专利名称：有源寻址液晶显示器及其制造方法
背景技术：
发明领域本发明总体涉及一种有源矩阵型液晶显示器件(LCD)。尤其涉及一种能够减小形成在器件上的薄膜晶体管的漏电流的有源寻址LCD器件及其制造方法。
相关技术的描述近年来，开发了各种以TFT作为开关元件的LCD器件，其中一种就是有源矩阵寻址LCD器件。通常的有源矩阵寻址LCD器件包括一个包含TFT、像素电极、栅极线、漏极线等的有源矩阵基板；一个包含滤色片、黑基底等的对置基板；和被两基板夹着的液晶层。工作时，跨设置在有源矩阵基板和对置基板上的电极施加适当的电压。或者，跨设置在有源矩阵基板上的一组电极和设置在同一基板上的另一组电极施加电压。由此控制(即改变或旋转)液晶分子的定向以改变每个像素中的光透射量，从而在器件的显示屏上显示所需的图像。
关于TFT，已知的有交错型和反向交错型。交错型TFT包括一个形成在有源矩阵基板上的半导体岛，一个形成在半导体岛上的栅极和形成在该岛之下的源极和漏极。另一方面，反向交错型TFT包括形成在有源矩阵基板上的半导体岛，形成在半导体岛之下的栅极和形成在岛之上的源极和漏极。传统上已经广泛地使用反向交错型TFT。
现有有源矩阵寻址LCD器件的典型结构如
图1所示。无须赘述，该器件包括许多反向交错型TFT、间隔物和像素。但是，为了简单起见，在图1中只示出了一个TFT，一个间隔物和一个像素，以下主要说明该结构。
关于图1所示的现有有源矩阵寻址LCD器件，有源矩阵基板S101包括玻璃片101，栅极102a，栅极介电层103，非晶硅(简称“a-Si”)岛104a，n+型a-Si层104b，漏极10a和源极105b。栅极102a、栅极介电层103、a-Si岛104a、n+型a-Si层104b、漏极10a和源极105b构成各个TFT 104。
栅极102a形成在玻璃片101的表面上。栅极介电层103形成在玻璃片101的表面上以覆盖电极102a。a-Si岛104a形成在栅极介电层103上与栅极102a完全重叠。n+型a-Si层104b选择性地形成在岛104a上。漏极105a和源极105b形成在栅极介电层103上岛104a的每一侧。漏极105a的内端部位于a-Si层104b上并与岛104a和层104b接触。源极105b的内端部位于a-Si层104b上并与岛104a和层104b接触。选择性地蚀刻岛104a和层104b，从而在岛104a中形成一个凹陷。在漏极和源极104a和104b之间的岛104a中形成一个沟道区。
有源矩阵基板S101还包括形成以覆盖TFT 104的层间介电层107。层107的表面被平面化。选择性地去除层107以形成露出源极105b的接触孔107a。通过制透明导电膜图形，如氧化铟锡(ITO)膜图形而形成的像素电极108形成在层107上。电极108通过接触区106中的孔107a与源极106接触。
定向层109a形成在层间介电层107上以覆盖露出的像素电极108。层109a用于沿特定的方向对液晶层中存在的液晶分子进行定向。
对置基板S102包括玻璃片111、滤色片112a、黑基底112b、外涂层113、透明的公共电极114和一个定向层109b。滤色片112a和黑基底112b形成在玻璃片111的表面上。形成的外涂层113以整个地覆盖滤色片112a和黑基底112b。公共电极114形成在层113上。定向层109b形成在电极114上。层109b用于在特定的方向对存在于液晶层中的液晶分子进行定向。
有源矩阵基板S101和对置基板S102用一种密封元件(未示出)彼此耦接，其耦接方式是在基板S101和S102之间通过球形刚性间隔物110形成间隙130。将一种特定的液晶填充到间隙130中，由此形成液晶层。
对于如上所述的图1所示的现有LCD器件，球形间隔物110随机地散布在基板S101和S102之间的间隙中以确保均质化。一般地，有源矩阵基板S101的内表面通过利用层间介电层107平面化，而对置基板S102的内表面通过利用外涂层113平面化。因此，当耦接基板S101和S102时，间隔物110的位置不能够被调整或调节。因此，如果间隔物110位于TFT 104的右上方，则间隔物110很可能被带电，由此引发流经TFT 104后沟道区的漏电流。漏电流将引起TFT 104的故障，导致有缺陷的显示操作。
