專(zhuān)利名稱(chēng)：透射型液晶顯示器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透射型液晶顯示器件，它包括開(kāi)關(guān)元件，如薄膜三極管(下文中稱(chēng)為T(mén)FT)，作為尋址元件，并用作計(jì)算機(jī)、電視機(jī)之類(lèi)的顯示器；本發(fā)明還涉及一種制造這種透射型液晶顯示器件的方法。
背景技術(shù)：
圖16是具備有源矩陣襯底的普通透射型液晶顯示器件的電路圖。
參見(jiàn)圖16，有源矩陣襯底包括多個(gè)排列成矩陣的像素電極1，和用作與各像素電極1相連的開(kāi)關(guān)元件的TFT2。TFT2的柵極與柵極引線3相連，用來(lái)提供掃描(門(mén))信號(hào)，從而可以將柵極信號(hào)輸入到柵極，控制TFT2的驅(qū)動(dòng)。TFT2的源極與源極引線4相連，用來(lái)提供圖像(數(shù)據(jù))信號(hào)，從而當(dāng)TFT受到驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)TFT將數(shù)據(jù)信號(hào)輸入到相應(yīng)的像素電極1。柵極引線3和源極引線4在靠近像素電極1的地方穿行，并排列成矩陣，相互交叉在一起。TFT2的漏極與像素電極1和儲(chǔ)能電容5分別相連。儲(chǔ)能電容5的另一極與公共線6相連。儲(chǔ)能電容5用來(lái)保持液晶層上施加的電壓。儲(chǔ)能電容與液晶電容并聯(lián)，液晶電容包括介于一有源矩陣襯底上的像素電極和另一襯底上的相應(yīng)像素電極之間的液晶層。
圖17是普通的液晶顯示器件有源矩陣襯底一個(gè)TFT部分的截面圖。
參見(jiàn)圖17，與圖16中所示柵極引線3相連的柵極12是形成在透明絕緣襯底11上的。門(mén)絕緣膜13包覆在柵極12上。半導(dǎo)體層14形成在門(mén)絕緣層13上，從而通過(guò)門(mén)絕緣膜13覆蓋在柵極12上，溝道保護(hù)層15形成在半導(dǎo)體層14的中央。用作源極16a和漏極16b的n+-Si層包覆在溝道保護(hù)層15的端部和半導(dǎo)體層14的部分，從而它們?cè)跍系辣Ｗo(hù)層15的上端相互間隔開(kāi)。將用作圖16中所示源極引線4的金屬層17a覆蓋在源極16a上，作為n+-Si層。金屬層17b覆蓋在漏極16b上，作為另一個(gè)n+-Si層，從而將漏極16b和像素電極1連接在一起。中間層絕緣膜18覆蓋在TFT2、柵極引線3和源極引線4上。透明導(dǎo)電膜形成在絕緣膜上，以構(gòu)成像素電極1。透明導(dǎo)電膜與金屬層17b相連，金屬層17b通過(guò)一接觸孔19與TFT2的漏極16b相連，接觸孔19穿過(guò)中間層絕緣膜18。
因此，由于中間層絕緣膜18形成在像素電極1和包括柵極引線和源極引線3和4的隱埋層之間的，所以，可以用引線3和4來(lái)覆蓋像素電極1。例如，這樣一種結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)日本公開(kāi)專(zhuān)利出版號(hào)為58-172685的文獻(xiàn)中揭示的內(nèi)容。采用這種結(jié)構(gòu)，開(kāi)口率提高，并且因?yàn)橛删€3和4所產(chǎn)生的電場(chǎng)被屏蔽，所以使出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)位移的可能性最小。
通常，中間層絕緣層18是通過(guò)化學(xué)蒸汽淀積(CVD)，淀積如氮化硅(SiN)的無(wú)機(jī)材料至厚度約500nm而形成的。
上述普通的液晶顯示裝置具有如下所述的缺點(diǎn)。
當(dāng)通過(guò)CVD或?yàn)R射在中間層絕緣膜18上形成由SiNx、SiO2、TaOx等制成的透明絕緣膜時(shí)，薄膜的表面直接反映了隱埋膜(即中間層絕緣膜18)的表面形狀。所以，當(dāng)在透明絕緣膜上形成像素電極1時(shí)，如果隱埋膜有臺(tái)階，則在像素電極上也會(huì)形成臺(tái)階，從而使液晶分子的取向出現(xiàn)擾動(dòng)。另一種方法是，可以通過(guò)涂敷如聚酰亞胺的有機(jī)材料來(lái)形成中間層絕緣膜18，從而得到平整的像素部分。然而在這種情況下，為了形成將像素電極和漏極電連接起來(lái)的接觸孔，需要采取一系列的步驟，包括采用光刻膠作為掩膜的光化學(xué)圖案形成、形成接觸孔的蝕刻，和光刻膠的去除?？梢圆捎霉饷艟埘啺纺?lái)縮短蝕刻和去除步驟。然而在這種情況下，產(chǎn)生的中間層絕緣膜18是彩色的。這對(duì)于要求高透光和透明的液晶顯示器件是不合適的。
另一個(gè)缺點(diǎn)如下所述。當(dāng)透光中間層絕緣膜18將像素電極1覆蓋在柵極引線3和源極引線4上時(shí)，像素電極1與柵極引線3之間以及像素電極1與源極引線4之間的電容值增大。特別是，當(dāng)將氮化硅之類(lèi)的無(wú)機(jī)材料用作中間層絕緣膜18時(shí)，這種材料的介電常數(shù)將高達(dá)8，并且由于薄膜是透光CVD形成的，所以薄膜的厚度將只有約500nm厚。采用這樣的中間層絕緣膜，像素電極1與線3和4之間的電容值很大。這就產(chǎn)生下面的問(wèn)題(1)和(2)。附帶說(shuō)明一下，為了得到由氮化硅之類(lèi)材料制成的較厚的無(wú)機(jī)膜，制造工藝上需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
(1)當(dāng)像素電極1覆蓋在源極引線4上時(shí)，像素電極1和源極引線4之間的電容值變大。這就提高了信號(hào)透射率，因而在保持時(shí)間內(nèi)像素電極1上保持的數(shù)據(jù)信號(hào)將隨其電勢(shì)而波動(dòng)。結(jié)果，施加在像素液晶上的有效電壓會(huì)發(fā)生變化，這特別會(huì)引起實(shí)際顯示中對(duì)縱向相鄰像素的縱向干擾。
為了減小像素電極1和源極引線4之間電容對(duì)顯示的影響，日本公開(kāi)專(zhuān)利出版號(hào)為6-230422的文獻(xiàn)中建議了一種驅(qū)動(dòng)方法，在每一源極引線上將提供給像素的數(shù)據(jù)信號(hào)的極性反向。這種驅(qū)動(dòng)方法對(duì)于鄰近像素的顯示(即數(shù)據(jù)信號(hào))相互間是高度相關(guān)的黑白顯示屏是有效的。然而，對(duì)于普通的筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)之類(lèi)的彩色顯示屏就不是有效的了，此時(shí)，像素電極排列成縱向條形(彩色顯示器中，像正方形像素被劃分成代表R、G和B的三種縱向長(zhǎng)矩形圖像單元，形成縱向條形)。與一條源極引線相連的像素的顯示顏色和與相鄰源極引線連接的像素的顯示顏色是不同的。因此，建議的對(duì)每一源極引線將數(shù)據(jù)信號(hào)的極性反向的驅(qū)動(dòng)方法盡管對(duì)于黑白顯示器是有效的，但在減小普通彩色顯示器的干擾時(shí)是無(wú)效的。
(2)當(dāng)像素電極1覆蓋在用來(lái)驅(qū)動(dòng)像素的柵極引線3上時(shí)，像素電極1和柵極引線3之間的電容變大，因而控制TFT2的開(kāi)關(guān)信號(hào)會(huì)使像素上寫(xiě)入電壓的饋送提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的透射型液晶顯示裝置包括柵極引線，源極引線，以及分別與每一柵極引線和每一源極引線呈近似交叉狀的開(kāi)關(guān)元件。每一開(kāi)關(guān)元件的門(mén)電極與柵極引線相連，開(kāi)關(guān)元件的源極與源極引線相連，開(kāi)關(guān)元件的漏極與將電壓施加到液晶層上去的像素電極相連，其中，由具有高透射率的有機(jī)膜形成的中間層絕緣膜位于開(kāi)關(guān)元件、柵極引線和源極引線之上。中間層絕緣膜上具有透明導(dǎo)電膜形成的像素電極。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，該裝置還包含一連接電極，用來(lái)連接像素電極和漏極，其中，開(kāi)關(guān)元件、柵極引線、源極引線和連接電極的上方有中間層絕緣膜。像素電極形成在中間層絕緣膜上，從而至少覆蓋柵極引線，或者至少部分覆蓋柵極引線，并且連接電極和像素電極通過(guò)由中間層絕緣膜形成的一個(gè)接觸孔相互連接在一起。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，中間層絕緣膜是由光敏丙烯酸樹(shù)脂制成的。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，中間層絕緣膜是由一種通過(guò)光學(xué)或化學(xué)本色處理而成透明的樹(shù)脂制成的。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，像素電極以及源極引線和柵極引線中的至少一引線相互間沿引線寬度方向重疊1μm或以上。
在本發(fā)明一種實(shí)施例中，中間層絕緣膜的厚度為1.5μm或以上。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，連接電極是由透明導(dǎo)電膜形成的。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，裝置還包括一儲(chǔ)能電容，用來(lái)保持施加在液晶層上的電壓，其中，接觸孔或者形成在儲(chǔ)能電容的電極上方，或者形成在柵極引線的上方。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，金屬氮化物層形成在接觸孔的下方，用以連接連接電極和像素電極。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，裝置還包括一儲(chǔ)能電容，用來(lái)保持施加在液晶層上的電壓，其中，電容比用等式(1)表示的電容比小于或等于10電容比＝Csd/(Csd+Cls+Cs)………(1)式中Csd表示像素電極和源極引線之間的電容值，Cls表示與中間顯示狀態(tài)中每一像素對(duì)應(yīng)的液晶部分的電容值，而Cs表示每一像素的儲(chǔ)能電容的電容值。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，像素電極的形狀為矩形，并且與柵極引線平行的一邊比與源極引線平行的一邊長(zhǎng)。