TWI279631B - Liquid crystal display device - Google Patents

Description

1279631 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 關於，―觀晶顯稍置，尤有種由水平電〜 絲之主動式矩_型液晶顯示裝置的電極結構。干私所 【先前技術】 題，；電=:==以 對比w具有-顯著的視角相依性 的需求已經增加， 上Λ i)糸、、充。在1Ps糸統中，乃是透過水平電場來旋轉蛊a 广餅的液晶分子軸而執行顯示的。由於ips系統ϋ 更為㈡角度的視角相依性’故1PS系統的視角性質較τν 舒f t在1Ps系統，像素電極與共用電極係設置成梳狀、以 ’IPS _賴娜_麵示區域的 呈？=本公開專利公報第讀-32繼號巾揭露-案例，其改 統之低孔徑比率。圖1是日本公開專利公報第 =02-323706 #u中所揭露之IPS系統的液晶顯示裝置之平面圖。圖 法分別是沿著圖1的1-1、Π_Π、ΠΙ—111線切開之包含著 溥膜電晶體(TFT)之基板(以下稱為TFT基板)的剖面圖。 參閱^圖1與圖2A至2C’由第一金屬層所製成之一掃描信號線 及’、4知彳田號線4〇1平行之一共用信號線402設置在諸如玻 璃板的透明絕緣基板4〇〇上。而絕緣膜4〇3係設置在掃描信號線 與共用信號線402上。由第二金屬層所製成之一視訊信號線 404、一 TFT 405(由虛線表示者)與一像素電極406係設置在絕緣 膜403上。有一絕緣膜407設置在視訊信號線404、TFT 405與像 素電極406上。 ‘1279631 此外’一絕緣膜408係塗佈在整個絕緣膜407上。在此絕緣 用曾08上，則設置著由透明電極所製成之一像素電極409與一共 圖^ 象素電極4〇9與共用電極41〇係設置成梳狀。須注意 二之、線箭號是表示用來定義液晶之初始配向的一配向膜（未 不）之摩擦方向。 、 當視訊信號線4〇4插入絕緣膜4〇7與4〇8之間時，其係完全 電極所覆盍。像素電極409與共用電極410係分別透 f孔4U、412而電連接至源極406Α與共用信號線402。 一、# 所述，由於成梳狀的像素電極409與共用電極41〇係由 撼亟所製成的，所以電極上的面積亦會增加孔徑比率。根 率辦加果考慮到透明電極上的貢獻量，則孔徑的有效比 二曰W。由於視訊信號線4〇4係為共用電極41〇所覆蓋的結 這樣的信號線404的附近。須注意 景。妙f :在視域線404與共用電極410間產生出一承載 的視用電極410係設置在有低介電絕緣膜插入其間 上’故可將承載量控制在無驅動問題的範圍内。 更進2利公報第2〇〇4一062145號中提出一案例，其中 開專利^“_液晶顯不震置内的高孔徑比率。圖3是日本公 切開的TFT其士f 別/口者圖3的卜1、11 一11、ΠΙ—111線 所=之—iii 參閱圖3與圖4Α至4c，由第一金屬層 信號線502係3描信號線501平行之一共用 膜503俜役置/Γΐίί 璃板的透明絕緣基板500上。而絕緣 505(由圓- i、、，屬層所製成之一視訊信號線504、一 TFT 到圖3之不二年形成有：源極電極的一像素電極 -配向膜（未圖示）之摩表不用來疋義綠晶之初始配向的 由於源極·係與像素電極體形成，故不需要用來將 Ί279631 像素電極506連接至源極電極的接觸孔。而絕緣膜5〇7係設置在 視訊信號線504、TFT 505、及一體形成有一源極電極的像素電極 506上。