專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置及其制造方法。
背景技術：
采用薄膜晶體管(在本說明書中也稱作“TFT”)作為驅動元件的液晶顯示裝置的基本結構構成如下TFT、掃描線或信號線形成在第一透明基板上，濾光層形成在第二透明基板上，液晶夾在第一和第二透明基板之間，在各個基板的內側分布著TFT形成表面或濾光層形成表面。第一基板上的TFT分布在各個象素區(qū)。另外，關于第二基板上的濾光層，由紅(R)、綠(G)、藍(B)組成的彩色區(qū)以帶狀分布，由金屬構成的黑色矩陣結構用作對各個彩色CF的濾光層(在此說明書中也稱作“CF”)的間壁。當?shù)谝缓偷诙宓奈恢镁容^低并且此不利影響比第一基板上的TFT、掃描線和信號線的位置精度更嚴重時，亮度大幅降低，即具有這種結構的液晶顯示裝置的數(shù)值孔徑大大減小。因此，公開地提出了一項統(tǒng)稱為“濾光層位于TFT上”的技術。此項技術的特點在于與第一基板上TFT、掃描線、信號線等的形成同時地形成常規(guī)地形成在第二基板上的濾光層和黑色矩陣。
另一方面，作為一個增大液晶顯示裝置視角的系統(tǒng)，提出了一種IPS(平面切換)型和FSS(邊緣場切換)型。在IPS型中，通過相對于基板基本平行地旋轉液晶分子，在第一基本上同時形成用于驅動液晶的象素電極和公共電極，并且通過對兩個電極之間施加電壓而產生相對與基板基本水平的電場。在FSS型中，象素電極和公共電極中的任何一個都以平面形狀形成而不以梳齒狀形式形狀，利用絕緣膜在電極上形成梳齒狀電極。日本待公開專利申請JP202356/1999公開了FSS型液晶顯示裝置。
另外，在日本待公開專利申請JP111957/2000中公開了一種利用IPS型在TFT上實現(xiàn)彩色濾光的方法。

發(fā)明內容
但是，在日本待公開專利申請JP111957/2000中，經形成在彩色濾光層中的穿孔向液晶層施加電場的象素電極分布在彩色濾光層的上部。對每個象素形成穿孔。但是，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了關于批量生產或產量系數(shù)的一個嚴重問題，即這些穿孔的阻塞導致產量系數(shù)的大幅下降。另外，在IPS顯示類型中，介電常數(shù)較低，并且由于彩色濾光層帶來的電壓劃分作用，彩色濾光層的厚度大于TFT上無機絕緣膜的膜厚度。因此，當不形成如上述日本待公開專利申請JP111957/2000中的穿孔時，不能夠向液晶層施加足夠的電壓，以致于出現(xiàn)透射率下降的問題。
另外，日本待公開專利申請JP202356/1999公開的結構中，為了關于第一基板水平旋轉液晶分子，在第一基板上形成不為梳齒狀形式的公共電極，并且通過一個絕緣膜在公共電極上形成梳齒狀象素電極。但是，在第一基板上不形成濾光層，沒有公開有關濾光層位于TFT上的技術。另一方面，日本待公開專利申請JP111957/2000中公開了一種利用IPS型在TFT上形成濾光層的系統(tǒng)。雖然采用把透明絕緣設置在象素電極和公共電極之間的結構作為一個基板結構，但在截面結構中，系統(tǒng)形成樹脂制成的彩色濾光層，根據(jù)各個象素的顏色分布構成給定厚度的紅(R)、綠(G)、藍(B)濾光層并形成圖案。因此，形成通常的TFT之后，通過三次光構圖形成彩色濾光層CF。然后，形成構成象素電極和公共電極中任何一個的梳齒狀電極，并再形成透明絕緣膜。另外，還形成構成象素電極和公共電極中另外一個的梳齒狀電極。在此方式中，有一個步驟非常長的問題。另外，這種很長的步驟增加在其上形成TFT的第一基板上曝光位置改變的機會。因此，當執(zhí)行制造步驟而同時確保用于定位的邊緣時，出現(xiàn)一個問題，即實現(xiàn)不了濾光層位于TFT上、從而通過增大數(shù)值孔徑和透射率而提供亮度更好的液晶顯示裝置的最初目的。
因此，本發(fā)明的目的在于解決上述問題，并且第一個目的在于提供一種TFT液晶顯示裝置，其中驅動液晶層的象素電極和公共電極分布在第一玻璃襯底上，還在其中組合濾光層，濾光層上不形成對于各個象素的穿孔。
另外，本發(fā)明的第二個目的在于提供一種這樣的液晶顯示裝置，即通過相對于襯底水平旋轉液晶分子而形成寬視角的液晶顯示裝置時，利用簡化的制造方法和制造此種液晶顯示裝置的方法不僅在第一襯底上形成TFT，而且還形成CF。
另外，本發(fā)明的第三個目的在于提供一種展示出大數(shù)值孔徑和高透射率的液晶顯示裝置以及制造這種液晶顯示裝置的方法。
從本說明書的描述中將可以清楚本發(fā)明的其它目的。
為了簡單地解釋用于解決上述問題的方式，陳述如下。
(方式1)在包括第一和第二透明襯底以及夾在第一和第二透明襯底之間的液晶層的液晶顯示裝置中，第一襯底上包含多條視頻信號線、多條掃描信號線和多個由視頻信號線及掃描信號線包圍形成的區(qū)域的象素區(qū)，每個象素區(qū)至少包括一個有源元件和一個象素電極，濾光層形成在象素電極和液晶層之間，在掃描信號線的延伸方向相鄰象素濾光層之間的邊界位于視頻信號線上，并且與此同時，在濾光層和液晶層之間形成一個遮光層，使得遮光層疊加在邊界部分和視頻信號線上。