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，裝置還包括一驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)向源極引線提供數(shù)據(jù)信號(hào)，該數(shù)據(jù)信號(hào)的極性對(duì)于水平掃描周期均反轉(zhuǎn)，并且數(shù)據(jù)信號(hào)是通過(guò)開(kāi)關(guān)元件提供給像素電極的。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，裝置還包括一儲(chǔ)能電容，用來(lái)保持施加到液晶層上的電壓，儲(chǔ)能電容包括儲(chǔ)能電容電極、儲(chǔ)能電容另一電極和其間的絕緣膜，其中，儲(chǔ)能電容電極或者形成在源極引線層中，或者形成在連接電極層中。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，儲(chǔ)能電容另一電極形成為一部分柵極引線。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，像素電極和儲(chǔ)能電容電極是通過(guò)形成在儲(chǔ)能電容電極上方的接觸孔而連接起來(lái)的。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，接觸孔是形成在儲(chǔ)能電容另一電極的上方或者柵極引線的上方。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，中間層絕緣膜是由含有光敏物質(zhì)的光敏樹(shù)脂形成的，該光敏物質(zhì)在紫外線的i段(i紫外線)(365nm)具有感光反應(yīng)峰值。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面給出了制造透射型液晶顯示器件的一種方法。該方法包括下述步驟以矩陣形式在一襯底上形成多個(gè)開(kāi)關(guān)元件；形成與每一開(kāi)關(guān)元件的柵極電極相連的柵極引線，和與該開(kāi)關(guān)元件的源極相連的源極引線，柵極引線和源極引線相互交叉；形成由與開(kāi)關(guān)元件的源極電極相連的透明導(dǎo)電膜形成的連接電極。本方法還包括通過(guò)涂覆方法，在開(kāi)關(guān)元件、柵極引線、源極引線和連接線上方形成具有高透明度的有機(jī)膜，以及對(duì)有機(jī)膜進(jìn)行圖案成形，形成中間層絕緣膜和接觸孔，該接觸孔穿過(guò)中間層絕緣膜到達(dá)連接電極。本方法還包括這樣的步驟，即在中間層絕緣膜上和接觸孔的內(nèi)側(cè)形成由透明導(dǎo)電模形成的像素電極，從而每一像素電極至少覆蓋柵極引線或者源極引線，或者至少其部分。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，有機(jī)膜的圖案形成是采用下述任何一個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行的使有機(jī)膜曝光并沖洗經(jīng)曝光的有機(jī)膜，或者采用有機(jī)膜上作為蝕刻掩膜的光刻膠蝕刻該有機(jī)膜。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，有機(jī)膜的圖案形成包括下述步驟在有機(jī)膜上形成含有硅的光刻膠層；在光刻膠層上形成圖案；并采用形成有圖案的光刻膠作為蝕刻掩膜來(lái)蝕刻有機(jī)膜。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，有機(jī)膜的圖案形成包括下述步驟在有機(jī)膜上形成光刻膠層；在光刻膠層上涂覆硅烷結(jié)合劑，并氧化該結(jié)合劑；在光刻膠層上形成圖案；采用覆蓋有氧化結(jié)合劑作為蝕刻掩膜的圖案化光刻膠層，蝕刻有機(jī)膜。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，蝕刻步驟是采用含有CF4、CF3H和SF6中至少一種蝕刻氣體進(jìn)行干燥蝕刻的步驟。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，有機(jī)膜是用光敏透明丙烯酸樹(shù)脂形成的，該樹(shù)脂在曝光時(shí)能溶解在顯影溶液中，并且中間層絕緣膜和接觸孔是通過(guò)將光敏透明丙烯酸樹(shù)脂曝光并顯影而形成的。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，該方法還包括下述步驟，即在有機(jī)膜的曝光和顯影以后，使整個(gè)襯底曝光，使光敏透明丙烯酸樹(shù)脂中含有的光敏物質(zhì)起反應(yīng)，從而使光敏透明丙烯酸樹(shù)脂去色。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，光敏透明丙烯酸樹(shù)脂的原料聚合物包括一種具有甲基丙烯酸和甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物，并且光敏透明丙烯酸樹(shù)脂含有重氮苯醌類(lèi)正型光敏材料。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，形成中間層絕緣膜的光敏透明丙烯酸樹(shù)脂對(duì)約400nm到約800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光具有90％或更高的光透射率。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，有機(jī)膜具有約1.5μm或以上的厚度。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，本方法還包括這樣一個(gè)步驟，即在形成有機(jī)膜之前，用紫外光照射將要形成有機(jī)膜的襯底表面。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，本方法還包括這樣一個(gè)步驟，即在形成有機(jī)膜之前，在將要形成有機(jī)膜的襯底表面上涂敷硅烷合劑。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，用來(lái)形成有機(jī)膜的材料含有硅烷合劑。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，硅烷結(jié)合劑包括六甲基二硅氮烷、二甲基二乙氧基甲硅烷和正丁基三甲氧基甲硅烷中的至少一種。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，本方法還包括下述步驟，即在形成像素電極之前，用氧氣等離子體使中間層絕緣膜的表面灰化(ashing)。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，灰化步驟是在形成接觸孔之后進(jìn)行的。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，中間層絕緣膜包括一可熱固化材料，并且中間層絕緣膜是在灰化步驟前固化的。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，中間層絕緣膜灰化部分的厚度在約100到500nm的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，像素電極的厚度約為50nm或以上。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，中間層絕緣膜是通過(guò)用濃度約為0.1mol％至1.0mol％的氫氧化四甲銨水顯影液對(duì)光敏透明丙烯酸進(jìn)行顯影來(lái)形成的。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，本方法還包括下述步驟，在形成通過(guò)中間層絕緣膜的接觸孔以后，通過(guò)用紫外光照射中間層絕緣膜來(lái)使中間層絕緣膜去色。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，本方法還包括下述步驟，即在形成有機(jī)膜之前，在將要形成有機(jī)膜的襯底表面形成氮化硅薄膜。
所以，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，(1)提供了一種透射型液晶顯示器件，其中的像素電極覆蓋各引線，從而提高了液晶顯示器的開(kāi)口率，使液晶分子的取向擾動(dòng)最小，并使制造工序簡(jiǎn)化。另外，還可以減小像素電極和引線之間電容對(duì)顯示的影響，如串?dāng)_，從而實(shí)現(xiàn)良好的顯示。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是(2)提供了一種制作這種透射型液晶顯示器件的方法。


本領(lǐng)域的技術(shù)人員在結(jié)合附圖閱讀了下文的詳細(xì)說(shuō)明以后，將對(duì)本發(fā)明的上述及其他優(yōu)點(diǎn)更為清楚。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的透射型液晶顯示器件的實(shí)施例1的有源矩陣襯底的一個(gè)像素部分的的平面圖。
圖2是沿圖1中A-A′線的剖面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的透射型液晶顯示器件的實(shí)施例3的有源矩陣襯底的一個(gè)像素部分的平面圖。
圖4是沿圖3中B-B′線的剖面圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的透射型液晶顯示器件的實(shí)施例4的有源矩陣襯底的局部剖面圖。
圖6是說(shuō)明實(shí)施例5、6和傳統(tǒng)的液晶顯示器件的透射型液晶顯示器件的液晶充電率差與電容比之間關(guān)系的曲線圖。
圖7A和7B分別是實(shí)施例5和6中的1H倒相驅(qū)動(dòng)以及傳統(tǒng)的場(chǎng)倒相驅(qū)動(dòng)的情況下的數(shù)據(jù)信號(hào)的波形。
圖8是說(shuō)明實(shí)施例5的透射型液晶顯示器件的液晶電容比與重疊寬度之間的關(guān)系的曲線圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7的透射型液晶顯示器件的有源矩陣襯底的一個(gè)像素部分的平面圖。
圖10是沿圖9中C-C′線的剖面圖。
圖11是說(shuō)明在丙烯酸樹(shù)脂曝光之前和之后透射率隨實(shí)施例7的透射型液晶顯示器件的透射光波長(zhǎng)(nm)變化的曲線圖。
圖12是柵極Cs型液晶顯示器件的電路圖。
