CN101470307B - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，包括：衬底、设置在衬底上的第一导电层、用于覆盖第一导电层的栅极绝缘层以及设置在栅极绝缘层上的第二导电层，其中第一导电层包含第一次数据线和栅极线，第二导电层包含源极和共用电极，并且将共用电极设置为对应于第一次数据线，以及用五道光刻蚀刻工艺来制作上述结构的方法。

Description

液晶显示装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置及其制造方法，尤其涉及一种具有改善的耦合效应的液晶显示装置以及用五道光刻蚀刻工艺制作的方法。

背景技术

由于液晶显示器(Liquid-Crystal Display，LCD)具有体积小、辐射低等优点，所以液晶显示器已成为市场上最常见的显示器。

请参考图1，图1为公知的液晶显示器的像素结构俯视图。如图1所示，公知的液晶显示器的像素结构10由两个相邻的数据线12与个两相邻的扫描线14所定义。各像素结构10包括薄膜晶体管18、像素电极20以及共用电极22。请再参考图2，并且参考图1。图2是图1的液晶显示器沿着AA’线的剖面示意图，即为沿着数据线12剖面方向的剖面示意图，其中图2中示出了两个相邻的像素结构10的剖面示意图。如图2所示，公知的液晶显示器包括第一衬底24、第二衬底32以及设置在第一衬底24与第二衬底32之间的液晶层34。第一衬底24上依次包括共用电极22、覆盖在共用电极22与第一衬底24上的栅极绝缘层26、设置在栅极绝缘层26上的数据线12、覆盖在数据线12和栅极绝缘层26上的保护层30，以及设置在保护层30上的像素电极20。第二衬底32包括黑色矩阵36，其设置在面对于第一衬底24的侧边。

对于各像素结构10而言，共用电极22与位于其上方的像素电极20构成储存电容。另外，由于数据线12的两侧是漏光区，因此共用电极22除了作为储存电容的下电极之外，还与第二衬底32上对应于数据线12的黑色矩阵36共同发挥遮蔽数据线12两侧的漏光区的作用。然而由于数据线12与像素电极20两者之间会有耦合效应(Cpd，capacitance between pixel and data line)，因此，若要避免像素电极20与数据线12间的耦合效应，就必须加大两者间的距离，但随着距离的增加，意味着数据线12两侧的漏光区将更为扩大，因而必须加大共用电极20与黑色矩阵36的宽度来遮蔽此漏光区。如此，将会影响开口率，特别是由于黑色矩阵36是设置在第二衬底32上，考虑到第一衬底24与第二衬底32的对位误差，黑色矩阵36的宽度在设计上必须考虑此误差而必须进步加宽，因而会导致像素结构的开口率的缩小。因此，如何在不影响开口率的前提下，减少像素电极与数据线间的耦合效应，已成为业界极力改善的课题。

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用五道光刻蚀刻工艺制造的方法，以改善公知技术的像素电极和数据线之间产生的耦合效应，并且提高液晶显示装置的开口率。

为实现上述目的，本发明提供一种液晶显示装置，其包括：衬底、设置在该衬底上的第一导电层、覆盖该第一导电层的栅极绝缘层、设置在该栅极绝缘层上的第二导电层、覆盖该第二导电层的保护层、设置在该保护层上的像素电极以及设置在该保护层上的连接导线。该第一导电层包括第一次数据线和栅极线，并且该第二导电层包括源极和不透明的共用电极，其中将该共用电极设置为对应于该第一次数据线。其中，源极的宽度大于栅极线的宽度。

为实现上述目的，本发明进一步提供一种液晶显示装置，其包括：衬底、设置在该衬底上的第一导电层、覆盖该第一导电层的栅极绝缘层、设置在该栅极绝缘层上的第二导电层、覆盖该第二导电层的保护层、设置在该保护层上的像素电极以及设置在该保护层上的连接导线。该第一导电层包括第一次数据线和栅极线，并且该第二导电层包括源极和不透明的共用电极，其中该像素电极部分地与该共用电极重叠。其中，源极的宽度大于栅极线的宽度。

