專利名稱：面內開關模式液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器，特別涉及面內開關(In-Plane Switching，IPS)模式液晶顯示器。
背景技術：
液晶顯示器主要有兩種。這兩種主要顯示器中的一種通過讓液晶分子的長軸(軸的方向叫做“指向器”)在垂直于基底的平面內轉動來顯示圖像。相反，另一種則通過讓液晶分子的長軸在平行于基底的平面內轉動來顯示圖像。
前者叫做扭轉向列(TN)液晶顯示器，后者的一個典型是IPS液晶顯示器。
這種IPS液晶顯示器的特征在于即使是觀看者從相對于這個顯示器的不同方向來觀看顯示器上顯示的圖像，由于觀看者只是在沿著分子短軸的方向上來觀看液晶分子，因此觀看者能夠看到圖像而不用考慮液晶分子相對于基底是站立著的還是躺下的，因而能夠獲得比扭轉向列液晶顯示器更大的視角。
這就是為什么近些年來IPS液晶顯示器比扭轉向列型液晶顯示器用得更多的原因。
例如，第6(1994)-202127號日本專利申請(以后叫做第一項傳統(tǒng)技術)和第9(1997)-318972(以后叫做第二項傳統(tǒng)技術)公開了提高IPS液晶顯示器孔徑比率的一種技術。
第一項傳統(tǒng)技術中公開的IPS液晶顯示器有這樣的驅動裝置，它包括一個有源陣列，其特征在于用于將圖像信號發(fā)送給有源陣列的信號互連線(面向液晶層)的那一部分中的大部分通過絕緣層被導體覆蓋。但是，第一項傳統(tǒng)技術采用的實施例從來都沒有說明讓透明電極屏蔽信號線，防止不利的電場泄漏的影響應該采用什么樣的結構。
第二項傳統(tǒng)技術公開的IPS液晶顯示器有一個組件被同時用作公共電極互連線和黑色陣列(換句話說，公共電極互連線還被用作黑色陣列或者反過來)，除此以外，還被用作掃描線和數據線，它們都被同時用作黑色陣列的公共電極互連線全部覆蓋。第二項傳統(tǒng)技術的目的是將公共電極互連線同時用作導體和屏蔽薄膜，從來都沒有說明用透明電極防止電場從掃描線和數據線泄漏需要什么樣的結構。
這兩項傳統(tǒng)技術所公開的IPS液晶顯示器都是要提高器件的孔徑比率，并且提高顯示圖像的亮度。
由于數據線和公共電極之間以及掃描線和公共電極之間存在電位差，這個電位差會產生不利的電場。當這一電場到達像素電極和公共電極之間的顯示區(qū)域的時候，不利電場到達的對應區(qū)域中包括的液晶分子受到不利電場的影響，出現反常對準。例如，屏幕上出現有黑色背景的白色窗的時候，顯示黑色并且對應于傳送圖像信號，用來驅動對應像素顯示白色的數據線的像素就會有一定輝度級，這種現象是一個叫做“縱向串擾”的顯示難題。
為了防止這一問題出現，在數據線和掃描線兩側設置虛擬公共電極，使其具有寬的寬度，使來自數據線和掃描線的電場在虛擬公共電極上終止，也就是說防止來自數據線和掃描線的電場泄漏，或者在數據線和掃描線上覆蓋電極例如一定電位上的公共電極，從而使其電位不會影響要顯示的圖像。
如同后一種情形一樣，為了提高液晶顯示器的孔徑比，最好是形成一個公共電極，讓它覆蓋數據線和掃描線。
但是，采用傳統(tǒng)技術的時候，由于公共電極是用屏蔽薄膜形成的，器件中光束的利用率被降低了。
公共電極是用屏蔽薄膜形成的原因是通過像素之間的邊界周圍的顯示受到邊界旁邊的像素泄漏出來的光影響。一般情況下為了防止這種不利現象發(fā)生，在像素之間的邊界周圍形成屏蔽薄膜構成的一個黑色陣列。然而，本申請的發(fā)明人進行了仿真和實驗，并且確定邊界旁邊像素通過像素之間邊界周圍泄漏出來的光束對顯示的影響，因而得出結論，當完全防止了從掃描線和數據線泄漏出來電場的時候，通過像素之間邊界周圍從邊界旁邊的像素泄漏出來的光束影響顯示的程度很低，除了對于需要高質量的顯示圖像的情形外，可以去除器件中的黑色陣列。

發(fā)明內容
本發(fā)明源于上述仿真和實驗，針對的是能夠防止發(fā)生縱向串擾，提高器件孔徑比的面內開關模式液晶顯示器。
本發(fā)明的另一個目的是解決上述問題。也就是說，根據本發(fā)明的面內開關模式液晶顯示器包括具有在上形成的掃描線、數據線和公共電極互連線的第一個基底，在其中形成的數據線與掃描線交叉，同時在數據線和掃描線之間插入絕緣薄膜，這樣構造公共電極互連線使得公共電極互連線位于第一個基底上比掃描線和數據線更遠的地方，它的寬度比掃描線和數據線寬，以便在幾何上覆蓋掃描線和數據線。本發(fā)明的器件還包括第二個基底，它與第一個基底相對，同時在第一個和第二個基底之間插入液晶。
