CN102411239A - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种液晶显示装置及其制造方法。所述液晶显示装置包括：具有像素区域的基板；形成在像素区域中的薄膜晶体管；形成在薄膜晶体管上的第一钝化层；穿过第一钝化层的一部分形成的第一接触孔，用以暴露数据电极；形成在第一钝化层的包括第一接触孔内部的至少一部分上的公共电极，可操作为感测触摸；形成在第一钝化层的包括第一接触孔内部的至少一部分上的导线；形成在公共电极和导线上的第二钝化层；穿过第二钝化层的一部分形成的第二接触孔，用以暴露与数据电极对应的导线；及与导线电连接的像素电极，形成在第二钝化层上和第二接触孔的内部，其中第二钝化层和像素电极是通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成的。

Description

液晶显示装置及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2010年9月20日提交的韩国专利申请No.10-2010-0092385的权益，此处援引该申请作为参考，如同在此完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种平板显示装置，尤其涉及一种能提高驱动性能并能通过简化的制造工艺降低制造成本的液晶显示装置及其制造方法。
背景技术
随着在诸如移动终端和笔记本电脑的各种移动电子设备方面的发展，对于可应用的平板显示装置的需求日益增加。
平板显示装置可包括液晶显示(LCD)装置、等离子体显示面板(PDP)、场致发射显示装置(FED)和发光二极管显示装置(LED)等等。
在各种平板显示装置中，LCD装置由于具有例如大规模生产的技术发展、简易的驱动方式、低功耗、高质量分辨率和大尺寸屏幕等各种优点而被广泛应用。
现有技术使用鼠标或键盘作为平板显示装置的输入设备。近来使用触摸屏作为平板显示装置的新的输入设备，其中触摸屏使用户能够通过使用手指或笔直接输入信息。
触摸屏已广泛应用在各种领域中，例如在诸如导航仪的移动终端、工业用终端、笔记本电脑、自动存取款机(ATM)、移动电话、MP3、PDA、PMP、PSP、便携式游戏机、DMB接收器和平板PC中；以及在诸如冰箱、微波炉和洗衣机的电器中。此外，触摸屏的简便操作迅速地扩大了触摸屏的应用领域。
已进行了研究和开发以制造包括具有内置触摸屏的LCD装置的纤薄平板显示装置。特别是，单元内(in-cell)触摸型LCD装置得到最为积极的研究和开发，其中所述单元内触摸型LCD装置指的是利用存在于现有技术结构中的元件，例如，在下基板上的公共电极，作为触摸感测电极的LCD装置。
图1示出根据现有技术的具有内置触摸屏的LCD装置及其驱动方法。
参照图1，根据现有技术的具有内置触摸屏的LCD装置包括彼此接合的下基板50和上基板60，在两基板之间夹有液晶层(未示出)。
在上基板60上有黑矩阵62；红色滤色器64R、绿色滤色器64G，和蓝色滤色器64B；以及涂覆层66。在这种情况下，黑矩阵62限定与多个像素的每一个对应的像素区域。并且，红色滤色器64R、绿色滤色器64G和蓝色滤色器64B分别形成在由黑矩阵62限定的各像素区域中。涂覆层66覆盖红色滤色器64R、绿色滤色器64G和蓝色滤色器64B以及黑矩阵62，从而平坦化上基板60。
在下基板50上有像素阵列40，像素阵列40包括多个像素(未示出)用以驱动所述液晶层以及检测手指或笔的触摸点。
多个像素的每一个由彼此交叉的栅极线和数据线限定。在栅极线和数据线交叉的部分有薄膜晶体管(以下称为TFT)。多个像素的每一个包括公共电极和像素电极。
图2是示出在根据现有技术的具有内置触摸屏的LCD装置中的下基板的截面图。图2示出在边缘场切换(FFS)模式中的下基板。
参照图2，下基板50的每个像素都形成在玻璃基板上。在每个像素中有用于阻止入射光的遮光层71；在遮光层71上的缓冲层51；在缓冲层51上的有源层(半导体层)72；在有源层72上的栅极绝缘层52；在栅极绝缘层52上的由金属材料形成的栅极73，其中栅极73与有源层72部分重叠；用于将栅极73与数据电极(源极或漏极)74绝缘的层间电介质(ILD)53；以及与有源层72电连接的数据电极74。
这时，数据电极74通过在用于暴露有源层72的预定部分的第一接触孔中掩埋金属材料形成，数据电极74与将要描述的像素电极(像素ITO)77电连接。
在下基板50的每个像素中，第一钝化层(PAS0)54、第二钝化层(PAS1)55、公共电极75、导线(第三金属)76、第三钝化层(PAS2)56以及像素电极77顺序地形成在层间电介质53上。第一钝化层(PAS0)54和第二钝化层(PAS1)55形成为覆盖栅极71和数据电极74。公共电极75形成在第二钝化层55上，其中公共电极75由诸如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料形成。导线76形成在公共电极75的预定部分上。第三钝化层56形成为覆盖公共电极75和导线76。像素电极77与第三钝化层56的上部和数据电极74电连接，其中像素电极77由透明导电材料形成。
第二接触孔是通过部分地蚀刻第一钝化层(PAS0)54、第二钝化层(PAS1)55和第三钝化层(PAS2)56形成的。通过所述第二接触孔，数据电极74的上部暴露。
在这种情况下，形成在第一钝化层(PAS0)54上的第二钝化层(PAS1)55的预定部分被首先蚀刻，然后第一钝化层(PAS0)54的预定部分和第三钝化层(PAS2)56的预定部分被同时蚀刻，从而暴露栅极74的上部。
像素电极77形成在通过蚀刻第一钝化层(PAS0)54、第二钝化层(PAS1)55和第三钝化层(PAS2)56形成的接触孔的内部。由此，像素电极77与数据电极74电连接。
在现有技术的结构中，用于在数据电极74和像素电极77之间电连接的接触孔的开口区域取决于第二钝化层(PAS1)55的蚀刻被确定。因此，数据电极74的暴露区域减少，使得在数据电极74和像素电极77之间的接触区域也减少，从而恶化了接触效率。
