液晶显示装置的制作方法

专利名称：液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示装置，并且更具体地涉及一种称之为横向电场型的液晶显示装置。
称之为横向电场型的液晶显示装置具有这样的结构，其中像素电极和反电极分别设在不同层中，反电极在像素电极和反电极之间产生具有平行于透光基底的分量的电场(横向电场)，这些不同的层位于通过夹在其中的液晶彼此相对的每个透光基底的液晶侧像素区域中。
这样构成横向电场型的液晶显示装置，使得通过电场所作用的液晶的驱动来控制透过位于像素电极和反电极之间区域的光量。
已知这样一种液晶显示装置，优点在于称之为宽视野角度的特征，其能够保证即使从倾斜的方向观看显示屏面，显示的图像不会改变。
在这种液晶显示装置中，像素电极和反电极迄今为止由不透光的传导层构成。
近些年来，已知液晶显示装置以下面的方式构造由透光电极形成的反电极形成在除了像素区域的边界以外的整个区域上，条形像素电极形成反电极上，同时绝缘膜夹在它们中间，通过这种方式在一个方向(第一方向)中伸展和在与该方向交叉的方向(第二方向)中并列。
具有这种结构的液晶显示装置使得在每个像素电极和反电极之间产生一个横向电场，它的优点仍在于宽视野角度特征和极大地提高了孔径比。
附带地，例如在SID99 DIGEST第202-205页中描述了该技术。
但是，如上所述，具有这种结构的液晶显示装置的结构使得像素电极和反电极利用夹在它们之间的液晶作为不同的层形成，其中反电极在像素电极和反电极之间产生电场，以便分布在远离液晶的区域中的电场远大于液晶一侧上的。
因此，已经指出为了产生全部分布在液晶中的电场，需要在像素电极和反电极之间提供相对大的电压(驱动电压)。
此外，已经指出由于反电极和像素电极与夹在它们之间的绝缘膜在很大面积上彼此重叠，在驱动夹入在视频信号线和像素电极之间的薄膜晶体管(开关元件)的过程中负载增大。
已经在上述条件的基础上做出本发明，并且目的在于提供一种液晶显示装置，其中可以减小它的驱动电压。
本发明的目的还在于提供一种液晶显示装置，其中在驱动薄膜晶体管的过程中可以减小负载(负载电容)。
下面简要说明在本申请中公开的本发明的具有代表性的方面。
根据本发明的液晶显示装置包括分别设在不同层中的像素电极和反电极，这些不同的层位于通过其中夹有液晶的彼此相对配置的透光基底其中之一的液晶侧像素区域中。反电极使得在反电极和像素电极之间产生具有平行于透光基底的分量的电场。像素电极和反电极之一作为比另一个电极更接近液晶的层形成，而另一个电极作为从其上形成有所述一个电极的区域的至少一个边界向外伸出的透光电极形成，并且形成位于像素电极和反电极之间的电容性耦合的导电层。
在以这种方式构成的液晶显示装置中，由于导电层是像素电极和反电极之间的电容性耦合的，可以在一个电极和另一个电极之间产生电场，并且该电场具有平行于透光基底的分量。
另外，电容耦合的电极之间的电位彼此接近，并且位于电极之间的电容本身很低。
因此，在一个电极和另一个电极之间发生的部分电场分配给在一个电极和导电层之间发生的电场，从而整个电场的分布可以转移到更接近液晶的一侧。
该事实使得在恒定驱动电压的情况下，能够改善为了控制液晶的透光率所需要的电场的效率。从另一个观点出发，在电场足够控制液晶的透光率的情况下，能够实现降低驱动电压的优点。
另外，通过分开的电容电位值降低了彼此电容性耦合的导电层和另一个电极之间的电位差，从而能够实现降低薄膜晶体管的负载电容的优点。
参照所附附图从下面的说明中，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得更清楚。


图1是根据本发明的液晶显示装置的一个像素区域的一个实施例的平面图；图2是沿图1中的直线2-2的剖视图3是沿图1中的直线3-3的剖视图；图4是沿图1中的直线4-4的剖视图；图5是应用在根据本发明的液晶显示装置中的液晶显示平板的外观的平面图；图6(a)和6(b)是密封材料的结构的剖面图，其固定液晶显示平板的每个透光基底和密封液晶；图7(a)和7(b)表示根据本发明的液晶显示装置的栅极信号端子的一个实施例的结构；图8(a)和8(b)表示根据本发明的液晶显示装置的漏极信号端子的一个实施例的结构；图9(a)和9(b)表示根据本发明的液晶显示装置的反电压信号端子的一个实施例的结构；图10是根据本发明的液晶显示装置的一个实施例的等效电路图；图11是驱动根据本发明的液晶显示装置的一个实施例的时序图；图12是与根据本发明的液晶显示装置的液晶显示平板相连接的箱体外部电路的平面图；图13(A)至13(C)是表示制造根据本发明的液晶显示装置的方法的一个例子的工艺图；并且与图14(D)至14(F)的相组合；图14(D)至14(F)是表示制造根据本发明的液晶显示装置的方法的一个例子的工艺图；并且与图13(A)至13(C)的相组合；图15是根据本发明的液晶显示装置的一个像素区域的另一个实施例的平面图；图16是沿图15中的直线16-16的剖视图；图17是沿图15中的直线17-17的剖视图；图18是沿图15中的直线18-18的剖视图；图19(A)至19(C)是表示制造根据本发明的液晶显示装置的方法的一个例子的工艺图；并且与图20(D)至20(F)的相组合；图20(D)至20(F)是表示制造根据本发明的液晶显示装置的方法的一个例子的工艺图；并