TWI289715B - In-plane switching type liquid crystal display panel with wide column spacers for keeping gap constant and process for fabrication thereof - Google Patents

Description

1289715 五、發明說明（l) 【發明領域】 本發明有關一種液晶顯示板，尤其有關一種基板結構 間由分隔體加以分隔的液晶顯示板以及液晶顯示板之製造 方法。 【相關技術之描述】 液晶顯示板係輕、薄及低電能消耗的，並被利用成多 種資訊系統及影像產生系統的終端機。液晶顯示板包括： 一對基板結構及充填在基板結構之間的間隙内的液晶。扭 轉向列液晶及超扭轉向列液晶係液晶顯示板常用的液晶之 典型的例子。取決於施加在液晶層上的電場強度，液晶分 子改變其，斜角。液晶顯示板事實上被分割成像素，因 此，像素/刀別含有液晶片段。一驅動器電路選擇性地改變 I傾斜角，，因此改變液晶透明度，以便在像素上產生影 柏^+二3 S Γ傳1係決定於液晶片段的傾斜角。如果觀察者 曰； ’、、、員示板的正垂視線而傾斜站立，則光經過其他 顯ί柘；ί窄=達觀察者的眼睛’並破壞影像。因此，液晶 -貝不板有乍現角的問題。

出。良現角’一種IPS(平面内開關）技術已被提 如將要在圖2中使用PS技術之習用技術的液晶顯示板。 陣基板纟士構6 看到的’習用液晶顯示板係細分成主動矩 動矩陣^板社’對向基板結構13 ’液晶10及密封層23 °主 係藉由ί封^構6係相對於對向基板結構1 3 ’並且液晶1 0 結構1 3 ^的&而被密封在主動矩陣基板結構6及對向基板 曰隙内。球形分隔體22強化密封層23。電場係

1289715 五、發明說明（2) 在侧邊產生’並施加到液晶分子1 0 主動矩陣基板結構6包括··透明絕緣基板6a，偏光板 1 9，掃瞄訊號線1，資料訊號線5 (見圖1 )，薄膜電晶體 18(見圖1)，共通電極2(見圖1)，像素電極3(見圖丨），外 塗層8，及定向層9。偏光板1 9係附著在透明絕緣基板的 外表面上，及掃瞄訊號線1和共通電極2係圖案化在透明絕 緣基板6 a上。掃目苗訊號線1的部分係作為薄膜電晶㉝1 8的 閘極電極，且掃瞄訊號線1係和共通電極2電絕緣。 掃目苗線1及共通電極2係由分配在薄膜電晶體1 8間的㊄

絕緣層7所覆盍。資料訊號線5係圖案化在閘絕緣層7上。 薄膜電晶體1 8的半導體層，源極及汲極電極和像素電極3 係圖案化在閘極絕緣層7上。源極電極係選擇性地連接\ 資料訊號線5上，並且汲極電極係連接至結合的像素 3 °源極電極係分別與結合的半導體層保持接觸。源極電 m、?合的半導體層保持接觸，並與結合的源極電 ί: 閘極電極，閘絕緣層7，源極電極，汲極

電極及半導體層係和薄膜電晶體1 8結合形成。 W 資料訊號線5，源極電極，半導體層，汲極

::”3 ’係由保護層8予以覆蓋，並且定向 保4絕緣層7上。定向層9传 ”且g在 相對於像素雷朽q 4 ^ 角度1加以磨擦，該㊀1係 京電極3和共通電極2間的電場内雷六始从七a ^ 3 (見圖3)。電力綠及每所L a 士电穷門窀力線的方向Θ 縱向。 次係貝貝地垂直於像素/共通電極2/3的

1289715 五、發明說明（3) 偏光板19，濾色片14/15/16，黑色矩陣17，外覆層n及定 向層9。偏光板19係附著在透明絕緣基板13a的外表面上。 偏光板1 9之一者，具有由㊀3傾斜至㊀}之偏極化光之傳輸 方向（見圖3)，並且其他的偏光板19的傳輸方向係由㊀3傾 斜至Θ 2。因此，偏極化光的傳輸方向係彼此交叉9 〇度。 濾、色片及黑色矩陣1 7係圖案化在透明絕緣基板1 3 ^的 内表面上。黑色矩陣17被濾色片14，15及16覆蓋，並且濾 色片1 4，1 5，1 6係分別給予紅，藍，綠之顏色。濾色片 14 1 5，1 6在黑色矩陣1 7下方之部分係被重疊。黑色矩陣 1/及$色片14/15/16係用外覆層U予以覆蓋，且定向層9 係附^在外覆層1丨上。濾色片丨4/丨5/丨6的部分也由外覆層 11及定向層9予以覆蓋，且濾色片14/15/16的部分，外覆 層11的部分和定向層9的部分係和柱狀分隔體2 1結合形 成。柱狀分隔體2 1係保持與主動矩陣基板結構6接觸，並 2主動矩陣基板結構6及對向基板結構丨3間的間隙保持恒 ^用技術的液晶顯示板運作方式如下。假設結合至像 素的4膜電晶體係關閉，則在所結合的資料訊號線5上的 ，訊並^通過薄膜電晶體，也未到達所結合的像素電.極3 在廷種情況下，液晶分子Lc的縱方向係平行於由㊀3 二γ、至θ 1偏極化光的傳輸方向。入射光係經由主動矩陣 ς =結構6的偏光板19線性地偏極化，而使偏極化的光的 ，輸方向由Θ3傾斜至Θ1。基於這一個理由，線性偏極光 通過液晶分子，並且到達對向基板結構13的其他偏光板 1289715 五、發明說明（4) 1 9。然而，對向基板結構1 3的偏光板〗9的傳輸方向，係偏 極化的光由㊀3斜傾成㊀2的方向，並且線性偏極化的光能 夠通過對向基板1 3的偏極化板。這表示像素係暗的。 在另一方面，當資料訊號經由薄膜電晶體18到達像素 電極3時，像素電極3及共通電極2之間的電場強迫液晶分、 子LC的縱方向垂直於像素/共通電極3/2，如圖仙所示。刀入 ，光，=主動矩陣基板結構6的偏光板丨9予以線性地偏極 。在線性偏極化的光通過液晶時，由於雙重折 偏極化的光係轉變成橢圓的偏極化光。橢圓的極本# 過對向基板結構13的偏光板19，並使像素發亮。。 i 性地= 產生影像，掃瞒訊號係選擇 上二的薄膜電晶體18的間極電極 更使、，、α &的溥膑電晶體j 8 ， 擇性地供應至資料訊號線5。 且貝枓戒唬係選