为了有效抑制间隔物110带电引发的漏电流，建立了一种把间隔物110从TFT 104的右上位置移位的改进，在1988年公开的日本待审专利申请JP63-221322中公布了这一方案。
图2A和2B分别展示了一种现有有源矩阵寻址LCD器件的制造方法，实现了对JP63-221322公布的技术方案的改进。
如图2A所示，栅极202a形成在玻璃片201的表面，而电极202a具有铬(Cr)层和钼(Mo)层的两层结构。栅极介电层203形成在玻璃片201的表面以覆盖电极202a。a-Si岛204a形成在栅极介电层203与栅极202a完全重叠。n+型a-Si层204b选择性地形成在岛204a上。漏极205a和源极205b彼此间隔地形成在层204b上的岛204a的每一侧。漏极205a和源极205b只在其端部与层203接触。漏极205a和源极205b每个都具有铬(Cr)层和铝(Al)层两层结构。栅极202a、栅极介电层203、a-Si岛204a、a-Si层204b、漏极205a和源极205b构成一个TFT 204。在漏极204a和源极204b之间的岛204a中形成一个沟道区。
之后，形成一个层间介电层207以覆盖TFT 204。不对层207的表面平面化。在层207上选择性地形成一个用于阻止外界光线进入沟道区的光阻挡层221，其形成方式是与TFT 204的沟道区完全地重叠。层221一般由Cr制成。
随后，在层间介电层207上形成一个光敏定向层209a，并且同时在层209a上散布球形隔离物210。利用一个位于TFT 204右上方的带有一个透明区220a的光掩模220将层209a暴露于特定的曝光光线下然后显影，如图2A所示。然后选择性地去除TFT 204正上方位置处的层209a。在此步骤中，沿层209a的去除部分去除存在于TFT 204之上的间隔物210。结果，制得如图2B所示的有源矩阵基板S201。
关于JP63-221322中公开的改进方案，如图2A和2B所示，光敏定向层209a形成在层间介电层207上，并且同时，在层209a上散布间隔物210。之后，选择性地曝光和显影层209a，由此选择性地去除TFT 204右上位置处的层209a和间隔物210。结果，有效地抑制了由于间隔物110带电引发的漏电流，同时将有源矩阵基板S201和对置基板(未示出)之间的间隙保持在一个所需的值。
但是，关于JP63-221322中公开的改进方案，定向层209a被部分地去除，因此，引出了这样一个问题，即在相应位置的液晶分子定向不能按照需要的控制。如果额外增加一个光阻挡层来覆盖这些定向不可控制的位置，则会引起另一个问题，即减小孔径比。
2000年公开的日本待定专利申请JP2000-258800公布了一种控制球形间隔物的位置的方法，该方案不去抑制后沟道部分中的漏电流。
下面参考图3对该方法进行说明。
如图3所示，有源矩阵基板S301包括一个玻璃片201和一个形成在玻璃片301表面上的栅极302a。栅极介电层303形成在玻璃片301的表面以覆盖电极302a。A-Si岛304a形成在栅极介电层303上以完全地与栅极302a重叠。漏极305a和源极305b彼此分开地形成在层303上岛304a的每一侧。漏极305a的内端部与岛304a接触。栅极302a、栅极介电层303、a-Si岛304a、漏极305a和源极305b构成一个TFT304。沟道区形成在漏极和源极304a和304b之间的岛304a中。
形成的层间介电层307以覆盖TFT 304。不对层307的表面平面化。在层307上每个TFT 304附近形成一个凸起322。凸起322具有矩形截面。
对置基板S302具有与图1中所示的对置基板S101相同的结构。具体地说，基板S302包括玻璃片311、滤色片312a、黑基底312b、外涂层313、透明的公共电极314和定向层309b。
在耦接的基板S301和S302之间形成一个间隙330。在间隙330中散布球形间隔物310。
