CN1469161A - 显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示装置及其制造方法，该装置包括一对彼此相对的基板，设置在基板之间的像素区域，以及设置在一个基板的伸出部分上的外部导线。外部导线布置在伸出部分上形成的凹陷中。这样的结构能够可靠地保护在伸出部分上形成的外部导线，由此改善显示装置的可靠性。

Description

显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置，其具有一对彼此相对的基板，和在基板之间形成的像素区域，例如各种晶体管诸如薄膜晶体管(TFT)驱动的液晶显示器，并且本发明还涉及该显示装置的制造方法。
背景技术
近些年，已经要求显示装置提供高清晰度和高质量显示。由于液晶显示器满足这种要求，因此利用TFT的有源矩阵型液晶显示器被广泛使用。TFT用作驱动液晶的开关元件。
图4示出相关技术中液晶显示器的平面图。液晶显示器包括像素区域S和环绕像素区域S布置的外围电路区域R，像素区域S具有多个以矩阵形式排列的像素，用于显示图像。
通常，利用TFT的有源矩阵型液晶显示器具有向每个TFT发送控制信号的控制单元，以及连接到控制单元的引线。在很多情况下，引线位于液晶显示器中除像素区域S之外的一个区域，即，位于外围电路区域R。这种安排用在目前的很多LCD中。
利用TFT的有源矩阵型液晶显示器的制造一般分为驱动基板的制造过程以及与驱动基板相对的另一基板的制造过程，其中TFT在驱动基板上形成。这些基板互相对准和连接从而在其间定义一个间隙，液晶充满这一间隙。
驱动基板制造过程包括如下步骤：首先在半透明基板如玻璃基板上形成二氧化硅膜或氮化硅膜作为每个TFT的栅极绝缘膜，然后形成二氧化硅膜或氮化硅膜作为夹层绝缘膜，接着形成Al(铝)的金属膜作为引线，最后将构图金属薄膜来形成引线。另一个夹层绝缘膜通常形成在引线之上。
引线在夹层绝缘膜上覆盖TFT而形成，例如日本专利公开号为2001-242803和2001-284592，以及日本专利号为3247793中所记载的。传统的引线14布置的示例在图5中示出。如图5所示，传统的引线14在夹层绝缘膜13上形成。因此，在很多情况下，引线14距离基板的高度约为0.5μm到1μm。
这样，传统的引线布置在距离基板约为0.5μm到1μm的高度处，使得引线易于被外部压力损坏。特别是在利用TFT的有源矩阵型液晶显示器的制造过程中，需要将一对基板(玻璃基板)对准，并除去其中一个基板的一部分，从而使另一个基板具有伸出部分，并于其上形成引线。此时，过度的压力可能频繁地施加于在伸出部分形成的引线上。
此外，在利用TFT的有源矩阵型液晶显示器的制造过程中，工人有可能接触引线，引起引线损坏(刮伤)。引线的损坏可能在电流传导的过程中因电迁移，温度等等引起引线中断，这样导致显示装置可靠性的降低。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种显示装置，其能够可靠地保护设置在伸出部分上的引线不受外部压力的作用。
依照本发明的一个方面，提供了一种显示装置，其包括一对彼此相对的基板，设置在基板之间的像素区域，以及设置在一个基板伸出部分的外部导线；该外部导线置于伸出部分上的凹陷中。
依照本发明的另一个方面，提供了一种显示装置的制造方法，该显示装置包括一对彼此相对的基板，在基板之间形成的像素区域，以及在一个基板伸出部分上形成的外部导线，用于将信号输入到像素区域。制造方法包括步骤：在伸出部分形成凹陷，以及将外部导线置于凹陷中。
依照本发明的显示装置的上述结构，凹陷在一个基板的伸出部分上形成，且外部导线置于该凹陷中。因此，外部导线从凹陷的外围缩进，从而能够保护外部导线不受作用于伸出部分的外部压力，因此能够防止外部压力对外部导线的不利作用。
附图简述
本发明的这些和其他目的可通过参考说明书，结合附图而了解到，附图中：
图1A是依据本发明优选实施例的显示装置的平面示意图；
图1B是图1A所示显示装置的必要部分的放大截面图；
图2A到2G是图1A所示显示装置的制造方法的截面图；
图3A到3I是依据优选实施例的引线的形成方法的放大截面图；
图4是相关技术中液晶显示器的平面示意图；
图5是显示相关技术中布置引线的示例的放大截面图。
