TWI357522B - Active matrix liquid crystal display device - Google Patents

Description

1357522 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 …係關於一種主動矩陣型液晶 關於一種主動矩陣型液晶顯示裝置， 尤/、係 形成在同-基板上的上部電極層與下；介絕緣層而 -x 電極層，將其由紅 二:二給共同電極層’將另外一者分 極 :::電極層以彼此平行的方式形成讓 : 數個開”’且將電壓施加於前述们複 電極層之間而驅動液晶分子。 /、刖a下部 【先前技術】 =矩陣型液晶顯示裝置的顯示方式而言 =吏用™(TwistedNematic’扭轉向列型州 ==示原理上、視角上均有所_4解決該情形的方

並同L 6知有—種方式係在同—基板上形成像素電極與 ’在該像素電極與共同電極之間施加㈣，而產 生與基板大致平行㈣場，且在纽與基板面呈平行的面 内驅動液晶分子的橫電場方式。 關於橫電場方式，已知有IPS(InpIane Switch㈣平 面切換）方式、及FFS(Fringe Field Switch，邊緣場切換） 方式。在IPS方式中，係將梳狀像素電極與梳狀共同電極 組合配置。在FFS方式巾，則係有_介絕緣層所形成的 上部電極層與下部電極層，將其+任—者分配給共同電極 層將另外一者分配給像素電極層，於上部電極層形成例 如狹縫（slit)等作為讓電場通過的開口。

(S 319560 1357522 以上部電極層血下邱 利文獻1中已福-二： 間的絕緣層而言，於專 和文獻1中已揭不當由包夹絕緣膜的上汀 素電極與共同信號電構成像 士，右刹用… 之間的絕緣層而 «有J用TFT的表面保護絕緣層的一層所構成之例、以 及利用tft之閘極絕、緣膜所構成之例。 (專利文獻1)日本特開2⑻M83685號公報 【發明内容】

(發明所欲解決之課題） 時之：陣型液晶顯示裝置中，為了抑制在驅動液晶 b之像素電位變化而設置保持電容。若為FFS方式時，可 利用上部電極層與下部電極層，將形成在上 :::層f:部電極層之間之重疊部分的電容作為= 今使用。但疋，當將形成在上部電極層與下部電極層之重 ^刀的電谷作為保持t容使㈣，保持電容的大小奋取 決於液晶顯示裝置中的像素密度而改變。例如，當像；密 度變大，1像素在平面上的面積變小時，保持電容會變小二 相反地，當像素密度變小時，！像素在平面上的面積會變 大而使保持電容會變大。 為防止該h形，例如考慮將上部電極層與下部電極層 之間之絕緣膜的膜厚依像素密度錢變。但是，當將作^ ^專利文獻1所述H的TFT_極絕緣膜作為上 部電極層與下部電極層之間之絕緣膜使用時，由於τ打之 巧絕緣膜的膜厚係TFT特性上的重要參數，因此並無法 間早變更。此外，作為另—例而述之TFT的表面保護絕緣 319560 6 ⑺022 =;之=?響可靠性之虞。除此以外，雖考慮利 '緣層之上的平坦化絕緣膜，但由 於其係由丙㈣膜等所形成，因此膜質不太好。 之谨：if不’用在習知技術之主動矩陣型液晶顯示裝置 •的絕緣膜係在FFS方式中，沒有適於 素處大範圍相對應的保持電容者。因 二象 =緣膜的上層依序形成下部電極膜層成： ::造稱為覆蓋層(。~構造時，必須謀=蓋= =質Γ保持電谷最適化，且必須媒求提升FFS方式的顯示 電容，：可:二:=:供一種使用覆蓋層構造來形成保持 透匕保持電谷的最適化來達成顯示品 的FFS方式的主動矩陣型液晶顯示裝置。 ㈣ (用以解決課題之手段） 本毛明中，關於FFS方式的主動矩陣型液 二録於考慮供使用覆蓋層構造來形成保持電二 =Γ:Γ條件、以及抑制信號線之電位變化的影 曰的條件，來求取供最_^質之 其結果的手段係如下所示。 心實現 .本發明之主動矩陣型液晶顯示裝置係具有：像素雷a 體丄配線層，係連接前述像素電晶體；第1絕緣層:、係;曰 於前述像素電晶體及前述配線層的上層；下部電極声^ 設於前述第1絕緣層的上層’且被分配給制電^或2 319560 1357522 素電極層的任一者；第2絕緣層，係設於前述下部電極層 的上層；以及上部電極層，係設於前述第2絕緣層的上層， 且被分配給前述共同電極層或前述像素電極層的任一者； ’、中々顯示像素為由複數個次像素（sub pixel)形成之近 '似正方形形狀’令前述顯示像素在縱方向及橫方向的配置 間距（pitch)分別為每25 381mm有p個，令前述像素電晶 體的通道寬度為W，令前述像素電晶體的每單位通道寬度 的導通（ON)電阻為ρ 〇n，令前述像素電晶體的閑極線盘汲 極線同時導通之時間為γ〇ν，令前述第2絕緣層的才目對介 =數為ε ’令真空介電係數為ε〇 ’令修正參數為^，則 •前述第2絕緣層的膜厚t為：t<{(£ 〇ε /W)x[(0.025381/Ρ)2/6]}/(ΐ〇〇χ10-9^ t>{( ε 0 ε Α^[(0.0簡1/P)2/6]xkxp〇N]/r〇N，並且係將電壓施加 於則述上部電極層與前述下部電極層之間而驅動液晶分 此外，本發明之主動矩陣型液晶顯示裝置係具有： 素電晶體；配線層，係連接於前述像素電晶體；第^絕 層，係設於前述像素電晶體及前述配線層的上層.下邻 極層，係設於前述第i絕緣層的上層，且被^給4 極層或像素電極層的任一者；第2絕緣層，係設 2極層的上層；以及上部電極層，係設於前述第2. 層的上層’且被分配給前述共同電極層或前述像 的任-者；其中，令顯示像素為由複數個次 似正方形雜，令料㈣料在財向及財向的配】

