低成本大畫面廣視野角高速回應液晶顯示裝置的製作方法
2023-05-17 11:12:46
專利名稱：低成本大畫面廣視野角高速回應液晶顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明關於使用半色調曝光法而製作的大畫面廣視野角液晶顯示裝置。
背景技術：
MVA模式垂直配向方式的液晶顯示裝置中，其控制液晶分子的配向方向的機構的配向方向控制電極，揭示於日本特開平07-230097、日本特開平11-109393及日本特開2001-042347中。
發明內容(發明所欲解決的問題)使用先前的配向方向控制電極的液晶面板的構造，是對應於小的像素者，由於配向方向控制電極僅使用1種，且使用像素電極的邊緣場效應，因此像素變大時，則無法利用。
成為現在主流的MVA模式垂直配向方式的液晶顯示裝置，是在CF基板側使用配向方向控制用的凸塊或細縫(slit)電極，採用該方式於像素變大時雖可對應，但是CF基板的成本高，而成為以低價格製作大畫面液晶TV的障礙。
本發明的目的，是在TFT主動矩陣型液晶顯示裝置的製造中，通過減少TFT主動矩陣基板與濾色基板的光微影步驟的次數，來縮短製造步驟，以降低製造成本且提高合格率。
(解決問題的手段)本發明使用下述手段來解決上述問題。
〔手段1〕避免鑑別線(discrimination line)不穩定及擺動，將2種配向方向控制電極經由絕緣膜，而配置於像素電極的上層，在與像素電極相對的共享電極之間，通過上述2種不同的配向方向控制電極，可精密地控制負的介電常數各向異性液晶分子的歪斜方向。
〔手段2〕將1種配向方向控制電極經由絕緣膜，而配置於像素電極的上層，在像素電極中形成細長的細縫，利用此等2個配向方向控制機構，可精密地控制負的介電常數各向異性液晶分子的歪斜方向。
〔手段3〕將手段1、手段2中使用的配向方向控制電極中，連結於像素電極者，儘量接近於相對基板側。
〔手段4〕通過使手段1、手段2中使用的配向方向控制機構，在像素的中央附近彎曲90度，可實現理想的4個區域配向。
〔手段5〕通過在TFT數組基板的製作方法處理中導入半色調曝光法，而減少光微影步驟的次數。
〔手段6〕將基本單位像素分割成2個子像素(Sub pixel)，將共享電極並列配置於影像信號在線，通過在奇數號行與偶數號行的共享電極上，於每個掃描期間切換不同極性的信號，而在施加於2個子像素的液晶分子的有效電壓上產生差異。
(發明的效果)通過使用手段1及手段2，可使薄膜電晶體數組基板側具有全部的配向方向控制功能，因此無需在CF基板側形成配向方向控制用焊墊或細縫，而可以廉價的CF基板來製造MVA模式液晶面板，並可降低成本及提高合格率。
通過使用手段3，連接於像素電極的配向方向控制電極接近相對基板，可增加作用於垂直配向的負的介電常數各向異性液晶分子的電場的旋轉力矩，因此可實現高速響應。
通過使用手段4，可減少不需要的鑑別線的發生，可提高畫面全體的光的透過率，且可實現發生不均勻情形少的液晶面板。
通過使用手段1、手段2及手段5，除了CF基板側的處理成本的外，亦可減少薄膜電晶體數組基板的處理成本，可大幅降低MVA模式液晶面板的製造成本。生產效率亦提高，合格率亦大幅提高。
通過使用手段5及手段6，由於可以非常單純的製作方法製造液晶配向控制機構，可以非常簡單的電路實現γ曲線修正，因此以少許成本即可實現MVA模式液晶顯示裝置的顯示質量提高。
圖1是先前的MVA液晶模式面板的剖面圖。
圖2是先前的MVA液晶模式面板的剖面圖。
圖3是本發明的MVA液晶模式面板的剖面圖。
圖4是本發明的MVA液晶模式面板的剖面圖。
圖5是本發明的MVA液晶模式面板的原理說明圖。
圖6是本發明的MVA液晶模式面板的原理說明圖。
圖7是本發明的MVA液晶模式面板的原理說明圖。
圖8是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖9是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖10是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖11是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖12是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖13是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖14是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖15是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖16是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖17是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖18是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖19是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖20是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖21是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖22是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖23是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖24是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖25是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖26是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖27是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖28是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖29是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖30是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖31是本發明的MVA液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖32是本發明的場序驅動方式MVA模式液晶面板的TFT數組基板的電路模型圖。
圖33是本發明的圖32的MVA模式液晶面板的施加信號電壓與亮度的關係圖。
圖34是本發明的圖32的MVA模式液晶面板的驅動波形圖。
圖35是本發明的將顯示畫面分割成上下2個的場序驅動方式MVA模式液晶面板的TFT數組基板的電路模型圖。
圖36是本發明的將畫面分割成上下，自畫面的中央向上下寫入數據的場序驅動方式的說明圖。
圖37是本發明的將畫面分割成上下，自畫面的上下向中央寫入數據的場序驅動方式的說明圖。
圖38是本發明的將畫面分割成上下，自畫面的中央向上下寫入數據的場序驅動方式的說明圖。
圖39是本發明的將畫面分割成上下，自畫面的上下向中央寫入數據的場序驅動方式的說明圖。
圖40是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的基本單位像素的剖面圖。
圖41是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的基本單位像素的剖面圖。
圖42是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的基本單位像素的剖面圖。
圖43是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的基本單位像素的剖面圖。
圖44是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的基本單位像素的剖面圖。
圖45是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的基本單位像素的剖面圖。
圖46是本發明的場序驅動方式橫電場模式液晶面板的TFT數組基板的電路模型圖。
圖47是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖48是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的完成剖面圖。
