CN1462900A - 液晶显示装置的有源阵列基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置的有源阵列基板的制造方法，利用五道掩膜来完成。第一道掩膜在透明基板上形成数据线。第二道掩膜在覆盖一层低介电常数绝缘层后，用于其中形成暴露出数据线表面的接触孔开口。第三道掩膜在低介电常数绝缘层上形成像素电极，以及连接源极与数据线的导线。第四道掩膜用于定义在像素电极和导线上的金属层/绝缘层/半导体层/n型掺杂层，以形成栅极线和薄膜晶体管。第五道掩膜用于定义保护层。

Description

液晶显示装置的有源阵列基板及其制造方法

                         技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置(liquid crystal display，LCD)及其制造方法，特别涉及一种具有高像素孔径比(pixel aperture ratio)的液晶显示装置的有源阵列基板(active matrix substrate)及其制造方法。

                         背景技术

液晶显示装置通常包括两个具有电极的上下基板，以封合材料接合在一起。液晶材料被填入两个基板之间，为了保持两基板之间固定的距离，会散布具有一定粒径的颗粒于两基板之间。通常下基板表面形成有用来当作开关元件的薄膜晶体管，此薄膜晶体管具有连接于扫描线的栅极电极、连接于信号线的漏极电极、以及连接于像素电极的源极电极。此上基板又称为有源阵列基板。

当液晶显示装置的像素孔径比愈大时，其显像传送效果愈好。因此，在使用相同的背光源能量下，增加像素孔径比可以提高其显像传送效果，或者在维持相同的显像传送效果下，可以减少背光源能量的浪费。

为了提高像素孔径比，有人提出在形成像素电极之前，先于其下方形成一层厚度较厚的覆盖层(over coating)，以避免像素电极和其下方的导电材料有电容效应，而得以扩大像素电极的覆盖面积。

近来，已有人提出许多可提高像素孔径比的结构或方法，如美国专利5,955,744、5,780,871、5,641,974等。

                        发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高像素孔径比的液晶显示装置的有源阵列基板。

本发明提供一种液晶显示装置的有源阵列基板，其结构如下所述。平行于一第一方向的数据线配置于透明基板上，且部分突出延伸覆盖有源元件区。低介电常数绝缘层覆盖数据线和透明基板，低介电常数绝缘层中具有暴露出数据线突出处的表面的接触孔开口。垂直于第一方向的栅极线配置于低介电常数绝缘层上，且部分突出延伸至于有源元件区。上述栅极线和数据线所围绕的区域可分为有源元件区和像素区。栅极绝缘层位于栅极线下，且与栅极线接触，半导体层位于栅极绝缘层和低介电常数绝缘层之间，源极和漏极位于半导体层和低介电常数绝缘层之间，而源极和漏极之间为沟道区。其中，半导体层、栅极绝缘层和栅极线具有相似的图案。像素电极配置于像素区的低介电常数绝缘层上，且与漏极连接。导线经由低介电常数绝缘层的接触孔开口连接数据线与源极。保护层位于栅极线和导线上。

本发明提供一种上述液晶显示装置的有源阵列基板的制造方法，其方法简述如下。于透明基板上形成平行于第一方向的数据线，且部分突出延伸覆盖有源元件区。在数据线和透明基板上形成一层低介电常数绝缘层，并在低介电常数绝缘层中形成暴露出数据线突出处的表面的接触孔开口。之后在低介电常数绝缘层上形成透明导电层，并定义透明导电层，以形成像素电极和经由接触孔开口与数据线接触的导线。于像素电极和导线表面形成n型掺杂层，并在具有此n型掺杂层的透明基板上依序形成半导体层、绝缘层和金属层。定义n型掺杂层、半导体层、绝缘层和金属层，以使n型掺杂层转为源极和漏极，使绝缘层转为栅极绝缘层，使金属层转为垂直于第一方向的栅极线，其中栅极线、栅极绝缘层和半导体层的图案相同。最后，于栅极线和导线上形成保护层。