器件的這種結構使得數據線和掃描線出來的所有電場都能夠在公共電極互連線上終止。用透明導電材料形成的公共電極互連線能夠維持傳統(tǒng)器件的孔徑比。


圖1A是根據本發(fā)明第一實施例中液晶顯示器的一個平面圖；圖1B是沿著圖1A中的I-I線的一個剖面圖；圖2是對應于圖1A所示像素的一個電路圖；圖3A是本發(fā)明第一實施例中改進實例里液晶顯示器的平面圖；圖3B是沿著圖3A中的直線III-III的剖面圖；圖4A說明圖1A所示的互連線的最上層形成的并構成公共電極互連線的透明薄膜；圖4B說明在形成第二個金屬薄膜的那一層上形成，構成像素電極的透明薄膜和構成數據線的透明薄膜；圖4C說明除了圖4A、4B所示以外的導電薄膜；圖5A是本發(fā)明第一實施例中第二改進實例里液晶顯示器的平面圖；圖5B是沿著圖5A中III-III線的剖面圖；圖6A是本發(fā)明第一實施例中第三改進實例里液晶顯示器的平面圖；圖6B是沿著圖6A中線III-III的剖面圖；圖7A是根據本發(fā)明第一實施例的第二改進實例里液晶顯示器的平面圖；圖7B是沿著圖7A所示直線III-III的剖面圖；圖8A是本發(fā)明第五實施例第二改進實例里液晶顯示器的平面圖；圖8B是沿著圖8A所示直線I-I的一個剖面圖；圖9A說明圖8A所示互連最上層里形成的一個透明薄膜；圖9B說明互連最上層下面形成的透明薄膜；圖9C說明除圖9A、9B所示以外的導電薄膜；圖10是沿著圖1A中直線I-I、II-II的剖面圖，它對應于數據線和一部分公共電極互連線具有構成不透明薄膜(鉻)和透明薄膜(氧化銦鋅ITO)這種情形的分層結構；圖11是沿著圖1A中直線I-I、II-II的一個剖面圖，并對應于數據線包括單個鉻薄膜，公共電極互連線包括單個ITO薄膜這種情形；圖12是本發(fā)明第一實施例中公共電極互連線和掃描線的剖面圖；圖13是本發(fā)明第二實施例的液晶顯示器的平面圖；圖14說明如何在圖1A所示的液晶顯示器里形成一個旋轉位移；圖15A說明圖13所示互連最上層形成的透明薄膜；圖15B說明互連最上層下面形成的透明薄膜；圖15C說明除圖15A、15B所示以外的導電薄膜；以及圖16是說明這一器件的液晶平板的四周如何構成的一個剖面圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細介紹本發(fā)明的實施例。從這以后，假設在描述有源陣列基底11以及相對基底12上面的層的時候，將比其它層更加靠近液晶層13的層叫做上層，比其它層更加遠離液晶層13的層叫做下層。本發(fā)明的第一個實施例圖1和圖2說明根據本發(fā)明第一實施例的面內開關模式有源陣列液晶顯示器。圖1A是這個實施例中液晶顯示器的一個平面圖，以及圖1B是沿著直線I-I的一個剖面圖，圖2是對應于圖1A所示像素的一個電路圖。
如圖1B所示，液晶顯示器10包括一個有源陣列基底11、一個相對基底12和放置在有源陣列基底11與相對基底12之間的一個液晶層13。
相對基底12包括第二透明絕緣基底16，基底16上形成的彩色層18和在彩色層18上形成的透明外涂層19。此外，為了防止液晶顯示板表面與操作員之間直接摩擦產生的靜電荷對液晶層13產生電影響，在第二個透明絕緣基底16的后表面上形成一個透明導電層15。這樣形成一個彩色層18，從而使利用包括紅色(R)染料或者顏料的樹脂制作的紅色層118、包括綠色(G)染料或者顏料的樹脂制作的綠色層218以及包括藍色(B)染料或者顏料的樹脂制作的藍色層318按周期方式排列。為了防止相鄰彩色層之間出現間隔，即使是顏色偏移成相鄰的另一種顏色，如圖1B所示，互相相鄰的這些彩色層，每一層的顏色都不相同，都互相重疊。
