CN100573284C - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示装置及其制造方法，其通过以曲折形状形成下层的侧表面来防止由于在对上层进行构图的过程中的蚀刻溶液而导致的上层的断连，从而使上层和下层之间的接触面积增加，该用于制造液晶显示装置的方法包括：在基板上形成有源图案，该有源图案具有被部分地形成曲折的侧表面；在基板上形成第一绝缘层；在有源图案上形成栅电极，该栅电极与有源图案的曲折形的侧表面交叉；在基板上形成第二绝缘层；形成源电极和漏电极，它们与有源图案的特定区域电连接；以及形成电连接到漏电极的像素电极。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置及其制造方法，具体地，涉及一种通过防止导电层的断连而具有提高的成品率(yield)的液晶显示器及其制造方法。
背景技术
近来，由于信息显示器，尤其是便携式信息显示器，已经引起了极大的注意，所以已经在积极地研究可以取代现存的阴极射线管(CRT)的薄且重量轻的平板显示(FPD)装置并将其商业化。特别地，在这些FPD装置中，液晶显示(LCD)装置作为一种通过利用液晶的光学各向异性来显示图像的装置，由于其高分辨率、色彩着色能力、图像质量等已经广泛地用于笔记本电脑或者台式机监视器。
LCD装置大体上包括第一基板(即，滤色器基板)、第二基板(即，阵列基板)和位于滤色器基板和阵列基板之间的液晶层。
以下，将参照图1详细解释现有技术的LCD装置的结构。
图1是示意性地示出现有技术的LCD装置的立体图。
如图1所示，LCD装置包括滤色器基板5、阵列基板10和置于滤色器基板5和阵列基板10之间的液晶层30。
滤色器基板5包括：滤色器C，其具有用于着色(即，R(红色)、G(绿色)和B(蓝色))的多个子滤色器7；黑底6，其位于子滤色器7之间，用于防止光透过液晶层30；和透明公共电极8，用于将电压施加到液晶层30。
阵列基板10包括：多条选通线16和数据线17，它们垂直和水平排列从而限定多个像素区P；薄膜晶体管T，其用作开关元件并且形成在各条选通线16和各条数据线17之间的各个交叉处；和像素电极18，其形成在像素区P上。
具有这种构造的滤色器基板5和阵列基板10通过形成在图像显示区的外围的密封剂(未显示)相互面对地接合，从而构成LCD面板。滤色器基板5和阵列基板10通过利用形成在滤色器基板5或阵列基板10上的接合键(bonding key)(未示出)而相互接合。
关于LCD装置的构造，上层通常布置在下层上同时与下层交叉。这里，当对上层进行构图的同时表示下层的倾斜角的锥度(taper)较劣时，上层发生断连，现在将对此进行描述。
图2A至图2C是示出了现有技术图案形成方法的连续工艺的平面图，该方法显示了栅电极形成在有源图案上的情况。
此外，图3A至图3C是示出现有技术图案形成方法的连续工艺的剖视图，具体地，是沿线A-A’截取的剖视图，这些剖视图连续地示出了在图2A至图2C中示出的图案形成方法。
如图2A和图3A所示，在基板10上形成由硅薄膜形成的有源图案24。
如图2B和图3B所示，在基板10的整个表面上顺序地淀积绝缘膜15A和导电层20。
这里，在作为下层的有源图案24的锥度较优的情况下，作为上层的导电层20充分地淀积。相反，在有源图案24的锥度较劣的情况下，在导电层20和有源图案24之间的界面处形成空隙V(void V)。
这里，所述锥度表示被构图为一定形状的某薄膜的倾斜角。
如图2C和图3C所示，在利用光刻对导电层20进行构图的工艺中，蚀刻溶液被引入空隙V，这可导致当对栅电极21进行构图时栅电极21的断连D。
具体地，当在下层的锥度较劣的状态下以湿法蚀刻的方式形成上层时，常常会导致上层的断连。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种液晶显示(LCD)装置及其制造方法，该液晶显示装置能够防止由于在对上层进行构图的过程中的蚀刻溶液而导致的上层的断连。
为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，如在此实施并广义描述的，提供了一种制造液晶显示装置的阵列基板的方法，所述方法包括：在基板上形成有源图案；在所述基板上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成栅电极，所述栅电极与所述有源图案交叉，其中，所述有源图案具有曲折形状；在所述基板上形成第二绝缘层；形成连接到所述有源图案的源电极和漏电极；以及形成连接到所述漏电极的像素电极。