此外，在第二钝化层55之后蚀刻第三钝化层56的光刻期间，可能存在由杂质造成的对准失败和接触失败。
在根据具有上述结构的现有技术的具有内置触摸屏的LCD装置中，在帧的显示周期期间，通过控制经过每个像素的液晶层的光的透射率，显示基于视频信号的图像。在帧的非显示周期期间，公共电极75作为触摸感测电极被驱动，从而感测基于用户触摸的电容(Ctc)，并通过感测的电容来检测触摸点(TS)。
根据现有技术的具有内置触摸屏的LCD装置以这样的方式形成：在每个单独的像素中布置公共电极75，利用导线76使相邻的公共电极75电连接。
因此，形成公共电极75的工艺与形成导线76的工艺被分开执行，从而由于复杂的制造工艺造成制造成本增加并且产量下降。
非晶硅(a-Si)TFT具有驱动速度低和在精细线宽设计方面的局限性的缺点。为了克服这些缺点，下基板505的元件(例如TFT)可由低温多晶硅(LTPS)形成。
如图3所示，如果下基板505的元件(例如TFT)由低温多晶硅(LTPS)形成，则制造工艺不可避免地使用10个掩模。此外，使用10个掩模要执行多个具体的工艺(例如155个步骤)。
形成公共电极75和导线76的各工艺要使用额外的掩模(“掩模7”用于公共电极的形成，“掩模8”用于导线的形成)，由此要执行多个具体的工艺。
如上所述，低温多晶硅(LTPS)与非晶硅(a-Si)相比有助于实现高分辨率，并且有助于实现优良的TFT操作特性。然而，与使用非晶硅(a-Si)的情况相比，掩模工艺的数量增加，由此造成复杂的制造工艺，以致降低了价格竞争力和效率。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种基本上消除了由于现有技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题的LCD装置及其制造方法。
本发明的一个方面在于提供一种通过使用低温多晶硅(LTPS)的下基板来提高驱动效率的LCD装置及其制造方法。
本发明的另一个方面在于提供一种通过减少用于形成下基板的工艺的掩模的数量来降低制造成本的LCD装置及其制造方法。
本发明的又一个方面在于提供一种通过简化下基板的制造工艺来提高制造效率的LCD装置及其制造方法。
本发明的再一个方面在于提供一种通过增大在下基板上的数据电极和像素电极之间的接触来提高接触效率的LCD装置及其制造方法。
本发明的其它优点和特点的一部分将在下面的描述中阐明，并且其中的一部分对于所属领域的普通技术人员来说在研究了下文之后将是显而易见的，或可以通过对本发明的实施获悉。本发明的目的和其它优点可以通过书面说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构实现和获得。
为实现这些和其他优点，根据本发明的目的，如在此具体化和广义描述的，提供一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包括：具有像素区域的基板；形成在所述像素区域中的薄膜晶体管；形成在所述薄膜晶体管上的第一钝化层；穿过所述第一钝化层的一部分形成的第一接触孔，用以暴露数据电极；公共电极，所述公共电极形成在所述第一钝化层的包括所述第一接触孔的内部的至少一部分上，所述公共电极可操作为感测触摸；导线，所述导线形成在所述第一钝化层的包括所述第一接触孔的内部的至少一部分上；形成在所述公共电极和所述导线上的第二钝化层；穿过所述第二钝化层的一部分形成的第二接触孔，用以暴露与所述数据电极对应的导线；以及与所述导线电连接的像素电极，所述像素电极形成在所述第二钝化层上和所述第二接触孔的内部，其中所述第二钝化层和所述像素电极是通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成的。
根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示装置的制造方法，所述方法包括如下步骤：形成具有像素区域的基板；在所述像素区域中形成薄膜晶体管；在所述薄膜晶体管上形成第一钝化层；穿过所述第一钝化层的一部分形成第一接触孔，用以暴露数据电极；在所述第一钝化层的包括所述第一接触孔的内部的至少一部分上形成公共电极，所述公共电极可操作为感测触摸；在所述第一钝化层的包括所述第一接触孔的内部的至少一部分上形成导线；在所述公共电极和所述导线上形成第二钝化层；穿过所述第二钝化层的一部分形成第二接触孔，用以暴露与所述数据电极对应的导线；以及形成与所述导线电连接的像素电极，所述像素电极位于所述第二钝化层上和所述第二接触孔的内部，其中所述第二钝化层和所述像素电极是通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成的。
根据本发明的又一方面，提供了一种液晶显示装置的制造方法，所述方法包括如下步骤：在基板的每个像素区域中形成薄膜晶体管；通过在所述薄膜晶体管上形成第一钝化层并且部分蚀刻所述第一钝化层，形成第一接触孔，用以暴露数据电极；在所述第一钝化层上和所述第一接触孔的内部形成公共电极，并且形成与所述公共电极电连接的导线；通过在所述公共电极和所述导线上形成第二钝化层并且部分蚀刻所述第二钝化层，形成第二接触孔，用以暴露在与所述数据电极对应的区域中的导线；以及在所述第二钝化层上和所述第二接触孔的内部形成像素电极，所述像素电极与所述导线电连接，其中利用掩模通过光刻、蚀刻和灰化工艺同时形成所述第二钝化层、所述第二接触孔和所述像素电极。
应该理解的是，前面的概括描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，意在对要求保护的本发明提供进一步说明。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明的进一步理解，附图并入到本申请并构成本申请的一部分。附图图示本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1示出根据现有技术的具有内置触摸屏的LCD装置及其制造方法；
