TWI401512B - 陣列基板及其製造方法與具有該陣列基板之液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI401512B
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    • G02F1/136218—Shield electrodes

Description

陣列基板及其製造方法與具有該陣列基板之液晶顯示裝置
發明背景
本發明係關於陣列基板，製造此陣列基板的方法及具有此陣列基板的液晶顯示裝置。更特定地，本發明係關於具有增進開口率的陣列基板，製造此陣列基板的方法及具有此陣列基板的液晶顯示裝置。
 2.相關技藝之描述
一液晶顯示裝置使用液晶來顯示影像。液晶顯示裝置具有許多優點，例如厚度薄，重量輕等。因此，液晶顯示裝置已廣泛地被使用。
液晶顯示裝置包括液晶顯示面板及背光總成。背光總成設置在液晶顯示面板下方以提供液晶顯示面板光。
液晶顯示面板包括彩色濾光片基板，陣列基板及放入在彩色濾光片基板及陣列基板間的液晶層。彩色濾光片基板包括彩色濾光片，其包括紅色濾光片，綠色濾光片及藍色濾光片。彩色濾光片排列成一矩陣形狀。彩色濾光片過濾穿過像素電極的光以傳輸具有特定波長的光。其後，將解釋傳統的陣列基板。
第1圖為例示傳統液晶顯示裝置的佈局圖，且第2圖為第1圖之液晶顯示裝置的示意橫截面圖。
一傳統陣列基板包括薄膜電晶體104，儲存電極103a及像素電極101。薄膜電晶體104，儲存電極103a及像素電極101相對於彩色濾光片基板(未顯示)的彩色濾光片(未顯示)。
陣列基板另包括數據線102及閘線105。數據線102及閘線105設置在彩色濾光片間，且數據線102及閘線105沿著位於彩色濾光片間的區域延伸。
數據線102電氣地連接至薄膜電晶體104的源極S，且閘線105電氣地連接至薄膜電晶體104的閘極G。薄膜電晶體104的汲極D電氣地連接至像素電極101。
當閘極電壓施加至閘線105時，電氣地連接至閘線105的薄膜電晶體104被打開，且數據線102的數據電壓經由薄膜電晶體104施加至像素電極101。當數據電壓施加至像素電極101時，電場產生在像素電極101及彩色濾光片基板的共用電極(未顯示)間。因此，改變設置在彩色濾光片基板及陣列基板間之液晶層(未顯示)的液晶分子的排列以調整光學傳輸率來顯示影像。
儲存電極103a支撐藉由像素電極101，液晶層及共用電極所形成的液晶電容器以維持數據電壓。當數據電壓施加至像素電極101時，儲存電極103a避免數據電壓的變動。儲存電極 103a可形成在像素電極101的邊緣部分。
根據描述於上的傳統陣列基板，光經由位於數據線102及儲存電極103a間的開口106而漏洩。因此，使用形成在彩色濾光片基板或陣列基板的光阻斷層107(或黑矩陣)，為的是避免光經由開口106而漏洩。
光阻斷層107阻斷開口106。亦即，在傳統的液晶顯示裝置中，光阻斷層包含在彩色濾光片基板內。
舉例來說，光阻斷層107具有約5μm的左邊界W2，約6μm的右邊界W3，且右及左開口106的寬度W4約2.5μm。因此，光阻斷層107的寬度約22μm。因此，由於光阻斷層具有寬廣的寬度，所以降低傳統陣列基板的孔徑率。
穿過開口107的光被繞射以形成一繞射光。因此，當位於光阻斷層107及開口106間的距離增加時，光阻斷層107的寬度增加為的是阻斷光。因此，降低位於光阻斷層107及開口106間的距離是所欲的，為的是增進孔徑率。然而，降低位於光阻斷層107及開口106間的距離由於液晶層而受限。因此，增進孔徑率也受到限制。
此外，光阻斷層107形成在彩色濾光片基板上，且液晶顯示裝置藉由總成彩色濾光片基板及陣列基板而形成。因此，即使是少量的偏移也可能會導致光的漏洩。當為了補償此偏移而增加光阻斷層之邊界的寬度時，孔徑率也降低。
 發明概要
本發明提供一具有增進開口率的陣列基板。
本發明也提供一製造此陣列基板的方法。
本發明也提供一具有此陣列基板的液晶顯示裝置。
在根據本發明典型的陣列基板中，陣列基板包括透明基板，數個像素電極，數個切換裝置，數據線，閘線及光阻斷圖案。像素電極排列成一矩陣形狀，且像素電極與透明基板分隔一第一距離。切換裝置包括閘極，汲極及源極。切換裝置的汲極分別電氣地連接至像素電極。數據線與透明基板分隔一第二距離，且數據線設置在位於像素電極間的一區域下。數據線電氣地連接至源極，且數據線具有一第一寬度。閘線電氣地連接至閘極以開啟/關閉此切換裝置。光阻斷圖案與透明基板分隔一第三距離，且光阻斷圖案阻斷從位於像素電極間的空間所漏洩的光。
