CN102253522A - 一种液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种液晶显示装置的制作方法，包括：提供第一基板，所述第一基板包括栅极区、存储电容区、位于所述栅极区和存储电容区表面上的第一保护层以及位于所述第一保护层上的非晶硅层和数据线层，在所述非晶硅层和数据线层上形成硅岛和数据线，在所述第一保护层和数据线表面上形成第二保护层并在第二保护层上形成过孔，在所述第二保护层表面上形成电极层，在所述电极层上形成像素电极和共同电极。本发明所述生产液晶显示装置的方法，硅岛和数据线通过一次光刻过程同时形成，像素电极和共同电极也是通过一次光刻过程同时形成，较传统工艺减少了两次光刻过程，少用了两张掩模板，大大降低了生产成本，提高了液晶显示装置的生产效率。

Description

一种液晶显示装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种液晶显示装置及其制造方法。

背景技术

信息化社会越来越需要轻薄便携式的显示设备，而当前最成熟的产品就是液晶显示装置(Liquid Crystal Display，LCD)了。LCD通常包括用于显示画面的液晶显示面板和用于向液晶显示面板提供信号的电路部份。该液晶显示面板通常包括第一基板和第二基板，它们通过框胶彼此粘接并由间隙隔开，而液晶材料注入到第一基板和第二基板之间的间隙中。

所述第一基板例如为薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)阵列基板，其上面形成有多条栅极线和多条数据线，其中多条栅极线相互平行且以固定的间隔彼此分开，并沿着第一方向延伸，而多条数据线也相互平行且以固定的间隔彼此分开，并沿着基本上垂直于第一方向的第二方向延伸；所述TFT阵列基板上还包括通过所述栅极线和数据线的相互交叉限定出的多个像素区域，设置在每个像素区域中的多个像素电极，以及与像素电极连接的薄膜晶体管(TFT)；所述TFT能够响应提供给相应的每条栅极线的信号而将来自相应的数据线的信号发送给对应的每个像素电极，进而控制液晶分子的转向。

如图1-图6所示，现有技术中液晶显示装置的薄膜晶体管阵列基板的制作方法包括：

如图1所示，提供第一基板1，所述第一基板包括栅极区2，所述栅极区是经淀积第一晶体硅层后，经过光刻和刻蚀等步骤形成；

参见图2，在所述第一基板上形成第一保护层3，在第一保护层3上形成硅岛4；

参见图3，在第一保护层3表面上形成第一电极层，经过光刻和刻蚀等步骤在第一电极层上形成像素电极5；

参见图4，在硅岛4和像素电极5上形成数据线层，经过光刻和刻蚀等步骤在数据线层上形成数据线6；

参见图5，在像素电极5和数据线6上形成第二保护层7，经过光刻和刻蚀等步骤得到第二保护层过孔；

参见图6，在所述第二保护层7上形成第二电极层，经过光刻和刻蚀等步骤在第二电极层上形成共同电极8，共同电极8与像素电极5构成存储电容。

经发明人研究发现，目前的液晶显示装置的制造过程中，可以通过改善其薄膜晶体管阵列基板的生产工艺，使得液晶显示装置的生产效率进一步提高，生产成本进一步降低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种液晶显示装置的制造方法，减少了光刻次数，降低了生产成本，提高了产品的生产效率。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种液晶显示装置的制作方法，其特征在于，包括：

