有源矩陣型液晶顯示器件及其製造方法
2023-06-02 07:16:51
專利名稱：有源矩陣型液晶顯示器件及其製造方法
發明的背景發明的領域本發明涉及液晶顯示器件及其製造方法，特別涉及IPS(面內轉換)模式有源矩陣型液晶顯示器件及其製造方法。
現有技術的說明採用TFT(薄膜電晶體)作為像素開關元件的有源矩陣型液晶顯示器件(以下稱為「AMLCD」)可提供高圖像質量，並且已經用做可攜式計算機的顯示器件，特別是近來用做小型臺式計算機的監視器。
AMLCD粗略地分為通過旋轉定向液晶分子的分子軸的方向進行顯示的類型和通過在平行於基片的平面內旋轉定向器進行顯示的類型。
TN(扭曲向列)模式的液晶顯示器件是前種類型的典型例子，IPS(面內轉換)模式的液晶顯示器件使後種類型的典型例子。
在IPS模式的AMLCD中，由於即使在觀察點移動時用戶基本上也只是在短軸方向觀看液晶分子，因此液晶分子的「上升」與視角無關，並且可以實現比在TN模式液晶顯示器件中可實現的視角寬的視角。
一般情況下，當製造液晶顯示器件時，在基片上的構圖是通過採用光掩模的光刻技術進行的。
當液晶面板的尺寸變大時，由於用於將液晶面板的圖形轉移到基片整個表面上的光掩模的尺寸變大，因而光掩模的成本非常高。因此，為了降低製造成本，通常通過將整個顯示區分成多個子區並採用用於一個圖形的單個小光掩模一個一個地曝光子區，從而形成要形成在各個顯示區內的重複圖形。這個技術一般被稱為「步進曝光」。
然而，由於步進曝光是在基片內的顯示區中進行的，因此在顯示區中疊置構圖層時需要在每個曝光點(shot)內在垂直方向精確構圖下層，並使相鄰曝光點之間的重疊區域的誤差在每個曝光點中在水平方向儘可能的小。
當相鄰曝光點之間的重疊區域很大時，在曝光點之間的形成圖形的質量不同，由此產生所謂的分配不均勻的顯示缺陷。
另一方面，IPS模式AMLCD具有寬視角的優點，同時具有像素區的孔徑的小面積的缺點。因此，近來對於增加孔徑面積的技術的需求日益增長。
IPS模式液晶顯示器件的例子在JP H07-036058 A(以下稱為「現有技術1」)中公開了。
在現有技術1中公開的IPS模式液晶顯示器件是由TFT陣列基片、首先形成在基片上的掃描線、與掃描線處於同一層中並形成在金屬層中的公用電極、形成在公用電極和絕緣膜之間的信號線(以下稱為「數據線」)以及形成在數據線的同一層中的像素電極構成。
IPS模式液晶顯示器件的另一例子被公開於美國專利US6069678(對應於JP H10-186407 A，以下稱為「現有技術2」)中。在現有技術2的一個實施例中，在最上層而不是與最初形成的掃描線相同的層中形成公用電極。
在後種情況下，由於可以利用公用電極屏蔽由數據線產生的電場並且增寬像素的有效顯示區，因此可以提高像素的孔徑比，於是提高了光利用效率。
當要採用步進器曝光大面積LCD時，通常需要在曝光點之間的非常高的位置精度。
參照這個步進曝光器介紹這一點，用於基片的圖形曝光是通過分割圖形進行的，如
圖1中所示。假設透明絕緣基片的尺寸由區域37Z、在形成用於將電壓輸入到顯示區的周邊端子部分的周邊部分中排列的區域1Z-20Z和顯示區構成，其中顯示區作為液晶顯示器由粗實線限定的區域內的區域21Z-36Z形成。
例如，圖2示出了只有在區域21Z中的曝光點相對於柵極層向右偏移的情況。圖3A示出了在單位TFT元件的附近布局的理想排列圖形。如圖3A所示，層間絕緣膜形成在形成第一布線層的掃描線28和公用電極布線部分26a上，並且形成第二布線層的數據線24和像素輔助電極35形成在層間絕緣膜上。在TFT區域中，在掃描線28上形成非晶矽層29，並在非晶矽層29上形成連接到數據線24的漏電極30a和連像素輔助電極35的源極30b。
圖3B示出了數據線、漏極和像素輔助電極的圖形向右方向偏移的情況。在圖3B中，當區域21Z的曝光點相對於掃描線28(柵極線)向右偏移時，與非晶矽層29重疊的漏電極和源電極的面積減小。因此，相對於施加於TFT的液晶的電壓而由區域21Z的曝光點形成的TFT的寫特性和保持特性改變了。因此，與在相鄰曝光點之間沒有重疊偏移的液晶顯示器件的均勻顯示狀態相比，如圖4所示，由於只有曝光點偏移的區域變暗而使顯示狀態變得不均勻，如圖5所示。
當柵極層(掃描線28)上的數據線24和像素輔助電極35相對於柵極層在相鄰曝光點之間偏移不同量時，偏移作為顯示的不均勻性被觀察到，並被看作是分割不均勻性，如圖6所示。
為了實現這種高精確對準，對於第一層(第一布線層)的曝光，接下來要進行的第二(第二布線層)和接下來的曝光必須如下進行，這是在以高精度的絕對位置上進行的。
首先，通過檢測形成在第一層中的對準標記，進行測試曝光，並且在被測對準標記作為參考的基礎上，進行曝光，以便得到與第一層的圖形的設計重疊。
其次，需要利用精細距離測量裝置測量第二層的抗蝕劑圖形相對於第一層的圖形的位置關係，在該測量基礎上檢測第一層的抗蝕劑圖形對於最佳位置的偏移，並將該檢測的偏移反饋給曝光程序，由此使第二曝光點處於最佳位置，等等。
在上述現有技術1中，在第一層中有公用電極，該公用電極在第二層的數據線的縱向延伸。因此，在藉助精細距離測量裝置在橫向的位置測量中，通過採用多個公用電極作為參考，可以在橫向準確地進行對準。
此外，在藉助精細距離測量裝置在縱向的位置測量中，通過採用第一層中的橫向延伸的掃描線或用於給公用電極施加電位的公用電極布線作為參考，可以在縱向準確地進行對準。
然而，當沒有在第一層中的數據線的延伸方向延伸的例如公用電極圖形的圖形時，如在現有技術2的情況下，沒有藉助精細距離測量裝置用於橫向位置測量的參考。因此，存在的問題是不可能準確地進行橫向對準並趨於產生分割不均勻。
發明的概述鑑於這些問題做出了本發明，並且本發明的目的是提供可排除現有技術顯示器件的問題的有源矩陣型液晶顯示器件。
本發明的另一目的是提供用於製造有源矩陣型液晶顯示器件的製造方法。
為了實現上述目的，本發明的特徵在於具有在第二布線層的布線方向延伸的側邊的區域由形成第一布線層(下布線層)的材料在與形成第一布線層的時間相同的時間內形成。
根據本發明，在具有其間夾著液晶層的一對基片的IPS模式有源矩陣型液晶顯示器件中，在基片對中作為其上形成開關元件如TFT的有源元件側基片的一個基片上形成第一導電層，該第一導電層構成各在多個像素區和公用電極布線上延伸的掃描線。在第一導電層中形成各在穿過掃描線的延伸方向的方向延伸的定位參考圖形區。此外，在有源元件基片上形成對應於與掃描線相關的多個像素區的開關元件。與形成開關元件的電極同時形成第二導電層，該第二導電層構成各在與多個開關元件相關的多個像素區上延伸的數據線，並且數據線的延伸方向定位成與定位參考圖形區的延伸方向一致。此外，在最上層的一側(靠近液晶層)上形成構成像素電極和公用電極的第三導電層，並且像素電極通過接觸孔電連接到各個開關元件。
在根據本發明的IPS模式有源矩陣型液晶顯示器件的優選實施例中，公用電極由透明電極材料形成，數據線除了其在掃描線附近的部分之外在公用電極的寬度內定位。定位參考圖形區具有提供在公用電極布線的一部分和掃描線的一部分的至少之一中的突出部分和凹入部分的至少之一。
在另一優選實施例中，公用電極和像素電極由相同材料形成，並且公用電極通過提供在每個像素區中的第一導電層和第三導電層之間的絕緣層中的接觸孔電連接到公用電極布線。
在再一優選實施例中，在與對置基片上的數據線相對的位置中形成寬度比覆蓋數據線的公用電極的寬度小的黑底層，其中對置基片與有源元件基片相對，以便在平面圖中在覆蓋數據線的公用電極和與公用電極相鄰的像素電極之間不存在光屏蔽膜。
在本發明的又一優選實施例中，當定位參考圖形區是突出或凹入部分時，定位參考圖形區設置在數據線的兩側。
作為定位參考圖形區的突出或凹入部分在垂直於數據線的方向的寬度優選地不小於2μm且不大於10μm。通過在上述範圍內設定突出或凹入部分的寬度，可以在不減小孔徑比的情況下高度準確地進行精細距離測量。
具體地說，突出部分的長度優選地不小於5μm且不大於像素孔徑的長度。在這種情況下，可以穩定地、高度精確地進行精細距離測量。
此外，在根據本發明的IPS模式有源矩陣型液晶顯示器件中，開關元件是薄膜電晶體，並且用於薄膜電晶體的半導體層區形成在第一絕緣層中，其中第一絕緣層形成在作為其柵極的掃描線上。在該實施例中，半導體層中的薄膜電晶體的源極和漏極是通過第二導電層形成的，並且源極和漏極之一以及其它電極分別電連接到數據線和像素電極。
