基底；福 掃描電極以及複數條直向延伸之資料電極 第一玻璃基底上，且可定義形成複數個畫 樹脂層’係形成於資料電極上；一有機絕 彩色樹脂層上，且包含有複數個第一凸塊 區域内包含有至少一個第一凸塊；以及複 係形成於有機絕緣層以及第一凸塊之表面 區域。 根據上述目的，本發明之一特徵在於 之製作結合至TFT陣列基底製程，因此可习 70件的透光性，進而獲得超高之開口率。 本發明之另一特徵在力，將有機絕緣 插置於晝素電極與資料電極之間，可用以 資料電極之間的耦合現象。 本卷明之再一特徵在 色矩陣，便能夠達到防止 且所耗費之製作 不需在彩色 電極與資料 -LCD元件，係將 昇MVA-LCD元件之 :一對平行設置 數條橫向延伸之 ’係定義形成於 素區域；一彩色 緣層，係形成於 ，其中每一畫素 數個畫素電極， 上，且覆蓋晝素 ’將彩色濾光片 『效提昇MVA-LCD 層與彩色樹脂層 減少晝素電極與 濾光片内製作黑 電極之間的漏光 1228187 五、發明說明（4) 現象。 【發明之詳細說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 "、、員易懂’下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 【實施例】 第2 A圖顯示本發明MVA-LCD元件的上視圖，第2B圖係 沿第2A圖之切線II-H顯示本發明MVA —LCD元件的剖面示意 圖。一MVA-LCD元件30包含有一對平行設置之下玻璃基底 32與上玻璃基底34，以及一液晶層36係填充於下玻璃基底 32與上玻璃基底34之空隙内。其中，液晶層36之材質係為 負介電異方性（negative dielectric anis〇tr〇py)的向列 型（nematic)液晶，可搭配使用垂直配向（vertical alignment)處理的配向膜，當外加電壓超過臨界電壓時， 原本垂直排列於配向膜表面的液晶分子，便會隨著相對應 之電壓大小做一定角度之傾斜。 對於下玻璃基底32而t，係提供作為一m陣列基底 伤二f内表面上包含有：複數條橫向延伸之掃描電極37， =形成於下玻璃基底32之表面上；複數條直向延伸之 ::斗電極40，係、疋義形成於一閘極絕緣層⑽之表面上，則 =電極37與資料電極40可定義形成複數個矩 形晝素區域31 ;，結構41係形成於每個晝素區細
1228187 五、發明說明（5) 内’位於婦描電極3 7與資料電極4 0之正交區域附近；一絕 緣層42係覆蓋於上述之下玻璃基底32之整個表面上；一具 有厚又1 /z m以上之彩色樹脂層4 4，係形成於絕緣層4 2表面 上 了以長1供作為R、G、B彩色濾光片；一具有厚度1 # m 以上^感光有機絕緣層46，係形成於彩色樹脂層44表面 上；複數個第一凸塊46A，，係定義形成於感光有機絕緣 層4 6表面上。在較佳實施例中，第一凸塊4 6 A之製作可採 用缝隙製程（slit Process)搭配遞減型光罩（attenuated mask)以及正型光阻，可使第一凸塊46A之厚度達到卜2 # m ’且形成於每個畫素區域3丨中間區域。 第3圖係顯示縫隙製程之剖面示意圖。一遞減型光罩 50包含有一石英板以及一蓋層，其表面上定義有一第一區 域I、一第二區域U以及一第三區域m，其中第一區域1 之面積大於4x4 //m，係由透明材質所構成，其光穿透率 1、〇〇%，係提供作為一完全透明層；第二區域丨丨之厚度大約 為50 0〜1〇〇〇 A，係由M〇Si材質所構成，其光穿透率為 60%，係提供作為一半透明層，其包含有複數個寬度〇. 5〜l.'5/zm、間隔0.54.5^^的圖型，可控制有機絕緣層a 之厚度；第三區域III之面積大於4χ4 _，係由^材質所 構成，其光穿透率為〇%，係提供作為一完全不透明層。 在進行微影製程時，由於遞減型光罩50包含三 同透明度之區域卜n、⑴，藉由各個區域的不同； 率可以使一正型光阻之每一相對應位置接受不同強产之曝 光效果，以使每一相對應位置被蝕刻的深度不同，ς此^ 第9頁 〇611-7249TWF(N);A01101；cherry.ptd
1228187 五、發明說明（β) 夠在有機絕緣層46之相對應位置預定之輪廓。舉例來說， 弟一凸塊46Α形成於第三區域III下方，一孔洞45形成於第 區域I下方，一平坦表面形成於第二區域II下方。而 且，苐一凸塊4 6 Α具有一傾斜側壁，傾斜度為2 〇。〜4 〇。， 可構成三角形輪廓或是梯形輪廓。此外，遞減型光罩5 〇也 月匕夠應用於負型光阻，只要藉由改變遞減型光罩5 〇上的各 區域的位置關係，便能夠在負型光阻上形成相同之三角形 輪廓。 請參閱第2圖，下玻璃基底32表面上另包含有一晝素 電極48 ’是由銦錫氧化物（indiuin tin oxide，ITO)材質