图2是示出在根据现有技术的具有内置触摸屏的LCD装置中的下基板的截面图；
图3示出根据现有技术的具有内置触摸屏的LCD装置的制造方法；
图4示出在根据本发明第一实施方式的LCD装置中的下基板；
图5示出根据本发明第一实施方式的LCD装置的制造方法；
图6A至图6C示出根据本发明第一实施方式的LCD装置的制造方法；
图7A至图7C示出根据本发明第一实施方式的LCD装置的制造方法；
图8A和图8B示出根据本发明第一实施方式的LCD装置的制造方法；
图9A至图9E示出根据本发明第一实施方式的LCD装置的制造方法；
图10示出在根据本发明第二实施方式的LCD装置中的下基板；
图11示出根据本发明第二实施方式的LCD装置的制造方法；
图12A至图12C示出根据本发明第二实施方式的LCD装置的制造方法；
图13A和图13B示出根据本发明第二实施方式的LCD装置的制造方法；
图14A至图14F示出根据本发明第二实施方式的LCD装置的制造方法；
图15A和图15B示出根据本发明第二实施方式的LCD装置的制造方法；以及
图16A至图16E示出根据本发明第二实施方式的LCD装置的制造方法。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的示例性实施方式进行描述，其中的一些例子在附图中示出。尽可能地在整个附图中用相同的附图标记指代相同或相似的部件。
下文将参照附图来描述根据本发明的LCD装置及其制造方法。
对于下文关于本发明实施方式的描述，如果第一结构(例如电极、线、层和接触等)被描述为形成在第二结构“上”或“下”，则第一结构和第二结构可彼此接触，或在第一结构和第二结构之间可以夹有第三结构。
根据液晶层的取向模式，可将LCD装置分为扭曲向列(TN)模式、垂直取向(VA)模式、面内切换(IPS)模式以及边缘场切换(FFS)模式。
在IPS模式和FFS模式的情况中，像素电极和公共电极都形成在下基板上，由此根据在像素电极和公共电极之间的电场来使液晶层的液晶分子对准。
在IPS模式中，像素电极和公共电极交替地平行排列，使得在像素电极和公共电极之间产生面内模式电场，从而使液晶层的液晶分子对准。然而，在IPS模式中，液晶分子不会在像素电极和公共电极上方正确对准，由此在像素电极和公共电极上方的光透射率相对恶化。
为了克服IPS模式的这个问题，提出了FFS模式。在FFS模式中，在像素电极和公共电极之间夹有绝缘层，由此通过所夹的绝缘层使像素电极形成为与公共电极相距预定间隔。
在这种情况下，像素电极和公共电极的任何一个以板形状或图案形成，另一个以指状形成，由此在像素电极和公共电极之间产生边缘场。因此液晶层的液晶分子通过在像素电极和公共电极之间产生的边缘场而对准。
根据本发明实施方式的LCD装置形成在FFS模式中。
根据本发明实施方式的LCD装置包括：具有内置触摸屏的单元内触摸型液晶面板，所述内置触摸屏用于检测用户的触摸点；用于将光提供给所述液晶面板的背光单元；以及驱动电路。
驱动电路包括：时序控制器(T-con)、数据驱动器(D-IC)、栅极驱动器(G-IC)、触摸感测驱动器、背光驱动器以及电源供应器。
驱动电路可完全或部分地以玻璃上芯片(COG)或膜上芯片(COF，柔性印刷电路上芯片)技术形成。
液晶面板包括彼此接合的上基板和下基板，在上基板和下基板之间夹有液晶层。此外，以矩阵形式布置的多个像素(Ctc，液晶单元)形成在液晶面板中。
液晶面板根据数据电压控制经过每个像素中的液晶层的光的透射率，由此基于视频信号显示图像。此外，在下基板上的公共电极可作为感测电极被驱动，以便基于用户的触摸感测电容的变化，由此可通过由公共电极感测的电容来检测用户的触摸点。
在上基板上有黑矩阵(BM)；红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器；以及涂覆层。在这种情况下，黑矩阵限定与多个像素的每一个对应的像素区域。并且，红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器分别形成在由黑矩阵限定的各像素区域中。涂覆层覆盖红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器以及黑矩阵，从而平坦化上基板。
在下基板上有像素阵列，所述像素阵列包括多个像素，用以驱动液晶层以及通过基于用户的触摸感测电容来检测触摸点。
像素阵列包括：薄膜晶体管(TFT)；像素电极；公共电极；以及用于连接在各像素中的公共电极的导线(第三金属)。
下基板和上基板通过使用密封剂而彼此接合。此外，液晶面板的显示区域(有源区)由密封剂遮蔽。
TFT包括栅极、有源层(半导体层)、绝缘层以及数据电极(源极/漏极)。
TFT可以以栅极位于有源层下方的底栅结构形成。可选择地，TFT可以以栅极位于有源层上方的顶栅结构形成。
在根据本发明实施方式的LCD装置中，下基板可由低温多晶硅(LTPS)形成。
图4示出在根据本发明第一实施方式的LCD装置中的下基板。
参照图4，多个像素形成在下基板100上。每个像素包括：薄膜晶体管(TFT)；像素电极220；公共电极190；以及用于连接相邻像素的公共电极190的导线200。
这时，导线200用作接触线，所述接触线使得公共电极190作为用以检测用户的触摸点的触摸感测电极被驱动。
更详细地，下基板100的每个像素包括：在玻璃基板上的遮光层110；在遮光层110上的缓冲层120；在缓冲层120上的有源层(半导体层)130；在有源层130上的栅极绝缘层(GI)140；以及在栅极绝缘层140上的栅极150，栅极150与有源层130部分重叠并由金属形成。
形成有层间电介质(ILD)160和数据电极170。层间电介质160将栅极150与数据电极170绝缘。数据电极170与通过沟槽部分地暴露的有源层130电连接。
