具有大視角特性的液晶顯示裝置的製作方法

2023-06-13 22:57:41

專利名稱：具有大視角特性的液晶顯示裝置的製作方法
本申請是申請日為1996年3月16日、申請號為96106084.0、發明名稱為「具有大視角特性的液晶顯示器件」的發明專利申請的分案申請。
本發明涉及一種液晶顯示裝置，更具體地說，涉及一種使用薄膜電晶體的具有大視角特性的有源矩陣液晶顯示裝置。
由於用薄膜電晶體作為有源元件的有源矩陣液晶顯示器件的重量輕並具有與陰極射線管相同的高圖象質量，所以它們目前已被廣泛地用作OA設備的顯示終端。
液晶顯示器件的顯示系統可大致分為兩類。第一類是在具有透明電極的兩個基片之間夾有液晶，由加在透明電極上的電壓來驅動液晶，調製經過透明電極透射的並且入射到液晶上的光以實現顯示。目前可用的所有產品都基於這一系統。另一類顯示系統是這樣的由在一基片上形成的兩個電極之間的與該基片的表面基本平行的電場來驅動液晶，通過調製經過兩個電極間的間隙入射到液晶上的光來實現顯示。儘管目前還沒有提供基於該系統的產品，但將其與有源矩陣液晶顯示器相連時具有非常大的視角並且是一個很有前途的產品。
例如，已經在日本專利申請公開505247/1993、日本專利公布21907/1988以及日本專利申請公開160878/1994中公開了後一類系統的特徵。
下面描述本發明要解決的第一個問題。
在後一類系統的常規液晶顯示器件中，與基片表面幾乎平行的電場是通過厚約為幾千埃的薄膜電晶體來產生的，因而，與前一類系統相比，難以有效地在液晶層中產生電場。
因此，需要在電極間產生比前一類系統強大的電場，這將導致電功率的消耗增加並且須使用增大了擊穿電壓的LSI作為驅動單元。
第二個問題是在前一類系統中，已將具有良好遮光性能的金屬材料用作黑色基質(遮光膜)，黑色基質覆蓋不希望光通過的部分。然而，當將這樣的金屬用於後一類系統時，黑色基質將吸收電極間的電場，從而難以在電極間產生有效電場。
第三個問題是在前一類系統中，視頻信號線產生的電場被對電極吸收，在與形成視頻信號線的基片對著的基片的幾乎整個表面上形成對電極，由視頻信號線形成的電場不影響電極間建立的電場。然而，在後一類系統中，在與形成視頻信號線的基片對著的基片上不存在電極，由視頻信號線形成的電場影響電極間建立的電場，導致其它行的視頻信息影響顯示的相互幹擾出現(尤其是在屏幕的縱向)，從而存在稱為縱向拖尾的條紋圖象。
第四個問題是，在形成帶狀對電極的後一類系統中，對電極從輸入端到另一端的電阻比在前一類系統中以平面形狀形成的對電極的電阻要大得多。因而，不能充分地將對電極電壓供給端象素，並且由於對電極電壓信號線與視頻信號線相交部分的電容存在，視頻信號將使對電極電壓畸變，從而出現交叉幹擾(尤其是，在屏幕的橫向)和存在稱為橫向拖尾的條紋圖象。
第五個問題是，在象素電極PX和對電極CT設置在同一基片上的後一常規系統中，有助於顯示的開口面積與前一種常規系統相比將減少，減少量對應於對電極電壓信號線CL的布置。
此外，以矩陣形式設置的接線交叉點的數量的增加導致接線中的短路機會增加和信號線中的寄生電容增加，防礙信號平穩傳輸。
另外，雖然前一類系統中的象素電極PX為平面形狀，但後一類系統中的象素電極PX為窄條形或線形，因而，常常因線斷開引起象素失效。
第六個問題是，後一類常規系統可使用交流驅動方法將交流電壓加到液晶層上，例如，在每一水平掃描間隔之後轉換加到液晶層上的驅動電壓的交流驅動方法。在這種情況下，當將脈衝電壓加到具有電阻R和電容C的對電極電壓信號線CL上時，會使脈衝電壓失真。下面將參照圖25和26描述第六個問題。
圖25是後一類系統的液晶顯示器中傳輸加到對電極電壓信號線CL上的驅動電壓的傳輸通道的等效電路圖，圖26是加到對電極CT上的驅動電壓在所示點的每一點的波形圖。
傳輸加到對電極CT上的驅動電壓的傳輸通道主要包括位於公用電壓驅動器單元52和對電極電壓信號線CL之間的公用總線線的電阻51、象素中的存儲電容53。因此，當用交流驅動電壓驅動液晶層時，從公用電壓產生器和驅動器單元103的公用電壓驅動器單元52傳送到對電極CT的驅動電壓(脈衝電壓)波形會失真。
從圖26所示的在點D的對電極電壓波形54、點E的對電極電壓波形55、點F的對電極電壓波形56和點G的對電極電壓波形57可知，隨著距離的增加(從點D，到點G)，加到對電極CT上的驅動電壓波形的失真更嚴重。
結果是，在象素中的象素電極PX和對電極CT之間的電場不均勻，沿對電極電壓信號線CL出現不規則亮度(不規則顯示)，而且液晶顯示板的顯示質量下降。
這是一個嚴重的問題，尤其是，在使用在每一水平掃描間隔之後轉換加到液晶層的驅動電壓的交流驅動系統時。
此外，即使在一個地方斷開對電極電壓信號線CL時，也不能驅動液晶，因為在斷開部分的後面驅動電壓不能再加到象素的對電極CT上，從而使液晶顯示板的顯示質量下降。
另外，按照已有技術的結構，厚度的差別是取決於引出視頻信號線DL和掃描信號線GL的部分和不引出這樣的信號線的部分的信號線的厚度。因此，在整個板中，間隔不規則，使液晶顯示板的質量下降。
本發明的目的是提供一種能高效率生產的高圖象質量的液晶顯示器，它以低壓供電，消耗少量電功率，並且具有大視角特性，從而解決已有技術的上述固有問題。
表示本說明書公開的發明的描述如下。
下面將描述解決上述第一至第四個問題的裝置。
裝置1一種液晶顯示器件，它具有至少一個基片是透明的兩個基片，一個由兩個基片夾持的液晶層以及在一個基片和液晶層之間形成的象素電極和對電極，以便通過使用在所說象素電極和所說對電極之間建立的並且有一平行於所說一個基片的分量的電場來改變液晶的透光係數和反光係數，其中，所說液晶層的電介常數各向異性量Δε、所說液晶層的有效厚度deff、所說象素電極沿短邊方向的寬度Wp、所說對電極沿短邊方向的寬度Wc、以及在所說象素電極和所說對電極之間的間隙L滿足下述關係式Δε＞0，2.8μm＜deff＜4.5μm，1.2×deff＜Wp＜L/1.2，並且1.2×deff＜Wc＜L/1.2裝置2一種液晶顯示器件，它具有至少一個基片是透明的兩個基片，一個由兩個基片夾持的液晶層以及在一個基片和液晶層之間形成的象素電極和對電極，以便通過使用在所說象素電極和所說對電極之間建立的並且有一平行於所說一個基片的分量的電場來改變液晶的透光係數和反光係數，其中，所說液晶層的電介常數各向異性量Δε、所說液晶層的有效厚度deff、所說象素電極沿短邊方向的寬度Wp、所說對電極沿短邊方向的寬度Wc、以及在所說象素電極和所說對電極之間的間隙L滿足下述關係式Δε＜0，4.2μm＜deff＜8.0μm，1.2×deff＜Wp＜L/1.2，並且1.2×deff＜Wc＜L/1.2裝置3一種液晶顯示器件，它具有至少一個基片是透明的兩個基片，一個由兩個基片夾持的液晶層以及在一個基片和液晶層之間形成的象素電極和對電極，從而形成象素，以便通過使用在所說象素電極和所說對電極之間建立的並且有平行於所說一基片的分量的電場來改變液晶的透光係數和反光係數，並形成在一個平面上包圍象素的黑色基質，其中黑色基質由絕緣材料構成。
裝置4
一種液晶顯示器件，它具有至少一個基片是透明的兩個基片、一個由兩個基片夾持的液晶層、一個視頻信號線、一個漏電極、一個象素電極、以及一個對電極，通過漏電極和薄膜電晶體從視頻信號線將視頻信號加在象素電極上，在一個基片和液晶層之間形成視頻信號線、漏電極、象素電極、薄膜電晶體和對電極，從而形成象素，以便通過使用在象素電極和對電極之間建立的並且有平行於所述一個基片的分量的電場來改變液晶的透光係數和反光係數，其中相鄰象素的對電極定位在視頻信號線的兩側，並且對電極的橫向寬度不小於視頻信號線寬度的一半。
裝置5在裝置4中，對電極由可陽極氧化的金屬製成，並且這種金屬的自身陽極氧化膜覆蓋了對電極。
裝置6在裝置5中，對電極由鋁製成。
裝置7在裝置5中，對電極是和柵極信號線同時形成的，由具有陽極氧化表面的一個金屬層構成柵極信號線。
裝置8一種液晶顯示器件，它具有至少一個基片是透明的兩個基片、一個由兩個基片夾持的液晶層、一個視頻信號線、 一個漏電極、一個象素電極、一個柵極信號線、以及一個對電極，而且，通過漏電極和薄膜電晶體從視頻信號線將視頻信號加在象素電極上，柵極信號線與使薄膜電晶體導通的柵電極相連，通過對電壓信號線將對電壓加到對電極上，在一個基片和液晶層之間形成視頻信號線、漏電極、象素電極、柵極信號線和對電極，從而形成象素以致通過使用在象素電極和對電極之間建立的並有平行於所述一個基片的分量的電場來改變液晶的透光係數和反光係數，其中柵極信號線由具有陽極氧化表面的金屬層構成，並且對電壓信號線由與柵極信號線相同的材料構成。
裝置9在裝置8中，對電壓信號線由鋁製成。
裝置10在裝置8中，對電壓信號線和柵極信號線是通過相同的步驟形成的。
裝置11一種液晶顯示器件，它具有至少一個基片是透明的兩個基片、一個夾在兩個基片間的液晶層、一個視頻信號線、一個漏電極、一個象素電極、一個使薄膜電晶體導通的柵電極、一個對電極、以及一個存貯電容器，通過漏電極和薄膜電晶體從視頻信號線將視頻信號加在象素電極上，通過對電壓信號線將對電壓加到對電極上，通過一個經過層間絕緣膜在部分對電極電壓信號線上疊加部分象素電極而形成電容器，在一個基片和液晶層之間形成視頻信號線、漏電極、象素電極、柵電極、對電極以及存貯電容器，從而形成象素以致通過使用在象素電極和對電極之間建立的並且有平行於所述一個基片的分量的電場來改變液晶的透光係數和反光係數，其中對電極電壓信號線由具有陽極氧化表面的鋁製成。
