CN100468179C - 透射型液晶显示器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种透射型液晶显示器件，包括栅极引线；源极引线和排列在近每一栅极引线和每一源极引线的交叉点处的开关元件，每一开关元件的栅极与栅极引线相连，开关元件的源极与源极引线相连，漏极引线与向液晶层施加电压的像素电极相连，开关每一开关元件的栅极与栅极引线相连，开关元件的源极与源极引线相连，漏极引线与向液晶层施加电压的像素电极相连，开关元件、栅极引线和源极引线的上方具有高透射率有机膜形成的中间层绝缘膜，中间层绝缘膜上具有透明导电膜形成的像素电极。

Description

透射型液晶显示器件及其制造方法

本申请是申请日为1996年8月12日、申请号为02159891.6，发明名称为“透射型液晶显示器件及其制造方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种透射型液晶显示器件，它包括开关元件，如薄膜三极管(下文中称为TFT)，作为寻址元件，并用作计算机、电视机之类的显示器；本发明还涉及一种制造这种透射型液晶显示器件的方法。

背景技术

图16是具备有源矩阵衬底的普通透射型液晶显示器件的电路图。

参见图16，有源矩阵衬底包括多个排列成矩阵的像素电极1，和用作与各像素电极1相连的开关元件的TFT2。TFT2的栅极与栅极引线3相连，用来提供扫描(门)信号，从而可以将栅极信号输入到栅极，控制TFT2的驱动。TFT2的源极与源极引线4相连，用来提供图像(数据)信号，从而当TFT受到驱动时，可以通过TFT将数据信号输入到相应的像素电极1。栅极引线3和源极引线4在靠近像素电极1的地方穿行，并排列成矩阵，相互交叉在一起。TFT2的漏极与像素电极1和储能电容5分别相连。储能电容5的另一极与公共线6相连。储能电容5用来保持液晶层上施加的电压。储能电容与液晶电容并联，液晶电容包括介于一有源矩阵衬底上的像素电极和另一衬底上的相应像素电极之间的液晶层。

图17是普通的液晶显示器件有源矩阵衬底一个TFT部分的截面图。

参见图17，与图16中所示栅极引线3相连的栅极12是形成在透明绝缘衬底11上的。门绝缘膜13包覆在栅极12上。半导体层14形成在门绝缘层13上，从而通过门绝缘膜13覆盖在栅极12上，沟道保护层15形成在半导体层14的中央。用作源极16a和漏极16b的n⁺-Si层包覆在沟道保护层15的端部和半导体层14的部分，从而它们在沟道保护层15的上端相互间隔开。将用作图16中所示源极引线4的金属层17a覆盖在源极16a上，作为n⁺-Si层。金属层17b覆盖在漏极16b上，作为另一个n⁺-Si层，从而将漏极16b和像素电极1连接在一起。中间层绝缘膜18覆盖在TFT2、栅极引线3和源极引线4上。透明导电膜形成在绝缘膜上，以构成像素电极1。透明导电膜与金属层17b相连，金属层17b通过一接触孔19与TFT2的漏极16b相连，接触孔19穿过中间层绝缘膜18。

因此，由于中间层绝缘膜18形成在像素电极1和包括栅极引线和源极引线3和4的隐埋层之间的，所以，可以用引线3和4来覆盖像素电极1。例如，这样一种结构可参见日本公开专利出版号为58—172685的文献中揭示的内容。采用这种结构，开口率提高，并且因为由线3和4所产生的电场被屏蔽，所以使出现旋转位移的可能性最小。

通常，中间层绝缘层18是通过化学蒸汽淀积(CVD)，淀积如氮化硅(SiN)的无机材料至厚度约500nm而形成的。

上述普通的液晶显示装置具有如下所述的缺点。

当通过CVD或溅射在中间层绝缘膜18上形成由SiNx、SiO₂、TaOx等制成的透明绝缘膜时，薄膜的表面直接反映了隐埋膜(即中间层绝缘膜18)的表面形状。所以，当在透明绝缘膜上形成像素电极1时，如果隐埋膜有台阶，则在像素电极上也会形成台阶，从而使液晶分子的取向出现扰动。另一种方法是，可以通过涂敷如聚酰亚胺的有机材料来形成中间层绝缘膜18，从而得到平整的像素部分。然而在这种情况下，为了形成将像素电极和漏极电连接起来的接触孔，需要采取一系列的步骤，包括采用光刻胶作为掩膜的光化学图案形成、形成接触孔的蚀刻，和光刻胶的去除。可以采用光敏聚酰亚胺膜来缩短蚀刻和去除步骤。然而在这种情况下，产生的中间层绝缘膜18是彩色的。这对于要求高透光和透明的液晶显示器件是不合适的。

另一个缺点如下所述。当透光中间层绝缘膜18将像素电极1覆盖在栅极引线3和源极引线4上时，像素电极1与栅极引线3之间以及像素电极1与源极引线4之间的电容值增大。特别是，当将氮化硅之类的无机材料用作中间层绝缘膜18时，这种材料的介电常数将高达8，并且由于薄膜是透光CVD形成的，所以薄膜的厚度将只有约500nm厚。采用这样的中间层绝缘膜，像素电极1与线3和4之间的电容值很大。这就产生下面的问题(1)和(2)。附带说明一下，为了得到由氮化硅之类材料制成的较厚的无机膜，制造工艺上需要相当长的时间。

(1)当像素电极1覆盖在源极引线4上时，像素电极1和源极引线4之间的电容值变大。这就提高了信号透射率，因而在保持时间内像素电极1上保持的数据信号将随其电势而波动。结果，施加在像素液晶上的有效电压会发生变化，这特别会引起实际显示中对纵向相邻像素的纵向干扰。

为了减小像素电极1和源极引线4之间电容对显示的影响，日本公开专利出版号为6—230422的文献中建议了一种驱动方法，在每一源极引线上将提供给像素的数据信号的极性反向。这种驱动方法对于邻近像素的显示(即数据信号)相互间是高度相关的黑白显示屏是有效的。然而，对于普通的笔记本型个人计算机之类的彩色显示屏就不是有效的了，此时，像素电极排列成纵向条形(彩色显示器中，像正方形像素被划分成代表R、G和B的三种纵向长矩形图像单元，形成纵向条形)。与一条源极引线相连的像素的显示颜色和与相邻源极引线连接的像素的显示颜色是不同的。因此，建议的对每一源极引线将数据信号的极性反向的驱动方法尽管对于黑白显示器是有效的，但在减小普通彩色显示器的干扰时是无效的。

(2)当像素电极1覆盖在用来驱动像素的栅极引线3上时，像素电极1和栅极引线3之间的电容变大，因而控制TFT2的开关信号会使像素上写入电压的馈送提高。

发明内容

本发明的透射型液晶显示装置包括：栅极引线，源极引线，以及分别与每一栅极引线和每一源极引线呈近似交叉状的开关元件。每一开关元件的门电极与栅极引线相连，开关元件的源极与源极引线相连，开关元件的漏极与将电压施加到液晶层上去的像素电极相连，其中，由具有高透射率的有机膜形成的中间层绝缘膜位于开关元件、栅极引线和源极引线之上。中间层绝缘膜上具有透明导电膜形成的像素电极。

在本发明的一种实施例中，该装置还包含一连接电极，用来连接像素电极和漏极，其中，开关元件、栅极引线、源极引线和连接电极的上方有中间层绝缘膜。像素电极形成在中间层绝缘膜上，从而至少覆盖栅极引线，或者至少部分覆盖栅极引线，并且连接电极和像素电极通过由中间层绝缘膜形成的一个接触孔相互连接在一起。

