TWI237727B - Liquid crystal display device free from cross talk and fabrication method thereof - Google Patents

Description

案號 90129040 1237727 五、發明說明（1) 〈發明之範圍〉 本發明是有關一種液晶顯示器（1 iqUid crystal display device，LCD Device)，特別是有關一種薄膜電 晶體（thin film transistor，TFT)液晶顯示器及其製備 方法，其可避免由電場改變所引起之干擾（cr〇ss 者。 〈先前技藝之描述〉 在廣為周知之技術中，薄膜電晶體液晶顯示器係一種 典型之電子顯示器，其藉著下基板及上基板上對立之電極 (electrodes)之間之電場達到具有液晶分子變形之功能。 於薄膜電晶體液晶顯示器中，其下基板一般係作為一陣列” 基板（array substrate)，上基板則作為一遽色基板 (color filter substrate)，大多數藉著接收下基板之訊 號以維持均勻一致的電壓。 為了將上述‘號&供予上基板’乃藉著一種所謂的轉 換（transfer)以使下基板及上基板之間互相連接；互連轉 換一般發生在液晶顯示板（LCD pane 1 )之外部導線結合塾 (outer lead bonding pads)或一有效顧示區域（active area)的外圍區域中，同時亦穿過液晶層。 然而，這樣可導致整個板體之中央及週圍區域之電壓> 有所不同。也就是，一個普通的訊號會以不同之方式提供 予每一濾色器區域’因此產生了不必要之干擾， 了液晶顯示板之畫面品質。 ' 一 另一方面，良好品質之畫面之另一要素，係基於下基

第7頁 1237727 案號 90129040 曰 修正 五、發明說明（2) 板及上基板之間的液晶層應該具有均勻一致的單元間隙 (c e 1 1 g a p)。為了滿足此必要條件，其中一個習見之解決 方法係利用如第1圖所示之隔墊球3〇 (spacer bal 1);於第 1圖中，隔墊球30係介於下基板1〇與上基板20之間，從而 使其中之單元間隙維持均勻一致。 然而，此種利用隔墊球之習見解決方法具有一些缺 點。例如，由於隔墊球之直徑只是幾微米，其直徑之變異 系有發生。再者’由於隔墊球之顆粒之移動，可能破壞光 準層（photoalignment layer)，或顆粒可能會結成塊狀 (agglomerated);另外，使用隔墊球可能會導致光線外 线；更不幸地，此等缺點可能導致不良後果，諸如粗劣的 顯示以及低對比率（contrast ratio)。為了解決上述問 題’不同之處理技術被發展出來，例如為隔墊球著色、固 定隔墊（fixed spacer)、或增加隔墊球之硬度；但都仍未 獲得令人滿意的結果。 近來’有一種克服上述隔墊球之缺點之方法被發表。 此方法就如第2圖所示，於上基板2 〇下形成一支撐柱4 〇 ; 支撐柱40係以光破聚亞酿胺（photosensitive polyimide)、光敏丙烯酸樹脂（phot〇sensitive acryHc acid resin)、光敏著色樹脂（ph〇t〇sensitive c〇i〇ring resin)、或光阻材料（photoresist)、以照相平版印刷製 程（photolithography process)所製造。支撐柱之柱體一 般呈梯形（t r a p e ζ 〇 i d )，而其頂端則呈圓形。 第3圖說明習見液晶顯示器所應用之支撐柱3 2。如第3

第8頁 1237727 索號90129040_年月日 修正__ 五、發明說明（3) 圖所示，一濾色層22(color filt e r 1 a y e r)以及一黑色矩 陣23(black matrix)形成於上基板之玻璃板24(glass board)之下。接著，氧化錫銦層16及21(indium tin oxide layer，I TO layer)分別形成於下基板之玻璃板12 之上、以及上玻璃板24之下。然後利用上述材料及程序， 使支撐柱32通過液晶層26而形成。支撐柱32被放置於每一 像素（pixel)中，且最好放置於紅或藍區域中。 〈發明之總綸〉 有鑑於此，本發明之目的係提供一種液晶顯示器及其 製備方法’其中沒有應用習見之隔墊球（Spacer ball)， 亦沒有應用互連轉換（interconnection transfer)，而能 夠使下基板與上基板之間維持均勻一致的單元間隙，並實 現訊號互連（signal interconnection^。 本發明之另一目的係提供一種液晶顯示器及其製備方 法’其可藉著徹底應用上基板之電場，以避免干擾（cr〇ss t a 1 k)之產生。 、 本發明之再一目的係提供一種液晶顯示器及其製備方 、’、並不藏要智見之打點製程（dotting process)以形 成互連轉換，因此可以使製造成本減低。

美；I： ^ I達到此等目的’本發明之液晶顯示器包括：一上 $反二下基板，上基板和下基板相對而其中介入液晶 靥，带：色矩陣，形成於上基板之上面；R、G和B的濾色 於—二.杰包括黑色矩陣之上基板的上方；支撐柱，形成 、母“色層上，且自上基板垂直延伸以使單元間隙維持

