CN1445583A - 液晶显示器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种采用公共端存储电容器的液晶显示器，公共端存储电容器包括在形成信号线的同一层中提供的具有预定尺寸的下存储电极，和在下存储电极上提供的像素电极，作为上存储电极。还提供了一种制造液晶显示器的方法。

Description

液晶显示器及其制造方法

发明领域

本发明涉及液晶显示器，更具体地，涉及采用公共端(on-common)型存储电容器的液晶显示器及其制造方法，用来提供一致的取向膜(orientation film)并通过减小像素电极的台阶高度改善其光学特性。

背景技术

有很长一段时间，阴极射线管(CRT)显示器被用作在屏幕上显示图像信息的显示器，但是，与显示面积相比庞大的体积和笨重的重量使其在使用中非常不方便和存在困难。

由于上述原因，已经开发出可用在任何地方的薄板型显示器，其具有较大的显示面积和减小的厚度，并正在取代CRT。特别地，液晶显示器(LCD)具有高于其它平面显示器的分辨率并且当显示移动图像时其快速响应速度可以与CRT的显示质量相当。

正如众所周知的，LCD的驱动原理基于光学各向异性和偏振。如果由外部对细长结构并在其排列方向上具有取向和偏振的液晶分子施加电磁场，则可以人工调节液晶分子的排列方向。因此，液晶分子排列方向的人工控制可以根据液晶分子的排列方向允许光通过或阻碍光通过，从而能够显示颜色和图像。

有源矩阵液晶显示器中在以矩阵结构布置的每个像素处形成一个非线性特性的有源器件，通过使用有源器件的开关特性控制每个像素的操作，并通过液晶的电-光效应实现存储功能。

在有源矩阵液晶显示器中，通过信号线输入的恒定电平的信号电压必须保持预定的时间直到另一个信号的下一个输入，以便保证所显示图像的均匀性(uniformity)。由于该要求，应当形成与液晶单元并联的存储电容。

这里，形成在液晶显示器上的存储电容器根据所用电极的类型可以分为公共端(on-common)型和栅极(on-gate)型。

从存储电容器的这两种类型之间的差别来看，栅极型由于使用第(n-1)个扫描线的一部分作为第n个像素的充电电极，具有几乎不减小孔径比(aperture ratio)的优点，具有在常白(normally white)(NW)模式中出现点缺陷的情况下不明显的特性，并且具有好的产品成品率，但是具有扫描信号时间长的缺点。

同时，采用分离的充电电极的公共端型具有扫描信号时间短的优点，但是具有孔径比明显减小的缺点，具有在NW模式中出现点缺陷的情况下明显的特性，导致低的产品成品率。

参考图1简要说明公共端型存储电容器。图1是在常规液晶显示器中包括公共端型存储电容器的薄膜晶体管(TFT)阵列的示意图。

参考图1，在绝缘基板(下基板)上，具有公共端型存储电容器的TFT阵列具有由扫描线109、119和信号线110、120的交叉限定的交叉部分。在信号线(例如110)和扫描线(例如119)交叉的部分形成了包括源极电极111(从信号线110伸出)和漏极电极112、栅极电极114(从扫描线119伸出)的薄膜晶体管(TFT)以及半导体层113。

此外，像素电极115连接到漏极电极112，并与扫描线119和信号线110间隔固定的间距。放置下存储电极116以与像素电极115交叉并与扫描线119平行。

上述构成的公共端型存储电容器在作为上存储电极的像素电极115和用与栅极电极114相同材料形成的下存储电极116之间积累电荷。

在存储电容器中积累的静电电容可表示如下。 $C=\mathrm{\ϵ}\frac{A}{d}$

由以上公式计算静电电容。这里，C是静电电容，ε为介电常数，A为电极的面积，d为电极之间的间距。

为了确保液晶显示器上所显示图像的均匀性，存储电容器的容量越大显示效果越好。

作为实现上述效果的手段，在像素电极的下面形成额外的上存储电极，如图2和3所示，以减小电极之间的间距(d)，增加电容量。

图2是用在背景技术的液晶显示器中的改进的公共端型存储电容器的TFT阵列的示意图，图3是图2中的部分“A”的详细剖面图。

如图2和3所示，改进的公共端型存储电容器的TFT阵列的结构与图1所示的类似。因此，用相同的参考数字表示相同或相似的部分，额外的说明用来说明不同的部分。

改进的公共端型存储电容器的TFT阵列的基本结构与图1所示的TFT阵列的结构类似，只改变了上存储电极217。

如图2和3所示，采用与信号线110相同的材料在形成信号线110的同一层中形成上存储电极217(具有预定尺寸)。

此外，在覆盖上存储电极217的钝化膜303的一部分中提供用于一个通孔的通孔区域305。像素电极115和上存储电极217通过通孔区域305电连接。

如上述构成的改进的公共端型存储电容器在上存储电极217(具有与信号线110相同的材料)和下存储电极116(具有与栅极电极114相同的材料)之间具有积累的电荷。

与图1所示的公共端型存储电容器相比，形成存储电容器的两个电极之间的距离减小了，因此，可以确保较大的电容量。

在下文中，参考图2到4简要说明制造改进的公共端型存储电容器的TFT阵列的方法。

图4是说明制造用在背景技术的液晶显示器中的改进的公共端型存储电容器的TFT阵列的方法的流程图。这里，省略了制造TFT阵列的普通处理步骤，并且所说明的方法主要集中在公共端型存储电容器区域。