此外，一絕緣膜508係整個塗佈在絕緣膜5〇7之上。如圖 3與4所示，因為像素電極506與共用電極510係設置成格子狀， 致使複數之垂直條延伸在一對水平條間，故當由透明電極所製成 的一共用電極510設置在絕緣膜5〇8上時，驅動電壓將顯著增加。 因^，絕緣膜508僅留在視訊信號線504之上，以便為了降低承 載量之目的而變成鍵排狀。之後，設置由透明電極所製成的共用 電極510。共用電極510係透過接觸孔512而電連接至共用信^ 502，而不論絕緣膜508為透明或彩色則無關緊要。 曰顯H本公?專利公報· 2002—323706號中所揭露的ips液 2004-062145 Γ 當視訊信號線504插入在絕緣膜_之間 1，其係為共用電極41G所覆蓋。然而，在日本公開專利1 成5=145而露φ的1防液晶顯示裝置中，共用電極係設置 :而視士峨線504具有由共用電極所圍繞成的橫剖5 狀。口此，攸日本公開專利公報第2〇〇4-〇62145號 5G4 _漏出來之電場的遮蔽效應， 開專利公報弟咖6號中所揭露的肥液晶顯示 線邊緣延伸出來之共用電極的 嘬攸祝甙1口唬 的孔徑比率。在IPS液曰顧度雙小’因此可獲得一較高 極所製成，故對像辛電二’丄=:’由於像素_係由金屬電 術。然而，日_魏量料於先前技 液晶顯示*次====:=職的IPS 開專利公報第2002-323706號中=斤&二St具有較日本公 的孔徑比率，亦可抑制垂直的串音（==晶顯示裝置更高 1279631 露的 ips ίΐίίί 置㈣23706 與 2_-Q62145 號所揭 晶顯示裝置的ί有3 ί/Λ像素間距大時’可能獲得接近TN液 液晶顯&中開tifi第Γ4—062145號所揭露的1Ps 號線間的接觸孔尺寸亦會ί生二m:在:層之共用信 會破壞孔徑比率。由二^ 运迴而行’此舉 間距愈窄，接觸孔對孔所鳴素 【發明内容】 本發日狀目的是提供—餘晶齡裝置，其即使 1匱况下，仍此夠確保孔徑比率可達到最大程度。 電場示以一 ί ΐ包有ϋ板、與該第—基板相對的 τί:基Ϊ，與夹設於第—與第二基板間的—液晶層，其具有以 / ί別1是’該第—基板包含有—掃描信號線、一視訊信 ΐ、。兮ί-ΪΓίϊ號線與該視訊信號線各交叉點的—薄膜電晶 連接至該薄膜電晶體、由透明電極所製成的 像，電極’與-共用電極。該共用電極係設置在具有 一 號線之上。一共用信號線係設置於具有該^ _。該像素電極係與該薄膜電晶體之一 2電極—體形成。該像素電極與該制電極係分別設置在一不 ^中° 該像素電極無共用電極係設置成格子狀，致使 =數之垂直條係分別延伸在一對水平條間。該二電極會配成一 兮二I凹槽係設置在該像素電極—端之該水平條—者的外圍處。 该像素電極的該凹槽係設置在接近該接觸孔處。 8 1279631 本發明液晶顯示裝置之第二實施態樣是，其中一 相割開來，以便使-垂直條具有—像素電極之—開^条= 液晶顯示裝置中、該格子狀之像素電極之丄水i 條處所疋位的一凹槽。將該共用電極連 災千 端 y係設置繼纖 在本發明第二實施態樣的液晶顯示裝置中，該 〜像素電極與該第—基板的該制電極係f曲成z字;。。^、水 在本發明液晶顯示裝置之第一實施態樣盥每二° 絕 之該水平條可隔著該共用信號： 置^便= 從該視訊信號線之-邊緣延伸穿;^該第三以設 K源素電極的該水== 巧距而變大時，亦可容易將讓該共用信號線連接至 平條連同共用信號線與隔著絕緣膜而 所延伸之接觸孔面積對像素的比率^ 接觸孔設置在接近該電極之該 〔垂

