TWI325506B - In-plane switching mode liquid crystal display device - Google Patents

Description

1325506 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】/ 本申請案係關於一種液晶顯示裝置，特別係關於一種平面内切換 模式的液晶顯示裝置。

【先前技術】 目前平面顯示器一直在被積極地研究與開發。特別是在液 晶顯示器(LCD)裝置這部分始終吸引大量的注意。1>(：1)裝置係透 過對液晶施加電場的方式，改變光學各方異向性來進行運作。液 晶同時具有流體特性與絲特性可以被顧在顯示器上。lcd裝 置因其外觀㈣、重量輕及低耗電等原0，—直以麵用來代替 陰極射線管(CRT)顯示器的替代品。 LCD裝置域液晶的特性與㈣結構可分成.不同模式。具 體地來說’ LCD裝置可分成：杻轉向列⑽模式，其液晶轴向在 被扭轉至90度後’贱加輕方絲控碰晶軸向、多域模式， 其透過將像素區分衫舰_議肖、絲補伽(〇cb)模 式’依光前進方向來補償光相變，使基板外表面形成補償膜、平 面内切換㈣模式，其橫向平行電獅透過在紐上帶有不同電 麼的兩個電靖軸1直配向_賦，麵晶分子的縱轴透 過負型液晶與垂直配向膜，使其垂直於配向膜的平面。 在這些裝置裡，！PS模式LCD裝置包含有：彩色遽光陣列 5 1325506 基板、_電晶體TFT與液晶層“彡色陣列基板與_陣列基板 彼此相互面向’而液晶層則形成於兩基板間。彩色濾光陣列基板 包含有：黑色矩陣層，祕防止漏光與R、G及B彩色濾光層， • 實現各種腕。另外’ _電晶體抓_基板包含有：閘 極線與貝料線’正交形成像素區域、轉換裝置，碱於閘極線與 資料線的交又點、共用及像素電極，交替地排列形成以產生橫向 電場。 % 在下文中，依據相關技術的IPS模式LCD裝置將在下面進 行描述。 第1圖係以相關技術為依據來顯示IPS模式LCD裝置中的 单位像素ϋ域的平面視圖。第2 @係依據第i圖中的w，切線進行 剖面的透視圖。第3圖係以相關技術為依據來顯示們模式LCD 裝置的透射率。 如第1圖與第2圖所示，依據相關技術而來的Ips模式LCD %裝置包含有TFT陣列基板1U、彩色遽光陣列基板12卜及液晶層 .131。在該TFT陣列基板111上具有複數條閘極線112、複數條資 料線115、一條共用線125、複數個共用電極124、.複數個像素電 極117與複數個薄膜電晶體TFTs。複數條閘極線112係在固定區 間的一個方向、複數條資料線丨丨5形成於與閘極線丨丨2垂直、其 中貧料線115與閘極線H2交互形成的區塊定義為像素區域。 共用線125形成與閘極線平行。此外，複數個共用電極124形成 1325506 的聚醯胺基酸或是溶解性聚亞醯胺形成聚麵胺層。之後各種 配向模型透過朗摩擦雜來進行雜處理，使其形成於聚酿亞 胺層表面。透稍_紐輪來進行雜處理，懸上如尼龍或 嫘縈等摩擦树，使驗亞闕表面被賴式地摩擦。 配向膜的S聚合物賴麵仙定方向，舰晶分子排成 列於固疋方向成為可能。在這方面，雜處理在整個區域内達 到一致的摩擦方向。 % 然而，因位最外部共用電極125a與共用電極124間所重疊 的部分A，使得摩擦布料也許不會接觸到階梯覆蓋率的邊緣。同 樣地’如第3 ®所示’該部分未被縣的液晶分子131a會無秩序。 進-步來說，由於電場扭曲與階梯覆蓋率所產生有缺陷摩 擦’使得在貧料線115與最外部電極125a間，於在該部分的液晶 分子無秩序。 