DE102004053587B4 - Flüssigkristalldisplay-Tafel und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Abstract

Flüssigkristalldisplay-Tafel mit:
– einem Dünnschichttransistorarray-Substrat (100), das über Folgendes verfügt:
– eine Gateleitung (102) auf einem ersten Substrat (142);
– eine die Gateleitung (102) schneidende Datenleitung (104), wodurch ein Pixelgebiet lokalisiert ist;
– einen Gateisolierfilm (144) zwischen der Gate- und der Datenleitung (102, 104);
– einen Dünnschichttransistor (106) an der Schnittstelle der Gate- und der Datenleitung (102, 104);
– einen Schutzfilm (150) auf dem Substrat (142);
– eine Pixelöffnung (164), die im Schutzfilm (150) und im Gateisolierfilm (144) entsprechend dem Pixelgebiet ausgebildet ist; und
– eine Pixelelektrode (118) innerhalb der Pixelöffnung, wobei diese Pixelelektrode (118) mit dem Dünnschichttransistor (106) verbunden ist;
– einem Farbfilterarray-Substrat (200), das mit dem Dünnschichttransistorarray-Substrat (100) verbunden ist und von diesem beabstandet ist;
– einem strukturierten Abstandshalter (127) zwischen dem Dünnschichttransistorarray-Substrat (100) und dem Farbfilterarray-Substrat (200), der mit der Gateleitung (102) und/oder der Datenleitung (104) und/oder...

Description

    • Priorität: 10. November 2003, Rep. Korea (KR), 10-2003-0079080
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristalldisplay (LCD)-Tafel und ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Erörterung der einschlägigen Technik
  • Flüssigkristalldisplays (LCDs) geben Bilder dadurch wieder, dass sie die Lichttransmissionseigenschaften eines Flüssigkristallmaterials innerhalb einer LCD-Tafel mit einer Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Pixeln selektiv ändern. Die Lichttransmissionseigenschaften des Flüssigkristallmaterials können durch eine Treiberschaltung selektiv geändert werden, die die Erzeugung eines elektrischen Felds durch das Flüssigkristallmaterial steuert (d. h. Ansteuerung des Flüssigkristallmaterials).
  • LCD-Tafeln verfügen im Allgemeinen über ein TFT-Arraysubstrat, das beabstandet von einem Farbfilterarray-Substrat mit diesem verbunden ist, um einen Zellenzwischenraum zu bilden. Innerhalb des Zellenzwischenraums sind Abstandshalter verteilt, um den Abstand zwischen dem TFT-Arraysubstrat und dem Farbfilterarray-Substrat gleichmäßig aufrechtzuerhalten, wobei innerhalb des die Abstandshalter enthaltenden Zellenzwischenraums ein Flüssigkristallmaterial untergebracht ist.
  • Das TFT-Arraysubstrat verfügt typischerweise über Gateleitungen, Datenleitungen, die diese schneiden, um Pixelgebiete zu bilden, Schaltbauteile (d. h. TFTs) an den Schnittstellen der Gate- und der Datenleitungen, Pixelelektroden in jedem Pixelgebiet, die mit einem jeweiligen TFT verbunden sind, und einen darauf aufgetragenen Ausrichtungsfilm. Die Gate- und die Datenleitungen erhalten über entsprechende Kontaktflecke Signale von den Treiberschaltungen. Auf über die Gateleitungen übertragene Scansignale hin übertragen die TFTs Pixelsignale von entsprechenden Datenleitungen an entsprechende Pixelelektroden.
  • Das Farbfilterarray-Substrat verfügt typischerweise über innerhalb jedes Pixelgebiets angeordnete Farbfilter, eine die Farbfilter unterteilende Schwarzmatrix, die Außenlicht reflektiert, eine gemeinsame Elektrode, die eine Referenzspannung an die Pixelgebiete anlegt, und einen darauf aufgetragenen Ausrichtungsfilm.
  • Das TFT-Arraysubstrat und das Farbfilterarray-Substrat, die auf die oben beschriebene Weise aufgebaut sind, werden durch ein Dichtmittel miteinander verbunden, und in den Zellenzwischenraum wird ein Flüssigkristallmaterial eingefüllt, um die Herstellung der LCD-Tafel abzuschließen.
  • Der Prozess gemäß der einschlägigen Technik, der dazu verwendet wird, das oben beschriebene TFT-Arraysubstrat herzustellen, kann kompliziert und relativ teuer sein, da er eine Anzahl von Halbleiter-Bearbeitungstechniken enthalt, die mehrere Maskenprozesse benötigen. Es ist allgemein bekannt, dass ein einzelner Maskenprozess viele Unterprozesse benötigt, wie Dünnfilmabscheidung, Reinigung, Fotolithografie, Ätzen, Abheben eines Fotoresists, Untersuchung usw. Um die Kompliziertheit und die Kosten in Zusammenhang mit der Herstellung von TFT-Arraysubstraten zu verringern, wurden Pro zeduren zum Minimieren der Anzahl erforderlicher Maskenprozesse entwickelt. Demgemäß wurde ein Prozess mit vier Masken entwickelt, bei dem das Erfordernis eines Maskenprozesses aus dem standardmäßigen Prozess mit fünf Masken beseitigt ist.
  • Die 1 zeigt eine Draufsicht eines TFT-Arraysubstrats eines LCDs, das unter Verwendung eines einschlägigen Prozesses mit vier Masken hergestellt wurde. Die 2 zeigt eine Schnittansicht des TFT-Arraysubstrats entlang der in der 1 dargestellten Linie I-I'.
  • Gemäß den 1 und 2 verfügt das TFT-Arraysubstrat über ein unteres Substrat 42 mit Gateleitungen 2, Datenleitungen 4, die die Gateleitungen 2 schneiden, um eine Vielzahl von Pixelgebieten zu bilden, einen Gateisolierfilm 44 zwischen den Gate- und Datenleitungen 2 und 6, einen TFT 6, der an jeder Schnittstelle zwischen den Gate- und Datenleitungen 2 und 4 vorhanden ist, und eine in jedem Pixelgebiet vorhandene Pixelelektrode 18. Das TFT-Arraysubstrat verfügt ferner über einen Speicherkondensator 20 in einem Bereich, in dem die Pixelelektrode 18 mit einer Vorstufen-Gateleitung 2 überlappt, einen mit der Gateleitung 2 verbundenen Gate-Kontaktfleck 26 und einen mit der Datenleitung 4 verbundenen Daten-Kontaktfleck 34.
  • Auf ein von einer Gateleitung 2 angelegtes Gatesignal hin lädt ein TFT 6 ein an eine entsprechende Datenleitung 4 angelegtes Pixelsignal in die Pixelelektrode 18 und erhält es aufrecht. Demgemäß enthält jeder TFT 6 über eine mit einer entsprechenden Gateleitung 2 verbundene Gateelektrode 8, eine mit einer entsprechenden Datenleitung 4 verbundene Sourceelektrode 10, eine mit einer entsprechenden Pixelelektrode 18 verbundene Drainelektrode 12 und eine aktive Schicht 14 in Überlappung mit der Gateelektrode 8. Die akti ve Schicht 14 wird durch die Datenleitung 4, eine untere Daten-Kontaktfleckelektrode 36 und eine Speicherelektrode 22 überlappt, und zwischen der Source- und der Drainelektrode 10 und 12 ist ein Kanal gebildet, der ebenfalls mit der aktiven Schicht 14 überlappt. Auf der aktiven Schicht 14 ist eine ohmsche Kontaktschicht 48 ausgebildet, die in ohmschem Kontakt mit der Datenleitung 4, der Sourceelektrode 10, der Drainelektrode 12, der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 36 und der Speicherelektrode 22 steht.