提供第一基板，所述第一基板包括栅极区、存储电容区、位于所述栅极区和存储电容区表面上的第一保护层以及位于所述第一保护层上的非晶硅层和数据线层；

在所述非晶硅层和数据线层上形成硅岛和数据线，所述硅岛和数据线是在同一光刻过程中形成的；

在所述第一保护层和数据线表面上形成第二保护层，在所述第二保护层上形成过孔；

在所述第二保护层表面上形成电极层，在所述电极层上形成像素电极和共同电极，所述像素电极和共同电极在同一光刻过程中形成。

优选的，所述形成硅岛和数据线的光刻过程中采用的掩模版为半灰阶掩模版。

优选的，所述形成硅岛和数据线的过程具体为：

在所述数据线层上形成光刻胶层，利用半灰阶掩模版进行光刻，在光刻胶层上形成第一数据线图形和硅岛图形，所述第一数据线图形处为部分曝光；

以具有第一数据线图形和硅岛图形的光刻胶层为掩膜，去除所述硅岛图形下方的数据线层和非晶硅层材料，形成硅岛；

去除所述光刻胶层中的第一数据线图形下方剩余的光刻胶，在所述光刻胶层上形成第二数据线图形；

以具有第二数据线图形的光刻胶层为掩膜，去除所述第二数据线图形下方的数据线层材料和部分非晶硅层材料，形成沟道，得到数据线。

优选的，形成所述硅岛的过程中，去除所述硅岛图形下方的数据线层和非晶硅层材料的过程具体为：采用湿法腐蚀工艺去掉数据线层材料，采用干法刻蚀工艺去掉非晶硅层材料。

优选的，形成第二数据线图形的具体过程为：

采用干法刻蚀工艺去除所述第一数据线图形下方剩余的光刻胶，形成第二数据线图形。

优选的，形成数据线的过程中，去除所述第二数据线图形下方的数据线层材料和部分非晶硅层材料的过程具体为：

采用湿法腐蚀工艺去除所述第二数据线图形下方的数据线层材料；

采用干法刻蚀工艺去除所述第二数据线图形下方的部分非晶硅层材料。

采用上述任一项方法制作的液晶显示装置，所述像素电极和共同电极均位于所述第二保护层表面上。

优选的，所述像素电极和共同电极的制作材料相同。

优选的，所述像素电极和共同电极的制作材料为氧化铟锡。

所述像素电极和所述存储电容区以及二者之间的第一保护层和第二保护层构成存储电容，所述像素电极和存储电容区为所述存储电容的两个极板，所述第一保护层和第二保护层为存储电容两极板间的介质。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的技术方案，所述硅岛和数据线是在同一光刻过程中形成的，以及像素电极和共同电极也是在同一光刻过程中形成的，即硅岛、数据线、像素电极和共同电极的形成总共需要两张掩模版、两次光刻过程，而传统工艺中硅岛、数据线、像素电极和共同电极的形成要分别利用一张掩模版、经过一次光刻过程，即总共需要四张掩模版、四次光刻过程。可见，本发明实施例所提供的技术方案较传统工艺要减少了两次光刻过程，少用了两张掩模版，从而大大降低了生产成本，提高了液晶显示装置的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-图6为现有技术薄膜晶体管阵列基板制作方法的剖面图；

图7-图16为本发明实施例公开的液晶显示装置的制作方法的剖面图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，传统的生产液晶显示装置的方法还有进一步提高效率节约成本的空间，发明人研究发现，可以将生产液晶显示装置过程中制造薄膜晶体管阵列基板的工艺加以改进，进而提高液晶显示装置的生产效率。

基于上述研究的基础上，本发明实施例提供了一种液晶显示装置及其制造方法，该方法包括：

提供第一基板，所述第一基板包括栅极区、存储电容区、位于所述栅极区和存储电容区表面上的第一保护层以及位于所述第一保护层上的非晶硅层和数据线层；

在所述非晶硅层和数据线层上形成硅岛和数据线，所述硅岛和数据线是在同一光刻过程中形成的；

在所述第一保护层和数据线表面上形成第二保护层，在所述第二保护层上形成过孔；

在所述第二保护层表面上形成电极层，在所述电极层上形成像素电极和共同电极，所述像素电极和共同电极在同一光刻过程中形成。

本发明实施例所提供的技术方案，较传统的工艺减少了两次光刻，少用了两块掩模版，提高了生产效率，降低了生产成本。

以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例一：

本实施例公开了一种液晶显示装置的制造方法，各步骤的剖面图如图7-图16所示，包括：

步骤一、如图7所示，提供第一基板101，所述第一基板101可以为玻璃基板或其它材料的基板。

所述第一基板包括栅极区102、存储电容区103、位于所述栅极区102和存储电容区103表面上的第一保护层104以及位于所述第一保护层上的非晶硅层201和数据线层202。

