TWI337406B - Liquid crystal display device capable of reducing leakage current, and fabrication method thereof - Google Patents

Description

1337406 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種液晶顯示裝置，尤其是一種可減少背光 電流洩漏以改善影像品質的液晶顯示裝置及其方法。 【先前技術】 在顯示裝置中，尤其是平面顯示裝置例如液晶顯示裝置中， 主動裝置例如薄膜電晶體形成於每一晝素内以驅動顯示裝置。一 般來說，這種驅動顯示裝置的方法稱為主動矩陣驅動方法。在主 動驅動方法中，主動裝置各自裝設於排列為矩陣形狀之晝素内， 且用以驅動畫素。 弟1圖」係為主動矩陣型液晶顯示裝置的平面圖。請參考 「第1圖」，液晶顯示裝置係為薄膜電晶體液晶顯示裝置，採用薄 膜電晶體作社動裝置。其巾’NxN個晝素垂直及水平地設置於 薄膜電晶體液晶顯示裝置中。於馳電晶體液晶顯示裝置的每一 畫素中，薄膜f晶獅成於閘極線4與資料線6的交叉處，其中 間極線4接收來自外部驅動電路的掃描訊號，而資料線接收影像 訊號。薄膜電晶體包含有-閘電極3，其連接於閘極線4、一半導 體層8，形成於職極3上’且當掃描碱顧於㈣極3時就被 啟動’以及源/料極5a與5b，形成於半導體層8上。一晝素電 輸1域’㈣働ig連接於源/汲 "’並且稭由料體層8的啟動及透過源/沒電極5a 1337406 及5b接收影像訊號，用以操作液晶（圖中未表示）。 「第2圖」係為裝設於每—畫素之_電晶體的結構剖面圖， 其為沿「第1圖」所示1-1’連線之剖面圖。如「 布4團」所示，溥 膜電晶體包含有一閘電極3 ’形成於基板15上，其中基板丨5係由 透明絕緣體製細如玻璃、-閘極絕緣層u，堆疊於已姑=有 間電極3之基板15的整個表面之上一半導體層8形成:間極絕 緣層11上，且當訊號應用於閘電極3時被啟動、源力及電極5a 與5b，其形成於半導體潛8上、以及一鈍化層i3，形成於源/浓 電極5a與5b上，用以保護裝置。然而，轉電晶胸及電極％ 電氣連接於形成於畫素中之晝錢極1G 1此，當透過源力及電 極5a與5b應用訊號至畫素電極料，晝素_鳩液晶以顯 示影像。 另-方面，於四遮罩製程中’其中半導體層8以及源^及電 極5a與5b於相同的遮罩製程中形成。而形成源/沒電極&與％ 以對應於半導體層8。 然而’習知_膜電晶體結構中’背光的光線（由箭頭表示） 入射至半導體層8上，用以啟動半導體層8，增加了關態電流。由 於背光光線增加_電流’ f知的液晶顯示裝置產生後續影像於 螢幕上，導致降低影像品質。 【發明内容】 本毛明的主要目的在於提供一種液晶顯示裝置及其製 7 1337406 造方法，可㈣降侧態電糾改善影像品質。 為了達到本發B㈣這些目的和其他優點，麟本發明作具體 化和概括性的描述，本發_ —贿晶顯示裝置，其包含有二第 -基板與-第二基板、複數條閘極線，以—第—方向排列於第一 土板之上至/閘電極’其延伸自複數制極線、複數條資料 線，其垂直蚊於複數條_線以定義出複數個畫素區域、至少 -源電極與汲電極’形成於職極之上，且透過—預定的間_ 複數條輒_絲離、至少―晝錢極，其職翁素區域中 並且電氣連接槪電極、至少―連接職，収電氣連接複數條 貝料線至源電極、一半導體層，設置於問電極與源/沒電極之間、 以及-液晶層’形成於第_基板與第二基板之間。 