CN103293804A - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示装置,包括:第一基板;在第一基板上的栅极线和栅极;在具有栅极线和栅极的第一基板上方的第一绝缘层;在第一绝缘层上的有源层;在有源层上的源极和漏极,源极和漏极包括依次形成的第一导电层、透明导电层和第二导电层;在第一绝缘层上的与源极连接的数据线,数据线由透明导电层和第二导电层形成;在第一绝缘层上的与漏极连接的像素电极,像素电极由透明导电层形成;在数据线上的有机绝缘层;在具有有机绝缘层的第一基板的整个上表面上方的第二绝缘层;在第二绝缘层上的与像素电极和有机绝缘层交叠的公共电极,公共电极和像素电极产生边缘电场;与第一基板贴合的第二基板;和在第一基板与第二基板之间的液晶层。
Description
技术领域
本公开内容涉及一种液晶显示装置及其制造方法,尤其涉及一种用于实现提高的透射率和开口率和减小的寄生电容的液晶显示装置及其制造方法。
背景技术
诸如液晶显示装置这样的平板显示器在每个像素中都设置驱动显示装置的有源器件,如薄膜晶体管。显示装置的这种驱动类型一般称为有源矩阵驱动。在有源矩阵驱动中,薄膜晶体管位于每个像素中,以驱动相应像素。
现在将参照图1和2详细描述液晶显示装置的结构。
图1显示了常规液晶显示装置中的单位像素的顶视图,图2显示了沿图1的区域A1-A2和B1-B2的剖面图。
该液晶显示装置是边缘场切换(fringe field switching)液晶显示装置,其中公共电极50与像素电极70与夹在二者之间的绝缘层形成边缘电场。该液晶显示装置包括显示图像的液晶面板、发光的背光单元(未示出)、以及驱动液晶面板和背光单元(未示出)的驱动电路(未示出)。其中,液晶面板包括薄膜晶体管基板1、滤色器基板(未示出)和液晶层(未示出),图1显示了薄膜晶体管基板1。
薄膜晶体管基板1包括栅极线11、数据线50、薄膜晶体管(TFT)T、像素电极70、公共电极90、栅极焊盘GP和数据焊盘DP。
栅极线11和数据线50设置有多条并布置成彼此交叉,栅极线11和数据线50的交叉界定多个像素区域。
栅极线11和数据线50分别通过栅极焊盘GP和数据焊盘DP从外部电路接收栅极驱动信号和数据驱动信号。
栅极驱动信号和数据驱动信号施加给位于每个像素区域中的薄膜晶体管T。其中,薄膜晶体管T可包括栅极电极10、第一绝缘层20、有源层30、欧姆接触层40、源极电极51和漏极电极52。
与薄膜晶体管T的漏极电极52连接的像素电极70依照沟道基于栅极驱动信号的开/关状态,接收数据驱动信号。像素电极70还根据数据驱动信号与接收公共电压的公共电极90一起形成边缘电场,因而驱动液晶层(未示出)。
因为像素电极70形成在透明区域中,所以像素电极70由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)这样的透明导电材料形成。因此,像素电极70和由不透明导电材料形成的漏极电极52设置于不同的层中并通过接触孔65彼此电连接,以接收数据驱动信号。
其中,接触孔65与漏极电极52重叠(overlap),从而不允许光透过,因此接触孔65被形成在第二基板(未示出)上的黑矩阵覆盖。就是说,这样形成的接触孔65导致开口率降低。
此外,用于制造该液晶显示装置的工艺包括形成源极电极和漏极电极51和52以及数据线50之后,形成第二绝缘层60和像素电极70。因此,数据线50和像素电极70由不同的掩模工艺形成。
然而,不能以100%的精度实施掩模工艺。就是说,当在第一基板上对准时,用于形成像素电极70的掩模不总是位于相同位置,这导致在每个工艺中像素电极70的位置在可允许的公差(allowable tolerance)范围内稍有变化。
因为数据线50和像素电极70使用不同的掩模工艺,所以从数据线50到形成在数据线50两侧的像素电极70的距离d1和d2并不总是相同,如图2的区域B1-B2中所示。此时,数据线50、第二绝缘层60和像素电极70用作为一个寄生电容器,不同的距离d1和d2会在数据线50两侧导致不同的寄生电容。
该寄生电容对由数据线50传送的数据驱动信号起到负载作用,寄生电容的差异会引起数据驱动信号的传送不一致,由此导致液晶显示装置的驱动故障。
发明内容
因此,本详细说明的一个方面是提供一种通过一个掩模工艺形成像素电极、漏极电极和数据线以实现减少的掩模数量的液晶显示装置,及其制造方法。