裝置12一種液晶顯示器件，它具有至少一個基片是透明的兩個基片、一個夾在兩個基片之間的液晶層、一個視頻信號線、一個漏電極、一個象素電極、一個使薄膜電晶體導通的柵電極、以及一個對電極，視頻信號線、漏電極、象素電極、柵電極以及對電極都是在所述一個基片和液晶層之間形成的，通過漏電極和薄膜電晶體從視頻信號線將視頻信號加到象素電極上，通過對電極電壓信號線將對電極電壓加到對電極上，從而形成象素以致通過使用在象素電極和對電極之間建立的並且有平行於所說一個基片的分量的電場來改變液晶的透光係數和反光係數，其中設置一個公用總線以連接多個象素的所有對電極電壓信號線，並且該公用總線為由兩個或三個導電層構成的一個多層結構。
裝置13在裝置12中，其中公用總線線由兩個導電層構成，一個導電層的材料與柵極的材料相同，另一個導電層的材料與視頻信號線的材料相同，這兩個導電層是在形成柵極和視頻信號線的同時形成的。
為了解決本發明的上述第五個問題，在列方向上彼此相鄰的兩個象素共用對電極電壓信號線和漏極電壓，並且在一部分對電極電壓信號線中形成存貯電容器。
裝置14一種液晶顯示器件，它具有至少一個基片是透明的兩個基片，一個夾在兩個基片之間的液晶層、一個視頻信號線、一個漏電極、一個象素電極、一個使薄膜電晶體導通的柵電極、一個對電極、以及一個存貯電容器，視頻信號線、漏電極、象素電極、柵電極、薄膜電晶體、對電極以及存貯電容器都是在所述一個基片和液晶層之間形成的，通過漏電極和薄膜電晶體從視頻信號線將視頻信號加到象素電極上，通過對電極電壓信號線將對電極電壓加到對電極極上，通過一個層間絕緣膜在部分對電極電壓信號線上疊加部分象素電極而形成電容器，從而形成象素，以致於通過使用在象素電極和對電極之間建立的並且有平行於所述一個基片的一分量的電場來改變液晶的透光係數和反光係數，其中，把連接到所述柵極的柵極信號線和連接到對電極的對電極電壓信號線安排成平行於按矩陣形式排列的多個象素的第一方向，並且把連接到漏極的視頻信號線安排成平行於該多個象素的第二方向；並且在第二方向的兩個彼此相鄰的象素公用對電極電壓信號線。
裝置15在裝置14中，對沿列方向彼此相鄰的兩個象素的柵極、柵極信號線、和薄膜電晶體元件進行安排，以使它們彼此相對，由兩個象素公用漏極，而且將從漏極到視頻信號線的連線安排在相對的兩個掃描信號線之間。
裝置16在裝置15中，按多個薄膜電晶體都連接在一個象素中的象素電極上的方式沿掃描信號線形成薄膜電晶體。
下面將描述解決上述第六個問題的裝置。
裝置17一種液晶顯示器件，它具有至少一個基片是透明的兩個基片、夾在兩個基片之間的一個液晶層、一個視頻信號線、一個漏電極、一個象素電極、一個與使薄膜電晶體導通的柵電極相連的柵極信號線和一個對電極，視頻信號線、漏電極、象素電極、柵極信號線和對電極都是在一個基片和液晶層之間形成的，通過漏電極和薄膜電晶體從視頻信號線將視頻信號加到象素電極上，通過對電極電壓信號線將對電極電壓加到對電極上，藉此形成象素以致通過使用在象素電極和對電極之間建立的並且具有一個平行於基片的分量的電場來改變液晶的透光係數和反光係數，其中，對電極電壓信號線兩側的端部連接到一個公用總線線上，並且進一步還連接到一個公用電壓產生和驅動裝置上。
裝置18在裝置17中，在一個基片的非顯示區上形成厚度調節圖案，厚度調節圖案由和公用總線線相同的材料製成，並且厚度也相同。
裝置19在裝置17或18中，在除了公共總線線和柵極信號線或視頻信號線交叉的區域以外，並且除了公用總線線與對電極電壓信號線相連的區域以外的非交叉區中的公用總線的上方或下方設置一個厚度調節膜，該膜的材料和厚度都與柵極的材料和厚度相同。
裝置20在裝置17或18中，在除了公共總線線和柵極信號線或視頻信號線交叉的區域以外、並且除了公用總線線與對電極電壓信號線相連的區域以外的非交叉區中的公用總線的上方或下方設置一個厚度調節膜，該膜的材料和厚度都與漏極的材料和厚度相同。
按照裝置1的結構，當使用具有正的各向異性介電常數的液晶混合物時，能獲得幾乎與二次光折射模式的波長無關的透射特性，即能獲得良好的白色顯示，並且能將電場強度比垂于于基片方向上的電場分量大得多的平行於基片的電場分量加到液晶層上。從而，能利用最有效的透射狀態，使象素電極和對電極之間的電壓能有效地轉換成與基片平行的方向上的分量，而不引起驅動液晶的電壓增加。
按照裝置2的結構，當使用具有負的各同異性介電常數的液晶混合物時，能獲得幾乎與二次光折射模式的波長無關的透光特性，即能獲得良好的白色顯示，而且能將電場強度比垂于于基片方向上的電場分量大得多的平行於基片的電場分量加到液晶層上。因而能利用最有效的透射狀態，使象素電極和對電極之間的電壓能有效地轉換成與基片平行的方向上的分量，而不引起驅動液晶的電壓上升。
按照裝置3的結構，由於由絕緣材料構成黑色基質，因而能消除對象素電極和對電極之間的電場的影響。黑色基質遮斷了對能使電極間的距離減小的在象素電極和對電極之間的電場的影響。因而，容許增加孔徑比，並且，在不增加驅動液晶的電壓的情況下，能有效地將平行於基片表面的電場分量加到液晶層上。
按照裝置4的結構，來自視頻信號線的電力線能被位於其兩邊的對電極吸收，從而能防止通常所說的交叉幹擾的出現。在這種情況下，由兩側的對電極各吸收50％的來自視頻信號線的電力線，即，總共吸收了100％的電力線。
按照裝置5的結構，即使在使兩邊的對電極彼此儘可能靠近時，或者即使在將它們設計成與視頻信號線相交時，也能防止短路出現。從而能增加孔徑比。
按照裝置6的結構，對電極有較小的電阻。所以，基本上均勻並穩定的電流流經對電極，而且，將對電極電壓很平穩地傳輸到終端的象素上，從而能進一步地提高裝置4的效果。
按照裝置7的結構，在不增加生產步驟數的情況下，能獲得裝置5的效果。
按照裝置8的結構，能減少在對電極電壓信號線與視頻信號線相交的區域中的短路概率。
按照裝置9的結構，對電極電壓信號線的電阻較小，而且基本上均勻並穩定的電流流過每一個對電極。因而，足以將對電極電壓傳輸到終端的象素上，能實現均勻的象素顯示。
按照裝置10的結構，在不增加生產步驟數量的情況下，能獲得裝置7的效果。
按照裝置11的結構，通過層間絕緣膜形成的下邊的電極由具有陽極氧化表面的鋁製成，從而，能形成存貯電容器，幾乎不會出現通常所說的晶須引起的點缺陷所產生的問題。
按照裝置12的結構，能減少電阻而不增加公用總線線的寬度，並且將足夠高的電壓加到對電極端上。從而能減少由根據視頻信號的對電極電壓的失真而引起交叉幹擾(特別是，在屏幕的水平方向)。
按照裝置13的結構，能獲得裝置12的效果而不增加生產步驟數。
按照裝置14的結構，使連接到柵極GT的柵極信號線GL和連接到對電極CT的對電極電壓信號線CT平行於按矩陣形式排列的多個象素的行方向，列方向上彼此相鄰的兩個象素公用對電極電壓信號線CL，並且使連接到漏極SD2的視頻信號線DL平行於列方向，從而減少引線中的寄生電容、提高生產產量、保證象素中的開口以及減少對電極電壓信號線CL的電阻。
按照裝置15的結構，將裝置14的結構中沿列方向彼此相鄰的兩個象素的柵極GT、柵極信號線GL、和薄膜電晶體元件設置成彼此相對，兩個象素公用漏極SD2，並將從漏極SD2到視頻信號線DL的連線安排在相對的柵極信號線GL之間，從而減少連線中的寄生電容、提高生產產量、保證象素中的開口、和減少對電極電壓信號線CL的電阻。
按照裝置16的結構，沿柵極信號線GL形成薄膜電晶體，使得多個薄膜電晶體與裝置15的結構的一個象素的象素電極PX相連，從而減少連線中的寄生電容、提高生產量、保證象素中的開口、和減小對電極電壓信號線CL的電阻。
按照裝置17至20的結構，對電極電壓信號線CL的兩端與公用總線線CB相連，共用總線線CB的電阻比對電極電壓信號線CL的電阻小。因而能減少從公用電壓驅動器單元52加到對電極CT上的驅動電壓的波形的失真、使在面板中每一象素的象素電極PX和對電極CT之間的電場強度均勻、和減少沿對電極電壓信號線CL出現的亮度不均勻性。
即使在對電極電壓信號線CL部分斷開的情況下，也能由對電極電壓信號線CL的兩端提供公用電壓，從而驅動象素的液晶，因此，與已有技術不同，能驅動有斷開部分的象素的液晶，而且顯示質量不變。
此外，設置了公用總線線CB的區域與公用總線線CB和柵極信號線GL或視頻信號DL相交的區域有相同的橫截面結構，從而能減少在形成公用總線線CB的基片邊緣處膜厚度的不均勻性、使兩個基片之間的間隙長度均勻、和減少液晶顯示器件的間隙不均勻性。
由下面參照附圖的詳細描述將理解本發明的上述和其它目的、優點、工作方式和新穎的特徵。