由於液晶分子的無秩序_列’使得在相對應的部分的光傳 %輸率很難控制到最佳狀態，而造成光傳輸率不一致。因此，如第2 ._不’將形成黑色矩陣層122以避免漏光情形發生。然而，因 為黑色矩陣層122係由光屏蔽材料所形成’能讓開.口率隨著黑色 矩降層尺忖的增加而降低。如第3圖所示，由於不一致的光傳輸 率’漏光也許會產生在黑色矩陣層的黑色矩陣模型間。 當L C D處於白色狀態時，漏光一般是不會造成問題。然而， 如第4A圖與第4B圖所示，當lcd處於黑色狀態，漏光將造成 1325506 明亮的影像顯示娜示出。意即，被計算為白色狀態與黑色狀態 間的明亮度比的對比率也許會惡化。 * 〆 : 帛4八圖係顯示第1圖中的Π區域的照片，而第4B圖係顯 、不第1圖中的111區域的照片。如第4A圖與第4B圖所示，.漏光 係延著最外部共用電極而產生。 相關技術IPS模式LCD裝置具有下列缺點： 在最外部共用電極125a與共用電極124所重疊的部分a， % *於模型的轉覆鲜與旋轉轉所引起的缺陷縣，使漏光現 象出現e LCDS於黑色狀態時，漏光將造成明亮的影像，因而 降低對比率。因此，造成影像品質惡化。 此外开滅於:貝料線出邊緣的最外部共用電極⑵狂，使共 用電極125與像素電極m間的橫向電場免於被資料線⑴的a c 信號所扭曲。絲，隨著最外部制電極心的寬度增加，其開 口率因而隨之降低。 【發明内容】 在-實施例中，IPS模式LCD裝置包含有：問極線與資料線， 彼此正乂於第-基板上以形成像素區域、薄膜電㈣，位於閘極 I、貝料線乂又點、共用線、最外部共用電極，由共用線延伸出 來而形^於像素區域的最外部分'最外部共用電極，具有小於8 的見度複數條制電極，形成於像素區域並接觸共用線、 9 1325506 複數個像素電極’形成於像素區域並接觸薄膜電晶體的汲極，其 中每個像素電極與共用，極交替地排列形成、以及液晶層，位於 第一基板與其所面向的第二基板間。 在另一個實施例中，平面切換模式液晶顯示裝置包含有：第 一基板，含有共用電極、像素電極，位於共用電極間、最外部共 用電極，與複數個共用電極中的一個有部分重疊，以形成部分重 ¾:邊緣、摩擦配向膜，位於最外部共用電極與複數個共用電極中 •的個使。[5分重登邊緣形成摩擦配向膜、以及第二基板包含 有黑色矩陣層，位於相對於部分重疊邊緣，使黑色矩陣層能完全 地避免由缺陷摩擦於部分重疊邊緣所產生的漏光。

—在另個實施例中，係揭露一種形成平面内切換模式液晶愚 丁裝置的方法。δ亥方法包含：形成閘極線與資料線彼此正交，以 形成第-基板上的像素區域、形成於像素區域的共用線及由共用 線延伸出麵最外部共㈣極、形錢鄰資鱗並具有小於⑽ 以下寬度的最外部共用電極、形成與共用線接觸的共用電極、形 ^於問極線物敝賴_晶體、㈣成與細電 曰曰體的及極電極接觸並位於共用電極間的像素電極。 t另-個實施财，最外部共用電__度①為^ =長度為。在此例中，達到對比率約_至可 為最外部共用電極由不透明的金屬層一 疋取外。卩制雜的雜寬倾衫以 1325506 的見度L讓改翔σ率成為 電極的寬度減少至一時；開^可改善約2%。 ”用 剛面-般性的描述與接下來關於本發8 俘 ^與解㈣方核賴触本㈣__綱_進-7解 【實施方式] 本發明健實施儀觀參考㈣做詳細的轉，並配 合相關圖式物_贿。胁細目騎目似之部⑽ 號’於各圖式間將盡量使用-致的參考數字。 " 在下文中’依據本發明的IPS模式LCD將配合圖式做進一 第5圖係顯示在本發明們模式La)上的單位像素之平面 圖。