專利名稱：采用橫向電場的有源矩陣尋址液晶顯示裝置的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明總體上涉及液晶顯示(LCD)裝置。更具體地，本發(fā)明涉及采用橫向電場的有源矩陣尋址LCD裝置，該裝置提高了透光性和制造成品率。
背景技術(shù)：
提供高圖像質(zhì)量的、采用薄膜晶體管(TFT)作各個像素的開關(guān)元件的有源矩陣尋址LCD裝置已經(jīng)被廣泛用作便攜式電腦或筆記本電腦的顯示裝置。最近，它們還被用作節(jié)省空間的臺式電腦的顯示裝置。
有源矩陣尋址LCD裝置被分成兩類。對于第一類裝置，被稱為“指向矢(director)”的液晶的分子軸的取向在垂直于基板對的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而顯示預(yù)期的圖像。對于第二類裝置，“指向矢”在平行于基板對的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而顯示希望的圖像。典型的第一類LCD裝置為扭曲向列(TN)型。典型的第二類LCD裝置為平面內(nèi)開關(guān)(IPS)型，也可以被稱為“橫向電場”型，因?yàn)榇嬖谟谝壕觾?nèi)的液晶分子被產(chǎn)生的與基板對大致平行的電場轉(zhuǎn)動或驅(qū)動。
IPS型LCD裝置的優(yōu)點(diǎn)是，可獲得的視角比TN型的LCD裝置的寬，并且，因此，這種類型的裝置被經(jīng)常用作大規(guī)模顯示裝置。這是因?yàn)橐韵碌脑?。特別是，對于IPS型LCD裝置，即使觀看者或用戶改變他/她的視點(diǎn)，他/她總是大致沿著液晶分子的短軸看到顯示的圖像。因此，液晶分子的“傾斜角”的視角依從性或者說視角依從性很低，從而加寬了視角。
另一方面，IPS型LCD裝置有一個缺點(diǎn)，即孔徑比低，因此，降低了透光性。這是因?yàn)樵诨鍖χ械囊粋€基板上形成了由不透明的導(dǎo)電材料制成的掃描線或數(shù)據(jù)線驅(qū)動電極，各基板以把液晶層保持在其間的方式彼此連接。這樣，目前已討論并開發(fā)了提高透光性的不同改進(jìn)措施。
在2000年10月公布的日本專利No.3123273中，揭示了開發(fā)出的一種改進(jìn)措施。這種改進(jìn)或技術(shù)有下述特點(diǎn)(i)而對液晶層的信號線部件部分地用導(dǎo)體覆蓋。(ii)該導(dǎo)體與源極或公共電極電連接，用于將與基板大致平行的電場施加給液晶層。
由于特點(diǎn)(i)和(ii)，來自信號線的不希望有的電場被公共電極屏蔽或阻擋，從而擴(kuò)展了每個像素的有效顯示區(qū)。因此，每個像素的孔徑比得以提高，從而提高了光采用效率。
而且，1997年公布的日本待批專利公報(bào)No.9-73101介紹了一種改進(jìn)用透明材料制成驅(qū)動液晶的電極，從而提高光采用效率。
順便提一下，有源矩陣尋址LCD裝置具有以下的基本運(yùn)行原理。不論LCD裝置的運(yùn)行形式如何，該原理都適用。
具體地，通過作為開關(guān)元件的TFT將要求的電荷寫入介電液晶層，從而通過采用寫入的電荷產(chǎn)生的電場來控制存在于液晶層內(nèi)的液晶分子的取向。這樣，控制穿過液晶層的外部光的傳輸狀態(tài)，從而按要求在LCD裝置的屏幕上顯示圖象。
理想的是，所寫的電荷(即產(chǎn)生的電場)被保留直到下一時(shí)限(即在一幀以內(nèi))新的電荷被寫入液晶層。但是，液晶分子具有介電常數(shù)各向異性，因此，液晶分子根據(jù)電場旋轉(zhuǎn)。這就導(dǎo)致產(chǎn)生的電場降低——這在下文中被稱為“介電弛豫”。為了抑制由于介電弛豫而導(dǎo)致的電場降低，形成了與液晶電容器的電容量有特定比例的“存儲電容器”，用于在導(dǎo)通TFT時(shí)增加待寫的電荷量。因此，即使發(fā)生了介電弛豫并且電場被降低，寫入存儲電容器的電荷被分散在液晶電容器內(nèi)以補(bǔ)償電場降低。
當(dāng)TFT從導(dǎo)通的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟臓顟B(tài)時(shí)，會發(fā)生像素電壓下降。存儲電容器具有抑制像素電壓(通常被稱為饋通電壓ΔVp)下降的作用。因此，這些存儲電容器也被用作防止閃爍的措施。
“饋通電壓”的原因在于TFT的柵極和源極之間的寄生電容Cgs。具體地，當(dāng)TFT被柵極脈沖信號導(dǎo)通時(shí)，電荷被寫入并儲存在每個像素的液晶電容器(電容Ccl)和存儲電容器(電容Csc)中。在TFT被截止的時(shí)刻，儲存在液晶電容器和存儲電容器中的電荷被重新分布給各電容器，導(dǎo)致了“饋通”現(xiàn)象。由于采用橫向電場的LCD裝置不需要在TN型的LCD裝置的彩色濾色片基板(即對置基板)上形成透明電極，由像素電極和公共電極產(chǎn)生的電力線將穿過對置基板上的彩色層。換而言之，采用橫向電場的LCD裝置的饋通電壓ΔVp可以表達(dá)成彩色層電容器(電容Ccolor)的函數(shù)。因此，用下式(1)來表示饋通電壓ΔVp。
ΔVp＝Cgs/(Cgs+Csc+Clc+Ccolor)×(Vgon-Vgoff) (1)其中，Vgon和Vgoff分別為TFT的導(dǎo)通和截止的柵極柵極電壓。
正如從上文的介紹所了解的，為了抑制或減小饋通電壓ΔVp，對于INP型的LCD裝置而言，必需提高存儲電容Csc。
下文的說明采用IPS型的LCD裝置作為采用橫向電場的LCD裝置的典型實(shí)例。但是，不用說，這些說明也適用于采用橫向電場的任何其它類型的LCD裝置。
典型地，通過在像素電極和金屬層或?qū)w層之間形成中間介電層來實(shí)現(xiàn)IPS型LCD裝置中的存儲電容器，用兩種方法——“公用存儲”法和“柵極存儲”法使該電容器保持在固定的電壓。
“柵極存儲”法是在前階段掃描線和相應(yīng)的像素電極之間形成存儲電容器的方法。在該方法中，前級掃描線和相應(yīng)的像素電極作為相應(yīng)的掃描線信號的負(fù)載，因此，缺點(diǎn)是即相應(yīng)的柵極線信號易于受到延遲，并且面板平面內(nèi)的面板透光性可能被分散。
另一方面，“公用存儲”法是在公共電極和像素電極之間形成存儲電容器的方法。在IPS型的LCD裝置中，梳齒形的公共電極位于每個像素內(nèi)，這樣，通過公共電極和像素電極很容易形成存儲電容器。而且，由于沒有負(fù)載施加給掃描線信號，掃描信號不容易受到延遲。相應(yīng)地，“公用存儲”法更適宜用作大規(guī)模的IPS型LCD裝置。
當(dāng)LCD裝置為大尺寸時(shí)，公共電極線和數(shù)據(jù)線通常由不透明的導(dǎo)電材料制成。原因如下具體地，公共電極線需要用低阻配線材料(如單層的Cr、Ti、Mo或Al，或者這些金屬的多層結(jié)構(gòu))制成，以防止公共電極電壓或電位的傳播延遲。由于這些電極材料是不透明的，被公共電極線覆蓋的區(qū)域不會用作孔徑，這樣，它們對光的傳輸沒有作用。而且，當(dāng)為了避免增加TFT所必需的制造步驟，公共電極線由和掃描線相同的材料和加工步驟制成時(shí)，需要采用低阻的、不透明的導(dǎo)電材料來降低掃描線和公共電極線的配線電阻，以便保護(hù)TFT的基底溝道部分不受外部光的影響。在這種情況下，被公共電極線覆蓋的區(qū)域同樣不起孔徑的作用，這樣，它們對光的透射沒有貢獻(xiàn)。另外，需要采用低阻的、不透明的配線材料來降低數(shù)據(jù)線的配線電阻。
而且，如果形成公共電極覆蓋數(shù)據(jù)線以防止數(shù)據(jù)線信號產(chǎn)生的電場通過孔徑施加給液晶層，數(shù)據(jù)線和公共電極之間的寄生電容會增大。這使之易于延遲數(shù)據(jù)線信號傳輸。為了防止數(shù)據(jù)線信號的延遲，需要抑制數(shù)據(jù)線和公共電極之間的寄生電容。通過在數(shù)據(jù)線和屏蔽數(shù)據(jù)線的公共電極之間形成具有相對較低的介電常數(shù)的中間介電層可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，或者通過在數(shù)據(jù)線和公共電極之間形成具有相對較高的介電常數(shù)的厚的中間介電層也可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。因此，在數(shù)據(jù)線水平和公共電極線水平之間不能形成具有足夠大電容量的，用于穩(wěn)定顯示工作的存儲電容器。相反地，這種電容器需要在公共電極線水平和數(shù)據(jù)線水平之間形成。如果這樣，可以減薄公共電極線和數(shù)據(jù)線之間的中間介電層來增大所屬存儲電容器的電容。但是，由于線與線之間的電短路導(dǎo)致制造成品率降低的幾率也會同時(shí)增大，TFT的開關(guān)特性將受到不利影響。相應(yīng)地，對于TFT陣列最有效的是形成兩條公共電極線將掃描線夾在中間，以增大存儲電容器的面積。
而且，對于IPS型的LCD裝置，如圖22所示，在每個“柱”(column)的末端，施加給液晶層的電場的方向很復(fù)雜?！爸倍x為被梳齒形的公共電極和相鄰的梳齒形像素電極的齒包圍的區(qū)域。這樣，由于復(fù)雜的電場，有可能發(fā)生下面的現(xiàn)象。
特別地，形成了液晶分子的取向在要求的方向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的區(qū)域(即正常域)，同時(shí)，形成了液晶分子的取向在與要求的方向相反的方向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的區(qū)域(即反常域)。在反常域中，液晶分子的取向不能在要求的方向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，除非施加比正常域的電場更強(qiáng)的電場。因此，反常域幾乎對增加LCD裝置的面板透光性沒有貢獻(xiàn)，這就意味著面板的透光性降低。而且，由于不論所施加的電場強(qiáng)度是多少，液晶分子的取向很少在正常域和反常域之間的交界處旋轉(zhuǎn)，交界的存在降低了面板在每個像素內(nèi)的透光性。因此，IPS型的LCD裝置必需通過某種發(fā)明來防止形成反常域。
1999年9月31日公布的日本專利No.2973934結(jié)合了一種用于防止反常域形成的技術(shù)。在該技術(shù)中，形成了具有交錯的或不規(guī)則圖紋的驅(qū)動液晶層的電極(即像素電極和公共電極)，其中每個電極具有側(cè)凸起或側(cè)凹陷。采用這種交錯或不規(guī)則圖紋的電極，可以很好地控制施加給液晶層的電場。