^ ^ t , 3 , ,, ^ " T 像素係f擇性地變成透明，並且影像產生。 因此， 另 種替用液晶顯示板作么士私at； g 習用標準的主動矩陣型液; 型液晶顯示板。 對向基板結構’及被填充在板^含：活性基板結構’ ^ M pa λα pa 、兄在主動矩陣基板έ士播4 4kl 二極係形成在對在構上，*共】 體（varist〇r)予以取代。 膜電θθ體可由二極體或變阻 為使主動矩陣基板結構及… 1289715 五、發明說明（5) ^定’球形分隔體’破璃纖維分 f主動矩陣基板結構及對向基板結構之狀: 隨意地散布在各基板結構的内夺s『之L球形“體係 I k商不此使像素避免球形分隔體。在像素上 體，係在板上生成不要之光散射 ’、、/ 77 m μ 心尤政射及/或影像降解的原因。 匕外’球形为隔體易打破像辛雷搞 你士 豕畜电極及定向層，及液晶合妯 像素電極/定向層的微粒污半玻冑 曰 柘姓接Μ βπ主二L 坡㈣纖維也被散布在各基 板、、、口構的内表面上，及在翅田、、杰日 一 隹白用液曰日顯不板中也會遇到相同 的問題。 另一方面，柱狀分隔體係由光刻所生產，且柱狀分隔 體係精確地分配到合適的位置上。柱狀分隔體係揭示在曰 本專利第275 1 392號及日本專利公開公報第1〇_1〇46〇6及 10-82909 號。 卜被揭示在日本專利第275 1 392號及曰本專利公開公報 第1 0- 1 046 0 6號的柱狀分隔體，具有疊層的結構。濾色片 係部份地疊層以形成柱狀分隔體。另一方面，揭示在曰本 專利公開公報第10-8290 9號的柱狀分隔體係由外覆層予以 圖案化。 θ

被揭示在曰本專利第275 1 392號及曰本專利公開公報 第1 0- 1 0460 6號的習用柱狀分隔體，不需要任的額外步 驟。生產價格並未增加。揭示在日本專利公開公報第 1 0-8290 9號的柱狀分隔體，需要圖案化步驟，生產價格增 加0 習用標準主動矩陣液晶顯示板具有位在對向基板結構