ΪΪ3!1最大範圍。在本發明的液晶顯示id子狀之I 形成儲存電容。 【實施方式】 本發明的實麵I將會參_圖來具體地進行描述。 1279631 圖。】fiA 釋本發明第一實施例的液晶顯示裝置之平面 i切二TFT其^顯不出分別沿著圖5的Μ、Π-ΙΙ、ΙΙΜΠ ϊΐίϊϊΐί ί之剖面圖。參閱圖5與圖6Α至6C，由諸如紹一 號線：ί-掃描_線1()1’與平行於掃描信 二柄議虎線102,兩者係設置在諸如玻璃板的透明絕 晋ii⑶掃描信號線101與共用信號線102上，則設 二=，與Si0x等等所製成的一絕緣膜搬(閘極絕緣 6β與-源㈣極腿，然後構成了 TFT =開關7L件）。祕電極鹰B係由選自於銘、齡金、银、銀 :、Γ鉻與t合金的一金屬膜所製成的。與源極電極醜-體形 L的號線104與—像素雜⑽健源極與汲極電極 你千古^置同時設置。像素電極106係設置成格子狀，以 之3別=在—對水平條之間。TFT的半導體層109

沉f在整倾_⑽絲上，紐加關魏。雜^t〇6A T' ^Mt!^ 101 102 t f方式’乃疋將诸如銘—錢與鉻等等的金屬層以濺鑛方式沒 後利用光微影來加以圖案化。而絕緣膜1() ^ si〇2、m與Sia等等來形成的。注意到圖= 用實3 ^疋表不用來定義液晶之祕配向的—配向膜（未圖示）之摩擦^ ，隱㈣所製成的絕_1()7係鮮在與源極電極 體形成的視訊信號線104、薄膜電晶體1〇5與像素電極1〇6 進一步’由錢絕賴㈣朗-絕賴⑽餘佈在 ，更 之上。為了降低承載量，故僅將絕緣膜1〇8留在視訊信號線 之上，而移除顯示區上的絕緣臈1〇8。因此，不論絕緣膜^ 明或彩色則無關緊要。就構成絕緣膜⑽的有機絕緣材=透 可使用具有例如3至4間之介電常數的壓克力·旨，然後設置絕 Ί279631 緣膜108、以便具有1. 5至2 的厚度。 置由氧化娜⑽)之翻電極所製成的一共用電 極1Λ係透過接觸孔112而電連接至共用信號線 β 11 η、同:敝攸視疏號線104所汽漏出來之電場，故將共用電 化、以便於減訊信號線1G4之邊緣突出。閃光寬度 應大=或麵1.5較佳之情況為約3至4 _的範圍内。