如上所述，有必要限制或調(diào)整柱端復(fù)雜的電場方向，并有必要用兩條公共電極線將掃描線夾在中間(換而言之，即為每個像素形成兩條公共電極線)。這是為了防止從掃描線信號露電場以及液晶分子反向旋轉(zhuǎn)造成液晶分子排列的混亂，從而實(shí)現(xiàn)對LCD可靠性所期待的改進(jìn)。因此，至少可以為每個像素形成兩個用來穩(wěn)定顯示工作的存儲電容器，從而方便地增大整個存儲電容，因?yàn)槊總€像素都配有兩條公共電極線。但是，如果在每個像素內(nèi)形成了至少兩個彼此分開的電容器，構(gòu)圖的“像素電壓或電位層”需要在與數(shù)據(jù)線相同的高度和相同的時(shí)間內(nèi)形成，像素電位層需要保持在與那些通過TFT施加的像素電極的電位相同的電位。
如果在每個像素內(nèi)形成用于在每個像素內(nèi)形成兩個或更多個電容器的像素電位層，構(gòu)成的方式為通過導(dǎo)電層的部件彼此電連接，結(jié)果人們發(fā)現(xiàn)造成下述問題。
第一個問題是整個面板透光性降低。尤其是，如果用于使每個像素內(nèi)的存儲電容器彼此相互連接的導(dǎo)電層由與數(shù)據(jù)線相同的金屬層形成，同時(shí)，所述的金屬層與像素電極重疊在一起，由所加電場引起的液晶分子的旋轉(zhuǎn)對所述金屬層的重疊區(qū)域和像素電極內(nèi)的面板透光性并不起作用。因此，可獲得的總面板透光性降低了。
第二個問題是有效孔徑比減小并且透光性降低了。尤其是，導(dǎo)電層(即由與數(shù)據(jù)線相同的材料制成的金屬層)與像素電極在不同的工藝步驟中在不同的高度上高度上形成。因此，如果這兩層出現(xiàn)重合誤差，導(dǎo)電層和像素電極的重疊區(qū)域擴(kuò)大，從而每個像素的有效孔徑比減小。這就意味著透光性降低。
第三個問題是在全白顯示運(yùn)行中，亮度降低了。具體地，在導(dǎo)電層(即由和數(shù)據(jù)線相同的材料制成的金屬層)和梳齒形的像素電極重疊的區(qū)域內(nèi)，電場強(qiáng)度被局部地提高。從而，電場在每個像素內(nèi)波動，這就導(dǎo)致在全白顯示運(yùn)行中，照度降低。
第四個問題是制造成品率降低。具體地，由于像素和公共電極之間的臺階形縫隙和它們下面的金屬層(即掃描線和數(shù)據(jù)線)，在蝕刻過程中，透明像素電極和透明公共電極容易局部斷開連接截止，導(dǎo)致構(gòu)圖的電極出現(xiàn)所不希望的斷路截止。這樣，橫向電場并沒有局部施加給液晶層，導(dǎo)致顯示工作缺陷。這就導(dǎo)致了LCD裝置的制造成品率降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的之一就是要提供一種采用橫向電場的有源矩陣尋址LCD裝置，它實(shí)現(xiàn)了更高的透光性和更高的制造成品率。
本發(fā)明的另一個目的就是要提供一種采用橫向電場的有效尋址LCD裝置，它無需提高制造成本即可提高孔徑比。
對于那些領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員，從下文的說明可以清楚上述目的以及其它未具體提及的目的。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種有源矩陣尋址LCD裝置。該裝置包括有源元件基板；與有源元件基板相連的對置基板；
在有源元件基板和對置基板之間形成的液晶層；在有源元件基板上以這樣的方式形成像素電極把像素按矩陣陣列掃列；在有源元件基板上以對所有電極共用的方式形成的公共電極；在有源元件基板上形成的，用于相應(yīng)像素的開關(guān)元件，在有源元件基板上形成的掃描線，掃描信號通過它傳輸給元件；在有源元件基板上形成的數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)信號通過它傳輸給元件；在有源元件基板上形成的公共電極線，固定電位通過它被施加給公共電極；用于每個像素的兩條公共電極線；在有源元件基板上以這樣的方式形成的構(gòu)圖的像素電位層經(jīng)中間介電層與公共電極線重疊在一起；用于每個像素的兩層像素電位層；其中，公共電極線的第一條、像素電位層的第一層以及中間介電層構(gòu)成了每個像素的第一存儲電容器；同時(shí)，公共電極線的第二條、像素電位層的第二層以及中間介電層構(gòu)成了同一像素的第二存儲電容器；其中，第一像素電位層和第二像素電位層通過相應(yīng)的像素電極彼此被電連接；其中第一存儲電容器位于相應(yīng)的掃描線的附近；而第二存儲電容器則位于所述像素內(nèi)的相鄰的掃描線的附近。
對于根據(jù)本發(fā)明的第一方面的LCD裝置，第一條公共電極線、第一層像素電位層以及中間介電層構(gòu)成了每個像素的第一存儲電容器；同時(shí)，公共電極線的第二條、像素電位層的第二層以及中間介電層構(gòu)成了同一像素的第二存儲電容器。而且，第一像素電位層和第二像素電位層通過相應(yīng)的像素電極彼此被電連接。像素電極是透明的。
因此，上述的第一個問題被解決了。換而言之，由所加電場引起的液晶分子的旋轉(zhuǎn)充分地作用于面板透光性。因此，防止了可獲得的總面板透光性降低。這就意味著可獲得較高的透光性。
因?yàn)椴槐赜辛硗獾幕ミB金屬層使每個像素內(nèi)的第一和第二存儲電容器互相連接，制造的工藝步驟的數(shù)量減少了。這就導(dǎo)致較高的制造成品率。
而且，第一像素電位層和第二像素電位層通過相應(yīng)的像素電極被彼此電連接。無需另外的互連金屬層。因此，上述第二個問題提及的可能的重合誤差也得以避免。因此，無需提高制造成本即可提高孔徑比。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，在數(shù)據(jù)線和公共電極之間還提供了由無機(jī)材料制成的單層中間介電層。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例中，在對置基板上還提供了彩色層。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例中，在對置基板上不提供彩色層。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例中，每個像素的第一和第二像素電位層排列在與數(shù)據(jù)線大致平行的方向上，彼此分開。每個第一和第二像素電位層通過接觸孔與相應(yīng)的一個像素電極電連接。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例中，公共電極和像素電極是透明的，并且位于比數(shù)據(jù)線更靠近液晶層的高度內(nèi)。除了靠近掃描線的區(qū)域之外，數(shù)據(jù)線整個被公共電極通過介電層覆蓋。公共電極通過各個像素的相應(yīng)的接觸孔與公共電極線電連接。在對置基板上以這樣的方式形成黑基底在數(shù)據(jù)線被公共電極完全覆蓋的區(qū)域內(nèi)，寬度小于公共電極的寬度。在完全覆蓋數(shù)據(jù)線的公共電極和與之相鄰的一個像素電極之間不形成遮光層。
在該實(shí)施例中，優(yōu)選地，像素電極和公共電極在同一高度上形成。但是，像素電極和公共電極可以通過介電層在不同高度上形成。在這種情況下，優(yōu)選地，公共電極通過取向?qū)优c液晶層相對。
當(dāng)像素電極和公共電極通過介電層在不同高度上形成時(shí)，與這些電極在同一高度上形成的情況相比，制造成本略有增加。然而，附加的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)電極的余量增加了，因此，透光性提高了。
當(dāng)公共電極通過取向?qū)用鎸σ壕訒r(shí)，數(shù)據(jù)線和覆蓋著數(shù)據(jù)線的公共電極之間的寄生電容減小了，防止了通過數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)信號延遲。因此，附加的優(yōu)點(diǎn)是，可以獲得更高的孔徑比和更高的圖像均勻度。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例中，公共電極由與用于給掃描線、數(shù)據(jù)線和公共電極線中的至少一條施加電信號的終端相同的材料制成。附加的優(yōu)點(diǎn)是，無需增加工藝步驟即可形成終端。
在該實(shí)施例中，優(yōu)選地，在像素電極和公共電極與公共電極線和數(shù)據(jù)線重疊的區(qū)域內(nèi)，形成的像素電極和公共電極比公共電極線和數(shù)據(jù)線寬。附加的優(yōu)點(diǎn)是，防止了像素電極和公共電極的局部斷路。
優(yōu)選地，像素電極和公共電極由ITO或IZO制成。由于ITO和IZO是電化學(xué)穩(wěn)定的，附加的優(yōu)點(diǎn)是，形成的像素電極和公共電極象要求的一樣高度透明。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了另一種有源矩陣尋址LCD裝置。該裝置包括有源元件基板；與有源元件基板相連的對置基板；在有源元件基板和對置基板之間形成的液晶層；在有源元件基板上形成像素電極的方式為，把像素按在矩陣陣列排列地形成；在有源元件基體基板上以共用于所有像素的方式形成的公共電極；在有源元件基板上形成的，用于相應(yīng)像素的開關(guān)元件；在有源元件基板上形成的掃描線，掃描信號通過它傳輸給元件；在有源元件基板上形成的數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)信號通過它傳輸給元件；在有源元件基板上形成的公共電極線，固定電位通過它被施加給公共電極；用于每個像素的兩條公共電極線；在有源元件基板上構(gòu)圖的像素電位層的形成方式為經(jīng)中間介電層與公共電極線重疊在一起；用于每個像素的兩層像素電位層；其中，公共電極線的第一條、像素電位層的第一層以及中間介電層構(gòu)成了每個像素的第一存儲電容器；同時(shí)，公共電極線的第二條、像素電位層的第二層以及中間介電層構(gòu)成了同一像素的第二存儲電容器；其中，通過在有源元件基板上在距離液晶層最遠(yuǎn)處形成的互連電極，第一像素電位層和第二像素電位層彼此被電連接；并且，其中第一存儲電容器位于相應(yīng)的一條掃描線的附近；而第二存儲電容器則位于所述像素內(nèi)的相鄰的一條掃描線的附近。
除了通過在有源元件基板上在距離液晶層最遠(yuǎn)處形成的互連電極把第一像素電位層和第二像素電位層彼此電連接之外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面的LCD裝置的結(jié)構(gòu)與根據(jù)本發(fā)明的第一方面的LCD裝置相同。
因此，透射光被互連電極阻擋。但是，該電極充分遠(yuǎn)離液晶層。這樣，互連電極會將非常弱的電場施加給液晶層內(nèi)的液晶。這就意味著每個像素內(nèi)的各柱的電場波動很小。換而言之，互連電極并不會嚴(yán)重影響所能獲得的透光性，它與第一實(shí)施例的裝置相對應(yīng)，其中的互連電極由透明的像素電極形成。因此，本發(fā)明的第二方面的裝置具有與本發(fā)明的第一方面的裝置相同的優(yōu)點(diǎn)。