第9頁 五、發明說明（6) 上的共通電極及位在主動矩 柱狀分隔體係通常形成在主動二陳=構上的像素電極，及 係形成在柱狀分隔體的頂表面。土板結構上。透明電極 電極發生短路，需要絕緣層。則了避免共通電極和透明 狹窄的區域上或位在短路係可勿略沾柱狀分隔體係形成在 狀分隔體應用到標準主動；的區域上。目此，將柱 題。此外，標準主動矩陣液晶顯：不板時：t許多的問 液晶顯示板的視角。 ”、、、反的視角係較窄於I ps 一另方面，1 PS液晶顯示板沒有卢進 示板的限制，1有較寬的視角。因此'U矩陣液晶顯 有吸引點。 1PS，夜晶顯示板具 、“然而，習用IPS液晶顯示板遭遇 沿著液晶顯示的低緣線部份地白化。 、.視訊影像 【發明概述】 因此，本發明的一個重要目的在 地白化視訊影像的液晶顯示板。纟於、—種不會部份 本發明也有一個重要目的在於提供一 化之視訊影像的液晶顯示板的t & ^。 π丨4伤地白 並、、主ί 5明人對於習用液晶顯示板本有的問題加以思考， 面:：，的視訊影像係在液晶顯示板垂ί地 陣其板二m2尚裱境溫度下產生。本發明人測量主動矩 =土板、，，口構及對向基板結構之間的間 的低緣，間隙拇士。a V曰肢—，上 X兄，口者顯不板 曰>5 + Θ g隙 *液日日顯不板處在高環境溫度時，液 曰曰及疋向層W的表張力下降，並因所施加的重力，而傾 1289715 五、發明說明（7) 向於下降。這樣使得間隙沿著顯示板的低緣增大。在低緣 上的厚液晶使視訊影像部份地白化。 依照本發明的一個實施樣態，一液晶顯示板被提供， A包含L 一對具有多數個產生影像之像素的基板結構，被 充，在該對基板結構之間的間隙並選擇性地使像素變暗及 變2之用以產生影像的液晶，以及被形成在該對基板結構 =一者上並保持與另一基板結構接觸的柱狀分隔體，柱狀 分隔體和另一基板結構間的總接觸面積對多數像素所佔之 總面積的比率在0·050%至〇15〇%之範圍内。 ，照本發明的另一個實施樣態，提供一個液晶顯示板 的衣k方法，其包括以下步驟：a)製備一對具有柱狀八 =體的基板結構，b)將該對基板結構彼此對齊而加以缸 =二便在其間形成間隙，c)將液晶注入間隙，d)將一部 :的液晶自間隙排出以便對基板結構的内 = ，氣壓的壓力，及e)將其餘的液晶限制在間隙中。阜又低於 【較佳實施例的詳細說明】 :考圖5 ’6及7 ’作為本發明實施的Lps液晶顯示板主 ，匕括·一主動矩陣基板結構46，一對向基板結 — =層23及向列液晶。主動矩陣基板結構46係與對向美： 相對，並且密封層23在主動矩陣基板結構 = ，結構43之間產生-間隙。向列液晶1〇 :向 隙’並在主動矩陣基板結構4 f 間充填液晶10。球形分隔體22加強 構43之 體41使主動矩陣基板結構4 6和對向A柘1 t 主狀分隔 々对句基板結構之間的間隙保 五、發明說明（8) 持恒定。向列液晶i 〇具有7 〇 “，及在攝氏20度下、對589古^ =性"電常數 異性折射指數Δη。如將在2 9_7^波+長/7G之各向 B係成仃成列地被排列在密封 “山\ J何月曰層2 3内的一區域中，及 =隔體41係分別地結合至像素R/ ^ Ρ^41 ^ ^ ^41 # ^ ^1 其他的柱狀分隔體41。傻去Ρ Γ 〇 』]」廉于代衣 45，缔备、壺、士抑，。 像素R ’ G ’ β分別具有紅濾波器 5 、、、彔色濾波裔1 6及藍色濾波器1 7。 結構r包括：·明絕緣基板以，偏光板 通雷號線5，薄膜電晶體18，透明共 通電極3及透明像素電極2。透明p y 其厚度為1.1_。偏以反19_ //^板6a#—玻璃板， 表面上，Μ Μ Λ ==者/=月Λ緣基板6a的外 ^ ^ r, . ^ ^ 1 Λ I IΓΙs 緣基板6a的内表面(見圖7)。掃；=㈣案化在透明絕 觖。i£、s f my / 汉像素電極3具有梳子似的形 二上接觸部4 ’及柱狀分隔體係與接觸 ^^^1觸°接觸部4係較寬於習用液晶顯示 絕缘:^::4’。掃猫訊號線1及共通電極3係用問極 3/H J:二2，且資料訊號線5，半導體層及像素電極 二個=二緣層上。像素電極3係分叉的，且具有 像+ J1 ίΛ iL P〇rtl〇n)。另—方面，被分配到每— =土=電極2係分離成三個部分 合至共通電極2。像素電極藉由閑極絕緣層7，以1〇微米而 1289715 五、發明說明（9) 1 與共通電極2相互分隔。資料訊號線5係選擇性地連接至薄 膜電晶體1 8的源極電極上，且像素電極3係連接至結合的 薄膜電晶體1 8之汲極電極上。源極電極及汲極電極係"與半 導體層保持接觸，且每一源極電極係與半導體層上的^斤姅 合的汲極電極分隔。像素電極2係部份地重疊至共通電極" 2，且該重疊部連同位在其間的閘極絕緣層7形成儲存電^ 容0 薄膜電晶體1 8，像素電極3及共通電極2的所姓人 被整合至每一像素R/G/B，且像素”(^“在資料訊1^°彼 此为隔的方向上以270微米的間隔進行排列’並在 彼此間隔的方向上以9 0微米的間隔進行排列。 、 掃瞒線i及資料訊號線5係分別分配在所結 R，G，B之間以及所結合行的像素R，G，B之間」= 電極2係分配在矩陣的像素R/G/B之間。掃猫線1 ’料 置上，係部分地加寬。：寬= 象tR/_^ defect)。掃瞄訊號線1的加寬 > 从几4缺1^(llne ^ u ^ 見部’貧料訊號線5的加f 部，及共通電極2的加寬部分別 見 離部係被窄化，以便增大^ μ的私狀部及共通電極2的分 訊號線5係1 60 0x3，亦即，俊去\ :且其為3微米寬。資料 線，像素β為1 6 0 0線。另一方而：、、' 1 6 0 0線，像素G為1 6 0 0 此，160〇χ3χ1 20 0個像♦开掃瞎訊號線1係1 20 0。因 資料訊號線 曰，原極電極，汲極電極及像