在製造根據本發明之陣列基板的典型方法中，閘線形成在透明基板上方，且光阻斷圖案形成在透明基板上方。具有第一寬度的數據線也形成在透明基板上方，且形成一切換裝置，其包括電氣地連接至閘線的閘極，汲極及電氣地連接至數據線的源極。然後，形成像素電極，其電氣地連接至汲極。
在一典型液晶顯示裝置中，液晶顯示裝置包括彩色濾光片基板，陣列基板及液晶層。彩色濾光片基板包括彩色濾光片。陣列基板包括透明基板，數個像素電極，數個切換裝置，數據線，閘線及光阻斷圖案。像素電極排列成一矩陣形狀，且像素電極與透明基板分隔一第一距離。切換裝置包括閘極，汲極及源極。切換裝置的汲極分別電氣地連接至像素電極。數據線與透明基板分隔一第二距離，且數據線設置在位於像素電極間的一區域下方。數據線電氣地連接至源極，且數據線具有第一寬度。閘線電氣地連接至閘極以開啟/關閉此切換裝置。光阻斷圖案與透明基板分隔一第三距離，且光阻斷圖案阻斷從位於像素電極間的空間所漏洩的光。液晶層放入在彩色濾光片基板及陣列基板間。
根據本發明，儲存電極或浮動閘避免光的漏洩。位於開口及儲存電極或阻斷光穿過開口之浮動閘間的距離相對縮短，以致於可降低像素電極及儲存電極的邊界寬度或像素電極及浮動閘的邊界寬度。
此外，儲存電極或浮動閘形成在像素電極形成於上的基板上。因此，為了位於彩色濾光片基板及陣列基板間的偏移而需要的邊界已不需要以增進孔徑率。
圖式簡單說明
第1圖為例示傳統液晶顯示裝置的佈局圖。； 第2圖為第1圖之液晶顯示裝置的示意橫截面圖；第3圖為例示陣列基板的示意電路圖；第4圖為例示根據本發明第一典型具體實施例之陣列基板的佈局圖；第5圖為例示第4圖之陣列基板的示意橫截面圖；第6圖為例示根據本發明第二典型具體實施例之陣列基板的示意橫截面圖；第7圖為形成在第6圖之浮動閘上的開口的典型具體實施例；第8圖為形成在第6圖之浮動閘上的開口的另一典型具體實施例；第9圖為例示根據本發明典型具體實施例之液晶顯示裝置之陣列基板的佈局圖；第10圖為沿著第9圖之線A-A’的橫截面圖；第11圖為沿著第9圖之線B-B’的橫截面圖。
 較佳實施例之詳細說明
其後，關於儲存電極的解釋可應用至關於浮動閘的解釋，反之亦然。此外，儲存電極及浮動閘的解釋可應用至任何設置在數據線或閘線下的元件。
其後，本發明的較佳具體實施例將參照伴隨的圖式描述 於下。
第3圖為例示陣列基板的示意電路圖。
參照第3圖，一陣列基板包括數個數據線102及數個閘線203。數據線102延伸在第一方向，且閘線203延伸在實質上垂直於第一方向的第二方向。
數據線102形成在與閘線203不同的層上。數據線102及閘線203形成像素。像素包括薄膜電晶體104，儲存電容器202及藉由像素電極，液晶層及共用電極所限定的液晶電容器201。
薄膜電晶體104包括閘極G，其電氣地連接至閘線105，源極S，其電氣地連接至數據線102，及汲極D，其電氣地連接至儲存電容器202及液晶電容器201。
當閘極電壓施加至閘極G時，薄膜電晶體104被開啟。當薄膜電晶體104被打開時，數據線102的像素電壓(或數據電壓)經由薄膜電晶體104被施加至液晶電容器201及儲存電容器202。當像素電壓被施加至液晶電容器201時，放入於共用電極及像素電極間之液晶層的排列被改變以調整光學傳輸率來顯示影像。
儲存電容器202支撐液晶電容器201以維持像素電壓。
液晶電容器201的像素電極包括電氣傳導性及光學透明材料，例如銦錫氧化物(ITO)，銦鋅氧化物(IZO)等。
其後，根據本發明的陣列基板將描述於下。
具體實施例1
第4圖為例示根據本發明第一典型具體實施例之陣列基板的佈局圖，且第5圖為例示第4圖之陣列基板的示意橫截面圖。
參照第4及第5圖，根據本發明的陣列基板包括透明基板108，像素電極101，切換裝置104，數據線102，閘線105及儲存電極103b。
像素電極101與透明基板108分隔一第一距離d1。數個像素電極101排列成一矩陣形狀。像素電極101包括電氣傳導性及光學透明材料，例如銦錫氧化物(ITO)，銦鋅氧化物(IZO)等。
切換裝置104包括閘極G，汲極D及源極S。汲極D電氣地連接至像素電極101。數據線102與透明基板108分隔一第二距離d2，且數據線102設置在像素電極101間。