這種有源陣列基底11包括第一個透明絕緣基底22；在基底11上形成的，并構成掃描線28(參考圖1A)和柵電極36(參考圖2)的第一個金屬薄膜；形成在第一個金屬薄膜上的第一個層間絕緣薄膜23；島嶼形狀的非晶硅薄膜，數據線24，薄膜晶體管30的源電極35和漏電極34，以及用透明薄膜形成的像素電極，它們全部都是在第一個層間絕緣薄膜23上面形成的；以及在第一個層間絕緣薄膜23上形成，并覆蓋第一個層間絕緣薄膜23上面形成的那些元件的第二個層間絕緣薄膜25；用透明薄膜做成，在第二個層間絕緣薄膜25上面形成的公共線26。數據線24具有一種由不透明薄膜124和寬度小于不透明薄膜并與之連接的透明薄膜224構成的分層結構。數據線的結構使得能夠降低數據線的電阻，并防止數據信號在時間上發(fā)生延遲。透明薄膜224的寬度小于不透明薄膜124寬度的原因如下。也就是說，通過蝕刻基底表面上沉積的透明薄膜的一部分形成透明薄膜224，這一部分沒有被抗蝕圖型覆蓋，以及數據線暴露在外面，在例如由ITO做成的透明薄膜和例如鉻做成的不透明薄膜之間因為電解反應產生一個電壓差(將不同的金屬沉浸在電解溶液中，金屬互相之間有電連接的時候，在它們之間會產生一個電壓差，此時就能夠看到這種反應；通常將這一反應叫做“電解反應”)，這個電壓差導致用于形成數據線的不透明圖案被很容易地蝕刻掉。由于透明薄膜圖案和不透明薄膜圖案大小之間的差別很大，因此這種現象也就是電解反應被加劇，以及在某些情形中，不透明薄膜和透明薄膜會消失。為了防止這種現象發(fā)生，提高器件的生產率，最好是使形成的不透明薄膜的寬度比透明薄膜寬1～2微米。
在有源陣列基底11和相對基底12每一個的表面上涂敷一層對準薄膜20，相對于數據線24延伸的方向以10～30度的角度摩擦這一對準薄膜，從而使液晶層13的液晶分子均勻地對準。然后，這兩個基底連接在一起，互相面對。將對準薄膜的摩擦角度叫做液晶分子的初始對準方向。
如圖1A所示，有源陣列基底11包括給它提供數據信號的數據線24；提供基準電壓信號的公共電極互連線26；給它提供對應于要顯示的像素的電位的像素電極27；給它提供掃描信號的掃描線28；以及薄膜晶體管30。每個都有交替排列的部分的公共電極互連線26和像素電極27，并且當將電壓施加在公共電極互連線26和像素電極27之間的時候，在平行于第一個和第二個透明絕緣基底22和16的表面方向上產生一個電場。公共電極互連線26和像素電極27具有梳子形狀的部分，而且公共電極互連線26和像素電極27(對于像素電極27這種情形，梳子形狀的部分也叫做次電極，像素電極27的這些次電極構成像素電極27的主要部分)的梳子形狀的部分(在公共電極互連線26的情形下，這個梳子形狀的部分也叫做次電極，與像素電極27的次電極相鄰的公共電極互連線26的這些次電極與像素電極27的次電極一起產生電場)，公共電極互連線26梳子形狀的部分以及像素電極27梳子形狀的部分交替排列，互相平行。在液晶顯示器10中，液晶分子被像素電極27和公共電極互連線26之間產生的電場所驅動。都被用于驅動液晶分子的像素電極27和公共電極互連線26通常都被分別叫做像素電極和公共電極。但是，由于公共電極互連線既被用作公共互連線又被用作公共電極，因此很難清楚地區(qū)分公共互連線和公共電極。所以，對于這一說明書的以下章節(jié)，“公共電極互連線”這個術語被用于取代“公共互連線”和“公共電極”這兩個術語。
除此以外，用不透明薄膜制作的公共電極互連線26被標作不透明公共電極互連線126，用透明薄膜制作的公共電極互連線26被標作透明公共電極互連線226。
如圖1A所示，數據線24和掃描線28在幾何上被透明薄膜制作，寬度大于數據線24和掃描線28的寬度的公共電極互連線226間接覆蓋。按照上述數據線24所描述的方式構成的掃描線28和公共電極互連線226能夠完全防止電場從掃描線28和數據線24泄漏出來。因此，能夠擴大利用像素電極和公共電極互連線226能夠控制的有效顯示區(qū)域，提高器件的孔徑比。另外，由于公共電極互連線226是用透明薄膜形成的，除了掃描線28和數據線24以外的所有幾何區(qū)域都可以被用作這個器件的孔徑。
除此以外，如圖1A所示，通過以網格圖形所形成一個ITO薄膜，提供用透明薄膜制作的公共電極互連線226，從而允許降低互連線的電阻。
如圖1B所示，在有源陣列基底的不同層上形成公共電極互連線26和像素電極27能夠防止公共電極互連線26和像素電極27之間發(fā)生短路，提高器件產量。在這種情況下，在比像素電極27更加靠近液晶層13的一層上形成公共電極互連線26，就能夠在公共電極互連線26和數據線24之間獲得間隔，增大公共電極互連線26和掃描線28之間的間隔，減少公共電極互連線26和數據線24之間的寄生電容，以及減少公共電極互連線26和掃描線28之間的寄生電容。
如圖3A所示，與掃描線28延伸的方向平行的方向上的公共電極互連線26的一部分，以及與掃描線28延伸的方向平行的方向上的像素電極27的一部分，通過第二個層間絕緣薄膜25在上/下方向上互相面對。按照上述方式構成的公共電極互連線26的這一部分和像素電極27的這一部分形成與液晶電容器并聯的積分電容，提高器件的電穩(wěn)定性。
