CN102194742A - 液晶显示器的阵列基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种液晶显示器的阵列基板及其制造方法。所述制造方法包括：在基板的第一区域上形成栅电极，其中所述基板被划分成第一区域和第二区域，在所述基板的第二区域上形成包括透明导电材料的下存储电极，并且在所述基板上形成栅极绝缘层，其中所述栅极绝缘层包括第一栅极绝缘子层、第二栅极绝缘子层和第三栅极绝缘子层。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年3月10日递交至韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2010-0021261的优先权及权益，通过引用将该申请的全部内容合并于此。
技术领域
本发明的实施例涉及液晶显示器，更为具体地，涉及液晶显示器的阵列基板及其制造方法。
背景技术
液晶显示器通过利用电场调整液晶的光透射来显示图像。液晶显示器一般通过控制彼此面对的像素电极与公共电极之间的电场来驱动液晶，其中像素电极通常布置在下基板(即形成有薄膜晶体管的阵列基板)上，公共电极布置在形成有滤色片的上基板上。
液晶显示器一般包括彼此面对的下基板和上基板、用于支撑上基板与下基板之间的盒间隙(cell gap)的隔板以及填充盒间隙的液晶。
上基板通常包括用于表现颜色的滤色片、用于防止光泄漏的黑矩阵、用于控制电场的公共电极以及用来对液晶定向的定向膜涂层。下基板通常包括多条信号线和多个薄膜晶体管、连接到这些薄膜晶体管的像素电极以及用来对液晶定向的定向膜涂层。另外，下基板通常进一步包括存储电容器，存储电容器用于稳定地维持充入像素电极的像素电压信号且一直稳定到充入下一电压信号为止。
存储电容器一般由下存储电极、上存储电极以及插置于它们之间的绝缘层来形成。为了将像素电压信号维持在稳定的电平并施加给高清晰度显示器，存储电容器通常具有很大的电容。然而，当为了增大存储电容器的电容而加宽上存储电极与下存储电极之间的距离时，开口率会成比例地降低。
发明内容
实施例提供了一种液晶显示器的阵列基板及其制造方法，用于减少用于栅极绝缘层沉积工艺中的并且当存储电容器的电极由透明导电材料制成时与透明导电材料起反应的气体所产生的烟雾。
一方面是一种制造液晶显示器的阵列基板的方法，包括：在基板的第一区域上形成栅电极，其中所述基板被划分成第一区域和第二区域，在所述基板的第二区域上形成包括透明导电材料的下存储电极，并且在所述基板上形成栅极绝缘层，其中所述栅极绝缘层包括第一栅极绝缘子层、第二栅极绝缘子层和第三栅极绝缘子层。
另一方面是一种液晶显示器的阵列基板，包括：分成多个第一区域和多个第二区域的基板，形成在所述基板的第一区域上的多个栅电极，形成在所述基板的第二区域上并且由透明导电材料制成的下存储电极，形成在所述基板上方的栅极绝缘层，形成在对应于所述栅电极的区域中的半导体层，电连接到所述半导体层的多个源电极和多个漏电极以及电连接到所述漏电极并且形成在对应于所述下存储电极的区域上的像素电极，其中所述栅极绝缘层具有包括第一栅极绝缘子层、第二栅极绝缘子层和第三栅极绝缘子层的分层结构。
又一方面是一种液晶显示器的阵列基板，包括：基板；形成在所述基板上的由第一材料制成的多个栅电极；形成在所述基板上并且由透明导电材料制成的下存储电极；形成在所述基板上方的栅极绝缘层，其中所述栅极绝缘层具有包括第一栅极绝缘子层、第二栅极绝缘子层和第三栅极绝缘子层的分层结构，其中所述第一栅极绝缘子层、所述第二栅极绝缘子层和所述第三栅极绝缘子层由相同的材料制成；形成在对应于所述栅电极的区域中的半导体层；电连接到所述半导体层的多个源电极和多个漏电极；和电连接到所述漏电极并且形成在对应于所述下存储电极的区域上的像素电极；以及由所述第一材料制成并且形成在对应于所述下存储电极的区域中的多个接触电极。
