CN100454122C - 能够减小漏电流的液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

能够减小漏电流的液晶显示装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

能够减小漏电流的液晶显示装置及其制造方法。本发明公开了一种能够通过减小背光所引起的漏电流而提高图像质量的液晶显示装置，以及该液晶显示装置的制造方法。该液晶显示装置包括：第一和第二基板；以第一方向排列在第一基板上的多条选通线；与选通线相连的栅极；通过与选通线垂直交叉而限定多个像素的多条数据线；形成在栅极上并与数据线分隔开预定间隔的源极和漏极；形成在像素区中并与漏极电连接的像素电极；用于将数据线电连接至源极的连接图案；布置在栅极与源/漏极之间的半导体层；以及形成在第一基板与第二基板之间的液晶层。

Description

能够减小漏电流的液晶显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，更具体地，涉及一种能够通过减小由背光造成的漏电流而提高图像质量的液晶显示装置，以及这种液晶显示装置的制造方法。
背景技术
在显示装置，尤其是诸如液晶显示装置的平板显示器的情况下，在每个像素中形成有诸如薄膜晶体管(TFT)的有源器件，用于驱动该显示装置。通常，将显示装置的这种驱动方法称为有源矩阵驱动法。在有源驱动法中，将多个有源器件分别设置在排列为矩阵形状的多个像素中，用于驱动这些像素。
图1是表示有源矩阵型液晶显示装置的平面图。参照图1，该液晶显示装置是使用TFT作为有源器件的TFT LCD。在TFT LCD中水平和垂直地设置有N×N个像素。在TFT LCD的每个像素中，在用于从外部驱动电路接收扫描信号的选通线4和用于接收图像信号的数据线6的交叉处都形成有TFT。TFT包括：连接至选通线4的栅极3；半导体层8，其形成在栅极3上，并在向栅极3施加扫描信号时被激活；以及形成在半导体层8上的源极5a和漏极5b。在像素1的显示区中形成有像素电极10，其与源极5a和漏极5b相连，通过半导体层8的激活经由源极5a和漏极5b接收图像信号，并对液晶(未示出)进行操作。
图2是表示布置在每个像素中的TFT的结构的剖面图。如图2所示，TFT包括：栅极3，形成在由诸如玻璃的透明绝缘体制成的基板15上；栅极绝缘层11，层叠在其上形成有栅极3的基板15的整个表面上；半导体层8，形成在栅极绝缘层11上，并在向栅极3施加信号时被激活；形成在半导体层8上的源极5a和漏极5b；以及形成在漏极5a和源极5b上用于保护该器件的钝化层13。这里，TFT的漏极5b与形成在像素中的像素电极10电连接。因此，当经由源极5a和漏极5b向像素电极施加信号时，像素电极10驱动液晶以显示图像。
另一方面，在4掩模工艺中，半导体层8与源极5a和漏极5b是由同一道掩模工艺形成的。源极5a和漏极5b被形成为与半导体层8相对应。
然而，在现有技术的TFT结构中，背光的光(由箭头表示)照射在半导体层8上，用于激活半导体层8，这增大了漏电流(off-current)。结果，由于背光的光增大了漏电流，在屏幕上产生了余像，所以现有技术的液晶显示装置的图像质量降低。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够通过减小漏电流来提高图像质量的液晶显示装置及其制造方法。
为了实现这些和其他优点，根据本发明的目的，如此处具体实施和广义描述的，提供了一种液晶显示装置，包括：第一和第二基板；以第一方向排列在第一基板上的多条选通线；从选通线引出的栅极；通过与选通线垂直交叉而限定多个像素的多条数据线；形成在栅极上并与数据线隔开预定间隔的源极和漏极；形成在像素区中并与漏极电连接的像素电极；用于将数据线电连接至源极的连接图案；布置在栅极与源/漏极之间的半导体层；以及形成在第一基板与第二基板之间的液晶层。
优选地，与数据线相对应地形成有半导体图案，并在栅极和半导体层之间形成有栅绝缘膜。
优选地，源极被形成为U形，用于通过增大沟道宽度而提高开关速度。
优选地，连接图案通过接触孔将数据线电连接至源极，漏极通过漏极接触孔电连接至像素电极。钝化层形成在基板的包括数据线和源/漏极在内的整个表面上。
连接图案的一侧部分与数据线的同侧部分接触，而其另一侧部分与源极的同侧部分接触。像素电极的一侧部分与漏极的同侧部分接触。钝化层形成在源极和漏极的隔离区域中。钝化层由SiOx制成。
另外，钝化层还可以形成在数据线、连接图案和源/漏极上。
