[发明专利]液晶显示器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示器及其制造方法，更具体地说，涉及其中减少了掩模数量以简化制造工艺步骤并提高合格率、并且确保孔径比以提高亮度的液晶显示器及其制造方法。

背景技术

在最近的信息社会中，显示器作为视觉信息传输介质得到了重视。开发显示器的关键取决于对低功耗、薄外形、轻重量以及高画面质量的要求。与平板显示器(FPD)的主要装置相对应的液晶显示器(LCD)具有可以满足这些要求的性能，并且能够进行大规模生产。因此，已经制造了基于LCD的各种新产品，并且已经广泛使用LCD作为可以代替阴极射线管(CRT)的主要部件。

通常，LCD通过向按矩阵布置排列的多个液晶单元分别提供根据图像信息的数据信号并对这些液晶单元的透光率进行控制，来显示希望的图像。

LCD主要采用其中使用非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)作为开关元件来对像素部分的液晶进行驱动的有源矩阵驱动模式。

1979年英国的LeComber建立了非晶硅薄膜晶体管的概念，自1986年起已将其实际用作3″液晶便携式电视。最近，已开发出50″或更大的大尺度薄膜晶体管LCD。具体地说，非晶硅薄膜晶体管已经得到积极使用，因为它使得能够进行低温处理步骤以使用低成本的绝缘基板。

然而，非晶硅薄膜晶体管由于电迁移率为1cm²/Vsec而在应用于需要大于1MHz的高速操作的外围电路的方面存在局限。在这方面，正在进行使用多晶硅(poly-Si)薄膜晶体管将像素部分和驱动电路部分同时集成在玻璃基板上的研究，其中多晶硅薄膜晶体管的场效应迁移率大于非晶硅薄膜晶体管的场效应迁移率。

自从1982年开发出液晶彩色电视以来，已经使用多晶硅薄膜晶体管作为诸如摄像机的小尺寸模块。由于多晶硅薄膜晶体管具有灵敏度低和场效应迁移率高的优点，因此可以在基板上直接制造驱动电路。

迁移率的增大可以提高确定驱动像素的数量的驱动电路部分的工作频率。这有利于显示器的精细。此外，由于通过缩短像素部分的信号电压的充入时间可以减小传输信号的失真，因此有望提高画面质量。

此外，由于与具有25V的高驱动电压的非晶硅薄膜晶体管相比，可以在低于10V的电压来驱动多晶硅薄膜晶体管，因此多晶硅薄膜晶体管具有功耗低的优点。

以下，参照图1对LCD的结构进行详细描述。

图1是例示了通用LCD(尤其是驱动电路集成在阵列基板上的LCD)的结构的平面图。

如图1所示，该LCD包括滤色器基板5、阵列基板10以及形成在滤色器基板5与阵列基板10之间的液晶层(未示出)。

阵列基板10包括像素部分35和驱动电路部分30，其中像素部分35是单位像素按矩阵布置排列的图像显示区，驱动电路部分30包括沿着像素部分35的轮廓布置的数据驱动电路31和选通驱动电路32。尽管未示出，但是阵列基板10的像素部分35包括：沿垂直和水平方向设置在基板10上以限定多个像素区的多条选通线和数据线；形成在选通线与数据线的交叉部分的薄膜晶体管；以及形成在像素区中的像素电极。

各个薄膜晶体管充当向像素电极施加信号电压或阻断到像素电极的信号电压的开关元件，并且是使用电场对电流的流动进行控制的一种场效应晶体管(FET)。

阵列基板10的驱动电路部分30位于比滤色器基板5更突出的阵列基板10的像素部分35的轮廓中。数据驱动电路31沿着阵列基板10的长边，而选通驱动电路32沿着阵列基板10的短边。

此时，在数据驱动电路31和选通驱动电路32中，使用充当逆变器的互补金属氧化物半导体(CMOS)结构的薄膜晶体管来适当地对输入信号进行输出。

CMOS是在需要高速信号处理的驱动电路部分的薄膜晶体管中使用的MOS结构的一种集成电路，既需要n沟道薄膜晶体管又需要p沟道薄膜晶体管，并且具有与NMOS和PMOS的中间级相对应的速度和密度特性。

选通驱动电路32和数据驱动电路31分别用于通过选通线和数据线向像素电极提供扫描信号和数据信号。由于电路32和31与外部信号输入端子(未示出)相连接，因此它们用于对通过外部信号输入端子输入的外部信号进行控制并将这些外部信号输出给像素电极。

此外，滤色器基板5的像素部分35包括显示颜色的滤色器(未示出)、和充当形成在阵列基板10中的像素电极的对电极的公共电极(未示出)。