具有不同特性的三层栅极绝缘层形成在用作存储电容器的下电极的透明导电材料上，以便可以降低由在所述栅极绝缘层的沉积工艺期间使用的气体与透明导电材料之间的反应引起的烟雾恶化。
附图说明
附图与说明书一起图示说明本发明的某些示例性实施例。
图1是图示说明液晶显示器的阵列基板的实施例的横截面视图；和
图2A至图2F是图示说明液晶显示器的阵列基板的实施例的制造方法的实施例的横截面视图。
具体实施方式
在以下详细描述中，已经通过例示方式示出并描述了某些示例性实施例。本领域技术人员将认识到，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下以各种方式来对所描述的实施例进行修改。因此，附图和描述本质上应被看作是说明性的而非限制性的。另外，当一个元件被称为在另一元件“之上”时，该元件可以直接位于该另一元件之上，或通过与该另一元件之间插置的一个或多个中间元件而间接位于该另一元件之上。另外，当一个元件被称为“连接至”另一元件时，该元件可以直接连接至该另一元件，或通过与该另一元件之间插置的一个或多个中间元件而间接连接至该另一元件。下文中，相同的附图标记一般指代相同的元件。
图1是图示说明液晶显示器的阵列基板的实施例横截面视图。为了描述的目的，图1仅仅示出了薄膜晶体管和存储电容器的区域。
参见图1，液晶显示器的阵列基板的实施例包括透明基板10和形成在透明基板10上的薄膜晶体管TFT和存储电容器Cst。
薄膜晶体管TFT包括形成在透明基板10上的栅电极12、形成在栅电极12上的栅极绝缘层18、形成在栅极绝缘层18上的半导体层23以及形成在半导体层23上的源电极26和漏电极28。
栅电极12电连接到栅极线(未示出)并且从栅极线接收栅极信号。栅极绝缘层18形成在栅电极12上并且使栅电极12与源电极26、漏电极28电绝缘。
半导体层23形成源电极26与漏电极28之间的导电沟道。半导体层23包括有源层20以及形成在有源层20与源电极26/漏电极28之间的欧姆连接层22。有源层20可以由未被涂覆杂质的非晶硅制成，并且欧姆连接层22可以由被涂覆N型杂质或P型杂质的非晶硅制成。当栅极信号被供应给栅电极12时，半导体层23向源电极26和漏电极28供应电压。
存储电容器Cst由下存储电极30和用作上存储电极的像素电极42来形成。栅极绝缘层18和保护层38用作下存储电极30与像素电极42之间的电介质。
接触孔40形成在对应于漏电极28的位置。像素电极42可以经由接触孔40电连接到漏电极28。
下存储电极30可以由透明导电材料形成在与栅电极相同的层上。在某些实施例中，下存储电极30可以由氧化铟锡(ITO)、氧化锡(TO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡锌(ITZO)等等制成。
在图1的实施例中，由与栅电极12的材料相同的材料制成的接触电极12’被形成在与下存储电极30重叠的区域中。当预定的静态电压施加到接触电极12’时，接触电极12’可以防止存储电容器Cst被浮置(floated)。在其它实施例中，接触电极12’的使用是可选的。
在上述结构中，可以将液晶显示器的实施例的各个像素区域中的各个存储电容器Cst制成透明的，从而可以最大化液晶显示器的开口率。
如果透明导电材料被用作下存储电极30，则形成在下存储电极30上的栅极绝缘层18和/或用于沉积半导体层23的气体可能会与透明导电材料起反应而产生不需要的烟雾。
一般而言，栅极绝缘层18和半导体层23通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来形成。当还原反应气体(例如，N2、NH3、SiH4等等)用作沉积工艺的反应气体时，还原反应气体的存在增加了氢(H)基(hydrogenradical)产物，并且形成下存储电极30的氧减少，并且由于这两种现象，产生了烟雾。
