CN1991465A - 面内切换型液晶显示装置用阵列基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种面内切换型液晶显示装置用阵列基板的制造方法，该制造方法包括以下步骤：利用透明材料层和不透明材料层的双层在基板上形成公共电极，该公共电极包括第一透明导电材料；在基板上形成选通线、栅极以及公共线，栅极连接选通线，公共线接触公共电极；在选通线、栅极以及公共线上形成栅绝缘层；以位于栅极上方的方式在栅绝缘层上形成有源层和欧姆接触层；在欧姆接触层上形成源极和漏极，并且形成连接至源极的数据线，源极和漏极彼此隔开；在源极和漏极以及数据线上形成钝化层，钝化层包括暴露漏极的漏极接触孔；以及在钝化层上形成像素电极，像素电极包括第二透明导电材料，并且与公共电极相交替。

Description

面内切换型液晶显示装置用阵列基板的制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示(LCD)装置。更具体地说，本发明涉及面内切换型液晶显示(IPS-LCD)装置用阵列基板和该阵列基板的制造方法。
背景技术
液晶显示(LCD)装置利用液晶分子的光学各向异性和极化特性来生成图像。液晶分子具有长、薄形状，并且具有包括初始预倾斜(pretilt)角的初始配向。可以通过施加电场以影响液晶分子的排列来控制该配向。由于液晶的光学各向异性特性，造成入射光的折射依赖于液晶分子的配向。由此，通过恰当地控制施加的电场，可以生成具有希望亮度的图像。
在已知类型的液晶显示器(LCD)中，具有按矩阵形式排列的薄膜晶体管(TFT)和像素电极的有源矩阵LCD(AM-LCD)因其在显示活动图像方面的高分辨率和出色的性能而成为重要研究和开发的主题。
液晶显示(LCD)装置包括两个隔开并彼此面对的基板，和设置在这两个基板之间的液晶层。在一种类型的LCD装置中，每个基板都包括一电极，各基板的电极都彼此面对。对每个电极施加电压，从而在电极之间感应出电场。通过改变电场的强度来改变液晶分子的排列。
因为电极分别位于两个相对的基板中的每一个上，所以在电极之间感应的电场垂直于这两个基板。因此，这种类型的LCD装置因垂直电场而具有窄视角。为了解决窄视角的问题，已经提出了面内切换型液晶显示(IPS-LCD)装置。IPS-LCD装置包括在同一基板上的像素电极和公共电极。
图1是例示根据现有技术的IPS-LCD装置的截面图。在图1中，IPS-LCD装置5包括在其间设置有液晶层“LC”的第一基板10和第二基板40。在第一基板10上限定有像素区“P”。在第一基板10上的像素区“P”中形成有薄膜晶体管“T”，用作开关器件。在像素区“P”中还形成有公共电极18和像素电极30。薄膜晶体管“T”包括：栅极14、半导体层22、源极24，以及漏极26。在栅极14与半导体层22之间形成有栅绝缘层29。公共电极18在第一基板10上与像素电极30相交替并且平行。公共电极18与栅极14由同一材料形成在同一层上，而像素电极30与源极24和漏极26由同一材料形成在同一层上。即使图1中未示出，在第一基板10上也形成有彼此交叉的选通线和数据线，并且在第一基板10上形成有与公共电极18连接的公共线。
第二基板40与第一基板10隔开。在第二基板40的面对第一基板10的内表面上形成有黑底42。第二基板40上的黑底42对应于第一基板10上的薄膜晶体管“T”、选通线以及数据线。在黑底42上形成有包括红色滤色器44a、绿色滤色器44b以及蓝色滤色器(未示出)这三种滤色器的滤色器层44。滤色器层44对应于第一基板10上的像素区“P”。在第一基板10与第二基板40之间设有液晶层“LC”。通过在公共电极18与像素电极30之间感应的水平电场35来控制液晶层“LC”的排列。
图2是例示根据现有技术的面内切换型液晶显示(IPS-LCD)装置的阵列基板的平面图。在图2中，在基板10上形成有选通线12和数据线28。选通线12和数据线28彼此交叉来限定像素区“P”。公共线16与选通线12隔开并且平行。在选通线12与数据线28的交叉部处形成有薄膜晶体管(TFT)“T”。TFT“T”包括：栅极14、在栅极14上的半导体层22、源极24以及漏极26。栅极1 4连接至选通线12，而源极24连接至数据线28。在像素区“P”中形成有平行并彼此隔开的公共电极18和像素电极30。公共电极18与公共线16接触并且延伸到像素区“P”中。像素电极30与漏极26接触并且延伸到像素区“P”中。