  • Jede Pixelelektrode 18 ist über ein durch einen Schutzfilm 50 hindurch ausgebildetes erstes Kontaktloch 16 mit der Drainelektrode 12 eines entsprechenden TFT 6 verbunden. Während des Betriebs kann zwischen der Pixelelektrode 18 und einer durch ein oberes Substrat (nicht dargestellt) getragenen gemeinsamen Elektrode ein elektrisches Feld erzeugt werden. Das Flüssigkristallmaterial verfügt über eine spezielle dielektrische Anisotropie. Daher verdrehen sich Moleküle innerhalb des Flüssigkristallmaterials in Anwesenheit eines elektrischen Felds so, dass sie sich selbst zwischen dem TFT-Arraysubstrat und dem Farbfilterarray-Substrat ausrichten. Die Stärke des angelegten elektrischen Felds bestimmt das Ausmaß der Drehung der Flüssigkristallmoleküle. Demgemäß können durch ein Pixelgebiet durch Variieren der Stärke des angelegten elektrischen Felds verschiedene Graustufenpegel von durch eine Lichtquelle (nicht dargestellt) emittiertem Licht durchgelassen werden.
  • Jeder Speicherkondensator 20 besteht aus einer Gateleitung 2 und dem Teil der Speicherelektrode 22 in Überlappung mit dieser, wobei durch den Gateisolierfilm 44, die aktive Schicht 14 und die ohmsche Kontaktschicht 48 zwei Kondensatoren abgetrennt werden. Die Pixelelektrode 18 ist mittels eines durch den Schutzfilm 50 erzeugten zweiten Kontaktlochs 24 mit der Speicherelektrode 22 verbunden. Der auf die oben beschriebene Weise aufgebaute Speicherkondensator 20 ermöglicht es, in die Pixelelektrode 18 geladene Pixelsignale gleichmäßig aufrechtzuerhalten, bis das nächste Pixelsignal in die Pixelelektrode 18 geladen wird.
  • Jede Gateleitung 2 ist über einen entsprechenden Gate-Kontaktfleck 20 mit einem Gatetreiber (nicht dargestellt) verbunden. Demgemäß besteht der Gate-Kontaktfleck 26 aus einer unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 28 und einer oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 32. Die untere Gate-Kontaktfleckelektrode 28 ist eine Verlängerung der Gateleitung 2, und sie ist mittels eines dritten Kontaktlochs 30, das durch den Gateisolierfilm 44 und den Schutzfilm 50 hindurch ausgebildet ist, mit der oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 32 verbunden.
  • Jede Datenleitung 4 ist durch einen entsprechenden Daten-Kontaktfleck 34 mit einem Datentreiber (nicht dargestellt) verbunden. Demgemäß besteht der Daten-Kontaktfleck 34 aus einer unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 36 und einer Daten-Kontaktfleckelektrode 40. Die untere Daten-Kontaktfleckelektrode 36 ist eine Verlängerung der Datenleitung 4, und sie ist mittels eines vierten Kontaktlochs 38, das durch den Schutzfilm 50 hindurch ausgebildet ist, mit der oberen Daten-Kontaktfleckelektrode 40 verbunden.
  • Nachdem vorstehend das TFT-Arraysubstrat erläutert wurde, wird nun unter Bezugnahme auf die 3A bis 3D ein Verfahren zum Herstellen dieses TFT-Arraysubstrats gemäß dem einschlägigen Prozess mit vier Masken detaillierter beschrieben.
  • Gemäß der 3A wird ein Gatemetallmuster mit der Gateleitung 2, der Gateelektrode 8 und der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 28 in einem ersten Maskenprozess auf dem un teren Substrat 42 hergestellt.
  • Genauer gesagt, wird auf der gesamten Oberfläche des unteren Substrats 42 durch eine Abscheidungstechnik wie Sputtern eine Gatemetallschicht hergestellt. Die Gatemetallschicht besteht aus einer Einzelschicht- oder Doppelschichtstruktur von Chrom (Cr), Molybdän (Mo) oder einem Metall der Aluminiumgruppe usw. Dann wird die Gatemetallschicht unter Verwendung von Fotolithografie- und Ätztechniken in Verbindung mit einem darüber liegenden ersten Maskenmuster strukturiert, um für das oben genannte Gatemetallmuster zu sorgen.
  • Als Nächstes wird auf die 3B Bezug genommen, gemäß der ein Gateisolierfilm 44 auf die gesamte Oberfläche des unteren Substrats 42 und das Gatemetallmuster aufgebracht wird. In einem zweiten Maskenprozess werden ein Halbleitermuster und ein Datenmetallmuster auf dem Gateisolierfilm 44 angebracht. Das Halbleitermuster besteht aus der aktiven Schicht 14 und der ohmschen Konaktschicht 48. Das Datenmetallmuster besteht aus der Datenleitung 4, der Sourceelektrode 10, der Drainelektrode 12, der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 36 und der Speicherelektrode 22.
  • Genauer gesagt, werden der Gateisolierfilm 44, eine erste und eine zweite Halbleiterschicht sowie eine Datenmetallschicht sequenziell auf der Oberfläche des unteren Substrats 42 und dem Gatemetallmuster durch Abscheidungstechniken wie plasmaverstärkte chemische Dampfabscheidung (PECVD) und Sputtern hergestellt. Der Gateisolierfilm 44 verfügt typischerweise über ein anorganisches Isoliermaterial wie Siliciumnitrid (SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx). Die aktive Schicht 14 wird aus der ersten Halbleiterschicht gebildet, und sie besteht typischerweise aus undotiertem, amorphem Silicium. Die ohmsche Kontaktschicht 48 wird aus der zweiten Halbleiterschicht hergestellt und sie besteht typischerweise aus n+-dotiertem, amorphem Silicium. Die Datenmetallschicht enthält typischerweise Molybdän (Mo), Titan (Ti), Tantal (Ta).
  • Dann wird auf der Datenmetallschicht ein Fotoresistfilm hergestellt, der unter Verwendung eines zweiten Maskenmusters fotolithografisch strukturiert wird. Genauer gesagt, ist das zweite Maskenmuster als beugende Belichtungsmaske mit einem Beugungsbelichtungsbereich entsprechend einem Kanalbereich eines anschließend hergestellten TFT ausgebildet. Nach Belichtung durch das zweite Maskenmuster und Entwicklung ist ein Fotoresistmuster gebildet, bei dem ein Teil des in einem dem Kanalbereich entsprechenden Bereich verbliebenen Fotoresistfilms eine geringere Höhe als Teile desselben aufweist, die in Bereichen außerhalb des Kanalbereichs verblieben sind.
  • Anschließend wird das Fotoresistmuster als Maske zum Strukturieren der Datenmetallschicht bei einem Nassätzprozess und zum Ausbilden des oben genannten Datenmetallmusters (d. h. der Datenleitung 4, der Sourceelektrode 10, der Drainelektrode 12 und der Speicherelektrode 22) verwendet, wobei die Source- und die Drainelektrode 10 und 12 in einem dem Kanalbereich entsprechenden Bereich miteinander verbunden sind. Als Nächstes wird das Fotoresistmuster als Maske zum sequenziellen Strukturieren der ersten und der zweiten Halbleiterschicht in einem Trockenätzprozess und zum Ausbilden der aktiven Schicht 14 und der ohmschen Kontaktschicht 48 verwendet.
  • Nachdem die aktive und die ohmsche Kontaktschicht 14 und 18 ausgebildet sind, wird der Teil des Fotoresists mit relativ niedrigerer Höhe in einem Veraschungsprozess aus dem dem Kanalbereich entsprechenden Bereich entfernt. Nach dem Ausführen des Veraschungsprozesses sind die relativ dickeren Teile des Fotoresists in Bereichen außerhalb des Kanalbereichs dünner, jedoch noch vorhanden. Unter Verwendung des Fotoresistmusters als Maske werden dann der Teil der Datenmetallschicht und der ohmschen Kontaktschicht 48, der im Kanalbereich angeordnet ist, in einem Trockenätzprozess geätzt. Im Ergebnis ist die aktive Schicht 14 innerhalb des Kanalbereichs freigelegt, die Sourceelektrode 10 ist von der Drainelektrode 12 getrennt, und das verbliebene Fotoresistmuster wird in einem Abhebeprozess entfernt.