圖1是描述一個象素的示意圖，用於解釋本發明液晶顯示單元的基本操作；圖2是平面圖，描述在實施例1的有源矩陣型彩色液晶顯示器件的液晶顯示單元中的一個象素和其周圍的主要部件；圖3是描述實施例1的黑色基質的圖案的圖；圖4是描述在實施例2的有源矩陣型彩色液晶顯示器件的液晶顯示單元中一個象素和其周圍部分的主要部件的平面圖；圖5是在實施例1的象素形成的液晶顯示板上的多個象素的平面圖；圖6是在實施例1的列方向上彼此相鄰的兩個象素的等效電路圖；圖7是沿圖2的線3-3的一個象素的剖面圖；圖8是沿圖2的線-剖開的一個薄膜電晶體元件TFT的剖面圖；圖9是沿圖2的線5-5剖開的一個存貯電容器Cstg的橫截面圖；圖10是用於解釋顯示板的矩陣周圍結構的平面圖；圖11是一個橫截面圖，描述在左邊有柵極信號端而在右邊沒有外部連接端的板邊緣部分；圖12A和12B是描述柵極端GTM與柵極連線GL相連的區域的平面圖和橫截面圖；圖13A和13B是描述漏極端DTM與視頻信號線DL相連的區域的平面圖和橫截面圖；圖14A和14B是描述公用電極端CTM、公用總線線CB和公用電壓信號線CL連接在一起的區域的平面圖和橫截面圖15是描述製作基片SUB1的步驟A至C的一個象素和柵極端的剖面圖的流程圖；圖16是描述製作基片SUB1的步驟D至F的象素和柵極端的剖面圖的流程圖；圖17是象素和柵極端的剖面圖的流程圖，描述製作基片SUB1的步驟G至H；圖18是描述施加電場的方向、摩擦方向以及偏振板的透射軸之間的相互關係的圖；圖19是描述本發明有源矩陣型彩色液晶顯示器件的矩陣單元和其外圍部分的電路圖；圖20是描述驅動本發明有源矩陣型彩色液晶顯示器件的波形的曲線圖；圖21是描述外圍驅動單元裝在液晶顯示板上的頂視圖；圖22是描述帶式封裝組件TCP(用橫截面圖)結構的圖，用TCP將構成驅動單元的集成電路晶片CHI安裝在軟性接線基片上；圖23是一個剖面圖，描述在TCP連接到液晶顯示板PNL的柵極信號電路的端部GTM上的情況下的主要部件；圖24是描述液晶顯示組件的立體圖；圖25是在圖19的液晶顯示器件中將驅動電壓傳送到對電極CT上的通路的等效電路圖；圖26是特性曲線圖，描述圖25所示的每一點的驅動電壓波形；圖27是描述實施例3的液晶顯示器件的結構的示意方框圖；圖28是在實施例3的液晶顯示器件中將驅動電壓傳輸到對電極CT上的通路的等效電路圖29是描述圖28所示的每一點的驅動電壓波形的特性曲線圖；圖30A至30C是表示在圖27的矩陣基片上的點A處連接對電極電壓信號線CL和公用總線線CB的平面圖和剖面圖；圖31A和31B是描述在圖27的矩陣基片上的點B處連接對電極電壓信號線CL和公用總線線CB的平面圖和剖面圖；圖32A和32B是平面圖和剖面圖，描述在圖27的矩陣基片上的點C處視頻信號線DL和公用總線線CB相交；圖33A至33C是平面圖和剖面圖，描述在圖27的矩陣上的點A處對電極電壓信號線CL和公用總線線CB相連的另一例子；圖34是描述實施例3的公用總線線CB的另一種布線的平面圖；圖35是描述實施例3的公用總線線CB的又一種布線的平面圖；圖3 6A至36C是平面圖和剖面圖，描述在實施例4的液晶顯示器件中在與圖27的矩陣基片上的點A對應的點上連接對電極電壓信號線CL和公用總線線CB；圖37A和37B是平面圖和剖面圖，描述在實施例4的液晶顯示器件中在與圖27的矩陣基片上的點B對應的點上連接對電極電壓信號線CL和公用總線線CB；圖38A和38B是平面圖和剖面圖，描述在實施例4的液晶顯示器件中在與圖27的矩陣基片上的點C對應的點上視頻信號線DL和公用總線線CB相交；以及圖39是描述實施例4的公用總線線CB的另一種布線的平面圖。
由下面參考附圖的描述，本發明的進一步目的和特徵將變得很清楚。下面描述本發明適合有源矩陣系統的彩色液晶顯示器件的實施例。在附圖中，用相同的標號表示具有相同功能的那些部件，而且不重複描述它們。
在描述本發明實施例之間，首先，解釋本發明適用的液晶顯示單元的基本操作。
圖1A至1D是一個象素的示意圖，用於解釋本發明適用的液晶顯示單元的操作，其中，圖1A是不加電壓時的剖面圖，圖1B是加電壓時的剖面圖，圖1C是不加電壓時的平面圖，圖1D是加電壓時的平面圖。在這些附圖中，SUB1和SUB2代表透明玻璃基片(以後常簡稱為基片)，CT代表對電極，GI代表絕緣膜，DL代表視頻信號線，PX代表象素電極，POL1和POL2代表偏振器板，MAX1代表下偏振器板的極化軸，MAX2代表上偏振器板的極化軸，RDR代表液晶分子的初始取向，EDR代表電場的方向，BM代表黑色基質，FIL代表濾色片，OC代表補償膜，ORI1和ORI2代表取向膜，LC代表液晶(圓棒形液晶分子)。
在液晶顯示單元中，在兩個透明玻璃基片SUB1和SUB2的一個基片SUB2上形成偏振器板POL2、遮光黑色基質BM、濾色片FIL、保護膜OC以及取向膜ORI2。穿過液晶LC，在另一基片SUB1上形成偏振器板POL1、取向膜ORI1、漏極SD2、象素電極PX、對電極CT、接線和薄膜電晶體。這些附圖都沒有圖示出接線和薄膜電晶體。
參見圖1A和1C，已事先由取向膜ORI1和ORI2使液晶LC沿基本上與基片SUB1表面平行的取向RDR上取向。在此狀態下，液晶LC的初始取向RDR幾乎與偏振板POL1的極化軸MAX1一致，極化軸MAX1和另一偏振板POL2的極化軸MAX2垂直相交，而且象素處於非顯示狀態。
接下來，參見圖1B和1D，當在玻璃基片SUB1上形成的對電極CT和象素電極PX之間施加電壓以形成基本上與基片SUB1的表面平行的電場(有一方向EDR)時，使液晶分子LC在基本上與基片SUB1的表面平行的平面內發生扭曲。然後，象素變為顯示狀態。設置大量的象素來構成一個顯示板。圖2是一個平面圖，描述本發明第一實施例的有源矩陣型彩色液晶顯示器件中的一個象素和其外圍部分。
參見圖2，每一象素都設置在柵極信號線(柵極信號線或水平信號線)GL、對電極電壓信號線(對電極接線)CL和兩個相鄰視頻信號線(漏極信號線或垂直信號線)DL相交的一個區域內。每一象素包括一個薄膜電晶體TFT、一個存貯電容器Cstg、一個象素電極PX和一個對電極CT。在附圖中，柵極信號線GL和對電極電壓信號線CL沿左、右方向延伸，並且沿上、下方向設置了大量的柵極信號線GL和對電極電壓信號線CL。視頻信號線DL沿上、下方向延伸，並且沿左右方向安排了大量的視頻信號線DL。象素電極PX與薄膜電晶體TFT相連，而且對電極CT與對電極電壓信號線CL一體形成。
沿視頻信號線DL的兩相鄰象素為平面結構使得它們具有相同的尺寸和圖案。其理由是沿視頻信號線DL的兩個縱向的相鄰的象素公用對電極電壓信號線CL，使對電極電壓信號線CL的寬度減小，從而使對電極電壓信號線CL的電阻減小。能容易地從外電路向沿左、右方向安排的象素的對電極CT充分饋送對電極電壓。
使象素電極PX和對電極CT彼此相對而置，並且由每一象素電極PX和對電極CT之間的電場控制液晶LC的光學狀態，進而控制顯示。製成象梳齒一樣的象素電極PX和對電極CT，而且象素電極PX和對電極CT沿上、下方向以細長形式延伸。
當在同一基片的表面上安排象素電極PX和對電極CT時，與在列方向上彼此相鄰的兩個象素不共用對電極電壓信號線CL的接線結構相比，本實施例的液晶顯示單元能增加透射光的象素開孔部分的面積並且能增加對電極電壓信號線CL的寬度。
結果是，對電極電壓信號線CL的電阻減小，能平滑地傳送公用信號，提高了圖象質量，以及減小了公用信號產生器單元消耗的電功率。
此外，通過公用電極電壓信號線CL，使視頻信號線DL與對電極電壓信號線CL相交的部分的數目與常規結構相比減少了約25％，而且在視頻信號線DL和對電極電壓信號線CL之間的短路概率也減小了。
圖6是列方向上彼此相鄰的兩個象素的等效電路圖，它構成本實施例橫向電場系統的液晶顯示單元。
在圖6中，標號24代表從視頻信號線DL到漏電極SD2的接線，31代表在對電極電壓信號線CL和視頻信號線DL之間的線間電容，32代表在柵極信號線GL和視頻信號線DL之間的線間電容，33代表在柵極GT和象素電極PX之間的線間電容。
實施例1的結構(如附圖所示)能減小在視頻信號線DL和對電極電壓信號線CL之間的寄生電容31，並且能通過有源濾波器接線平滑地將液晶驅動信號傳到漏極SD2和對電極CT上。
按照上面所述的本實施例，能改善圖象質量並減小信號發生器單元的功耗。
此外，正如圖2中所示的，由沿列方向彼此相鄰的兩個象素分開柵極GT、柵極信號線GL和薄膜電晶體TFT，漏極SD2為公用電極，在相對著的柵極信號線GL之間設置從公用漏極SD2到視頻信號線DL的連接線。本實施例能減小漏極SD2和柵極信號線GL相交的區域，並且能減少在漏極SD2和柵極信號線GL之間的短路的概率。
參見等效電路圖6，減少了在漏極SD2和柵極信號線GL之間的寄生電容(線間電容)32，能平滑地將信號傳到柵極GT，改善了圖象質量，和減小了信號發生器單元的功耗。
可進一步地將公用對電極電壓信號線CL並由列方向上彼此相鄰的兩個象素公用漏極SD2的本實施例的結構應用到垂直電場系統的常規液晶顯示板中去。
可在不增加漏極SD2和柵極GT相交的面積的情況下在柵極信號線GL上改變薄膜電晶體TFT的位置。
在此，按照本發明的液晶顯示單元的象素電極PX是窄線狀的，在象素電極PX斷開時，可使象素變得無效。
圖4是平面圖，描述構成本發明第二實施例的液晶顯示單元的象素結構。如圖2所示，提供薄膜電晶體，使多個薄膜電晶體TFT與多個象素電極PX相連，而同時利用第一實施例的特徵；公用漏極SD2，在相對著的柵極信號線GL之間形成從漏極SD2到視頻信號線DL的連接線。因此，即使在一個象素電極PX部分斷開的情況下，象素的顯示也處在基片上正常的狀態。
此外，在一個薄膜電晶體失效時，由用雷射校正裝置或類似的裝置切開與失效薄膜電晶體相連的象素電極PX，並用其它正常的薄膜電晶體顯示圖象。
按照如上所述的第二實施例，能得到圖象質量高並且製做效率高的有源型液晶顯示單元。
圖5是平面圖，描述在通過設置第一實施例的象素形成的在平面電場系統的液晶顯示板中的多個象素。在圖5中，由箭頭R表示的列方向上的彼此相鄰的兩個象素公用對電極電壓信號線CL。
使選擇的一個象素中對電極CT的數量(梳齒的數量)O與象素電極PX的數量(梳齒的數量)P總是滿足關係O＝P+1(在本實施例中O＝3，P＝2)。其理由是交替設置對電極CT和象素電極PX並且對電極CT設置在一個平面上的視頻信號線DL的兩邊。這能屏蔽帶對電極CT的視頻信號線的電力線，從而對電極CT和象素電極PX之間電場不受視頻信號線DL產生的電場的影響。總是從外單元(即從後面將描述的對電極電壓信號線)給對電極CT饋送電位，並且採用穩定的電位。因而，即使在對電極CT靠近視頻信號線DL時對電極CT的電位也改變很少。這進一步可以遠離視頻信號線DL、幾何對稱地放置象素電極PX。所以，象素電極PX和視頻信號線DL之間的寄生電容大大減小，能抑制由視頻信號電壓引起的象素電極電位Vs的波動。因而，可抑制沿上下方向出現的交叉幹擾(稱為拖尾的圖象缺陷)。