更可形成铸體_輯應魏條資舰，且有_絕緣膜 形成於閘電極與半導體層之間較佳。 、 其中源電極形成U狀触，並透·加通道寬度以改善開關 速度。 然而’連接圖案透過接觸孔電氣連接複數條資料線至源電 極，且沒電fet過及接觸孔電氣連接於畫素電極較佳。且有純化 層形成於包含有複數條資料線與源/及電極之[基板的整 面上。 又 並且連接圖案的-側部接觸於資料線的側部，而連接圖案之 另-側部接觸於源電極的側部。又畫素電極的—側部接觸及電= 8 1337406 的側部。鈍化層形成於源電極與找極間之隔離區域4中純化 層由氧化石夕制成。 另外，鈍化層可形成於複數條資料線、連接_以及源/沒 電極之上。 本發明的另-方面在於提供—種製造液晶顯示裝置的方法， 包含以下步驟，首先，準備—第—基板與—第二基板，並形成以 第-方向排列於卜基板之上的複數條_線與複數個閘電極， 又形成複數條㈣線，垂直交叉於閘極線以定義複數個畫素區 域，以及形成源電極與汲電極，並以預定間隙與複數條資料線相 分離，再形成晝素電極，其電氣連接於畫素區域中之汲電極，以 及形成連接圖案，用以電氣連接資料線至源電極，最後形成一液 晶層於第一與第二基板之間。 液晶顯不裝置的製造方法更包含以下步驟較佳，再者，形成 半導體層於閘電極與源/汲電極之間，並形成閘極絕緣膜於閘電 極與半導體層之間，以及形成鈍化層於包含源/及電極之第一基 板的整個表面之上。此外，製造液晶顯示裝置的方法更包含有一 於純化詹上形成一接觸孔用以電氣連接複數條資料線至源電極步 驟。 本發明的再一方面在於提供另一種製造液晶顯示裝置的方 法，包含以下步驟，首先，準備第一基板與一第二基板，並形成 以第一方向排列於第一基板上之複數條問極線與複數個閘電極， 又形成畫素電極與連接圖案於第—基板上，並且形成以下元件於* 第基板上’其中有複數條資料線，垂直交叉於閘極線以定義複 數個晝素區域、源電極’透過連翻案接㈣料線H及電極， 用以接觸畫素電極’其中源/汲電極透過—預定間隙與複數條資 料線相分離’最後’形成液晶層於第—與第二基板之間。 然而製造液晶顯示裝置的方法更包含以下步驟較佳，再者， 形成半導體層於閘電極無/波雜之間，並且形賴極絕緣膜 於閘電極與半導體層之間，以及形成鈍化層於裸露於該源電極與鲁 該没電極隔祕域之辭導縣上。射鈍化層係由氧氣電裝製 程形成。 另外，製造液晶顯示裝置的方法更包含以下步驟，形成半導 體層於閘電極娜/喊極之間，並取彡成閘極絕緣膜於開電極 與半導體層之間，以及形成鈍化層於源電極與汲電極之上。 如上所述，本發明藉由省略資料線與源電極之間的半導體圖 案而消除了由背光光線造成的洩漏電流。也就是說，一般的四遮 馨 罩製程中，形成有半導體層以對應資料線與源/汲電極。然而， 由於源電極延伸自資料線’除了對應於閘極線的區域，半導體圖 案曝照於背光光線下。因此，曝照於背光光線下的半導體圖案被 啟動而增加關態電流。然而，本發明可透過除去形成於資料線與 閘電極之間且曝照於背光光線之半導體圖案，而防止關態電流的 產生。 10 ⑧ 〜纟㈣上述與其他目的、特徵以及優點透過本發明所記載 9拥書並結合圖式部份顯而易見。 