TWI502258B - 液晶顯示器 - Google Patents

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TWI502258B
TWI502258B TW099136179A TW99136179A TWI502258B TW I502258 B TWI502258 B TW I502258B TW 099136179 A TW099136179 A TW 099136179A TW 99136179 A TW99136179 A TW 99136179A TW I502258 B TWI502258 B TW I502258B
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Gwan-Soo Kim
Chul Huh
Jin-Seuk Kim
Sang-Hun Lee
Yui-Ku Lee
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Samsung Display Co Ltd
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Description

液晶顯示器
本發明係關於一種液晶顯示器。
液晶顯示器為使用最廣泛之平板顯示器之一。液晶顯示器包括安置有電極之兩個顯示面板及一安置於兩個顯示面板之間的液晶層，且藉由重排液晶層之液晶分子(此係藉由將電壓施加至該等電極)來控制透射光的強度。
在液晶顯示器當中，使用最多之液晶顯示器為在兩個顯示面板中提供場產生電極的結構。該結構包括以矩陣形式排列於一顯示面板(下文中稱為「薄膜電晶體陣列面板」)中之複數個薄膜電晶體及像素電極，紅色、綠色及藍色的彩色濾光片安置於另一顯示面板(下文中稱為「共同電極面板」)中，且共同電極覆蓋該另一面板之整個表面。
然而，由於像素電極及彩色濾光片安置於不同顯示面板上，故難以在像素電極與彩色濾光片之間形成精確對準，因此可能會發生對準誤差。
已提議彩色濾光片及像素電極安置於同一顯示面板上的結構(例如，陣列上之彩色濾光片(CoA))。同時，一般而言，除了彩色濾光片外，阻光部件亦安置於與像素電極相同之顯示面板上。
為了維持液晶顯示器之液晶層的厚度不變，使用一間隔物。該間隔物包括：一主間隔物，其控制液晶顯示器之液晶單元之厚度；及複數個次間隔物，其安置於低於該主間隔物之高度的高度，以便防止拖尾缺陷。主間隔物及次間隔物可藉由形成其高度之不同梯級差而在各種外部壓力下維持單元間隙。
為了形成具有所要梯級之主間隔物及次間隔物，藉由使用同一材料並安置於同一結構層中而形成具有不同橫截面之間隔物。然而，一般而言，考慮到用於間隔物之材料，由於梯級之差根據曝光量並不大，故難以形成具有所要梯級之複數個間隔物。考慮到橫截面之控制，為了獲得所要梯級，由於應改變遮罩，故製造成本被增大。
為了在不改變一製程遮罩之情況下提供一包括具有一所要梯級之一主間隔物及一次間隔物的液晶顯示器，已進行本發明。
一液晶顯示器之一例示性實施例包括：面向彼此之一第一基板及一第二基板；一第一間隔物及一第二間隔物，其位於該第一基板上且具有不同高度；及一液晶層，其位於該第一基板與該第二基板之間且包括複數個液晶分子。該第一間隔物及該第二間隔物包括一感光材料，其相對於一間隔物之一預定橫截面寬度尺寸而界定該間隔物之一最大高度，且相對於大於該預定橫截面寬度尺寸之橫截面寬度尺寸而界定小於該最大高度的高度。
該第一間隔物及該第二間隔物可包括一黑色顏料。
該第一間隔物及該第二間隔物可包括同一材料。
該第一間隔物與該第二間隔物之高度之間的一差可為約0.4微米(μm)或更大。
該液晶顯示器進一步包括該第一基板上之一阻光部件，該第一間隔物及該第二間隔物包括一與該阻光部件相同之材料。
該第一間隔物及該第二間隔物中之具有一較大高度之間隔物具有約30 μm至約35 μm的一橫截面寬度尺寸。
該液晶顯示器進一步包括一第三間隔物，其位於該第一基板上且具有一不同於該第一間隔物及該第二間隔物之高度的高度。該第三間隔物包括該感光材料。
該感光材料具有一正感光性。
該液晶顯示器進一步包括該第一基板上之一像素電極，其中該像素電極包括複數個精細分支部分，且液晶分子根據精細分支部分之一側而線性傾斜。
在製造一液晶顯示器之一例示性實施例中，有可能藉由形成具一感光材料的一主間隔物及一次間隔物而在不改變遮罩的情況下根據曝光量或橫截面尺寸形成具有一所要梯級之該主間隔物及該次間隔物，該感光材料具有如下特性：根據一間隔物之橫截面尺寸界定一最大高度，且根據曝光量或橫截面寬度尺寸界定小於該最大高度的高度。
藉由參看隨附圖式更詳細地描述本發明之例示性實施例，本發明之以上及其他特徵將更顯而易見。
下文中將參看隨附圖式更充分地描述本發明，在隨附圖式中展示了本發明之例示性實施例。如熟習此項技術者將認識到，可以各種不同方式修改所述實施例，其均不脫離本發明之精神或範疇。