對電極CT和象素電極PX寬度Wp和Wc各為6μm，比後面將敘述的液晶層的最大預定厚度4.5μm大得多。考慮到在生產期間的變化，希望保持不小於20％的餘量。因此，最好是這些電極應具有比5.4μm大得多的寬度。從而，加到液晶層上的並且與基片的表面平行的電場分量比與基片表面垂直的方向上的電場分量大，能減少驅動液晶的電壓。
進一步地，象素電極PX和對電極CT的最大寬度Wp、Wc都小於象素電極PX和對電極CT之間的間隔L。其理由是，當電極之間的間隔太小時，電力線彎曲得很嚴重，由此垂直於基片表面的電場分量大於平行於基片表面的電場分量的區域增加，從而難以有效地將平行於基片表面的電場分量加到液晶層上。因而，當餘量為20％時，在象素電極PX和對電極CT之間的間隔L必須大於7.2μm。
實施例1和2的解析度為640×480點陣對角線為10.4英寸，以及象素間隔為110μm。將象素分為四等份，間隔大於7.2μm。也就是說，將象素分為不多於八等份，間隔大於7.2μm是令人滿意的。然而，當將象素分為10等份或更多份時，間隔L會小於7μm，不能滿足所需狀態。
此外，視頻信號線DL的寬度為8μm，因而它不會被斷開，視頻信號線DL的寬度稍微大於象素電極PX和對電極CT的寬度。為了防止短路，在視頻信號線DL和對電極CT之間形成1μm的間隔。在此，視頻信號線DL的寬度小於位於其兩邊的對電極CT的寬度的兩倍。或者，當根據生產產量確定視頻信號線DL的寬度時，位於視頻信號線DL兩邊的對電極CT的寬度定為不小於視頻信號線DL的寬度的一半。其理由是，由視頻信號線DL產生的電力線被位於視頻信號線DL兩邊的對電極CT所吸收。為了吸收給定寬度的信號線產生的電力線，吸收電力線的線寬度必須不小於產生電力線的線的寬度。
因而，由半個(每個4μm)寬度的視頻信號線DL產生的電力線需要由位於其兩邊的對電極各自來吸收。為了此目的，位於視頻信號線DL兩邊的對電極CT的寬度不小於視頻信號線DL寬度的一半。這能防止由視頻信號引起的交叉幹擾(尤其是沿上、下(垂直)方向的交叉幹擾)。
柵極信號線GL有一個使能將足夠的柵極電壓加到終端的象素的對電極CT(在後面將敘述的對著柵極端GTM的一邊)上的電阻令人滿意的寬度。此外，對電極電壓信號線CL具有能將足夠的對電極電壓加到終端(在後面將敘述的對著公用總線線CB的一邊)的象素的對電極CT上。
另一方面，根據所用的液晶材料改變在象素電極PX和對電極CT之間的間隔。其理由是，伴隨最大透射係數的電場強度隨液晶材料而變。因此，根據液晶材料來確定電極間的間隔，從而，在由所使用的視頻信號驅動器單元(信號側的驅動器)的擊穿電壓決定的信號電壓的最大幅度的範圍能獲得最大透射係數。當使用後面將要敘述的液晶材料時電極之間的間隔變為16μm。圖7是沿圖2的線3-3剖開的剖面圖，圖8是沿圖2中的線4-4剖開的薄膜電晶體元件TFT的剖面圖，圖9是沿圖2中的線5-5剖開的存貯電容器Cstg的剖面圖。如圖7至9所示，相對於液晶層LC，在下透明玻璃基片SUB1的一側上形成薄膜電晶體TFT、存貯電容器Cstg和一組電極，而在上透明玻璃基片SUB2的一側上形成濾色器FTL和用於屏蔽光的黑色基質圖案BM。
此外，在透明玻璃基片SUB1和SUB2的內表面(液晶LC的一面)上設置用於控制液晶初始取向的取向膜ORI1和ORI2，並且在透明玻璃基片SUB2和SUB1的外表面設置其極化軸垂直相交的偏振器片(正交尼科耳裝置)。
現在詳細描述下透明玻璃基片SUB1(TFT基片)的結構。薄膜電晶體TFT這樣操作當將正偏壓加到其柵極GT上時，漏極和源極之間的通道電阻減小；而當零偏壓加到其柵極GT上時，通道電阻增加。
參見圖8，薄膜電晶體TFT包括柵極GT、柵極絕緣膜、由本徵型非晶矽(a-Si)構成的本徵型半導體層AS(沒有摻入決定本徵導電性類型的雜質)、一對源極SD1和漏極SD2。通常由其間所加偏壓的極性來判別源極和漏極。因此，應該注意在工作期間源極和漏極是可以互換的。然而，在下面的描述中，僅為了描述方便，將其中的任一個固定地表示為源極，而另一個則表示為漏極。柵極GT與柵極信號線GL是連接在一起的，並且由柵極信號線GL的區域的部分形成柵極GT。柵極GT是延伸蓋滿薄膜電晶體TFT的有源區的一部分，而且這樣形成柵極GT可完全覆蓋本徵型半導體層AS(由下面可以看出)。因此，除了該作用以外，柵極GT還可起到保護本徵半導體層AS不受外部光或背部照射光的影響的作用。在本實施例中，柵極GT由單個導電膜g1組成。可用例如濺射形成的鋁膜作導電膜g1並且在其上形成鋁的陽極氧化膜AOF。由導電膜g1構成掃描(柵極)信號線GL。由與形成柵極GT的導電膜g1的同樣的步驟形成構成掃描信號線GL的導電膜g1，並且為一整體結構。通過掃描信號線GL，將柵極電壓從外電路饋入柵極GT。也在掃描信號線GL上形成鋁的陽極氧化膜AOF。將掃描信號線GL與視頻信號線DL相交的部分做得較窄以減小相對視頻信號線DL的短路概率，而且將此部分一分為二，以致在已經短路的情況下由雷射校正裝置能將其分開。用與柵極GT和掃描信號線GL相同層的導電膜g1構成對電極CT。在對電極CT上也形成鋁的陽極氧化膜AOF。對電極CT被陽極氧化膜AOF完全覆蓋並且即使在對電極CT與視頻信號線儘可能接近時也能防止短路。此外，可將它們安排成相交。將對電極電壓Vcom加在對電極CT上。在本實施例中，在薄膜電晶體截止時將對電極電壓Vcom的電位設定為低於加到視頻信號線DL上的最低電位的驅動電壓Vdmin和由場穿通電壓ΔVs產生的最高電位的驅動電壓Vdmax之間的中間電位。在需要將用在視頻信號驅動器單元中的集成電路的電源電壓幾乎減半時，應施加交流電壓。由導電膜g1構成對電極電壓信號線CL。通過與形成柵極GT、掃描信號線GL和對電極CT的導電膜g1相同的步驟形成構成對電極電壓信號線CL的導電膜g1，並且作為一個整體結構。通過對電極電壓信號線CL，將對電極電壓Vcom從外電路加到對電極CT上。也在對電極電壓信號線上形成鋁的陽極氧化膜AOF。與掃描信號線GL的情況相同，與視頻信號線DL相交的部分做得較窄以減小相對視頻信號線DL的短路概率，而且將此部分一分為二，以致在已經短路的情況下由雷射校正裝置能將其分開。將絕緣膜GI用作為將電場傳送到薄膜電晶體TFT的柵極GT和半導體層AS的柵極絕緣膜。在柵極GT和掃描信號線GL上形成柵極絕緣膜GI。用例如由等離子體CVD形成的厚度為1200至2700(在本實施例中約為2400)的氮化矽膜作為柵極絕緣膜。這樣形成柵極絕緣膜以致圍住整個矩陣單元AR，並且移去周邊使外連接端DTM、GTM露出。絕緣膜GI使掃描信號線GL、對電極電壓信號線CL和視頻信號線DL電絕緣。半徵半導體層AS由非晶矽製成並具有200至2200A的厚度(本實施例約為2000)。層do為歐姆接觸摻有磷的N(+)型非晶矽半導體層，僅在其下面有本徵型半導體層AS並且其上方有導電層d1(d2)的部分留下了層do。
也在掃描信號線GL、對電極電壓信號線CL和視頻信號線DL相交的部分(交叉部分)提供本徵型半導體層AS。在相交部分處的本徵半導體層AS將減小掃描信號線GL，對電極電壓信號線CL和視頻信號線DL相交部分處的短路概率。源極SD1和漏極SD2分別由與N(+)型半導體層do接觸的導電膜d1和在導電膜d1上形成的導電膜d2構成。
導電膜d1是由通過濺射形成的鉻(Cr)膜製成，且厚度為500至1000A(本實施例約為600A)。由於隨著Cr膜厚度的增加會產生應力，所以使形成的Cr膜厚度不大於約2000A。使用Cr膜以改善與N(+)型半導體層do的粘附性並且防止鋁導電膜d2不擴散到N(+)型半導體層do中(即，用作通常所說阻擋層)。除Cr膜以外，還可用高熔點金屬(Mo、Ti、Ta或W)的膜以及高熔點的金屬矽化物(MoSi2、TiSi2、TaSi2或WSi2)的膜作為導電膜d1。
由濺射鋁(Al)形成厚度為3000至5000的導電膜d2(本實施例約為4000A)。Al膜產生的應力比Cr膜小，所以能形成有校大厚度的Al膜以減小源極SD1、漏極SD2和視頻信號線DL的電阻，並且能可靠地延伸蓋滿由柵極GT和本徵半導體層AS引起的臺階(改善臺階覆蓋層)。
在用同一掩膜圖案製作導電膜d1和d2的圖案之後，用同一掩膜或用導電膜d1和d2作掩膜除去N(+)型半導體層do。也就是說，除導電膜d1和d2的部分外，以自對準方式移去在本徵半導體層AS上剩下的N(+)型半導體層do。在這種情況下，由蝕刻除去N(+)型半導體層do，從而將本徵型半導體層AS的表面蝕刻到某種程度，仍能由改變蝕刻時間來控制蝕刻程度。用和源極SD1和漏極SD2的一樣的層的第一導電膜d1和第二導電膜d2構成視頻信號線DL。而且，視頻信號線DL與漏極SD2一體形成。由與源極SD1和漏極SD2一樣的層的第一導電膜d1和第二導電膜d2構成象素電極PX。而且，象素電極PX與源極SD1一體形成。使形成的象素電極PX疊在與薄膜電晶體TFT相連端對著的一邊上的末端處的對電極電壓信號線CL上。通過圖9將清楚這一點，這樣的疊加構成了一個存儲電容器(電容元件)Cstg，象素電極PX作為存儲電容器的一個電極PL2，對電極電壓信號線CL作為另一個電極PL1。該存儲電容器Cstg的介電膜由用作薄膜電晶體TFT的柵極絕緣膜的絕緣膜GT和陽極氧化膜AOF構成。
如圖2所示，當從上觀看時，存儲電容器Cstg形成在對電極電壓信號線CL的導電膜g1的延伸部分上。
在這種情況下，位於存儲電容器Cstg的絕緣膜GI下方的電極由具有陽極化的表面的鋁製成。因而，存儲電容器幾乎不引起由通常所說的鋁金屬須引起的缺陷(與上邊電極短路)[保護膜PSV1]在薄膜電晶體TFT上設置保護膜PSV1。製作保護膜PSV1的主要目的是保護薄膜電晶體TFT免受潮溼等，因而保護膜PSV1必須有高的透明度和良好耐溼性。保護膜PSV1由例如等離子體CVD器件形成的氧化矽膜或氮化矽膜構成，並且保護膜PSV1的厚度約為1μm。