圖49是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖50是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖51是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖52是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖53是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖54是本發明的橫電場方式液晶面板用TFT數組基板的平面圖。
圖55是本發明的圖46的橫電場方式液晶面板的驅動波形圖。
圖56是本發明的將顯示畫面分割成上下2個的場序驅動方式橫電場模式液晶面板的TFT數組基板的電路模型圖。
圖57是本發明的MVA模式液晶面板用TFT數組基板的基本單位像素的剖面圖。
圖58是本發明的MVA模式液晶面板用TFT數組基板的基本單位像素的剖面圖。
圖59是本發明的MVA模式液晶面板用TFT數組基板的基本單位像素的剖面圖。
圖60是本發明的MVA模式液晶面板用TFT數組基板的基本單位像素的剖面圖。
圖61是本發明的使用半色調曝光法製作方法而形成附接觸焊墊的像素電極用的製作方法流程剖面圖。
圖62是本發明的使用半色調曝光法製作方法而形成附接觸焊墊的像素電極用的製作方法流程剖面圖。
圖63是本發明的使用半色調曝光法將薄膜電晶體組件的半導體層予以孤島(island)化及形成接觸孔的製作方法流程剖面圖。
圖64是本發明的形成源極電極、漏極電極、端子電極、梳齒狀共享電極的製作方法流程剖面圖。
圖65是本發明的使用半色調曝光法的薄膜電晶體基板的製造製作方法流程剖面圖。
圖66是本發明的橫電場方式主動矩陣基板的存在於基本單位像素中央的像素中央共享電極的構造說明圖。
圖67是本發明使用的半色調曝光用遮光罩的原理說明圖。
圖68是本發明使用的半色調多重曝光法的原理說明圖。
圖69是在第一個光微影步驟使用本發明的半色調多重曝光法時需要的對準標記。
圖70是在玻璃基板的內部以脈衝雷射形成半色調多重曝光法使用的對準標記的原理圖。
圖71是先前的使用半色調曝光法的薄膜電晶體基板的製造製作方法流程剖面圖。
圖72是先前的使用半色調曝光法同時形成薄膜電晶體基板的掃描線部、像素電極與端子部的製作方法流程剖面圖。
圖73是先前的使用半色調曝光法將薄膜電晶體組件的半導體層予以孤島化及完全露出像素電極與端子部的製作方法流程圖。
圖74是繼續圖72、圖73，於薄膜電晶體組件製造步驟中形成源極電極與漏極電極的先前的製作方法流程說明圖。
圖75是先前的在像素電極上形成有與掃描線連結的配向控制電極的TFT數組基板的剖面構造圖。
圖76是圖75的TFT數組基板的平面圖。
圖77是先前的在像素電極上僅形成有連接於共享電極的1種配向控制電極的垂直配向模式的胞剖面圖。
圖78是先前的在相對板式電極上僅形成有連接於像素電極的1種配向控制電極的垂直配向模式的胞剖面圖。
圖79是在像素電極上僅形成有1種配向控制電極的先前TFT數組基板的剖面構造圖。
圖80是在像素電極上僅形成有1種配向控制電極的先前TFT數組基板的剖面構造圖。
圖81是先前的在像素電極上僅形成有1種配向控制電極的TFT數組基板的剖面構造圖。
圖82是本發明的使用2次半色調曝光法的MVA模式用TFT數組基板的3次光微影步驟的製作方法說明圖。
圖83是本發明的使用2次半色調曝光法的MVA模式用TFT數組基板的3次光微影步驟的製作方法說明圖。
圖84是本發明的使用3次半色調曝光法的IPS模式用TFT數組基板的3次光微影步驟的製作方法說明圖。
圖85是本發明的使用3次半色調曝光法的FFS模式用TFT數組基板的3次光微影步驟的製作方法說明圖。
具體實施方式
圖1及圖2是目前成為主流之的MVA模式液晶大型TV面板的剖面原理圖。在上下基板的兩方設有控制垂直配向的負的介電常數各向異性液晶分子的動作方向用的機構。該方式的液晶面板，由於鑑別線確實固定而不致擺動，因此幾乎不發生顯示不均勻的情形，因而可合格率佳地生產顯示質量高的液晶面板。但是圖1及圖2的構造，必須在與TFT基板相對的CF基板側形成液晶配向方向控制用細縫或液晶配向方向控制用凸塊，CF基板的生產成本比TN模式的CF基板的成本高。為了降低CF基板的成本，只需將全部液晶配向方向控制功能設置於TFT基板側即可。