在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，互連電極位于和公共電極線和掃描線相同的高度上。
在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的裝置的另一個優(yōu)選實(shí)施例中，公共電極線位于和掃描線不同的高度上。互連電極位于和公共電極線相同的高度上。
在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的裝置的另一個優(yōu)選實(shí)施例中，每個像素的第一和第二像素電位層排列的方向與數(shù)據(jù)線大致彼此平行隔開。每個第一和第二像素電位層與相應(yīng)的一個像素電極通過接觸孔電連接。
在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的裝置的另一個優(yōu)選實(shí)施例中，公共電極和像素電極是透明的，且位于比數(shù)據(jù)線更靠近液晶層的高度上。除了靠近掃描線的區(qū)域之外，數(shù)據(jù)線整個被公共電極通過介電層覆蓋。公共電極通過各個像素的相應(yīng)的接觸孔與公共電極線電連接。在對置基板上附加地形成黑基底，形成的方式是使公共電極完全覆蓋的區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)線寬度小于公共電極的寬度。在完全覆蓋數(shù)據(jù)線的公共電極和與之相鄰的像素電極之間不形成遮光層。
在該實(shí)施例中，優(yōu)選地，像素電極和公共電極在同一高度上形成。然而，像素電極和公共電極可以通過介電層在不同高度上形成。在這種情況下，優(yōu)選地，公共電極通過取向?qū)用鎸σ壕印?br> 在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例中，公共電極由和用于給掃描線、數(shù)據(jù)線和公共電極線中的至少一條施加電信號的終端相同的材料制成。公共電極與終端在相同的工藝步驟中形成。
在該實(shí)施例中，優(yōu)選地，在像素電極和公共電極與公共電極線和數(shù)據(jù)線重疊的區(qū)域內(nèi)，像素電極和公共電極形成得比公共電極線和數(shù)據(jù)線寬。
優(yōu)選地，像素電極和公共電極由ITO或IZO制成。


為了能夠使本發(fā)明更易于實(shí)施，將結(jié)合附圖介紹本發(fā)明。
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的IPS型的有源矩陣尋址LCD裝置的有源元件基板的設(shè)計(jì)平面示意圖。
圖2為沿圖1中F-F’線的局部截面示意圖。
圖3A為根據(jù)圖1中的本發(fā)明的第一實(shí)施例的LCD裝置的比ITO層低的導(dǎo)電層布局平面示意圖。
圖3B為示出根據(jù)圖1的第一實(shí)施例的LCD裝置的上層ITO層的平面布局的示意圖。
圖4為沿圖1中的A-A’，B-B’，C-C’，D-D’和E-E’線的局部截面圖以及終端部分G和H的截面圖，一次全部地在用單個圖示出，并用曲的線彼此分開。
圖5A至圖5C分別為沿圖1的A-A’，B-B’，C-C’，D-D’和E-E’線的局部截面圖以及終端部分G和H的截面圖，這些圖示出根據(jù)圖1中的第一實(shí)施例的LCD裝置的制造方法中的工藝步驟。
圖6A至6C分別為沿圖1的A-A’，B-B’，C-C’，D-D’和E-E’線的局部截面圖以及終端部分G和H的截面圖，這些圖示出根據(jù)圖1中的第一實(shí)施例的LCD裝置的制造方法中，圖5A至圖5C的后續(xù)工藝步驟。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置的有源元件基板的設(shè)計(jì)平面示意圖。
圖8為沿圖7中F-F’線的局部截面示意圖。
圖9A為示出根據(jù)圖7中的本發(fā)明的第二實(shí)施例的LCD裝置的比數(shù)據(jù)線層低的導(dǎo)電層布局平面的示意圖。
圖9B為示出根據(jù)圖7的第二實(shí)施例的LCD裝置的數(shù)據(jù)線層的平面布局的示意圖。
圖10A至圖10C分別為沿圖7的A-A’，B-B’，C-C’，D-D’和E-E’線的局部截面圖以及終端部分G和H的局部截面示意圖，這些圖示出根據(jù)圖7中的第二實(shí)施例的LCD裝置的制造方法中的工藝步驟。
圖11為示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置的有源元件基板的布局的平面示意圖。
圖12為沿圖11中F-F’線的局部截面示意圖。
圖13A為示出根據(jù)圖11中的本發(fā)明的第三實(shí)施例的LCD裝置的比數(shù)據(jù)線層低的導(dǎo)電層的布局的平面示意圖。
圖13B為根據(jù)圖11的第三實(shí)施例的LCD裝置的數(shù)據(jù)線層的平面設(shè)計(jì)示意圖。
圖14為沿圖11的A-A’，B-B’，C-C’，D-D’和E-E’線的局部截面圖以及終端部分G和H的截面圖，一次全部地在用單個圖示出，并用曲的線彼此分開。圖15為示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置的有源元件基板的布局的平面示意圖。
圖16為沿圖15中F-F’線的局部截面示意圖。
圖17為沿圖15的A-A’，B-B’，C-C’，D-D’和E-E’線的局部截面示意圖以及終端部分G和H的截面圖，一次全部地在用單個圖示出，并用曲的線彼此分開。圖18為示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置的有源元件基板的布局的平面示意圖。
圖19為沿圖18中F-F’線的局部截面示意圖。
圖20為示出根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置的有效元件有源元件基體基板的布局的平面簡圖示意圖。
圖21為沿圖20中F-F’線的局部截面示意圖。
圖22為說明在典型IPS型有源矩陣尋址LCD裝置中形成的正常域和反常域中的電場的狀態(tài)的平面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下文中，將結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。第一實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置具有如圖1、2、3A、3B和4所示的結(jié)構(gòu)。
如同從圖2所清楚看到的，根據(jù)第一實(shí)施例的LCD裝置1包括矩形的有源元件基板11，與基板11相連的、彼此互相平行的矩形對置基板12；以及被基板11和12夾在中間的、位于基板11和12之間的間隙內(nèi)的液晶層13。下文中，兩個基板11和12以及夾層液晶層13結(jié)合在一起被稱為“液晶顯示板”。
在該實(shí)施例中，有源元件基板11靠近液晶層13的側(cè)面或表面被稱為“內(nèi)側(cè)面”或“內(nèi)表面”，而遠(yuǎn)離液晶層13的側(cè)面或表面被稱為“外側(cè)面”或“內(nèi)側(cè)面”。該定義也適用于對置基板12。
如圖2所示，有源元件基板12的外表面上固定著偏光器板14。對置基板11A的外表面上固定著偏光器板21。
對置基板12具有下述結(jié)構(gòu)。
具體地，對置基板12包括第二矩形透明的介電板16、在介電板16的內(nèi)表面上形成的背部黑基底17、在介電板16的內(nèi)表面上形成的覆蓋黑基底17的彩色層18；以及在彩色層18上形成的平面化層19。用于構(gòu)圖的遮光層的黑基底17通過分隔板16的內(nèi)表面形成或界定像素區(qū)。彩色層18被加工成位于各像素區(qū)內(nèi)并與黑基底17在它的外部區(qū)重疊。由含有紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)的染料的帶圖案的樹脂層形成彩色層18。偏光層19覆蓋彩色層18，并且從層18露出黑基底層17。層19由透明的罩層形成。為了防止由于用戶的手與液晶顯示板接觸而引起的對液晶層13的電影響，在第二透明板16的外表面上形成了透明導(dǎo)電層15。偏光器板14位于層15上。
另一方面，有源元件基板11具有下述結(jié)構(gòu)。
具體地，有源元件基板11包括第一矩形的透明介電板22；掃描線28；TFT30的柵極30c；公共電極線26a和26b；第一中間介電層23；無定形硅(a-Si)島41；數(shù)據(jù)線24；TFT30的源極30b；TFT30的漏極30a；第一介電層25a；第二介電層25b；公共電極26；以及像素電極27。
第一介電透明板22由與對置基板12的第二板16相似的材料(如玻璃)制成。掃描線28；柵極30c以及公共電極線26a和26b由在板22的內(nèi)表面上形成的構(gòu)圖的第一金屬層形成。柵極30c與相應(yīng)的掃描線28相連。第一中間介電層23在第一金屬層上(即，在掃描線28，柵極30c和公共電極線26a和26b上)形成。在第一中間介電層23上形成的a-Si島41位于與柵極30c重疊的各區(qū)域內(nèi)。數(shù)據(jù)線24、源極30b以及漏極30a由在第一中間介電層23上形成的第二金屬層形成。第二中間介電層25由在第二金屬層上形成的第一介電次層25a形成；并且第二介電次層25b在次層25a上形成。公共電極26和像素電極27由透明導(dǎo)電材料制成，位于第二中間介電層25上。
有源元件基板11還包括其內(nèi)表面上的取向?qū)?1。對置基板12還包括其內(nèi)表面上的取向?qū)?0。如圖1所示，這兩層取向?qū)?1和20以經(jīng)受過摩擦處理，其方式使液晶層13內(nèi)的液晶分子均勻地排列在一個方向內(nèi)，相對于線條形(或梳齒形)的像素電極和線條形(梳齒形)的公共電極26的延伸方向大約傾斜10°至30°。取向?qū)?1和20在特殊的間隙內(nèi)彼此對置。所述取向的初始角度被稱為液晶分子的“初始取向”。這兩個基板11和12彼此連接，在二者之間還留有特定的間隙，從而形成了液晶顯示板。所述間隙被沿著基板11和12的外緣延伸的密封元件(未畫出)密封。液晶位于該間隙內(nèi)以形成液晶層13。
下面參照圖3A，3B和4較詳細(xì)地說明有源元件基板11的結(jié)構(gòu)。
圖3A示出第一和第二金屬層和它們下面的層形成處的狀態(tài)。圖3B示出透明電極材料(如ITO)形成處的狀態(tài)。圖4示出沿直線A-A’(TFT 30)、B-B’(像素區(qū)的部分)、C-C’(公共電極26的接觸孔39a)、D-D’(像素電位層42b的接觸孔39c)以及E-E’(像素電極27的部分)線的截面圖。圖4還示出公共電極線26a和26b的外部接觸或終端部分G以及數(shù)據(jù)線24的外部接觸或終端部分H的截面圖，它們在圖1、2、3A和3B中沒有示出。
