TWI357529B - Liquid crystal display device - Google Patents

Description

1357529 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於液晶十奘置，拉沿丨在& '曰 日顯不裝置特別仏關於有效適用於形 技術者 成有液晶顯示面板之主動元件（例如薄膜電晶體）之某板的 【先前技術】

IPS式（亦稱爲橫電場方式）液晶顯示面极係在像素電極與 相對電極之間產生至少—部分與基板转之電場，藉由該 電場驅動液晶調變透過液晶層乏光而顯示影像者。 於此IPS式液晶顯示面板中，衆所周知者係挟住絕緣 形成之面狀之相對電極和具有線狀部分之像素電極，在 面狀之相對電極和具有線狀部分之像素電極之間產生

場，藉由該電場驅動液晶調變透過液晶層之光而顯示影 之液晶顯示面板D

再者’雖非係關於IPS之文獻，但作爲與本申請發明相 關之先前技術文件有以下者。 [專利文獻1]曰本特開平6·242433號公報 籲 [發明欲解決之問題] 使用前述面狀之相對電極之IPS式液晶顯示面板中，作 爲形成於面狀之相對電極與具有線狀部分之像素電極之間 之絕緣膜，要求例如薄膜厚為100 nm〜500 nm左右之絕緣 膜。而且，考慮到在後續製程之磨擦製程中由於磨擦不足 而發生磁疇之問題，平坦性亦係必要者。 爲此，作爲形成於面狀之相對電極與具有線狀部分之像 < S ) )15311.doc 1357529 素包極之間之絕緣膜，可考慮很薄地塗佈形成塗佈型絕緣 膜之方法。 疋b方法中，在具有大段差（例如1 以上）之貫穿孔 部’塗佈膜厚變得極薄，相對電極和像素電極有可能短 路。 【發明内容】 本發明之優點係可提供不必擔心、於段差部、在絕緣膜兩 • 側形成之電極之間短路之液晶顯示裝置。 猎由本詳細説明書及附加圖式明確本發明之前述及其他 優點和新特征。 [解決問題之方法] …就本中請書中揭*之發明中具代表性者之概要加以簡單 ()一種液晶顯示裝置，其係具有第】基板 八•小六π乐1丞艘 挾^前述第1基板與前述第2基板之間之液晶 =述第1基板具有主動元件、形成於前述主動元件上層 :二絕緣膜、設置於前述第〗絕緣膜上層之第1電極、設 ;月1』述第1電極上層之第2罐结描 緣臈、及設置於前述第2絕 緣膜上層之第2電極， 如述第2絕緣膜係塗佈型絕緣膜， 前述第1絕緣膜具有第1接點孔， 月1J述第2絕緣膜形成於前述第1 ^ _ χ &弟1電極與前述第2電極之間 和則述第1接點孔内， 間 於則述第1接點孔内之前述 J义弟2絕緣膜上形成第2接點 H5311.doc 1357529 孔 接 則述第2電極係像素電極， 則述第2電極經由前述第2接 點孔與前述主動元件電氣連 保：:：述第1電極' 前述第2電極和前述第2絕緣膜形成 ⑺於⑴中，前述第2電極係透明電極。 之膜厚係100 nm以上、 (3)於⑴或⑺中，前述第2絕緣膜 5 00 nm以下。 (4) 於（1)至（3)之任—項中， 述第1電極係透明電極。 (5) 於（I)至（3)之任一項中，& 别述第1電極係反射電極。 (6) 於⑴中，前述反射電極具有凹凸。 (7) 於（I)至（3)之任一項中，i 射電極。 剛述第1電極係透明電極和反 (8) 於（1)至（7)之任一項中 ^ . 