与利用垂直电场的LCD装置相比，IPS-LCD装置具有更宽的视角。然而，因沿顶视角、底视角、右视角以及左视角的色彩变换而限制了IPS-LCD装置的视角增大。为了解决上述问题，已经提出了具有沿水平方向设置的公共电极和像素电极的IPS-LCD装置。
图3是例示根据现有技术的IPS-LCD装置的阵列基板的平面图。在图3中，在基板50上形成有选通线52和数据线66。选通线52和数据线66彼此交叉以限定像素区“P”。薄膜晶体管(TFT)“T”连接至选通线52和数据线66。TFT“T”包括：栅极54、在栅极54上方的有源层60、在有源层60上的源极62以及与源极62隔开的漏极64。栅极54连接至选通线52，而源极62连接至数据线66。
另外，在像素区“P”中形成有公共电极56和像素电极72。公共电极56与选通线52由同一材料形成在同一层上，而像素电极72形成在公共电极56上方，在像素电极72与公共电极56之间具有栅绝缘层(未示出)和钝化层(未示出)，以防止公共电极56和像素电极72的接触。像素电极72由透明材料形成以改进孔径比。公共电极56包括：公共水平部56a、第一公共垂直部56b以及第二公共垂直部56c。沿水平方向设置公共水平部56a，并且把第一公共垂直部56b和第二公共垂直部56c分别连接至每个公共水平部56a的两个端部。此外，像素电极72还包括：像素水平部56a、第一像素垂直部56b以及第二像素垂直部56c。沿水平方向设置像素水平部56a，并且把第一像素垂直部56b和第一像素垂直部56c分别连接至每个像素水平部56a的两个端部。
在具有沿水平方向设置的公共电极56和像素电极72的IPS-LCD装置中，通过倾斜公共电极56和像素电极72来改进顶视角、底视角、右视角以及左视角。然而，因为公共电极56由不透明材料形成，所以亮度降低了。
发明内容
因此，本发明致力于提供一种面内切换型液晶显示装置用阵列基板和制造该阵列基板的方法，其基本上消除了因现有技术的局限和缺点而造成的一个或更多个问题。
本发明的一个优点是，提供一种面内切换型液晶显示装置用阵列基板，其包括由透明材料形成的公共电极和像素电极。
本发明的另一优点是，提供一种面内切换型液晶显示装置用阵列基板的制造方法，其中，公共电极是通过对由透明材料和不透明材料的多个层进行曝光来形成的。
本发明的另一优点是，提供一种因防止卡盘(chuck)色斑而改进了亮度和显示质量的面内切换型液晶显示装置和该面内切换型液晶显示装置的制造方法。
本发明的其他特征以及优点的一部分将在随后的说明中进行阐述，而一部分根据下面的内容会变得清楚，或者可以通过实施本发明而获知。本发明的上述目的和其他优点可以由在说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构而实现并获得。
为了实现这些和其它优点，并且根据本文中所具体体现和广泛描述的发明宗旨，本发明提供了一种面内切换型液晶显示装置用阵列基板的制造方法，该制造方法包括以下步骤：利用透明材料层和不透明材料层的双层在基板上形成公共电极，所述公共电极包括第一透明导电材料；在所述基板上形成选通线、栅极以及公共线，所述栅极连接到所述选通线，所述公共线接触所述公共电极；在所述选通线、所述栅极以及所述公共线上形成栅绝缘层；以位于所述栅极上方的方式在栅绝缘层上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，并且形成连接至所述源极的数据线，所述源极和所述漏极彼此隔开；在所述源极和所述漏极以及所述数据线上形成钝化层，所述钝化层包括暴露所述漏极的漏极接触孔；以及在所述钝化层上形成像素电极，所述像素电极包括第二透明导电材料，并且与所述公共电极相交替。
在另一方面，提供了一种面内切换型液晶显示装置用阵列基板的制造方法，该制造方法包括以下步骤：利用透明材料层和不透明材料层的双层在基板上形成公共电极，所述公共电极包括透明材料；在所述基板上形成选通线和公共线，所述公共线与所述公共电极接触；形成与所述选通线交叉的数据线；形成与所述选通线和所述数据线相连接的薄膜晶体管；在所述薄膜晶体管上形成钝化层；以及在所述钝化层上形成像素电极，所述像素电极与所述薄膜晶体管相连接。