本详细描述的另一个方面是提供一种液晶显示装置及其制造方法,所述液晶显示装置通过连接相同层中的漏极电极和数据线由此去除接触孔,并通过一个掩模工艺来构图数据线和像素电极,用于消除数据线左右两侧之间的寄生电容差异。
为了实现这些和其他优点并根据本发明的目的,如在此具体和概括描述的,液晶显示装置包括:第一基板;在所述第一基板上的栅极线和栅极电极;在具有所述栅极线和栅极电极的所述第一基板上方的第一绝缘层;在所述第一绝缘层上的有源层;在所述有源层上的源极电极和漏极电极,所述源极电极和漏极电极包括按顺序形成的第一导电层、透明导电层和第二导电层;在所述第一绝缘层上的与所述源极电极连接的数据线,所述数据线由所述透明导电层和所述第二导电层形成;在所述第一绝缘层上的与所述漏极电极连接的像素电极,所述像素电极由所述透明导电层形成;在所述数据线上的有机绝缘层;在具有所述有机绝缘层的所述第一基板的整个上表面上方的第二绝缘层;在所述第二绝缘层上的与所述像素电极和所述有机绝缘层交叠的公共电极,所述公共电极和所述像素电极产生边缘电场;与所述第一基板贴合的第二基板;和在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层。
所述像素电极和所述数据线之间的距离与相邻像素电极和所述数据线之间的距离相同。所述有机绝缘层可从所述数据线的一个侧部形成到所述数据线的相对侧部。
所述数据线可与所述源极电极和漏极电极的所述第一导电层和所述透明导电层连接,所述像素电极可与所述漏极电极的所述透明导电层连接。
一种制造液晶显示装置的方法,包括:在第一基板上形成栅极线和栅极电极;在所述第一基板上方按顺序形成第一绝缘层、有源层和第一导电层;在上面具有所述有源层和所述第一导电层的所述第一绝缘层上按顺序形成透明导电层和第二导电层;通过单个掩模工艺构图所述第一导电层、所述透明导电层和所述第二导电层,以形成具有所述第一导电层、所述透明导电层和所述第二导电层的源极电极和漏极电极、具有所述透明导电层和所述第二导电层的数据线、以及具有所述透明导电层的像素电极;将第二基板贴合到所述第一基板;以及在所述第一基板与第二基板之间引入液晶层,其中所述像素电极和所述数据线之间的距离与相邻像素电极和所述数据线之间的距离相同。
所述形成第一绝缘层、所述有源层和所述第一导电层可包括:按顺序沉积所述第一绝缘层、所述有源层和所述第一导电层;以及通过单个掩模工艺构图所述有源层和所述第一导电层,从而形成所述第一绝缘层、所述有源层和相同形状的所述第一导电层,以与栅极电极交叠。
可使用半色调(half-tone)掩模形成所述源极电极和漏极电极、所述数据线和所述像素电极。
附图说明
所包括的附图给本发明提供进一步理解,并入本说明书中并组成本说明书一部分,附图显示了本发明的示例性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显示了常规液晶显示装置中的单位像素的顶视图;
图2显示了沿图1中的区域A1-A2和B1-B2的剖面图;
图3A显示了根据本发明第一实施方式的液晶显示装置中的单位像素的顶视图;
图3B显示了沿图3A中的区域I-I’,II-II’,III-III’和IV-IV’的剖面图;
图4显示了根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的剖面图;
图5A到5M显示了描绘制造根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的方法的剖面图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述示例性实施方式。为便于参照附图简要描述,给相同或等价的组件提供相同的附图标记,且不再重复其描述。
之后,将参照附图更详细地描述根据本发明示例性实施方式的液晶显示装置及其制造方法。
在本说明书中,即使在不同的实施方式之间,对相同或相似的参考结构也使用相同或相似的附图标记,在这种情况下,对参考结构的首次描述适用于全文。
本说明书中以单数表述的术语可包含复数形式,除非在文中另有明确说明。
此外,应当理解,为易于描述,本说明书的附图中表示的组件不必按比例画出。
本说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等用于描述各种元件,然而,这些术语仅仅意在区分这些元件,并不打算构成限制。