满112關圍中，一凹狀之凹槽係設置在與源極電極 體形成之格子狀之像素電極106之水平條的外圍中。藉著 設置此凹槽，可獲得分配給接觸孔的一區域。然後，藉著設^凹 槽，即使當所延伸之接觸孔面積對像素的比率因為較4的像素間 距而變大時，亦可容易地設置用來將共用信號線連接至共用電極 的接觸孔。可確保液晶顯示裝置的孔徑比達到最大程度。格子狀 之像素電極106之水平條連同共用信號線1〇2與共用電極11〇並 分別隔著絕緣膜103與1〇7而形成儲存電容。共用電極11〇係亦 會β又置成如像素電極106般的格子狀。這些電極係分別設置^一 不同層中。 包含者一液晶層與諸如玻璃基板（未圖示於圖5與圖6Α至6Β 中）的一透明基板之對向基板係部署在共用電極上，因此構成本發 明的液晶顯示裝置。圖11是本發明第一實施例的液晶顯示裝置丄 剖面圖。在圖11中，如圖6Β者相同的參考數字代表如圖6Β者相 同的組成部分。圖Π的參數115代表一液晶層，而參考數字12〇 代表一對向基板。注意到，由諸如聚亞胺這樣樹脂所製成的配向 膜125Α與125Β係分別設置在TFT基板的表面與如圖11之液晶顯 示裝置的對向基板上。配向膜125A與125B係用來定義液晶的初 始配向。而實線箭號則表示配向膜的摩擦方向。 接著，將參閱圖7與圖8A至8C來描述本發明液晶顯示裝置 之第二實施例。在此實施例的液晶顯示裝置中，像素電極係設置 成格子狀，致使讓複數之垂直條分別延伸在一對水平條間。在本 發明此實施例的液晶顯示裝置中，乃是將格子狀之像素電極之一 11 Ί279631 端處的水平條切割，以使垂直條具有如圖7所示之一開口端。 在此實施例中，用來連接共用電極與共用信號線的接觸孔較 第一實施例來說，其係可更容易地設置在鄰近格子狀之像素^ 之垂直條的開口端。 μ ° 圖7是解釋本發明第二實施例的液晶顯示裝置之平面圖。圖 8Α至8C則疋分別沿著Ι-Ι、II—II、hi—hi線切開之tft基板之 剖面圖。 參巧圖7與圖8A至8C，由諸如鋁-鈹與鉻的第一金屬層所製 成之一掃描#號線201 ’與平行於掃描信號線2〇1的一共用信號線 202，兩者係設置在諸如玻璃的透明絕緣基板2〇〇上。位在信 號線201與共用k號線202上，則設置著由si〇2、siNx與Si〇x等 荨所製成的一絕緣膜203(閘極絕緣膜）。位在絕緣膜203上，則設 置著由無晶形矽所製成的一半導體層2〇9、一汲極電極2〇祕與二 源極電極206A，然後構成了 一薄膜電晶體(TFT)205。汲極電極^)6B ，由選自於銘、合金、銀、銀合金、鉻與鉻合金的—金屬膜所 衣成的。與源極電極206A —體形成的一視訊信號線2〇4與一像素 電極206係與設置源極與汲極電極2〇6A與2〇6B同 ^。注音 209之設置方式，乃是以PCVD法等等而使無； 二^儿？ί正個絕緣膜203表面上，然後加以圖案化。源極電極 極206Β、像素電極206、掃描信號線201與共用信 =㈣的f置方式，乃是將諸如銘-敍與鉻等等的金屬層以減鑛 2、=+後利用光微影法來加以圖案化。而絕緣膜203則係 之I錄ΛΛ處理SiG2、SiNx與Sia等等來形成的。注意到圖7 之貝綠刖唬，表不一配向膜之摩擦方向。 _ ΐ=等等所製成的絕緣膜2〇7係設置在與源極電極麻一 ^ί 信號線204、薄膜電晶體挪與像素電極2G6上，更 之卜V主T^f1絕緣膜所製成的一絕緣膜208係塗佈在絕緣膜207 之上，m低承载量’故僅將絕緣膜208胃在視訊信號線204 秒除顯不區上的絕緣膜208。因此，不論絕緣膜208為透 12 Ί279631 明或彩色則無關緊要。就構成维給 可使用具有例如3至4間之介雷乂有機絕緣材料來說， 緣膜208、以便具有L 5至2 ^的克力樹脂，然後設置絕 之後，則设置由ITO之透明雷托 用電極210係透過接觸孔212 ° ^成的一共用電極210。” 蔽從視訊信號線204崎、_。為j 二、以便於從視訊信號線204邊界處;出 等於L 5⑽，難之情況為3至_的範^^度為大於 Φ故^觸孔Μ2的周圍中，水平條係局部切割開來，以便製造 將像素電極之垂直條的此一體形成1 ί;轉是為了避免因液晶分子之端部;;之電場方 本發_液晶顯示裝置已、輯取此結構（如結 is禮格子狀之像素電極施之垂直條的端^並未 ^閉猎者此、.、口構’可獲得分配給接觸孔的一區域。