TW584779B - Liquid crystal displays having multi-domains and a manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
584779 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（1 發明背景 (a) 發明範疇 本發明有關一種液晶顯示器（LCDs)及其製造方法，尤其 有關一種於像元區中具有多個功能區域之垂直對正液晶顯 示器（VA LCDs)及其製造方法。 (b) 相關技藝描述 液曰曰顯示器（LCD)包括兩片基板及夾置於其間之液晶層。 入射光之透光度係藉著施加於該液晶層之電場強度而控 制。 垂直對正之扭轉向列（VATN)液晶顯示器具有一對透明基 板’其内表面上各具有透明電極，介於該基板之間而具有 負各向異性之對掌性向列液晶層、及一對個別收附於該基 板之外表面之偏光板。該LCD於斷開狀態下，即液晶層上未 施加電場之狀態下，該液晶分子之分子軸或長軸係垂直於 該基板。另一方面，LCD於連通狀態下，即液晶層上施加因 電極間相異電壓所致之充足電場之狀態下，該液晶分子之 長軸因負各向異性而平行於該基板，因有該對掌性而螺狀 扭轉’螺距係由一片基板之内表面至另一片基板之内表 面。疋故’该液晶分子之長軸取向係連續性地變化。 正常黑色模式下之VATN LCD具有一斷開狀態，其因該液 晶分子於該斷開狀態下均勻對正垂直於該基板而充分黑 暗。因此，反差比較習用TN LCD高出甚多。此外，視角與 觀看方向有密切關係。因此，Clere於美國專利第5，136 4们 號而Hir0se於美國專利第5,229,873號中揭示藉著於電極中提 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs ) Μ規训X Μ?公楚 --------j— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 、11 A7 B7 五、發明説明（2 供隙孔而於像元中形成多功能區域。 本發明之一目的係开; 以増大視角範圍。’―種供多功能區域使用之圖裂， 本發明另一個目的#诂 之步驟。 係減少形成供多功能區域使用之圖型 本發明另一個目的你攸 光，以改善反差比。 多功能區域之邊界附近的漏 形成則述本發明目的，於位在TFT基板上之像元電極中 〉成隙孔圖型，並於、、虐名00 - 、、 万、/應色态基板上形成突出圖型，以形成 視晶之多功能區域對正。 -有負甩各向異性之液晶層可放置於該基板之間，而 個別於該基板之内表面上形成對正層。 4基板之外表面上可收附一對偏光板，其偏光方向以彼 此垂直為佳。 片基板與其所收附之一偏光板之間可附加補償膜，可 使用雙軸補償膜或a _板及C _板補償膜之組合物。該雙軸或 a-板補償膜之低速軸以平行或垂直於該偏光板之偏光方向 為佳。 可於與偏光板之偏光軸成45度之角度下形成楔型之隙孔 圖型及突出圖型。 該隙孔圖型可為與該偏光板之偏光軸垂直之十字型或X 型’而該突出圖型可為環繞該隙孔圖型之四角型。該十字 型圖型之寬度自中心往該圖型邊緣縮小。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X 297公釐） (請先閑讀背面之注意事頊再填寫本頁〕 訂 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 584779
該隙孔圖型之寬度、該突出圖型之宽度及該突出圖型之 高度個別為3至20微米、3至20微米及〇·3至3微米。 土 上層基板上可形成與該突出圖型重疊之黑色矩陣，而下 層基板上可形成與隙孔圖型重疊之線路。 為達成本發明目的，具有楔型隙孔圖型之像元電極係形 成於下層基板上，而與該隙孔圖型交替且平行之突出圖= 係於上層基板上。 ’ 土 於該上層基板中，形成與該隙孔圖型重疊之黑色矩陣。 泫黑色矩陣包括與該突出圖型重疊之第一個部分、與兮 楔型隙孔圖型及該突出圖型之彎曲點交叉之第二個部分^ 覆蓋該隙孔圖型及該突出圖型與像元電極之邊界接合的部 分之第三個部分。 σ 該黑色矩陣之第三個部分可為三角形。 該黑色矩陣可包括與該隙孔圖型重疊之第四個部分。 該像元電極介於該隙孔圖型與突出圖型之間之邊緣部分 可與該隙孔圖型垂直。 77 於本發明之製造方法中，TFT基板之隙孔圖型係於形成像 元電極之步驟中同時形成。隨之根據交替並平行排列隙孔 圖型之方式以於濾色器基板上形成突出圖型。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 該突出圖型可藉著塗覆感光性薄膜、曝光、顯影及洪烤 該膜而形成。 ' 如前文所述，隙孔圖型係於製作IT〇像元電極圖型之步驟 中形成’而濾色器上可不塗覆鈍化膜。結果，減少製造步 驟之數目。 -6 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 584779 A7 B7 五、發明説明（4 ) 附圖簡述 圖1 A及1 B係為本發明VATNL CD個別於黑色狀態及白色 狀態下之示意圖。 圖2係為用以形成本發明多功能區域之佈線圖型的配置 圖。 圖3 A及3 B係為本發明VATN LCDs之剖面圖。 