具體地說，上述IPS模式有源矩陣型液晶顯示器件還包括顏色層和形成在第二基片上的黑底層。在該液晶顯示器件中，參考電位施加於公用電極，公用電極布線和掃描線由相同材料在相同步驟中形成，並且柵極、漏極、源極和公用電極分別電連接到掃描線、數據線、像素電極和公用電極布線。在平行於第一基片的主表面的平面內，通過基本上平行於該主表面施加的電場而旋轉液晶層的分子軸，從而進行顯示，數據線除了其在掃描線附近的部分之外通過插入其間的絕緣層而完全被公用電極覆蓋，公用電極通過提供在各個像素區中的接觸孔連接到公用電極布線，公用電極布線和掃描線中的至少一個具有在每個像素區中在數據線的延伸方向延伸的突出部分和凹入部分中的至少一個，設置在與其中數據線完全被公用電極覆蓋的區域中的數據線相對的位置上的黑底的寬度小於覆蓋數據線的公用電極的寬度，並且在覆蓋數據線的公用電極和與之相鄰的像素電極之間沒有光屏蔽膜。
在本發明的另一實施例中，定位參考圖形設置在作為與掃描線和公用電極布線電隔離的浮動區的數據線附近。
在具有浮動區的後一種結構中，至少一個浮動區可以只形成在紅、綠和藍色中任何一種的像素區中。利用浮動區只在R、G和B顏色中之一的像素中的這種排列，可以穩定地進行高精度的精細距離測量。還可以通過減少浮動區的數量而提高孔徑比。
至少一個浮動區可形成在幾個像素區的間隔內。利用浮動區的這種設置，可以高度精確地進行精細距離測量，並且通過減少浮動區的數量可進一步提高孔徑比。
至少一個浮動區直接設置在數據線的正下面，並且其間插入絕緣膜。通過直接在數據線下面設置浮動區，可以形成圖形，其中利用該圖形可在不減少孔徑比的情況下穩定地進行精細距離測量。此外，通過提供浮動區，數據線沒有容性負載，因此可以防止信號延遲。
在根據本發明用於製造上述IPS模式有源矩陣型液晶顯示器件的方法中，其中至少顯示區的圖形形成是通過採用分割光掩模的步進曝光進行的，在進行疊置層的新層的構圖時，分割曝光之間的曝光校正是通過藉助定位參考圖形區精細地測量光掩模相對於其形成公用電極布線的層的相對位置進行的，其中在疊置層的新層中通過光刻形成公用電極布線。
根據本發明的再一優選實施例，提供包括至少有源元件基片、對置基片以及保持在有源元件基片和對置基片之間的液晶層的IPS模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中對置基片包括顏色層和黑底層，有源元件基片包括TFT、對應於要顯示的像素的像素電極、提供參考電位的公用電極、數據線、掃描線和公用電極布線，其中每個TFT包括柵極、漏極和源極，公用電極布線和掃描線由相同材料在相同步驟中形成，TFT的柵極、漏極和源極分別電連接到掃描線、數據線和像素電極，並且通過基本上平行於有源元件基片的主表面而施加在像素電極和公用電極之間的電場，通過在平行於有源元件基片的主表面的平面內旋轉液晶層的分子軸，從而進行顯示，公用電極由透明電極材料在比數據線更靠近液晶層的層中形成，數據線除了其在掃描線附近的部分之外夾在絕緣膜之間並被公用電極完全覆蓋，公用電極通過提供在各個像素區中的接觸孔連接到公用電極布線，設置在與包括由一部分公用電極布線或掃描線形成的突出或凹入部分的區域中的數據線相對的位置上並在每個像素區中在數據線的延伸方向延伸的並且完全由公用電極覆蓋的黑底的寬度小於覆蓋數據線的公用電極的寬度，並且在覆蓋數據總線的公用電極布線和與之相鄰的像素電極之間沒有光屏蔽膜。
根據本發明的又一實施例，提供包括至少有源元件基片、對置基片以及保持在有源元件基片和對置基片之間的液晶層的IPS模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中對置基片包括顏色層和黑底層，有源元件基片包括TFT、對應於要顯示的像素的像素電極、提供參考電位的公用電極、數據線、掃描線和公用電極布線，其中每個TFT包括柵極、漏極和源極，公用電極布線和掃描線由相同材料在相同步驟中形成，TFT的柵極、漏極、源極和公用電極分別電連接到掃描線、數據線、像素電極和公用電極布線，並且通過基本上平行於有源元件基片的主表面而施加在像素電極和公用電極之間的電場，通過在平行於有源元件基片的主表面的平面內旋轉液晶層的分子軸，從而進行顯示，公用電極由透明電極材料在比數據線更靠近液晶層的層中形成，數據線除了其在掃描線附近的部分之外完全被公用電極完全覆蓋，並且其間插入絕緣膜，公用電極通過提供在各個像素中的接觸孔連接到公用電極布線，在數據線每個單位元件的延伸方向延伸並由與公用電極布線和掃描線相同的膜形成的圖形設置在數據線附近或由與數據線相同的層形成的圖形的附近，由與公用電極布線和掃描線相同的膜形成的圖形是電浮動的，設置在與其中數據線完全被公用電極覆蓋的區域中的數據線相對的位置中的黑底的寬度小於覆蓋數據線的公用電極的寬度，並且在覆蓋數據線的公用電極布線和與之相鄰的像素電極之間沒有光屏蔽膜。
在這種液晶顯示器件中，由於在數據線的縱向延伸的圖形與包括原始形成的掃描線和公用電極布線的圖形形成在同一層中，因此可以通過採用該圖形作為用於精細距離測量的參考而精確地進行第二和隨後的層的對準，由此在沒有由步進曝光產生的分割變化的情況下獲得具有高孔徑比的IPS模式液晶顯示器件。
此外，本發明提供IPS模式液晶顯示器件，其特徵在於由一部分公用電極布線或一部分掃描線形成的突出或凹入部分設置成使得數據線放置在突出或凹入部分之間。通過形成突出或凹入部分以使數據線放置在它們之間，可以精確地進行其中形成TFT的源和/或漏極的層(數據線的層)與其中形成掃描線的層之間的精細距離測量，由此更精確地進行它們之間的對準。
另外，根據本發明，提供一種IPS模式液晶顯示器件，其特徵在於形成在與公用電極布線和掃描線相同的層中的圖形在數據線的延伸方向延伸，並具有在2μm或更高到10μm或更低範圍內的在垂直於數據線延伸方向的方向的寬度。通過上述那樣設置圖形的寬度，可以在不降低孔徑比的情況下以高精度進行精細距離測量。
此外，根據本發明，提供一種IPS模式液晶顯示器件，其特徵在於形成在與公用電極布線和掃描線相同的層中的圖形在數據線的延伸方向延伸，並且其在平行於數據線的方向上的長度不小於5μm和不大於孔徑的長度或更小。通過上述那樣設置圖形的長度，可以在不降低孔徑比的情況下以高精度進行精細距離測量。
根據本發明，提供一種製造IPS模式有源矩陣型液晶顯示器件的製造方法，該液晶顯示器件包括至少有源元件基片、對置基片、保持在有源元件基片與對置基片之間的液晶層，對置基片包括顏色層和黑底層，有源元件基片包括具有柵極、漏極和源極的TFT、對應於要顯示的像素的像素電極、提供參考電位的公用電極、數據線、掃描線、公用電極布線、數據線端子、掃描線端子以及公用電極布線端子，公用電極布線和掃描線由相同材料在相同步驟中形成，TFT的柵極、漏極和源極及公用電極分別電連接到掃描線、數據線、像素電極和公用電極布線，通過在基本上平行於有源元件基片的主表面在像素電極和公用電極之間施加電場，通過在平行於有源元件基片的主表面的平面內旋轉液晶層的分子軸，從而進行顯示。在本發明的製造方法中，至少顯示區的圖形形成是通過採用分割光掩模的分割曝光進行的，在其中通過光刻形成公用電極布線的構圖多層的疊置的新層中的曝光校正是通過採用公用電極布線的突出或凹入部分或者在與公用電極布線層相同的層中的至少一個浮動膜、並利用相對於公用電極布線層的相對位置的精細測量進行的。
通過採用上述方法，可以在沒有分割不均勻性的情況下製造具有高孔徑比的IPS模式液晶顯示器件。
利用上述結構，本發明的目的是提供IPS模式液晶顯示器件，其具有提高的孔徑比並且可以防止顯示的不均勻性如分割不均勻性等，在不增加製造成本的情況下可以實現上述目的。
附圖的簡要說明圖1表示理想地進行光刻中的分割曝光時由曝光點形成的圖形；圖2表示在光刻的分割曝光中的具體一個曝光點偏移時由曝光點形成的圖形；圖3A是在理想地形成TFT元件附近的結構時的單元元件的平面圖；圖3B是在圖3A中所示的數據線層相對於柵極線層向右偏移時的單元元件的平面圖；圖4表示通過圖1中所示的分割曝光製造的液晶面板的中間色調顯示；圖5表示通過圖2中所示的分割曝光製造的液晶面板的中間色調顯示；圖6表示在中間色調顯示的分割變化；圖7是表示根據本發明實施例的液晶顯示器件的單元像素的平面圖；圖8是沿著圖7中的線A-A』截取的截面圖；圖9是圖7中所示的單元像素的等效電路圖；圖10A是其中形成圖7中所示的第一金屬層和第二金屬層的區域的平面圖；圖10B是其中形成圖7中所示的透明電極(ITO)的區域的平面圖，並表示在圖10A中的上部分上疊加的圖形。