由于這種結構，制造步驟可以縮短。另外，通過在視頻信號線上形成濾光層的邊界以及通過形成遮擋入射到邊界區(qū)域上的光線的遮光層，可以實現(xiàn)能夠減少用于定位的邊緣并可提高數(shù)值孔徑的液晶顯示裝置。
(方式2)在包括第一和第二透明襯底以及夾在第一和第二透明襯底之間的液晶層的液晶顯示裝置中，第一襯底上包含多條視頻信號線、多條掃描信號線和多個由視頻信號線及掃描信號線包圍形成的區(qū)域的象素區(qū)，每個象素區(qū)至少包括一個有源元件、一個象素電極和一個公共電極，濾光層形成在象素電極和液晶層之間，公共電極形成為濾光層之上的層，象素電極形成為濾光層之下的層，形成的濾光層疊加在象素區(qū)中至少象素電極的整個表面上。
由于這種結構，可以提供這樣的一種TFT液晶顯示裝置，即驅動液晶層的象素電極和公共電極分布在第一玻璃襯底上，還在其中組合濾光層，濾光層上不形成對于各個象素的穿孔。
(方式3)在包括第一和第二透明襯底以及夾在第一和第二透明襯底之間的液晶層的液晶顯示裝置中，第一襯底上包含多條視頻信號線、多條掃描信號線和多個由視頻信號線及掃描信號線包圍形成的區(qū)域的象素區(qū)，每個象素區(qū)至少包括一個有源元件、一個象素電極和一個公共電極，濾光層形成在象素電極和液晶層之間，公共電極和象素電極形成為濾光層之下的層，形成的濾光層疊加在象素區(qū)中至少象素電極和公共電極的整個表面上。
根據(jù)這種方式，以與方式2相同的方式還可以提供一種這樣的TFT液晶顯示裝置，即在第一襯底上分布驅動液晶層的象素電極和公共電極，并還在其中組合濾光層，濾光層上不形成對于各個象素的穿孔。
(方式4)在包括第一和第二透明襯底以及夾在第一和第二透明襯底之間的液晶層的液晶顯示裝置中，第一襯底上包含多條視頻信號線、多條掃描信號線和多個由視頻信號線及掃描信號線包圍形成的區(qū)域的象素區(qū)，每個象素區(qū)至少包括一個有源元件和一個象素電極，濾光層形成在象素電極和液晶層之間，濾光層形成在象素電極和公共電極之間，用于液晶層的驅動電極沿一條穿過象素電極和公共電極之間的液晶層和濾光層的路徑產生。
由于這種布局，可以把驅動電場施加到夾在濾光層和第二襯底之間的液晶層上，其中每個象素的濾光層中沒有形成一個穿孔。因為濾光層中沒有形成穿孔，所以各個層之間的位置精確度得以提高，使得數(shù)值孔徑增大，并且可以實現(xiàn)亮的TFT液晶顯示裝置。
為了解釋本發(fā)明的幾種方式，敘述如下。
為了把較大的電場施加到液晶層上，形成在濾光層中的象素或公共電極以平面梳齒狀形狀形成，分布在濾光層以下的公共電極或象素電極形成為矩形，至少上述梳齒狀電極的端部疊加在設置于梳齒狀電極以下的矩形電極上，公共電極和象素電極之間的電場強度由夾在上述公共電極和象素電極之間的絕緣膜的厚度決定。另外，象素電極或公共電極以平面梳齒狀形狀形成，分布在濾光層以下的公共電極或象素電極形成為矩形，至少上述梳齒狀電極的端部疊加在設置于梳齒狀電極以下的矩形電極上，公共電極和象素電極之間的電場強度由夾在上述公共電極和象素電極之間的絕緣膜的厚度決定，并且濾光層形成在梳齒狀電極之上。
在可以實現(xiàn)本發(fā)明其它目的的液晶顯示裝置中，濾光層疊加在至少一層或多層上，給予濾光層以TFT的遮光膜的功能，由此簡化制造步驟。
在可以實現(xiàn)本發(fā)明其它目的的液晶顯示裝置中，濾光層沿相鄰的漏極線分開，以致于濾光層彼此不疊加，或者濾光層對于各個象素分開。因此，可以使用具有高透射率的濾光層，同時，濾光層本身可以用作電極，由此使得提供一種可以降低驅動電壓的亮TFT液晶顯示裝置成為可能。
另外，為了解釋提供亮TFT液晶顯示裝置的方式，敘述如下。
在包括第一和第二透明襯底以及夾在第一和第二透明襯底之間的液晶層的液晶顯示裝置中，第一襯底上包含多條視頻信號線、多條掃描信號線和由視頻信號線及掃描信號線組成的各個線條包圍形成的區(qū)域的象素區(qū)，每個象素區(qū)至少包括一個有源元件和一個象素電極，遮光層和公共電極通過絕緣膜以層疊的方式形成在視頻信號線上，遮光層由金屬制成，公共電極由透明導體制成。
最好設置在視頻信號線之上的公共電極部分具有比遮光層寬的寬度。
公共電極最好層疊到遮光層的上層。
公共電極最好層疊到遮光層的下層。
公共電極最好疊加到視頻信號線之上的遮光層上，公共電極不疊加到視頻信號線之間顯示區(qū)的遮光層上。
象素電極最好是梳齒狀。
象素電極最好是梳齒狀并且形成在絕緣膜以下。
絕緣膜最好由濾光層形成，并且沿視頻信號線定位，從而限定邊界部分。
絕緣膜最好由有機膜形成。
遮光層最好還形成在掃描信號線上。