在圖式中，為清晰起見，誇示了層、膜、面板、區等之厚度。本說明書全篇中，相同參考數字指代相同元件。
應理解，當一元件(諸如層、膜、區或基板)被稱為在另一元件「上」時，其可直接在另一元件上，或介入元件亦可存在。相反，當一元件被稱為「直接在另一元件上」時，不存在介入元件。
應理解，雖然可在本文中使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件、組件、區、層及/或區段，但此等元件、組件、區、層及/或區段不應受此等術語限制。此等術語僅用以區分一元件、組件、區、層或區段與另一區、層或區段。因此，在不脫離本發明之教示的情況下，可將下文所論述之第一元件、組件、區、層或區段稱為第二元件、組件、區、層或區段。
為了便於描述，本文中可使用空間相對術語，諸如「在...之下」、「下」、「上」及其類似術語來描述如諸圖中所說明之一元件或特徵與另外的元件或特徵之關係。應理解，除了諸圖中所描繪之定向外，空間相對術語意欲亦涵蓋裝置在使用或操作中之不同定向。舉例而言，若翻轉諸圖中之裝置，則相對於其他元件或特徵被描述為「在...之下」或「下」之元件相對於其他元件或特徵將定位為「在...上方」或「上」。因此，例示性術語「下方」可涵蓋上方及下方兩種定向。可以其他方式定向裝置(旋轉90度或處於其他定向)且可相應地理解本文中所使用之空間相對描述詞。
本文中所使用之術語僅為了描述特定實施例，且並不意欲限制本發明。如本文中所使用，除非上下文清楚地另外指示，否則單數形式「一」及「該」亦意欲包括複數形式。應進一步理解，術語「包含」在本說明書中使用時規定所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但並不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。
本文中參看橫截面說明來描述本發明之實施例，該等橫截面說明係本發明之理想化實施例(及中間結構)之示意說明。因而，預期該等說明之形狀由於(例如)製造技術及/或容差而發生變化。因此，本發明之實施例不應理解為限於本文中所說明之區的特定形狀，而是意欲包括由(例如)製造導致的形狀偏差。
除非另有定義，否則本文中所用之所有術語(包括技術及科學術語)具有與一般熟習本發明所屬技術者通常所理解之含義相同的含義。應進一步理解，術語(諸如，常用字典中所定義的術語)應被理解為具有與其在相關技術的情況下之含義一致的含義，且不應在理想化或過於正式的意義上理解，除非本文中明確地如此定義。
本文中所描述之所有方法可以適當次序加以執行，除非本文中另有指示或上下文另有明確抵觸。任何及所有實例或例示性語言(例如，「諸如」)之使用僅意欲較佳地說明本發明且並不對本發明之範疇施加限制，除非另有主張。本說明書中之語言不應被理解為將任何非所主張之元件指示為實踐如本文中所使用之本發明所必需。
下文中，將參看圖1簡要地描述根據本發明之液晶顯示器之例示性實施例。
圖1為示意性地說明根據本發明之液晶顯示器之結構的例示性實施例之剖視圖。
如圖1中所示，液晶顯示器包括面向彼此之第一基板110及第二基板210以及第一間隔物325a、第二間隔物325b及第三間隔物325c，該第一間隔物325a、該第二間隔物325b及該第三間隔物325c安置於該第一基板110與該第二基板210之間且具有不同於彼此之高度。間隔物之高度係垂直於第一基板110或第二基板210之平面表面而獲得。
該等間隔物當中之具有最大高度之第一間隔物325a充當主間隔物，其控制面向彼此之第一基板110與第二基板210之間的一間隔。當使用液晶顯示器時，在使用者按壓基板之局部部分之狀況下，具有小於第一間隔物325a之高度的高度之第二間隔物325b及第三間隔物325c支撐(例如，接觸)液晶顯示器之兩個顯示面板。具有較小高度之第二間隔物325b及第三間隔物325c充當次間隔物，其減小或有效地防止由外部壓力對第一間隔物325a之彈性的損害所產生的拖尾缺陷。
根據本發明之液晶顯示器之第一間隔物325a、第二間隔物325b及第三間隔物325c可包括有色感光材料，該有色感光材料包括黑色顏料及其類似者。有色感光材料可具有正感光性，且組態成根據特定橫截面尺寸而具有最大(例如，最高)高度，且接著根據大於特定橫截面尺寸之橫截面尺寸而具有減小之高度。
第一間隔物325a及第二間隔物325b可包括同一材料，且第一間隔物325a與第二間隔物325b之高度之間的差可為約0.4微米(μm)或更大。
將參看圖2A及圖2B描述根據本發明之液晶顯示器之間隔物之有色感光材料的特性。
圖2A為根據本發明之說明液晶顯示器中之間隔物之有色感光材料的特性之圖，且圖2B為說明液晶顯示器中之習知間隔物之感光材料的特性之圖。在圖2A及圖2B中，水平軸線顯示間隔物之下表面之橫截面寬度，且垂直軸線顯示高度。
參看圖2A，隨著下表面之寬度增大，間隔物(其包括根據本發明之液晶顯示器中之間隔物之有色感光材料)之高度增大。當下表面之寬度為約30 μm至約35 μm時，間隔物具有最大(例如，最高)高度。若下表面之寬度大於35 μm，則間隔物之高度降低至最大高度以下。
