橫向電場液晶顯示器的製作方法
2023-05-25 23:54:21
專利名稱：橫向電場液晶顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及橫向電場液晶顯示器。本發明具體涉及一種有源元件襯底的電極結構。
上述TFT襯底類型將參考
圖1和圖2進行解釋。圖1是從液晶側面觀測的傳統液晶顯示器的TFT襯底的一個像素的視圖。圖2是沿圖1的X-X』線看的剖視圖。
掃描線103，連接到掃描線103的門電極102，公共線104和作為公共線104一部分延伸的公共電極105由在透明絕緣襯底101上的相同層裡的金屬膜形成，其中襯底101例如可由玻璃形成。柵絕緣膜106在這些線和電極上面形成。平行於下面描述的像素電極，公共電極105部分地形成。隨後，半導體島107在柵絕緣膜106上形成。此後，用與形成源/漏電極相同的金屬膜形成信號線110、TFT的源/漏電極108和109、和連接到源/漏電極109的像素電極111，其中TFT的源/漏電極108和109全都在它們連接到的半導體島107上部分形成。注意到像素電極111和先前形成的公共電極105相互平行。此外，夾層絕緣膜112和校準層113以覆蓋半導體島107、源/漏電極108與109和像素電極111的方式形成。這樣，TFT襯底300完全形成。注意存儲電容在像素電極111和公共線104相互重疊的地方形成(重疊部分122在有交叉陰影線的部分示出)。
在透明絕緣襯底151上形成光屏蔽膜152，以在TFT襯底300上分開像素並且覆蓋半導體島107。形成絕緣膜153和校準層154，以覆蓋光屏蔽膜152，從而構成相對襯底400。
在TFT襯底300和相對襯底400之間充滿液晶127，這形成液晶顯示器。在圖2中，為了簡化，偏光鏡等沒有示出。
應該注意到掃描線103，公共線104和信號線110形成得足夠厚以減小其電阻值。由於公共線104和公共電極105與掃描線103一起形成，則它們的厚度全相同。隨後，如圖2所示，覆蓋這些電極和線的夾層絕緣膜112形成時在階高度上具有較大的變化。這樣，當覆蓋在夾層絕緣膜112上面的在階高度上具有較大的變化的校準層材料經歷摩擦過程時，材料不能在TFT襯底上面均勻地摩擦。結果，校準層113由於不均勻地摩擦變得不均勻，從而使液晶顯示器顯示不均勻。
根據本發明，橫向電場液晶顯示器包括TFT襯底，相對襯底和夾在TFT襯底與相對襯底之間的液晶層，其中TFT襯底包括信號線，公共線，像素電極和公共電極。如此配置的液晶顯示器的特徵是像素電極部分形成在與所述信號線和所述公共線不同的並且在其上面的層中，並且在該層中形成的公共電極和一部分像素電極比信號線和公共線薄。
如此配置的液晶顯示器的進一步特徵是像素電極還包括形成在與用於所述信號線且與所述公共線重疊的層相同的層中的一輔助電容電極。
如此配置的液晶顯示器的進一步特徵是像素電極部分通過接觸孔連接到薄膜電晶體(TFT)的漏電極並且公共電極通過接觸孔連接到公共線。
如此配置的液晶顯示器的更進一步特徵是TFT襯底還包括透明襯底，在透明襯底上形成的掃描線，在透明襯底上形成的用來覆蓋掃描線的柵絕緣膜，在柵絕緣膜上形成的半導體層，在柵絕緣膜上形成的用來覆蓋半導體膜的第一夾層絕緣膜，在第一絕緣膜上形成的第二絕緣膜以及在第二絕緣膜上形成的校準層。上述液晶顯示器的進一步構成如下公共線和掃描線一起在透明襯底上形成，信號線在柵絕緣膜和第一夾層絕緣膜之間形成並且連接到半導體膜的一端，像素電極包括和信號線一起在柵絕緣膜上形成並且連接到半導體膜另一端的下層像素電極，公共電極在第一夾層絕緣膜和第二夾層絕緣膜之間形成並且連接到公共線，像素電極還包括和公共電極一起在第一夾層絕緣膜上形成並且連接到下層像素電極的上層像素電極，以及上層像素電極比信號線和公共線薄。
如此組成的液晶顯示器的進一步特徵是公共電極和上層像素電極的每個的厚度在信號線和公共線厚度的每個的1/20到1/3的範圍中。
因此，用於校準層的主要膜的平滑度顯著提高，並且用於校準層的材料也能夠在主要膜上面形成高平滑度，進一步，在襯底上面，校準層材料的摩擦能夠均勻地進行。因此，獲得了均勻摩擦的校準層，並且液晶顯示器能夠顯著減少由於摩擦不均勻導致的顯示故障。