圖13是把圖3的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于圖12所示的液晶顯示器件上獲得的有源矩陣襯底的一個(gè)像素部分的平面圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例10的透射型液晶顯示器件的有源矩陣襯底的一個(gè)像素部分的平面15是沿圖14中D-D′線的剖面圖。
圖16是設(shè)置有有源矩陣襯底的傳統(tǒng)的液晶顯示器件的電路圖。
圖17是傳統(tǒng)的液晶顯示器件的有源矩陣襯底的一個(gè)像素部分的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖通過(guò)例子描述本發(fā)明。
實(shí)施例1圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的透射型液晶顯示器件的有源矩陣襯底的一個(gè)像素部分的平面圖。
參見(jiàn)圖1，有源矩陣襯底包括多個(gè)以矩陣形式排列的像素電極21。提供掃描(門(mén))信號(hào)的柵極引線22和提供圖像(數(shù)據(jù))信號(hào)的源極引線23在像素電極21的周?chē)┬?，并彼此相交。每個(gè)像素電極21外圍重疊在柵極引線22和源極引線23上。起開(kāi)關(guān)元件作用的連接到相應(yīng)的像素電極21上的TFT24形成在柵極引線22與源極引線23的交叉點(diǎn)上。TFT24的柵極連接到柵極引線22上，使門(mén)信號(hào)可以輸入到柵極上，以控制驅(qū)動(dòng)TFT24。TFT24的源極連接到源極引線23上，使數(shù)據(jù)信號(hào)可以輸入到源極上。TFT24的漏極通過(guò)連接電極25和接觸孔26連接到像素電極21上。漏極還通過(guò)連接電極25連接到儲(chǔ)能電容器電極(儲(chǔ)能電容器電極25a)上。儲(chǔ)能電容器的另一電極(儲(chǔ)能電容器副極27)連接到公共線(圖16中的元件6)上。
圖2是沿圖1的A-A′線的有源矩陣襯底的剖面圖。
參見(jiàn)圖2，圖1中所示的連接到柵極引線22的柵極32形成在透明絕緣襯底31上。柵極絕緣膜33形成覆蓋柵極32。半導(dǎo)體層34形成在柵極絕緣膜33上，通過(guò)柵極絕緣膜33重疊在柵極32上，溝道保護(hù)層35形成在半導(dǎo)體層34的中心。作為源極36a和漏極36b的n+硅層形成覆蓋溝道保護(hù)層35端部和半導(dǎo)體層34的部分，以使它們由溝道保護(hù)層35部分彼此分開(kāi)。把成為圖1所示的雙層源極引線23的透明導(dǎo)電膜37a和金屬層37b制作成重疊在作為一個(gè)n+硅層的源極36a上。把透明導(dǎo)電膜37a′和金屬層37b′制作成重疊在作為另一個(gè)n+硅層的漏極36b上。透明導(dǎo)電膜37a′延伸，以連接漏極36b和像素電極21，它還起到連接電極25的作用，連接到儲(chǔ)能電容器的儲(chǔ)能電容器電極25a上。中間層絕緣膜38形成覆蓋TFT24、柵極引線22、源極引線23和連接電極25。
透明導(dǎo)電膜形成在中間層絕緣膜38上構(gòu)成像素電極21。像素電極21通過(guò)接觸孔26連接到TFT24的漏極36b上，接觸孔26貫穿中間層絕緣膜38和作為連接電極25的透明導(dǎo)電膜37a。
如下制造具有上述構(gòu)造的有源矩陣襯底。
首先在諸如玻璃襯底等透明絕緣襯底31上按照柵極32、柵極絕緣膜33、半導(dǎo)體層34、溝道保護(hù)層35和作為源極36a和漏極36b的n+硅層的順序形成這些部分。該膜形成步驟可以傳統(tǒng)的制造有源矩陣襯底的方法進(jìn)行。
此后，通過(guò)濺射按順序形成構(gòu)成源極線23和連接電極25的透明導(dǎo)電膜37a、37a′和金屬層37b、37′，并制成預(yù)定形狀的圖形。
用例如旋轉(zhuǎn)涂覆把光敏丙烯酸樹(shù)脂涂到得到的襯底上，達(dá)到3μm厚，形成中間層絕緣膜38。根據(jù)預(yù)定的圖案把得到的樹(shù)脂層暴露在光照下，用堿性溶液顯影。僅曝光過(guò)的樹(shù)脂層部分被堿性溶液蝕刻，形成穿通中間層絕緣膜38的接觸孔26。
接著，通過(guò)濺射在得到的襯底上形成透明導(dǎo)電膜，并進(jìn)行圖案制作，形成像素電極21。因此，每個(gè)像素電極21通過(guò)穿通中間層絕緣膜38形成的接觸孔26連接到與TFT24漏極36b接觸的相應(yīng)的透明導(dǎo)電膜37a′上。這樣，制成了本例的有源矩陣襯底。
如此制成的有源矩陣襯底包括像素電極21與內(nèi)含柵極引線22、源極引線23和TFT24的隱埋層之間的厚的中間層絕緣膜38。有了這種厚的中間層絕緣膜，就有可能用柵極和源極引線22和23以及TFT24來(lái)迭蓋像素電極21。而且，可以把像素電極21的表面制成平面。結(jié)果，當(dāng)包括如此制成的有源矩陣襯底、副襯底和二襯底之間的液晶層的透射型液晶顯示器件完成時(shí)，可以改善這種器件的開(kāi)口率。而且，由于可以屏蔽在引線22和23上產(chǎn)生的電場(chǎng)，所以可以使旋轉(zhuǎn)位移的發(fā)生率最小。
組成中間層絕緣膜38的丙烯酸樹(shù)脂的介電常數(shù)為3.4至3.8，低于無(wú)機(jī)膜的介電常數(shù)(例如，氮化硅的介電常數(shù)為8)，并且是高透明的。另外，由于使用了旋轉(zhuǎn)涂覆，所以可以容易地獲得厚度達(dá)3μm。這減小了柵極引線22與像素電極21之間以及源極23與像素電極21之間的電容量，時(shí)間常數(shù)小。因此降低了引線22和23與像素電極21之間電容對(duì)屏幕的影響，諸如交擾等，可以獲得良好且明亮的顯示。
通過(guò)包括曝光和堿性顯影的圖案制作過(guò)程可以把接觸孔26制作成尖的錐形。這有助于像素電極21與透明導(dǎo)電膜37a′之間有更好的連接性。
而且，由于使用了光敏丙烯酸樹(shù)脂，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂覆可以容易地形成幾個(gè)微米厚的厚膜。在圖案制作步驟中不需要光致抗蝕工藝。這點(diǎn)對(duì)生產(chǎn)是有利的。雖然在涂覆之前對(duì)用作中間層絕緣膜38的丙烯酸樹(shù)脂進(jìn)行染色，但它也可以通過(guò)在圖案制作步驟之后把整個(gè)表面暴露在光照下制成光學(xué)透明。樹(shù)脂還可以用化學(xué)方法制成透明。
在本實(shí)施例中，通常把用作中間層絕緣膜38的光敏樹(shù)脂暴露在包括i段(波長(zhǎng)365nm)、h段(波長(zhǎng)405nm)和g段(波長(zhǎng)436nm)發(fā)射光譜的汞燈發(fā)出的紫外光下。i段在這些發(fā)射光線中具有最高的能量(即，波長(zhǎng)最短)，因此，要用在i段上具有反應(yīng)峰(吸收峰)的光敏樹(shù)脂。這使得高精度地形成接觸孔成為可能，而且，由于該峰遠(yuǎn)離可見(jiàn)光，因此可以使由于光刻膠引起的變色最小。
還可以用對(duì)準(zhǔn)分子激光器發(fā)出的波長(zhǎng)較短的紫外光起反應(yīng)的光敏樹(shù)脂。使用了這種基本上沒(méi)有著色的中間層絕緣膜，可以提高得到的透射型液晶顯示器件的透射率。因而，可以提高液晶顯示的亮度，或者由于節(jié)省了背光所需要的光量可以降低液晶顯示器的功耗。
由于中間層絕緣膜38的厚度達(dá)幾個(gè)微米，比傳統(tǒng)的液晶顯示器的中間層絕緣膜厚，所以最好使用透射率盡可能高的樹(shù)脂。人眼對(duì)藍(lán)色的視覺(jué)靈敏度比對(duì)綠色和紅色要低。因此，即使該膜的透射光譜對(duì)藍(lán)色光的透射率稍稍比對(duì)綠色和紅色光低，顯示質(zhì)量基本上不會(huì)惡化。雖然在本例中把中間層絕緣膜38的厚度制成3μm，但它并不限制在3μm。中間層絕緣膜的厚度可以根據(jù)該膜的透射率和介電常數(shù)來(lái)設(shè)置。為了減小電容，該厚度較好是等于或大于約1.5μm，更好是等于或大于2.0μm。
在本例中，把透明導(dǎo)電膜37a′制作成連接每個(gè)TFT24的漏極36b和相應(yīng)的像素電極21的連接電極25。其優(yōu)點(diǎn)如下。在傳統(tǒng)的有源矩陣襯底中，連接電極由金屬層組成。如果在開(kāi)口部分內(nèi)形成金屬連接電極，就會(huì)減小開(kāi)口率。為了克服這一問(wèn)題，傳統(tǒng)上把連接電極形成在TFT或者TFT的漏極上。在連接極上形成通過(guò)中間層絕緣膜的接觸孔，以連接TFT的漏極和像素電極。然而對(duì)于這種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，例如當(dāng)要把TFT制作得較小以改善開(kāi)口率時(shí)，在較小的TFT上不可能容納整個(gè)接觸孔。結(jié)果，沒(méi)有改善開(kāi)口率。當(dāng)把中間層絕緣膜的厚度制作成厚達(dá)幾個(gè)微米時(shí)，該接觸孔應(yīng)當(dāng)逐漸變細(xì)，以連接像素電極和隱埋的連接電極，并在TFT區(qū)域需要較大的連接電極。例如，當(dāng)接觸孔的直徑為5μm時(shí)，考慮到變細(xì)的接觸孔以及校準(zhǔn)容差，連接電極的尺寸就應(yīng)為約14μm。在傳統(tǒng)的有源矩陣襯底上，如果TFT的尺寸小于該值，尺寸過(guò)大的連接電極將引起，降低開(kāi)口率的新問(wèn)題。相反，在本例的有源矩陣襯底上，由于連接電極25由透明導(dǎo)電膜37a′組成，所以不會(huì)出現(xiàn)降低開(kāi)口率的麻煩。而且，在本例中，連接電極25延伸連接TFT的漏極36b和由透明導(dǎo)電膜37a′形成的儲(chǔ)能電容器的儲(chǔ)能電容器電極25a。由于該延伸還由透明導(dǎo)電膜37a′形成，所以這也不會(huì)降低開(kāi)口率。
在本例中，源極引線23屬于由透明導(dǎo)電層37a和金屬層37b組成的雙層結(jié)構(gòu)。如果金屬層37b部分有缺陷，源極引線23通過(guò)透明導(dǎo)電膜37a仍可以保持導(dǎo)電性，所以可以減小源極線23斷路的發(fā)生。
實(shí)施例2在實(shí)施例2中，將描述形成中間層絕緣膜38的另一種方法。
一直到用濺射和圖形化形成透明導(dǎo)電膜37a和37a′以及金屬層37b和37b′的制作過(guò)程與實(shí)施例1中所描述的相同。然后，在本例中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂覆在得到的結(jié)構(gòu)上形成非光敏有機(jī)薄膜。接著在該薄膜上形成光刻膠，并印刷圖案。用印好圖案的光刻膠，蝕刻有機(jī)薄膜，獲得中間層絕緣膜38，并通過(guò)該中間層絕緣膜38形成接觸孔26。另一方面，非光敏有機(jī)膜可以通過(guò)CVD而不是旋轉(zhuǎn)涂覆來(lái)形成。