为实现上述目的，本发明进一步提供一种制作液晶显示装置的方法，包括：提供衬底；进行第一光刻蚀刻工艺，在该衬底上形成第一次数据线、第二次数据线和栅极线；形成栅极绝缘层以覆盖该衬底；进行第二光刻蚀刻工艺，在该栅极绝缘层上形成半导体层；进行第三光刻蚀刻工艺，在该栅极绝缘层上形成源极、漏极和不透明的共用电极；形成保护层，以覆盖该衬底；进行第四光刻蚀刻工艺，在该保护层上形成第一穿孔与第二穿孔；以及，进行第五光刻蚀刻工艺，是该保护层上形成像素电极和连接导线。

本发明通过将数据线设置在第一导电层，进而加大数据线和像素电极之间的距离，并且将共用电极设置在第二导电层作为屏蔽，以降低数据线和像素电极之间的耦合效应，因而可以缩减各像素电极之间的距离，使液晶显示装置的开口率增加。本发明还提供只需五道光刻蚀刻工艺的步骤，以完成具有改善耦合效应的液晶显示装置。

附图说明

图1是公知的液晶显示器的像素结构的俯视图。

图2是图1的液晶显示器沿着AA’线的剖面示意图。

图3到图7是本发明第一实施例制作液晶显示装置的像素结构的方法示意图。

图8是图7的像素结构沿着BB’线的剖面示意图。

图9是图7的像素结构沿着CC’线的剖面示意图。

图10到图12是本发明第二实施例制作液晶显示装置的像素结构的方法示意图。

图13是图12的像素结构沿着DD’线的剖面示意图。

图14是图12的像素结构沿着EE’线的剖面示意图。

具体实施方式

请参考图3到图7，图3到图7是本发明第一实施例制作液晶显示装置的像素结构的方法示意图。首先，如图3所示，提供第一衬底(图3到图7未示)，然后进行第一道光刻蚀刻工艺，在第一衬底上形成第一导电层，其中第一导电层包括多条栅极线104、多条次数据线106，两条平行的栅极线104与两条位于其间且相邻的次数据线106形成像素区108。然后，再将栅极绝缘层(图3到图7未示)覆盖到第一导电层和第一衬底102上。接着，如图4所示，进行第二道光刻蚀刻工艺，在栅极绝缘层上形成半导体层110，半导体层110包括非晶硅层以及掺杂层(图中未示)，例如N型掺杂层，分别依次设置在栅极绝缘层上。接着，如图5所示，进行第三道光刻蚀刻工艺，在栅极绝缘层和半导体层110上形成第二导电层，其中位于各像素区108内的第二导电层包括漏极112、源极114以及共用电极116。在各像素区108内，漏极112、源极114、半导体层110以及部分地与半导体层110重叠的栅极线104构成薄膜晶体管118，并且共用电极116与次数据线106部分地重叠。然后，再将保护层(图5到图7未示)覆盖在第二导电层和栅极绝缘层上。接着，如图6所示，进行第四道光刻蚀刻工艺，在各像素区108内的保护层形成第一穿孔119以及第二穿孔126，其中第一穿孔119包括第一次穿孔120、第二次穿孔122以及第三次穿孔124。将第一次穿孔120设置为对应于源极114，而将第二次穿孔122与第三次穿孔124设置为分别对应位于栅极线104两侧并且不与源极114和共用电极116重叠的两条次数据线106，将第二穿孔设置为对应于漏极112。最后，如图7所示，进行第五道光刻蚀刻工艺，在各像素区108内的保护层上形成像素电极128和连接导线130，其中将像素电极128填入第二穿孔126中，由此与漏极112电连接，而将连接导线130填入第一次穿孔120、第二次穿孔122和第三次穿孔124中，由此电连接两条相邻的次数据线106和源极114，即完成本实施例的像素结构100。像素电极128与连接导线130电绝缘，并且由同一透明导电材料所构成，例如：铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)等，但不限于此。值得注意的是，本实施例的像素结构100总共仅需使用五道光刻蚀刻工艺即可完成制作。