1289715 五、發明說明（10) 素電極3係由保護層8予以覆蓋，且一定向層9係疊層至保 護層8上。保護層8係由氮化矽所形成，及定向層係由聚酿 亞胺所形成。疋向層9係错由磨擦而利用相似於習用I p s液 晶顯示板的定向方式予以定向。因此，主動矩陣基板結構 46係相似於主動矩陣基板結構6，但是接觸部4係除外^。 對向基板結構43包括：透明絕緣基板丨，偏光板 19，黑色矩陣17，濾色片14/15/16及外覆層"。偏光板“ 係附著至透明絕緣層13a的外表面上，及黑色矩陣和濾色 片14/15/16係圖案化在透明絕緣層13的内表面。濾色^ 14/15/16係分別給予紅，綠及藍色，並且係部份地疊層在 黑色矩陣17上，以便形成柱狀分隔體41。柱狀分隔體…系 4·〇微米高。減分隔體41係分別與接觸部4保持接觸，並 使主動矩陣基板結構46和對向基板結構43之 =此::層11使液晶10和包含㈣'色片—= 接觸柱=隔= 二接觸部4上的區域保持 R/G/B的間隔來進行排八相素矩陣内像素 像素R/G/β矩陣的外側（見刀β ·進一步被提供在 封層23和輔助密封層t 於分配給密封層23/24的區域、、、。如果任^何^柱、狀分隔體不提供 形分隔體22重疊，主動矩/ /果柱狀分隔體41係與球 板結構43分隔。這是為：：”46係遠遠地與對向基 封層23/24之區域的理由。么柱狀刀隔體不提供於分配給密 第14頁 1289715 五、發明說明（11) 球形分隔體23的直徑理論上係規定為··

D1 二（A + B + 2C + D + E + F + G) —E —F —G = A + D + 2C-H(微米）........................... 其中A係遽色片i 6的厚声f與水、D ^ (微米），c係定向層9的厚；^彳ϋ ’ ^ γ11的厚度 子度U政未），D係柱狀分隔體4 1的 =(微米），£係保護層8的厚度（微米），F係 =度(㈣，“系閑極電Μ的厚度 矩陣1 7的厚度（微米）。古译η及丄、名 > 久η 1示…、已 碡X、、目丨旦石—人狂 冋度D係由滤色片1 6及外覆層丨丨的 π由"里&向層9間的邊界。在I PS液晶顯示板的實際產 口口中，球形分隔體22係部份地鑲入黑色矩陣17下的外覆声 ^中’並且球形分隔體22係設計成具有相等於或小於曰 一 =* :直f1。等式⑴係在以下的假設下被提供：有 一導電層同時和位在球形分隔體22下方的掃瞄線丨被圖案 化。如果閘極絕緣層7係直接與球形分隔體22下方的透明 絕緣基板6a的内表面保持接觸，則直徑〇1係規定如下· D2二（A+B+2C+D+E+F+G)-H-B-E-F = A + D + 2C + G - Η(微米）...............(2) 即使如此，球形分隔體22係被設成具有相等於或小於 (D1 + 2 )微米的直徑d 1， 。 、/

偏光板1 9具有如圖3所示的偏極化光的傳輸方向。在 本例中’角θ 1係7 5度’及角㊀2係- 1 5度。因此，偏光板 19間的相對關係係相似於習用Ips液晶顯板間的關係。定 $層9係被磨擦，並且主動矩陣基板結構46的磨擦方向係 實質地平行於對向基板結構43的磨擦方向，以及以75度跨

第15頁 五、發明說明（12) 過電場方向Θ3，即㊀1。 IPS液晶顯示板係如以下製造。 結構46及多數個對向基板結躺係在單片結構動矩陣基板 fmonol 1 thic structure)中完成。單片結構在後文中係 向矩ί:ί，使：光刻機(未示）’使主動矩陣板組裝至對 ίίΐ。|先，對向板及主動矩陣板係以不接觸的肤 :;η!背。當對向板係粗略地對齊主動矩陣板時，對向 接觸時產生撞冑，故對⑼尤叮：對内板與主動矩陣進行 德，f…：不可能與主動矩陣板對齊。最 ::”嚴格地與主動矩陣板在接觸狀態下對齊。 、、、衣及嚴袼對齊係在加壓下進行， 附在板上。然而，如果高壓被施;」

不谷易嚴袼地將對向板對齊至 、J =㈣矩陣板上滾動。如果=係：：：狀： 然在施加高壓下’製造商可藉由球形 雖 板及主動矩陣板嚴格地對齊。 I 、κ動將對向 狀，並且絕不滾動。從嚴：對；圓柱的形 著高壓係不想要的。另一方面，％果：：來看’ 2意謂 23/24不緊密地黏附至主動矩^氏，則密封層 必須設定由被施加至板上的壓力戈對向矩陣板。因此， 本發明人研究了將要被施加至板上的厂堅力。本發明人 1289715 五、發明說明（13) 發現合適的壓力餘 、 6kN/m2。壓力筋内^荨於或大於0· 01N/m2，但等於或小於 -柱狀分隔體41=適於組裝及嚴格對齊’而無關於每 降在前述範圍之肉 矩陣板間的接觸面積。如果壓力下 下，順利地進杆时二則在無需不當地黏合密封層23/24 L -T . ^0 ^ 12 Ό對齊。基於這個理由，本發明的她0士 在；=格對齊要在前述範圍内的壓力下 —把在同——垸、、、°。然後，密封層23/24被固化，並且對 :般地排：的r性基板上。當密封層被燒結時，如圖5所 體a儀僅媒徂主f分隔體41保持間隙恒定。如果柱狀分隔 .六封9 ，、於岔封層23的内側，經結合的板子係部份地 在：封㈣的外側被壓下，1因此如同翹翹板一般部份地 ，牛起。這造成不均一的間隙，且板子幾乎不能通過品 官。依照本發明，柱狀分隔體41係均勻地提供在密封層23 的外側，且密封層2 3間的柱狀分隔體4 1使板子避免部份地 壓下。