S 319560 1357522 每25.381咖有"固，則當？為100以上400 二在共同滿足··針對前述像素電晶體的像素保持電 2。過200fF之第】條件、與針對前述像素電晶體的 極線的信號線電容係超過前述像素保持電容的Μ倍 條件的條件下，前述第2絕緣層的膜厚t的範圍為9〇邮 =j、24〇0nm以下；並且係將電愿施加於前述上部電極層 與則述下部電極層之間而驅動液晶分子。 此外，於本發明之主動矩陣型液晶顯示裝置中，前述 第1絕緣層亦能以絕緣性透明樹脂來構成，前述第2絕緣 層亦可藉由以低溫處理所形成的氮化矽來構成。此外，於 本發明之絲轉型液晶赫裝置中，前述上部電極層亦 可具有封閉形狀的狹縫(slit)。此外，於本發明之主動矩陣 型液晶顯示裝置中，前述上部電極層亦可具有梳狀形狀的 開口部。此外，於本發明之主動矩陣型液晶顯示裝置中， 亦可藉由前述下部電極層、設於前述下部電極層的上層之 第2絕緣層、與設於前述第2絕緣層的上層之上部電極層 形成^電容。此外，於本發明之主動矩陣型液晶顯示裝置 中，前述上部電極層亦可為共同電極層。此外，於本發明 之主動矩陣黯晶顯示|置巾，前述上部電極層亦可為像 素電極層。 ' (發明之效果） 根據本發明之主動矩陣型液晶顯示裝置，於ffs方式 =，使用覆蓋層構造來形成保持電容，且透過保持電容的 最適化來提升顯示品質。 319560 9 1357522 【實施方式】 以下使用圖示，就本發明之實施形態詳加說明。以下 係就在FFS方式之液晶顯示裝置中，進行以紅（R)、綠…）、 •藍（B)二色所構成的顯示者加以說明，但是當然亦可為除了 R、〇、B以外，另外包含例如c(cyan，青色）等的多色構 成，亦可為簡單地進行黑白顯示者。此外，以下所述之形 狀、構造、材質等為供說明之用之一例，可配合液晶顯示 裝置的用途而適當改變。 φ f先就F F S方式之主動矩陣型液晶顯示裝置之構成加 以說明’其次就保持電容最適化之内容加以說明。 第1圖係顯示於FFS方式之主動矩陣型液晶顯示裝置 .中，有關以R、g、b三色構成進行顯示時之顯示區域之i 顯不像素份，亦即與三色相對應之3個次像素（sub pixei) 的平面構成圖。FFS方式之液晶顯示裝置3〇係將像素電極 及共同電極配置在陣列基板32之上，在與陣列基板32相 籲對向的對向基板上配置彩色濾光片（c〇1〇r mter)及黑矩陣 (black matrix)等，在其間密封液晶分子層而構成。第i圖 系由對向基板側觀看陣列基板3 2的俯視圖，由於省略圖示 配置在對向基板上之各要素，因此在實質上係形成陣列基 板32的俯視圖。第2圖係沿著第】圖所示之A_A線，而 誇張顯示厚度方向的剖視圖，但在此亦僅圖示陣列基板 32 ° 如第1圖所示，於液晶顯示裝置3〇中，複數條汲極配 線46係分別以直線狀延伸（在第丨圖之例中係以縱方向延 10 319560 1/ JZ/ )，且在與該延伸方向交叉的方向（在此係呈正交的方 40 ’ 圖之例中為橫方向）分別排列複數條閘極配線 由複數條沒極配線46及複數條閘極配線4〇所區劃的 固區域為像素配置區域，在第工圖中係與三色 -口冓成，對應而顯示3個像素配置區域。在此係按每一彩色 =見早位計數為1像素，且將其作為1顯示像素，因此在 此所謂的像素配置區域係相當於次像素的區域。以下除非 #，別聲明，像素此名詞係作為次像素單位加以說明，且將 =集複數個次像素而構成為1個顯示像素者稱為顯示像 素。還有，共同電極6G係遍及陣列基板32的整面或複數 •韓素而配置，因此於第1圖中，除了狹缝61之形狀線以 -外’並未顯示其輪廓線。 、在此係例示各沒極配線46之排列間距在所有複數條 没極配線46均為相同的情形。此外，各沒極配線仏的寬 度(在汲極配線46之排列方向中的尺寸）亦為相同。此外， •在第1圖中係圖示沒極配線46呈直線狀的情形，但是亦可 例如局部具有蛇行部而整體上朝上述延伸方向延伸。