另外，为了更清楚说明本实施例的像素结构100，请参考图8，图8是图7的像素结构沿着BB’线的剖面示意图。如图8所示，在各像素区中，第二穿孔126经由蚀刻工艺蚀穿过保护层132，而停止在具有金属材料的漏极112上，使漏极112得以被曝露，因此，在下一步骤的光刻蚀刻工艺中所形成的像素电极128方能电连接到漏极112。另外，在第一穿孔119中，第一次穿孔120经由蚀刻工艺蚀穿过保护层132，而停止在具有金属材料的源极114，使源极114得以曝露，而第二次穿孔122与相邻像素区的第三次穿孔124皆经由蚀刻工艺蚀穿过保护层132以及栅极绝缘层134，而停止在具有金属材料的次数据线106，使两条位在同一栅极线104两侧且相邻的次数据线106分别得以曝露。因此，形成在保护层132上的连接导线130会填入第一次穿孔120、第二次穿孔122和第三次穿孔124中，使连接导线130得以经过第一次穿孔120电连接到源极114，并经过第二次穿孔122以及第三次穿孔124电连接到两条位于同一栅极线104两侧且相邻的次数据线106，因此，两条位于同一栅极线104两侧且相邻的次数据线106可经过连接导线130电连接在一起并且电连接到源极114，所以使位于同一直线上原本未电连接的次数据线106电连接在一起，以构成完整的数据线。在本实施例中，沿着BB’线的源极114部分地与两条相邻的次数据线106重叠，使沿着BB’线部分的源极114的宽度大于栅极线104的宽度。所以值得注意的是，经过上述的结构，本实施例的数据线得以位于第一导电层中，因而与像素电极128之间具有较远的距离，进而降低两者间的耦合效应。而且，共用电极116和连接导线130之间间隔有保护层132而使得相互电绝缘。

为了说明本实施例对开口率的提高与对耦合效应的改善，请参考图9，图9是图7的像素结构沿着CC’线的剖面示意图。如图9所示，液晶显示装置的像素结构100进一步包括第二衬底136和液晶层138，其中第二衬底136设置在第一衬底102具有像素结构100的一侧，而液晶层138则设置在第一衬底102与第二衬底136之间。在两个相邻像素区108中的第二衬底136相对在第一衬底102的一侧设置有遮光层140，将遮光层140设置为对应于次数据线106，并且遮光层140部分地与相邻像素区108的像素电极128的边缘重叠，用以遮蔽像素电极128边缘的漏光区射出的光线。在本实施例中，共用电极116与像素电极128部分地重叠，并且其宽度大于次数据线106的宽度，并且共用电极116的宽度为次数据线宽度的0.8倍到3.5倍时可得优选的开口率，因此共用电极116具有屏蔽像素电极128与次数据线106之间的耦合效应的功能。并且经过共用电极116的屏蔽，像素电极128的边缘与次数据线106相邻，甚到可部分重叠余次数据线106。因此，两个相邻像素区的像素电极128间的距离可缩减到小于公知技术的距离，漏光区间的距离也因而缩小，所以用于遮蔽漏光区的遮光层140的宽度也可以相对地减小，例如可减小到6微米。因此，经过遮光层140的面积减少，使背光源穿透像素结构100的光线量增加，代表着本实施例的液晶显示装置100的开口率也相对地提高。