沟槽通过蚀刻栅极绝缘层140的预定部分和层间电介质160的预定部分形成，由此所述沟槽暴露有源层130的预定部分。数据电极170通过在所述沟槽中掩埋金属材料形成。数据电极170通过公共电极190以及导线200电连接到像素电极220。
在下基板100的每个像素中有第一钝化层(PAS1)180、公共电极190以及导线(第三金属)200。第一钝化层(PAS1)180形成为覆盖栅极150和数据电极170。公共电极190形成在第一钝化层180的上部上并与数据电极170接触，其中公共电极190由诸如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料形成。导线200形成在公共电极190的预定部分上并与公共电极190电连接。
通过部分地蚀刻第一钝化层180形成第一接触孔，以暴露数据电极170的上部。然后公共电极190和导线200顺序地形成在第一接触孔的内部。由此，数据电极170、公共电极190和导线200在第一接触孔中电连接。具体地，公共电极190形成在第一钝化层180的包括第一接触孔内部的至少一部分上。
在下基板100的每个像素中有第二钝化层(PAS2)210，用以覆盖公共电极190和导线200；以及与第二钝化层210的上部和数据电极170电连接的像素电极220，其中像素电极220由诸如ITO的透明导电材料形成。第二钝化层210和像素电极220是通过利用一个半色调掩模(HTM)的一道掩模工艺形成的。
通过部分地蚀刻第二钝化层210形成第二接触孔，以暴露与数据电极170连接的导线200。然后，像素电极220形成在第二接触孔的内部以及第二钝化层210上，从而像素电极220与导线200电连接。由此，像素电极220通过公共电极190以及导线200电连接到数据线170。
在根据本发明第一实施方式的LCD装置中，在帧的显示周期期间，通过控制经过每个像素的液晶层的光的透射率来显示对应于视频信号的图像。
在帧的非显示周期期间，形成在每个像素中并由导线200连接的公共电极190作为触摸感测电极被驱动，从而检测基于用户触摸的电容(Ctc)的变化。
为此，在帧的显示周期期间，公共电极190将公共电压(Vcom)提供给像素，而在帧的非显示周期期间，公共电极190作为用以检测用户的触摸的触摸感测电极被驱动。
根据用户的触摸，在下基板的公共电极190和上基板之间形成触摸电容(Ctc)。通过将基于用户触摸的触摸电容(Ctc)与参考电容作比较来检测触摸点(TS)。
第二钝化层(PAS2)210和像素电极220是通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成的。通过顺序地形成在第一接触孔的内部的公共电极190和导线200，像素电极220与数据电极170电连接。因此，可以确保在数据电极170和像素电极220之间的充分的接触面积，从而提高在数据电极170和像素电极220之间的接触效率。此外，在根据本发明的LCD装置中，提高了驱动效率。
在本发明的这个实施方式中省略了形成在现有技术的层间电介质中的第一钝化层(PAS0)。此外，第二钝化层(PAS2)210和像素电极220利用一个半色调掩模同时形成，从而确保了用于后续工艺的对准裕度。另外，可以在用于数据电极170和像素电极220之间的接触的制造工艺期间，减少由杂质造成的接触失败。
下面将参照图5至图9E来描述根据本发明第一实施方式的LCD装置的制造方法。
如图5所示，可通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺在下基板100上同时形成第二钝化层(PAS2)210和像素电极220。因此，与现有技术相比，减少了用于制造工艺的掩模的数量，由此也减少了与之相随的工艺。
如图6A所示，将诸如金属材料的遮光材料形成在基板上。
然后，利用掩模通过光刻和湿蚀刻工艺对遮光材料进行图案化，从而形成遮光层110。遮光层110与由后续工艺形成的有源层130对准。
基板可由透明玻璃或透明塑料形成。图6A至图6C示出利用玻璃基板的示例性情况。
然后，形成缓冲层120以覆盖遮光层110，并且将非晶硅(a-Si)沉积在缓冲层120上，从而形成半导体层。
随后，利用掩模通过光刻和干蚀刻工艺对半导体层进行图案化，从而形成有源层130。有源层130以与遮光层110对准的方式形成。
如图6B所示，可利用CVD(化学气相沉积)将TEOS(正硅酸乙酯)或MTO(中温氧化物)沉积在基板的整个表面上，从而形成栅极绝缘层140。
然后，将金属材料在与有源层130重叠的同时沉积在栅极绝缘层140上。然后，利用掩模通过光刻和蚀刻工艺来形成栅极150，并且将栅极150轻掺杂N型掺杂剂(N-)。
当形成栅极150时，执行湿蚀刻工艺和干蚀刻工艺。在湿蚀刻工艺和干蚀刻工艺之间，将有源层130重掺杂N型掺杂剂(N+)。
由于在有源层130上形成栅极150，有源层130的不与栅极150重叠的预定区域被重掺杂有N型掺杂剂(N+)。
如图6C所示，将绝缘材料沉积在基板上，由此栅极150和栅极绝缘层140被绝缘材料覆盖，所述绝缘材料用以形成层间电介质160，以将栅极150与下基板的其他元件绝缘。
然后，对层间电介质160的预定部分以及栅极绝缘层140的预定部分使用掩模执行光刻和干蚀刻工艺，由此形成暴露有源层130的上部的沟槽162。
如图7A所示，将金属材料沉积在基板的整个表面上和沟槽162的内部(其中，金属材料被掩埋在沟槽162中)。然后，利用掩模通过光刻和湿蚀刻工艺形成数据电极170。
在沟槽162的内部，数据电极170与有源层130电连接。
如图7B所示，形成第一钝化层(PAS1)180以覆盖层间电介质160和数据电极170。然后，利用掩模通过光刻和蚀刻工艺形成用于暴露数据电极170的第一接触孔182。
如图7C所示，将透明导电材料沉积在第一钝化层(PAS1)180上和第一接触孔182的内部。
然后，利用掩模通过光刻和蚀刻工艺在第一钝化层(PAS1)180的预定部分上和第一接触孔182的内部形成公共电极190。
如图8A所示，将导电金属材料沉积在第一钝化层(PAS1)180和公共电极190上，从而形成导电层。