  • Als Nächstes wird auf die 3C Bezug genommen, gemäß der der Schutzfilm 50 auf die gesamte Oberfläche des unteren Substrats 42, den Gateisolierfilm 44, das Datenmetallmuster und die aktive Schicht 14 aufgetragen wird. In einem dritten Maskenprozess werden das erste bis vierte Kontaktloch 16, 24, 30 und 38 durch den Schutzfilm 50 und den Gateisolierfilm 44 hindurch ausgebildet.
  • Genauer gesagt, wird der Schutzfilm 50 auf der Oberfläche des unteren Substrats 42 sowie dem Gateisolierfilm 44, dem Datenmetallmuster und der aktiven Schicht 14 durch eine Abscheidungstechnik wie plasmaverstärkte chemische Dampfabscheidung (PECVD) hergestellt. Der Schutzfilm 50 besteht typsicherweise aus einem anorganischen Isoliermaterial wie Siliciumnitrid (SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx) oder einem organischen Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante wie einer organischen Acrylverbindung, BCB (Benzocyclobuten) oder PFCB (Perfluorcyclobutan). Dann wird auf dem Schutzfilm 50 ein drittes Maskenmuster angeordnet, und dieser wird dann unter Verwendung von Fotolithografie- und Ätzprozessen strukturiert, um dadurch das erste bis vierte Kontaktloch 16, 24, 30 und 38 zu bilden.
  • Das erste Kontaktloch 16 wird durch den Schutzfilm 50 ausgebildet, um die Drainelektrode 12 freizulegen, das zweite Kontaktloch 24 wird durch den Schutzfilm 50 ausgebildet, um die Speicherelektrode 22 freizulegen, das dritte Kontaktloch 30 wird durch den Schutzfilm 50 und den Gateisolierfilmfilm 40 ausgebildet, um die untere Gate-Kontaktfleckelektrode 28 freizulegen, und das vierte Kontaktloch 38 wird durch den Schutzfilm 50 ausgebildet, um die untere Daten-Kontaktfleckelektrode 36 freizulegen.
  • Als Nächstes wird auf die 3D Bezug genommen, gemäß der ein transparentes, leitendes Muster mit der Pixelelektrode 18, der oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 32 und der oberen Daten-Kontaktfleckelektrode 40 in einem vierten Maskenprozess auf dem Schutzfilm 50 hergestellt werden.
  • Genauer gesagt, wird ein transparentes, leitendes Material auf die gesamte Oberfläche des Schutzfilms 50 und das erste bis vierte Kontaktloch 16, 24, 30 und 38 durch eine Abscheidungstechnik wie Sputtern aufgebracht. Das transparente, leitende Material ist typischerweise Indiumzinnoxid (ITO), Zinnoxid (TO), Indiumzinkoxid (IZO) oder Indiumzinnzinkoxid (ITZO). In einem vierten Maskenprozess wird das transparente, leitende Material unter Verwendung von Fotolithografie- und Ätztechniken strukturiert, um dadurch das oben genannte transparente, leitende Muster auszubilden (d. h. die Pixelelektrode 18, die obere Gate-Kontaktfleckelektrode 32 und die obere Daten-Kontaktfleckelektrode 40).
  • Demgemäß ist die Pixelelektrode 18 durch das erste Kontaktloch 16 elektrisch mit der Drainelektrode 12 verbunden, während sie durch das zweite Kontaktloch 24 elektrisch auch mit der Speicherelektrode 22 verbunden ist. Die obere Gate-Kontaktfleckelektrode 32 ist durch das dritte Kontaktloch 30 elektrisch mit der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 28 verbunden, und die obere Daten-Kontaktfleckelektrode 40 ist durch das vierte Kontaktloch 40 elektrisch mit der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 36 verbunden.
  • Während das oben beschriebene TFT-Arraysubstrat unter Verwendung eines Prozesses mit vier Masken hergestellt werden kann, der gegenüber bisher bekannten Prozessen mit fünf Masken von Vorteil ist, kann der Prozess mit vier Masken immer noch in unerwünschter Weise kompliziert und damit teuer sein.
  • Ferner verfügen, wie oben angegeben, LCD-Tafeln über Abstandshalter zum gleichmäßigen Aufrechterhalten des Abstands zwischen dem TFT-Arraysubstrat und dem Farbfilterarray-Substrat. Abstandshalter wurden herkömmlicherweise als kugelförmige Abstandshalter realisiert. Jedoch werden angesichts des zunehmenden Trends der Herstellung von LCD-Tafeln gemäß Flüssigkristall-Ausgabetechniken zunehmend strukturierte Abstandshalter dazu verwendet, kugelförmige Abstandshalter zu ersetzen. Strukturierte Abstandshalter werden auf dem TFT-Arraysubstrat oder dem Farbfilterarray-Substrat hergestellt, und sie überlappen mit durch die Schwarzmatrix abgeschirmten Gebieten (d. h. dem TFT, der Datenleitung und der Gateleitung), und sie werden herkömmlicherweise unter Verwendung von Maskenprozessen hergestellt, die bei der Herstellung des TFT-Arraysubstrats nicht verwendet werden. Demgemäß müssen bei der Herstellung strukturierter Abstandshalter auf dem TFT-Arraysubstrat gesonderte Maskenprozesse, die für die strukturierten Abstandshalter einzigartig sind, verwendet werden, was in unerwünschter Weise die Kompliziertheit und die Kosten in Zusammenhang mit der Herstellung einer LCD-Tafel erhöht.
  • Schließlich enthalten LCD-Tafeln für den Modus mit vertikaler Ausrichtung (VA) Rippen, die Pixelgebiete in mehrere Domänen unterteilen. Jede Rippe überlappt im Allgemeinen mit einer Pixelelektrode, um innerhalb jeder Domäne andere Orientierungsrichtungen von Flüssigkristallmolekülen zu induzieren. Da jedes Pixelgebiet einer im VA-Modus arbeitenden LCD-Tafel über mehrere Domänen von Orientierungsrichtungen verfügt, können sie Bilder über einen relativ großen Betrachtungswinkel anzeigen. Ähnlich wie die strukturierten Abstandshalter werden die Rippen herkömmlicherweise unter Verwendung von Maskenprozessen hergestellt, wie sie bei der Herstellung eines TFT-Arraysubstrats nicht verwendet werden. Demgemäß müssen zur Herstellung der Rippen auf einem TFT-Arraysubstrat gesonderte Maskenprozesse, wie sie für Rippen einzigartig sind, verwendet werden, was die Kompliziertheit und die Kosten in Zusammenhang mit der Herstellung einer LCD-Tafel in unerwünschter Weise erhöht.
  • Um korrekt zu funktionieren, müssen die Enden der Rippen genau vom TFT-Arraysubstrat beabstandet sein, wenn sie auf dem Farbfilterarray-Substrat hergestellt werden (oder sie müssen genau vom Farbfilterarray-Substrat beabstandet sein, wenn sie auf dem TFT-Arraysubstrat hergestellt werden). Jedoch müssen die strukturierten Abstandshalter sowohl mit dem TFT-Arraysubstrat als auch dem Farbfilterarray-Substrat der LCD-Tafel in Kontakt stehen. Im Ergebnis enthalten gemäß dem VA-Modus arbeitende LCD-Tafeln typischerweise Rippen und strukturierte Abstandshalter mit verschiedenen Dicken, und daher müssen sie in unerwünschter Weise durch verschiedene Maskenprozesse, unabhängig davon, auf welchem Substrat die Rippen und strukturierten Abstandshalter hergestellten werden, hergestellt werden. Wie ähnlich oben angegeben, erhöht eine gesonderte Realisierung von Maskenprozessen, wie sie für strukturierte Abstandshalter und Rippen einzigartig sind, die Kompliziertheit und die Kosten in Zusammenhang mit der Herstellung einer im VA-Modus arbeitenden LCD-Tafel in unerwünschter Weise.