參看圖2B，在包括習知感光材料之間隔物(其通常用作液晶顯示器之間隔物)之狀況下，隨著間隔物之下側之寬度增大，間隔物之高度增大。若間隔物之下側之寬度高於約35 μm，則間隔物之高度改變係可忽略的，且保持實質上恆定。
此外，如圖2A及圖2B中所示，與包括液晶顯示器之間隔物中之習知感光材料的間隔物相比，可以看出，包括本發明之液晶顯示器之間隔物中之有色感光材料的間隔物根據下側之寬度而發生的高度改變較大。
因此，當間隔物包括液晶顯示器之間隔物中之習知感光材料時，由於根據間隔物之下側之寬度而發生的高度改變不大，故難以形成包括具有所要大小之梯級的複數個間隔物。即使藉由習知感光材料來控制間隔物之下側之寬度，間隔物之梯級之改變仍可能不大。亦即，即使改變用以形成間隔物之遮罩的曝露部分之橫截面，所形成之間隔物之梯級仍不大。
然而，若間隔物包括根據本發明之液晶顯示器中之有色感光材料，則由於根據間隔物之下側之寬度而發生的高度改變較大，故在形成間隔物時，容易藉由控制橫截面而形成具有所要梯級之複數個間隔物。此外，若間隔物包括根據本發明之液晶顯示器之間隔物中的有色感光材料，則由於高度根據間隔物之下側之寬度而增大且在下側之寬度為預定值或更大時再次降低，故為了獲得所要梯級，控制間隔物之交叉之寬度的狀況之數目可為可變的。因此，為了形成具有所要梯級之複數個間隔物，有可能在不使用額外遮罩但使用用於形成間隔物之已知遮罩時形成具有所要梯級之複數個間隔物。
將參看圖3A及圖3B描述根據本發明之液晶顯示器中之間隔物之例示性實施例的有色感光材料之曝光特性。
圖3A為說明根據一根據本發明之液晶顯示器中之間隔物之例示性實施例的有色感光材料之曝光量而發生的高度改變之圖，且圖3B為說明根據液晶顯示器之間隔物之習知感光材料之曝光量及根據一根據本發明之液晶顯示器中之間隔物之例示性實施例的有色感光材料之曝光量而發生的高度改變之圖。
在圖3A及圖3B中，水平軸線顯示間隔物之下表面之橫截面寬度，且垂直軸線顯示高度。在圖3B中，(a)(例如，--◆--)及(b)(例如，--■--)說明藉由使用根據本發明之液晶顯示器之有色感光材料而形成之間隔物的狀況，且(c)(例如，--x --)、(d)(例如，--▲--)及(e)(例如，--●--)說明在間隔物係藉由使用通常用來形成液晶顯示器之間隔物的習知感光材料來形成時的狀況。
參看圖3A，在間隔物包括根據本發明之液晶顯示器中之有色感光材料時的狀況下，即使間隔物具有相同的下側寬度，間隔物之高度仍根據曝光量而改變。如圖3A中所說明，例如，當曝光量自102毫焦耳/公分(mJ/cm)增大至107 mJ/cm(亦即，增大5 mJ/cm)時，在相同的下側寬度處，高度具有約0.1 μm之差。因此，若藉由使用根據本發明之液晶顯示器之有色感光材料來形成間隔物，則由於間隔物之高度根據曝光量之改變而降低，故可藉由使用同一遮罩執行全曝光或半色調曝光來形成具有預定步長之複數個間隔物。
參看圖3B，在間隔物包括根據本發明之液晶顯示器中之有色感光材料時的狀況(a、b)下，具有相同的下側寬度之間隔物之高度根據曝光量之改變而改變。相反，在間隔物包括通常用來形成液晶顯示器之間隔物之習知感光材料時的狀況(c、d、e)下，間隔物之高度並不根據曝光量而改變。因此，與間隔物係藉由使用液晶顯示器中之習知感光材料而形成時之狀況相比，在間隔物係藉由使用根據本發明之液晶顯示器中之有色感光材料而形成時的狀況下，可以看出，因為改變了曝光量，所以可藉由使用同一遮罩來形成具有所要梯級之複數個間隔物。
此外，由於根據本發明之液晶顯示器之間隔物之有色感光材料不透明，故可阻斷光，因此間隔物可與液晶顯示器之阻光部件一起形成。
下文中，將參看圖4至圖7詳細地描述根據本發明之液晶顯示器的例示性實施例。圖4為根據本發明之說明液晶顯示器之一像素之例示性實施例的等效電路圖，圖5為根據本發明之液晶顯示器之例示性實施例的平面圖，圖6為沿圖5之液晶顯示器之VI-VI獲取的剖視圖，且圖7為說明圖3之液晶顯示器之像素電極的平面圖。
參看圖4，根據本發明之液晶顯示器之例示性實施例包括：一信號線，其包括閘極線121、儲存電極線125、電壓降閘極線123及資料線171；及一連接至該信號線的像素PX。
像素PX包括：第一開關元件Qh、第二開關元件Ql及第三開關元件Qc，第一液晶電容器Clch及第二液晶電容器Clcl，第一儲存電容器Csth及第二儲存電容器Cstl，以及電壓降電容器Cstd。本文中，藉由同一符號來顯示第一開關元件Qh與第一薄膜電晶體Qh、第二開關元件Ql與第二薄膜電晶體Ql，及第三開關元件Qc與第三薄膜電晶體Qc。
第一開關元件Qh及第二開關元件Ql分別連接至閘極線121及資料線171，且第三開關元件Qc連接至電壓降閘極線123。
第一開關元件Qh及第二開關元件Ql為三端子元件，諸如設置於下顯示面板100中之薄膜電晶體。第一開關元件Qh及第二開關元件Ql之控制端子連接至閘極線121，輸入端子連接至資料線171，且輸出端子連接至第一液晶電容器Clch及第二液晶電容器Clcl以及第一儲存電容器Csth及第二儲存電容器Cstl。
