CN100394288C - 液晶显示设备以及制造该设备的方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示设备，包括线路提取部分(508)的提供有密封元件的区域，该区域被分成三个或更多的区域，即区域A(151)、区域B(152)和区域C(153)，以有效抑制由外向线路的密度差别所引起的不平坦性。而且，在每一个区域中，隙缝变化被抑制到无法分辨的级别。另外，伪图案是在不影响密封元件凝固的条件下，在与其中形成有外向线路(108)的层不同的层上形成的。而且，合适情况下，在相对于线路提取部分的边沿上类似地形成伪图案。

Description

液晶显示设备以及制造该设备的方法
技术领域
本发明涉及液晶显示设备以及制造该设备的方法。
背景技术
液晶显示设备(LCD)由于具有厚度薄、重量轻和功耗低等优点，因此作为音像(AV)机和办公自动(OA)机的显示设备得到广泛使用。LCD包括一对相对放置的衬底。而且，LCD在结构上是在衬底之间对液晶进行密封。设计的LCD通过使用位于衬底上的电极所产生的电场来控制液晶分子的对齐方向，从而显示出图像，并且因此调节照射到LCD上的光。对于上述LCD，近年对其高清晰度和大屏幕尺寸的要求逐渐增加，并且增强相对放置的衬底之间隙缝的均一性以改善其显示质量这一点是很重要的。
这里，将概括介绍一下制造现有LCD的典型方法。
首先，就制造现有LCD的典型方法中的薄膜晶体管(TFT)衬底来说，栅极线路和栅电极是用诸如铝(A1)等金属在诸如玻璃等透明绝缘衬底上形成的。在栅极线路和栅电极上，a-Si层和n+a-Si层通过由硅氮化物膜等制成的栅极绝缘膜来在TFT形成区域中形成孤岛形状。接下来，使用诸如铬(Cr)等金属来形成漏极线路和源/漏电极，然后执行沟道蚀刻。之后，淀积得到由硅氮化物膜等制成的钝化膜，然后在其上淀积诸如铟锡氧化物(下文简称为ITO)等透明电极，以形成像素电极。之后，在其上涂敷对齐层膜，并且以预定方向对其进行对齐处理，以形成TFT衬底。
同时，在相对TFT衬底的反向衬底中，在透明绝缘衬底上形成每一个RGB颜色的颜色滤光片，以对应于各个像素。在对应于TFT和TFT衬底的线路的位置处形成黑色矩阵之后，形成了由ITO制成的透明电极。然后，在其上涂敷对齐层，并且以预定方向对其进行对齐处理，以形成反向衬底。
之后，如图4A所示，通过使用喷施器等在位于TFT衬底102的显示区域外部的线路提取部分涂敷上由光凝固树脂等制成的密封元件105。然后，如图4B所示，通过使用液晶滴注喷施器131等，将适量的液晶材料104滴注到被密封元件105所包围的区域中。然后，将诸如聚合体颗粒或硅物质颗粒等间隔物喷洒到反向衬底103的显示区域。之后，如图4C所示，TFT衬底102和反向衬底103对齐，并且以预定的较小气压被相互粘贴到一起。接着，真空室内部被调节到大气压，从而，利用来自大气压的气压差，从两侧将TFT衬底102和反向衬底103挤压到一起。同时，将诸如紫外线等光线照射到TFT衬底102的后端，以凝固密封元件105。然后，在位于密封元件105外部的预定位置处切除TFT衬底102和反向衬底103，以结束LCD101。
这里，在TFT衬底102的外围部分形成外向线路，不仅用于将栅极线路以及漏极线路连接到诸如电路板等外部电路，还连接到驱动芯片，以驱动LCD 101。由于在该部分提供了密封元件105，因此提供有密封元件的区域的截面造成不规则性，这种不规则对应于外向线路的厚度。如果沿着一定的方向以恒间距来分布外向线路的话，则无法可视化地检测到由外向线路不规则性所引起的衬底间的隙缝改变。在LCD中，TFT衬底102通过使用柔性衬底连接到外部电路。因此，柔性衬底是以既定的间隔来放置的。由于这个原因，在TFT衬底102的外围部分以弯曲形状也形成了外向线路。因此，外向线路的方向和间隔变得不平坦，并且以一定间隔产生了在外向线路之间具有较窄间隔的区域和在外向线路之间具有较宽间隔的区域。结果，在衬底之间的隙缝中反映出了因较窄和较宽间隔而造成的这样一大圈不规则性，并且这种不规则性可以被可视化检测到。
下面将参考附图来讲述这一问题。图1A和图1B示意性地示出了现有LCD的TFT衬底上的外向线路图案。如图所示，栅极线路112和漏极线路116在显示区域中以平均的间隔分布着。不过，外向线路108在TFT衬底102的外围部分弯曲，以与柔性衬底107的间隔相一致，并且从而形成如放大视图中所示的图案。结果，外向线路108的密度在区域111(区域A)中较高，在该区域中外向线路108相对于TFT衬底102的边沿倾斜分布。同时，外向线路108的密度在区域112(区域B)中较低，在该区域中外向线路108与TFT衬底102的边沿相垂直。另外，在相邻的柔性衬底107之间的区域103(区域C)中没有形成外向线路108。因此，在各个区域中的隙缝根据外向线路108的密度不同而有变化，并且这种隙缝变化造成显示质量的恶化。