且与图19(A)至19(C)的相组合；图21是根据本发明的液晶显示装置的一个像素区域的另一个实施例的平面图；图22是沿图21中的直线22-22的剖视图；图23是根据本发明的液晶显示装置的一个像素区域的另一个实施例的平面图；图24是沿图23中的直线24-24的剖视图；图25是沿图23中的直线25-25的剖视图；图26是沿图23中的直线26-26的剖视图；图27是根据本发明的液晶显示装置的一个像素区域的另一个实施例的平面图；图28是沿图27中的直线28-28的剖视图；图29是沿图27中的直线29-29的剖视图；图30是沿图27中的直线30-30的剖视图；图31是根据本发明的液晶显示装置的一个像素区域的另一个实施例的平面图；图32是沿图31中的直线32-32的剖视图；图33是沿图31中的直线33-33的剖视图；图34是沿图31中的直线34-34的剖视图；图35表示每个实施例1，2，4，5和6中的液晶显示装置中光透过率相对于作用电压的特性；图36是根据本发明的液晶显示装置的一个像素区域的另一个实施例的平面图；图37是根据本发明的液晶显示装置的一个像素区域的另一个实施例的平面图；和图38是沿图37中的直线38-38的剖视图。
下面将说明根据本发明的液晶显示装置的实施例。
<实施例1>
《像素的结构》图1是根据本发明的液晶显示装置(平板)的一个像素区域的一个结构平面图，是从彼此相对设置并且中间夹有液晶的一对透光基底中的任何一个的液晶侧看到的视图。
图2是沿图1中的直线2-2的剖视图，图3是沿图1中的直线3-3的剖视图，图4是沿图1中的直线4-4的剖视图。
首先参照图1，栅极信号线GL由例如铬(Cr)形成，其设置成在图1的水平方向(以后的图中x方向)中延伸和在图1的垂直方向(以后的图中y方向)中并列。像素区域由这些栅极信号线GL和后面将说明的漏极信号线DL包围。
反电极CT形成在该像素区域中，用来在反电极CT和后面将描述的像素电极之间产生电场。该反电极CT形成在像素区域除了边界以外的全部区域上，并且由例如透光导体ITO(铟锡氧化物)制成。
该反电极CT具有一个反电压信号线CL，以包围反电极CT的整个边界的方式形成与反电极CT的连接。该反电压信号线CL与每个反电压信号线CL电连接，后者同样形成并如图1中所示与右手和左手像素区域(沿着栅极信号线GL设置的像素区域)中的相应的反电极的连接。
反电压信号线CL由例如铬(Cr)制成的不透光材料形成。在这种情况中，即使在任何一个漏极信号线DL(后面将要说明)和相邻的反电极CT的一侧之间产生作为噪音的电场，该区域也能通过反电压信号线CL把光遮住，从而能够解决不希望的显示质量方面的问题。
该事实还意味着能够解决因在任何一个栅极信号线GL和反电极CT的相邻的一侧之间产生的电场(噪音)所带来的问题。
此外，如上所述，由于反电压信号线CL的材料与栅极信号线GL的相同，反电压信号线CL和栅极信号线GL可以用同样的工艺形成，从而能够实现防止生产步骤的数量增加的优点。
形成由例如SiN制成的绝缘膜GI，以便覆盖其上形成有反电极CT、反电压信号线CL和栅极信号线GL的透光基底SUB1的上表面。
绝缘膜GI具有位于反电极CT和栅极信号线GL之间的对应于漏极信号线DL(后面将说明)的中间绝缘膜的作用，在形成薄膜晶体管TFT(后面将说明)的区域中的栅极绝缘膜的作用，和在形成电容元件Cstg(后面将说明)的区域中的电介质膜的作用。
形成薄膜晶体管TFT并且重叠在栅极信号线GL的一部分(指图1中的左下部分)上，并且由例如a-Si制成的半导体层AS形成在该部分绝缘膜GI上。
源电极SD1和漏电极SD2形成在半导体层AS的上表面上，从而形成具有使用部分栅极信号线GL作为它的栅极电极的倒置交错结构的MIS型晶体管。这些源电极SD1和漏电极SD2与漏极信号线DL同时形成。
具体地，漏极信号线DL形成为在图1的x方向中延伸和在图1的y方向中并列。每个漏极信号线DL的一部分形成为延伸到半导体层AS的表面，从而构成薄膜晶体管TFT的漏电极SD2。
在形成漏极信号线DL的时候形成源电极SD1，并且源电极SD1形成为延伸到像素区域中，从而整体形成一个接触区域，其提供薄膜晶体管TFT与像素电极PX(后面将说明)之间的连接。
附带地，如图3中所示，掺杂有例如n型杂质的接触层d0形成在半导体层AS的源电极SD1和漏电极SD2之间的接触面上。
通过在半导体层AS的整个表面上形成n型杂质掺杂层，和然后形成源电极SD1和漏电极SD2，以及利用这些电极SD1和SD2作为模具，在暴露在这些电极SD1和SD2之间的一部分半导体层AS的表面上蚀刻该n型杂质掺杂层，来形成接触层d0。
附带地，在实施例1中，半导体层AS不仅仅形成在形成薄膜晶体管TFT的区域中，而且还形成在漏极信号线DL和栅极信号线GL的交叉点上以及漏极信号线DL和反电压信号线CL的交叉点上。该结构能够增强中间层绝缘膜的作用。
保护膜PSV形成在其上以该方式形成有薄膜晶体管TFT的透光基底SUB1的整个表面上，其中保护膜PSV由例如SiN制成并且覆盖薄膜晶体管TFT。该结构能够防止薄膜晶体管TFT与液晶变成直接接触。
另外，像素电极PX和由例如ITO透光传导膜制成的浮动传导层FCT形成在保护膜PVS的整个上表面上。
具体地，在实施例1中，三个像素电极PX形成为重叠在反电极CT上，并且还形成为在图1的x方向中延伸和在图1的y方向中等距离地并列。通过由同样材料制成的形成在图1的x方向中延伸的层将三个像素电极PX的同侧末端彼此连接。