所構成，係均勻地形成於有機絕緣層46以及第一凸塊46A 之表面上’且被定義覆蓋畫素區域31之表面，且畫素電極 48之延伸區係與部分之資料電極4〇重疊。此外，下玻璃基 底32的整個表面上覆蓋有一第一配向層5〇1，係面向液晶 層3 6 〇 對於上玻璃基底34而言，其内表面上包含有：複數個 不相連之黑色矩陣層52 ; 一共用電極54，係定義形成於黑 色矩陣層52上，且橫跨每個晝素區域31 ; 一第二配向層 5 〇 I I ’係覆盍上玻璃基底3 4之整個内表面，以面向液晶層 。在較佳實施例中，黑色矩陣層5 2係由Cr或黑色樹脂材 質所構成，可簡化大量生產之製程步驟，而且黑色矩陣層 52的圖案製作亦可採用上述之缝隙製程。共用電極54係由 透明導電材質所構成，例如丨τ〇。 黑色矩陣層52主要是用來遮擋自TFT陣列基底誘發的
0611-7249TWF(N);A01101;cherry.ptd 弟10頁 1228187 圖式簡單說明 第1A圖顯示習知MVA-LCD元件的上視圖。 第1B圖係沿第1A圖之切線I-Ι顯示習知MVA-LCD元件的 剖面示意圖。 第2A圖顯示本發明MVA-LCD元件的上視圖。 第2B圖係沿第2A圖之切線I I-I I顯示本發明MVA-LCD元 件的剖面示意圖。 第3圖係顯示縫隙製程之剖面示意圖。 第4圖顯示本發明之黑色矩陣層之上視圖。 【符號說明】 習知技術 * MVA-LCD元件〜10 ; TFT陣列基底〜121 ; 彩色濾光片基底〜1 2 I I ; 掃描電極〜1 6 ; 晝素電極〜2 0 ; 第一凸塊〜2 2 I ; 第一配向層〜241 ; 黑色矩陣層〜2 6 ; 共用電極〜2 9。 液晶層〜1 4 ; 資料電極〜1 8 ; TFT結構〜19 ; 第二凸塊〜221 I ; 第二配向層〜24 II 彩色樹脂層〜2 8 ; 本發明技術= MVA-LCD元件〜30 ; 畫素區域〜31 ; 下玻璃基底〜32 ; 上坡鴇基底〜34 ; 液晶層〜3 6， 掃描電極〜3 7 ;
0611-7249TWF(N);A01101;cherry.ptd 第12頁 1228187 圖式簡單說明 閘極絕緣層〜3 8 ; TFT結構〜41 ; 彩色樹脂層〜44 ; 第一凸塊〜46A ; 遞減型光罩〜50 ; 第二區域〜I I ; 第一配向層〜5 0 I ; 黑色矩陣層〜5 2 ; 資料電極〜4 0 ; 絕緣層〜4 2 ; 有機絕緣層〜4 6 ; 晝素電極〜4 8 ; 第一區域〜I ; 第二區域〜I I， 第二配向層〜5011 ; 共用電極〜5 4。
0611-7249TWF(N);A01101;cherry.ptd 第13頁

Claims (1)

  1. 垂直配向片製作於TFT陣列基底之多重 :平行設置之口::及-第二基底； 旻數條橫向延伸之掃描電極以及複數條直向延伸 極’係定義形成於該第一基底上，且可定義形成 個畫素區域； 一彩色層，係形成於該資料電極上； 一絕緣層，係形成於該彩色層上，且包含有複數 一凸塊，其中每一畫素區域内包含有至少一個第一凸 以及 複數個畫素電極，係形成於該絕緣層以及該第一 之表面上，且覆蓋該畫素區域。 2·如申請專利範園第1項所述之將彩色濾光片製f TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其 第一凸塊包含有一呈2〇。〜40。傾斜之側壁。 3·如申請專利範園第1項所述之將彩色濾光片製f TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其_ 第一凸塊係製作成一三角形輪廉或梯形輪廓。 4·如申請專利範園第1項所述之將彩色濾光片製$ TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，^自 有·· , 複數個黑色矩陣層，係定義形成於該第二基底上 中每個晝素區域内之該黑色矩陣層係作為〜第二凸塊 及 第14頁 區塊 之資 複數 個第 塊； 凸塊 :於 ，該 :於 該 :於 丨含 ，其 ;以