  • Aus der US 2001/0026347 A1 ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung bekannt, bei der zwischen einem Dünnschichttransistorarray-Substrat und einem Farbfilterarray-Substrat strukturierte Abstandhalter vorgesehen sind, die mit der Schwarzmatrix des Farbfiltersubstrats und den Dünnfilmtransistoren überlappen. Den Pixelbereichen sind Rippen zugeordnet, die auf dem Farbfiltersubstrat vorgesehen sind und die vom Dünnschichttransistor-Substrat beabstandet sind. Die Abstandshalter und die Rippen werden dabei mit unterschiedlichen Höhen aus derselben Materialschicht gebildet, wozu die Materialschicht unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Masken in zwei Belichtungsschritten so belichtet wird, dass sie im Bereich der Abstandshalter nicht und im Bereich der Rippen teilweise belichtet ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Flüssigkristalldisplay(LCD)-Tafel bereit zu stellen, die auf eine vereinfachte Weise hergestellt werden kann, und bei der insbesondere die Herstellung eines strukturierten Abstandshalters und einer Rippe vereinfacht ist.
  • Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung ein vorteilhaftes Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Flüssigkristalldisplaytafel nach Anspruch 1 und das Verfahren zum Herstellen derselben nach Anspruch 6 oder 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung, und sie dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
  • In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt.
  • 1 ist eine Draufsicht eines Dünnschichttransistor(TFT)- Arraysubstrats, das unter Verwendung eines Prozesses mit vier Masken gemäß einer einschlägigen Technik hergestellt wurde;
  • 2 ist eine Schnittansicht des TFT-Arraysubstrats entlang einer in der 1 dargestellten Linie I-I';
  • 3A bis 3D veranschaulichen ein Verfahren zum Herstellen des in der 3 dargestellten TFT-Arraysubstrats;
  • 4 ist eine Draufsicht eines Teils einer Flüssigkristalldisplay(LCD)-Tafel gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 ist eine Schnittansicht der LCD-Tafel entlang Linien III-III', IV-IV' und V-V', wie sie in der 4 dargestellt sind;
  • 6A und 6B sind eine Drauf- bzw. eine Schnittansicht zum Erläutern eines ersten Maskenprozesses bei einem Verfahren zum Herstellen eines TFT-Arraysubstrats bei der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel;
  • 7A und 7B sind eine Drauf- bzw. eine Schnittansicht zum allgemeinen Erläutern eines zweiten Maskenprozesses bei einem Verfahren zum Herstellen eines TFT-Arraysubstrats bei der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel;
  • 8A bis 8D zeigen Schnittansichten zum speziellen Erläutern des zweiten Maskenprozesses bei einem Verfahren zum Herstellen eines TFT-Arraysubstrats bei der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel;
  • 9A und 9B sind eine Drauf- bzw. eine Schnittansicht zum allgemeinen Erläutern eines dritten Maskenprozesses bei ei nem Verfahren zum Herstellen eines TFT-Arraysubstrats bei der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel;
  • 10A bis 10D sind Schnittansichten zum speziellen Erläutern des dritten Maskenprozesses bei einem Verfahren zum Herstellen eines TFT-Arraysubstrats bei der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel;
  • 11A und 11B sind eine Drauf- bzw. eine Schnittansicht zum allgemeinen Erläutern eines vierten Maskenprozesses bei einem Verfahren zum Herstellen eines TFT-Arraysubstrats bei der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel; und
  • 12 ist eine Draufsicht eines Teils einer LCD-Tafel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nun wird detailliert auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht sind.
  • Die 4 ist eine Draufsicht eines Teils einer Flüssigkristalldisplay(LCD)-Tafel gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die 5 zeigt eine Schnittansicht der LCD-Tafel entlang Linien III-III', IV-IV' und V-V' in der 4.
  • Gemäß den 4 und 5 verfügt die LCD-Tafel über ein Dünnschichttransistor(TFT)-Arraysubstrat 100, das beabstandet von einem Farbfilterarray-Substrat 200 mit diesem verbunden ist, um einen Zellenzwischenraum zu bilden. Die Höhe des Zellenzwischenraums ist durch einen strukturierten Abstandshalter 127 zwischen dem TFT-Arraysubstrat 100 und dem Farb filterarray-Substrat 200 bestimmt. Zwischen dem TFT-Arraysubstrat 100 und dem Farbfilterarray-Substrat 200 kann ein Flüssigkristallmaterial vorhanden sein, dessen Ausrichtungseigenschaften durch auf einer Pixelelektrode 118 ausgebildete Rippen 125 differenziert werden können. Wie es in der 5 dargestellt ist, kann die Rippe 125 um einen vorbestimmten Abstand D vom Farbfilterarray-Substrat 200 entfernt sein. Demgemäß können durch das Vorliegen der Rippen 125 mehrere Domänen einer Flüssigkristallorientierung innerhalb eines einzelnen Pixelgebiets geschaffen werden, um dadurch den Betrachtungswinkel der LCD-Tafel zu vergrößern.
  • Gemäß Prinzipien der Erfindung kann das TFT-Arraysubstrat 100 z. B. über Folgendes verfügen: Gateleitungen 102 und Datenleitungen 104, die einander schneidend auf einem unteren Substrat 142 ausgebildet sind, um eine Vielzahl von Pixelgebieten zu bilden; einen zwischen der Gate- und der Datenleitung 102 und 104 ausgebildeten Gateisolierfilm 144; einen Dünnschichttransistor 106 an jeder Schnittstelle der Gate- und Datenleitungen 102 und 104; und die innerhalb jedes Pixelgebiets angeordnete Pixelelektrode 118. Das TFT-Arraysubstrat 100 kann ferner über Folgendes verfügen: einen Speicherkondensator 120 in einem Bereich, in dem eine obere Speicherelektrode 122 und die Gateleitung 102 überlappen; einen mit jeder Gateleitung 102 verbundenen Gate-Kontaktfleck 126; sowie einen mit jeder Datenleitung 104 verbundenen Daten-Kontaktfleck 134. Die obere Speicherelektrode 122 kann mit der Pixelelektrode 118 verbunden sein.
  • Auf ein an eine Gateleitung 102 angelegtes Gatesignal hin lädt ein TFT 106 ein an eine entsprechende Datenleitung 104 geliefertes Pixelsignal in die Pixelelektrode 118, und er hält es aufrecht. Demgemäß kann jeder TFT 106 z. B. über Folgendes verfügen: eine mit einer entsprechenden Gateleitung 102 verbundene Gateelektrode 108, eine mit einer ent sprechenden Datenleitung 104 verbundene Sourceelektrode 110 sowie eine mit einer entsprechenden Pixelelektrode 118 verbundene Drainelektrode 112. Ferner kann jeder Dünnschichttransistor 106 über eine aktive Schicht 114 in Überlappung mit der Gateelektrode 108, die gegen diese durch den Gateisolierfilm 144 isoliert ist, verfügen. Demgemäß kann in einem Teil der aktiven Schicht 114 zwischen der Sourceelektrode 110 und der Drainelektrode 112 ein Kanal gebildet sein. Auf der aktiven Schicht 114 kann eine ohmsche Kontaktschicht 146 ausgebildet sein, um einen ohmschen Kontakt zur Datenleitung 104, Sourceelektrode 110 und Drainelektrode 112 herzustellen. Ferner stehen die aktive und die ohmsche Kontaktschicht 114 und 146 mit der Datenleitung 104, einer unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 136 und einer oberen Speicherelektrode 122 in Überlappung.
  • Gemäß Prinzipien der Erfindung kann die Pixelelektrode 118 innerhalb einer Pixelöffnung 164 ausgebildet sein, die durch einen Schutzfilm 150 und den Gateisolierfilm 144 hindurch ausgebildet ist, um Teile des unteren Substrats 142 innerhalb des Pixelgebiets freizulegen. Die Pixelelektrode 118 mit Teilen der durch die Pixelöffnung 164 freigelegten Drainelektrode 112 verbunden sein, und sie kann über den TFT 106 übertragene Pixelsignale laden, um zusammen mit einer gesmeinsamen Elektrode, die so vorhanden ist, dass sie durch ein Farbfilterarray-Substrat (nicht dargestellt) gehalten wird, ein elektrisches Feld erzeugt. Ein Flüssigkristallmaterial 133 verfügt über eine spezielle dielektrische Anisotropie. Daher verdrehen sich Moleküle innerhalb des Flüssigkristallmaterials 133 in Anwesenheit des elektrischen Felds, um sich zwischen dem TFT-Arraysubstrat und dem Farbfilterarray-Substrat auszurichten. Die Stärke des angelegten elektrischen Felds bestimmt das Ausmaß der Drehung der Flüssigkristallmoleküle. Demgemäß können durch ein Pixelgebiet durch Variieren der Stärke des angelegten elektrischen Felds verschiedene Graustufenpegel von durch eine Lichtquelle (nicht dargestellt) emittiertem Licht gestrahlt werden.
