CN1716066A - 液晶显示器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示器件及其制造方法，其中可以保持基板之间的盒间隙并防止液晶过量充入。在所述液晶显示器件中，第一基板包括薄膜晶体管和滤色片层，且所述第二基板与第一基板相对。在第一基板上形成柱状衬垫料，且在第二基板上与所述柱状衬垫料相对应的位置处形成突起。在第一和第二基板之间形成液晶层。

Description

液晶显示器件及其制造方法
本申请要求享有2004年6月30日申请的韩国专利申请No.2004-50548的优先权，本申请在此引用以作参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器件(LCD)。特别是，本发明涉及一种具有优良图像质量的LCD及其制造方法。
背景技术
以前广泛使用阴极射线管(CRT)来显示图像。但是，由于CRT相对于其显示面积来说过于庞大和笨重，因此使用起来很不方便。
随着电子工业的发展，以前仅限于TV显示器的显示器件现在开始广泛应用于各种领域，例如个人计算机、膝上型电脑、无线终端、汽车仪表板、和电子显示板。另外，由于信息和通信技术的快速发展使得传输高容量图像信息成为可能，因此迫切需要提供能够处理大量图像信息的下一代显示器件。
由于液晶显示器件(LCD)具有重量轻、机身薄、亮度高、屏幕尺寸大、能耗低以及价格低等优点，因此成为下一代显示器件中的一种。
LCD的分辨率比其它平板显示器件高。而且，当显示动态图像时，LCD的响应速度能够与CRT相比拟。
LCD包括两个彼此相对的基板，夹在两个基板之间的液晶层，以及在基板上形成的电极。在这种结构的基础上，LCD通过利用施加在电极上的电压使液晶层的液晶分子重新排列，可以调节透过液晶层的光的量，从而显示图像。
当两个基板之间的间隙不恒定时，该间隙不同位置的透光率也将变得不同。从而导致亮度不均匀。因此，在两个基板之间插入多个衬垫料，从而保持着两个基板之间的间隙恒定。
图1示出现有技术LCD的下基板的平面图；图2示出沿图1中I-I’线的截面放大图。
在图1和2中，现有技术的LCD包括上基板118，其上形成有用于再现颜色的滤色片层112；下基板119，其上形成有用于改变液晶分子排列的薄膜晶体管(开关器件)121；和在该上基板118和下基板119之间形成的液晶层120。
该上基板118上还包括用于防止漏光的黑矩阵111，和用于向液晶层120施加电压的公共电极113(第一电极)。该下基板119上还包括彼此交叉以限定像素区域的栅线114和数据线115，以及用于从薄膜晶体管(TFT)121接收信号以便向液晶层120施加电压的像素电极(第二电极)122。
在上基板118和下基板119之间形成柱状衬垫料126，以保持这两个基板之间的间隙恒定，在基板的边缘形成密封剂(未示出)从而防止液晶泄漏。
柱状衬垫料126是利用光刻技术在上基板118上与栅线114的预定部分相对应的位置处形成的，其中光刻技术是利用光学或化学手段去除绝缘材料不必要的部分以产生预定的图案。
在与柱状衬垫料126相接触的栅线114上形成突起(未示出)。所述突起可以防止液晶过量充入，并使液晶的流量最小化以便提高图像质量。
该上基板118和下基板119的对准程度由在设计两个基板时设定的边缘余量决定，并且其精度要求通常为大约几微米。
当两基板118和119的对准偏离了设定的边缘余量时，会发生漏光，从而导致不希望的运行特性。
随着LCD的集成度越来越高，其元件之间的间隔也变得越来越小。
因此，即使基板对准的不准确度很小也会导致对应元件处于不正确的位置，从而导致色彩再现性和产品合格率降低。因此，基板对准的精确性非常重要。
但是，在上述LCD中，基板之间的对准边缘余量会导致对准精确度降低，而且在不同基板上形成滤色片和TFT所需的时间较长也会导致制造产量降低。因此，人们提出了一种TFT上滤色片(COT)型LCD或滤色片上TFT(TOC)型LCD，在这两种类型LCD中，滤色片和TFT在相同的基板上形成。
但是，由于滤色片和涂敷层都层叠在COT型LCD中的TFT基板上并使该结构平坦化，因此上述突起不能从基板上突出，从而不能发挥其功能。
该结构使得液晶很容易在两基板之间流动，最终导致盒间隙不均匀以及图像质量降低。而且，当摩擦该液晶平板时，液晶会不均匀地分布，从而导致黑亮度不均匀。
发明内容
因此，本发明提供一种LCD及其制造方法，它可以克服由于现有技术的局限和缺点导致的一个或更多问题。