在某些实施例中，栅极绝缘层18被形成为三层结构，每个子层具有不同的特性。在图1的实施例中，栅极绝缘层包括第一栅极绝缘子层18a、第二栅极绝缘子层18b和第三栅极绝缘子层18c。这种成层结构可以有助于克服在最初将栅极绝缘层18和/或半导体层23形成在下存储电极30上时由下存储电极30产生的气雾。
形成栅极绝缘层18的第一栅极绝缘子层18a、第二栅极绝缘子层18b以及第三栅极绝缘子层18c可以由氮化硅(SiNx)制成。子层18a、18b以及18c的特性可以因在相应沉积工艺中使用的沉积率和气体流量的不同而彼此不同。
在一些实施例中，相同的沉积率可以应用到第一栅极绝缘子层18a和第三栅极绝缘子层18c，而一不同的沉积率可以应用到第二栅极绝缘子层18b。
在某些实施例中，应用到第一栅极绝缘子层18a和第三栅极绝缘子层18c的沉积率可以小于应用到第二栅极绝缘子层18b的沉积率。
在某些实施例中，用于第一栅极绝缘子层18a和第三栅极绝缘子层18c的沉积工艺中的还原反应气体(例如，N2、NH3、SiH4等)的流量可以小于用于第二栅极绝缘子层18b的沉积工艺中的还原反应气体的流量。
在一个实施例中，第一栅极绝缘子层18a可以接触下存储电极30，在该沉积工艺中可以不使用NH3气体，并且SiH4的流量可以小于第三栅极绝缘子层18c的SiH4的流量。
在某些实施例中，第一和第三栅极绝缘子层18a和18c与第二栅极绝缘子层18b的特性差异可以如表1中所列。
表1
在一个实施例中，可以通过使SiH4流量可以小于用于沉积第三栅极绝缘子层18c的SiH4流量并且可以不使用NH3气体的工艺来沉积与下存储电极30接触的第一栅极绝缘子层18a。在该实施例中，由还原气体引起的H基的产生受到限制，从而防止由于与包含在作为下存储电极30的透明导电材料中的氧进行还原反应而引起的烟雾恶化。
图2A至图2F是图示说明液晶显示器的阵列基板的实施例的制造方法的实施例的横截面视图。
参见图2A，栅电极12形成在透明基板10上的薄膜晶体管(TFT)形成区域中。栅电极12通过诸如溅射方法之类的沉积方法层压在下基板10上。在某些实施例中，栅电极12可以由铝(Al)、钼(Mo)、铬(Cr)以及铜(Cu)制成。
在某些实施例中，由与栅电极12相同的材料形成的接触电极12’可以形成在透明基板10上的存储电容器Cst形成区域中。接触电极12’可以与形成在存储电容器Cst中的下存储电极30的局部区域重叠并电连接，并且当预定的静态电压被施加到接触电极12’时，可以防止存储电容器Cst被浮置。
参见图2B，下存储电极30通过沉积方法形成在下基板10上的存储电容器Cst形成区域中。在某些实施例中，下存储电极30可以由诸如ITO、TO、IZO、ITZO等等之类的透明导电材料制成。
在一个实施例中，可以对下存储电极30的上表面执行N2等离子体工艺。这种工艺可以控制由于在形成在下存储电极30上的栅极绝缘层(未示出)的沉积工艺期间产生的还原气体而引起的H基的产生。因此，可进一步防止由H基与下存储电极的氧之间的还原而产生的烟雾恶化。
参见图2C，栅极绝缘层18被形成在透明电极10上，并且包括有源层20和欧姆接触层22的半导体层23形成在薄膜晶体管TFT形成区域中。
在某些实施例中，栅极绝缘层18可以通过诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)之类的沉积方法形成在下基板10上，并且可以包括第一栅极绝缘子层18a、第二栅极绝缘子层18b以及第三栅极绝缘子层18c，每个子层具有不同的特性。
在某些实施例中，形成栅极绝缘层18的第一栅极绝缘子层18a、第二栅极绝缘子层18b以及第三栅极绝缘子层18c可以均由氮化硅(SiNx)来形成。栅极绝缘子层18a、18b和18c可以具有不同的用于它们的沉积工艺中的沉积率和气体流量。