數據線102電氣地連接至源極S，且數據線102具有第一寬度W1。數據線102施加像素電壓至像素電極101。舉例而言，第一寬度W1在從約3.0μm至約4.0μm的範圍中。較佳地，第一寬度W1大約為3.5μm。根據本發明，數據線102與儲存電極103b重疊以降低寄生電容。因此，當數據線102的第一寬度W1減少，寄生電容也減少。然而，當第一寬度W1少於3.0μm 時，數據線102容易被電氣地開啟。
閘極G從閘線105凸出，以致於閘極G電氣地連接至閘線105。用來開啟薄膜電晶體104的電子信號經由閘線105被施加至薄膜電晶體104的閘極G。
儲存電極103b與透明基板分隔一第三距離d3，且儲存電極103b設置在像素電極101間。儲存電極103b與第一像素電極重疊一第二寬度W2，且儲存電極103也與鄰近於第一像素電極的第二像素電極重疊一第三寬度W3。
舉例而言，第二寬度W2在從約2.5μm至約3.5μm的範圍中。較佳地，第二寬度W2約3μm。第三寬度W3在從約4.5μm至5.5μm的範圍中。較佳地，第三寬度W3約5μm。
如上所示，第二及第三寬度W2和W3形成為彼此不同，因為由於像素電極101之液晶的傾斜角而導致液晶分子不對稱地排列。
儲存電極103b形成在數據線102及像素電極101形成於上的基板上。因此，當開口106藉由儲存電極103b而被阻斷時，不管位於彩色濾光片基板及陣列基板間的偏移，邊界的寬度被降低。
此外，位於儲存電極103b及開口106間的距離小於第2圖之位於傳統阻斷層107及開口106間的距離，以致於儲存電極103b的邊界寬度可進一步降低。因此，增進孔徑率。
具體實施例2
第6圖為例示根據本發明第二典型具體實施例之陣列基板的示意橫截面圖。
參照第6圖，根據本發明具體實施例的陣列基板包括像素電極101，數據線102及浮動閘301。
數據線102設置在浮動閘301上方。
浮動閘301包括一開口302。此開口302的寬度小於數據線302的寬度d2。當開口302的寬度大於數據線的寬度d2時，由背光總成(未顯示)產生的光可通過位於開口302及數據線102間的空間以減少對比率且導致顯示品質變壞。
開口302可沿著數據線302的縱長方向延伸，或數個開口302可沿著數據線102的縱長方向形成。
第7圖為形成在第6圖之浮動閘上的開口的典型具體實施例，且第8圖為形成在第6圖之浮動閘上的開口的另一典型具體實施例。
參照第7及第8圖，開口302沿著數據線102的縱長方向延伸或數個開口302可沿著數據線102的縱長方向形成。當開口302降低位於浮動閘301及數據線102間的重疊區域時，開口302可形成為具有任何不同的外型。
如上所述，當開口302形成在浮動閘301時，位於浮動閘301及數據線102間的重疊區域被降低以減少位於浮動閘301 及數據線102間的寄生電容。因此，減少電力的消耗。
液晶顯示裝置的具體實施例
第9圖為例示根據本發明典型具體實施例之液晶顯示裝置之陣列基板的佈局圖。
參照第9圖，根據本發明具體實施例之液晶顯示裝置的陣列基板包括數個像素電極101及設置在像素電極101間的浮動閘301。浮動閘301包括一開口302。舉例而言，開口302延伸在浮動閘302的縱長方向上。可擇地，數個開口302可沿著浮動閘301的縱長方向排列。
數據線102設置在浮動閘301上方，且數據線102的一部分從數據線102凸出以形成薄膜電晶體104的源極S。閘線203的一部分從閘線203凸出以形成薄膜電晶體104的閘極G。薄膜電晶體104的汲極D電氣地連接至像素電極101。
第10圖為沿著第9圖之線A-A’的橫截面圖，且第11圖為沿著第9圖之線B-B’的橫截面圖。
參照第9及第10圖，根據本發明具體實施例之液晶顯示裝置包括陣列基板502，彩色濾光片基板501及放入於陣列基板502及彩色濾光片基板501間的液晶層506。
陣列基板502包括第二透明基板511。
浮動閘301的閘極G形成在第二透明基板511上。形成在第二透明基板511上的閘極G及浮動閘301可包括不同的材料且 經由不同的製造過程而形成。然而，浮動閘301及閘極G可包括相同的材料且經由相同的製造過程而形成。亦即，金屬層形成在第二透明基板511上，且被圖案化以形成閘極G，浮動閘301及開口302。開口302可被形成在浮動閘301形成後。閘極絕緣層510形成在具有浮動閘310及閘極G的第二透明基板511上。非結晶矽層形成在閘極絕緣層510上且被圖案化以形成一活性層。源極S及汲極D形成在此活性層上。