第6圖係依據第5圖上卿，切線而來的剖視圖。第7圖係 顯示本發明IPS模式LCD裝置的傳輸率。 如第5圖與第6圖所示，本發明lps模式lcd裝置上的抓 陣列基板包含有：複數條閘極線212、複數條資料、線215、—條共 用線225、最外部共用電極225a、複數個共用電極224、複數個= 膜電晶體TFTs與複數個像素電極217。 複數條閘極線212形成於一方向的固定區間，而複數條資 料線215正交於該閘極線212，以定義複數個像素區域。共用線 1325506 225平行閘極線2丨2。由共用線225延伸出來的最外部共用電極 225a ’形成於緊鄰於資剩^線215的像素區域的最外部部分。最外 部共用電極225a的寬度小於8/zm。 Λ 複數個共用電極224形成於每個像素區域。共用電極接 觸共用線225 ’並使用第二接觸孔219來接收一 Vc〇m電壓。複數 個薄膜電晶體TFTs形成於個別的閘極線212與資料線215的交叉 點。每個薄膜電晶體TFT用來作為開關裝置。複數個像素電極2i7 %形成於每個像素區域内。像素電極2Π使用第一接觸孔218來接 觸薄獏電晶體TFT的汲極215b。像素電極217平行共用電極224, 以形成橫向電場。最外部共用電極225a具有的寬度約為6鋒。 彩色濾光陣列基板2 21面向於TF τ陣列基板2丨丨。彩色濾光 陣列基板包含有：黑色矩陣層222、彩色遽光層(未顯示他含 有R、G與B模型與覆蓋層(未顯示）^黑色矩陣陣列符合像素 邊緣，具有閘極線212與薄膜電晶體TFT。彩色滤光層形成於黑 %色矩陣層以顯示各種顏色。覆蓋層包護彩色濾光層，並使彩色慮 光陣列基板221整個平面平面化。 此外，液晶層231或231a形成於TFT陣列基板211與彩色 遽光陣列基板221間。同時，配向膜(未顯示)形成於TFT陣列基 板211與彩色濾光陣列基板221的内表面，以決定液晶層231或 231a的初始配向方向《為了形成配向膜將聚亞醯胺覆蓋於基板 的整個表面並位於高溫龍乾，使覆蓋的聚魏胺軸聚酿亞胺 12 1325506 層。之後，在透過摩擦滾輪對聚醯亞胺層進行摩擦，使在聚醯亞 胺層上達到非均向性。 - 〆 . 在11^模式乙(：1：>裴置中，最外部共用電極225a的整個寬 • 度破減少。更具體來說’至少最外部共用電極225a與共用電極224 口P刀重且的邛么見度被減少。與相關技術做比較，最外部共用電 極22%與共用電極224所部分重疊的部分的階梯覆蓋率，被轉移 朝向至資料線215。換言之，相對於習知技術其與共用電極部分重 e的最外部共用電極取之邊緣被轉移朝向至資料線犯。意即， 第3圖中的最外部共用電極IMa的寬度⑷被減少至第7圖中最外 部共用電極225a的寬度(d，），而介於最外部共用電極2仏與共用 電極224間的其階梯覆蓋率，被轉移朝向至資料線215。結果，黑 色矩陣陣列222完全地避免由缺陷摩擦所產生於階梯覆蓋率中的 漏光。 如第7圖所示，當最外部共用電極的寬度減少時，配合最 、外-端共用電極225a來降低光傳輸率是可能的。意即，處於黑色 狀fe時的明亮度會被降低。 敢外。卩共用電極225a的關鍵長度被減少至約.6^ m，讓改善 對比率k約900至1成為可能。如上所述，對比率係由白色狀態 相對於黑色狀態的明亮對比所計算出來。 最外部共用電極225a與共用線225形成同一層作為閘極線 。為了形成最外部共用電極225a與共用線225，使包含有銅 1325506