关于图3中所示的现有技术LCD器件，增加设置了接近各个TFT304的凸起322，并且因此避免了由于颤动和振荡导致间隔物310进入光透射区。因而，抑制了外部光线的泄漏，提高了显示质量。但是，该方法不能够避免间隔物310被放置在TFT 304的正上方。而放置在TFT 314正上方的间隔物310难以脱离TFT 314。
发明概述因此，本发明的主要目的在于提供一种能够有效抑制放置在TFT正上方的间隔物带电引发的漏电流的有源矩阵寻址LCD器件及其制造方法。
本发明的另一目的在于提供一种能够有效抑制像素电极处电压维持缺陷的有源矩阵寻址LC器件及其制造方法。
本发明的另一个目的在于提供一种避免了间隔物由于颤动和振荡而向开关元件移动的有源矩阵寻址LCD器件及其制造方法。
通过下面的说明，本发明上述的以及没有特别提及的目的对于本领域的技术人员将变得更加清楚。
根据本发明的第一方面，提供了一种有源矩阵寻址LCD器件，该器件包括(a)具有开关元件的第一基板；(b)与第一基板耦接的第二基板，耦接方式是在第一和第二基板之间形成带有间隔物的间隙；间隔物散布在间隙中；(c)限定在间隙中的液晶；和(d)形成在与开关元件重叠的区域中的凸起；每个凸起沿间隙变窄的方向凸出。
根据本发明第一方面的有源矩阵寻址LCD器件，凸起形成在于开关元件重叠的区域中，每个凸起沿间隙变窄的方向凸出。
因此，当第一和第二基板彼此耦接以形成间隙时或之后，分布在间隙中的间隔物移离重叠区。这意味着间隔物自动地从元件的正上方位置移位。结果，间隔物的带电效果减轻，由此有效地抑制了漏电流。这导致有效抑制像素电极处的电压维持缺陷。
而且，因为凸起，即使有颤动和振荡施加到器件上，也避免了分布在间隙中的间隔物向开关元件移动。
在根据本发明第一方面的器件的优选实施例中，凸起包括形成以覆盖开关元件的层间介电层。
在根据本发明第一方面的器件的另一优选实施例中，凸起包括形成在第二基板上的外涂层。
在根据本发明第一方面的器件的另一优选实施例中，部分凸起包括形成在第一基板上以覆盖开关元件的层间介电层，而凸起的其余部分包括形成在第二基板上的外涂层。
最好每个凸起具有比间隔物直径小大约1μm或更多的高度。
最好每个凸起具有整体覆盖对应的一个开关元件的坡度。
凸起可以通过光敏有机层或通过无机介电层和光敏有机层的两层结构形成。
最好开关元件为反向交错型。
在根据本发明第一方面的器件的另一优选实施例中，每个凸起包括一个将间隔物导离对应元件的凹陷。
根据本发明的第二方面，提供了一种制造第一方面中有源矩阵寻址LCD器件的方法。该方法包括(a)提供第一基板和第二基板；第一基板具有开关元件；在第一和第二基板中的至少一个上形成凸起；(b)以彼此之间通过间隔物形成间隙的方式耦接第一和第二基板；间隔物分布在间隙中；液晶限定在间隙中；其特征在于，凸起位于与开关元件重叠的区域中；每个凸起沿间隙变窄的方向上凸起；以及在第一和第二基板彼此耦接时或之后，间隔物沿凸起的坡度移动离开元件。
关于本发明第二方面的方法，制造根据第一方面的有源矩阵寻址LCD器件是显而易见的。
在根据第二方面的方法的优选实施例中，使用一个掩模形成凸起。掩模包括阻挡曝光的阻挡区或允许曝光光线穿过的透明区。阻挡区或透明区形成在与凸起对应的位置。
在根据第二方面的方法的另一优选实施例中，至少第一和第二基板中的一个具有光敏层间介电层。用灰色调掩模在层间介电层上形成凸起。灰色调掩模包括形成在与凸起对应位置上的阻挡/透明区，形成在与层间介电层的接触孔对应位置上的透明/阻挡区，和形成在其余位置上的半透明区。
附图简述为了便于实施本发明，下面将参考附图进行说明。
图1是表示现有有源矩阵寻址LCD器件的结构的局部截面图；图2A和2B分别是表示制造另一现有有源矩阵寻址LCD器件的方法的局部截面图；图3是表示另一现有有源矩阵寻址LCD器件的结构的局部截面图；图4是表示根据本发明第一实施例的有源矩阵寻址LCD器件结构的沿图5中IX-IX线的局部截面图5是表示根据图4中第一实施例的有源矩阵寻址LCD器件的TFT、像素、栅极线和漏极线布局的局部平面图；图6A～6E是沿图5中IV-IV线的截面图，其中分别展示了制造根据第一实施例的器件的方法；图7是表示根据本发明第二实施例的有源矩阵寻址LCD器件结构的沿图5中IX-IX线的局部截面图；图8是表示根据本发明第三实施例的有源矩阵寻址LCD器件结构的沿图5中IX-IX线的局部截面图；图9A～9F是沿图5中IV-IV线的截面图，其中分别展示了制造根据第三实施例的器件的方法；图10是表示根据本发明第四实施例的有源矩阵寻址LCD器件结构的沿图5中IX-IX线的局部截面图；图11是表示根据本发明第五实施例的有源矩阵寻址LCD器件结构的沿图5中IX-IX线的局部截面图；图12是表示根据本发明第六实施例的有源矩阵寻址LCD器件结构的沿图5中IX-IX线的局部截面图。