在本发明的一种实施例中，中间层绝缘膜是由光敏丙烯酸树脂制成的。

在本发明的一种实施例中，中间层绝缘膜是由一种通过光学或化学本色处理而成透明的树脂制成的。

在本发明的一种实施例中，像素电极以及源极引线和栅极引线中的至少一引线相互间沿引线宽度方向重叠1μm或以上。

在本发明一种实施例中，中间层绝缘膜的厚度为1.5μm或以上。

在本发明的一种实施例中，连接电极是由透明导电膜形成的。

在本发明的一种实施例中，装置还包括一储能电容，用来保持施加在液晶层上的电压，其中，接触孔或者形成在储能电容的电极上方，或者形成在栅极引线的上方。

在本发明的一种实施例中，金属氮化物层形成在接触孔的下方，用以连接连接电极和像素电极。

在本发明的一种实施例中，装置还包括一储能电容，用来保持施加在液晶层上的电压，其中，电容比用等式(1)表示的电容比小于或等于10：

电容比＝C_sd/(C_sd+C_ls+C_s)………(1)

式中C_sd表示像素电极和源极引线之间的电容值，Cls表示与中间显示状态中每一像素对应的液晶部分的电容值，而Cs表示每一像素的储能电容的电容值。

在本发明的一种实施例中，像素电极的形状为矩形，并且与栅极引线平行的一边比与源极引线平行的一边长。

在本发明的一种实施例中，装置还包括一驱动电路，用来向源极引线提供数据信号，该数据信号的极性对于水平扫描周期均反转，并且数据信号是通过开关元件提供给像素电极的。

在本发明的一种实施例中，装置还包括一储能电容，用来保持施加到液晶层上的电压，储能电容包括：储能电容电极、储能电容另一电极和其间的绝缘膜，其中，储能电容电极或者形成在源极引线层中，或者形成在连接电极层中。

在本发明的一种实施例中，储能电容另一电极形成为一部分栅极引线。

在本发明的一种实施例中，像素电极和储能电容电极是通过形成在储能电容电极上方的接触孔而连接起来的。

在本发明的一种实施例中，接触孔是形成在储能电容另一电极的上方或者栅极引线的上方。

在本发明的一种实施例中，中间层绝缘膜是由含有光敏物质的光敏树脂形成的，该光敏物质在紫外线的i段(i紫外线)(365nm)具有感光反应峰值。

按照本发明的另一个方面给出了制造透射型液晶显示器件的一种方法。该方法包括下述步骤：以矩阵形式在一衬底上形成多个开关元件；形成与每一开关元件的栅极电极相连的栅极引线，和与该开关元件的源极相连的源极引线，栅极引线和源极引线相互交叉；形成由与开关元件的源极电极相连的透明导电膜形成的连接电极。本方法还包括通过涂覆方法，在开关元件、栅极引线、源极引线和连接线上方形成具有高透明度的有机膜，以及对有机膜进行图案成形，形成中间层绝缘膜和接触孔，该接触孔穿过中间层绝缘膜到达连接电极。本方法还包括这样的步骤，即在中间层绝缘膜上和接触孔的内侧形成由透明导电模形成的像素电极，从而每一像素电极至少覆盖栅极引线或者源极引线，或者至少其部分。

在本发明的一种实施例中，有机膜的图案形成是采用下述任何一个步骤来进行的：使有机膜曝光并冲洗经曝光的有机膜，或者采用有机膜上作为蚀刻掩膜的光刻胶蚀刻该有机膜。

在本发明的一种实施例中，有机膜的图案形成包括下述步骤：在有机膜上形成含有硅的光刻胶层；在光刻胶层上形成图案；并采用形成有图案的光刻胶作为蚀刻掩膜来蚀刻有机膜。

在本发明的一种实施例中，有机膜的图案形成包括下述步骤：在有机膜上形成光刻胶层；在光刻胶层上涂覆硅烷结合剂，并氧化该结合剂；在光刻胶层上形成图案；采用覆盖有氧化结合剂作为蚀刻掩膜的图案化光刻胶层，蚀刻有机膜。

在本发明的一种实施例中，蚀刻步骤是采用含有CF4、CF3H和SF6中至少一种蚀刻气体进行干燥蚀刻的步骤。

在本发明的一种实施例中，有机膜是用光敏透明丙烯酸树脂形成的，该树脂在曝光时能溶解在显影溶液中，并且中间层绝缘膜和接触孔是通过将光敏透明丙烯酸树脂曝光并显影而形成的。

在本发明的一种实施例中，该方法还包括下述步骤，即在有机膜的曝光和显影以后，使整个衬底曝光，使光敏透明丙烯酸树脂中含有的光敏物质起反应，从而使光敏透明丙烯酸树脂去色。

在本发明的一种实施例中，光敏透明丙烯酸树脂的原料聚合物包括一种具有甲基丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物，并且光敏透明丙烯酸树脂含有重氮苯醌类正型光敏材料。

在本发明的一种实施例中，形成中间层绝缘膜的光敏透明丙烯酸树脂对约400nm到约800nm波长范围内的光具有90％或更高的光透射率。

在本发明的一种实施例中，有机膜具有约1.5μm或以上的厚度。

在本发明的一种实施例中，本方法还包括这样一个步骤，即在形成有机膜之前，用紫外光照射将要形成有机膜的衬底表面。

在本发明的一种实施例中，本方法还包括这样一个步骤，即在形成有机膜之前，在将要形成有机膜的衬底表面上涂敷硅烷合剂。

在本发明的一种实施例中，用来形成有机膜的材料含有硅烷合剂。

在本发明的一种实施例中，硅烷结合剂包括六甲基二硅氮烷、二甲基二乙氧基甲硅烷和正丁基三甲氧基甲硅烷中的至少一种。

在本发明的一种实施例中，本方法还包括下述步骤，即在形成像素电极之前，用氧气等离子体使中间层绝缘膜的表面灰化(ashing)。

在本发明的一种实施例中，灰化步骤是在形成接触孔之后进行的。

在本发明的一种实施例中，中间层绝缘膜包括一可热固化材料，并且中间层绝缘膜是在灰化步骤前固化的。

在本发明的一种实施例中，中间层绝缘膜灰化部分的厚度在约100到500nm的范围内。

在本发明的一种实施例中，像素电极的厚度约为50nm或以上。

在本发明的一种实施例中，中间层绝缘膜是通过用浓度约为0.1mol％至1.0mol％的氢氧化四甲铵水显影液对光敏透明丙烯酸进行显影来形成的。

在本发明的一种实施例中，本方法还包括下述步骤，在形成通过中间层绝缘膜的接触孔以后，通过用紫外光照射中间层绝缘膜来使中间层绝缘膜去色。

在本发明的一种实施例中，本方法还包括下述步骤，即在形成有机膜之前，在将要形成有机膜的衬底表面形成氮化硅薄膜。

所以，本发明的优点在于，(1)提供了一种透射型液晶显示器件，其中的像素电极覆盖各引线，从而提高了液晶显示器的开口率，使液晶分子的取向扰动最小，并使制造工序简化。另外，还可以减小像素电极和引线之间电容对显示的影响，如串扰，从而实现良好的显示。本发明的另一个优点是(2)提供了一种制作这种透射型液晶显示器件的方法。