在这种情况中，由同样材料制成位于三个像素电极PX的低端的层通过形成在保护膜PSV中的接触孔，与薄膜晶体管TFT的源电极SD1的接触部分连接。由形成在三个像素电极PX的顶端的同样材料制成的层重叠在反电压信号线CL上，从而形成利用绝缘膜GI和保护膜PSV作为它的介电薄膜的电容元件Cstg。
形成该电容元件Cstg用来例如即使在通过薄膜晶体管TFT将来自源极信号线DL的视频信号提供给像素电极PX之后，薄膜晶体管TFT截止的情况下，视频信号可以在像素电极中存储相当长的时间。
设置成在图1的y方向中延伸的传导层FCT形成在每个像素电极PX之间，不与任何其他电极连接。具体地，该传导层FCT不具有向其提供信号(电压)的结构，并且在浮动状态中形成。
该传导层FCT由例如ITO膜制成，并且用来作为反电极CT的一部分。
具体地，如图2所示，由于传导层FCT在反电极CT和每个像素电极PX之间是电容耦合，在每个像素电极PX和传导层FCT之间产生电场，并且该电场具有平行于透光基底SUB1的分量。
因此，在每个像素电极PX和反电极CT之间产生的一部分电场分给在每个像素电极PX和传导层FCT之间产生的电场上，使得所有电场的分布能够转移到接近液晶的一侧。
该事实使得能够改善为了在恒定驱动电压的情况下控制液晶的光透过率所需要的电场的效率，和提供在电场足够控制液晶的光透过率的情况中减小驱动电压的优点。
因此，通过在反电极CT上即在靠近液晶的一侧上形成传导层FCT，能够提高传导层FCT的效果。
此外，通过位于反电极CT和邻近的像素电极PX之间的分开的电容电位值确定每个传导层FCT的电位，从而每个传导层FCT的电位变得更接近反电极CT的电位，并且与保持电容Cstg相比像素的电容Ct减小。
在该事实的基础上，在实施例1中，传导层FCT作为与像素电极PX相同的层形成。然而，毫无疑问这些层可以作为不同的层形成，其中像素电极PX作为顶层形成而传导层FCT作为底层形成。
覆盖像素电极PX和传导层FCT的定位层ORI1形成在透光基底SUB1的表面上，在该透光基底SUB1上形成有像素电极PX和传导层FCT。该定位层ORI1是与液晶直接接触和确定液晶的最初定位方向的层。
《滤光基底》透光基底SUB1以称之为TFT基底的方式构成，和设置成与夹在它们之间的液晶的薄膜晶体管TFT正对的透光基底称为滤光基底。
如图2所示，在滤光基底的液晶LC一侧的表面上，形成黑矩阵BM来将各像素区域彼此分开，并且形成滤光器来覆盖决定基本像素区域的黑矩阵BM的每个孔径。
形成由例如树脂层制成的外涂层OC，来覆盖黑矩阵BM和滤光器，并且在外涂层OC上形成定位层ORI2。
《液晶显示平板的整体结构》图5是液晶显示平板的整体结构的视图，表示以矩阵形式设置的像素区域的组合构成的显示区域AR。
形成比透光基底SUB1稍微小的透光基底SUB2，透光基底SUB2的右侧和底侧(如图5中所示)设置成接近于与透光基底SUB1的对应的一侧齐平。
因此，没有受到透光基底SUB2覆盖的区域分别沿着透光基底SUB1的左侧和顶侧(如图5中所示)形成，并且栅极信号端子Tg和漏极信号端子Td形成在对应的区域中。形成栅极信号端子Tg，用来向相应的栅极信号线GL提供扫描信号，与此同时形成漏极信号端子Td，用来向相应的漏极信号线DL提供视频信号。
通过沿着透光基底SUB2的边缘形成的密封材料SL，将透光基底SUB2固定在透光基底SUB1上，并且该密封材料SL也具有用来将液晶密封在透光基底SUB1和SUB2之间的密封材料的功能。
图6(a)和6(b)表示夹在透光基底SUB1和SUB2之间的液晶被密封材料SL所密封。
液晶填充部分INJ设置在密封材料SL的区域中(图5中的右侧)，在透光基底SUB1和SUB2之间的空间已经通过液晶填充部分INJ充满液晶之后，通过液晶密封材料(没有示出)将液晶填充部分INJ密封。
《栅极信号端子》图7(a)和7(b)表示通过其向相应的栅极信号线GL提供扫描信号的一个栅极信号端子GTM的结构。图7(a)是平面图，而图7(b)是沿图7(a)中的直线B-B的剖面图。
参照图7(a)和7(b)，由例如ITO膜ITO1制成的栅极信号端子GTM形成在透光基底SUB1上。栅极信号端子GTM与反电极CT同时形成。
采用ITO膜ITO1作为栅极信号端子GTM的材料的原因是使电解腐蚀不容易发生。
形成栅极信号线GL来覆盖位于栅极信号线GL的一侧上的栅极信号端子GTM的端子。
绝缘膜GI和保护膜PSV按照该顺序叠堆，从而覆盖这些栅极信号端子GTM和栅极信号线GL，栅极信号端子GTM的一部分暴露在保护膜PSV和绝缘膜GI中形成的开口中。
附带地，形成绝缘膜GI和保护膜PSV作为那些在显示区域AR中形成的延伸的部分。
《漏极信号端子》图8(a)和8(b)表示通过其向相应的栅极信号线GL提供扫描信号的一个漏极信号端子DTM的结构。图8(a)是平面图，而图8(b)是沿图8(a)中的直线B-B的剖面图。
参照图8(a)和8(b)，形成在透光基底SUB1上的漏极信号端子DTM由ITO膜ITO1制成，该膜能够防止电解腐蚀。ITO膜ITO1与反电极CT同时形成。
漏极信号端子DTM与形成在绝缘膜GI上的漏极信号线DL连接。但是，如果用来将漏极信号端子DTM与漏极信号线DL连接的接触孔形成在绝缘膜GI中，将出现以下问题。