形成保護膜包圍整個矩陣單元AR，並移去其周邊部分使外連接端DTM、GTM露出。至於保護膜PSV1和柵極絕緣膜GI的厚度，考慮到保護效果，形成的保護膜有較大厚度，考慮到與電晶體的互導gm，形成具有較小厚度的柵極絕緣膜。因此，呈現好的保護效果的保護膜PSV1做得比柵極絕緣膜GI大，以備即使周邊部分儘可能寬也能起保護作用。現在，再參照圖2和圖7，詳細描述上透明玻璃基片SUB2(波色器基片)的結構。在上透明玻璃基片SUB2上形成遮光膜BM(通常所說的黑色基質)，使不希望通過間隔(除在象素電極PX和對電極CT之間的間隔以外的間隔)透射的光不進入顯示表面的一邊，從而不使對比度等變壞。遮光膜BM也用於防止外部光或背部照明光射在本徵型半導體層AS上。也就是說，薄膜電晶體TFT的本徵型半導體層AS夾在遮光膜BM和位於上、下邊的大尺寸柵電極GT之間，而且，本徵型半導體層AS也不從外邊接收自然光或背部照明光。
圖2所示的遮光膜BM的多邊形輪廓線表示其內沒有形成遮光膜BM的開口。這僅是輪廓線的一個實例。當希望形成大開口部分時圖案可為圖3所示的一個。在圖3的區域A中，電場的方向不規則並且這一部分的顯示按這部分是黑的顯示黑色和是白色時顯示白色的1對1的方式與象素中的視頻數據對應。因而，可利用此部分作為顯示的部分。此外，由上、下基片的精確讀數確定沿上、下方向的邊界。當精確讀數超過位於視頻信號線DL兩邊的對電極CT的寬度時，可在對電極的寬度內通過設置邊界線來加寬開口部分。
遮光膜BM對光具有遮光特性，並且由非常絕緣的膜構成，不影響象素電極PX和對電極CT之間的電場。這能使與基片表面平行的電場分量有效地加到液晶層上，並且能減小驅動液晶的電壓。遮光膜BM由將黑色顏料混入抗蝕劑所得到的材料製成，BM的厚度約為1.2μm。作為另一實施例，可用將鈀和無電鍍鎳混入抗蝕劑材料中所得到料料製做遮光膜BM。
在這種情況下，能在一定程度上增加象素電極PX和對電極CT之間的間隔，從而能增加孔徑比。
將遮光膜BM製成包圍象素的晶格狀。晶格分開每一象素的有效顯示面積。因而，由遮光膜BM清楚地示出了每一象素輪廓。也就是說，遮光膜BM有兩個功能，黑色矩陣和屏蔽射到本徵型半導體層AS上的光。
即使在周邊部分遮光膜BM也製成格狀，而且遮光膜BM的圖案與具有多個象點陣一樣的開口的矩陣單元的圖案鄰接。在周邊部分上的遮光膜BM向外延伸蓋滿密封部分SL，以防止漏光例如由安裝顯示器的裝置(此如個人計算機)所反射的光進入矩陣單元。遮光膜BM距基片SUB2的邊緣約0.3到1.0mm，而且沒有延伸到基片SUB2的切割區域。濾色器FIL在面向象素的位置形成循環的紅、綠和蘭線帶。使形成的濾色器FIL疊置在遮光膜BM的邊緣部分。
按下面所述形成濾色器FIL。首先，在上透明玻璃基片SUB2的表面上形成可染色部分，例如丙烯酸樹脂，接著利用光刻技術除去可染色部分，使可染色部分留在紅濾色器形成區上。然後，用紅色染料使可染色部分著色並使顏色固著以形成紅色濾色器R。接著，用同樣的方法依次形成綠色濾色器G和蘭色濾色器。提供塗層膜OC以防止濾色器FIL的染料漏進液晶LC中並且弄平面濾色器FIL和遮光膜BM形成的臺階。由透明樹脂材料(例如丙烯酸樹脂、環氧樹脂或類似的樹脂)形成塗層膜OC。下面將描述液晶層、取向膜和偏振器板。使用正介電常數各向異性量Δε為13.2折射率各向異性量Δn為0.081(在20℃時為589nm)的向列液晶，和負介電常數各向異性量Δε為-7.3、折射率各向異性量Δn為0.053(在20℃時為589nm)的向列液晶作為液晶材料LC。當液晶層具有正介電常數各向異性量Δε時其厚度不小於2.8μm並且不大於4.5μm。
在這種情況下，當光程差Δn.d不小於0.25μm且不大於0.32μm時，可獲得在可見光範圍內幾乎不隨波長而變的透射係數，具有正介電常數各向異性量Δε的大多數液晶都具有不小於0.07且不大於0.09的雙折射各向異性量Δn。
另一方面，當液晶層具有負介電常數各向異性量Δε時，其厚度(間隔)不小於4.2um且不大於8.0μm。其理由是，必需將光程差Δn.d確定在不小於0.25μm且不大於0.32μm的範圍內，與具有正介電常數各向異性量Δε的液晶的情況一樣。在這種情況下，具有負介電常數各向異性量Δε的大多數液晶都具有不小於0.04且不大於0.06的雙折射各向異性量Δn。
當液晶分子從磨擦方向RDR向電場方向EDR轉動約45°時，下面將敘述的取向膜和偏振器片的組合能獲得最大透射係數。
使用聚合物珠粒控制液晶層的厚度(間隔)。
對液晶材料LC沒有特殊的限定，只要它是向列液晶材料就可以。驅動電壓能隨著介電常數各向異性量Δε的增加而減小。液晶層的厚度(間隔)隨折射率各向異性量Δn的減小而增加，以致能縮短灌入液晶的時間並減少間隔的變化。取向膜ORI由聚醯胺製成。上、下基片具有彼此平行的磨擦方向，並且相對於所加電場的方向EDR形成75°的角度。圖18表示出它們的相互關係。
當液晶材料的介電常數各向異性量Δε為正時，由磨擦方向RDR和所加電場方向EDR形成的角度可以大於45°但小於90°；當液晶材料的介電常數各向異性量Δε為負時，該角度可大於0°但小於45°。圖18表示出所加電場方向、磨擦方向、和偏振片的透光軸之間的相互關係。
所用的偏振片POL是由Nitto Co.製造的G1220DU，下偏振片POL1的透光軸MAX1大致平行於磨擦方向RDR，並和上偏振片POL2的透光軸MAX2相交成大約90°角。圖18表示它們的相互關係。從而獲得了常閉特性，使透光係數隨加到象素上的電壓(在象素電極PX和對電極CT之間的電壓)的增加而增加。圖10是一個平面圖，表示包括上、下玻璃基片SUB1和SUB2在內的一個顯示板PNL的矩陣(AR)的周邊的主要部分。圖11是一個剖面圖，圖11的左側表示要連接到掃描電路的外部連接端GTM及其附近，圖11的右側表示沒有外部連接端的密封部分及其附近。
當要製作的顯示板的尺寸較小時，可在一個玻璃片上製造多個器件，然後再進行分割，以改進生產效率。當顯示板尺寸很大時，要製作生產設備通用的標準尺寸的玻璃板，並將其切割成符合該型號的尺寸。不管那種情況，都要在對玻璃進行預定步驟的處理後再進行切割。圖10和11表示的正是後一種情況的實例，並且表示出切割後的上、下基片SUB1、SUB2，其中LN代表切割前的兩個基片的邊緣。在每種情況的成品狀態下，上基片SUB2小於下基片SUB1，因此露出了存在外部連接端組Tg和Td以及端子CTM(圖中的上側和左側)的那些部分。連接端組Tg、Td被指定為多個端端GTM用於連接掃描電路、端DTM用於連接視頻信號電路、以及安裝集成電路晶片CHI的帶式封裝組件TCP(Tape Carrier Package)單元中的引出線。從每一組的矩陣單元向外部連接端單元的引出線向兩側傾斜。其理由是，顯示板PNL的連接端DTM、GTM要符合組件TCP的排列間距和組件TCP中連接端的間距。對電極端CTM用於從外部電路向對電極施加對電極電壓。將矩陣單元的對電極信號線CL引出到用於掃描電路的端GTM的相對一側(圖的右側)，並且通過公用總線線CB將對電極電壓信號線匯總在一起並連到對電極端CTM。
在兩個透明的玻璃基片SUB1和SUB2之間形成一個密封結構SL，只留下一個液晶填充口INJ，以備灌注液晶LC。該密封材料例如是一種環氧樹脂。
在密封結構SL的內部形成取向膜ORI1和ORI2。在透明的下玻璃基片SUB1和透明的上玻璃基片SUB2的外部表面上形成偏振片POL1和POL2。液晶LC密封在由密封結構SL隔開的在確定液晶分子取向的下取向膜ORI1和上取向膜ORI2之間的區域內。下取向膜ORI1是在透明的下玻璃基片SUB1的一側上的保護膜PSV1上形成的。
在該液晶顯示器件中，在透明下玻璃基片SUB1上並在透明上玻璃基片SUB2上單獨地疊置各個層，在基片SUB2上形成密封結構SL，將透明下玻璃基片SUB1和透明上玻璃基片SUB2相互疊加在一起，通過在密封件SL上形成的開口INJ注入液晶LC，並用環氧樹脂或類似樹脂密封填充口INJ。然後切割上、下基片，得到液晶顯示器件。圖12A和12B表示從顯示矩陣的掃描信號線GL到它的外部連接端GTM的連接結構，其中圖12A是平面圖，圖12B是沿圖12A的B-B線剖開的剖面圖。為方便說明，只用一根直線代表傾斜的引線。
符號AO代表直接光刻圖形的邊界線，或者換句話說，是所選陽極氧化的光刻圖案。因此，在陽極氧化後要除掉光刻膠，圖中所示的圖案AO不留在最終的產品中。但如剖面圖所示，在柵極線GL上有選擇地形成氧化膜AOF，並膜AOF的痕跡依然保留著。在平面圖中，用保護膜覆蓋光刻膠的邊界線AO的左側，因此這裡不經受陽極氧化作用，線AO的右側未用保護膜覆蓋，因此這裡要經受陽極氧化作用。在陽極氧化的鋁層g1的表面上形成一個氧化物Al2O3膜AOF，其下側的導電部分的體積下降了。通過確定適宜的時間和電壓來進行陽極氧化，從而即可保留導電部分。
在附圖中，為便於理解給鋁層g1畫上陰影線，但沒有陽極氧化的區域畫成梳齒形狀。其理由是，當鋁層寬度很大時，在表面上有金屬觸鬚產生。因此，每根線圖案形成的很窄，並且將多個線圖案平行地聚結在一起，以減小破裂的可能性並減小電導率，同時還能防止金屬觸鬚的產生。
柵極端GTM包括鋁層g1和透明的導電層g2，導電層g2對該表面進行保護，並改善連接到TCP(帶狀封裝組件)的可靠性。透明的導電膜g2是通過濺射形成的膜(銦錫氧化物ITONesa膜)，厚度為1000-2000A(在本實施中約為1400A)。在鋁層g1上及其側面上形成導電層d1和d2，將鉻層d1連到鋁層和透明導電層g2上，以補償鋁層和透明導電層g2之間的性能很差的連接並減小連接電阻。由於導電層d2是使用和形成導電層d1相同的掩膜形成的，所以導電層d2依然保留。