此 外，以像素排列而言，亦可形成條紋(也㈣排列、三角（deita) 排列、馬赛克（mosaic)排列等。 在由汲極配線46與閘極配線4〇所區劃的各像素配置 區域係分別配置有像素TFT70。在第】圖之例中，關於像 素TFT70,半導體層36(參照f 2圖）係以近似型延伸 (在圖不中係將近似U字型上下反轉而顯示），閘極配線4〇 橫越該近似U字型之2條腕部而與汲極配線私之排列方 319560 11 1357522 ==交而延伸。在該構成中，像素tft7〇之源極電極48 係〜連接沒極配線46的没極電極相對於閘極配線一起 目：侧。藉此’在像素TFT7〇中係具有閘極配〇 ^的槿/ 之源極與没極之間設有2個閑極電 極的構成。 =上所述’像素TFT7G之難係連接最近的純配線 _速疒::：1係透過源極電極48而與像素電極” 相連接。像素電極52係按每一像辛 ， 素TFT7。之源極相連接的平板與該像素之像 矩形形狀的像素電極52。狀電極。在第1圖中係顯示 共同電極60如上所述係配置在陣列基板^之上 過’亦可視情形而形成為按每一像素設置共同電極 若為該構造時，係配置用以連接各像素之共同電極 同電極配線。共同電極6G係在透明電極膜層設 : ，部的狹賴。該狹縫61係具有當在像素電極52鱼= 極60之間施加電壓時，讓電力線通過，產生大致盘_ 呈平行的橫電場的功能。 〜土板面 在共同電極60之上配置有配向膜，且 (nibbing)處理作為配向處理。擦磨方向例如可 = 與開極配線40平行的方向進行。共同電極6〇的· 係將其長邊延伸的方向相對於該擦磨方向_傾斜 成。例如，可以相對於擦磨方向傾斜角度5。左右”、' 形成。在共同電極60之上形成配向膜，藉由進行擦 319560 12 1357522 而完成陣列基板32。 接著’使用第2圖的剖視圖，說明阳方式之液晶顯 =裝置中之陣列基板32的構造。第2圖係如上所述，為沿 .者第1圖之A_A線的剖視圖，顯示有關1個像素的各要素。 陣列基板32係包含透光性基板34、半導體層36/閘 極絕緣膜38、間極配線4〇、層間絕緣膜44、没極配線仏' 源極電極48、平坦化絕緣膜％、像素電極52、ffs絕緣 膜58、以及共同電極6〇而構成。 • 透光性基板34係由例如玻璃所構成。半導體 由例如多晶料構成，且配置在透光性基板34上。閉極絕 緣膜38係由例如氧切、氮化♦等所構成，且覆蓋半導體 層36而配置在透光性基板％上。閑極配線4〇係由例如 Mo(銷）、Al(!g)等金屬所構成，且與半導體層以相對向而 配置在閘極絕緣膜38上，與閘極絕緣膜38及半導體層％ 一起構成像素TFT7〇。還有，間極配線4()亦稱為掃描曰線。 “層間絕緣膜44係由例如氧化石夕、氮化石夕等所構成，且 覆蓋閘極配線40等而配置在閘極絕緣膜％上。貫穿層間 絕緣膜44及閘極絕緣膜38而設置接觸孔，該接觸孔係設 在在半導體層36之中相當於像素TFT7G之源極及汲極的 位置。沒極配線46係由例如Mo、入卜Ti(鈦）等金屬所構 成’配置在層間絕緣膜44上並且透過其中一方之上述接觸 孔而與半導體層36相連接。還有，汲極配線46亦稱為信 號線。源極電極48係由例如與汲極配線46相同所 構成，配置在層間絕緣膜44上，並且透過另一方之上述接 319560 13 1357522 觸孔而與半導體層36相連接。 在此係於半導體層36中’將汲極配線46所連接的部 /刀作為像素TFT70的汲極，將像素電極52透過源極電極 -48所連接的部分作為像|TFT7〇白勺源極，但是亦可將及極 -與源極以與上述相反的方式稱啤。 ^平坦化絕緣膜50係由例如丙烯酸等絕緣性透明樹脂 等所構成，覆纽極配線46及源極電極48而配置在層^ 絕緣膜44 i。貫穿平坦化絕緣⑮5〇而在源極電極48 = 像素電極52係由例如IT0(Indium Tin 〇xide，銦錫 化物）等透日踢電材制構成，配置在平坦化絕緣膜％上 .並且透過上述接觸孔而與源極電極48相連接。 FFS絕緣膜58係配置在像素電極52與共同電極⑽