如圖3A所示，在有源元件基板11的內(nèi)表面上，由低阻金屬(如鉻Cr)制成的第一金屬層沿X-方向延伸(即圖1中的水平方向)的方式形成掃描線28(掃描信號通過它傳輸)和公共電極線26a和26b(通過它們施加參考電壓或參考電位)。在液晶顯示板(在這些圖中沒有出現(xiàn))外緣的特定位置，參考電壓或參考電位施加給線26a和26b。掃描線28(以及TFT30的柵極30c)在垂直于X方向的Y方向(如圖1中的垂直方向)中對于各像素等間隔地排列。一條公共電極線26a和與它相鄰的一條公共電極線26b排列方式是，把相應(yīng)的掃描線28夾在其中間。
相似地，數(shù)據(jù)線24(通過它施加數(shù)據(jù)信號)由低阻金屬(如鉻Cr)制成的第二金屬層以這樣的方式形成了數(shù)據(jù)線24(數(shù)據(jù)信號通過它被施加)沿著Y方向延伸并在X方向內(nèi)對于各像素等間隔地排列。如下文所介紹的，TFT30的漏極和源極30a和30b以及像素電位層42a和42b由第二金屬層形成。在每個像素區(qū)內(nèi)，一個像素電位層42a在所述的臺階內(nèi)位于掃描線28的附近，而一個像素電位層42b位于前一個(或下一個)臺階內(nèi)的掃描線28的附近。在下文中，前一個電位層42a可以被稱為“所述級像素電位層”而后一個電位層42b被稱為“前級像素電位層”。
各像素的TFT30位于掃描線28和數(shù)據(jù)線24的各交點(diǎn)的附近。柵極30c由各掃描線28的部分形成。在覆蓋柵極30c的第一中間介電層23上，形成了TFT30的a-Si島41。形成了TFT30的漏極30a和源極30b，以便通過用于制成數(shù)據(jù)線24的第二金屬層與相應(yīng)的島41接觸。這樣，柵極30c與相應(yīng)的掃描線28相連，而漏極30a與數(shù)據(jù)線24電連接。源極30b與靠近相應(yīng)的所述級掃描線28的相鄰的像素電位層42a相連。
形成第二中間介電層25以覆蓋構(gòu)圖的第二金屬層。此處，如圖4所示，層25具有兩層結(jié)構(gòu)，包括較低的第一介電次層25a和較高的第二介電次層25b。此處它的總厚度為1～2微米的層25可以由單一的有機(jī)或無機(jī)層形成。不言而喻，層25可以由任何其它介電材料形成并具有任何其它厚度。
在第二中間介電層25上，如圖3B所示，形成了公共電極26和像素電極27。這些電極26和27由透明電極(即導(dǎo)電的)材料如銦錫氧化物(ITO)制成。大致為梯形或矩陣形的公共電極26形成得與各公共電極線26b和數(shù)據(jù)線24重疊，沿著X和Y方向延伸。公共電極26的部分形成得比其余部分寬，從而除了數(shù)據(jù)線24和掃描線28的交點(diǎn)及其附近之外，完全覆蓋下面的數(shù)據(jù)線24。像素電極27位于各像素的掃描線28和數(shù)據(jù)線24的各交點(diǎn)的附近。被公共電極26的齒或線條環(huán)繞的細(xì)長區(qū)域以及那些相應(yīng)的像素電極27被稱為“柱”。
在每個像素中，公共電極26和像素電極27是梳齒形的。與數(shù)據(jù)線24平行的電極26和27的線條排或齒排彼此互相嚙合，并沿著掃描線28交替排列，如圖3B所清楚地展示地那樣。公共電極26通過各接觸孔39a與相應(yīng)的公共電極線26a和26b相連。像素電極27與相應(yīng)的TFT30的源極30b和前級的像素電位層42b分別通過接觸孔39b和39c相連，如圖3A所示。39a、39b和39c這些接觸孔的形狀和排列并不局限于本處所示的舉例。
另一方面，對于對置基板12，黑基底17局部形成得比黑基底17與數(shù)據(jù)線24重疊的區(qū)域內(nèi)的覆蓋整個數(shù)據(jù)線24的公共電極26的相應(yīng)部分窄，如圖2所示。這是為了阻擋光從相鄰像素泄露，而不阻擋光穿過公共電極26。
對于具有上述結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置1，由通過掃描線28施加的掃描信號來選擇像素，然后，通過數(shù)據(jù)線24向這樣選取的像素被施數(shù)據(jù)信號。在每個被選取的像素內(nèi)，在公共電極26和與第一和第二板16和22大致平行的對置像素電極27之間產(chǎn)生電場。這樣產(chǎn)生的電場旋轉(zhuǎn)與板16和22平行的平面內(nèi)的層13內(nèi)的液晶分子的取向，從而在LCD裝置1的屏幕上顯示所要求的圖像。
由于公共電極26和像素電極27由透明、導(dǎo)電的材料(即，ITO)制成，整個的透明區(qū)域被公共電極26占據(jù)的區(qū)域所擴(kuò)展，從而提高了孔徑比。
而且，由第二金屬層形成的像素電位層42a和42b在第一中間介電層23上形成得分別與公共電極線26a和26b以及數(shù)據(jù)線24重疊。像素電位層42a和42b的目的是(i)形成連接并且平行于液晶電容器電的大存儲電容器；(ii)構(gòu)成防止液晶分子反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。像素電位層42a和42b位于每個像素內(nèi)沿?cái)?shù)據(jù)線24的兩個分離的位置上?？拷黾壍臇艠O30c的像素電位層42a與相應(yīng)的源極30b相連，從而，對層42a施加源極30b的電壓或電位。靠近前級掃描線28的像素電位層42b與像素電極27通過接觸孔39c電連接。從而，對層42b施加像素電極27的電壓或電位。而且，接觸孔39a用于把公共電極26與相應(yīng)的公共電極線26b電連接。接觸孔39b用于把源極30b與相應(yīng)的像素電極27電連接。
如上所述，每個像素中的像素電位層42a和42b通過相應(yīng)的作為過橋的透明像素電極27彼此相連，在每個像素中形成兩個存儲電容器，從而增大了整個存儲電容。這就意味著穩(wěn)定了顯示運(yùn)行。而且，這樣形成的兩個存儲電容器不會阻擋穿過像素電極27的光，并且同時(shí)，各柱內(nèi)的電場將是均勻的。因此，LCD裝置1的可獲得的透光性被提高了。
另外，如圖3A所清楚地示出的，像素電位層42a和42b與公共電極線26a和26b在它們的內(nèi)邊緣交錯成型。因此，防止了液晶層13中的液晶分子的取向的反向旋轉(zhuǎn)。
如前所述，公共電極26的寬度確定得使之除了數(shù)據(jù)線24和掃描線28的各交點(diǎn)及其附近以外覆蓋整個數(shù)據(jù)線24。如果把數(shù)據(jù)線24的寬度和公共電極26的各部分的寬度分別定義為L(D)和L(COM)，成立如下的關(guān)系式L(COM)＞L(D)在數(shù)據(jù)線24和掃描線28的各交點(diǎn)及其附近，出現(xiàn)了大臺階(即高度差)。因此，把在這些區(qū)域的公共電極26的寬度確定得不覆蓋數(shù)據(jù)線24以避免線24和28之間的電短路。
接下來，在下文中將說明“垂直串?dāng)_”。
如果公共電極26形成得不完全覆蓋數(shù)據(jù)線24，在未重疊的部分和相鄰的像素電極27之間就會產(chǎn)生電場，導(dǎo)致液晶出現(xiàn)不利的工作性能。具體地，液晶的響應(yīng)不由根據(jù)公共電極26和像素電極27之間的電位差決定。這種現(xiàn)象被稱為“垂直串?dāng)_”。
對于第一實(shí)施例的LCD裝置1，公共電極26形成得幾乎完全覆蓋數(shù)據(jù)線24，因此，數(shù)據(jù)線24發(fā)出的電場被公共電極26屏蔽。從而，防止了“垂直串?dāng)_”的發(fā)生。優(yōu)選地，公共電極26其各邊具有從相應(yīng)的數(shù)據(jù)線24的邊緣側(cè)凸起(或懸垂)1.5微米或更多的部分。
因?yàn)榉乐沽舜怪贝當(dāng)_，黑基底17無需具有防止因數(shù)據(jù)線24露電場產(chǎn)生顯示錯誤的功能。這就意味著可以減小矩陣17的寬度。通過這樣做，進(jìn)一步提高了可獲得的孔徑比。
從而，數(shù)據(jù)線24上方的黑基底17的部分比公共電極26上方的矩陣17的部分窄。在LCD裝置1的平面圖中，在覆蓋數(shù)據(jù)線24的公共電極26和相鄰的像素電極27之間沒有遮光層。比數(shù)據(jù)線24窄的黑基底17與數(shù)據(jù)線24完全重疊。換而言之，如果數(shù)據(jù)線24和黑基底17的寬度分別被定義為L(D)和L(BM)，成立下面的關(guān)系式L(D)＞L(BM)由于黑基底17比數(shù)據(jù)線24更窄，所有通過公共電極26的懸垂的或凸起的部分的光都能夠被利用。這就意味著可以進(jìn)一步提高面板透光性。
在第一實(shí)施例中，例如，黑基底17的寬度為6微米。但是，它的寬度并不局限于此。優(yōu)選地，寬度為6微米或更大。這是因?yàn)槿绻麑挾刃∮?微米，反射光的數(shù)量會增加，這樣用戶很難看清LCD裝置1的屏幕。
接著，在下文中介紹位于數(shù)據(jù)線24下方的遮光層。
如果對置基板12上的黑基底17足夠?qū)?，它足以阻擋故障誘發(fā)區(qū)域。但是，根據(jù)第一實(shí)施例，黑基底17并沒有完全覆蓋數(shù)據(jù)線24。因此，為了阻擋故障誘發(fā)區(qū)域，可以在數(shù)據(jù)線24的下方提供遮光層以阻擋背光(未畫出)發(fā)出的的光線，在背光處遮光層與公共電極26電連接。如果遮光層沒有與公共電極26電連接，電位會不穩(wěn)定，因此，在公共電極26和像素電極27之間易于產(chǎn)生直流(dc)電場，或易于引起故障，如串?dāng)_。
具體地說，優(yōu)選地，由掃描線28的第一金屬層把遮光層形成得與公共電極線26a電連接。由于公共電極線26a和26b與公共電極26通過接觸孔39a電連接，公共電極線26a和26b可以用作所述的遮光層。遮光層可以由單層的Cr、Ti、Mo、W或Al形成，或由包括兩個由這些金屬中的兩種制成的次層的多層結(jié)構(gòu)形成。如果采用了多層結(jié)構(gòu)，會進(jìn)一步降低電阻率。
公共電極26由透明，導(dǎo)電材料(即，ITO)制成，因此，第一實(shí)施例的LCD裝置1的總透明區(qū)域增加了，從而如上所述，提高了孔徑比。但是，ITO的層電阻率大約高達(dá)100Ω/□。由于在每個像素內(nèi)，公共電極26與公共電極線26a和26b電連接，降低了公共電極16的總電阻率并且在同時(shí)，給出了冗余。這樣，通過用ITO制成公共電極26，第一實(shí)施例的LCD裝置1的可靠性得以提高。