圖11表示沿著圖12中的線A-A』、B-B』和C-C』截取的本發明中的單元像素的TFT基片側的截面圖；圖12對應於圖7，是圖11中所示的TFT基片側的部分的平面圖；圖13是單元像素的部分截面圖，表示數據線和公用電極之間的寬度的關係；圖14是單元像素的部分截面圖，表示數據線和黑底層之間的寬度的關係；圖15是表示圖7中所示的其中形成黑底層的對置基片的區域的平面圖；圖16是根據本發明的液晶顯示器件的部分截面圖，用於說明在公用電極是透明電極(ITO)時的優點；圖17是表示根據本發明的液晶顯示器件的接觸孔的設置的平面圖；圖18A-18K是根據本發明的液晶顯示器件的截面圖，表示其製造方法的製造步驟；圖19表示在本發明的光刻中用於相對於第一金屬層校正非晶矽層的曝光構圖的校正方法；圖20表示在本發明的光刻中用於相對於第一金屬層校正第二金屬層的曝光構圖的校正方法；圖21A是表示在本發明的第二實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖21B是表示由要疊加在圖21A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖22A是表示在本發明的第三實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖22B是表示由要疊加在圖22A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖23A是表示在本發明的第四實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖23B是表示由要疊加在圖23A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖24A是表示在本發明的第五實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖24B是表示由要疊加在圖24A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖25A是表示在本發明的第六實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖25B是表示由要疊加在圖25A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖26A是表示在本發明的第七實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖26B是表示由要疊加在圖26A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖26C是表示在圖26A中所示的區域中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖26D是表示在圖26A中所示的區域中由第二金屬層形成的區域的平面圖；圖27A是表示在本發明的第八實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖27B是表示由要疊加在圖27A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖28A是表示在本發明的第九實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖28B是表示由要疊加在圖28A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖29A是表示在本發明的第十實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖29B是表示由要疊加在圖29A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖29C是表示在圖29A中所示的區域中由第一金屬層和非晶矽層形成的區域的平面圖；圖29D是表示在圖29A中所示的區域中由第二金屬層和非晶矽層形成的區域的平面圖；圖30A是表示在本發明的第十一實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖30B是表示由要疊加在圖30A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖31A是表示在本發明的第十二實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖31B是表示由要疊加在圖31A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖32A是表示在本發明的第十三實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖32B是表示由要疊加在圖32A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖；圖33A是表示在本發明的第十四實施例中由第一金屬層和第二金屬層形成的區域的平面圖；圖33B是表示由要疊加在圖33A中所示的區域上的透明電極(ITO)形成的區域的平面圖。
參見圖7和8，根據本發明的IPS模式AMLCD10由有源元件基片11、對置基片12以及保持在有源元件基片11和對置基片12之間的液晶層13構成。
對置基片12由透明絕緣基片16、形成在透明絕緣基片16的表面上作為光屏蔽膜的黑底層17、部分地疊加在黑底層17上的顏色層18以及形成在黑底層17和顏色層18上的透明塗敷膜19構成。此外，為了防止由例如與液晶顯示面板的表面接觸產生的電荷電影響液晶層13，在透明絕緣基片16的表面上形成透明導電層15。顏色層18是由含有紅(R)、綠(G)和藍(B)色染料或顏料的樹脂膜形成的。
有源元件基片11由透明絕緣基片22、形成在透明絕緣基片22上的形成掃描線28和柵極30c的第一金屬層、形成在第一金屬層上的第一層間絕緣膜23、形成在第一層間絕緣膜23上的島(land)狀非晶矽膜、形成數據線24以及TFT 50的源極30b和漏極30a的第二金屬層、形成在其上的第二層間絕緣膜的第一膜25a、形成在第一膜25a上的第二層間絕緣膜的第二膜25b、以及由在第二膜25b上的透明電極材料形成的公用電極26和像素電極27構成。
與數據線24一起在第一層間絕緣膜23上形成後面將要介紹的像素輔助電極35。數據線24和像素輔助電極35是由第二金屬層形成的。
在本說明書中，在有源元件基片11上以及對置基片12上更靠近液晶層13的層被稱為上層，遠離液晶層13的層被稱為下層。
在有源元件基片11的表面上和對置基片12的的表面上分別形成對準層31和對準層20。液晶層13被研磨以使液晶分子在相對於像素電極27和公用電極26傾斜約10-30度的預定方向均勻取向，如圖7所示，並且有源元件基片11和對置基片12的對準層31和20粘接到液晶層13的表面上。上述傾斜角被稱為液晶分子的原始取向。
用於維持液晶層13的厚度的隔離層(未示出)設置在有源元件基片11和對置基片12之間，並且在液晶層13周圍形成用於防止液晶分子洩漏出來的密封層(未示出)。
由於黑底層17用於屏蔽從在黑底層17與數據線24疊加的區域中的相鄰像素洩漏出來的光，因此黑底層17的寬度小於由透明電極材料形成並完全覆蓋數據線24的公用電極26的寬度，以便不阻擋通過公用電極傳輸的光。
如圖7所示，在有源元件基片11上提供用於輸送數據信號的數據線24、施加參考電位的公用電極布線26a和26b以及公用電極26、對應要顯示的像素的像素電極、輸送掃描信號的掃描線28以及TFT50，等等。
TFT 50包括柵極30c、漏極30a和源極30b，並且提供在對應每個像素的掃描線28和數據線24的交點附近。柵極30c、漏極30a和源極30b分別電連接到掃描線28、數據線24和像素電極27。
公用電極26和像素電極27分別具有梳子結構，各個電極的梳齒平行於數據線24延伸。此外，公用電極26的梳齒和像素電極27的梳齒互相交錯。
另外，如圖7所示，由透明電極材料形成的公用電極26通過公用電極接觸孔39a連接到公用電極布線部分26b。
圖10A和10B是表示圖7中所示的公用電極26和像素電極27以分開地區別由透明電極材料形成的一個與另一個的平面圖。
此外，圖11表示根據本實施例的液晶顯示器件10的TFT元件部分、單元像素部分和單元像素部分的公用電極接觸孔部分在一起的視圖。各個部分是基本上沿著圖7中的線A-A』、B-B』和C-C』截取的截面圖示出的。