在相對CF基板側不具配向方向控制功能的例，如圖75、圖76、圖77、圖78、圖79、圖80及圖81等，已經作為專利而公開，不過此等均無法用作大型基板。此等先前技術僅可利用於像素小的情況。由於利用像素電極的邊緣場效應，因此無法適用於液晶TV用的大的像素電極。
本發明通過圖3及圖4中的2個基本構造，而成功地使TFT基板側具備全部的液晶配向方向控制功能。圖3通過在TFT基板側，於像素電極與相對基板的共享電極之間，設置2種不同的液晶配向方向控制電極，而成功地形成圖5所示的等電位分布。圖4通過在TFT基板側的像素電極上，於配向方向控制用細縫、像素電極與相對基板的共享電極之間配置1種配向方向控制電極，而成功地形成如圖6所示的等電位分布。即使是改變圖6形態的如圖7所示的構造，仍可形成類似的等電位分布。
觀察圖5、圖6及圖7可了解，設置於像素電極上層的連結於像素電極的液晶配向方向控制電極，愈接近相對的CF基板的共享電極，在TFT基板的像素電極上層，經由絕緣膜而形成的另一個不同種類的液晶配向方向控制電極，愈與像素電極及形成的等電位分布圖類似。此因，未連結於像素電極的液晶配向方向控制電極連接於與相對基板的共享電極相同電位。
液晶胞間隙(Cell Gap)大於5μm時，將本發明採用的液晶配向方向控制電極連結於TFT基板的像素電極的構造，幾乎無效果，但是液晶胞間隙為3μm以下時，效果顯著，於2.5μm以下時，可形成控制液晶分子的配向方向時充分的等電位分布圖。
(實施例1)圖24及圖26是本發明實施例1的TFT基板的平面圖。在像素電極上層形成有2種不同的配向方向控制電極，而配置於像素中央部的配向方向控制電極連接於與柵極電極並列配置的共享電極。與該配向方向控制不同的另一種配向方向控制電極，通過設置於像素電極內部的接觸焊墊，而連接於像素電極。圖57及圖59是實施例1的像素的剖面。為了儘量接近相對基板的共享電極，而提高連接於像素電極的配向方向控制電極的高度。
圖8、圖9、圖11及圖20是第二十四24及圖26的TFT部分的剖面圖。本發明為了在像素電極的上層形成液晶配向方向控制電極，像素電極必須儘量配置於下層。因而，其特徵是以最初的光微影步驟形成像素電極。圖8使用圖82中的3次光微影步驟。本發明為了儘量縮短製作方法，而採用半色調曝光法。其特徵為使用圖67及圖68所示的曝光法，於顯像後產生2種以上正性抗蝕劑(posiresist)的厚度。
圖82中的3次光微影步驟的第一次光微影步驟，形成柵極電極、像素電極、共享電極及像素電極內接觸焊墊。該第一個步驟存在圖61與圖62的2個製作方法。形成像素電極時，不論選擇哪個步驟均不致發生問題。不過，宜選擇步驟短的圖61。但是，如圖9所示，減少配向方向控制電極的厚度時，在第三次光微影步驟中，使用半色調曝光法時，宜選擇圖62的步驟。
本發明由於掃描線(柵極電極)中多使用鋁合金，因此像素電極中無法使用ITO。此因會產生局部電池反應，而往往發生異常蝕刻或ITO黑化的問題。因而像素電極系使用氮化鈦或氮化鋯等之的薄膜氮化物是透明電極。
此時為了以乾式蝕刻法開設接觸孔，氮化物是透明像素電極與閘極柵極絕緣膜之的P-SiNx無法獲得大的選擇比，因此無法採用先前例的圖72、圖73及圖74的製作方法。為了解決該問題，本發明通過形成鋁合金系之接觸焊墊，而解決上述的問題。
第二次之的光微影步驟是進行薄膜半導體組件分離與接觸孔之的形成。該步驟說明於圖63。由於該步驟亦是採用半色調曝光法，因此以1次步驟即可進行2個作業。圖11及圖26採用與圖82所示的半色調曝光步驟不同的另外半色調曝光步驟。其使用記載於圖65的半色調曝光法，進行薄膜半導體組件分離及同時形成源極電極與漏極電極。圖65的半色調曝光步驟與先前進行的圖71所示的半色調曝光步驟非常類似，不過圖65的半色調曝光步驟較不易發生問題。圖71的先前方法，以氧等離子體法除去正光阻層薄的區域時，薄膜半導體層的側壁被氧化，而容易發生於除去薄膜電晶體組件的信道部的奧姆接觸層(n+a-矽層)時，無法均勻地除去的問題。圖65的情況，以氧等離子體法除去正光阻層薄的區域時，由於薄膜半導體層完全被障壁金屬層保護，因此幾乎不發生側壁氧化的問題。
圖82的第三個光微影步驟，使用通常的曝光法，而形成源極電極、漏極電極及配向方向控制電極。其範例為圖8。圖9中，第三個光微影步驟亦採用圖64中進行的採用半色調曝光法的光微影步驟。乾式蝕刻薄膜電晶體的通道部的奧姆接觸層後，使用屏蔽沉積法局部成膜矽氮化膜鈍化層(不在柵極電極端子部、源極電極端子部及共享電極端子部上成膜)。