從包括權利要求書的說明書中可以更清楚地了解本發(fā)明的其它方式和效果。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置實施例的一個象素的截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置實施例的一個象素的平面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置實施例的制造方法釋意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置實施例的制造方法釋意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置實施例的制造方法釋意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置實施例的一個象素的截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置實施例的一個象素的平面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置實施例的一個象素的截面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置實施例的一個象素的截面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置實施例的一個象素的平面圖。
具體實施例方式
以下結合展示實施例的附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細地描述。在下列實施例中，雖然半導體薄膜由非晶硅(a-Si)代表，并且透明導電膜由ITO代表，但這些膜可以由多晶硅或微晶硅或單晶硅形成。另外，這些薄膜也可以由其它的透明導電膜形成，如由氧化銦鋅(IZO)、InO2、SnO2、ZnO或它們的混合物或包含In的導體氧化物形成。另外，做為TFT的引線的名稱，掃描線稱作柵極線，視頻信號線稱作漏極線。另外，關于TFT的源電極和漏電極，TFT連結到漏極線一側的部分處的電極稱作漏電極，夾在TFT的通道長度區(qū)與象素電極之間的象素電極側稱作源極區(qū)。
圖1和圖2表示根據(jù)實施例1的類型的液晶顯示裝置象素部分的結構。圖1是沿圖2中A-A’線的截面圖。
首先，結合圖1解釋實施例1。由Mo、Cr或Al制成的柵極線(柵電極)GL分布在采用玻璃襯底的第一襯底SUB1上，并形成由SiN制成的柵極絕緣膜GI，使得柵極絕緣膜GI覆蓋柵極線GL。給柵極線GL提供掃描驅動電壓。另外，由非晶硅制成的半導體薄膜AS通過柵極絕緣膜GI分布在柵極線GL上并起著薄膜晶體管(TFT)的溝道層的作用。另外，由Mo、Cr或Al制成的漏電極SD1和源電極SD2通過摻有高濃度磷的半導體層d0分布在半導體薄膜層AS上。形成由SiN制成的保護膜PSV，使得漏電極SD1和源電極SD2由保護膜PSV覆蓋。漏電極SD1基本上構成被施加視頻信號電壓的漏極線DL的一部分。然后，在保護膜PSV上分布象素電極PX，其中象素電極PX經形成在保護膜PSV中的穿孔CN連結到源電極SD2并采用由ITO等制成的透明導電膜。
在本實施例中，濾光層FIL形成在象素電極PX上。此處，在平面圖中，象素電極PX形成在一個象素區(qū)的內側，即象素電極PX形成在由相鄰的漏極線和相鄰的柵極線分隔的一個象素區(qū)內部的矩形當中。濾光層FIL由有機材料制成，并且濾光層FIL的平面圖案采用縱帶圖案。無需贅述，平面圖案不限于帶狀圖案，可以形成為矩形或正方形，尤其當象素的布局采用所謂的三角形布局。如圖1所述，例如，關于綠色濾光層FIL(G)和紅色濾光層FIL(R)在漏極線DL上劃分顏色圖案。
另外，遮光膜BM和公共電極線CL以及公共電極CT分布在濾光層FIL上。觀察圖2中所述的平面圖案，遮光膜BM形成在漏極線DL和柵極線GL上，由此形成一種避免從液晶顯示裝置表面入射的光直接入射到半導體層AS上。另一方面，公共電極線CL按相同的方式以網狀圖案形成在漏極線DL和柵極線GL上。公共電極線CL的寬度寬于遮光膜BM的寬度，并且采用通過濾光層FIL把公共電極線疊CL加到較低的象素電極PX上的圖案。另外，公共電極CT形成部分公共電極線CL并在象素區(qū)中限定一個梳齒狀部分。在此實施例中，遮光膜BM由Cr或Mo制成的金屬膜構成，公共電極線CL由ITO等制成的透明導電膜構成。在公共電極CT和設置于公共電極CT之間的濾光層FIL上形成一個取向膜ORI，并對取向膜ORI的表面實施取向處理。
此處，利用Cr或Mo制成的金屬膜形成遮光膜和利用透明導電膜形成公共電極以及通過濾光層FIL以相隔的方式提供的處于漏極線DL之上的遮光層BM、公共電極CT和公共電極線CL制成的層疊結構帶來兩個優(yōu)點，即由于漏極線DL附近的光屏蔽所致的對比度的提高和由于用透明電極作為公共電極CL所致的數(shù)值孔徑的增大。因為視頻信號線上的公共電極線CL也用作公共電極CT，所以命名的方式不重要。寬度大于著光層BM的透明公共電極CT曾跌到圖1中的漏極線DL上。因此，漏極線DL上公共電極CT的端部也可以用作透光區(qū)，以至于數(shù)值孔徑可以進一步增大。
另外，透明電極形成為遮光層上的一層。在此方式中，通過利用顯示出高度穩(wěn)定性的氧化物制成的透明導電體成為遮光層上的一層，獲得透明電極之下的金屬制遮光層可以得到保護的有益效果。在這種情況下，金屬制的遮光層形成為膜。之后，首先通過進行涂覆、曝光、顯影和蝕刻形成金屬層。然后，形成透明導電層，并且之后進行涂覆、曝光、顯影和蝕刻，從而允許象素中的公共電極只由透明電極形成。毋庸贅述，做為相反的情況，金屬制成的遮光層形成為上層，透明電極形成的公共電極形成為下層。在這種情況下，金屬層和透明導電層整體地形成薄膜，并且之后再對金屬層進行照相、曝光、顯影和蝕刻，之后再對透明導電層進行照相、曝光、顯影和蝕刻，從而在只由因而將形成透光區(qū)的透明電極形成的象素中形成公共電極，由此由金屬層和透明導電層形成連續(xù)膜成為可能。因此，獲得金屬層和透明導電層之間的接觸和粘結而增強的有益效果。
