TWI274946B - Liquid crystal display apparatus and method of manufacturing the same - Google Patents

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TWI274946B TW092137651A TW92137651A TWI274946B TW I274946 B TWI274946 B TW I274946B TW 092137651 A TW092137651 A TW 092137651A TW 92137651 A TW92137651 A TW 92137651A TW I274946 B TWI274946 B TW I274946B
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Description

1274946 玖、發明說明： 【關聯技術】 本么月係、根據以往日本專利中請專利第2⑽4179號 欲申請優先權。該曰本專利係於湖年曰提出申請， 以下附上完整全文以供參考。 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關-種液晶顯示裝置及其製造方法，特別是 有關種/、有在每一像素挾持液晶層之間隙不同的多重間 隙椿造之液晶顯示裝置及其製造方法。 【先前技術】 現在，-般使㈣液晶顯示裝置係在具有電極的兩片玻 璃基板之間挟持液晶層而播A、 竹日日增而構成。用以挾持液晶層的基板間 之間隙係藉由塑膠#等的間隔件加以保持。 彩色顯示㈣液晶顯示t置係分別在每—方基板的像素 具備分別著色於，綠（G)、藍（B)之彩色遽光層。亦即， 紅色像素具有紅色濾光層。綠色像素具有綠色濾、光層。藍 色像素具有藍色濾光層。 然m顯示裝置的視野角特性係大大依存於挟持液 晶層的基板間之間隙。亦即，將基板間的間隙設為d，構成 液晶層的液晶組成物之折射率向異性設為△ n，將透過液晶 層的光之波長設為λ，當u==2. d· 時，光透過率τ 一般係成為以下式子： T= sin2 [(l+u2)1/2 · 7τ /2] / (1+u2} 。換言之，透過液晶層之透過光的透過率丁成為最大之實效
0:\90\90506.DOC 1274946 的液晶層之厚度（d ·△!!)係依存於透過光的波長而不同。 因此，提案一種具有在每一像素挟持液晶層之基板間的 間隙不同之多重間隙構造的液晶顯示裝置。在該多重間隙 構造中，彩色遽光片層的膜厚依每—色而有不同。例如;、 根據特開平6-34號公報，揭示„種將塑膠製之複數種 類的球狀或是圓柱狀的間隔件散布在一方的基板上之技 術。 、然而’在以往提案的多重間隙構造之液晶顯示裝置中， 必須準備與不同的間隙相合 "目〇且直徑不肖的複數種類之間隔 ，或疋必須準備密度不同的複數種類之間隔件。又 =步驟中，以相同步驟同時散布適合各間隙的複 =:件甚為困難，將導致步驟數增加。如此，準備複數 種痛的間隔件，藉由增加製 右^制 ㈣日力衣&步驟數，使製造成本增加， 有¥致W造產率降低的問題。 ^ g士p使暫時在液晶組成物使間隔件分散，並且與液晶 / δ日守進行間隔件的散布，即使I ^ 嚴密控制散布在每一像二ρ::了驟數，亦無法 母像素的間隔件之密度。因此，藉由_ 4刀破集間隔件時（例如 方向重晶〜狀體的間隔件與液晶層的厚度 重定寺），無法獲得期望的間隙 虞。又 ^ J W 财有導致顯不不良之 球狀或圓柱狀的間隔件 組成物的定向不良之虞，成為周：’將有招致液晶 【發明内容】 成為‘心不良的原因。 本發明係有鑑於上述問題點 一種價廉且者其目的在於提供 亚且顯示品質優良的液晶顯示裝
O:\90\90506.DOC 1274946 置以及其製造方法。 本發明之第1樣態的液晶顯示裝置，係於第1基板與第2 基板之間挾持液晶層而構成者，其特徵在於具備有·· 用以挾持上述第1基板與上述第2基板之間的上述液晶層 之第1間隙的第1間隙區域； 具有比上述第1間隙小的第2間隙之第2間隙區域； 上述第1基板上的上述第i間隙區域所形成的第丨柱狀間 隔件；以及 上述第1基板上的上述第2間隙區域所形成的第2柱狀間 隔件； 上述第1柱狀間隔件與上述第i基板接觸的面積大於上述 第2柱狀間隔件與上述第丨基板接觸的接觸面積。 本發明之第2樣態的液晶顯示裝置之製造方法，係於第工 基板與第2基板之間挾持液晶層而構成者，其特徵在於具備 有以下步驟： 在上述第1基板成膜間隔材； 與具有用以挾持上述液晶層的第丨間隙之第丨間隙區域含 應，以第1尺寸圖案化上述間隔材，並且與具有比上述第 間隙小的第2間隙之第2間隙區域對應，以使上述間隔材t 上述第1間隙小的第2尺寸進行圖案化；以及 使在上述第丨間隙區域以及上述第2間隙區域上分別進^ 圖案化的上述間隔材融化，以調整彼此的高度。 下文將描述本發明之其他目的與優點，其中部分目的身 優點係顯而易見，或可透過本發明之實踐來習得。上述