然后，对导电层利用掩模执行光刻和蚀刻工艺，由此在第一钝化层(PAS1)180的预定部分上和第一接触孔182的内部形成导线200。
在这种情况下，公共电极190与导线200电连接。在帧的显示周期期间，将公共电压(Vcom)提供给形成在第一钝化层(PAS1)180上的公共电极190。
同时，形成在第一接触孔182的内部的公共电极190用作接触电极，用以将数据电极170和像素电极220电连接，由此，不将公共电压(Vcom)提供给形成在第一接触孔182的内部的公共电极190。
如图8B所示，形成第二钝化层(PAS2)210以覆盖公共电极190和导线200。然后，对第二钝化层(PAS2)210利用半色调掩模执行光刻、蚀刻和灰化工艺，从而通过部分蚀刻第二钝化层(PAS2)210来获得第二接触孔212。
如图9A至图9C所示，第二接触孔212形成在与数据电极170对应的区域中。通过第二接触孔212，暴露与数据电极170电连接的导线200。
然后，如图9D所示，在第二钝化层(PAS2)210上和第二接触孔212的内部形成像素电极220，其中像素电极220由诸如ITO的透明导电材料形成。也就是说，可通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成第二钝化层(PAS2)210和像素电极220。
在第二接触孔212的内部，像素电极220与导线200电连接，从而通过形成在第一接触孔182的内部的公共电极190和导线200，数据电极170与像素电极220电连接。
下面将参照图9来说明利用半色调掩模形成第二钝化层(PAS2)210和像素电极220的具体方法。
如图9A所示，形成第二钝化层(PAS2)210以覆盖公共电极190和导线200。
然后，通过将光致抗蚀剂(更具体为光丙烯酸(photoacryl))涂敷到第二钝化层(PAS2)210上，形成光致抗蚀剂层250(以下称为“PR层”)。
然后，如图9B所示，利用半色调掩模(HTM)260通过光刻工艺形成具有不均匀图案(即凹凸图案)的多个光致抗蚀剂图案252(以下称为“PR图案”)。优选地，多个光致抗蚀剂图案252的至少一个的至少一部分具有大于剩余部分的厚度。
也就是说，通过利用半色调掩模260向PR层250照射光，从而形成多个PR图案252，PR图案252用作形成第二接触孔212和像素电极220的掩模。
半色调掩模260包括不透射光的非透射区域；部分透射光的半透射区域；以及透射光的透射区域。由此，因为利用半色调掩模260来对PR层250进行图案化，所以能够形成具有不同宽度和厚度的多个PR图案252。
如果使用半色调掩模260，则与非透射区域对应的PR层250保持原样；与半透射区域对应的PR层250被部分留下；与透射区域对应的PR层250被完全去除，从而暴露第二钝化层(PAS2)210的预定部分。
如图9C所示，通过使用多个PR图案252对第二钝化层(PAS2)210的暴露区域进行干蚀刻，从而形成第二接触孔212。这时，形成在第一接触孔182中的导线200通过第二接触孔212暴露。
如图9D所示，将PR图案252以如下方式进行灰化：只在第二钝化层(PAS2)210的预定部分上，更具体的，只在栅极上方，保留PR图案252。
然后，在第二钝化层(PAS2)210上和在灰化工艺之后保留的PR图案254上沉积ITO(氧化铟锡)材料。
如图9E所示，将在第二钝化层(PAS2)210上保留的PR图案254剥离，从而完成像素电极220的形成。
如参照图9A至图9E所说明的，可通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成第二钝化层(PAS2)210和像素电极220。
在根据本发明第一实施方式LCD装置的上述制造方法中使用的掩模的数量比在现有技术的方法中使用的掩模的数量少一个。与现有技术的方法相比，在根据本发明第一实施方式LCD装置的上述制造方法中的具体工艺可减少12.2％(本发明的方法需要136个步骤，而现有技术的方法需要155个步骤)，由此根据本发明第一实施方式LCD装置的制造方法实现了制造成本的降低和制造效率的提高。
此外，利用一个半色调掩模同时形成第二钝化层(PAS2)210和像素电极220，从而确保了用于制造工艺的对准裕度。
并且，在下基板上的数据电极和像素电极之间的提高的接触效率提高了驱动效率。
此外，下基板由低温多晶硅(LTPS)形成，从而提高了驱动效率。
下文将参照图10来描述根据本发明第二实施方式的LCD装置。
图10示出在根据本发明第二实施方式的LCD装置中的下基板。关于根据本发明第二实施方式的LCD装置中的下基板300的说明，将省略对于与如图4示出的第一实施方式相同的部件的具体说明。
参照图10，多个像素形成在下基板300上。
多个像素包括：薄膜晶体管(TFT)、像素电极420、公共电极390和导线400。
导线400用作接触线，所述接触线使得公共电极390作为用以检测用户的触摸点的触摸感测电极被驱动。
更详细地，下基板300的每个像素包括：有源层(半导体层)330、栅极绝缘层(GI)340、栅极350、层间电介质(ILD)360和数据电极370。
通过部分蚀刻栅极绝缘层340和层间电介质360形成沟槽。有源层330的预定部分通过沟槽暴露，并且数据电极370通过在沟槽中掩埋金属材料形成。数据电极370通过公共电极390以及导线400电连接到像素电极420。
下基板300的每个像素包括：第一钝化层(PAS1)380，用以覆盖数据电极370；公共电极390；以及导线(第三金属)400。
公共电极390和导线400是通过利用一个半色调掩模(HTM)的一道掩模工艺同时形成的。
通过部分蚀刻第一钝化层380形成第一接触孔。然后，公共电极390和导线400顺序地形成在第一接触孔的内部，由此数据电极370、公共电极390和导线400在接触孔的内部电连接。
下基板300的每个像素还包括：第二钝化层(PAS2)410；以及与第二钝化层410的上部和数据电极470电连接的像素电极420。