为了抑制由如上所述的外向线路108所引起的隙缝变化，日本未审专利公开2000-187236中所公开的LCD包括形成于相对放置且中间插入有液晶层的一对衬底之一上并且被抽取到达衬底末端的多个信号线路，在信号线路上形成的中间层绝缘膜，以及在衬底对周围形成并且在结构上以一定间隔与衬底对粘贴在一起的密封元件。而且，还公开了液晶显示元件，其中在密封部分下面的信号线和同一处理过程中具有同一宽度和同一间距的密封部分下面的相邻信号线之间形成伪元件。
不过，日本未审专利公开2000-187236中所公开的结构(p.3-4，图1)具有如下问题。
第一个问题是，随着LCD的清晰度越来越高，以及它的框架越来越窄，外向线路108就变得越来越密。结果，就不可能充分地抑制由外向线路的密度差异所引起的隙缝中的不平坦，并且显示质量将最终恶化。具体地说，如上所述，密封元件所处的区域被分成具有较高的外向线路108的密度的区域A，具有较低的外向线路108的密度的区域B，以及没有形成外向线路108的区域C。由于自衬底表面的有效高度(平均级差)在各个区域中有变化，因此即使在区域C中具有伪图案，区域A和区域B之间的级差也没有得到解决，并且隙缝随着级差的不同而变化。而且，根据日本未审专利公开2000-187236的技术的目标只是将伪图案的宽度和间距均衡化为外向线路的宽度和间距，或者将伪图案的延伸方向对齐到信号线路的方向。换句话说，根据日本未审专利公开2000-187236的技术没有定义伪图案的宽度和间距等，以便与显示质量相关起来。因此，该技术不能将显示质量维持在一定级别。另外，日本未审专利公开2000-187236仅关注于用于抽取栅极线路和漏极线路的边沿的级差。由于在不具有外向线路的边沿上没有形成伪图案，因此该技术无法抑制在整个LCD上的衬底之间的隙缝变化。
同时，第二个问题是，在与栅极线路同一层上形成的外向线路，以及在与漏极线路同一层上形成的外向线路容易与伪图案发生短路，因为伪图案是在与形成外向线路的步骤的同时形成的。结果，在线路间因短路而导致的缺陷就会更加频繁地发生。
同时，第三个问题是，可能存在无法完全凝固密封元件105的情况。在通过将诸如紫外线等光线照射到TFT衬底102的后端来使密封元件105凝固时，根据日本未审专利公开2000-187236的技术没有考虑到用于凝固密封元件105的条件而设定伪图案的宽度和间距等。
本发明的提出考虑了上述问题。本发明的一个目标是提供LCD和制造LCD的方法，该方法能够通过在有密封元件位于衬底边缘的区域中实现均一的隙缝从而改善显示质量，并且能够防止诸如在外向线路之间发生短路或者密封元件的不充分凝固等缺陷。
发明内容
根据本发明的液晶显示设备包括TFT衬底。TFT衬底包括位于下层的第一线路和位于上层的第二线路，它们位于透明绝缘衬底上，并且基本上相互垂直，并且薄膜晶体管位于由第一线路和第二线路所包围的各个区域中。液晶显示设备还包括与TFT衬底相对放置的反向衬底。这里，TFT衬底和反向衬底通过使用位于至少一个衬底周围的密封元件被粘贴到一起，并且液晶被插入到TFT衬底和反向衬底之间。
而且，在本发明的液晶显示设备中，用于将第一线路或第二线路连接到外部电路的外向线路是在TFT衬底的两个边沿的外围中形成的。另外，在形成外向线路的区域中提供有密封元件的区域根据外向线路的密度被分为三个或更多的区域。在三个或更多区域中的至少两个区域中，由第一线路或第二线路形成的伪图案位于与其上形成有外向线路的层不同的层上，以便与外向线路不重叠。
同时，在本发明的液晶显示设备中，用于将第一线路或第二线路连接到外部电路的外向线路是在TFT衬底的两个边沿的外围中形成的。另外，在形成外向线路的区域中提供有密封元件的区域被分成第一区域，其中相对TFT衬底的边沿倾斜形成外向线路；第二区域，其中在与边沿相垂直的方向上形成外向线路；以及第三区域，其中没有形成外向线路。这里，由第一线路或第二线路形成的伪图案至少位于在与形成外向线路的层不同的层上的第二和第三区域中，以便不会与外向线路相重叠。进而，要么是包括多个基本平行的线路的伪图案，要么是点状伪图案，位于第二区域中的相邻外向线路之间。
在本发明中，优选情况下提供伪图案，以便将平均级差的最大值和最小值之间的差值设定为等于或小于0.3μm，该差值是通过将各个组件的截面面积除以三个或更多个区域或第一至第三个区域中的每一个区域的宽度计算得到。
而且，在本发明中，液晶显示设备可进一步包括由与具有外向线路的边沿相对的边沿上的区域中的第一线路或第二线路形成的伪图案，该区域中提供有密封元件。而且，当在与第一线路同一层上形成共用线路时，也起到共用线路作用的伪图案位于提供有密封元件的相对放置的边沿的区域中。
同时，在本发明中，当密封材料是由通过在TFT衬底的后端照射光线而得到凝固的材料制成时，沿着衬底的法线来看，在提供有密封元件的区域中不具有外向线路或伪图案的区域的面积比例被设定为等于或大于25％。而且，还可以将伪图案的宽度设置为基本上等于或小于80μm。
进而，在本发明中，第二线路可以采取通过层叠组成薄膜晶体管的半导体层和组成漏极线路的金属层而形成的叠层结构。
附图说明
图1A为平面图，示出了在现有LCD中的TFT衬底上的线路图案；
图1B为图1A中所示的TFT衬底的线路提取部分208的放大平面图；
图2A为示意性截面图，示出了在图1B所示的TFT衬底的线路提取部分208中沿着VI-VI线的截面图；