优选实施例的详细说明下面将参考附图对本发明的优选实施例进行详细的说明。
第一实施例图4和图5表示根据本发明第一实施例的有源矩阵寻址LCD器件的结构。无须赘述，本器件包括多个反向交错型沟道蚀刻的TFT，间隔物和像素。但是，为了简便起见，在图4中只示出了一个TFT，一个间隔物和一个像素，下面主要就此进行说明。
第一实施例的有源矩阵寻址LCD器件包括一个有源矩阵基板S1，一个对置基板S2和一个夹在基板S1与S2之间的液晶层。液晶层夹在基板S1和S2之间。
有源矩阵基板S1包括玻璃片1，栅极2a，栅极介电层3，a-Si岛4a，n+型a-Si接触面4b，漏极5a和源极5b。栅极2a、栅极介电层3、a-Si岛4a、n+型a-Si接触面4b和漏极5a、源极5b构成设置在每个像素中的TFT 4。岛4a和接触面4b的结合称作TFT岛。
栅极2a形成玻璃片1的表面上。栅极介电层3形成在玻璃片1的表面上覆盖电极2a。a-Si岛4a形成在栅极介电层3上与栅极2a完全重叠。n+型a-Si接触面4b选择性地形成在岛4a上。漏极5a和源极5b形成在栅极介电层3上岛4a的每一侧。漏极5a的内端部位于a-Si接触面4b上并且与岛2a和b接触。源极5b的内端部位于a-Si层4b上并与岛4a和接触面4b接触。分别蚀刻岛4b和接触面4b以在漏极和源极4a和4b之间的岛4a中形成凹陷，得到沟道蚀刻的TFT 4。沟道区形成在电极4a和4b之间的岛4a中。
有源矩阵基板S1还包括一个覆盖TFT 4的层间绝缘层7。层7在TFT 4的正上方位置处有一个凸起16a，由此使该处的间隙变窄。选择性地除去层7以形成露出源极5b的接触孔7a。通过对诸如ITO膜之类的透明导电膜构图而形成的像素电极8形成在层7上。电极8通过接触区6中的孔7a与源极6接触。
定向层9a形成在层间介电层7上，以覆盖露出的像素电极8。层9a用于在特定而方向上对齐存在于间隙30中的液晶分子的定向。
如图5所示，在基板S1上，在一个方向上(即图5中的水平方向)等间距地安排栅极线2，而在垂直于线2的一个方向上(即图5中的垂直方向)等间距地安排漏极线5。每条栅极线2连结到对应的栅极2a。每条漏极线5连结到对应的漏极5a。充当开关元件的TFT 4接近线条2和5的交叉点安排。
对置基片S2包括玻璃片11，滤色片12a，黑基底12b，外涂层13，透明的公共电极14和定向层9b。形成在玻璃片11表面上的滤色片12a用于在显示屏上显示彩色图像。也形成在玻璃片11上的黑基底12b用于防止外部光线进入位于有源矩阵基板S1上的TFT 4以及栅极线2和漏极线5。形成的外涂层13完全覆盖滤色片12a和黑基底12b。由ITO制成的公共电极14形成在层13上。定向层9b形成在电极14上。层9b用于在特定的方向上对齐存在于间隙30中的液晶分子的定向。
有源矩阵基板S1和对置基板S2通过密封元件(未示出)彼此耦接，耦接方式为在基板S1和S1之间通过球形刚性间隔物10形成所需的间隙30。间隔物10随机地分布在间隙30中。在间隙30中填充特定的液晶，由此形成液晶层。
接下来，参考图6A～6E说明制造第一实施例中上述LCD器件的方法。
首先，如图6A所示，通过常规的方法形成TFT 4。具体地说，通过溅射法在玻璃片1的表面沉积厚度为200nm的Cr层，然后，通过通行的光刻和蚀刻技术构图，由此在玻璃片11上形成栅极2a和栅极线2。之后，作为栅极介电层3，通过化学气相沉积(CVD)法在玻璃片1上形成厚度约为500nm的氮化硅层以覆盖电极2a。通过CVD法或其它方法依次沉积厚度约为300nm的a-Si层和厚度约为50nm的n+型a-Si层，然后通过通行的光刻和蚀刻技术构图，由此形成包含岛4a和接触面4b的TFT。在此阶段的状态如图6A所示。