图3A显示了根据本发明第一实施方式的液晶显示装置中的单位像素的顶视图,图3B显示了沿的区域I-I’,II-II’,III-III’和IV-IV’的剖面图。
根据本发明第一实施方式的液晶显示装置包括液晶面板(未示出)、背光单元(未示出)和驱动电路(未示出)。其中,液晶面板包括第一基板100、第二基板(未示出)和液晶层,背光单元(未示出)包括用于向液晶面板发光的光源,驱动电路(未示出)可包括用于驱动背光单元(未示出)和液晶面板(未示出)的多个驱动芯片和连接配线。之后,将详细描述第一基板100上的结构。
首先,参照图3A,第一基板100可包括栅极线111、数据线161、栅极焊盘、数据焊盘、薄膜晶体管(T)、公共电极190和像素电极160。
数据线161和栅极线111可在第一基板100上彼此交叉。尽管在图中显示为直线,但数据线161也可形成为以预定角度弯曲的S形。其中,由数据线161和栅极线111的交叉界定的空间称为单位像素(未示出),这种单位像素(未示出)可以以矩阵结构布置在第一基板100的整个表面上。
栅极焊盘形成在栅极线111的一端,数据焊盘形成在数据线161的一端。
参照图3B,栅极焊盘包括第一接触孔181和栅极连接图案,栅极连接图案通过第一接触孔181与栅极线111的一端电接触。栅极焊盘171用于给栅极线111施加来自驱动电路的栅极驱动信号。参照图3B,数据焊盘包括第二接触孔182和数据连接图案,数据连接图案通过第二接触孔182与数据线161的一端电接触。数据焊盘用于给数据线161施加来自驱动电路的数据驱动信号。
薄膜晶体管T是开关装置,可包括栅极电极110、第一绝缘层210、有源层130、欧姆接触层140以及源极电极和漏极电极162a和162b。
栅极电极110对应于栅极线111的一部分并配置成接收栅极驱动信号。薄膜晶体管T的其他结构与栅极电极110交叠,从而所述其他结构可也与栅极线111交叠。就是说,薄膜晶体管T可与栅极线111交叠。然而,如果栅极电极110由栅极线111在一个方向上延伸,则薄膜晶体管T可形成在单位像素(未示出)的一个区域中,而不是形成在栅极线111上。
第一绝缘层120形成在包括栅极电极110上部的第一基板100的整个表面上,以使栅极电极110与有源层130绝缘。
在与栅极电极110交叠的区域中在第一绝缘层上形成有有源层130。有源层130是其中形成有沟道的区域,且有源层130可由包括非晶硅和多晶硅的半导体形成。
在有源层130与将在之后描述的源极电极和漏极电极162a和162b之间形成有欧姆接触层140。设置欧姆接触层140利于有源层130与源极电极和漏极电极162a和162b之间的电接触。欧姆接触层140可由重掺杂(heavily-doped)的n型或p型硅形成。
在有源层130由氧化物半导体形成的情形中,代替欧姆接触层140,可在氧化物半导体上形成蚀刻阻挡层(etch stopper),从而防止沟道区域被蚀刻损害。氧化物半导体具有比非晶硅快至少十倍的电子漂移(drift)速率,因而在实现高分辨率和高速驱动方面是有利的。
在第一绝缘层120上方的一个区域中,在欧姆接触层140上形成有源极电极和漏极电极162a和162b。其中数据线161与源极电极162a连接并与源极电极和漏极电极162a和162b同时形成。因而,源极电极162a用于传送从数据线161施加的数据驱动信号,漏极电极162b用于通过有源层130的沟道接收数据驱动信号。
其中,参照图3B,源极电极和漏极电极162a和162b可由第一导电层151、透明导电层152和第二导电层153构成,数据线161可由透明导电层152和第二导电层153构成。
第一导电层151与欧姆接触层140和透明导电层152接触,从而第一导电层151可由具有优良欧姆接触特性的材料形成,以便于将信号传送至透明导电层152。例如,第一导电层151可由Mo、MoTi、Ti或Ti合金中的任意一种形成。透明导电层152还用作将在之后描述的像素电极160的材料,从而透明导电层152可由具有透明特性的氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)形成。此外,为了形成低电阻配线,第二导电层153可由Cu、Al、Ag、Pt或Au中的任意一种形成。
第一导电层151以与欧姆接触层相同的形状被构图。除了其中形成像素电极160的区域之外,透明导电层152和第二导电层153也以相同的形状被构图。其中,因为通过一个掩模工艺形成有源层130之上的图案,所以有源层130上的欧姆接触层、第一导电层151、透明导电层152和第二导电层153以相同的形状被构图。