                          附图说明

为使本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

图1A至图1D是显示本发明一实施例的液晶显示装置的有源阵列基板的制作流程的顶视图；以及

图2A至图2E是显示本发明一实施例的液晶显示装置的有源阵列基板的制作流程的剖面图，其中图2A至图2D分别是图1A至图1D的II-II剖面图。

附图中的附图标记说明如下：

有源元件区：A             沟道区：B

透明基板：11              源极线(数据线)：13

低介电常数绝缘层：15      接触孔开口：16

像素电极：17a             导线：17b

源极：19S                 漏极：19D

半导体层：21              栅极绝缘层：23

栅极线：25                保护层：27

                      具体实施方式

本发明提供一种高像素孔径比有源阵列基板，如图1D和图2E所示。平行于第一方向的数据线13配置于透明基板11上，且部分突出延伸覆盖有源元件区A。低介电常数绝缘层15覆盖数据线13和透明基板11，低介电常数绝缘层15中具有暴露出数据线13突出处的表面的接触孔开口16。垂直于第一方向的栅极线25配置于低介电常数绝缘层15上，且部分突出延伸至有源元件区A。上述的栅极线25和数据线13所围绕的区域可分为有源元件区A和像素区，且有源元件区A位于像素区的一角。栅极绝缘层23位于栅极线25下，且与栅极线25接触，半导体层21位于栅极绝缘层23和低介电常数绝缘层15之间，源极19S和漏极19D位于半导体层21和低介电常数绝缘层15之间，而源极19S和漏极19D间为沟道区B。其中，半导体层21、栅极绝缘层23和栅极线25具有相似的图案。像素电极17a配置于像素区的低介电常数绝缘层15上，且与漏极19D连接。导线17b经由低介电常数绝缘层15的接触孔开口16连接数据线13与源极19S。保护层27位于栅极线25和导线17上。

以下实施例详细描述此有源阵列基板的结构及制造方法。

图2A至图2E显示本发明一实施例的液晶显示装置的有源阵列基板的制作流程的剖面图，图1A至图1D为顶视图。其中图2A至图2D分别为图1A至图1D的II-II剖面图。

请同时参照图1A和图2A，首先提供一透明基板11，例如是玻璃基板，在透明基板11上形成第一层金属层，其材料例如是铝或铝合金，经光刻蚀刻后成源极线13，即数据线(data line)。此源极线13并侧向突出于有源元件区A，即像素区的一角落，且做为遮光矩阵(black matrix，BM)。

接着请同时参照图1B和图2B，在具有源极线13的透明基板11上直接涂布一层低介电常数材料的绝缘层15，此种低介电常数材料(介电常数小于5)具有透明性，且耐酸和耐高温。因其具有低介电常数的特性，因此可以减少像素电极和其下方的导电材料有电容效应，进而得以提高像素孔径比。此种低介电常数材料可以是具有感光性的材料，亦可以是非感光性的材料，例如是介电常数约为2.7的BCB(benzocyclobutene(苯并环丁烯))。此低介电常数绝缘层15的厚度约为1μm～5μm左右。

之后在此低介电常数绝缘层15中形成接触孔开口16。

接着请同时参照图1C和图2C，于低介电常数绝缘层15上形成一层透明导电层，其材料例如为铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)，并将其光刻蚀刻而图案化成像素电极17a以及经由接触孔开口16与源极线13相连的导线17b。

接着请同时参照图1D和图2D，于像素电极17a和导线17b表面形成n型掺杂层，之后于具有像素电极17a和导线17b的透明基板11上依序沉积半导体层、绝缘层和金属层，其中半导体层的材料例如为非晶硅，绝缘层的材料例如为氮化硅，金属层的材料例如为铬或铬合金。并对金属层/绝缘层/半导体层/n型掺杂层进行一次光刻蚀刻，以定义出栅极线25、栅极绝缘层23、半导体层21、源极19S和漏极19D。其中，栅极线25侧向突出于有源元件区A的部分为栅极电极。源极19S和漏极19D之间的标号B处为沟道区。

上述在像素电极17a和导线17b表面形成n型掺杂层的方法，例如是利用等离子体(工艺气体例如是PH₃)将像素电极17a和导线17b表面处理成n+性质。

另一种可选择的方法，是利用化学气相沉积法在透明导电层上沉积一层n型掺杂层，并在蚀刻此透明导电层时，同时蚀刻n型掺杂层，使蚀刻后的n型掺杂层位于像素电极17a和导线17b的表面。