具体地，由SiN制成形成在ITO膜上的绝缘膜GI在与ITO膜接触的部分中具有白色混浊，并且如果接触孔形成在该部分中，该孔将形成为倒转的锥形，并且将保留在漏极信号端子DTM和漏极信号线DL之间的连接中发生缺陷的可能。
由于该原因，如图8(a)和8(b)中所示，形成由例如Cr制成的金属层g1，来重叠在漏极信号端子DTM的端部上，并且接触孔形成在金属层g1上的绝缘膜GI中。
在保护膜PSV已经形成在绝缘膜GI上之后，形成接触孔，使得可以减少生产步骤的数量。因此，通过与像素电极PX同时形成的ITO膜ITO2，通过形成在保护膜PVS中的接触孔，提供漏极信号线DL和金属层g1之间的连接。
尽管已经提到了使用Cr作为金属层g1的情况，还可以使用Al或者含Al的材料。在这种情况中，由于金属层g1容易在它的与上面所述的ITO膜接触的表面上氧化，该金属层g1还可以形成为三层的结构，例如Ti/Al/Ti，其中分别使用高熔点的金属层作为它的上和下层，从而保证良好的接触。
《反电压信号端子》图9(a)和9(b)表示通过其向反电压信号线CL提供反电压信号的一个反电压信号端子CTM的结构。图9(a)是平面图，而图9(b)是沿图9(a)中的直线B-B的剖面图。
参照图9(a)和9(b)，形成在透光基底SUB1上的反电压信号端子CTM同样由ITO膜ITO1制成，该膜能够防止电解腐蚀。ITO膜ITO1与反电极CT同时形成。
形成反电压信号线CL，来覆盖位于反电压信号线CL的一侧上的反电压信号端子CTM的末端。
作为这些形成在显示区域AR的延伸部分而形成的绝缘膜GI和保护膜PSV按照该顺序叠堆，从而覆盖反电压信号端子CTM和反电压信号线CL，并且反电压信号端子CTM的一部分暴露在保护膜PSV和绝缘膜GI中形成的开口中。
《等效电路》图10表示液晶平板的等效电路以及液晶平板的外部电路。
通过垂直扫描电路V，扫描信号(电压信号)顺序提供给每个栅极信号线GL，这些栅极信号线GL设置成在图10的水平(x)方向中延伸和在图10的垂直(y)方向中并列。
通过该扫描信号导通薄膜晶体管TFT，该晶体管位于沿着接收扫描信号的一个栅极信号线GL设置的相应的像素区域中的。
在该定时中，从视频信号驱动电路H向每个漏极信号线DL提供视频信号，并且这些视频信号通过相应的像素区域中的薄膜晶体管提供给相应的像素电极。
在对应的像素区域中，反电压通过反电压信号线CL提供给与像素电极一起形成的反电极CT，使得能够在像素电极和反电极CT之间产生电场。
通过这些每个具有与透光基底相平行的分量的电场中的一部分(横向电场)，控制液晶的光透过率。
附带地，在图10中，在每个像素区域中所示的字母R，G和B表示，在相应的像素区域中形成的红滤光器，绿滤光器和蓝滤光器。
《像素显示的时序表》图11表示提供给液晶显示平板的相应信号的时序图。在图11中，VG表示提供给栅极信号线GL的扫描信号，VD表示提供给漏极信号线DL的视频信号，和VC表示提供给反电极CT的反电压信号。
图11是驱动波形图，表示具有保持恒定的反电压信号VC的电位的通常线转换(点转换)。
《液晶显示平板模块》图12是安装到图5中所示的液晶显示平板上的外部电路的模块结构的平面图。
参照图12，垂直扫描电路V，视频信号驱动电路H和电源电路板PCB2与液晶平板PNL边缘连接。
垂直扫描电路V由通过薄膜载体方法形成的多个驱动IC芯片形成，并且驱动器IC芯片的输出块与液晶平板PNL的栅极信号端子GTM相连接，与此同时驱动器IC芯片的输入块与弹性印刷电路板的端子相连接。
视频信号驱动电路H同样由通过薄膜载体方法形成的多个驱动IC芯片形成，并且驱动器IC芯片的输出块与液晶平板PNL的漏极信号端子DTM相连接，与此同时驱动器IC芯片的输入块与弹性印刷电路板的端子相连接。
电源电路板PCB2通过扁平电缆FC与视频信号驱动电路H相连接，并且视频信号驱动电路H通过扁平电缆FC与垂直扫描电路V连接。
附带地，本发明不限于上面所述的结构类型，当然可以采用一种称之为COG(Chip On Glass玻璃芯片)系统，其中组成单个电路的半导体芯片直接固定在透光基底SUB1上，并且每个半导体芯片的输入和输出块与形成在透光基底SUB1上的端子(或者内部连接层)连接。
《制造方法》图13(A)至13(C)和图14(D)至14(F)是表示制造如上所述TFT基底的方法的一个例子的工艺图。
通过包括图13(A)和13(B)中所示步骤的照相平板印刷工艺制造TFT基底。图13(A)和13(B)的各自的左侧表示像素区域，与此同时，图13(A)和13(B)的各自的右侧表示漏极信号端子形成区域。
下面按照照相平板印刷工艺的顺序说明制造方法。
图13(A)中所示的步骤(A)制备透光基底SUB1，和例如通过溅射在透光基底SUB1的整个表面上形成ITO膜。然后，采用照相平板印刷技术有选择地蚀刻该ITO膜，从而在像素区域上形成反电极CT，与此同时漏极信号端子DTM形成在漏极信号端子形成区域中。
图13(B)中所示的步骤(B)Cr膜形成在透光基底SUB1的整个表面上。然后，采用照相平板印刷技术有选择地蚀刻该Cr膜，从而在像素区域上形成栅极信号线GL和反电压信号线CL，与此同时用来作为内部中间连接器的金属层g1形成在漏极信号端子形成区域中。
图13(C)中所示的步骤(C)例如通过CVD方法，在透光基底SUB1的整个表面上形成SiN膜，从而形成绝缘膜GI。