另外，遮光層BM也可以以矩陣分布地形成在柵極線GL上。這是因為圖象的質量可以通過減小電源電阻而提高，并且在相對襯底上用于為TFT遮光的遮光層變得不在必需，并且因此可以增大數(shù)值孔徑。
另外，并不總是必需在DL和遮光層BM之間提供濾光層以獲得上述有益效果，并且可以用有機絕緣膜或無機絕緣膜代替濾光層。從減小DL的寄生電容的觀點看，希望采用顯示低介電常數(shù)的有機絕緣膜。
另外，甚至當象素電極PX以梳齒狀分布成所謂的IPS分布并且液體分子在所謂的橫向電場中被驅動時，其中橫向電場具有平行于象素電極PX和公共電極CT之間的襯底的成份時，可以獲得上述的有益效果。
在上述解釋中，有意地沒有顯示遮光層構成上層的情形、有機絕緣膜用于代替濾光層的情形、象素電極PX形成為梳齒狀的情形、遮光層形成在柵極線GL的情形以及這些情形的組合的情形。這是因為本領域的技術人員可以容易地理解，當這些情形用于上述解釋時結構的變化。
另外，由遮光層和公共電極CL制成的層疊結構可以只形成在柵極線GL上。這種構成也可以獲得減小電源電阻的有益效果，其中電源電阻是由利用金屬層形成遮光層所帶來的。
具體地說，在常黑模式下，透明電極上的液晶處于相同電位時不能工作，即顯示變?yōu)楹陲@示，以致于不再發(fā)生對比度的降低。因此，甚至當只在視頻信號線DL上設置透明公共電極CT或公共電極線CL使，可以實現(xiàn)基本恒定的圖象質量。
另一方面，在玻璃制成的第二襯底SUB2的內側上還形成一個取向膜ORI，并且對取向膜ORI的表面進行磨擦處理。然后，將第一玻璃襯底SUB1和第二玻璃襯底SUB2的取向膜-ORI-形成表面布置成相對的方式彼此面對，并且液晶層LC形成在這些取向膜-ORI-形成表面之間。另外，在第一和第二玻璃襯底SUB1、SUB2的外側上形成偏振器POL。此處，第一襯底SUB1和第二襯底SUB2不限于玻璃，并且可以由塑料等制成的透明襯底形成。
在以上述方式構成的TFT液晶顯示裝置中，當在液晶層LC中產生電場時，液晶層LC中的液晶分子采取均勻的取向，處于液晶分子基本上平行于第一玻璃襯底SUB1的的狀態(tài)。但是，這不限制初始旋轉狀態(tài)。當在公共電極CT和公共電極線CL以及形成在第一玻璃襯底SUB1上的象素電極PX之間施加電位差使，產生電場。當產生的電場值等于或大于閾值電場使，液晶分子旋轉，使得透射率得以控制。施加到液晶層的電力線起始于公共電極CT，穿過液晶層LC和濾光層FIL，并到達象素電極PX。在這種結構中，電場包括相對于襯底橫向的電場分量，使得相對于襯底旋轉的液晶分子的成份變?yōu)橹饕煞?，由此可以獲得具有廣視角的液晶顯示裝置。
另外，梳齒狀公共電極CT和象素電極PX在象素區(qū)疊加，而濾光層FIL之間的夾層和施加到液晶層LC的最大電場由濾光層FIL的厚度決定。濾光層FIL由厚度為1～2μm的樹脂層形成。在此類型中，象素電極PX和公共電極CT之間的最大電場根據(jù)第一玻璃襯底SUB1的平面尺寸決定。因此，與日本待公開申請111957/2000中描述IPS型液晶顯示裝置相比，本液晶顯示裝置可以降低驅動電壓。另外，在上述申請中，在象素濾光層上形成一個附加的透明絕緣膜，并且象素電極和公共電極布置成這些電極把透明絕緣膜夾在其中。因此，本實施例可以通過一個對應于透明絕緣膜的形成的步驟和對膜形成圖案而簡化，并且同時可以減少層與層之間的校準次數(shù)，使得數(shù)值孔徑得以提高，由此可以提供亮的液晶顯示。
然后，解釋制造此液晶顯示裝置的方法的實例。首先，如圖3(a)所述，形成由Cr、Mo或Al制成的層疊膜，并通過利用光刻和蝕刻技術在層疊膜上產生圖案而在第一玻璃襯底SUB1上形成柵極線GL。
隨后，如圖3(b)所示，在包含柵極線GL的第一玻璃襯底SUB1上形成由SiN制成的柵極絕緣膜GI，并且通過柵極絕緣膜GI在柵極線GL上形成由非晶硅制成的高濃度半導體膜d0。形成摻雜有磷的n型高濃度半導體膜d0和半導體膜AS，使得連續(xù)形成半導體膜AS和高濃度半導體膜d0，并且之后再通過利用光刻和蝕刻技術產生圖案而形成高濃度半導體膜d0和半導體膜AS。
然后，如圖3(c)所示，形成漏電極SD1和源電極SD2，使得這些電極部分地疊加在高濃度半導體膜d0的圖案上。之后，利用漏電極SD1和源電極SD2作為掩膜，通過干蝕刻去除高濃度半導體層d0。利用相同的步驟并利用相同的材料作為漏電極SD1形成DL。
然后，如圖4(a)所示，利用SiN在柵極絕緣膜GI上形成保護膜PSV，使得保護膜PSV覆蓋漏電極SD1、源電極SD2、半導體膜AS和DL。隨后，利用光刻和蝕刻在源電極SD2之上的保護膜PSV中形成接觸孔CN。之后，如圖4(b)所示，在保護膜上形成采用ITO制成的透明導電膜的象素電極PX。在平面圖中這些象素電極PX基本上具有矩形形狀并經接觸孔CN連接到源電極SD2。
