CN100501515C - 一种液晶显示装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种能减少掩模工序数量的液晶显示装置及其制造方。液晶显示装置及其制造方法包括：通过第一掩模工序，在基板上形成栅极图案和公共电极；在包含栅极和公共电极的基板上顺序形成栅绝缘层和有源层；通过第二掩模工序，在所述有源层上形成源极/漏极电极；在整个基板上形成钝化层；通过第三掩模工序，在钝化层上形成感光层图案；通过使用感光层图案作为掩模蚀刻钝化层来形成暴露漏极的接触孔；在包含接触孔的感光层图案上形成导电层；在导电层上形成感光层；通过选择性地移除感光层来暴露导电层；和通过移除暴露的导电层部分、剩余的感光层和感光层图案来形成像素电极。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置及其制造方法，尤其涉及一种能在制造液晶显示装置过程中减少掩模工序数的液晶显示装置及其制造方法。
背景技术
液晶显示装置(在下文中称作LCD装置)具有重量轻、尺寸小和功率消耗低的特性，因而代替阴极射线管(CRT)而用于各种信息装置的终端或视频系统中。特别地，包括薄膜晶体管的TFT-LCD装置具有出色的响应特性并适用于较大数量的像素，因而可实现具有较高图像质量和较宽屏幕的显示装置。
在这种平板显示器中，在每个像素中都包括驱动显示装置的有源器件，如薄膜晶体管。显示装置的这种驱动方法经常称作有源矩阵驱动方法。
在有源矩阵系统中，在每个像素中以矩阵形式设置有驱动像素的有源器件。
现在将简要描述一般的有源矩阵LCD装置。
尽管没有示出，但在一般的LCD装置中垂直和水平地设置了N×M个像素。薄膜晶体管LCD装置的每个像素都包括形成在从外部驱动电路分别接收扫描信号和图像信号的栅线(没有示出)和数据线(没有示出)的交叉部分处的薄膜晶体管(没有示出)。
薄膜晶体管(没有示出)包括从栅线(没有示出)分叉出的栅极(没有示出)、从数据线分叉出的源极(没有示出)、与像素电极(没有示出)连接的漏极(没有示出)、和形成在源极(没有示出)和漏极(没有示出)之间的半导体层(没有示出)。
当通过栅线(没有示出)给栅极(没有示出)施加电压时，薄膜晶体管(没有示出)就通过半导体沟道层(没有示出)给漏极(没有示出)施加数据电压，该数据电压是通过数据线(没有示出)施加给源极(没有示出)的。
当给漏极施加数据电压时，数据电压就被施加给与漏极连接的像素电极，在像素的像素电极和公共电极(没有示出)之间产生电压差。然后，由于该电压差，在像素电极和公共电极(没有示出)之间的液晶(没有示出)的分子排列发生改变，由此改变光学透射率。
即在施加数据电压的像素与没有施加数据电压的像素之间产生视觉差。
因此，LCD装置通过具有视觉差的像素的集合而起显示装置的作用。
同时，TFT-LCD装置使用扭曲向列(TN)模式，因而具有视角有限的缺点。然而，最近已经提出了共平面切换(IPS)LCD装置，稍微改善了有限的视角。
然而，即使IPS-LCD装置实现了宽视角，但其仍具有低孔径比和低透射率的问题。为了解决这些问题，提出了散射场开关(下文中称作FFS)LCD装置。
现在将参照图1A到1E描述制造FFS LCD装置的方法。
图1A到1E是示出了依照现有技术制造液晶显示装置的方法的横截面图。
参照图1A，在基板11上沉积透明材料氧化铟锡(ITO)，然后通过使用光刻工序的第一掩模工序的曝光和显影选择性地蚀刻ITO，从而形成公共电极13。
参照图1B，在基板11上堆叠金属材料，然后通过使用光刻工序的第二掩模工序的曝光和显影将金属材料蚀刻，从而形成栅极15a。此时，在蚀刻金属材料的过程中形成存储节点电极15b、栅焊盘部分15c、和数据焊盘部分15d。
参照图1C，在整个基板11上顺序地堆叠栅绝缘层17、有源层和金属导电层，然后通过使用衍射曝光掩模的第三掩模工序的曝光和显影顺序地蚀刻该金属导电层和有源层，从而同时形成有源层图案19、源极21a、和漏极21b。
参照图1D，在整个基板11上形成钝化层23，然后通过第四掩模工序选择性地蚀刻钝化层23，从而形成暴露漏极21b的接触孔25a。此时，在蚀刻钝化层23的过程中，形成暴露栅焊盘部分15c和数据焊盘部分15d的开口25b和25c，以及接触孔25a。