再次參考圖1A，形成像素電極35和像素電極227，而不在其中插入絕緣薄膜，因而不需要采用接觸孔。因此，由于不需要在絕緣薄膜中形成接觸孔，因此形成的源電極不需要比形成的接觸孔更大，也就是說可以降低源極電極35和像素電極27之間的連接電阻，而不降低器件的孔徑比。
圖4A～4C是將圖1A中的平面圖畫分成三種類型得到的平面圖(1)在互連的最上層形成，構成公共電極互連線226的透明(ITO)薄膜(圖4A)；(2)構成像素電極227和數據線24的透明薄膜224的透明(ITO)薄膜(圖4B)；(3)包括構成掃描線28的第一個金屬薄膜和構成數據線24不透明薄膜124的第二個金屬薄膜的其它薄膜(圖4C)。用透明薄膜和比不透明薄膜124窄的透明薄膜224制作的像素電極227都在第二個金屬薄膜的同一層上形成，這兩個薄膜都是數據線的構成部分。也就是說，沿著像素電極227的方向形成寬度比不透明薄膜124窄，與不透明薄膜124連接的透明薄膜224。如圖1A和4A～4C所示，透明薄膜形成的完全覆蓋數據線24和掃描線28的公共電極互連線226與在公共電極互連線226附近用透明薄膜形成的像素電極227之間幾何上不存在光屏蔽薄膜，只有存在薄膜晶體管的組件所在的區(qū)域除外。以外，由于像素電極27是用透明薄膜227形成的，因此能夠提高器件的孔徑比，提高器件的光源可用度。
另外，如圖1A所示，在相對基底12的第二個透明基底1 6上形成一個光屏蔽薄膜40(籠統(tǒng)地叫做黑色陣列)，從而在幾何上至少覆蓋薄膜晶體管的組件，以便維持薄膜晶體管的正常開關性能。
在薄膜晶體管的組件占據的區(qū)域以外的一個區(qū)域中形成一個黑色陣列，兩個基底互相連接的時候在有源陣列基底11和相對基底12之間發(fā)生相對位移的情況下，黑色陣列40會降低器件的孔徑比。
除此以外，圖5A和5B說明圖1A和1B所示實施例中的第二個改進實例。圖5A是第二個改進實例的液晶顯示器的一個平面圖，圖5B是沿著圖5A所示直線III-III獲得的一個剖面圖。如圖5A和5B所示，像素電極27通過層間絕緣層23與掃描線28重疊，從而在對應的像素上加上累積電容，進一步穩(wěn)定這種液晶顯示器顯示板上形成的圖像。
此外，圖6A和6B說明圖1A和1B所示實施例的第三個改進實例。圖6A是第三個改進實例中液晶顯示器的一個平面圖，圖6B是沿著圖6A所示直線III-III得到的剖面圖。如圖6B所示，為了降低公共電極互連線26的電阻，最好是將鉻這樣的低電阻率材料制作的公共電極互連線126與公共電極互連線26連接，形成一個分層的結構。注意，為了防止器件的孔徑比下降，讓公共電極互連線126在幾何上與掃描線28重疊，且最好是在掃描線28的內部(雖然圖6A中的平面圖內沒有給出用不透明材料制作的整個公共電極互連線126，但是只將覆蓋薄膜晶體管30有源區(qū)域的一部分標為粗黑線626)。
由于用低電阻率材料制作的公共電極互連線126是不透明的，在相對基底12的顯示區(qū)域內不需要形成黑色陣列。為此，即使是有源陣列基底11和相對基底12之間的相對位移在兩個基底連接在一起的時候會發(fā)生，但是黑色陣列從來都沒有超出顯示區(qū)域，從而防止了器件的孔徑比下降。
另外，圖7A和7B說明圖1A和1B所示實施例的第四個改進實例。圖7A是第四個改進實例中液晶顯示器的一個平面圖，圖7B是沿著圖7A所示直線III-III得到的一個剖面圖。如圖7B所示，當公共電極互連線是由公共電極互連線126和公共電極互連線226構成的時候，這兩條線形成分層結構(雖然圖7A里平面圖中沒有給出不透明材料制作的整個公共電極互連線126，但是將僅覆蓋薄膜晶體管30的有源區(qū)域的一部分標為粗黑線626)，最好是用絕緣薄膜29覆蓋公共電極互連線126、226。
用透明材料制作的公共電極互連線226是用ITO等等形成的，一般都要將ITO這樣的氧化物薄膜用于扭轉向列液晶顯示器中，它是一種非常穩(wěn)定的材料，本領域中的技術人員都知道這一點。但是，當ITO薄膜因為小孔而存在缺陷部分，不能完整地覆蓋它下面的薄膜的時候，只有對準薄膜20覆蓋用鉻也就是一種不透明材料制作的公共電極互連線126，它被用作保護膜，用來防止鉻滲入液晶層。因此，為了進一步提高液晶板的可靠性，最好是在公共電極互連線126、226上面形成絕緣薄膜。