图2B为示意性截面图，示出了在图1B所示的TFT衬底的线路提取部分208中沿着VII-VII线的截面图；
图2C为示意性截面图，示出了在图1B所示的TFT衬底的线路提取部分208中沿着VIII-VIII线的截面图；
图3A示出了用于图1A中所示的每一个柔性衬底7的隙缝(具有宽隙缝的区域对应于图中的波谷，并且具有宽隙缝的区域对应于波峰)出现了不平坦部分121a；
图3B的视图是通过获取对应于位于图3A中右下角的三个柔性衬底7的部分和对所获取图像执行图像处理而获得的，其中对应于波峰的部分被可视化地检测为不平坦的显不；
图4A～4C为处理截面图，示出了LCD的粘贴方法；
图5A为平面图，示出了根据本发明第一实施例的TFT衬底上的线路图案；
图5B为放大平面图，示出了根据图5A所示的本发明第一实施例的线路提取部分508；
图6为平面图，示出了根据本发明第一实施例的线路提取部分的结构变体；
图7为平面图，示出了根据本发明第一实施例的线路提取部分的结构的另一种变体；
图8为平面图，示出了根据本发明第一实施例的线路提取部分的结构的再另一种变体；
图9为平面图，示出了根据本发明第一实施例的共用结的结构变体；
图10为平面图，示出了根据本发明第一实施例的共用结的结构的另一种变体；
图11为平面图，示出了根据本发明第一实施例的共用结的结构的再另一种变体；
图12A为截面图，示出了根据本发明第一实施例的线路提取部分的结构，它是沿区域A(151)中的I-I线的示意性截面图；
图12B为截面图，示出了根据本发明第一实施例的线路提取部分的结构，它是沿区域B(152)中的II-II线的示意性截面图；
图12C为截面图，示出了根据本发明第一实施例的线路提取部分的结构，它是沿区域C(153)中的III-III线的示意性截面图；
图13示出了对根据本发明第一实施例的LCD中的隙缝不平坦部分进行测量的结果；
图14示出了在根据本发明的LCD中的平均级差和干涉条纹个数之间的相关性；
图15A为平面图，示出了根据5-掩模处理而形成的TFT衬底的结构；
图15B为在示出了图15A中的TFT衬底结构的平面图中沿着IV-IV线的示意性截面图；
图16A为平面图，示出了根据4-掩模处理而形成的TFT衬底的结构；
图16B为在示出了图16A中的TFT村底结构的平面图中沿着V-V线的示意性截面图；
图17为一表格，示出了通过根据具有平均级差为0.20μm(700个样本或以上)的实施例、具有平均级差为0.40μm(100000个样本或以上)的现有结构、以及具有平均级差为0.25μm(500个样本或以上)的结构等三种结构类型来测量出现在LCD的显示表面上的干涉条纹个数而估计的显示质量结果。
具体实施方式
下面将参考解释性实施例来讲述本发明。本领域的一般技术人员都知道，在本发明的启发下可以完成许多可选的实施例，并且本发明并不限于用于解释目的的实施例。
在一个优选实施例中，本发明的LCD包括TFT衬底。TFT衬底包括位于下层的第一线路和位于上层的第二线路，它们位于透明绝缘衬底上，并且基本上相互垂直，并且薄膜晶体管(TFT)位于由第一线路和第二线路所包围的各个区域中。LCD还包括与TFT衬底相对放置的反向衬底。这里，TFT衬底和反向衬底通过使用位于至少一个衬底周围的密封元件被粘贴到一起，并且液晶被插入到TFT衬底和反向衬底之间。
而且，在本发明的LCD中，TFT衬底外围中的线路提取部分的提供有密封元件的区域，被分为三个区域，一个是具有较高的外向线路密度的区域，一个是具有较低的外向线路密度的区域，还一个就是没有外向线路的区域。另外，考虑到通过将各个组件的截面面积除以宽度计算得到的自衬底表面的有效高度(平均级差)，以及考虑到用于凝固密封元件的条件，本发明的LCD包括在位于一个边沿上的三个区域的至少两或多个区域中和位于与其中形成有外向线路的层不同的层上的具有预定形状的伪图案。
因此，本发明的LCD能够通过在位于LCD外围的衬底之间提供均一隙缝来改善显示质量，并且能够防止诸如在外向线路之间发生短路或密封元件的不充分凝固而导致的缺陷。
(第一实施例)
为了更加详细地讲述本发明的上述实施例，下面参考图5A～图17来讲述根据本发明实施例的LCD及其制造方法。
图5A为平面图，示出了根据本发明实施例的TFT衬底上的外向线路图案。图6～图8为平面图，示出了线路提取部分的变体。图9～图11为平面图，示出了共用结的变体。同时，图12A～图12C为截面图，示出了线路提取部分的各个区域中的级差。图13和图14示出了该实施例的LCD的解释性效果。图15A和图15B用于解释现有的五个步骤(栅极图案形成步骤、半导体层图案形成步骤、漏极图案形成步骤、接触图案形成步骤、以及像素图案形成步骤，下文中统称为5-掩模处理)。另外，图16A和图16B用于解释现有的四个步骤(栅极图案形成步骤、半导体层图案形成步骤(与漏极图案形成步骤结合起来)、接触图案形成步骤、以及像素图案形成步骤，下文中统称为4-掩模处理)。
如上所述，在现有的LCD中，线路提取部分的提供有密封元件的区域被分为具有较高的外向线路108的密度的区域A，具有较低的外向线路108的密度的区域B，以及没有形成外向线路108的区域C。现有LCD存在的问题是，由于外向线路108的密度而在区域之间形成级差，并且衬底之间的隙缝在TFT衬底的边沿方向上呈周期性变化。这一问题随着越来越高的清晰度和越来越窄的框架而变得更加显著。