圖4 A及4 B個別為本發明第一個及第二個具體實例之 VATN LCDs之剖面圖。 圖5係為本發明第三個至第十個具體實例之VATN LCD之 剖面圖。 圖6係為本發明第三個具體實例具有用以形成多功能區域 之圖型之VATN LCD中之像元的配置圖。 圖7係為圖6中（a)之部分放大圖。 圖8 A及8 B係為本發明第四個具體實例具有用以形成多功 能區域之佈線圖型之VATN LCD中的像元配置圖。 圖9係為圖8 A中（b )部分之放大圖。 圖10係為具有本發明第五個具體實例之經修飾閘極線之 TFT基板中的像元區配置圖。 圖11係為本發明第五個具體實例具有黑色矩陣及突出圖 型之滤色器基板中像元區的配置圖。 圖12係為具有圖10及11所示之TFT基板及濾色器基板之 LCD中像元的配置圖。 圖13係為圖12所示之[CD沿XIV-XIV，線所得之剖面圖。 圖14係為本發明第六個具體實例具有黑色矩陣之濾色器 rAW K— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂
584779 發明説明（5 基板中像元區的配置圖。 圖15係為本發明第七個具體實例具有經 、 LCD中像元之配置圖。 > 丰像元電極之 圖16係為本發明第八個具體實例具 域之圖型之LCD中像元之配置^ 彡成多功能區 ，圖17及18各為本發明第九個及第十個具體 形成多功能區域之圖型之LCD中像元之配置圖。八 圖19A至圖19E係為於製造圖5所示之1触° 器基板之中間結構的剖面圖。 一貫例時’濾色 圖20A至圖20D係為於製造圖5所示之具體 板之中間結構的剖面圖。 & ϋ佳具體實例詳i 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 --------參l· — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}
、1T 下文將參照附圖更詳細地描述本發明，其中出示本發明 &佳具實例例。^ ’本發明可於許多不同形式下具體實 現’應不受限於本發明所列示之具體實例，此等發明係用 於使揭不芫整，而將本發明範圍充分傳達給熟習此技藝 者。附圖中，為明瞭計，誇大該層及區域之厚度。全文中 相同編號表示相同元件。已知當一元件諸如薄層、區域或 基板被稱為位於另一元件“上層，，時，其可直接位於該另— 元件上或亦可存有中間層元件。 圖1 Α及1 Β係為本發明VATN LCIM@別於黑色狀態及白色 狀態下之液晶分子對正的示意圖。 如圖1 A及1 B所示，兩片玻璃或石英基板丨及2彼此相間 隔杰基板1及2之内表面上個別形成由透明導電性材料諸 -8 - 584779 A7 五、發明説明（6
TO (氧化銦錫）等所製造之透明電極^ 2及”，冑別於彼上 層形成各向同性或垂直對正層14及24。於基板i及2之間放 置液曰日層1GG ’其包括具有負介電各向異性之對掌性向列液 晶材料。可使用混合有對掌性摻雜劑之向列液晶取代該對 掌性向列液晶。於基板…之外表面上附加偏光板似 23。偏光板13及23個別使人射於液晶層⑽上之光線及離開 液晶層100之光線偏折。該偏光板13及23之偏光方向以IA 及1 B中之箭號表示，係彼此垂直。該對正層14及24經摩擦 或不經摩擦。 圖1A顯示未施加電場之斷開狀態。液晶層1〇〇中之液晶 分子3之長軸或分子軸係藉著對正層14及24之對正力而對正 於與基板1及2之表面垂直之方向。 附加於下層基板1之偏光板13之偏光係於不改變其偏光下 通過該液晶層100。之後，該光被附加於上層基板2之分析 器23阻斷而產生黑色狀態。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 J-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1 B顯示於液晶層1 〇〇上施加充分電壓時之連通狀態。液 晶層100中之液晶分子3自下層基板1至上層基板2螺狀扭轉 90 ’而液晶層100之定向子連續變化。然而，接近兩基板 1及2之内表面處，因為對正層14及24之對正力大於因施力 電場所致之力，故液晶分子保持垂直對正。 偏光板13所產生之偏光通過該液晶層100，其偏光根據、、 晶層100之定向子的改變而旋轉90° 。因此，先通過分析= 23而得到白色狀態。 ° 圖1 A及1 B所示之LCD係為以下本發明具體實例之某 土 結 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 584779
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 構。 參二圖2、3 A及3 B描述本發明具體實例例之基本結構及 用乂補^視角之原理。此時，液晶層呈現對掌性向列性或 混合有對掌性摻雜劑之向列性，以具有負各向異性。 圖2係為具有用以形成多功能區域之隙孔之vA丁n lCD之 -置圖而圖3 A係為顯示本發明電極結構及液晶分子之對 正之VATNLCD的剖面圖。圖2及3八為簡明計僅出示數個元 件’因此省略諸如偏光板等元件。 士圖2及圖3A所不，形成於下層基板1上之ITO電極15具 有於水平方向延伸之楔型隙孔4。雖然該隙孔4具有直線形 狀’但其實際上具有寬度。該下層基板i與上層具有透明共 用兒極25之上層基板2相對。包含液晶分子3之液晶層係夾 置於兩片基板1及2之間。 