参照图1E，在包含接触孔25a的整个基板11上沉积透明导电材料ITO，然后通过第五掩模工序的曝光和显影选择性地蚀刻该透明导电层，从而形成与漏极21b电连接的像素电极27a。此时，在蚀刻透明导电层的过程中，形成分别通过开口25b和25c与栅焊盘部分15c和数据焊盘部分15d连接的栅焊盘27b和数据焊盘27c，以及像素电极27a。
然而，如上所述，依照现有技术的制造LCD装置的方法具有下面的缺点。
依照现有技术的制造LCD装置的方法需要至少五个掩模工序，即形成公共电极的第一掩模工序、形成栅极的第二掩模工序、形成有源层和源极/漏极的第三掩模工序、形成与漏极连接的接触孔的第四掩模工序、以及形成像素电极的第五掩模工序。
因此，由于在制造装置的过程中需要至少五个掩模工序，所以制造工序较复杂，因而增加了制造成本。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种制造液晶显示装置(LCD装置)的方法，其能够通过减少制造装置过程中的掩模工序数来简化制造工序和降低制造成本。
为了获得这些和其它的优点并依照本发明的目的，如这里具体化和广泛描述的，提供了一种制造液晶显示装置的方法，包括：通过第一掩模工序，在基板上形成栅极和公共电极；在包含栅极和公共电极的基板上顺序形成栅绝缘层和有源层；通过第二掩模工序，在所述有源层上形成源极/漏极；在整个基板上形成钝化层；通过第三掩模工序，在钝化层上形成感光层图案；通过使用感光层图案作为掩模蚀刻钝化层来形成暴露漏极的多个孔；在包含多个孔的感光层图案上形成导电层；在导电层上形成感光层；通过选择性地移除感光层暴露导电层：和通过移除暴露的导电层部分、剩余的感光层以及感光层图案来在多个孔中形成像素电极。
为了获得这些和其它的优点并依照本发明的目的，如这里具体化和广泛描述的，提供了一种制造液晶显示装置的方法，包括：通过第一掩模工序，在第一基板上形成栅极和公共电极；在包含栅极和公共电极的第一基板上顺序形成栅绝缘层和有源层；通过第二掩模工序，在所述有源层上形成源极/漏极；在整个第一基板上形成钝化层；通过第三掩模工序，在钝化层上形成感光层图案；通过使用感光层图案作为掩模蚀刻钝化层来形成暴露漏极的多个孔；在包含多个孔的感光层图案上形成导电层；在导电层上形成感光层；通过选择性地移除感光层来暴露导电层；通过移除暴露的导电层部分、剩余的感光层和感光层图案来在多个孔中形成像素电极；在第二基板上形成黑矩阵和滤色片层；将第一基板粘结到第二基板；和在第一和第二基板之间形成液晶层。
为了获得这些和其它的优点并依照本发明的目的，如这里具体化和广泛描述的，提供了一种液晶显示装置，包括：形成在基板上的栅极和公共电极；形成在基板上的栅极绝缘层、有源层、和源极/漏极；形成在整个基板上并具有多个孔的钝化层；和形成在多个孔中的像素电极，其中所述像素电极形成在所述孔内。
当结合附图时，本发明前述的和其它的目的、特征、方面和优点将从本发明下面的详细描述而变得显而易见。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明的进一步理解，并结合构成本申请的一部分，示出本发明的各种实施方式，而且与下面的描述一起用来说明本发明的原理。在附图中：
图1A到1E是示出了依照现有技术的制造液晶显示装置的方法的横截面图；
图2是示意性示出了依照本发明的液晶显示装置的平面图；和
图3A到3J是用于描绘依照本发明的制造液晶显示装置的制造方法的沿图2中的线A-A和B-B的横截面图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的优选实施方案，附图中示出了其实例。
图2是示意性描述了依照本发明的液晶显示装置的平面图
图3A到3J是用于描绘依照本发明的制造液晶显示装置的方法的沿图2中的线A-A和B-B的横截面图。
参照图2，依照本发明的液晶显示装置(LCD装置)包括形成在栅线103和数据线115交叉区域的薄膜晶体管(没有示出)。从外部驱动电路给栅线103供给扫描信号，给数据线115供给图像信号。