为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，一种液晶显示装置的阵列基板，包括：有源图案，形成在基板上；第一绝缘层，形成在所述基板上；栅电极，形成在所述第一绝缘层上，其中，所述有源图案具有曲折形状；第二绝缘层，形成在所述基板上；源电极和漏电极，形成在所述基板上并连接到所述有源图案；和像素电极，连接到所述漏电极。
为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，一种包括滤色器基板、阵列基板和其间的液晶层的液晶显示装置，所述阵列基板包括：有源图案，形成在基板上；第一绝缘层，形成在所述基板上；栅电极，形成在所述第一绝缘层上，其中，所述有源图案具有曲折形状；第二绝缘层，形成在所述基板上；源电极和漏电极，形成在所述基板上并连接到所述有源图案；和像素电极，连接到所述漏电极。
为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，一种用于在基板上形成彼此交叉的上层和下层的方法，所述方法包括：在所述基板上形成所述下层，所述下层具有曲折形状；在所述下层上形成与所述下层交叉的所述上层；以及通过蚀刻对所述上层进行构图。
为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，一种用于制造液晶显示装置的方法，包括：提供滤色器基板和阵列基板，并在所述滤色器基板和所述阵列基板之间形成液晶层；其中，提供所述阵列基板的步骤包括：在基板上形成栅电极；在所述栅电极上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成有源图案，所述有源图案与所述栅电极交叉，其中，所述栅电极具有曲折形状；在所述有源图案上形成第二绝缘层；形成连接到所述有源图案的源电极和漏电极；以及形成连接到所述漏电极的像素电极。
为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，一种液晶显示装置的阵列基板，包括：栅电极，形成在基板上；第一绝缘层，形成在所述栅电极上；有源图案，形成在所述第一绝缘层上，其中，所述栅电极具有曲折形状；第二绝缘层，形成在所述有源图案上；源电极和漏电极，形成在所述第二绝缘层上并连接到所述有源图案；和像素电极，连接到所述漏电极。
下面将结合附图来详细地描述本发明，本发明的前述和其他目的、特征、方面和优点将会变得更加显而易见。
附图说明
包括的附图提供对本发明的进一步的理解，附图被并入并且构成说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例并与说明书一起用来解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示意性地示出现有技术的LCD装置的结构的立体图；
图2A至图2C是连续地示出现有技术的图案形成方法的平面图；
图3A至图3C是连续地示出现有技术的图案形成方法的剖视图；
图4A和图4B是示意性地示出根据本发明实施例的图案形成方法的平面图；
图5A和图5B是示意性地示出根据本发明实施例的图案形成方法的剖视图；
图6是示意性地示出根据本发明实施例的不同形状的下层图案的平面图；
图7是部分地示出根据本发明实施例的LCD装置的阵列基板的平面图；以及
图8A至图8F是沿线IV-IV’截取的剖视图，其顺序地示出了图7所示的阵列基板的制造工艺。
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明。
以下，将参照附图来描述根据本发明的LCD装置及其制造方法的优选实施例。
图4A和图4B是顺序地示出根据本发明实施例的图案形成方法的平面图。
另外，图5A和图5B是示意性地示出根据本发明实施例的图案形成方法的剖视图，其通过利用沿线B-B’截取的剖视图示出了图4A和图4B中示出的图案形成方法。
这里，实施例示例性地显示了栅电极形成在有源图案上的情况，但是本发明并不限于此。本发明还可应用到以湿法蚀刻的方式在某一下层上形成某一上层的任何情况。
如图4A和图5A所示，在基板110上布置由硅薄膜形成的有源图案124。
这里，有源图案124的与上层交叉的两个侧表面被构图为具有曲折形。这里，曲折以三角形形成。
然后，如图4B和5B所示，绝缘层115A和导电层(未示出)顺序地淀积在基板110的整个表面上。
这里，在有源图案124(即，下层)的锥度极好的情况下，导电层(即，上层)充分地淀积在有源图案124上。然而，在有源图案124的锥度较劣的情况下，会在有源图案124和导电层之间的界面处形成空隙V。
这里，锥度表示被构图为一定形状的某薄膜的倾斜角。