像素电极160由透明导电层152构成,并可与漏极电极162b的透明导电层152连接。在该情形中,像素电极160的特征在于不用接触孔而与相同层中的漏极电极162b直接连接。
因此,不存在接触孔且在栅极线111上形成的薄膜晶体管T能使单位像素内的透明面积增加。在该情形中,仅在对应于数据线161和栅极线111的区域中形成黑矩阵。因此,根据本发明第一实施方式的液晶显示装置具有提高的液晶显示装置的开口率。
此外,通过单个掩模工艺同时构图透明导电层152和第二导电层153,并同时形成数据线161和像素电极160。因此,能够消除由于使用不同的掩模工艺而在常规技术中产生的从数据线161到相邻像素电极160的距离差异。就是说,能够使图3B中的距离d1和d2彼此相等。
因此,在数据线两侧消除了在像素电极与数据线每一侧之间形成的寄生电容的差异。
同时,可在上面具有像素电极160和薄膜晶体管T的第一基板100上形成第二绝缘层180。第二绝缘层180可由诸如感光压克力(photo acryl)、聚乙烯醇(PVA)或苯并环丁烯(BCB)这样的有机材料,或者诸如SiNx或SiO2这样的无机材料形成。
可在第二绝缘层180上形成公共电极190。公共电极190可形成在第二绝缘层180的整个顶表面上,且可在与像素电极160交叠的区域中包括多个狭缝190s,以形成边缘电场。公共电极190可由与用于像素电极160的材料相同的氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)形成。
然而,即使消除了数据线161与每个像素电极160之间的距离差异,这也仅能消除寄生电容的变化,不能减小寄生电容本身。因此,为解决该缺陷,现在将参照图4描述根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的结构。
图4显示了根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的剖面图。
除了前述实施方式的组件之外,根据本发明第二实施方式的液晶显示装置进一步包括有机绝缘层270。
有机绝缘层270可形成在数据线261上,能用于减小可在数据线261与公共电极290之间产生的寄生电容。
除薄膜晶体管之上的区域以及像素电极260上部的多个狭缝区域之外,公共电极290可形成在第一基板的整个表面上。因此,公共电极290可与数据线261交叠,并在它们之间夹有第二绝缘层。在该情形中,公共电极290、数据线261和第二绝缘层280可用作一个寄生电容器。因为这种寄生电容器可延迟数据驱动信号从而导致信号畸变,所以优选这种寄生电容器具有尽可能低的电容。
因此,有机绝缘层270由诸如感光压克力、聚乙烯醇(PVA)或苯并环丁烯(BCB)这样的有机材料形成,由此降低寄生电容的介电常数,且还通过增加数据线261与公共电极290之间的距离而降低寄生电容。
其中,因为有机绝缘层270用于降低数据线261与公共电极290之间的寄生电容,所以在覆盖数据线261顶部和两个侧部的一个区域中形成有机绝缘层270就足够了。特别是,有机绝缘层270设置在数据线261上方以及从数据线261到相邻像素电极260的空间中。
优选地,有机绝缘层270具有1.5μm到2.5μm范围内的厚度。
此外,可通过涂布形成有机绝缘层270,与通过沉积处理无机绝缘材料(SiNx或SiO2)的情形相比,涂布需要较短的工艺时间。
此外,有机绝缘层270的剖面形状没有限制,可具有各种多边形形状以及图4中所示的曲线形状之一。
同时,第二个实施方式中形成在有机绝缘层270上的第二绝缘层280可由诸如SiNx或SiO2这样的无机材料形成。
此外,在本发明的第二实施方式中,可在其中形成有有机绝缘层270的区域上方设置负型(negative-type)液晶。
有机绝缘层270在有机绝缘层270区域与包括公共电极290和像素电极260的像素区域之间形成高度差。该高度差可使液晶在出现高度差的区域中产生缺陷的取向。在该情形中,因为液晶分子的预倾斜在区域之间变化,所以液晶的取向也变化。液晶的这种取向变化可能是改变光透射比的原因(即向错(disclination)的原因),这导致图像质量降低,如负阴影(negative shading)和残余图像(afterimage)等。