O:\90\90506.DOC 1274946 的和優點可透過下文所揭露的方式之特定技術和技術之結 合來達成。 【實施方式】 以下’參照圖面說明有關本發明之—實施形態的液晶顯 示裝置以及其製造方法。 如圖1及圖2所示，本實施形態之液晶顯示裝置例如主動 矩陣型液晶顯示裝置，係具備有液晶顯示面板1〇。該液晶 顯示面板10係具備有：陣列基板100、與該陣列基板1〇〇相 對向配置的對向基板200、以及挾持於陣列基板1〇〇與對向 基板200之間的液晶層3〇〇。此等陣列基板1〇〇與對向基板 2〇〇係藉由形成用以挟持液晶層3〇〇的特定之間隙且藉由密 封材106使之貼合。液晶層3〇〇係藉由封入至陣列基板丨〇〇與 對向基板200之間的間隙之液晶組成物所構成。 在廷種液晶顯示面板丨〇中，顯示晝像的顯示區域1 〇2係藉 由配置成矩陣狀的複數個像素ρχ而構成。顯示區域1〇2的周 緣係藉由形成額緣狀的遮光層SP予以遮光。 在顯示區域102中，陣列基板100係如圖2所示，具備有❿ X η個像素電極151、111條掃描線扒至丫㈤、η條信號線幻至 Xn、mx η個開關元件121。另外，在顯示區域102中，對向 基板2⑽係具備有對向電極204。 像素電極151係在顯示區域1〇2中配置成矩陣狀。掃描線γ 係沿著此等像素電極151的列方向配列。信號線X係沿著此 等像素電極151的行方向配列。開關元件121係藉由具有多 晶石夕半導體層之薄膜電晶體亦即像素T F Τ而構成。開關元件
O:\90\90506.DOC 1274946 121係分別與複數個像素ρχ對應而設置，並配置在掃描線γ 及^唬線Χ的交又部附近。對向電極204係與全部的像素ρχ ’ /、同配置，並介以液晶層3〇〇全部與mx η個像素電極 1 5 1相對向。 頦不區域102周邊的周邊區域1〇4中，陣列基板1〇〇係具備 有·包含用以驅動掃描線幻至丫㈤的驅動1171之掃描線驅動 兒路18，包含驅動信號線幻至又11的驅動打丁之信號線驅動 電路19等。此等掃描線驅動電路18及信號線驅動電路μ所 包含的驅動TFT係藉由具有多晶矽半導體層的n通道型薄膜 電晶體以及p通道型薄膜電晶體而構成。 Θ及圖2所示的液晶頒示面板1 〇係例如從陣列基板1 〇 〇 側朝向對向基板2〇〇侧而選擇性使光透過之透過型。因此， 液晶顯示裝置係如圖3所示，具備有··透過型的液晶顯示面 板10，以及;k为面侧（陣列基板100的外面側）照明該液晶顯 示面板10之背光單元400。 在圖3所示的液晶顯示裝置之顯示區域1〇2中，陣列基板 100係在玻璃基板等透明的絕緣性基板丨丨上具備有：配置在 每一像素PX的像素TFT 121、以覆蓋各像素TFT 121之方式 配置的形色濾光層24(R、G、B)、在彩色濾光層24(R、〇、 B)上配置成每一像素的像素電極15卜分別配置於彩色濾光 層24(R、G、B)上的柱狀間隔件31^、G、B)、以覆蓋複數 個像素電極151全體的方式配置的定向膜13 a等。又，陣列 基板1〇〇係在周邊區域104上具備以包圍顯示區域1〇2的外 周之方式配置的遮光層sp。 O:\90\90506.DOC •9- 1274946 紅色像素PXR係具備紅色濾、光層24R。綠色像素pxg係具 備綠色濾光層24G。藍色像素PXB係具備藍色濾光層24B。 此等彩色濾光層24(R、G、B)係藉由分別著色成紅色（R)、 綠色（G)、藍色（B)之著色樹脂層形成。此等彩色濾光層 24(R、G、B)主要係分別使紅色、綠色及藍色的各波長成分 之光透過。 像素琶極15 1係藉由ΐτο(鋼錫氧化物）等的光透過性導電 構件而形成。各像素電極151係分別與介以貫通各彩色濾光 層24(R、G、B)之穿孔26對應的像素TFT 121連接。 各像素TFT121係如圖4之更詳細的構造般，具有藉由多晶 矽膜所形成的半導體層112。該半導體層112係配置於絕緣 性基板11上所配置的底塗層60上。該半導體層112係具有藉 由分別於通道區域U2C的兩側摻雜雜質而形成的汲極區域 112D及源極區域U2S。 像素電極121的閘極63係與掃描線γ一體形成，介以間極 絕緣膜62與半導體層112相對向而配置。汲極88係與信號線 X一體形成，介以貫通閘極絕緣膜62及層間絕緣膜76之接觸 孔77與半導體層112的汲極區域112〇電性連接。源極㈧係介 以貫通閘極絕緣膜62及層間絕緣膜76之接觸孔乃與半導體 層112的源極區域112S電性連接。又，源極89係介以形成於 彩色過濾層24(R、G、B)之穿孔26與像素電極151電性連接。 藉此5像素TFT 121係與掃描線γ及信號線又連接，藉由來 自掃描線Y的驅動電壓導通，將來自信號線又的信號電壓施 加於像素電極1 5 1。 O:\90\90506.DOC -10 - 1274946 容成與液晶電容CL電性並列的辅助電 夢……件電性連接。亦即’辅助電容電極。係 =㈣雜質的多晶鐵形成。該辅助電容電極 二層_广配置在底塗層6Q上。又’接觸電糾。係介 —貝通閘極絶緣te62及層間絕緣膜76之接觸孔79舆辅助恭 谷電極61電性連接。傻去恭托〗ς ^ 妾像素电極151係介以貫通彩色瀘、光層24 之接觸孔81與接觸電测電性連接。藉此，像素咖⑵ =源極89、像素電極3()、以及辅助電容電極6ι係成為相同 电位。另夕卜，辅助電容線52係至少一部分介以閘極絕緣膜 62與輔助電容電極61相對向配置，並設定為特定電位。、 此等信號軟、掃描線丫及辅助電容線52等的配線部係藉 由銘、銦寻具有遮光性的低電阻材料而形成。在該實施形 態中，彼此大致平行配置的掃描線¥及辅助電容線Μ係藉由 鉬而形成。又，介以層間絕緣膜7 6與掃描線γ相對大致垂直 而配置的信號線X主要係藉由銘而形成。又，與信號線χ — 體的沒極88、源極89及接觸電極8〇亦與信號線相同主要以 鋁形成。 、士圖3所示，遮光層sp為了遮住光的透過以具有遮光性的 感光性樹脂材料，例如藉由黑色樹脂等有色樹脂形成。柱 ，間隔件M(R、G、B)係以黑色樹脂等有色樹脂而形成。此 等遮光層SP及柱狀間隔件31(R、G、B)係可藉由相同材料 在相同步驟形成。藉此，可削減製造步驟數，彳降低製造 成本。此等柱狀間隔件3丨（R、G、B)係以位於具有遮光性的 配線邛上之方式配置於各彩色濾光層24(r、g、B)上。定向