尽管在有源图案124和导电层之间的界面处形成了空隙V，但是，在空隙V内的蚀刻溶液的流动通路被延伸，因此可防止经构图的栅电极121的断连。即，有源图案124的侧表面的曲折图案使得在对栅电极121进行构图的过程中蚀刻溶液沿其被引入的流动通路被延伸。此外，即使在有源图案124和导电层之间的界面处形成空隙V，仍可防止整个栅电极121的断连。
因此，用于延伸蚀刻溶液的流动通路的下层的图案可具有各种形状，可延伸蚀刻溶液的流动通路的任何形状都是可用的。
图6是示意性地示出根据本发明实施例的具有不同形状的下层的图案的平面图，其示例性地示出了具有方形曲折形状的有源图案224。
这里，根据下层的图案形状，薄膜晶体管可具有不同的特征。因此，下层的图案形状取决于它的用途。
断连可直接发生在上层和下层之间，甚至也可发生在如本发明所示的绝缘层置于上层和下层之间的情况下。此外，根据绝缘层的淀积，断连可增多或减少。因此，可根据介于上层和下层之间的材料的类型来确定下层的图案形状。
图7是部分地示出了根据本发明实施例的LCD装置的阵列基板的平面图，具体地，示出了包括薄膜晶体管的一个像素。
实际上，LCD装置包括由N条选通线和M条数据线限定的N×M个像素，其中，N条选通线和M条数据线中的每条相互交叉。然而，为了提供简洁的解释，附图示出了一个像素。
本发明的实施例示出了使用多晶硅薄膜作为沟道层的多晶硅薄膜晶体管，然而，本发明可并不限于此。本发明还可以采用无定形硅薄膜作为薄膜晶体管的沟道层。
此外，本发明的实施例示例性地描述了在将栅电极(即，上层)堆叠在有源图案(即，下层)上的情况下的图案形成方法，但是，本发明可并不限于此。
如图7所示，阵列基板110设置有选通线116和数据线117，它们水平和竖直地布置在阵列基板110上以限定像素区。用作开关器件的薄膜晶体管形成在选通线116和数据线117之间的各交叉处。像素电极118形成在每个像素区内，像素电极118与薄膜晶体管相连接以驱动滤色器基板(未示出)的公共电极和液晶(未示出)。
薄膜晶体管包括：栅电极121，其连接到选通线116；源电极122，其连接到数据线117；和漏电极123，其连接到像素电极118。薄膜晶体管还包括：第一绝缘层和第二绝缘层(未示出)，用于使栅电极121与源电极122、栅电极121与漏电极123之间绝缘；和有源图案124，用于通过供应到栅电极121的栅极电压在源电极122和漏电极123之间形成导电沟道。
这里，源电极122的一部分通过形成在第一绝缘层和第二绝缘层中的接触孔140A与有源图案124的源区电连接，漏电极123的一部分通过第二接触孔140B与有源图案124的漏区电连接。源电极122的另一部分也沿一个方向延伸，从而形成数据线117的一部分，漏电极123的另一部分向像素区延伸，从而通过形成在第三绝缘层(未示出)中的第三接触孔140C与像素电极118电连接。
如上所述，有源图案124的其中有栅电极121穿过的两个侧表面具有曲折形状。因此，可防止当对栅电极121进行构图时发生的栅电极121的断连，这个将在以下的制造LCD装置的过程中详细地解释。
图8A至图8F是顺序地示出沿线IV-IV’截取的图7中示出的阵列基板的制造工艺的剖视图。
如图8A所示，使用光刻工艺来形成有源图案124，有源图案124是由透明绝缘材料(例如，玻璃)形成的基板110上的硅层。
这里，由二氧化硅层SiO2构成的缓冲层可先形成在基板110上，然后有源图案124形成在该缓冲层上。缓冲层防止存在于玻璃基板110中的杂质(例如钠(Na))被引入上层。
有源图案124可由无定形硅薄膜或结晶硅薄膜形成，但是本发明的实施例显示了有源图案由结晶的多晶硅薄膜形成的情况。这里，可通过将无定形硅薄膜淀积在基板上，然后对其采用各种结晶方法来形成多晶硅薄膜，现在将对其进行解释。
首先，可通过采用各种方法来淀积无定形硅，具体地，通过诸如低压化学气相淀积(LPCVD)和等离子体增强化学气相淀积(PECVD)的代表性方法来淀积无定形硅。
这里，可在执行脱氢工艺后执行结晶，其中，脱氢工艺用于去除存在于无定形硅薄膜中的氢原子。
用于使无定形硅薄膜结晶的方法大体上包括固相结晶(SPC)法和利用激光的准分子激光退火(ELA)法，其中，在固相结晶(SPC)法中，无定形硅薄膜在高温的炉内被热处理。
激光结晶通常使用利用脉冲型激光的准分子激光退火法。然而近来，正在研究连续侧向固化(SLS)法，在连续侧向固化法中，晶粒在水平方向增长从而改善结晶特性。
这里，有源图案的侧表面具有曲折状图案。
接着，如图8B所示，第一绝缘层115A和第一导电层(未示出)顺序地形成在其上已经形成有有源图案124的基板110的整个表面上。
第一导电层可由低电阻的不透明导电材料形成，这种不透明导电材料如铝(Al)、铝合金、钨(W)、铜(Cu)、铬(Cr)、钼(Mo)等。
然后使用光刻工艺来选择性地对第一导电层进行构图，从而在基板110上形成栅电极121和选通线(未示出)。