圖8、圖9及圖20以第三個光微影步驟，可在像素電極的上層，經由絕緣膜而形成兩種不同的配向方向控制電極。圖1 1以第四個光微影步驟可形成不同的兩種配向方向控制電極。藉此，方可精確地控制圖3及圖5所示的垂直配向的負的介電常數各向異性液晶分子的歪斜方向。
圖8、圖9及圖20中，鈍化膜局部成膜有使用P-CVD法的P-SiNx膜。亦可使用噴墨法或平板印刷法塗布BCB等有機化合物的鈍化膜。圖11的缺點為在鈍化膜上形成兩種不同配向方向控制電極時，容易與相對基板的共享電極形成短路。
(實施例2)圖25及圖27是本發明實施例2的TFT基板的平面圖。在像素電極上形成有配向方向控制用細縫，在像素電極的上層經由絕緣膜而設有連接於像素電極的液晶配向方向控制用電極。圖58及圖60是實施例2的像素的剖面圖。與實施例1同樣地，由於將與像素電極連接的配向方向控制電極靠近相對基板，因此其特徵為在配向控制電極的下層鋪設各種電極及半導體層。
實施例1及實施例2均是本發明使TFT基板側具備全部配向方向控制功能者，因此與先前方式的圖1及圖2比較，本發明的圖3及圖4本質上存在配向方向控制電極與同時形成於同層上的影像信號線容易短路的問題，因而儘量消除該問題用的像素構造如圖24、圖25、圖26及圖27所示，採用在像素中央部附近彎曲成90度的構造。該構造的影像信號線與配向方向控制電極並列地排列，且保持等間隔的距離，因此可降低短路的發生率。
圖10、圖12及圖21是第二十五25及圖27的TFT部分的剖面圖。觀察基本原理說明圖的圖5及圖6了解，由於實施例2採用配向方向控制用細縫，因此即使可正確決定液晶分子的歪斜方向，但是無法如實施例1增加電場強度，因而在響應速度方面比實施例1差。用於動畫顯示時，宜採用實施例1來製造液晶面板。但是，觀察圖24及圖26的平面圖了解，由於實施例1是在同層上高密度地配置許多金屬布線，因而存在容易發生短路的缺點。除了該問題的外，由於實施例1、2施加於像素電極的電壓並未100％施加於液晶層，因此，亦存在比先前的圖1及圖2，必須賦予較高驅動電壓的缺點。但是，由於濾色基板可利用與TN模式相同成本的廉價的CF基板，因此可提高成本競爭力。特別是不使用濾色基板的場序驅動方式的液晶面板，先前的圖1及圖2必須對準上下的基板，而本發明的圖3及圖4，則無需在相對基板上實施任何加工，因此，只要是形成有透明電極的膜的基板即可，原理上無需進行對準調整。
(實施例3)圖28、圖29、圖30及圖31是本發明實施例3的TFT基板的平面圖。圖32為此等TFT基板的電路模型圖。基本單位像素通過影像信號線而分割成2個的子像素(A)與子像素(B)。子像素(A)與子像素(B)的像素電極的面積比約為1∶2。圖34是實施例3的液晶面板的驅動信號波形。即使自相同影像信號線獲得數據，由於各個像素電極與不同的共享電極電容結合，因此，通過在不同的共享電極上，如圖34所示地改變相位，而施加以水平周期(H周期)而極性反轉的信號波形，可使子像素(A)的有效電壓比子像素(B)的有效電壓大。圖33是以該信號波形驅動時之的液晶面板的透過光量特性圖。可改變子像素(A)與子像素(B)的液晶臨限(Threshold)電壓，藉此可修正γ特性。
圖83是製作第二十八28、圖29、圖30及圖31的TFT基板用的製作方法說明圖。實施例1及實施例2如圖82所示，是以第一次之的光微影步驟製作共享電極，而實施例3如圖32所示，由於無需與影像信號線並列地配置共享電極，因此如圖83所示，是以第三個光微影步驟製作共享電極。乾式蝕刻薄膜電晶體的通道部的奧姆接觸層後，使用屏蔽沉積法局部成膜矽氮化膜鈍化層(不在柵極電極端子部、源極電極端子部及共享電極端子部上成膜)。
圖35是製作超高精密超大型液晶面板時之的TFT基板的電路模型圖。圖36、圖37、圖38及圖39是關於第三十五35的TFT基板的驅動方法的說明圖。圖36、圖37、圖38及圖39均是關於場序驅動方式者。由於顯示畫面分割成上下2個，因此影像信號線亦分割成上下2個，而施加相同極性的影像信號。
共享電極並未分割成上下2個，而是自上至下連接成1個。圖36與圖38是為了避免發生上下畫面之的區塊分離現象，影像信號之的寫入是自畫面中央向上下進行者，而圖37與圖39是自畫面之的上下向中央進行影像信號寫入者。為了將顯示畫面分割成上下2個，水平掃描期間延長為2倍的2H。圖36及圖37採用將水平掃描期間分割成2個，將不同的影像信號寫入不同的2個像素的2工(多任務)方式。圖38及圖39採用將水平掃描期間分割成3個，將不同的影像信號寫入不同的3個像素的3工(多任務)方式。