同时，现有TFT衬底102的制造分为五个步骤(栅极图案形成步骤、半导体层图案形成步骤、漏极图案形成步骤、接触图案形成步骤、以及像素图案形成步骤，下文中统称为5-掩模处理)。因此，如图15A和图15B所示，在漏极线路116下面只有栅极绝缘膜113形成。
不过，近年制造LCD的TFT衬底102可以需要更少的步骤。具体地说，TFT衬底102的制造分为四个步骤(栅极图案形成步骤、半导体层图案形成步骤(与漏极图案形成步骤结合起来)、接触图案形成步骤、以及像素图案形成步骤，下文中统称为4-掩模处理)。
在4-掩模处理中，半导体层图案形成步骤和漏极图案形成步骤的执行使用同一个掩模。因此，如图16A和图16B所示，半导体层115也是在漏极线路116下面形成的。结果，由外向线路108所引起的级差会增加更多，并且由外向线路108的不平坦所引起的衬底间隙缝变化也得到增加。
下面参考附图来讲述这一问题。图2A～图2C为示意性截面图，示出了由4-掩模处理所形成的现有TFT衬底2的区域A、B和C之间的级差。如图2A所示，由于在其上对半导体层115和漏极线路116进行层叠的外向线路108的宽度在区域A 411较大，因此通过将单位部分中各个组件(栅极绝缘膜113、半导体层115、漏极线路116和钝化膜118)的截面总面积除以单位部分的宽度计算得到的值(平均级差)即是图中由虚线所指示的位置。同时，在区域B 412中，由于外向线路108的宽度较窄，因此平均级差低于区域A 411。而且，在区域C 413中，由于其中没有形成外向线路108，因此平均级差与钝化膜的上表面相重合，并且因此比区域B 412更低。结果，对于每一个柔性衬底107，在平行于TFT衬底2的边沿的方向上重复了具有不同平均级差的区域，并且衬底之间的隙缝随着平均级差而变化。
这一方面由图3A所示，其中对于每一个柔性衬底7，都有隙缝
(具有宽隙缝的区域对应于图中的波谷，并且具有宽隙缝的区域对应于波峰)的不平坦部分121a。同时，图3B的视图是通过获取对应于位于图3A中右下角的三个柔性衬底7的部分121b和对所获取图像执行图像处理而获得的，其中对应于波峰的部分被可视化地检测为不平坦的显示。
响应该问题，根据日本未审专利公开2000-187236(p.3-4，图1)，伪图案仅位于区域C 413中。不过，在图3A中很明显，在区域A 411和区域B 412之间的隙缝中也有差值。因此，通过在区域C 413中只提供伪图案，无法将隙缝变化抑制到小到不可分辨的程度。
因此，在该实施例中，为了有效地抑制因外向线路108的密度差异所引起的不平坦，线路提取部分508的提供有密封元件的区域被分为三个或以上的区域(下文中明确为三个区域，即区域A 151、区域B 152和区域C 153)。而且，在该实施例中，每一个区域中的隙缝变化被抑制到小到不可分辨的程度。另外，当在不影响密封元件凝固的条件下，在与形成外向线路108的层不同的层上形成了伪图案(具体地说，当在漏极线路116上形成外向线路108时在与栅极线路112同一层上，或者当在栅极线路112上形成外向线路108时在与漏极线路116同一层上)。而且，合适情况下，伪图案在与线路提取部分508相对放置的边沿上是相类似地形成的。
更为具体地说，如图5A和图5B所示，在该实施例的LCD中，线路提取部分的提供有密封元件的区域106被分成区域A 151，其中外向线路108是相对TFT衬底102的边沿倾斜分布的；区域B 152，其中外向线路108分布在与边沿相垂直的方向上；以及区域C 153，位于相邻柔性衬底107之间，其中没有形成外向线路108。然后，在该实施例的LCD中，伪图案109以预定间距分布在区域C 153中。同时，伪图案109还分布在区域B 152中的外向线路108之间。另外，合适情况下，在位于线路提取部分的相对边沿(图中的上侧和右侧)上的共用结518中也以预定图案形成了伪图案109。
因此，合适情况下，通过在线路提取部分的三个区域中的至少两个区域中和在共用结518中形成伪图案109，可以调整各个区域中的线路密度，并且从而可以在预定范围内来抑制在各个区域之间的平均级差的不平坦性。
尽管如图5B所示在区域B 152的外向线路108之间提供具有两个线路(159-1和159-2)的伪图案，但这是用于防止在外向线路108之间发生短路，甚至当任何外向线路108与相邻伪图案(159-1或159-2)发生短路时。
当可以保证在外向线路108和伪图案109之间具有足够间隔时，就可以在如图6所示的每一个间隔之间形成具有单个线路的伪图案109。同时，伪图案只形成于图5A和图6中的线路提取部分的区域B和区域C中。不过，当在区域A 171中的外向线路108之间有较大的间隔时，也可以在如图7所示的区域A中形成伪图案109。而且，尽管在图5A～图7中以一定方向和恒定间距形成了伪图案109，但是只需要将伪图案109形成为在各个区域中的预定范围内实现平均级差。例如，如图8所示，可以将在一定区域(图中的区域C 183)中的伪图案109形成为点图案189等。可选情况下，可以将区域B 182中的伪图案109形成为点图案189等，以便抑制在外向线路108之间发生短路。