薄膜晶体管(没有示出)包括从栅线103分叉出的栅极103a、从数据线分叉出的源极115a、与像素电极125a连接的漏极电极115b、和形成在源极115a和漏极115b之间的有源层(没有示出)。
此外，当通过栅线103给栅极103a施加电压时，薄膜晶体管(没有示出)通过半导体沟道层(没有示出)将通过数据线115施加给源极115a的数据电压施加给漏极115b。
当给漏极115b施加数据电压时，数据电压被施加到与漏极115b连接的像素电极125a，由此在像素中的像素电极125a与公共电极103b之间产生电压差。由于电压差，在像素电极125a与公共电极103b之间的液晶(没有示出)中分子排列发生改变。因此，光学透射率发生改变从而形成了图像。
现在将描述制造具有前述结构的LCD装置的方法。
如图3A中所示，在包含TFT区域和像素区域的基板101上顺序堆叠透明材料层，如ITO，和用于形成栅极的金属材料层，然后在用于栅极的金属材料层上涂敷第一感光层(没有示出)。
在第一掩模工序中，当用于衍射曝光的第一掩模109设置在第一感光层(没有示出)上时，照射如紫外光这样的光，然后进行显影工序，形成遮挡栅极形成区域和公共电极形成区域的第一感光层图案107a和107b。在此，位于公共电极形成区域上的一部分第一感光层图案107b比位于栅极形成区域上的另一部分107a更薄。这是可能的，因为通过第一掩模109的半透射部分109a和光阻挡部分109b用于衍射曝光，光部分地透过位于公共电极103b上的第一感光层区域，而光不透过栅极103a形成区域。
使用具有不同厚度的第一感光层图案的一部分107a和另一部分107b作为掩模顺序地蚀刻金属导电层105和透明导电层，确定栅极部分和公共电极部分。
如图3B中所示，灰化第一感光层图案107a和107b，以暴露位于公共电极103b上的金属导电层105b。在此，彻底移除位于金属导电层105a上的第一感光层图案107a，部分移除第一感光层图案107b。
如图3C中所示，使用部分移除的感光层图案107c作为掩模完全蚀刻暴露的金属导电层105b，只留下公共电极103b。
如图3D中所示，移除第一感光层图案107c，以形成栅极105a。
在整个基板101上沉积绝缘材料，如氮化物，从而形成栅绝缘层111，然后在其上顺序堆叠有源层113和金属导电层115。
在导电层115上涂敷第二感光层(没有示出)。在第二掩模工序中，当在第二感光层上设置用于衍射曝光的第二掩模时，照射如紫外光这样的光，然后进行显影工序，以形成第二感光层图案(没有示出)。在第二掩模工序中，可使用半色调掩模代替衍射掩模。
使用第二感光层图案(没有示出)作为掩模将金属导电层115和有源层113构图。
通过灰化工序移除位于有源层113沟道区域上的一部分感光层图案，从而暴露金属导电层115，然后使用第二感光层图案(没有示出)作为掩模选择性地蚀刻金属导电层115，从而形成源极115a和漏极115b。
如图3E中所示，移除第二感光层图案(没有示出)，然后在整个基板101上沉积钝化层107，然后在钝化层117上涂敷第三感光层。
在第三掩模工序中，当在第三感光层上设置衍射曝光的第三掩模121时，照射如紫外光这样的光，然后进行显影工序，从而形成第三感光层图案119a。在此，位于漏极接触孔形成区域上的一部分第三感光层图案119比其它区域的薄。这是因为通过使用衍射曝光的第三掩模121的半透射部分121b和光阻挡部分121a造成的。
如图3F中所示，通过执行灰化工序部分移除第三感光层图案119a，从而暴露位于漏极接触孔形成区域和像素电极形成区域上的一部分钝化层117。
使用第三感光层图案119a作为掩模选择性地蚀刻暴露部分的钝化层117，从而形成多个孔123a和123b。
如图3G中所示，通过溅射或沉积在包含第三感光层图案119a的整个基板101上沉积透明导电材料，如ITO或氧化铟锌(IZO)，从而形成透明导电层125。
如图3H中所示，在透明导电层125上涂敷第四感光层127。
如图3I中所示，通过执行灰化工序移除预定厚度的感光层127，从而暴露透明导电层125。
如图3J中所示，移除暴露在外部的一部分透明导电层125，然后彻底移除剩余的第四感光层127和第三感光层图案119a，由此形成与漏极115b电连接的像素电极125a和与公共电极103b交迭的像素电极125b。
