有源矩阵型液晶显示器件制造技术

公开了一种水平电场方案的有源矩阵型液晶显示器件，具有良好的保持特性和减小的馈通电压及令人满意的显示均匀性和可靠性，并保持一个孔径比。所述器件包括两个相对的透明绝缘衬底，液晶放在两个衬底之间。所述显示器件还包括，在第一衬底上有：多个扫描线和多个信号线，薄膜晶体管，具有多个梳状凸起的公共电极，象素电极，层间绝缘膜，以及第一对准膜。在第二衬底上，包括带有开口的黑底，和第二对准膜，以及电介质。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在水平电场驱动方案中的有源矩阵型液晶显示器件。在常规情况下，常用的液晶显示器件为这样一种类型，即，在垂直于衬底表面的方向上作用的电场改变液晶分子的引向器(director)(分子轴)的方向，从而控制光的透射比，以实现图象在屏面上的显示(在下文称之为垂直电场驱动类型)。TN(扭绞向列型)模式是垂直电场驱动类型的代表模式。然而，在垂直电场驱动类型的液晶显示器件中，在电场的作用下，引向器被定向为垂直于衬底表面。结果，折射率根据观察方向而变化，导致对观看角度的高度依赖，使得这种类型的显示器件不适合于需要宽视角的应用。为了解决这一点，近年来，对于液晶显示器件已经进行了研究和开发，其中，将液晶分子的引向器的方向确定为平行于衬底表面，电场在平行于衬底表面的方向上作用，以便在一个平行于衬底的平面内旋转引向器，从而控制光的透射比，以实现图象的显示(在下文称之为水平电场驱动类型)。由于水平电场驱动类型的液晶显示器件显示出在依赖于观察方向的折射率上的变化显著减小，所以可以获得具有高图象质量和宽观察区域的显示性能。下面将参考附图说明图1至图9说明现有技术中的水平电场驱动类型的有源矩阵液晶显示器件。参看图1，显示了一个显示象素，该显示象素包括与外部驱动电路连接的扫描线502、信号线103、公共电极106、用作开关元件的薄膜晶体管503、以及象素电极104。如图2所示，在TFT侧的玻璃衬底102上，形成公共电极106，在其上形成象素电极104和信号线103，中间插入层间绝缘膜130。在形成时，象素电极104和公共电极106交替放置。这些电极由保护绝缘膜110覆盖，在该保护绝缘膜110上加上对准液晶107所需的TFT侧对准膜120并进行拓印(rubbing)处理。以这种方式形成了TFT侧衬底100。在相对侧的玻璃衬底101上，以矩阵形式提供遮光膜203，在其上形成显示彩色所需的彩色层142。另外，在彩色层142上提供的是平面化膜202，用于将相对侧衬底的表面平面化，在相对侧衬底上加上对准液晶107所需的相对侧对准膜122并进行拓印处理。拓印处理的方向与TFT侧衬底100的方向相反。以这种方式形成了相对侧衬底200。液晶107和垫片(spacer)302填充在TFT侧衬底100和相对侧衬底200之间。在两个衬底之间的间隙是由垫片302的直径确定的。最后，将TFT侧偏光器145固定在其上没有形成电图案的TFT侧玻璃衬底102的表面，以使其发射轴与拓印方向正交。相对侧偏光器143也固定在其上没有形成图案的相对侧玻璃衬底101的表面，以使其发射轴与TFT侧偏振片145的发射轴方向正交。应用上述过程完成了液晶显示屏300。此后，如图3所示，将液晶显示屏300置于背景光400上，并与驱动电路500相连。接着，参考图4和图5说明液晶显示器件的操作。图4是显示现有技术中的液晶显示器件的等效电路的电路图，而图5是显示加到扫描线、信号线和公共电极上的电压波形和象素电极电压波形的示图。应该注意，图5中的Vfd指的是馈通电压。调节加到公共电极上的电压，使得当视频信号的幅度对应于半色调时，代表象素电极电压的正负帧的幅值的ΔV+和ΔV-彼此相等。下面说明在单元元件中的电荷流动和液晶中的光开关。与图1中的公共电极106在同一层提供的扫描线502上的ON/OFF信号使得薄膜晶体管503开关。当薄膜晶体管503为ON(导通)时，电荷从信号线103流入象素电极104。如参考图5所描述的，一个恒定直流电压总加在公共电极106上。按照电路的原理，象素电极104和公共电极106跨过液晶107、TFT侧玻璃衬底102和层间绝缘膜130分别形成了电容CLC、CGL和CSC，如图4所示。此后，即使在薄膜晶体管503变为OFF(截止)之后，电荷也由电容保持。保持的电荷在象素电极104和公共电极106之间产生一个电位差，以生成平行于玻璃衬底的水平电场，旋转液晶107的引向器，以改变液晶显示屏300的延迟。变化的延迟导致从图3所示的背光400发射出的入射光在未提供遮光膜203、象素电极104、公共电极106、扫描线502和薄膜晶体管503的部分的屏面透射比的变化。图6显示了在公共电极和象素电极之间的电位差与屏面透射比之间的关系。上述现有技术的液晶显示屏存在着下述的两个缺陷。第一个缺陷是随着电荷保持时间减少，屏面透射比被降低，并且产生不均匀的显示。下面将说明其原因。具体地说，在上述现有技术的液晶显示屏中，虽然希望在薄膜晶体管503变为OFF时由电容CLC、CGL和CSC保持的电荷是完全保持的，但从电路上来说，电荷量实际上是以一确定的时间常数减小的。时间常数τoff近似地由等式(1)表示τoff≌Roff(CLC+CGL+CSC+CGS) (1)其中，Roff代表如图7所示的薄膜晶体管503在OFF时的电阻，CGS代表薄膜晶体管503的栅源电容。