所述栅极区102和存储电容区103的制作过程具体为：

采用化学气相淀积方式形成晶体硅层，即首先将第一基板放入反应腔中，气体先驱物传输到第一基板表面进行吸附作用和反应，然后将反应的副产物移除，得到晶体硅层。但是晶体硅层的形成并不仅限于化学气相淀积方式，还可以利用物理气相淀积等方式形成，在此不做详细描述。然后再在所述晶体硅层上旋涂光刻胶，形成光刻胶层，利用具有栅极区图形和存储电容区图形的掩模版进行光刻，经显影后，在光刻胶层上形成栅极区图形和存储电容区图形，以具有栅极区图形和存储电容区图形的光刻胶层为掩膜，经干法刻蚀或湿法腐蚀等工艺得到栅极区102和存储电容区103。

本实施例中所述“栅极区图案”为在光刻胶层表面上的二维的栅极区图案，图案区域只限于光刻胶层表面而不向表面下延伸，不具有立体形状；所述“栅极区图形”为具有立体形状的三维图形，该图形的厚度为硅化物层的厚度。

在栅极区102和存储电容区103上面是采用化学气相淀积的方式形成的非晶硅层201，在非晶硅层201上面是采用化学气相淀积方式形成的数据线层202，非晶硅层201和数据线层202还可以通过物理气相淀积的方式形成，本实施例采用化学气相淀积的方式，但不限制采用其他淀积方式，依具生产体条件而定。

步骤二，在非晶硅层201和数据线层202上形成硅岛105和数据线106。硅岛105和数据线106是在非晶硅层201和数据线层202上经过同一光刻过程形成的。

本实施例形成硅岛105和数据线106的光刻采用半灰阶掩模版，也可以采用普通掩模版。半灰阶掩模版与普通掩模版不同：在半灰阶掩模版的部分曝光区域有微缝，曝光时，不是像普通掩模版一样在曝光区域直接曝光，而是经由微缝曝光，与一般曝光比起来，经由微缝的曝光会降低光量并因回折的效果使部分光刻胶被曝光而剩下薄层的光刻胶，使非曝光、全面曝光、部分曝光三领域的掩模版集成为一张掩模版，使用该掩模版时，在经由全面曝光在光刻胶层上形成的图形部分做第一回刻蚀后，去除光刻胶层上部分曝光区域处剩余的光刻胶，在部分曝光的区域形成图形，再经由此图形做第二回刻蚀。可见，本来需要两张掩模版的工程，因半灰阶掩模版，仅用一张即可进行，使工程简单化。

硅岛105和数据线106的形成过程，各步骤的剖面图如图8-图13所示，包括：

如图8所示，在数据线层202上采用旋涂光刻胶，形成光刻胶层203，为了保证曝光精度，还可在光刻胶层203和数据线层202之间形成抗反射层(图中未显示)，以减少不必要的反射。之后，如图9所示，将具有硅岛图形和数据线图形的半灰阶掩模版204覆盖于光刻胶层203上进行曝光，在所述光刻胶层203上形成数据线图案和硅岛图案，经显影后，硅岛图案区域内的光刻胶被完全去除掉，形成硅岛图形；数据线图案区域内的光刻胶被部分去除，形成第一数据线图形，所述第一数据线图形采用部分曝光，其厚度优选为光刻胶层203厚度的1/4左右。如图10所示，以具有硅岛图形和第一数据线图形的光刻胶层203为掩膜，采用湿法腐蚀工艺去除硅岛图形下方的数据线层材料，形成数据线层开口，再采用干法刻蚀工艺去掉数据线层开口下方的非晶硅层材料，形成硅岛105。