应当明白，上面的一般描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，旨在提供对如权利要求所述的本发明的进一步阐释。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，其被并入并构成本说明书的一部分，例示了本发明的实施例，并与文字说明一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是例示根据现有技术的IPS-LCD装置的截面图；
图2是例示根据现有技术的面内切换型液晶显示(IPS-LCD)装置用阵列基板的平面图；
图3是例示根据现有技术的IPS-LCD装置用阵列基板的平面图；
图4是例示根据本发明实施例的面内切换型液晶显示装置用阵列基板的平面图；
图5A到5G和图6A到6G是沿图4中的V-V线截取的截面图，例示了根据本发明实施例的面内切换型液晶显示装置用阵列基板的制造方法；
图6A到6G是沿图4中的VI-VI线截取的截面图，例示了根据本发明实施例的面内切换型液晶显示装置用阵列基板的制造方法。
具体实施方式
下面，详细说明本发明的实施例，在附图中例示了其示例。
在根据本发明的液晶显示装置中，在不同层上形成有由透明材料制成的公共电极和像素电极。另外，公共电极是通过对具有透明层和不透明层的多层进行曝光的步骤来形成的。
图4是例示根据本发明实施例的面内切换型液晶显示装置用阵列基板的平面图。
在图4中，在基板100上形成有选通线104、数据线122以及公共线108。选通线104与数据线122交叉，以限定像素区“P”。另外，公共线108与选通线104隔开并且平行。公共线108可以具有一个遍布相邻像素区“P”的主体。薄膜晶体管(TFT)“T”连接至选通线104和数据线122。TFT“T”包括：栅极106、有源层112、源极116以及漏极118。包括第一和第二电容器电极的存储电容器“Cst”连接至TFT“T”。选通线104的一部分用作第一电容器电极，而从漏极118延伸的延伸部分120用作第一电容器电极上方的第二电容器电极。
在像素区“P”中形成有具有条形的公共电极102和像素电极128。公共电极102与公共线108接触，而像素电极128与漏极118接触。公共电极102和像素电极128由透明导电材料形成。而且，公共电极102包括：多个公共水平部102a、第一公共垂直部102b以及第二公共垂直部102c。所述多个公共水平部102a沿水平方向设置并且与选通线104平行，而第一公共垂直部102b和第二公共垂直部102c分别连接至每个公共水平部102a的两个端部。类似地，像素电极128包括：多个像素水平部128a、第一像素垂直部128b以及第二像素垂直部128c。所述多个像素水平部128a沿水平方向设置并且与选通线104平行，而第一像素垂直部128b和第二像素垂直部128c分别连接至每个像素水平部128a的两个端部。
因为公共电极102和像素电极128由透明材料形成，所以改进了IPS-LCD装置的孔径比和亮度。当公共电极102由透明材料形成时，公共电极102可以具有因曝光步骤期间支承基板100的卡盘的起模(lift)针孔处的反射而造成不同于设计值的宽度。具有用于支承基板的卡盘和起模针的曝光机在卡盘中通过起模针上下移动基板100。在曝光步骤期间，把具有用于公共电极的透明材料层和光致抗蚀剂(PR)层的基板100加载到卡盘上，并且进行曝光。因为用于公共电极102的透明材料层和PR层是透明的，所以光通过PR层和用于公共电极102的透明材料层并且在起模针孔处反射。结果，改变了照射到PR层上的光的强度，从而，与起模针孔相邻的公共电极102具有与其它公共电极不同的宽度。公共电极102在宽度上的差异造成了IPS-LCD装置的诸如色斑(stain)的不均匀亮度。
为了解决诸如色斑的上述问题，本发明提供了一种制造具有均匀亮度的IPS-LCD装置的方法。
图5A到5G和图6A到图6G是例示根据本发明实施例的面内切换型液晶显示装置用阵列基板的制造方法的截面图。图5A到5G是沿图4中的V-V线截取的图，而图6A到6G是沿图4中的VI-VI线截取的图。
在图5A和6A中，在具有像素区“P”的基板100上顺序地形成有透明材料层“M1”和不透明材料层“M2”。透明材料层“M1”和不透明材料层“M2”构成了双层。像素区“P”包括切换区“S”。透明材料层“M1”包括诸如铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)的透明导电材料。另外，不透明材料层“M2”包括不透明金属材料。用于透明材料层“M1”的透明导电材料和用于不透明材料层的不透明金属材料可以利用刻蚀溶液同时刻蚀，并且可以利用另一刻蚀溶液以不同刻蚀率刻蚀。