附图说明

本领域的技术人员在结合附图阅读了下文的详细说明以后，将对本发明的上述及其他优点更为清楚。

图1是根据本发明的透射型液晶显示器件的实施例1的有源矩阵衬底的一个像素部分的的平面图。

图2是沿图1中A-A′线的剖面图。

图3是根据本发明的透射型液晶显示器件的实施例3的有源矩阵衬底的一个像素部分的平面图。

图4是沿图3中B-B′线的剖面图。

图5是根据本发明的透射型液晶显示器件的实施例4的有源矩阵衬底的局部剖面图。

图6是说明实施例5、6和传统的液晶显示器件的透射型液晶显示器件的液晶充电率差与电容比之间关系的曲线图。

图7A和7B分别是实施例5和6中的1H倒相驱动以及传统的场倒相驱动的情况下的数据信号的波形。

图8是说明实施例5的透射型液晶显示器件的液晶电容比与重叠宽度之间的关系的曲线图。

图9是根据本发明的实施例7的透射型液晶显示器件的有源矩阵衬底的一个像素部分的平面图。

图10是沿图9中C-C′线的剖面图。

图11是说明在丙烯酸树脂曝光之前和之后透射率随实施例7的透射型液晶显示器件的透射光波长(nm)变化的曲线图。

图12是栅极Cs型液晶显示器件的电路图。

图13是把图3的结构应用于图12所示的液晶显示器件上获得的有源矩阵衬底的一个像素部分的平面图。

图14是根据本发明的实施例10的透射型液晶显示器件的有源矩阵衬底的一个像素部分的平面图图15是沿图14中D-D′线的剖面图。

图16是设置有有源矩阵衬底的传统的液晶显示器件的电路图。

图17是传统的液晶显示器件的有源矩阵衬底的一个像素部分的剖面图。

具体实施方式

下面将参照附图通过例子描述本发明。

实施例1

图1是根据本发明的实施例1的透射型液晶显示器件的有源矩阵衬底的一个像素部分的平面图。

参见图1，有源矩阵衬底包括多个以矩阵形式排列的像素电极21。提供扫描(门)信号的栅极引线22和提供图像(数据)信号的源极引线23在像素电极21的周围穿行，并彼此相交。每个像素电极21外围重叠在栅极引线22和源极引线23上。起开关元件作用的连接到相应的像素电极21上的TFT24形成在栅极引线22与源极引线23的交叉点上。TFT24的栅极连接到栅极引线22上，使门信号可以输入到栅极上，以控制驱动TFT24。TFT24的源极连接到源极引线23上，使数据信号可以输入到源极上。TFT24的漏极通过连接电极25和接触孔26连接到像素电极21上。漏极还通过连接电极25连接到储能电容器电极(储能电容器电极25a)上。储能电容器的另一电极(储能电容器副极27)连接到公共线(图16中的元件6)上。

图2是沿图1的A-A′线的有源矩阵衬底的剖面图。

参见图2，图1中所示的连接到栅极引线22的栅极32形成在透明绝缘衬底31上。栅极绝缘膜33形成覆盖栅极32。半导体层34形成在栅极绝缘膜33上，通过栅极绝缘膜33重叠在栅极32上，沟道保护层35形成在半导体层34的中心。作为源极36a和漏极36b的n⁺硅层形成覆盖沟道保护层35端部和半导体层34的部分，以使它们由沟道保护层35部分彼此分开。把成为图1所示的双层源极引线23的透明导电膜37a和金属层37b制作成重叠在作为一个n⁺硅层的源极36a上。把透明导电膜37a′和金属层37b′制作成重叠在作为另一个n⁺硅层的漏极36b上。透明导电膜37a′延伸，以连接漏极36b和像素电极21，它还起到连接电极25的作用，连接到储能电容器的储能电容器电极25a上。中间层绝缘膜38形成覆盖TFT24、栅极引线22、源极引线23和连接电极25。

透明导电膜形成在中间层绝缘膜38上构成像素电极21。像素电极21通过接触孔26连接到TFT24的漏极36b上，接触孔26贯穿中间层绝缘膜38和作为连接电极25的透明导电膜37a。

如下制造具有上述构造的有源矩阵衬底。

首先在诸如玻璃衬底等透明绝缘衬底31上按照栅极32、栅极绝缘膜33、半导体层34、沟道保护层35和作为源极36a和漏极36b的n⁺硅层的顺序形成这些部分。该膜形成步骤可以传统的制造有源矩阵衬底的方法进行。

此后，通过溅射按顺序形成构成源极线23和连接电极25的透明导电膜37a、37a′和金属层37b、37′，并制成预定形状的图形。

用例如旋转涂覆把光敏丙烯酸树脂涂到得到的衬底上，达到3μm厚，形成中间层绝缘膜38。根据预定的图案把得到的树脂层暴露在光照下，用碱性溶液显影。仅曝光过的树脂层部分被碱性溶液蚀刻，形成穿通中间层绝缘膜38的接触孔26。

接着，通过溅射在得到的衬底上形成透明导电膜，并进行图案制作，形成像素电极21。因此，每个像素电极21通过穿通中间层绝缘膜38形成的接触孔26连接到与TFT24漏极36b接触的相应的透明导电膜37a′上。这样，制成了本例的有源矩阵衬底。

如此制成的有源矩阵衬底包括像素电极21与内含栅极引线22、源极引线23和TFT24的隐埋层之间的厚的中间层绝缘膜38。有了这种厚的中间层绝缘膜，就有可能用栅极和源极引线22和23以及TFT24来迭盖像素电极21。而且，可以把像素电极21的表面制成平面。结果，当包括如此制成的有源矩阵衬底、副衬底和二衬底之间的液晶层的透射型液晶显示器件完成时，可以改善这种器件的开口率。而且，由于可以屏蔽在引线22和23上产生的电场，所以可以使旋转位移的发生率最小。

组成中间层绝缘膜38的丙烯酸树脂的介电常数为3.4至3.8，低于无机膜的介电常数(例如，氮化硅的介电常数为8)，并且是高透明的。另外，由于使用了旋转涂覆，所以可以容易地获得厚度达3μm。这减小了栅极引线22与像素电极21之间以及源极23与像素电极21之间的电容量，时间常数小。因此降低了引线22和23与像素电极21之间电容对屏幕的影响，诸如交扰等，可以获得良好且明亮的显示。

通过包括曝光和碱性显影的图案制作过程可以把接触孔26制作成尖的锥形。这有助于像素电极21与透明导电膜37a′之间有更好的连接性。

而且，由于使用了光敏丙烯酸树脂，通过旋转涂覆可以容易地形成几个微米厚的厚膜。在图案制作步骤中不需要光致抗蚀工艺。这点对生产是有利的。虽然在涂覆之前对用作中间层绝缘膜38的丙烯酸树脂进行染色，但它也可以通过在图案制作步骤之后把整个表面暴露在光照下制成光学透明。树脂还可以用化学方法制成透明。

在本实施例中，通常把用作中间层绝缘膜38的光敏树脂暴露在包括i段(波长：365nm)、h段(波长：405nm)和g段(波长：436nm)发射光谱的汞灯发出的紫外光下。i段在这些发射光线中具有最高的能量(即，波长最短)，因此，要用在i段上具有反应峰(吸收峰)的光敏树脂。这使得高精度地形成接触孔成为可能，而且，由于该峰远离可见光，因此可以使由于光刻胶引起的变色最小。

还可以用对准分子激光器发出的波长较短的紫外光起反应的光敏树脂。使用了这种基本上没有着色的中间层绝缘膜，可以提高得到的透射型液晶显示器件的透射率。因而，可以提高液晶显示的亮度，或者由于节省了背光所需要的光量可以降低液晶显示器的功耗。

由于中间层绝缘膜38的厚度达几个微米，比传统的液晶显示器的中间层绝缘膜厚，所以最好使用透射率尽可能高的树脂。人眼对蓝色的视觉灵敏度比对绿色和红色要低。因此，即使该膜的透射光谱对蓝色光的透射率稍稍比对绿色和红色光低，显示质量基本上不会恶化。虽然在本例中把中间层绝缘膜38的厚度制成3μm，但它并不限制在3μm。中间层绝缘膜的厚度可以根据该膜的透射率和介电常数来设置。为了减小电容，该厚度较好是等于或大于约1.5μm，更好是等于或大于2.0μm。

在本例中，把透明导电膜37a′制作成连接每个TFT24的漏极36b和相应的像素电极21的连接电极25。其优点如下。在传统的有源矩阵衬底中，连接电极由金属层组成。如果在开口部分内形成金属连接电极，就会减小开口率。为了克服这一问题，传统上把连接电极形成在TFT或者TFT的漏极上。在连接极上形成通过中间层绝缘膜的接触孔，以连接TFT的漏极和像素电极。然而对于这种传统的结构，例如当要把TFT制作得较小以改善开口率时，在较小的TFT上不可能容纳整个接触孔。结果，没有改善开口率。当把中间层绝缘膜的厚度制作成厚达几个微米时，该接触孔应当逐渐变细，以连接像素电极和隐埋的连接电极，并在TFT区域需要较大的连接电极。例如，当接触孔的直径为5μm时，考虑到变细的接触孔以及校准容差，连接电极的尺寸就应为约14μm。在传统的有源矩阵衬底上，如果TFT的尺寸小于该值，尺寸过大的连接电极将引起，降低开口率的新问题。相反，在本例的有源矩阵衬底上，由于连接电极25由透明导电膜37a′组成，所以不会出现降低开口率的麻烦。而且，在本例中，连接电极25延伸连接TFT的漏极36b和由透明导电膜37a′形成的储能电容器的储能电容器电极25a。由于该延伸还由透明导电膜37a′形成，所以这也不会降低开口率。