此外，例如通过CVD方法，按照该顺序，在绝缘膜GI的整个表面上形成Si层和掺杂有n型杂质的Si层。
然后，采用照相平板印刷技术有选择地蚀刻该Si层，从而在像素区域上形成薄膜晶体管TFT的半导体层AS。
图14(D)中所示的步骤(D)例如通过溅射方法，在透光基底SUB1的整个表面上形成Cr膜。然后，采用照相平板印刷技术有选择地蚀刻该Cr膜，从而在像素区域上形成薄膜晶体管TFT的漏极信号线DL、源电极SD1和漏电极SD2，与此同时漏极信号线DL的延伸部分形成在漏极信号端子形成区域中。
图14(E)中所示的步骤(E)例如通过CVD方法，在透光基底SUB1的整个表面上形成SiN膜，从而形成保护膜PSV。然后，采用照相平板印刷技术有选择地蚀刻该保护膜PSV，从而在像素区域上形成多个接触孔，其中每个孔曝露薄膜晶体管TFT与其对应的漏电极SD2的一部分，与此同时形成使得的金属层g1的与其每个对应的一部分曝露的接触孔，来延伸到位于漏极信号端子形成区域中的保护膜PSV下面的绝缘膜GI。
图14(F)中所示的步骤(F)例如通过溅射方法，在透光基底SUB1的整个表面上形成ITO膜ITO2。然后，采用照相平板印刷技术有选择地蚀刻该保护膜PSV，从而在像素区域上形成通过相应的接触孔以及浮动导电层FCT与薄膜传感器TFT的相应漏电极SD2连接的像素电极PX，与此同时在漏极信号端子形成区域中，形成在漏极信号线DL和金属层g1之间提供连接的传导层。
<实施例2>
《像素的结构》图15是根据本发明的液晶显示装置(平板)的一个像素区域的另一个实施例的平面图。图16是沿图15中的直线16-16的剖视图，图17是沿图15中的直线17-17的剖视图，图18是沿图15中的直线18-18的剖视图。
图15，16，17和18与表示实施例1的对应的图(图1，2，3和4)一致，并且在图1，2，3和4中使用的同样符号表示在实施例1中使用的同样材料。
首先，实施例2的结构与实施例1的不同之处在于，每个由透光电极形成的反电极CT形成在与漏极信号线DL处于同一层的整个绝缘膜GI上。
该事实意味着反电极CT作为与栅极信号线GL不同的层形成。
在与相邻的漏极信号线DL接近的每个反电极CT的所说部分上设有传导膜FGT。在与栅极信号线GL相同的层中设有传导膜FGT，并且在不与反电极CT连接的状态中形成。
为此，传导膜FGT不具有实施例1中部分反电压信号线CL的功能，并且专门起到光阻挡材料的功能，用来阻挡由于作为噪声在漏极信号线DL和反电极CT之间产生的电场而从液晶中泄漏的光。
在液晶显示装置以这种方式构造的情况中，该液晶显示装置具有可以将漏极信号线DL与反电极CT之间的间隙变窄和增大孔径比率的优点。
但是，毫无疑问传导膜FCT不需要以这种方式形成，并且可以在与反电极CT相同的层中形成，并且也可以形成与相邻的漏极信号线DL接近的每个反电极CT的所说部分的部分连接。
沿着每个漏极信号线DL(在与栅极信号线GL相垂直的方向中)设置的每个像素区域中的反电极CT彼此连接。
具体地，相应的像素区域的反电极CT整体形成，来通过形成有相应的栅极信号线GL的整个区域。
换句话说，沿着每个漏极信号线DL设置的每个像素区域的反电极CT以沿着漏极信号线DL的锥形形成。
这些反电极CT形成在与栅极信号线GL不同的层中，并且可以形成为不与栅极信号线GL连接。
如果采用一种结构，其中来自作为像素区域的一部分形成的显示区域的外侧的反电压信号提供给该锥状形状形成的反电极CT，能够实现不需要形成在实施例1中使用的反电压信号线CL的优点。
附带地，在上面所述的实施例2中，以同样的方式构造沿着每个漏极信号线DL设置的各像素区域的反电极CT。但是，毫无疑问可以以同样的方式构造沿着每个栅极信号线GL设置的各像素区域的反电极CT。
在这种情况中，反电极CT需要形成在不同于漏极信号线DL的层中。该结构也可以在实施例1中使用。
附带地，在实施例2中，像素电极PX和浮动传导层FCT制成更接近栅极信号线GL，或者形成为延伸到重叠在栅极信号线GL上的状态(参见图15)，从而即使在栅极信号线GL的附近，能够提高像素区域的作用。
该事实意味着它足够给栅极信号线GL自身黑矩阵的作用(换句话说，不需要黑矩阵来覆盖每个栅极信号线GL及其附近)，因此能够实现极大地提高孔径比率的优点。
《制造方法》图19(A)至19(C)和图20(D)至20(F)是表示制造如上所述的实施例2的液晶显示装置的制造方法的一个例子的工艺图，并且与图13(A)至13(C)和图14(D)至14(F)相对应。
与实施例1相比，实施例2具有的不同结构在于，反电极CT形成在绝缘膜GI的上表面上，并且像素电极PX与夹在它们中间的保护膜PSV一起形成在反电极CT上。根据结构上的差别，实施例2在制造工艺上不同于实施例1。
<实施例3>
图21是对应于图15的平面图，表示根据本发明的液晶显示装置的另一个实施例。图22是沿图21中的直线22-22的剖视图。
在图21和22中，与图15中所示的同样符号表示与图15中同样的材料。首先，实施例3的结构与图15中的不同之处在于，形成反电压信号线CL，来与沿着漏极信号线DL设置的像素区域中的漏极信号线DL接近平行地前进。
该反电压信号线CL直接形成在反电极CT的下面(或者直接在上面)，即，处于与反电极CT连接的状态。因此，反电压信号线CL具有减小反电极CT自身电阻的作用。