不^加私％時，孩液晶分子3垂直對正以於正交偏光板 (未不)下顯示黑色狀態。於電極15及25上施加電壓時，因 電極15及25間之電壓差而使液晶層中生成電場。基板15及25 之間大部分區域中之電場方向皆與基板U2垂直。然而， 接近涊ITO電極I隙孔4之處，該電場係彎曲而非完全與基 板1及2垂直。接近隙孔4之電場稱為邊緣電場，該邊緣電 場相對於隙孔4係呈對稱。 因為該液晶分子3之長軸傾向與電場方向垂直，故該隙孔 4附近之液B曰分子3之長軸相對於隙孔4於相反方向對稱地 傾斜。此外’該分子軸傾向自上層基板2()向著下層基板2扭 轉。結果’㈣孔4之兩側形成兩個具有相反之液晶分子3 •10· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格公釐)
Aw K-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
•1T 584779 A7 B7 五、發明説明（8 ) 傾斜方向之功能區域，其可補償視角。 使用具有對稱剖面之突出物取代隙孔4可產生相同效果 下文將針對此情況進行描述。 圖3 B係為本發明具有突出物之VATN LCD之剖面圖。^ LCD足配置圖除編號4外皆與圖2相同，其可视為突出物。 •如圖3B所示，於下層基板丨上形成具有楔型剖面之直与 哭出物5，並延伸於水平方向。雖然突出物5具有直線开 狀，但其實際上具有寬度。一垂直對正層14係形成於^ 上。該下層基板1與上層基板2相對，包含液晶分子3之洛 晶層係夾置於兩片基板1及2之間。~ 不施加電場時，接近該突出物5之液晶分子3因為液晶分 子3傾向藉著對正層14之對正力而垂直於對正層μ表面，故 而垂直於該突出物5表面。因為突出物5之剖面對稱，故分 子3相對於突出物5對稱排列。因此，即使於斷開狀態下仍 於哭出物5〈兩側面上產生兩個相對於該突出物$具有相反 傾斜方向之功能區域。 於基板1及2之間施加電場時，該兩功能區域中之液晶分 子3炊傾斜於相反方向，而傾向與該基板1及2水平地排列。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 I:二近上層基板2無隙孔或突出物之表面及接近介於 :::孔…出物5間之_離隙孔4或突出物5之中心之 二子近隙孔4或哭出物5之電場的影響。該區中之 /刀子3 I排列可能不均勻，而 此，並栌冲、人工u计 心。時間可能不是很短。因 物。…片基板1及2上提供圖型諸如隙孔或突出 本紙張尺錢财si -11 - 584779 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 五、發明説明（9 圖4A及4B各為本發明第一個及筮 十义/j示夂罘一個具體實例之LCDs 之剖面圖。 如圖4A所示，於下層基板}上所形成之汀〇電極丨5具有直 線隙孔4，而位於與下層基板丨相對之上層基板2上之共用 電極25上斫具有直線隙孔44。包含液晶分子3之液晶層係夾 置於基板1及2之間。由上方觀測時，該隙孔料與該隙孔4 平行且相間隔。 由兩隙孔4及44所形成之邊緣電場使介於相鄰隙孔4及44 間之區域中的分子傾斜於相同方向。因此，介於隙孔4及料 間足區域中的液晶分子3更均勻地對正，而應答時間更短。 其次，如圖4B所示，於下層基板丨上形成具有楔型剖面 之直線突出物5，而於彼上層形成垂直對正層丨4。於上層基 板2與該下層基板丨相對處形成具有楔型剖面之直線突出物 55，而於彼上層形成垂直對正層24。該突出物5及55由上方 觀測時彼此平行而相間隔。包含液晶分子3之液晶層係夾置 於基板1及2之間，而液晶分子3藉著該對正層14及24之對正 力而與該對正層14及24表面垂直。 與第一個具體實例相同地，介於相鄰突出物5及55間之區 域中的分子藉著突出物5及55而傾斜於相同方向。因此，介 於突出物5及55間之區域中的液晶分子3更均勻地對正，而 應答時間縮短。 然而，該第一個及第二個具體實例之LCDs可能具有某些 問題。 如下文所述，圖4A及圖4B所示之LCD的製造步驟數目增 12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2κ)χ297公釐 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 加0 首先，若圖4A所示之上層基板2具有位於該共用電極25 下層（濾色n ’而使用IT0蝕刻劑進行共用電極25之澄式蝕 刻以形成隙孔4及44,則該蚀刻劑可攻擊或污㈣色器。因 此’由有機或無機材料所製造之純化膜應m慮色器與 該ITO電極之間。因此，可加入形成鈍化膜之步驟。、 其次，圖4B所示之LCD中可加人形成突出物5及55 驟。 此外，接近該突出物5及55處可能因為接近突出物5及55 處^液晶分子3之長軸於斷開狀態不與基板丨及2垂直，故 可能產生漏光。是故，黑暗狀態下之亮度增加，而反差比 降低。 現在，為了解決此等問題，描述第三個至第十個具體實 例之LCDs。 圖5顯示本發明第五個至第十二個具體實例具有多個功能 區域之垂直對正液晶顯示器的剖面圖。該具實例中之液晶 層係夾置於上層基板與下層基板之間，而包含具有負各向 異性及對掌性之液晶材料。 如圖5所示，於下層絕緣基板1〇之内表面上之IT〇像元電 極200中形成直線隙孔270，並於彼上層塗覆垂直對正膜 240。