Si的絕緣膜層。由例如氮化矽所構成，且覆蓋像素電極 而配置在平坦化絕緣膜5〇上。 杏 •坦化絕緣膜50時，FFS料膜58择田以樹月曰構成平 成。 粑緣膜58係必須以低溫處理來形 共同電極60係由例如JTQ驾;读g M 配置在FFS絕绫膜u L專透明導電材料所構成， 極m 未圖示，但與共同電極用電 =目連接。共同電極60係隔介FFS絕 數個狹^ 像素電極52相對向的部分具有複 I 狹縫61係在比閘極配線40之延伸方向稍捭 傾斜的方向具有長軸之細長㈣形认伸方向稍微 如卜路n 心、田负钌閉形狀的開口。該傾斜角度 述係與配向處理之擦磨角度相關而設定。 319560 14 1J57522 在共同電極60之上雖未圖示，但配置有配向膜層。配 向膜層係具有使液晶分子初期配向之功能的膜，例如在聚 醯亞胺（polyimide)等有機膜施行擦磨處理 而使用。 '如上所述，在為同一基板之透光性基板34上，隔介作 -為、邑緣層之FFS絕緣膜58而在平坦化絕緣膜5〇之上層部 形成作為上部電極層的共同電極6〇與作為下部電極層的 ，素電極52。如上所述，可將該構造稱為覆蓋層構造。接 φ 在作為上°卩電極層的共同電極60形成狹缝61，在其 …作為下邛電極層的像素電極52之間施加電壓，而產生大 致與基板面呈平行之橫電場而可透過配向膜層來驅動液晶 刀子亦即，使用覆蓋層構造，構成ffs方式之主動拓睦 -型液晶顯示裝置3〇。 式之主動矩陣 素雷t述巾，隔介m絕緣膜％，訂部電極層設為像 Λ ，將上部電極I設為㈣電極60，而在it同電極 • 可將下部電極層設為制電極 籲將上。卩電極層設為像素電極52。 6。，：上3:雷極V圖係顯示將下部電極層設為共同電極 置二 像素電極52 ’且在像素電極52咬 ，'之液晶顯示裝置30的構成圖。 又 1圖、第2圖相對應，實質上顯示陣列A板：圖：係與第 意圖。盥第1円 ^ . 土板32之構成的示 Π第】圖 '第2圖相同的要素係標 號，且省略詳細說明。 々日丨」的70件符 當將上部電極層設為像素電極52時 係將與源極電極48相連接的像辛 弟4圖所示， 们像常電極52配置在FFS絕緣 15