随后，如图6b所示，通过溅射法在栅极介电层3上沉积厚度约为150nm的Cr层。在Cr层上形成一种抗蚀剂图案15。利用由此形成的图案15，通过干蚀刻法对Cr线条构图，由此形成漏极5a和源极5b以及漏极线5。
通过干蚀刻法选择性地蚀刻a-Si岛4a和n+型a-Si接触面4a，由此形成暴露沟道部分的凹陷。不去除图案15地执行被称作“沟道蚀刻”的此方法。此沟道蚀刻法可以在蚀刻气体流速为500sccm、气压为20Pa以及RF(射频)功率约为600W的条件下执行。凹陷的深度设置为离接触面4b的表面大约100nm。在此阶段除去抗蚀剂图案15。
之后，通过离心涂层工艺在玻璃片1的整个表面上形成层间介电层7以覆盖TFT 4。在此实施例中，如图6C所示，以层7在TFT 4正上方处的厚度大于在其余区域的厚度的方式决定离心涂层工艺的条件(如材料的粘滞度、涂覆条件和曝光条件)。例如，将粘滞度约为5～15Pa·s的光敏丙烯酸树脂用作源材料，并再把该树脂涂覆到栅极介电层3和TFT 4的表面上，同时以1000～2000rpm的速率旋转玻璃片10～20秒。之后，将由此形成的光敏丙烯酸树脂层在大约220℃的温度下烧结约1小时。结果，该树脂层最后具有大约1.5～3.5μm的厚度。由此形成的光敏丙烯酸树脂层用作层间介电层7。
利用灰色调掩模18将光敏丙烯酸树脂层选择性地暴露于作为曝光光线的GHI线之下。掩模18有阻挡区17a、透明区17c和半透明区17b，如图6C所示。位于每个TFT 4正上方的阻挡区17a阻挡GHI线。位于每个接触孔7a正上方的半透明区17c允许GHI线完全穿过。覆盖层3的其余部分的半透明区17c允许GHI线以小于17c的透射率穿过。结果，当用适当的显影液对曝光的层显影时，TFT区不被曝光，并且因此它们不被改变。因为接触孔7a的区域被充分曝光，所以选择性去除的是到达各个源极5b的接触孔7a。以低曝光率对其余的区域曝光，并且因此直接减小该区域的厚度。
在此步骤之后，对曝光并且显影的光敏丙烯酸树脂层进行在特定温度下的热处理。因此，最终在TFT 4上形成带有凸起16a的层间介电层7。每个凸起16a有一个平缓的斜坡，如图6C所示。
如果层间介电层7太厚，则难以形成接触孔7，或者随后形成的像素电极8很可能破裂或断接。如果层间介电层7太薄，则不能够形成具有平缓斜坡的理想的凸起。因此，在这种情况下，需要调节光敏丙烯酸树脂层的厚度和凸起16a的高度。根据本发明者进行的测试，发现当高度H小于间隔物10的直径大约1μm或更多时，形成使间隔物10移离TFT 4的所需凸起16a。而且还发现，如果形成的凸起16a的斜坡到达源极和漏极5a和5b的端部时，间隔物带电的影响被抑制到一个允许的水平。
在本实施例中，利用灰色调掩模18通过单次曝光过程形成凸起17a和层7的接触孔7。但是，本发明不局限于此。可能通过两次曝光过程形成。例如，在第一次曝光过程中将TFT区域以外的光敏丙烯酸树脂层暴露于GHI线，并再在第二次曝光过程中将对应于接触孔7a的部分暴露于GHI线下，达到足以形成孔7a的水平。
随后，在层间介电层7上形成厚度约为40nm的半透明导电层(如ITO层)并且构图。因此，如图6D所示，像素电极8以在对应的接触区6接触各个源极5b的方式形成。
在层间介电层7上形成定向层9a以覆盖像素电极8。对层9a进行特定的定向处理。
另一方面，以下列方式形成对置基板S2。具体地说，在玻璃片11上形成滤色片12a以对应于各个像素。形成黑基底12b以对应于TFT 4和栅极线2及漏极线5。形成外涂层13以覆盖滤色片12a和黑基底12b。在层13上形成透明的公共电极14。用涂覆法形成定向层9b以覆盖电极14。然后对层9b进行特定的定向处理。