另外，在本实施例中，像素电极128、与像素电极128重叠的共用电极116以及其间的保护层132构成储存电容。由于共用电极116是第二导电层，与公知技术相比，本实施例的储存电容厚度只有保护层132的厚度，使储存电容在一单位面积内的储存电容值因而提高。因此，可缩小共用电极的面积，并且使耦合电容占电容总效应的比例下降，以减少耦合效应的发生，进而提高液晶显示器的显示效果并且提高开口率。

然而，本发明的实施例并不限于上述实施例。为了方便说明，与上述实施例相同的部分将不再详述，并且与图3到图9相同的元件将使用相同的标号。请参考图10到图12，图10到图12是本发明第二实施例制作液晶显示装置的像素结构的方法示意图。在进行第二道光刻蚀刻工艺之前，本实施例的制作方法都与第一实施例的制作方法相同，因此不再赘述。本实施例液晶显示装置的像素结构200制作方法将从进行第二道光刻蚀刻工艺的步骤后开始，接着，如图10所示，进行第三道光刻蚀刻工艺，在各像素区108中的栅极绝缘层(图10到图12未示)与半导体层110上形成第二导电层，第二导电层包括漏极112、源极114以及共用电极116，其中共用电极116具有开口202，用于曝露出部分次数据线106。然后，再在第二导电层与栅极绝缘层上覆盖保护层(图10到图12未示)。接着，如图11所示，进行第四道光刻蚀刻工艺，在保护层上形成第一穿孔119和第二穿孔126，其中将第一穿孔119设置为对应于源极114并且部分地与二位于栅极线104两侧的次数据线106重叠，将第二穿孔设置为对应于漏极112。最后，如图12所示，进行第五道光刻蚀刻工艺，在保护层上形成像素电极128和连接导线130，其中将连接导线130填入第一穿孔119之内，由此电连接两条相邻的次数据线106以及源极114。像素电极128则填入第二穿孔126之内，由此电连接漏极112，即完成了本实施例的像素结构200制作。

请参考图13，图13为图12的像素结构沿着DD’线的剖面示意图。如图13所示，本实施例不同于第一实施例的部分在于第一穿孔119，由于第四道光刻蚀刻工艺并不会蚀穿过金属材料，因此与源极114重叠的部分，蚀刻物质会蚀穿源极114上方的保护层132，使源极114得以曝露。与两条相邻的次数据线106重叠的部分，蚀刻物质会蚀穿过次数据线106上方的栅极绝缘层134以及保护层132，使次数据线106被曝露。因此在第五道光刻蚀刻工艺所形成的连接导线130得以填入第一穿孔119，并且电连接到源极114和两条相邻的次数据线106。因此，相邻的次数据线106经过连接导线130电连接在一起，而构成数据线。在本实施例中，为了让第一穿孔119得以曝露部分次数据线106，沿着DD’线的源极114部分地与二相邻的次数据线106重叠，并且沿着DD’线的源极114的宽度必须大于栅极线104的宽度。

另外，请参考图14，图14为图12的像素结构沿着EE’线的剖面示意图。如图14所示本实施例与第一实施例的进一步的差异在于共用电极116还具有开口202，并且像素电极128部分地与次数据线106重叠。为了避免次数据线106与共用电极116之间重叠面积过大，使产生的耦合电容过大，本实施例在部分地与次数据线106重叠的共用电极116上蚀刻出开口202，以降低次数据线106与共用电极116之间的耦合效应。另外，值得注意的是，经过共用电极116的屏蔽，本实施例将像素电极128的边缘部分重叠在次数据线106，相对地缩减相邻像素区的像素电极128之间的距离。在此状况下，遮光层140的宽度可作相对地缩减，因此可提高开口率。

综上所述，本发明提供一种液晶显示装置，经过将数据线分段设置在第一导电层，再利用连接导线加以连接，进而加大数据线与像素电极间的距离，并且将共用电极设置在第二导电层作为屏蔽，以改善公知像素电极与数据线之间的耦合效应。然后，经过改善耦合效应，可缩减各像素电极之间的距离，使液晶显示装置的开口率增加。此外，本发明还提供制作液晶显示装置的方法，可以只利用五道光刻蚀刻工艺的步骤完成具有改善耦合效应的液晶显示装置。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡是根据本发明的权利要求书所做的等价变化与修改，都应属本发明的涵盖范围。