O:\90\90506.DOC -11 - 1274946 膜13A係將液晶層300所包含的液晶分子定向於特定方向。 對向基板200具有配置在玻璃基板等透明的絕緣性基板 21上之對向電極204、以覆蓋該對向電極204的方式配置的 定向膜13B等。對向電極204係藉由ITO等的光透過性導電構 件所形成。定向膜13B係將液晶層300所包含的液晶分子定 向於特定方向。在陣列基板100的外面係設置有偏光板 PL1。在對向基板200的外面設置有偏光板PL2。 在這種液晶顯示裝置中，從背光單元400射出的光係從陣 列基板100的外面側照明液晶顯示面板1 〇。通過偏光板PL 1 入射至液晶顯示面板10的内部之光在通過液晶層3〇〇之際 調變，選擇性透過對向基板200側的偏光板PL2。藉此，在 液晶顯示面板10的顯示區域102顯示畫像。 然而’上述的液晶顯不面板1 〇係具有在每一像素挾持液 晶層300的基板間之間隙不同的多重間隙構造。亦即，各像 素PX之基板間的間隙（亦即以陣列基板1〇〇的定向膜13A與 對向基板200的定向膜13B所挾持的液晶層3〇〇的厚度d對 應），係因應使各像素PX所配置的彩色濾光層24(R、G、B) 透過的光之主波長而決定。換言之，考慮液晶層3〇〇的折射 率向異性△ η之貫效性的液晶層3〇〇的厚度（d ·△ n)，係以透 過使液晶層300的透過光（各像素ρχ所配置的彩色濾光層 24(R、G、Β)之主波長光）的透過率丁成為最大之方式設定。 在圖3所示的實施形態中，使陣列基板ι〇〇與對向基板2〇〇 彼此平行配置時，紅色彩色濾光層24R的膜厚最小，藍色彩 色濾光層24B的膜厚最大。亦即·· O:\90\90506.DOC -12- 1274946 紅色彩色濾光層的膜厚〈綠色彩色濾光層的膜厚 < 藍 色彩色濾光層的膜厚 之關係成立。 藉此，顯不區域1 02係形成有間隙不同的兩種以上的像 素換s之’構成具有紅色彩色濾光層24R的紅色像素PXR 之間隙取大’且構成具有藍色彩色濾光層24B的藍色像素 之間隙最小的多重間隙。亦即， 紅色像素的間隙 > 綠色像素的間隙 > 藍色像素的間隙 之關係成立。 &種構成的多重間隙構造係以陣列基板100與對向基板 200彼此平行為前提。因此，必須因應每一色像素不同的間 隙配置高度不同的柱狀間隔件。在該實施形態中，因應彩 色濾光層24(R、G、B)的膜厚（亦即各像素的間距）適當設定 柱狀的間隔件之大小，形成多重間隙構造。 亦即，在上述的多重間隙構造中，在配置相同形狀之柱 狀間隔件日守，任一個彩色濾光層24(R、G、B)上所配置的柱 狀間隔件之南度亦成為相同高度。此時，柱狀間隔件雖可 支持最小間隙，惟無法支持大於其之間隙。 口此，在與柱狀間隔件的大小相對的柱狀間隔件之高度 的關係，發現如圖5所示的關係。在此，顯示在以相同條件 k敷相同的感光性樹脂材料之後，經過曝光步驟及顯影步 驟而形成的柱狀間隔件之高度與大小的關係。柱狀的間^ 件的大小為可變更，係藉著在曝光步驟中可改變掩模圖= 的大小。該柱狀間隔件的大小係與柱狀間隔件的底面亦即
〇：\90\90506.D〇C -13- 1214946 枉狀間隔件的下層(例如彩色據光層)接觸的接觸面之接觸 面的基板相對，以平行的剖面積（亦即接觸面積德定。接觸 Γ的形狀係可採用正多角形狀、圓形狀、橢圓形狀等。柱 ㈣件的局度係規定為從其底面至與基板相對垂直的方 向取突出的點(例如最接近對向基板的點)為止的距離。 又，柱狀的間隔件之大何表示其體積，亦可表示其粗 :二!：體積係規定形成柱狀間隔件一個的感光性樹脂 材枓的總1。又’粗细係規定在柱狀間隔件的高度之中央 於水平（與基板相對平行）切斷時的剖面積。 :圖5所：，可知愈加大柱狀間隔件的大小，柱狀間隔件 分门度#即’在柱狀間隔件的形成過程中，間隔件 :(亦：感光性樹脂材料)融化’且最後硬化收縮。柱狀間 ^的兩度在融化及硬化收縮之際，藉著受到 的影響而決定。 干 =了、、伯小裝k之不均’期望柱狀間隔件的高度為某程度 之大小以上。亦即，在圖5中’當柱狀間隔件的大小 k小時’由於所獲得的高度急遽變化，故有因為些許條件 同（製k不均）而無法獲得期望的高度之虞。因此，藉由 ⑽以上調整柱狀間隔件的大小，在Η1·之比較微小的 :圍士内可控制所獲得的高度。在應用一般的感光性樹脂材 :日守’發現具有略正方形狀的接觸面之柱狀間隔件的大小 3又為約（5 μιηΧ5 μιη)可穩定化所獲得的高度。 因而，如圖3所示，當為： 紅色像素的間隙〉綠色像素的間隙 > 藍色像素的間隙