然後，形成第一絕緣層509，且數據線102形成在第一絕緣層509上。
如上所述，數據線102設置在浮動閘301上方以覆蓋浮動閘301的開口302。因此，由背光總成(未顯示)所產生的光被浮動閘301所阻斷，此背光總成設置在陣列基板502下方且穿過開口302。此外，浮動閘301及數據線102的重疊部分可被縮小以降低寄生電容及電力的損失，且位於浮動閘301及數據線102間的雜訊被降低以增進顯示品質。
第二絕緣層508形成在具有數據線102形成於上的第一絕緣層509上，且像素電極101形成在第二絕緣層508上。
像素電極101包括電氣傳導及光學上透明的材料，例如銦錫氧化物(ITO)，銦鋅氧化物(IZO)等。ITO及IZO也是熱穩定的，以致於電極圖案可容易地形成有ITO或IZO。像素電極101電氣地連接至薄膜電晶體104的汲極D。
然後，第三絕緣層507可形成在具有像素電極101的第二絕緣層508上。
彩色濾光片基板501包括數個彩色濾光片。彩色濾光片包括紅色濾光片R，綠色濾光片G及藍色濾光片B。
每一彩色濾光片皆面向像素電極101。
彩色濾光片基板501可被分類為條紋型，馬賽克型，三角型及四像素排列型。舉例而言，使用條紋型彩色濾光片基板501。可擇地，彩色濾光片基板可使用其他型式。
位準層505覆蓋且保護彩色濾光片。位準層505也使彩色濾光片齊平，且位準層505包括壓克力樹脂或聚醯並胺樹脂。
共用電極512形成在位準層505上方。共用電極512包括銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)。
基準電壓(或接地電壓)被施加至共用電極512，以致於電場產生在共用電極512及像素電極101間。
液晶層516放入在彩色濾光片基板501及陣列基板502間。當電場被施加至液晶層506時，液晶層之液晶分子的排列被改變以調查光學傳輸。
亦即，光通過液晶層506的量根據液晶分子的排列而調整。
當閘極驅動電壓(未顯示)施加閘極電壓至薄膜電晶體104的閘極時，薄膜電晶體104被開啟，且當數據驅動電路(未顯 示)施加數據電壓至薄膜電晶體104的源極時，數據電壓經由薄膜電晶體104被傳輸至像素電極。因此，液晶分子的排列被改變以顯示影像。
其後，一傳統扭轉向列型液晶顯示裝置已被解釋作為範例。然而，本發明可應用至其他型式，例如垂直排列型液晶顯示裝置。
根據本發明，儲存電極或浮動閘避免光的漏洩。位於開口及儲存電極或阻斷光通過開口之浮動閘間的距離被縮短，以致於像素電極及儲存電極的邊界寬度或像素電極及浮動閘的邊界寬度可被降低。
此外，儲存電極或浮動閘形成在相同的基板，例如像素電極上。因此，不需要位在彩色濾光片基板及陣列基板間用來偏移的邊界以增進孔徑率。
已描述本發明典型具體實施例及其優點，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
101‧‧‧像素電極
102‧‧‧數據線
103a‧‧‧儲存電極
103b‧‧‧儲存電極
104‧‧‧薄膜電晶體
105‧‧‧閘線
106‧‧‧開口
107‧‧‧光阻斷層
108‧‧‧透明基板
201‧‧‧液晶電容器
202‧‧‧儲存電容器
203‧‧‧閘線
301‧‧‧浮動閘
302‧‧‧開口
501‧‧‧彩色濾光片基板
502‧‧‧陣列基板
505‧‧‧位準層
506‧‧‧液晶層
507‧‧‧第三絕緣層
510‧‧‧閘極絕緣層
511‧‧‧第二透明基板
512‧‧‧共用電極
第1圖為例示傳統液晶顯示裝置的佈局圖。；第2圖為第1圖之液晶顯示裝置的示意橫截面圖；第3圖為例示陣列基板的示意電路圖； 第4圖為例示根據本發明第一典型具體實施例之陣列基板的佈局圖；第5圖為例示第4圖之陣列基板的示意橫截面圖；第6圖為例示根據本發明第二典型具體實施例之陣列基板的示意橫截面圖；第7圖為形成在第6圖之浮動閘上的開口的典型具體實施例；第8圖為形成在第6圖之浮動閘上的開口的另一典型具體實施例；第9圖為例示根據本發明典型具體實施例之液晶顯示裝置之陣列基板的佈局圖；第10圖為沿著第9圖之線A-A’的橫截面圖；第11圖為沿著第9圖之線B-B’的橫截面圖。
101‧‧‧像素電極
102‧‧‧數據線
