CN101430463A - 液晶显示装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示装置及其制作方法，该液晶显示装置包括一玻璃基板，以及依次形成在玻璃基板上的栅极扫描线层、绝缘层、数据线层、存储电容、像素电极层，其中，所述绝缘层由无机膜与有机膜重叠形成或由低介电常数的无机膜或由低介电常数的有机膜形成。本发明的液晶显示装置及其制作方法可提高其开口率，并降低数据线或栅极扫描线的信号延迟。

Description

液晶显示装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置及其制作方法，特别涉及可提高开口率的液晶显示装置及其制作方法。

背景技术

传统的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器依靠阴极射线管发射电子撞击屏幕上的磷光粉来显示图像，而液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)的原理与CRT显示器完全不同，通常，液晶显示装置具有上基板和下基板，彼此有一定间隔和互相正对，形成在两个基板上的多个电极相互正对，液晶夹在上基板和下基饭之间，电压通过基板上的电极施加到液晶上，然后根据所作用的电压改变液晶分子的排列从而显示图像。但是如上所述的液晶显示装置本身自己不发射光，它需要额外的光源来显示图像，因此，液晶显示装置具有位于液晶面板后面的背光源，根据液晶分子的排列控制从背光源入射的光量从而显示图像。一般液晶显示装置的结构如下：在两块偏光片之间夹有玻璃基板、彩色滤光片、电极、液晶层和薄膜晶体管，液晶分子是具有折射率及介电常数各向异性的物质。背光源发出的光线经过下偏光片，成为具有一定偏振方向的偏振光。晶体管控制电极之间所加电压，而该电压作用于液晶来控制偏振光的偏振方向，偏振光透过相应的彩膜色层后形成单色偏振光，如果偏振光能够穿透上层偏光片，则显示出相应的颜色；根据电场强度不同，液晶分子的偏转角度也不同，透过的光强不一样，显示的亮度也不同，通过红绿蓝三种颜色的滤光片形成不同光强的组合来显示五颜六色的图像。

在显示区像素电极与数据线或者栅极扫描线层之间存在寄生电场，该寄生电场导致的结果是像素电极边缘的液晶分子由于受到非正常电压控制的影响而发生旋转，导致该部分液晶取向混乱。严重时在受外力或者温变等情况下可能导致该不受控区域边界线发生移动，而导致黑态漏光，阶调偏移。通常的解决方案如日本专利特开号2000089240所述：在对应的数据线，栅极扫描线层上方设置共通电极，通过该共通电极来屏蔽数据线，扫描线所发出的放射状电力线，从而改善显示品质。该方法对于横向电场的平面转换(in plane switch，IPS)模式的液晶显示器像素结构比较有效果，但对于普通的扭曲向列(TwistNematic，TN)，垂直排列(Vertical Alignment，VA)，光学补偿双折射(OptcalCompensated Birefringence，OCB)等模式的液晶显示装置中利用上下正对电极对液晶进行取向处理的显示模式来说存在以下缺点：首先，如果是在像素电极层制作的同时制作共通电极层，则必须在共通电极层与像素电极层之间留有比较大的空间，以利于工艺实现，其次，边缘的共通电极层与像素电极层之间容易形成寄生电场，而影响附近的液晶取向，容易发生漏光。另外，如果利用不同层进行制作，则增加掩模版数量，寄生电场亦无法避免。在利用上述方法为达到理想的现实效果，必须牺牲部分开口率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种液晶显示装置及其制作方法，通过该液晶显示装置及其制作方法在降低寄生电容的前提下提高液晶显示装置的开口率。

为达到上述目的，本发明提供一种液晶显示装置，其包括一玻璃基板，以及依次形成在玻璃基板上的栅极扫描线层、绝缘层、数据线层、存储电容、像素电极层，其实质性特点在于，所述绝缘层由无机膜与有机膜重叠形成或由低介电常数的无机膜或由低介电常数的有机膜形成。

本发明的另一技术方案为提供一种液晶显示装置的制造方法，其包括以下步骤：

在洗净的玻璃基板上溅射一层金属层，在此层金属之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第一张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成栅极配线及栅电极，共通电极层，然后剥离光刻胶；

在完成上述工艺步骤之后的基板上次沉积绝缘层、有源层和有源掺杂层，在有源掺杂层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第二张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经干蚀刻法蚀刻出薄膜晶体管部分有源区域，然后剥离光刻胶；