通过在有机绝缘层270上方的液晶层中设置负型液晶,能够防止向错,其中负型液晶相对于形成在有机绝缘层270上方的抛物线电场垂直取向。
除了有机绝缘层270和负型液晶之外,本发明的第二实施方式具有与第一实施方式相同的结构,因此第一实施方式的描述适用于第二实施方式的其余结构。其中,与图4的附图标记对应的图3A和3B的附图标记表示同一结构。例如,图3中的附图标记120和130以及图4中的附图标记220和230表示相同结构。
现在将详细描述制造根据本发明第一和第二实施方式的液晶显示装置的方法。
图5A到5M是用于显示制造根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的方法的剖面图。图中的区域I-I’,II-II’,III-III’和IV-IV’分别表示薄膜晶体管区域、数据线261区域、栅极焊盘区域和数据焊盘区域。
除了形成有机绝缘层270之外,制造根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的方法与制造根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的方法相同。因此,制造根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的方法包含制造根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的方法。因此,用对制造根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的方法的描述来代替对制造根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的方法的描述。
首先,参照图5A,通过第一掩模工艺在第一基板200上形成栅极电极210和栅极线211。第一掩模工艺是指使用单个掩模进行的光刻工艺。
其中,栅极电极210作为栅极线211的一部分包含在栅极线211中,栅极线211可延伸至栅极焊盘区域。此外,栅极电极210和栅极线211可由低电阻的不透明导电材料,如铝(Al)、铝合金(Al合金)、钨(W)、铜(Cu)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、铂(Pt)等形成。同时,栅极电极210可由栅极线211在一个方向上延伸。
随后,如图5B中所示,以在栅极电极210和栅极线211上按顺序层叠第一绝缘层220、有源层230、欧姆接触层240和第一导电层251,开始第二掩模工艺。
第一绝缘层220可由有机材料或诸如SiO2或SiNx这样的无机材料形成。有源层230可由诸如非晶硅或多晶硅这样的硅半导体形成,欧姆接触层240可由n型或p型掺杂的硅半导体形成,第一导电层251可由Mo、MoTi、Ti、Ti合金或Al中的任意一种形成,所述材料利于与欧姆接触层240和有源层230的电接触。
同时,如果有源层230由氧化物半导体形成,则可形成无机材料的蚀刻阻挡层来代替欧姆接触层240。
随后,如图5C中所示,可通过第二掩模同时构图有源层230、欧姆接触层240和第一导电层251。就是说,可向第一基板200上施加光刻胶层并经过曝光、显影和蚀刻,从而将有源层230、欧姆接触层240和第一导电层251形成为具有相同的形状。
其中,第二掩模工艺是最终用于构图有源层230的工艺,从而构图后的有源层230、欧姆接触层240和第一导电层251可设置为与栅极电极251交叠。
之后,如图5D中所示,在第一基板200的整个上表面上按顺序层叠透明导电层252和第二导电层253,开始第三掩模工艺。
透明导电层252构成像素电极260,可由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)这样的透明材料形成。第二导电层253构成源极电极和漏极电极262a和262b以及数据线261,可由作为低电阻导电材料的Cu、Al、Ag、Pt或Au中的任意一种形成。
随后,如图5E中所示,向第一基板200的整个顶表面上施加光刻胶层P,并可通过第三掩模进行曝光。
在施加光刻胶层P时,可使用正型或负型光刻胶,但优选正型光刻胶。
在曝光时,可使用半色调掩模或狭缝掩模作为第三掩模M。半色调掩模与狭缝掩模之间的差别在于,前者使用半透明材料,而后者使用通过狭缝的光的衍射。然而,半色调掩模和狭缝掩模均定义有遮光区域、半透明区域和透明区域,由此形成具有不同厚度的光刻胶层P。