本发明的一个优点是提供一种LCD及其制造方法，其可以保持盒间隙恒定并防止液晶过量充入。因此，可以实现均匀的黑色亮度以及更好的图像质量。在该LCD中，在第一基板上形成滤色片层和包括TFT的阵列器件，在该滤色片层上形成柱状衬垫料，并在与该第一基板相对的第二基板上形成突起。
在下面的说明书部分还将说明本发明的其他优点和特征，对于本领域技术人员来说，在阅读下文或在实践本发明之后这些部分将变得显而易见。本发明的这些和其他优点是利用说明书文字部分、权利要求书以及附图所限定的结构来实现和获得的。
为了实现这些和其他优点，根据本发明的目的，如本发明中具体和概括描述的内容所述，本发明提供了一种LCD，包括：包括TFT和滤色片层的第一基板；与第一基板相对的第二基板；第一基板上的柱状衬垫料；第二基板上位于与该柱状衬垫料相对应位置的突起；及在第一和第二基板之间形成的液晶层。
在本发明的另一方面中，提供了一种制造LCD的方法，包括：提供第一和第二基板；在第一基板上形成TFT和滤色片层；在第一基板上形成柱状衬垫料；在第二基板上与该柱状衬垫料对应的位置上形成突起；将第一和第二基板粘结在一起；并在第一和第二基板之间提供液晶。
在本发明的另一方面中，提供了一种制造LCD的方法，包括：提供彼此相对的第一和第二基板；在第一基板上形成栅极和栅线；在覆盖所述栅极和栅线的区域上形成栅绝缘层；在该栅极上顺序形成有源层和欧姆接触层；在该欧姆接触层上形成源极和漏极，其中该栅极、源极和漏极形成TFT；在TFT上形成钝化层；在该钝化层上形成黑矩阵以覆盖栅线和TFT，该黑矩阵在子像素区域包括开口部分；在覆盖黑矩阵的区域上形成第一透明导电层；在各子像素中位于黑矩阵的开口部分的位置形成滤色片层；在包括滤色片层的上部区域上形成第二透明导电层；及以子像素为单位同时对第一和第二透明导电层构图，以形成包括第一像素电极和第二像素电极的像素电极。
应当理解，上面的概述和下面将要进行的本发明的详细说明都仅是示例性和说明性的，目的在于提供对请求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
说明书附图用于进一步理解本发明并构成了本申请的一部分，示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1为现有技术LCD的下基板的平面图；
图2示出沿图1中I-I’线提取的截面放大图；
图3示出根据本发明实施例的LCD的截面图，用于说明包括TFT和其上形成柱状衬垫料的栅线区域的像素区域；以及
图4A--4H示出根据本发明实施例用于说明制造LCD的工艺截面图。
具体实施方式
下面将参照附图所述的实施例描述本发明的具体实施方式。在可能的情况下，在全部附图中对相同或相似部件都将使用相同的附图标记。
图3示出根据本发明实施例的LCD的截面图，示出了包括TFT和其上形成柱状衬垫料的栅线区域的像素区域。
这里，在该截面图中，II-II’线对应于图2中所示的截面线I-I’。
而且，本发明的LCD具有COT结构，其中在其上形成有TFT的阵列基板上形成了滤色片。该结构可以解决将上、下基板粘结在一起时的问题，并且可以通过防止穿过公共电极和像素电极的光被滤色片吸收而提高亮度。
另外，本发明还可用于TOC型LCD。
在图3中，本发明的COT型LCD包括上基板280、下基板210以及在该上基板280和下基板210之间形成的液晶层260，其中在下基板210上形成用于改变液晶分子排列的薄膜晶体管(开关器件)T。这里，在下基板210上，而不是上基板280上形成滤色片238和黑矩阵234。
下基板210还包括彼此交叉以限定像素区域的栅线212和数据线226，以及用于从TFT T接收信号从而向液晶层260提供电压的像素电极242。
该TFT T包括从栅线212分支出来的栅极214、从数据线226分支出来的源极222、以及与源极222相隔预定距离的漏极224。
该像素电极242包括第一像素电极236和第二像素电极240，其与栅线212的前端重叠。与像素电极242重叠的栅线212包括第一电容电极216。
在第一电容电极216上形成第二电容电极230，该第二电容电极230与数据线226的材料相同。
第二电容电极230与第一像素电极236电连接。在第一和第二电容电极216和230以及像素电极242彼此重叠的区域中形成存储电容CST。
形成黑矩阵234以覆盖该栅线212、数据线226以及TFT T。
该像素电极242与漏极224和第二电容电极230的侧边直接电连接，而不使用独立的接触孔。
在第一和第二像素电极236和240之间形成滤色片238。
在其上形成有像素电极242的下基板210上形成用于平整该下基板210的涂敷层249。
