专利名称：横向电场液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及横向电场液晶显示器。本发明具体涉及一种有源元件衬底的电极结构。
上述TFT衬底类型将参考
图1和图2进行解释。图1是从液晶侧面观测的传统液晶显示器的TFT衬底的一个像素的视图。图2是沿图1的X-X’线看的剖视图。
扫描线103，连接到扫描线103的门电极102，公共线104和作为公共线104一部分延伸的公共电极105由在透明绝缘衬底101上的相同层里的金属膜形成，其中衬底101例如可由玻璃形成。栅绝缘膜106在这些线和电极上面形成。平行于下面描述的像素电极，公共电极105部分地形成。随后，半导体岛107在栅绝缘膜106上形成。此后，用与形成源/漏电极相同的金属膜形成信号线110、TFT的源/漏电极108和109、和连接到源/漏电极109的像素电极111，其中TFT的源/漏电极108和109全都在它们连接到的半导体岛107上部分形成。注意到像素电极111和先前形成的公共电极105相互平行。此外，夹层绝缘膜112和校准层113以覆盖半导体岛107、源/漏电极108与109和像素电极111的方式形成。这样，TFT衬底300完全形成。注意存储电容在像素电极111和公共线104相互重叠的地方形成(重叠部分122在有交叉阴影线的部分示出)。
在透明绝缘衬底151上形成光屏蔽膜152，以在TFT衬底300上分开像素并且覆盖半导体岛107。形成绝缘膜153和校准层154，以覆盖光屏蔽膜152，从而构成相对衬底400。
在TFT衬底300和相对衬底400之间充满液晶127，这形成液晶显示器。在图2中，为了简化，偏光镜等没有示出。
应该注意到扫描线103，公共线104和信号线110形成得足够厚以减小其电阻值。由于公共线104和公共电极105与扫描线103一起形成，则它们的厚度全相同。随后，如图2所示，覆盖这些电极和线的夹层绝缘膜112形成时在阶高度上具有较大的变化。这样，当覆盖在夹层绝缘膜112上面的在阶高度上具有较大的变化的校准层材料经历摩擦过程时，材料不能在TFT衬底上面均匀地摩擦。结果，校准层113由于不均匀地摩擦变得不均匀，从而使液晶显示器显示不均匀。
根据本发明，横向电场液晶显示器包括TFT衬底，相对衬底和夹在TFT衬底与相对衬底之间的液晶层，其中TFT衬底包括信号线，公共线，像素电极和公共电极。如此配置的液晶显示器的特征是像素电极部分形成在与所述信号线和所述公共线不同的并且在其上面的层中，并且在该层中形成的公共电极和一部分像素电极比信号线和公共线薄。
如此配置的液晶显示器的进一步特征是像素电极还包括形成在与用于所述信号线且与所述公共线重叠的层相同的层中的一辅助电容电极。
如此配置的液晶显示器的进一步特征是像素电极部分通过接触孔连接到薄膜晶体管(TFT)的漏电极并且公共电极通过接触孔连接到公共线。
如此配置的液晶显示器的更进一步特征是TFT衬底还包括透明衬底，在透明衬底上形成的扫描线，在透明衬底上形成的用来覆盖扫描线的栅绝缘膜，在栅绝缘膜上形成的半导体层，在栅绝缘膜上形成的用来覆盖半导体膜的第一夹层绝缘膜，在第一绝缘膜上形成的第二绝缘膜以及在第二绝缘膜上形成的校准层。上述液晶显示器的进一步构成如下公共线和扫描线一起在透明衬底上形成，信号线在栅绝缘膜和第一夹层绝缘膜之间形成并且连接到半导体膜的一端，像素电极包括和信号线一起在栅绝缘膜上形成并且连接到半导体膜另一端的下层像素电极，公共电极在第一夹层绝缘膜和第二夹层绝缘膜之间形成并且连接到公共线，像素电极还包括和公共电极一起在第一夹层绝缘膜上形成并且连接到下层像素电极的上层像素电极，以及上层像素电极比信号线和公共线薄。
如此组成的液晶显示器的进一步特征是公共电极和上层像素电极的每个的厚度在信号线和公共线厚度的每个的1/20到1/3的范围中。
因此，用于校准层的主要膜的平滑度显著提高，并且用于校准层的材料也能够在主要膜上面形成高平滑度，进一步，在衬底上面，校准层材料的摩擦能够均匀地进行。因此，获得了均匀摩擦的校准层，并且液晶显示器能够显著减少由于摩擦不均匀导致的显示故障。