然后，如圖5(a)所示，在保護膜PSV和象素電極PX上形成濾光層FIL。濾光層FIL例如由包括紅(R)、綠(G)或藍(B)染料或顏料的樹脂膜形成。例如利用通過在使用丙烯酸樹脂的感光樹脂中散布顏料如紅色制造的散布有顏料的抗蝕劑制造每種樹脂膜，其中散布有顏料的抗蝕劑能夠獲得所需的光學特性。首先，把擴散有顏料的抗蝕劑涂敷到象素電極PX和保護膜PSV上。之后，利用光掩膜對擴散有顏料的抗蝕劑進行曝光和顯影，使得圖案的邊緣放置在相鄰的漏極線DL上，由此形成樹脂膜。重復這些步驟，重復次數(shù)對應于顏色的數(shù)量，例如，對由紅(R)、綠(G)和藍(B)組成的顏色重復三次，由此形成濾光層FIL。
然后，如圖5(b)所示，形成由Cr或Mo制成的遮光膜BM，并且最后利用ITO制成的透明導電膜形成公共電極線CL和公共電極CT。形成公共電極線CL，使得公共電極線CL通過濾光層FIL覆蓋漏極線DL。公共電極CT以梳齒狀形式形成，并且經由濾光層FIL疊加在下象素電極。
遮光膜BM由金屬膜制成。這帶來一種優(yōu)勢，即公共電勢可以在低阻下穿透遮光膜BM和公共電極線CL。另外，遮光膜BM可以由樹脂形成。在這種情況下，還可以獲得一種有益的效果，即可以減小公共電極線CL和漏極線DL之間的電容。另外，依據(jù)用途及應用，可以刪除遮光膜。在這種情況下，可以提供能夠簡化制造步驟的液晶顯示裝置，可以提高產量指標并降低制造成本。特別是，當利用多晶硅、微晶硅或硅多晶的晶粒邊界彼此緊密分布的連續(xù)硅粒(CGS)形成半導體膜AS時，可以在通過輻射光而截至TFT的狀態(tài)下減小漏電極SD1和源電極SD2之間產生的漏電流，使得可以很容易地刪除遮光膜BM。
如上所述，在此實施例中，起始于濾光層FIL上的公共電極CT和公共電極線CL的電力線穿過圖1中所示的液晶層LC并再穿過濾光層FIL到達濾光層FIL以下的象素電極PX。液晶層LC中的液晶分子由于這些電力線決定的電場而旋轉，并且因而控制透射率。另外，在本實施例的象素區(qū)中，如圖1和圖2所示，濾光層FIL中不形成穿孔。這使得本實施例的液晶顯示裝置大大不同于日本待公開專利申請111957/2000中公開的IPS型液晶顯示裝置，在111957/2000中專利申請中，濾光層分布在第一玻璃襯底SUB1上。由于本發(fā)明液晶顯示裝置的這種構成，可以從根本上克服由于在每個象素的樹脂制濾光層FIL中形成接觸孔時出現(xiàn)的接觸不良以及由于各個象素間接觸電阻之差而在每個象素中出現(xiàn)的亮度不規(guī)律性等所致的產生指標降低。因此，可以實現(xiàn)具有寬視角的液晶顯示裝置，在該液晶顯示裝置中，象素電極PX、公共電極CT和濾光層FIL形成在第一玻璃襯底SUB1上并顯示出很高的產量和較高的質量，并且可以消除每個象素的亮度不規(guī)律性。
雖然已關于采用TFT的液晶顯示裝置解釋了本實施例，但本實施例也可以應用到采用MIM的液晶顯示裝置。
雖然參考液晶顯示裝置象素部分的構成對本實施例進行了解釋，但不用說，各種類型的電路如掃描信號驅動電路、視頻信號驅動電路和控制電路安置在液晶顯示裝置的周圍部分并且液晶顯示裝置由這些電路驅動。另外，不用說，這些電路的所有或部分可以由使用多晶硅、微晶硅或多晶硅的晶粒邊界彼此緊密分布的連續(xù)硅晶粒CGS的有源元件形成。
另外，除本實施例中至此已經介紹的材料之外，用于引線和電極的金屬材料還可以是Ta、W等。
另外，當本實施例的液晶顯示裝置由透射型或正面照明的液晶顯示裝置時，不用說，該裝置在一個偏振器的背面上設置一個背光單元。
聯(lián)系圖6和圖7對本實施例和實施例1的結構不同之處進行解釋。此處圖6表示沿圖7中B-B’線的截面圖。
在本實施例的液晶顯示裝置中，柵極線GL和公共電極線CL分布在第一玻璃襯底SUB1上，并且，由ITO等制成的透明導電膜形成的公共電極CT分布層疊加在如圖7所示的公共電極線CL上并與公共電極線CL連接。在平面圖中這些公共電極CT為矩形，以致于公共電極CT不疊加在柵極線Gl和漏極線DL上。第一玻璃襯底SUB1由柵極絕緣膜GI覆蓋，使得柵極絕緣膜GI覆蓋電極和引線。半導體層AS、漏極線SD1和源電極SD2形成在柵極絕緣膜GI上，并且通過摻磷的高濃度半導體層d0建立電極與半導體層AS之間的連結。源電極SD2和漏電極SD1由與實施例1中相同的金屬材料形成。漏電極SD1構成部分的漏極線DL。
與源電極SD2連結的象素電極PX由ITO等制成的透明導電膜形成，并在各個象素區(qū)形成為梳齒形。具有梳齒形的象素電極PX經由下柵極絕緣膜GI疊加到公共電極CT上。每個象素電極PX可以具有一個線性區(qū)，并且可以將其兩端彼此連結。象素電極PX由一個SiN制成的保護膜PSV覆蓋。濾光層FIL形成在保護膜PSV上。在保護膜PSV上形成還用于遮擋入射到TFT部分上的光并還用作漏極線Dl周圍的黑色矩陣的遮光膜BM。在遮光膜BM上形成取向膜ORI。按照與形成在第二玻璃襯底SUB2上的取向膜ORI相同的方式對取向膜OPI實施取向處理。
如上所述，在此實施例中，從設置于保護膜PSV以下的象素電極PX延伸的電力線穿過保護膜PSV、濾光層FIL和液晶層LC。然后，電力線再向下延伸并穿過濾光層FIL、保護膜PSV和暴露地經過象素電極PX之間間隙的柵極絕緣膜GI，并到達公共電極CT。此處不特別規(guī)定在此采用的液晶的介電各向異性。但是，在本實施例的結構中最好采用具有正介電各向異性的材料，因為這種材料可以減小驅動電壓。