具体实施例
现在参考附图说明本发明的优选实施例。图1A是依据优选实施例的显示装置1的平面图，图1B是图1A所示显示装置1的必要部分的放大截面图。
显示装置1包括一对彼此相对的基板11a和11b，设置在基板11a和11b之间的像素区域S，设置在基板11a和11b之一的伸出部分(在该实施例中为基板11b的伸出部分)上的引线(外部导线)。显示装置1是主要使用液晶作为像素区域S的LCD(液晶显示器)。
根据该优选实施例，显示装置1的特征在于设置在基板11b伸出部分上的引线14置于该伸出部分上形成的沟槽(凹陷)10中。
此外，集成电路C作为电路元件驱动像素区域S，设置在基板11b的伸出部分上，软性电缆F作为外部导线，通过引线14电连接于集成电路C。引线14包括多条单独的导导线。
引线14置于基板11b上形成的沟槽10内的这种结构，使引线14从沟槽10的外围缩进基板11b中，因此可以保护引线14不受外部压力的作用。
现在参考图1B说明引线14及其外围的剖面结构。SiO2/Si3N4/SiO2的栅极绝缘膜12形成在基板11b如玻璃基板上，SiO2或Si3N4的夹层绝缘膜13形成在栅极绝缘膜12上。
栅极绝缘膜12作为像素区域S中的TFT的栅极绝缘膜而形成，像素区域S作为显示装置1的显示区域。栅极绝缘膜12位于除像素区域S之外的区域，即外围电路区域的左边。
沟槽10通过部分蚀刻夹层绝缘膜13和栅极绝缘膜12而形成。优选地，沟槽10的深度延伸到基板11b，使稍后布置的引线14可以在基板11b附近形成。此外，通过蚀刻基板11b如玻璃基板，基板11b(沟槽10底部)的刻蚀面制作得粗糙由此提高引线14与基板11b的粘连作用(adhesion)。
沟槽10可以通过与在TFT或外围电路上形成接触孔(通孔)同样的蚀刻工艺来形成。因此，不需要增加用于形成沟槽10的光刻工艺，唯一需要的是改变掩膜。
在该优选实施例中，沟槽10通常逐渐变细，从而使沟槽10的顶部比其底部宽，如图1B所示。这样的结构可以避免沿沟槽10的侧面布置引线14时因尖锐的台阶而在引线14与集成电路C或软性电缆F之间的连接处发生引线14中断。
构成引线14的每根导导线包括在沟槽10底部形成的金属膜14a和在金属膜14a上表面上形成以便完全覆盖金属膜14a的屏蔽金属15。金属膜14a例如由Al，Al-Si，Al-Si-Cu，或Cu形成。屏蔽金属15例如由Ti，或TiN形成。通过形成屏蔽金属15，可以提高引线14与集成电路C或软性电缆F之间连接的可靠性。
金属膜14a和屏蔽金属15的总厚度设定为小于沟槽10的深度。金属膜14a和屏蔽金属15作为引线14，这样如果引线14距离基板11b的高度很大，那么在随后的步骤中引线14易受外部压力的不利影响。为了避免这一问题，金属膜14a和屏蔽金属15置于沟槽10中，使得屏蔽金属15的上表面在高度上低于中间层绝缘膜13的上表面。
作为改进，屏蔽金属15的上表面在高度上可以与中间层绝缘膜13的上表面相同。此外，屏蔽金属15的上表面在高度上可以与栅极绝缘膜12的上表面相同。此外，屏蔽金属15的上表面在高度上可以低于沟槽10的外围中基板11b的上表面。这样的配置，使金属膜14a和屏蔽金属15可以进一步从沟槽10的外围缩进，从而达到有效保护引线14免受随后可能施加的外部压力的作用。
从引线14到沟槽10底部边缘的距离优选地设定为在1μm到3μm的范围内。通过设定这一距离，可以防止引线14在光刻工艺中由于未对准而在沟槽10外形成。此外，覆盖引线14的绝缘膜16可以平坦地(具有平坦度)形成。
作为改进，沟槽10可以用引线14完全充满。在这种情况下，沟槽10的上开口封闭，从而可以改善用于形成绝缘膜16的旋转涂覆(spin coating)的可加工性。
现在参考图2A到2G说明依照该优选实施例的显示装置1的制造方法。如图2A所示，栅极20在基板11b如玻璃基板上通过对基板11b进行清洁之后利用溅射和蚀刻而形成。
如图2B所示，栅极绝缘膜12然后在基板11b上形成从而覆盖栅极20，然后非晶硅膜21在栅极绝缘膜12上形成。接着对非晶硅膜21进行激光退火以形成多晶硅膜22。形成多晶硅膜22之后，进行用于形成LDD(轻度掺杂漏极)区域的离子注入。