在附图中图1是传统液晶显示器的TFT衬底的像素部分平面图；图2是沿图1中X-X’线的剖示图；图3是依据本发明的液晶显示器的TFT衬底的像素部分平面图；以及图4是沿图3中X-X’线的剖示图。
为了同时形成扫描线3、连接到扫描线3的门电极2和公共线4，厚度为200到500纳米的(铬(Cr)、铝(Al)或钽(Ta)，或上述金属的合金)金属膜被构图在透明绝缘衬底1上，其中衬底1例如由玻璃形成。此后，栅绝缘膜6(比如厚度为400到600纳米的硅氮化物(SiNx)膜)在衬底上面形成。然后，半导体岛7(例如，非晶硅或多晶硅)在栅绝缘膜6上面形成。此后，厚度为200到500纳米的(铬、铝或钽，或上述金属的合金)金属膜被淀积并且被构图，以形成信号线10，源/漏电极8、9，和连接到源/漏电极9的第一像素电极11(下层像素电极)。如图3所示，第一像素电极11除了包括平行于后来形成的公共电极5的电极以外，还包括与公共线4重叠的电容电极22。公共线4和电容电极22形成辅助电容。这样，下层像素电极也作为电容存储电极。
厚度为200到400纳米的，例如，SiNx的第一夹层绝缘膜12淀积在衬底上以覆盖半导体岛7、源/漏电极8，9、信号线10和第一像素电极11。随后，用于公共电极的接触孔31和用于像素电极的接触孔32在绝缘膜中形成，以至放置在公共线4和源/漏电极9上面的绝缘膜部分被打开。
厚度为20到120纳米的(铬、铝或钽，或上述金属的合金)金属膜作为比信号线10薄的膜淀积在第一夹层绝缘膜12上面，优选厚度是信号线10厚度的1/20到1/3，然后，构图以形成通过用于公共电极的接触孔31连接到公共线4的公共电极5；并且形成通过用于像素电极的接触孔32连接到源/漏电极9的第二像素电极25(上层像素电极)。这样，公共电极5和第二像素电极25的厚度下限基于公共电极(和上层像素电极)的阻抗与公共线(和信号线)的阻抗的所需比率。其厚度上限基于在校准层下面的由绝缘膜形成的所需阶高度。公共电极5和第二像素电极25相互平行，此外，公共电极5和第一像素电极11相互平行。而且第二像素电极25形成时不会与第一像素电极11重叠。
厚度为600到800纳米的、例如由SiNx构成的第二夹层绝缘膜26淀积在衬底上以覆盖公共电极5和第二像素电极25。随后，厚度为80到120纳米用于校准层的材料覆盖在其上面并且被摩擦以形成校准层13。以这种方式，形成了TFT衬底100。
淀积在对应TFT衬底100上的相对衬底200通常以下列方式形成。
首先，光屏蔽膜52在透明的绝缘衬底51上形成，以至膜将TFT衬底100的单个像素分开并且对应于半导体岛7。然后，绝缘膜53和校准层54在衬底上面形成以覆盖光屏蔽膜52。
在这样形成的TFT衬底100和相对衬底200之间充满液晶27，以提供液晶显示器。在图4中，为了简化，偏光器没有示出。
如上所述，第二像素电极25，公共电极5等形成的层与用于允许大电流的信号线10和公共线4的层不同。这样，构成第二像素电极25和公共电极5的金属膜厚度能够由信号线，公共线等的厚度独立决定。因此，构成像素电极和公共电极的金属膜厚度比信号线、公共线等薄，从而由位于金属膜上的第二夹层绝缘膜26表面形成的阶高度可以减少。
如上所述，一组用来产生横向电场的公共电极5和第二像素电极25由厚度为20-120纳米的金属膜形成，此厚度显著小于传统的金属膜，比如200-500纳米，此外，此厚度的下面没有产生阶高度的线和电极，从而第二夹层绝缘膜26能够显著减少其阶高度，此阶高度显著小于传统案例中所观察到的高度。
至于用来产生横向电场的其他组公共电极5和第一像素电极11，第一像素电极11仍然很厚，比如200-500纳米。然而，鉴于第一夹层绝缘膜12和第二夹层绝缘膜26在衬底上面形成以覆盖其他组电极，在校准层13下面形成的阶高度显著小于传统结构所观察到的高度。因此，在第二夹层绝缘膜26上面校准层材料很平，并且材料能够在随后的阶中均匀摩擦，从而能够使在衬底上面的校准层13均匀。