将直径为4～5μm的无机小颗粒的间隔物10随机分布在有源矩阵基板S1或对置基板S2的内表面上。然后，以形成间隙30的方式将基板S1和S2彼此耦接。间隙30由密封元件(未示出)限定。在此阶段，将球形间隔物10随机散布在整个间隙30中，并且因此可以将一些间隔物10放置在TFT 4的右正上方。但是，基板S1在其内表面有凸起16a。因此，间隔物10很可能沿凸起16a的坡度向较宽的间隙区域(由图6E中的箭头标识)移动。换言之，间隔物10自然地从TFT 4的正上方位置移位。
最后，将液晶注入间隙30中，然后通过已知的方法密封间隙30。因此，制得根据图4和5所示第一实施例的有源矩阵寻址LCD器件。
关于根据第一实施例的有源矩阵寻址LCD器件，如上所述，凸起16a形成在有源矩阵基板S1上与作为开关元件的TFT4的重叠区中。每个凸起16a在间隙30变窄的方向上凸起(即垂直于基板S1凸起)。
因此，当有源矩阵基板S1和对置基板S2耦接、在彼此之间形成间隙30时或之后，分布在间隙30中的球形间隔物10自然地从重叠区移动。这意味着间隔物10自动地从TFT 4的正上方位置移位。结果，缓解了间隔物10带电的影响，由此有效地抑制了电流泄漏。这导致有效抑制在像素电极8处维持电压缺陷。
而且，因为凸起16a，避免了分布在间隙30中的间隔物10向TFT4移动，即使当颤动和/振荡施加到器件上时也是如此。
第二实施例第一实施例的上述LCD器件包括反向交错型沟道蚀刻的TFT 4。但是，本发明可以应用到任何一种TFT，如沟道保护TFT和交错型TFT。
图7表示根据本发明第二实施例的有源矩阵寻址LCD器件的结构，其中采用了沟道保护反向交错型TFT 4′。其它结构与第一实施例的相同。
与第一实施例不同，不蚀刻a-Si岛4a，代之以用保护层19覆盖岛4a。N+型a-Si接触面4b位于岛4a和层19上。漏极5a和源极5b的内端部位于接触面4b上。
显而易见，第二实施例的LCD器件具有与第一实施例相同的优点。
第三实施例图8表示根据本发明第三实施例的有源矩阵寻址LCD器件的结构，其中凸起16b形成在对置基板S2′上，而在有源矩阵基板S1′上不形成凸起。
除层间介电层7的表面被平整化之外，有源矩阵基板S1′的结构与第一实施例的有源矩阵基板S1的相同。因此，在此通过标以与第一实施例中相同的标号而省去对基板S1′的说明。
除在外涂层13的表面上形成凸起16b之外，对置基板S2′的结构与第一实施例的对置基板S2的相同。因此，在此通过标以与第一实施例中相同的标号而省去对基板S2′的说明。
外涂层13的凸起16b位于与基板S1′上各个TFT 4相对置的位置。
关于第三实施例的LCD器件，凸起16b设置在基板S2′上，替代设置在基板S1′上。因此，出于与第一实施例相同的原因，第三实施例的器件具有与第一实施例相同的优点。
接下来，参考图9A～9F说明第三实施例的LCD器件的制造方法。
除层间介电层7没有凸起16a之外，图9A～9C中所示的形成有源矩阵基板S1′的步骤与第一实施例的相同。对层7的表面平整化。
除了外涂层13具有凸起16b外，图9D～9E所示的形成对置基板S2′的步骤与第一实施例的相同。
具体地说，滤色片12a形成在玻璃片11上与各个像素对应。形成的黑基底12b与TFT 4以及栅极线2和漏极线5对应。然后，以下列方式形成外涂层13以覆盖滤色片12a和黑基底12b。
通过离心涂层工艺在玻璃片11的整个表面上形成外涂层13。在此实施例中，如图9D所示，以层13在与TFT 4相对位置处的厚度大于在其余位置处的厚度的方式确定离心涂层工艺的条件(如材料的粘滞度、涂覆条件和曝光条件)。例如，将具有适当粘滞度的光敏丙烯酸树脂(或光敏环氧树脂)用作原材料，并且再涂覆该树脂以覆盖滤色片12a和黑基底12b，同时以适当的速率旋转玻璃片11。之后，在适当的温度下将由此形成的光敏丙烯酸树脂层烧结适当的时间。结果，将由此形成的光敏丙烯酸树脂用于外涂层13。
之后，利用类似于第一实施例中采用的掩模18的灰色调掩模(未示出)将光敏丙烯酸树脂选择性地暴露于作为曝光光线的GHI线之下，并且然后对其显影。之后，在特定的温度下对由此曝光并显影的光敏丙烯酸树脂层进行热处理过程。最终形成带有凸起16b的外涂层13。每个凸起16b具有类似于凸起16a的坡度，如图9D所示。