S 319560 1357522 ，在作為陣列基板32之最表面側之電 =的像素電極52設置狹縫53。狹縫53如與第U、第2 2關說明所述，係在比閘極配線4G之延伸方向稍微傾斜 #方向具有長轴之細長封閉形狀的開σ。此外，作為下部 务=層之共同電極60係遍及陣列基板的整面或複數 像素而配置。 ^匕卜於上述中，係將作為細長開口溝槽的狹縫作為 籲口又在上部電極層之用以讓電場通過的開口部而加以說明， 但是亦可將上部電極構造形成為梳狀或拇搁狀的形狀。此 時，電場係通過梳狀或柵欄狀之間的開口。 接著，使用第5圖至第9圖說明有關使用覆蓋層構造 '之FFS方式之主動矩陣型液晶顯示裝置中之保持電容的最 適化。 第5圖係用以說明主動矩陣型液晶顯示裝置之像素之 動作的等效電路圖。在此係顯示有關像素TFT7〇之各種電 春谷。在像素TFT70的閘極係連接有閘極配線（gate)4〇，在 汲極係連接有汲極配線（Video)46。閘極配線4〇係供給掃 描線選擇信號的掃描信號線，汲極配線46係供給視訊信號 的資料信號線。並且，在像素TFT70的源極係連接有像素 電極52。 在此’以像素電極52與共同電極（vCOM)6〇之間的電 谷而3，係有相當於液晶分子之電容的液晶電容Clc(72)、 與保持電容Csc(74)。還有，於第5圖之等效電路中，該液 晶電谷72與保持電容74係顯示有關1像素，亦即有關1 319560 16 1357522 次像素的成分。 此外，在汲極配線46與共同電極60之間、以及汲極 配線46與閘極配線40之間係隔介在第2圖等所說明的層 間絕緣膜44而形成有信號線電容（Cvide〇)76e於第5圖之等 效電路中，與該汲極配線46相關的信號線電容76係顯示 有關與該像素TFT7〇之汲極相連接的1條汲極配線46的 成分。亦即，關於1條汲極配線46,若連接n條閘極配線 〇此外共同電極若跨越m個像素而配置時，則信號 線電谷76係形成在！條汲極配線46與n條閘極配線仂 之間的電容成分、以及形成在跨越i條汲極配線46與跨越 m個像素所配置的共同電極6〇之間的電容成分之和。 於如上所述之等效電路中，當未圖示的掃描線驅動電 路選擇某掃描線，例如第5圖所示之間極配線 =即呈導通綠因此’由_線46供、如 至像素電極52,對應於像素電極52與共同電極的之 電位差的電荷係蓄積在液晶電容72與簡電容Μ。 選擇之閘極配線40相連接的像素TFT7〇係呈遮：， 因此保持蓄積在保持電容74的電荷。 〜、 在此’當保持電容74的尺寸較小時，則在保間 ::’恐广有因像素TFT70之漏電流等而使像素電位發 化，液晶相關電愿產生變化，而產生對比降 = (—k)等顯示不良之虞。另一方面，電串， 時，在充電期間，亦即在1水平掃描期間中，保掊=大 中之充分的充電會來不及，戈者 ’、、電令74 戈者在保持電容74與信號線 319560 17 1357522 電^ 76之間所產生的電荷再分配會變大，而有使沒極配線 逵戶 = 立本身改變之虞。因此而發生在像素電極電位未到 達所希望之電位位準的情形下直接進入保持狀態，而有發 •生對比降低、顯示不均等顯示不良之虞。亦即， ，74係需要根據保持時間與像素TFT之漏電流等所訂定: 適當大小，並且必須適當小於信號線電容。