同时，当在与线路提取部分相对的边沿上没有线路形成时，在该边沿上的平均级差将低于在具有线路提取部分的边沿上的平均级差。而且，当在与栅极线路112同一层上形成共用线路，并且在TFT衬底102的外围上将共用线路连接起来时，该边沿的平均级差将高于具有线路提取部分的边沿的平均级差。在这些情况下，隙缝在整个LCD上都有不同。
在这些情况下，还可以通过提供专用伪图案109或也起到共用线路作用的伪图案109，来均衡各个区域之间的平均级差，以便平均级差处于预定的范围内。当也使用共用线路作为伪图案109时，有必要将位于TFT衬底102外围的各行上的共用线路连接起来。因此，可以将伪图案109形成如图9所示的网格，以便将伪图案109形成为如图10所示的梯子形状，或者通过使用例如一组平行于边沿的线路来形成图案109。
需要指出的是，如图5A至图11所示的结构只是一个例子。需要在线路提取部分的各个区域A至C中和在与线路提取部分相对放置的共用结中形成伪图案109，以便将平均级差设定在预定范围内。
接下来讲述通过使用基于图16A的4-掩模处理来制造具有上述伪图案109的TFT衬底102的方法。
首先，在诸如玻璃衬底等透明绝缘衬底110上淀积厚度约为200nm的Al，并且通过使用溅射方法在其上淀积厚度约为70nm的Mo。之后，通过使用已知的光刻技术形成第一抗蚀剂图案。然后，使用第一抗蚀剂图案作为掩模，通过使用诸如磷酸、硝酸和醋酸的混合物等蚀刻剂来执行湿蚀刻。
然后，在显示区域形成栅极线路112(扫描线)和栅电极112a。同时，在显示区域外部的线路提取部分之一(图5A中的低端)上形成如图5A至图8所示的伪图案109。同时，在另一个线路提取部分(图5A中的左端)上形成待连接到栅极线路112的外向线路108。而且，在与线路提取部分(图5A中的上、右端)相对放置的边沿上形成起到如图9至图11所示共用线路功能的伪图案109。
接下来，通过使用等离子CVD方法等，将由硅氮化物膜制成的栅极绝缘膜113淀积到厚度约为300nm。另外，在其上先后淀积组成TFT 110的半导体层的a-Si层114a和n+a-Si层114b，厚度分别为约200nm和30nm。接着，通过使用溅射方法在其上淀积厚度约为300nm的Cr。然后，通过要么使用具有宽度等于或小于沟道部分清晰度限制的遮光部分的光掩模(刻线)，要么使用沟道部分中具有半透明区域的光掩模，在其上形成与其他部分相比具有较薄沟道部分的第二抗蚀剂图案。
接下来，通过使用诸如铈铵硝酸盐作为蚀刻剂同时使用抗蚀剂图案作为掩模，来执行湿蚀刻。然后，形成漏极线路116(信号线路)、漏电极116a、以及源电极117。
接着，通过使用干蚀刻方法对a-Si层114a和n+a-Si层114b进行构图，以形成半导体层115。在这一过程中，在显示区域中形成了半导体层115在下层上和漏极线路116在上层上的叠片。同时，在位于显示区域外部的线路提取部分之一(图5A中的下端)上形成如图5A所示的外向线路108，并且在另一个线路提取部分(图5A中的左端)上形成类似于图5A至图8的伪图案109。
接下来，通过使用诸如氧等离子灰化方法等干蚀刻方法对第二抗蚀剂图案进行蚀刻，直到位于沟道部分上的薄的抗蚀剂被完全去除。之后，在沟道部分中的Cr受到蚀刻，并且然后通过使用干蚀刻方法将a-Si层114a和n+a-Si层114b部分地去除，以便暴露出沟道区域。
接下来，通过使用等离子CVD方法等，将由硅氮化物膜制成的钝化膜118淀积到厚度约为150nm。之后，通过使用溅射方法，将接触部分120中的钝化膜118去除，并且将由诸如ITO等透明电极制成的像素电极119形成到厚度约为40nm。因此，相应地形成了在接触部分120处连接到源电极117上的像素电极119。之后，在其上涂敷对齐膜，并且在预定方向上受到对齐处理。因此，完成了TFT衬底102。
在上述过程中形成的TFT衬底102的线路提取部分的区域A～C所具有的截面结构如图12A至图12C所示。具体地说，在区域A中形成包括有半导体层115和漏极线路116的较宽外向线路108，其中外向线路108是倾斜分布的。这里，如上所述，栅极绝缘膜113的厚度等于300nm，半导体层115的厚度等于230nm，漏极线路116的厚度为300nm，并且钝化膜118的厚度等于150nm。由于每一个外向线路108在I-I方向上的宽度等于83μm，并且间距设为110μm，因此通过将单位部分(例如一个间距)中的组件(栅极绝缘膜113、半导体层115、漏极线路116和钝化膜118)的截面面积除以一个间距的宽度计算得到的值(平均级差)等于0.40μm。
同时，伪图案109进一步形成于与外向线路108在其中与边沿垂直形成的区域B中的栅极线路112同一层中。这里，伪图案109的厚度，也就是栅极线路112的厚度，等于270nm，每一个外向线路108的宽度等于25μm，其间距等于65μm，并且伪图案109的线路和间距等于8μm。因此，类似地计算平均级差得0.27μm。
