TWI326369B - In plane switching type liquid crystal display device with the same - Google Patents

Description

丄326369 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種液晶顯示裝置，特別係關於一種平 面電場型液晶顯示裝置。 【先前技術】 义液日 =顯示裝4具有輕薄、♦毛電低及數字化等優點，目 剛於市％上越來越受到廣泛應用。彩色液晶顯示裝置一般 包括-液晶顯示面板’其具二平行之透明基底、於二基底 ^内表面分別形成之電極層、封裝於該二基底之液晶及支 ，名一基底之支撐體。該電極層使用透明材料製得，加電 壓可形成控制液晶分子扭轉之電場，配合貼合於該液晶顯 示面板一外表面之偏光膜，可控制光線之通過與否，達成 顯示之目的。 另為達到彩色顯示之效果，該液晶顯示面板二基底 之一被設計為—彩色遽W。該彩色its錯包括上述- ，底及電極層外，—般還包括形成於該基底表面之黑色矩 :及填充於該黑色矩陣内之彩色滤光層。上述電極層覆蓋 ~黑色矩陣與彩色濾光層。 舌亥液晶顯示裝置工作時，由於液晶分子具有介電各向 異性與電導各向異性’故在電場之控制下，液晶分子取向 將垂直於基底表面，但由於液晶分子間之相互作用力及重 力等物理力之影響，使得液晶分子之取向不能完全垂直於 氐表面從而衫響液晶顯示裝置之顯示效果。因此，能 改善液晶顯示裝置視角之設計陸續提出，其中一種被稱為 1326369 平面電場型（In Plane Switching，IPS)液晶顯示裝置。 請參閱第一圖，係一種先前技術平面電場型液晶顯示 裝置剖面圖。該液晶顯示裝置100包括第一基底14與第二基 底17，其間夾持一液晶層15。第二基底17底面具一電極層 16。第一基底14及其上之彩色濾光層12、黑色矩陣13與平 坦之保護層11共同構成區別於上述彩色濾光片之平面電場 型液晶顯示裝置彩色濾光片（未標示）。該保護層11 一般係 由透明負型光阻製成。該黑色矩陣13於該第一基底14上呈 行列狀分佈而形成複數格子，其行與列交叉處之上具支撐 體18。該支撐體18之材料與保護層11相似，一般係由透明 負型光阻製成，其用以支撐該第一基底14與第二基底17。 該彩色濾光層12具紅（R)、藍（B)、綠（G)三種著色單元，重 複規則排列該三種著色單元於該第一基底14上以分別透過 紅、藍、綠三原色光，阻擋其他波長的光透過。該黑色矩 陣13設置於該三種著色單元之間，其作用係遮斷三種著色 單元間之光線，防止光線洩漏且阻止著色材料混合。 該電極層16包括一設置於第二基底17鄰近液晶層15— 側之共用電極161，一覆蓋該共用電極161與第二基底17之 絕緣層163、設置於該絕緣層163上之像素電極162及一覆蓋 該像素電極162與絕緣層163之鈍化層164。該共用電極161 及像素電極162設置於該支撐體18對應區域，且相互錯開。 工作時，對應相鄰支撐體18之共用電極161與像素電極162 之間產生電場，驅動液晶分子於平行於第二基底17之方向 旋轉，進而控制光線之通過與否。 1326369 一平面電場型液晶顯示裝置1〇0之彩色濾光片結構愈先 别技術彩色遽光片主要區別係其採用保護仏作為鱼支樓 體18接觸之層體，而不是採用電極層與支禮體18接觸。該 類型衫色濾光片結構可參閱如第二圖所示之彩色濾光片， 其揭露於編年1()月22日公告之美國專利第m队乃8號。 然，由於保護層11(21)物理性能要求為表面平坦且 其材料與支撐體18之材料相似，一般係由透明負型光阻經 曝光硬化製成。保護層1:1形成後，支樓體18再經曝光硬化 形成於保護層n上，故，保護扣與支撐體18之接觸介面 黏結力較差，如支撐體18脫落則會使得該區域之二基底. 14、17間距與其他區域之間距無法保持—致，即該區域液 晶層15厚度與其他區域之液晶層15厚度不一，影響該平面 電場型液晶顯示裝置1〇0之顯示性能。 有於此改進之平面電場型液晶顯示裝置之設計實 為必需。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種結構穩固之平面電場型液 晶顯示裝置。 