即 亦面積對像素的比率因為較窄的像素間距而變大i， 置將共用信號線連接至接近格子狀之像素電極之妓 所用的接觸孔’其中該格子狀之像素電極具有未 格傻iiV In確保液晶顯示裝置的孔徑比達到最大程度。 ίΪΪΖΐ電極206之水平條扮演著連同共用信號線202與妓 ϊίϊΓΓίΞ著絕緣膜203與207而形成儲存電容的角色: 當地中電極206之垂直條局部未封閉的結 雖然在圖7與圖8A至8C中省略掉解說部分，但是一液 ^由玻璃板等組成之透明基板所形成的—第二基板係設置 ίΐ=因此構成本發明的液晶顯示裝置。此實施例的液晶ϊ示 波置之剖面結構與圖11者相同，故省略其解說部分。 、 13 1279631 接著，將參閱附圖來描述本發明液晶顯示裝置之第三實施 例。圖9是解釋本發明液晶顯示裝置之第三實施例的平面圖。圖 1〇A至1〇1 則是分別沿著圖9的I-I、II-II、III-III線切開之剖 面圖。此實施例之液晶顯示裝置乃是所謂多區域型的一個案例， 其中一視訊信號線、一像素電極與一共用電極係彎成Z字形。 f閱圖9與圖10A至10C，由諸如鋁-鈥與鉻的金屬層所製成 之一掃描信!虎線301，與平行於掃描信號線3〇1的一共用信號線 巧2，兩者係設置在諸如玻璃的透明絕緣基板3〇0上。位在掃描信 ^線3』01與共用信號線3〇2上，則設置著由、siNx與Sia等 等=製成的一絕緣膜3〇3(閘極絕緣膜）。位在絕緣膜303上，則設 置著由無晶形矽所製成的一半導體層3〇9、一源極電極3〇6A與一 沒極電極3_，然後構成了 一薄膜電晶體(TFT)305。源極電極306A 與汲極電極306B係由選自於鋁、鋁合金、銀、銀合金、鉻與鉻合 ^的一金屬膜所製成的。與源極電極306A —體形成的一視訊信號 秦304與一像素電極306係與設置源極與汲極電極3〇6a與306B 同=設$。注意到TFT 3〇5的半導體層3〇9之設置方式，乃是以 法等而使無晶形矽沉積在整個絕緣膜3〇3表面上，然後加以 =案化。源極電極3〇6A、汲極電極306B、像素電極306、掃描信 ^線301與共用信號線3〇2的設置方式，乃是將諸如鋁—鈥與鉻等 寺的金屬層峨财扭置，織光微影絲加以圖案化。 =緣膜303則係利用PCVD法來處理⑽2、就與狐等等而設 置的。 ΐ SlNx等等所製成的絕緣膜307係設置在與源極電極306A — 准」成的視汛信號線304、薄膜晶體管305與像素電極306上。更 ，:步’由有機絕緣膜所製成的一絕緣臈308係塗佈在絕緣膜3〇7 上述與本發明第—實施例之液晶顯示裝置相同之方 ίίϊί载量，故僅將絕緣膜308留在視訊信號線304之上， =除^不區上的絕緣膜。如同本發明第一實施例的液晶顯示 我置，。人係使用諸如壓克力樹脂的有機絕緣膜來作為絕緣膜 14 Ί279631 308。而絕緣膜308的厚度約為 像素電極306係加以圖宰化至tH2卵。視訊信號線304與 之後，則tw* ft讀料呈彎曲狀。 便匹配視訊;!^ 3J盘二:電極所製成的-共用電極310，以 察時呈彎曲ΐ ί用電極卿之圖案形狀，即從上方觀 信號線302。° 係透過接觸孔312而電連接至共用 極二X從來之電場，故將共用電 ίίίίί _，較佳之情況為3至4 _的範圍内。 晶顯不裝置的孔徑比達到最大程度。二 與綱極⑽分別=== 電容。藉著採取其中格子狀之像素電極3〇6之垂直 條局σ卩未封騎結構，可適當地縦儲存電容值。 雖然在圖9與圖10Α至loc中省略掉解說部分 璃板等等組成之透明基板所形成的一第二基板係設g ，、〒電極上’因此構成本發明的液晶顯示裝置。 曰 顯示，置^橫剖面結構與圖u者相同，故省略其解說部分、。/曰曰 當從ί 線3甘〇4、共用信號線3〇2與共用電極 -次。配向膜(未圖示)的摩擦方向係呈垂直，如 ==會與位在彎曲部分頂點下方的各個區域不同，如圖； 的K線則賴不。以此構造’由於可使液晶在兩方向上 轉=此兩方向之液晶其視角性質會互補，因此可進一步改善視角 性吳。 儘管本發明已結合較佳實施例來作描述，但吾人應明瞭··本 15 ^79631 月所包含的凊求標的並不侷限於 明之請求標的應包含如可包含在以實施例。反之，本發 内的所有可供選擇者、修正與同義例申明專利範圍之精神與範圍 【圖式簡單說明】 本發明上述與其他目的、特性與 說明而變得更加明白·· ”、 將由伴隨附圖的詳細 圖1疋習用ips液晶顯示裝置之平面 圖2A至2C是沿圖1的I—I、II—η鱼 圖； 〃 Πΐ線切開之剖面 圖3是另-習用ips液晶顯示裳置 圖4A至牝是沿圖3的