第三開關元件Qc為三端子元件，諸如設置於下顯示面板100中之薄膜電晶體。第三開關元件Qc之控制端子連接至電壓降閘極線123，輸入端子連接至第二液晶電容器Clcl，且輸出端子連接至電壓降電容器Cstd。
參看圖4及圖5，第一液晶電容器Clch及第二液晶電容器Clcl係藉由使分別連接至第一開關元件Qh及第二開關元件Ql之第一子像素電極191h及第二子像素電極191l與上顯示面板200之共同電極270重疊而形成。第一儲存電容器Csth及第二儲存電容器Cstl係藉由使儲存電極129、儲存電極線125與第一子像素電極191h及第二子像素電極191l重疊而形成。
電壓降電容器Cstd連接至第三開關元件Qc之輸出端子及儲存電極線125，且係藉由使設置於下顯示面板100中之儲存電極線125與第三開關元件Qc之輸出端子重疊(在其間有絕緣體)而形成。
現將參看圖5至圖7詳細描述圖4中所展示之液晶顯示器。在一例示性實施例中，圖5說明下文中可稱為單一像素、單一像素區或單一像素區域之物，其可定義為液晶顯示器中能夠獨立地控制液晶的獨立區域單元。液晶顯示器包括：下顯示面板100及上顯示面板200、安置於兩個顯示面板100與200之間的液晶層3，及附接至顯示面板100與200之最外側的一對偏光器(圖中未展示)。
首先，將描述下顯示面板100。
包括複數條閘極線121、複數條電壓降閘極線123及複數條儲存電極線125之複數個閘極導體安置於絕緣基板110上。
閘極線121及電壓降閘極線123在平面圖中在像素區域之水平(例如，橫向)方向上延伸，且傳送閘極信號。閘極線121包括第一閘極電極124h及第二閘極電極124l，其在平面圖中自閘極線121之主要部分向上且向下突出。電壓降閘極線123包括第三閘極電極124c，其在平面圖中自電壓降閘極線123之主要部分向上突出。第一閘極電極124h及第二閘極電極124l實體連接至彼此且電連接至彼此，以形成一個單一的整體不可分割的突起部分。
儲存電極線125在水平方向上縱向延伸，且傳送諸如共同電壓Vcom之預定電壓。儲存電極線125包括：儲存電極129，其自儲存電極線125之主要部分向上且向下突出；一對垂直部分128，其相對於儲存電極線125之主要部分垂直地向下延伸；及水平部分127，其將該對垂直部分128之末端連接至彼此。水平部分127包括電容性電極126。該主要部分、該對垂直部分128、該水平部分127及該電容性電極126形成單一的整體不可分割之部件。
在閘極導體121、123及125上，閘極絕緣層140實質上安置於整個下顯示面板100上。
在閘極絕緣層140上，安置有包括非晶矽、多晶矽或其類似者之複數個半導體條帶。半導體條帶在像素區域之垂直(例如，縱向)方向上縱向延伸。半導體條帶包括：第一半導體154h及第二半導體154l，其在平面圖中朝向第一閘極電極124h及第二閘極電極124l延伸，且連接至彼此；及第三半導體154c，其連接至第二半導體154l。第三半導體154c延伸而形成第四半導體157。
在半導體條帶上，安置有複數個歐姆接觸條帶(圖中未展示)，第一歐姆接觸島(圖中未展示)安置於第一半導體154h上，且第二歐姆接觸島164b及第三歐姆接觸島(圖中未展示)分別形成於第二半導體154l及第三半導體154c上。歐姆接觸條帶包括：第一突起部分(圖中未展示)，其與第一歐姆接觸島一起形成一對，且安置於半導體條帶之第一突起部分上；第一突起部分(圖中未展示)，其與第二歐姆接觸島164b一起形成一對，且安置於半導體條帶之第二突起部分上；及第三突起部分(圖中未展示)，其與第三歐姆接觸島一起形成一對，且安置於半導體條帶之第三突起部分上。第三歐姆接觸島延伸而形成第四歐姆接點167。
在歐姆接點164l及167上，安置有包括複數條資料線171、複數個第一汲極電極175h、複數個第二汲極電極175l及複數個第三汲極電極175c的資料導體。
資料線171輸送資料信號且在垂直方向上縱向延伸，且與閘極線121及電壓降閘極線123交叉。每一資料線171包括第一源極電極173h及第二源極電極173l，其在像素區域之平面圖中朝向第一閘極電極124h及第二閘極電極124l延伸，且形成W形。
在平面圖中，第一汲極電極175h、第二汲極電極175l及第三汲極電極175c包括第一寬端部分及第二桿形端部分。第一汲極電極175h及第二汲極電極175l之桿形端部分的一部分係由第一源極電極173h及第二源極電極173l包圍。第二汲極電極175l之寬端部分延伸而形成U形第三源極電極173c。第三汲極電極175c之寬端177c與電容性電極126重疊以形成電壓降電容器Cstd，且桿形端係由第三源極電極173c部分地包圍。