本發明提供一種平面電場型液晶顯示裝置，其包括相 對《又置之第一基底及第二基底、一位於該第一基底及第二 基底間之液晶層、一設置於該第二基底鄰近該液晶層一側 之電極層、一設置於該第一基底鄰近該液晶層一側包括複 數通孔之黑色矩陣、一設置於黑色矩陣複數通孔内之彩色 濾光層、一覆蓋該黑色矩陣與彩色濾光層之保護層及複數 1326369 支撐體，該電極層包括二種相互錯開之電極，該二電極可 產生平行於該第二基底之電場，該複數支撐體設置於對應 黑色矩陣之保護層上，該保護層與支禮體接觸表面為粗糙 表面。 本發明還提供一種平面電場型液晶顯示裝置，其包括 相對設置之第一基底及第二基底'一位於該第一基底及第 二基底間之液晶層、一設置於該第二基底鄰近該液晶層一 側之電極層、一設置於該第一基底鄰近該液晶層一側包括 複數通孔之黑色矩陣、一設置於黑色矩陣複數通孔内之彩 色濾光層、一覆蓋該黑色矩陣與彩色濾光層之保護層及複 數支撐體，該電極層包括二種相互錯開之電極，該二電極 可產生平行於該第二基底之電場，該複數支撐體設置於對 應黑色矩陣之保護層上，該複數支搏體一部份突入該保護 層而為保護層所包圍，且該保護層與支撐體接觸表面為粗 輪表面，該複數支撐體用於支撐該第—基底與第二基底。 ±产：：本么明平面電場型液晶顯示裝置其内之保護層盥 支撐體接觸表面為細祕 二私表®，相對於先前技術之平面接觸 产辨夕〇 '、支撑體接觸面積’從而增加m蒦層與支 -步增加保護層與支撐：：;=_觸介面結構可進 電場型液晶顯示裝置处構s :σ強度’故本發明平面 衣罝結構穩固，性能較高。 【實施方式】 叫面ΐί:第二，係本發明平面電場型液晶顯示裳置之 4斜面電場型液晶顯示裝置300包括相對設置 9 1326369 之第一基底34及第二基底37、一位於該第一基底34及第二 基底間37之液晶層35、一設置於該第二基底37鄰近該液晶 層35 —側之電極層36、一設置於該第一基底34鄰近該液晶 層35 —側具複數通孔（未標示）之黑色矩陣33、一設置於黑 色矩陣33複數通孔内之彩色濾光層32、一覆蓋該黑色矩陣 33與彩色濾光層32之保護層31及複數支撐體38。 該平面電場型液晶顯示裝置300還包括設置於電極層 36及保護層31上之配向膜、連接該電極層36之驅動電路及 電源、黏貼於該二基底34、37外表面之偏光膜及設置於該 第一基底34外側之背光模組（圖均未示）。 該黑色矩陣33呈格子狀規則排列於該第一基底34表 面，形成上述之複數通孔。該彩色濾光層32採用顏料分散 法等方法形成於該第一基底34上，且該彩色濾光層32具有 三種不同顏色之著色單元（R，B，G)，其分別規律排列於該 黑色矩陣33格子狀間隔，即黑色矩陣33之通孔内。 該複數支撐體38位於該二基底34、37之間，設置於對 應該黑色矩陣33之區域，用於支撐該二基底34、37。該保 護層31與該支撐體38皆採用同一類型光阻材料。 該電極層36包括設置於該第二基底37上之共用電極 361、覆蓋該第二基底37及該共用電極361之絕緣層363、設 置於該絕緣層363上之像素電極362及覆蓋該絕緣層363及 該像素電極362之鈍化層364。該共用電極361及像素電極 362對應該黑色矩陣33設置，且相互錯開。工作時，分別對 應相鄰支撐體38所在區域之共用電極361與像素電極362之 1326369 間產生電場，驅動液晶層35之液晶分子於平行於第二基底 37之方向旋轉，進而控制來自背光模組之光線之通過與 否’或光線通過之強弱。通過液晶層35之光線通過彩色濾 光層32，最後射出該平面電場型液晶顯示裝置3〇〇，為人眼 所接收。 ’ 5月一併參閱第四圖’該支撐體38 一端設置於對應黑色 矩陣33區域之保護層31表面上，其與保護層3ι之接觸表面 為粗糙表面311。該粗糙表面311為不規則凹凸結構，使得 支樓體38與保濩層31緊密喃合。該粗糙表面31 i為對保護層 31曝光硬化時，.使用具有對應該粗糙表面3ιι圖案之光罩進 ^曝光，顯影後所得。未曝光而未固化之支撐體38放置於 该粗2表面311，使其與粗糙表面311充分接觸再進行曝 光，得到第四圖所示結構。 相較於先前技術保護層與支撐體之平面接觸面，本發 明可增加平面電場型液晶顯示裝置300内保護層31與支撐 體38接觸面積，從而增加保護層31與支撐體犯之結合強 度，另，相互嚙合之粗糙接觸介面結構可進一步增加保護 層31與支撐體38之間之結合強度，故本發明平面電場型液 晶顯示裝置3〇〇結構穩固，性能較高。 本發明還提供如下變更實施方式： 如芩閱第五圖，保護層41與支撐體48接觸表面411為凹 面，支撐體48突入該保護層41内，為保護層41所包圍。該 接觸表面411結構與上述粗糙表面311相似。該實施方式由 於支撐體48為保護層41所包圍，故增加支撐體仆與保護層 11 1326369 41之結合強度。 