在此，保持電容74係形成在像素電極52 ❿-之間的電容。如上所述，在像素電極52與共同、= 之間係具有FFS絕緣膜58,因此，在包夾FFs絕緣膜I 二^52#1^極6()之間的重#部分形成保持 電合74。此外，於FFS方式_，係在陣列基板％ -面側的上部電極層設置狹縫或梳狀開口部，因此 層的構造係反覆配置導電體部分之電 體部分之開口部者。 。已去除導電 第6圖係示意性顯示！個顯示像素⑼由3個次像 •亦即由3個像素81所構成時之有们個像素以電極部 82與開口部84的情形之圖。在電極部82與開口部μ的 反覆部分’係可將開口部84的短軸寬度表示為s， 相鄰接開口部84之間距的導電體部分的電極部82之寬度 表示為L以下係將s稱為電極間隔，將L稱為電極寬产。 在此，開口部84係與上述所說明的狹縫61、5'又 形狀的開口部相對應。 次者梳狀 使用第6圖所示的模型，可計算出每1像素81之保持 電容的大小。如第6圖所示，將以像素81的縱向長度為γ:

S 319560 Ϊ357522 以橫向長度為X、以3個像素81所構成的丨個顯示像 80如一般所使用般形成為正方形。亦即γ=3Χ。並且，、 顯示區域中的像素密度設為每25 381mm(1英吋）有ρ _ = -像素。此外，令每1像素8丨之電極部82的數目為η人 • FFS絕緣膜的膜厚為tFFs，令其相對介電係數為£ Ms，: 真空介電係數為7 使用像素密度P，使用1英吋=25.381mm的換算，形 成 Y=(0.025381/P)(m)、X，.025381/3p)(m)，此外，電= 部82的數目為n=Y/(L+s)。因此，每i像素81的保持電 容 Csc 係以 Csc=( ε 〇 ε FFs/tFFs)XnLX=(e 〇 ^ ffs/“）x [(〇.〇25381/P)/(L+ S)]xLx(0.025381/3P)來提供 β 第 7 圖係顯示以 ε FFS=6、tFFS=20〇nm、l=s=4 /z m 而 計算出像素密度P與保持電容一之_所得結果的圖。 由第7圖可知’當像素密度p增加時，保持電容a。的大 小會急遽變小，相反地，當像素密度p變少時，保持電容 Csc的大小會急遽變大。因此…ffs的膜厚保持一定各 則對於像素密度的變化，保持電容Csc的大小會不足或過 大。此即為本發明的課題。 使用第8圖、第9圖，說明與像素密度"目對應之_ 的設定方法。如上所述，保持電容係需要根據保持時間盘 «TFT之漏電流等所訂定之適當大小，並且必須適當:: 於信號線電容。為了保持前者之像素電位，在哩驗上，若 像素TFT的通道寬度為2心左右’由其漏電流的大小即 可知若保持電容（Csc)為綱fp以上即足夠。此外可知關於 319560 19 後者，若保持電容：信號 則可將信號線電位變化形成〜sc.cvide。)為1:10以上， 抑制領干口拼： 成為例如1/10左右，因此可充分 市」硝不品質降低的情形。 第^係顯示同時滿足上述兩條件之卿絕緣膜之膜 縱軸=伴不意圖。亦即’在以橫軸為像素密度，以 圖t =二以〜絕緣媒的膜厚為參數所示之" 容：線表不保持電容(Csc)，_的線、以 二包=電容A〜HU 所包圍的斜線區域為同眭 ^ 膜厚-的範圍/、 述兩條件之聊絕緣膜之 交又：二電容’係將閘極配線與汲極配線之間的 配雄^谷叹為母早位面積為7.1XlCrl7fF/(#m)2,將汲極 極，間之交叉部電容設為每單位