貝宁別述第1電極係相對電極，由 藉由前述第1電極和前述第2雷 電極產生之電場驅動前述液 B曰 (9) 於（8)中，前述第2電椏具有槽隙 (10) 於（1)至（7)之任一頊φ 火、χ、吐 — 項中’剛述第2基板具有相對電 極’由藉由前述相對電極夺 #則述第2電極產生之電場驅動 前述液晶。 前述第〗電極和前述第2電 (I])於（】）至（]〇)之任一項中， 極之間具有第3絕緣膜。 (12)於（1)至（11)之任—項中， 貝Τ 則述第2絕緣膜表面平坦 U5311.doc 1357529 二卜，⑴轉己載之構成只是一例，不限定於此。 就猎由於本申請書中揭示之發明中具代表性者得到之 果加以簡單説明如下。 如據本發明之液晶顯不裝置，可防止於段差部、在絕緣 膜兩側形成之電極之間短路。 【實施方式】 以下’參照圖式詳細説明本發明之實施例。 再者，在為説明實施例之所有圖中，對具有同一功能者 使用相同符號，省略其重複説明。 圖1係顯示本發明之實施例之液晶顯示面板之1次像素之 構成之平面圖。 圖2係顯示圖1所示之沿Α·Α，切斷線之截面構造之截面 圖。以下’使用圖2就本實施例之液晶顯示面板之構造加 以説明。 本實施例之液晶顯示面板係使用面狀之相對電極之IPS 式液晶顯示面板，如圖2所示，具有經由液晶層LC被相對 配置之透明基板（100 B)和透明基板（100 A)。本實施例 中，將透明基板（100B)之主表面側作爲觀察侧。 透明基板（100B)具有玻璃基板10B，在玻璃基板10B之液 晶層LC側，從玻璃基板10B向液晶層LC依次形成遮光膜 (BM)及彩色濾光層（CF)、保護層13B、定向膜15B。並且 在透明基板（100B)之外側形成偏光板11B。 另外，透明基板（100A)具有玻璃基板l〇A ’在玻璃基板 10A之液晶層LC側，從玻璃基板l〇A向液晶層LC依次形成 115311.doc 1357529 絕緣膜12、層間絕緣膜13A、作爲相對電極作用之透明電 極（IT02)、塗佈型絕緣膜20、像素電極（IT〇1)、定向膜 15Α。並且，在透明基板（100Α)之外側形成偏光板ηΑ。 另外’絕緣膜12由基底膜12Α、閘極絕緣膜12Β、層間 絕緣膜12C、層間絕緣膜12D構成。 回到圖1 ’ D係影像線（亦稱爲汲極線、源極線）、G係掃 描線（亦稱爲閘極線）、SH1〜SH4係貫通孔（亦稱爲接點 φ 孔）、1係反射電極、2係閘極電極、3係半導體層、4係源 極電極（將影像線D稱爲源極線時亦稱爲汲極電極）。 此處，反射電極1例如係下層之鉬（M〇)(la)與上層之鋁 (Al)(lb)之2層構造。 圖3係顯示圖1之等效電路之圖式，圖3之電容元件（cLc) 係液晶電容，電容元件（Cst)係由挾住塗佈型絕緣膜形成之 像素電極（ιτοι)與作爲相對電極作用之透明電極（ΙΤΌ2)形 成之保持電容（亦稱爲蓄積電容）。 _ 貫際之液晶顯示面板中’圖1所示之等效電路，例如若 係行動電話使用之彩色顯示之液晶顯示面板，次像素數被 配置成240x320x3之矩陣狀。再者，因爲本實施例之液晶 顯示裝置之驅動方法與IPS式液晶顯示裝置相同，故省略 對其驅動方法之説明。 本實施例之液晶顯示面板係半透過型之液晶顯示面板， 於形成反射電極1之區域構成反射型液晶顯示面板，其以 外部分構成透過型液晶顯示面板。 以下，就圖1所示之薄膜電晶體之部分之構成加以説 ί 15311.d〇, 1357529 明。