五、發明說明（4) 一致；一導電層，形成於卜其也认龄/ 蓋支撐杈.適齡仫基板的整個部份的上方，以覆 疏叉夜柱，複數條閘極線 復 下基板上的絕緣層以定以插入的方式形成於 對岸上美板之a 線平行；一接觸部，形成於 結時，電性連接共用線及導電層以：上基；：：基板連 部。 T匕4的共用線重疊，但不覆蓋到接觸 、其中，接觸部為一藉由蝕刻覆蓋共用線之絕緣層 成之接觸孔道，且在其中，形地n 9 y Λ ^ . fc r 办成接觸層於其上的支撐桎於 上基板與下基板相連時係被插入。 、 、” ί發二月一方面即為液晶顯示器之製傷方法。此方 法在上基板之上形成一黑色矩陣；於包括黑色矩陣 之上土板之上形成R、G 的濾色層；自上基板垂直延 支撐柱使單元間隙維持一致；在上基板的整個部份形 電層’以覆蓋支樓柱；以插入的方式在下基板上的絕緣声 上形成複數條閘極線及資料線，以定義單元像素區域；^ 下基板之像素區域的邊緣形成一條與閘極線平行的共用 線，當上基板和下基板連結時在共用線部份形成接觸部， 相對於上基板之支撐柱及共用線及導電層作電連接。 其中’形成接觸部的步驟包括形成絕緣層以覆蓋共用 線，及蚀刻絕緣層以形成一接觸孔道而露出共用線的 部。 /、、、、局 更且，導電層更可包括一層之氧化錫銦層（ιτ〇)。 發明說明（5) 〈較佳具體實施例之詳細描述〉 以下將以較佳之實施例並配合附圖對本 整之描述。然而，本發明可能具有很多不同形 出更το :1此本發明不應受此處所舉之實施例所限；之 :蓺：下將藉著此處所提供之實施例，將本 技藝範圍徹底及完全地敘述及表達出來。 心 第4圖為本發明之液晶顯示器中，其中之上 造剖面圖。於第4圖中，上基板40通常被用作為 板（color filter substrate )，其構成為：_ 里^ 土 42，形成於玻璃板41之上；一R、（^〇B的濾色層43”'， 於黑色矩陣42及玻璃板41之上；支撐柱44，形成於二 色層43之上；以及一導電層45，形成於支撐柱^與濾色I 43之表面。導電層45最好以氧化錫銦（indium tu〜 oxide，IT0)所形成。 支撐柱44係從上基板4〇垂直延伸，且形成在每一像素 之上，因此使一致的單元間隙得以蓋覆面板的整個區域。 而導電層45包覆著支撐柱44，其具有如習見者之互 之功能’將於稍後詳述。 、第5圖為本發明之液晶顯示器中，其中之下基板之構 ，平面圖。如第5圖所示，複數條閘極線5丨和資料線係 父互地配列在下基板5〇之上，當插入一絕緣層（圖未示）於 二中時二為陣列基板（array substrate)，而得以 定義出一早το像素區域，一共用線52在像素區域的周圍外 側形成’並和閘極線51平行。像素電極57，以氧化锡銦 1237727 μ 修正

___案號 90129040 五、發明說明（6) (ITO)製造，係在每一像素區域形成線狀，而 重疊。此外，在絕緣層上蝕刻使形成一於 用上泉52 觸孔道53，以達到和導電層電性接㈣=接 成在支撐柱之上作為轉換替代之用U接觸孔遏53亦形 付俠$代之用（如第4圖所示）。 像：電極57必需不能蓋過接觸孔道53，接觸孔道Μ护 成對應耆上基板4 0上之支撐柱44的位置，因此，當上^ 和下基板藕合時，接觸孔道53可 ♦ 2 ★田 土扳 之丘用妗R9釦μ 1^ + 虽作是一個在下基板53 之/、用、.泉52 #上基板之支撐柱間導弓丨電性連接之連接元 件。實務上’如第6圖所示’接觸孔道 56内，並覆蓋共用線53。 风社、6、，象盾 第6圖為本發明之液晶顯示器中，其中之下基板於上 基板^後之部份剖，圖。如第6圖所示，絕緣㈣形成 方下二板5〇之上’覆蓋著共用線52 ’而接觸孔道53選擇性 地，露出共用線52，其係經由敍刻絕緣層56的方式而形成 於絕緣層56内。當上基板40與下基板5〇被結合在一起時， 包覆有導電層45之支撐柱44會插入至接觸孔道5”。因此 導電層45形成於支撑柱44的上端表面，並經由接觸孔道53 連接至下基板50之共用線52。因此，在上基板4〇與下基板 5 0之間不一定要具備信號連接的分離裝置。 如上所述，本發明之液晶顯示器’並沒有應用習見之 隔整球，亦沒有如習見者之互連轉換，可提供介於下基板 與上基板間-致的單元間隙，而且，得形成一共用線至上 基板的導電層，亦即，可得到均一的單元間隙，經由每一 像素内之支撐柱以蓋過面板的整個區域，此外，由於覆蓋 1237727 案號 90129040 五、發明說明（7) 支撐柱之導電層’具有習見之互連轉換的作用。共用訊號 (common signal)热需使用習見轉換，即可應用到上夷 板之導電層’因此能均勻地提供上基板的整個區域，因此

