专利名称：液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种单一矩阵型液晶显示装置的结构，特别涉及将画面分割成两个或两个以上进行驱动的多画面驱动的液晶显示面板的结构。
背景技术：
单一矩阵型液晶显示装置构成为把液晶层保持在行电极组和列电极组之间并设置有矩阵状的像素。因此，所述液晶显示装置的驱动方法有电压平均法、SA法、MLA法等。不管使用哪种驱动方法，如果显示画面的行数变大，则施加在液晶上的有效值的ON/OFF比值变小，对比度下降，而且响应速度变慢。为了解决上述问题，把一个液晶显示装置的画面分割成两个或两个以上画面，通过分割的行数驱动各个部分使有效值的ON/OFF比值变大。这样，就能够实现高对比度和高响应速度的液晶显示装置。作为把显示画面上下分割成两部分或两部分以上的液晶显示装置，公知的结构有把第一层电极和通过绝缘膜与第一层电极的一部分电气分离的第二层电极中至少两个电极层叠(例如参照5-323338号日本专利公报)。
图5示出现有的一般半透射型彩色液晶显示装置的结构。彩色滤光片一侧的基板的制造方法是通过溅射方法在透明基板1A上形成大约0.15μm铝膜，然后制作图案形成反射板3，在上面通过旋喷法涂敷分散有颜料的丙烯酸类树脂，然后反复制作图案形成黑色矩阵7和3原色的彩色滤光片8R、8G、8B。在上面通过旋喷法涂敷透明丙烯酸类树脂并形成透明绝缘膜9。然后在用ITO等通过溅射成膜之后，制作图案，形成驱动液晶用的透明电极5C。透明绝缘膜9具有使黑色矩阵(树脂遮光膜)7和彩色滤光片8R、8G、8B的表面平坦的功能，同时具有提高透明电极5的粘合性的作用。在对置基板1B的表面上形成与在透明基板上形成的透明电极5C的图案垂直的对置电极5D。在通过密封材料20粘接透明基板1A和对置基板1B形成的空间内注入液晶19。
现有的单一矩阵型液晶显示装置中，为了保持图象质量，必须将扫描电极数设定为大约200～480。一般地，随着扫描电极数的增加，对比度降低，视角变窄。而且，画面分割为两部分，分开驱动构成各部分的电极，实行2画面驱动方式。为了进一步分割已经分割的画面并进行驱动，如同专利文献1中所记载的那样，需要采用第一层电极和通过绝缘膜与第一层电极的一部分电气分离的第二层电极中至少两个电极层叠的结构。但是，在这种结构中，由于第一层电极上方形成第二层电极，在第一层电极和第二层电极之间附加了较大的寄生电容，存在功耗增加的问题。而且，由于寄生电容的存在使施加在第一层电极和第二层电极上的信号互相影响，波形失真。因此，分割的画面中的亮度不同，存在整体显示质量下降的问题。
发明内容
因此，本发明的液晶显示装置采用对分割列电极进行多画面驱动时的列电极基板的结构进行平面地分离，并将一部分采用2层结构。在第一层电极的一部分形成感光性树脂绝缘膜，确保与第二层电极的电绝缘。在一部分感光性绝缘膜上通过制作图案形成未设置绝缘膜的区域之后，在第一层电极的上面形成第二层电极进行电连接。而且，利用低电阻透明电极或者铝等金属薄膜形成第一层电极，从而由于电阻低、电极细，减小了寄生电容。而且，除了使第一层电极和第二层电极导通而重叠的区域以外，第一层电极和第二层电极不重叠，平面地配置，因此实现低功耗、且高质量的图象显示。
图1是构成本发明的半透射型液晶显示装置的基板的模式平面图。
图2是示出本发明的半透射型液晶显示装置的截面的模式图。
图3是构成本发明的透射型液晶显示装置的基板的模式平面图。
图4是示出本发明的透射型液晶显示装置的截面的模式图。
图5是现有的半透射型液晶面板的截面图。
图6是本发明的半透射型液晶面板的截面图。
图7是本发明的透射型液晶显示装置的基板的仰视图。
具体实施例方式