根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示装置的制造方法，包括以下步骤：制备第一和第二基板；形成以第一方向排列在第一基板上的多条选通线，以及多个栅极；形成用于通过与选通线垂直交叉而限定多个像素区的多条数据线，以及与数据线分隔开预定间隔的源极和漏极；形成与像素区内的漏极电连接的像素电极，以及用于使数据线与源极电连接的连接图案；以及在第一基板与第二基板之间形成液晶层。
优选地，这种液晶显示装置的制造方法还包括以下步骤：在栅极与源/漏极之间形成半导体层；在栅极与半导体层之间形成栅绝缘膜；以及在基板的包括源/漏极在内的整个表面上形成钝化层。另外，这种液晶显示装置的制造方法还包括以下步骤：在钝化层上形成接触孔，以使数据线与源极电连接。
根据本发明的又一方面，提供了一种液晶显示装置的制作方法，包括以下步骤：制备第一和第二基板；形成以第一方向排列在第一基板上的多条选通线，以及多个栅极；在第一基板上形成像素电极和连接图案；在第一基板上形成用于通过和选通线垂直交叉而限定多个像素区的多条数据线、通过该连接图案与数据线接触的源极以及与像素电极接触的漏极，该源/漏极与数据线分隔开预定间隔；以及在第一基板与第二基板之间形成液晶层。
优选地，这种液晶显示装置的制造方法还包括以下步骤：在栅极和源/漏极之间形成半导体层；在栅极与半导体层之间形成栅绝缘膜；以及在暴露至源极和漏极的隔离区的半导体层上形成钝化层。钝化层通过O2等离子体工艺形成。
另外，这种液晶显示装置的制造方法还包括以下步骤：在栅极与源/漏极之间形成半导体层；在栅极与半导体层之间形成栅绝缘膜：以及在源极和漏极上形成钝化层。
如上所述，本发明通过省略数据线与源极之间的半导体图案而去除了背光的光所造成的漏电流。也就是说，在通常的4掩模工艺中，半导体层被形成为与数据线和源/漏极相对应。特别是，由于源极是从数据线引出的，所以半导体图案除了对应于选通线的区域以外都暴露给背光的光。因此，暴露给背光的光的半导体图案被激活，从而增大了漏电流。然而，本发明通过去除形成在数据线和栅极之间并暴露给背光的光的半导体图案，而防止出现漏电流。
结合附图来通过对本发明的以下详细说明，本发明的以上和其他目的、特征、方面和优点将变得更加明了。
附图说明
所包含的附图用于提供对本发明的进一步理解，其被并入并构成说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并连同说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是表示现有技术液晶显示装置的示意性平面图；
图2是沿图1的线I-I’截取的剖面图；
图3a是表示根据本发明第一实施例的液晶显示装置的平面图；
图3b是沿图3a的线II-II’截取的剖面图；
图4a是表示根据本发明第二实施例的液晶显示装置的平面图；
图4b是沿图4a的线III-III’截取的剖面图；
图5a至5d是表示根据本发明的液晶显示装置的制造方法的剖面图；以及
图6a至6c是表示根据本发明的液晶显示装置的制造方法的平面图。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。
下面将参照附图来说明根据本发明的能够减小漏电流的液晶显示装置及其制造方法。
图3a和3b示出了根据本发明第一实施例的液晶显示装置。图3a是表示选通线的相邻像素的一部分的平面图，图3b是言图3a的线II-II’截取的剖面图。
如图3a和3b所示，液晶显示装置100包括：以第一方向排列在透明基板120上的多条选通线104；以垂直于选通线104的方向排列用于限定多个像素P的多条数据线106；以及形成在选通线104和数据线106的交叉处的TFT。这里，每个TFT都包括：从选通线104引出的栅极103；半导体层108，形成在栅极103上，并与形成在数据线106的下部的半导体图案108a隔离开；以及形成在半导体层108上与栅极103相对应的源/漏极105a和105b。
在栅极103与半导体层108之间布置有栅绝缘膜111。在包括数据线106和源/漏极105a和105b的基板上形成有钝化层113。
在像素区P中形成有通过漏极接触孔133与漏极105b电连接的像素电极110。源极105a通过连接图案110a与数据线106电连接。这里，连接图案110a分别通过形成在数据线106上的第一接触孔131和形成在源极105a上的第二接触孔132与数据线106和源极105a相接触。
像素电极110延伸至选通线104的上部，用于与选通线104形成存储电容器Cst。另外，在钝化层113上形成有像素电极110和连接图案110a。