在一个实施例中，同一沉积率可以应用到第一栅极绝缘子层18a和第三栅极绝缘子层18c，而一不同的沉积率可以应用到第二栅极绝缘子层18b。
在一个实施例中，应用到第一栅极绝缘子层18a和第三栅极绝缘子层18c的沉积率可以小于应用到第二栅极绝缘子层18b的沉积率。
在某些实施例中，用于第一栅极绝缘子层18a和第三栅极绝缘子层18c的沉积工艺中的还原反应气体(例如，N2、NH3、SiH4等)的流量可以小于用于第二栅极绝缘子层18b的沉积工艺中的还原反应气体的流量。
在一个实施例中，第一栅极绝缘子层18a可以接触下存储电极30，该沉积工艺中可以不使用NH3气体，并且SiH4的流量可以小于第三栅极绝缘子层18c的SiH4的流量。因而，由还原气体引起的H基的产生受到限制，从而防止由于与用于下存储电极30中的透明导电材料中所包含的氧进行还原反应而引起的烟雾恶化。
除了形成栅极绝缘层18，还形成非晶硅层和被涂覆杂质的非晶硅层。非晶硅层和被涂覆杂质的非晶硅层均利用光刻工艺和蚀刻工艺被图案化以形成包括有源层20和欧姆接触层22的半导体层23。
接下来，参见图2D，源电极26和漏电极28由诸如溅射等等之类的沉积方法来形成。源电极26和漏电极28可以通过沉积金属(例如，钼(Mo)、钼钨(MoW)等等)并且通过光刻工艺和蚀刻工艺进行图案化来形成。当暴露有源层20时，可以通过将源电极26和漏电极28用作掩模来去除暴露在源电极26与漏电极28之间的欧姆接触层22。
参见图2E，保护层38可以被形成为覆盖源电极26、漏电极28。保护层38可以由诸如PECVD、旋涂、非旋涂等等之类的方法来形成。接触孔40可以通过利用光刻工艺和蚀刻工艺对保护层38进行图案化来形成。接触孔40可以形成在与漏电极28相对应的位置。保护层38可以由诸如用于形成栅极绝缘层18的材料等等之类的无机绝缘材料或者诸如丙烯醛基等等之类的有机材料制成。
参见图2F，像素电极42形成在保护层38上。像素电极42可以由诸如溅射等等之类的沉积方法来形成。像素电极42可以经由接触孔40电连接到漏电极28，并且可以用作上存储电极。
因此，存储电容器Cst可以由下存储电极30和用作上存储电极的像素电极42以及用作下存储电极30与像素电极42之间的电介质的栅极绝缘层18和保护层38来形成。像素电极42可以由诸如ITO、TO、IZO、ITZO等等之类的透明导电材料制成。
由于像素电极42(上存储电极)和下存储电极30由透明导电材料制成，所以可以不用考虑开口率而将这两个电极之间的区域加宽。因此，可以形成高电容存储电容器Cst，从而可以增强驱动可靠性并且可以实现高开口率。
尽管结合特定的示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖本发明的精神和范围内所包含的各种修改和等同布置。
Claims (19)
1.一种制造液晶显示器的阵列基板的方法，包括：
在基板的第一区域上形成栅电极，其中所述基板被划分成第一区域和第二区域；
在所述基板的第二区域上形成包括透明导电材料的下存储电极；以及
在所述基板上形成栅极绝缘层，
其中所述栅极绝缘层包括第一栅极绝缘子层、第二栅极绝缘子层和第三栅极绝缘子层。
2.根据权利要求1所述的制造液晶显示器的阵列基板的方法，进一步包括：
在与所述栅电极重叠的区域中形成半导体层；
形成配置为电连接到所述半导体层的源电极和漏电极；以及
在与所述下存储电极重叠的区域中形成电连接到所述漏电极的像素电极。
3.根据权利要求1所述的制造液晶显示器的阵列基板的方法，其中所述第一栅极绝缘子层、第二栅极绝缘子层和所述第三栅极绝缘子层由相同的材料形成并且通过在沉积工艺期间应用不同的沉积率和气体流量来形成。
4.根据权利要求3所述的制造液晶显示器的阵列基板的方法，其中应用到所述第一栅极绝缘子层的沉积率与应用到所述第三栅极绝缘子层的沉积率相同，并且与应用到所述第二栅极绝缘子层的沉积率不同。