圖8A和8B說明圖1A和1B所示實施例的第五個改進實例。圖8A是第五個改進實例中液晶顯示器的一個平面圖，圖8B是沿著圖8A中的直線I-I得到的剖面圖。雖然在圖1B所示的第一個實施例中，只在第二個層間絕緣薄膜25上形成用透明材料制作的公共電極互連線226，但在圖8B所示的第五個改進實例中，用透明材料制作的公共電極互連線包括在第二個層間絕緣薄膜25上形成的公共電極互連線226以及在與第二個金屬薄膜相同的層上形成的公共電極互連線326。也就是說，如圖8B所示，用透明材料制作的像素電極有兩個像素電極227和在它們之間形成用透明材料制作的公共電極互連線326。這樣，公共電極互連線26包括兩條互連線，也就是在它們之間插入層間絕緣薄膜25的公共電極互連線226和326。公共電極互連線的結構使得像素電極和公共電極互連線之間的距離更短，增強了其間的電場。因此，可使像素電極和公共電極互連線之間的電壓差很小，但能夠產生同樣的電場強度。
圖9A和9C是將圖8A中的平面圖劃分成三類得到的平面圖(1)在最上層互連中形成，構成公共電極互連線226的透明(ITO)薄膜(圖9A)；(2)構成像素電極227和數據線124上形成的透明薄膜224的透明(ITO)薄膜，它們都是在第二個金屬薄膜所在的層上形成的(圖9B)；(3)包括構成掃描線28的第一個金屬薄膜和構成不透明薄膜124的第二個金屬薄膜的其它薄膜(圖9C)。通過接觸孔將公共電極互連線226和326連接起來。
雖然按照上述方式構成的液晶顯示器的有效孔徑比對應于接觸孔占據的面積降低它的值，它仍然能夠用更低的電壓驅動液晶，并降低功耗。這個器件的有效孔徑比下降的原因是當這個器件處于IPS工作模式的時候，由于在電極上面沒有直接有效地形成橫向電場，電極上面的液晶分子不會轉動，防止了通過液晶分子的光的透光率增大。注意在這種情況下，液晶分子允許光通過它一點點，“孔徑比”這個術語指的是有效孔徑比，它是以包括透過透明電極的光的形式計算出來的。形成接觸孔會增加電極的面積，隨著施加橫電場的面積下降而降低器件的有效孔徑比。
圖10和11說明除了圖中的一個實施例中的薄膜晶體管組件以外的一個薄膜晶體管的組件和一個像素的組件。圖10和11分別是沿著直線I-I和II-II得到的剖面圖。
圖10對應于公共互連線26和數據線24具有不透明薄膜和透明薄膜構成的分層結構這種情形，圖11對應于數據線24包括單個薄膜，也就是公共電極互連線26只包括透明薄膜226，數據線24只包括不透明薄膜124的這種情形。下面將詳細介紹圖10和11所示結構的好處，以下介紹將基本上參考圖10。
如圖1A、1B和圖10所示，掃描線28和柵極電極36都是用互連第一層中形成的第一個金屬薄膜制作的。
IPS液晶顯示器10這樣工作，通過掃描線28將掃描信號提供給柵極電極以選擇像素，并通過數據線將數據信號寫入像素電極，并在公共電極互連線26和像素電極27之間產生平行于第一個和第二個透明絕緣基底22、16的電場，然后，通過電場使得液晶分子在平行于絕緣基底22、16的平面內轉動，以便顯示特定的圖像。在圖1A中，都用透明材料制作的公共電極互連線226和像素電極227封閉起來的一個縱向區(qū)域叫做“列”。
這樣構成圖10所示與薄膜晶體管有關的組件，使得鉻制作的公共電極互連線126在幾何上覆蓋柵極電極36，屏蔽掉入射到薄膜晶體管上且從第二個透明絕緣基底16的一側輻射出去的光使它不能照到柵極電極。這樣就進一步地提高了薄膜晶體管的可靠性。以外，形成具有不透明薄膜126和透明薄膜226構成的分層結構的公共電極互連線，將這兩個薄膜互相連接在一起，能夠降低互連線的電阻，提高公共電極上電位的穩(wěn)定性。此外，讓鉻制作的公共電極互連線126在幾何上覆蓋柵極電極能夠提高器件的孔徑比。
雖然參考圖10中的薄膜晶體管描述了公共電極互連線和柵極電極之間的幾何關系，但是這一幾何關系同樣適用于在掃描線28和在幾何上覆蓋掃描線28的公共電極互連線26之間的幾何關系。圖12畫出了鉻制作的不透明薄膜126和透明薄膜226組成的分層結構的一個實例，這兩個薄膜構成公共電極互連線26，并且互相連接，在幾何上公共電極互連線26覆蓋掃描線28。不透明薄膜126的寬度小于掃描線28的寬度，以便讓掃描線28在幾何上覆蓋不透明的薄膜126。這樣就能夠提高器件的孔徑比，降低公共電極互連線26的電阻，防止數據信號發(fā)生延遲。