首先，在基板上提供了多个扫描线109、119和与多个扫描线109、119平行的公共端型下存储电极116(预定尺寸的)(步骤401)。这里，在形成栅极电极114期间，用与栅极电极114相同的材料形成多个扫描线109、119和与多个扫描线109、119平行的公共端型下存储电极116，因此，不需要单独的掩蔽工艺。在多个扫描线109、119、下存储电极116和栅极电极114上形成绝缘层301(步骤402)。

然后，在公共端型下存储电极116上形成公共端型上存储电极217，并且与多个扫描线109和119成直角交叉地形成多个信号线110、120(步骤403)。在形成源极/漏极电极111、112期间，用与源极/漏极电极111、112相同的材料形成上存储电极217和多个信号线110、120，因此，不需要单独的掩蔽工艺。然后，在多个信号线110、120、上存储电极217和源极/漏极电极111、112上形成钝化膜303(步骤404)。

在形成在上存储电极217上的钝化膜303的预定区域中形成通孔(步骤405)，然后，在由多个扫描线109、119和多个信号线110、120限定的矩阵形区域中形成像素电极(步骤406)。

形成在钝化膜303上的像素电极115和上存储电极217可通过通孔区305电连接。因此，通过在下存储电极116和上存储电容217之间积累电荷，公共端型存储电容器的静电电容可以比图1中的公共端型存储电容器的静电电容增加得多。

但是，如图3所示构成的改进的公共端型存储电容器的TFT阵列在像素电极115(特别是在通孔区)具有大的台阶高度。因此，当形成用于排列液晶的取向膜时，出现了可能无法均匀地形成取向膜的问题。在取向膜不均匀的情况下，液晶分子不能正确排列，可能出现例如光泄漏等光学故障。

为了形成图3中所示的TFT阵列，按步骤405和406所说明的形成通孔，并通过通孔区305电连接像素电极115和上存储电极217。在步骤405中，进行腐蚀工艺，以在钝化膜303的预定区域中形成通孔。

但是，当通过腐蚀工艺形成通孔并曝光上存储电极217时，由于腐蚀的不均匀，可能产生点缺陷(point defect)。因此，当电连接上存储电极217和像素电极115时，电阻会增加，最终，在显示图像的像素中产生白缺陷(white defect)，导致TFT阵列的故障。

发明内容

因此，本发明涉及基本上消除了由于背景技术的限制和缺点引起的一个或多个问题的液晶显示器及其制造方法。

本发明的一个目的是提供能够增加静电电容并将减小像素电极的台阶高度的液晶显示器及其制造方法，从而形成均匀的取向膜和改进光学特性。

本发明的其它优点、目的和特点一部分在下面的说明中阐述，一部分通过本领域的技术人员对下文的研究或由本发明的实践而变得显而易见。本发明的目的和其它优点可通过所写的说明和权利要求以及附图中指出的特定结构来实现和获得。

如在这里所具体表达和广义说明的，为了实现这些目的和其它优点并根据本发明的目的，提供一种包括公共端型存储电容器的液晶显示器。公共端型存储电容器包括在形成信号线的同一层中提供的预定尺寸的下存储电极和在下存储电极上提供的作为上存储电极的像素电极。

最好下存储电极由与信号线相同的材料制成。

另外，下存储电极与信号线平行地形成，成直角与像素交叉，并在垂直方向与像素连接。

此外，下存储电极还包括与扫描线平行的预定尺寸的翼状物(wing)，扫描线与信号线成直角交叉。

在本发明的另一方面，液晶显示器包括：基板；形成在基板上的多个扫描线；形成在基板上与多个扫描线直角交叉的多个信号线；在扫描线和信号线的交叉部分形成的TFT；与扫描线直角交叉并在形成信号线的同一层中平行于信号线的公共端型下存储电极；和在由扫描线和信号线交叉限定的矩阵区域中形成的作为公共端型上存储电极的像素电极。