在涂敷层249上形成柱状衬垫料250以保持下基板210和上基板280之间的间隙恒定，并在这些基板的边缘处形成密封剂(未示出)以防止液晶泄漏。
通过光刻技术在栅线212上形成柱状衬垫料250，该光刻技术利用绝缘材料通过光学或化学手段去除不必要的部分，从而产生预定图案。
同时，在上基板280上与柱状衬垫料250对应的位置处形成突起281。
这里，该突起281可以防止液晶泄漏并将液晶的流量最小化以提高图像质量。
下面，将参照图3和4A到图4H来说明COT型LCD的制造方法。
图4A到4H示出根据本发明用于制造COT型LCD的方法截面图。
首先参照图4A，在下基板210上沉积第一金属材料，然后通过使用光敏材料的光刻技术在下基板210上形成栅极214、第一电容216和栅线212。
这里，栅极214是从栅线212的前端分支出来的图案。
在图4B中，顺序在覆盖栅极214、第一电容216和栅线212的区域上沉积第一绝缘材料、多晶硅材料和掺杂多晶硅材料。
然后，利用第一绝缘材料形成栅绝缘层218，在栅绝缘层218上与栅极214相对应的位置处，通过光刻技术，分别利用多晶硅材料和掺杂多晶硅材料顺序形成有源层220a和欧姆接触层220b。
该有源层220a和欧姆接触层220b构成了半导体层220。
在图4C中，沉积第二金属材料以覆盖该半导体层220。
然后，通过光刻技术，在半导体层220上形成源极222和漏极224，并使它们之间彼此分隔预定距离。该源极222从数据线226延伸出来。
这里，栅极214、半导体层220、源极222和漏极224构成TFT T。
此时，去除沉积在源极222和漏极224之间的欧姆接触层220b以暴露出一部分有源层220a。这里，该暴露部分作为沟道ch。
该沟道ch是通过不使用分隔掩模的蚀刻处理来形成的。即，使用源极222和漏极224作为掩模。
在图4D中，在覆盖源极222、漏极224、数据线226以及第二电容电极230的区域上，由第二绝缘层形成钝化层232。
该钝化层232可以防止黑矩阵(图4E中的234)和TFT之间可能的故障接触。这里，钝化层232由例如氮化硅(SiNx)等无机绝缘材料制成。
该栅绝缘层218和钝化层232顺序层叠在栅线212上。
在图4E中，在钝化层232上形成遮光材料。这样，通过第三掩模处理，可以形成黑矩阵234以覆盖栅线212、数据线226以及TFT T。该黑矩阵234在子像素区域P处具有开口部分。
黑矩阵234由例如不透明的无机材料制成。该黑矩阵234可以阻挡光线并保护TFT。
去除形成在开口部分中的钝化层，从而通过该开口部分使部分漏极214和第二电容电极230暴露出来。
即，通过使用黑矩阵234和电极224和230暴露出的图案作为掩模，可以同时蚀刻所暴露出的钝化层232和栅绝缘层218，从而使部分漏极224和第二电容电极230暴露出来。
在图4F中，利用第一透明导电材料在覆盖黑矩阵234的区域上形成第一透明导电层236。该第一透明导电层236可以防止用于构图滤色片238的液体试剂透过栅绝缘层218，从而损坏栅线212和栅极214。
第一透明导电层236与漏极224和第二电容电极230暴露出的部分直接电连接，并在包括黑矩阵234的侧边阶梯部分的区域处形成。
滤色片238在各子像素中黑矩阵234的开口部分处形成。
在图4G中，在滤色片层238上使用第二透明导电材料形成第二透明导电层。然后，通过掩模处理，以子像素为单位同时对第一和第二透明导电层构图，从而形成包括第一像素电极236和第二像素电极240的像素电极242。
在其上形成有像素电极的基板210的整个表面上形成用于平整该基板210的涂敷层249，并通过光刻技术在栅线212的涂敷层249上形成柱状衬垫料250。
其中，该柱状衬垫料250是在栅线212上使用光刻技术利用绝缘材料通过光学或化学手段去除不必要的部分以产生出预定图案而形成的。
在图4H中，在与下基板210相对的上基板280上与柱状衬垫料250对应的位置处形成突起281。然后，将下基板210和上基板280粘结在一起。最后在下基板210和上基板280之间充入液晶260。
该突起281可以防止液晶泄漏并将液晶的流量最小化以提高图像质量。
在如上所述在COT或TOC型LCD中，当在其上已经形成阵列器件和滤色片的第一基板上形成柱状衬垫料并在与第一基板相对的第二基板上形成突起时，可以不考虑TFT的特性而自由形成液晶单元的厚度，并获得均匀的盒间隙。
此时，突起281以具有比柱状衬垫料250更小的尺寸形成，从而减小它们之间的接触面积。
如上所述，在包括TFT和滤色片的阵列器件形成在一个基板上的COT或TOC型LCD中，在该滤色片层上形成柱状衬垫料，然后在相对基板上形成突起。从而，可以恒定保持盒间隙并防止液晶过量充入，从而实现均匀的黑亮度和更好的图像质量。