公共電極26可以由與覆蓋LCD裝置1的終端的材料相同的材料制成。特別地，如圖4中的公共電極接觸部分(G)所示，終端可以由ITO層制成。相似地，如圖4中的數(shù)據(jù)線終端部分(H)中所示的數(shù)據(jù)線終端以及掃描線終端(未畫出)可以由與公共電極26相同的材料制成(如ITO)。在這種情況下，公共電極26可以由與所討論的這些終端部分相同的材料，在與所討論的終端部分的相同的工藝步驟中形成。這就意味著還有一個優(yōu)點(diǎn)就是防止增加用于形成公共電極26所必需的工藝步驟的數(shù)目。
由于公共電極26和像素電極27兩者都在第一實(shí)施例的LCD裝置中的第二中間介電層25上形成，這些電極26和27可以由相同的材料在相同的工藝步驟中形成。這就提高了LCD裝置1的制造效率。
如果位于公共電極26和數(shù)據(jù)線24之間的第二中間介電層具有大的厚度d與介電常數(shù)ε的比值(d/ε)，就可以減小公共電極26和數(shù)據(jù)線24之間的寄生電容。
如圖1和圖3B所示，由透明材料制成的公共電極26和像素電極27在與下面的公共電極線26a和26b以及下面的數(shù)據(jù)線24重疊的區(qū)域內(nèi)的部分分別比其它部分寬。這樣，可以防止電極26和27的局部斷路，因此，可以如所要求地獲得第一實(shí)施例的LCD裝置1的高透光性和高制造成品率。
接著，下面參照圖5A至5C以及圖6A至6C說明制造上述的第一實(shí)施例的LCD裝置1的方法，(所述各圖均示出與圖4相同的那些截面)。
首先，如圖5A所示，在透明玻璃板22的表面上形成Cr層作為第一金屬層，然后，用光刻法和蝕刻法構(gòu)圖，從而形成了TFT30的柵極30c和掃描線28。接著，在玻璃板22的整個表面上把第一中間介電層23形成得使之覆蓋這樣形成的柵極30c和掃描線28。層23具有兩層的結(jié)構(gòu)，包括較低的二氧化硅(SiO2)次層和較高的氮化硅(SiNX)次層。
然后，在第一中間介電層23上依次形成沒有摻雜的無定形硅(a-Si)層32和n+型a-Si層33。在n+型a-Si層33大量地?fù)诫sn型摻雜劑。圖5A示出該階段的狀態(tài)。
用光刻法和蝕刻法在這樣形成的a-Si層32和33上構(gòu)圖，以形成TFT30的a-Si島41，如圖5B所示。島41由a-Si層32和33形成。
然后，在第一中間介電層23上形成Cr層作為第二金屬層，以覆蓋a-Si島41。接著，用光刻法和蝕刻法在這樣形成的Cr層上構(gòu)圖，從而形成了TFT30的漏極30a和源極30b、數(shù)據(jù)線24以及像素電位層42a和42b，如圖5C所示。為每個像素各形成一個像素電位層42a和一個像素電位層42b，所述像素電位層42a和像素電位層42b是彼此分離的。
在每個像素中，如圖5C所示，把像素電位層42a和公共電極線26a定位得使之垂直地把第一中間介電層23夾在中間。相似地，把像素電位層42b和公共電極線26b定位得使之垂直地把第一中間介電層23夾在中間。圖3A清楚地示出，位于前級TFT30的柵極30c附近的像素電位層42a與其上的源極30b相連。與此不同地，位于前級TFT30的柵極30c＝附近的像素電位層42b沒有和其上的源極30b相連，而是隔開的。
接著，通過采用漏極30a和源極30b作為掩模對a-Si島41(即構(gòu)圖的a-Si層32和33)進(jìn)行選擇性蝕刻，從而在漏極30a和源極30b之間形成開口，如圖6A所示。開口的底部達(dá)到下面的a-Si層32的內(nèi)部。開口沒有穿過層32。這樣，形成了TFT30的溝道區(qū)。
隨后，在玻璃板22的整個表面上沉積由SiNX(即無機(jī)材料)制成的第一介電次層25a。在這樣沉積的SiNX次層25a上，沉積由感光的丙烯酸樹脂(即有機(jī)材料)制成的第二介電次層25b。無機(jī)第一次層25a較薄，而有機(jī)的第二次層25b很厚。然后，用掩模(未示)對感光的丙烯酸樹脂次層25b進(jìn)行選擇性地曝光，使其顯影并燒結(jié)，從而形成接觸孔39a、39b和39c，如圖6B所示。
位于所述級的柵極30c附近的源極30b上方并且用于像素電極27的接觸孔39b使第二中間介電層25的較低的SiNX次層25a露出。位于前級柵極30c的附近并被用于像素電極27的接觸孔39c使第二中間介電層25的較低的SiNX次層25a露出。位于公共電極線26b上方并被用于同一條線26b的接觸孔39a使第二中間介電層25的較低的SiNX次層25a露出。
在此工藝步驟后，通過用于像素電極27的接觸孔39b和39c以及用于公共電極26的接觸孔39a，選擇性地蝕刻第二中間介電層25的被露出的SiNX次層25a。而且，通過孔39a，選擇性地蝕刻下面的第一中間介電層23。這樣，孔39b露出源極30b，孔39c露出像素電位層42a或42b，而孔39a露出公共電極線26a或26b。
然后在整個玻璃板22上沉積ITO層46，以覆蓋接觸孔39a、39b和39c。這樣，39a、39b和39c這些孔的內(nèi)面被ITO層46覆蓋。接著通過光刻法和蝕刻法在ITO層46上構(gòu)圖，從而為每個像素形成公共電極26和像素電極27。以此方式，就制成了有源元件基板11。
在這樣制成的基板11中，在每個像素內(nèi)，采用像素電位層42a的第一存儲電容器位于所述級柵極30c的附近，同時(shí)，采用像素電位層42b的第二存儲電容器設(shè)在前級柵極30c的附近，像素電位層42a與像素電位層42b通過透明像素電極27電連接，這樣，每個像素的第一和第二存儲電容器被彼此平行地電連接。
另一方面，用下面的方法制造對置基板12。
特別地，在第二透明玻璃板16的內(nèi)表面上選擇性地依次形成遮光層或黑基底17、彩色層18和罩層或平面化層19，以具有其特定的圖案，如圖2所示。在板16的外表面上，用濺射法形成了透明導(dǎo)電層(如ITO層)15。這是為了防止顯示圖象的不均勻性，這種不均勻性是由于使用者用手觸摸LCD裝置1的液晶顯示板引起電荷積累而造成的。
然后，把這樣制造的有源元件基板11和對置基板12彼此連接得使之形成帶有墊片(未示出)的特定間隙。把該間隙內(nèi)充入向列液晶，接著，密封所述間隙，從而在基板11和12之間形成了液晶層13。這樣，就制成了液晶面板。此處所用的向列液晶的介電常數(shù)各向異性Δε為+8(598納米、20℃時(shí))，折射系數(shù)各向異性Δn為0.075，比電阻或電阻率為1.5×1012Ω·cm。液晶層13的厚度(池隙，cell gap)設(shè)定為4.0微米。
在基板11和12的內(nèi)表面上，用膠印法或相似方法分別形成了取向?qū)?1和20。為了給液晶分子定向，用現(xiàn)有技術(shù)的摩擦法沿圖1的箭頭所示的方向摩擦層31和20。這樣，液晶分子初始時(shí)相對于梳齒形的像素和公共電極27和26的寬度方向成15度角。
最后，把偏光器板21和14分別安裝在基板11和12的外表面上。
本發(fā)明人按照上述方法實(shí)際制造了根據(jù)第一實(shí)施例的LCD裝置1。隨后，通過用外部信號電壓改變層13內(nèi)的液晶分子的取向狀態(tài)，控制穿過液晶層13(即液晶顯示板)的光的強(qiáng)度，從而以“正常黑顯示型”的灰度顯示圖象。在“正常黑色顯示型”中，當(dāng)沒有電壓施加給所有的像素電極27和公共電極26時(shí)，顯示“黑色”。當(dāng)適當(dāng)?shù)男盘栯妷罕皇┘咏o所有的像素電極27和公共電極26，從而在液晶層13中產(chǎn)生與基板11和12大致平行的電場時(shí)，顯示“白色”。這樣，當(dāng)顯示“白色”時(shí)，層13中的液晶分子大約以與他們的初始取向角度成45度的角度旋轉(zhuǎn)，從而使穿過液晶顯示板的光的強(qiáng)度最大。
隨后，把這樣制造的LCD裝置安裝在驅(qū)動單元內(nèi)并用所述單元進(jìn)行操作。結(jié)果，證實(shí)了第一實(shí)施例的LCD裝置1作為IPS型LCD裝置運(yùn)行時(shí)，具有比現(xiàn)有技術(shù)中的LCD裝置更高的透光性。第二實(shí)施例圖7和8以及圖9A和9B示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置2。
圖7示出有源元件基板的平面圖。圖8示出沿圖7中的F-F’線的截面圖。
圖9A和圖9B分別示出比數(shù)據(jù)線低的層的圖案布局以及數(shù)據(jù)線層的布局。在這些圖中，對于與根據(jù)上述的第一實(shí)施例的LCD裝置1相同的元件，采用相同的標(biāo)號或符號。這樣，為了簡化說明，此處省略了對相同元件的說明。
將第二實(shí)施例的LCD裝置2和第一實(shí)施例的LCD裝置相比，除了在每個像素中將靠近所述級的柵極30c的像素電位層42a與靠近前級的柵極30c的像素電位層42b彼此電連接之外，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例關(guān)于有源元件基板11的結(jié)構(gòu)相同。
特別地，對于第一實(shí)施例的LCD裝置1，像素電位層42a和42b通過透明像素電極27彼此電連接。與此不同地，對于第二實(shí)施例的LCD裝置2，像素電位層42a和42b通過用與掃描線28相同的不透明的導(dǎo)電材料制成的互連電極43彼此電連接，如圖8和9所示。對置基板12的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的對置基板的結(jié)構(gòu)相同。
下面參照圖10A至10C說明第二實(shí)施例的LCD裝置2的制造方法。
首先，在第一實(shí)施例的圖5A所示的步驟中，用光刻法或干蝕刻法在Cr層構(gòu)圖，從而在玻璃板22上形成柵極30c，掃描線28以及公共電極線26a和26b，而如圖10A所示，在板22上用同樣的Cr層形成了互連電極43，。電極43具有大約成直線的平面形狀，如圖9A所示。
接著，用和圖5A至5C相同的方法，在整個玻璃板22上形成了第一中間介電層23，它具有兩層結(jié)構(gòu)——包括SiO2次層和SiNX次層，然后，在層23上形成TFT30的a-Si島41。
接著，如圖10B所示，第一中間介電層23被選擇性地蝕刻以形成穿過第一中間介電層23的接觸孔44a和44b，露出下面的互連電極43(它由第一金屬層形成)，如圖9A和10B所示。然后，在整個玻璃板22上沉積Cr層(即第二金屬層)，并用光刻法或干蝕刻法構(gòu)圖，從而形成了TFT30的漏極和源極30a和30b、數(shù)據(jù)線24和像素電位層42a和42b。為每個像素形成彼此分開的一個像素電位層42a和一個像素電位層42b。
在每個像素中，如圖10B所示，像素電位層42a與互連電極43重疊，并且通過接觸孔44a與該電極43接觸。相似地，像素電位層42b設(shè)置得與互連電極43重疊，并且通過接觸孔44b與該電極43接觸。此階段的狀態(tài)如圖10B所示。
如圖9B清楚所示，靠近所述級TFT30的柵極30c的像素電位層42a與其上的源極30b相連。與此不同地，靠近前級TFT30的柵極30c的像素電位層42b沒有與其上的源極30b相連，而是隔開的。