如上所述，在这种液晶显示装置中，形成在数据线106的下部的半导体图案108a与TFT的半导体层108彼此隔离开，用于防止背光导致的漏电流。
通常，在由4掩模工艺制得的液晶显示装置中，在数据线的下部形成有半导体图案，TFT的源极从数据线延伸至半导体层的上部。因此，半导体图案沿源极形成并与半导体层结合。结果，半导体图案形成在数据线与半导体层之间，且暴露给背光的光，由此产生漏电流(参见图2)。
相反，根据本发明，形成在数据线106与半导体层108之间的半导体图案被去除，从而防止了背光产生漏电流。数据线106和源极105a通过连接图案110a彼此电连接。特别地，半导体层108和源极105a以及漏极105b形成在栅极103的区域中，通过栅极103完全遮断了背光的光。
因此，由于去除了暴露给背光的光的半导体图案而不会产生漏电流。尽管与数据线相对应地形成半导体图案，但是该半导体图案与半导体层隔离开来，不会在TFT中产生漏电流。
这种液晶显示装置可通过4掩模工艺制得。即，通过第一掩模工艺形成栅极和选通线，通过第二掩模工艺形成半导体层、源极和漏极以及数据线。在第二掩模工艺中使用衍射掩模(或半调掩模)。通过第三掩模工艺形成接触孔(漏接触孔等)，通过第四掩模工艺形成像素电极。
另一方面，这种液晶显示装置还可以通过3掩模工艺制得。图4a和4b示出了通过3掩模工艺制得的液晶显示装置。图4a是平面图，而图4b是沿图4a的线III-III’截取的剖面图。
除了像素电极的形成位置以外，图4a和4b的液晶显示装置的整体结构与图3a和3b的液晶显示装置的相同。下面将对结构差别进行说明。
如图4a和4b所示，源极205a和数据线206形成有预定间隔，并通过连接图案210a彼此电连接。连接图案210a的一侧与数据线206的一侧相接触，而其另一侧与源极205的一侧相接触，由此使数据线206和源极205a电连接。这里，源极205a被形成为U形以形成U形沟道，从而增大TFT的开关速度。在由选通线204和数据线206限定的像素区P中形成有与TFT的漏极205b相接触的像素电极210。像素电极210的一部分还与漏极205b的一侧相接触。
另一方面，栅绝缘膜211形成在栅极203上，连接图案210a和像素图案210形成在栅绝缘膜211上。由SiOx制成的钝化层213形成在暴露在源极205a与漏极205b之间的半导体层上。钝化层213可以形成在基板的包括源极205a和漏极205b的整个表面上。然而，如果将钝化层213形成在基板的整个表面上，就必须暴露出用于和驱动单元相连的焊盘单元(未示出)。因此，增大了掩模工艺数。然而，钝化层213可以仅形成在通过Q2等离子体而露出的半导体层上，而不会增加掩模工艺。
下面将参照附图来说明使用3掩模工艺的液晶显示装置制造方法。
图5a至5d和图6a至6c示出了根据本发明的液晶显示装置的制造方法。图5a至5d是剖面图，图6a至6c是平面图。
如图5a和6a所示，制备透明基板，通过第一掩模工艺在该基板上形成选通线304以及从选通线304引出的TFT的栅极303。在基板的包括栅极303的整个表面上形成栅绝缘膜311。通过第二掩模工艺，分别在栅绝缘膜311上形成半导体图案308a和TFT的半导体层308。这里，形成半导体图案308a是为了对稍后形成的数据线306进行修补。半导体层308被形成为与栅极303相对应。PR图案350用作形成半导体图案308a和半导体层308所用的掩模，其并未被去除。
如图5b所示，在基板的包括PR图案的整个表面上淀积透明导电材料，例如ITO或IZO，并去除PR图案350。因此，如图5c所示，在像素区P中形成了像素电极310，并形成了连接图案310a，以使半导体图案308a与TFT的半导体层308相连接。
参照图5d和6d，通过第三掩模工艺形成：数据线306，与选通线304垂直交叉并部分接触连接图案310a的一侧；源极305a，形成在半导体层308上，并与数据线306间隔有预定的间隔，其一侧与连接图案310a的另一侧相连，以与数据线306电连接；以及漏极305b，形成在半导体层308上，并与源极305a间隔有预定的间隔，其一侧与像素电极310的一部分相连。
如图5d和6c所示，在暴露在源极305a和漏极305b之间的半导体层308上通过Q2等离子体工艺形成由SiOx制成的钝化层313。半导体层308由a-Si制成。当对a-Si的表面进行Q2等离子工艺时，会在其上形成SiOx。
使用3掩模工艺的液晶显示装置的制造方法简化了整个工艺，并通过省略昂贵的衍射掩模而缩减的工艺成本。