  • Der Speicherkondensator 120 kann z. B. über eine untere Speicherelektrode (d. h. einen Teil einer Gateleitung 102) und einen Teil der oberen Speicherelektrode 122 in Überlappung mit der unteren Speicherelektrode verfügen. Die obere und die untere Speicherelektrode können durch den Gateisolierfilm 144, die aktive Schicht 114 und die ohmsche Kontaktschicht 146 voneinander getrennt sein. Die Pixelelektrode 118 ist mit Teilen der oberen Speicherelektrode 122 verbunden, die innerhalb der Pixelöffnung 164 frei liegen. Demgemäß ermöglicht es der Speicherkondensator 120, Ladungen stabil in der Pixelelektrode 118 aufrechtzuerhalten, bis das nächste Pixelsignal geladen wird.
  • Die Gateleitung 102 kann über den Gate-Kontaktfleck 126 mit einem Gatetreiber (nicht dargestellt) verbunden sein. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann der Gate-Kontaktfleck 126 über eine untere Gate-Kontaktfleckelektrode 128 verfügen, die mit einer oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 132 verbunden ist. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann sich die untere Gate-Kontaktfleckelektrode 128 ausgehend von der Gateleitung 102 erstrecken. Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann die obere Gate 132 durch ein erstes Kontaktloch 130, das durch den Schutzfilm 150 und den Gateisolierfilm 144 hindurch ausgebildet ist, mit der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 128 verbunden sein.
  • Die Datenleitung 104 kann über einen Daten-Kontaktfleck 134 mit einem Datentreiber (nicht dargestellt) verbunden sein. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann der Daten-Kontaktfleck 134 über eine untere Daten-Kontaktfleckelektrode 136 verfügen, die mit einer oberen Daten-Kontaktfleck elektrode 140 verbunden ist. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann sich die untere Daten-Kontaktfleckelektrode 136 ausgehend von der Datenleitung 104 erstrecken. Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann die obere Daten-Kontaktfleckelektrode 140 durch ein zweites Kontaktloch 138, das durch den Schutzfilm 150 hindurch ausgebildet ist, mit der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 136 verbunden sein.
  • Der strukturierte Abstandshalter 127 kann auf dem Schutzfilmmuster 150 vorhanden sein, und er kann innerhalb eines Leiterbahngebiets des TFT-Arraysubstrats angeordnet sein. Demgemäß kann der strukturierte Abstandshalter 127 mit dem TFT 106, der Datenleitung 104 und/oder der Gateleitung 102 überlappen.
  • Die Rippe 125 kann auf der Pixelelektrode 118 vorhanden sein. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann die Pixelelektrode 118 direkt auf dem unteren Substrat 142 ausgebildet sein. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann die Rippe 125 im selben Prozess hergestellt werden, in dem der strukturierte Abstandshalter 127 hergestellt wird. Demgemäß kann die Rippe 125 um den vorbestimmten Abstand D vom Farbfilterarray-Substrat 200 entfernt sein, da der Abstand zwischen dem strukturierten Abstandshalter 127, innerhalb des Leiterbahngebiets und dem unteren Substrat 142 größer als der Abstand zwischen der Rippe 125, auf der Pixelelektroden in direktem Kontakt mit dem unteren Substrat 142, und dem unteren Substrat 142 ist. Zum Beispiel ist der strukturierte Abstandshalter 127 durch das Schutzfilmmuster 150, die Datenleitung 104 (oder die Gateleitung 102 oder den TFT 106), die ohmsche Kontaktschicht 146 und die aktive Schicht 114 sowie den Gateisolierfilm 144 vom unteren Substrat getrennt, wohingegen die Rippen 125 nur durch die Pixelelektrode 118 vom unteren Substrat 142 ge trennt ist.
  • Obwohl es nicht speziell dargestellt ist, kann auf dem TFT-Arraysubstrat mit dem strukturierten Abstandshalter 127 und der Rippe 125 ein Ausrichtungsfilm vorhanden sein, um dem anschließend angebrachten Flüssigkristallmaterial 133 eine vorbestimmte Ausrichtung zu verleihen.
  • Das Farbfilterarray-Substrat kann z. B. über Folgendes verfügen: eine Vielzahl von mit jedem Pixelgebiet ausgerichtete Farbfilter, eine Schwarzmatrix zum visuellen Unterteilen der Farbfilter und zum Reflektieren externen Lichts, eine Überzugsschicht zum Einebnen der Topografie der Farbfilter, eine gemeinsame Elektrode zum gemeinsamen Anlegen einer Referenzspannung an das Flüssigkristallmaterial 133 innerhalb jedes Pixelgebiets, und einen Ausrichtungsfilm, der auf die gemeinsame Elektrode aufgetragen ist.
  • Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das Flüssigkristallmaterial 133 direkt auf das TFT-Arraysubstrat 100 ausgegeben werden, bevor dieses mit dem Farbfilterarray-Substrat 200 verbunden wird. Gemäß einer alternativen Erscheinungsform der Erfindung kann das Flüssigkristallmaterial 133 in den Zellenzwischenraum eingefüllt werden, nachdem das TFT-Arraysubstrat mit dem Farbfilterarray-Substrat verbunden wurde. Nach einem derartigen Einfüllen kann der Zellenzwischenraum abgedichtet werden.
  • Gemäß der Prinzipien der Erfindung können die Pixelelektrode 118, die obere Gate-Kontaktfleckelektrode 132 und die obere Daten-Kontaktfleckelektrode 140 gemeinsam über ein transparentes, leitendes Muster verfügen. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das transparente, leitende Muster durch einen Abhebeprozess hergestellt werden, woraufhin ein zum Strukturieren des Schutzfilms 150 und des Gateisolier films 144 verwendetes Fotoresistmuster entfernt wird. Ferner können der strukturierte Abstandshalter 127 und die Rippe 125 gleichzeitig mit demselben Maskenprozess hergestellt werden.
  • Nachdem oben die LCD-Tafel und das TFT-Arraysubstrat unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben wurden, wird nun ein Verfahren zum Herstellen des oben genannten TFT-Arraysubstrats detaillierter erörtert.
  • Die 6A und 6B sind eine Drauf- bzw. eine Schnittansicht zum Erläutern eines ersten Maskenprozesses bei einem Verfahren zum Herstellen eines TFT-Arraysubstrats innerhalb der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel.
  • Gemäß den 5A und 5B kann auf dem unteren Substrat 142 in einem ersten Maskenprozess ein Gatemetallmuster hergestellt werden. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das Gatemetallmuster z. B. über die Gateleitung 102, die mit dieser verbundene Gateelektrode 108 und die untere Gate-Kontaktfleckelektrode 128 verfügen.
  • Gemäß Prinzipien der Erfindung kann das Gatemetallmuster dadurch hergestellt werden, dass eine Gatemetallschicht mit einer Abscheidetechnik wie Sputtern auf dem unteren Substrat 142 abgeschieden wird. Dann kann die Gatemetallschicht unter Verwendung von Fotolithografie- und Ätztechniken unter Verwendung einer ersten Maske strukturiert werden, um das oben genannte Gatemetallmuster zu erzeugen. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das Gatemetall ein Material wie Cr, MoW, Cr/Al, Cu, Al(Nd), Mo/Al, Mo/Al(Nd) oder Cr/A(Nd) oder dergleichen, oder Kombinationen hiervon, sein.
  • Die 7A und 7B sind eine Drauf- bzw. eine Schnittansicht zum allgemeinen Erläutern eines zweiten Maskenprozesses beim Verfahren zum Herstellen des TFT-Arraysubstrats innerhalb der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel.