第一閘極電極124h、第二閘極電極124l及第三閘極電極124c，第一源極電極173h、第二源極電極173l及第三源極電極173c，第一汲極電極175h、第二汲極電極175l及第三汲極電極175c以及半導體島154h、154l及154c一起分別形成第一薄膜電晶體Qh、第二薄膜電晶體Q1及第三薄膜電晶體Qc。薄膜電晶體之通道具有在源極電極173h、173l及173c中之每一者與汲極電極175h、175l及175c中之每一者之間的半導體154h、154l及154c中的每一者。
除源極電極173h、173l及173c與汲極電極175h、175l及175c之間的通道區以外，包括半導體154h、154l及154c之半導體條帶具有平坦表面形狀，該平坦表面形狀與資料導體171、175h、175l及175c以及其下方的歐姆接點164l及167實質上相同。在平面圖中，半導體條帶具有與資料導體171、175h、175l及175c以及其下的歐姆接點164l及167實質上類似之平面輪廓。亦即，在包括半導體154h、154l及154c之半導體條帶中，在源極電極173h、173l及173c與汲極電極175h、175l及175c之間有空間，且存在半導體154h、154l及154c之並未由資料導體171、175h、175l及175c覆蓋的曝露部分。
包括諸如氮化矽或氧化矽之無機絕緣體的下鈍化層180p安置於資料導體171、175h、175l、175c及半導體154h、154l及154c之曝露部分上。
彩色濾光片230直接安置於下鈍化層180p上。彩色濾光片230安置於除安置有第一薄膜電晶體Qh、第二薄膜電晶體Ql及第三薄膜電晶體Qc之區以外的大多數區上。然而，在平面圖中，彩色濾光片230可沿鄰近於彼此之資料線171之間的空間在垂直方向上實質上縱向延伸。每一彩色濾光片230可顯示紅色、綠色及藍色三種原色中的任一者。
在未安置有彩色濾光片230之實質上整個區上及在彩色濾光片230之一部分上，重疊地安置有阻光部件220。阻光部件220可稱作黑色矩陣，且減小或有效地防止光洩漏。阻光部件220包括沿閘極線121及電壓降閘極線123平行延伸的第一阻光部件220a，在像素區域之縱向方向上自第一阻光部件220a向上且向下擴展，且包括沿資料線171平行延伸的第二阻光部件220b。第一阻光部件220a與安置有第一薄膜電晶體Qh、第二薄膜電晶體Ql及第三薄膜電晶體Qc(亦即，未安置有彩色濾光片230)之區重疊。
參看圖6，間隔物325安置於阻光部件220上。雖然在圖5及圖6中未展示，但間隔物325可包括諸如在圖1中說明之具有不同高度的複數個間隔物。此外，間隔物325可包括有色感光材料，該有色感光材料包括黑色顏料及其類似者。有色感光材料可具有正感光性，且根據預定橫截面尺寸而形成間隔物之最大(例如，最高)高度，且在大於預定橫截面尺寸之橫截面尺寸下形成間隔物之減小的高度。
此外，間隔物325可包括與阻光部件220相同之材料。使用根據本發明之液晶顯示器中之有色感光材料所形成的間隔物325之高度隨著下表面之寬度增大而增大，直至最大高度。在如圖2A中所說明之一例示性實施例中，當間隔物之下表面之寬度為約25 μm至約35 μm時，間隔物具有最大高度，且在間隔物之下表面之寬度高於約35 μm時，其高度自最大高度降低。
在彩色濾光片230及阻光部件220上，安置有上鈍化層180q。上鈍化層180q防止彩色濾光片230及阻光部件220剝落，抑制液晶層3受到自彩色濾光片230流入之溶劑中之有機材料的污染，因此上鈍化層180q減小或有效地防止缺陷，諸如當影像顯示於液晶顯示器中時可能發生之殘像。
在下鈍化層180p、阻光部件220及上鈍化層180q中，安置有複數個第一接觸孔185h及複數個第二接觸孔185l，其曝露第一汲極電極175h之寬端部分及第二汲極電極175l之寬端部分。
在上鈍化層180q上，安置有複數個像素電極191。
參看圖6，每一像素電極191包括第一子像素電極191h及第二子像素電極191l，第一子像素電極191h及第二子像素電極191l藉由其間的兩條閘極線121及123彼此分離。第一子像素電極191h及第二子像素電極191l相對於包括閘極線121及123之像素區域之中心而安置於像素區域的上部分及下部分中。子像素電極191h及第二子像素電極191鄰近於彼此，且在像素區域之行方向上彼此對準。第一子像素電極191h及第二子像素電極191l包括一或多個基本電極199或其修改(展示於圖7中)。
下文中，將參看圖7詳細描述基本電極199。
如圖7中所示，基本電極199之總的整體形狀為四邊形，且其包括十字形主幹部分，該十字形主幹部分由橫向主幹部分193及垂直於橫向主幹部分193的垂直主幹部分192形成。此外，橫向主幹部分193及垂直主幹部分192將基本電極199分成第一子區Da、第二子區Db、第三子區Dc及第四子區Dd。每一子區Da至Dd包括複數個第一至第四精細分支部分194a、194b、194c及194d。