如上所述，有源图案124的侧表面具有曲折形状，从而增大有源图案124(即，下层)和栅电极121(即，上层)之间的接触面积。因此，可防止由于在对栅电极121进行构图的过程中的蚀刻溶液而导致的栅电极121的断连。因此，在上层和下层之间的接触面积增大的情况下，在对下层进行构图的过程中可将蚀刻溶液的流动通路延伸。结果，即使在上层和下层之间的界面处形成空隙，也可以防止上层的断连。
其后，使用栅电极121作为掩模，这样将杂质离子注入有源图案124的特定区域中，从而形成作为欧姆接触层的源区124a和漏区124b。这里，栅电极121被用作离子阻挡物(ion stopper)，其防止掺杂剂被引入有源图案124的沟道区124c。
根据注入的掺杂剂的类型，改变有源图案124的电学特征。如果注入的掺杂剂是第三族的元素(例如硼(B))，则它用作P型薄膜晶体管，而如果注入的掺杂剂是第五族的元素(例如磷(P))，则它用作N型薄膜晶体管。
这里，用于活化注入的掺杂剂的工艺可在离子注入工艺后执行。
然后，如图8C所示，第二绝缘层115B被淀积在其上已经形成有栅电极121和选通线的基板110的整个表面上。其后，使用光刻工艺去除第一绝缘层115A和第二绝缘层115B的部分区域，从而形成第一接触孔140A和第二接触孔140B，其中，第一接触孔140A部分地暴露源区124a，第二接触孔140B部分地暴露漏区124b。
为了获得高孔径比，第二绝缘层115B可由透明的有机绝缘材料(如苯并环丁烯(BCB)或丙烯酸基树脂)形成。
接下来，如图8D所示，第二导电层(未示出)淀积在基板110的整个表面上。然后用光刻工艺选择性地对第二导电层进行构图，从而形成源电极122和漏电极123，其中，源电极122通过第一接触孔140A与源区124a电连接，漏电极123通过第二接触孔140B与漏区124b电连接。
这里，源电极122沿一个方向部分地延伸，从而形成数据线117。
如图8E所示，第三绝缘层115C淀积在基板110的整个表面上。然后利用光刻工艺形成第三接触孔140C，第三接触孔140C部分地暴露漏电极123。
接着，如图8F所示，在其上已形成有第三绝缘层115C的基板110的整个表面上形成第三导电层(未示出)。然后使用光刻工艺对第三导电层进行构图，从而形成像素电极118，该像素电极118通过接触孔140C与漏电极123电连接。
因为在不脱离本发明的精神或本质特点的情况下，本发明可以以几种形式来实现，所以应该理解，上述实施例并不受上述细节的限制，除非有特别说明，而是应该被广义地理解为在所附权利要求限定的精神和范围内，因此落入权利要求的界限和范围内或这些界限和范围的等同物内的所有改变和修改旨在被所附的权利要求所包含。
Claims (4)
1、一种用于制造液晶显示装置的阵列基板的方法，该方法包括：
在基板上形成有源图案；
在形成有所述有源图案的所述基板上形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层上形成栅电极，所述栅电极与所述有源图案交叉，
其中，所述有源图案的两个侧表面具有多个曲折图案，以使在对所述栅电极进行构图的过程中蚀刻溶液沿其被引入的流动通路被延伸，以及
其中，所述多个曲折图案形成在所述有源图案的与所述栅电极交叉的部分上；
在所述基板上形成第二绝缘层；
形成连接到所述有源图案的源电极和漏电极；以及
形成连接到所述漏电极的像素电极。
2、根据权利要求1所述的方法，还包括在所述源电极和所述漏电极上形成第三绝缘层。
3、一种用于液晶显示装置的阵列基板，包括：
有源图案，形成在基板上；
第一绝缘层，形成在形成有所述有源图案的所述基板上；
栅电极，形成在所述第一绝缘层上，
其中，所述有源图案的两个侧表面具有多个曲折图案，以使在对所述栅电极进行构图的过程中蚀刻溶液沿其被引入的流动通路被延伸，以及
其中，所述多个曲折图案形成在所述有源图案的与所述栅电极交叉的部分上；
第二绝缘层，形成在所述基板上；
源电极和漏电极，形成在所述基板上并连接到所述有源图案；和
像素电极，连接到所述漏电极。
4、一种包括滤色器基板、阵列基板以及滤色器基板和阵列基板之间的液晶层的液晶显示装置，
所述阵列基板包括：
有源图案，形成在基板上；
第一绝缘层，形成在所述基板上；
栅电极，形成在所述第一绝缘层上，
其中，所述有源图案的两个侧表面具有多个曲折图案，以使在对所述栅电极进行构图的过程中蚀刻溶液沿其被引入的流动通路被延伸，以及
其中，所述多个曲折图案形成在所述有源图案的与所述栅电极交叉的部分上；
第二绝缘层，形成在所述基板上；
源电极和漏电极，形成在所述基板上并连接到所述有源图案；和
像素电极，连接到所述漏电极。
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