同时，尽管没有示出，但在上基板(没有示出)上还选择性地形成黑矩阵、滤色片层、涂覆层和其它层。
将上基板粘附到下基板，然后在上和下基板之间形成液晶层(没有示出)，由此形成了LCD装置。
如上所述，依照本发明的LCD装置及其制造方法具有下面的效果。
依照本发明的LCD装置及其制造方法，可通过形成栅极和公共电极的第一掩模工序、形成有源层和源极/漏极的第二掩模工序、形成接触孔和像素电极的第三掩模工序可制造三个掩模工序的散射场开关(FFS)模式LCD装置。
因此，由于与通过至少五个掩模工序制造装置的现有技术相比，可通过三个掩模工序制造装置，所以减少了工序数，因而减小了制造时间和制造成本。
此外，依照本发明的制造LCD装置的方法可适用于制造TN模式LCD装置、IPS模式LCD装置以及FFS模式LCD装置。
因为在不脱离本发明精神或实质特性的情况下可以以几种形式实施本发明，所以还应当理解到，上述实施方案并不限于前面所述的任何细节，除非特别指出，而是应当在所附权利要求所确定的精神和范围内进行广泛理解，因此所附的权利要求意在包含落入权利要求的边界和范围、或者这种边界和范围的等同物内的所有改变和修改。
Claims (22)
1.一种制造液晶显示装置的方法，该方法包括：
通过第一掩模工序，在基板上形成栅极和公共电极；
在包含栅极和公共电极的所述基板上顺序形成栅绝缘层和有源层；
通过第二掩模工序，在所述有源层上形成源极/漏极；
在整个基板上形成钝化层；
通过第三掩模工序，在所述钝化层上形成第一感光层图案；
使用所述第一感光层图案作为掩模选择性地移除钝化层，从而形成多个孔；
在包含多个孔的所述第一感光层图案上形成导电层；
在所述导电层上形成第二感光层；
选择性地移除所述第二感光层，从而暴露导电层；和
选择性地移除暴露的导电层部分、剩余的所述第二感光层和所述第一感光层图案，从而形成像素电极。
2.根据权利要求1所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，通过衍射曝光工序或使用半色调掩模的工序执行所述在基板上形成栅极和公共电极的工序。
3.根据权利要求2所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述衍射曝光工序包括：
在基板上堆叠透明电极层和栅导电层；
在所述栅导电层上形成感光层，然后在其上设置衍射曝光掩模；
通过使用衍射曝光掩模执行曝光和显影工序来形成感光层图案；和
使用感光层图案作为掩模顺序地蚀刻栅导电层和透明电极层。
4.根据权利要求3所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，位于用于形成公共电极的透明电极层上方的一部分感光层图案比位于用于形成栅极的栅导电层上的另一部分的感光层图案薄。
5.根据权利要求3所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，通过灰化工序来执行所述选择性地移除所述第二感光层从而暴露导电层的步骤。
6.根据权利要求1所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述形成源极/漏极包括：
在所述有源层上形成导电层；
在导电层上形成感光层后通过使用衍射曝光掩模的衍射曝光工序曝光和显影感光层来形成感光层图案；和
通过使用感光层图案作为掩模选择性地移除有源层和导电层来确定有源层图案和源极/漏极。
7.根据权利要求6所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述衍射曝光工序包括：
在所述导电层上涂覆感光层并在其上设置衍射曝光掩模；和
通过使用衍射曝光掩模执行曝光和显影工序来形成感光层图案。
8.根据权利要求7所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，通过灰化所述感光层图案暴露位于有源层沟道区域上的一部分导电层部分。
9.根据权利要求8所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，进一步包括通过使用剩余的感光层图案作为掩模移除位于有源层沟道区域上的导电层部分来形成源极/漏极。