在不透明材料层“M2”上形成了光致抗蚀剂(PR)层(未示出)之后，把PR层曝光并显影，以形成PR图案，该PR图案包括多个PR水平部“PL1”、第一PR垂直部“PL2”以及第二PR垂直部“PL3”。第一PR垂直部“PL2”和第二PR垂直部“PL3”连接至每个PR水平部“PL1”的两个端部。当对PR层进行曝光时，光被不透明层“M2”阻挡，并且而不能到达支承基板100的卡盘的起模针孔。由此，防止了由卡盘引起的诸如色斑的劣化。
利用PR图案作为刻蚀掩模对不透明材料层“M2”和透明材料层“M1”进行构图。可以同时利用单一刻蚀溶液刻蚀不透明材料层“M2”和透明材料层“M1”，或者可以利用不同刻蚀溶液顺序地刻蚀不透明材料层“M2”和透明材料层“M1”。
在图5B和6B中，在PR图案下获得了透明材料图案“M3”和在透明材料图案“M3”上的不透明材料图案“M4”。去除PR图案和不透明材料图案“M4”，从而获得与透明材料图案“M3”相对应的公共电极。该公共电极包括：多个公共水平部102a、第一公共垂直部102b以及第二公共垂直部102c。
在图5C和6C中，通过淀积并构图诸如铝(Al)、铝(Al)合金、铬(Cr)、铜(Cu)、钛(Ti)、钨(W)以及钼(Mo)的金属材料，在具有公共电极的基板100上形成了选通线104、栅极106以及公共线108。栅极106连接至选通线104，而公共线108接触公共电极。
在图5D和6D中，通过淀积诸如二氧化硅(SiO2)和硅氮化物(SiNx)的无机绝缘材料，在选通线104、栅极106以及公共线108上形成了栅绝缘层110。通过淀积并构图本征非晶硅(a-Si：H)和掺杂非晶硅(n+a-Si：H)，以位于栅极106上方的方式在栅绝缘层110上形成了有源层112和欧姆接触层114。
在图5E和6E中，通过淀积并构图诸如铝(Al)、铝(Al)合金、铬(Cr)、铜(Cu)、钛(Ti)、钨(W)、钼(Mo)以及钨化钼(MoW)的金属材料，在具有有源层112和欧姆接触层114的基板100上形成了源极116、漏极118、延伸部120以及数据线122。源极116和漏极118与欧姆接触层112接触，并且彼此隔开。延伸部120从漏极118起延伸，并且形成在选通线104上方。另外，数据线122连接至源极116并且与选通线104交叉。去除欧姆接触层114的在源极116与漏极118之间的一部分，以暴露有源层112。
在图5F和6F中，通过淀积并构图诸如二氧化硅(SiO2)和硅氮化物(SiNx)的无机绝缘材料和诸如苯并环丁烯(BCB)和丙烯酸树脂的有机绝缘材料中的一种，在源极116、漏极118、延伸部120以及数据线122上形成了钝化层124。钝化层124具有暴露漏极118的漏极接触孔126。
在图5G和6G中，通过淀积并构图诸如铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)的透明导电材料，在钝化层124上形成了像素电极128。像素电极128通过漏极接触孔126与漏极118接触。另外，像素电极128包括：多个像素水平部128a、第一像素垂直部128b以及第二像素垂直部128c。所述多个像素水平部128a与所述多个公共水平部102a相交替，而第一像素垂直部128b和第二像素垂直部128c连接至每个像素水平部128a的两个端部。即使像素电极128包括透明材料，因为在像素电极128下面形成有多个层，所以像素电极128也不使用不透明材料层。因为在像素电极128下面的所述多个层吸收在卡盘的起模针孔处反射的光，所以获得了具有均匀宽度的像素电极128。
从而，本发明的IPS-LCD装置具有许多优点。首先，像素电极和公共电极包括透明材料，从而改进了孔径比和亮度。其次，因为在基板上的公共电极是利用透明材料层和不透明材料层形成的，所以防止了因卡盘造成的诸如色斑的劣化。结果，改进了IPS-LCD装置的显示质量。
本领域技术人员应当清楚，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果对本发明的这些修改和变型落入所附权利要求及其等同物的范围内，则本发明亦涵盖这些修改和变型。

Claims (11)