O:\90\90506.DOC -14- 1274946 之關係的多重間隙構造時，紅色像素PXR之柱狀間隔件 31R、綠色像素PxG之柱狀間隔件31G、以及藍色像素ρχΒ 之柱狀間隔件3 1Β的大小成為以下關係·· 柱狀間隔件31R>柱狀間隔件31G>柱狀間隔件31Β 精此’將各柱狀間隔件3 1 (R、G、B)的高度設為： 柱狀間隔件31R>柱狀間隔件31G>柱狀間隔件31B 之關係。藉此，在各像素中，可使通過液晶層3〇〇的光之透 過率T形成期望之最大間隙。 更具體說明上述的多重間隙構造。例如，在圖3所示的構 造中’著眼於紅色像素PXR及藍色像素ρχΒ。 亦即，顯示區域1 02係具有配置成矩陣狀之間隙不同至少 兩種類之像素PXR及PXB。各像素係包含具有用以挾持液晶 層300之間隙的間隙區域。紅色像素（第i像素斤又尺係包含具 有第1間隙之第1間隙區域011。藍色像素（第2像素）ρχΒ係包 含具有比第1間隙小的第2間隙之第2間隙區域GB。此外， 在此，像素係相當於掃描線、信號線、輔助電容線等各種 配線所包圍的部分，亦包含此等各種配線上。又，間隙線 區域係形成於包含上述各種配線上的像素内。 陣列基板（第1基板）100係具備有形成於第1間隙區域GR 之第1柱狀間隔件31R、及形成於第2間隙區域〇3之第2柱狀 間隔件31B。該第味狀間隔件取係以具有大於第2柱狀間 隔件31B之大小的方式而形成。亦即，第i柱狀間隔件训 與陣列基板1GG接觸之接觸面積大於第2柱狀間隔件3ib與 陣列基板⑽接觸之接觸面積。又，第】柱狀間隔件爪的粗
O:\90\90506.DOC -15- 1274946 细大於第2柱狀間隔件31B。再者，第丨柱狀間隔件3 1R的體 積大於第2柱狀間隔件31B。 此時，第1柱狀間隔件31R及第2柱狀間隔件31B係先參照 圖5而說明，以具有D以上的大小之方式形成。藉此，所形 成的第1柱狀間隔件31R及第2柱狀間隔件3 1B的高度係可 控制在H1至H2的範圍内。當然，第【間隙及第2間隙係設定 在H1至H2的範圍内。 因而，適當的大小之第1柱狀間隔件3 1R係形成與第丨間隙 相等的咼度，並且適當的大小之第2柱狀間隔件3 1B係形成 與第2間隙相等的高度。因此，藉由此等第i柱狀間隔件31r 及第2柱狀間隔件3 1B可確實形成期望的多重間隙。 這種第1間隙及第2間隙係藉由分別配置於像素的彩色濾 光層之膜厚可控制。亦即，第丨間隙區域（}11主要係具備透 過紅色（第1色）之紅色彩色濾光層（第丨彩色濾光層）24R。 又，第2間隙區域GB主要係具備透過藍色（第2色）之藍色彩 色濾光層（第2彩色濾光層）24B。 陣列基板100係與紅色像素PXR^^應具有紅色彩色濾光 層24R，並與第1間隙區域(311對應具有第i柱狀間隔件3ir。 又，陣列基板100係與藍色像素PXB對應具有藍色彩色濾光 層24B，並與第2間隙區域GB對應具有第2柱狀間隔件31B。 紅色彩色濾光層24R係例如具有3 〇μιη的第i膜厚。相對於 此，藍色彩色濾光層24B係具有比第i膜厚厚的第2膜厚，例 如具有4·0μπι的膜厚。 第1柱狀間隔件3 1R係配置在紅色彩色濾光層24R上，與
O:\90\90506.DOC -16- 1274946 對向基板（第2基板)2〇〇接觸，在陣列基板i⑻與對向基板2〇〇 之間由於挾持液晶層3〇〇，因此例如形成5 〇的第丄間隙。 =即，第1柱狀間隔件31R係具有約5.〇卜111的第i高度。又， 第2柱狀間隔件31B係配置在藍色彩色濾光層24B上，與對 向基板200接觸，在陣列基板1〇〇與對向基板2⑽之間由於挾 持液晶層300,形成比第丨間隙小的第2間隙，例如形成4〇陣 的第2間隙。亦即，柱狀間隔件3 1B係具有低於第丄高度的第 2高度，例如具有約4·〇 μιη的第2高度。 換吕之，紅色彩色濾光層24R之第i膜厚與第i柱狀間隔件 31R的第1咼度之和（例如3 〇 μιη + 5 〇叫^= 8 〇叫^)係與藍色 彩色濾光層24B之第2膜厚與第2柱狀間隔件31B的第2高度 之和（例如4·0 μπι + 4.0 μπι= 8·0 μιη)大致相等。藉此，可形 成期望的多重間隙。 此等第1柱狀間隔件31R及第2柱狀間隔件31]6的高度係 藉由凋整大小可進行控制。亦即，第i柱狀間隔件31R的底 面之剖面積（亦即與陣列基板之接觸面積），係形成大於第2 柱狀間隔件31B的底面之剖面積。藉此，第丨柱狀間隔件31R 的回度係形成大於第2柱狀間隔件3 1B。此等柱狀間隔件 31R及31B由於可在相同步驟以相同材料形成， 因此不需要 各別形成高度不同的柱狀間隔件之步驟。 然後，說明上述液晶顯示面板丨〇的製造方法。 在陣列基板100的製造步驟中，首先，在絕緣性基板11上 形成底塗層60之後，形成像素TFT 121等的多晶矽半導體層 112及辅助電容電極61。繼而，在形成閘極絕緣膜62之後，
O:\90\90506.DOC -17- 1274946 幵> 成掃描線γ、辅助電容線52 等各種配線。 及與掃描線Y一體的閘極63 所然後’以閘極63作為遮罩，在多晶發半導體層ιΐ2注入雜 質’且在形成汲極區域112D及源極區域U2S之後，藉由對 基板全體進行回火，使雜f活性化。繼而，在形成層曰間絕 緣艇76之後，形成信號線X，並且與信號線χ—體形成像素 丁,丁121之汲極88、源極89、及接觸電極8〇。此時，汲極以 係介以接觸孔77與汲極區域112D接觸，源極89係介以接觸 孔78與源極區域112S接觸，接觸電極8〇係介以接觸孔乃與 輔助電容電極61接觸。 然後，形成與各色像素對應的顏色之彩色濾光層24化、 G、B)。亦即，藉由旋轉器將使紅色的顏料分散之紫外線硬 化型丙烯基樹脂抗蝕劑膜CR_2000(富士FILM 〇hun(公司） 製）塗敷在基板全面。繼而，使用與紅色像素對應的圖案之 光罩以365 nm的波長且1〇〇 mJ/cm2的曝光量使該抗蝕膜曝 光。