在本发明的另一方面中，提供了液晶显示器的制造方法。首先，在基板上形成多个扫描线，并在多个扫描线上形成绝缘层。然后，形成与多个扫描线直角交叉的多个信号线，并且在绝缘层上有与信号线平行的多个下存储电极。随后，在多个信号线和多个下存储电极上形成钝化膜，在钝化膜上由扫描线和信号线交叉限定的矩阵区域中形成像素电极，并作为上存储电极。

本发明的特征在于下存储电极由与信号线相同的材料制成。

另外，与信号线平行并与像素成直角交叉地形成下存储电极，并在垂直方向与所有像素连接。

此外，下存储电极还包括与扫描线平行的预定尺寸的翼状物，其与信号线成直角交叉。

应当理解，本发明的前述概要说明和随后的详细说明都是示例性的和说明性的，用来对本发明的权利要求提供进一步解释。

附图说明

为了进一步理解本发明所提供的并引入并构成本申请的一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明一起解释本发明的原理。在图中：

图1是在背景技术的液晶显示器中提供的包括公共端型存储电容器的TFT阵列的示意图；

图2是在背景技术的液晶显示器中提供的包括改进的公共端型存储电容器的TFT阵列的示意图；

图3是图2的区域A的详细剖面图；

图4是制造在背景技术的液晶显示器中提供的包括改进的公共端型存储电容器的TFT阵列的流程图；

图5是在本发明的液晶显示器中提供的包括公共端型存储电容器的TFT阵列的示意图；

图6是图5的区域B的详细剖面图；以及

图7是制造在本发明的液晶显示器中提供的包括改进的公共端型存储电容器的TFT阵列的流程图。

具体实施方式

下面详细说明本发明的优选实施例，在附图中示出了它的例子。

图5是用在本发明的液晶显示器中的公共端型存储电容器的TFT阵列的示意图，图6是图5的区域B的详细剖面图。

参考图5和6，形成有公共端型存储电容器的本发明的TFT阵列包括：基板(未示出)；形成在基板上的多个扫描线509、519；形成在基板上与多个扫描线509、519直角交叉的多个信号线510、520；在扫描线509、519和信号线510、520的交叉部分形成的TFT；与扫描线509、519直角交叉并在形成信号线510、520的同一层中平行于信号线510、520形成的公共端型下存储电极517；和在由扫描线509、519和信号线510、520交叉限定的矩阵区域中形成的作为公共端型上存储电极的像素电极515。

本发明的公共端型存储电容器(如上构造的)在由与信号线510、520相同的材料形成的下存储电极517和作为上存储电极的像素电极515之间积累电荷。

因此，根据如上构造的本发明的公共端型存储电容器，在上存储电极515和下电极517之间的距离d比背景技术的变窄，由此，公共端型存储电容器可确保更大的静电容量。

此外，根据本发明的公共端型存储电容器的下电极517具有与扫描线509、519平行形成的预定尺寸的翼状物。

形成该翼状物以确保所需的静电电容。通过增加翼状物的尺寸来增加电极的面积“A”可以增大静电电容，而翼状物的形状并不限为图5所示的矩形，这一点对于本领域的技术人员是显然的。

此外，如图5所示，形成本发明的公共端型存储电容器的下电极517平行于信号线510、520，成直角与像素交叉，并在垂直方向与像素相连。

此外，显示出本发明的公共端型存储电容器的TFT阵列在像素电极517上没有大的台阶高度差(在图6中示出)。

因此，在形成工艺期间可以均匀的形成用于排列液晶分子的取向膜，防止光泄漏。光泄漏是背景技术中由于液晶分子的排列失败导致光学故障的问题之一。

此外，如图3所示的用于形成TFT阵列的方法存在不便之处，因为它需要通过腐蚀工艺形成通孔并通过通孔区域305电连接像素电极115和上存储电极217的步骤。但是，制造本发明的公共端型存储电容器的方法不需要形成通孔的步骤。

此外，形成本发明的形成TFT阵列的方法基本上防止了在常规的通孔形成工艺中出现的点缺陷的产生。

在常规的公共端型存储电容器中，当由腐蚀工艺形成通孔并露出上存储电极217时由于不均匀的腐蚀，经常产生点缺陷。结果，当电连接上电极217和像素电极115时，可能增加电阻，并最终在显示图像的像素中产生白缺陷，由此不能使用TFT阵列。

但是，根据本发明，通孔形成工艺本身不是必需的，因此，可以防止由点缺陷引起的像素中的白缺陷产生的TFT阵列故障。

图7是制造用在本发明的液晶显示器中的改进的公共端型存储电容器的TFT阵列的方法的流程图。这里省略了用于形成TFT阵列的普通工艺的说明，而对形成公共端型存储电容器的部分进行说明。

首先，在基板(未示出)上形成多个扫描线509、519(步骤701)。在形成栅极电极514期间用与栅极电极514相同的材料形成扫描线509、519，从而不需要单独的掩蔽工艺。在多个扫描线509、519和栅极电极514上形成绝缘层601(步骤702)。