根据本发明者的试验发现，当高度H小于间隔物10的直径大约1μm或更大时形成将间隔物10移开TFT 4的所需凸起16b。而且还发现，如果形成的凸起16b的坡度到达源极5a和漏极5b的端部，则间隔物10带电的影响可被抑制到允许的程度。
在此实施例中，利用灰色调掩模18通过单次曝光过程形成凸起16b。因此，可以精确且简单地形成凸起16b。但是，无须赘述，也可以通过二次曝光过程形成图区16b。
随后，在层13上形成由ITO制成的透明公共电极14，并且然后通过与第一实施例中相同的过程在电极14上形成定向层9b。然后对定向层9b进行特定的定向处理。
把直径为4～5μm的无机小颗粒制成的间隔物10随机地分布在有源矩阵基板S1′或对置基板S2′的内表面上。然后，将基板S1′和S2′以形成间隙30的方式彼此耦接。间隙30通过密封元件(未示出)限定。在此阶段，将球形间隔物10随机地散布在整个间隙30中，并且因此可以将一些间隔物10放置在TFT 4的正上方。但是，基板S2′在其内表面上有凸起16b。因此，间隔物10很可能沿凸起16b的坡度向较宽的间隙区域(由图9F中的箭头所示)移动。换言之，间隔物10自然地从TFT 4的正上方移位。
最后，将液晶注入间隙30中，并再密封间隙30。由此制得根据第三实施例的有源矩阵寻址LCD器件。
关于第三实施例的LCD器件，如上所述，凸起16b形成在与TFT4相对的区域中。每个凸起16b在间隙30变窄的方向上凸起。
因此，当第一和第二基板彼此耦接以形成间隙时或之后，分布在间隙中的间隔物移离重叠区。这意味着间隔物自动地从TFT 4的正上方位置移位。结果，间隔物的带电效果减轻，由此有效地抑制了漏电流。这导致有效抑制像素电极处电压维持缺陷。
而且，因为凸起16b，即使有颤动和振荡施加到器件上，也避免了分布在间隙30中的间隔物10向TFT 4移动。
第四实施例图10表示根据本发明第四实施例的有源矩阵寻址LCD器件的结构，其中采用用在第一实施例中的有源矩阵基板S1和用在第三实施例中的对置基板S2′。换言之，器件包括图4中基板S1上的凸起16a和图8所示基板S2′上的凸起16b。
显而易见，第四实施例的LCD器件具有与第一实施例相同的优点。而且，因为间隙30的值在两倍于第一或第三实施例的范围内变化，所以加强了可获得的优点。
第五实施例图11表示根据本发明第五实施例的有源矩阵寻址LCD器件的结构，其中设置一个有源矩阵基板S1″代替用在第一实施例中的基板S1。其它的结构与图4所示的第一实施例相同。
除了采用了具有两层结构的层间介电层27之外，基板S1″具有于第一实施例的基板S1相同的结构。层27由无机次层27a(如氮化硅次层)和光敏有机次层27b(如光敏丙烯酸树脂次层)形成。
显而易见，第五实施例的LCD器件具有与第一实施例相同的优点。
第六实施例图12表示根据本发明第六实施例的有源矩阵寻址LCD器件的结构，其中设置一个有源矩阵基板S1代替用在第一实施例中的基板S1。其它的结构与图4所示的第一实施例相同。
除了在定向层9a中形成径向延伸的凹陷20之外，基板S1具有于第一实施例的基板S1相同的结构。每个凹陷20具有比间隔物10窄的宽度和小的深度。
显而易见，第六实施例的LCD器件具有与第一实施例相同的优点。还有一个另外的优点在于球形间隔物10很可能沿凹陷20移离TFT4比第一实施例的更多。这是因为每个凸起16a包括将间隔物10导离对应的TFT 4的径向凹陷20。凹陷20可以形成在层间介电层7的表面，其形成的形式为凹陷20形成在层9a中作为凹陷20的映射。变化不用说，本发明并不局限于上述实施例。在本发明实质的范围内任何变化和改型都可以增加其中。例如，在上述实施例中滤色片位于对置基板上。但是，滤色片也可以位于有源矩阵基板上，其中采用所谓的“CF on TFT结构”。
另外，在上述实施例中TFT用作开关元件。但任何其它的元件或器件也可以用作开关元件。
虽然以上对本发明的优选形式作了描述，但应该理解，在不脱离本发明实质和范围的前提下进行的改型对于本领域的技术人员都是显而易见的。本发明的范围只由所附的权利要求限定。
权利要求