在平面圖中，在邊界線右側形成柵極絕緣膜GI，在邊界線右側形成保護膜P.SV1，並且露出設在左側的端單元GTM使其可與外部電路歐姆接觸。附圖中只表示出一對柵極線和柵極端。但實際上，在圖12A和12B所示的上、下側設置多對柵極線和柵極端，從而構成一個端組Tg(圖10)。在生產過程中，柵極端的左端超過該區域以便對基片進行切割，並且通過引線SHg(未示出)將該左端短路。在生產過程中，這個短路線SHg用於提供陽極氧化期間的電源，並在磨擦取向膜ORI1時用於防止靜電擊穿。圖13A和13B表示視頻信號線DL和外部連接端DTM的連接，其中圖13A是平面圖，圖13B是沿圖13A的B-B線的剖面圖。這兩個附圖對應於圖19的上部。由於為方便起見改變了附圖的方向，其左端的方向對應於基片SUB1的上端。
符號TSTD代表一個檢查端，這裡不和任何外部電路連接，但這裡被加寬，大於引線寬度，因此能和探針或類似物相接觸。類似地，漏極端DTM也加寬了，大於引線的寬度，因此可與外部電路相連。沿上、下方向安排和外部電路相連的漏極端DTM，從而構成一個端組Td(省略了腳標)(如圖10所示)，漏極端DTM超過了基片SUB1的切割線，並且由一個引線SHg(未示出)完全短路以防止生產過程中的靜電擊穿。如圖13A和13B所示，每隔一個視頻信號線DL形成一個檢查端TSTd。
漏極連接端DTM是通過單個的透明導電層g2形成的，並且在除去了柵極絕緣膜GI的一個部分與視頻信號線DL相連。在柵極絕緣膜GI的端部上形成的半導體層AS用於蝕刻柵極絕緣膜GI成錐形。當然，實際上已除去端DTM上的保護膜PSV，從而可與外部電路進行連接。從矩陣單元向漏極端DTM的引出線使層d1、d2和視頻信號線DL層具有相同的高度，視頻信號線DL層是在保護膜PSV中構成的並且連接到保護膜PSV中的透明導電膜g2上。其理由是，必須儘可能多的利用保護膜PSV和密封結構SL來保護鋁層d2，而鋁層d2是易受電解腐蝕的。圖14A和14B表示從對電極信號線CL到外部連接端CTM的連接，其中圖14A是平面圖，圖14B是沿圖14A的B-B線剖開的剖面圖。這些圖對應於圖19的左上部。
通過公用總線線CB把對電極電壓信號線CL集中在一起，並將其引向對電極端CTM。在公用總線線CB的結構中，在導電層g1上形成導電層d1和導電層d2。其理由是，可減小公用總線線CB的電阻，有效地把對電極電壓從外部電路提供給對電極電壓信號線CL。
因此，可充分傳遞對電極電壓，甚至可傳遞到端部象素，因而有可能減小由對電極CT響應於加到視頻信號線DL的視頻信號產生的電壓畸變引起的交叉幹擾(尤其是屏幕左-右方向的交叉幹擾)的發生。這種結構的特徵是，在不另外提供導電層的條件下就能減小公用總線線的電阻。公用總線線CB的導電層g1沒有陽極氧化，因此層g1可以電連接到導電層d1和導電層d2。此外，導電層g1通過柵極絕緣膜GI露出。
在對電極端CTM的結構中，在導電層g1上形成透明的導電層g2。通過透明的導電層g2來保護該表面，並且用具有良好耐用性的透明的導電層g2覆蓋導電層g1，以防止電解腐蝕。
在上述實施例中，在公用總線線CB上形成導電層d1和導電層d2。但本發明決不只限於這些導電層。即使在這種情況下，也有可能減小公用總線線CB的電阻。下面參照圖15-17描述製造上述液晶顯示器件的基片SUB1的方法。在這些圖中，中央部分的字符代表步驟名稱的縮寫，左側代表圖8所示的薄膜電晶體，右側表示圖12A和12B的剖面圖所示的柵極端附近的工藝流程。步驟A-I(除步驟B和D以外)都是按光處理分開的。每個步驟的剖面圖都代表結束了光處理並且除去光刻膠後的一個階段。在本實施例中的光處理指的是從使用一個掩模來塗敷光刻到通過所選的曝光量對其顯像的一系列操作。現在針對每一個分開的步驟來描述該光處理。
步驟A、圖15通過在由AN635(商標名)製成的透明下玻璃基片SUB1上進行濺射形成厚度為3000A的由Al-Pd、Al-Si、Al-Ta、Al-Ti-Ta、或類似物製成的導電膜g1。在光處理後，通過使用磷酸、硝酸、和冰乙酸的混合酸溶液有選擇地蝕刻導電膠g1。於是形成柵極GT、掃描信號線GL、對電極CT、對電極電壓信號線CL、電極PL1、柵極端GTM、公用總線線CB的第一導電層，對電極端CTM的第一導電層、用於連接柵極端GTM的陽極氧化的總線線SHg(未示出)、以及連接到陽極氧化的總線線SHg的陽極氧化墊(未示出)。
步驟B、圖15
在通過直接構圖法形成陽極氧化掩模AO之後，將基片SUB1浸漬在一種陽極氧化溶液中，該陽極氧化溶液是通過用乙二醇溶液將包含用氨將pH值調節到6.25±0.05的3％的灑石酸稀釋到1∶9而獲得的，其中將陽極氧化電流密度調節到0.5mA/cm2(恆定電流的陽極氧化)。在陽極氧化電壓達到125伏之前一直要進行陽極氧化，這個電壓是獲得具有預定厚度的Al2O3膜所必需的。最好將這一狀態保持幾十分鐘(恆定電壓的陽極氧化)。這從形成均勻的Al2O3膜的觀點看是非常重要的。於是，對導電膜g1實現了陽極氧化，並且在柵極GT、掃描信號線GL、對電極CT、對電極電壓信號線CL、和電極PL1上形成了厚度為1800A的陽極氧化膜AOF。
步驟C、圖15通過濺射形成厚度為1400的ITO膜的透明導電膜g2、在光處理後，用鹽酸和硝酸的混合酸溶液作為蝕刻溶液蝕刻透明導電膜g2，從而形成柵極端GTM的最上層、和漏極端DTM及對電極端CTM的第二導電層。
步驟D、圖16將氨氣、矽烷氣、和氮氣引入一個等離子CVD設備，形成厚度為2200的氮化矽膜。然後，將矽烷氣和氫氣引入該等離子CVD設備，形成厚度為2000的i型非晶的矽膜。在此之後，將氫氣和磷化氫氣引入該等離子CVD設備，形成厚度為300的N(+)型非晶的矽膜。
步驟E、圖16在光處理後，通過使用SF6和CCl4作為乾性蝕刻氣體，有選擇地蝕刻N(+)型非晶矽膜和i型非晶矽膜，從而形成i型半導體層AS的島狀區。
步驟F，圖16在光處理後，通過使用SF6作為乾性蝕刻氣體有選擇地蝕刻氮化矽膜。
步驟G、圖17通過濺射形成厚度為600A的由鉻構成的導電膜d1，並且通過濺射形成厚度4000A的由Al-Pd、Al-Si、Al-Ta、Al-Ti-Ta、或類似物構成的導電膜d2。在光處理後，使用和步驟A中所用的相同的溶液蝕刻導電膜d2，並且使用高鈰硝酸銨溶液蝕刻導電膜d1，從而形成視頻信號線DL、源極SD1、漏極SD2、象素電極PX、電極PL2、公用總線線CB的第二和第三導電層、以及用於短路漏極端DTM的總線線SHd(未示出)。接著，將CCl4和SF6氣體引入該於性蝕刻設備，以蝕刻N(+)型非晶矽膜，並且因此可有選擇地在源極和漏極之間除去N(+)型半導體層dO。
步驟H、圖17將氨氣、矽烷氣、和氮氣引入等離CVD設備，以提供厚度為1μm的氮化矽膜。在光處理後，使用SF6作為乾性蝕刻氣體，通過光刻技術有選擇地蝕刻氮化矽膜，以形成保護膜PSV。圖19是顯示矩陣單元及其外圍電路的等效電路的連接圖。該電路圖是對應於實際的排列布局位置畫出的，其中AR代表一個矩陣陣列，其中的多個象素安排成兩維的結構形式。
在附圖中，符號X代表視頻信號線DL，並且分別給綠、蘭、紅象素加上腳標G、B、R。符號Y代表掃描信號線GL，並按掃描定時順序加上腳標1、2、3、……。
將掃描信號線Y(省略了腳標)連接到一個垂直掃描電路V，並將視頻信號線X(省略了腳標)連接到視頻信號驅動器單元H。
SUB代表一個電路，該電路包括一個電源電路，用於產生多種電壓，這些電壓是通過對一個電壓源的電壓進行分壓而產生的並且這些電壓是經過穩壓的；該電路還包括一個變換電路，用於把來自一個主機(高階算術單元)的用於CRT(陰極射線管)的信息轉換成用於TFT液晶顯示器件的信息。圖20表示驅動本發明的液晶顯示器件的波形。對電極電壓的波形是交變的矩形，有兩個值，即Vch和Vcl。為了與其同步，要將掃描信號Vg(i-1)和Vg(i)的非選擇電壓變為兩個值，即，對每個掃描周期為Vglh和Vgll。要將對電極電壓的幅度調節到等於該非選擇電壓的幅度。視頻信號電壓值是從加到液晶層上的電壓減去對電極電壓幅度的一半的餘數。
對電極電壓可以是直流電壓。但通過使用一個交變電壓有可能降低視頻信號電壓的最大電壓，因此有可能使用擊穿電壓已被減小的視頻信號驅動器單元(信號一側的驅動器)。提供存貯電容器Cstg把寫入一個象素(薄膜電晶體TFT截止以後)的視頻數據存貯更長的時間。按照平行於本發明所用的基片的表面施加電場的系統(該系統和垂直於基片的表面施加電場的系統不同)，幾乎不存在由象素電極和對電極產生的電容(即，所謂液晶電容)。也就是說，液晶電容不可能存貯象素中的視頻數據。因此，在平行於基片表面施加電場的系統中，存貯電容Cstg是一個主要的組成元件。
此外，當薄膜電晶體TFT經受開關操作時，存貯電容器Cstg的作用是降低柵極電位的變化ΔVg對象素電極電位Vs的影響效果。這種情況可由下述公式表示ΔVs＝{Cgs/(Cgs+Cstg+Cpix)}×ΔVg其中Cgs是薄膜電晶體的柵極GT和源極SD1之間形成的寄生電容，Cpix是象素電極PX和對電極CT之間形成的電容，ΔVS是由ΔVg引起的象素電極電位的變化(即，是一個饋通電壓)。這一變化ΔVs是加到液晶LC的直流分量的一個來源，但ΔVs隨存貯電容Cstg容量的增加而減小。加到液晶LC的直流分量的減小將使液晶LC的壽命延長，並且將減小所謂的印製圖像(即，當液晶顯示屏上的畫面變化時，前一個畫面依然存在)。
如早些時候曾描述過的，由於增大柵極GT的尺寸可完全覆蓋i型半導體層AS，因此也增大了柵極GT和源極SD1彼此重疊的區域，從而加大了寄生電容Cgs，產生了象素電極電位Vs很容易受柵極(掃描)信號Vg影響的不利效果。但設置存貯電容器Cstg消除了這一缺點。圖27是示意表示按本發明第三實施例的液晶顯示器件的組成的一個方塊圖。