如图2C所示，接着，阻挡膜23在多晶硅膜22上分别对应于栅极20的位置，以与栅极20自对准的方式形成，保护层24然后在多晶硅膜22上形成从而分别覆盖阻挡膜23。之后，通过利用保护层24作为掩膜进行离子注入以形成邻近LDD区域的源极和漏极区域。
如图2D所示，蚀刻多晶硅膜22。之后，如图2E所示，夹层绝缘膜13通过涂覆而在多晶硅膜22的表面上形成。
如图2F所示，通过蚀刻将接触孔穿过夹层绝缘膜13在需要的位置处形成。在蚀刻形成接触孔的同时，沟槽10也穿过夹层绝缘膜13和栅极绝缘膜12进入基板11b的表面而形成，其位置对应于随后形成的引线14。蚀刻工艺之后，导线25在每一个接触孔中形成，引线14在沟槽10中形成，从而引线14的上表面变得低于夹层绝缘膜13的上表面。
在形成导线25和引线14之后，形成绝缘膜16，用以覆盖导线25和引线14，如图2G所示。尽管没有示出，但是光漫射面和反射面在绝缘膜16上形成。此外，相对的基板不依赖于上述驱动基板11b而形成，然后这些基板彼此对准和连接，其间定义一间隙。最后，液晶充满间隙从而完成显示装置1。
现在参考附图3A到3I说明形成引线14的方法。首先，对于形成于像素区域的TFT，栅极绝缘膜12通过CVD或热氧化在基板11b如玻璃基板上形成(图3A)。
栅极绝缘膜12是二氧化硅膜或通过顺序沉积二氧化硅膜，氮化硅膜和二氧化硅膜而形成的多层膜。栅极绝缘膜12的厚度为50nm到300nm。栅极绝缘膜12随后利用光刻胶形成图案，接着利用干法刻蚀进行刻蚀。在该构图工艺中，栅极绝缘膜12脱离引线形成部分的外围。或者，栅极绝缘膜12不脱离引线形成部分的外围。
在接下来的步骤中，夹层绝缘膜13例如(图3B)通过CVD直接在栅极绝缘膜12(或者在栅极绝缘膜12不脱离引线形成部分的外围时，在基板11b)上形成。夹层绝缘膜13是用于使晶体管如TFT与导线绝缘的膜。夹层绝缘膜13的厚度为100nm到1μm，通常约为500nm。
在接下来的步骤中，保护层24涂覆在夹层绝缘膜13之上，并通过曝光和显影构图(图3C)。在构图的过程中，图案宽度必须进行设定从而使沟槽10可以随后形成。通常，由CAD绘制的图案印在掩膜上。此时，沟槽10的宽度优选设定为引线14的宽度加2.5μm，沟槽10宽度的合适范围为引线14的宽度加上1.0μm到3.0μm。在沟槽10的宽度设定为引线14的宽度加1.0μm的情况下，这一宽度是下限，可以防止在光刻工艺中因未对准而使引线14在沟槽10之外形成。在沟槽10的宽度设定为引线14的宽度加3.0μm的情况下，这一宽度是上限，可以防止随后形成的绝缘膜16在涂覆之后损失其平面度。因此，沟槽10的宽度优选设定为上述范围内。
在接下来的步骤中，夹层绝缘膜13和栅极绝缘膜12进行部分蚀刻以形成沟槽10。在这种情况下，通过将绝缘膜浸入10％到20％浓度的HF(氢氟酸)水溶液中，来以每分钟50到200nm的速度进行蚀刻。
优选地，蚀刻被进行到使沟槽10的深度延伸到基板11b。因此，随后布置的引线14可以在基板11b附近形成。此外，通过蚀刻基板11b如玻璃基板，基板11b(沟槽10底部)的刻蚀面可制作得粗糙由此提高引线14与基板11b的粘连作用。
图3D示出在该蚀刻过程中沟槽10的深度延伸到基板11b时的横截面视图。在这种情况下，通过将基板11b浸入10％到20％浓度的HF水溶液中来进行各向异性蚀刻。
当沟槽10的深度取决于随后形成的引线14的厚度时，引线14的厚度是0.5μm时沟槽10深度的优选范围为0.5μm到2.0μm。在沟槽10的深度设定为0.5μm的情况下，这一深度是下限，能够防止引线14从沟槽10的上开口伸出。在沟槽10的深度设定为2.0μm的情况下，这一深度是上限，能够防止在沟槽10内部及其外部之间形成引线14时，引线14可能发生的中断。因此，沟槽10的深度优选设定在上述范围内。
沟槽10可通过与在TFT或外围电路上形成接触孔同样的蚀刻工艺来形成。因此，不需要增加用于形成沟槽10的光刻工艺。
沟槽10通常逐渐变细，从而使沟槽10的顶部比其底部宽，如图3D所示。这样的结构可以避免沿沟槽10的侧面布置引线14中因尖锐的台阶而在引线14与集成电路C(参见图1A)或与软性电缆F(参见图1A)之间的连接处发生引线14中断，集成电路C和软性电缆F顺次连接到基板11b。