103b‧‧‧儲存電極
104‧‧‧薄膜電晶體
105‧‧‧閘線

Claims (14)

  1. 一種陣列基板，其包含：一透明基板；排列成一矩陣形狀的數個像素電極，該等像素電極與該透明基板分隔一第一距離；包括閘極、汲極和源極的數個切換裝置，該等切換裝置之該等汲極分別電氣式連接至該等像素電極；一數據線，其與該透明基板分隔一第二距離，該數據線係設置在位於該等像素電極之間的一區域下方，該數據線電氣式連接至該源極，且該數據線具有一第一寬度；一閘線，其電氣式連接至該閘極，以開啟/關閉該等切換裝置；以及一光阻斷圖案，其與該透明基板分隔一第三距離，該光阻斷圖案阻斷從在該等像素電極間之一空間所漏洩之光，其中該資料線整個被該光阻斷圖案遮蔽，並且該光阻斷圖案為一儲存電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之陣列基板，其中該第二距離小於該第一距離。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之陣列基板，其中該第三距離小於該第二距離。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之陣列基板，其中該閘極和該光阻斷圖案係藉由圖案化同一層所形 成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之陣列基板，其中該光阻斷圖案的一部份分別以一第二寬度和一第三寬度與該等像素電極中之彼此相鄰的兩個像素電極重疊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之陣列基板，其中該等第二和第三寬度彼此不同。
  7. 一種用於製造陣列基板的方法，其包含下列步驟：在一透明基板上方形成一閘線；在該透明基板上方形成一光阻斷圖案；在該透明基板上方形成具有一第一寬度的一數據線；形成一切換裝置，該切換裝置包括有電氣式連接至該閘線的一閘極、一汲極及電氣式連接至該數據線的一源極；以及形成電氣式連接至該汲極的一像素電極，其中該資料線整個被該光阻斷圖案遮蔽，並且該光阻斷圖案為一儲存電極。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該閘線和該光阻斷圖案係藉由圖案化同一層所形成。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該光阻斷圖案的一部份分別以一第二寬度和一第三寬度與該等像素電極中之彼此相鄰的兩個像素電極重疊。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該等第二和第三寬度彼此不同。
  11. 一種液晶顯示裝置，其包含：一彩色濾光片基板，其包括數個彩色濾光片：一陣列基板，其包括：一透明基板；排列成一矩陣形狀的數個像素電極，該等像素電極與該透明基板分隔一第一距離；包括閘極、汲極和源極的數個切換裝置，該等切換裝置的該等汲極分別電氣式連接至該等像素電極；一數據線，其與該透明基板分隔一第二距離，該數據線係設置在位於該等像素電極之間的一區域下方，該數據線電氣式連接至該源極，且該數據線具有一第一寬度；一閘線，其電氣式連接至該閘極以開啟/關閉該等切換裝置；及一光阻斷圖案，其與該透明基板分隔一第三距離，該光阻斷圖案阻斷從在該等像素電極間之一空間所漏洩之光；以及介在該彩色濾光片基板與該陣列基板之間的一液晶層，其中該資料線整個被該光阻斷圖案遮蔽，並且該光阻斷圖案為一儲存電極。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示裝置，其中 該第二距離小於該第一距離，且該第三距離小於該第二距離。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示裝置，其中該閘線和該光阻斷圖案係經由圖案化同一層所形成。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示裝置，其中該光阻斷圖案的一部份分別以彼此不同的一第二寬度和一第三寬度與該等像素電極中之彼此相鄰的兩個像素電極重疊。
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