接著’被結合的板子被切成多數個板子，且向列液晶 1 0係從注入口 25被注射到主動矩陣基板結構46及對向基板 結構4 3間的間隙。向列液晶1 〇被注射後，將注入口塞住。 當向列液晶1 0被注射至間隙時，I PS液晶顯示板輕微地凸 起。IP S液晶顯示板被向内壓，使部份的向列液晶流出。 之後，一片光硬化樹脂被插入入口 2 5，並且用紫外光照射 光硬化樹脂。然後，光硬化樹脂片被固化，並將入口 2 5塞 住。

第17頁 1289715 、發明說明（14) 將液晶排出 ^ β从奶防土 1液晶顯不板在高環谙、、西 ，下操作㈣，並且在顯示板上所產生的影像避皿不 :冗度（起因於大氣壓及内壓間的差異）。即使内 ::境壓-起增加’大氣壓及原始内壓間的差異吏 保：S增：(因環境壓引起）’並使向列液晶層10的厚度 於〇 t ^此，負型原始壓力係有效地防止顯示板起因 於壞丨兄k度增加的變形。 $後，偏光板1 9係分別地附著至對向基板43的外表面 及主動矩陣基板結構46的外表面。

^掃瞄訊號及資料訊號係有次序地施加到用以產生彩色 衫像的If S液晶顯示板上。掃瞄訊號線有次序地活化像素 列，且貧料訊號將代表影像的資料資訊 目苗訊號活化的像素列。像素係正常的-黑色。j妾句:末：知 如果貧料訊號係在低位準Vqff，側邊電場使像素的液晶分 子保持平行於磨擦方向，如圖4A所示，且液晶分子及偏光 板1 9使像素保持為暗的。 ^另一方面，當訊號係在高位準VqN時，電場係產生於所 …合的像素電極及共通電極（被施加電壓位準於非選擇性 掃瞄訊號線1)，並且電場使液晶分子以相對於圖4B所示磨 擦方向之特定角度排列，液晶分子及偏光板丨9使 明 # 亮。 、現在饭设I p s液晶顯示板係以水平線垂直像素矩陣的 方式予以安置，則重力係施加在向列液晶丨0上。當丨PS液 晶顯示板在產生一系列影像時，環境溫度上升，並且溫度

第18頁 1289715 五、發明說明（15) 上升使定向層9及向列液晶1〇之間的邊界上的摩 降。摩擦力下降係起因於向列液晶1〇的表面張力下 “士 果’向二液晶分子朝著顯示板的低緣下降。這樣造成心 顯不板的低緣的向列液晶層丨〇的厚度增加。 。者 如丽文所㉛，雖然向列液晶J 〇的排出係有效地 度之增加’柱狀分隔體4 J的密度進一步地曰；一 板r形。柱狀分隔體41被期待能連同密封層A 加在液晶顯示板内表面上的力。如果柱狀分隔體4=: ^ =在密封層Η會分配於少數的柱狀 J早^相對較大的力被施加至每一柱狀分隔體η上 ，子=明:液晶顯示板容易膨脹。在另一方面，如果 :隔”41係以高密度排列，則力分配於大量的柱狀分隔體 、古J〜：1 :對較小的力被施加到每-柱狀分隔體41 :: 這表不·液晶顯示板較不易膨脹。 -像i::人將注意力集中在柱狀分隔體的接觸面積及每 的不同點在於主動矩陣基板結構上的柱二 所佔面積的_ = Λ /觸面積對母一像素（r/g/b) ，勺比革，係如k座標（見圖8)所指示而變動。 測量主恒定壓力至液晶顯示板的樣品上，並且 的不均—性係畫成虛線。其次，纟發明人升高環 % ::少並檢查樣品，$看是否沿著顯示板的低緣發生亮 -位在亮點上的溫度受到觀察並以實線指出。

1289715 五、發明說明（16) ，負初始應力（negative iniUai…⑽）的實 接觸：積對每一像素所估面積有小比率係吾人相 板結構46及對向基：體 ί :隙不均一性。間隙不均-性係顯 原®。另一方面，從抵抗顯示板變形 勺抵杬力貝轭樣怨來看，接觸面 =比率係吾人想要的(見圖8的實線)。然而 則’因為液晶分子下沉，負初始應 =施加在基板結構43/46上的外力。因此，需要加以妥 —雖，0. 100%的比率係最佳的，但在商業產品 :疋的辄圍。在商業產品中’間隙的最大不係制 父，並且，高溫度係攝氏5 5度。間隙最大不均」=艮制 ^率的取小限制’並且最小限制為115〇%。另° 取咼溫度設定了比率的最高限制， ， 0.0 5 0%。因此，接觸面積對像 =同限制係 〇.〇⑽至0.簡之範圍=像素所佔面積之比率係在 如前文所述，作為第一實施例之IPS 每一像素R/G/B所佔面積係270_90微米。曰曰j =板中， 對像素所佔面積之比率為〇.〗〇〇%，接觸面藉^疋接觸角 米。如果接觸面係正方形的話，# 積為24. 3平方微 米。 的 接觸面積係5微米乘以5微 從前所述可以瞭解的是，只要接觸面積對像素面積的 第20頁 1289715