接着请参照图2E，在导线17b和栅极线25表面形成一层保护层27，其材料例如为氮化硅。

在保护层27形成后，即完成有源阵列基板，可继续进行与上基板和液晶进行组装。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，但是它并不用以限制本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作更改与润饰，因此本发明的保护范围应当以所附权利要求所定义的为准。

Claims (13)

1.一种液晶显示装置的有源阵列基板，包括：

一透明基板；

多条平行于一第一方向的数据线配置于该透明基板上，且部分突出延伸覆盖多个有源元件区；

一低介电常数绝缘层覆盖该些数据线和该透明基板，该低介电常数绝缘层中具有多个接触孔开口暴露出该些数据线突出处的表面；

多条垂直于该第一方向的栅极线配置于该低介电常数绝缘层上，且部分突出延伸至该些有源元件区，该些栅极线和该些数据线所围绕的多个区域可分为该些有源元件区和多个像素区；

一栅极绝缘层位于该些栅极线下，且与该些栅极线接触，该栅极绝缘层与该些栅极线的图案相同；

一半导体层位于该栅极绝缘层和该低介电常数绝缘层之间，且与该些栅极线的图案相同；

多个源极和多个漏极位于该半导体层和该低介电常数绝缘层之间，该些源极和该些漏极之间为沟道区；

多个像素电极配置于该些像素区的该低介电常数绝缘层上，且与该些漏极连接；

多个导线经由该低介电常数绝缘层的该些接触孔开口连接该些数据线与该些源极；以及

一保护层位于该些栅极线和该些导线上。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置的有源阵列基板，其中该低介电常数绝缘层的材料为苯并环丁烯。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置的有源阵列基板，其中该些导线位于该些源极和该低介电常数绝缘层之间。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置的有源阵列基板，其中该些像素电极延伸至该些漏极和该低介电常数绝缘层之间。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置的有源阵列基板，其中该些像素电极延伸至部分该些栅极线下方和部分该些数据线上方。

6.如权利要求1所述的液晶显示装置的有源阵列基板，其中该些像素电极和该些导线的材料为铟锡氧化物。

7.一种液晶显示装置的有源阵列基板的制造方法，包括：

提供一透明基板；

于该透明基板上形成多条平行于一第一方向的数据线，且部分突出延伸覆盖多个有源元件区；

于该些数据线和该透明基板上形成一低介电常数绝缘层；

于该低介电常数绝缘层中形成多个接触孔开口暴露出该些数据线突出处的表面；

于该低介电常数绝缘层上形成多个像素电极和经由该些接触孔开口与该些数据线接触的多个导线；

于该些像素电极和该些导线表面形成一n型掺杂层；

于具有该n型掺杂层的该透明基板上形成一半导体层；

于该半导体层上形成一绝缘层；

于该绝缘层上形成一金属层；

定义该n型掺杂层、该半导体层、该绝缘层和该金属层，以使该n型掺杂层转为多个源极和多个漏极，使该绝缘层转为一栅极绝缘层，使该金属层转为垂直于该第一方向的多个栅极线，其中该些栅极线、该栅极绝缘层和该半导体层的图案相同；以及

于该些栅极线和该些导线上形成一保护层。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置的有源阵列基板的制造方法，其中该低介电常数绝缘层的材料为苯并环丁烯。

9.如权利要求7所述的液晶显示装置的有源阵列基板的制造方法，其中该些像素电极延伸至部分该些栅极线下方和部分该些数据线上方。

10.如权利要求7所述的液晶显示装置的有源阵列基板的制造方法，其中该透明导电层为一铟锡氧化物层。

11.如权利要求10所述的液晶显示装置的有源阵列基板的制造方法，其中该n型掺杂层的形成方法为利用PH₃对该铟锡氧化物层的表面进行等离子体处理。

12.如权利要求7所述的液晶显示装置的有源阵列基板的制造方法，其中于该些像素电极和该些导线表面形成该n型掺杂层的方法，包括：

于该低介电常数绝缘层上形成一透明导电层；

于该透明导电层上沉积一层n型掺杂物；以及

定义该透明导电层和该层n型掺杂物，使得该透明导电层转为该些像素电极和该些导线，并使得该层n型掺杂物转为对应于该些像素电极和该些导线的该n型掺杂层。

13.如权利要求7所述的液晶显示装置的有源阵列基板的制造方法，其中该保护层的材料为氮化硅。

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