在附圖中圖1是傳統液晶顯示器的TFT襯底的像素部分平面圖；圖2是沿圖1中X-X』線的剖示圖；圖3是依據本發明的液晶顯示器的TFT襯底的像素部分平面圖；以及圖4是沿圖3中X-X』線的剖示圖。
為了同時形成掃描線3、連接到掃描線3的門電極2和公共線4，厚度為200到500納米的(鉻(Cr)、鋁(Al)或鉭(Ta)，或上述金屬的合金)金屬膜被構圖在透明絕緣襯底1上，其中襯底1例如由玻璃形成。此後，柵絕緣膜6(比如厚度為400到600納米的矽氮化物(SiNx)膜)在襯底上面形成。然後，半導體島7(例如，非晶矽或多晶矽)在柵絕緣膜6上面形成。此後，厚度為200到500納米的(鉻、鋁或鉭，或上述金屬的合金)金屬膜被澱積並且被構圖，以形成信號線10，源/漏電極8、9，和連接到源/漏電極9的第一像素電極11(下層像素電極)。如圖3所示，第一像素電極11除了包括平行於後來形成的公共電極5的電極以外，還包括與公共線4重疊的電容電極22。公共線4和電容電極22形成輔助電容。這樣，下層像素電極也作為電容存儲電極。
厚度為200到400納米的，例如，SiNx的第一夾層絕緣膜12澱積在襯底上以覆蓋半導體島7、源/漏電極8，9、信號線10和第一像素電極11。隨後，用於公共電極的接觸孔31和用於像素電極的接觸孔32在絕緣膜中形成，以至放置在公共線4和源/漏電極9上面的絕緣膜部分被打開。
厚度為20到120納米的(鉻、鋁或鉭，或上述金屬的合金)金屬膜作為比信號線10薄的膜澱積在第一夾層絕緣膜12上面，優選厚度是信號線10厚度的1/20到1/3，然後，構圖以形成通過用於公共電極的接觸孔31連接到公共線4的公共電極5；並且形成通過用於像素電極的接觸孔32連接到源/漏電極9的第二像素電極25(上層像素電極)。這樣，公共電極5和第二像素電極25的厚度下限基於公共電極(和上層像素電極)的阻抗與公共線(和信號線)的阻抗的所需比率。其厚度上限基於在校準層下面的由絕緣膜形成的所需階高度。公共電極5和第二像素電極25相互平行，此外，公共電極5和第一像素電極11相互平行。而且第二像素電極25形成時不會與第一像素電極11重疊。
厚度為600到800納米的、例如由SiNx構成的第二夾層絕緣膜26澱積在襯底上以覆蓋公共電極5和第二像素電極25。隨後，厚度為80到120納米用於校準層的材料覆蓋在其上面並且被摩擦以形成校準層13。以這種方式，形成了TFT襯底100。
澱積在對應TFT襯底100上的相對襯底200通常以下列方式形成。
首先，光屏蔽膜52在透明的絕緣襯底51上形成，以至膜將TFT襯底100的單個像素分開並且對應於半導體島7。然後，絕緣膜53和校準層54在襯底上面形成以覆蓋光屏蔽膜52。
在這樣形成的TFT襯底100和相對襯底200之間充滿液晶27，以提供液晶顯示器。在圖4中，為了簡化，偏光器沒有示出。
如上所述，第二像素電極25，公共電極5等形成的層與用於允許大電流的信號線10和公共線4的層不同。這樣，構成第二像素電極25和公共電極5的金屬膜厚度能夠由信號線，公共線等的厚度獨立決定。因此，構成像素電極和公共電極的金屬膜厚度比信號線、公共線等薄，從而由位於金屬膜上的第二夾層絕緣膜26表面形成的階高度可以減少。
如上所述，一組用來產生橫向電場的公共電極5和第二像素電極25由厚度為20-120納米的金屬膜形成，此厚度顯著小於傳統的金屬膜，比如200-500納米，此外，此厚度的下面沒有產生階高度的線和電極，從而第二夾層絕緣膜26能夠顯著減少其階高度，此階高度顯著小於傳統案例中所觀察到的高度。
至於用來產生橫向電場的其他組公共電極5和第一像素電極11，第一像素電極11仍然很厚，比如200-500納米。然而，鑑於第一夾層絕緣膜12和第二夾層絕緣膜26在襯底上面形成以覆蓋其他組電極，在校準層13下面形成的階高度顯著小於傳統結構所觀察到的高度。因此，在第二夾層絕緣膜26上面校準層材料很平，並且材料能夠在隨後的階中均勻摩擦，從而能夠使在襯底上面的校準層13均勻。