(實施例4)圖53是本發明實施例4的IPS模式的TFT基板的平面圖。圖45是其剖面圖。圖84是製作實施例4的IPS模式的TFT基板時的製作方法說明圖。其採用3次的光微影步驟，3次均使用半色調曝光法。乾式蝕刻薄膜電晶體的通道部的奧姆接觸層後，使用屏蔽沉積法局部成膜矽氮化膜鈍化層(不在柵極電極端子部、源極電極端子部及共享電極端子部上成膜)。圖46是第五十三53的TFT基板的電路模型圖。在像素的中央部與影像信號並列地排列共享電極。圖56是製作超高精密超大型液晶面板時之的TFT基板的電路模型圖。圖55是第五十六56的TFT基板的驅動波形圖。在偶數號行與奇數號行的共享電極上施加有極性不同的信號波形，偶數號行與奇數號行的影像信號波形施加彼此不同極性的信號波形，並施加與對應於各個影像信號線的共享電極相反極性的信號。
即使液晶模式不同，共享電極與影像信號線的電路模型圖與圖35者完全相同。圖56的IPS模式的TFT基板亦可採用與實施例3相同的場序驅動方式。圖56亦與圖35同樣地，將顯示畫面分割成上下2個，因此，影像信號線亦被分割成上下2個，而施加相同極性的影像信號。
共享電極未分割成上下2個，而是自上至下連接成1個。為了避免發生上下畫面的區塊分離現象，影像信號之的寫入是自畫面之的中央向上下進行，或是相反地自畫面的上下向中央寫入影像信號。掃描線的驅動方式亦與實施例3的情況完全相同。
(實施例5)圖54是本發明實施例5的FFS模式的TFT基板的平面圖。圖44是其像素之的剖面圖。圖47是薄膜電晶體部分之的剖面圖。圖85是製作實施例5的FFS模式的TFT基板時的製作方法說明圖。其採用3次的光微影步驟，其3次均使用半色調曝光法。乾式蝕刻薄膜電晶體的通道部的奧姆接觸層後，使用屏蔽沉積法局部成膜矽氮化膜鈍化層(不在柵極電極端子部、源極電極端子部及共享電極端子部上成膜)。實施例4及實施例5其3次均需使用半色調曝光法，是因如圖66所示，於橫電場方式面板時，與垂直配向模式的液晶面板不同，需要配向處理步驟(摩擦處理)。為了避免發生配向不良區域，必須儘量減少TFT基板上的凹凸。但是，亦如圖53及圖54中所示的平面圖，排列於畫面中央部的共享電極為了降低電阻而必須增加電極的厚度。
IPS模式及FFS模式，由於一定會發生圖66中的配向不良區域，因此存在黑位準顯示時無法完全表現黑色的缺點。為了儘量減少該配向不良區域，而需要3次半色調曝光法。
圖61及圖62是使用圖85的製作方法說明圖的第一次半色調曝光法的步驟說明圖，其中可選擇任何一個。圖63是第二次半色調曝光法的步驟說明圖。圖64是第三次半色調曝光法的步驟說明圖。圖65是以4次光微影步驟製作FFS模式的TFT基板時的步驟說明圖。半色調曝光法使用2次。
即使是圖54的FFS模式的TFT基板，亦可使用與圖53的IPS模式的TFT基板相同的驅動方法。圖56的TFT基板全體的電路模型圖亦可適用於FFS模式的圖54。使用圖55的驅動法時，亦可輕易地驅動驅動電壓高的FFS模式。由於FFS模式可產生強電場，因此液晶分子的響應速度可比IPS模式小。因而可說適合場序驅動方式。特別是由於組合圖55與圖56的液晶面板可施加大的電壓，因此，視為適合高速動作的驅動方法，而與圖36、圖37、圖38及圖39的上下畫面分割的場序驅動方式最匹配。
權利要求
1.一種主動矩陣型垂直配向方式液晶顯示裝置，其特徵為通過在透明像素電極的上層，經由覆蓋透明像素電極的絕緣膜，配置連接於兩種不同電位的兩種液晶配向方向控制電極，並通過僅在薄膜電晶體數組基板側完全控制垂直配向的負的介電常數各向異性液晶分子的歪斜方向，而無需在相對於薄膜電晶體數組基板的基板上設置液晶配向控制用凸塊或細縫電極。
2.一種主動矩陣型垂直配向方式液晶顯示裝置，其特徵為通過在形成有控制液晶配向方向用的細長細縫的透明像素電極的上層，經由覆蓋透明像素電極的絕緣膜，配置液晶配向方向控制電極，無需在相對於薄膜電晶體數組基板的基板上設置液晶配向控制用凸塊或細縫電極，而僅在薄膜電晶體數組基板側完全控制垂直配向的負的介電常數各向異性液晶分子的歪斜方向。
3.根據權利要求1所述的主動矩陣型垂直配向方式液晶顯示裝置，其特徵在於，在透明像素電極的上層，經由覆蓋透明像素電極的絕緣膜而配置的連接於兩種不同電位的兩種不同的液晶配向方向控制電極中，一方的液晶配向方向控制電極連接於與薄膜電晶體數組基板的透明像素電極相同電位。