如上所述，本发明提供了一种能够防止背光所产生的漏电流的液晶显示装置，以及其制造方法。即，形成在数据线下部的半导体图案和TFT的半导体层彼此隔离开，从而去除了暴露给背光的光的半导体图案。因此，TFT的源极与数据线分隔开预定间隔，并通过利用像素电极形成的连接图案与数据线电连接。
结果，暴露给背光的光的半导体层被去除，从而防止了漏电流的产生。通过防止漏电流的产生，液晶显示装置的图像质量可以得到显著提高。
因为在不脱离本发明的精神和基本特征的情况下，可以以多种形式实施本发明，所以应该理解，上述实施例并不限于以上说明书的任意细节，除非另有指定，否则应该解释为落入所附权利要求中所限定的本发明的精神和范围内，因此，所附权利要求旨在涵盖落入其范围或者等同范围内的所有改变和修改。

Claims (16)

1、一种液晶显示装置，包括：
第一基板和第二基板；
以第一方向排列在第一基板上的多条选通线；
从所述选通线引出的栅极；
通过与所述多条选通线垂直交叉而限定多个像素的多条数据线；
形成在栅极上并与数据线分隔开预定间隔的源极和漏极；
形成在像素区中并与漏极电连接的像素电极；
用于通过接触孔将所述数据线电连接至源极的连接图案；
数据线下的半导体图案；
栅极上的半导体层，所述半导体层与所述半导体图案彼此隔离开；以及
形成在第一基板与第二基板之间的液晶层。
2、根据权利要求1所述的液晶显示装置，还包括形成在栅极与半导体层之间的栅绝缘膜。
3、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述源极被形成为U形。
4、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述漏极通过漏极接触孔与所述像素电极电连接。
5、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中在所述基板的包括数据线和源/漏极的整个表面上形成有钝化层。
6、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述连接图案的一侧部分与所述数据线的同侧部分相接触，而其另一侧部分与源极的同侧部分相接触。
7、根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中像素电极的一侧部分与漏极的同侧部分相接触。
8、根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中所述钝化层形成在源极与漏极的隔离区中。
9、根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中所述钝化层由SiOx制成。
10、根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中所述钝化层形成在所述基板的包括数据线、连接图案和源/漏极的整个表面上。
11、一种液晶显示装置的制造方法，包括以下步骤：
制备第一基板和第二基板；
形成以第一方向排列在第一基板上的多条选通线，以及多个栅极；
在所述选通线和所述栅极上形成栅绝缘膜；
在所述栅绝缘膜上形成半导体层；
在所述半导体层上形成多条数据线以通过与所述多条选通线垂直交叉而限定多个像素区，所述源极和漏极与所述数据线分隔开预定间隔；
在所述基板的包括源/漏极在内的整个表面上形成钝化层；
在所述钝化层上形成与像素区内的漏极电连接的像素电极，以及用于使所述数据线与源极电连接的连接图案；以及
在第一基板与第二基板之间形成液晶层。
12、根据权利要求11所述的制造方法，还包括以下步骤：在钝化层上形成用于使数据线与源极电连接的接触孔。
13、一种液晶显示装置的制作方法，包括以下步骤：
制备第一基板和第二基板；
形成以第一方向排列在第一基板上的多条选通线，以及多个栅极；
在第一基板上形成像素电极和连接图案；
在第一基板上形成用于通过与选通线垂直交叉而限定多个像素区的多条数据线、通过该连接图案与数据线接触的源极以及与像素电极接触的漏极，所述源/漏极与数据线分隔开预定间隔；以及
在第一和第二基板之间形成液晶层。
14、根据权利要求13所述的制造方法，还包括以下步骤：
在栅极与源/漏极之间形成半导体层；
在栅极与半导体层之间形成栅绝缘膜；以及
在暴露至源极和漏极的隔离区的半导体层上形成钝化层。
15、根据权利要求14所述的制造方法，其中所述钝化层通过O2等离子体工艺形成。
16、根据权利要求13所述的制造方法，还包括以下步骤：
在栅极与源/漏极之间形成半导体层；
栅极与半导体层之间形成栅绝缘膜；以及
在源极和漏极上形成钝化层。
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