如图11所示，以干法刻蚀工艺去除第一数据线图形下方剩余的光刻胶，暴露出第一数据线图形下方的数据线层材料，在光刻胶层203上形成第二数据线图形。如图12所示，以具有第二数据线图形的光刻胶层203为掩膜，经湿法腐蚀工艺去除第二数据线图形下方的数据线层金属，形成数据线区域的数据线层开口。在刻蚀掉数据线层后还要进行过刻，即将数据线区域的数据线层开口下方的非晶硅层刻蚀掉一定厚度，具体刻蚀掉的非晶硅层的厚度如何，由具体情况而定。本实施例中采用干法刻蚀工艺去除数据线区域的数据线层开口下方的部分非晶硅层材料，形成沟道，得到数据线106。

所述沟道会把数据线106断开，一部分数据线称为源极，另一部分数据线称为漏极。

之后，如图13所示，去除光刻胶层203。

本实施例形成硅岛105和数据线106的步骤只需一次光刻过程，而传统工艺需要经过两次光刻过程分别形成硅岛和数据线，所以本实施例形成硅岛105和数据线106的步骤要比传统工艺节省一次光刻过程。

步骤三、如图14所示，在所述第一保护层104和数据线106表面上淀积第二保护层107，第二保护层107采用化学气相淀积的方式形成，也可以采用物理气相淀积的方式形成，经过光刻和刻蚀等步骤在第二保护层107上形成过孔。

步骤四、如图15所示，在第二保护层107表面上形成像素电极108和共同电极109，像素电极108与存储电容区103以及两者之间的第一保护层104和第二保护层107构成存储电容，所述存储电容区103代替原共同电极在存储电容中的作用，成为了与像素电极108相对应的存储电容极板，即像素电极108和存储电容区103为存储电容的两个极板，而位于像素电极108和存储电容区103之间的第一保护层104和第二保护层107为存储电容的两极板间的介质。需要说明的是，本实施例中的像素电极108和共同电极109都设置在第二保护层107表面上，制作材料都采用氧化铟锡，利用一张具有像素电极图形和共同电极图形的掩模版进行光刻，同时形成。

传统工艺像素电极和共同电极是分别经一次光刻过程形成的，即总共需要两次光刻过程，所以本实施例中像素电极108和共同电极109的形成较传统工艺要节省了一次光刻过程。

之后，如图16所示，提供第二基板110，所述第二基板包括油墨层111和黑色矩阵112。

最后，将洗净后的第一基板101和第二基板110涂布上配向膜溶液，并摩擦走向，然后在第一基板101四周涂上封框胶，并散布间隔物于其上作支撑点，再将第一基板101和第二基板110组合，以封框胶封合形成空的盒，将此空的盒基板裁切断、裂片、取得最终显示装置产品所需的尺寸，检查后，以真空方式注入液晶材料并加以封合；此外，还可以先注入液晶，进行裁切断片后再封合。

本实施例所提供的一种液晶显示装置的制造方法，其中，硅岛105和数据线106是利用一张半灰阶掩模版，通过一次光刻过程同时形成的；像素电极108和共同电极109是利用一张具有像素电极图形和共同电极图形的掩模版，通过一次光刻过程同时形成的。而传统工艺下，硅岛和数据线需要两张掩模版，两次光刻过程形成，像素电极108和共同电极109也需要两张掩模版，两次光刻过程形成。可见本实施例要比传统工艺减少了两次光刻过程，少用了两张掩模版，从而大大降低了生产成本，提高了液晶显示装置的生产效率。