非光敏有機(jī)薄膜的例子包括可固化的丙烯酸脂。更具體地說(shuō)，可以用日本合成橡膠有限公司制造的JSS-924(2組份型的丙烯酸樹(shù)脂)和JSS-925(1組份型的丙烯酸樹(shù)脂)。這些樹(shù)脂的熱阻為280℃，或者更高。中間層絕緣膜用非光敏樹(shù)脂便于進(jìn)行更隨意的樹(shù)脂設(shè)計(jì)。例如，可以用聚酰亞胺樹(shù)脂。透明無(wú)色聚酰亞胺樹(shù)脂的例子包括由諸如2，2-雙(二羧基苯基)六氟丙烯酸酐、氧聯(lián)二苯二甲酸酐和二苯基四羧酸酐等的酸酐與具有砜基和/或醚基的間取代芳香族二胺或者具有六氟兩烯基的二胺組合獲得的聚酰亞胺。這些聚酰亞胺樹(shù)脂在例如Fujita等人著的Nitto GihoVol.29，No.1第20-28頁(yè)(1991)中有描述。上述透明無(wú)色聚酰亞胺樹(shù)脂之一，包含每個(gè)都具有六氟丙烯基的酸酐和二胺的樹(shù)脂具有高的透明度。還可以用不同于上述含氟聚酰亞胺樹(shù)脂的含氟樹(shù)脂。含氟材料不僅具有極佳的無(wú)色透明性，還具有低的介電常數(shù)和高的熱阻性。
把包含硅的光刻膠用作對(duì)由非光敏有機(jī)材料制成的中間層絕緣膜進(jìn)行圖形化的光刻膠。在進(jìn)行上述蝕刻時(shí)，一般可用包含CF4、CF3H、SF6等的氣體進(jìn)行干蝕刻。然而在這種情況下，由于光刻膠和中間層絕緣膜都是有機(jī)樹(shù)脂，所以難以增加這些樹(shù)脂之間的選擇率。如本例中在中間層絕緣膜的厚度厚達(dá)1.5μm或者更厚(接近與光刻膠相同的厚度)的情況下尤其是這樣。這些材料的蝕刻率(即選擇性)最好充分地不同。當(dāng)把丙烯酸樹(shù)脂與普通光刻膠組合用作中間層絕緣膜時(shí)，選擇率約為例如1.5。相反，在本例中，使用包括硅的光刻膠，所以可以獲得相對(duì)于光敏丙烯酸樹(shù)脂的選擇率約為2.0或更大。
另一方面，在用不包含硅的光刻膠進(jìn)行圖案制作來(lái)形成中間層絕緣膜時(shí)，可以把硅烷結(jié)合劑(例如，六甲基二硅氮烷)涂在光刻膠上，并用氧等離子體來(lái)處理硅烷結(jié)合劑，以形成氧化硅膜。結(jié)果，由于光刻膠上的氧化硅膜用作保護(hù)膜，所以降低了光致蝕刻劑的蝕刻率。這種方法可以結(jié)合含硅光刻膠一起使用。
上述用硅元素的方法提高選擇率在用含有CF4、CF3H或SF6等的氣體進(jìn)行干蝕刻時(shí)特別有效果。
如實(shí)施例子1一樣，帶有如此形成的中間層絕緣膜38的有源矩陣襯底也可以提供高的開(kāi)口率。
在本例中用作中間層絕緣膜38的非光敏有機(jī)薄膜具有低介電常和高透明度。其厚度可以厚達(dá)3μm。介電常數(shù)小且電容的電極之間距離大，可以降低柵極引線22與像素電極21之間以及源極引線23與像素電極21之間的電容。
實(shí)施例3圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的透射型液晶顯示器件的有源矩陣襯底的一個(gè)像素部分的平面圖。圖4是沿圖3中B-B′線的剖面圖。具有相同功能和效果的部件用與圖1和圖2中所用的相同的參考號(hào)表示，對(duì)它們的描述就省略了。
在本例的有源矩陣襯底中，各接觸孔26a形成在每個(gè)像素的儲(chǔ)能電容器的儲(chǔ)能電容電極25a和儲(chǔ)能電容器副極27上。與例1中描述的一樣，儲(chǔ)能電容器電極25a構(gòu)成連接電極25的端部，它與TFT24的漏極36b相連。儲(chǔ)能電容器的另一個(gè)電極(儲(chǔ)能電容器的副極27)通過(guò)圖16所示的儲(chǔ)能電容器公共線6連接到形成在副襯底的相應(yīng)電容器副極上。換句話說(shuō)，接觸孔26a形成在由遮光屏蔽的金屬膜組成的儲(chǔ)能電容器的公共線6上。
本例有源矩陣襯底的上述構(gòu)造具有如下優(yōu)點(diǎn)。
由于例如中間層絕緣膜38的厚度厚達(dá)3μm，這類(lèi)似于4.5μm厚的液晶單元，所以因液晶分子取向擾動(dòng)而在接觸孔26a周?chē)壮霈F(xiàn)漏光現(xiàn)象。如果在透射型液晶顯示器件的開(kāi)口部分內(nèi)形成接觸孔26a，則由于漏光將使對(duì)比度降低。換句話說(shuō)，本例中的有源矩陣襯底沒(méi)有這種麻煩，這是因?yàn)槊總€(gè)接觸孔26a形成在作為由淡影調(diào)金屬膜構(gòu)成的儲(chǔ)能電容器公共線6的端部的儲(chǔ)能電容器電極25a和儲(chǔ)能電容器副極27上。換句話說(shuō)，只要接觸孔26a形成在由遮光金屬膜構(gòu)成的儲(chǔ)能電容器公共線6上，而不在開(kāi)口部分內(nèi)，液晶分子取向擾動(dòng)引起的接觸孔26a周?chē)穆┕饩筒粫?huì)降低對(duì)比度。這還適用把相鄰柵極引線22的一部分用作電極而形成儲(chǔ)能電容器的情況。在這種情況下，接觸孔26a形成在遮光柵極引線22上，因此能防止對(duì)比度的降低。
在本例的有源矩陣襯底中，連接TFT24的漏極36b和接觸孔26a的連接電極25由透明導(dǎo)電膜37a′構(gòu)成。因而，不會(huì)由于在儲(chǔ)能電容器上形成接觸孔26a而降低開(kāi)口率。
因此，在本例中，由于形成在接觸孔26a下的電容器副極27遮住了光，所以液晶分子取向擾動(dòng)可能引起的漏光不會(huì)影響顯示。接觸孔26a的尺寸并不必很精確，允許該孔較大和光滑。結(jié)果，形成在中間層絕緣膜38上的像素電極21是連續(xù)的，不會(huì)被接觸孔26a中斷。這提高了成品率。
實(shí)施例4圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的透射型液晶顯示器件的有源矩陣襯底的部分剖面圖。具有與圖1至圖4中相同功能和效果的部件用與這些圖中所用的相同的參考號(hào)表示，對(duì)它們的描述省略了。
在本例的有源矩陣襯底中，每個(gè)接觸孔26b穿過(guò)中間層絕緣膜38形成在儲(chǔ)能電容器的公共線6上。在每個(gè)接觸孔26b下，透明導(dǎo)電膜37a上形成金屬氮化物層41。
本例的有源矩陣襯底的上述構(gòu)造在下列方面有利。
在用于中間層絕緣膜38的樹(shù)脂和用于透明導(dǎo)電膜的ITO(氧化銦錫)或諸如Ta和鋁的金屬之間的粘接會(huì)出現(xiàn)一些麻煩。例如，在形成了接觸孔26b后的清潔過(guò)程中，清潔溶液從接觸孔滲透到樹(shù)脂與下層透明導(dǎo)電膜之間的接觸面，引起樹(shù)脂膜從透明導(dǎo)電膜上脫落。為了克服這一麻煩，根據(jù)本例的有源矩陣襯底，在透明導(dǎo)電膜上接觸孔下形成由TaN、AlN以及與樹(shù)脂有良好粘接性的類(lèi)似材料制成的金屬氮化物層41。因而，可以防止樹(shù)脂膜的脫落以及其它粘接麻煩。
任何金屬都可以用于金屬氮化物層41，只要它具有與構(gòu)成中間層絕緣膜38的樹(shù)脂、構(gòu)成透明導(dǎo)電膜37a′的ITO和類(lèi)似材料以及諸如Ta和Al等金屬之間有良好的粘接性。這種金屬還應(yīng)當(dāng)是導(dǎo)電的，以電連接透明導(dǎo)電膜37a′和像素電極21。
實(shí)施例5在實(shí)施例5中，將描述根據(jù)本發(fā)明的透射型液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)方法。
在根據(jù)本發(fā)明的透射型液晶顯示器件中，每個(gè)像素電極通過(guò)中間層絕緣膜重疊在對(duì)應(yīng)的引線上。如果像素電極沒(méi)有重疊在對(duì)應(yīng)的引線上，而在它們之間形成有間隙，則在液晶層內(nèi)將形成沒(méi)有電場(chǎng)的區(qū)域。這一麻煩可以通過(guò)用引線疊蓋像素電極來(lái)避免。電場(chǎng)也不加到液晶層上對(duì)應(yīng)于相鄰像素電極的邊界的區(qū)域。然而，引線的存在能封堵這些區(qū)域可能發(fā)生的光漏。這使得沒(méi)有必要由于考慮到有源矩陣襯底和副襯底粘合誤差而在副襯底上形成黑色掩膜。這改善了開(kāi)口率。另外，由于可以屏敝在這些引線上產(chǎn)生的電場(chǎng)，所以可以使液晶分子取向擾動(dòng)最小。
重疊寬度應(yīng)當(dāng)考慮實(shí)際的制造過(guò)程的變化而設(shè)置。例如，較好的是約為1.0μm或更大。
如上所述，當(dāng)像素電極重疊在源極引線上時(shí)由于像素電極與源極線之間的電容將產(chǎn)生串?dāng)_。這降低了得到的透射型液晶顯示器件的顯示質(zhì)量。尤其是，用于像素以垂直條型排列的筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)中的液晶板中，顯示受到像素電極與源極引線之間的電容的影響極大。我們認(rèn)為這是由于下面的原因(1)由于在垂直條形分布中，像素電極的形狀為矩形，其沿源極引線的一邊為長(zhǎng)邊，所以像素電極與源極引線之間的電容較大；(2)由于顯示的顏色在相鄰像素之間是不同的，所以在相鄰源極引線上傳輸?shù)男盘?hào)之間幾乎沒(méi)有相關(guān)性。因此，不能消除相鄰源極引線之間的電容的影響。
根據(jù)本發(fā)明的透射型液晶顯示器件，由有機(jī)薄膜構(gòu)成的中間層絕緣膜的介電常數(shù)較小，并且容易做得較厚。因此，如上所述，可以減小像素電極與這些引線之間的電容。除了這一特點(diǎn)之外，根據(jù)本例的透射液晶顯示器件驅(qū)動(dòng)方法，可以減小像素電極與源極引線之間的電容的影響，使筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)上發(fā)生的垂直串?dāng)_最小。
本例的方法包括通過(guò)反轉(zhuǎn)每根柵極引線上的數(shù)據(jù)信號(hào)的極性來(lái)驅(qū)動(dòng)透射型液晶顯示器件(下文把該方法稱(chēng)為“1H反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”)。
圖6示出了在1H反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和每場(chǎng)反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)的極性的驅(qū)動(dòng)方法(下文把該方法稱(chēng)為“場(chǎng)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)”)的情況下，像素電極與源極線之間的電容對(duì)像素充電率的影響。圖7A和7B分別示出了1H反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和場(chǎng)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)獲得的波形。