本實施例的液晶顯示器件包括其中的象素120以矩陣形式排列的一個矩陣基片SUB1、一個對基片SUB2、一個定時控制器100、一個漏極驅動器單元102、一個柵極驅動器單元104、一個公用電壓產生器和驅動器單元103、以及密封在矩陣基片SUB1和對基片SUB2之間的液晶(未示出)。
在矩陣基片SUB1上設有視頻信號線DL，用於提供驅動象素120和掃描電路GL所必須的驅動電壓。視頻信號線DL和掃描信號線GL彼此垂直並且包圍象素120，視頻信號線DL連到漏極驅動器單元102，掃描信號線連到柵極驅動器單元104。
將在象素120中連到對電極CT的對電極電壓信號線CL按排成平行於掃描信號線GL。對電極電壓信號線CL在其兩端進一步通過公用總線線CB連到公用電壓產生器和驅動器單元103。
柵極驅動器單元104和漏極驅動器單元102都連接到定時控制器100。定時控制器100從外部主機101接收視頻信號和定時信號，漏極驅動器單元102產生和視頻信號對應的驅動電壓，並響應於定時信號將其加到視頻信號線DL。
柵極驅動器單元104接收來自定時控制器100的定時信號，產生與視頻信號對應的柵極驅動電壓，並且響應於定時信號將其加到掃描信號線GL。
結果，使對應於視頻信號的漏極電壓依次相繼地加到矩陣基片SUB1中的象素120上。
在該實施例中，對電極電壓信號線CL在其兩端連到公用總線線CB。這裡，公用總線線CB是在矩陣基片的非顯示區上形成的，並且使線CB有較大的寬度。因此，可使公用總線線CB的電阻小於對電極電壓信號線CL的電阻。
圖28表示的是用於傳遞加到本實施例的液晶顯示器中的對電極CT的驅動電壓的通路的一個等效電路，圖29表示圖28相應點的驅動電壓的波形。
由於公用總線線CB的電阻59小於對電極電壓信號線CL的電阻58，所以從公用電壓驅動器單元60加到圖28中的點D、E、F、和G的驅動電壓的波形分別變為如圖29所示的D點的對電極電壓62、E點的對電極電壓63、F點的對電極電壓64、以及G點的對電極電壓65。
從圖29可以看出，本實施例有可能減小從公用電壓產生器和驅動器單元103的公用電壓驅動器單元60加到對電極CT的驅動電壓的波形的畸變。
因此，在象素電極PX和對電極CT之間的電場強度在象素120中幾乎變為均勻一致，因此有可能減小亮度沿對電極電壓信號線CL的變化。
即使對電極電壓信號線CL發生部分損壞，驅動電壓也能從對電極電壓信號線的兩端提供給對電極CT，從而防止了顯示質量受損，這與不再給破損部分後面的象素120的對電極提供驅動電壓時並且液晶不再被驅動時的已有技術不同。
圖30A是表示在圖27的矩陣基片的點A處對電極電壓信號線CL和公用總線線CB的連接情況的平面圖。圖30B是沿圖30A的I-I線剖開的剖面圖，圖30C是沿圖30A的H-H線剖開的剖面圖。
在圖27所示的點A，通過使用鋁層g1在矩陣基片上形成掃描信號線GL和對電極電壓信號線CL，並對其進行陽極氧化以便在該信號線上形成氧化鋁AOF。在這種情況下通過使用一個保護膜，期望在對電極電壓信號線CL的端部不要形成氧化鋁AOF。接著，形成柵極氧化膜GI。這時，在對電極電壓信號線CL的端部形成一個接觸孔CHL。然後，通過使用鉻層d1和鋁層d2，同時形成視頻信號線DL和公用總線線CB。即使在對電極電壓信號線CL的端部也要形成公用總線線CB，並且通過在對電極電壓信號線CL的端部的接觸孔CHL將公用總線線CB和對電極電壓信號線CL電連接在一起。最後形成保護膜PSV，而後進行表面處理。
圖31A是表示在圖27A的矩陣基片的點B的對電極電壓信號線CL和公用總線線CB的連接情況的一個平面圖，圖31B是沿圖31A的J-J線剖開的剖面圖。
通過使用鋁層g1在矩陣基片上形成掃描信號線GL，對電極電壓信號線CL、和公用總線線CB，並對它們進行陽極氧化，從而在這些信號線上形成氧化鋁AOF。進而，在氧化鋁AOF上又形成柵極氧化膜GI。在這種情況下通過使用一個保護膜，期望在對電極電壓信號線CL的端部以及公用總線線CB上不要形成氧化鋁AOF和柵極氧化膜GI。接著，通過使用兩層(即，鉻層d1和鋁層d2，形成視頻信號線DL。與此同時，即使在公用總線線CB上也形成鉻層d1和鋁層d2。於是，鋁層g1、鉻層d1、和鋁層d2就構成了公用總線線CB，線CB具有很小的電阻。最後，形成保護膜PSV，然後對其進行表面處理。
圖32A是表示圖27的矩陣基片8上的點C的視頻信號線DL和公用總線線CB的交叉情況的平面圖，圖32B是沿圖32A的K-K′線剖開的剖面圖。通過使用鋁層g1，在矩陣基片上形成掃描信號線GL和對電極電壓信號線CL，並對它們進行陽極氧化，從而在這些信號線上形成氧化鋁AOF。
然後，形成柵極氧化膜GI，並且通過使用兩個層(即，鉻層d1和鋁層d2)形成視頻信號線DL。最後，形成保護膜PSV，並對其進行表面處理。
在圖30A-30C中，在公用總線線CB和視頻信號線DL之間的區域形成對電極電壓信號線CL和公用總線線CB之間的連接部分(接觸孔CHL)。但不限於此，接觸孔CHL還可以在相對於如圖33A-33C所示的公用總線線CB來說的和視頻信號線DL相對的那一側上的一些區域中形成。
圖33A是表示在圖27的矩陣基片的點A處的對電極電壓信號線CL和公用總線線CB的連接情況的另一個實例的平面圖，圖33B是沿圖33A的圖Q-Q1線剖開的剖面圖，圖33C是沿圖33A的R-R1線剖開的剖面圖。
在圖27的點A，使用鋁層g1在矩陣基片上形成掃描信號線GL和對電極電壓信號線CL，並對它們進行陽極氧化，從而在這些線上形成氧化鋁AOF。在這種情況下通過使用一個保護膜，期望在對電極電壓信號線CL的端部不要形成氧化鋁AOF。接著，形成柵極氧化膜GI。這時，在對電極電壓信號線CL的端部形成接觸孔CHL。接下去，通過使用兩個層，即鉻層d1和鋁層d2，同時形成視頻信號線DL和公用總線線CB。
即使在對電極電壓信號線CL的端部也要形成公用總線線CB，並且通過在對電極電壓信號線CL的端部形成的接觸孔CHL將公用總線線CB和對電極電壓信號線CL電連接在一起。最後，形成保護膜PSV，然後對其進行表面處理。
在圖33A-33C所示的實施例中，在對電極電壓信號線CL與公用總線線CB交叉的那些部分上形成氧化鋁AOF。
此外，一般而言，即使在掃描信號線GL上也要形成氧化鋁AOF，因此即使在掃描信號線GL和柵極驅動器單元相連的那些部分中也必須形成接觸孔CHL。
此外，通過使用保護膜，期望在形成接觸孔CHL的那些部分上不要形成氧化鋁AOF。
在圖30A-30C所示的實施例中，在這種情況下，必須準確地形成用於構成接觸孔CHL的保護膜，通過接觸孔CHL可將對電極電壓信號線CL和公用總線線CB連接在一起。
但在圖33的實施例中，保護膜是在相對於公用總線線CB來說和視頻信號線DL相對的那一側上的矩陣基片周邊上形成的，從而可形成連接對電極電壓信號線CL和公用總線線CB的接觸孔CHL以及連接掃描信號線GL和柵極驅動器單元104的接觸孔CHL。此外，當對保護膜直接製圖時，可放寬精度要求。
如以上所述，公用總線線CB是使用和掃描信號線GL及視頻信號線DL相同的材料以及相同的生產步驟沿顯示板的邊緣形成的。公用總線線CB進一步還連接到對電極電壓信號線的兩個端部。
圖34和35表示該實施例的公用總線線CB的另一種布局。
公用總線線CB不必沿圖27所示的顯示板的所有邊緣伸展。如圖34所示，公用總線線CB可以避開視頻信號線DL與漏極驅動器單元102相連的區域。
這樣作有可能減小在視頻信號線DL和公用總線線CB交叉的那些部分產生的寄生電容。
此外，如圖35所示，可將公用總線CB分成多個公用總線線CBA、CBB，它們從顯示板伸出並且在位於周邊的驅動器單元中連接在一起。這有可能減小顯示板內部的公用總線線CB的長度。下面描述使用厚度調節膜AD作為組成元件的第四實施例的液晶顯示器件。
圖36A是在和圖27的矩陣基片上的點A對應的一個點處的對電極電壓信號線CL與第三實施例的液晶顯示器件中的公用總線線CB相連的一個部分的平面圖。圖36B是沿圖36A的M-M′線剖開的剖面圖，圖36C是沿圖36A的N-N′線剖開的剖面圖。
如圖3 6A所示，在和圖27的點A對應的一個點上，使用鋁層g1在矩陣基片上形成掃描信號線GL和對電極電壓信號線CL，與此同時還形成一個厚度調節膜AD。至少圍繞掃描信號線GL形成島狀的厚度調節膜AD，但厚度調節膜AD和掃描信號線GL不要電連接。然後，通過使用和視頻信號線DL相同的材料形成公用總線線CB，使其至少在厚度調節膜AD上通過。
圖37A是表示在第四實施例的液晶顯示器件中和圖27的矩陣基片上的點B對應的一個點處的對電極電壓信號線CL和公用總線線CB的連接情況的平面圖，圖37B是沿圖37A的O-O′線剖開的剖面圖。如圖37A所示，在和圖27的點B相對應的一個點外，通過使用鋁層g1在矩陣基片上同時形成掃描信號線GL，對電極電壓信號線CL、和公用總線線CB，然後通過柵極氧化膜AOF形成視頻信號線DL和厚度調節膜AD。厚度調節膜AD是在公用總線線CB上形成的。
圖38A是表示在第四實施例的液晶顯示器件中和圖27的矩陣基片的點C對應的一個點處的視頻信號線DL和公用總線線CB交叉的平面圖。圖38B是沿圖38A的P-P′線剖開的剖面圖。如圖38A所示，在和圖27的點C對應的一個點處，通過使用鋁層g1在矩陣基片上形成掃描信號線GL和對電極電壓信號線CL，並且在柵極氧化膜GI上形成視頻信號線DL和厚度調節膜AD。