10.根据权利要求1所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，通过衍射曝光工序来执行所述在钝化层上形成第一感光层图案的工序。
11.根据权利要求1所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，通过灰化工序执行所述选择性地移除第二感光层而暴露导电层的工序。
12.一种制造液晶显示装置的方法，包括：
通过第一掩模工序，在第一基板上形成栅极和公共电极；
在包含栅极和公共电极的第一基板上顺序形成栅绝缘层和有源层；
通过第二掩模工序，在所述有源层上形成源极/漏极；
在整个第一基板上形成钝化层；
通过第三掩模工序，在钝化层上形成感光层图案；
使用所述感光层图案作为掩模选择性地移除钝化层，从而形成多个孔；
在包含多个孔的所述感光层图案上形成导电层；
在导电层上形成感光层；
通过选择性地移除所述感光层来暴露导电层；
移除暴露的导电层部分、剩余的所述感光层和所述感光层图案，从而在多个孔中形成像素电极；
在第二基板上形成黑矩阵和滤色片层；
将第一基板粘结到第二基板；和
在第一和第二基板之间形成液晶层。
13.根据权利要求12所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，通过衍射曝光工序或使用半色调掩模的工序执行所述在第一基板上形成栅极和公共电极的工序。
14.根据权利要求13所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述衍射曝光工序包括：
在所述第一基板上堆叠透明电极层和栅导电层；
在所述栅导电层上涂覆感光层，然后在其上设置衍射曝光掩模；
通过使用衍射曝光掩模执行曝光和显影工序来形成感光层图案；和
使用感光层图案作为掩模顺序蚀刻栅导电层和透明电极层。
15.根据权利要求14所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，位于用于形成公共电极的透明电极层上方的一部分感光层图案比位于用于形成栅极的栅导电层上的另一部分的感光层图案更薄。
16.根据权利要求14所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，通过灰化工序来执行通过选择性地移除所述感光层来暴露导电层的步骤。
17.根据权利要求13所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述形成源极/漏极包括：
在所述有源层上形成导电层；
在所述导电层上形成感光层后通过使用衍射曝光掩模的衍射曝光工序曝光和显影感光层来形成感光层图案；和
通过使用感光层图案作为掩模选择性地移除有源层和导电层来确定有源层图案和源极/漏极。
18.根据权利要求17所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，所述衍射曝光工序包括：
在所述导电层上涂覆感光层并在其上设置衍射曝光掩模；和
通过使用衍射曝光掩模执行曝光和显影工序来形成所述感光层图案。
19.根据权利要求18所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，通过灰化所述感光层图案来暴露位于有源层沟道区域上的导电层部分。
20.根据权利要求18所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，进一步包括通过使用所述感光层图案作为掩模移除位于有源层沟道区域上的导电层部分来形成源极/漏极。
21.根据权利要求12所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，通过衍射曝光工序来执行所述在钝化层上形成感光层图案的工序。
22.根据权利要求12所述的制造液晶显示装置的方法，其特征在于，通过灰化工序执行所述通过选择性地移除感光层而暴露导电层的工序。
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