在本例中，源极引线23属于由透明导电层37a和金属层37b组成的双层结构。如果金属层37b部分有缺陷，源极引线23通过透明导电膜37a仍可以保持导电性，所以可以减小源极线23断路的发生。

实施例2

在实施例2中，将描述形成中间层绝缘膜38的另一种方法。

一直到用溅射和图形化形成透明导电膜37a和37a′以及金属层37b和37b′的制作过程与实施例1中所描述的相同。然后，在本例中，通过旋转涂覆在得到的结构上形成非光敏有机薄膜。接着在该薄膜上形成光刻胶，并印刷图案。用印好图案的光刻胶，蚀刻有机薄膜，获得中间层绝缘膜38，并通过该中间层绝缘膜38形成接触孔26。另一方面，非光敏有机膜可以通过CVD而不是旋转涂覆来形成。

非光敏有机薄膜的例子包括可固化的丙烯酸脂。更具体地说，可以用日本合成橡胶有限公司制造的JSS-924(2组份型的丙烯酸树脂)和JSS-925(1组份型的丙烯酸树脂)。这些树脂的热阻为280℃，或者更高。中间层绝缘膜用非光敏树脂便于进行更随意的树脂设计。例如，可以用聚酰亚胺树脂。透明无色聚酰亚胺树脂的例子包括由诸如2，2-双(二羧基苯基)六氟丙烯酸酐、氧联二苯二甲酸酐和二苯基四羧酸酐等的酸酐与具有砜基和/或醚基的间取代芳香族二胺或者具有六氟两烯基的二胺组合获得的聚酰亚胺。这些聚酰亚胺树脂在例如Fujita等人著的Nitto GihoVol.29，No.1第20-28页(1991)中有描述。上述透明无色聚酰亚胺树脂之一，包含每个都具有六氟丙烯基的酸酐和二胺的树脂具有高的透明度。还可以用不同于上述含氟聚酰亚胺树脂的含氟树脂。含氟材料不仅具有极佳的无色透明性，还具有低的介电常数和高的热阻性。

把包含硅的光刻胶用作对由非光敏有机材料制成的中间层绝缘膜进行图形化的光刻胶。在进行上述蚀刻时，一般可用包含CF4、CF3H、SF6等的气体进行干蚀刻。然而在这种情况下，由于光刻胶和中间层绝缘膜都是有机树脂，所以难以增加这些树脂之间的选择率。如本例中在中间层绝缘膜的厚度厚达1.5μm或者更厚(接近与光刻胶相同的厚度)的情况下尤其是这样。这些材料的蚀刻率(即选择性)最好充分地不同。当把丙烯酸树脂与普通光刻胶组合用作中间层绝缘膜时，选择率约为例如1.5。相反，在本例中，使用包括硅的光刻胶，所以可以获得相对于光敏丙烯酸树脂的选择率约为2.0或更大。

另一方面，在用不包含硅的光刻胶进行图案制作来形成中间层绝缘膜时，可以把硅烷结合剂(例如，六甲基二硅氮烷)涂在光刻胶上，并用氧等离子体来处理硅烷结合剂，以形成氧化硅膜。结果，由于光刻胶上的氧化硅膜用作保护膜，所以降低了光致蚀刻剂的蚀刻率。这种方法可以结合含硅光刻胶一起使用。

上述用硅元素的方法提高选择率在用含有CF4、CF3H或SF6等的气体进行干蚀刻时特别有效果。

如实施例子1一样，带有如此形成的中间层绝缘膜38的有源矩阵衬底也可以提供高的开口率。

在本例中用作中间层绝缘膜38的非光敏有机薄膜具有低介电常和高透明度。其厚度可以厚达3μm。介电常数小且电容的电极之间距离大，可以降低栅极引线22与像素电极21之间以及源极引线23与像素电极21之间的电容。

实施例3

图3是根据本发明的实施例3的透射型液晶显示器件的有源矩阵衬底的一个像素部分的平面图。图4是沿图3中B-B′线的剖面图。具有相同功能和效果的部件用与图1和图2中所用的相同的参考号表示，对它们的描述就省略了。

在本例的有源矩阵衬底中，各接触孔26a形成在每个像素的储能电容器的储能电容电极25a和储能电容器副极27上。与例1中描述的一样，储能电容器电极25a构成连接电极25的端部，它与TFT24的漏极36b相连。储能电容器的另一个电极(储能电容器的副极27)通过图16所示的储能电容器公共线6连接到形成在副衬底的相应电容器副极上。换句话说，接触孔26a形成在由遮光屏蔽的金属膜组成的储能电容器的公共线6上。

本例有源矩阵衬底的上述构造具有如下优点。

由于例如中间层绝缘膜38的厚度厚达3μm，这类似于4.5μm厚的液晶单元，所以因液晶分子取向扰动而在接触孔26a周围易出现漏光现象。如果在透射型液晶显示器件的开口部分内形成接触孔26a，则由于漏光将使对比度降低。换句话说，本例中的有源矩阵衬底没有这种麻烦，这是因为每个接触孔26a形成在作为由淡影调金属膜构成的储能电容器公共线6的端部的储能电容器电极25a和储能电容器副极27上。换句话说，只要接触孔26a形成在由遮光金属膜构成的储能电容器公共线6上，而不在开口部分内，液晶分子取向扰动引起的接触孔26a周围的漏光就不会降低对比度。这还适用把相邻栅极引线22的一部分用作电极而形成储能电容器的情况。在这种情况下，接触孔26a形成在遮光栅极引线22上，因此能防止对比度的降低。

在本例的有源矩阵衬底中，连接TFT24的漏极36b和接触孔26a的连接电极25由透明导电膜37a′构成。因而，不会由于在储能电容器上形成接触孔26a而降低开口率。

因此，在本例中，由于形成在接触孔26a下的电容器副极27遮住了光，所以液晶分子取向扰动可能引起的漏光不会影响显示。接触孔26a的尺寸并不必很精确，允许该孔较大和光滑。结果，形成在中间层绝缘膜38上的像素电极21是连续的，不会被接触孔26a中断。这提高了成品率。

实施例4

图5是根据本发明的实施例4的透射型液晶显示器件的有源矩阵衬底的部分剖面图。具有与图1至图4中相同功能和效果的部件用与这些图中所用的相同的参考号表示，对它们的描述省略了。

在本例的有源矩阵衬底中，每个接触孔26b穿过中间层绝缘膜38形成在储能电容器的公共线6上。在每个接触孔26b下，透明导电膜37a上形成金属氮化物层41。

本例的有源矩阵衬底的上述构造在下列方面有利。

在用于中间层绝缘膜38的树脂和用于透明导电膜的ITO(氧化铟锡)或诸如Ta和铝的金属之间的粘接会出现一些麻烦。例如，在形成了接触孔26b后的清洁过程中，清洁溶液从接触孔渗透到树脂与下层透明导电膜之间的接触面，引起树脂膜从透明导电膜上脱落。为了克服这一麻烦，根据本例的有源矩阵衬底，在透明导电膜上接触孔下形成由TaN、AlN以及与树脂有良好粘接性的类似材料制成的金属氮化物层41。因而，可以防止树脂膜的脱落以及其它粘接麻烦。

任何金属都可以用于金属氮化物层41，只要它具有与构成中间层绝缘膜38的树脂、构成透明导电膜37a′的ITO和类似材料以及诸如Ta和Al等金属之间有良好的粘接性。这种金属还应当是导电的，以电连接透明导电膜37a′和像素电极21。