圖4係顯示圖1所示之沿B-B1切斷線之透明基板（1 00A)側 之截面構造之截面圖。再者，圖4及後述之圖5 A〜圖5C、 圖6 A〜圖6B、圖7、圖9'圖13和圖14中省略了偏光板11A 之圖示。 如圖4所示，在於玻璃基板1 〇A上形成之例如由SiN和 Si〇2之層積膜等構成之基底膜12A上形成半導體層3。再 者’半導體層3由非結晶矽膜或多晶矽膜構成。 於此半導體層3上，形成例如由Si02構成之閘極絕緣膜 12B，於此閘極絕緣膜12B上形成閘極電極2。 於閘極電極2上形成例如由Si〇2、SiN等構成之層間絕緣 膜12C，於此絕緣膜12C上形成影像線（D)和源極電極4。然 後’半導體層3經由貫通孔（SH1)與影像線（D)連接，並 且，經由貫通孔（SH2)與源極電極4連接。 另外’於影像線（D)及源極電極4上，形成由Si〇2、SiN 4構成之層間絕緣膜12D，於此層間絕緣膜12ϋ上形成由 例如丙烯酸樹脂等構成之層間絕緣膜13Α。 此處，在源極電極4上，於層間絕緣膜丨2D及層間絕緣膜 13Α形成貫通孔（SH3)。 本實施例中，在此貫通孔（SH3)内亦形成塗佈型絕緣膜 2〇。此處，於貫通孔（Sh3)内形成之塗佈型絕緣膜2〇上形 成貫通孔（SH4)，藉由在此貫通孔（SH4)内形成之透明導電 膜（例如ITO ;銦錫氧化物），像素電極（IT〇1)與源極電極* 電氣連接。 < S ) 115311.doc 錯此，像素電極（IT01)與形成於像素上之主動元件電氣 連接。’然後’於像素電極（17叫上經由掃描線（G)驅動之 主動元件，㈣像_)寫人f彡像信號。 以下’就圖4所7F之塗佈型絕緣膜20之形成方法加以説 明。 圖5A〜圖5C係説明圖4所示之塗佈型絕緣膜之形成方法 之一例之圖式。 首先，如圖5A所示，以通常之方法於玻璃基板10A上形 成基底膜12A、半導體層3、閘極絕緣膜12B、閘極電極 2、廣間絕緣膜12C、影像線⑼、源極電極4、層間絕緣膜 12D及層間絕緣膜13A，在源極電極4上，於層間絕緣膜 12D及層間絕緣膜13A上形成貫通孔（SH3)。並且，形成作 爲相對電極作用之透明電極（IT〇2)和反射電極i。然後， 使塗佈型絕緣材料20a成爲厚度例如為2〜5 μΐΏ之膜。再 者，形成層間絕緣膜13Α，其膜厚例如為μπιβ 其次’如圖5Β所示，將塗佈型絕緣材料2〇薄膜化使之膜 厚例如為100〜500 nm。 作爲進行此薄膜化之方法，塗佈型絕緣材料20a係感光 性材料時’以未曝光顯像’或藉由灰化使厚度變薄即可， 另外，塗佈型絕緣材料20a係非感光性材料時，可藉由全 面飯刻法進行。 其次’如圖5C所示’形成貫通孔（SH4)，形成塗佈型絕 緣膜20。 此貫通孔（SH4)在塗佈型絕緣材料2〇a係感光性材料時， 115311.doc 12 1357529 可藉由曝光、顯儅阳少 0 , …… 外，塗佈型絕緣材料蝴 感先性材科％，進行光刻即可。 圖6 A〜圖6B #圖d α Λ 係圖4所不之塗佈型絕緣膜之形成方法之宜 他例之説明圖。 〃 首先’如圖6Α所示，以诵當夕古，土认+寺 方法於玻璃基板1〇Α上形 成基底膜12Α、丰填姊思·3 ΒΒ , 9㈣Μ 1絕緣膜i2B'間極電極