本发明的液晶显示装置具有形成了多个信号电极的第一基板、形成了多个扫描电极的第二基板、设置在第一基板和第二基板之间的液晶层，多个信号电极和多个扫描电极交叉的各个部分形成像素，为了分割地进行画面驱动，多个列电极被分割成第一信号电极组和第二信号电极组，在第一基板上形成把驱动信号引导到第二信号电极组的布线电极，在布线电极上除连接区域之外的部分形成绝缘层。并且，通过没有形成绝缘层的连接区域使布线电极和构成第二信号电极组的信号电极电连接。
这里，最好在构成第二信号电极组的一个信号电极上设置多个连接区域。而且，绝缘层构成为比构成信号电极组的导电层厚。或者，最好绝缘层构成为比构成信号电极组的导电层和布线电极的总厚度还厚。
这里，希望布线电极不形成在构成第一信号电极组的信号电极的正下方。这样，就能够防止在布线电极和第一信号电极组之间产生寄生电容。布线电极所用材料使用金属薄膜或者透明导电性薄膜。
而且，利用具有反射特性的材料形成布线电极，能够利用具有所述反射特性的材料在对应于第一基板上的像素的部位形成反射部。这样，能够实现半透射型或者反射型液晶显示装置。而且，绝缘膜能够使用着色的绝缘膜。
而且，本发明的液晶显示装置的制造方法包括如下步骤布线电极形成步骤，在第一基板上形成由导电性薄膜构成的布线电极；绝缘膜形成步骤，在布线电极的除去构成连接区域之外的部分上形成绝缘膜；透明导电膜设置步骤，通过在第一基板上形成透明导电膜，从而在连接区域的布线电极上直接设置透明导电膜；蚀刻步骤，蚀刻透明导电膜形成第一信号电极组和第二信号电极组。而且，在蚀刻步骤中，构成第二信号电极组的信号电极通过连接区域与布线电极电连接。而且，导电性薄膜使用具有反射特性的材料，同时在布线电极形成步骤中，不与布线电极电连接的反射电极与布线电极使用相同材料形成。
下面，根据实施例详细说明本发明的液晶显示装置。
实施例1根据图1和图2说明本实施例的半透射型液晶显示装置。图1是从上方观察构成半透射型液晶显示装置的基板的模式图。图2是示出半透射型液晶显示装置的截面图。图2(A)示出沿着图1中的A-A’线剖开的截面，图2(B)示出沿着图1中的B-B’线剖开的截面。如图2所示，通过使用密封材料20在形成有彩色滤光片的基板1B和形成有信号电极的对置基板1A之间封入液晶19。基板1B上形成有用于向液晶施加电压的扫描电极。本发明中，对置基板1A上形成的信号电极的结构有特点。说明使用玻璃基板作为对置基板1A的情况。通过溅射等在玻璃基板上形成导电性良好的金属薄膜，然后，通过光刻等方法制作图案，由此形成布线电极2和反射部3。此时布线电极2和反射部3电气分离，布线电极2和反射部3之间不产生寄生电容。然后，通过旋喷法等在上面涂敷具有绝缘性的丙烯酸类感光性树脂，并通过光刻等方法对其构图，从而形成绝缘膜4。此时，如图1和2所示，虽然在布线电极上形成绝缘膜4，但是布线电极上还存在没有设置绝缘膜的区域6。虽然所述未设置绝缘膜的区域6的形状是任意的，但是最好大小不在像素内。然后，通过溅射等形成透明导电膜，通过制作图案形成驱动液晶用的信号电极5A、5B。这样，就能够形成半透明型的对置基板。这里，信号电极5A不需要使用布线电极2而从外部输入驱动信号，通过布线电极2从外部向信号电极5B输入驱动信号。多个信号电极5A和扫描电极构成的第一像素组及由多个信号电极5B和扫描电极构成的第二像素组能够通过同一扫描信号进行驱动，因此可以通过现有的一半分割数来驱动相同数量的像素。而且，为了在不使用布线电极2施加驱动信号的信号电极5A和布线电极2之间不产生寄生电容，布线电极最好设置在对应于信号电极5A之间的间隔部位。为了通过布线电极2向信号电极5B提供驱动信号，必须在布线电极2和显示面板的电极端子之间设置上述没有绝缘膜的区域6。如果是这样，来自外部驱动器的信号通过电极端子输入到布线电极2，并提供给信号电极5B。
而且，另一个基板1B上使用一般的感光性彩色抗蚀剂，通过制作图案形成颜料分散型的黑色矩阵7、彩色滤光片8R、8G、8B。然后，通过旋喷法等对热固化性或者感光性的透明树脂进行涂敷并固化。并且，利用溅射法等方法形成透明导电膜，通过光刻等方法制作图案形成液晶驱动用的扫描电极5C。利用密封材料20粘接所述2个对置基板1A和基板1B，在所形成的空间内注入液晶19制造液晶显示装置。