  • Gemäß den 7A und 7B können ein Gateisolierfilm 144, ein Halbleitermuster aus der aktiven Schicht 114 und der ohmschen Kontaktschicht 146 sowie ein Datenmetallmuster aus der Datenleitung 104, der Sourceelektrode 110, der Drainelektrode 112, der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 136 und der oberen Speicherelektrode 122 in einen zweiten Maskenprozess auf dem unteren Substrat 142 und dem Gatemetallmuster hergestellt werden.
  • Die 8A bis 8D zeigen Schnittansichten zum speziellen Erläutern des zweiten Maskenprozesses beim Verfahren zum Herstellen des TFT-Arraysubstrats innerhalb der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel.
  • Gemäß der 8A kann eine Gateisolierfilm 144 auf dem unteren Substrat 142 und dem Gatemetallmuster hergestellt werden. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann der Gateisolierfilm 144 durch eine Abscheidetechnik wie PECVD, Sputtern oder dergleichen hergestellt werden. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann der Gateisolierfilm 144 z. B. aus einem anorganischen Isoliermaterial wie Siliciumnitrid (SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx) bestehen.
  • Als Nächstes können eine erste Halbleiterschicht 114A, eine zweite Halbleiterschicht 146A und eine Datenmetallschicht 105 sequenziell auf dem Gateisolierfilm 144 hergestellt werden. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung können die erste und die zweite Halbleiterschicht 114A und 146A durch eine Abscheidetechnik wie PECVD, Sputtern oder dergleichen hergestellt werden. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann die erste Halbleiterschicht 114A z. B. aus undotiertem, amorphem Silicium bestehen. Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann die zweite Halbleiterschicht 146A z. B. aus amorphem N+-Silicium bestehen. Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann die Datenmetallschicht 105 z. B. aus einem Metall wie Mo, Cu, Al, Cr oder dergleichen, oder einer Kombination hiervon, bestehen.
  • Dann kann auf der gesamten Oberfläche der Datenmetallschicht 105 ein erster Fotoresistfilm hergestellt werden, der anschließend unter Verwendung eines zweiten Maskenmusters fotolithografisch strukturiert wird. Gemäß Prinzipien der Erfindung kann das zweite Maskenmuster z. B. als Teilbelichtungsmaske vorhanden sein. Zum Beispiel kann das zweite Maskenmuster über ein aus einem geeigneten transparenten Material bestehendes Substrat, mehrere Ausblendgebiete und ein Teilbelichtungsgebiet (z. B. ein Beugungsgebiet oder ein Transflektionsgebiet) verfügen. Es sei darauf hingewiesen, dass solche Maskengebiete, die keine Ausblend- oder Teilbelichtungsgebiete tragen, Belichtungsgebiete sind.
  • Anschließend kann der erste Fotoresistfilm mittels des zweiten Maskenmusters selektiv Licht durch die Belichtungs- und Teilbelichtungsgebiete hindurch ausgesetzt werden und entwickelt werden, um dadurch ein erstes Fotoresistmuster 148 mit einer Stufendifferenz mit Ausrichtung zwischen den Ausblend- und Teilbelichtungsgebieten z. B. innerhalb eines Kanalbereichs eines anschließend hergestellten TFT, der die Gateelektrode 108 enthält, zu erzeugen. Demgemäß kann die Höhe des Fotoresistmusters innerhalb des Kanalbereichs niedriger als die Höhe des Fotoresistmusters außerhalb desselben sein.
  • Als Nächstes wird auf die 8B Bezug genommen, gemäß der das erste Fotoresistmuster 148 als Maske zum Strukturieren der Datenmetallschicht 105 in einem Nassätzprozess verwendet werden kann, um dadurch das oben genannte Datenmetallmuster (d. h. die Datenleitung 104, die Sourceelektrode 110, die Drainelektrode 112, die obere Speicherelektrode 122 und die untere Daten-Kontaktfleckelektrode 136) zu erzeugen, wobei die Source- und die Drainelektrode 108 und 110 im Kanalbereich miteinander verbunden sind und die obere Speicherelektrode 122 mit der Gateleitung 102 überlappt.
  • Als Nächstes kann das erste Fotoresistmuster 148 als Maske zum Strukturieren der ersten und der zweiten Halbleiterschicht 114A und 146A in einem Trockenätzprozess zum Ausbilden der aktiven bzw. ohmschen Kontaktschicht 114 und 146 verwendet werden. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann zum Strukturieren z. B. das Entfernen von Teilen der aktiven und der ohmschen Kontaktschicht 114A und 146A gehören, die nicht in Überlappung mit dem Datenmetallmuster stehen.
  • Nachdem die aktive und die ohmsche Kontaktschicht 114 und 146 hergestellt wurden, können diejenigen Teile des ersten Fotoresistmusters 148 mit relativ geringerer Höhe (d. h. der innerhalb des Kanalbereichs angeordnete Teil des ersten Fotoresistmusters 148) mit einem Veraschungsprozess unter Verwendung eines Sauerstoff(O2)plasmas entfernt werden. Nach dem Ausführen des Veraschungsprozesses sind die relativ dickeren Teile des ersten Fotoresistmusters 148 (d. h. außerhalb des Kanalbereichs vorhandene Teile des ersten Fotoresistmusters 148) dünner, jedoch noch verblieben.
  • Gemäß der 8C können Teile des Datenmetallmusters und der ohmschen Kontaktschicht 146 im Kanalbereich durch einen Ätzprozess unter Verwendung des dünner gemachten ersten Fotoresistmusters 148 als Maske entfernt werden. Im Ergebnis kann die aktive Schicht 114 innerhalb des Kanalbereichs freigelegt werden, und die Sourceelektrode 110 kann von der Drainelektrode 112 getrennt werden. Gemäß der 8D kann das verbliebene erste Fotoresistmuster 148 anschließend durch einen Abziehprozess entfernt werden.
  • Die 9A und 9B sind eine Drauf- bzw. eine Schnittansicht zum allgemeinen Erläutern eines dritten Maskenprozesses beim Verfahren zum Herstellen des TFT-Arraysubstrats innerhalb der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel.
  • Gemäß den 9A und 9B werden der Schutzfilm 150 und der Gateisolierfilm 144 strukturiert, und das oben genannte transparente, leitende Muster (d. h. die Pixelelektrode 118, die obere Gate-Kontaktfleckelektrode 132 und die obere Daten-Kontaktfleckelektrode 140) können durch einen dritten Fotoresistmuster hergestellt werden. Gemäß Prinzipien der Erfindung steht das transparente, leitende Muster direkt mit dem Schutzfilm 150 in Kontakt, jedoch überlappt es nicht mit der Oberfläche desselben.
  • Die 10A bis 10D sind Schnittansichten zum speziellen Erläutern des dritten Maskenprozesses beim Verfahren zum Herstellen des TFT-Arraysubstrats innerhalb der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel.
  • Gemäß der 10A kann ein Schutzfilm 150 auf der gesamten Oberfläche des Gateisolierfilms 144 und des Datenmetallmusters hergestellt werden. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann der Schutzfilm 150 z. B. aus einem anorganischen Isoliermaterial wie Siliciumnitrid (SiNx), Siliciumoxid (SiOx) oder dergleichen, oder Kombinationen hiervon, oder einem organischen Isoliermaterial wie einer organischen Acrylverbindung mit kleiner Dielektrizitätskonstante, BCB (Benzocyclobuten) oder PFCB (Perfluorcyclobutan) oder dergleichen, oder Kombinationen hiervon, bestehen.
  • Dann kann auf der gesamten Oberfläche des Schutzfilms 150 ein zweiter Fotoresistfilm hergestellt werden, der unter Verwendung eines dritten Maskenmusters fotolithografisch strukturiert werden kann. Zum Beispiel kann das dritte Maskenmuster über ein Maskensubstrat aus einem geeigneten transparenten Material sowie mehreren Ausblendgebieten bestehen, die durch mehrere Belichtungsgebiete voneinander beabstandet sind. Anschließend kann der zweite Fotoresistfilm durch das dritte Maskenmuster selektiv Licht durch die Belichtungsgebiete ausgesetzt werden, und er kann entwickelt werden, um dadurch ein zweites Fotoresistmuster 152 zu erzeugen. Gemäß Prinzipien der Erfindung legt das zweite Fotoresistmuster 152 einen Teil des Schutzfilms 150 frei.