雖然圖12說明了公共電極互連線26在幾何上覆蓋掃描線這種情形，但是公共電極互連線26在幾何上覆蓋數據線24也能夠具有圖12所示情形中的結構。對于公共電極互連線26在幾何上覆蓋數據線24的這種情形，將不透明材料制作的公共電極互連線126用作光屏蔽薄膜能夠縮小相對基底黑色陣列的面積，從相對基底消除黑色陣列，同時能夠獲得圖12所示結構能夠提供的好處。
如圖12所示，將用ITO制作的透明薄膜226放置在比不透明薄膜126更加靠近液晶層13的位置，不透明薄膜126上完全覆蓋了透明薄膜226。這樣就能夠防止不透明薄膜與液晶發(fā)生反應溶解到液晶里去，從而提高器件的可靠性。這是因為ITO這種材料對電化學反應極其穩(wěn)定。注意，采用對電化學反應比ITO具有更高穩(wěn)定性的材料來形成不透明薄膜126的時候，最好是讓不透明薄膜126比透明薄膜226更加靠近液晶層13，進一步用不透明薄膜126覆蓋透明薄膜226。
如圖10所示，薄膜晶體管30包括柵電極36、漏電極34和源電極35，并且放置在掃描線28和數據線24互相交叉的交叉點上的每個像素對應的位置上。柵電極36與掃描線28有電連接，漏電極34與數據線24連接，源電極35與像素電極227連接。
如圖10所示，薄膜晶體管30的源電極35包括不透明薄膜135和透明薄膜235，該不透明薄膜135用同時構成數據線的第二種金屬薄膜制作，該透明薄膜235由同時構成像素電極227，在像素電極227所在的同一層上的ITO制作，這兩個薄膜連接在一起，形成分層結構。在數據線24的透明薄膜224所在的同一層形成的漏電極34的透明薄膜234和源電極35的透明薄膜235能夠防止形成薄膜晶體管的處理步驟數量增大。
除此以外，透明薄膜234、235在幾何上分別覆蓋所述不透明薄膜134、135，它們的長度在平行于薄膜晶體管溝道方向上大于透明薄膜234、235的長度。也就是說，如圖10所示，不透明薄膜134、135的兩端與對應于溝道的孔的兩端排成一條線，透明薄膜234、235的兩端與對應于溝道的孔的兩端相隔0.5～1.0微米。這些薄膜的結構能夠防止薄膜晶體管的特性由于所構圖的透明薄膜的精度而發(fā)生變化，因為薄膜晶體管溝道的長度是由不透明薄膜的圖案決定的，這些圖案會影響薄膜晶體管的特性。以外，當在不透明薄膜上形成透明薄膜時，從而使兩個薄膜互相連接，透明薄膜和不透明薄膜圖案的寬度之間差別變大，如上所述，在一些情況中在蝕刻薄膜以形成相應圖案的步驟里，不透明的薄膜和透明薄膜會消失。為了防止這種現象發(fā)生，提高器件產量，最好是這樣來形成透明薄膜234、235，從而在平行于薄膜晶體管溝道方向上的薄膜234、235的長度被確定為比不透明薄膜134、135的長度短0.5～1.0微米。
這樣構造圖10所示第一個實施例中液晶顯示器10的薄膜晶體管組件，使得在幾何上覆蓋薄膜晶體管組件的公共電極互連線226只由作為單個薄膜的透明薄膜(ITO)制作出來，且漏電極34和源電極35由作為單個薄膜的第二個金屬薄膜制作出來。以外，在圖11所示的像素中，數據線24僅采用作為單個薄膜的不透明薄膜124制作出來。圖11所示液晶顯示器的其余結構與圖10所示液晶顯示器的結構相同。
下面簡單介紹圖10所示薄膜晶體管組件和像素的制造方法。
用光刻技術或者干蝕刻技術在作為第一個透明絕緣基底的玻璃基底上形成用鉻這樣的第一種金屬薄膜制作的柵極電極36和掃描線28。
然后，在透明絕緣基底22上形成由二氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiNx)制作的第一個層間絕緣薄膜23，以覆蓋柵極電極36和掃描線28。
隨后，在第一個層間絕緣薄膜23上形成具有非晶硅(a-Si)薄膜32和n+非晶硅(a-Si)薄膜33構成的分層結構的非晶硅薄膜。
然后，用光刻技術和干蝕刻技術蝕刻非晶硅薄膜32、33并構圖，以形成島嶼形狀的半導體層。
接下來，在基底表面上沉積作為第二個金屬薄膜的鉻，并用光刻技術和干蝕刻技術構圖，形成薄膜晶體管漏電極34的不透明薄膜134、薄膜晶體管源電極35的不透明薄膜135和數據線24的不透明薄膜124。
隨后在基底表面上沉積ITO，并用光刻技術和干蝕刻技術構圖，以形成漏電極34的透明薄膜234、源電極35的透明薄膜235、數據線24的透明薄膜224和像素電極27的透明薄膜227。