在完成上述工艺步骤之后的基板上溅射一层金属层，在此金属层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第三张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成数据导线图案，在保留光刻胶的状态下蚀刻形成薄膜晶体管沟道部，然后剥离光刻胶；

在完成上述工艺步骤之后的基板上均匀涂布一层有机绝缘层，有机绝缘层为丙烯树脂型光刻胶，利用第四张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经干蚀刻法形成连接通孔，丙烯树脂型光刻胶保留于基板上；

在完成上述工艺步骤之后的有机绝缘层之上溅射形成透明电极层，在此透明电极层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第五张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成像素电极图案及周边端子部，两层金属连接部等图案，最后剥离光刻胶。

本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1.提高液晶显示装置的单位面积利用效率和开口率；

2.屏蔽非正常部分的电力线，像素部分液晶取向更均一，提高显示品质；

3.大大地降低了数据线、栅极扫描线与对向共通电极之间的寄生电容，从而降低数据线或栅极扫描线的信号延迟。

附图说明

图1为本发明液晶显示装置的第一实施例示意图；

图2为沿图1的a-a’方向的剖视图；

图3为沿图1的b-b’方向的剖视图；

图4为本发明液晶显示装置的第二实施例示意图；

图5为沿图4的c-c’方向的剖视图；

图6为沿图4的d-d’方向的剖视图；

图7为沿图4的e-e’方向的剖视图；

图8为本发明液晶显示装置的第三实施例示意图；

图9为沿图8的f-f’方向的剖视图；

图10为沿图8的g-g’方向的剖视图；

图11为本发明液晶显示装置的第四实施例示意图；

图12为沿图11的x-x’方向的剖视图；

图13为沿图11的y-y’方向的剖视图；

图14为沿图11的z-z’方向的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的液晶显示装置及其制作方法作进一步的详细描述。

图1为本发明液晶显示装置第一实施例示意图，图2为沿图1的a-a’方向的剖视图，图3为沿图1的b-b’方向的剖视图。如图1、图2、图3所示，本发明的第一实施例液晶显示装置主要包括：玻璃基板101，以及形成在玻璃基板101上的栅极扫描线层102、位于栅极扫描线层102与有源层104之间的绝缘层103，数据线层105、绝缘元件108、像素电极层107、存储电容。其中，绝缘元件为有机绝缘层108，数据线层105位于像素电极层107之下；有源层104包括形成沟道的非晶硅层和位于非晶硅层与数据线金属之间形成良好欧姆接触用的掺杂非晶硅层。本实施例采用的存储电容的其中一极连接共通电极层1005，另外一极连接像素电极层107。其中共通电极层1005走线层与栅极扫描线层102利用同一层金属经曝光、蚀刻形成，共通电极层作为遮光部和存储电容一极为“Π”形构造，其上覆盖有与像素电极相同电位的数据线层金属。通过绝缘层103的电气隔绝，数据线层105被栅极扫描线层102之上，其上覆盖有有机绝缘层108；以有机绝缘层108作为光刻胶可以蚀刻接触通孔109，将像素电极上下导通。在有机绝缘层108之上覆盖有透明电极层107，像素电极层107之上涂布有使液晶定向取向的配向层。

上述栅电极层102所用材料可以为AlNd，AI，Cu，MO，MoW或Cr的一种或者为AlNd，AI，Cu，MO，MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合。所述绝缘层103由无机膜与有机膜重叠形成或由低介电常数的无机膜或由低介电常数的有机膜形成，其中无机膜材料可以为SiO2，SiNx或SiOxNy材料之一或任意组合所构成的复合，有机膜为苯并环丁烯或丙烯树脂材料形成，绝缘层为也可以为多孔介质材料形成。有机绝缘层108材料可以为高透过、低介电常数有机树脂，如丙烯树脂，苯并环丁烯(BCB)等。所述数据线层金属为Mo，MoW或Cr的一种或者为Mo，MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合。

该实施例具体的制作方法详述如下：

首先，在洗净的玻璃基板上通过溅射设备全面溅射一层具有低电阻率的金属及合金层。在此第一层金属之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第一张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成栅极配线及栅电极，共通电极层，然后剥离光刻胶。

其次，在完成上述工艺步骤之后的基板上依利用化学气相沉积法(ChemicalVapor Deposition，以下称CVD)工艺次沉积绝缘层、有源层和有源掺杂层。在有源掺杂层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第二张掩模版进行曝光、显影出所需图案。经干蚀刻法蚀刻出薄膜晶体管部分有源区域，然后剥离光刻胶。