在圖6中，Y軸代表充電率差，它表示灰度均勻顯示時(shí)灰度顯示部分加到液晶層上的電壓對(duì)在灰度顯示部分以33％的垂直占有率顯示黑窗圖時(shí)加到液晶層上的電壓的有效值的比。X軸代表電容比，它與像素電極與源極線之間的電容引起的像素電極電壓的變化率成比例，可由下式(1)表示電容比＝Csd/(Csd+Cls+Cs)………(1)其中Csd表示像素電極與源極線之間的電容值，Cls表示灰度顯示時(shí)對(duì)應(yīng)于每個(gè)像素的液晶部分的電容值，Cs表示每個(gè)像素的儲(chǔ)能電容器的電容值?；叶蕊@示指與在透射率為50％時(shí)獲得的顯示。
從圖6可以觀察到，在本例的1H反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)中，可以把像素電極與源極線之間的電容對(duì)實(shí)際加到液晶層上的有效電壓的影響減小到電容值相同時(shí)場(chǎng)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)中得到的影響的五分之一到十分之一。這是因?yàn)椋?H反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)中，反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)極性的間隔比一場(chǎng)期間的場(chǎng)周期足夠短。這消除了在顯示屏上正信號(hào)與負(fù)信號(hào)彼此之間的影響。
用對(duì)角線為26cm的VGA面板進(jìn)行顯示測(cè)試。從該測(cè)試中可以觀察到，當(dāng)充電率差為0.6％或更大時(shí)，串?dāng)_是明顯的，降低了顯示質(zhì)量。在圖6中用虛線表示了這一情況。從圖中的曲線中可以發(fā)現(xiàn)，為了獲得0.6％或者更小的充電率差，電容比應(yīng)當(dāng)為10％或更小。
圖8示出了在把中間層絕緣膜的厚度作為一個(gè)參數(shù)時(shí)，像素電極與源極引線之間的重疊程度和像素電極與源極引線之間的電容量之間的關(guān)系。在該測(cè)試中還使用對(duì)角線為26cm的VGA面板。在測(cè)試中，把實(shí)施例1中所用的丙烯酸光敏樹(shù)脂(介電常數(shù)為3.4)用作中間層絕緣膜?？紤]到加工精度，像素電極與源極線之間的重疊寬度應(yīng)當(dāng)至少為1μm。從圖6和圖8中可以發(fā)現(xiàn)，中間層絕緣膜的厚度應(yīng)當(dāng)為2.0μm或者更厚，以滿(mǎn)足1μm的重疊寬度和0.66％或更小的充電率差。
因此，根據(jù)本例的1H反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)像素電極重疊在源極線上時(shí)仍可以獲得沒(méi)有垂直串?dāng)_的良好的顯示而無(wú)需反轉(zhuǎn)相鄰源極線上的信號(hào)的極性(源極線反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng))。因而，本發(fā)明可應(yīng)于筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)。
還發(fā)現(xiàn)點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)具有與1H反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)獲得的相同的效果。點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方法是一種把相反極性的信號(hào)以橫向方向輸入到彼此相鄰的像素電極上，并且每個(gè)水平掃描周期反轉(zhuǎn)極性的驅(qū)動(dòng)方法。源極線反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)在如上述電容比相當(dāng)?shù)偷那闆r時(shí)也有效。而且，即使在相鄰信號(hào)彼此沒(méi)有高的相關(guān)性的彩色顯示操作時(shí)，由于根據(jù)本發(fā)明的像素電極與源極線之間的電容大為減小，所以可以抑制色彩串?dāng)_。
實(shí)施例6在實(shí)施例6中，將描述根據(jù)本發(fā)明的透射型液晶顯示器件的另一種驅(qū)動(dòng)方法。在該方法中，每一柵極引線反轉(zhuǎn)施加到液晶層上的電壓的極性，同時(shí)由交流電壓與源極信號(hào)的極性反轉(zhuǎn)同步地驅(qū)動(dòng)施加到電容器副電極上的信號(hào)。這種副電極的交流驅(qū)動(dòng)可以使源極信號(hào)的幅度最小。
實(shí)施例5中描述的圖6還示出了用5V幅度交流電壓驅(qū)動(dòng)副電極時(shí)獲得的曲線。從圖6中可以觀察到，盡管本例中的副電極交流驅(qū)動(dòng)使充電平差比在實(shí)施例5中獲得的約大10％，由于使用了1H反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，與場(chǎng)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的情況相比，此充電率差仍充分小。因此，如前例一樣，用本例的驅(qū)動(dòng)方法可以實(shí)現(xiàn)沒(méi)有垂直串?dāng)_的良好顯示。
實(shí)施例7圖9是實(shí)施例7的透射型液晶顯示器件的有源矩陣襯底一像素部分的平面圖。
在本實(shí)例的透射型液晶顯示器件中，每個(gè)平坦的像素電極覆蓋了相應(yīng)的引線以改善液晶顯示器的開(kāi)口率，盡可能減少液晶峰值取向的擾動(dòng)并簡(jiǎn)化了制造過(guò)程。而且，盡可能地減少了像素電極與引線之間電容對(duì)顯示器造成的諸如串?dāng)_之類(lèi)的影響，從而獲得了性能優(yōu)良的顯示器。在本實(shí)例中，可以獲得高度透明的中間層絕緣薄膜。中間層絕緣膜在經(jīng)過(guò)曝光和顯影之后，整個(gè)襯底都經(jīng)過(guò)曝光以同余下的無(wú)用光敏劑起反應(yīng)，光敏劑內(nèi)含有光敏的透明丙烯酸樹(shù)脂。
參見(jiàn)圖9，有源矩陣襯底包括排列在矩陣內(nèi)的若干像素電極51。柵極引線52和源極引線53沿著像素電極51的周邊相互交叉穿行。每個(gè)像素電極51的周邊覆蓋了柵極引線52和源極引線53。作為與顯影像素電極51相連的開(kāi)關(guān)元件的TFT54形成于柵極引線52與源極引線53的交點(diǎn)處。TFT54的柵極與柵極引線52連接從而使柵極信號(hào)輸入柵極以控制TFT54的驅(qū)動(dòng)。TFT54的源極與源極引線53連接從而使數(shù)據(jù)信號(hào)輸入源極。TFT54的漏極經(jīng)連接電極55和接觸孔56與相應(yīng)的像素電極51相連。漏極還經(jīng)連接電極55與儲(chǔ)能電容的電極(即儲(chǔ)能電容電極55a)連接。儲(chǔ)能電容的另一電極(即儲(chǔ)能電容副電極57)與公用引線連接。
圖10為沿圖9的指向C-C′剖取的有源矩陣襯底的剖面圖。
參見(jiàn)圖10，在透明的絕緣襯底61上形成了與圖9所示的柵極引線52相連的柵極62。所形成的柵極絕緣膜63覆蓋住柵極62。在柵極絕緣薄膜63上形成有半導(dǎo)體層64，以使柵極62經(jīng)柵極絕緣膜63與其疊加在一起，并且在半導(dǎo)體層64的中央形成溝道保護(hù)層65。作為源極66a和漏極66b的兩個(gè)n+-Si層形成后覆蓋住溝道保護(hù)層65的端部和半導(dǎo)體層65部分，從而在溝道保護(hù)層65的頂部相互分離。作為圖9所示雙層源極引線53的透明導(dǎo)電膜67a和金屬層67b形成后覆蓋作為另一個(gè)n+-Si層的源極66a。透明導(dǎo)電膜67a′和金屬層67b′形成后覆蓋作為n+-Si層的漏極66b。透明導(dǎo)電膜67a′延伸至與漏極66以及像素電極51連接并且作為與儲(chǔ)能電容電極55a連接的連接電極55。中間層絕緣膜68形成后覆蓋住TFT54、柵極引線52、源極引線53和連接電極55。中間層絕緣膜68由高度透明的丙烯酸樹(shù)脂(光敏透明丙烯酸樹(shù)脂)組成，經(jīng)曝光后溶于顯影液中。
透明導(dǎo)電膜形成于中間層絕緣膜68之上以構(gòu)成像素電極51。像素電極51經(jīng)貫穿中間層絕緣薄膜68和連接電極55的透明導(dǎo)電膜67a′的接觸孔56與TFT 54的漏極66b連接。
具有上述結(jié)構(gòu)的有源矩陣襯底按照如下方式制造。
首先依照下列次序在諸如玻璃襯底之類(lèi)的透明絕緣襯底61上形成由Ta、Al、Mo、W、Cr等組成的柵極62、由SiNx、SiO2、Ta2O5等組成的柵極絕緣膜63、半導(dǎo)體層(本征Si)64、由SiNx、Ta2O5等組成的溝道保護(hù)層65、作為源極66a和漏極66b的n+-Si層。
此后利用濺射依次形成透明導(dǎo)電膜67a和67a′與包含Ta、Al、Mo、W、Cr等并構(gòu)成源極引線53和連接電極55的金屬層67b和67b′，而且印制上預(yù)先確定的圖案。在本實(shí)例中，與前面的實(shí)例一樣，源極引線53是由包含ITO的透明導(dǎo)電膜67a和金屬膜67b構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。在這樣的結(jié)構(gòu)下，如果金屬層67b部分存在缺陷，則源極引線53通過(guò)透明導(dǎo)電薄膜67a仍然保持導(dǎo)電性能，從而可以降低源極引線53斷開(kāi)的可能性。
利用旋轉(zhuǎn)涂覆的方式，將2微米厚的光敏丙烯酸樹(shù)脂涂在上述過(guò)程所得結(jié)構(gòu)上從而形成中間層絕緣膜68。所得樹(shù)脂層按預(yù)先確定的圖案曝光并在堿溶液中顯影。堿溶液只刻蝕曝光的部分，從而形成貫穿中間層絕緣膜68的接觸孔56。
接著，利用濺射方法在中間層絕緣膜68和接觸孔56上形成透明的導(dǎo)電膜并印制圖案以形成像素電極51。這樣，每個(gè)像素電極51都與透明的導(dǎo)電膜67a′連接，而它又經(jīng)貫穿中間層絕緣膜68的接觸孔56與TFT 54的漏極66b接觸。這樣就制造出了本實(shí)例的有源矩陣襯底。
實(shí)施例7的中間層絕緣薄膜68由正膠型光敏丙烯酸樹(shù)脂組成，它具有很好的透明度并在曝光后溶于顯影液中。
正型光敏丙烯酸樹(shù)脂比較好的例如是以由甲基丙烯酸和縮水甘油基丙烯酸酯的共聚物組成的材料作為原料聚合物，并與重氮萘醌正型光敏劑的混合。由于樹(shù)脂內(nèi)包含縮水甘油基團(tuán)，所以可以通過(guò)加熱而交叉鏈接(固化)。固化之后的樹(shù)脂具有如下的性質(zhì)介電常數(shù)為3.4左右；而400-800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透射率為90％以上。在i-段(365nm)紫外線輻照下樹(shù)脂可以較快地去色。i-段以外的紫外線可以用以圖案曝光。由于用于本例的光敏丙烯酸樹(shù)脂的熱阻一般為280℃，所以在250-280℃下形成中間層絕緣膜之后再形成像素電極可以阻止中間層絕緣膜的性能退化。