Claims (19)

1.一种液晶显示装置，包括：

第一衬底；

第一导电层，其设置在所述第一衬底上，并且所述第一导电层包括第一次数据线和栅极线；

栅极绝缘层，用于覆盖所述第一导电层；

第二导电层，其设置在所述栅极绝缘层上，并且所述第二导电层包括源极和不透明的共用电极，其中将所述共用电极设置为对应于所述第一次数据线；

保护层，其覆盖在所述第二导电层上；以及

设置在所述保护层上的像素电极和连接导线，

其中所述源极的宽度大于所述栅极线的宽度。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述像素电极部分地与所述共用电极重叠。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述像素电极部分地与所述第一次数据线重叠。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述共用电极的宽度大于所述第一次数据线的宽度。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其中所述共用电极具有开口，用于部分地曝露出所述第一次数据线。

6.如权利要求1所述的液晶显示装置，进一步包括第二衬底，将所述第二衬底设置为对应于所述第一衬底。

7.如权利要求6所述的液晶显示装置，进一步包括遮光层，其设置在所述第二衬底相对于所述第一衬底的一侧。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其中将所述遮光层设置为对应于所述第一次数据线。

9.如权利要求7所述的液晶显示装置，其中将所述遮光层设置为对应于所述像素电极的边缘。

10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其中所述像素电极的边缘与所述第一次数据线相邻。

11.如权利要求6所述的液晶显示装置，进一步包括液晶层，其设置在所述第一衬底与所述第二衬底之间。

12.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第一导电层进一步包括第二次数据线。

13.如权利要求12所述的液晶显示装置，其中所述第一次数据线通过所述连接导线电连接到所述第二次数据线。

14.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第一次数据线通过所述连接导线电连接到所述源极。

15.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述源极部分地与所述第一次数据线和所述栅极线重叠。

16.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述共用电极与所述连接导线电绝缘。

17.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第二导电层进一步包括漏极，所述漏极电连接到所述像素电极。

18.一种液晶显示装置，包括：

第一衬底；

第一导电层，其设置在所述第一衬底上，并且所述第一导电层包括第一次数据线，第二次数据线和栅极线；

栅极绝缘层，用于覆盖在所述第一导电层；

第二导电层，其设置在所述栅极绝缘层上，并且所述第二导电层包括源极、漏极和不透明的共用电极；

其中所述共用电极覆盖在所述第一次数据线上，并且所述共用电极的宽度为所述第一次数据线宽度的0.8倍到3.5倍；

保护层，用于覆盖所述第二导电层；

第三导电层，其设置在所述保护层上，并且所述第三导电层包括像素电极和连接导线；

其中所述像素电极部分地与所述共用电极重叠，其中所述连接导线与所述第一次数据线、所述第二次数据线以及所述源极电连接，其中所述像素电极电连接到所述漏极，

其中所述源极的宽度大于所述栅极线的宽度。

19.一种液晶显示装置的制作方法，包括：

提供第一衬底；

进行第一光刻蚀刻工艺，在所述第一衬底上形成第一次数据线、第二次数据线和栅极线；

形成栅极绝缘层，用于覆盖所述衬底；

进行第二光刻蚀刻工艺，在所述栅极绝缘层上形成半导体层；

进行第三光刻蚀刻工艺，在所述栅极绝缘层上形成源极、漏极和不透明的共用电极；

形成保护层，以覆盖所述第一衬底；

进行第四光刻蚀刻工艺，在所述保护层上形成第一穿孔和第二穿孔；以及

进行第五光刻蚀刻工艺，在所述保护层上形成像素电极和连接导线。

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