心率在前述的範圍内 避免。 液晶顯示板的不均一明亮度可予以 【苐一貫施例】 圖9示出被合併至另一液晶龜一 及柱狀分隔俨。IPS#牝总ΐ日日顯不板内的像素R/G/β矩陣 顯示ί!係運用在作為第二實施例的液晶 在社構上：/Γ於】理由’作為第二實施例的液晶顯示板 ίΓ ΪΪ: 實施例，⑮是柱狀分隔體51的佈局 除外：濾色片14/16/15係分別併入像素嶋。布乃 象,R—/G/B係排列成矩陣，且柱狀分隔體51係位在像 楹徂々母一柱狀分隔體51係與六個像素R/G/B結合，並被 髀ί : f合兩個像素G之間的邊界上。結果，柱狀分隔 。係‘狀地排列。雖然接觸面被加t，總接觸面積對總 像素所佔面積的比率係在前述比率之内，即 0八050%-〇· 15 0%。每一柱狀分隔體51的接觸面積係比柱狀 y刀隔體4 1的接觸面積寬上六倍。 ^ ，素R/G/B佔有270微米乘以90微米的面積，其相 似於第一實施的像素。六個像素R/G/β佔有270微米χ90微 米x6的面積。為了取得〇·〇1 %的比率，所結合柱狀分隔體 51將佔有146平方微米的面積。在接觸面係矩形的情況 下’接觸面積係為1 5微米乘以1 0微米。 作為第二實施例的I PS液晶顯示板，藉由在此範圍内 的比率’取得第一實施例的所部優點。此外，柱狀分隔體 51係如此地大’以致於製造商能精確地在像素R/G/Β的矩 陣中形成柱狀分隔體5 j。

1289715 五、發明說明（18) 【第二實施例】 翻到圖1 0，像素R/G/B係排列成矩陣，且柱狀分隔 A/B係形成在像素R/G/B的矩陣中。濾色片（c〇1 一f i j “ ~

濾波器14/ 16/ 15分別被合併至像素r/g/Br，且每一或 狀分隔體Α/β係形成在二個相鄰像素g的邊界上。作為/一 實施例的液晶顯示板包括··主動矩陣基板結構4 6及對向I 板結構。對向基板結構係相似於基板結構43，但 = 隔體Α/β除外。 狀为

雖然自柱狀分隔體Α/β除去外覆層U及定向層9，柱 分隔體A及B分別具有三層的結構及二層的結構。柱狀分隔 體A及B係交替地排列在像素R/G/B的矩陣中。柱狀分隔體^ 係相同於柱狀分隔體51，且與主動矩陣基板結構46的定向 層9保持接觸。柱狀分隔體B係較短於柱狀分隔體a，且和P 定向層9也保持接觸。柱狀分隔體A 相互交替的原因在 於：較短的柱狀分隔體B允許透明絕緣基板6a/13a在施加 大氣壓下彎曲。詳細地說，當液晶部份地自主動矩陣基板 結構46及對向基板結構之間的間隙被排出時，由於在大氣 壓及負内部壓之間的壓力差異，透明絕緣基板6a/i3a易於 幫、曲。透明絕緣基板6a及13a在燒結步驟中因為熱應力而 易於彎曲。如果柱狀分隔體係以長的間隔加以分隔，則透 明絕緣基板6a/l 3a的變形係不可忽略的。結果，液晶顯示 板沒有起因於過度彎曲所引起的間隙不均一性。 總接觸面積對像素所佔面積的比率係在 0.050%-0.150%的範圍内，並且作為第三實施例的液晶顯

第22頁 1289715 五、發明說明（19) 示板取得第一實施例的全部優點。 【第四實施例】 一本發明的另-液晶顯示板實施例係示於圖13 四實施例的液晶顯示板係相似於第一實施例、 每二弟 例、第三實施例，但是，其儲存器61及柱狀分^體^ 供在像素矩陣的外側。|整合在第四實㈣的 & ，及分隔係標上指示㈣_實施例之對應零件的= 付號。雖然柱狀分隔體係標上41，但柱狀分由 狀分隔體51或A/B予以取帶。 匕由柱 片柱狀分隔體62係形成於像素矩陣的外側。如在相關於 J -及至第二實例施的本文中所$，如果總接觸面積太、 1 ’則即使有排出步驟，柱狀分隔體仍使主動矩陣基板結 構及對向基板結構之間的間隙保持恒$，及在相對較低的 :巧溫度下發生不均一亮度。在另一方面，如果比率係在 忒範圍之内，液晶顯示板不在低環境溫度下膨脹，且產生 良好的影像。然而，液晶顯示板可為彎曲的。例如，如果 某人，弄液晶顯示板，則液晶顯示板係暫時地變形，且影 像也麦开^為了使，夜晶顯示板避免暫時變形，柱狀分隔體 6 2係提供在密封層2 3的外側。柱狀分隔體6 2形成變形的限 制柱狀刀隔體Μ可在液晶顯示板的四個角落上形成。 ，f器61有效防止液晶分子的下降。即使液晶分係容 ，在咼環境溫度下下降，儲存器吸取液晶分子，及抑制液 晶分子使液晶板部份地膨脹。 依照本發明’在液晶顯示板中可使用柱狀分隔體6 2及 第23頁 1289715 五、發明說明