    0611-7249TWF(N);A01101;cherry.ptd 1228187 六、申請專利範圍 〜-共用電極，係定義形成於該黑色矩陣層上。 5.如申請專利範圍第4項戶斤述之將彩色濾光片製作於 TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯不器，其中每 個晝素區域内包含有至少兩個第/凸塊。 6·如申請專利範圍第4項所述之將彩色濾光片製作於 TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其中該 第二凸塊包含有一呈2 〇。〜4 0。傾斜之側壁。 7·如申請專利範圍第4項所述之將彩色濾光片製作於 TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其中該 第二凸塊係製作成一三角形輪廓或梯形輪廓。 8.如申請專利範圍第4項所述之將彩色濾光片製作於 TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其中該 黑色矩陣層係製作成一鋸齒蜇延伸之圖案。 9 ·如申請專利範圍第1項戶斤述之將彩色濾光片製作於 TFT陣列基底之多重區塊垂直酗向之液晶顯示器，另包含 有一具有負介電異方性的液晶層，係設置於該第一基底以 及該第二基底之空隙内。 I 〇 ·如申請專利範圍第1頊所述之將彩色濾光片製作於 TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，另包含 有一TFT結構，係形成於該第，基底之每一畫素區域内。 II ·如申請專利範圍第1項所述之將彩色濾光片製作於 TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其中該 彩色層的厚度大於1 //m。 1 2 ·如申請專利範圍第1項所述之將彩色濾光片製作於
    06117249TWF(N);A01101;cherry.ptd 第15頁 1228187 六、申請專利範圍 TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之浪晶顯示器，其中該 絕緣層的厚度大於1 V m。 ~ 13·如申請專利範圍第1項戶斤述之將&色濾、光片製作 於TFT陣列基底之多重區塊垂直酌向之液晶_示器，其中 於該絕緣層上製作該第一凸塊之方法係採用縫隙製程。 14·如申請專利範圍第13項所述之將，色濾光片製作 於TFT陣列基底之多重區塊垂直酩向之液晶顯示器，其中 於該缝隙製程係使用一遞減型光單，其包含有至少三種不 同透明度的區域。 1 5 ·如申請專利範圍第丨4項所述之將彩色濾光片製作 於TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其中 於該遞減型光罩包含有一完全透明區域、一半透明區域以 及一完全不透明區域。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之將彩色濾光片製作 於TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其中 於該遞減型光罩之半透明區域包含有複數個寬度〇· 5〜1. 5 //m、間隔〇· 5〜1· 5 /zm的圖型，其厚度為500〜1〇〇〇 A。 1 7 ·如申請專利範圍第丨5項所述之將彩色濾光片製作 於TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其中 於該遞減型光罩之完全不透明區域係用來定義該絕緣層之 弟’一凸塊的圖形。 1 8 ·如申請專利範圍第1項所述之將彩色濾光片製作於 TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其中該 弟一基底以及該第二基底係由不導電且透光之材料所構
    0611-7249TWF(N);A01101;cherry.ptd 1228187 六、申請專利範圍 成。 1 9.如申請專利範圍第1項所述之將彩色濾光片製作於 TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其中該 彩色層係由樹脂材質所構成。 2 0.如申請專利範圍第1項所述之將彩色濾光片製作於 TFT陣列基底之多重區塊垂直配向之液晶顯示器，其中該 絕緣層係由有機材質所構成。
    0611-7249TWF(N);A01101;cherry.ptd 第17頁
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