Um) ’將閘極配線的寬度及汲極配線的寬度 k為5心，將閘極配線的總數，亦即掃描線數設為⑽ 广，而计异*與像素密度P相對應的值。此外…一、 第9圖係將第8圖的内容’令橫轴為像素密度，縱轴 : 絕緣膜㈣厚tFFS，而以斜線區域表示滿足上述兩 條件：範圍者。由第9圖的結果可知以下情形。亦即，當 像素密度P為100以上、400以下時，在同時滿足：針豐； 像素TFT的保持電容係超過細仔的第】條件、以及針對 像素TFT的汲極配線的信號線電容係超過保持電容的 倍的第2條件的條件之下，FFS絕緣膜的臈厚最好設定在 20 s 319560 1357522 90nm以上、2400nm以下的範圍。 例如，於像素密度P=100中，最好將FFS絕緣膜的膜 厚設定為430nm以上、2400nm以下；於像素密度P=200 中，最好將FFS絕緣膜的膜厚設定為200nm以上、600nm ^以下；於像素密度P=300中，最好將FFS絕緣膜的膜厚設 定為130nm以上、260nm以下；於像素密度P=400中，最 好將FFS絕緣膜的膜厚設定為90nm以上、140nm以下。 此外，可顯示一般之FFS絕緣膜之膜厚的設定條件。 鲁亦即，由於第1條件的200fF係將像素TFT的通道寬度W 設為2 /z m的情形，因此可將其設為200fF/2 // m，並置換 成 Csc/W=10〇xl〇-9(fF/m)。因此，第 1 條件成為：Csc/W=(e .〇ε FFS/tFFS)xnLX/W>10〇xl(T9(fF/m)。當 L=S 而使用 nL=Y/2 時，其左邊即成為 Csc/W=( £ 〇 ε FFs/WtFFS)X [(0.0253 81/P)2/6]。因此，第1條件可一般性地表示為 tFFS<{( ε 〇 ε /W)[(0.025381/P)2/6]}/(100xl0_9)。 φ 此外，第2條件係使用像素TFT充電至保持電容Csc 而寫入資料時的條件，因此可考慮如下所示。亦即，當令 像素電晶體的每單位通道寬度的導通（ON)電阻為p 0N，令 像素TFT的閘極配線與汲極配線同時導通之時間為7： 0N， 令修正參數為k時，充電的時間常數若小於τ 0N即可，因 此第2條件可近似表不為’ kx p onxWxCsc*^ r on。若試著將 其使用於實際的液晶顯示元件時，可知形成k=2左右的 值，而與模擬（simulation)結果相當吻合。因此，藉由將該 式中的Csc予以與上述相同地一般化，第2條件即可表示 21 319560 1357522 成如下所示。亦即，該式的左邊係kx p 〇nXWx( ε 〇 ε FPs/tFFS)x[(〇_〇25381/P)2/6]。由此，第 2 條件係可一般性地 表不為 tFFS>{( ε。e /W)x[(〇.〇25381/P)2/6]xkx p 〇n}/ r 〇n。 例如當 W=4Pm、像素密度 P=200、r ON=160nsec、p 〇NU6n/#m、k=1.7 時’則第 i 條件為 tFFs<366 9nm，第 2條件為tFFS>250.2nm，與第9圖的結果相當一致。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示於本發明之實施形態中，以上部電極層 為共同電極，且設置狹縫之FFS方式之液晶顯示裝置之顯 不區域之1顯示像素份的平面構成圖。 第2圖係沿著第！圖中之Α·Α線的剖視圖。 第3圖係顯示於本發明之實施形態中，以上部電極層 為像素電極，且設置狨縫少U1?c 士9 置狹縫之FFS方式之液晶顯示裝置之顯 不區域之1顯示像素份的平面構成圖。 第4圖係沿著第3圖中之A.A線的剖視圖。

第5圖係用以說明於本發明之實施形態中，主動矩 I液晶顯不裝置之像素之動作的等效電路圖。 第6圖係顯示於本發明音 像素由3個次像素所構= = 有關1個顯示 部之情形的示意圖。時之1個次像素的電極部與開口 7圖係顯不於本發明之實施形解中 P與保持電容Csc之關係的例圖。^ 第8圖係顯示於本發明之實施形

電容最適化之2_㈣⑽讲範H 319560 22 1357522 意圖。 第9圖係以其他表現方式表示第8圖之内容的圖。 【主要元件符號說明】 30 液晶顯不裝置 32 陣列基板 34 透光性基板 36 半導體層 38 閘極絕緣膜 40 閘極配線 44 層間絕緣膜 46 汲極配線 48 源極電極 50 平坦化絕緣膜 52 像素電極 53 ' 61 狹缝 58 FFS絕緣膜 60 ' Vc〇M 共同電極 70 像素TFT 72 ' Clc液晶電容 74、 Csc 保持電容 76 ' Cvide。 信號線電 80 顯示像素 81 像素 82 電極部 84 開口部 L 電極寬度 P 像素密度 S 電極間隔 23 319560

Claims (1)