Cu、鋁A1、鋁鈥AINd、鉬Mo、鉻Cr、鈦Ti、鈕Ta或鉬鎢合金 MoW等的金屬層沉積於^板211表面並形成模型。在相關技術 .中，最外部共用電極125a具有的最少寬度為8/im。然而，如下 ： 所述，最外部共用電極22兄所具有的最少寬度為6“m。同樣地， 藉由減少最外部共用電極225a的寬度來改善開口率是可能的。 共用電極224與像素電極217和相關技術一樣，形成於同樣 的位置與邊際。共用電極224與像素電極217透過沉積與塑模一 >透明導電材質如ITO(氧化銦錫)或120(氧化銦鋅)等材質來形成。 閘極絕緣層213形成於位在閘極線212與資料線215間的基 板的整個表面。之後，鈍化層216形成於位在資料線215與像素 電極217間的基板的整個表面。 為了參考’薄膜電晶體包含有：閘極電極212a、閘極絕緣層 213、半導體層(未顯示)與源極215a和汲極215b。閘極電極212a 形成於閘極線212預先設定好的部分，閘極絕緣層213形成於含 4有閘極電極212a的基板211的整個表面。同時，半導體層(奉顯示） 形成於在閘極電極212a上方的閘極絕緣層。源極215a及汲極215b 形成於半導體層。源極215a及汲極215b從資料線215延伸出來。 之後，鈍化層216形成於含有薄膜電晶體TFr的基板212的整個 表面。 此外’第8圖係顯示本發明IPS模式LCD裝置之第二實施 例的單位像素區域平面圖。 1325506 •如第8圖所示，最外部共用電極225a與共用電極224所重 疊部分之寬度小於最外^共用電極225a與共用電極224未重疊部 • 分的寬度。意即’如所示其介於共用線225與緊鄰於共用線225 . 的共用電極224 —端的最外部共用電極225a部分之寬度，大於其 緊鄰於共用線225旁的共用電極224 —端與來自共用線225的共 用電極224末端間的最外部共用電極225a部分之寬度。 雖然未顯示，TFT陣列基板黏合於含有黑色矩陣層的彩色濾 光陣列基板' 彩色濾光層與覆蓋層，之後液晶層形成於介於^^丁 陣列基板與彩色遽光基板間。 之後，第一偏光板與第二偏光板形成於TFT陣列基板與彩色 慮光陣列基板的外表面。第—偏光板的傳輸軸與第二偏光板的傳 輸轴兩者彼此正交。液晶的初始配向方向平行於任何偏光板的傳 輸軸，其中被當成代表正常的黑色模式。 如上所述，1PS模式LCD裝置包含有最外部共用電極，用 來防止介於像素電極與制電極間的橫向電場，免於受到來自資 料線的A.C.信號的扭曲。在IPS模式LCD裝置中，最外部共用電 極的關鍵長度③小於8/zm。目此，透過最佳化最外部共用電極 的關鍵長度來改善對比率與開口率是可能的。 思即’階梯覆蓋率，藉由黑色矩陣層完全避免由缺陷摩擦所 產生的漏光’使最外部制電極與共用電極所重疊的部分被轉移 1325506 =斗線。同時地，可藉由改善對比率來降低黑色狀態時的明亮 當最外部共㈣麵寬度約是時，改⑽轉從900 至聰能的。料㈣電輸

形成，若是最外部共用電極的邊際寬度被減少至6_時，1 = 將Ik者最外部共用電極區_減少咐加。意即，當最外部丘用 電極的寬度減少至約6鋒時，此時開口率將可改善約2%。 在未違反科鴨神歧侧制之下，彳__其各義 整與變化岐可能地。因此，在本發日_利範_項及1等 效項之内，本專利試圖含括本發明各種調整及變化。 1325506 【圖式簡單說明】 附圖提供對本發明做進二步的了解並被納入構成本發明的一部 ：&’㈣林㈣實施淑其糊描述之S，來對本發明原理進 行解釋。其圖式如下：