儲存器61。圖13示出形成有儲存器61之第四實施 變。 人 如可由前文所述而理解的，在0.050%-0.150%範圍內 的比率，有效地防止起因於高環境溫度下液晶分子下 引起的不均一明亮度。 牛戶斤 雖然本發明的詳細實施例已經圖示及描述，對於精於 t項技術人士而言，很明顯的是，在離開本發明的精 範圍之下，可製成許多的改變及修改。 例如，可以部份地移除外覆層以形成柱狀分隔體。 本發明可應用至其他的液晶顯示板。例如，柱狀分隔 體41、51或A/B可連同濾色片一起形成在主動矩陣結構77 m 柱狀分隔體5 1可以成格子狀地置放在所結合的二個像 素R間或所結合的二個像素B間的邊界上。 相似地，柱狀分隔體A/B可被置於像素R間或像素b間 的邊界上。

1289715 圖式簡單說明 由詳細說明及隨 液晶顯示板及該方法 附的圖式，當可更加明白，匕與優點 圖1係一平面isi ，· 的主動矩障美無纟士°娃”、、不破整合在習用IPS液晶顯示板内 軔矩卩單基板結構的電極 圖2係一橫剖面圖， 。 圖3係-示意圖，顯;員：】用1PS液晶顯示板的結構。 顯示板中的像辛/ 4 ^用疋向層及被整合至IPS液晶 圖4二Γ一共干通Λ極間的關係。 子。 ’、 思、圖’顯示在不同狀態下的液晶分 圖5係一平面圖，顧+ 示板内的像素之佈局。被整合至依照本發明之液晶顯 顯不液晶顯 圖6係沿著圖5之a ~ r, 示板之結構。之八Β線所取的橫剖面圖 圖7係一平面圖，顯示被 矩陣基板結構内所併入的電極之σ佈局曰顯示板内之主動 圖8係一曲線圖，顯示接觸面積/ 不均一性的關係及接觸面積/ 佔而、佔用面積人間隙 度不均-性之溫度之間的^象。素佔用面積以及發生明亮 依照本發明 〇 -依照本發明

、圖9係一一示意平面®，顯示被整合至 之液晶顯不板内的像素及柱狀分隔體之 圖1〇係-示意平面圖，顯示被整合 之液晶顯不板内的像素及柱狀分隔體之 圖11 Α及11 Β係一橫剖面圖，顯示敕^ 、 一 内的二種柱狀分隔體。 a a至液晶顯示板 第25頁 1289715 圖式簡單說明 圖1 2係一橫剖面圖，顯示另一依照本發明之液晶顯示 板的結構。 圖1 3係一橫剖面圖，顯示液晶顯示板之修改的結構。 圖式 符號 說 明 1 掃 瞄 訊 2 共 通 電 3 像 素 電 4 接 觸 部 5 資 料 訊 6 主 動 矩 6a ，13a 7 閘 極 絕 8 保 護 層 9 定 向 層 10 向 列 液 11 外 覆 層 13 對 向 基 14, 15, 16 17 黑 色 矩 18 薄 膜 電 19 偏 光 板 21 柱 狀 分 22 球 形 分 號線 極 極 號線 陣基板結構 透明絕緣基板 緣層 板結構 濾色片 陣 晶體 隔體 隔體

第26頁 1289715 圖式簡單說明 23 密 封 層 24 密 封 層 25 入 π 41， 45 柱 狀 分 隔 43 對 向 基 板 結 構 51 柱 狀 分 隔 體 61 儲 存 器 62 柱 狀 分 隔 體

III 第27頁

Claims (1)

1 · 一種平面内開關液晶顯示板，勺 一對基板結構（43/46)，且有客也，匕·· 你备 (R/G/B)； -有多數個產生影像之像素 液晶（1 0 )，充填於該對基板結構 地使該像素變暗變亮而產生影像；及 間的間隙，並選擇性 柱狀分隔體（4 1 ; 5 1 ; A / B )， 的一者上並與該基板結構的另一 其特徵在於： 係形成於該對基板結 者保持接觸， 構 該柱狀分隔體（41 ;51 ;A/B)與該基板結構的另一者 間的總接觸面積，對該多數像素（R/G/B)m佔總面積之比 率係在0· 050%-0· 150%的範圍内。 u 2 _如申請專利範圍第1項所述之平面内開關液晶顯 示板，其中該柱狀分隔體（41)係分別與該像素結合。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之平面内開關液晶顯 示板，更包含一個儲存器（61)，其形成在該基板結構之 間，用以避免該對基板結構因該液晶（1 〇 )的累積而增加該 間隙。 4 · 如申請專利範圍第3項所述之平面内開關液晶顯 示板，更包含額外的柱狀分隔體（6 2 )，其形成於多數個像 素（R / G / B)之外侧。 5· 如申請專利範圍第4項所述之平面内開關液晶顯 示板，更包含一密封層（2 3 / 2 2 )，其係形成在該多數個像 素及形成有該額外柱狀分隔體（6 2 )的外圍區域之間。 6. 如申請專利範圍第2項所述之平面内開關液晶顯