反电压信号线CL例如与漏极信号线DL同时形成，并由与漏极信号线DL相同的材料制成。因此，反电压信号线CL由具有比构成反电极CT的ITO更小电阻的传导层组成。
反电压信号线CL设置成以将像素区域分成两个相等部分的方式穿过像素区域的中心。其原因在于反电压信号线CL可以形成为可靠地防止与像素区域的两个侧面上存在的漏极信号线DL短路。
另外，反电压信号线CL形成为重叠在图21中的y方向中延伸形成的一个像素电极PX上。
由于通过像素电极PX以及反电极CT减小形成像素电极PX的部分的光透过率，为了使得光透过率的减小最小化，反电压信号线CL定位在该区域中。
在实施例3中，该ITO膜ITO1形成为重叠在漏极信号线DL的上表面上的状态，从而即使形成的漏极信号线DL处于不连接的状态，可以用ITO膜ITO1修复该不连接。
由于该ITO膜ITO1在形成反电极CT的同时形成，ITO膜ITO1具有防止生产步骤的数量增多的优点。
<实施例4>
图23是根据本发明的液晶显示装置的另一个实施例的平面图。图24是沿图23中的直线24-24的剖视图，图25是沿图23中的直线25-25的剖视图，和图26是沿图23中的直线26-26的剖视图。
图23对应于图1，与图1中所示的同样符号表示与实施例1中同样的材料。
实施例4的结构与图1中的不同之处在于，像素电极PX和浮动传导层FCT形成在绝缘膜GI上，像素电极PX和浮动传导层FCT设置成与反电极CT正对，并且绝缘膜GI夹在中间。这就是说，像素电极PX和传导层FCT设置成具有夹在液晶LC和像素电极PX以及传导层FCT之间的保护膜PSV(和定位层ORI1)。
在液晶显示装置以这种方式构成的情况中，由于通过保护膜PSV的电压分压作用可以增加施加给液晶LC的电力的线数，所以能够选择低阻抗类型的材料作为液晶LC的材料，从而能够实现获得图像保持力减小的显示器的优点。
此外，在液晶显示装置以这种方式构成的情况中，由于如图25中所示可以直接实现薄膜晶体管TFT的源电极SD1与像素电极PX之间的连接，能够省略通过形成在例如保护膜PSV中的接触孔来实现这种连接的复杂步骤。
<实施例5>
图27是根据本发明的液晶显示装置的另一个实施例的平面图。图28是沿图27中的直线28-28的剖视图，图29是沿图27中的直线29-29的剖视图，和图30是沿图27中的直线30-30的剖视图。
图27对应于图1，与图1中所示的同样符号表示与实施例1中同样的材料。
实施例5的结构与图1中的不同之处在于，像素电极PX设为覆盖绝缘层的层，与此同时反电极CT设为绝缘层下面的层。
这就是说，如图28中所示，第一保护膜PSV1形成在绝缘膜GI的上表面上，而由例如ITO膜制成的像素电极PX形成在第一保护膜PSV1上。
该像素电极PX是形成在除了像素区域的边界以外的大部分区域上的透光电极，并且通过接触孔与形成在第一保护膜PSC1下面的层中的薄膜晶体管TFT的源电极SD1连接。
形成第二保护膜PSV2来覆盖以这种方式形成的像素电极PX，并且反电极CT和传导层FCT形成在第二保护膜PSV2的上表面上。
在像素电极PX上的重叠区域中，反电极CT作为多个锥形电极形成为在图27中的x方向中延伸和在图27的y方向中并列。每个反电极CT的相对的末端形成为与传导膜连接，该传导膜是与除了每个反电极CT之间的区域以外的整个区域中的反电极CT整体形成的。
换句话说，在像素电极PX上的重叠区域中，通过在覆盖至少显示区域的整个区域的传导膜(ITO)中形成开口来形成反电极CT，在这种方式中，围绕形成有各传导层FCT的每个区域的边界挖空该传导膜(ITO)。
在这种方式中，由于通过在覆盖至少显示区域的传导膜(ITO)中形成开口，来形成反电极CT和传导层FTC，除了起到那些作为反电极CT和传导层FTC的作用以外，该传导膜可以用来作为反电压信号线CL。在这种情况中，能够实现减小整个传导膜的电阻抗的优点。
另外，除了起到那些作为反电极CT和传导层FTC的作用以外，该传导膜可以在覆盖栅极信号线GL和漏极信号线DL的过程中形成。
该事实意味着除了起到这些作为反电极CT和传导层FTC的作用以外，该传导膜可以具有相关技术的黑矩阵层的作用。
其原因在于在用来作为反电极CT和像素电极PX的传导层(包括传导层FTC)之间产生电场(横向电场)，该电场控制液晶的光透过率和具有平行于透光基底SUB1的分量，并且该横向电场不发生在任何其他部分。
因此，如图28中所示，不需要在透光基底SUB2上形成黑矩阵层，因此能够实现减少生产步骤的数量的优点。
附带地，在这种情况中，如果采用能够在没有作用电场时显示黑的普通黑类型的液晶，则能够加强传导层的黑矩阵功能。
栅极信号线GL或漏极信号线DL可以防止在它们自身和上述传导层之间产生电容。然而，在该事实的基础上，如果夹在这些信号线GL和DL与传导层之间的第一保护膜PSV1和第二保护膜PSV2中的任何一个，例如第二保护膜PSV2是由树脂膜形成，该树脂膜是通过覆用树脂形成并且树脂膜的厚度相对较大，则能够减小电容。
<实施例6>
图31是根据本发明的液晶显示装置的另一个实施例的平面图。图32是沿图31中的直线32-32的剖视图。
图31和32表示比实施例5更完善的结构。在图31和32中，与图27至30中所示的同样符号表示与实施例5中同样的材料。
首先，实施例6的结构与实施例5的不同之处在于，像素电极PX形成在绝缘膜GI上，和反电极CT形成在位于像素电极PX上的第一保护膜PSV1上。