  • Gemäß der 10B können Teile des Schutzfilms 150 und des Gateisolierfilms 144, die durch das zweite Fotoresistmuster 152 freigelegt sind, in einem Trockenätzprozess unter Verwendung des zweiten Fotoresistmusters 152 als Maske entfernt (d. h. strukturiert) werden.
  • Demgemäß können, als Ergebnis des Trockenätzvorgangs, die Pixelöffnung 164 sowie das erste und zweite Kontaktloch 130 bzw. 138 durch den Schutzfilm 150 und den Gateisolierfilm 144 hindurch hergestellt werden. Zum Beispiel kann die Pixelöffnung 164 durch den Schutzfilm 150 und den Gateisolierfilm 144 hindurch ausgebildet werden, und sie kann innerhalb des Pixelgebiets ausgerichtet werden, in dem schließlich die Pixelelektrode 118 hergestellt wird. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann die Pixelöffnung 160 das untere Substrat 142, die Drainelektrode 112 sowie die obere Speicherelektrode 122 freilegen. Das erste Kontaktloch 130 kann durch den Schutzfilm 150 und den Gateisolierfilm 144 hindurch hergestellt werden, und es kann die untere Gate-Kontaktfleckelektrode 128 freilegen. Das zweite Kontaktloch 138 kann durch den Schutzfilm 150 hindurch hergestellt werden, und es kann die untere Daten-Kontaktfleckelektrode 136 frei legen.
  • Gemäß der 10C kann auf dem TFT-Arraysubstrat und dem zweiten Fotoresistmuster 152 ein transparentes, leitendes Material 154 ausgebildet werden. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann das transparente, leitende Material 154 durch eine Abscheidetechnik wie Sputtern oder dergleichen hergestellt werden. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann das transparente, leitende Material 154 z. B. aus Indiumzinnoxid (ITO), Zinnoxid (TO), Indiumzinkoxid (IZO), SNO2 oder dergleichen, oder Kombinationen hiervon, bestehen.
  • Gemäß der 10D können das zweite Fotoresistmuster 152 und Teile des darauf hergestellten transparenten, leitenden Materials 154 gleichzeitig durch einen Abhebeprozess entfernt werden, um dadurch ein transparentes, leitendes Muster mit der Pixelelektrode 118, der oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 132 und der oberen Daten-Kontaktfleckelektrode 140 herzustellen. Demgemäß steht das transparente, leitende Muster innerhalb der entsprechenden Löcher direkt mit dem Schutzfilm 150 in Kontakt, jedoch ohne Überlappung mit irgendeinem zugehörigen Oberflächenabschnitt.
  • Die 11A und 11B sind eine Drauf- bzw. eine Schnittansicht zum allgemeinen Beschreiben eines vierten Maskenprozesses beim Verfahren zum Herstellen des TFT-Arraysubstrats innerhalb der in den 4 und 5 dargestellten LCD-Tafel.
  • Gemäß den 11A und 11B können der strukturierte Abstandshalter 127 und die Rippe 125 in einem vierten Maskenprozess auf dem TFT-Arraysubstrat 100 hergestellt werden.
  • Zum Beispiel kann auf dem TFT-Arraysubstrat 100, dem Schutzfilm 150 und der Pixelelektrode 118 entsprechend ir gendeiner geeigneten Abscheidungs- oder Beschichtungstechnik eine Isolierschicht hergestellt werden. Gemäß Prinzipien der Erfindung kann die Isolierschicht aus irgendeinem geeigneten anorganischen oder organischen Isoliermaterial bestehen.
  • Als Nächstes kann die Isolierschicht unter Verwendung von Fotolithografie- und Ätztechniken unter Verwendung einer vierten Maske strukturiert werden, um gleichzeitig den strukturierten Abstandshalter 127 und die Rippe 125 zu erzeugen. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann der vierte Maskenprozess dazu verwendet werden, den strukturierten Abstandshalter 127 auf dem Schutzfilm 150 in Ausrichtung mit dem Leiterbahngebiet (d. h. der Gateleitung 102, der Datenleitung 104 und/oder dem TFT 106) herzustellen. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann der vierte Maskenprozess auch dazu verwendet werden, die Rippe 125 auf der Pixelelektrode 118 herzustellen. Dank der Dickendifferenz der im Leiterbahngebiet hergestellten Strukturen in Bezug auf innerhalb des Pixelgebiets hergestellte Strukturen steht der strukturierte Abstandshalter 127 mit dem Farbfilterarray-Substrat 200 in Kontakt, während dies für die Rippe 125 nicht zutrifft.
  • Die 12 zeigt eine Draufsicht eines Teils einer LCD-Tafel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • Die in der 12 dargestellte LCD-Tafel und das Verfahren zu ihrer Herstellung sind in vielerlei Hinsicht der in der 5 dargestellten LCD-Tafel ähnlich, jedoch mit einem Unterschied hinsichtlich des strukturierten Abstandshalters 127 und der Rippe 125. Demgemäß wird nachfolgend der Kürze halber nur dasjenige detaillierter erörtert, was verschieden von der LCD-Tafel der ersten Ausführungsform ist.
  • Gemäß der 12 werden der strukturierte Abstandshalter 127 und die Rippe 125 auf dem Farbfilterarray-Substrat 200 hergestellt. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung verfügt das Farbfilterarray-Substrat über ein oberes Substrat 210, das eine gemeinsame Elektrode 220 trägt. Demgemäß können der strukturierte Abstandshalter 127 und die Rippe 125 auf der gemeinsamen Elektrode 220 hergestellt werden. Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung kann der strukturierte Abstandshalter 127 innerhalb des Leiterbahngebiets des TFT-Arraysubstrats (d. h. der Gateleitung 102, der Datenleitung 104 und/oder des TFT 106) ausgerichtet werden. Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung kann die Rippe 125 mit der Pixelelektrode 118 ausgerichtet werden. Auf Grund der Dickendifferenz von Strukturen, die im Leiterbahngebiet des TFT-Arraysubstrats 100 ausgebildet sind, in Bezug auf Strukturen, die innerhalb des Pixelgebiets des TFT-Arraysubstrats 100 ausgebildet sind, steht der strukturierte Abstandshalter 127 mit dem TFT-Arraysubstrat 100 in Kontakt, während dies für die Rippe 125 nicht zutrifft. Demgemäß können durch das Vorliegen der Rippen 125 mehrere Domänen von Flüssigkristallorientierungen innerhalb eines einzelnen Pixelgebiets erzeugt werden, um dadurch den Betrachtungswinkel der LCD-Tafel zu vergrößeren.
  • Es ist zu beachten, dass das TFT-Arraysubstrat 100 innerhalb der LCD-Tafel der zweiten Ausführungsform durch einen Prozess mit drei Masken hergestellt werden kann, wie er beispielhaft durch die 6A bis 10D skizziert ist, an Stelle des beispielhaft durch die 6A bis 11B skizzierten Prozesses mit vier Masken, wie dies oben für die LCD-Tafel gemäß der ersten Ausführungsform erörtert wurde. Demgemäß kann das TFT-Arraysubstrat 100 gemäß der zweiten Ausführungsform einfacher und billiger als dasjenige gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt werden.
  • Wie oben beschrieben, gehört zu den Prinzipien der Erfindung ein Abhebeprozess zum Vereinfachen eines Herstellprozesses für ein TFT-Arraysubstrat, wodurch die Herstellkosten gesenkt werden und die Herstellausbeute für das TFT-Arraysubstrat verbessert wird. Ferner kann die Dickendifferenz von innerhalb des Leiterbahngebiets und des Pixelgebiets angeordneten Strukturen verstärkt genutzt werden, um strukturierte Abstandshalter 127 und Rippen 125 im selben Maskenprozess herzustellen, um den Herstellprozess weiter zu vereinfachen, die Herstellkosten zu senken und die Herstellausbeute zu verbessern.