实施例5

在实施例5中，将描述根据本发明的透射型液晶显示器件的驱动方法。

在根据本发明的透射型液晶显示器件中，每个像素电极通过中间层绝缘膜重叠在对应的引线上。如果像素电极没有重叠在对应的引线上，而在它们之间形成有间隙，则在液晶层内将形成没有电场的区域。这一麻烦可以通过用引线叠盖像素电极来避免。电场也不加到液晶层上对应于相邻像素电极的边界的区域。然而，引线的存在能封堵这些区域可能发生的光漏。这使得没有必要由于考虑到有源矩阵衬底和副衬底粘合误差而在副衬底上形成黑色掩膜。这改善了开口率。另外，由于可以屏敝在这些引线上产生的电场，所以可以使液晶分子取向扰动最小。

重叠宽度应当考虑实际的制造过程的变化而设置。例如，较好的是约为1.0μm或更大。

如上所述，当像素电极重叠在源极引线上时由于像素电极与源极线之间的电容将产生串扰。这降低了得到的透射型液晶显示器件的显示质量。尤其是，用于像素以垂直条型排列的笔记本型个人计算机中的液晶板中，显示受到像素电极与源极引线之间的电容的影响极大。我们认为这是由于下面的原因：(1)由于在垂直条形分布中，像素电极的形状为矩形，其沿源极引线的一边为长边，所以像素电极与源极引线之间的电容较大；(2)由于显示的颜色在相邻像素之间是不同的，所以在相邻源极引线上传输的信号之间几乎没有相关性。因此，不能消除相邻源极引线之间的电容的影响。

根据本发明的透射型液晶显示器件，由有机薄膜构成的中间层绝缘膜的介电常数较小，并且容易做得较厚。因此，如上所述，可以减小像素电极与这些引线之间的电容。除了这一特点之外，根据本例的透射液晶显示器件驱动方法，可以减小像素电极与源极引线之间的电容的影响，使笔记本型个人计算机上发生的垂直串扰最小。

本例的方法包括通过反转每根栅极引线上的数据信号的极性来驱动透射型液晶显示器件(下文把该方法称为“1H反转驱动”)。

图6示出了在1H反转驱动和每场反转数据信号的极性的驱动方法(下文把该方法称为“场反转驱动”)的情况下，像素电极与源极线之间的电容对像素充电率的影响。图7A和7B分别示出了1H反转驱动和场反转驱动获得的波形。

在图6中，Y轴代表充电率差，它表示灰度均匀显示时灰度显示部分加到液晶层上的电压对在灰度显示部分以33％的垂直占有率显示黑窗图时加到液晶层上的电压的有效值的比。X轴代表电容比，它与像素电极与源极线之间的电容引起的像素电极电压的变化率成比例，可由下式(1)表示：

电容比＝Csd/(Csd+Cls+Cs)………(1)

其中Csd表示像素电极与源极线之间的电容值，Cls表示灰度显示时对应于每个像素的液晶部分的电容值，Cs表示每个像素的储能电容器的电容值。灰度显示指与在透射率为50％时获得的显示。

从图6可以观察到，在本例的1H反转驱动中，可以把像素电极与源极线之间的电容对实际加到液晶层上的有效电压的影响减小到电容值相同时场反转驱动中得到的影响的五分之一到十分之一。这是因为，在1H反转驱动中，反转数据信号极性的间隔比一场期间的场周期足够短。这消除了在显示屏上正信号与负信号彼此之间的影响。

用对角线为26cm的VGA面板进行显示测试。从该测试中可以观察到，当充电率差为0.6％或更大时，串扰是明显的，降低了显示质量。在图6中用虚线表示了这一情况。从图中的曲线中可以发现，为了获得0.6％或者更小的充电率差，电容比应当为10％或更小。

图8示出了在把中间层绝缘膜的厚度作为一个参数时，像素电极与源极引线之间的重叠程度和像素电极与源极引线之间的电容量之间的关系。在该测试中还使用对角线为26cm的VGA面板。在测试中，把实施例1中所用的丙烯酸光敏树脂(介电常数为3.4)用作中间层绝缘膜。考虑到加工精度，像素电极与源极线之间的重叠宽度应当至少为1μm。从图6和图8中可以发现，中间层绝缘膜的厚度应当为2.0μm或者更厚，以满足1μm的重叠宽度和0.66％或更小的充电率差。

因此，根据本例的1H反转驱动，当像素电极重叠在源极线上时仍可以获得没有垂直串扰的良好的显示而无需反转相邻源极线上的信号的极性(源极线反转驱动)。因而，本发明可应于笔记本型个人计算机。

还发现点反转驱动具有与1H反转驱动获得的相同的效果。点驱动方法是一种把相反极性的信号以横向方向输入到彼此相邻的像素电极上，并且每个水平扫描周期反转极性的驱动方法。源极线反转驱动在如上述电容比相当低的情况时也有效。而且，即使在相邻信号彼此没有高的相关性的彩色显示操作时，由于根据本发明的像素电极与源极线之间的电容大为减小，所以可以抑制色彩串扰。

实施例6

在实施例6中，将描述根据本发明的透射型液晶显示器件的另一种驱动方法。在该方法中，每一栅极引线反转施加到液晶层上的电压的极性，同时由交流电压与源极信号的极性反转同步地驱动施加到电容器副电极上的信号。这种副电极的交流驱动可以使源极信号的幅度最小。

实施例5中描述的图6还示出了用5V幅度交流电压驱动副电极时获得的曲线。从图6中可以观察到，尽管本例中的副电极交流驱动使充电平差比在实施例5中获得的约大10％，由于使用了1H反转驱动，与场反转驱动的情况相比，此充电率差仍充分小。因此，如前例一样，用本例的驱动方法可以实现没有垂直串扰的良好显示。

实施例7

图9是实施例7的透射型液晶显示器件的有源矩阵衬底一像素部分的平面图。

在本实例的透射型液晶显示器件中，每个平坦的像素电极覆盖了相应的引线以改善液晶显示器的开口率，尽可能减少液晶峰值取向的扰动并简化了制造过程。而且，尽可能地减少了像素电极与引线之间电容对显示器造成的诸如串扰之类的影响，从而获得了性能优良的显示器。在本实例中，可以获得高度透明的中间层绝缘薄膜。中间层绝缘膜在经过曝光和显影之后，整个衬底都经过曝光以同余下的无用光敏剂起反应，光敏剂内含有光敏的透明丙烯酸树脂。

参见图9，有源矩阵衬底包括排列在矩阵内的若干像素电极51。栅极引线52和源极引线53沿着像素电极51的周边相互交叉穿行。每个像素电极51的周边覆盖了栅极引线52和源极引线53。作为与显影像素电极51相连的开关元件的TFT54形成于栅极引线52与源极引线53的交点处。TFT54的栅极与栅极引线52连接从而使栅极信号输入栅极以控制TFT54的驱动。TFT54的源极与源极引线53连接从而使数据信号输入源极。TFT54的漏极经连接电极55和接触孔56与相应的像素电极51相连。漏极还经连接电极55与储能电容的电极(即储能电容电极55a)连接。储能电容的另一电极(即储能电容副电极57)与公用引线连接。

图10为沿图9的指向C-C′剖取的有源矩阵衬底的剖面图。

参见图10，在透明的绝缘衬底61上形成了与图9所示的栅极引线52相连的栅极62。所形成的栅极绝缘膜63覆盖住栅极62。在栅极绝缘薄膜63上形成有半导体层64，以使栅极62经栅极绝缘膜63与其叠加在一起，并且在半导体层64的中央形成沟道保护层65。作为源极66a和漏极66b的两个n⁺-Si层形成后覆盖住沟道保护层65的端部和半导体层65部分，从而在沟道保护层65的顶部相互分离。作为图9所示双层源极引线53的透明导电膜67a和金属层67b形成后覆盖作为另一个n⁺-Si层的源极66a。透明导电膜67a′和金属层67b′形成后覆盖作为n⁺-Si层的漏极66b。透明导电膜67a′延伸至与漏极66以及像素电极51连接并且作为与储能电容电极55a连接的连接电极55。中间层绝缘膜68形成后覆盖住TFT54、栅极引线52、源极引线53和连接电极55。中间层绝缘膜68由高度透明的丙烯酸树脂(光敏透明丙烯酸树脂)组成，经曝光后溶于显影液中。

透明导电膜形成于中间层绝缘膜68之上以构成像素电极51。像素电极51经贯穿中间层绝缘薄膜68和连接电极55的透明导电膜67a′的接触孔56与TFT54的漏极66b连接。