实施例二：

本实施例公开了一种液晶显示装置，如图16所示，包括：

第一基板101，在第一基板101之上包括有栅极区102和存储电容区103，覆盖在栅极区102和存储电容区103之上的第一保护层104，在所述第一保护层104之上的硅岛105，在所述硅岛105上有数据线106，覆盖在第一保护层104和数据线106表面上的第二保护层107，在所述第二保护层107之上的像素电极108和共同电极109，所述像素电极108和共同电极109设置在第二保护层107表面上。

相对第一基板设置的第二基板110，在第二基板110上设置有油墨层111和黑色矩阵112，第二基板110与第一基板101通过框胶粘接在一起，由间隙隔开。

填充在第一基板101和第二基板110的间隙中的液晶层113，本实施例选用的液晶层的液晶为扭曲向列(Twisted Nematic，TN)型液晶。

本实施例中的像素电极108和共同电极109设置在同一层上，故在制作的时候可以采用一张掩模版，在一次光刻过程中形成，并且像素电极108和存储电容区103以及二者之间的第一保护层104和第二保护层107构成存储电容，从而使形成硅岛105步骤和形成数据线106的步骤之间省掉形成像素电极108的步骤而不会影响显示装置的功能，则硅岛105和数据线106可以在同一次光刻过程中形成，相对于传统工艺又要节省一次光刻过程。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置的制作方法，其特征在于，包括：

提供第一基板，所述第一基板包括栅极区、存储电容区、位于所述栅极区和存储电容区表面上的第一保护层以及位于所述第一保护层上的非晶硅层和数据线层；

在所述非晶硅层和数据线层上形成硅岛和数据线，所述硅岛和数据线是在同一光刻过程中形成的；

在所述第一保护层和数据线表面上形成第二保护层，在所述第二保护层上形成过孔；

在所述第二保护层表面上形成电极层，在所述电极层上形成像素电极和共同电极，所述像素电极和共同电极在同一光刻过程中形成。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述形成硅岛和数据线的光刻过程中采用的掩模版为半灰阶掩模版。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述形成硅岛和数据线的过程具体为：

在所述数据线层上形成光刻胶层，利用半灰阶掩模版进行光刻，在光刻胶层上形成第一数据线图形和硅岛图形，所述第一数据线图形处为部分曝光；

以具有第一数据线图形和硅岛图形的光刻胶层为掩膜，去除所述硅岛图形下方的数据线层和非晶硅层材料，形成硅岛；

去除所述光刻胶层中的第一数据线图形下方剩余的光刻胶，在所述光刻胶层上形成第二数据线图形；

以具有第二数据线图形的光刻胶层为掩膜，去除所述第二数据线图形下方的数据线层材料和部分非晶硅层材料，形成沟道，得到数据线。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，形成所述硅岛的过程中，去除所述硅岛图形下方的数据线层和非晶硅层材料的过程具体为：采用湿法腐蚀工艺去掉数据线层材料，采用干法刻蚀工艺去掉非晶硅层材料。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，形成第二数据线图形的具体过程为：

采用干法刻蚀工艺去除所述第一数据线图形下方剩余的光刻胶，形成第二数据线图形。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，形成数据线的过程中，去除所述第二数据线图形下方的数据线层材料和部分非晶硅层材料的过程具体为：

采用湿法腐蚀工艺去除所述第二数据线图形下方的数据线层材料；

采用干法刻蚀工艺去除所述第二数据线图形下方的部分非晶硅层材料。

7.采用权利要求1-6任一项所述的方法制作的液晶显示装置，其特征在于，所述像素电极和共同电极均位于所述第二保护层表面上。

8.根据权利要求7所述液晶显示装置，其特征在于，所述像素电极和共同电极的制作材料相同。

9.根据权利要求8所述液晶显示装置，其特征在于，所述像素电极和共同电极的制作材料为氧化铟锡。

10.根据权利要求9所述液晶显示装置，其特征在于，所述像素电极和所述存储电容区以及二者之间的第一保护层和第二保护层构成存储电容，所述像素电极和存储电容区为所述存储电容的两个极板，所述第一保护层和第二保护层为存储电容两极板间的介质。

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