或如第六圖所示’彩色濾光層52完全覆蓋黑色矩陣 53支撐體則設置於對應該黑色矩陣53之該彩色遽光層 52上’並為保護層51所包圍。 或如第七圖所示，彩色濾光層62完全覆蓋黑色矩陣 63，且對應該黑色矩陣63區域為一凹面，支撐體68則設置 於對應該黑色矩陣63之該彩色濾光層62上，突入彩色濾光 層62並為保護層61及部份彩色濾光層“所包圍。 〜 或如第八圖所示，支撐體78直接設置於黑色矩陣乃表 面，為保護層71及彩色濾光層72所包圍。 除上以外，本發明平面電場型液晶顯示裝置還可有 $多變更^施方式，如上述彩色濾、光層52、62分別與支撐體 、8接觸表面均為粗糙表面；上述本發明平面電場 曰曰顯示農置之支撐體與其接觸各 則之m几主工 设碉又谷70件之接觸表面可為規 上述本發明平面電場型液晶顯示裝置之伴 =與支撐體採用不同光阻材料；上述本發明平】 液日日顯不裝置之保護層與支撐體 ^ 刻劃法㈣得。 、支㈣之料接觸面可以由機械 稣上所述，本發明確 ^出請。惟’以±職者料本發明 二 發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡^ ::庫:…援依本發明之精神所作之等效修部或變： 白應涵盍於以下申請專利範圍内。 飞I化 【圖式簡單說明】 12 1326369 第一圖係先前技術平面電場型液晶顯示裳置之剖面圖 弟二圖係另一先前技術平面電場型液晶顯示裝置 光片之剖面圖。 之彩色濾 第三圖係本發明平面電場型液晶 剖面圖。 顯示裝置第一實施方式 之 第四圖係第三圖所示平面電場型 设日日顯不裝置IV部份之放 大圖。 第五圖係本發明平面電場型液晶 局部放大圖。裝置第二實施方式 第六圖係本發明平面電場型液晶 局部放大圖。 &方式 第七圖係本發明平面電場型液晶 局部放大圖。 ‘裝置第四實施方式之 第八圖係本發明平面電場型液晶 局部放大圖。 〜裝置第五實施方式之 【主要元件符號說明】 平面電場型液晶顯示裝置 第—基底 黑色矩陣 保護層 粗輪表面 支撐體 像素電極 鈍化層 34 33 、 53 、 63 、 73 31、41、51、61、71 311 、 411 38、48、58、68、78 362 第二基底 彩色濾光層 液晶層 電極層 共用電極 絕緣層 之 之 3〇〇 37 32 35 36 361 363 13 364

Claims (1)

1326369 十、申請專利範圍 一種平面電場型液晶顯示裝置，其包括： 相對設置之第一基底及第二基底； —位於該第一基底及第二基底間之液晶層； 一設置於該第二基底鄰近該液晶層一側之電極層，該電 極層包括二種相互錯開之電極，該二電極可產生平行 於該第二基底之電場； 仃 δ又置於該第一基底鄰近該液晶層一側之黑色矩陣，其 包括複數通孔； 〃 。又置於黑色矩陣複數通孔内之彩色瀘光層； 保濩層，其覆蓋該黑色矩陣與彩色濾光層； 複數支撐體，設置於對應黑色矩陣之保護層上； 其中，該保護層與支撐體接觸表面為粗糙^面。’ n:利範圍^項所述之平面電場型液晶顯示裳 一中该電極層包括設置於該第二基底上之丑 :緣=該第二基底及該共用電極之絕緣層，設置於: 之像素電極’及覆蓋該絕緣層及該像素電極之 如申明專利範圍第i項所述之平面曰 罢，甘Am, 电香t液晶顯不梦 /、中该保護層與支撐體接觸表 " 結構。 叫芍祁互嚙合的凹凸 4.如申晴專利範圍第〗項所述 置’其中該保護層與該支撐體分別^㈣液晶顯示潘 皆採用同—類型光阻材料。 木用正負光阻材料邊 14 1326369 5·—種平面電場型液晶顯示裝置，其包括： 相對設置之第一基底及第二基底； —位於該第一基底及第二基底間之浪晶層； —設置於該第二基底鄰近該液晶層〆側之電極層’該電 極層包括二種相互錯開之電極，該二電極可產生平行 於該第二基底之電場； —黑色矩陣’其設置於該第一基底鄰近該液晶層一側， 包括複數通孔； —彩色渡光層’其設置於黑色矩陣複數通孔内； 一保護層，其覆蓋該彩色濾光層； 複數支撐體，對應該黑色矩陣設置且一部份突入該保護 曰而為保濩層所包圍，且該保護層與支撐體接觸表面 為粗糙表面，該複數支撐體用於支撐該第一基底與第 6.如申請專利範圍 園弟5項所述之平面電場型液晶顯示 置’其中該電極層包括蓄 # 極，覆蓋該第二心;二置於㈣二基底上之共用 絕緣層上之像素：及用電極之絕緣層，設置於 鈍化層。’、 及覆盍該絕緣層及該像素電極 7.如申請專利範圍第5項所述之 置，其中該保護層與該支撐體^電場型液晶顯示 皆採用同一類型 光阻體分別採用正1光阻材剩 15