有效地避免不必要之干擾（cr〇ss talk)產生。而且，由 於本發明之方法並不需要為了互連轉換而進行習見者之 點製程，製造成本因此可相對地減少。 T 需陳明者，以上所述者乃是本發明較佳具體的 例丄若依本發明之構想所作之改變，其產生之功能 出；明書與圖示所涵蓋之精神•，均應在本創作之 犯圖内，合予陳明。 〜丨F <

第13頁 1237727 案號 90129040 年 月 曰 修正 圖式簡單說明 第1圖為習見液晶顯示器中，其中之下基板與上基板 之一種接合構件之剖面圖。 第2圖為習見液晶顯示器中，其中之下基板與上基板 之另一種接合構件之剖面圖。 第3圖為習見液晶顯示器之構造剖面圖。 第4圖為本發明之液晶顯示器中，其中之上基板之構 造剖面圖。 第5圖為本發明之液晶顯示器中，其中之下基板之構 造平面圖。

第6圖為本發明之液晶顯示器中，其中之下基板於上 基板接合後之部份剖面圖。 〈圖示中元件編號與名稱對照〉 先前技藝： 10 :下基板 12 ·玻璃板 1 6 ··氧化錫銦層 2 0 ··上基板 2 1 :氧化錫姻層 22 :濾色層 2 3 :黑色矩陣 2 4 ·玻璃板 2 6 ·液晶層 3 0 :隔墊球

第14頁 1237727 案號 90129040 月 曰 修正 圖式簡單說明 3 2 :支撐柱 4 0 :支撐柱 較佳具體實施例： 4 0 :上基板 41 :玻璃板 4 2 :黑色矩陣 4 3 :濾色層 44 :支撐柱 4 5 :導電層 5 0 :下基板 51 :閘極線 5 2 :共用線 5 3 :接觸孔道 54 :資料線 5 6 :絕緣層 5 7 :像素電極

第15頁

Claims (1)

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修正 一種液晶顯示器，包括： 一上基板和一下基板，Jl其k 入液晶層； 基板和下基板相對而其中介 案號 90129040 六、申請專利範圍 黑色矩陣’形成於上基板之上； 的上R方;_的渡色層’形成於包括有黑色矩陣之上基板 «使隙:=了淚'色層上自上基板垂直延伸 柱·，-導電層’形成於上基板的整個部份上，以覆蓋支撑 上的ίΐΓ’ί線及資料線，以插入的方式形成於下基板 、、、邑、、彖層以疋義單元像素區域； 行；m和下基板之像素區域的邊緣之問極線平 份，：=卜形成於對應上基板之支揮柱的共用線部 層；：=基板和下基板連結肖，電性連接共用線及導電 疊，作：ΐ :技f下基板上每-像素區域的共用線重 1一不覆盍到接觸部。 接觸專利範圍第1項之液晶顯示器，《中所述之 緣層觸孔道’該接觸孔道係㈣覆蓋共用線之絕 基板父i插成著導電層之支撐柱，於上基板與下 口日守插设於接觸孔道。 3 ·—種液晶顯示器之製備方法，包括：

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六、申請專利範圍 形成一 形成R、G 上 隙維持 形 柱； 形 絕緣層 形 的邊緣 形 電層為 之共用 形 重疊， 4· 部的步 餘刻使 5. 包括一 上基板 一致； 成導電 成複數 以於和 成一條 閘極線 成一接 電性連 線的部 成一像 而不覆 如申請 驟包括 形成接 如申請 氧化錫 修正— 色矩陣於上基板之上，· 和B的據色層於包括黑色矩陣之上基板之 之每-濾色層上垂直延伸支樓柱，使單元間 層於上基板之整個部份之上，以覆蓋支撐 :;ff及資料線’使間極線及資料線插入 土^相對的下基板上定義單元像 ； 2線，該共用、線和下基板上端 < 像素區域 觸部，使上基板和下基板連結時共用線和導 接，接觸部係形成在相對於上基板之支撐柱 份；以及 ，電極，和下基板之每一像素區域的共用線 蓋接觸部。 、 專利範圍第3項之方法，其中所述形成接觸 形成一絕緣層以覆蓋共用線，以及於絕緣層 觸孔道，並使共用線之一部份顯露。 專利範圍第3項之方法，其中所述之導電層 銦(indium tin oxide ， ITO )層 °

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