圖11表示第二層間絕緣膜25是第一膜25a和第二膜25b的疊層結構的情況。當第二層間絕緣膜25具有單層結構時，可以認為第一膜是第二層間絕緣膜的下層，第二層間絕緣膜的第二膜是第二層間絕緣膜的上層。
公用電極布線部分26b和26a是由第一金屬層形成的並平行於掃描線延伸，公用電極布線的周邊部分連接到公用電極電位，如圖11和圖7中所示。
突起299a和299b形成在公用電極布線部分26a和26b的至少一個中，以便在後面步驟中要形成的數據線24沿著數據線的延伸方向放置在其間。
由透明電極材料形成的像素電極是由第二金屬層形成的，並通過像素電極接觸孔39b連接到與TFT 50的源極30b整體形成的像素輔助電極35，如圖7中所示。
在IPS模式AMLCD 10中，通過產生平行於公用電極26和像素的像素電極27之間的透明絕緣基片16和22的電場和根據該電場在平行於透明電極基片16和22的平面內旋轉液晶分子的定向方向而進行預定顯示，其中像素的像素電極27是由通過掃描線輸送的掃描信號選擇和由通過數據線24輸送的數據信號寫入的。在圖10B中，由公用電極26的梳齒和像素電極27的梳齒包圍的窄垂直區被稱為「列」。在該液晶顯示器件10中，公用電極26和像素電極27由作為透明導電材料的ITO(氧化銦錫)形成。
在該AMLCD10中，與TFT50的源極30b整體形成並由第一層間絕緣膜23上的第二金屬層形成的像素輔助電極35可提供在第二層間絕緣膜25的下面，如圖10A和圖11中所示。
如圖10A中所示，像素輔助電極35包括在公用電極布線部分26b上由第一金屬層形成以形成存儲電容器的第一部分35a、在公用電極布線部分26a上由第一金屬層形成以構成存儲電容器的第二部分35b、以及平行於數據線24延伸、設置在第二層間絕緣膜25上由透明金屬形成的像素電極27下面、並將第一部分35a和第二部分35b連接在一起的第三部分35c，第一、第二和第三部分構成字母「I」的形狀。
像素輔助電極35的第一、第二和第三部分35a、35b和35c由第二金屬層形成在第一層間絕緣膜23上，其中第二金屬層由不透明金屬形成。從圖17可清楚看出，TFT 50的漏極30a和源極30c是由第二金屬層形成的，該TFT的源極30b連接到像素輔助電極35。通過形成不透明金屬的像素輔助電極35，可將透射率降低到某種程度。然而，通過互相連接像素輔助電極，可以在像素的兩側形成存儲電容，因此由於總存儲電容量變大而可以穩定顯示。
順便提及，像素輔助電極35的結構不限於圖10中所示的那種，如果該像素輔助電極定位在像素電極27下面，則可以是任何構形的。雖然圖10A中未示出，可以與像素輔助電極35一樣在圖11中所示的第一層間絕緣膜23上由第二金屬層形成公用輔助電極，並由此將由第一金屬層形成的公用電極布線部分26a和26b與公用電極26連接在一起。
從圖11清楚看出，TFT50的柵極30c由第一金屬層形成。由於可通過互相連接公用電極26在像素兩側形成存儲電容，因此存儲電容可變大並且可以穩定顯示。
如圖7和圖8所示，公用電極26形成在比數據線24高的層中，並且除了數據線24和掃描線28互相交叉的區域和交叉區附近的區域以外，公用電極26完全覆蓋數據線24。即，如圖13所示，實現了L(COM)＞L(D)，其中L(COM)是公用電極26的寬度，L(D)是數據線24的寬度，並且寬度L(D)在寬度L(COM)內。在圖7中，由於數據線24和掃描線28互相交叉的區域和交叉區附近的區域包括大的階梯部分，因此公用電極26不覆蓋在這些區域中的數據線24，從而防止短路。
如上所述，數據線24上的黑底層17的寬度設置成小於公用電極26的寬度，並且在平面圖中在公用電極26和與公用電極26相鄰的像素電極27之間沒有光屏蔽膜。此外，黑底層17比數據線24窄並在其整個區域中與數據線24疊加。即，如圖14中所示，滿足L(D)＞L(BM)，其中L(BM)是黑底層17的寬度，並且L(BM)被包含在L(D)內。
由於黑底層17的寬度小於數據線24的寬度，因此可完全利用通過覆蓋數據線24的透明公用電極26的凸出部分傳輸的光，以便進一步提高面板的透射率。
在本例中，黑底層17為6μm寬。然而，黑底層17的寬度不限於此，並優選地大於6μm。當黑底層17的寬度小於6μm時，來自數據線的反射變大，因此在明亮環境中在顯示面板上顯示的圖象可能不清晰。
順便提及，公用電極26可由與該液晶顯示器件10的材料塗敷端子相同的材料形成。即，可以象圖11中所示的接觸孔39a一樣在公用電極26的相同ITO層中形成端子。
因此，公用電極26可在與該液晶顯示器件10的端子部分相同的製造步驟中並用相同的材料形成，於是可以防止由於形成公用電極26而增加步驟數量。
此外，在該AMLCD10中，當在平面圖中公用電極26不完全覆蓋數據線24時，公用電極26不能屏蔽來自數據線24的電場。因此，在數據線24和相鄰像素電極27之間產生電場，引起在該區域中液晶的錯誤操作。即，在該區域中液晶進行的操作不受公用電極26和像素電極27之間的電位差限定，產生垂直串擾。
當在對置基片12中有黑底層17並且黑底層17的寬度足夠大以覆蓋數據線24時，足以相對於觀察者屏蔽錯誤操作區。另一方面，當對置基片12的黑底層17不覆蓋數據線24時，通過在數據線24下面提供連接到公用電極26的光屏蔽層以屏蔽來自背底照明的光，可以相對於觀察者屏蔽錯誤操作區。如果這個光屏蔽層不連接到公用電極26，其電位變得不穩定，結果是，在像素電極27和公用電極26之間產生DC電場，或者可能發生諸如串擾等錯誤操作。
更詳細地說，形成通過形成掃描線28的第一金屬層連接到公用電極布線部分26a的光屏蔽層。由於公用電極布線部分26a和26b通過接觸孔29a連接到公用電極26，因此公用電極布線部分26a和26b可用做光屏蔽層。該光屏蔽層可構成為單層，如鉻、鈦、鉬、鎢或鋁，或這些金屬的疊層結構。當採用疊置的光屏蔽層結構時，可減少其電阻。
在圖7中所示的平面圖中，公用電極26沒有覆蓋在其中數據線24與掃描線28互相交叉的區域和其附近區域中的數據線24。因此，公用電極26不能屏蔽在數據線24與掃描線28交叉的區域中的數據線24的電場。因而，在數據線24和相鄰像素電極27之間產生電場，由此引起液晶的錯誤操作。此外，液晶可能因掃描線28的電場而錯誤操作。
然而，由於公用電極布線部分26a和26b形成在形成掃描線28的第一金屬層中，因此不可能由公用電極布線部分26a和26b屏蔽錯誤操作區。鑑於此，優選地利用提供在對置基片一側上的黑底層17屏蔽這些錯誤操作區。
圖15示出了上述結構的例子。在圖15中，通過利用黑底層17覆蓋掃描線28和其附近的區域，可屏蔽由粗實線限定的掃描線28和像素電極27之間的區域以及其附近的區域。
在該AMLCD10中的公用電極26由透明導電材料ITO形成。因此，增加了該液晶顯示器件10中的透明區域的面積，因而可以提高孔徑比。
雖然ITO膜的表面電阻大到約100Ω/□，但是通過橫向連接由ITO層形成的公用電極26可以減小公用電極的整個布線的電阻和提高其冗餘度。
如圖8中所示，第二層間絕緣膜25提供在公用電極26和數據線24之間。通過選擇d/ε足夠大，其中d是第二層間絕緣膜25的厚度，ε是其介電常數，可以減小數據線24與公用電極26之間的寄生電容。
此外，由於限制了縱向串擾，因此不需要形成用於防止由從數據線24洩漏的電場引起的故障顯示的黑底層。因此，由於形成只用於提高對比度的黑底層17就足夠了，因此可以減小黑底層17的寬度。通過減小黑底層17的寬度，可以使本液晶顯示器件10的孔徑比變大。
另外，在本AMLCD 10中，公用電極26和像素電極7形成在第二層問絕緣膜25上。通過在同一層中形成公用電極26和像素電極27，可以在相同步驟中形成相同材料的公用電極26和像素電極27，因此可以提高製造效率。
如上所述，在AMLCD 10中，屏蔽數據線24的公用電極26由ITO形成。因此，與公用電極26由其它材料形成的情況相比，可以提高本液晶顯示器件10的可靠性。其原因將在後面介紹。
如圖16中所示，公用電極26和像素電極27由ITO以外的其它金屬形成在第二層間絕緣膜25上，並且覆蓋公用電極26和像素電極27並具有50-100nm厚度的對準層31形成在第二層間絕緣膜25上。
如果在對準層31中存在針孔51，形成液晶層13的液晶材料與形成公用電極26和像素電極27的金屬通過針孔51電化學地反應，以便電離形成公用電極26和像素電極27的金屬，由此產生的離子52可能被洗脫(ELUTE)到液晶層13中。金屬離子52向液晶層13中的這種洗脫成為液晶顯示器件的顯示變化的原因。