其中,第三掩模M具有透明部分M1、半透明部分M2和遮光部分M3。第三掩模M限定如下,即透明部分M1对应于有源层230的沟道区域、数据线261与像素电极260之间的边界等,半透明部分M2对应于形成像素电极260的区域,遮光部分M3对应于形成源极电极和漏极电极262a和262b以及数据线261的区域。
随后,如图5F中所示,实施显影操作和第一蚀刻操作,由此形成像素电极260和数据线261。
作为显影操作的结果,去除了对应于透明部分M1的光刻胶层P,部分去除了对应于半透明部分M2的光刻胶层P的厚度,成为第一光刻胶图案P1,并完整保留了对应于遮光部分M3的光刻胶层P,成为第二光刻胶图案P2。此时,第一光刻胶图案P1具有比第二光刻胶图案P2小的厚度。
此外,第一蚀刻操作集体地去除了在薄膜晶体管区域、数据线261与像素电极260之间的边界区域以及与栅极焊盘重叠的区域中的透明导电层252和第二导电层253。
其中,区域II-II’中的数据线261和像素电极260被同时蚀刻。因此,与由于使用不同掩模而导致从数据线261到相邻像素电极260的间隔发生变化的常规技术不同,本发明该实施方式使从数据线261到相邻像素电极260的距离d1和d2相同。
之后,如图5G中所示,通过等离子体灰化去除像素电极260上的第一光刻胶图案P1,由此暴露第二导电层253。此时,上面形成有第一导电层251的有源层230没有经历灰化。
此外,如图5H中所示,实施第二蚀刻操作,以选择性去除第二导电层253,由此暴露像素电极260的上部。其中,第二蚀刻操作可以是干蚀刻或湿蚀刻,但优选干蚀刻。此时,因为第一导电层251用作保护层,所以有源层230没有经历第二蚀刻操作。
随后,如图5I中所示,可实施第三蚀刻操作,以去除有源层230上的第一导电层251和欧姆接触层。此时,有源层230的沟道区域暴露到外部,并可形成由第一导电层251、透明导电层252和第二导电层253构成的源极电极262a和漏极电极262b。其中,第三蚀刻操作可以是干蚀刻或湿蚀刻,但优选干蚀刻。
第一导电层251不被蚀刻而从第三掩模工艺的第一蚀刻操作保留下来的原因是,在用于暴露像素电极260上部的灰化和第二蚀刻操作过程中防止有源层230受损害。然而,本实施方式并不限于上述公开内容,还包含下列情形:透明导电层252从第一蚀刻操作保留在有源层230上,或者保留欧姆接触层,因为在这两种情形中都可保护有源层230的沟道区域。
同时,可以以多色调掩模或者仅以两次蚀刻操作进行第三掩模工艺。所述两次蚀刻操作可包含下述情形,即在第一蚀刻操作中蚀刻透明导电层和第二导电层,在第二蚀刻操作中同时蚀刻像素电极260上的第二导电层253、以及有源层230上的欧姆接触层240和第一导电层251。
此外,如图5J中所示,实施第四掩模工艺,从而在数据线261上能够形成有机绝缘层270。有机绝缘层270是为了减小在数据线261与公共电极290之间形成的寄生电容。
可通过向第一基板200上施加1.5μm到2.5μm厚度的感光压克力、聚乙烯醇(PVA)或苯并环丁烯(BCB)中的任意一种再通过使用第四掩模将所施加的材料构图,形成有机绝缘层270。
有机绝缘层270还可位于数据线261上方以及像素电极260与数据线261之间的空间中,从而覆盖数据线261上部和数据线261的两个侧表面。换句话说,有机绝缘层可从数据线261的一侧形成到相对一侧。可选择地,有机绝缘层270可形成在第一基板的整个区域上方。然而,这会增加材料成本以及公共电极与像素电极之间的垂直距离,因而需要较高的驱动电压,因此功耗较高。
此外,可根据第四掩模的形状,将有机绝缘层270形成为各种形状。
随后,如图5K中所示,可在第一基板200的整个顶表面上形成第二绝缘层280。此时,第二绝缘层280可由有机或无机材料形成,但优选诸如SiNx或SiO2这样的无机材料。
之后,如图5L中所示,实施第五掩模工艺,以形成第一接触孔281和第二接触孔282。此时,第一接触孔281形成在栅极焊盘区域中并暴露栅极线211的一个区域,第二接触孔282形成在数据焊盘区域中并暴露数据线261的一个区域。
如图5M中所示,实施第六掩模工艺,以形成公共电极290、栅极连接图案291和数据连接图案292。