在此實施例中，如在實施例1中的情形，在由樹脂形成的每個象素的濾光層FIL中不形成接觸孔，并且因此本實施例顯示出與常規(guī)的實例相比有較高的產量指標。另外，本實施例有一個很大的優(yōu)點在于與實施例1相比可以減少缺陷。原因如下。
已知有機材料和無機材料之間的粘結比有機材料之間的粘結以及無機材料之間的粘結更困難。但是，在本實施例中，需要在濾光層FIL上形成由導體材料制成的或由無機材料如透明導電材料制成的公共電極CT。因此，在制造步驟中公共電極易于從濾光層FIL上剝去，幼兒提供了一種易于產生缺陷的結構。另外，因為公共電極CT以梳齒狀或線性形狀形成，所以他們的寬度較窄。因此，公共電極CT更易于剝離。假設結構元件是電極，濾光層FIL上的結構元件被剝離時，在這些區(qū)域中的光的控制變得不可能，并且即使可以控制光本身，液晶層之間的間隙發(fā)生漲落，由此導致亮度不規(guī)律。
相反，在本實施例中，遮光層形成在濾光層FIL上。這些遮光層例如可以由樹脂形成。在此情況下，因為遮光層BM和濾光層FIL由有機材料制成，所以提供一種使遮光層BM和濾光層FIL彼此剝離更困難的結構成為可能。另外，當遮光層BM由金屬材料形成時，因為使用遮光層BM，所以層BM可以做得比實施例1中的公共電極CT更寬，并且因此可以增大與濾光層FIL的接觸區(qū)，由此可以實現(xiàn)一種比實施例中更難剝離的層結構。即根據(jù)本實施例，無論遮光層BM是由樹脂還是由金屬制成，在濾光層FIL上制備與實施例1中的情形相比更難剝離的結構層成為可能，以致于可以提高產量。
圖8表示本實施例的液晶顯示裝置的截面。在第一玻璃襯底SUB1上，形成驅動掃描電壓的柵極線GL、提供視頻信號電壓的漏極線DL、構成部分漏極線DL的漏電極SD1、源電極SD2、由SiN制成的柵極絕緣膜GI、保護膜PSV和分布在保護膜PSV上并與源電極SD2連結的象素電極PX。本實施例象素電極PX的結構和制造步驟與實施例1的相同。
本實施例與實施例1的不同之處在于設置在象素之內的象素電極PX以上的結構以及與結構對應的制造步驟。濾光層FIL這樣分布，即在TFT的半導體層AS處的單色濾光層FIL(R)上疊加相鄰象素的濾光層(G)。在此方式中，通過疊加至少兩層或多層濾光層FIL可以增強對從第二玻璃襯底SUB2一側入射的光的遮擋效果。雖然圖6中疊加了兩層濾光層FIL，但通過進一步疊加另外顏色的濾光層FIL(B)、即藍色濾光層，可以進一步增強光遮擋效果。
在此實施例中，在象素的一部分上通過疊加兩層或多層由濾光層FIL形成的濾光層，可以把這些濾光層FIL用作TFT的至少部分遮光膜或分隔象素的黑色矩陣。由于這種結構，與實施例1相比，可以刪除通過隔離膜形成或通過隔離圖案形成的遮光膜BM。即濾光層FIL由例如包括紅(R)、綠(G)或藍(B)染料的樹脂膜形成。利用顏料擴散的抗蝕劑作為基材制造每種樹脂膜，顏料擴散的抗蝕劑通過在感光樹脂如丙烯酸樹脂中散布能夠獲得所需的光學特性的顏料如紅色而制得。首先，把顏料擴散的抗蝕劑涂敷到象素電極PX和保護膜PSV上。之后，利用光掩膜對顏料擴散的抗蝕劑進行曝光和顯影，由此形成樹脂膜。重復這些步驟，重復步驟的次數(shù)對應于顏色的種類，如對于由紅(R)、綠(G)和藍(B)組成的三種顏色重復三次，由此形成濾光層FIL。
在此實施例中，在濾光層FIL上形成由透明絕緣膜材料制成的外涂層OC。此外涂層OC采用熱固樹脂，如丙烯酸樹脂。另外，外涂層OC也可以采用熱固透明樹脂。公共電極線CL和公共電極CT形成在外涂層OC上。外涂層OC具有平化的效果，減少在取向膜ORI的摩擦步驟中由于局部疊加濾光層FIL而形成的階梯部分產生的缺陷。由于這種結構，在顯示相鄰漏極線DL之間小距離和相鄰柵極線GL之間小距離的高分辨率的TFT液晶顯示裝置中，例如在漏極線DL之間的距離不大于80μm的TFT液晶顯示裝置中，與實施例1相比，可以減少從取向處理、尤其是從摩擦處理中產生的缺陷。
另外，在此實施例中，利用一個強度由電力線決定的電場旋轉液晶層LC中的液晶分子，使得可以控制透射率，其中電力線從濾光層FIL上的公共電極CT和公共電極線CL起始并穿過液晶層LC、濾光層FIL和外涂層OC到達下象素電極PX。
圖9和圖20表示根據(jù)本發(fā)明實施例4的類型的液晶顯示裝置。圖9表示沿圖10中C-C’線的截面圖，圖10是一個象素的平面圖。在第一玻璃襯底SUB1上，形成驅動掃描電壓的柵極線GL、供給視頻信號電壓的漏極線DL、構成部分漏極線DL的漏電極SD1、源電極SD2、由SiN制成的柵極絕緣膜GI、保護膜PSV、分布在保護膜PSV上并與源電極SD2連結的象素電極PX。本實施例中象素電極PX的結構和制造步驟與實施例1中的情形相同。
濾光層FIL形成在保護膜PSV上。此實施例在濾光層FIL的平面圖案上與實施例1和實施例2大大不同。雖然濾光層FIL在相鄰漏極線DL的附加具有邊界，但相鄰濾光層FIL具有彼此分開的區(qū)域。即在圖9的截面圖，紅色濾光層FIL(R)和綠色濾光層FIL(G)在漏極線DL之上和附近具有既不疊加也不彼此接觸的區(qū)域。
另一方面，相鄰濾光層FIL之間限定的間隙具有一個較大的階梯部分，并且因此從上述部分形成一個由透明絕緣膜材料制成的外涂層。外涂層OC采用熱固樹脂如丙烯酸樹脂。另外，外涂層OC可以采用熱固透明樹脂。外涂層OC具有平化作用，減小取向膜ORI的涂敷不足以及取向不足，而這些不足是由局部疊加和階梯部分導致的。