同时，只有伪图案109形成于与其中没有形成外向线路108的区域C中的栅极线路112同一层中。这里，伪图案109的厚度等于270nm，伪图案109的宽度等于10μm，并且伪图案109的间距等于5μm。因此，类似地计算平均级差得0.20μm。
因此，计算得到在区域A、B和C中平均级差的变化(通过将最大值减去最小值而得到的值)为0.40-0.20＝0.20μm。同时，在图5A左侧的线路提取部分中，外向线路108形成于与区域A中的栅极线路112同一层中，伪图案109进一步形成于与区域B中的漏极线路116同一层中，并且只有伪图案109形成于区域C中的漏极线路116同一层中。因此，这些区域中的平均级差与上述级差的值相同。
同时，在没有形成伪图案109的情况下，作为对如图2A至图2C所示的现有结构进行类似计算的结果，现有结构的区域A中的平均级差等于0.40μm，与该实施例的结构一样。区域B中的平均级差等于0.13μm，小于该实施例的结构，因为该实施例不具有伪图案109。区域C中的平均级差等于0μm，它表示绝缘膜(栅极绝缘膜113和钝化膜118)具有统一的厚度。因此，平均级差的变化等于0.40μm。
这里，通过将组件的截面面积处以宽度计算得到的平均级差被用于估计每一个区域中的不平坦性而不是局部级差。这是因为如果应用局部级差的话，无法区分具有较高密度外向线路108的区域和具有较低密度外向线路的区域。通过使用平均级差，可以正确地估计出隙缝变化。而且，随着平均级差变化越来越小，区域之间的有效高度差就越来越适度。因此，可以抑制衬底之间的隙缝变化，也就是显示质量的恶化。
因此，为了估计使用平均级差的合适度，在具有该实施例结构的LCD外围中和在具有现有结构的LCD外围中生成的隙缝得到实际上的测量。结果如图13所示。观察图13可以看出，与现有结构(由细线所示)相比，该实施例结构(由粗线所示)中的隙缝变化容易受到抑制。因此，显然可以通过使用平均级差来估计衬底之间的隙缝。
而且，为了澄清平均级差和显示质量之间的相关程度，通过测量以三种结构类型出现在LCD的显示表面上的干涉条纹个数来估计出显示质量。这三种结构类型分别为平均级差为0.20μm(700个样本以上)的该实施例结构，平均级差为0.40μm(100000个样本以上)的现有结构，以及平均级差为0.25μm(500个样本以上)的结构。结果如图17和图14所示。
观察图17，在如图5A和图5B所示的该实施例结构中，在所有700个样本中，干涉条纹的个数等于或低于一条线路，并且显示质量是合适的。对于平均级差为0.25μm的结构来说，干涉条纹的个数在1～2个线路的范围内。该结构比该实施例结构具有较差的质量显示，但是仍然在产品的可允许范围内。相反，在现有结构中，干涉条纹的个数在2～4个线路的范围内，并且该结构的许多样本超出可允许的范围。而且，观察图14明显可以看出，各种结构的干涉条纹个数的平均值基本上位于直线上，这意味着干涉条纹的增加与平均级差的增加成正比。结果，将产品的可允许干涉条纹个数设为等于或低于2个线路是合适的。为了将干涉条纹的个数减少到2个线路或以下，明显地应该将平均级差设定为约0.3μm以下。因此，就线路提取部分的提供有密封元件的区域的各个区域来说，通过设置伪图案的线路的宽度和个数，以便通过将各个组件的截面面积除以宽度所获得的平均级差处于等于或小于0.3μm的变化范围内，可以获得具有优良显示质量的LCD。
同时，当使用诸如紫外线凝固树脂等光凝固树脂来作为密封元件105时，在将衬底如图4C所示粘贴到一起之后，将诸如紫外线等光线照射到TFT衬底102的后端。因此，结果是伪图案109的密度增加使光传输更为复杂，并且因此使密封元件105的凝固更为复杂。因此，当设置伪图案109的宽度和个数时，优选情况下在保持住平均级差的变化等于或低于0.3μm这一范围的同时，通过减小伪图案109的宽度来提供足够的孔径大小。更为准确地说，已经证实，通过将数值化孔径(其中没有形成外向线路108和伪图案109的部分的面积与这些区域的面积之比)设置为等于或大于25％和将外向线路108和伪图案109的宽度设置为等于或小于80μm，则肯定能够凝固密封元件105。
如上所述，根据外向线路108的密度，将线路提取部分的提供有密封元件的区域分成三个或以上的区域。而且，在至少两个区域中形成有伪图案109，以便得到通过将每一个区域中的组件的横截面积除以宽度计算得到的等于或小于0.3μm的平均级差变化，以便得到等于或大于25％的数值化孔径，以及得到外向线路108和伪图案109的等于或小于80μm的宽度。另外，在位于线路提取部分的相对边沿上的共用结中，通过形成专用的伪图案109或也起到共用线路作用的伪图案109，可以将位于LCD外围中的隙缝变化减小到看不见的级别，以满足类似的条件。因此，可以制造出具有优良显示质量的LCD。
(第二实施例)
接下来参考图5A至图16C来讲述根据本发明第二实施例的LCD及其制造方法。
在第一实施例采取的结构中，伪图案109位于其中形成有外向线路108的两个边沿(图5A中的下端和左端)上。相反，在本发明的第二实施例中，伪图案109位于边沿的任何一个上(例如，在容易引起隙缝变化的较长边沿上)。