具有上述结构的有源矩阵衬底按照如下方式制造。

首先依照下列次序在诸如玻璃衬底之类的透明绝缘衬底61上形成由Ta、Al、Mo、W、Cr等组成的栅极62、由SiNx、SiO₂、T_a2O₅等组成的栅极绝缘膜63、半导体层(本征Si)64、由SiNx、T_a2O₅等组成的沟道保护层65、作为源极66a和漏极66b的n⁺-Si层。

此后利用溅射依次形成透明导电膜67a和67a′与包含Ta、Al、Mo、W、Cr等并构成源极引线53和连接电极55的金属层67b和67b′，而且印制上预先确定的图案。在本实例中，与前面的实例一样，源极引线53是由包含ITO的透明导电膜67a和金属膜67b构成的双层结构。在这样的结构下，如果金属层67b部分存在缺陷，则源极引线53通过透明导电薄膜67a仍然保持导电性能，从而可以降低源极引线53断开的可能性。

利用旋转涂覆的方式，将2微米厚的光敏丙烯酸树脂涂在上述过程所得结构上从而形成中间层绝缘膜68。所得树脂层按预先确定的图案曝光并在碱溶液中显影。碱溶液只刻蚀曝光的部分，从而形成贯穿中间层绝缘膜68的接触孔56。

接着，利用溅射方法在中间层绝缘膜68和接触孔56上形成透明的导电膜并印制图案以形成像素电极51。这样，每个像素电极51都与透明的导电膜67a′连接，而它又经贯穿中间层绝缘膜68的接触孔56与TFT54的漏极66b接触。这样就制造出了本实例的有源矩阵衬底。

实施例7的中间层绝缘薄膜68由正胶型光敏丙烯酸树脂组成，它具有很好的透明度并在曝光后溶于显影液中。

正型光敏丙烯酸树脂比较好的例如是以由甲基丙烯酸和缩水甘油基丙烯酸酯的共聚物组成的材料作为原料聚合物，并与重氮萘醌正型光敏剂的混合。由于树脂内包含缩水甘油基团，所以可以通过加热而交叉链接(固化)。固化之后的树脂具有如下的性质：介电常数为3.4左右；而400-800nm波长范围内的透射率为90％以上。在i-段(365nm)紫外线辐照下树脂可以较快地去色。i-段以外的紫外线可以用以图案曝光。由于用于本例的光敏丙烯酸树脂的热阻一般为280℃，所以在250-280℃下形成中间层绝缘膜之后再形成像素电极可以阻止中间层绝缘膜的性能退化。

下面将详细地描述采用上述高度透明的光敏丙烯酸树脂形成中间层绝缘膜68的过程。

首先，利用旋转涂覆将包含光敏透明丙烯酸材料的溶液涂在衬底上，随后依次进行一般的光刻过程，包括预烘干、图案曝光、碱液显影和纯水冲洗。

特别是，利用旋转涂覆在上述光刻所得衬底上涂覆一层包含光敏透明丙烯酸树脂的溶液以形成厚度为3微米的中间层绝缘膜68。厚度至少应为1.5微米。具体而言，以900-1100rpm的旋转速度涂覆粘度为29.0cp的丙烯酸树脂。与普通的方法相比，这就可以获得没有台阶的平坦像素电极，使液晶分子取向的扰动最小并改善了最终的显示质量。

接着，最终的衬底被加热至100℃左右，以干化光敏透明丙烯酸树脂溶剂(例如乙基乳酸盐、丙烯乙二醇单体乙基醋酸酯等)。最终的光敏丙烯酸树脂按照预先确定的图案曝光并在碱溶液(三甲基氨水，缩写为“TMAH”)中显影。曝光的衬底部分受到碱溶液的侵蚀，从而形成贯穿中间层绝缘膜68的接触孔56。显影液的浓度比较好的是0.1-1.0mol％(如果是TMAH)。当浓度超过1.0mol％时，大量未曝光的光敏透明丙烯酸树脂部分也会被腐蚀掉，从而难以控制光敏透明丙烯酸树脂的厚度。当显影液的浓度高达2.4mol％时，腐蚀部分的丙烯酸树脂会留下残余物质，从而导致接触失效。当浓度小于0.1mol％时，随着显影液的重复使用，浓度会发生较大的变化。这样就使得浓度难以控制。随后用纯水冲洗残留在衬底表面的显影液。

如上所述，可以利用旋转涂覆来形成中间层绝缘膜。因此，通过选择旋转涂膜机合适的转速和光敏透明丙烯酸树脂合适的粘度很容易使几个微米厚的薄膜做得比较均匀。通过选择合适的曝光量、显影液浓度和显影时间可以使接触孔呈光滑的锥形。

根据光敏透明丙烯酸树脂所含光敏剂(例如重氮萘醌光敏剂和重氮萘醌正型光敏剂)类型和数量的不同，显影之后的树脂会呈现各种颜色。为了避免出现这个问题，将整个衬底曝光，让树脂中所含无用着色光敏剂可完全起化学反应，消除可见区域的光吸收从而使丙烯酸树脂透明。光敏剂的实例包括重氮蔡氧基型光敏剂和重氮萘醌正型光敏剂。

图11表示厚度为3微米的丙烯酸树脂在紫外线曝光前后其表面对不同波长光线的透射率。由图11可见，当树脂没有曝光时，其透射率在波长400nm处为65％。经过曝光之后，透射率提高到90％以上。在这种情况下，衬底受到来自正面光线的辐照。采用正面和反面同时辐照衬底的方法可以缩短曝光时间。

最后，所得的衬底经过加热以通过交联来固化树脂。具体而言，衬底被放置在热平板上或者干净的炉子内并加热至200℃左右以固化树脂。

这样，利用光敏透明树脂，可以只进行曝光图案印制而无需常规的刻蚀和去胶步骤就能形成中间层绝缘膜68和贯穿于中间层绝缘膜68内用于联接开关元件的像素电极和漏极的接触孔56。这简化了制造过程。光敏透明丙烯酸树脂可以是0.05-10微米范围内的任何数值(在实施例7中为3微米；应该注意的是随着厚度的增大，光的透射率降低而颜色变得明显起来)并且通过选择树脂溶液的粘度和旋转涂膜机的转速可以获得均匀的厚度。

此后，利用溅射方法在光敏透明树脂上淀积50-150nm厚的ITO并印制上图案以形成像素电极51。用作每个像素电极51的厚度为50nm以上的ITO薄膜可以有效地防止清除液溶剂(例如二甲基亚砜)从ITO薄膜表面缝隙渗入树脂和防止树脂因试剂的渗入而膨胀。这样就制造出实施例7的有源矩阵衬底。

因此在本实施例中，与前面的实施例一样，由于存在中间层绝缘膜68，显示面板上除了源极引线和漏极引线以外的部分都可以用作像素开孔部分。最终的液晶显示器件具有较大的透射率和开口比率，亮度较高。

而且，由于存在中间层绝缘薄膜68，像素电极可以做得比较平坦而不受下面的引线和开关元件形成的台阶的影响。这避免了普通情况下像素电极在漏极一侧通常发生的断开，从而减少了缺陷像素的数量。同时也避免了台阶引起的液晶分子取向的扰动。另外，由于源极引线53和像素电极51被中间绝缘膜68相互隔开，所以可以减少普通情况下源极引线53和像素电极51之间漏电引起的缺陷像素的数量。

而且在本实例中，只需用树脂形成步骤代替普通技术中的薄膜形成步骤、光刻胶图案形成步骤、刻蚀步骤、去膜步骤以及清洗步骤，就可以形成中间层绝缘膜68。这简化了制造过程。