第二钝化层410和像素电极420是通过利用一个半色调掩模(HTM)的一道掩模工艺同时形成的。
通过部分蚀刻第二钝化层410形成第二接触孔。由此，与数据电极370电连接的导线400通过第二接触孔暴露。像素电极420形成在第二接触孔的内部，并与导线400电连接。
因此，像素电极420通过公共电极390以及导线400电连接到数据线370。
在帧的显示周期期间，公共电极390将公共电压(Vcom)提供给像素。同时，在帧的非显示周期期间，公共电极390作为用于检测用户的触摸的触摸感测电极被驱动。
如上所述，在根据本发明第二实施方式的LCD装置中，公共电极390和导线400是通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成在第一接触孔的内部的。
数据电极370通过公共电极390以及导线400电连接到像素电极420。
因此，可以确保在数据电极370和像素电极420之间的充分的接触面积，从而提高在数据电极370和像素电极420之间的接触效率。此外，在根据本发明第二实施方式的LCD装置中，提高了驱动效率。
此外，在本发明的第二实施方式中省略了遮光层和钝化层(PAS0)，所述遮光层和钝化层形成在现有技术的层间电介质中。另外，第二钝化层(PAS2)410和像素电极420是通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成的。由此，可以确保足够的对准裕度，并且在用于数据电极370和像素电极420之间进行接触的制造工艺期间，可以减少由杂质造成的接触失败。
下面将参照图11至图16E来描述根据本发明第二实施方式的LCD装置的制造方法。
图11至图16E示出根据本发明第二实施方式的LCD装置的制造方法。
如图11所示，在根据本发明第二实施方式的LCD装置的制造方法中，可通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺在下基板300上同时形成公共电极390和导线400。
此外，可通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成第二钝化层(PAS2)410和像素电极420。
因此，与现有技术相比，根据本发明第二实施方式的制造方法可减少使用的掩模的数量，并减少了具体工艺。
此外，在本发明第二实施方式中省略了形成在现有技术的层间电介质中的遮光层和钝化层(PAS0)，从而减少了具体工艺。
更具体地，如图12A所示，将非晶硅(a-Si)沉积在基板上，从而形成半导体层。然后，利用掩模通过光刻和干蚀刻工艺对半导体层进行图案化，从而形成有源层330。
基板可由透明玻璃或透明塑料形成。图12A至图12C示出利用玻璃基板的示例性情况。
可利用CVD(化学气相沉积)将TEOS(正硅酸乙酯)或MTO(中温氧化物)沉积在基板的整个表面上，从而形成栅极绝缘层340。
然后，将金属材料在与有源层330重叠的同时沉积在栅极绝缘层340上。之后，利用掩模通过光刻和蚀刻工艺来形成栅极350。
随后，将绝缘材料沉积在基板上，由此栅极350和栅极绝缘层340被绝缘材料覆盖，所述绝缘材料用以形成层间电介质360。
如图12B所示，对层间电介质360的预定部分和栅极绝缘层340的预定部分利用掩模执行光刻和干蚀刻工艺，从而形成沟槽362。通过沟槽362暴露有源层330的上部。
如图12C所示，将金属材料沉积在基板的整个表面上和沟槽362的内部(其中，金属材料被掩埋在沟槽362中)。然后，利用掩模通过光刻和湿蚀刻工艺形成数据电极370。
在沟槽362的内部，数据电极370与有源层330电连接。
如图13A所示，形成第一钝化层(PAS1)380以覆盖层间电介质360和数据电极370。然后，利用掩模通过光刻和蚀刻工艺形成第一接触孔382。
然后，将诸如ITO的透明导电材料和金属材料顺序地沉积在第一钝化层(PAS1)380上和第一接触孔382的内部。
如图13B所示，利用一个半色调掩模(HTM)通过光刻、蚀刻和灰化工艺在第一钝化层(PAS 1)380的预定部分上和第一接触孔382的内部形成公共电极390和导线400。也就是说，只使用一个掩模来同时形成公共电极390和导线400。
下面将参照图14A-14F来描述利用半色调掩模形成公共电极390和导线400的具体方法。
如图14A所示，将ITO(氧化铟锡)和金属材料顺序地沉积在第一钝化层(PAS 1)380上，从而形成ITO层392和金属层402。
然后，通过将光丙烯酸涂敷到金属层402上来形成PR层430。
利用半色调掩模440通过光刻工艺在金属层402上形成多个光致抗蚀剂图案432。如图14B所示，以不均匀图案(即凹凸图案)来形成PR图案432。
也就是说，通过利用半色调掩模440向PR层430照射光，从而形成多个PR图案432，PR图案432用作用于形成公共电极390和导线400的掩模。
如果使用半色调掩模440，与非透射区域对应的PR层430保持原样；与半透射区域对应的PR层430被部分留下；与透射区域对应的PR层430被完全去除。
例如，当向PR层430照射50毫焦至100毫焦的曝光能量的光时，可形成多个PR图案432。也就是说，非透射区域的PR图案具有1.5微米至3.0微米的高度“h1”；半透射区域的PR图案具有0.2微米至1.0微米的高度“h2”。
在多个PR图案中，第一PR图案的宽度a和第二PR图案的宽度b设计为在2微米至5微米的范围内。第一PR图案的宽度a可与第二PR图案的宽度b不同。为获得线的平直度，第一PR图案的宽度a相对较小，第二PR图案的宽度b相对较大。
如图14C所示，首先，通过使用多个PR图案432作为掩模，将金属层402灰化，从而形成金属图案404。
通过第一次蚀刻形成的PR图案432与金属图案404的临界尺寸“c”可为不大于0.5微米。