本发明第二实施例的其他结构与第一实施例的结构一样。因此被标以相同的标号。因此，这里省略了对本发明第二实施例的详细讲述。
(第三实施例)
接下来参考图5A至图16C来讲述根据本发明第三实施例的LCD及其制造方法。
在第一实施例采取的结构中，位于与栅极线路112同一层上的伪图案109也用作为与线路提取部分相对的边沿上的共用线路。相反，在本发明的第三实施例中，伪图案109位于与共用线路相分开的漏极线路116同一层上。
本发明第三实施例的其他结构与第一实施例的结构一样。因此被标以相同的标号。因此，这里省略了对本发明第三实施例的详细讲述。
(第四实施例)
接下来参考图5A至图16C来讲述根据本发明第四实施例的LCD及其制造方法。
对第一实施例的讲述以使用4-掩模处理为例。相反，根据本发明第四实施例的LCD及其制造方法使用了5-掩模处理。本发明还可应用于使用5-掩模处理的情况。因此，这里省略了对本发明第四实施例的详细讲述。
另外，根据本发明第一实施例的LCD及其制造方法采取了反向锯齿结构，其中栅电极112a形成于半导体层115的下面。不过，本发明并不限于这一结构，并且本发明还可以应用于锯齿结构，其中栅电极112a形成于半导体层115上。
因此，明显地，这些实施例可以应用于任何LCD面板，包括扭曲向列液晶显示(TN LCD)面板，其中透明电极位于各个衬底上，并且液晶被衬底之间的纵向方向上的电场所驱动；平面内开关模式液晶显示(IPS LCD)面板，其中梳状电极位于衬底之一上，并且液晶被梳状电极之间的电场所驱动；以及类似的液晶显示面板。
如上所述，根据本发明的LCD，线路提取部分的提供有密封元件的区域根据外向线路的密度被分为三个或更多的区域，并且考虑到通过将组件的截面面积除以宽度计算得到的从衬底表面开始的有效高度，以及考虑到用于凝固密封元件的条件，在至少两个区域中形成有伪图案。因此，可以有效地抑制由各个区域之间的级差所引起的衬底间隙缝变化。而且，通过在其中没有形成外向线路的边沿上类似地形成伪图案，或者通过使用共用线路作为伪图案，可以抑制整个LCD上的隙缝变化，并且从而提高显示质量。进而，通过在与其中形成有外向线路的层不同的层上形成伪图案，或者通过例如以具有多个平行线的图案形式或者以点图案的形式在外向线路之间形成伪图案，肯定可以防止相邻线路之间发生短路。
本发明具有下述有利作用。
本发明的第一个作用是能够通过抑制位于LCD外围中的衬底之间的隙缝变化来改善显示质量。
这可以归因于各个区域之间的级差能够通过根据外向线路密度将位于TFT衬底外围上的线路提取部分的提供有密封元件的区域分成三个或更多区域和通过在一个边沿上的至少两个区域中形成伪图案而得到有效抑制这一事实。考虑到在形成伪图案时通过在每一个区域中将组件的截面面积除以宽度计算得到的自衬底表面的有效高度(平均级差)，还可以将它归因于可以通过设置伪图案的形状和其他因子来将衬底之间的隙缝变化设置在可允许的范围内以便在具有最高密度外向线路的区域和具有最低密度外向线路的区域中将平均级差之间的差设定为等于或低于根据实验所得到的标准值(0.3μm)这一事实。而且，对于其中没有形成外向线路的边沿，它还可以归因于通过类似地形成伪图案或通过使用共用线路作为伪图案可以抑制整个LCD上的隙缝变化这一事实。
本发明的第二个作用是能够防止在外向线路之间发生短路。
这归因于在与其中形成有外向线路的层不同的层上(具体地说，当在漏极线路上形成外向线路时在与栅极线路同一层上，或者当在栅极线路上形成外向线路时在与漏极线路同一层上)形成伪图案这一事实，并且相邻外向线路通过伪图案几乎不会发生短路。而且，它还归因于即使外向线路与伪图案发生部分短路，通过将伪图案形成为具有多个平行线的图案或形成点图案，也可以防止在外向线路之间发生短路这一事实。
本发明的第三个作用是能够防止密封元件的不充分凝固。
这归因于当使用光凝固树脂作为密封元件时，考虑用于凝固密封元件的条件来设置用于形成伪图案的条件这一事实，并且因此可以从TFT衬底的后端将足够的光照射到密封元件上。
上述作用可以在任何一种LCD类型中实现。不过，，在以高密度提供有密封元件的区域中形成有外向线路的窄框架类型的LCD中或者在通过与较厚的外向线路有关的4-掩模处理所形成的LCD中，作用更为明显。
很明显，本发明不仅限于上述实施例，而且可以对其进行修正和改变，只要不偏离本发明的范围和精神主旨。

Claims (18)

1.一种液晶显示设备，包括：
薄膜晶体管衬底，它包括透明绝缘衬底，位于下层的第一线路和位于上层的第二线路，位于所述透明绝缘衬底上的第一线路和第二线路基本上相互垂直，并且薄膜晶体管位于由第一线路和第二线路所包围的各个区域中；以及
反向衬底，与薄膜晶体管衬底相对放置，
其中薄膜晶体管衬底和反向衬底通过使用位于至少一个衬底周围的密封元件被粘贴到一起，并且液晶被插入到薄膜晶体管衬底和反向衬底之间，
其中用于将第一线路和第二线路的任何一个连接到外部电路的外向线路是在薄膜晶体管衬底的两个边沿的外围中形成的，
在形成外向线路的区域中提供有密封元件的区域根据外向线路的密度被分为三个或更多的区域，并且