在形成沟槽10之后，构成引线14的金属膜14a通过溅射等方法在基板11b的表面上形成。金属膜14a例如由Al，Al-Si，Al-Si-Cu，或Cu形成。之后，屏蔽金属15在金属膜14a的表面上形成。然而，屏蔽金属15可被省略。图3E示出形成屏蔽金属15时的横截面视图。
屏蔽金属15例如由Ti，或TiN形成。通过形成屏蔽金属15可以提高引线14与集成电路C(参见图1A)或与软性电缆F(参见图1A)之间连接的可靠性。此外，金属膜14a为Al时的耐蚀性可通过屏蔽金属15得到改善。
金属膜14a和屏蔽金属15的总厚度设定为小于沟槽10的深度。金属膜14a和屏蔽金属15作为引线14，这样如果引线14距离基板11b的高度很大，那么引线14易受外部压力的影响。为了避免这一问题，金属膜14a和屏蔽金属15布置在沟槽10中，使屏蔽金属15的上表面在高度上低于夹层绝缘膜13的上表面。
在接下来的步骤中，保护层28涂覆在屏蔽金属15的表面上，并通过曝光和显影构图以遮盖沟槽10中的屏蔽金属15(图3F)。之后，通过利用保护层28作为掩膜在下面条件下进行各向异性蚀刻(图3G)。即，通过施加适当的高频功率，并利用C12和BC13作为蚀刻气体进行等离子刻蚀。
屏蔽金属15的上表面在高度上可以与夹层绝缘膜13的上表面相同。此外，屏蔽金属15的上表面在高度上可以与栅极绝缘膜12的上表面相同。此外，屏蔽金属15的上表面在高度上可以低于在沟槽10的外围中基板11b的上表面。采用这样的结构，金属膜14a和屏蔽金属15可以进一步从沟槽10的外围缩进，由此起到有效保护引线14免受随后施加的外部压力的作用。因此，可以更可靠地防止引线14的中断。
之后，保护层28被移除从而完成引线14(图3H)，接着绝缘膜16作为保护膜在基板11b的表面上形成(图3I)。绝缘膜16主要通过旋覆形成。由于引线14置于沟槽10中使其从夹层绝缘膜13的上表面缩进，如图3I所示，因此可以改善用于形成绝缘膜16的旋覆的可加工性。
这样，引线14可以通过上述步骤布置在沟槽10中，使其能够得到可靠保护不受外部压力的作用，由此防止引线14的损害，以及防止引线14的中断。
尽管依据上述优选实施例的显示装置是LCD，本发明并不限于上述优选实施例，但可以应用于任何具有这种结构的显示装置，该结构包括一对彼此对准和连接的基板。
依据如上所述的本发明，提供了一种通过对准一对基板而形成的显示装置，其中一个基板有伸出部分，伸出部分具有凹陷，外部导线布置在凹陷中。这样的结构能够可靠地保护外部导线不受外部压力等的作用，由此防止外部导线的损坏，从而防止显示装置可靠性的降低。
尽管利用特定的术语对本发明的优选实施例进行了描述，但是这样的说明书仅仅是出于示例性的目的，并且可以理解，可做各种改动和变化而脱离下面权利要求书的精神或范围。

Claims (8)

1.一种显示装置，包括一对彼此相对的基板，设置在所述基板之间的像素区域，以及设置在一个所述基板的伸出部分上的外部导线；
所述外部导线置于所述伸出部分上形成的凹陷中。
2.依照权利要求1所述的显示装置，其中所述凹陷的深度大于或等于所述外部导线的高度。
3.依照权利要求1所述的显示装置，还包括在所述凹陷外围，所述伸出部分上形成的多层薄膜；
所述凹陷的深度从所述多层薄膜延伸到具有所述伸出部分的所述基板。
4.依照权利要求1所述的显示装置，还包括设置在所述伸出部分的电路元件，以及连接到所述伸出部分的外部导线元件；
所述凹陷在所述电路元件与所述外部导线元件的连接部分之间形成。
5.一种显示装置的制造方法，该显示装置包括一对彼此相对的基板，在所述基板之间形成的像素区域，以及在一个所述基板的伸出部分上形成的外部导线，用于输入信号到所述像素区域，所述制造方法包括步骤：
在所述伸出部分上形成凹陷；以及
在所述凹陷中布置所述外部导线。
6.依照权利要求5所述的制造方法，还包括在所述像素区域的结构中形成通孔的步骤；
形成所述凹陷的所述步骤与形成所述通孔的所述步骤相同。
7.依照权利要求5所述的制造方法，其中所述凹陷的深度大于或等于所述外部导线的高度。
8.依照权利要求5所述的制造方法，其中所述显示装置还具有在所述凹陷的外围中，所述伸出部分上形成的多层薄膜；
所述凹陷的深度从所述多层薄膜延伸到具有伸出部分的所述基板。
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