除薄膜晶体管区域、栅极焊盘区域和数据焊盘区域之外,公共电极290可形成在第二绝缘层280的整个顶表面上。在该情形中,公共电极290可在对应于像素电极260的区域中具有多个狭缝,且公共电极290与形成有数据线261的区域交叠。栅极连接图案291和数据连接图案292分别形成在第一接触孔281和第二接触孔282中,从而与栅极线211和数据线261电接触。同时,公共电极290、栅极连接图案291和数据连接图案292可由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)这样的透明导电材料形成。
之后,可向上面具有公共电极的第一基板200上施加取向层,将第二基板和第一基板200彼此相对贴合,并在第一基板200与第二基板之间夹入液晶层,其中如上所述,在对应于有机绝缘层270的区域上方可设置负型液晶。
在制造根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的方法中,可防止从数据线261到相邻像素电极260的不同间隔,并形成有机绝缘层270,使得能够减小寄生电容的影响,且接触孔的不存在允许提高的开口率。此外,因为没有进行用于形成接触孔和像素电极的单独掩模工艺,所以能提高工艺产率,并能降低产品制造成本。
此外,除了形成有机绝缘层之外,制造根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的方法与制造根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的方法相同。因此,通过总共五个掩模工艺制造根据本发明第一实施方式的液晶显示装置,并制造在数据线与像素电极之间无任何高度差的液晶显示装置。
本发明实施方式仅描述了边缘场切换(FFS)LCD,但本发明并不限于此。就是说,TN型或VA型液晶显示装置及其制造方法也可包含在本发明的实施方式中,只要他们包括通过一个掩模工艺同时形成源极电极和漏极电极、像素电极和数据线,并保持像素电极与数据线之间的均匀间隔。
前述实施方式和优点仅是示例性的,并不解释为限制本公开内容。本教导能够很容易地应用于其他类型的装置。本说明书目的是举例说明,并不限制权利要求的范围。许多替换、修改和变形对于本领域技术人员来说是显而易见的。本文所述示例性实施方式的特征、结构、方法和其他特性可以以各种方式进行组合,从而获得另外的和/或可替换的示例性实施方式。
因为当前特征在不脱离其特性的情况下可以以多种形式实施,所以还应当理解,上述实施方式并不限于前面描述的任何细节,除非其他说明,而是应当在所附权利要求限定的范围内进行宽泛地解释,因此意在通过所附权利要求涵盖落入权利要求的边界和范围,或者这些边界和范围的等同方式内的所有变化和修改。
Claims (20)
1.一种液晶显示装置,包括:
第一基板;
在所述第一基板上的栅极线和栅极电极;
在具有所述栅极线和所述栅极电极的所述第一基板上的第一绝缘层;
在所述第一绝缘层上的有源层;
在所述有源层上的源极电极和漏极电极,所述源极电极和所述漏极电极包括按顺序形成的第一导电层、透明导电层和第二导电层;
在所述第一绝缘层上的与所述源极电极连接的数据线,所述数据线由所述透明导电层和所述第二导电层形成;
在所述第一绝缘层上的与所述漏极电极连接的像素电极,所述像素电极由所述透明导电层形成;
在所述数据线上的有机绝缘层;
在具有所述有机绝缘层的所述第一基板的整个上表面上方的第二绝缘层;
在所述第二绝缘层上的与所述像素电极和所述有机绝缘层交叠的公共电极,所述公共电极和所述像素电极产生边缘电场;
与所述第一基板贴合的第二基板;和
在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中所述像素电极和所述数据线之间的距离与相邻像素电极和所述数据线之间的距离相同。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中所述有机绝缘层从所述数据线的一个侧部形成到所述数据线的相对侧部。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中所述有机绝缘层由感光压克力形成。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置,其中所述第二绝缘层由SiNx或SiO2形成。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中在对应于所述有机绝缘层的区域中的所述液晶层由负型液晶形成。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中所述数据线与所述源极电极和漏极电极的所述第一导电层和所述透明导电层连接,