然後，以KOH的1%水溶液顯影該抗蝕膜2〇秒，更在水 洗之後進行燒成。藉此，形成具有3 · 〇 μηι的膜厚之紅色彩色 濾光層24R。 然後，藉由反覆相同的步驟，形成使綠色的顏料分散的 養外線硬化型丙市基樹脂抗银劑膜CG-2000(富士 FILM OHLIN(公司）所構成的3·4 μιη之膜厚的綠色彩色過滤層 24G、以及使藍色的顏料分散的紫外線硬化型丙烯基樹脂抗 蝕劑膜CB-2000(富士 FILM OHLIN(公司）所構成的4.〇 μπΐ2 膜厚的藍色彩色過濾層24Β。在此等彩色過濾層24(R、G、 O:\90\90506.DOC -18- 1274946 )的形成步知中，亦同時形成穿孔26及接觸孔81。 ▲而’在形成像素電極151之後，形成用以形成與各色的 像素對應的期望之間隙的柱狀間隔件31(R、G、B)。以下， 月柱狀間“件的形成步驟。首先在基板成膜間隔件材。 =，藉由旋轉器，將添加特定量的黑色顏料之感光性丙 H㈣㈣__(嫩（公㈣）則找的膜厚塗敷於 。然後，以90°C乾燥該間隔材十分鐘。铁後，在 用每—間隙區域以不同的特定尺寸圖案化間隔材。二二 :=?圖案之光罩—波長且一： 影已曝光的然後’以。H11.5的丙婦基水溶液顯 彼此的高度。；:’。：二 間隔材60分鐘。^由^ 顯影處理殘留在基板的 化收縮。M，/ ，間隔材係融化，然後硬 S ’形成期望的高度之柱狀間隔件31(R、g、B)。 樹材係在應用以光照射而交聯且不融化的負型 树月曰抗蝕劑材料時 為了形成紅色像心中所應用的光罩 尺寸之門^ 柱狀間隔件31R，具有比較大的第^ 尺寸之開口部的掩模圖案 矛 隔件31G，具有比第！尺寸小的以尺^像素用的柱狀間 案，為了形成駐以牟 之開口部的掩模圖 寸小的第3尺;;門的柱狀間隔件31B，具有比第2尺 寸之開口部的掩模圖案。 間二:應二二射光而分解且融化之負型樹脂材料作為 以形成紅色的曝光步驟所應用的光罩，係具有用 素用的柱狀間隔件仙，具有比較大的第认
0\90\90S06.DOC -19- 1274946 :° 、杈圖案’為了形成綠色像素用的柱狀間隔 ’具有比w尺寸小的第2尺寸之遮光部的掩模圖案， 為二形成藍色像素用的柱狀間隔件31B，具有比第2尺寸小 的第3尺寸之遮光部的掩模圖案。 f此，間隔材係與紅色像素的間隙區域對應，以比較大 勺第尺寸圖案化，亚且與綠色像素的間隙區域對應以比第 尺寸J的第2尺寸圖案化，與藍色像素的間隙區域對應以 比第2尺寸小的第3尺寸圖案化。 因而，在紅色像素的間隙區域底面具有25陣x 25 μπι 的大小’形成具有5·〇μιη高度之柱狀間隔件31R。又，在綠
色像素的間隙區域底面具有2〇 具有4·6 μηι高度之柱狀間隔件3 1G X 20 μιη的大小，形成 。再者，在藍色像素的間 隙區域底面具有1 5 μχη χ 1 5 μιη的大小，形成具有4·0 μπι高 度之柱狀間隔件31Β。 在上述的柱狀間隔件3 1(R、G、Β)之形成步驟中，藉由燒 成頌影後的抗|虫劑材料，在基板殘留大小不同之柱狀間隔 件係分別融化至不同的高度，然後硬化收縮。在硬化收縮 之際變化的高度係隨柱狀間隔件的大小而不同。在該實施 形悲中’以200°C燒成60分鐘而融化之後硬化收縮，惟融化 條件亦可採用其他方法，例如可採用調整升溫速度之方法 等。 又5在上述的柱狀間隔件3 1(R、G、B)之形成步驟中，同 時形成遮光層SP。亦即，在抗蝕劑材料的曝光步驟所應用 的光罩具有與遮光層SP對應的掩模圖案。此外，該遮光層
O:\90\90506.DOC -20- 1274946 sp係以藍&的樹脂形成亦可，此時，藉由錢色滤光層24β 同時形成，可削減步驟數。‘然後，在基板全面塗敷垂直定 向膜材料SE-7511L(日產化學工業（公司）製）之後，進行燒 成，形成定向膜1 3 A。藉此，製造出陣列基板丨〇〇。 另外，在對向基板200的製造步驟中，首先在絕緣性基板 21上形成對向電極22。然後，在基板全體塗敷垂直定向膜 材料SE-7511L(日產化學工業（公司）製）之後，進行燒成，形 成定向膜13B。藉此，製造出陣列基板2〇〇。 在該液晶顯示面板10的製造步驟中，沿著陣列基板ι〇〇 的外緣印刷塗敷密封材106。此時，密封材1〇6係以確保液 晶注入口 32的方式進行塗敷。然後，將從陣列基板1〇〇對對 向電極204施加電壓之電極轉移材形成於密封材1〇6的周邊 之電極轉移電極上。然後，以陣列基板1〇〇的定向膜i3A與 對向基板200之定向膜13B彼此相對的方式配置陣列基板ι〇〇 與對向基板200。然後，一邊加壓兩基板一邊進行加熱，使 牷封材106硬化。藉此，黏貼兩基板。繼而，例如從液晶注 入口 32注入液晶組成物MLC-2〇39(MERCK公司製）。然後， 藉由也封構件33岔封液晶注入口 32。藉此，形成液晶層。 藉由以上的製造方法製造液晶顯示面板。作為液晶顯示 裝置的顯示模式除了本實施形態之外，亦可應用例如tn(扭 轉向列型，Twisted Nematic)模式、ST(超扭轉向列型，Super Twisted Nematic)模式、GH(主客，Guest_h〇st)模式、ecb(電 場控制複折射）模式、以及強介電性液晶等。 根據如上之方法所製造的彩色液晶顯示裝置，因應透過