显而易见，本领域技术人员很容易对本发明进行多种修改和改变。因此，本发明将覆盖其所有修改和变化，并认为它们都将落入权利要求及其等效物的范围内。

Claims (18)

1.一种液晶显示器件，包括：
包括薄膜晶体管和滤色片层的第一基板；
与第一基板相对的第二基板；
第一基板上的柱状衬垫料；
第二基板上位于与该柱状衬垫料相对应位置处的突起；以及
在第一和第二基板之间形成的液晶层。
2.如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，所述薄膜晶体管包括：
第一基板上的栅极；
位于所述第一基板的整个表面上并覆盖所述栅极的栅绝缘层；
位于栅绝缘层上的半导体层；及
位于半导体层上的源极和漏极。
3.如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，所述滤色片层包括：
位于第一基板上的黑矩阵；
位于黑矩阵之间的滤色片；以及
滤色片上形成的像素电极。
4.如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，所述突起的接触面积小于柱状衬垫料的接触面积。
5.如权利要求3所述的液晶显示器件，其特征在于，所述柱状衬垫料在黑矩阵上形成。
6.如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，还包括在第一基板上形成的涂敷层。
7.如权利要求3所述的液晶显示器件，其特征在于，所述像素电极包括第一像素电极和第二像素电极。
8.如权利要求7所述的液晶显示器件，其特征在于，在第一像素电极和第二像素电极之间的区域中形成滤色片。
9.如权利要求7所述的液晶显示器件，其特征在于，第一像素电极直接与薄膜晶体管的漏极侧面电连接，并且其间没有独立的接触孔。
10.如权利要求2所述的液晶显示器件，其特征在于，所述栅极从栅线延伸出来。
11.如权利要求10所述的液晶显示器件，其特征在于，所述栅线的一部分是第一电容电极，并且由与数据线相同材料制成的第二电容电极与所述第一电容电极的预定部分重叠。
12.如权利要求11所述的液晶显示器件，其特征在于，所述第二电容电极与第一像素电极电连接。
13.一种制造液晶显示器件的方法，包括：
提供第一和第二基板；
在第一基板上形成薄膜晶体管和滤色片层；
在第一基板上形成柱状衬垫料；
在第二基板上与所述柱状衬垫料相对应的位置上形成突起；
将第一和第二基板粘结在一起；及
在第一和第二基板之间提供液晶。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述形成薄膜晶体管包括：
在第一基板上形成栅极和栅线；
在第一基板的整个表面上形成栅绝缘层以覆盖所述栅极和栅线；
在栅绝缘层上形成半导体层；及
在半导体层和与栅线交叉的数据线上形成源极和漏极。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述形成滤色片层包括：
在第一基板上形成黑矩阵；
在黑矩阵之间形成红/绿/蓝滤色片；及
在红/绿/蓝滤色片上形成像素电极。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括在第一基板上形成涂敷层。
17.一种制造液晶显示器件的方法，包括：
提供彼此相对的第一和第二基板；
在第一基板上形成栅极和栅线；
在覆盖所述栅极和栅线的区域上形成栅绝缘层；
在所述栅极上顺序形成有源层和欧姆接触层；
在所述欧姆接触层上形成源极和漏极；
其中所述栅极、源极和漏极形成薄膜晶体管；
在薄膜晶体管上形成钝化层；
在所述钝化层上形成黑矩阵以覆盖栅线和薄膜晶体管，所述黑矩阵在子像素区域包括开口部分；
在覆盖黑矩阵的区域上形成第一透明导电层；
在各子像素中位于黑矩阵的开口部分的位置形成滤色片层；
在包括滤色片层的上部区域上形成第二透明导电层；和
同时构图第一和第二透明导电层，以形成包括第一像素电极和第二像素电极的像素电极。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：
在第一基板的整个表面上形成涂敷层并覆盖所述像素电极；
在所述栅线上形成的涂敷层上形成柱状衬垫料；
在所述第二基板上与柱状衬垫料相对应的位置处形成突起；及
将第一和第二基板粘结在一起；并且
在第一和第二基板之间提供液晶。
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