黑色矩陣110及位於黑色矩陣而之濾色器12〇係於上層 絕緣基板20與該下層基板1 〇相對之内表面上形成。於該黑 色矩陣1 10上形成多個直線突出物170，而於彼上層塗覆垂 直對正膜140。該上層及下層基板20及1〇係排列成使突出物 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） --------衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 584779 A7 B7 五、發明説明（11 ) 170及隙孔270交錯排列。於兩片基板1〇及2〇之間夾置有負 介電各向異性之液晶層，藉著垂直對正膜240及140而垂直 對正於基板10及20之表面。 此外’於所組合之基板10及2〇之外表面上附加偏光板13及 23。該偏光板13及2 3之偏光軸彼此垂直。 補償膜133及233係個別夾置於偏光板13及23及基板20及 200之間。其中一層補償膜可為a-板補償膜，而另一層為c-板補償膜。或兩層補償膜可皆為c _板補償膜。雙軸補償膜 可用以取代該單軸補償膜，此情況下，該雙軸補償膜可僅 附加於一片基板上。a-板或雙軸補償膜之低速軸-其係為具 有最大折射率之方向-可與偏光板丨3及23之偏光方向平行或 垂直。 此情況下，因為僅於一片基板2〇上形成突出物丨7〇 ,故該 突出物170附近之漏光較第二個具體實例少。 此外，因為於該濾色器120上形成突出物17〇，不需蝕刻 共用電極（未示），故該濾色器基板之製造方法較第一個具 體實例簡易。此外，因為下層基板不具有突出物，故該下 層基板之製造方法較第二個具體實例簡易。 下文將詳細描述LCD之製造方法。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖5所示之LCD可具有各種配置，其係描述於第三個至第 十個具體實例。 本發明第三個至第十個具體實例係有關一種於像元區域 中具有用以形成四個功能區域之圖型之液晶顯示器 (LCDs)。 -14- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 584779 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（12 ) 現在’參照圖6描述本發明之第三個具體實例，該圖顯示 具有用於四個功能區域之圖型的像元。 包括多個位於濾色器基板上之直線突出物π〇之突出圖型 及包括多個位於TFT基板1〇上之像元電極2〇〇中之直線270之 隙孔圖型具實質楔型，其彎曲部分位於通過該像元中心之 橫向中心線上。該突出物n〇及隙孔27〇係交錯排列，彼此 平行’而每個半邊各位於橫向中心線之上及下側面。 由隙孔270或突出物170所分隔之相鄰兩區域中位於上半 部或下半部中之液晶分子具有相反傾斜方向。因此，於不 同之一半邵分中得到兩個功能區域。 此外’上半部及下半部中之液晶分子具有不同之傾斜方 向。因此’於單一像元中得到具有不同傾斜方向之四個功 能區域，以使視角大於第一個及第二個具體實例。 於相對於偏光軸111成45度角處形成隙孔270及突出物 170，該液晶分子之長軸垂直於突出物17〇及隙孔270。因 此’該液晶分子之長軸與偏光軸1丨1及222之偏光方向成45 度（或135)角度。如前文所述，因為四個功能區域具有不同 之傾斜方向，故視角增大。 然而，於此具體實例中，液晶分子之配置於接近圖型17〇 及270之彎曲處變成不規則，於隙孔270接合該像元電極2〇〇 邊界之附近因為其間角度係為銳角，故產生轉化線，如圖7 所示，其係圖6之（a)部分的放大配置圖。圖7顯示於A區域 中之液晶分子之排列變成紊亂，導致亮度降低。而且，該 排列紊亂可能因為施加不同像元電壓使該紊亂區域移動而 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
584779 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 A7 五、發明説明（13 造成殘像。 根據圖8A及8B所示之本發明第四個具體實例，可去除於 第三個具體實例中產生轉化線。 忒圖型之形狀貫質上與該第五個具體實例之圖型相同。 即，於濾色器基板上所形成之突出圖型17〇及於tft基板所 形成之隙孔圖型270具模型，而突出物17〇及該隙孔27〇交錯 排列。該楔型圖型之彎曲部分位於通過像元中心之橫向中 心線，而具有隆凸點及凹陷點。 第一個分枝突出物172自該突出物17〇之隆凸點向該隙孔 270之凹陷點延伸，而分枝隙孔272〜自隙孔27〇之隆凸點沿著 泫橫向中心線向突出物17 〇之凹陷點延伸。 该突出圖型170之第二個分枝突出物J 7丨係自突出物i 7〇緊 鄰於孩像兀電極200之邊緣之點向該像元電極2〇〇與該楔型 隙孔圖型270實質形成銳角之點❶因此，位於兩基板上之圖 型270及170之末瑞彼此緊鄰，而該圖型27〇及17〇僅具有鈍角 以去除該轉化線。 即’該液晶分子係如圖9所示般地沿分枝突出物m相對 排列’該圖係為圖8 A之（b )部分之放大配置圖。 第一個及第二個分枝突出物171及172及分枝隙孔272之寬 度由連接於圖型170及270之點向著分枝171、172及272漸 減。該直線突出物170及該直線隙孔270之寬度以介於3至2〇 微米範圍内為佳，而其間距係為5至2〇微米範圍内。 