具體地，當液晶層13由具有強極性的液晶材料形成時，金屬離子52向液晶層13中的洗脫變為重要的了。在IPS模式液晶顯示器件中，由於需要使用具有大介電常數各向異性Δε的液晶材料，因此金屬離子52的洗脫特別嚴重。
因此，與對準層31接觸提供的公用電極26和像素電極27應該由相對於與液晶材料的電化學反應穩定的材料形成，即與液晶材料的反應性低的材料。
通過ITO被用做TN(扭曲向列)和STN(超扭曲向列)型液晶顯示顯示器件中的透明電極材料的事實證明了ITO在這種電化學反應中是非常穩定的材料。因此，可使用由ITO形成的公用電極26和像素電極27與對準層31直接接觸，並且與公用電極26和像素電極27由ITO以外的其它材料形成的情況相比，提高了本液晶顯示器件10的可靠性。
在該AMLCD 10中，公用電極26形成得完全覆蓋幾乎所有區域中的數據線24。優選地，公用電極26具有在數據線24兩側上的各為1.5μm寬或更寬的擋板。
該液晶顯示器件10的第二層間絕緣膜25為1-2μm厚。此外，第二層間絕緣膜25可以由無機或有機材料的單層膜形成。
或者，第二層間絕緣膜25可採用疊層結構，包括無機材料的第一膜和覆蓋第一膜的有機材料的第二膜，如圖11中所示。
由於有機膜的介電常數低於無機膜的介電常數，因此與層間絕緣膜具有單層結構的情況相比，可以減小具有疊層結構的整個層間絕緣膜的介電常數。
此外，當層間絕緣膜由單層有機膜構成時，TFT的半導體層和覆蓋半導體層的有機膜之間的界面變得不穩定，當在高溫驅動時，TFT的漏電流增加，引起顯示變化。通過採用無機膜如氮化矽膜作為與TFT的半導體層接觸的第一膜和在無機膜上疊加有機膜，可形成在無機膜和半導體層之間的穩定界面，因此可限制如上面提到的問題。
無機膜和有機膜的例子示於下列表1中。
表1
如表1中所示，在第二層間絕緣膜25是無機膜的單層的情況下，無機膜可選自SiNx(氮化矽)膜、無機聚矽氮烷膜、氮化矽膜和氧化矽膜的疊層膜以及氮化矽膜和無機聚矽氮烷膜的疊層膜。
在第二層間絕緣膜是有機膜的單層的情況下，有機膜可選自BCB(苯並環丁烯)膜、有機聚矽氮烷膜和矽氧烷膜。
此外，在第二層間絕緣膜是第一和第二膜的疊層的情況下，第一膜可以是氮化矽膜，第二膜可以是感光丙烯酸樹脂膜或感光聚醯亞胺樹脂膜。
順便提及，在表1中，在第二層間絕緣膜25是疊層膜的情況下無機膜的厚度為0.15μm。然而，膜厚不限於此。無機膜的優選膜厚範圍從約0.1μm到約1.0μm。
此外，應該注意到表1中所示的各個膜的厚度值只是舉例而已，並不限於所示的值。
由於公用電極26由透明材料形成，因此面板的透明面積增加的量為由公用電極26佔據的區域的面積，並且可以提高該液晶顯示器件10的孔徑比。
此外，可以在單元元件的下側形成公用電極布線部分26a和在單元元件的上側形成公用電極布線部分26b。通過分別在單元元件的下側和上側形成公用電極布線部分26a和26b，與公用電極布線形成在單元元件的上側和下側之一上的情況相比，可以增加存儲電容量。
與本液晶顯示器件10的情況一樣，當TFT 50設置在單元像素的下側時，可以通過接觸孔39b將像素電極27連接到形成在單元元件下側的漏極30a的漏極層，並通過接觸孔39a將公用電極26連接到單元元件上側的公用電極布線部分26b，如圖17中所示。
通過接觸孔39a和39b分別將公用電極26連接到公用電極布線部分26a和26b，按這種方式對每個單元像素這樣做，可減小公用電極26的整個布線的電阻。
下面參照圖18a-18K介紹用於製造根據本實施例的液晶顯示器件10的製造方法。
在這些圖中，第二層間絕緣膜採取無機膜和有機膜的疊層形式，並示出了形成在一個區域中的公用電極的TFT元件部分、單元像素部分和接觸孔部分，它們具有由沿著圖12中的線A-A』、B-B』和C-C』截取的截面圖表示的結構。
公用電極布線的突出部分299a和299b形成在與通過光刻原始形成的掃描布線相同的層中，因此突出部分在後面步驟中形成的數據線24的兩側沿著公用電極布線部分26a和26b的至少之一的延伸方向延伸。
因此，為了在曝光第二和後面層時提高在橫向方向的位置精度，在進行測試曝光之後，在利用精細距離測量裝置測量在橫向方向的抗蝕劑圖形的疊加條件時，可以利用公用電極布線的突出部分299a和299b作為參考。
當沒有這種突出部分時，在第一層的圖形中沒有用做在橫向用於精細距離測量的參考的圖形。因此，不可能精確地進行橫向對準並且趨於產生分割變化。相反，由於存在突出部分299a和299b，可以相對於第一層的圖形準確地進行第二和後面層的曝光，由此在沒有分割變化的情況下獲得良好的顯示。
由於突出部分299a和299b的電位固定到公用電極的電位，因此其電特性穩定，並且解決了由於在顯示區中產生的DC電場引起的顯示退化的問題。
如上所述，根據本發明，可以提供液晶顯示器件，它是高度可靠的並具有高孔徑比和大視角。
下面參照其優選實施例詳細地介紹本發明。(第一實施例)在第一實施例中，第二層間絕緣膜25是無機膜和有機膜的疊層結構。
如圖18A中所示，通過構圖第一金屬層形成柵極30c和公用電極布線部分26a和26b，其中第一金屬層是通過光刻和幹蝕刻在玻璃透明絕緣基片22上由鉻形成的。雖然圖18A-18K中只示出了公用電極布線部分26b，但是必然存在的公用電極布線部分26a在下面的說明中將一起介紹。
光刻如下進行在透明絕緣基片22的整個表面上澱積要構圖的膜，通過旋塗在澱積膜的整個表面上形成感光樹脂膜，通過採用只屏蔽期望圖形的光掩模，利用具有可以硬化感光有機膜的特殊波長的光曝光感光樹脂膜，以及利用特殊顯影劑處理有機膜抗蝕劑，以便去掉沒有硬化的感光有機膜抗蝕劑的部分。通過利用硬化感光有機膜抗蝕劑的其餘部分作為用於要構圖的膜的保護膜，構圖要構圖的膜，並且通過將其浸在剝離液中而去掉抗蝕劑，形成所希望的圖形。
在公用電極布線部分26a和26b至少之一中形成公用電極布線的突出部分299a和299b，每個突出部分在平行於數據線的縱向的延伸方向為2μm寬或更寬，並具有從5μm到孔徑的長度的範圍內的長度，以便突出部分在後面步驟中形成的數據線24的兩側沿著公用電極布線部分26a和26b的至少之一的延伸方向延伸。
在這個實施例中，將介紹寬度為2μm和長度為20μm的公用電極布線的每個突出部分299a和299b。
然後，如圖18B所示，在透明絕緣基片22的整個表面上形成以二氧化矽(SiO2)膜和氮化矽(SiNx)膜的疊置結構形式的第一層間絕緣膜23，以便覆蓋柵極30c、公用電極布線部分26a和26b、及其突出部分299a和299b。
然後，如圖18C中所示，在第一層間絕緣膜23的整個表面上形成由a-Si膜32和n+a-Si膜33構成的非晶矽膜。
之後，如圖18D中所示，通過光刻和幹蝕刻構圖非晶矽膜(32和33)，形成TFT的島狀半導體層。
光刻工藝中非晶矽膜(32和33)的曝光是通過採用利用下部第一金屬層形成的匹配標記作為參考進行的，其中下部第一金屬層是柵極30c和公用電極布線部分26a和26b。
由於在橫向方向延伸的柵極30c和公用電極布線部分26a和26b以及在垂直方向延伸的公用電極布線的突出部分299a和299b存在於下部第一金屬層中，因此可以利用突出部分作為標記，通過精細距離測量裝置測量垂直和橫向平行線，來測量每個曝光點中的有機膜抗蝕劑圖形的橫向和垂直偏移，這是通過非晶矽膜(32和33)的曝光步驟和顯影步驟留下的，如圖19中所示。即，精細地測量形成在公用電極布線部分26b中的成對突出部分299a和299b的外部邊緣，以便確定突出部分之間的中心值W1。然後，精細測量在相對於非晶矽膜29的橫向方向的有機膜抗蝕劑的邊緣，以便確定在橫向方向的非晶矽膜29的中心值W2。在含有這些中心值W1和W2的光掩模數據基礎上，為橫向方向的曝光進行偏移校正。此外，精細地測量掃描線28的邊緣以確定掃描線的中心值W3。之後，精細測量在垂直方向相對於非晶矽膜29的有機膜抗蝕劑的邊緣，以便確定在垂直方向非晶矽膜29的中心值W4。在含有這些中心值W3和W4的光掩模數據基礎上，為垂直方向的曝光進行偏移校正。
在利用精細距離測量裝置準確地測量距離時，為了限制讀取誤差，需要寬度為21μm或更寬的圖形。此外，突出部分的長度必須為5μm或更長。突出部分的寬度為2μm或更寬就足夠了。然而，當寬度太寬時，孔徑的區域可能被由不透明材料形成的公用電極布線屏蔽。因此，突出部分的寬度優選為10μm或更小。突出部分的長度為5μm或更長就足夠了。然而，當該長度太長時，它將屏蔽通過不透明材料的公用電極布線傳輸的有效光，並且相對於數據線的寄生電容增加，引起顯示質量下降如閃爍和橫向串擾等。因此突出部分的長度不大於孔徑的長度，優選為20-40μm。