所述像素电极与所述漏极电极的所述透明导电层连接。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置,进一步包括在所述有源层与所述第一导电层之间的欧姆接触层。
9.一种制造液晶显示装置的方法,所述方法包括:
在第一基板上形成栅极线和栅极电极;
在所述第一基板上方按顺序形成第一绝缘层、有源层和第一导电层;
在上面具有所述有源层和所述第一导电层的所述第一绝缘层上按顺序形成透明导电层和第二导电层;
通过单个掩模工艺构图所述第一导电层、所述透明导电层和所述第二导电层,以形成具有所述第一导电层、所述透明导电层和所述第二导电层的源极电极和漏极电极、具有所述透明导电层和所述第二导电层的数据线、以及具有所述透明导电层的像素电极;
将第二基板贴合到所述第一基板;
在所述第一基板与所述第二基板之间引入液晶层,
其中所述像素电极和所述数据线之间的距离与相邻像素电极和所述数据线之间的距离相同。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述形成第一绝缘层、有源层和第一导电层包括:
按顺序沉积所述第一绝缘层、所述有源层和所述第一导电层;
通过单个掩模工艺构图所述有源层和所述第一导电层,以形成所述第一绝缘层、所述有源层和相同形状的所述第一导电层,以与栅极电极交叠。
11.根据权利要求9所述的方法,其中使用半色调掩模形成所述源极电极和漏极电极、所述数据线以及所述像素电极。
12.根据权利要求9所述的方法,其中所述形成源极电极和漏极电极、数据线和像素电极包括:
由第一蚀刻工艺形成所述像素电极;
由第二蚀刻工艺暴露所述像素电极的上部;以及
由第三蚀刻工艺形成所述源极电极和漏极电极。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述形成源极电极和漏极电极、数据线以及像素电极包括:
使用半色调掩模在对应于所述像素电极的所述第二导电层上形成第一光刻胶图案,在对应于所述源极电极和漏极电极以及所述数据线的所述第二导电层上形成第二光刻胶图案,所述第二光刻胶图案比所述第一光刻胶图案厚;
蚀刻所述透明导电层和所述第二导电层,以形成所述像素电极;
通过灰化去除所述第一光刻胶图案;
蚀刻所述像素电极上的所述第二导电层,以暴露所述像素电极的上部;
蚀刻所述有源层上的所述第一导电层,以暴露所述有源层的上部,并形成所述源极电极和漏极电极;以及
去除所述第二光刻胶图案。
14.根据权利要求9所述的方法,进一步包括:
在形成所述源极电极和漏极电极以及所述像素电极之后,在上面具有所述源极电极和漏极电极、所述数据线和所述像素电极的所述第一绝缘层上形成第二绝缘层;以及
在所述第二绝缘层上的其中公共电极与所述像素电极和所述数据线交叠的区域中形成所述公共电极,所述公共电极和所述像素电极形成边缘电场。
15.根据权利要求14所述的方法,进一步包括:
在形成所述数据线之后且在形成所述绝缘层之前,在所述数据线上形成有机绝缘层。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述有机绝缘层从所述数据线的一个侧部形成到所述数据线的相对侧部。
17.根据权利要求15所述的方法,其中所述有机绝缘层由感光压克力、聚乙烯醇(PVA)或苯并环丁烯(BCB)形成。
18.根据权利要求15所述的方法,其中所述液晶层包括设置在对应于所述有机绝缘层上部的区域上方的负型液晶层。
19.根据权利要求9所述的方法,其中所述第一导电层由选自Mo、MoTi、Ti、Ti合金和Al构成的组的材料形成,所述第二导电层由选自Cu、Al、Ag、Pt或Au构成的组的材料形成,而所述透明导电层由选自氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)构成的组的材料形成。
20.根据权利要求9所述的方法,其中形成第一绝缘层、有源层和第一导电层进一步包括在所述有源层与所述第一导电层之间形成欧姆接触层。
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