1289715 -------盡號：89121533 _年月日__修正 六、申請專利範圍 2板’其中該柱狀分隔體（41 ; 51 ; A/B)係形成在該基板 結構的一者内，並且開關電晶體（18)、分別地連接至該開 關電晶體的像素電極（3)、及一共通電極（2)，係整合於該 基板結構的另一者上。 一 7·如申請專利範圍第6項所述之平面内開關液晶顯 不板’更包含一密封層（23)，其形成在該多數個像素 (R/G/B)周圍並以分隔體（22)加以強化。 8·如申請專利範圍第7項所述之平面内開關液晶顯 不板，其中該分隔體（22)係球形並具有如以下表示之直 徑： DM=(A+B+2C+D+E+F+G)-H-B_E-F-G =A+D+2C-Η 其中DM係該分隔體（22)之直徑（單位為微米），α係形成在 /該基板結構的一者上的濾色片（14/15/16)的厚度（單位為 微米）係覆蓋在該濾色片（14/15/16)上的外覆層（11)的 厚^ (單位為微米），C係分別覆蓋位在該開關電晶體（丨8) 及該像素電極（3 )上之該外覆蓋（丨〗）及該保護層（8 )上的定 向^層（9)的厚度（單位為微米），D係柱狀分隔體（41 )的高度 (單位為微米），E係保護層（8 )的厚度（單位為微米），F係 形^成該開關電晶體（1 8 )之一部份之閘極絕緣層（7)的厚度 (單位為微米），G係形成該開關電晶體（丨8 )之另一部份之 該閘極電極（1)的厚度（單位為微米），係被該滤色片 (14/15/16)所覆蓋之黑色矩陣（丨7)的厚度（單位為微米）。 9·如申清專利範圍第8項所述之平面内開關液晶顯

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的實際直獲係等於或小於該直徑 示板’其中該分隔體（2 2 ) 龍和2微米之和。 10· 如申請專利範圍第1頂新τ 干柘甘士 . .L x 項斤述之平面内開關液晶顯 不板，其中母一該柱狀分隔體（51 ;A 個像素（R/G/B)之像素⑻相結合。）U該多數 干柘11.使Ϊ t:專利範圍第1 〇項所述之平面内開關液晶顯 =板，其中該柱狀分隔體（A/B)係分類成二個 該二個族群的一者較另一者為高。

12.如f請專利範圍第10項戶斤述之平面内開關液晶顯 :板’ S包含-個財子器⑷），纟形成在基板結構之間， 用以避免該對基板結構因部份的該液曰曰曰的累積而增加該間 13·如申靖專利知圍第12項所述之平面内開關液晶顯 示板，更包含一密封層（23/24)，其形成在該多數個像素 (R/G/B)及形成有額外柱分隔體（62)的外圍區域之間。 „ 14.如申請專利範圍第1項所述之平面内開關液晶顯 示板，其中§亥液晶（1 〇)在室溫下施加一小於大氣壓的壓力 至該基板結構（43/46)的内表面上，且於室溫下任何電能 均不施加於此處。 15· 一種平面内開關液晶顯示板的製造方法，包括以 下步驟： a) 製備一對具有柱狀分隔體（41;51·，Α/Β)的基板結 構( 43/46 ) ; 、口 b) 將4對基板結構（4 3 / 4 6)彼此對齊而加以組裝以於

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案號 89121533 六、申請專利範圍 其間形成間隙； c)將液晶注入該間隙； d )將一部份的液晶（1 〇 )自該間隙排出以便對基板結 構（43/46)的内表面產生較低於大氣壓的壓力；及 e)將其餘的液晶（1 〇 )限制在該間隙中。 16·如申凊專利範圍第1 5項所述的平面内開關液晶顯 示板的製造方法，其中，於該步驟b)中將〇. 01N/m2至 6kN/m2範圍的壓力施加於該基板結構（43/46)上。 17·如申請專利範圍第1 5項所述的平面内開關液晶顯 示板的製造方法，其中該步驟b)包含以下之次步驟： b-1)粗略地在不接觸狀態下對齊該基板結構 (43/46)， b - 2 )使該基板結構彼此相接觸，及 b-3)於施加範圍在〇·〇ΐΝ/ιη2至6kN/m2的壓力下確實使 該基板結構彼此對齊。 18·如申請專利範圍第1 5項所述的平面内開關液晶顯 示板的製造方法’其中’將力施加於該基板結構上用以在 步驟d)中排出該部份的該液晶（1 〇 )。 19·如申請專利範圍第1 5項所述的平面内開關液晶顯 示板的製造方法，其中，形成於該基板結構之一者内的該 枉狀分隔體（4 1 ; 5 1 ; A/B)係與該基板結構的另一者保持 接觸以形成该間隙，並且該柱狀分隔體（41 ; 5 1 ; a / B )及 該基板結構的該另一者間的總接觸面積對像素（r / G / B )所 佔的面積的比率，係在〇· 050%至〇· 150%的範圍。

第31頁 1289715 本案已向 國（地區）申請專利 日本JP 申請日期 案號 主張優先權 1999/10/15 特願平 11-293794 有 有關微生物已寄存於 寄存曰期 寄存號碼 無 nil