随后，在绝缘层601上形成与多个扫描线509、519直角交叉的多个信号线510、520和与信号线510、520平行的多个下存储电极517(步骤703)。当形成源极/漏极电极511、512时，用与源极/漏极电极511、512相同的材料形成下存储电极517和多个信号线510、520，由此不需要单独的掩蔽工艺。

在本发明的公共端型存储电容器的TFT阵列中，下存储电极517形成在信号线510、520的层中(不在栅极电极514的层中)。

因此，没有在存储电容器的区域上形成栅极金属层，如图6所示，并且下存储电极517形成在平坦的绝缘层601上。

此外，下存储电极517具有与扫描线509、519平行的预定尺寸的翼状物。形成翼状物以确保所需的静电电容，并且通过增加翼状物的尺寸可以增大公共端型存储电容器的静电电容。

在多个信号线510、520和多个下存储电极517上形成钝化膜603(步骤704)。然后，在钝化膜603上形成作为上存储电极的像素电极515(步骤705)。在由扫描线509、519和信号线510、520交叉所限定的矩阵区中形成像素电极515。

因此，通过上述制造工艺形成本发明的公共端型存储电容器的TFT阵列。因此，与背景技术的TFT阵列相比，根据本发明可以更容易地进行公共端型存储电容器的TFT阵列的制造工艺，并可以生产出进一步改进的TFT阵列。

如上所述，根据采用了公共端型存储电容器的本发明的液晶显示器及其制造方法，通过在形成信号线的同一层中形成下存储电极并用像素电极作为上存储电极，减小了电极之间的间距，从而增大了静电电容。此外，降低了像素电极的台阶高度，从而均匀地形成取向膜并改善了光学特性。

显然对于本领域的技术人员来说可以对本发明作出各种修改和变型。因此，本发明涵盖所有落入所附权利要求及其等效物的范围内的修改和变型。

Claims (18)

1.一种包括公共端型存储电容器的液晶显示器，包括：在形成信号线的同一层中提供的预定尺寸的下存储电极；以及在下存储电极上提供的像素电极，作为上存储电极。

2.根据权利要求1的液晶显示器，其中下存储电极由与信号线相同的材料制成。

3.根据权利要求1的液晶显示器，其中形成的下存储电极与像素电极成直角交叉。

4.根据权利要求3的液晶显示器，其中下存储电极与信号线平行。

5.根据权利要求4的液晶显示器，其中下存储电极在垂直方向与像素电极连接。

6.根据权利要求5的液晶显示器，其中下存储电极还包括与扫描线平行的预定尺寸的翼状物，扫描线与信号线成直角交叉。

7.一种液晶显示器，包括：

基板；

形成在基板上的多个扫描线；

形成在基板上与多个扫描线成直角交叉的多个信号线；

在所述扫描线中的一个和所述信号线中的一个的交叉部分形成的薄膜晶体管；

与扫描线成直角交叉并在形成信号线的同一层中平行于信号线形成的公共端下存储电极；以及

在由扫描线和信号线交叉限定的矩阵区域中形成的作为公共端上存储电极的像素电极。

8.根据权利要求7的液晶显示器，其中下存储电极由与信号线相同的材料制成。

9.根据权利要求7的液晶显示器，其中形成的下存储电极与像素电极成直角交叉。

10.根据权利要求9的液晶显示器，其中下存储电极与所述信号线中的一个平行。

11.  根据权利要求10的液晶显示器，其中下存储电极在垂直方向与像素电极连接。

12.根据权利要求7的液晶显示器，其中下存储电极还包括与所述扫描线中的一个平行的预定尺寸的翼状物，该扫描线与所述信号线中的一个成直角交叉。

13.一种制造液晶显示器的方法，该方法包括以下步骤：

在基板上形成多个扫描线；

在多个扫描线上形成绝缘层；

形成与多个扫描线成直角交叉的多个信号线；

在绝缘层上形成与信号线平行的多个下存储电极；

在多个信号线和多个下存储电极上形成钝化膜；以及

在钝化膜上由扫描线和信号线交叉限定的矩阵区域中形成像素电极，作为上存储电极。

14.根据权利要求13的方法，还包括形成与信号线材料相同的下存储电极的步骤。

15.根据权利要求13的方法，还包括形成与像素电极成直角交叉的下存储电极的步骤。

16.根据权利要求15的方法，还包括提供与信号线平行的下存储电极的步骤。

17.根据权利要求16的方法，还包括把下存储电极在垂直方向与像素电极连接的步骤。

18.根据权利要求17的方法，还包括提供具有与扫描线平行的预定尺寸的翼状物的下存储电极的步骤，扫描线与信号线成直角交叉。

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