第一精細分支部分194a自橫向主幹部分193或垂直主幹部分192傾斜地向左上方向延伸。且第二精細分支部分194b自橫向主幹部分193或垂直主幹部分192傾斜地向右上方向延伸。此外，第三精細分支部分194c自橫向主幹部分193或垂直主幹部分192傾斜地向左下方向延伸，且第四精細分支部分194d自橫向主幹部分193或垂直主幹部分192傾斜地向右下方向延伸。
第一至第四精細分支部分194a、194b、194c及194d與閘極線121或橫向桿部分193形成大約45度或135度的角。另外，相鄰子區Da、Db、Dc及Dd之精細分支部分194a、194b、194c及194d可彼此正交。
垂直於精細分支部分194a、194b、194c及194d之縱向方向獲得的精細分支部分194a、194b、194c及194d之寬度可在約2.5 μm至約5.0 μm之範圍內，且一個子區Da、Db、Dc或Dd中之相鄰精細分支部分194a、194b、194c及194d之間的間隙可在約2.5 μm至5.0 μm之範圍內。該間隙係垂直於精細分支部分194a、194b、194c及194d之邊緣而獲得。
在本發明之替代例示性實施例中，精細分支部分194a、194b、194c及194d之寬度在自精細分支部分194a、194b、194c及194d之遠端朝向橫向主幹部分193或垂直主幹部分192之方向上可增大。另外，一個精細分支部分194a、194b、194c或194d中之最寬寬度部分與最窄寬度部分之間的差可在約0.2 μm至1.5 μm之範圍內。
第一子像素電極191h及/或第二子像素電極191l包括一圓周主幹部分，該圓周主幹部分有效地包圍第一子像素電極191h及/或第二子像素電極191l之圓周。該圓周主幹部分之一垂直部分沿資料線171平行延伸，且可減小或有效地防止資料線171與第一子像素電極191h之間及資料線171與第二子像素電極191l之間的電容性耦合。
第一子像素電極191h及第二子像素電極191l經由第一接觸孔185h及第二接觸孔185l分別自第一汲極電極175h及第二汲極電極175l接收一資料電壓。該資料電壓所施加至之第一子像素電極191h及第二子像素電極191l與上(例如，共同電極)顯示面板200之共同電極270一起產生電場，以確定兩個電極191與270之間的液晶層3之液晶分子31之方向。如上文所描述，根據液晶分子31之所確定方向，改變通過液晶層3之光的亮度。
第一至第四精細分支部分194a、194b、194c及194d之邊緣或側邊使電場失真以產生電場之水平分量，該水平分量確定液晶分子31之傾斜方向。電場之水平分量實質上水平(例如，平行於第一至第四精細分支部分194a、194b、194c及194d之側邊)。因此，如圖7中所示，液晶分子31在平行於精細分支部分194a、194b、194c及194d之長度方向的方向上傾斜。
由於一個基本電極199包括四個子區Da至Dd，在該等子區中精細分支部分194a、194b、194c及194d之長度方向不同於彼此，故液晶分子31傾斜之方向在約四個方向上，且在液晶層3中形成四個域，在該等域中液晶分子31之對準方向不同於彼此。如上文所描述，藉由使液晶分子之傾斜方向多樣化，增大液晶顯示器之標準視角。
第一子像素電極191h及共同電極270與兩者之間的液晶層3一起形成第一液晶電容器Clch，且第二子像素電極191l及共同電極270與兩者之間的液晶層3一起形成第二液晶電容器Clcl，因此即使第一薄膜電晶體Qh及第二薄膜電晶體Ql被切斷，所施加電壓仍得以維持。
第一子像素電極191h及第二子像素電極1911與儲存電極129及儲存電極線125重疊以形成第一儲存電容器Csth及第二儲存電容器Cstl。第一儲存電容器Csth及第二儲存電容器Cst加強第一液晶電容器Clch及第二液晶電容器Clcl的電壓維持能力。
電容性電極126及第三汲極電極175c之延伸(寬端)部分177c與閘極絕緣層140及兩者之間的半導體層157及167重疊以形成電壓降電容器Cstd。在本發明之另一例示性實施例中，構成電壓降電容器Cstd的電容電極126及第三汲極電極175c之延伸部分177c可能安置成並不與半導體層157及167重疊。
在像素電極191及曝露之上鈍化層180q上，安置有下對準層(圖中未展示)。下對準層可為垂直對準層。
接著，將描述上顯示面板200。
共同電極270安置於絕緣基板210上。在共同電極270上，安置有上對準層(圖中未展示)。上對準層可為垂直對準層。
偏光器(圖中未展示)可設置於兩個顯示面板100及200中之每一者的外表面上，且較佳兩個偏光器之透射軸線可彼此正交且兩個偏光器之之任一透射軸線平行於閘極線121。
液晶層3具有負介電各向異性，且在不存在電場之狀態下，液晶層3之液晶分子31可經對準以使得其長軸線相對於兩個顯示面板100及200之表面為垂直的(例如，正交的)。因此，在不存在電場之狀態下，傾斜光並不通過交叉之偏光器，而是被阻斷。
如上文所描述，由於資料電壓所施加至之第一子像素電極191h及第二子像素電極1911與共同電極面板200之共同電極270一起產生電場，故液晶層3之液晶分子31(其在不存在電場之狀態下相對於兩個電極191及270之表面經垂直對準)經傾斜而相對於兩個電極191及270之平面表面為實質上平行的，且通過液晶層3之光的亮度根據液晶分子之傾斜度而改變。