再次，在完成上述工艺步骤之后的基板上通过溅射设备全面溅射一层具有低电阻率的金属及合金层。在此第二金属层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第三张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成数据导线图案。在保留光刻胶的状态下蚀刻形成沟道部，然后剥离光刻胶。

然后，在完成上述工艺步骤之后的基板上均匀涂布一层有机绝缘层，其中有机绝缘层为丙烯树脂型光刻胶，经硬化后树脂层厚度为2um以上。利用第四张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经干蚀刻法形成连接通孔，丙烯树脂型光刻胶保留于基板上。

最后，在完成上述工艺步骤之后的有机绝缘层之上利用低温溅射形成透明电极层。在此透明电极层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第五张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成像素电极图案及周边端子部，两层金属连接部等图案，然后剥离光刻胶。

图4为本发明液晶显示装置的第二实施例示意图，图5为沿图4的c-c’方向的剖视图，图6为沿图4的d-d’方向的剖视图，图7为沿图4的e-e’方向的剖视图。，如图4至图7所示，第二实施例的结构和原理与第一实施例相似，其中相同的部分这里不在详述，其与第一实施例的主要不同点在于：共通电极层1005金属层被制作于栅极扫描线层102之上，其上覆盖有有机绝缘层，且与数据线线利用同一层金属经曝光、蚀刻形成；数据线位于像素电极之下，共通电极层作为遮光部和存储电容一极为长条梳状构造，其下的存储电容电极通过通孔与表面的像素电极相连接，因而具有相同的电位。

第二实施例的具体的制作方法也有第一实施例相似，其与第一实施例的主要不同点在于：利用第三张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成数据导线图案及共通电极层。

图8为本发明液晶显示装置的第三实施例示意图，图9为沿图8的f-f’方向的剖视图，图10为沿图8的g-g’方向的剖视图。如图8、图9、图10所示，第三实施例的结构和原理与第一实施例相似，其中相同的部分这里不在详述，其与第一实施例的主要不同点在于：第三实施例采用的存储电容的其中一极连接栅电极层，另外一极连接像素电极。其不采用共通电极层而使用遮光金属层，其中遮光金属层与栅极扫描线层利用同一层金属经曝光、蚀刻形成。栅电极层同时作为遮光金属层和存储电容一极，并且于基板上构成网状结构，提高栅电极线的供给能力。

第三实施例的具体的制作方法也有第一实施例相似，其与第一实施例的主要不同点在于：利用第一张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成栅极配线及栅电极、遮光金属层。

图11为本发明液晶显示装置的第四实施例示意图，图12为沿图11的x-x’方向的剖视图，图13为沿图11的y-y’方向的剖视图，图14为沿图11的z-z’方向的剖视图。如图11至图14所示，第四实施例的结构和原理与第一实施例相似，其中相同的部分这里不在详述，其与第一实施例的主要不同点在于：第四实施例在像素电极层107和有机绝缘层108之间采用屏蔽电极层110、遮光金属层而不采用共通电极层，存储电容的其中一极连接屏蔽电极层110，另外一极连接像素电极层107，屏蔽电极层110与有机绝缘层108之间设置一层高介电常数绝缘层111。其中遮光金属层与栅极扫描线层利用同一层金属经曝光蚀刻形成。屏蔽电极层位110于数据线层105、栅极扫描线层102之上和像素电极层107之下，其电位为一固定电位。遮光电极层为浮置金属图案，可以由栅电极金属层制作，亦可以由数据线层金属制作。浮置的金属图案可以为像素的两边，亦可以为像素四边配置。根据设计的实际情况，可以将数据线或者栅极线兼用为像素之间的遮光图形。为提高导通能力，可以将透明的屏蔽层利用金属来制作，或者通过开接触孔利用其他金属层配线图案进行导电。

第四实施例的具体的制作方法也有第一实施例相似，其与第一实施例的主要不同点在于：利用第一张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成栅极配线及栅电极、遮光金属层；利用低温溅射方式覆盖一层透明导电层，利用第四张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成屏蔽电极层，该屏蔽电极层图案面内分布呈网格状分布，覆盖于数据导线、栅极扫描线层之上。

以上介绍的仅仅是基于本发明的较佳实施例，并不能以此来限定本发明的范围。任何对本发明的测量装置作本技术领域内熟知的步骤的替换、组合、分立，以及对本发明实施步骤作本技术领域内熟知的等同改变或替换均不超出本发明的揭露以及保护范围。