公共電極CT和驅動液晶層LC的公共電極線CL以梳齒狀分布在外涂層OC上。公共電極CT由透明導電膜如ITO形成。但是，在公共電極CT和公共電極線CL可以按照與實施例1至實施例3相同的方式由Cr或Mo制成的金屬膜形成。在這種情況下，雖然透射率降低，但金屬膜顯示出比ITO低的電阻，并且扮演遮光膜的角色，因此，不需要特別提供遮光膜BM，并且可以提供具有大屏幕的TFT型液晶顯示裝置。
本實施例的最大特點在于，如上所述，每個象素的濾光層彼此分開，以致于沿相鄰的DL彼此不疊加，或者濾光層沿相鄰柵極線被逐個象素地分開。這樣實現(xiàn)了下列性能的提高。關于決定濾光層顏色的彩色抗蝕劑，高的顏色純凈度和高透射率具有協(xié)調的關系。做為可使這兩個處于折衷關系的因素兼容的材料，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)具有電導率的材料是期望的。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)包含離子成份的材料與其它有希望的材料一樣是期望的。
但是，當這種材料根據(jù)實際的產品結構用于實驗基準時，發(fā)生一些意料不到的新現(xiàn)象，如交擾的惡化、驅動電壓的升高和可靠性的降低。詳細分析這些現(xiàn)象時發(fā)現(xiàn)下列因素是這些現(xiàn)象的起因。即已經發(fā)現(xiàn)，當濾光層FIL由這些材料制成并且設置在相鄰象素之間的濾光層FIL彼此疊加時，只要濾光層FIL由高導電材料制成，象素電極PX的電勢漏向相鄰象素，并且導致交擾的惡化和有效電壓的降低，即驅動電壓升高。另外，還發(fā)現(xiàn)當濾光層FIL包含離子成份時，在彼此開始接觸的濾光層FIL之間發(fā)生離子交換，并且發(fā)生關于濾光層FIL的褪色現(xiàn)象。還發(fā)現(xiàn)這種褪色現(xiàn)象產生隨時間流失而變得嚴重的可靠性問題。另外，還發(fā)現(xiàn)當濾光層FIL包含導電離子成份時，由于液晶顯示裝置的實際驅動，即由于對液晶顯示裝置的供電，離子交換被加速，以致于迅速發(fā)生褪色。
因此，為了能夠使用具有導電性的濾光層、包含離子成份的濾光層或具有導電性并包含離子成份的濾光層，發(fā)明人發(fā)明或設計了一種截面如圖9所示、平面如圖10所示的結構。即對于各個象素的濾光層FIL分開，利用透明外涂層膜OC將濾光層FIL彼此分開。另外，在濾光層FIL和電極或導電材料如形成在濾光層FIL上的公共電極之間設置外涂層膜OC。
在前一項技術中，當濾光層具有導電性時，可以防止象素之間濾光層的短路，并且因此可以避免交擾的惡化和驅動電壓的升高。另外，當濾光層包含離子成份時，可以避免濾光層之間的離子交換，以致于避免濾光層的褪色。
在后一項技術中，當濾光層具有導電性時，可以避免象素電極PX和公共電極CT之間的短路。另外，當濾光層包含離子成份時，可以避免濾光層中的離子成份溶解到液晶層中、由此污染液晶的現(xiàn)象。同時，因為液晶層和濾光層之間的離子交換受到抑制，所以可以避免濾光層的褪色。
另外，雖然圖10中柵極線之間的濾光層FIL不被分開并且濾光層FIL不沿DL分開，所以這種結構某種程度上也可以實現(xiàn)上述的有益效果。這是因為柵極線GL的寬度寬于漏極線DL的寬度，相鄰象素電極之間在視頻信號線延伸方向上的距離可以保持在大于相鄰象素電極之間在沿掃描信號線延伸方向上的距離，由此可以減少象素電極之間的泄漏。如圖9所示，在TFT上形成一個保護膜。該保護膜還執(zhí)行防止濾光層FIL的源和漏極之間的短路。
另外，雖然已解釋了本實施例，同時集中到了公共電極CL和象素電極PX形成在同一襯底上的情形，但本發(fā)明的有益效果可以通過公共電極CL形成在面對象素電極PX的襯底上的這一情形獲得。因此，本實施例包括這一情形。
濾光層可以在各個象素之間在掃描信號線延伸方向和視頻信號線延伸方向上分開。在這種情況下，因為在視頻信號線延伸方向上相鄰象素之間的象素電極也可以彼此完全分開，因此可以更容易地實現(xiàn)本發(fā)明的有益效果。
另外，當濾光層FIL具有導電性時，由于濾光層FIL的導電性，象素電極PX的電勢傳遞到濾光層FIL的前表面一側，并且因此象素電極PX的電勢接近液晶層LC一側的電勢。因此，獲得一種新的有益效果，即可以提供一種能夠以低驅動電壓驅動的TFT型液晶顯示裝置。另外，當表述濾光層導電性的電阻率不大于1014Ωcm時，可以獲得電壓降低效果。要進一步降低驅動電壓，希望將電阻率設置為不大于1010Ωcm。不用說電阻率降低，驅動電壓的降低效果更加增強。但是，當電阻率過度降低時，透射率會被降低，因此最好將電阻率設置在103Ωcm～1010Ωcm的范圍內。