对置基板1A上形成的金属薄膜的膜厚虽然是只要能够形成低电阻布线的程度即可，但是考虑到加工性和经济性膜厚最好是0.10μm至0.30μm左右。本实施例中，由于该金属薄膜还用于反射部，因此不仅具有低电阻特性，还必须具有反射特性。而且，利用金属薄膜形成的布线电极2上设置的绝缘膜4的膜厚最好是0.2μm至2.0μm。这是因为为了实现低功耗，膜较厚为佳，但是如果过厚则图案加工困难的缘故。
如上所述，只是在一般的对置基板加工工艺中增加具有绝缘性的感光性树脂涂敷工艺和在上面制作图案的工艺，就可以分割信号电极，并能够通过比以前少的占空比(duty)驱动相同像素结构。彩色滤光片基板侧最好是使用只通过光刻方法形成黑色矩阵和红色、绿色和兰色图案的所谓透射型彩色滤光片。由于彩色滤光片基板侧是半透射型的，因此不需要设置反射膜。
本实施例中，金属薄膜可以使用铝或者铝合金。其膜厚为0.15μm。而且，透明绝缘膜4的膜厚为0.5μm。或者，金属薄膜可以使用银或者银合金。在这种情况下，金属薄膜的膜厚为0.12μm。此外，金属薄膜可以使用铬。彩色滤光片基板使用了通过光刻方法形成黑色矩阵和红色、绿色、兰色图案的所谓透射型彩色滤光片。而且，在上述结构中，如果反射部的面积增大，则实质上可获得反射型的液晶显示装置。
实施例2利用图3和图4说明本实施例的透射型液晶显示装置。图3是从上方观察构成本实施例的透射型液晶显示装置的基板的模式图。图4示出该透射型液晶显示装置的截面图。图4(A)和图4(B)分别示出沿着图3中的A-A’线和B-B’线剖开的截面。如图4所示，使用密封材料20在形成有彩色滤光片的基板1B和形成有信号电极的对置基板1A之间封入液晶19。基板1B上形成有用于向液晶施加电压的扫描电极5C。由于本实施例是关于透射型显示装置的，所以不具有实施例1中所形成的反射部。其他部分与实施例1的结构相同，因此适当地省略重复说明。与实施例1相同，形成信号电极的对置基板1A使用玻璃基板。利用溅射方法在该玻璃基板上形成银或者银合金等金属薄膜，在上面制作图案形成布线电极2。在本实施例中，银或者银合金的膜厚为0.12μm。本实施例中只使用金属薄膜作为布线电极，不需要象实施例1一样具有反射特性，使用能够在向电极施加信号时驱动的低电阻材料即可。因此，可以使用ITO等透明导电膜。在布线电极的材料使用透明导电膜情况下，与使用金属薄膜的情况相比必须增大膜厚。然后，通过旋喷法等在布线电极2上涂敷丙烯酸类透明感光性树脂，通过在上面制作图案形成透明绝缘膜4。此时，如图3和4所示，虽然在布线电极上形成绝缘膜4，但是还存在没有设置绝缘膜的区域6。然后，通过溅射形成ITO等透明导电膜，通过制作图案形成液晶驱动用的信号电极5A、5B。
在另一个基板上对混有颜料的丙烯酸系透明树脂的彩色感光性抗蚀剂制作图案，从而形成颜料分散型的黑色矩阵7、彩色滤光片8R、8G、8B。然后，通过旋喷法涂敷热固化性透明树脂并固化。并且，利用溅射等方法形成透明导电膜，通过制作图案形成液晶驱动用的扫描电极5C。利用密封材料20粘接所述2个对置基板1A和基板1B，在所形成的空间内注入液晶19制造出液晶显示装置。
实施例3本实施例中，将说明使用彩色滤光片材料作为绝缘膜4的结构。适当地省略与上述实施例重复的说明。形成信号电极的对置基板使用玻璃基板，利用溅射法在所述玻璃基板上形成透明导电膜后，在上面制作图案形成布线电极。在本实施例中，透明导电膜的膜厚为0.20μm。通过旋喷法等在上面涂敷红色滤光片作为彩色滤光片材料，通过在上面制作图案形成绝缘膜4。所述彩色滤光片材料不仅可以使用红色滤光片，也可以使用绿色或者蓝色滤光片乃至遮光用的黑色矩阵。在使用黑色矩阵情况下，最好使用镀碳型绝缘树脂作为绝缘膜，镀碳型绝缘树脂因为颜料中含有碳，故绝缘性得到提高。此时，虽然在布线电极上形成绝缘膜4，但是还存在没有设置绝缘膜的区域6。然后，通过溅射形成ITO等透明导电膜，通过制作图案形成液晶驱动用的信号电极。