1357522 第096140527號專利申請案中文申請專利範圍修正本 民國100年10月6日修正 十、申請專利範圍 1.一種主動矩陣型液晶顯示裝置，係邊緣場切換（FFS) 方式之主動矩陣型液晶顯示裝置，其特徵爲，具有： 像素電晶體； 配線層’係包含連接於前述像素電晶體的汲極配線及 閘極配線； 第1絕緣層，係設於前述像素電晶體及前述配線層的 上層； 下部電極層，係設於前述第1絕緣層的上層，且被分 配給共同電極層或像素電極層的任一方； 第2絕緣層，係設於前述下部電極層的上層，由氮化 矽所構成；以及 上部電極層，係設於前述第2絕緣層的上層，且具有 被分配給前述共同電極層或前述像素電極層的任一之另一 方的開口： 其中，令顯示像素爲由複數個次像素形成之近似正方 形形狀’令前述顯示像素在縱方向及橫方向的配置間距分 別爲每25.3 8 1 mm有P個，令前述像素電晶體的通道寬度 爲W，令前述像素電晶體的每單位通道寬度的導通電阻爲 PON，令前述像素電晶體的前述閘極配線與前述汲極配線 同時導通之時間爲τ on，令前述第2絕緣層的相對介電係 數爲ε，令真空介電係數爲εα，令修正參數爲k，則前述 1357522 έ 第2絕緣層的膜厚t爲： ί<{(ε〇ε /W)x[(0.025381/P)2/6]}/( l〇〇xi〇-9) 及 t>{(8〇 ε /W)x [(0.025 3 8 l/P)2/6]xkxp〇N}/xON 並且以前述下部電極層、前述第2絕緣層及前述上部 電極層形成像素保持電容，將電壓施加於前述上部電極層 與下部電極層之間而驅動液晶分子。 2. 如·申請專利範圍第1項之主動矩陣型液晶顯示裝置 ，其中，前述第1絕緣層係以絕緣性透明樹脂來構成，前 述第2絕緣層係以藉由低溫處理所形成之氮化矽來構成。 3. 如申請專利範圍第1項之主動矩陣型液晶顯示裝置 ，其中，前述上部電極層係具有封閉形狀的狹縫。 4. 如申請專利範圍第1項之主動矩陣型液晶顯示裝置 ，其中，前述上部電極層係具有梳狀形狀的開口部。 5. 如申請專利範圍第1項之主動矩陣型液晶顯示裝置 ，其中，係藉由前述下部電極層、設於前述下部電極層的 上層之桌2絕緣層、與設於前述第2絕緣層的上層之上部 電極層來形成電容。 6. 如申請專利範圍第1項之主動矩陣型液晶顯示裝置 ’其中’前述上部電極層係爲共同電極層。 7. 如申請專利範圍第1項之主動矩陣型液晶顯示裝置 ’其中’前述上部電極層係爲像素電極層。 S -2- 1357522 8.—種主動矩陣型液晶顯示裝置，係邊緣場切換（FFS) 方式之主動矩陣型液晶顯示裝置，其特徵爲，具有： 像素電晶體； 配線層，係包含的汲極配線及閘極配線連接於前述像 素電晶體； 第1絕緣層，係設於前述像素電晶體及前述配線層的 上層： 下部電極層，係設於前述第1絕緣層的上層，且被分 配給共同電極層或像素電極層的任一方； 第2絕緣層，係設於前述下部電極層的上層，由氮化 矽所構成；以及 上部電極層，係設於前述第2絕緣層的上層，且具有 被分配給前述共同電極層或前述像素電極層的任一之另一 方的開口： 其中，令顯示像素爲由複數個次像素形成之近似正方 形形狀，令前述顯示像素在縱方向及橫方向的配置間距分 別爲每25.381mm有P個，則當P爲1〇〇以上400以下時 ’在共同滿足：針對前述像素電晶體的像素保持電容係超 過200fF之第1條件、與針對前述像述電晶體的前述汲極 配線的信號線電容係超過前述像素保持電容的10倍之第2 條件的條件下，前述第2絕緣層的膜厚t的範圍爲90nm 以上2400nm以下； 並且以前述下部電極層、前述第2絕緣層及前述上部 電極層形成像素保持電容，將電壓施加於前述上部電極層 -3- 1357522 · b 與下部電極層之間而驅動液晶分子。 9. 如申請專利範圍第8項之主動矩陣型液晶顯示裝置 ，其中，前述第1絕緣層係以絕緣性透明樹脂來構成，前 述第2絕緣層係以藉由低溫處理所形成之氮化矽來構成^ 10. 如申請專利範圍第8項之主動矩陣型液晶顯示裝 置，其中，前述上部電極層係具有封閉形狀的狹縫。 1 1 ·如申請專利範圍第8項之主動矩陣型液晶顯示裝 置，其中，前述上部電極層係具有梳狀形狀的開口部。 12. 如申請專利範圍第8項之主動矩陣型液晶顯示裝 置，其中，前述像素保持電容係藉由前述下部電極層、設 於前述下部電極層的上層之第2絕緣層、與設於前述第2 絕緣層的上層之上部電極層所形成。 13. 如申請專利範圍第8項之主動矩陣型液晶顯示裝 置，其中，前述上部電極層係爲共同電極層。 14. 如申請專利範圍第 8項之主動矩陣型液晶顯示裝 置，其中，前述上部電極層係爲像素電極層。 S -4 -