下面將詳細(xì)地描述采用上述高度透明的光敏丙烯酸樹(shù)脂形成中間層絕緣膜68的過(guò)程。
首先，利用旋轉(zhuǎn)涂覆將包含光敏透明丙烯酸材料的溶液涂在襯底上，隨后依次進(jìn)行一般的光刻過(guò)程，包括預(yù)烘干、圖案曝光、堿液顯影和純水沖洗。
特別是，利用旋轉(zhuǎn)涂覆在上述光刻所得襯底上涂覆一層包含光敏透明丙烯酸樹(shù)脂的溶液以形成厚度為3微米的中間層絕緣膜68。厚度至少應(yīng)為1.5微米。具體而言，以900-1100rpm的旋轉(zhuǎn)速度涂覆粘度為29.0cp的丙烯酸樹(shù)脂。與普通的方法相比，這就可以獲得沒(méi)有臺(tái)階的平坦像素電極，使液晶分子取向的擾動(dòng)最小并改善了最終的顯示質(zhì)量。
接著，最終的襯底被加熱至100℃左右，以干化光敏透明丙烯酸樹(shù)脂溶劑(例如乙基乳酸鹽、丙烯乙二醇單體乙基醋酸酯等)。最終的光敏丙烯酸樹(shù)脂按照預(yù)先確定的圖案曝光并在堿溶液(三甲基氨水，縮寫(xiě)為“TMAH”)中顯影。曝光的襯底部分受到堿溶液的侵蝕，從而形成貫穿中間層絕緣膜68的接觸孔56。顯影液的濃度比較好的是0.1-1.0mol％(如果是TMAH)。當(dāng)濃度超過(guò)1.0mol％時(shí)，大量未曝光的光敏透明丙烯酸樹(shù)脂部分也會(huì)被腐蝕掉，從而難以控制光敏透明丙烯酸樹(shù)脂的厚度。當(dāng)顯影液的濃度高達(dá)2.4mol％時(shí)，腐蝕部分的丙烯酸樹(shù)脂會(huì)留下殘余物質(zhì)，從而導(dǎo)致接觸失效。當(dāng)濃度小于0.1mol％時(shí)，隨著顯影液的重復(fù)使用，濃度會(huì)發(fā)生較大的變化。這樣就使得濃度難以控制。隨后用純水沖洗殘留在襯底表面的顯影液。
如上所述，可以利用旋轉(zhuǎn)涂覆來(lái)形成中間層絕緣膜。因此，通過(guò)選擇旋轉(zhuǎn)涂膜機(jī)合適的轉(zhuǎn)速和光敏透明丙烯酸樹(shù)脂合適的粘度很容易使幾個(gè)微米厚的薄膜做得比較均勻。通過(guò)選擇合適的曝光量、顯影液濃度和顯影時(shí)間可以使接觸孔呈光滑的錐形。
根據(jù)光敏透明丙烯酸樹(shù)脂所含光敏劑(例如重氮萘醌光敏劑和重氮萘醌正型光敏劑)類(lèi)型和數(shù)量的不同，顯影之后的樹(shù)脂會(huì)呈現(xiàn)各種顏色。為了避免出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，將整個(gè)襯底曝光，讓樹(shù)脂中所含無(wú)用著色光敏劑可完全起化學(xué)反應(yīng)，消除可見(jiàn)區(qū)域的光吸收從而使丙烯酸樹(shù)脂透明。光敏劑的實(shí)例包括重氮萘氧基型光敏劑和重氮萘醌正型光敏劑。
圖11表示厚度為3微米的丙烯酸樹(shù)脂在紫外線曝光前后其表面對(duì)不同波長(zhǎng)光線的透射率。由圖11可見(jiàn)，當(dāng)樹(shù)脂沒(méi)有曝光時(shí)，其透射率在波長(zhǎng)400nm處為65％。經(jīng)過(guò)曝光之后，透射率提高到90％以上。在這種情況下，襯底受到來(lái)自正面光線的輻照。采用正面和反面同時(shí)輻照襯底的方法可以縮短曝光時(shí)間。
最后，所得的襯底經(jīng)過(guò)加熱以通過(guò)交聯(lián)來(lái)固化樹(shù)脂。具體而言，襯底被放置在熱平板上或者干凈的爐子內(nèi)并加熱至200℃左右以固化樹(shù)脂。
這樣，利用光敏透明樹(shù)脂，可以只進(jìn)行曝光圖案印制而無(wú)需常規(guī)的刻蝕和去膠步驟就能形成中間層絕緣膜68和貫穿于中間層絕緣膜68內(nèi)用于聯(lián)接開(kāi)關(guān)元件的像素電極和漏極的接觸孔56。這簡(jiǎn)化了制造過(guò)程。光敏透明丙烯酸樹(shù)脂可以是0.05-10微米范圍內(nèi)的任何數(shù)值(在實(shí)施例7中為3微米；應(yīng)該注意的是隨著厚度的增大，光的透射率降低而顏色變得明顯起來(lái))并且通過(guò)選擇樹(shù)脂溶液的粘度和旋轉(zhuǎn)涂膜機(jī)的轉(zhuǎn)速可以獲得均勻的厚度。
此后，利用濺射方法在光敏透明樹(shù)脂上淀積50-150nm厚的ITO并印制上圖案以形成像素電極51。用作每個(gè)像素電極51的厚度為50nm以上的ITO薄膜可以有效地防止清除液溶劑(例如二甲基亞砜)從ITO薄膜表面縫隙滲入樹(shù)脂和防止樹(shù)脂因試劑的滲入而膨脹。這樣就制造出實(shí)施例7的有源矩陣襯底。
因此在本實(shí)施例中，與前面的實(shí)施例一樣，由于存在中間層絕緣膜68，顯示面板上除了源極引線和漏極引線以外的部分都可以用作像素開(kāi)孔部分。最終的液晶顯示器件具有較大的透射率和開(kāi)口比率，亮度較高。
而且，由于存在中間層絕緣薄膜68，像素電極可以做得比較平坦而不受下面的引線和開(kāi)關(guān)元件形成的臺(tái)階的影響。這避免了普通情況下像素電極在漏極一側(cè)通常發(fā)生的斷開(kāi)，從而減少了缺陷像素的數(shù)量。同時(shí)也避免了臺(tái)階引起的液晶分子取向的擾動(dòng)。另外，由于源極引線53和像素電極51被中間絕緣膜68相互隔開(kāi)，所以可以減少普通情況下源極引線53和像素電極51之間漏電引起的缺陷像素的數(shù)量。
而且在本實(shí)例中，只需用樹(shù)脂形成步驟代替普通技術(shù)中的薄膜形成步驟、光刻膠圖案形成步驟、刻蝕步驟、去膜步驟以及清洗步驟，就可以形成中間層絕緣膜68。這簡(jiǎn)化了制造過(guò)程。
實(shí)施例8在實(shí)例8中，將要描述圖9和10中所示實(shí)施例7的中間層絕緣膜68與隱埋層薄膜之間結(jié)合的改進(jìn)方法。
由于隱埋層薄膜材料的性質(zhì)，作為中間層絕緣膜68的光敏透明丙烯酸樹(shù)脂與隱埋層薄膜之間的結(jié)合可能較差。在這種情況下，根據(jù)本實(shí)例的方法，在涂覆光敏透明丙烯酸樹(shù)脂之前，先將隱埋層薄膜，即柵極絕緣膜63、溝道保護(hù)膜65、源極66a、漏極66b、透明導(dǎo)電膜67a和67a′以及金屬膜67b和67b′，在氧氣氛下用M型汞燈(860W)發(fā)射的紫外線照射，以使表面粗糙。隨后在隱埋層薄膜的粗糙表面上形成光敏透明丙烯酸樹(shù)脂組成的中間層絕緣膜68。接下來(lái)的步驟與實(shí)施例7的一樣。利用該方法，光敏透明丙烯酸樹(shù)脂與表面粗糙的隱埋層薄膜之間的結(jié)合得到了改進(jìn)。這克服了在普通技術(shù)中出現(xiàn)的由光敏透明丙烯酸樹(shù)脂組成的中間層絕緣膜68與下層薄膜界面處薄膜的剝離問(wèn)題。這種情況發(fā)生在用作腐蝕ITO的鹽酸與氯化鐵混合溶液滲入界面時(shí)。
這樣，通過(guò)在形成中間層絕緣膜68之前用紫外線照射襯底表面，改善了中間層絕緣隱埋膜68與層薄膜之間的結(jié)合。盡管最終的器件還需要進(jìn)一步的制造過(guò)程才能完成，但卻是比較穩(wěn)定的。
按照本發(fā)明的另一種改進(jìn)結(jié)合的方法是在涂覆樹(shù)脂前用硅烷接合劑處理表面。作為硅烷耦合劑的六甲基、二硅氮烷、二甲基二己氧基、硅烷、n-丁基三甲氧基硅烷等對(duì)于改進(jìn)結(jié)合特別有效。例如如果是與氮化硅薄膜結(jié)合，則與未經(jīng)硅烷接合劑處理的表面相比，處理過(guò)的表面的結(jié)合強(qiáng)度提高10％。利用硅烷接合劑進(jìn)行處理可以避免在未經(jīng)處理的表面上因樹(shù)脂交聯(lián)誘發(fā)的內(nèi)應(yīng)力引起的樹(shù)脂圖案的損壞。
在涂覆樹(shù)脂之前可以將硅烷接合劑混入樹(shù)脂內(nèi)而不是將試劑涂覆在隱埋層薄膜上。利用該方法同樣可以獲得相同的結(jié)合效果。特別是，當(dāng)1％重量百分比的二甲基二乙氨基硅烷加入光敏丙烯酸樹(shù)脂時(shí)，氮化硅薄膜(即隱埋層)與樹(shù)脂的結(jié)合強(qiáng)度提高了70％。
實(shí)施例9在實(shí)施例9中，將要描述圖9和10中所示實(shí)施例7的中間層絕緣膜68與隱埋層薄膜之間結(jié)合的改進(jìn)方法。
在形成實(shí)施例7中的由光敏透明丙烯酸樹(shù)脂組成的中間層絕緣膜68后，利用干法刻蝕設(shè)備在氧氣等離子氣氛中使100-500nm厚的中間層絕緣膜68的表面部分灰化。具體而言，在氧氣等離子氣氛中利用平行平面型等離子刻蝕設(shè)備，在RF功率為1.2KW、壓力為800m Torr左右、氧氣流量為300sccm左右、溫度為70℃以及RF施加時(shí)間為120秒左右的條件下灰化丙烯酸樹(shù)脂的表面。利用該工藝，通過(guò)氧化分解作用從丙烯酸樹(shù)脂表面中去除水和二氧化碳，由此使表面粗糙。
隨后，利用濺射方法在粗糙的光敏透明丙烯酸樹(shù)脂上淀積50-150nm厚的ITO并印制圖案以形成像素電極51。這樣就制造出了有源矩陣襯底。
利用這種灰化方法，像素電極51與下面的由光敏透明丙烯酸樹(shù)脂構(gòu)成的中間層絕緣膜68的粗糙表面的結(jié)合得到了改進(jìn)。利用超聲波清洗方法使界面不發(fā)生剝離。當(dāng)丙烯酸樹(shù)脂灰化表面部分厚度小于100nm時(shí)無(wú)法獲得上述效果。當(dāng)超過(guò)500nm時(shí)，光敏透明丙烯酸樹(shù)脂厚度減少得過(guò)多，使得最終的丙烯酸樹(shù)脂厚度度變化較大，從而引起顯示上的問(wèn)題。利用任何一種干法刻蝕設(shè)備(包括桶形和RIE形)在結(jié)合上都獲得了改進(jìn)。
因此，通過(guò)在形成像素電極之前在氧氣等離子氣氛中灰化中間層絕緣膜68的表面部分，改善了中間層絕緣膜68與像素電極材料之間的結(jié)合。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的工藝處理，最終的器件可以做得比較穩(wěn)定。此外，灰化對(duì)于從接觸孔中去除殘?jiān)埠苡行А＿@減少了發(fā)生接觸孔斷開(kāi)的可能性。
在本實(shí)例中，用于中間層絕緣膜的樹(shù)脂經(jīng)過(guò)交聯(lián)后再進(jìn)行灰化。由于在交聯(lián)鏈步驟中會(huì)產(chǎn)生氣體，所以這有利于在比較穩(wěn)定的條件下進(jìn)行灰化步驟。
實(shí)施例10圖14為按照本發(fā)明實(shí)施例10的透射型液晶顯示器件的有源矩陣襯底的平面圖。圖15為沿圖14中指向D-D′剖取的剖面圖。與圖1和2功能與作用相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)，并且在這里省略描述。