接著，如圖10C所示，通過用漏極30a和源極30b作掩模對a-Si島41進(jìn)行選擇性蝕刻，從而在漏極30a和源極30b之間形成開口。開口的底部達(dá)到下面的a-Si層32的內(nèi)部。開口沒有穿過層32。這樣，形成了TFT30的溝道。隨后，在玻璃板22的整個表面上沉積由SiNX制成的第一介電次層25a。在該SiNX次層25a上，沉積由感光的丙烯酸樹脂制成的第二介電次層25b。無機(jī)的第一次層25a較薄，而有機(jī)的第二次層25b很厚。然后，用掩模(未畫出)對感光的丙烯酸樹脂次層25b進(jìn)行選擇性地曝光，使其顯影并燒結(jié)，形成接觸孔39a和39b，如圖10C所示。
位于所述級的柵極30c附近的源極30b上方并被用于像素電極27的接觸孔39b使第二中間介電層25的較低的SiNX次層25a露出。位于公共電極線26b上方并被用于該線26b的接觸孔39a使第二中間介電層25的較低的SiNX次層25a露出。
接著該步驟，通過用于像素電極27的接觸孔39b以及用于公共電極線26a和26b的接觸孔39a，選擇性地蝕刻第二中間介電層25的較低的被露出的SiNX次層25a。而且，通過孔39a，選擇性地蝕刻下面的第一中間介電層23。這樣，孔39b露出源極30b，孔39a露出公共電極線26a或26b。
然后在整個玻璃板22上沉積ITO層46，以覆蓋接觸孔39a和39b。這樣，39a和39b這些孔的內(nèi)面被ITO層46覆蓋。接著通過光刻法和蝕刻法在ITO層46上構(gòu)圖，從而形成了每個像素的公共電極26和像素電極27。這樣，就制成了有源元件基板11。
在這樣制成的基板11中，在每個像素內(nèi)，采用像素電位層42a的第一存儲電容器設(shè)在所述級柵極30c的附近，同時(shí)，采用像素電位層42b的第二存儲電容器設(shè)在前級的柵極30c的附近，像素電位層42a和像素電位層42b通過不透明的互連電極43和接觸孔44a和44b電連接，因此，每個像素的第一和第二存儲電容器被彼此平行地電連接。
用與第一實(shí)施例相同的方法，把這樣制造的有源元件基板11和對置基板12以彼此相連得使之形成包括向列液晶的液晶層13，得到液晶顯示板。
本發(fā)明人按照上述方法實(shí)際制造了根據(jù)第二實(shí)施例的LCD裝置2。隨后，通過用外部信號電壓改變層13內(nèi)的液晶分子的取向狀態(tài)，控制穿過液晶層13(即液晶顯示板)的光的強(qiáng)度，從而以“正常黑色顯示形式”的灰度顯示圖象。在“正常黑色顯示形式”中，當(dāng)不向像素電極27和公共電極26施加電壓時(shí)，顯示“黑色”。把適當(dāng)?shù)男盘栯妷菏┘咏o電極27和26，從而在液晶層13中產(chǎn)生與基板11和12大致平行的電場時(shí)，顯示“白色”。這樣，當(dāng)顯示“白色”時(shí)，層13中的液晶分子大約以與他們的初始取向角度成45度的角度旋轉(zhuǎn)，從而使穿過液晶顯示板的光的強(qiáng)度最大。
隨后，把這樣制造的LCD裝置安裝在驅(qū)動單元件內(nèi)并用所述單元進(jìn)行操作。結(jié)果，證實(shí)了第二實(shí)施例的LCD裝置2作為IPS型LCD裝置運(yùn)行時(shí)，具有比現(xiàn)有技術(shù)中的LCD裝置更高的透光性。
特別地，對于第二實(shí)施例的LCD裝置2，在每個像素內(nèi)，位于所述級的柵極30c附近的像素電位層42a和位于前級的柵極30c附近的像素電位層42b通過互連電極43彼此相連。由形成了公共電極線26a和26b、掃描線28以及柵極30c的不透明的Cr層形成電極43，其中，在裝置2中，Cr層距離液晶層13最遠(yuǎn)。因此，透射光不利地被互連電極43阻擋。但是，電極43位于最低的高度上并且與層13足夠遠(yuǎn)。這樣，電極43將對層13中的液晶分子施加非常弱的電場。這就意味著每個像素內(nèi)的各柱的電場波動會很小。換而言之，電極43不會嚴(yán)重影響可獲得的透光性。
而且，對于第二實(shí)施例中的LCD裝置2，互連電極43由與公共電極線26a和26b、掃描線28相同的層形成。但是，本發(fā)明并不局限于此。如果用與掃描線28不同的導(dǎo)電層形成公共電極線26a和26b，優(yōu)選地，互連電極43由距離液晶層13最遠(yuǎn)的層形成。第三實(shí)施例圖11和12以及圖13A至13B示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置3。
圖11示出有源元件基板的平面圖。圖12示出沿圖11中的F-F’線的截面圖。圖13A和13B分別示出比數(shù)據(jù)線低的層的圖案布局以及數(shù)據(jù)線層的布局。在這些圖中，對于與根據(jù)上述的第一實(shí)施例的LCD裝置1相同的元件，采用相同的標(biāo)號或符號。這樣，為了簡化說明，此處省略了對相同元件的說明。
將第三實(shí)施例的LCD裝置3和第二實(shí)施例的LCD裝置相比，除了在每個像素中把靠近所述級的柵極30c的像素電位層42a與靠近前級的柵極30c的像素電位層42b彼此電連接之外，第三實(shí)施例與第二實(shí)施例在有源元件基板11的結(jié)構(gòu)方面相同。
特別地，對于第二實(shí)施例的LCD裝置2，像素電位層42a和42b通過用于形成公共電極線26a和26b以及掃描線28的不透明的第一金屬層彼此電連接。與此不同地，對于第三實(shí)施例的LCD裝置3，掃描線28由與公共電極線26a和26b不同的導(dǎo)電層制成，同時(shí)，互連電極43由與公共電極線26a和26b相同的層形成。對置基板12的結(jié)構(gòu)與第一和第二實(shí)施例的對置基板的結(jié)構(gòu)相同。
接下來，下面參照圖14說明制造第三實(shí)施例的LCD裝置3的方法。
首先，用和圖5A相同的步驟，用光刻法和干蝕刻法加工在玻璃板22上形成的Cr層，以形成公共電極線26a和26b以及互連電極43。電極43具有如圖13A所示的大約平面直線的形狀。
接下來，在整個板22上形成由SiNX制成的第三中間介電層45，以覆蓋公共電極線26a和26b以及互連電極43。接著，在第三中間介電層45上形成由Cr制成的第三金屬層。然后，用光刻法或干蝕刻法對第三金屬層構(gòu)形，從而形成掃描線28。然后，在第三中間介電層45上形成第一和第二實(shí)施例所采用的第一中間介電層23。
隨后，在第一中間介電層23上依次形成a-Si層32和n+-型a-Si層33。用光刻法或蝕刻法在a-Si層32和33上構(gòu)圖，以層23上形成TFT30的a-Si島41。接著，第一和第三中間介電層23和45被同時(shí)地，選擇性地蝕刻，以形成穿過第一和第三中間介電層23和45的接觸孔44a和44b，露出下面的互連電極43(它由第一金屬層形成)。接觸孔44a和44b是用于互連電極43的。
接著，在整個玻璃板22上沉積Cr層(即第二金屬層)，并用光刻法或干蝕刻法構(gòu)圖，從而形成了TFT30的漏極和源極30a和30b、數(shù)據(jù)線24和像素電位層42a和42b。為每個像素各一個像素電位層42a和一個像素電位層42b，所述像素電位層42a和像素電位層42b是彼此分開的。在每個像素中，如圖13A和13B所示，像素電位層42a與互連電極43重疊，并且通過接觸孔44a與同一個電極43接觸。相似地，像素電位層42b與互連電極43重疊，并且通過接觸孔44b與該電極43接觸。
如圖13B清楚地所示，靠近所述級的TFT30的柵極30c的像素電位層42a與其上的源極30b相連。與此不同地，靠近前級TFT30的柵極30c的像素電位層42b沒有與其上的源極30b相連，而是隔開。
隨后的步驟與第二實(shí)施例相同。
具體地，通過用漏極30a和源極30b作掩模對a-Si島41進(jìn)行選擇性蝕刻，從而在漏極30a和源極30b之間形成開口。開口的底部達(dá)到下面的a-Si層32的內(nèi)部。開口沒有穿過層32。這樣，形成了TFT30的溝道。隨后，在玻璃板22的整個表面上沉積由SiNX制成的第一介電次層25a。在該SiNX次層25a上，沉積由感光的丙烯酸樹脂制成的第二介電次層25b。無機(jī)的第一次層25a較薄，而有機(jī)的第二次層25b很厚。然后，用掩模(未畫出)對感光的丙烯酸樹脂次層25b進(jìn)行選擇性地曝光，使其顯影并燒結(jié)，形成接觸孔39a和39b。位于所述級柵極30c的附近、源極30b的上方并被用于像素電極27的接觸孔39b使第二中間介電層25的較低的SiNX次層25a露出。位于公共電極線26b上方并被用于同一條線26b的接觸孔39a使第二中間介電層25的較低的SiNX次層25a露出。
接著該步驟，通過用于像素電極27的接觸孔39b以及用于公共電極線26a和26b的接觸孔39a，選擇性地蝕刻第二中間介電層25的被曝光的SiNX次層25a。而且，通過孔39a，選擇性地蝕刻下面的第一中間介電層23。這樣，孔39b露出源極30b，孔39a露出公共電極線26a或26b。
然后在整個玻璃板22上沉積ITO層46，以覆蓋接觸孔39a和39b。這樣，這些孔39a和39b的內(nèi)面被ITO層46覆蓋。接著通過光刻法和蝕刻法在ITO層46上構(gòu)圖，從而為每個像素形成了公共電極26和像素電極27。這樣，就制成了有源元件基板11。
在這樣制成的基板11中，在每個像素內(nèi)，采用像素電位層42a的第一存儲電容器位于所述級的柵極30c的附近，同時(shí)，采用像素電位層42b的第二存儲電容器設(shè)在前級的柵極30c的附近，像素電位層42a和像素電位層42b通過不透明的互連電極43和接觸孔44a和44b電連接，因此，第一和第二存儲電容器被彼此平行地電連接?；ミB電極43由與公共電極線26a和26b相同的不透明金屬層形成，其中所討論的金屬層距離液晶層13最遠(yuǎn)。
用與第一實(shí)施例相同的方法，把這樣制造的有源元件基板11和對置基板12彼此相連形成包括向列液晶的液晶層13，從而得到液晶顯示板。
本發(fā)明人按照上述方法實(shí)際制造了根據(jù)第三實(shí)施例的LCD裝置3。然后，通過用外部信號電壓層13內(nèi)的液晶分子的取向狀態(tài)，控制穿過液晶層13(即液晶顯示板)的光的強(qiáng)度，從而以“正常黑色顯示模式”的灰度顯示圖象。隨后，把這樣制造的LCD裝置3安裝在驅(qū)動單元件內(nèi)并用該單元件進(jìn)行操作。結(jié)果，證實(shí)了第三實(shí)施例的LCD裝置3作為IPS型LCD裝置運(yùn)行時(shí)，具有比現(xiàn)有技術(shù)中的LCD裝置更高的透光性。
對于第三實(shí)施例的LCD裝置3，在每個像素內(nèi)，采用像素電位層42a的第一存儲電容器設(shè)在所述級的柵極30c的附近，同時(shí)，采用像素電位層42b的第二存儲電容器設(shè)在前級柵極30c的附近，像素電位層42a和像素電位層42b通過不透明互連電極43和接觸孔44a和44b電連接，這樣，每個像素的第一和第二存儲電容器被彼此平行地電連接?；ミB電極43由與公共電極線26a和26b相同的不透明金屬層形成，其中所述的金屬層距離液晶層13最遠(yuǎn)。因此，透射光不利地被互連電極43阻擋。但是，電極43位于最低的高度上并且與層13足夠遠(yuǎn)。這樣，電極43將對層13中的液晶分子施加非常弱的電場。這就意味著各柱的電場波動會很小。換而言之，電極43不會嚴(yán)重影響可獲得的透光性。第四實(shí)施例圖15、16和17示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置4。