在這個實施例中，由於公用電極布線(299a和299b)的寬度和長度分別為2μm和20μm，因此讀取誤差不大。
在每個曝光點中非晶矽膜的圖形相對於第一金屬層偏移的情況下，可以通過將其浸在剝離液中而去掉被硬化的抗蝕劑，在通過精細距離測量裝置獲得的信息基礎上，通過再次旋塗形成感光有機膜抗蝕劑和校正曝光數據，可以相對於下部第一金屬層形成精確圖形。
之後，在整個表面上澱積鉻層作為第二金屬層，並通過光刻和幹蝕刻進行構圖，形成TFT50的漏極30c和源極30b、數據線24和像素輔助電極35，如圖18E中所示。
如圖18E中所示，在光刻中由第二金屬層形成的TFT 50的漏極30a和源極30b、數據線24和像素輔助電極35的曝光是通過採用由下部第一金屬層形成的匹配標記作為參考進行的，其中下部第一金屬層是柵極30c和公用電極布線部分26a和26b，這與圖18D中所示的相似。
與非晶矽膜的構圖相似，由於可以通過利用精細距離測量裝置測量垂直和橫向平行線，如圖20中所示的，可以測量每個曝光點的橫向和垂直偏移，與非晶矽膜的構圖相似，可以相對於下部第一金屬層進行圖形校正。即，精細地測量形成在公用電極布線部分26a和26b中的成對突出部分299a和299b的外部邊緣，以便確定突出部分之間的中心值W1。然後，精細測量在相對於由第二金屬層形成的漏極30a和源極30b在橫向方向的有機膜抗蝕劑的邊緣，以便確定在橫向方向的漏極30a和源極30b的中心值W2。在含有這些中心值W1和W2的光掩模數據基礎上，為橫向方向的曝光進行偏移校正。此外，精細地測量掃描線28的邊緣以確定掃描線的中心值W3。之後，精細測量漏極30A和源極30b之間的距離以確定其中心值W4。在含有這些中心值W3和W4的光掩模數據基礎上，為垂直方向的曝光進行偏移校正。
隨後，如圖18F中所示，利用漏極30a和源極30b做掩模，通過蝕刻n+型a-Si膜33和a-Si膜32高達非晶矽膜的中間水平，在其漏極30a和源極30b之間的孔徑中形成TFT 50的溝道。
之後，如圖18G中所示，在整個表面上澱積由氮化矽形成的第二層間絕緣膜25的無機第一膜25a。
然後，如圖18H中所示，在第一膜25a上澱積由感光丙烯酸樹脂形成的第二層間絕緣膜25的有機第二膜25b。
之後，如圖18I中所示，曝光、顯影和燒結感光丙烯酸樹脂膜25b，分別在源極30b和公用電極布線部分26b上澱積到達第一層間絕緣膜23的氮化矽的用於像素電極的接觸孔39b以及到達層間絕緣膜23的氮化矽的用於公用電極的接觸孔39a。
在光刻工藝中作為第二層間絕緣膜25的第二膜25b的感光丙烯酸樹脂膜的曝光是通過採用第一金屬層的匹配標記或第二金屬層的匹配標記作為參考進行的。作為第一金屬層或第二金屬層的參考的標記是通過選擇接觸孔39a和39b中其餘量較小的一個來確定的。
然後，如圖18J中所示，通過用於像素電極的接觸孔39b和用於公用電極的接觸孔39a蝕刻掉作為第二層間絕緣膜25的第一膜25a的露出的第一氮化物膜。這樣，接觸孔39b到達像素電極。通過蝕刻掉由二氧化矽(SiO2)膜和氮化矽(SiNx)膜構成的第一層間絕緣膜23，還通過接觸孔39a進行蝕刻，一直達到公用電極布線部分26a或26b。
在光刻工藝中作為第二層間絕緣膜25的第一膜25a的氮化矽膜的曝光是通過採用第一金屬層的匹配標記或第二金屬層的匹配標記作為參考進行的。作為第一金屬層或第二金屬層的參考的標記是通過選擇接觸孔39a和39b中其餘量較小的一個確定的。
然後，在整個表面上澱積ITO膜46，以便覆蓋接觸孔39a和39b的內壁，並且如圖18K中所示，公用電極26和像素電極27是通過光刻和蝕刻由在單元元件形成區中的ITO膜46形成的。
通過光刻對ITO膜46的曝光是通過採用第二金屬層的匹配標記作為參考進行的。這是因為，當由ITO膜形成並覆蓋數據線的公用電極26相對於數據線24偏移時，可能產生垂直串擾。
由於可以通過突出部分校正在形成突出部分之後形成的非晶矽層和第二金屬層的曝光誤差，因此可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第二實施例)圖21A和21B表示第二實施例，這與表示圖7中所示的第一實施例的圖10A和10B基本相同，分別表示由圖7中所示的第一和第二金屬層形成的區域和由圖7中所示的ITO形成的區域。根據第二實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。第二實施例不同於第一實施例的地方在於形成在公用電極布線部分26a中並在平行於數據線的縱向延伸的突出部分的結構。
雖然在第一實施例的平面中公用電極布線26的突出部分299a和299b設置在數據線24的兩側，但是只有寬度大於第一實施例中的突出部分的寬度的一個突出部分(299a)與數據線相鄰設置，如圖21中所示。突出部分299a為5μm寬和5μm長。當突出部分的寬度足夠大時，可以通過測量該寬度來校正曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差。因此，可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第三實施例)圖22A和22B表示第三實施例，這與表示圖7中所示的第一實施例的圖10A和10B基本相同，分別表示由圖7中所示的第一和第二金屬層形成的區域和由圖7中所示的ITO形成的區域。根據第三實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。第三實施例不同於第一實施例的地方在於形成在公用電極布線部分26a中並在平行於數據線的縱向延伸的突出部分的結構。
雖然在第一實施例的平面中公用電極布線26的突出部分299a和299b相鄰地設置在數據線24的兩側，突出部分299a相鄰地設置在數據線24的一側，另一個突出部分299b稍微遠離突出部分299a設置，如圖22A中所示。
由於在突出部分的這種設置中可以校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此，可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第四實施例)圖23A和23B表示第四實施例，這與表示第三實施例的圖21A和2 1B基本相同，分別表示由第一和第二金屬層形成的區域和由ITO形成的區域。根據第四實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。第四實施例不同於第二實施例的地方在於形成在公用電極布線部分26a中並在平行於數據線的縱向延伸的突出部分的結構。
雖然在第二實施例中公用電極布線部分26a的突出部分299a設置在每個像素中，在第四實施例中突出部分299a只設置在紅(R)、綠(G)和藍(B)像素中的R像素中，如圖23A中所示。
由於即使在突出部分的這種設置中可以校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此，可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。
或者，突出部分299a可以只提供在藍色像素B或綠色像素G中。或者，假設R、G和B作為一個單元，一個突出部分299a可以提供在兩個或更多個單元的間隔中。
由於在突出部分的這種設置中可以校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此，可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第五實施例)圖24A和24B表示第五實施例，這與表示第一實施例的圖10A和10B基本相同，分別表示由第一和第二金屬層形成的區域和由ITO形成的區域。根據第五實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。第五實施例不同於第一實施例的地方在於形成在公用電極布線部分26a中並在平行於數據線的縱向延伸的突出部分的結構。
雖然在第一實施例中公用電極布線26的突出部分299a和299b相鄰地設置在數據線24的兩側，在第五實施例中突出部分299a和299b設置在像素輔助電極35的兩側，如圖24A和24B中所示。