在ITO中形成圖案以后，通過蝕刻形成薄膜晶體管的溝道。也就是說，將漏電極34和源電極35用作掩膜，將包括n+a-Si的薄膜33和a-Si的薄膜32，通過漏電極34和源電極35之間形成的孔暴露在外面的非晶硅薄膜的一部分從非晶硅薄膜表面蝕刻到一個中間深度，形成薄膜晶體管30的溝道。
然后在基底表面沉積作為無機材料的氮化硅制作的第二個層間絕緣薄膜25。
采用光刻技術和干蝕刻技術對鉻進行構圖，以形成公共電極互連線126，大致位于與柵電極36的同一個幾何位置。在這種情況下，用鉻制作的公共電極互連線126在幾何上用柵極電極36覆蓋，它的面積大于公共電極互連線的面積。那是因為只有柵極電極36決定著器件的孔徑比，公共電極互連線126從來不會影響也就是降低器件的孔徑比。
在基底表面沉積ITO，并用光刻技術和干蝕刻技術構圖，在像素區(qū)域和薄膜晶體管區(qū)域內分別形成ITO制作的公共電極互連線226。
這里省去了對圖11所示液晶顯示器制造方法的介紹，因為圖10、11所示器件結構之間的差別只是圖11所示器件不包括ITO制作的數據線和鉻制作的公共電極互連線126。本發(fā)明的第二個實施例圖13畫出了本發(fā)明第二實施例中的一個有源陣列液晶顯示器100。注意，由摩擦方向決定的液晶分子初始對準方向(進行摩擦的方向，也就是摩擦方向)與施加在像素電極27和公共電極互連線26之間的電場之間的方向的關系按照以下方式確定。也就是說，在像素電極27和公共電極互連線26之間施加電壓的時候，每個液晶分子都與初始對準方向有一個銳角，在像素電極27和公共電極互連線26封閉的整個顯示區(qū)域上，按順時針方向轉動，以便讓每個液晶分子的對準方向與電場的方向重合。為了在它們之間產生上述關系，從垂直于紙的方向上看的時候，每一列中像素電極27和公共電極互連線26的上端和下端都按照圖13所示的方向傾斜。
如圖14所示，當在像素電極27和公共電極互連線26之間施加一個電壓的時候，每個液晶分子都從它的初始對準方向向電場方向逆時針方向轉動的時候，將在像素的端部產生一個域，在這個域中，每個液晶分子在與每一列液晶分子應該轉動的所需方向相反的方向上轉動。更加具體地說，假設按照圖13所示定義摩擦方向，將圖14中的“反常電場”表示的電場施加在液晶分子上，每個液晶分子都轉動一個銳角，以便讓每個液晶分子的對準方向與反常電場的方向重合。結果，每個液晶分子都逆時針方向轉動。相反，施加了正常橫電場的每個液晶分子都轉動一個銳角，以便讓每個液晶分子的對準方向與正常橫電場的方向重合。如上所述，當電場方向隨著液晶分子所在位置的區(qū)域的不同而不同的時候，對應于正常電場和反常電場的區(qū)域之間邊界附近區(qū)域內對應的液晶分子，在互相相反的方向上轉動，形成對應液晶分子之間邊界的旋轉位移?？傊?，當液晶分子在像素內某一區(qū)域里在與正常方向相反的方向上轉動的時候，在液晶分子在正常方向上轉動的和另一些液晶分子在垂直于正常方向的反常方向上轉動的區(qū)域之間邊界上的區(qū)域里形成一個旋轉位移。當長時間形成固定旋轉位移的時候，顯示狀況相應地改變，可能無法獲得器件開始工作的時候那樣的顯示效果，從而降低器件的可靠性。另外，由于公共電極互連線26和像素電極27是用透明薄膜制作的，觀眾很容易就能夠發(fā)現旋轉位移。
如圖13所示，形成公共電極互連線26和像素電極27，從而使具有傾斜端作為上端和下端的那些組件能夠防止液晶分子反向轉動。通過形成公共電極互連線26和像素電極27的構成，從而使這些組件具有傾斜端作為上端和下端，并且將液晶分子在固定方向轉動的結構叫做抗反轉結構。
下面將參考圖15A～15C解釋抗反轉結構的層次結構。圖15A～15C是通過將圖13所示的平面圖劃分成三類產生的平面圖(1)互連最上層層形成的構成公共電極互連線226的透明(ITO)薄膜(圖15A)；(2)構成像素電極227和數據線24的透明薄膜224的透明(ITO)薄膜，它們都在第二個金屬薄膜的同一層上形成(圖15B)；(3)包括構成掃描線28的第一個金屬薄膜和構成數據線24的不透明薄膜124的第二個金屬薄膜(圖15C)。用透明薄膜制作的在第二個金屬薄膜的同一層上形成的像素電極227，以及用ITO制作的在第二個層間絕緣薄膜上形成的公共電極互連線226都具有梳子形狀的電極，以及對應于公共電極互連線226和像素電極227的梳子形狀的電極，每一個都具有傾斜的端側526、527分別作為上部和下部側，從而形成抗反轉結構，其中的液晶分子按照固定方向轉動。這樣，就可以防止器件液晶分子的長軸在相反方向上轉動，防止形成旋轉位移，從而提高液晶顯示器100的透光率和可靠性。本發(fā)明的第三個實施例圖16說明該器件的液晶板四周是如何構成的。如圖16所示，用第一個金屬薄膜41制作的掃描線28在平板的四周，并且通過通孔44與第二個金屬薄膜42連接。第一個和第二個金屬薄膜的結構使其能夠防止電極因為上述電化學反應而消失，這些現象會在形成數據線24的圖案以后對ITO進行濕蝕刻(形成像素電極227的圖案)的時候出現，從而提高器件的產量。