实施例8

在实例8中，将要描述图9和10中所示实施例7的中间层绝缘膜68与隐埋层薄膜之间结合的改进方法。

由于隐埋层薄膜材料的性质，作为中间层绝缘膜68的光敏透明丙烯酸树脂与隐埋层薄膜之间的结合可能较差。在这种情况下，根据本实例的方法，在涂覆光敏透明丙烯酸树脂之前，先将隐埋层薄膜，即栅极绝缘膜63、沟道保护膜65、源极66a、漏极66b、透明导电膜67a和67a′以及金属膜67b和67b′，在氧气氛下用M型汞灯(860W)发射的紫外线照射，以使表面粗糙。随后在隐埋层薄膜的粗糙表面上形成光敏透明丙烯酸树脂组成的中间层绝缘膜68。接下来的步骤与实施例7的一样。利用该方法，光敏透明丙烯酸树脂与表面粗糙的隐埋层薄膜之间的结合得到了改进。这克服了在普通技术中出现的由光敏透明丙烯酸树脂组成的中间层绝缘膜68与下层薄膜界面处薄膜的剥离问题。这种情况发生在用作腐蚀ITO的盐酸与氯化铁混合溶液渗入界面时。

这样，通过在形成中间层绝缘膜68之前用紫外线照射衬底表面，改善了中间层绝缘隐埋膜68与层薄膜之间的结合。尽管最终的器件还需要进一步的制造过程才能完成，但却是比较稳定的。

按照本发明的另一种改进结合的方法是在涂覆树脂前用硅烷接合剂处理表面。作为硅烷耦合剂的六甲基、二硅氮烷、二甲基二已氧基、硅烷、n-丁基三甲氧基硅烷等对于改进结合特别有效。例如如果是与氮化硅薄膜结合，则与未经硅烷接合剂处理的表面相比，处理过的表面的结合强度提高10％。利用硅烷接合剂进行处理可以避免在未经处理的表面上因树脂交联诱发的内应力引起的树脂图案的损坏。

在涂覆树脂之前可以将硅烷接合剂混入树脂内而不是将试剂涂覆在隐埋层薄膜上。利用该方法同样可以获得相同的结合效果。特别是，当1％重量百分比的二甲基二乙氨基硅烷加入光敏丙烯酸树脂时，氮化硅薄膜(即隐埋层)与树脂的结合强度提高了70％。

实施例9

在实施例9中，将要描述图9和10中所示实施例7的中间层绝缘膜68与隐埋层薄膜之间结合的改进方法。

在形成实施例7中的由光敏透明丙烯酸树脂组成的中间层绝缘膜68后，利用干法刻蚀设备在氧气等离子气氛中使100-500nm厚的中间层绝缘膜68的表面部分灰化。具体而言，在氧气等离子气氛中利用平行平面型等离子刻蚀设备，在RF功率为1.2KW、压力为800m Torr左右、氧气流量为300sccm左右、温度为70℃以及RF施加时间为120秒左右的条件下灰化丙烯酸树脂的表面。利用该工艺，通过氧化分解作用从丙烯酸树脂表面中去除水和二氧化碳，由此使表面粗糙。

随后，利用溅射方法在粗糙的光敏透明丙烯酸树脂上淀积50-150nm厚的ITO并印制图案以形成像素电极51。这样就制造出了有源矩阵衬底。

利用这种灰化方法，像素电极51与下面的由光敏透明丙烯酸树脂构成的中间层绝缘膜68的粗糙表面的结合得到了改进。利用超声波清洗方法使界面不发生剥离。当丙烯酸树脂灰化表面部分厚度小于100nm时无法获得上述效果。当超过500nm时，光敏透明丙烯酸树脂厚度减少得过多，使得最终的丙烯酸树脂厚度度变化较大，从而引起显示上的问题。利用任何一种干法刻蚀设备(包括桶形和RIE形)在结合上都获得了改进。

因此，通过在形成像素电极之前在氧气等离子气氛中灰化中间层绝缘膜68的表面部分，改善了中间层绝缘膜68与像素电极材料之间的结合。经过进一步的工艺处理，最终的器件可以做得比较稳定。此外，灰化对于从接触孔中去除残渣也很有效。这减少了发生接触孔断开的可能性。

在本实例中，用于中间层绝缘膜的树脂经过交联后再进行灰化。由于在交联链步骤中会产生气体，所以这有利于在比较稳定的条件下进行灰化步骤。

实施例10

图14为按照本发明实施例10的透射型液晶显示器件的有源矩阵衬底的平面图。图15为沿图14中指向D-D′剖取的剖面图。与图1和2功能与作用相同的部件用相同的标号，并且在这里省略描述。

在本实施例的有源矩阵衬底中，每个TFT24与相应像素电极21之间以及每个存储电容电极25a与相应像素电极21之间经分开的接触孔26a和26b进行连接。而且，在本实例中，虽然可以是多层结构，但是每个源极引线23仍由单层金属构成。储能电容电极25a由与前述实施例中的源极引线23相同材料构成。两个接触孔26a和26b形成于连接TFT的漏极36b的金属电极23b之上和储能电容电极25a之上。即，这些接触孔26a和26b形成于能够遮光的金属电极上。

具有上述结构的透射型液晶显示器件具有如下的优点。

例如当中间层绝缘膜38的厚度为3微米时(比得上典型的液晶层厚度(晶胞厚度)4.5微米)，由于液晶分子取向的扰动，在接触孔26a和26b周围会产生光泄漏。如果接触孔26a和26b形成于透射型液晶显示器件的开孔部分，则光泄漏引起了对比度的降低。相反，由于储能电容电极25a阻挡了接触孔26b周围的光线而金属电极23b阻挡了接触孔26a周围的光线，所以本例的有源矩阵不会出现这样的麻烦。通过形成储能电容副电极27并使这些电，不超出储能电容电极25a，可以进一步提高开口率。虽然在本实例中采用的是共Cs(储能电容)型，但是也可以采用栅极接Cs。

这样，在上述实施例1-10中，每个像素电极都覆盖了相应的引线以改善液晶显示器的开口率，使液晶分子取向扰动最少，并且简化了制造过程。而且，像素电极与引线之间电容对显示的影响，诸如串扰之类，也得到了最大程度上的克服，从而提高了显示质量。除了上述特点之外，也可以获得较宽的视角。

宽视角的获得基于以下原因：(1)由于像素电极表面比较平坦，所以液晶分子的取向不再扰动；(2)不会因电场生成于引线上而产生旋转位移；(3)虽然相邻开孔部分之间的距离为22微米，但是利用几个微米厚的中间层绝缘薄膜38可以有效地利用背面过来的斜射光线；(4)对比度较大(对于10.4英寸的SVGA为1:300以上)。因此可以减小阻滞值，即液晶折射率导向性(Δn)×晶胞厚度(d)。按照本发明，阻滞的减小主要是通过减小晶胞厚度获得的。通常情况下，随着Δn×d的减小，视角将增加而对比度将下降。但是按照本发明，通过消除像素电极与相应引线之间的边缘将像素电极做得较大。例如，对于10.4＂的VGA，开口率从65％变为86％，增加了20个百分点，而亮度也增加了1.5倍。同样对于12.1＂的XGA，开口率从50％急剧增加到80％。其原因如下。在一般结构中，当源极引线宽度为6微米时，源极引线与像素电极之间的宽度为3微米，并且附属的边缘为5微米，相邻孔径部分之间的距离要求达到22微米以上。相反，按照本发明每个像素电极覆盖相应源极引线的结构，相邻孔径部分之间的距离可以与源极引线宽度相同，为6微米。因此可以极大地降低整个面积区域中开孔部分以外部分所占的比例。

实施例3和4中描述的透射型液晶像素器件，其中储能电容的一个电极(储能电容电极)经储能电容公共引线与其副电极相连。将邻近像素的栅极引线22用作储能电容电极也可以获得借助上述结构取得的同样效果。图12和13示出了后者的结构。这种类型的液晶显示器件称为栅极接Cs型，其中每个像素电极21覆盖其前面或者后面紧邻着的栅极引线22以形成储能电容Cs。在这种情况下，像素电极21比较好的是覆盖与其紧邻着的前一个或者后一个栅极引线的较大部分而覆盖相应栅极引线的较小部分。