如图14D所示，在将多个PR图案432灰化之后，在将金属图案404作用掩模的情况下将ITO层392蚀刻，从而形成ITO图案394。在现有技术中，当蚀刻TIO层392时，有机膜可被等离子体破坏，也就是说，光丙烯酸可能被等离子体破坏；由此，当液晶面板被驱动时，因为破坏的光丙烯酸可能产生污点。为防止污点，本发明中，可在ITO层392的蚀刻工艺之前执行PR图案432的灰化工艺。
如图14E所示，在使用对PR图案432进行灰化工艺之后留下的PR图案作为掩模的情况下，第二次蚀刻通过第一次蚀刻金属层402形成的金属图案204。通过第二次蚀刻形成的PR图案432与金属图案404的临界尺寸“d”可为不大于0.5微米。
如图14F所示，通过将留在基板上的PR图案432灰化来形成ITO的公共电极390，并且由金属材料形成导线400。
如图13A-13B所示，在第一钝化层(PAS1)380上和第一接触孔382的内部同时形成公共电极390和导线400，所述第一接触孔382用于暴露数据电极370。
参照图14A至图14F，通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成公共电极390和导线400。
如图15A所示，在第一钝化层(PAS1)380上形成第二钝化层(PAS2)410，从而覆盖公共电极390和导线400。
如图15B所示，利用半色调掩模(HTM)通过光刻、蚀刻和灰化工艺在第二钝化层(PAS2)410的预定部分中形成第二接触孔412。这时，第二接触孔412形成在与数据电极370对应的区域中，其中第二接触孔412暴露与数据电极370电连接的导线400。
在第二钝化层(PAS2)410上形成诸如ITO的透明导电材料的像素电极420，并且在第二接触孔412的内部也形成像素电极420。也就是说，可通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成第二钝化层(PAS2)和像素电极420。
在第二接触孔412的内部，像素电极420与导线400电连接。由此，通过形成在第一接触孔382的内部的公共电极390和导线400，数据电极370与像素电极420电连接。
下面将参照图16A至图16E来描述利用半色调掩模形成第二钝化层(PAS2)410和像素电极420的具体方法。
如图16A所示，形成第二钝化层(PAS2)410，用以覆盖公共电极390和导线400。
然后，通过将光丙烯酸涂敷到第二钝化层(PAS2)410上形成光致抗蚀剂层450。
然后，如图16B所示，利用半色调掩模(HTM)460通过光刻和蚀刻工艺形成具有不均匀图案(即凹凸图案)的多个光致抗蚀剂图案452。
也就是说，通过利用半色调掩模460向PR层450照射光，从而形成多个PR图案452，PR图案452用作用于形成第二接触孔412和像素电极420的掩模。
由于利用半色调掩模460来对PR层450进行图案化，能够形成具有不同宽度和厚度的多个PR图案452。
如果使用半色调掩模460，则与非透射区域对应的PR层450保持原样；与半透射区域对应的PR层450被部分留下；与透射区域对应的PR层450被完全去除，从而暴露第二钝化层(PAS2)410的预定部分。
如图16C所示，通过使用多个PR图案452作为掩模，对第二钝化层(PAS2)410的暴露区域进行干蚀刻，从而形成第二接触孔412。这时，形成在第一接触孔382中的导线400通过第二接触孔412暴露。
如图16D所示，将PR图案452以如下方式进行灰化：只在第二钝化层(PAS2)410的预定部分上，更具体的，只在栅极上方，保留PR图案452。
然后，在第二钝化层(PAS2)410上和在灰化工艺之后保留的PR图案454上沉积ITO(氧化铟锡)材料。
如图16E所示，将在第二钝化层(PAS2)410上保留的PR图案454剥离，从而完成像素电极420的形成。
如参照图16A至图16E所说明的，可通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成第二钝化层(PAS2)410和像素电极420。
此外，通过利用一个半色调掩模同时形成第二钝化层(PAS2)410和像素电极420，从而确保了用于制造工艺的对准裕度。
关于以上说明，有源层被掺杂有N型掺杂剂，但这不是必须的。根据本发明的另一实施方式，有源层可被掺杂有P型掺杂剂。
在根据本发明第二实施方式LCD装置的上述制造方法中使用的掩模的数量比在现有技术的方法中使用的掩模的数量少三个。与现有技术的方法相比，在根据本发明第二实施方式LCD装置的上述制造方法中的具体工艺可减少28％(本发明的方法需要113个步骤，而现有技术的方法需要155个步骤)。
也就是说，利用7个掩模就可制造根据本发明第二实施方式的下基板，由此根据本发明第二实施方式的LCD装置的制造方法实现了制造成本的降低和制造效率的提高。
在下基板上的数据电极和像素电极之间的提高的接触效率实现了驱动效率的提高。
此外，下基板由低温多晶硅(LTPS)形成，从而提高了驱动效率。
对所属领域的技术人员来说是显而易见的是，在不脱离本发明精神或范围的情况下可对本发明作出各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书范围及其等效范围内的对本发明的所有各种修改和变型。

Claims (27)

1.一种液晶显示装置，包括：
具有像素区域的基板；
形成在所述像素区域中的薄膜晶体管；
形成在所述薄膜晶体管上的第一钝化层；
穿过所述第一钝化层的一部分形成的第一接触孔，用以暴露数据电极；
公共电极，所述公共电极形成在所述第一钝化层的包括所述第一接触孔的内部的至少一部分上，所述公共电极可操作为感测触摸；
导线，所述导线形成在所述第一钝化层的包括所述第一接触孔的内部的至少一部分上；
形成在所述公共电极和所述导线上的第二钝化层；
穿过所述第二钝化层的一部分形成的第二接触孔，用以暴露与所述数据电极对应的导线；以及
与所述导线电连接的像素电极，所述像素电极形成在所述第二钝化层上和所述第二接触孔的内部，