如上文所描述，根據本發明之液晶顯示器之間隔物的例示性實施例可包括有色感光材料，該有色感光材料包括黑色顏料及其類似者。有色感光材料可具有正感光性，且根據預定橫截面尺寸而形成間隔物之最大(例如，最高)高度，且在大於預定橫截面尺寸之橫截面尺寸下形成間隔物之減小的高度。
此外，間隔物可包括與阻光部件相同之材料。藉由根據本發明之液晶顯示器中之有色感光材料而形成的間隔物之高度隨著下表面之寬度增大而增大，直至最大高度。在一例示性實施例中，當間隔物之下表面之寬度為約25 μm至約35 μm時，間隔物具有最大高度，且在下表面之寬度高於約35 μm之情況下，間隔物之高度自最大高度降低。
如上文在圖4至圖7中所描述之液晶顯示器之結構係包括根據本發明之液晶顯示器之間隔物的液晶顯示器之例示例。圖1至圖3B中所展示之根據本發明之液晶顯示器之間隔物的例示性實施例之所有特性可應用於包括經由光微影製程形成之間隔物的所有種類之液晶顯示器。
包括具有不同高度之間隔物的液晶顯示器結構可藉由形成包括感光材料之間隔物來製造，該感光材料具有如下材料特性：相對於間隔物之預定橫截面寬度尺寸而界定間隔物之最大高度，且相對於大於預定橫截面寬度尺寸之橫截面寬度尺寸而界定小於最大高度的高度。認為不同高度之間隔物係最終液晶顯示器之獨特結構特性。由於不同高度之間隔物在製造過程期間係藉由具有該材料特性之感光材料形成，故認為使用感光材料形成間隔物之此製程賦予了最終液晶顯示器之獨特結構特性。
雖然已結合目前認為可實踐之例示性實施例描述了本發明，但應理解，本發明不限於所揭示之實施例，而相反，本發明意欲涵蓋包括於附加申請專利範圍之精神及範疇內之各種修改及等效配置。
3．．．液晶層
31．．．液晶分子
100．．．下顯示面板
110．．．第一基板
121．．．閘極線
123．．．電壓降閘極線
124h．．．第一閘極電極
124l．．．第二閘極電極
124c．．．第三閘極電極
125．．．儲存電極線
126．．．電容性電極
127．．．水平部分
128．．．垂直部分
129．．．儲存電極
140．．．閘極絕緣層
154h．．．第一半導體
154l．．．第二半導體
154c．．．第三半導體
157．．．第四半導體
164b．．．第二歐姆接觸島
167．．．第四歐姆接點
171．．．資料線
173h．．．第一源極電極
173l．．．第二源極電極
173c．．．第三源極電極
175h．．．第一汲極電極
175l．．．第二汲極電極
175c．．．第三汲極電極
177c．．．第三汲極電極之寬端
180p．．．下鈍化層
180q．．．上鈍化層
185h．．．第一接觸孔
185l．．．第二接觸孔
191．．．像素電極
191h．．．第一子像素電極
191l．．．第二子像素電極
192．．．垂直主幹部分
193．．．橫向主幹部分
194a．．．第一精細分支部分
194b．．．第二精細分支部分
194c．．．第三精細分支部分
194d．．．第四精細分支部分
199．．．基本電極
200．．．上顯示面板
210．．．第二基板
220．．．阻光部件
220a．．．第一阻光部件
220b．．．第二阻光部件
230．．．彩色濾光片
270．．．共同電極
325．．．間隔物
325a．．．第一間隔物
325b．．．第二間隔物
325c．．．第三間隔物
Clch．．．第一液晶電容器
Clcl．．．第二液晶電容器
Csth．．．第一儲存電容器
Cstl．．．第二儲存電容器
Cstd．．．電壓降電容器
Da．．．第一子區
Db．．．第二子區
Dc．．．第三子區
Dd．．．第四子區
PX．．．像素
Qh．．．第一開關元件/第一薄膜電晶體
Ql．．．第二開關元件/第二薄膜電晶體
Qc．．．第三開關元件/第三薄膜電晶體
Vcom．．．共同電壓
圖1為示意性地說明根據本發明之液晶顯示器之結構之例示性實施例的剖視圖；
圖2A為說明根據本發明之液晶顯示器之間隔物之有色感光材料的例示性實施例之特性的圖；
圖2B為說明通常用以形成液晶顯示器之間隔物之習知感光材料的特性之圖；
圖3A為說明根據曝光量對根據本發明之液晶顯示器之間隔物之例示性實施例的有色感光材料所作之高度改變之圖；
圖3B為說明根據曝光量對液晶顯示器之習知間隔物的感光材料及根據本發明之液晶顯示器之間隔物之例示性實施例的有色感光材料所作之高度改變之圖；
圖4為說明根據本發明之液晶顯示器之一像素之例示性實施例的等效電路圖；
圖5為根據本發明之液晶顯示器之例示性實施例的平面圖；
圖6為沿圖5之液晶顯示器之線VI-VI獲取的剖視圖；及
圖7為說明圖5之液晶顯示器之像素電極之例示性實施例的平面圖。
110．．．第一基板
210．．．第二基板
325a．．．第一間隔物
325b．．．第二間隔物
325c．．．第三間隔物

Claims (29)