另外，在具有本實施例結構的液晶顯示裝置中，施加到液晶層上的驅動電場穿過濾光層。例如關于常規(guī)的方法，做為一個將濾光層安置在不同于安置TFT的襯底的襯底上的方法的例子，已知有一種垂直電場型，其中象素電極形成在TFT襯底上，公共電極形成在濾光層襯底的濾光層上，在象素電極和公共電極之間產生一個驅動電場。在這種類型中，施加給液晶層的驅動電場不穿過濾光層。另外，在所謂的橫向電場類型中，象素電極和公共電極形成在TFT襯底上，并且在這些電極之間產生驅動電場，并且因此，施加到液晶層的驅動電場不穿過濾光層。另外，關于濾光層安置在TFT襯底上的類型，這是一種已知的類型，象素電極形成在濾光層上，公共電極TFT襯底的一個襯底上，并且在象素電極和公共電極之間形成一個施加到液晶層的驅動電場。因此，施加到液晶層的驅動電場不穿過濾光層。
但是，在本實施例中，濾光層形成在象素電極和公共電極之間，驅動電場在穿過濾光層之后產生于液晶層中。因此，在本實施例的情形中當濾光層包含離子雜質時，當濾光層具有導電性或濾光層包含一些污染雜質如金屬離子或有機溶劑等時，液晶層和濾光層之間的反應由于穿過濾光層的驅動電場而被驅動，由此出現(xiàn)一個新問題，即液晶層的污染被加速。
因此，從確保液晶顯示裝置的可靠性以及防止液晶層被污染的觀點出發(fā)，在象素電極和公共電極之間形成濾光層以及在驅動電場穿過濾光層之后產生于液晶層的類型中，極度需要在濾光層和液晶層之間形成一個用于避免污染的保護層。另外，還希望用有機膜做為保護膜，因為有機膜除具有防污染效果外還可以實現(xiàn)平化效果。
正如到目前為止的詳細描述，由于各個實施例的結構，可以實現(xiàn)濾光層安置在TFT襯底上并可展示高色彩純凈度和高亮度的TFT液晶顯示裝置。
另外，本發(fā)明不局限于執(zhí)行包括實施例1～4中描述的技術原理和有益效果的發(fā)明的模式，由包括權利要求的說明書中公開的技術原理所實現(xiàn)的結構和有益效果都將包含在本發(fā)明的構思之中。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明有益效果的典型實例如下。
即不用在濾光層中為每個象素形成穿孔，本發(fā)明可以提供一種這樣的液晶顯示裝置，驅動液晶層的象素電極和公共電極分布在第一玻璃襯底上并且在其上還組裝有濾光層。
另外，本發(fā)明可以提供這樣一種液晶顯示裝置，即在通過利用簡化的技術和制造此種液晶顯示裝置的方法相對于襯底旋轉液晶分子而形成廣視角的液晶顯示裝置時，在第一襯底上不僅可以形成TFT，而且可以形成CT。
另外，本發(fā)明可以提供顯示大數(shù)值孔徑和高透射率的液晶顯示裝置以及制造這種液晶顯示裝置的方法。
另外，本發(fā)明可以提供具有廣視角的明亮的TFT顯示裝置。
權利要求
1.一種包括第一和第二透明襯底以及夾在第一和第二襯底之間的液晶層的液晶顯示裝置，其中第一襯底包含多條視頻信號線、多條掃描信號線和多個由視頻信號線及掃描信號線包圍的區(qū)域形成的象素區(qū)，每個象素區(qū)至少包括一個有源元件、一個象素電極和一個公共電極，濾光層形成在象素電極和液晶層之間，其特征在于，公共電極形成為濾光層之上的層，象素電極形成為濾光層之下的層，濾光層被形成為疊加在象素區(qū)中至少象素電極的整個表面上，部分公共電極用作公共信號線，其中公共信號線由透明導電體制成，并且在有源元件上具有遮光層。
2.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于在濾光層和公共電極之間形成平化的有機膜。
3.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于象素電極具有平面形狀，公共電極具有線性區(qū)域。
4.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于部分公共電極疊加在視頻信號線上。
5.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于部分公共電極疊加在掃描信號線上。
6.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于部分公共電極疊加在掃描信號線上。
7.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于由公共電極形成的公共信號線至少其端面疊加到象素電極上。
8.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于象素電極由透明電極形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，在包括第一和第二透明襯底以及夾在第一和第二透明襯底之間的液晶層的液晶顯示裝置中，第一襯底上包含多條視頻信號線、多條掃描信號線和多個由視頻信號線及掃描信號線包圍形成的區(qū)域的象素區(qū)，每個象素區(qū)至少包括一個有源元件、一個象素電極和一個公共電極，濾光層形成在象素電極和液晶層之間。液晶顯示裝置的特征在于公共電極形成為濾光層之上的層，象素電極形成為濾光層之下的層，形成的濾光層疊加在象素區(qū)中至少象素電極的整個表面上。
文檔編號G02F1/1335GK101063777SQ20061010156
公開日2007年10月31日 申請日期2002年1月29日 優(yōu)先權日2001年1月29日
發(fā)明者小野記久雄, 落合孝洋, 桶隆太郎, 仲吉良彰, 倉橋永年 申請人:株式會社日立制作所