圖15示出有源元件基板的平面圖。圖16示出沿圖15中的F-F’線的截面圖。在這些圖中，對于與根據(jù)上述的第一實(shí)施例的LCD裝置1相同的元件，采用相同的標(biāo)號或符號。這樣，為了簡化說明，此處省略了對相同元件的說明。
將第四實(shí)施例的LCD裝置4和第一實(shí)施例的LCD裝置相比，除了像素電極27和公共電極26的結(jié)構(gòu)不同之外，第四實(shí)施例與第一實(shí)施例在有源元件基板11的結(jié)構(gòu)方面相同。
特別地，對于第四實(shí)施例的LCD裝置4，在每個像素中，像素電位層42a和42b通過由透明像素電極27形成的互連電極43彼此電連接。但是，與第一實(shí)施例不同地，像素電極27形成在第二中間介電層25上，同時(shí)，公共電極26形成在覆蓋像素電極27的第四中間介電層47上。對置基板12的結(jié)構(gòu)與第一和第二實(shí)施例相同。
下面，參照圖17說明第四實(shí)施例的LCD裝置4的制造方法。
在第四實(shí)施例的LCD裝置的方法中，首先，進(jìn)行如圖5A至6B所示的與第一實(shí)施例相同的步驟。然后，形成第二中間介電層25以覆蓋源極和漏極30a和30b、數(shù)據(jù)線24以及像素電位層42a和42b。用掩模(未示)對這樣形成的感光丙烯酸樹脂次層25b進(jìn)行選擇性曝光，并顯影，燒結(jié)，從而形成接觸孔39a、39b和39c。
位于所述臺階柵極30c的附近的源極30b上方并用于像素電極27的接觸孔39b使第二中間介電層25的較低的SiNX次層25a曝光。位于前級柵極30c附近并用于像素電極27的接觸孔39c使第二中間介電層25的較低的SiNX次層25a曝光。位于公共電極線26b上方并用于同一條線26b的接觸孔39a使第二中間介電層25的較低的SiNX次層25a曝光。
接著該步驟，通過用于像素電極27的接觸孔39b和39c以及用于公共電極26的接觸孔39a，選擇性地蝕刻第二中間介電層25的被曝光的SiNX次層25a。而且，通過孔39a，選擇性地蝕刻下面的第一中間介電層23。這樣，孔39b露出源極30b，孔39c露出像素電位層42a或42b，而孔39a露出公共電極線26a或26b。
然后在整個玻璃板22上沉積ITO層46，以覆蓋接觸孔39a、39b和39c。這樣，這些孔39a、39b和39c的內(nèi)面被ITO層46覆蓋。接著通過光刻法和蝕刻法在ITO層46上構(gòu)圖，從而為各像素形成了公共電極26和像素電極27。接著，沉積由感光丙烯酸樹脂(即有機(jī)材料)制成的第四介電層47以覆蓋像素電極27。層47比第二中間介電層25的SiNX次層25a厚，比它的感光丙烯酸樹脂次層25b薄。然后，用掩模(未未)對感光丙烯酸樹脂層47進(jìn)行選擇性曝光，顯影，燒結(jié)，從而制成到達(dá)公共電極線26b的接觸孔39a。
而且，在覆蓋整個玻璃板22上的第四中間介電層47上沉積ITO層(未未)，從而覆蓋接觸孔39a、39b和39c。然后用光刻法和蝕刻法在這樣沉積的ITO層上構(gòu)圖，從而為每個像素形成公共電極26。這樣，就制成了有源元件基板11。
在這樣制成的基板11中，在每個像素內(nèi)，采用像素電位層42a的第一存儲電容器設(shè)在所述級柵極30c的附近，同時(shí)，采用像素電位層42b的第二存儲電容器設(shè)在前級柵極30c的附近，像素電位層42a和像素電位層42b通過透明像素電極27電連接，這樣，第一和第二存儲電容器被彼此平行地電連接。
用與第一實(shí)施例相同的方法，這樣制造的有源元件基板11和對置基板12彼此相連得使之形成包括向列液晶的液晶層13，從而得到液晶顯示板。
本發(fā)明人按照上述方法實(shí)際制造了根據(jù)第四實(shí)施例的LCD裝置4。然后，通過用外部信號電壓改變層13內(nèi)的液晶分子的取向狀態(tài)，改變穿過液晶層13(即液晶顯示板)的光的強(qiáng)度，從而以“正常黑色顯示形式”的灰度顯示圖象。隨后，把這樣制造的LCD裝置4安裝在驅(qū)動單元內(nèi)并用該元件進(jìn)行操作。結(jié)果，證實(shí)了第四實(shí)施例的LCD裝置4作為IPS型LCD裝置運(yùn)行時(shí)，具有比現(xiàn)有技術(shù)中的LCD裝置高的透光性。
對于第四實(shí)施例的LCD裝置4，公共電極26由與像素電極27不同導(dǎo)電層形成，并且通過第四中間介電層47位于不同的高度上。因此，與電極27和26由相同導(dǎo)電層形成的情況相比，制造成本略有增加。然而，附加的優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)計(jì)電極的余量增加了，因此，可進(jìn)一步提高透光性。
如果公共電極26位于和像素電極27不同的高度上，和第四實(shí)施例相似，從LCD裝置的顯示穩(wěn)定性和可靠性的角度來看，優(yōu)選地，公共電極26比像素電極27更靠近液晶層13。第五實(shí)施例圖18和19示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置5。
圖18示出有源元件基板的平面圖。圖19示出沿圖18中的F-F’線的截面圖。在這些圖中，對于與根據(jù)上述的第一實(shí)施例的LCD裝置1相同的元件，采用相同的標(biāo)號或符號。這樣，為了簡化說明，此處省略了對相同元件的說明。
將第五實(shí)施例的LCD裝置5和第一實(shí)施例的LCD裝置相比，除了第二中間介電層25的結(jié)構(gòu)不同之外，第五實(shí)施例與第一實(shí)施例在有源元件基板11的結(jié)構(gòu)方面相同。
特別地，對于第五實(shí)施例的LCD裝置5，位于數(shù)據(jù)線24和公共電極26之間的第二中間介電層25由單層的無機(jī)層，即SiNX層25a形成。對置基板12的結(jié)構(gòu)與第一和第二實(shí)施例相同。
下面，介紹第五實(shí)施例的LCD裝置5的制造方法。
在第五實(shí)施例的LCD裝置5的方法中，首先，除了圖6A中所示的形成第二中間介電層25的工藝步驟之外，進(jìn)行如圖5A至6C所示的和第一實(shí)施例相同的步驟。在形成層25的工藝步驟中，與第一實(shí)施例不同地，在整個玻璃板22上只沉積了SiNX層25a作為第二中間介電層來覆蓋源極和漏極30a和30b、數(shù)據(jù)線24以及像素電位層42a和42b。
接著，與第一實(shí)施例相似地，對這樣形成的SiNX層25a進(jìn)行選擇性蝕刻，形成接觸孔39a、39b和39c。位于所述臺階柵極30c的附近的源極30b上方并用于像素電極27的接觸孔39b使SiNX第一中間介電層23曝光。位于前級柵極30c的附近并被用于像素電極27的接觸孔39c。位于公共電極線26b上方并被用于同一條線26b的接觸孔39a。通過接觸孔39a，選擇性地蝕刻下面的第一中間介電層23。這樣，孔39b露出源極30b，孔39c露出像素電位層42a或42b，而孔39a露出公共電極線26a或26b。
接著，通過與第一實(shí)施例相同的工藝步驟，制成第五實(shí)施例的有源元件基板11。在這樣制成的基板11中，在每個像素內(nèi)，采用像素電位層42a的第一存儲電容器設(shè)在所述級柵極30c的附近，同時(shí)，采用像素電位層42b的第二存儲電容器設(shè)在前級柵極30c的附近，像素電位層42a和像素電位層42b通過透明像素電極27電連接，這樣，第一和第二存儲電容器被彼此平行地電連接。
用與第一實(shí)施例相同的方法，這樣制造的有源元件基板11和對置基板12被彼此相連得使之形成包括向列液晶的液晶層13，從而得到液晶顯示板。
本發(fā)明人按照上述方法實(shí)際制造了根據(jù)第五實(shí)施例的LCD裝置5。隨后，通過用外部信號電壓改變層13內(nèi)的液晶分子的取向狀態(tài)，控制穿過液晶層13(即液晶顯示板)的光的強(qiáng)度，從而以“正常黑色顯示形式”的灰度顯示圖象。隨后，把這樣制造的LCD裝置5安裝在驅(qū)動單元內(nèi)并用該單元進(jìn)行操作。結(jié)果，證實(shí)了第五實(shí)施例的LCD裝置5作為IPS型LCD裝置運(yùn)行時(shí)，具有比現(xiàn)有技術(shù)中的LCD裝置更高的透光性。第六實(shí)施例圖20和21示出根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的IPS型有源矩陣尋址LCD裝置6。
圖20示出有源元件基板的平面圖。圖21示出沿圖20中的F-F’線的截面圖。在這些圖中，對于與根據(jù)上述的第一實(shí)施例的LCD裝置1相同的元件，采用相同的標(biāo)號或符號。這樣，為了簡化說明，此處省略了對相同元件的說明。
將第六實(shí)施例的LCD裝置6與第一實(shí)施例的LCD裝置相比，除了從對置基板12中省略了彩色層12之外，第六實(shí)施例與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。
特別地，對于第六實(shí)施例的LCD裝置6，在玻璃板16的內(nèi)表面上選擇性地形成了遮光層或黑基底17，以覆蓋要求的區(qū)域，并且選擇性地形成了罩層或平面化層19以覆蓋黑基底17。在板16的外表面上，用濺射法形成透明導(dǎo)電層(如ITO層)15。這是為了防止顯示圖象的不均勻性，這種不均勻性是由于用戶用手觸摸LCD裝置1的液晶顯示板引起帶靜電而造成的。有源元件基板11的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同。
用與第一實(shí)施例相同的方法，把這樣制造的有源元件基板11和對置基板12彼此相連得使之形成包括向列液晶的液晶層13，從而得到液晶顯示板。
本發(fā)明人按照上述方法實(shí)際制造了根據(jù)第六實(shí)施例的LCD裝置6。然后，通過用外部信號電壓改變層13內(nèi)的液晶分子的取向狀態(tài)，控制穿過液晶層13(即液晶顯示板)的光的強(qiáng)度，從而以“正常黑色顯示形式”的灰度顯示圖象。然后，把這樣制造的LCD裝置6安裝在驅(qū)動元件內(nèi)并用該元件進(jìn)行操作。結(jié)果，證實(shí)了第六實(shí)施例的LCD裝置6作為IPS型LCD裝置運(yùn)行時(shí)，具有比現(xiàn)有技術(shù)中的LCD裝置更高的透光性。變形不言而喻，本發(fā)明并不因?yàn)槭潜景l(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而局限于上述的第一至第六實(shí)施例。在不超出本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)可以對它們做任何的改變或調(diào)整。