换句话说，像素电极PX和反电极CT形成在不同的层中，同时第一保护膜PSV1夹在它们中间。
第二保护膜PSV2形成在除了像素区域以外的整个区域中。通过在至少显示区域的整个区域中形成第二保护膜PSV2和有选择地蚀刻对应于该像素区域的部分，来形成第二保护膜PSV2。
传导膜形成在余下的第二保护膜PSV2的表面上。该传导膜与反电极CT整体形成，并且与实施例5中的情况相同，通过在至少整个显示区域上形成传导膜和在像素电极PX上的重叠区域内的传导膜中形成开口，来形成反电极CT，该方式如同围绕形成各传导层FTC的每个区域的边界挖空该传导膜。
通过将第一保护膜PSV1和第二保护膜PSV2夹在线GL或DL与传导膜之间，以这种方式构成的液晶显示装置具有减小栅极信号线GL或者漏极信号线DL之间的电容的优点，并且通过将第一保护膜PSV1夹在像素电极PX和反电极CT之间，还具有在像素电极PX和反电极CT之间产生朝向液晶LC的更强的电场的优点。
<实施例1，2，4，5和6的特征的比较>
图35表示每个实施例1，2，4，5和6的结构中光透过率相对于作用的电压的特性。
每个实施例1，2，4，5和6中的液晶显示装置是以称之为14英寸XGA格式为基础的，和具有10μm宽的栅极信号线GL和8μm宽的漏极信号线DL。
图35除了表示实施例1，2，4，5和6的特征外，为了进行对比，还表示了TN型的TFT-LCD和IPS型的TFT-LCD的特征。
从图35中可以看出，在实施例1中孔径比值是60％，在实施例2中是70％，在实施例3中是50％，在实施例4中是50％，在实施例5和6中都是80％。
在实施例5和6中孔径比值特别高的原因在于，实施例5和6的结构不需要使用在相关技术领域中已经使用的黑矩阵。
实施例6的驱动电压可以低于实施例5的原因在于，实施例6具有第二保护膜PSV2不是形成在像素区域的结构。
<实施例7>
图36是根据本发明的液晶显示装置的另一个实施例的平面图，表示上面所述的每个实施例作用到称之为多域类型的液晶显示装置上的情况。
多域系统是指在液晶的伸展方向中产生的电场(横向电场)。在该多域系统中，在不同的方向中产生横向电场的每个区域形成在每个像素区域中，使得液晶分子的扭转方向从一个区域到另一区域倒转，因此能够提供消除当例如从每个显示区域的右侧和左侧看过去出现的显示颜色的差异的优点。
图36是对应于例如图1的视图。通过重复将像素电极PX在相对于一个方向成θ角度(在P型液晶的情况中，如果定位膜的拓印方向确定为与漏极信号线的方向一致，5～40°对于角度θ是合适的)的倾斜方向中延伸的工艺，将设置成在图36中的一个方向上延伸和在与该方向垂直的方向中并列的锥形像素电极PX形成为锯齿形状，然后使得像素电极PX弯曲-2θ角度并且在弯曲方向中伸展该像素电极PX。
由于浮动传导层FTC对应地以与这些像素电极PX相似的形状形成，浮动传导层FTC和像素电极PX分别以锯齿形形成，但设置成彼此相互平行。
在这种情况中，由于反电极CT形成在除了像素区域的边界以外的全部区域上，仅仅通过设置以上述方式构成的像素电极PX和传导层FTC，使得像素电极PX和传导层FTC重叠在反电极CT上，就可以实现多域系统的优点。
具体讲，已经证实在像素电极PX的每个弯曲部分与反电极CT之间产生的电场完全相当于在像素电极PX的每个其他部分与反电极CT之间产生的电场。在相关技术领域中，像素电极PX的每个弯曲部分与反电极CT之间的区域称为旋转位移区域，其中液晶分子的扭转方向变得随机和出现不透光的区域。
因此，实施例7具有的优点为在像素电极PX的任何弯曲部分的附近不出现光透过率降低的问题。
尽管在实施例7中，像素电极PX形成为在图36的x方向中延伸，但是像素电极PX也可以形成为在图36的y方向中并列和在像素电极PX中提供弯曲部分，使得可以实现多域系统的优点。
在实施例7中，弯曲部分设在像素电极PX中，因此可以实现多域系统的优点。
但是，在像素电极PX至少形成在除了显示区域的边界以外的整个区域的结构中，例如如图28所示，反电极CT形成为在一个方向内延伸和在与该方向垂直的方向中并列，毫无疑问每个反电极CT中可以设有弯曲部分，使得可以实现多域系统的优点。
<实施例8>
图37是根据本发明的液晶显示装置的另一个实施例的平面图。图38是沿图37中的直线38-38的剖视图。
图37和38表示比实施例5更完善的结构。在图37和38中，与图1至2中所示的同样符号表示与实施例1中同样的材料。
首先，实施例8的结构与实施例1的不同之处在于，起反电极作用的传导层FCT作为浮动传导层形成在反电压信号线CL和像素电极PX之间。
换句话说，如图38所示，该传导层FCT形成在基础绝缘膜UI的下面，该基础绝缘膜UI形成在反电压信号线CL和栅极信号线GL的层的下面。
如图37中所示，反电压信号线CL重叠在由例如ITO等透光传导层形成的传导层FCT的边缘区域上，并且基础绝缘膜UI夹在它们中间。
在该结构中，通过调整基础绝缘膜UI的厚度，可以使得传导层FCT的电位更接近反电压信号线CL的，因此，尽管其处于浮动状态，该传导层FCT可以起到反电极的作用并控制液晶显示的光透过率。
通过采用该结构，能够减少短路缺陷，在实施例1中，由于像素电极PX在反电极CT上的重叠区域大，很可能在反电极CT和像素电极PX之间发生短路。