1.一种有源矩阵寻址LCD器件，包括(a)具有开关元件的第一基板；(b)与第一基板耦接的第二基板，耦接方式是在第一和第二基板之间形成带有间隔物的间隙；散布在间隙中的间隔物；(c)限定在间隙中的液晶；和(d)形成在与开关元件重叠的区域中的凸起；每个凸起沿间隙变窄的方向上凸出。
2.如权利要求1所述的器件，其特征在于，凸起包括形成覆盖开关元件的层间介电层。
3.如权利要求1所述的器件，其特征在于，凸起包括形成在第二基板上的外涂层。
4.如权利要求1所述的器件，其特征在于，部分凸起包括形成在第一基板上以覆盖开关元件的层间介电层，而凸起的其余部分包括形成在第二基板上的外涂层。
5.如权利要求1所述的器件，其特征在于，每个凸起具有比间隔物直径小大约1μm或更多的高度。
6.如权利要求1所述的器件，其特征在于，每个凸起具有完全覆盖对应的一个开关元件的坡度。
7.如权利要求1所述的器件，其特征在于，凸起由光敏有机层形成。
8.如权利要求1所述的器件，其特征在于，凸起由无机介电层和光敏有机层的两层结构形成。
9.如权利要求1所述的器件，其特征在于，每个凸起包括将间隔物导离对应的一个元件的凹陷。
10.如权利要求1所述的器件，其特征在于，开关元件为反向交错型。
11.一种制造有源矩阵寻址LCD器件的方法，包括(a)提供第一基板和第二基板；第一基板具有开关元件；在第一和第二基板中的至少一个上形成凸起；(b)以彼此之间通过间隔物形成间隙的方式耦接第一和第二基板；间隔物分布在该间隙中；液晶限定在该间隙中；其特征在于，凸起位于与开关元件重叠的区域中；每个凸起沿间隙变窄的方向上凸出；在第一和第二基板彼此耦接时或之后，把间隔物沿凸起的坡度移动离开元件。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，使用掩模形成凸起；所述掩模包括阻挡曝光的阻挡区或允许曝光光线穿过的透明区；阻挡区或透明区形成在与凸起对应的位置。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一基板具有光敏层间介电层；采用灰色调掩模在层间介电层上形成凸起；灰色调掩模包括形成在与凸起对应位置上的阻挡区，形成在与层间介电层的接触孔对应位置上的半透明区，以及形成在其余位置上的半透明区。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，凸起包括覆盖开关元件的层间介电层。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，凸起包括形成在第二基板上的外涂层。
16.如权利要求11所述的器件，其特征在于，部分凸起包括形成在第一基板上以覆盖开关元件的层间介电层，而凸起的其余部分包括形成在第二基板上的外涂层。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，每个凸起具有比间隔物直径小大约1μm或更多的高度。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，每个凸起具有完全覆盖与一个开关元件对应的坡度。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，凸起由光敏有机层形成。
20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，凸起由无机介电层和光敏有机层的两层结构形成。
全文摘要
本发明提供了一种有效抑制由放置在TFT上方的间隔物带电引发的漏电流的有源矩阵寻址LCD器件。器件包括(a)具有开关元件的第一基板；(b)与第一基板耦接的第二基板，耦接方式是在第一和第二基板之间形成一个间隙；散布在间隙中的间隔物；(c)限定在间隙中的液晶；和(d)形成在与开关元件重叠的区域中的凸起；每个凸起在间隙变窄的方向上凸出。分布在间隙中的间隔物由于凸起而很容易移离重叠区。
文档编号G02F1/13GK1484079SQ0214294
公开日2004年3月24日 申请日期2002年9月16日 优先权日2002年9月16日
发明者安田亨宁, 井樋田悟史, 悟史 申请人:Nec液晶技术株式会社