【實施方式】 x下，合圖式部份對本發明的較佳實施方式作詳細說明。 結合附_細描述本發明之可降低電流城之液晶顯示裝置 及其製造方法。 • g X下將^田述本發明之第一實施例’其中「第3A圖」係為本發 明之第一實施例之液晶顯示裝置之部分平面示意圖，「第3b圖」 為σ第3A圖」所示之Η·ΙΓ連線之剖面圖。而「第从圖」 特別顯示鄰近於閘極線之晝素部的平面圖。 如第3Α圖」與「第3Β圖」所示，液晶顯示裝置1〇〇包含 有複數條閘極線1〇4’以一第一方向排列於一透明基板12〇上、複 數條資料線106，以垂直於閘極線謝之第一方向排列，並且定義 • 硬數個晝素區域Ρ，以及形成薄膜電晶體於閘極線104與資料線 的交又處。然而，每-薄膜電晶體包含有一自閘極線刚延伸 之閘電極103，而-半導體層108形成於閘電極1〇3上且與形成 於資料線106底部之半導體圖案論相隔離，以及源/没電極 购與咖，形成於半導體層顺上以對應於間電極阳。 間極絕緣膜111設置於問電極103與半導體層108之間。而 純化層113形成於包含有資料線1〇6以及源/沒電極與職 的基板之上。 Π 山7406 畫素電極110形成於晝素區域p中，透過汲接觸孔133電氣 接觸汲電極l〇5b。而源電極l〇5a則透過連接圖案11〇3電氣連接 於貝料線106。其中連接圖案n〇a分別透過形成於資料線1〇6上 之第接觸孔131以及形成於源電極105a上之第二接觸孔132接 觸貰料線106與源電極i〇5a。 晝素電極110延伸至閘極線1〇4的上部，用以與閘極線1〇4 $成儲存電容器Cst。此外’畫素電極11G與連接圖案服形成於 鈍化層113之上。 如上所述，液晶顯示裝置中，半導體圖案1〇8a形成於資料線 106之底。[I ’且與薄膜電晶體之半導體層⑽彼此相隔離，用以防 止背光的關態電流。 L常乂過四遮罩製程製造之液晶顯示裝置中，半導體圖案 形成於資料線的底部，而祕電晶體賴電酬從倾線延伸至 半導體層的頂部。因此’半導體_沿源電極形成縣合於半導 體廣。結果’半導體隨形成於資料線與半導黯之間，且被曝 照於背光光線，因此產生關態電流（請參考「第2圖」）。 相反地，依照本發明，除去形成於資料線1〇6與半導體層1〇8 之間的半導體圖案以防止縣產生_電流。而資料線1〇6與源 電極105a則透過連接圖案n〇a #皮此相互電氣連接。尤其地，半 導體層108、源電極105a以及㈣極職形成於開電極1〇3的區 域内，以完全地截斷閘電極1〇3的背光光線。 1337406 因此，當除去曝照於背光光線的半導體圖案，就不會產生關 態電流。雖然形成半導體圖案以對應資料線，然而半導體圖案隔 離自半導體層以避免產生關態電流於薄膜電晶體中。 液晶顯示裝置可透過四遮罩製程製造。也就是說，閘電極與 閘極線係由第一遮罩製程所形成，而半導體層、源電極、沒電極 以及料線係由第二遮罩製程形成。其中繞射遮罩（或濃淡遮罩） 用於第一遮罩製程令。又接觸孔（汲接觸孔等）係由第三遮罩製 程形成’最後’畫素電極係由第四遮罩製裎形成。 另方面，液晶顯示裝置也可由三遮罩製程製造。「第々A圖」 與「第4B圖」均表示為三遮罩製程製造之液晶顯示裝置。其令「第 4A圖」係為本發明之第二實施例之液晶顯示裝置之部分平面示意 圖，而「第4B圖」係為沿「第4A圖」戶斤示之m_m，連線的剖面 圖。 