特别的，当用液晶显示器显示单色时，包括上述均匀校准层的液晶显示器展示出明显的优点。在此情况下，相比于使用具有图1和图2所示结构的液晶显示设备，所得到的白光亮度与黑光亮度的对比度被证明增加了1.5倍。
在实施例中，尽管第二夹层绝缘膜比第一夹层绝缘膜厚，依靠液晶显示器中允许的对比度，第二夹层绝缘膜可以比上述厚度薄。此外，可以用有机膜取代无机膜制成第二夹层绝缘膜，使第二夹层绝缘膜比第一夹层绝缘膜薄。
本实施例参考了包括存储电极的例子进行描述。然而，即使在不包括存储电极的结构中，通过使像素电极和公共电极所在的层不同于信号和公共线所在的层，显而易见能够获得同样的优点。
如上所述，根据本发明液晶显示器，用来产生横向电场的主要电极所在层与其他电极和线所在层不同，并且还比其他电极和线所在层薄。因此，用于校准层的下层(underlying)膜的平滑度显著提高，并且用于校准层的材料也能够在下层膜上面形成高平滑度，进一步，在衬底上面，校准层材料的摩擦因此能够均匀地进行。因此，获得了均匀摩擦的校准层并且液晶显示器能够显著增强其对比度。
权利要求
1.一种横向电场液晶显示器，包括TFT衬底，其具有信号线，公共线，像素电极和公共电极，所述像素电极部分形成在与所述信号线和所述公共线不同的并且在其上面的层中，所述公共电极形成在所述层中，在所述层中形成的所述公共电极和一部分所述像素电极比所述信号线和所述公共线薄；相对衬底；以及夹在所述TFT衬底与所述相对衬底之间的液晶层。
2.如权利要求1所述的横向电场液晶显示器，其中像素电极还包括形成在与用于所述信号线且与所述公共线重叠的层相同的层中的一辅助电容电极。
3.如权利要求1所述的横向电场液晶显示器，其中所述像素电极的所述部分通过接触孔连接到薄膜晶体管(TFT)的漏电极并且所述公共电极通过接触孔连接到所述公共线。
4.如权利要求1所述的横向电场液晶显示器，其中TFT衬底还包括透明衬底；在所述透明衬底上形成的扫描线；在所述透明衬底上形成以覆盖扫描线的栅绝缘膜；在所述栅绝缘膜上形成的半导体层；在所述栅绝缘膜上形成以覆盖所述半导体膜的第一夹层绝缘膜；在所述第一绝缘膜上形成的第二绝缘膜；以及在所述第二绝缘膜上形成的校准层，其中所述公共线与所述扫描线一起形成在所述透明衬底上，所述信号线形成在所述栅绝缘膜和所述第一夹层绝缘膜之间并且连接到所述半导体膜的一端，所述像素电极包括与所述信号线一起形成在所述栅绝缘膜上并且连接到所述半导体膜的另一端的下层像素电极，所述公共电极形成在所述第一夹层绝缘膜和所述第二夹层绝缘膜之间并且连接到所述公共线，所述像素电极还包括与所述公共电极一起形成在所述第一夹层绝缘膜上并且连接到所述下层像素电极的上层像素电极，而且所述上层像素电极比所述信号线和所述公共线薄。
5.如权利要求4所述的横向电场液晶显示器，其中所述公共电极和所述上层像素电极的每个的厚度是所述信号线和所述公共线厚度的每个的1/20到1/3。
6.如权利要求4所述的横向电场液晶显示器，其中在所述公共电极和所述上层像素电极之间以及所述公共电极和所述下层像素电极之间施加电压，使所述液晶层的液晶分子在平行于所述透明衬底的平面内旋转。
7.如权利要求4所述的横向电场液晶显示器，其中所述下层像素电极的一部分是辅助电容电极。
8.如权利要求1所述的横向电场液晶显示器，其中在所述层中形成的所述像素电极的一部分通过接触孔连接到薄膜晶体管的源/漏电极，并且所述公共电极通过接触孔连接到所述公共线。
全文摘要
在横向电场液晶显示器中，通过使用与其他电极和线形成层不同的层，形成产生横向电场的主要电极部分。在这样的情况下，主要部分的厚度是每个其他电极和线厚度的1/20到1/3。因此，校准层的基膜的平滑度显著提高，同时在基膜上面，校准层材料在覆盖和形成时能够具有高平滑度，并且校准层材料的摩擦能够在整个衬底表面均匀进行。
文档编号G09F9/30GK1435719SQ03103128
公开日2003年8月13日 申请日期2003年1月30日 优先权日2002年1月30日
发明者浅井卓也, 黑羽升一, 佐佐木健 申请人:日本电气株式会社