Claims (29)

1.一种液晶显示装置，其包括一玻璃基板，以及依次形成在玻璃基板上的栅极扫描线层、绝缘层、数据线层、存储电容、像素电极层，其特征在于，所述绝缘层由无机膜与有机膜重叠形成或由低介电常数的无机膜或由低介电常数的有机膜形成。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，所述绝缘层的无机膜材料为SiO2，SiNx或SiOxNy材料之一或任意组合所构成的复合。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，所述绝缘层为多孔介质材料形成。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，所述绝缘层的有机膜为苯并环丁烯材料形成。

5.如权利要求1所述的液晶显示装置，所述绝缘层的有机膜为丙烯树脂材料形成。

6.如权利要求1所述的液晶显示装置，所述数据线层与像素电极层之间设置有机绝缘层。

7.如权利要求6所述的液晶显示装置，所述有机绝缘层为有机树脂形成。

8.如权利要求6所述的液晶显示装置，所述有机绝缘层为丙烯树脂材料形成。

9.如权利要求6所述的液晶显示装置，所述有机绝缘层为苯并环丁烯材料形成。

10.如权利要求1所述的液晶显示装置，所述存储电容一极连接共通电极层，另外一极连接像素电极层。

11.如权利要求10所述的液晶显示装置，所述共通电极层作为遮光部和存储电容一极为“∏”形构造。

12.如权利要求10所述的液晶显示装置，所述共通电极层作为遮光部和存储电容一极为长条梳状构造。

13.如权利要求10所述的液晶显示装置，所述共通电极层制作于栅极扫描线层之上。

14.如权利要求10所述的液晶显示装置，所述共通电极层与栅极扫描线层利用同一层金属经曝光、蚀刻形成。

15.如权利要求10所述的液晶显示装置，所述共通电极层与数据线层利用同一层金属经曝光、蚀刻形成。

16.如权利要求1所述的液晶显示装置，所述存储电容一极连接栅电极层，另外一极连接像素电极层。

17.如权利要求1所述的液晶显示装置，所述液晶显示装置还包括一遮光金属层。

18.如权利要求17所述的液晶显示装置，所述遮光金属层与栅极扫描线层利用同一层金属经曝光、蚀刻形成。

19.如权利要求1所述的液晶显示装置，在所述像素电极层和有机绝缘层之间设置屏蔽电极层。

20.如权利要求19所述的液晶显示装置，所述屏蔽电极层连接存储电容一极，存储电容另外一极连接像素电极层。

21.如权利要求19所述的液晶显示装置，所述屏蔽电极层与有机绝缘层之间设置绝缘层。

22.如权利要求1所述的液晶显示装置，所述数据线层位于像素电极层之下。

23.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：

在洗净的玻璃基板上溅射一层金属层，在此层金属之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第一张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成栅极配线及栅电极，共通电极层，然后剥离光刻胶；

在完成上述工艺步骤之后的基板上次沉积绝缘层、有源层和有源掺杂层，在有源掺杂层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第二张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经干蚀刻法蚀刻出薄膜晶体管部分有源区域，然后剥离光刻胶；

在完成上述工艺步骤之后的基板上溅射一层金属层，在此金属层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第三张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成数据导线图案，在保留光刻胶的状态下蚀刻形成薄膜晶体管沟道部，然后剥离光刻胶；

在完成上述工艺步骤之后的基板上均匀涂布一层有机绝缘层，有机绝缘层为丙烯树脂型光刻胶，利用第四张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经干蚀刻法形成连接通孔，丙烯树脂型光刻胶保留于基板上；

在完成上述工艺步骤之后的有机绝缘层之上溅射形成透明电极层，在此透明电极层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第五张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成像素电极图案及周边端子部，两层金属连接部等图案，最后剥离光刻胶。

24.如权利要求23所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述溅射金属层的步骤通过溅射设备完成。

25.如权利要求23所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述绝缘层、有源层和有源掺杂层的沉积步骤通过化学气相沉积法完成。

26.如权利要求23所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述有机绝缘层硬化后树脂层厚度为2um以上。

27.如权利要求23所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述利用第三张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成共通电极层。

28.如权利要求23所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述利用第一张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成遮光金属层。

29.如权利要求23所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述利用第四张掩模版进行曝光、显影出所需图案，经湿蚀刻法形成屏蔽电极层。

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