於本發明第五個具體實例中，可使用黑色矩陣或線路取 代形成分枝圖型以防止轉化線。 _ 16 _ 本中國 Α4規格（210Χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 584779 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（14 ) 圖10及11個別為第五個具體實例之丁FT基板及濾色器基板 之配置圖。 如圖10所示，輸送掃描信號之閘極線2 10之部分2 11係具 有實質上與一隙孔270相同之形狀，其具有圖8A及8B所示 之形狀。即，該部分2 11係為無底邊之梯形。由不透明金屬 製造之部分2 11阻斷來自後照光之光線，因而可去除因隙孔 270所致之漏光或亮度降低。 其次，如圖1 1所示，於該濾色器基板上形成黑色矩陣1 1 0 以覆蓋產生轉化線之區域及該濾色器基板上之突出物丨70、 171及172。如前文所述，該轉化區係為位於該TFT基板上之 隙孔270與該像元電極200之邊緣緊鄰之區域及該楔型圖型 170及270彎曲之區域。 如圖11所示，覆蓋該轉化線之黑色矩陣圖型包括環繞而 界定一像元區域之邊緣部分、覆蓋該圖型170之楔型部分、 覆蓋介於楔型突出物170及隙孔270間之轉化線之三角形部 分及橫跨該像元區而覆蓋於該圖型170及270之彎曲部分中 產生之轉化線之中心部分。 由該黑色矩陣1 10防止因轉化線或圖型170及270而產生之 漏光。而且，雖然形成黑色矩陣1 1 〇以具有相對大之面積， 但該鏡孔比不再降低，因為黑色矩陣所覆蓋之區域不用於 顯示。 圖12係為具有圖10及11所示之TFT基板及濾色器基板之 LCD中的像元配置圖。圖π係為圖12中之LCD沿χπΐ-χιπ,線 所得之剖面圖。 -17 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -- ---------衣：-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ 584779 五、發明説明（15 ) 如圖12及13所示，閘極線之部分211係於下層tft基板上 形成。該閘極線210具有無低邊之梯形形狀。一絕緣^ 22〇 覆蓋該間極線。於該絕緣層22〇上形成像元電極2〇〇，去除 一部分像元電極200以於該閘極線21〇之211部分上形成楔型 隙孔圖型270。於該像元電極2〇〇上形成垂直對正層24〇。 另一方面，於上層濾色器基板2〇上形成黑色矩陣11〇以覆 蓋該像元電極200、突出物170及轉化區域之外側面。於位 於該黑色矩陣Π0中之像元區中，形成濾色器12〇,並於該 濾色器基板20上形成ITO共用電極130。於位於該黑色矩陣 110上之共用電極130上形成由有機或無機材料所製造之突 出物170。位於上層基板上之突出物17〇與該黑色矩陣"ο重 疊，並與位於下層基板上之隙孔27〇交錯，而該突出物17〇 及隙孔270係彼此平行。 偏光板13及23可附加於兩片基板1〇及2〇之外表面上，而其 偏光軸彼此垂直。 補償膜133及233可附加於一片基板10及2〇與一片所附加之 偏光板13及23之間。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 於兩片基板10及20之間夾置具有負介電各向異性之液晶 材料，而液晶分子藉著對正層14〇及240之對正力而各向同 性地對正於基板1〇及20。接近突出物n〇之處，液晶分子係 對正於與該突出物170之表面垂直。 可如習用LCD般地形成閘極線，而於下層基板上形成之 隙孔圖型亦被黑色矩陣覆蓋，如圖14所示，該圖係為本發 明第六個具體實例之濾色器基板中像元區域之配置圖。 -18- 584779 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 、發明説明（16 形成黑色矩陣丨10以界定像元區域及覆蓋用以形成多功能 區或之义出物170、介於楔型突出物圖型與隙孔圖型 間足轉化線及於楔型突出物圖型17〇與隙孔圖型27〇中產生 之轉化線’如第五個具體實例所示。此外，該黑色矩陣"〇 包括另一個覆蓋位於下層基板之隙孔27〇的部分。 〜右該黑色矩陣覆蓋圖型17〇及27〇及轉化線，如第六個具體 實例所示，則不需考慮因閘極線改變所致之影響，亦不需 其他加工步驟。 而且像元免極之形狀可改變而非如第四個具體實例般 地形成分枝。 ~
於圖15所示之本發明第七個具體實例中，像元電極改你 以防止亮度降低。 I 如前文所述，產生轉化線之區域係為位於” 丁基板上之隙 孔圖型270緊鄰該像元電極2〇〇之區域。 因此，於本發明第八個具體實例中，該像元電極2〇〇介於 隙孔70與哭出物170之間之邊緣係與突出圖型17〇垂直。該 隙孔270及該突出物17〇之寬度以個別為儿至汕微米為佳， 而圖型170及270之間距以5至5〇微米範圍内為佳。 —圖16顯示具有供四個功能區域使用之圖型之第八個具體 實例。 如圖16所π，於TFT基板1〇上之像元電極2〇〇中形成包括 多個隙孔280<隙孔圖㉟’其具有乂形狀，具有彼此正交之 弟-個及第二個部分。突出物17()係由—個對應於像元電極 100之邊緣之部分及另一個橫越介於該隙孔28〇間之空間的 -19 本纸張尺度適财關家鮮（CNS ) A4規格（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