在实施例1-10中，利用旋转涂膜的方法涂覆高度透明的光敏透明丙烯酸树脂并印制图案以形成中间层绝缘膜，而接触孔贯穿中间层绝缘膜。除了旋转涂膜方法以外，也可以采用其它方法(例如滚动涂膜和缝隙涂膜)涂覆光敏透明丙烯酸树脂。利用这些方法也可以获得本发明的效果。滚动涂膜的方法是使衬底在表面不平坦的滚筒与皮带之间通过，而且要涂覆的衬底表面对着滚筒。最终涂层的厚度取决于不平整度。缝隙涂膜的方法则使衬底在喷缝下通过。最终涂层的厚度取决于喷缝的宽度。

在实施例7和8中，对于曝光工艺用的i段(波长为365nm)、h段(波长为405nm)以及g段(波长为436nm)紫外线，只采用波长最短的i段。这缩短了光辐照的时间，并且在实施例7的去色和实施例8的使表面粗糙中特别有用。

因此按照本发明，在中间层绝缘膜结构下，可以形成每个像素电极来覆盖相应的引线。这提高了开口率并且使液晶分子取向的扰动最少。由于中间层绝缘膜由有机薄膜构成，所以与无机薄膜相比，它的电介质常数较小并且厚度可以很容易做厚。这样就可以减小像素电极与引线之间的电容。因此，可以减小像素电极与源极引线之间的电容引起的垂直串扰，而且可使像素电极与栅极引线之间电容造成的像素写入电压穿通变小，并减少了制造过程中的变化。

在中间层绝缘膜的形成过程中，利用一种涂膜方法将诸如丙烯酸树脂之类的光崐敏有机材料涂在衬底上，再通过曝光和显影形成图案，从而以较高的成品率获得了厚度为几个微米的有机薄膜。这样就可以在制造成本增加不多的情况下制造出具有高开口率的透射型液晶显示器件。具有较高开口率的透射型液晶显示器件也可以按照下述步骤得到：利用淀积形成有机薄膜，在有机薄膜上形成光刻胶，再以刻蚀法形成有机薄膜图案。如果用于中间层绝缘膜的树脂有颜色，则可以在图案形成后利用光学或者化学的方法去色，使树脂透明。因而，可得质量较好的彩色显示器。

利用透明导电膜形成用于连接TFT的漏极和像素电极的连接电极。这进一步提高了开口率。此透明导电膜可以与具有包括透明导电膜在内的双层结构的源极引线同时形成。在双层结构下，源极引线的断开可以避免。

每个接触孔贯穿位于储能电容公共引线或者栅极引线(即扫描线)之上的中间层绝缘膜。由于储能电容部分阻挡了液晶分子取向扰动引起的光泄漏，所以改进了对比度。换句话说，如果有的话，光泄漏产生于遮光部分，而不是在开孔部分。

在贯穿中间层绝缘膜的每个接触孔下面可以形成金属氮化层。这改善了中间层绝缘膜与隐埋层之间的结合。这样，所得的液晶显示器件对生产过程中进一步的处理比较稳定。

每个像素电极都可以覆盖相应的源极引线，重叠宽度为1微米或更宽。这样就可以使开口率最大。而且，每个像素电极相对于相应引线的加工精度不必很高。这是因为即使加工精度不高，只要像素电极覆盖引线，则重叠的引线就会很好地阻挡光的泄漏。

将中间层绝缘膜的厚度做成1.5微米或更厚(比较好的是2.0微米以上)，可以使每个像素电极与相应源极引线之间的电容足够的小。即使像素电极与源极引线的重叠宽度为1微米或更宽，这样的电容也降低了时间常数。因此可以减少电容对显示器的影响，如串扰等，从而提供了较好的显示质量。

通过使表达式(1)的电容比降低至10％以下可以进一步减小垂直串扰，这是由于充分降低了像素电极与源极引线之间的电容。

源极引线提供的数据信号可以每条栅极引线反转极性。这进一步减少像素电极与相应源极引线之间电容对显示的影响，如串扰等。在有源矩阵衬底上将像素电极排列为垂直条状并且每个像素电极呈矩形，其中平行于源极引线的边较平行于栅极引线的边长，这样也可以达到本发明的效果。由此可以得到用于笔记本型个人计算机等的具有大开口比率且没有垂直串扰的大尺寸液晶像素器件。

利用比中间层绝缘膜更薄得多的绝缘膜形成了每个储能电容。所得的存储电容虽然面积较小，但是具有较大的电容。这提高了开口率。由于储能电容电极与源极引线(即信号线)同时形成，所以可以不必增加工艺步骤。

当源极引线由遮光导电膜构成时，接触孔部分可以阻挡光线。这些部分消除了液晶分子取向的扰动，从而改善了显示质量。这也提高了开口率。

在采用对紫外线起反应的光敏树脂的情况下，如果树脂的反应峰值位于i段紫外线，则接触孔可以高精度地形成。而且，由于该峰值离可见光最远，所以着色的可能性最小。这改善了最终的透射型液晶显示器件的透射率，因而能减小背面照射光的强度，节省能量消耗，如果不减小该强度，则可以提高亮度。

由于按照本发明的中间层绝缘膜相对而言可以做得较厚并且比较平坦，所以克服了形成下面引线时一般会引起的问题，例如像素电极漏极侧的断开。同时也避免了液晶取向的扰动。中间层绝缘膜将像素电极和引线隔开。这大幅度地减少了因像素电极与引线之间漏电引起的缺陷像素的数量，从而提高了成品率并降低了制造成本。而且按照本发明，只需用树脂形成步骤代替普通技术中的薄膜形成步骤、光刻胶图案形成步骤、刻蚀步骤、去胶步骤以及清洗步骤就可以形成中间层绝缘膜。这简化了制造过程。

可以对整个衬底曝光，从而使得中间层绝缘膜在曝光和显影后光敏透明丙烯酸树脂包含的无用光敏剂完全起化学反应。这样就获得了高度透明的中间层绝缘膜。

可以在形成中间层绝缘膜之前用紫外线辐照衬底表面。这改善了中间层绝崐缘膜与隐埋层膜之间的结合。因而，所得液晶显示器件对生产过程中进一步的处理比较稳定。

中间层绝缘膜的表面可以在像素电极材料膜形成之前在氧气等离子气氛中灰化。这改善了中间层绝缘膜与像素电极材料薄膜之间的结合。因此，所得液晶显示器件对生产过程中进一步的处理比较稳定。

厚度50nm以上的像素电极可以有效地防止用作清洗溶液的试剂从薄膜表面的缝隙渗入树脂并且由于试剂的渗入而使树脂膨胀。

利用紫外线发射谱中能量最强的i段(波长为365nm)可以缩短光辐照时间并提高去色效率。

随着显示器开口率的提高，其亮度也得到了增强。因此在不降低亮度的前提下，通过减少阻滞可以拓宽视角。由此获得了足够宽的视角。

对于本领域内的普通技术人员来说，很容易对本发明作出各种修改和变动。所以本发明的范围、精神由后面所附权利要求限定。

Claims (1)

1.一种制造透射型液晶显示器件的方法，其特征在于，它包含下述步骤：

在一衬底上以一矩阵的形式形成多个开关元件；

形成与每一开关元件的栅极相连的栅极引线和与所述开关元件的源极相连的源极引线，所述栅极引线与所述源极引线相互交叉在一起；

在所述开关元件、栅极引线和源极引线上，通过涂覆的方法形成对于波长在400nm到800nm的范围内的光的光透射率为90％或以上的光敏透明丙烯酸树脂膜，并在所述光敏透明丙烯酸树脂膜上形成图案，以形成中间层绝缘膜，和穿过所述中间层绝缘膜的接触孔；以及，

在所述中间层绝缘膜上和在所述接触孔的内侧形成由透明导电膜形成的像素电极以电连接到所述开关元件，所述像素电极至少覆盖栅极引线或至少部分覆盖源极引线，

其中，在所述光敏透明丙烯酸树脂膜上形成图案是通过使光敏透明丙烯酸树脂膜曝光并对经曝光的光敏透明丙烯酸树脂膜显影的步骤来进行的，

所述方法还包括以下步骤：在所述光敏透明丙烯酸树脂膜的曝光和显影以后，使整个衬底曝光，使所述光敏透明丙烯酸树脂膜中所包含的光敏材料反应，从而使所述光敏透明丙烯酸树脂膜去色。

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