由於甚至在突出部分的這種設置中可以校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此，可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第六實施例)圖25A和25B表示第六實施例，這與表示第一實施例的圖10A和10B基本相同，分別表示由第一和第二金屬層形成的區域和由ITO形成的區域。根據第六實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。
第六實施例不同於其中突出部分在平行於數據線的縱向延伸的第一實施例的地方在於，在相對於任何電極的電浮動狀態下在數據線24的兩側設置平行於數據的縱向延伸並由第一金屬層形成的浮動膜300a和300b。
由於甚至在突出部分的這種設置中可以校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此，可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第七實施例)圖26A和26B表示第七實施例，這與表示第一實施例的圖10A和10B基本相同，分別表示由第一和第二金屬層形成的區域和由ITO形成的區域。根據第七實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。
第七實施例不同於其中突出部分在平行於數據線的縱向延伸的第一實施例的地方在於，在相對於任何電極的電浮動狀態下在數據線24的下面中間地設置平行於數據的縱向延伸並由第一金屬層形成的浮動膜300。
圖26A中所示的區域可以作為由第一金屬層和非晶矽層形成的區域(圖26C)和由第二金屬層形成的區域(圖26D)示出。
由於甚至在突出部分的這種設置中可以校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第八實施例)圖27A和27B表示第八實施例，這與表示第一實施例的圖10A和10B基本相同，分別表示由第一和第二金屬層形成的區域和由ITO形成的區域。根據第八實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。
第八實施例不同於其中突出部分299a和299b設置在數據線24的兩側的第一實施例的地方在於，在與數據線24相鄰的位置在公用電極布線部分26a中形成凹入部分301，如圖27A中所示。凹入部分301的寬度與第二實施例中的突出部分的寬度一樣大。在第八實施例中，凹入部分為5μm寬和5μm長。
由於甚至在凹入部分的這種設置中，如果凹入部分的寬度足夠大，可以校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第九實施例)圖28A和28B表示第九實施例，這與表示第一實施例的圖27A和27B基本相同，分別表示由第一和第二金屬層形成的區域和由ITO形成的區域。根據第九實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。第九實施例不同於第八實施例的地方在於形成在公用電極布線部分26a中並在平行於數據線的縱向延伸的凹入部分的結構不同於第八實施例。
在第八實施例中，雖然凹入部分301形成在與數據線25相鄰的公用電極布線部分26a中，在第九實施例中凹入部分301a和301b形成在數據線24的兩側，如圖28A中所示。凹入部分的寬度可以小於第八實施例，在本例中，凹入部分為2μm寬和5μm長。
由於甚至在凹入部分的這種設置中，即使每個凹入部分的寬度很小時，可以通過測量兩個凹入部分的兩個邊緣來校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第十實施例)圖29A和29B表示第十實施例，這與表示第一實施例的圖27A和27B基本相同，分別表示由第一和第二金屬層形成的區域和由ITO形成的區域。根據第十實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。然而，形成在公用電極布線部分26a中並在數據線的縱向延伸的凹入部分的結構不同。
第十實施例不同於其中凹入部分301形成在公用電極布線部分26a中以便與數據線24相鄰的第八實施例的地方在於，凹入部分301c形成在數據線24兩側在接觸孔39b附近的公用電極布線部分26a中。圖29A中所示的區域可以作為由第一金屬層和非晶矽層形成的區域(圖29C)和由第二金屬層形成的區域(圖29D)示出，從該圖可清楚明白凹入部分301c的結構。凹入部分301c的寬度大於第八實施例中的突出部分的寬度，並且在本例中，凹入部分301c為20μm寬和8μm長。
由於甚至在凹入部分的這種設置中，可以通過測量凹入部分301c的邊緣之間的距離來校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第十一實施例)圖30A和30B表示第十一實施例，這與表示第一實施例的圖10A和10B基本相同，分別表示由圖7中所示的第一和第二金屬層形成的區域和由圖7中所示的ITO形成的區域。根據第十一實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。第十一實施例不同於第一實施例的地方在於公用電極布線，其中突出部分形成在公用電極布線部分26a中並在平行於數據線的縱向延伸。
雖然在第一實施例中突出部分299a和299b形成在公用電極布線部分26a中，在圖30a中所示的第十一實施例中突出部分形成在公用電極布線部分26b中。每個突出部分299d和299e為2μm寬和20μm長。由於即使其寬度很小，也可通過測量突出部分相對邊緣之間的距離來校正在曝光在形成公用電極布線部分之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第十二實施例)圖31A和31B表示第十二實施例，這與表示第九實施例的圖28A和28B基本相同，分別表示由第一和第二金屬層形成的區域和由ITO形成的區域。根據第十二實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第九實施例的相同。第十二實施例不同於第九實施例的地方在於其中形成凹入部分並在平行於數據線的縱向方向延伸的公用電極布線，並且突出部分的數量也不同於第九實施例。
在第八實施例中，雖然在第八實施例中凹入部分301形成在與數據線25相鄰的公用電極布線部分26a中，但在圖31A中所示的第十二實施例中，凹入部分301d和301e形成在數據線24兩側的公用電極布線部分26b中。每個凹入部分為2μm寬和5μm長。
由於甚至當每個凹入部分的寬度很小時，甚至在凹入部分的這種結構中，也可通過測量兩個凹入部分的兩個邊緣來校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第十三實施例)圖32A和32B表示第十三實施例，這與表示圖7中所示的第一實施例的圖10A和10B基本相同，分別表示由圖7中所示的第一和第二金屬層形成的區域和由圖7中所示的ITO形成的區域。根據第十三實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。第十三實施例不同於第一實施例的地方在於其具有突出部分和凹入部分。
雖然在第一實施例中突出部分形成在數據線24兩側的公用電極布線部分26a中，在圖32A中所示的第十三實施例中，突出部分28a形成在一部分掃描線28中，凹入部分301f形成在公用電極布線部分26b中。
突出部分28a為5μm寬和5μm長，凹入部分301f為5μm寬和5μm深。在本例中，由於掃描線28和公用電極布線部分26a和26b由相同材料在相同步驟中形成，因此突出部分28a和凹入部分301f形成得可防止它們之間短路。
由於可通過測量突出部分28a或凹入部分301f的邊緣之間的距離來校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。(第十四實施例)圖33A和33B表示第十四實施例，這與表示第十三實施例的圖32A和32B基本相同，分別表示由第一和第二金屬層形成的區域和由ITO形成的區域。根據第十四實施例的液晶顯示器件的製造方法也與第一實施例的相同。第十四實施例不同於第十三實施例的地方在於其具有在平行於數據線的縱向延伸的突出部分和凹入部分。
雖然在第十三實施例中突出部分28a形成在掃描線28中，凹入部分301f形成在公用電極布線部分26b中，但凹入部分28b形成在一部分掃描線28中。凹入部分28b為5μm寬和5μm深。