在三个或更多区域中的至少两个区域中，由第一线路和第二线路的任何一个形成的伪图案位于与其上形成有外向线路的层不同的层上，以便与外向线路不重叠。
2.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中三个或更多区域包括：
第一区域，其中外向线路是相对薄膜晶体管衬底的边沿倾斜形成的；
第二区域，其中外向线路是在与边沿相垂直的方向上形成的；以及
第三区域，其中没有形成外向线路。
3.如权利要求2所述的液晶显示设备，
其中包括有多个基本平行的线路的伪图案和包括有点状的伪图案中的任何一个位于第二区域中的相邻外向线路之间。
4.如权利要求1所述的液晶显示设备，
其中提供的伪图案满足通过将用于形成单位部分中的外向线路的漏极线路和栅极线路中的任意一个、绝缘膜、半导体层以及钝化膜的截面面积除以三个或更多个区域的每一个区域的单位部分的宽度计算得到的平均级差的最大值和最小值之差等于或小于0.3μm。
5.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中
在密封元件提供到与提供外向线路的边沿相对的边沿的区域，提供由第一线路和第二线路的任何一个形成的伪图案。
6.如权利要求5所述的液晶显示设备，
其中当在与第一线路同一层上形成共用线路时，也起到共用线路作用的伪图案位于在与提供外向线路的边沿相对的边沿上提供有密封元件的区域中。
7.如权利要求1所述的液晶显示设备，
其中当密封元件是由通过在薄膜晶体管衬底的后端照射光线而得到凝固的材料制成时，沿着衬底的法线来看，在提供有密封元件的区域中不具有外向线路或伪图案的区域的面积比例被设定为等于或大于25％。
8.如权利要求1所述的液晶显示设备，
其中当密封元件是由通过在薄膜晶体管衬底的后端照射光线而得到凝固的材料制成时，伪图案的宽度设置为等于或小于80μm。
9.如权利要求1所述的液晶显示设备，
其中第二线路采取通过层叠组成薄膜晶体管的半导体层和组成漏极线路的金属层而形成的叠层结构。
10.一种制造液晶显示设备的方法，包括的步骤有：
通过使用位于至少一个衬底的外围中的密封元件将薄膜晶体管衬底和反向衬底粘贴在一起，薄膜晶体管衬底包括透明绝缘衬底，位于下层的第一线路和位于上层的第二线路，位于所述透明绝缘衬底上的第一线路和第二线路基本上相互垂直，并且薄膜晶体管衬底包括位于由第一线路和第二线路所包围的各个区域中的薄膜晶体管，反向衬底与薄膜晶体管衬底相对；以及
将液晶插入到薄膜晶体管衬底和反向衬底之间，
其中该方法进一步包括的步骤有：
在薄膜晶体管衬底上形成第一线路，并且同时在薄膜晶体管衬底的第一边沿外围中形成用于将第一线路连接到外部电路的外向线路以及在薄膜晶体管衬底的第二边沿外围中形成伪图案；以及
在薄膜晶体管衬底上形成第二线路，并且同时在薄膜晶体管衬底的第二边沿外围中形成用于将第二线路连接到外部电路的外向线路以及在薄膜晶体管衬底的第一边沿外围中形成伪图案，并且
当其中在第一边沿和第二边沿的任何一个上提供有密封元件的区域根据外向线路的密度被分为三个或更多的区域时，在三个或更多区域中的至少两个区域中形成伪图案。
11.如权利要求10所述的制造液晶显示设备的方法，
其中在第一边沿和第二边沿的任何一个上提供有密封元件的区域被分为三个区域：第一区域，其中外向线路是相对薄膜晶体管衬底的边沿倾斜形成的；第二区域，其中外向线路是在与边沿相垂直的方向上形成的；以及第三区域，其中没有形成外向线路，并且
伪图案至少形成于第二区域和第三区域中。
12.如权利要求11所述的制造液晶显示设备的方法，
其中包括有多个基本平行的线路的伪图案和包括有点状的伪图案中的任何一个位于第二区域中的相邻外向线路之间。
13.如权利要求10所述的制造液晶显示设备的方法，
其中，提供的伪图案满足通过将用于形成单位部分中的外向线路的漏极线路和栅极线路中的任意一个、绝缘膜、半导体层以及钝化膜的截面面积除以三个或更多个区域的每一个区域的单位部分的宽度计算得到的平均级差的最大值和最小值之差等于或小于0.3μm。
14.如权利要求10所述的制造液晶显示设备的方法，
其中当形成第一线路时，在与其中形成有外向线路的边沿相对的边沿上提供有密封元件的区域中，进一步形成伪图案。
15.如权利要求14所述的制造液晶显示设备的方法，
其中当在与其中形成有第一线路的层同一层上形成共用线路时，也起到共用线路作用的伪图案形成于在与提供外向线路的边沿相对的边沿上提供有密封元件的区域中。
16.如权利要求10所述的制造液晶显示设备的方法，
其中当密封元件是由通过在薄膜晶体管衬底的后端照射光线而得到凝固的材料制成时，沿着衬底的法线来看，在提供有密封元件的区域中不具有外向线路或伪图案的区域的面积比例被设定为等于或大于25％。
17.如权利要求10所述的制造液晶显示设备的方法，
其中当密封元件是由通过在薄膜晶体管衬底的后端照射光线而得到凝固的材料制成时，伪图案的宽度设置为等于或小于80μm。
18.如权利要求10所述的制造液晶显示设备的方法，
其中第二线路是通过层叠组成薄膜晶体管的半导体层和组成漏极线路的金属层而形成的。
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