4.根據權利要求1所述的主動矩陣型垂直配向方式液晶顯示裝置，其特徵在於，在透明像素電極的上層，經由覆蓋透明像素電極的絕緣膜而配置的連接於兩種不同電位的兩種液晶配向方向控制電極中，一方的液晶配向方向控制電極連接於與相對於薄膜電晶體數組基板的基板相同共享電極電位。
5.根據權利要求1所述的主動矩陣型垂直配向方向方式液晶顯示裝置，其特徵在於，在透明像素電極的上層，經由覆蓋透明像素電極的絕緣膜而配置的連接於兩種不同電位的兩種液晶配向方向控制電極中，一方的液晶配向方向控制電極連接於與相對於薄膜電晶體數組基板的基板相同共享電極電位，另一方液晶配向方向控制電極連接於與薄膜電晶體數組基板的像素電極相同電位。
6.根據權利要求1所述的主動矩陣型垂直配向方向方式液晶顯示裝置，其特徵在於，在透明像素電極的上層，經由覆蓋透明像素電極的絕緣膜而配置的連接於兩種不同電位的兩種液晶配向方向控制電極中，一方的液晶配向方向控制電極連接於與相對於薄膜電晶體數組基板的基板相同共享電極電位，另一方液晶配向方向控制電極連接於與薄膜電晶體數組基板的像素電極相同電位，且連接於與薄膜電晶體數組基板的像素電極相同電位的配向方向控制電極者，比另一方的連接於共享電極電位的配向方向控制電極，接近相對於薄膜電晶體數組基板的基板。
7.根據權利要求1所述的主動矩陣型垂直配向方式液晶顯示裝置，其特徵在於，在透明像素電極的上層，經由覆蓋透明像素電極的絕緣膜而配置的連接於兩種不同電位的兩種液晶配向方向控制電極中，一方的液晶配向方向控制電極連接於與相對於薄膜電晶體數組基板的基板相同共享電極電位，另一方液晶配向方向控制電極連接於與薄膜電晶體數組基板的像素電極相同電位，且透明像素電極、影像信號線與上述兩種不同的配向方向控制電極在像素電極的中央部附近，90度地彎曲1次以上，而對掃描線分別並列排列於±45度的方向。
8.根據權利要求2所述的主動矩陣型垂直配向方式液晶顯示裝置，其特徵在於，在形成有控制液晶配向方向用的細長細縫的透明像素電極的上層，經由覆蓋透明像素電極的絕緣膜而配置的液晶配向方向控制電極，連接於與薄膜電晶體數組基板的像素電極相同電位。
9.根據權利要求2所述的主動矩陣型垂直配向方式液晶顯示裝置，其特徵在於，在形成有控制液晶配向方向用的細長細縫的透明像素電極的上層，經由覆蓋透明像素電極的絕緣膜而配置的液晶配向方向控制電極，連接於與薄膜電晶體數組基板的像素電極相同電位，且影像信號線、透明像素電極、控制形成於透明像素電極內部的液晶配向方向用的細長細縫、與上述液晶配向方向控制電極在像素電極的中央部附近，彎曲成90度，而對掃描線分別並列排列於±45度的方向。
10.根據權利要求1所述的主動矩陣型垂直配向方式液晶顯示裝置，其特徵在於，在覆蓋透明像素電極的絕緣膜的上層，配置有連接於兩種不同電位的兩種液晶配向方向控制電極，此等兩種配向方向控制電極同時以相同電極材料形成於同層上。
11.根據權利要求1所述的主動矩陣型垂直配向方式液晶顯示裝置，其特徵在於，在覆蓋透明像素電極的絕緣膜的上層，配置有連接於兩種不同電位的兩種液晶配向方向控制電極，此等兩種配向方向控制電極同時以相同電極材料形成於同層上，且一方的液晶配向方向控制電極連接於與薄膜電晶體數組基板的透明像素電極相同電位，該液晶配向方向控制電極比另一方的連接於不同電位的液晶配向方向控制電極，接近相對於薄膜電晶體數組基板的基板。
12.根據權利要求1所述的主動矩陣型垂直配向方式液晶顯示裝置，其特徵在於，在覆蓋透明像素電極的絕緣膜的上層，配置有連接於兩種不同電位的兩種液晶配向方向控制電極，此等兩種液晶配向方向控制電極分別配置於各個不同層上。
13.根據權利要求1所述的主動矩陣型垂直配向方式液晶顯示裝置，其特徵在於，在覆蓋透明像素電極的絕緣膜的上層，配置有連接於兩種不同電位的兩種液晶配向方向控制電極，此等兩種液晶配向方向控制電極分別配置於各個不同層上，且一方的液晶配向方向控制電極連接於與薄膜電晶體數組基板的透明像素電極相同電位，該液晶配向方向控制電極比另一方的連接於不同電位的液晶配向方向控制電極，接近相對於薄膜電晶體數組基板的基板。
14.一種MVA模式用主動矩陣基板的製造方法，該基板構成主動矩陣顯示裝置，其特徵為使用下述3次光微影步驟來製造1)形成柵極電極、像素電極、共享電極及像素電極內接觸焊墊(第一次的使用半色調曝光法的光微影步驟)，2)形成薄膜半導體層組件分離、及接觸孔(第二次的使用半色調曝光法的光微影步驟)，3)形成源極(Source)電極、漏極(Drain)電極及配向方向控制電極(使用一般的普通曝光法的光微影步驟)，乾式蝕刻薄膜電晶體的通道部的奧姆接觸層後，使用屏蔽沉積法局部成膜矽氮化膜鈍化層(不在柵極電極端子部、源極電極端子部及共享電極端子部上成膜)。