例如，在上述實(shí)施例中，公共電極26和像素電極27由作為透明導(dǎo)電材料的ITO制成。這是為了確保高度可靠性。但是，它們也可以由IZO(銦鋅氧化物)或其它相似材料制成。這是因?yàn)榭梢垣@得與采用ITO時(shí)的相似的效果或優(yōu)點(diǎn)。
而且，在上述的第一至第六實(shí)施例中，用作液晶的驅(qū)動電極的公共和像素電極具有梳齒的形狀(即一列“線性”齒或線條)。但是，本發(fā)明并不局限于此。本發(fā)明還可用于所謂的多域結(jié)構(gòu)，其中驅(qū)動電極并不是線性的，而是波紋狀的或有棱紋的。在這種情況下，可以獲得與凸起公共電極相同的優(yōu)點(diǎn)，還提供了一個優(yōu)點(diǎn)就是視角被進(jìn)一步擴(kuò)展。
盡管對本發(fā)明的優(yōu)選形式進(jìn)行了說明，可以理解對于那些領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員而言，在不偏離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)的條件下，顯然可以對本發(fā)明做出修改。因此，本發(fā)明的領(lǐng)域只由所附權(quán)利要求對定義。
權(quán)利要求
1.有源矩陣尋址LCD裝置，所述裝置包括有源元件基板；對置基板，所述對置基板與有源元件基板相連；液晶層，所述液晶層形成在有源元件基板和對置基板之間；各像素電極，所述像素電極按矩陣陣列排列的方式形成在有源元件基板上；公共電極，所述公共電極以共同用于所有像素的方式形成在有源元件基板上；開關(guān)元件，所述開關(guān)元件以分別用于相應(yīng)的像素的方式形成在有源元件基板上，掃描線，形成在有源元件基板上，通過所述掃描線把掃描信號傳輸給各元件；數(shù)據(jù)線，形成在有源元件基板上，通過所述數(shù)據(jù)線把數(shù)據(jù)信號傳輸給各元件；公共電極線，形成在有源元件基板上，通過所述公共電極線把固定電位施加給公共電極；用于每個像素的兩條公共電極線；在有源元件基板上以這樣的方式形成構(gòu)圖后的像素電位層經(jīng)中間介電層與公共電極線重疊在一起；用于每個像素的兩層像素電位層；其中，公共電極線的第一條、像素電位層的第一層、以及中間介電層構(gòu)成了每個像素的第一存儲電容器；同時(shí)，公共電極線的第二條、像素電位層的第二層、以及中間介電層構(gòu)成了同一像素的第二存儲電容器；并且其中，第一像素電位層和第二像素電位層通過相應(yīng)的一個像素電極彼此電連接；并且其中，第一存儲電容器位于相應(yīng)的一條掃描線的附近；而第二存儲電容器則位于所述像素內(nèi)的相鄰的一條掃描線的附近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括設(shè)置在數(shù)據(jù)線和公共電極之間的、由無機(jī)材料制成的單層中間介電層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括設(shè)在對置基板上的彩色層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在對置基板上不設(shè)彩色層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，每個像素的第一和第二像素電位層與各數(shù)據(jù)線大致彼此平行間隔開地排列；并且其中每個第一和第二像素電位層通過接觸孔與相應(yīng)的一個像素電極電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，公共電極和像素電極是透明的，并且位于比數(shù)據(jù)線更靠近液晶層的高度上；并且其中除了掃描線的附近之外，數(shù)據(jù)線經(jīng)介電層被公共電極完全覆蓋；并且其中，公共電極與公共電極線經(jīng)與各像素相應(yīng)的接觸孔電連接。并且其中，在對置基板上形成黑基底，其形成方式是，在數(shù)據(jù)線被公共電極完全覆蓋的區(qū)域內(nèi)，其寬度小于公共電極的寬度。并且其中，在完全覆蓋數(shù)據(jù)線的公共電極和與之相鄰的一個像素電極之間不形成遮光層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中各像素電極和公共電極在同一高度上形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中各像素電極和公共電極經(jīng)介電層在不同高度上形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中公共電極通過取向?qū)优c液晶層相對。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中公共電極由與用于給掃描線、數(shù)據(jù)線和公共電極線中的至少一條施加電信號的終端相同的導(dǎo)電材料制成；并且其中公共電極在與終端相同的加工步驟中形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中在各像素電極和公共電極與公共電極線和數(shù)據(jù)線重疊的區(qū)域內(nèi)，形成的像素電極和公共電極比公共電極線和數(shù)據(jù)線更寬。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中像素電極和公共電極由ITO(銦錫氧化物)或IZO(銦鋅氧化物)中的一種制成。
13.一種有源矩陣尋址LCD裝置，所述LCD裝置包括有源元件基板；對置基板，所述對置基板與有源元件基板相連；液晶層，所述液晶層形成在有源元件基板和對置基板之間；各像素電極，按矩陣陣列排列像素的方式形成在有源元件基板上；公共電極，以共同用于所有像素的方式形成在有源元件基板上；各開關(guān)元件，所述開關(guān)元件形成在有源元件基板上，分別用于各像素；各掃描線，形成在有源元件基板上，通過所述掃描線把掃描信號傳輸給所述各元件；各數(shù)據(jù)線，形成在有源元件基板上，通過所述數(shù)據(jù)線把數(shù)據(jù)信號傳輸給所述各元件；各公共電極線，形成在有源元件基板上，通過所述公共電極線把固定電位施加給公共電極；用于每個像素的兩條公共電極線；在有源元件基板上以這樣的方式形成構(gòu)圖后的像素電位層經(jīng)中間介電層與公共電極線重疊在一起；用于每個像素的兩層像素電位層；其中，公共電極線的第一條、像素電位層的第一層、以及中間介電層構(gòu)成每個像素的第一存儲電容器；同時(shí)，公共電極線的第二條、像素電位層的第二層、以及中間介電層構(gòu)成了同一像素的第二存儲電容器；其中，通過在有源元件基板上在距離液晶層最遠(yuǎn)處形成的互連電極，把第一像素電位層和第二像素電位層彼此電連接；其中第一存儲電容器位于相應(yīng)的一條掃描線的附近；而第二存儲電容器則位于所述像素內(nèi)的相鄰的一條掃描線的附近。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中互連電極位于和公共電極線與掃描線相同的高度上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中各公共電極線位于與掃描線不同的高度上；并且其中各互連電極位于和公共電極線相同的高度上。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中每個像素的第一和第二像素電位層與數(shù)據(jù)線大致平行地彼此分開排列；其中每個第一和第二像素電位層通過接觸孔與相應(yīng)的一個像素電極電連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中公共電極和像素電極都是透明的，并位于比數(shù)據(jù)線更靠近液晶層的高度上；其中，除了掃描線的附近之外，數(shù)據(jù)線經(jīng)介電層被公共電極完全覆蓋，其中公共電極與公共電極線經(jīng)與各像素相應(yīng)的接觸孔與公共電極線相連；其中在對置基板上以這樣的方式形成了黑基底在數(shù)據(jù)線被公共電極完全覆蓋的區(qū)域內(nèi)，其寬度小于公共電極的寬度。其中，在完全覆蓋數(shù)據(jù)線的公共電極和與之相鄰的一個像素電極之間不形成遮光層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中像素電極與公共電極形成在同一高度上。
19.根據(jù)權(quán)利要求17中所述的裝置，其中像素電極與公共電極經(jīng)介電層形成在不同高度上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中公共電極經(jīng)取向?qū)用鎸σ壕印?br> 21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中公共電極由與用于給掃描線、數(shù)據(jù)線和公共電極線中的至少一條施加電信號的終端相同的導(dǎo)電材料制成；并且其中公共電極在與終端相同的加工步驟中形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中在像素電極和公共電極與公共電極線和數(shù)據(jù)線重疊的區(qū)域內(nèi)，形成的像素電極和公共電極比公共電極線和數(shù)據(jù)線寬。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中像素電極和公共電極由ITO(銦錫氧化物)或IZO(銦鋅氧化物)中的一種制成。
全文摘要
一種采用橫向電場的有源矩陣尋址LCD裝置，該裝置提高了透光性和制造成品率而不必增加制造成本。公共電極線的第一條、像素電位層的第一層以及中間介電層構(gòu)成了每個像素的第一存儲電容器；同時(shí)，公共電極線的第二條、像素電位層的第二層以及中間介電層構(gòu)成同一像素的第二存儲電容器。第一像素電位層和第二像素電位層通過相應(yīng)的透明像素電極彼此被電連接；因此，由所加電場引起的液晶分子的旋轉(zhuǎn)完全對面板透光性起作用，防止了可獲得的總面板透光性的降低。這就意味著可獲得更高的透光性。為了同樣的目的，還可以提供互連電極。
文檔編號H01L21/02GK1434338SQ0310162
公開日2003年8月6日 申請日期2003年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月10日
發(fā)明者松本公一, 半貫貴久 申請人:日本電氣株式會社