O:\90\90506.DOC -21 - 1274946 液晶層300的光之主波長可構成獲得最大透過率之期望間 隙的多重間隙構造，而且，可獲得視野角特性優良且良好 的顯示品質。 而且，為了形成多重間隙構造，可使用相同材料以相同 步驟形成不同高度的柱狀間隔件，因此在降低製造成本之 同時，可提升製造產率。又，在一方的基板側一體形成彩 色濾光層與柱狀間隔件，可消除使用球狀體或圓柱狀體的 間隔件時引起的課題，可改善顯示品質。 此外，本發明係不限定於上述實施形態，可進行各種變 更。以下，說明本發明之其他實施形態。此外，與上述實 施形態相同的構成係附加相同的參照符號並省略詳細說 亦即，如圖6所示，其他實施形態之液晶顯示面板1〇的陣 列基板100係具備有：在顯示區域i 02中於透明的絕緣性基 板11上分別與配置成矩陣狀的複數個像素對應而配置之像
方式配置的定向膜13 a等。
等。再者， 沿著顯示 以復蓋該對向電極204的方式配置的定向膜 對向基板200係具備在周邊區域1〇4上沿基
O:\90\90506.DOC -22- 1274946 區域102的周緣而配置的遮光層SP。再者，又，對向基板200 係具備在彩色濾光層24(R、G、B)上與多重間隙構造對應的 柱狀間隔件31(R、G、B)。 各彩色濾光層24(R、G、B)係每一色之膜厚不同： 紅色彩色濾光層的膜厚 < 綠色彩色濾光層的膜厚 < 藍 色彩色濾光層的膜厚 之關係成立。又，各柱狀間隔件3 1(R、G、B)係在每一配置 的間隙區域不同， 柱狀間隔件31R>柱狀間隔件31G>柱狀間隔件31B 之關係成立。 更具體說明上述之多重間隙構造。例如，在圖6所示的構 造中，著眼於紅色像素PXR以及藍色像素PXB。 亦即，對向基板（第1基板）200係與紅色像素PXR對應，具 有紅色彩色濾光層（第1彩色濾光層）24R，並且與第1間隙區 域GR對應具有第！柱狀間隔件31R。又，對向基板2〇〇係與 藍色像素PXB對應，具有藍色彩色濾光層（第2彩色濾光 層）24，並且與第2間隙區域GB對應具有第2柱狀間隔件 31B。 紅色彩色濾光層24R係具有第！膜厚。藍色彩色濾光層 24B係具有比第！膜厚厚的第2膜厚。第}柱狀間隔件3ir係 配置於紅色彩色濾光層2411上，與陣列基板（第2基板）1⑻接 觸，在陣列基板1〇〇與對向基板2〇〇之間形成用以挾持液晶 層300的第1間隙。第2柱狀間隔件31B係配置於藍色彩色濾 光層24B上，與陣列基板1〇〇接觸，在陣列基板1〇〇與對向基
O:\90\90506.DOC -23- 1274946 板200之間形成用以挾持液晶層3 〇〇比第1間隙小的第2間 隙。當然，紅色彩色濾光層24R的第【膜厚與柱狀間隔件3ir 的第1高度之和係設定在大致與藍色彩色濾光層24B的第2 膜厚與柱狀間隔件3 1B的第2高度之和大致相等。藉此，形 成期望的多重間隙。 即使在這種構成的液晶顯示裝置中，亦可獲得與上述實 施形態相同的效果。 又，如圖7所示，有關其他實施形態之液晶顯示面板1〇 的陣列基板100係具備有：在顯示區域102中於透明的絕緣 性基板11上分別與配置成矩陣狀的複數個像素對應而配置 之像素TFT 12i、配置於每一像素的彩色濾光層24(R、G、 B)、配置於彩色濾光層24(R、G、B)並介以穿孔26與像素 TFT 121連接之像素電極丨5 !、以覆蓋複數個像素電極j $工 全體的方式配置的定向膜13A等。 對向基板200係具備有在透明的絕緣性基板21上的顯示 區域102内於全部的像素上之共同的對向電極2〇4、以覆蓋 該對向電極204之方式配置的定向膜13B等。又，對向基板 2〇〇係具備在彩色濾光層24(R、G、B)上可與多重間隙構造 對應的柱狀間隔件3 1 (R、g、B)。 各彩色濾光層24(R、g、B)係每一色膜厚不同， 紅色彩色濾、光層的膜厚 < 綠色彩色濾光層的膜厚 < 藍 色彩色滤光層的膜厚 之關係成立。又，各柱狀間隔件31(R、C}、B)係在所配置的 顏色之每一像素不同，
O:\90\90506.DOC -24- 1274946 柱狀間隔件3 1R >柱狀間隔件3 1 g >柱狀間隔件3 1 b 之關係成立。 更具體說明上述之多重間隙構造。例如，在圖7所示的構 造中’著眼於紅色像素PXR以及藍色像素ΡΧΒ。 亦即’對向基板（第1基板）1 〇〇係與紅色像素PXr對應，具 有紅色彩色濾光層（第1彩色遽光層）24R，並且與藍色像素 pxb對應具有藍色彩色濾光層（第2彩色濾光層）24B。對向基 板（第2基板）200係與紅色像素pXR之第1間隙區域〇11對 應’具有第1柱狀間隔件31R，並且與藍色像素ΡΧΒ之第2間 隙區域GB對應，具有第2柱狀間隔件31B。 紅色彩色濾光層24R係具有第1膜厚。藍色彩色濾光層 24B係具有比第1膜厚厚的第2膜厚。第1柱狀間隔件3 1R係 與紅色彩色濾光層24R接觸，在陣列基板1〇〇與對向基板2〇〇 之間形成用以挾持液晶層300的第1間隙。第2柱狀間隔件 31B係與藍色彩色濾光層24B接觸，在陣列基板ι〇〇與對向 基板200之間形成用以挾持液晶層3 〇〇比第1間隙小的第2間 隙。當然’紅色彩色濾光層24R的第1膜厚與柱狀間隔件3 iR 的第1高度之和係設定在大致與藍色彩色濾光層24B的第2 膜厚與柱狀間隔件31B的第2高度之和大致相等。藉此，形 成期望的多重間隙。 即使在這種構成的液晶顯示裝置中，亦可獲得與上述實 施形態相同的效果。 此外’在上述各實施形態中，雖以透過型液晶面板為例 進行說明，惟即使應用在反射型液晶面板時，亦可獲得與 O:\90\90506.DOC -25- 1274946 上述實施形態相同的功效。 