与实施例1相同，在另一个基板上使用混有颜料的丙烯酸类透明树脂的彩色感光性抗蚀剂，通过制作图案形成颜料分散型的黑色矩阵和彩色滤光片。然后，通过旋喷法涂敷热固化性透明树脂并固化。并且，利用溅射形成透明导电膜，通过制作图案形成液晶驱动用的扫描电极。利用密封材料20粘接所述一对基板，在形成的空间内注入液晶19制造出液晶显示装置。
实施例4图6示出本实施例的半透射型液晶面板的截面图。构成半透射型液晶面板的基板的俯视图与图1相同。首先，说明形成有信号电极的对置基板。利用溅射法在玻璃基板11A上形成导电性良好的金属薄膜，在上面通过光刻等方法制作图案，同时形成布线电极12A和反射电极12B。即，在对金属薄膜制作图案时至少在像素部分的至少一部分上残留金属薄膜，从而形成反射电极12B。反射电极12B与布线电极12A电气分离，而且，形成为与信号电极之间不产生寄生电容。通过旋喷法等在上述基板上涂敷丙烯酸类透明感光性树脂并形成透明绝缘膜13。然后通过制作图案在透明绝缘膜13上形成孔15。虽然所述孔15的形状是任意的，但是最好尺寸不在像素内。然后，通过溅射法形成ITO等透明导电膜，通过制作图案形成液晶驱动用的信号电极14A。
而且，在另一个基板11B上使用混有颜料的丙烯酸类透明树脂彩色感光性抗蚀剂，通过制作图案形成颜料分散型的黑色矩阵17、彩色滤光片18R、18G、18B。然后，通过旋喷法等涂敷热固化性透明树脂16并固化。并且，利用溅射方法形成透明导电膜，通过制作图案形成液晶驱动用的扫描电极14B。利用密封材料20粘接所述一对基板，在所形成的空间内注入液晶19制造出液晶显示装置。
其中，虽然金属薄膜的膜厚达到能够形成低阻抗布线的程度即可，但是考虑到加工性和经济性膜厚最好是0.10μm至0.30μm左右。为了实现低功耗，透明绝缘膜的膜厚较厚为佳，但是如果过厚，则开孔加工将很困难，因此，膜厚最好是在0.5μm至4.0μm。
这样，只是在一般对置基板的加工工序中增加涂敷透明感光性树脂的涂敷工艺和开孔工序，即可以构成分割信号电极的结构。因此，能够通过比以前少的占空比驱动相同像素结构。彩色滤光片基板使用只通过光刻方法形成黑色矩阵和红色、绿色和兰色图案的所谓透射型彩色滤光片即可。彩色滤光片基板能够省略反射膜的制作工序。而且，为了实现低功耗，把布线电极12A设置在第一信号电极组之间，但是由于布线电极十分细，如果透明绝缘膜13的膜厚充分厚，则把布线电极12A设置在第一信号电极的正下方也可以。
本实施例中，金属薄膜可以使用铝或者铝合金。膜厚为0.15μm。而且，透明绝缘膜13的膜厚为1.0μm。彩色滤光片基板上使用只通过光刻方法形成黑色矩阵和红色、绿色、蓝色图案的所谓透射型彩色滤光片。
实施例5图7示出本实施例的半透射型液晶面板的截面图。构成半透射型液晶面板的基板的俯视图与图1相同。首先，利用溅射法在玻璃基板41上形成银或者银合金薄膜，通过制作图案形成布线电极42，制造出设置信号电极的对置基板。其中，银或者银合金薄膜的膜厚为0.12μm。通过旋喷法在上面涂敷丙烯酸类透明感光性树脂形成透明绝缘膜43。然后通过制作图案在透明绝缘膜上形成孔45。然后，通过溅射法形成ITO等的膜，通过制作图案形成液晶驱动用的信号电极44A。
而且，在另一个基板41B上使用混有颜料的丙烯酸类透明树脂彩色感光性抗蚀剂，通过制作图案形成颜料分散型的黑色矩阵47、彩色滤光片48R、48G、48B。然后，通过旋喷法涂敷热固化性透明树脂46并固化。并且，利用溅射法形成透明导电膜，通过制作图案形成液晶驱动用的扫描电极44B。利用密封材料50粘接所述一对基板41A和41B，在所形成的空间内注入液晶49来制造液晶显示装置。