  • Der Fachmann erkennt, dass an der Erfindung verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne ihren Grundgedanken oder Schutzumfang zu verlassen. So soll die Erfindung die Modifizierungen und Variationen derselben abdecken, vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.

Claims (8)

  1. Flüssigkristalldisplay-Tafel mit: – einem Dünnschichttransistorarray-Substrat (100), das über Folgendes verfügt: – eine Gateleitung (102) auf einem ersten Substrat (142); – eine die Gateleitung (102) schneidende Datenleitung (104), wodurch ein Pixelgebiet lokalisiert ist; – einen Gateisolierfilm (144) zwischen der Gate- und der Datenleitung (102, 104); – einen Dünnschichttransistor (106) an der Schnittstelle der Gate- und der Datenleitung (102, 104); – einen Schutzfilm (150) auf dem Substrat (142); – eine Pixelöffnung (164), die im Schutzfilm (150) und im Gateisolierfilm (144) entsprechend dem Pixelgebiet ausgebildet ist; und – eine Pixelelektrode (118) innerhalb der Pixelöffnung, wobei diese Pixelelektrode (118) mit dem Dünnschichttransistor (106) verbunden ist; – einem Farbfilterarray-Substrat (200), das mit dem Dünnschichttransistorarray-Substrat (100) verbunden ist und von diesem beabstandet ist; – einem strukturierten Abstandshalter (127) zwischen dem Dünnschichttransistorarray-Substrat (100) und dem Farbfilterarray-Substrat (200), der mit der Gateleitung (102) und/oder der Datenleitung (104) und/oder dem Dünnschichttransistor (106) überlappt; – einer Rippe (125) zwischen dem Dünnschichttransistorarray-Substrat (100) und dem Farbfilterarray-Substrat (200) in Überlappung mit der Pixelelektrode (118), wobei der strukturierte Abstandshalter (127) und die Rippe (125) aus derselben Schicht bestehen und dieselbe Dicke aufweisen; und – einem Flüssigkristallmaterial (133) zwischen dem Dünnschichttransistorarray-Substrat (100) und dem Farbfilterarray-Substrat (200).
  2. Flüssigkristalldisplay-Tafel nach Anspruch 1, bei der – der strukturierte Abstandshalter (127) auf dem Schutzfilm (150) und – die Rippe (125) auf der Pixelelektrode (118) vorhanden ist.
  3. Flüssigkristalldisplay-Tafel nach Anspruch 2, bei der: – der strukturierte Abstandshalter (127) mit dem Farbfilterarray-Substrat (200) in Kontakt steht und – die Rippe (125) vom Farbfilterarray-Substrat (200) um einen vorbestimmten Abstand (D) entfernt ist.
  4. Flüssigkristalldisplay-Tafel nach Anspruch 1, bei der der strukturierte Abstandshalter (127) und die Rippe (125) auf dem Farbfilterarray-Substrat (200) vorhanden sind.
  5. Flüssigkristalldisplay-Tafel nach Anspruch 4, bei der: – der strukturierte Abstandshalter (127) mit dem Dünnschichttransistorarray-Substrat (100) in Kontakt steht und – die Rippe (125) vom Dünnschichttransistorarray-Substrat (100) um einen vorbestimmten Abstand entfernt ist.
  6. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristalldisplay-Tafel, mit folgenden Schritten: – Herstellen einer mit einer Gateelektrode (108) verbundenen Gateleitung (102) auf einem Substrat (142); – Herstellen eines Gateisolierfilms (144) auf dem Substrat (142) und der Gateleitung (102) sowie der Gateelektrode (108); – Herstellen eines Halbleitermusters auf dem Gateisolierfilm (144); – Herstellen, auf dem Halbleitermuster, einer die Gateleitung (102) schneidenden Datenleitung (104), einer mit der Datenleitung (104) verbundenen Sourceelektrode (110) und einer der Sourceelektrode (110) gegenüberstehenden Drainelektrode (112), wobei durch die Schnittstelle der Gate- und der Datenleitung (102, 104) ein Pixelgebiet lokalisiert ist, und wobei ein Dünnschichttransistor (106) über die Gateelektrode (108), das Halbleitermuster, die Sourceelektrode (110) und die Drainelektrode (112) verfügt; – Herstellen eines Schutzfilms (150) auf der gesamten Oberfläche des Substrats (142); – Anbringen einer Pixelöffnung (164) durch den Schutzfilm (150) und den Gateisolierfilm (144) hindurch innerhalb des Pixelgebiets; – Herstellen einer Pixelelektrode (118) innerhalb der Pixelöffnung (164), wobei die Pixelelektrode (118) mit der Drainelektrode (112) verbunden wird; und – Herstellen eines strukturierten Abstandshalters (127) in Überlappung mit der Gateleitung (102) und/oder Datenleitung (104) und/oder dem Dünnschichttransistor (106) sowie einer Rippe (125) in Überlappung mit der Pixelelektrode (118) aus derselben Schicht, wobei der strukturierte Abstandshalter (127) und die Rippe (125) dieselbe Dicke aufweisen.
  7. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristalldisplay-Tafel nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch: – Herstellen einer Isolierschicht auf dem Schutzfilm (150) über der Gateleitung (102), der Datenleitung (104) und dem Dünnschichttransistor (106) sowie auf der Pixelelektrode (118) innerhalb der Pixelöffnung (164); und – Strukturieren der Isolierschicht unter Verwendung einer Maske zum Ausbilden des strukturierten Abstandshalters (127) und der Rippe (125).
  8. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristalldisplay-Tafel, umfassend: – Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats (100), wozu folgende Schritte gehören: – Herstellen einer mit einer Gateelektrode (108) verbundenen Gateleitung (102) auf einem Substrat (142); – Herstellen eines Gateisolierfilms (144) auf dem Substrat (142) und der Gateleitung (102) sowie der Gateelektrode (108); – Herstellen eines Halbleitermusters auf dem Gateisolierfilm (144); – Herstellen, auf dem Halbleitermuster, einer die Gateleitung (102) schneidenden Datenleitung (104), einer mit der Datenleitung (104) verbundenen Sourceelektrode (110) und einer der Sourceelektrode (110) gegenüberstehenden Drainelektrode (112), wobei durch die Schnittstelle der Gate- und der Datenleitung (102, 104) ein Pixelgebiet lokalisiert ist, und wobei ein Dünnschichttransistor (106) über die Gateelektrode (108), das Halbleitermuster, die Sourceelektrode (110) und die Drainelektrode (112) verfügt; – Herstellen eines Schutzfilms (150) auf der gesamten Oberfläche des Substrats (142); – Anbringen einer Pixelöffnung (164) durch den Schutzfilm (150) und den Gateisolierfilm (144) hindurch innerhalb des Pixelgebiets; – Herstellen einer Pixelelektrode (118) innerhalb der Pixelöffnung (164), wobei die Pixelelektrode (118) mit der Drainelektrode (112) verbunden wird; und – Herstellen eines Ausrichtungsfilms auf der Pixelelektrode (118); Bereitstellen eines Farbfilterarray-Substrats (200); – Herstellen eines strukturierten Abstandshalters (127), der mit der Gateleitung (102) und/oder der Datenleitung (104) und/oder dem Dünnschichttransistor (106) nach einem nachfolgenden Verbinden des Dünnschichttransistorarray-Sub strats (100) mit dem Farbfilterarray-Substrat (200) überlappt, und einer Rippe (125), die mit der Pixelelektrode (118) nach dem nachfolgenden Verbinden des Dünnschichttransis- torarray-Substrats (100) mit dem Farbfilterarray-Substrat (200) überlappt, auf dem Farbfilterarray-Substrat (200) aus derselben Schicht, wobei die Rippe (125) und der strukturierte Abstandshalter (127) dieselbe Dicke aufweisen; – Verbinden des Dünnschichttransistorarray-Substrats (100) mit dem Farbfilterarray-Substrat (200); und – Einfüllen eines Flüssigkristalls (133) zwischen das Dünnschichttransistorarray-Substrat (100) und das Farbfilterarray-Substrat (200), die miteinander verbunden sind.
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