本♦明之液晶顯示裝置係為了形成多重間隙，具備具有 與各個間隙對應的高度之複數個柱狀間隔件。此等柱狀間 隔件的高度係以其大小可進行控制。在上述各實施形態 中藉由柱狀間隔件的底部與基板的接觸面積控制柱狀間 隔件的高度。亦即，以具有比較大的接觸面積之方式圖案 化的柱狀間隔件之高度係比較高，反之，以具有比較小的 接觸面積之方式圖案化的柱狀間隔件之高度比較低。 如此，藉由接觸面積的大小可控制柱狀間隔件的高度， 意指可控制柱狀間隔件的粗细或體積，且可控制其高度。 亦即以具有比較大的粗细之方式形成的柱狀間隔件之高度 比車父南，反之，以具有比較小的粗细之方式形成的柱狀間 隔件之高度比較低。又，以具有比較大的體積之方式形成 的柱狀間隔件之高度比較高，反之，以具有比較小的體積 之方式圖案化的柱狀間隔件之高度比較低。 因而，藉著使用粗细或體積不同的柱狀間隔件，可形成 與上述各實施形態相同的多重間隙。 (比較例1) 在使用圖3說明的實施形態之液晶顯示裝置中，以底面且 有_ x 20,的大小之方式形成全部的柱狀間隔|牛 M(R、G、B)以外，全部同樣地製作液晶顯示裝^當評價 该液晶顯示裝置時，使全部的柱狀間隔件3取、G、B)成為 相同的高度，無法實現多重間隙播 ' 夕置間隙構造，因間隙不良引起色 視野角特性明顯惡化。
O:\90\90506.DOC -26 - Ϊ274946 (比較例2) 在使用圖3說明的實施形態之液晶顯示裝置中，除了僅配 置才主狀間隔件31R不形成其他的柱狀間隔件31G及31B以 外’全部相同製作液晶顯示裝置。當評價該液晶顯示裝置 ^ 使柱狀間隔件之支持強度降低，部分產生不可逆的間 隙不良。藉此，一部分產生顯示不良，並使顯示品質降低。 如以上所說明，根據本實施形態的液晶顯示裝置以及該 液晶顯示裝置的製造方法，在各像素中，配置每一顏色不 同的特定膜厚之彩色濾光層，利用彩色濾光層的膜厚之 差’可實現透過液晶層的光之透過率成為最大期望的間隙 之夕重間隙構造。又，藉由配置具有補償彩色濾光層的臈 厚之差的鬲度之柱狀間隔件，以充分的支持強度確實支持 各像素的特定間隙。藉此，可提升色別的視野角特性，使 顯示品質提升。 又，在柱狀間隔件的形成過程中，著眼於依存於圖案化 間隔材的尺寸，可控制高度，在相同步驟中以相同材料形 成南度不同的柱狀間隔件。因此，可降低製造成本，並且 提升製造產率。 因而，可提供一種低價且製造產率高，且顯示品質優良 的液晶顯示裝置以及該液晶顯示裝置的製造方法。 熟悉該技術者可對產品提供額外的優點與修改，因此本 务明在廣義觀點上並不限定於本文中所出現或敘述之特定 細節與代表性的具體内容，因此，在本發明之申請專利範 圍所定義之精神和範疇内，使用者可進行各種不同的變更。
O:\90\90506.DOC -27- 1274946 【圖式簡單說明】 圖1係概略顯示本發明的液晶顯示裝置所應用的液晶顯 示面板的構造圖。 圖2係概略顯示圖1所示的液晶顯示面板的構成之電路方 塊圖。 圆你概略顯示本發明之一實施形 構造的剖面圖。 圖4係概略顯示構成圖3所示的液晶顯示裝置之陣列基板 的構造之剖面圖。 圖5係顯示可應用在與圖2所示的液晶顯示面板的柱狀間 隔件之大小相對的高度之關係圖。 圖6係概略顯示本發明之其他實施形態的液晶顯示裝置 之構造的剖面圖。 圖7係概略顯示本發明之其他實施 之構造的㈣W。 /夜日日顯不衣置 '所附加之圖面係組成專利說明書的一部分 叙明，並結合上述之一般說明與下述 、- 以解釋本發明之原則。 、體坪細說明，用 【圖式代表符號說明】 10 液晶顯示面板 11 絕緣性基板 13A、13B 定向膜 18 掃描線驅動電路 19 信號線驅動電路
0:\90\90506.DOC -28 - 1274946 21 22
24 24R 24B 24G 25 26
31 31R 31B 32 33 52 60 61 62 63 76 77 、 78 、 79 、 81 80 88 89 100 絕緣性基板 對向電極 彩色濾光層 紅色彩色濾光層 藍色彩色濾光層 藍色彩色濾光層 絕緣層 穿孔 柱狀間隔件 第1柱狀間隔件 第2柱狀間隔件 液晶注入口 密封構件 輔助電容線 底塗層 輔助電容電極 閘極絕緣膜 閘極 層間絕緣膜 接觸孔 接觸電極 汲極 源極 陣列基板 O:\90\90506.DOC -29- 1274946 102 顯示區域 106 密封材 112 半導體層 112C 通道區域 112D 汲極區域 112S 源極區域 121 開關元件 151 像素電極 200 對向基板 204 對向電極 300 液晶層 400 背光單元 PX 像素 SP 遮光層 Y1 至 Ym 掃描線 XI 至 Xm 信號線 CL 液晶電容 CS 輔助電容 PL1、PL2 偏光板 PXR 紅色像素 PXB 藍色像素 GR 第1間隙區域 GB 第2間隙區域 O:\90\90506.DOC -30-

Claims (1)