其中所述第二钝化层和所述像素电极是通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成的。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述公共电极和所述导线是通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺形成的。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述数据电极与所述像素电极通过所述公共电极以及所述导线电连接。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述薄膜晶体管由低温多晶硅形成。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述导线连接相邻像素区域的公共电极。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述公共电极在所述液晶显示装置的非显示周期期间感测触摸，在所述液晶显示装置的显示周期期间提供公共电压。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第一接触孔是通过蚀刻所述第一钝化层的预定部分形成的。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第二接触孔是通过蚀刻所述第二钝化层的预定部分形成的。
9.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述导线形成在位于所述第一接触孔的内部的公共电极上。
10.一种液晶显示装置的制造方法，包括如下步骤：
形成具有像素区域的基板；
在所述像素区域中形成薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管上形成第一钝化层；
穿过所述第一钝化层的一部分形成第一接触孔，用以暴露数据电极；
在所述第一钝化层的包括所述第一接触孔的内部的至少一部分上形成公共电极，所述公共电极可操作为感测触摸；
在所述第一钝化层的包括所述第一接触孔的内部的至少一部分上形成导线；
在所述公共电极和所述导线上形成第二钝化层；
穿过所述第二钝化层的一部分形成第二接触孔，用以暴露与所述数据电极对应的导线；以及
形成与所述导线电连接的像素电极，所述像素电极位于所述第二钝化层上和所述第二接触孔的内部，
其中所述第二钝化层和所述像素电极是通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺同时形成的。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其中所述公共电极和所述导线是通过利用一个半色调掩模的一道掩模工艺形成的。
12.根据权利要求10所述的制造方法，其中所述数据电极与所述像素电极通过所述公共电极以及所述导线电连接。
13.根据权利要求10所述的制造方法，其中所述薄膜晶体管由低温多晶硅形成。
14.根据权利要求10所述的制造方法，其中所述导线连接相邻像素区域的公共电极。
15.根据权利要求10所述的制造方法，其中所述公共电极在所述液晶显示装置的非显示周期期间感测触摸，在所述液晶显示装置的显示周期期间提供公共电压。
16.根据权利要求10所述的制造方法，其中所述第一接触孔是通过蚀刻所述第一钝化层的预定部分形成的。
17.根据权利要求10所述的制造方法，其中所述第二接触孔是通过蚀刻所述第二钝化层的预定部分形成的。
18.根据权利要求10所述的制造方法，其中所述导线形成在位于所述第一接触孔的内部的公共电极上。
19.一种液晶显示装置的制造方法，包括如下步骤：
在基板的每个像素区域中形成薄膜晶体管；
通过在所述薄膜晶体管上形成第一钝化层并且部分蚀刻所述第一钝化层，形成第一接触孔，用以暴露数据电极；
在所述第一钝化层上和所述第一接触孔的内部形成公共电极，并且形成与所述公共电极电连接的导线；
通过在所述公共电极和所述导线上形成第二钝化层并且部分蚀刻所述第二钝化层，形成第二接触孔，用以暴露在与所述数据电极对应的区域中的导线；以及
在所述第二钝化层上和所述第二接触孔的内部形成像素电极，所述像素电极与所述导线电连接，
其中利用掩模通过光刻、蚀刻和灰化工艺同时形成所述第二钝化层、所述第二接触孔和所述像素电极。
20.根据权利要求19所述的制造方法，其中所述公共电极和所述导线是利用掩模通过光刻、蚀刻和灰化工艺同时形成的。
21.根据权利要求19所述的制造方法，其中所述数据电极与所述像素电极通过所述公共电极以及所述导线电连接。
22.根据权利要求19所述的制造方法，其中所述薄膜晶体管由低温多晶硅形成。
23.根据权利要求19所述的制造方法，其中所述导线连接相邻像素区域的公共电极。
24.根据权利要求19所述的制造方法，其中所述掩模与半色调掩模一致，所述半色调掩模包括不透射光的非透射区域、部分透射光的半透射区域以及透射光的透射区域。
25.根据权利要求20所述的制造方法，还包括如下步骤：
通过利用半色调掩模对光致抗蚀剂层进行图案化，在所述金属层上形成具有不同宽度和厚度的多个光致抗蚀剂图案；以及
利用所述多个光致抗蚀剂图案作为掩模，形成所述公共电极和所述导线。
26.根据权利要求25所述的制造方法，其中在所述像素电极的形成期间，所述多个光致抗蚀剂图案的至少一个的至少一部分具有大于剩余部分的厚度。
27.根据权利要求20所述的制造方法，其中形成所述公共电极和所述导线的工艺包括如下步骤：
在所述第一钝化层上和所述第一接触孔的内部顺序地形成ITO层和金属层；
在所述金属层上形成光致抗蚀剂层；
通过利用半色调掩模对所述光致抗蚀剂层进行图案化，在所述金属层上形成具有不同宽度和厚度的多个光致抗蚀剂图案；
在所述多个光致抗蚀剂图案用作掩模的情况下，蚀刻所述ITO层和所述金属层，以及
将所述多个光致抗蚀剂图案进行灰化。
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