在本實(shí)施例的有源矩陣襯底中，每個(gè)TFT24與相應(yīng)像素電極21之間以及每個(gè)存儲(chǔ)電容電極25a與相應(yīng)像素電極21之間經(jīng)分開(kāi)的接觸孔26a和26b進(jìn)行連接。而且，在本實(shí)例中，雖然可以是多層結(jié)構(gòu)，但是每個(gè)源極引線23仍由單層金屬構(gòu)成。儲(chǔ)能電容電極25a由與前述實(shí)施例中的源極引線23相同材料構(gòu)成。兩個(gè)接觸孔26a和26b形成于連接TFT的漏極36b的金屬電極23b之上和儲(chǔ)能電容電極25a之上。即，這些接觸孔26a和26b形成于能夠遮光的金屬電極上。
具有上述結(jié)構(gòu)的透射型液晶顯示器件具有如下的優(yōu)點(diǎn)。
例如當(dāng)中間層絕緣膜38的厚度為3微米時(shí)(比得上典型的液晶層厚度(晶胞厚度)4.5微米)，由于液晶分子取向的擾動(dòng)，在接觸孔26a和26b周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生光泄漏。如果接觸孔26a和26b形成于透射型液晶顯示器件的開(kāi)孔部分，則光泄漏引起了對(duì)比度的降低。相反，由于儲(chǔ)能電容電極25a阻擋了接觸孔26b周?chē)墓饩€而金屬電極23b阻擋了接觸孔26a周?chē)墓饩€，所以本例的有源矩陣不會(huì)出現(xiàn)這樣的麻煩。通過(guò)形成儲(chǔ)能電容副電極27并使這些電，不超出儲(chǔ)能電容電極25a，可以進(jìn)一步提高開(kāi)口率。雖然在本實(shí)例中采用的是共Cs(儲(chǔ)能電容)型，但是也可以采用柵極接Cs。
這樣，在上述實(shí)施例1-10中，每個(gè)像素電極都覆蓋了相應(yīng)的引線以改善液晶顯示器的開(kāi)口率，使液晶分子取向擾動(dòng)最少，并且簡(jiǎn)化了制造過(guò)程。而且，像素電極與引線之間電容對(duì)顯示的影響，諸如串?dāng)_之類(lèi)，也得到了最大程度上的克服，從而提高了顯示質(zhì)量。除了上述特點(diǎn)之外，也可以獲得較寬的視角。
寬視角的獲得基于以下原因(1)由于像素電極表面比較平坦，所以液晶分子的取向不再擾動(dòng)；(2)不會(huì)因電場(chǎng)生成于引線上而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移；(3)雖然相鄰開(kāi)孔部分之間的距離為22微米，但是利用幾個(gè)微米厚的中間層絕緣薄膜38可以有效地利用背面過(guò)來(lái)的斜射光線；(4)對(duì)比度較大(對(duì)于10.4英寸的SVGA為1∶300以上)。因此可以減小阻滯值，即液晶折射率導(dǎo)向性(Δn)×晶胞厚度(d)。按照本發(fā)明，阻滯的減小主要是通過(guò)減小晶胞厚度獲得的。通常情況下，隨著Δn×d的減小，視角將增加而對(duì)比度將下降。但是按照本發(fā)明，通過(guò)消除像素電極與相應(yīng)引線之間的邊緣將像素電極做得較大。例如，對(duì)于10.4″的VGA，開(kāi)口率從65％變?yōu)?6％，增加了20個(gè)百分點(diǎn)，而亮度也增加了1.5倍。同樣對(duì)于12.1″的XGA，開(kāi)口率從50％急劇增加到80％。其原因如下。在一般結(jié)構(gòu)中，當(dāng)源極引線寬度為6微米時(shí)，源極引線與像素電極之間的寬度為3微米，并且附屬的邊緣為5微米，相鄰孔徑部分之間的距離要求達(dá)到22微米以上。相反，按照本發(fā)明每個(gè)像素電極覆蓋相應(yīng)源極引線的結(jié)構(gòu)，相鄰孔徑部分之間的距離可以與源極引線寬度相同，為6微米。因此可以極大地降低整個(gè)面積區(qū)域中開(kāi)孔部分以外部分所占的比例。
實(shí)施例3和4中描述的透射型液晶像素器件，其中儲(chǔ)能電容的一個(gè)電極(儲(chǔ)能電容電極)經(jīng)儲(chǔ)能電容公共引線與其副電極相連。將鄰近像素的柵極引線22用作儲(chǔ)能電容電極也可以獲得借助上述結(jié)構(gòu)取得的同樣效果。圖12和13示出了后者的結(jié)構(gòu)。這種類(lèi)型的液晶顯示器件稱(chēng)為柵極接Cs型，其中每個(gè)像素電極21覆蓋其前面或者后面緊鄰著的柵極引線22以形成儲(chǔ)能電容Cs。在這種情況下，像素電極21比較好的是覆蓋與其緊鄰著的前一個(gè)或者后一個(gè)柵極引線的較大部分而覆蓋相應(yīng)柵極引線的較小部分。
在實(shí)施例1-10中，利用旋轉(zhuǎn)涂膜的方法涂覆高度透明的光敏透明丙烯酸樹(shù)脂并印制圖案以形成中間層絕緣膜，而接觸孔貫穿中間層絕緣膜。除了旋轉(zhuǎn)涂膜方法以外，也可以采用其它方法(例如滾動(dòng)涂膜和縫隙涂膜)涂覆光敏透明丙烯酸樹(shù)脂。利用這些方法也可以獲得本發(fā)明的效果。滾動(dòng)涂膜的方法是使襯底在表面不平坦的滾筒與皮帶之間通過(guò)，而且要涂覆的襯底表面對(duì)著滾筒。最終涂層的厚度取決于不平整度?？p隙涂膜的方法則使襯底在噴縫下通過(guò)。最終涂層的厚度取決于噴縫的寬度。
在實(shí)施例7和8中，對(duì)于曝光工藝用的i段(波長(zhǎng)為365nm)、h段(波長(zhǎng)為405nm)以及g段(波長(zhǎng)為436nm)紫外線，只采用波長(zhǎng)最短的i段。這縮短了光輻照的時(shí)間，并且在實(shí)施例7的去色和實(shí)施例8的使表面粗糙中特別有用。
因此按照本發(fā)明，在中間層絕緣膜結(jié)構(gòu)下，可以形成每個(gè)像素電極來(lái)覆蓋相應(yīng)的引線。這提高了開(kāi)口率并且使液晶分子取向的擾動(dòng)最少。由于中間層絕緣膜由有機(jī)薄膜構(gòu)成，所以與無(wú)機(jī)薄膜相比，它的電介質(zhì)常數(shù)較小并且厚度可以很容易做厚。這樣就可以減小像素電極與引線之間的電容。因此，可以減小像素電極與源極引線之間的電容引起的垂直串?dāng)_，而且可使像素電極與柵極引線之間電容造成的像素寫(xiě)入電壓穿通變小，并減少了制造過(guò)程中的變化。
在中間層絕緣膜的形成過(guò)程中，利用一種涂膜方法將諸如丙烯酸樹(shù)脂之類(lèi)的光崐敏有機(jī)材料涂在襯底上，再通過(guò)曝光和顯影形成圖案，從而以較高的成品率獲得了厚度為幾個(gè)微米的有機(jī)薄膜。這樣就可以在制造成本增加不多的情況下制造出具有高開(kāi)口率的透射型液晶顯示器件。具有較高開(kāi)口率的透射型液晶顯示器件也可以按照下述步驟得到利用淀積形成有機(jī)薄膜，在有機(jī)薄膜上形成光刻膠，再以刻蝕法形成有機(jī)薄膜圖案。如果用于中間層絕緣膜的樹(shù)脂有顏色，則可以在圖案形成后利用光學(xué)或者化學(xué)的方法去色，使樹(shù)脂透明。因而，可得質(zhì)量較好的彩色顯示器。
利用透明導(dǎo)電膜形成用于連接TFT的漏極和像素電極的連接電極。這進(jìn)一步提高了開(kāi)口率。此透明導(dǎo)電膜可以與具有包括透明導(dǎo)電膜在內(nèi)的雙層結(jié)構(gòu)的源極引線同時(shí)形成。在雙層結(jié)構(gòu)下，源極引線的斷開(kāi)可以避免。
每個(gè)接觸孔貫穿位于儲(chǔ)能電容公共引線或者柵極引線(即掃描線)之上的中間層絕緣膜。由于儲(chǔ)能電容部分阻擋了液晶分子取向擾動(dòng)引起的光泄漏，所以改進(jìn)了對(duì)比度。換句話說(shuō)，如果有的話，光泄漏產(chǎn)生于遮光部分，而不是在開(kāi)孔部分。
在貫穿中間層絕緣膜的每個(gè)接觸孔下面可以形成金屬氮化層。這改善了中間層絕緣膜與隱埋層之間的結(jié)合。這樣，所得的液晶顯示器件對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)一步的處理比較穩(wěn)定。
每個(gè)像素電極都可以覆蓋相應(yīng)的源極引線，重疊寬度為1微米或更寬。這樣就可以使開(kāi)口率最大。而且，每個(gè)像素電極相對(duì)于相應(yīng)引線的加工精度不必很高。這是因?yàn)榧词辜庸ぞ炔桓?，只要像素電極覆蓋引線，則重疊的引線就會(huì)很好地阻擋光的泄漏。
將中間層絕緣膜的厚度做成1.5微米或更厚(比較好的是2.0微米以上)，可以使每個(gè)像素電極與相應(yīng)源極引線之間的電容足夠的小。即使像素電極與源極引線的重疊寬度為1微米或更寬，這樣的電容也降低了時(shí)間常數(shù)。因此可以減少電容對(duì)顯示器的影響，如串?dāng)_等，從而提供了較好的顯示質(zhì)量。
通過(guò)使表達(dá)式(1)的電容比降低至10％以下可以進(jìn)一步減小垂直串?dāng)_，這是由于充分降低了像素電極與源極引線之間的電容。
源極引線提供的數(shù)據(jù)信號(hào)可以每條柵極引線反轉(zhuǎn)極性。這進(jìn)一步減少像素電極與相應(yīng)源極引線之間電容對(duì)顯示的影響，如串?dāng)_等。在有源矩陣襯底上將像素電極排列為垂直條狀并且每個(gè)像素電極呈矩形，其中平行于源極引線的邊較平行于柵極引線的邊長(zhǎng)，這樣也可以達(dá)到本發(fā)明的效果。由此可以得到用于筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)等的具有大開(kāi)口比率且沒(méi)有垂直串?dāng)_的大尺寸液晶像素器件。
利用比中間層絕緣膜更薄得多的絕緣膜形成了每個(gè)儲(chǔ)能電容。所得的存儲(chǔ)電容雖然面積較小，但是具有較大的電容。這提高了開(kāi)口率。由于儲(chǔ)能電容電極與源極引線(即信號(hào)線)同時(shí)形成，所以可以不必增加工藝步驟。
當(dāng)源極引線由遮光導(dǎo)電膜構(gòu)成時(shí)，接觸孔部分可以阻擋光線。這些部分消除了液晶分子取向的擾動(dòng)，從而改善了顯示質(zhì)量。這也提高了開(kāi)口率。
在采用對(duì)紫外線起反應(yīng)的光敏樹(shù)脂的情況下，如果樹(shù)脂的反應(yīng)峰值位于i段紫外線，則接觸孔可以高精度地形成。而且，由于該峰值離可見(jiàn)光最遠(yuǎn)，所以著色的可能性最小。這改善了最終的透射型液晶顯示器件的透射率，因而能減小背面照射光的強(qiáng)度，節(jié)省能量消耗，如果不減小該強(qiáng)度，則可以提高亮度。
由于按照本發(fā)明的中間層絕緣膜相對(duì)而言可以做得較厚并且比較平坦，所以克服了形成下面引線時(shí)一般會(huì)引起的問(wèn)題，例如像素電極漏極側(cè)的斷開(kāi)。同時(shí)也避免了液晶取向的擾動(dòng)。中間層絕緣膜將像素電極和引線隔開(kāi)。這大幅度地減少了因像素電極與引線之間漏電引起的缺陷像素的數(shù)量，從而提高了成品率并降低了制造成本。而且按照本發(fā)明，只需用樹(shù)脂形成步驟代替普通技術(shù)中的薄膜形成步驟、光刻膠圖案形成步驟、刻蝕步驟、去膠步驟以及清洗步驟就可以形成中間層絕緣膜。這簡(jiǎn)化了制造過(guò)程。