1、一种面内切换型液晶显示装置用阵列基板的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
公共电极形成步骤，其利用透明材料层和不透明材料层的双层在基板上形成公共电极，所述公共电极包括第一透明导电材料；
选通线、栅极以及公共线形成步骤，其在所述基板上形成选通线、栅极以及公共线，所述栅极连接到所述选通线，所述公共线接触所述公共电极；
栅绝缘层形成步骤，其在所述选通线、所述栅极以及所述公共线上形成栅绝缘层；
有源层和欧姆接触层形成步骤，其以位于所述栅极上方的方式在栅绝缘层上形成有源层和欧姆接触层；
源极、漏极以及数据线形成步骤，其在所述欧姆接触层上形成源极和漏极，并且形成连接至所述源极的数据线，所述源极和所述漏极彼此隔开；
钝化层形成步骤，其在所述源极和所述漏极以及所述数据线上形成钝化层，所述钝化层包括暴露所述漏极的漏极接触孔；以及
像素电极形成步骤，其在所述钝化层上形成像素电极，所述像素电极包括第二透明导电材料，并且与所述公共电极相交替，所述像素电极通过所述漏极接触孔接触所述漏极。
2、根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述公共电极和所述像素电极呈条形。
3、根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述公共电极形成步骤包括以下步骤：
顺序地在所述基板上形成所述透明材料层，接着在所述透明材料层上形成所述不透明材料层；
在所述不透明材料层上形成光致抗蚀剂图案；
利用所述光致抗蚀剂图案作为刻蚀掩模，刻蚀所述不透明材料层和所述透明材料层，来形成不透明材料图案和所述公共电极；以及
去除所述光致抗蚀剂图案和所述不透明材料图案。
4、根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述公共电极包括多个公共水平部、第一公共垂直部以及第二公共垂直部，所述第一公共垂直部和所述第二公共垂直部分别连接至每个公共水平部的两个端部。
5、根据权利要求4所述的制造方法，其中，所述像素电极包括多个像素水平部、第一像素垂直部以及像素公共垂直部，所述多个像素水平部与所述多个公共水平部相交替，所述第一像素垂直部和所述第二像素垂直部分别连接至每个像素水平部的两个端部。
6、根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述第一透明导电材料和所述第二透明导电材料包括铟锡氧化物和铟锌氧化物中的一种。
7、一种面内切换型液晶显示装置用阵列基板的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
公共电极形成步骤，其利用透明材料层和不透明材料层的双层在基板上形成公共电极，所述公共电极包括透明材料；
选通线和公共线形成步骤，其在所述基板上形成选通线和公共线，所述公共线接触所述公共电极；
数据线形成步骤，其形成与所述选通线交叉的数据线；
薄膜晶体管形成步骤，其形成与所述选通线和所述数据线相连接的薄膜晶体管；
钝化层形成步骤，其在所述薄膜晶体管上形成钝化层；以及
像素电极形成步骤，其在所述钝化层上形成像素电极，所述像素电极连接至所述薄膜晶体管。
8、根据权利要求7所述的制造方法，其中，所述公共电极形成步骤包括以下步骤：
在所述基板上形成透明材料层；
在所述透明材料层上形成不透明材料层；
在所述不透明材料层上形成光致抗蚀剂图案；
利用所述光致抗蚀剂图案作为刻蚀掩模，刻蚀所述不透明材料层和所述透明材料层，来形成所述公共电极和在所述公共电极上的不透明材料图案；
去除所述光致抗蚀剂图案；以及
刻蚀所述不透明材料图案以暴露所述公共电极。
9、根据权利要求8所述的制造方法，其中，所述不透明材料层和所述透明材料层是利用单一刻蚀溶液同时刻蚀的。
10、根据权利要求8所述的制造方法，其中，所述不透明材料层和所述透明材料层是利用不同刻蚀溶液顺序地刻蚀的。
11、根据权利要求7所述的制造方法，其中，所述薄膜晶体管形成步骤包括以下步骤：
形成与所述选通线相连接的栅极；
在所述栅极上形成栅绝缘层；
以位于所述栅极上方的方式在所述栅绝缘层上形成有源层；
在所述有源层上形成欧姆接触层；
在所述欧姆层上形成源极和漏极，所述源极连接至所述数据线，而所述漏极连接至所述像素电极。
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