如图38所示，由薄膜晶体管TFT驱动的电容具有由电容CT和电容Cstg组成的串-并联结构，其中电容CT是相对于反电压信号线CL处于浮动状态的反电极FCT的电容，而电容Cstg是传导层FCT和相应的像素电极PX之间的电容。因此，能够减小受到薄膜晶体管TFT驱动的电容。
附带地，在上面所述的每个实施例中，每个像素电极PX和反电极CT都由至少除了显示区域的边界以外的整个中间区域上的透光电极构成，该显示区域由漏极信号线DL和栅极信号线GL包围，而其他电极重叠在透光电极上。
但是，毫无疑问可以在重叠在另一个电极上的一个电极的区域中提供开口，或者一个电极可以部分重叠在开口附近的另一个电极上。
其原因在于即使在该结构中，在像素电极PX和反电极CT之间产生的电场(横向电场)的分布没有变化。
尽管在上述的每个实施例中，像素电极PX和反电极都由透光电极形成，当然不透光电极也可以用来作为像素电极PX和反电极中的任何一个。
换句话说，能够采用另一个实施例，其中反电极由至少除了显示区域的边界以外的整个中间区域上的透光电极构成，该显示区域由漏极信号线DL和栅极信号线GL包围，而由不透光电极构成的像素电极重叠在反电极上。
即使液晶显示装置以这种方式构成，任何实施例的技术优点根本不会改变。
从前面的说明中可以清楚，在根据本发明的液晶显示装置中，能够减小驱动电压和减小薄膜晶体管的负载电容。
虽然我们已经显示和说明了根据本发明的几个实施例，应当理解同样不限于此，对于本领域普通技术人员来说而是允许各种变化和改进，因此不希望限于这里所详细表示和说明的，而是通过由所附权利要求的范围所包含的来覆盖所有这些改变和改进。
权利要求
1.一种液晶显示装置，包括分别设在不同层中的像素电极和反电极，这些不同的层位于通过其间夹有液晶的彼此相对设置的透光基底之一的液晶侧像素区域中，该反电极使得在反电极和像素电极之间产生具有平行于透光基底的分量的电场，像素电极和反电极之一作为比另一个电极更接近液晶的层形成，另一个电极作为从至少一个重叠有一个电极的区域的边界向外延伸的透光电极形成，和传导层是像素电极和反电极之间的电容性耦合形成的。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于电容性耦合的传导层作为比另一个电极更接近液晶的层形成。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于另一个电极形成在除了至少像素区域的边界以外的象素区域的整个中心区域上。
4.一种液晶显示装置，包括一对电极，其中至少一个是透光电极，利用夹在其中的液晶，分别以不同层形成在彼此相对设置的一对透光电极中的一个的液晶侧像素区域的整个中心区域中，这对电极以平面的方式形成在除了至少液晶侧像素区域的边界以外的液晶侧象素区的整个中心区域上，这对电极中的另一个作为比这对电极中的所述一个更接近液晶的层形成，形成浮动电极。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于浮动电极相邻另一个电极并在比另一个电极更接近液晶的一侧形成。
6.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于浮动电极与另一个电极形成在同一层中。
7.一种液晶显示装置，在通过夹在中间的液晶彼此相对设置的透光基底之一的液晶侧像素区域中包括第一电极；第二电极，形成在第一电极的下面的层中，绝缘膜夹在它们之间，该第二电极使得在第一电极和第二电极之间产生具有平行于透光基底的分量的电场；和第三电极，紧邻第一电极设置并且形成在第二电极上的层中，该第二电极由在第一电极的边缘部分和至少不重叠在第一电极上的区域中形成的透光电极构成，该第三电极构造成没有电压提供的电极。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于第一电极和第三电极都由透光电极制成。
9.一种液晶显示装置，在通过夹在中间的液晶彼此相对设置的透光基底之一的液晶侧像素区域中包括像素电极和反电极，设置成绝缘膜夹在它们之间，反电极和像素电极之间产生具有平行于透光基底的分量的电场，像素电极和反电极之一在比另一个电极更接近液晶的层中形成，另一个电极由一个电极的边界部分并且不重叠在至少一个电极上的区域中形成的透光电极形成，和浮动电极在一个比另一个电极更接近液晶的层中相邻一个电极形成。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于另一个电极形成在除了液晶侧像素区域的边界以外的整个中间区域上，一个电极和浮动电极设置成在一个方向上延伸和在与该一个方向交叉的方向交替地并列。
全文摘要
液晶显示装置包括分别设在不同层中的像素电极和反电极,不同的层位于通过夹在其中的液晶彼此相对的每个透光基底的液晶侧像素区域中。反电极使得在反电极和像素电极间产生有平行于透光基底的分量的电场。像素电极和反电极之一作为比另一个电极更接近液晶的层形成,另一个电极作为从一个电极重叠在其上至少一个区域的边界向外伸出的透光电极形成。在像素电极和反电极间形成与每个像素电极和反电极电容耦合的传导层。
文档编号G02F1/1343GK1289067SQ00131380
公开日2001年3月28日 申请日期2000年9月11日 优先权日1999年9月21日
发明者小野记久雄, 米谷慎, 山本恒典, 平方纯一, 仲吉良彰 申请人:株式会社日立制作所