在水平电场方案的液晶显示器件中，CLC和CGL小于在垂直电场方案的液晶显示器件中的那些电容，因为它们是边缘(fringe)电容。Roff是由薄膜晶体管的工艺限制确定的恒定值，CGS是由薄膜晶体管的尺寸确定的，这二者都只具有很低程度的灵活性。另外，由于CSC对应于在象素电极104和公共电极106之间的重叠部分，所以重叠部分的面积增大会导致减小的孔径比。在为背光设置高的光强度时，如图7所示，在薄膜晶体管的反向沟道(back channel)上的入射光和n-i-n寄生电阻部分中的空穴的形成导致光泄漏电流增大。象素电荷的泄漏导致在公共电极和象素电极之间的电位差减小，根据图6中的曲线，从而降低了屏面透射比。另外，因为光泄漏电流的量随薄膜晶体管的制造偏差而变化，则由于在显示表面上的光泄漏电流的变化，很可能出现不均匀的亮度。除了电荷通过薄膜晶体管泄漏的情况之外，当采用具有低电阻系数的液晶材料时，即，当采用包括多个离子的液晶材料时，在电荷写入象素电极之后，液晶中的离子形成一个电气双层，以明显增大CLC。由于在薄膜晶体管截止之后在象素电极中保持的电荷可以被认为是恒定的，因此减少导致在象素电极和公共电极之间的电压下降。电压下降是与下面的参数x近似成正比的，其中参数x被称为象素电容比 当不能设置足够高的CSC时，希望在这个模型中的电压下降增大，在这种情况下，屏面透射比也减小。按这种方式，水平电场方案中的有源矩阵液晶显示器件导致一个缺陷，即，很难以维持的孔径比获得与垂直电场方案中的有源矩阵液晶显示器件一样的保持特性，从而很难抑制屏面透射比的减小和不均匀显示的产生。第二个缺陷是在长时间连续使用后会产生彩饰和图象污迹。下面将说明其原因。具体地说，薄膜晶体管的馈通电压可用等式(3)近似表示。由于在水平电场方案的液晶显示器件中等式(3)中的分母较小，所以显示出Vfd增大。另外，在整个电容中的CLC的比例高于垂直电场方案。由于这个原因，当灰度(gradation)级别改变时，即当CLC改变时，与垂直电场方案相比，Vfd变化很大。增大的Vfd表明，当扫描信号波形在大屏面等中被延迟时，显示单元的左右部分中的Vfd出现不同。Vfd=CGSCGS+CLC+CSC+CGL×(VG-ON-VG-OFF)---(3)]]>如上所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源矩阵型液晶显示器件，包括两个相对的透明绝缘衬底，液晶放在二者中间，其中，通过用一个加在象素电极和公共电极之间的电压产生一个大致平行于液晶层的电场来控制所述液晶，其中所述象素电极和公共电极都置于第一个所述衬底上，所述显示器件还包括： 在所述第一衬底上有： 相互正交的多个扫描线和多个信号线； 在扫描线与信号线的每个交点附近提供的薄膜晶体管； 公共电极，与所述扫描线大致平行地延伸，并具有向所述扫描线延伸的多个梳状凸起； 象素电极，当从正常方向观察所述衬底时，在所述公共电极的相邻梳状凸起之间的间隙中与梳状凸起大致平行地形成，每个象素电极的至少一部分与公共电极相对，中间插入一个层间绝缘膜； 层间绝缘膜，置于所述公共电极与所述象素电极之间；以及 第一对准膜，在所述象素电极上形成，中间插入一个保护绝缘膜； 在所述第二衬底上有： 黑底，在与每个所述象素电极相对的区域中带有开口；以及 第二对准膜； 所述有源矩阵型液晶显示器件的特征在于，包括： 累积电容增大装置，用于在所述象素电极和所述公共电极之间获得比在所述层间绝缘膜具有均匀厚度和平面结构的情况下产生的累积电容大的累积电容。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1998-7-24 209148/981.一种有源矩阵型液晶显示器件，包括两个相对的透明绝缘衬底，液晶放在二者中间，其中，通过用一个加在象素电极和公共电极之间的电压产生一个大致平行于液晶层的电场来控制所述液晶，其中所述象素电极和公共电极都置于第一个所述衬底上，所述显示器件还包括在所述第一衬底上有相互正交的多个扫描线和多个信号线；在扫描线与信号线的每个交点附近提供的薄膜晶体管；公共电极，与所述扫描线大致平行地延伸，并具有向所述扫描线延伸的多个梳状凸起；象素电极，当从正常方向观察所述衬底时，在所述公共电极的相邻梳状凸起之间的间隙中与梳状凸起大致平行地形成，每个象素电极的至少一部分与公共电极相对，中间插入一个层间绝缘膜；层间绝缘膜，置于所述公共电极与所述象素电极之间；以及第一对准膜，在所述象素电极上形成，中间插入一个保护绝缘膜；在所述第二衬底上有黑底，在与每个所述象素电极相对的区域中带有开口；以及第二对准膜；所述有源矩阵型液晶显示器件的特征在于，包括累积电容增大装置，用于在所述象素电极和所述公共电极之间获得比在所述层间绝缘膜具有均匀厚度和平面结构的情况下产生的累积电容大的累积电容。2.如权利要求1所述的有源矩阵型液晶显示器件，其特征在于，所述累积电容增大装置是当从正常方向观察衬底时，在所述第一衬底中所述公共电极的梳状凸起和所述象素电极之间的区域内提供的、具有预定介电常数的电介质。3.如权利要求1所述的有源矩阵型液晶显示器件，其特征在于，当从正常方向观察衬底时，至少在所述第一衬底的上表面的所述公共电极与...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边诚，渡边贵彦，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]