15.一種MVA模式用主動矩陣基板的製造方法，該基板構成主動矩陣顯示裝置，其特徵為使用下述3次光微影步驟來製造1)形成柵極電極、像素電極及像素電極內接觸焊墊(第一次的使用半色調曝光法的光微影步驟)，2)形成薄膜半導體層組件分離、及接觸孔(第二次的使用半色調曝光法的光微影步驟)，3)形成源極電極、漏極電極、配向方向控制電極及共享電極(使用一般的普通曝光法的光微影步驟)，乾式蝕刻薄膜電晶體的通道部的奧姆接觸層後，使用屏蔽沉積法局部成膜矽氮化膜鈍化層(不在柵極電極端子部、源極電極端子部及共享電極端子部上成膜)。
16.一種MVA模式用主動矩陣型液晶顯示裝置，是使用權利要求14所述或15所述的製造方法來製造。
17.一種MVA模式用主動矩陣型液晶顯示裝置，系使用權利要求15所述的製造方法來製造，其特徵為將1個基本單位像素形成約2∶1的面積，而在縱方向上通過影像信號線(源極電極)分割成2個，被分割成2個的像素電極分別連接於各個薄膜電晶體組件，2個薄膜電晶體組件的源極電極連結於將像素分割成2個的影像信號線，上述2個薄膜電晶體組件通過同一條掃描線(柵極電極)切換控制，上述被分割成2個的像素電極分別經由與影像信號布線平行地排列的不同的共享電極與絕緣膜，而形成電容器，且在與上述影像信號布線平行地排列的奇數號行與偶數號行的共享電極上，施加有以水平掃描周期(H周期)彼此極性反轉的不同極性的信號電壓，通過影像信號線，於分割成2個的像素電極中，在面積小的像素電極的液晶分子上施加比面積大的像素電極的液晶分子大的有效電壓信號。
18.一種IPS模式用主動矩陣基板的製造方法，該基板構成主動矩陣顯示裝置，其特徵為使用下述3次光微影步驟來製造1)形成柵極電極、梳齒狀像素電極、影像信號線(源極電極)屏蔽用共享電極、像素電極內接觸焊墊、及影像信號線屏蔽用共享電極內接觸焊墊(第一次的使用半色調曝光法的光微影步驟)，2)形成薄膜半導體層組件分離、及接觸孔(第二次的使用半色調曝光法的光微影步驟)，3)形成源極電極(影像信號線)、漏極電極、像素中央共享電極及梳齒狀共享電極(第三次的使用半色調曝光法的光微影步驟)，乾式蝕刻薄膜電晶體的通道部的奧姆接觸層後，使用屏蔽沉積法局部成膜矽氮化膜鈍化層(不在柵極電極端子部、源極電極端子部及共享電極端子部上成膜)。
19.一種FFS模式用主動矩陣基板的製造方法，該基板構成主動矩陣顯示裝置，其特徵為使用下述3次光微影步驟來製造1)形成柵極電極、像素電極及像素電極內接觸焊墊(第一次的使用半色調曝光法的光微影步驟)，2)形成薄膜半導體層組件分離、及接觸孔(第二次的使用半色調曝光法的光微影步驟)，3)形成源極電極(影像信號線)、漏極電極、像素中央共享電極及梳齒狀共享電極(第三次的使用半色調曝光法的光微影步驟)，乾式蝕刻薄膜電晶體的通道部的奧姆接觸層後，使用屏蔽沉積法局部成膜矽氮化膜鈍化層(不在柵極電極端子部、源極電極端子部及共享電極端子部上成膜)。
20.一種橫電場方式主動矩陣型液晶顯示裝置，其系使用權利要求18所述或19所述的製造方法來製造。
21.一種FFS模式用主動矩陣型液晶顯示裝置，是使用權利要求19所述的製造方法來製造，其特徵為在1個像素的中央部附近，於像素電極的上層，經由絕緣膜而與影像信號布線平行地配置有1個共享電極，在奇數號行與偶數號行的前述共享電極上，施加有以水平掃描期間(H周期)彼此極性反轉的不同極性的信號電壓，此等極性與以水平掃描期間(H周期)極性反轉的影像信號線不同極性的信號，且畫面的影像信號線在顯示畫面的中央部上下分斷，上下的影像信號線的信號極性是相同極性，配置於像素中央部的共享電極自顯示畫面的上至下而連結成1個。
全文摘要
本發明是以3次的光微影步驟製造超大型廣視野角超高速響應液晶顯示裝置。本發明是於使用半色調曝光技術形成柵極(Gate)電極、共享電極、像素電極及接觸焊墊後，使用半色調曝光技術形成a－矽(Si)孤島與接觸孔。並使用普通曝光技術形成源極電極、漏極電極與配向控制電極。鈍化層是使用遮蔽沉積(masking deposition)法，而以P－CVD法成膜，或是使用噴墨塗布法或噴塗法，通過在局部區域塗布保護層，可以3次光微影步驟製造超大型廣視野角超高速響應液晶顯示用TFT數組基板。
文檔編號G02F1/133GK101089707SQ200710097148
公開日2007年12月19日 申請日期2007年4月10日 優先權日2006年6月15日
發明者田中榮, 鮫島俊之 申請人:三國電子有限會社