  1. 一種液晶顯示器，其包含：面向彼此之一第一基板及一第二基板；一第一間隔物及一第二間隔物，其位於該第一基板上且具有不同高度；及一液晶層，其位於該第一基板與該第二基板之間且包括複數個液晶分子，其中該第一間隔物及該第二間隔物包括一感光材料，該感光材料具有以下的特徵：由該感光材料所形成之一圖案之一高度隨著該圖案之一下表面之一寬度增加而增加，直到達到該圖案之該下表面之一預定寬度，及接著當該下表面之該寬度大於該圖案之該下表面之該預定寬度時再降低該圖案之該高度。
  2. 如請求項1之液晶顯示器，其中：該第一間隔物及該第二間隔物包括一黑色顏料。
  3. 如請求項2之液晶顯示器，其中：該第一間隔物及該第二間隔物包括同一材料。
  4. 如請求項3之液晶顯示器，其中：該第一間隔物與該第二間隔物之該等高度之間的一差為約0.4微米或更大。
  5. 如請求項4之液晶顯示器，其進一步包含：該第一基板上之一阻光部件，其中該第一間隔物及該第二間隔物包括一與該阻光部件相同之材料。
  6. 如請求項5之液晶顯示器，其中：該第一間隔物及該第二間隔物中之具有一較大高度之該間隔物具有一約30微米至約35微米的橫截面寬度尺寸。
  7. 如請求項6之液晶顯示器，其進一步包含：一第三間隔物，其位於該第一基板上且具有一不同於該第一間隔物及該第二間隔物之該高度的高度，其中該第三間隔物包括該感光材料。
  8. 如請求項7之液晶顯示器，其中：該感光材料具有一正感光性。
  9. 如請求項1之液晶顯示器，其中：該第一間隔物及該第二間隔物包括同一材料。
  10. 如請求項9之液晶顯示器，其中：該第一間隔物與該第二間隔物之該等高度之間的一差為約0.4微米或更大。
  11. 如請求項10之液晶顯示器，其進一步包含：該第一基板上之一阻光部件，其中該第一間隔物及該第二間隔物包括一與該阻光部件相同之材料。
  12. 如請求項11之液晶顯示器，其中：該第一間隔物及該第二間隔物中之具有一較大高度之該間隔物具有一約30微米至約35微米的橫截面寬度尺寸。
  13. 如請求項12之液晶顯示器，其進一步包含： 一第三間隔物，其位於該第一基板上且具有一不同於該第一間隔物及該第二間隔物之該高度的高度，其中該第三間隔物包括該感光材料。
  14. 如請求項13之液晶顯示器，其中：該感光材料具有一正感光性。
  15. 如請求項1之液晶顯示器，其中：該第一間隔物與該第二間隔物之該等高度之間的一差為約0.4微米或更大。
  16. 如請求項15之液晶顯示器，其中：該第一間隔物及該第二間隔物中之具有一較大高度之該間隔物具有一約30微米至約35微米的橫截面寬度尺寸。
  17. 如請求項16之液晶顯示器，其進一步包含：一第三間隔物，其位於該第一基板上且具有一不同於該第一間隔物及該第二間隔物之該高度的高度，其中該第三間隔物包括該感光材料。
  18. 如請求項17之液晶顯示器，其中：該感光材料具有一正感光性。
  19. 如請求項1之液晶顯示器，其進一步包含：該第一基板上之一阻光部件，其中該第一間隔物及該第二間隔物包括一與該阻光部件相同之材料。
  20. 如請求項19之液晶顯示器，其中：該第一間隔物及該第二間隔物中之具有一較大高度之 該間隔物具有一約30微米至約35微米的橫截面寬度尺寸。
  21. 如請求項20之液晶顯示器，其進一步包含：一第三間隔物，其位於該第一基板上且具有一不同於該第一間隔物及該第二間隔物之該高度的高度，其中該第三間隔物包括該感光材料。
  22. 如請求項20之液晶顯示器，其中：該感光材料具有一正感光性。
  23. 如請求項10之液晶顯示器，其中：該第一間隔物及該第二間隔物中之具有一較大高度之該間隔物具有一約30微米至約35微米的橫截面寬度尺寸。
  24. 如請求項23之液晶顯示器，其進一步包含：一第三間隔物，其位於該第一基板上且具有一不同於該第一間隔物及該第二間隔物之該高度的高度，其中該第三間隔物包括該感光材料。
  25. 如請求項24之液晶顯示器，其中：該感光材料具有一正感光性。
  26. 如請求項1之液晶顯示器，其進一步包含：一第三間隔物，其位於該第一基板上且具有一不同於該第一間隔物及該第二間隔物之該高度的高度，其中該第三間隔物包括該感光材料。
  27. 如請求項26之液晶顯示器，其中：該感光材料具有一正感光性。
  28. 如請求項1之液晶顯示器，其中：該感光材料具有一正感光性。
  29. 一種形成一液晶顯示器之方法，該方法包括：安置面向彼此之一第一基板及一第二基板；在該第一基板上由一感光材料形成一第一間隔物及一第二間隔物，該第一間隔物及該第二間隔物具有不同高度；及在該第一基板與該第二基板之間安置一液晶層；其中該感光材料具有一材料特性，該材料特性係為由該感光材料所形成之一圖案之一高度隨著該圖案之一下表面之一寬度增加而增加，直到達到該圖案之該下表面之一預定寬度，及接著當該下表面之該寬度大於該圖案之該下表面之該預定寬度時再降低該圖案之該高度。
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