綜上所述，根據本發(fā)明的液晶顯示器，能夠解決前面“本發(fā)明要解決的問題”那一章中描述的那些問題和其它問題，從而獲得以下好處(1)IPS液晶顯示器能夠防止器件孔徑比下降，以及防止由于電場從像素之間的邊界向顯示區(qū)域泄漏導致的縱向串擾。
(2)具有透明材料制作的，幾何上覆蓋數據線的公共電極的IPS液晶顯示器能夠降低公共電極的電阻值。
(3)這種IPS液晶顯示器能夠縮小黑色陣列的面積或者消除黑色陣列，以便提高器件的孔徑比，傳統(tǒng)技術中采用該黑色陣列來防止要顯示的圖像中出現的縱向串擾。
(4)這種IPS液晶顯示器能夠包括以較低的價格制作的透明電極。
(5)設置該IPS液晶顯示器使其具有由透明材料制作的、和完全覆蓋數據線而沒有增加公共電極互連線和數據線之間寄生電容的公共電極。
(6)這種IPS液晶顯示器具有高可靠性的透明材料，用來防止從數據線泄漏電場。
權利要求
1.一種面內開關模式液晶顯示器，包括第一基底，在其上形成有掃描線、數據線和公共電極互連線的，形成的所述數據線與所述掃描線交叉，同時在所述數據線和所述掃描線之間插入絕緣薄膜，所述公共電極互連線的這樣設置使得所述公共電極互連線比所述掃描線和所述數據線離第一個基底更遠，它的寬度比掃描線和數據線的寬度寬，以便在幾何上覆蓋所述掃描線和所述數據線；第二基底，它面對所述第一基底放置；液晶，它放置在所述第一個基底和所述第二個基底之間。
2.如權利要求1所述的面內開關模式液晶顯示器，其中所述公共電極互連線具有包括透明薄膜和不透明薄膜的分層結構，這兩個薄膜連接在一起，并且所述不透明薄膜在幾何上位于所述掃描線內。
3.如權利要求1所述的面內開關模式液晶顯示器，進一步包括所述第一基底上的像素電極，其中所述公共電極互連線和所述像素電極都具有至少一個公共次電極和至少一個像素次電極，它們都具有至少一個互相平行的次電極，并且進一步，每一個具有相對于所述液晶的液晶分子的初始對準方向的以一定銳角傾斜的側面。
4.如權利要求1所述的面內開關模式液晶顯示器，進一步包括第一基底上的像素電極，其中所述數據線包括不透明導電薄膜和透明導電薄膜，其中所述不透明導電薄膜比所述透明導電薄膜距離第一基底更近，其中所述透明導電薄膜在幾何上位于不透明導電薄膜內，以及其中所述像素電極是用所述透明導電薄膜制作的。
5.如權利要求3所述的面內開關模式液晶顯示器，其中至少一個公共次電極的一部分是在所述像素電極的同一層上形成的。
6.如權利要求5所述的面內開關模式液晶顯示器，其中在所述像素電極的同一層上形成的至少公共次電極的所述部分是用不透明導電薄膜制作的，其中所述的公共電極互連線具有用透明導電薄膜制作的至少一個公共次電極的一部分，它的位置在對應于所述不透明導電薄膜的地方，以及進一步，還與所述不透明導電薄膜電連接。
7.如權利要求3所述的面內開關模式液晶顯示器，其中所述公共電極互連線是在不同于所述像素電極所在層的一層上形成的。
8.如權利要求2、4或6中任意一個權利要求所述的面內開關模式液晶顯示器，其中所述透明導電薄膜是氧化銦錫(ITO)。
全文摘要
一種面內開關模式液晶顯示器，包括基底，在基底上形成的掃描線，基底上形成與掃描線交叉，同時在數據線和掃描線之間插入了絕緣薄膜的數據線，以及放置在比掃描線和數據線距離基底更遠，寬度大于掃描線和數據線的寬度的透明公共電極互連線，此外，還在幾何上覆蓋掃描線和數據線。這種器件的結構使得來自數據線和掃描線的所有電場都在公共電極互連線上終止。用透明導電薄膜形成的公共電極互連線能夠保持器件的孔徑比。
文檔編號H01L23/52GK1448762SQ0310860
公開日2003年10月15日 申請日期2003年3月31日 優(yōu)先權日2002年3月29日
發(fā)明者松本公一, 板倉州優(yōu), 西田真一 申請人:Nec液晶技術株式會社