可以對(duì)整個(gè)襯底曝光，從而使得中間層絕緣膜在曝光和顯影后光敏透明丙烯酸樹(shù)脂包含的無(wú)用光敏劑完全起化學(xué)反應(yīng)。這樣就獲得了高度透明的中間層絕緣膜。
可以在形成中間層絕緣膜之前用紫外線輻照襯底表面。這改善了中間層絕崐緣膜與隱埋層膜之間的結(jié)合。因而，所得液晶顯示器件對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)一步的處理比較穩(wěn)定。
中間層絕緣膜的表面可以在像素電極材料膜形成之前在氧氣等離子氣氛中灰化。這改善了中間層絕緣膜與像素電極材料薄膜之間的結(jié)合。因此，所得液晶顯示器件對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)一步的處理比較穩(wěn)定。
厚度50nm以上的像素電極可以有效地防止用作清洗溶液的試劑從薄膜表面的縫隙滲入樹(shù)脂并且由于試劑的滲入而使樹(shù)脂膨脹。
利用紫外線發(fā)射譜中能量最強(qiáng)的i段(波長(zhǎng)為365nm)可以縮短光輻照時(shí)間并提高去色效率。
隨著顯示器開(kāi)口率的提高，其亮度也得到了增強(qiáng)。因此在不降低亮度的前提下，通過(guò)減少阻滯可以拓寬視角。由此獲得了足夠?qū)挼囊暯恰?br> 對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很容易對(duì)本發(fā)明作出各種修改和變動(dòng)。所以本發(fā)明的范圍、精神由后面所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種透射型液晶顯示器件，其特征在于，它包含柵極引線、源極引線，以及分別安排在每一柵極引線和每一源極引線交叉處附近的開(kāi)關(guān)元件，開(kāi)關(guān)元件的柵極與柵極引線相連，開(kāi)關(guān)元件的源極與源極引線相連，開(kāi)關(guān)元件的漏極與將電壓施加到液晶層上去的像素電極相連，其中，開(kāi)關(guān)元件、柵極引線和源極引線之上有一透明無(wú)色中間層有機(jī)絕緣膜，所述透明無(wú)色中間層有機(jī)絕緣膜由固化有機(jī)聚合物形成，并且其厚度由膜的光透射率和介電常數(shù)確定，所述透明無(wú)色中間層有機(jī)絕緣膜在所述像素電極和所述柵極引線或源極引線之間提供減少的電容，并且所述像素電極是在中間層絕緣膜上的透明導(dǎo)電膜，其中，透明中間層有機(jī)絕緣膜對(duì)于藍(lán)光的光譜透射率比其對(duì)于綠光和紅光的光譜透射率更小。
2.如權(quán)利要求1所述的透射型液晶顯示器件，其特征在于，所述透明中間層有機(jī)絕緣膜的厚度為1.5μm或以上。
3.如權(quán)利要求1所述的透射型液晶顯示器件，其特征在于，所述透明中間層有機(jī)絕緣膜為光敏樹(shù)脂。
4.如權(quán)利要求3所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述透明中間層有機(jī)絕緣膜為光敏丙烯酸樹(shù)脂。
5.如權(quán)利要求3所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述透明光敏中間層有機(jī)絕緣膜為去色樹(shù)脂。
6.如權(quán)利要求3所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述光敏樹(shù)脂為正型光敏樹(shù)脂。
7.如權(quán)利要求3所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述光敏樹(shù)脂在波長(zhǎng)365nm處具有反應(yīng)峰值。
8.如權(quán)利要求3所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述光敏樹(shù)脂在波長(zhǎng)365nm、405nm或436nm處具有多個(gè)反應(yīng)峰值。
9.如權(quán)利要求8所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述光敏樹(shù)脂為丙烯酸樹(shù)脂，所述丙烯酸樹(shù)脂包括具有甲基丙烯酸和甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物以及重氮苯醌類(lèi)正型光敏材料。
10.如權(quán)利要求9所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述透明中間層有機(jī)絕緣膜是彎曲的。
11.如權(quán)利要求1所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述中間層有機(jī)絕緣膜包括光敏丙烯酸樹(shù)脂，所述光敏丙烯酸樹(shù)脂包括具有甲基丙烯酸和甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物。
12.如權(quán)利要求1所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述透明中間層有機(jī)絕緣膜抑制由于用于形成像素電極的去膜溶液而引起的退化。
13.如權(quán)利要求1所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述透明中間層有機(jī)絕緣膜對(duì)約400nm到約800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光具有90％或更高的光透射率。
14.一種透射型液晶顯示器件，其特征在于，它包含柵極引線、源極引線，以及分別安排在每一柵極引線和每一源極引線交叉處附近的開(kāi)關(guān)元件，開(kāi)關(guān)元件的柵極與柵極引線相連，開(kāi)關(guān)元件的源極與源極引線相連，開(kāi)關(guān)元件的漏極與將電壓施加到液晶層上去的像素電極相連；其中，所述像素電極是在以透明無(wú)色中間層絕緣膜上的透明導(dǎo)電膜；所述透明無(wú)色中間層有機(jī)絕緣膜在開(kāi)關(guān)元件、柵極引線和源極引線之上，并由固化有機(jī)聚合物形成，所述有機(jī)絕緣膜的厚度由膜的光透射率和介電常數(shù)確定，并且其中，所述透明無(wú)色中間層有機(jī)絕緣膜對(duì)于藍(lán)光的光譜透射率比其對(duì)于綠光和紅光的光譜透射率更小，并且所述中間層有機(jī)絕緣膜具有光敏性。
15.如權(quán)利要求所述14的透射型液晶顯示器件，其特征在于，所述透明中間層有機(jī)絕緣膜的厚度為1.5μm或以上。
16.如權(quán)利要求14所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述透明中間層有機(jī)絕緣膜為光敏丙烯酸樹(shù)脂。
17.如權(quán)利要求16所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述光敏丙烯酸樹(shù)脂為正型光敏樹(shù)脂。
18.如權(quán)利要求16所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述光敏丙烯酸樹(shù)脂在波長(zhǎng)365nm處具有反應(yīng)峰值。
19.如權(quán)利要求16所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述光敏丙烯酸樹(shù)脂在波長(zhǎng)365nm、405nm或436nm處具有多個(gè)反應(yīng)峰值。
20.如權(quán)利要求16所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述光敏丙烯酸樹(shù)脂包括具有甲基丙烯酸和甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物以及重氮苯醌類(lèi)正型光敏材料。
21.如權(quán)利要求14所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述透明光敏中間層有機(jī)絕緣膜是去色樹(shù)脂。
22.如權(quán)利要求14所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述中間層有機(jī)絕緣膜包括光敏丙烯酸樹(shù)脂，所述光敏丙烯酸樹(shù)脂包括具有甲基丙烯酸和甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物。
23.如權(quán)利要求14所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述透明中間層有機(jī)絕緣膜抑制由于用于形成像素電極的去膜溶液而引起的退化。
24.如權(quán)利要求14所述的透射型源極顯示器件，其特征在于，所述透明中間層有機(jī)絕緣膜對(duì)約400nm到約800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光具有90％或更高的光透射率。
全文摘要
一種透射型液晶顯示器件，包括柵極引線；源極引線和排列在近每一柵極引線和每一源極引線的交叉點(diǎn)處的開(kāi)關(guān)元件，每一開(kāi)關(guān)元件的柵極與柵極引線相連，開(kāi)關(guān)元件的源極與源極引線相連，漏極引線與向液晶層施加電壓的像素電極相連，開(kāi)關(guān)每一開(kāi)關(guān)元件的柵極與柵極引線相連，開(kāi)關(guān)元件的源極與源極引線相連，漏極引線與向液晶層施加電壓的像素電極相連，開(kāi)關(guān)元件、柵極引線和源極引線的上方具有高透射率有機(jī)膜形成的中間層絕緣膜，中間層絕緣膜上具有透明導(dǎo)電膜形成的像素電極。
文檔編號(hào)G02F1/136GK1904707SQ20061010035
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期1996年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月11日
發(fā)明者島田尚幸, 梶谷優(yōu), 岡本昌也, 片山幹雄, 咲花由和, 山本明弘, 中田幸伸, 錦博彥, 近藤直文, 嵨田吉祐 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社