她2 C、影像線（D)、源極電極4、層間絕緣膜 】概層間絕緣膜13A，在源極電極4上，於層間絕緣膜 12D及層間絕緣膜13A上形成貫通孔（SH3)。並且，形成作 爲相對電極作用之透明電極（IT〇2)和反射電極】。然後， 使感光性塗佈型絕緣材料2 Q a成爲厚度例如為2 膜。 其久’如圖6B所示，藉由半曝光技術使貫通孔（SH4)部 =(圖6之箭頭A部分）充分曝光、其他部分（圖6之箭頭6部 分）半曝光。然後顯像形成厚度例如為1〇〇〜5〇〇 nm、具有 貫通孔（SH4)之塗佈型絕緣膜2〇。 再者，作爲感光性之塗佈型絕緣膜20a，在以未曝光顯 像時使用膜厚降低量（膜厚變薄量）多者時，在圖印中，亦 可使用通常之曝光、顯像代替半曝光技術。 圖7係顯示本實施例之液晶顯示面板之變形例之透明基 板（100A)側之戴面構造之截面圖。此圖7係顯示與圖】所示 之B-B’切斷線相當部分之截面構造之截面圖。 圖7所示之構造，係於作爲相對電極作用之透明電極 (IT02)與反射電極1上藉由CVD法形成絕緣膜23，在其上 115311.doc 1357529 形成塗佈型絕緣膜2〇者。 像素電極 另外，絕緣膜23亦可形成於塗佈型絕緣膜2〇與 (IT01)之間。

圖13係顯示作爲塗佈型絕緣膜20之形成方法，报薄地塗 佈塗佈型絕緣材料之情形之圖式。作爲塗佈型絕緣膜別之 形成方法，於很薄地塗佈塗佈型絕緣材料之情形，、如圖 13A所不’在貫通孔(SH4)之區域，塗佈型絕緣膜2〇之膜厚 變薄’作爲相對電極作用之透明電極（IT02)和像素電極 (ΙΤ01)可能短路。如此’很薄地塗佈形成塗佈型絕緣材料 時，在貫通孔（SH4)之周圍，塗佈型絕緣膜2〇之表面可能 成未被充分平坦化之狀態。另外，為避免短路之問題，在 貫通孔（SH4)之周圍不形成相對電極即可。但是，此時存 在顯示用面積減少，開口率變小之問題。另外亦有保持電 谷變小之問題。 、

對此，在本實施例中，如圖4之Α所示，在貫通孔（sH4) 之區域，因爲塗佈型絕緣膜20之膜厚足夠，故表面平坦且 覆盍率良好’作爲相對電極作用之透明電極（ΙΤ〇2)和像素 電極（ΙΤ01)不會短路。所以，在貫通孔（SH4)附近亦可形 成相對電極。 另外’因爲層間絕緣膜13A、塗佈型絕緣材料2〇a、塗佈 型絕緣膜2 0之膜厚只是一例，故不限定於例示之範圍。另 外’層間絕緣膜】3 A之膜厚係塗佈型絕緣膜20之膜厚之兩 倍以上時，如在圖〗3之説明，如只是很薄地塗佈塗佈型絕 緣材料20a則段差部周圍之平坦化可能不充分，所以宜藉 115311.doc Λλ 由如圖5A〜圖5C或圖6A〜圖6B所示之製程形成。 圖14如顯示在作爲相對電極作用之透明電極與反 射電極1上形成藉由CVD法形成之絕緣膜23，使相對電極 與像素電極（IT01)之間絕緣之情形之圖式。 ，時如圓丨4之A所示，因爲無法使藉由反射電極1之凹 凸平坦化，故發生磨擦不足，由此發生磁疇導致對比度降 低。 但疋，在本實施例中，如圖4之3所示，可吸收反射電極 1之段差，使塗佈型絕緣膜20之表面平坦化。由此，可防 止由於磨擦不足產生之磁疇，提高對比度。 再者，在前述之專利文獻】中記載有具有平坦化膜（2ι〇) 之液晶顯示面板。但是，此專利文獻i中沒有揭示以塗佈 型絕緣膜20形成保持電容。 再者，在本實施例中，像素電極（IT〇1)亦可取代如圖】 示之八有部分成開放狀缺口之梳形而使用如圖8所示 之内部具有封閉狀缺口 30之矩形形狀。圖}、圓8之任一情 形之像素電極倶係具有線狀部分之構造。 面板之變形例之透明基 此圖9係顯示與圖1所示 之截面圖。 圖9係顯示本實施例之液晶顯示 板（100Α)側之戴面構造之戴面圖。 之Β-Β’切斷線相當部分之裁面構造 圖9所示之構造，係為使入射至反射電極】之光擴散、反 射之在反射電極丨上形成凹凸者。此等構造亦能吸收反射 電極1之凹凸，使塗佈型絕緣膜2〇之表面平坦化。 再者，圖9所示之構造中，省略了相對電極之圖示，但 1153M.doc 15 1357529 其於通常之IPS式液晶顯示面板情形下，形成於透明基板 (1〇〇A)側’或於縱電場方式（例如TN方式或AV方式等）液曰 顯不面板情形下，形成於透明基板（100B)側《另外，在 IPS方式之情形下’反射電極1亦可兼作相對電極。 如此，本發明並非限定於使用面狀之相對電極之lps方 式液晶顯示面板，亦適用於通常之lps方式液晶顯示面板 或縱電場方式液晶顯示面板。 此時，透明電極（IT02)或反射電極i作爲在與像素電極 (IT01)之間形成保持電容（Cst)之電極使用。 另外，縱電場方式液晶顯示面板之情形下，像素電極 (職）可係、無槽隙之形狀，亦可為進行多域化形成槽隙。 圖10係顯示本發明之實施例之液晶顯示面板之變形例之 1次像素之構成的平面圖。 圖11係顯示圖1〇所示之沿Α·Α，切斷 力®r踝之截面構造之戴面 圖。 圖1 〇、圖11所示之構造係將本發 、曰一 奴月週用於通常之IPS式 液晶顯示面板時之構造之圖示者。