1274雛刪 號專利申請案 中文申请專利範圍替換本(95年每丹^拾、申請專利範園·· "ί λ i .一(厂 7|~年月 曰修(更)正本 1. -種液晶顯示褒置，其係於第1基板與第2基板之間挾持 液晶層而構成者，其特徵在於具備·· 第門隙區域，其具有用以挾持上述第1基板與上述第2 基板之間的上述液晶層之第1間隙； 第2間隙區域’其具有比上述第則:小的第2間隙，· 第1柱狀間隔件，其形成於上述第〗基板上的上述第1間 隙區域；及 第2柱狀間隔件，其形成於上述第〗基板上的上述第2間 隙區域； 上述第1間隙區域係具備主要使第J色透過的第丨彩色 濾光層，上述第2間隙區域係具備主要使第2色透過的第2 彩色濾光層，上述第丨色的波長係比上述第2色的波長長， 上述第1柱狀間隔件與上述第丨基板接觸的面積比上述 第2柱狀間隔件與上述第1基板接觸的接觸面積大。 2·如申請專利範圍第丨項之液晶顯示裝置，其中上述第1基板 係具備：在上述第1間隙區域主要使第1色透過的第1彩色渡 光層、以及在上述第2間隙區域主要使第2色透過的第2彩色 濾光層。 3 ·如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中上述第1基板 係具備：排列於列方向的掃描線、排列於行方向的信號 線、配置於上述掃描線與上述信號線的交叉部附近之 開關元件 '以及與上述開關元件連接且配置成矩陣狀的像 素電極。 O:\90\90506-950103.DOC 1274946 4 ·如申清專利範圍第1項 曰 貝之液曰曰顯示裝置，其中上述第1基板 係具備在顯示區域的周緣形成框狀㈣光層； 上述第1柱狀間隔件、上述第2柱狀間隔件以及上述遮 光層係由相同材料所形成。 5 ·如申請專利範圍第1瑁 _ ^ 員之液日日顯示裝置，其中上述第1基板 係在全部的像素具備共同的對向電極。 6 _ —種液晶顯示裝置，1孫 /、係於第1基板與弟2基板之間挾持液 晶層而構成者，其特徵在於具備： 第1間隙區域，JL呈古田# 八，、有用以挾持上述第1基板與上述第2 基板之間的上述液晶層之第1間隙； 第2間隙區域，其具有比上述第I間隙小的第2間隙’· 第1柱狀間隔件’其形成於上述第1基板上的上述幻間 .隙區域；及 第2柱狀間隔件，其形成於上述第】基板上的上述第㈣ 隙區域； 上述第1間隙區域係具備主要使第1色透過的第！彩色 濾光層’上述第2間隙區域係具備主要使第2色透過的第2 彩色滤、光層， 上述第1色的波長係比上述第2色的波長長， 上述第1柱狀間隔件的粗細比上述第2柱狀間隔件的粗 細大。 7.如申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，其中上述第！基板 係具備：在上述第工間隙區域主要使第】色透過的第i彩色滅 Μ 1述第2 域主要使第2色透過的第2彩色 1274946 濾光層。 8. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，其中上述第！基板 係具備：排列於列方向的掃描線、排列於行方向的信號線、 配置於上述掃描線與上述信號線的交又部附近之開關元 件、以及與上述開關元件連接且配置成矩陣狀的像素電極。 9. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，其中上述第i基板 係具備：在顯示區域的周緣形成框狀的遮光層； 上述第1柱狀間隔件、上述第2柱狀間隔件以及上述遮 光層係由相同材料所形成。 10. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，其中上述第】基板 係在全部的像素具有共同的對向電極。 11. 一種;夜晶顯示裝置’其係於第i基板與第2基板之間挟持液 晶層而構成者，其特徵在於具備·· 第1間隙區域’其具有用以挾持上述第丨基板與上述第2 基板之間的上述液晶層之第1間隙； 第2間隙區域，其具有比上述第i間隙小的第2間隙； 第1柱狀間隔件，其形成於上述第〗基板上的上述第i間 隙區域；及 第2柱狀間隔件，其形成於上述第〗基板上的上述第2間 隙區域； 上述第1間隙區域係具備主要使第1色透過的第1彩色 濾光層，上述第2間隙區域係具備主要使第2色透過的第2 彩色滤光層； 上述第1色的波長係比上述第2色的波長長， 50I03.DOC 2 1274946 上述第1柱狀間隔件的體積比上述第2柱狀間隔件的體 積大。 12·%申請專利範圍第11項之液晶顯示裝置，其中上述第1基 才反係具備：在上述第1間隙區域主要使第1色透過的第1彩 色據光層、以及在上述第2間隙區域主要使第2色透過的第 2彩色濾光層。 13·如申請專利範圍第11項之液晶顯示裝置，其中上述第1基 板係具備：排列於列方向的掃描線、排列於行方向的信號 、复配置於上述掃描線與上述信號線的交叉部附近之開關 疋件、以及與上述開關元件連接且配置成矩陣狀的像素電 極。 14.如申請專利範圍第u項之液晶顯示裝置，其中上述第工基 板係具備在顯示區域的周緣形成框狀的遮光層； 上述第1柱狀間隔件、上述第2柱狀間隔件以及上述遮 光層係由相同材料所形成。 15·如申請專利範圍第u項之液晶顯示裝置 板係在全料像素具有共同的對㈣極。 16’種液晶顯示裝置之製造方法’係於第4板與第2基板之 間挾持液晶層而構成之液晶顯示裝置之製造方法，其 在於具備以下步驟： 在上述第1基板形成間隔材膜，· 對：具二用以挾持上述液晶層的第1間隙之第1間隙區域 1尺寸將上述間隔材圖案化，並且與具有比上 1274946 材以比上述第1尺寸小的第2尺寸圖案化；及 在上述第1間隙區域及上述第2間隙區域分別使圖案化 的上述間隔材熔化，以調整彼此的高度。 O:\90\90506-950103.DOC -5-
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