基板之剖面圖； 興丨11—ΠΙ線切開的TFT 圖5是本發明第-實施例的液晶顯示裝 圖6A至6C是沿圖5的I-I、=面圖，

基板之剖面圖； 11與11卜III線切開的TFT 圖7是本發明第二實施例的液晶顯示裝 圖SA至sc是沿圖7的I-I、I卜η盘ττ十面圖’

基板之剖面圖； 1 11與HIII線切開的TFT 圖9是本發明第三實施例的液晶顯示裝 基板是及沿圖9的HI11與切開的Μ 面圖圖11是顯示出本發明第-實施例之液晶顯示裝置結構之剖 【主要元件符號說明】 1〇〇、200、300、400、500〜透明絕緣基板 101、 201、301、401、501〜掃描信號線 102、 202、302、402、502〜共用信^線 16 Ί279631 103、 107、108、203、207、208、303、307、308、403、407、 408、503、507、508〜絕緣膜 104、 204、304、404、504〜視訊信號線

105、 205、305、405、505〜TFT 106、 206、306、406、409、506〜像素電極 106A、206A、306A、406A〜源極電極 106B、206B、306B〜没極電極 109、 209、309〜半導體層 110、 210、310、410、510〜共用電極 112、212、312、411、412、512〜接觸孔 115〜液晶層 120〜對向基板 125A、125B〜配向膜

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Claims (1)

1279631 十、申請專利範圍： 1· 一種液晶顯示裝置，包含： ”一第—基板’包括複數條掃描信號線、複數條視訊信號線、 %置在該掃描信號線與該視訊信號線各交又點的開關元、斑μ 置在該視訊信號線下方的一共用信號線； 、/、δΧ 一第二基板，與該第一基板對向配置；以及 一液晶層，夾設於該第一基板與該第二基板之間，

其中，該第一基板更包含像素電極與共用電極，該像专雷極 該共用電極係設置成格子狀，俾於一對水平條間分別延伸複數 之，直條，每一該像素電極係與該開關元件之各電極一體形 ^每一該像素電極在該水平條其中一者之外圍處具有一凹^，且 该共用電極係經由接觸孔而連接至該共用信號線。 曰 如申請專利範圍第1項的液晶顯示裝置，其巾該像素電極之該 水平條隔著該共用信號線而與一第一絕緣膜形成儲存電容。 3·如申明專利範圍第1項的液晶顯示裝置，其中該凹槽係設置 接近该接觸孔的該像素電極之該水平條處。 ^如申，專利？圍第i項的液晶顯示裝置，其中有—第二絕緣膜 設置在f視訊信縣上，且該制電滅被酸化颜該視訊信 號線之邊緣延伸穿過該第二絕緣膜。 5·如申凊專職®第1項驗晶顯示裝置，其中該像素電極之該 垂直條更具有開口端。 6·如?，專利範目第丨獅液晶齡裝置，其帽共用信號線、 該視訊^號線與該像素電極係由選自於鋁、鋁合金、銀、銀合金、 鉻與鉻合金的一金屬臈所製成的。 18 1279631 7.如申請專利範圍第4項的液晶顯示裝置，其中該第二絕緣膜係 由壓克力樹脂所製成的。 &如申請專利範圍第5項的液晶顯示裝置，其中該像素電極之該 垂直條的該開口端係設置在接近該接觸孔處。 9.如申請專利範圍第5項的液晶顯不裝置，其中該共用電極係設 置成疊置於該像素電極之該垂直條的該開口端上。 • 10.如申請專利範圍第5項的液晶顯示裝置，其中該視訊信號線、 該像素電極與該共用電極係幫曲成Z字形。 ❿ 19