根据本发明，由于并不上下设置层叠的电极，故不会产生寄生电容，能够实现低功耗，同时与现有的一层电极结构的液晶显示装置相比较，对比度和视角等显示质量得到提高，能够实现低功耗的液晶显示装置。而且，省略了在彩色滤光片基板侧形成反射膜的工序，利用追加与此等同的工序，即对置基板制造工序，可以构成分割列电极的布线，通过低占空比就可以实现驱动。
通过在单一矩阵型液晶显示装置中使用本发明的结构，即使信息量(像素数量)增加，也能够通过比以前少的分割次数进行驱动，改善了对比度和视场角，而且能够实现低功耗。因此，能够适用于便携式信息装置、个人计算机、监视器等彩色液晶显示装置，也可以用于替换TFT-LCD。
权利要求
1.一种液晶显示装置，具有形成多个信号电极的第一基板、形成多个扫描电极的第二基板、设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述多个信号电极和所述多个扫描电极交叉的各个部分形成像素，其特征在于为了分割地进行画面驱动，所述多个列电极被分割成第一信号电极组和第二信号电极组；在所述第一基板上形成把驱动信号引导到所述第二信号电极组的布线电极；在所述布线电极上的除连接区域之外的部分形成绝缘层；通过没有形成所述绝缘层的所述连接区域使所述布线电极和构成所述第二信号电极组的信号电极电连接。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于在构成所述第二信号电极组的一个信号电极上设置多个所述连接区域。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述绝缘层构成为比构成所述信号电极组的导电层的厚度还厚。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于所述绝缘层构成为比构成所述信号电极组的导电层和所述布线电极的总厚度还厚。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述布线电极不形成在构成第一信号电极组的信号电极的正下方。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述布线电极由具有反射特性的材料形成，在对应于所述第一基板上的所述像素的部位具有利用具有所述反射特性的材料形成的反射部。
7.根据权利要求1至6中任何一项所述的液晶显示装置，其特征在于所述绝缘膜是着色绝缘膜。
8.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于，包括如下步骤布线电极形成步骤，在第一基板上形成由导电性薄膜构成的布线电极；绝缘膜形成步骤，在所述布线电极上的除去构成连接区域部分之外的部分上形成绝缘膜；透明导电膜设置步骤，通过在所述第一基板上形成透明导电膜，从而在所述连接区域的布线电极上直接设置透明导电膜；蚀刻步骤，蚀刻所述透明导电膜并形成第一信号电极组和第二信号电极组，同时，在所述蚀刻步骤中，构成所述第二信号电极组的信号电极通过所述连接区域与所述布线电极电连接。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于所述导电性薄膜使用具有反射特性的材料，同时，在所述布线电极形成步骤中形成不与所述布线电极电连接的反射电极。
全文摘要
本发明的目的在于提高单一矩阵型液晶显示装置的质量。因此，本发明的液晶显示装置中；在分割信号电极进行多画面驱动情况下，在形成多个信号电极的第一基板上形成布线电极，在布线电极上的除连接区域之外的部位形成了绝缘层。并且，通过没有形成所述绝缘层的连接区域使布线电极与信号电极电连接。
文档编号G02F1/1343GK1655026SQ20051005423
公开日2005年8月17日 申请日期2005年2月8日 优先权日2004年2月12日
发明者福地高和, 星野雅文, 金子直裕 申请人:精工电子有限公司