士再者，圖10、圖】1中1703表示相對電極。再者，圖U 中’透明電極（IT02)之下層側（玻璃基板側）省略了層 間絕緣膜13Α以外之構造之圖示。 ,τ__ 在圖〗〇中’透明電極 (ITQ2)亦有相對電極和形成保持電容之作用 圖1 2係顯示本發明之實施例之 日日❺不面板之變形例之 截面構&之平面圖。此圖12係顯示鱼 /、圆1所不之Α-Α，切斷 線相§部分之截面構造之截面圖。 ll53n.doc • 16 - 圖1 2所示之構造係將本發明適用於縱電場方式液晶顯糸 面板時之構造之圖示者。 縱電場方式液晶顯示面板中，相對電極（亦稱爲共遏電 極）(IT03)形成於透明基板（1〇〇]3)側。另外，透明電极 (ΙΤ02)有形成保持電容之作用。另外，亦可與圖9之實施 例組合形成反射電極1。 以上，基於前述實施例就本發明者之發明進行了具體說 明，但本發明不限定於前述實施例，理所當然的，在不聣 離其示曰之範圍内可作各種變更。 例如’亦可適用於非半透過型之透過型或反射型之液晶 顯不裝置。適用於透過型時，可省略反射電極丨。適用於 反射型時’取代透明電極（ΙΤ02)而形成反射電極1即可。 透過型或半透過型時，亦可在液晶顯示面板之背面配置 未圖不之月光燈。反射型時’亦可在液晶顯示面板之前面 (觀察者側）配置未圖示之前燈。 另外’本發明不限定於液晶顯示裝置，對於具有主動元 牛矛保持電谷之顯示裝置亦可適用。 【圖式簡單說明】 产員示本务明之實施例 < 液晶顯示面板之1次像素之 構成之平面圖。 圖2係顯示圖1 μ _ 只Τ Β] i所不之沿Α_Α，切斷線之截面構造之截面 圖0 圖3係顯示圖1夕楚4 & 口1之4效電路之圖式。 圖4係顯示圖^祕_ 口1所不之沿B-B，切斷線之透明基板（100A)側 1153ll.doc 1357529 之戴面構造之截面圖》 圖5 A〜圖5 C係説明圖4所 之一例之圖式》 圖6Α〜圖6Β係説明圖4所 之其他例之圖式。 示之塗佈型絕緣膜之形成方法 不之塗佈型絕緣膜之形成方法 圖7係顯示本發明實施例之液晶 队B日顒不面板之變形例之透 明基板（1O0A)側之戴面構造之截面圖。