5.根据权利要求4所述的制造液晶显示器的阵列基板的方法，其中应用到所述第一栅极绝缘子层和所述第三栅极绝缘子层的沉积率小于应用到所述第二栅极绝缘子层的沉积率。
6.根据权利要求3所述的制造液晶显示器的阵列基板的方法，其中用于所述第一栅极绝缘子层和所述第三栅极绝缘子层的沉积工艺中的还原反应气体的流量小于用于所述第二栅极绝缘子层的沉积工艺中的还原反应气体的流量。
7.根据权利要求6所述的制造液晶显示器的阵列基板的方法，其中所述还原反应气体包括NH3和SiH4中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的制造液晶显示器的阵列基板的方法，其中所述第一栅极绝缘子层被小于用于沉积所述第三栅极绝缘子层的气体流量的SiH4气体流量沉积。
9.根据权利要求2所述的制造液晶显示器的阵列基板的方法，其中所述下存储电极和所述像素电极各自利用氧化铟锡、氧化锡、氧化铟锌和氧化铟锡锌中的至少一种来形成。
10.根据权利要求1所述的制造液晶显示器的阵列基板的方法，进一步包括：在对应于所述下存储电极的区域中形成由与所述栅电极的材料相同的材料制成的接触电极。
11.一种液晶显示器的阵列基板，包括：
划分成多个第一区域和多个第二区域的基板；
形成在所述基板的多个第一区域上的多个栅电极；
形成在所述基板的多个第二区域上并且由透明导电材料制成的下存储电极；
形成在所述基板上方的栅极绝缘层；
形成在对应于所述栅电极的区域中的半导体层；
电连接到所述半导体层的多个源电极和多个漏电极；以及
电连接到所述漏电极并且形成在对应于所述下存储电极的区域上的像素电极，
其中所述栅极绝缘层具有包括第一栅极绝缘子层、第二栅极绝缘子层和第三栅极绝缘子层的分层结构。
12.根据权利要求11所述的液晶显示器的阵列基板，其中所述第一栅极绝缘子层、所述第二栅极绝缘子层和所述第三栅极绝缘子层由相同的材料制成，并且通过在沉积工艺期间应用不同的沉积率和气体流量来形成。
13.根据权利要求11所述的液晶显示器的阵列基板，其中所述下存储电极和所述像素电极各自利用氧化铟锡、氧化锡、氧化铟锌和氧化铟锡锌中的至少一种来形成。
14.根据权利要求11所述的液晶显示器的阵列基板，进一步包括：由与所述栅电极的材料相同的材料制成并且形成在对应于所述下存储电极的区域中的接触电极。
15.一种液晶显示器的阵列基板，包括：
基板；
形成在所述基板上并且由第一材料制成的多个栅电极；
形成在所述基板上并且由透明导电材料制成的下存储电极；
形成在所述基板上方的栅极绝缘层，其中所述栅极绝缘层具有包括第一栅极绝缘子层、第二栅极绝缘子层和第三栅极绝缘子层的分层结构，其中这些子层由相同的材料制成；
形成在对应于所述栅电极的区域中的半导体层；
电连接到所述半导体层的多个源电极和多个漏电极；和
电连接到所述漏电极并且形成在对应于所述下存储电极的区域上的像素电极；以及
由所述第一材料制成并且形成在对应于所述下存储电极的区域中的多个接触电极。
16.根据权利要求15所述的液晶显示器的阵列基板，其中所述第一栅极绝缘子层、所述第二栅极绝缘子层和所述第三栅极绝缘子层通过在沉积工艺期间应用不同的沉积率和气体流量来形成。
17.根据权利要求15所述的液晶显示器的阵列基板，其中所述下存储电极和所述像素电极各自利用氧化铟锡、氧化锡、氧化铟锌和氧化铟锡锌中的至少一种来形成。
18.根据权利要求15所述的液晶显示器的阵列基板，其中所述栅极绝缘层被配置为用作电介质。
19.根据权利要求18所述的液晶显示器的阵列基板，其中所述像素电极被配置为用作存储电容器中的上存储电极，所述存储电容器由所述像素电极、所述下存储电极和形成在所述像素电极与所述下存储电极之间的所述栅极绝缘层形成。
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