584779 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 五、發明説明（17 部分所形成。 該單一像元中之液晶層具有四個功能區域，其因隙孔28〇 及突出物170而具有不同傾斜方向，相鄰功能區域中液晶分 子之長軸係排列於90或180度。 09 可過當地於基板10及20上附加偏光板，使偏光方向555及 666彼此垂直。該偏光方向555及666與液晶分子之長軸成45 度角。 圖17及1 8係為本發明弟九個及第十個具體實例具有供多 功能區域使用之圖型之LCD中像元之配置圖。突出圖型實 質上與像元電極之邊緣重疊或實質上如圖17地位於像元電 極内側，而實質上如圖1 8地位於像元電極外側。 如圖17及18所示，於TFT基板10上之像元電極200中形成 包括多個隙孔250之實質十字型隙孔圖型，而於濾色器基板 上形成環繞該十字型隙孔250之突出圖型170。 藉著隙孔250及突出物170得到四個功能區域，而夾置於 基板間之液晶分子之長軸係彼此垂直。 可如圖17及18般地修飾該十字型之形狀。 經修飾之十字型隙孔250包括菱型部分25 1及長型部分 252。該長型部分252自該菱型25 1之中心向外延伸，彼此成 直角。該長型部分252之寬度自連接於251部分之點至該長 型部分252而漸減。菱型部分25 1之傾斜側邊個別與突出物 170之對應傾斜側邊彼行，因為該突出圖型170及該隙孔圖 型250即使於該圖型170及250之中心交錯排列之情沉下’仍 具有實質彼此相同之形狀。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --------^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 584779 Α7 Β7 五、發明説明（18 ) 因此，介於圖型250及170間之液晶分子相當均勾地排列， 而縮短應答時間。 此情況下，位於兩基板上之偏光板之偏光方向適於個別 為垂直方向444及水平方向333，使液晶分子之長軸與該偏 光方向成45度角。 該圖型170及250之寬度以個別為3至20微米範圍内為佳， 而該突出圖型170之高度係為0.3至3.0微米。若寬度太窄， 則液晶分子藉邊緣電場傾斜之區域太小，而不足以得到多 功能區域之效果。相反地，若寬度太大，則鏡孔比變成太 低。 突出圖型170與隙孔圖型250間之間距係介於10至50微米範 圍内。然而，其係視該像元之大小或形狀而定。 就高鏡孔比而言，圖1 8所示之該突出圖型17〇位於該像元 電極200之邊緣外側之具體實例優於圖1 7所示之突出圖型 17 0與該邊緣重疊或位於該邊緣之内側之具體實例。 其次，描述製造用以形成多功能區域之液晶顯示器的方 法。 圖19A至圖19E係為製造圖5所示之具體實例時，滤色器 基板之中間結構的剖面圖。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如圖19A及19B所示，於透明絕緣基板2〇上形成黑色矩陣 110，而於該黑色矩陣110内形成濾色器120。 其次，如圖19C所示，於彼上層沉積IT〇層以形成共用電 極 130 〇 如19D及19Ε所示，於該共用電極13〇上塗覆厚度3至20微 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 584779 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（19 ) 米足感光性薄膜諸如光阻或聚醯亞胺膜，曝光，顯影並烘 烤’以形成寬度〇·3至3微米之突出圖型170。該突出圖型 170可與該黑色矩陣110重疊。之後於彼上層塗覆垂直對正 層 140 〇 圖20A至圖20D係為根據圖5中之具體實例製造時，丁打基 板之中間結構的剖面圖。 如圖20A至圖20D所示，包括閘極線21〇之閘極線係位於透 明絕緣基板1 〇上，而於彼上層沉積閘極絕緣膜22〇。之後， 形成主動層（未示）及數據線路（未示）以形成TFT。 如圖20C所示，形成鈍化膜22〇，沉積透明導電性材料諸 如ITO，製作圖型以形成像元電極2〇〇。此步驟中，於該像 元電極200中形成寬度3至20微米之隙孔圖型27〇。 之後’於彼上層塗覆垂直對正層240。 結果，可於形成該像元電極2〇〇之步驟中形成隙孔圖型， 而不需任何其他步驟。 根據圖19A至19E及圖20A至20D所示之方法形成之TF丁及 滤色器基板1 〇及2 〇係根據使該突出物1 7 〇及隙孔圖型2 7 〇交 錯相隔排列之方式彼此組合。於兩片基板間注射具有負介 電各向異性之液晶後，於基板表面上附加偏光板，使其偏 光方向彼此成直角。 該偏光方向相對於該突出物170及隙孔270成45度或直 角。 如前文所述，該隙孔係於形成ITO像元電極之步驟中形 成，而於形成該突出物之步驟之前濾色器上不塗覆鈍化 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