圖8係顯示像素電極之變形例之圖式。

圖9條顯示本發明會祐你丨夕游Β _ , M 4 1弛例之展日日顯示面板之變形例之透 明基板（100Α)側戴面構造之截面圖。 圖10係顯示本發明實施例之液晶顯示面板之變形例之ι 次像素之構成的平面圖。 圖1〗係顯示圖10所示之沿Α_Α，切斷線之截面構造之截面

圖1 2係顯示本發明之實施例之液晶顯示面板之變形例之 截面構造之平面圖。 圖13係顯示作爲塗佈型絕緣膜20之形成方法，很薄地塗 佈塗佈型絕緣材料而形成之情形之圖式。 圖14係顯示在作爲相對電極作用之透明電極（ΙΤ02)與反 射電極1上形成藉由CVD法形成之絕緣膜，使相對電極與 像素電極（ΙΤΟ1)之間絕緣之情形之圖式。 【主要元件符號說明】 1 反射電極 la 下層之li (Mo) 115311.doc -18- 1357529 lb 上層之鋁（Al) 2 閘極電極 3 半導體層 源極電極 玻璃基板 偏光板 絕緣膜 4

10A、10B

11 A、11B 12

12A

12B

12C

12D

13A

13B 15A、15B 20 20a 30

100A 、 100B

BM

CF CLc

Cst

D G 基底膜 閘極絕緣膜 層間絕緣膜 層間絕緣膜 層間絕緣膜 保護層 定向膜 塗佈型絕緣膜 塗佈型絕緣膜 封閉狀缺口 透明基板 遮光膜 彩色濾光層 電容 電容 影像線 掃描線 19 115311.doc 1357529 ITOl IT02 IT03

LC SHI、SH2、SH3、SH4 像素電極 透明電極 相對電極 液晶層 貫通孔（接點？L )

I15311.doc 20·

Claims (1)

1357529

第095139879號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(100年9月） 十、申請專利顧： 1 · 一種液晶顯示裝置，其係具有 —---- 苐1基板； 第2基板；及 挾在前述第1基板和前述第2基板之間之液晶； 其特徵在於： 岫述第1基板具有主動元件、形成於前述主動元件上 層之第1絕緣膜、設置於前述第1絕緣膜上層之第1電 極、設置於前述第1電極上層之第2絕緣膜、及設置於前 述第2絕緣膜上層之第2電極； 前述第2絕緣膜係塗佈型絕緣膜； 前述第1絕緣膜具有第1接點孔； 前述第2絕緣膜形成於前述第1電極與前述第2電極之 間和前述第1接點孔内； 於則述第1接點孔内之前述第2絕緣膜中形成有第2接 點孔； 重疊之第1區域及前述第2 nm以上、500 nm以下之 前述第2絕緣膜於第2電極所 接點孔附近之第2區域具有1〇〇 厚度； 則述第2電極係像素電極； 刖述第2電極經由前 連接；及 藉由前述第1電極、 成保持電容。 述第2接點孔與前述主動元件電氣 别述第2電極和前述第2絕緣膜形 J1531M000928.doc 1357529 2. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中 前述第2電極係透明電極。 3. 如請求項1或2之液晶顯示裝置，其中 前述第1電極係透明電極。 4. 如請求項1或2之液晶顯示裝置，其中 前述第1電極係反射電極。 5. 如請求項4之液晶顯示裝置，其中 前述反射電極之形狀係不平坦。 6. 如請求項1或2之液晶顯示裝置，其中 前述第1電極係透明電極和反射電極。 7. 如請求項1或2之液晶顯示裝置，其中 前述第1電極係相對電極，由藉由前述.第1電極和前述 第2電極產生之電場驅動前述液晶。 8. 如請求項7之液晶顯示裝置，其中 前述第2電極具有槽隙。 9. 如請求項1或2之液晶顯示裝置，其中 前述第2基板具有相對電極，由藉由前述相對電極和 前述第2電極產生之電場驅動前述液晶。 10. 如請求項1或2之液晶顯示裝置，其中 前述第1電極與前述第2電極之間具有第3絕緣膜。 11. 如請求項1或2之液晶顯示裝置，其中 前述第2絕緣膜之表面係平坦者。 115311-1000928.doc