至少圍繞視頻信號線DL形成島狀的厚度調節膜AD，但膜AD不得與視頻信號線DL電連接。在公用總線線CB上也要形成厚度調節膜AD。因為插入了厚度調節膜AD，使形成了公用總線線CB的部分具有相同的斷面結構和相同的厚度。這就有可能使沿基片邊緣形成的公用總線線CB的厚度均勻一致，減少基片邊緣的厚度的變化，維持兩個基片之間的間隙長度不變，並因此減小了液晶顯示器件的間隙長度的變化。
圖39表示第四實施例的公用總線線的另一種布局。
在沿顯示板邊緣形成公用總線線CB的過程中，如圖39所示，在沒有設置公用總線線CB的那些區域，可使用和公用總線線CB相同的材料形成偽信號線DMY，並且保持偽信號線DMY和公用總線線具有相同的厚度，從而減小了沿顯示板邊緣的厚度變化。圖21是表示將視頻信號(漏極)驅動器單元H和垂直掃描(柵極驅動器)單元V連接到圖10所示的顯示板的狀態的一個頂視圖。
符號CHI代表驅動顯示板PNL的驅動器IC晶片(下邊的5個是垂直掃描電路一側的驅動器IC晶片，左邊的10個是視頻信號驅動器電路一側的驅動器IC晶片)。符號TCP代表用帶式自動粘結方法(TAB)安裝驅動器IC晶片的帶式封裝組件，符號PCB1代表安裝TCP和電容器的一個驅電器電路基片，這些TCP和電容器針對視頻信號驅動器單元和掃描信號驅動器單元被一分為二。符號FGP代表架基墊，通過切開屏蔽盒SHD而形成的彈簧狀的塊就焊接到架基墊上；符號FC代表一個平直電纜，用於電連接下驅動器電路基片PCB1和左驅動器電路基片PCB1。平直電纜有多個引出線(鍍錫的磷青銅線)，它們由條形的聚乙烯層和聚乙烯醇層支撐並夾持。圖22的剖面圖表示帶式封裝組件TCP的結構，在該TCP中，在一個柔性的接線基片上安裝集成電路晶片CHI，從而構成掃描信號驅動器單元V和視頻信號驅動器單元H；圖23是表示帶式封裝組件TCP連接到用於液晶顯示板PNL中的信號電路的端GTM的狀態下的主要部分的剖面圖。
在該圖中，符號TTB代表集成電路CHI的輸入端/接線單元，符號TTM代表集成電路CHI的輸出端/接線單元，它們例如由銅構成。通過所謂的面朝下粘結方法將集成電路CHI的粘結墊PAD在內部連接到它們的端部(通常稱之為″內引線″)。在端TTB和TTM的外側上的端部(通常稱之為外引線)對應於半導體集成電路晶片CHI的輸入端和輸出端，並且通過焊接連接到一個CRT/TFT轉換器電路/電源電路SUP，並且進一步通過各向異性導電膜ACF連到液晶顯示板PNL。將組件TCP連接到顯示板，使組件TCP的端部覆蓋在板PNL一側露出連接端GTM的保護膜PSV。因此，或者通過保護膜PVS1，或者通過組件TCP，覆蓋外部連接端GTM(DTM)，使連接端GTM(DTM)能經受得住電解腐蝕。
符號BF1代表由聚醯胺或類似物製成的一個基膜，符號SRS代表用於遮蓋的焊料保護膜，使焊料在焊接期間不會加到不期望加到的部分。在清洗之後通過環氧樹脂或類似物保護密封結構SL外側的上、下玻璃基片之間的間隙。用矽酮樹脂SIL填充組件TCP和上基片SUB2之間的間隙，以提供多重保護。將諸如IC、電容器、和電阻器之類的電元件安裝在驅動器單元基片PCB2上。安裝在驅動器單元基片PCB2上的電路SUP包括一個電源電路，用於通過對電壓源的電壓進行分壓產生多種穩定的電壓；一個變換器電路，用於把來自主機(高階算術單元)的用於CRT(陰極射線管)的數據變換成用於TFT液晶顯示器件的數據。符號CJ代表一個連接器連接單元，連接到一個外部單元的連接器(未示出)連接到該單元。
驅動器單元基片PCB1通過平直電纜FC連接到驅動器單元板PCB2。圖24是表示液晶顯示部件MDL的組成部分的分解透視圖。
符號SHD代表由金屬板製成的框架形屏蔽盒(金屬框架)，LCW代表它的顯示窗口，PNL代表液晶顯示板，SPB代表光漫射板，LCB代表光導，RM代表反射器板，BL代表背照明螢光管，LCA代表背照明盒，將它們按圖所示在豎直方向疊置在一起，就可裝配成一個部件MDL。
通過設在屏蔽盒SHD上的爪和鉤來固定整個部件MDL。
背照明盒LCA包含背照明螢光管BL、光漫射板SPB、光導LCB、和反射板RM。使從設在光導LCB的一側的背照明螢光管BL發射出來的光變為背光，該背光通過光導LCB、反射板RM、和光漫射板SPB均勻射在顯示表面上，並且射到液晶顯示板PNL一側。
將用作背照明螢光管BL的電源的變換器電路基片PCB3連接到背照明螢光管BL上。
從以上所述顯然可以看出，從本發明的液晶顯示器件可以得到以下的有代表性的效果。
(1)抑制了驅動電壓的升高，減小了所謂的交叉幹擾(拖尾)。因此，所提供的液晶顯示器件像陰極射線管那樣有一個很寬的視角，可在低電壓下操作，消耗的電能減小，並且能保持優良的畫面質量。
(2)在不減小用於顯示的象素的開口面積的條件下加寬了連線的寬度，減小了連線的電阻，因而改進了畫面質量，並且減少了驅動器單元消耗的電能的數量。
此外，減少了連線交叉的位置數目或面積，減少了連線間短路的可能性，並且減小了連線間的寄生電容，因而有可能改善畫面的質量並減小驅動器單元消耗的電能。
此外，通過利用共用漏極SD2的效果，有可能在不增加連線交叉面積的情況下增加一個象素中的薄膜電晶體的數目。進而，通過為多個象素電極PX提供多個薄膜電晶體，即使在象素電極PX斷開時也可能獲得正常的顯示。即使一個薄膜電晶體發生了故障，只要切斷該有缺陷的薄膜電晶體，也能得到正常的顯示。
(3)對電極電壓信號線CL的兩端都連到公用總線線CB，並且使公用總線線CB的電阻小於對電極電壓信號線CL的電阻。因此有可能減小從公用電壓驅動器單元52提供的用於驅動對電極CT的電壓波形的畸變，並且使顯示板的象素中的象素電極和對電極CT之間的電場強度幾乎完全均勻，並且減少了沿對電極電壓信號線CL發生的亮度變化。進而，因為對電極電壓信號線CL的兩端都連接到公用總線線CB，所以對於對電極電壓信號線CL的兩端都提供該公用電壓，即使任何一個對電極電壓信號線CL萬一部分斷開也能驅動象素中的液晶。因此和現有技術不同，不會發生驅動不了斷開部分之後的象素中的液晶的情況，不會降低顯示質量。
(4)設有公用總線線CB的區域的橫斷面結構和公用總線線CB與掃描信號線GL或視頻信號線DL交叉的部分的橫斷面結構相同。因此，有可能減小形成了公用總線線CB的基片邊緣的厚度變化，因此使兩塊基片之間的間隙長度不變，從而減小了液晶顯示器件的間隙變化。
雖然以上藉助實例具體描述了本發明，但應注意的是本發明決不僅限於上述實施例，而是在不離開本發明的構思和範圍的條件下按許多方式修改本發明。例如，在上述實施例中，使用了非晶矽薄膜電晶體TFT作為有源元件。但還可使用多晶矽薄膜電晶體、在矽晶片上的MDS電晶體、或者如MIM(金屬-本徵金屬)二極體之類的兩端元件。即使對於反射型的液晶顯示器件，也可以採用本發明，這種反射型液晶顯示器件由一對至少一個是透明的基片、一個反射裝置、和一個偏振裝置構成。
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，具有多個排成矩陣形式的象素和用於施加電壓信號以改變所述象素的透光係數和反光係數的裝置，所述液晶顯示裝置包括一個由可扭曲的液晶分子構成的液晶層；其間夾持所述液晶層的第一基片和第二基片，至少一個基片是透明的；至少一個偏振裝置；以及至少一對象素電極和相對電極，它們在所述第一基片和所述液晶層之間的每個所述象素中形成，用於通過使用在所述象素電極和所述相對電極之間建立的、平行於所述第一基片有分量的電場來控制所述液晶層的液晶分子的扭曲量；一個視頻信號線、一個漏極、一個柵極信號線、一個柵極、一個相對電壓信號線、一個薄膜電晶體元件、以及一個間隔層間絕緣膜在部分所述相對電壓信號線上疊置部分所述象素電極而形成的電容器件，它們都是在位於所述第一基片和所述液晶層之間的每個所述象素內形成的，從而通過所述柵極信號線向所述柵極提供柵極信號，通過所述視頻信號線、所述漏極、和所述薄膜電晶體元件提供視頻信號，並且通過所述相對電壓信號線向所述相對電極提供相對電壓信號；其中，把連接到所述柵極的所述柵極信號線和連接到所述相對電極的所述相對電壓信號線安排成平行於按矩陣形式排列的多個象素的第一方向，並且把連接到所述漏極的視頻信號線安排成平行於該多個象素的第二方向；其中，在所述第二方向的兩個彼此相鄰的象素公用所述相對電壓信號線。
2.如權利要求1的液晶顯示裝置，其特徵在於對沿所述第二方向彼此相鄰的兩個象素的柵極、柵極信號線，和薄膜電晶體元件進行安排，以使它們彼此相對，所述的兩個象素公用所述漏極，並將從所述漏極到所述視頻信號線的連線安排在相對的兩個柵極信號線之間。
3.如權利要求2的液晶顯示裝置，其特徵在於沿所述柵極信號線形成所述薄膜電晶體，以使多個所述薄膜電晶體都連接在象素中的所述象素電極上。
4.一種液晶顯示裝置，包括液晶組合物層；將所述液晶組合物層置於其間的第一基片和第二基片；在上述第一基片上形成的多個視頻信號線和多個柵極信號線；在上述第一基片上形成的多個象素電極和多個相對電極；多個薄膜電晶體，其中的每一個連接上述多個象素電極之一；以及在上述第一基片上形成的多個相對電壓信號線；其中，所述相對電壓信號線被2個相鄰象素所公用。
全文摘要
一種液晶顯示裝置，包括液晶組合物層；將所述液晶組合物層置於其間的第一基片和第二基片；在上述第一基片上形成的多個視頻信號線和多個柵極信號線；在上述第一基片上形成的多個象素電極和多個相對電極；多個薄膜電晶體，其中的每一個連接上述多個象素電極之一；以及在上述第一基片上形成的多個相對電壓信號線；其中，所述相對電壓信號線被2個相鄰象素所公用。
文檔編號G02F1/1335GK1514284SQ200310123858
公開日2004年7月21日 申請日期1996年3月16日 優先權日1995年3月17日
發明者太田益幸, 柳川和彥, 蘆澤啟一郎, 三島康之, 小川和宏, 大江昌人, 箭內雅弘, 近藤克已, 一郎, 之, 人, 宏, 已, 弘, 彥 申請人:株式會社日立製作所