特別的，當用液晶顯示器顯示單色時，包括上述均勻校準層的液晶顯示器展示出明顯的優點。在此情況下，相比於使用具有圖1和圖2所示結構的液晶顯示設備，所得到的白光亮度與黑光亮度的對比度被證明增加了1.5倍。
在實施例中，儘管第二夾層絕緣膜比第一夾層絕緣膜厚，依靠液晶顯示器中允許的對比度，第二夾層絕緣膜可以比上述厚度薄。此外，可以用有機膜取代無機膜製成第二夾層絕緣膜，使第二夾層絕緣膜比第一夾層絕緣膜薄。
本實施例參考了包括存儲電極的例子進行描述。然而，即使在不包括存儲電極的結構中，通過使像素電極和公共電極所在的層不同於信號和公共線所在的層，顯而易見能夠獲得同樣的優點。
如上所述，根據本發明液晶顯示器，用來產生橫向電場的主要電極所在層與其他電極和線所在層不同，並且還比其他電極和線所在層薄。因此，用於校準層的下層(underlying)膜的平滑度顯著提高，並且用於校準層的材料也能夠在下層膜上面形成高平滑度，進一步，在襯底上面，校準層材料的摩擦因此能夠均勻地進行。因此，獲得了均勻摩擦的校準層並且液晶顯示器能夠顯著增強其對比度。
權利要求
1.一種橫向電場液晶顯示器，包括TFT襯底，其具有信號線，公共線，像素電極和公共電極，所述像素電極部分形成在與所述信號線和所述公共線不同的並且在其上面的層中，所述公共電極形成在所述層中，在所述層中形成的所述公共電極和一部分所述像素電極比所述信號線和所述公共線薄；相對襯底；以及夾在所述TFT襯底與所述相對襯底之間的液晶層。
2.如權利要求1所述的橫向電場液晶顯示器，其中像素電極還包括形成在與用於所述信號線且與所述公共線重疊的層相同的層中的一輔助電容電極。
3.如權利要求1所述的橫向電場液晶顯示器，其中所述像素電極的所述部分通過接觸孔連接到薄膜電晶體(TFT)的漏電極並且所述公共電極通過接觸孔連接到所述公共線。
4.如權利要求1所述的橫向電場液晶顯示器，其中TFT襯底還包括透明襯底；在所述透明襯底上形成的掃描線；在所述透明襯底上形成以覆蓋掃描線的柵絕緣膜；在所述柵絕緣膜上形成的半導體層；在所述柵絕緣膜上形成以覆蓋所述半導體膜的第一夾層絕緣膜；在所述第一絕緣膜上形成的第二絕緣膜；以及在所述第二絕緣膜上形成的校準層，其中所述公共線與所述掃描線一起形成在所述透明襯底上，所述信號線形成在所述柵絕緣膜和所述第一夾層絕緣膜之間並且連接到所述半導體膜的一端，所述像素電極包括與所述信號線一起形成在所述柵絕緣膜上並且連接到所述半導體膜的另一端的下層像素電極，所述公共電極形成在所述第一夾層絕緣膜和所述第二夾層絕緣膜之間並且連接到所述公共線，所述像素電極還包括與所述公共電極一起形成在所述第一夾層絕緣膜上並且連接到所述下層像素電極的上層像素電極，而且所述上層像素電極比所述信號線和所述公共線薄。
5.如權利要求4所述的橫向電場液晶顯示器，其中所述公共電極和所述上層像素電極的每個的厚度是所述信號線和所述公共線厚度的每個的1/20到1/3。
6.如權利要求4所述的橫向電場液晶顯示器，其中在所述公共電極和所述上層像素電極之間以及所述公共電極和所述下層像素電極之間施加電壓，使所述液晶層的液晶分子在平行於所述透明襯底的平面內旋轉。
7.如權利要求4所述的橫向電場液晶顯示器，其中所述下層像素電極的一部分是輔助電容電極。
8.如權利要求1所述的橫向電場液晶顯示器，其中在所述層中形成的所述像素電極的一部分通過接觸孔連接到薄膜電晶體的源/漏電極，並且所述公共電極通過接觸孔連接到所述公共線。
全文摘要
在橫向電場液晶顯示器中，通過使用與其他電極和線形成層不同的層，形成產生橫向電場的主要電極部分。在這樣的情況下，主要部分的厚度是每個其他電極和線厚度的1/20到1/3。因此，校準層的基膜的平滑度顯著提高，同時在基膜上面，校準層材料在覆蓋和形成時能夠具有高平滑度，並且校準層材料的摩擦能夠在整個襯底表面均勻進行。
文檔編號G09F9/30GK1435719SQ03103128
公開日2003年8月13日 申請日期2003年1月30日 優先權日2002年1月30日
發明者淺井卓也, 黑羽升一, 佐佐木健 申請人:日本電氣株式會社