第1圖係顯示依據相關技術而來的IPS模式LCD裝置内的像素區 域之平面視圖。 、M 第2圖係顯示依據第一圖沿w，切線的剖視圖。 %第3圖係顯示依據相關技術而來的們模式lcd裝置内的傳輸率。 第4A圖與第4B圖係分別顯示第1 ®中的II與III區域的漏光之 照片。 第5圖係顯示本發明IPS模式LCD裝置的第一實施例内單位像素 區域之平面視圖。 第6圖係顯示依據第5圖沿H，切線的剖視圖。 第7圖係顯示依據本發明IPS模式LCD裝置内的傳輸率。 、第8圖係顯示本發明ips模式LCD裝置的第二實施例内單位像素 區域之平面視圖。 【主要元件符號說明】 111 TFT陣列基板 112閘極線 115資料線 1325506 117像素電極 118第一接觸孔 119第二接觸孔 ' 121彩色濾光陣列基板 122黑色矩陣層 124共用電極 125共用線 ^ 125a最外部共用電極 131液晶層 131a液晶分子 211TFT陣列基板 212閘極線 212a閘極電極 213閘極絕緣層 215資料'線 215a源極 215b汲極 216鈍化層 217像素電極 218第一接觸孔 219第二接觸孔 1325506 221彩色濾光陣列基板 222黑色矩陣陣列 224共用電極 225共用線 225a最外部共用電極 231、231a液晶層

Claims (1)

1325506 年月日修正本 98. 6. 1 1 十、申請專利範圍： 1· 一種平面内切換模式液晶顯示裝置，包含： 閘極線與資料線’位於第一基板上定義出像素區域； 薄膜電晶體’位於該閘極線與該資料線交又點； 共用線； 最外部共用電極，自該共用線延伸出來，而形成於該像素 區域最外部分’其具有的寬度小於8μη1，其中該最外部 共用電極並沒有與該資料線重疊； 複數個共用電極，形成於該像素區域並接觸該共用線； 複數個像素電極，形成於該像素區域並接觸該薄膜電晶體 的汲極，與該共用電極交替地排列；以及 液晶層’介於該第-基板與其所面向_第二基板間，所 述最外部共用雜縣於與制極_—層，且所述共用電 極形成於與該像素電極同一層。 " 裝置’其巾，獅糊、編彡输_最外部丘 用電極有部分重疊。 /、 3.=申ΓΓ侧2猶辦，換崎晶顯示 其中，她簡_㈣㈣該共用線 20 1325506 “取卜也、用電極所部分重叠的-端的該最外部共用 ^大於其介於該朗電獅位於該制線末端 的該最外部共用電極所部分重叠的一端與該共用電極由 緊鄰該共猶崎物物靖觸的該最外 部共用電極的—端。

4. 依據申請專利範圍第1項所述之平面内切換模式液晶顯示 、八中所述最外部共用電極與該像素電極至少包含 有銦錫氧化物或銦氧化鋅其中一種。 5. 依據申請專利範圍第丨項所述之平面内切換模式液晶顯示 裝置，針’所述最外部共用電極具有的寬度約6师。 6. 依據申請專利範圍第1項所述之平面内切換模式液晶顯示 装置，其t ’所述平面内切模式液晶顯示裝置的對比率約 從900至1。 7. —種平面内切換模式液晶顯示裝置，包含： 第-基板’包含有：共用電極、像素電極，介於共用電極 間、最外部共用電極，與共用電極有部分重疊以形成重疊 邊緣、與摩擦配向膜，位於最外部共㈣極與共用電極中 的-個之上，使摩擦配向膜形成覆蓋於重疊邊緣；以及 第二基板，包含有：與重疊邊緣相關的黑色矩陣層，其所 21 1325506 述黑色矩陣層完全地避免在重叠邊緣上由缺陷摩擦所產 生_光，其中該最外部共用電極並無與資料線重疊，所 述取外部共用電極形成於與極線同一層，且所述共用 電極形成於與該像素電極同一層。 ” 8. 依據申請翻瓣7爾之恤爾式液晶顯示 裝置，財’所述最外部共用電極具杨寬度小於8帅。 9. 依據申請專利範圍第8項所述之平面内切換模式液晶顯示 裝置’其中，所述最外部共用電極具有的寬度約6卿。 1〇.依據申請專利範圍第7項所述之平面内切換模式液晶顯 、中’I於4共用線與緊鄰於該制線的盆中一 健共用電極的-端之寬度大於其介於位於該共用線末 化的其卜個共用電極的—端與緊鄰於該共用線的其 中一個共用電極的一端。 η.依财物1卿⑽物_讀模式液晶顯 示裝置’其+，_峨嶋物㈣包含有姻 錫氧化物或銦氧化鋅其中一種。 12.=，圍一^ 示裝置’其中’所述平面内切模魏晶顯· 約從900至1。 t 22 1325506 i3,-餘成平面㈣触歧晶顯对置之方法，包括有： 形·極_資料雜此正交，以在第—絲上形成像素 區域； 形成共用線於像素輯、自翻線延伸出麵最外部共用 電極與緊鄰資料線的最外部共用電極其寬度小於8卿； 形成共用電極與共用線接觸； •形成薄膜電晶體於閉極線與資料線交又點；以及 形成像素電極與薄膜電晶體的沒極接觸並位於共用電極 間，其中該最外部共用電極並無與該資料線重疊，所述最 外也、用電極形成於與該閘極線同一層，且所述共用電極 形成於與該像素電極同一層。 14·依據申請專利範圍第13項所述之組成平面内切換模式液 齡 ΒΒ顯TF裝置之方法，其巾，還進—步包含有：形成於第一 基板上之黑色矩陣層與彩色絲層、黑色矩陣層與含有開 極線及薄膜電晶體的像素區域的邊緣相符合。 15·依據巾請專植圍第14項所述之組成平面_換模式液 Β曰‘.’具不裝置之方法，其中，還進一步包含有：形成於所述 第基板與所述第二基板上的配向膜，之後形成介於第一 基板與第二基板間的液晶層及形成用於決定液晶層之初 23 132*5506 始配向方向的配向層。 16. 依據申請專利範圍第15項所述之組成平面内切換模式液 晶顯示裝置之方法，其中，所述位於第一基板與第二基板 上的配向膜之形成，包含形成聚亞醯胺層及利$摩擦滚輪 所摩擦的亞醯胺層。 17. 依據申請專利範圍第16項所述之組成平面内切換模式液 • 晶_示裝置之方法’其+ ’所述聚亞St胺層之形成包含有 覆蓋於基板整個表面的聚醯胺基酸，並將該聚醯胺基酸曬 乾形成所述聚亞酿胺層。 18. 依據申請專利範圍第16項所述之組成平面内切換模式液 曰9顯示裝置之方法，其中，所述最外部共用電極與所述共 用電極中的一個有部分重疊，以形成部分重疊邊緣。 _ 9’依據申請專利範圍第18項所狀喊平面内切換模式液 曰0顯示裝置之方法’其中’所述黑色矩陣層位於部分重疊 邊緣的邊緣，使所述黑色矩陣層能完全地避免在部分重疊 邊緣處由缺陷摩擦所產生的漏光。 •依據申請專利範圍第18項所述之組成平面内切換模式液 日曰·、属不裝置之方法’其中，介於該共用線與緊鄰於該共用 線中的其中一個的該共用電極一端的該最外部共用電極 24 132*5506 之寬度大於位於該共用線末端的其中一個的該共用電極 - -端與緊鄰於該共用線巾的其巾-侧該共用電極-端。 .21.依射明專她圍第13項所述之喊平©m雄模式液 晶顯不裝置之方法’其中，所述最外部共用電極具有的寬 度約6μηι。 泣依據t請糊翻第13撕叙組辭軸娜模式液 M 日日日顯示裝置之方法’財’所述共㈣極無像素電極至 少包含有銦錫氧化物或銦氧化鋅其中一種。 23.依據申請專利範圍第13項 哨所地之組成平面内切換模式液 晶顯示裝置之方法，其中，所十 所返千面内切模式液晶顯示袭置 的對比率約從900至1。 25