由於可以通過測量凹入部分28a的兩個邊緣之間的距離來校正在曝光在形成公用電極布線之後形成的非晶矽層和第二金屬層時的曝光誤差，因此可以在不增加製造成本的情況下製造具有提高的孔徑比和沒有不均勻顯示如分割不均勻性的液晶顯示器件。
前面已經詳細介紹了具有作為直線型液晶驅動電極的公用電極和像素電極的液晶顯示器件的單元元件的結構。然而，鑑於在不增加製造成本的情況下提供能防止顯示不均勻性的液晶顯示器件，可以在液晶顯示器件的單元元件的公用電極布線部分中提供突出部分(一個或多個)，該液晶顯示器件具有彎曲的液晶電極，即所謂的多疇單元元件結構，也可獲得與通過上述實施例得到的相同效果。
此外，雖然已經介紹了形成在同一層中的公用電極和像素電極，但是鑑於在不增加製造成本的情況下提供可防止顯示不均勻性的液晶顯示器件，公用電極和像素電極可設置在第三層間絕緣膜的兩側。
在上述每個實施例中，在對準曝光期間可用做精細距離測量中的參考的突出部分或凹入部分可以不設置在所有像素中，而是只設置在R的像素中。
或者，只在用於G或B的像素中提供參考。
或者，假設R、G和B像素作為一個單元，則一個突出部分可提供在兩個或多個單元的間隔中。
在後一種情況下，也可以在橫向方向進行精細距離測量，並且可以進行校正對準。因此，可以製造沒有顯示不均勻性如分割不均勻性的液晶顯示器件。
在上述實施例中，雖然詳細介紹了本發明的特徵部分，而那些對於本領域普通技術人員公知的部分並沒有詳細說明。然而，公知部分應該被認為是本領域普通技術人員很容易估計到的部分。
如前所述，根據本發明，可以在不增加製造成本的情況下提供具有提高的孔徑比和沒有顯示不均勻性如分割不均勻性的IPS模式有源矩陣型液晶顯示器件。
根據由本發明人所做的實驗，確信在不增加製造成本的情況下可獲得具有比常規液晶顯示器件提高的孔徑比和沒有顯示不均勻性的IPS模式有源矩陣型液晶顯示器件。
權利要求
1.一種面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，包括形成在第一基片上並用於構成在多個像素區上延伸的掃描線和公用電極布線部分的第一導電層，所述第一導電層具有在垂直於所述掃描線和所述公用電極布線部分的延伸方向的方向延伸的定位參考圖形區；形成在所述第一基片上以覆蓋所述第一導電層的第一絕緣層；形成在所述第一絕緣層基片上以便與所述掃描線相連並分別對應所述多個像素區的多個轉換元件；形成在所述第一絕緣層上並與所述掃描線結合用於構成數據線和用於為每個所述像素區形成的轉換元件的電極的第二導電層，所述數據線按照所述數據線的方向與所述定位參考圖形區的延伸方向一致的方式在所述像素區上延伸；形成在所述第二導電層上的第二絕緣層；形成在所述第二絕緣層上並用於構成每個所述像素區的像素電極和公用電極的第三導電層，所述像素電極通過形成在所述第二絕緣層中的第一接觸孔與用於所述轉換元件的所述電極之一電連接，所述公用電極通過形成在所述第一絕緣層和所述第二絕緣層中的第二接觸孔與所述公用電極布線部分電連接；設置成與所述第一基片相對關係的第二基片；和夾在所述第一基片和所述第二基片之間的液晶層。
2.如權利要求1所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中所述公用電極由透明電極材料製成；每個所述數據線位於所述公用電極的下面，以便通過增寬所述數據線上面的所述公用電極的疊加部分，用所述公用電極覆蓋除了與所述掃描線相鄰的部分之外的每個數據線；所述定位參考圖形區包括形成在一部分所述公用電極布線和一部分所述掃描線的至少一個中的突出部分和凹入部分的至少一個。
3.如權利要求1所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中所述像素電極和所述公用電極由相同材料製成。
4.如權利要求1所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，還包括形成在所述對置基片上以便與所述數據線疊加的黑底層，所述黑底層的寬度比形成得覆蓋所述數據線的所述公用電極的寬度小，因此在平面圖中在覆蓋所述數據線的所述公用電極和與之相鄰的所述像素電極之間沒有光屏蔽膜。
5.如權利要求2所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中所述定位參考圖形區設置成這樣的位置關係每個所述數據線位於所述定位參考圖形區之間。
6.如權利要求2所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中所述定位參考圖形區的寬度在2-10μm範圍內。
7.如權利要求2所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中所述突出部分的長度不是所述定位參考圖形區的寬度，並在5μm和每個所述像素區的孔徑尺寸之間的範圍內。
8.如權利要求1所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中每個所述轉換元件是薄膜電晶體，該薄膜電晶體具有形成在所述掃描線上的所述第一絕緣層上的半導體層區，並作為所述薄膜電晶體的柵極，所述半導體層上的源極和漏極是由所述第二導電層形成的，所述數據線和所述像素電極分別電連接到所述源極和所述漏極中的一個和另一個上。
9.如權利要求8所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中顏色層和黑底層形成在所述第二基片上，所述公用電極提供參考電位，所述公用電極布線部分和所述掃描線由相同材料在相同步驟中形成，所述柵極、所述漏極、所述源極和所述公用電極分別電連接到所述掃描線、所述數據線、所述像素電極和所述公用電極，通過基本上平行於所述第一基片的主表面和在所述像素電極和所述公用電極之間的電場而旋轉所述液晶層的分子軸，由此進行顯示，每個所述數據線除了其在所述掃描線附近的部分之外被所述公用電極完全疊加和覆蓋，在所述數據線的延伸方向延伸的突出部分和凹入部分中的至少一個由在每個像素區中的一部分所述公用電極布線部分和一部分所述掃描線中的至少一個提供，設置在其中每個所述數據線完全被所述公用電極覆蓋的區域中的與每個所述數據線相對的位置上的所述黑底層的寬度小於覆蓋所述數據線的所述公用電極的寬度，並且在覆蓋所述數據線的所述公用電極和與之相鄰的所述像素電極之間沒有光屏蔽膜。
10.如權利要求1所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中所述定位參考圖形區設置在所述數據線附近的作為與所述掃描線和所述公用電極布線部分電隔離的浮動區的區域中。
11.如權利要求10所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中至少一個所述浮動區只形成在紅像素區、綠像素區和藍像素區中的一個區域中。
12.如權利要求10所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中至少一個所述浮動區形成在幾個像素區的間隔中。
13.如權利要求10所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件，其中至少一個所述浮動區直接形成在所述數據線的下面，並且將所述第一絕緣層置於其間。
14.一種用於製造根據權利要求1所述的面內轉換模式有源矩陣型液晶顯示器件的製造方法，包括利用具有顯示區的分割圖形的光掩模至少曝光其顯示區的步驟，其中在通過光刻構圖疊置層的新層時，通過在所述定位參考圖形區的基礎上精細測量所述公用電極布線部分的相對位置，進行分割曝光之間的曝光校正。
全文摘要
在一種面內轉換(IPS)模式有源矩陣型液晶顯示器件中，在有源元件基片11上提供供應數據信號的數據線24、施加參考電壓的公用電極布線部分26a和26b、公用電極26、對應要顯示的像素的像素電極、供應掃描信號的掃描線28和TFT 50。公用電極布線部分26a和26b通過採用第一金屬層形成，平行於掃描線延伸並在其周邊部分連接到公用電極電位。突出部分299a和299b按照突出部分位於後面要形成的數據線24兩側的方式形成在公用電極布線部分26a和26b中的至少一個內。減少了顯示器件的顯示不均勻性並提高了其孔徑比。
文檔編號G02F1/133GK1470907SQ0212657
公開日2004年1月28日 申請日期2002年7月24日 優先權日2002年7月24日
發明者松本公一, 半貫貴久, 小池雅志, 西田真一, 板倉州優, 一, 久, 優, 志 申請人:Nec液晶技術株式會社