M4779 、發明説明（2〇 ) 膜m曰 驟。f到具有四功能區域之VA-LCD可能不需要其他步 111而得到寬幅視角。 外、’舔黑色矩陣或該閘極線對應於形成該突出物及該 *、、人 < 部分或改變像TL電極以改善亮度及反差比。 於：二,說明書[已揭示本發明之典型較佳 雖可採用特定形式，但其僅供作整體性 ^月（範圍係列π於以下申請專利範圍。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 立虎之對照 1、2 玻璃或石英基板 ~ 3 液晶分子 4 > 44 隙孔 5 ' 55 突出物 10 下層絶緣基板 1 2、2 2 透明電極 1 3、23 偏光板 1 4、24 各向同性或垂直對正層 15、25 透明共用電極 20 上層絕緣基板 3 0 液晶材料層 1 00 液晶層 110 黑色矩陣 1 1 1、222 偏光軸 1 20 濾色器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-口 • I I- -- 1 I ·
• i I I- I 1. » 1- · -23- 584779 A7 B7 五、發明説明（21 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 13 0 共用電極 13 3' 23 3 補償膜 140、 240 垂直對正膜 170 突出物 17 1 第二個分枝突出物 1 72 第一個分枝突出物 200 I T 0像元電極 2 10 閘極線 2 11 部分 220 絕緣層 250 隙孔 2 5 1 菱形部分 252 長型部分 2 70 隙孔 272 分枝隙孔 280 隙孔 3 3 3 水平方向 444 垂直方向 5 5 5 ' 666 偏光方向 24 --------ΦΙ — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）
Claims (1)
- 584779 A8 B8 C8 D8 第087110386號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年9月） 申請專利範圍 1· 一種液晶顯示器，其包括： < 第一片基板； 一共用電極，形成於該第一片基板上； 多個突出物，形成於該共用電極上； 一第二片基板，與該第一片基板相對； 一像元電極，具有多個位於該第二片基板上之隙孔； 炎置於該第-片及第二片基板之間而其有負介電各向 異性 < 對掌性向列液晶層； 、兩層垂直對正層，其個別位於該第一片及第二片基板 之内表面上’使液晶層中液晶分子之分子軸對正於與基 板垂直之方向；以及 ' 第一片及第二片偏光板，個別附加該一 片基板之外表面上，該第-片及第二片偏：板:：:; 向係彼此垂直。 2. 如申請專利範圍第丨項之液晶顯示器，其另外包括第一 層補償膜’其或附加於該第—片基板與該第—片偏光板 之間或附加^該第二片基板與該第二片偏光板之間。 3. 如申請專利範圍第2項之液晶顯示器，其中該第 償膜係為雙軸補償膜。 胃领 4. =申請專利範圍第3項之液晶顯示器，其中該第— 轴係與該第一片及第二片偏光板之偏光方向 I 圍第2項之液晶顯示器，其另外包括第二 層補侦膜，其或附加於該第—片基板 之間或附加於該第二片基板盥哕第_ & Μ矛々塒尤板 ^ ^ 々丞极罘一片偏光板之間。 6.如申專利範圍第5項之液晶顯示器，其中該第—層及 ___ - 1 - 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210X297公羞·） 584779 A8 B8 C8 _____ D8 六、申請專利範園 第二層補償膜個別為a -板或c -板補償膜。 7·如申請專利範圍第6項之液晶顯示器，其中該a -板補償 膜之低速軸係與該第一片及第二片偏光板之偏光方向平 行或垂直。 8·如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中該隙孔係為 具有寬度之楔型線形狀。 9·如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中該突出物具 有對稱之剖面，為具有寬度之楔型線形狀，而該隙孔及 該突出物係交錯排列。 10.如申請專利範圍第9項之液晶顯示器，其中該突出物具 有第一個分枝，沿著該像元電極之邊緣自使符合該像元 電極之隙孔具有銳角之位置延伸。 11·如申請專利範圍第丨〇項之液晶顯示器，其中該第一個分 枝之寬度自該突出物至該第一個分枝之末端而漸減。 12·如申清專利範圍第11項之液晶顯示器，其中該突出物具 有第二個分枝，其自該突出物之凹陷點向該隙孔延伸； 且 该隙孔其有自該隙孔之隆凸點向該突出物延伸之延出 部分。 13. 如申請專利範圍第12項之液晶顯示器，其中該延出部分 之寬度愈接近該延出部分之末瑞愈縮小；且 該第二個分枝之寬度愈接近該像元電極之邊緣愈縮 小0 14. 如申請專利範圍第9項之液晶顯示器，其中該第一片及 第二片偏光板之偏光方向係與該隙孔及該突出物成仏度 角0 -2 -584779 A8 B8 C815·如申請專利範圍第9項之液晶顯示器，其中該隙孔之宽 度係為3至20微米。 16·如申請專利範圍第15項之液晶顯示器，其中該突出物之 寬度係為3至20微米。 17·如申睛專利範圍第16項之液晶顯示器，其中該隙孔與讀 突出物間之距離係為5至15微米。 18. 如申請專利範圍第17項之液晶顯示器，其中該突出物之 高度係為0.3至3微米。 19. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中該隙孔具有 十字型狀，包括彼此於直角下相交之第一個及第二個部 分。 20. 如申請專利範圍第19項之液晶顯示器，其中該突出物之 形狀係為環繞該隙孔之四角型。 21·如申請專利範圍第2〇項之液晶顯示器，其中該隙孔之寬 度自該隙孔中心向著隙孔末端逐漸縮減。 22.如申請專利範圍第21項之液晶顯示器，其中該十字之中 心係為菱型。 23·如申請專利範圍第22項之液晶顯示器，其中該隙孔間之 距離係為10至50微米。 24. 如申請專利範圍第19項之液晶顯示器，其中該第一個及 第二個邵分個別平行於該第一片及第二片偏光板之偏光 軸。 25. 如申請專利範圍第20項之液晶顯示器，其中該突出物實 質上係位於該像元電極之邊緣外側。 26·如申請專利範圍第20項之液晶顯示器，其中該突出物一 -3 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 584779 A8 B8 C8 _____ D8_ 六、申請專利範圍 部分與該像元電極之邊緣重疊。 27·如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中該隙孔該隙 孔具有十字型狀，包括彼此於直角下相交之第一個及第 二個部分。 28. 如申睛專利範圍第27項之液晶顯示器，其中該突出物環 繞該十字型隙孔。 29. 如申請專利範圍第28項之液晶顯示器，其中該第一個及 第二個部分個別平行於該第一片及第二片偏光板之偏光 轴。 30·如申請專利範圍第27項之液晶顯示器，其中該突出物實 質上係位於該像元電極之邊緣外側。 31·如申請專利範圍第27項之液晶顯示器，其中該突出物〜 部分與該像元電極之邊緣重疊。 32·如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中該突出物係 由聚醯亞胺所製造。 33·如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中該突出物係 由光阻所製造。 34.如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其另外包括與位 於該第二片基板上之突出物重疊之黑色矩陣。 35·如申請專利範圍第34項之液晶顯示器，其另外包括與位 於該第一片基板上之隙孔圖型重疊之線路。 36. 如申請專利範圍第35項之液晶顯示器，其中該線路係為 閘極線。 37. —種液晶顯示器，其包括： 第一片基板，其包括具有至少一個楔型隙孔之像元兩 -4-^紙張尺度適财關轉準(CNS) A4規格(2· 297公爱) 584779 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範園 極， 第二片基板，其與第一片基板相對而包括共用電極及 至少一個位於該共用電極上之楔型突出物，該突出物係 與該隙孔平行而交錯；以及 位於該第二片基板上之黑色矩陣，該黑色矩陣包括與 該突出物重疊之第一個部分、通過該突出物及該隙孔之 彎曲點之第二個部分及覆蓋該突出物與該隙孔緊鄰該像 元電極邊界之區域的第三個部分。 38. 如申請專利範圍第37項之液晶顯示器，其中該黑色矩陣 另外包括與該突出物重疊之第四個部分。 39. 如申請專利範圍第37項之液晶顯示器，其中該黑色矩陣 之第三個部分係為三角型。 40. 如申請專利範圍第37項之液晶顯示器，其另外包括與位 於該第一片基板上之隙孔重疊之線路。 41. 如申請專利範圍第40項之液晶顯示器，其中該線路係為 閘極線。 42. 如申請專利範圍第37項之液晶顯示器，其中該像元電極 位於該隙孔與該突出物之間的邊緣係與該隙孔成直角。 43. —種液晶顯示器，其包括： 第一片基板； 位於該第一片基板上之共用電極； 多個位於該共用電極上之突出物； 與該第一片基板相對之第二片基板； 具有多個位於該第二片基板上之隙孔之像元電極；及 夾置於該第一片基板與該第二片基板間而具有負介電 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 584779 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 各向異性之液晶層， 其中該液晶層具有四個因該隙孔及該突出物而具有不 同傾斜方向之功能區域，而相鄰功能區域中液晶層中的 分子長軸係彼此垂直。 44. 一種製造液晶顯示器之方法，其包括步驟： 於第一片基板上形成多個突出物，其中該突出物係由 感光性材料所製造及包含下列之步騾： 塗覆感光性薄膜，使該感光性薄膜曝光，使該感光性 薄膜顯影，並烘烤該感光性薄膜；以及 於該第一片及第二片基板上形成垂直對正層之步驟； 於第二片基板上形成具有多個隙孔之像元電極；及 組合該第一片基板及該第二片基板，使該突出物及隙 孔交錯排列。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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|---|---|---|---|
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