φ 除了畫素電極的形成位置外，「第4A圖」與「第犯圖」肖 顯示之液晶顯示裝置200的整個結構相同於「第3八圖」與「筹 犯圖」所顯示之液晶顯示裝置刚。以下將解釋其結構上的差別^ 如「第4A圖」與「第4B圖」所示，形成一源電極咖盘一 資料線206，並其間具有—預定間隙，且兩者透過連接圖案加 彼此相互電氣連接。連接圖案篇之一側接觸於資料線編卜 側，而連接圖案210a之另一側接觸於源電極2〇5&之—側，* 電氣連接資料線2〇6與源電極纖。其中源電極2心以^ = 13 1337406 成-u狀通道’因而增加薄膜電晶體的開關速度。一畫素電極別 接觸薄膜電晶體驗電極纖，且晝素電極別形成於祕線2〇4 與資料線m絲之畫素區域P中。而部份的畫素電極21〇亦接 觸没電極205b之一側。 另一方面’閘極絕緣膜211形成於閘電極2〇3上，且連接圖 案210a與晝素電極21〇形成於閘極絕緣膜21丨上。而於介於源電 極205a與及電極205b P3且裸露於外之半導體層2〇8上形成一由 氧化補成峡化層213。鈍化層213可形成純含祕電極驗 無電極205b之基板的整個表面±。然而，當純化層2i3形成於 基板的整個表面上時’必須暴露出㈣連_動電路之墊單元（圖 中未表示）。因此，遮罩製程的數目增加。然而，純化層213可藉 由氧氣電衆製程僅僅形成於裸露之半導體層2〇8上，則無須增加 遮罩製程。 下面結合附圖詳細描述採用三遮罩製程的液晶顯示裝置的製 造方法。 「第5A圖」、至「第5D圖」以及「第6A圖」至「第6(：圖」 均表示為本發明之液晶顯示裝置的製造方法。其中「第5A圖」、 至「第5D圖」係分別為本發明之液晶顯示裝置之製造方法之剖面 圖剖面圖’而「第6A圖」至「第6C圖」係分別為本發明之液晶 顯示裝置之製造方法之平面圖。 如「第5A圖」及「第圖」所示，準備一透明基板，於是 1337406 一間極線綱磁-延伸自閘極線3G4的_電晶體之開電極 3〇3 ’係藉由第一遮罩製程形成於基板之上。而間極絕緣膜扣形 成於包含有閘電極303之基板的整個表面上。接著，半導體圖案 3〇以及_電晶體之半導體層·係藉由第二鮮製程分卿成 於閘極絕緣膜311上。又形成半導體圖案施用以修復後來形成 的資料線306。又形成料體層迎以對應於間電極期。並且作 為-遮罩以形成半導體圖案3〇8a與半導體層之 350不會被除去。 八 接著’如「第SB圖」所示’一透明導電材料例如铜锡氧化物 或鋼鋅氧化物沈積於包含有触_之基板的整個表面上，且將 光阻圖案350被除去。因此，如「第5C圖」所示，晝素電極训 形成於畫素區_，且形錢接随施以連接半導體圖案施 至薄膜電晶體的半導體層308。 ' 請參考「第5D圖」以及「第6B圖」，透過第三遮罩製程形 成以下部份，資料線3G6垂直地與閘極線3G4相互交又，且部份 地接觸於連接圖案3l〇a之一側，而源電極施形成於半導體層 308上，以-預定間隙距離資料線3%，且其一側連接於連接圖案 310a之另一側以電氣地連接於資料線3〇6，並且汲電極3〇北形成 於半導體層308之上，以—預定間隙距離源電極槪，並使其一 側接觸於部份的畫素電極31〇。 如第5D圖」以及「第6C圖」所示，透過氧氣電聚製程則 1337406 於介於源電極施與汲電極2G5b間且裸露於外之半導體層上形 成由氧化梦製成之鈍化層313。其中半導體層遍係由非晶石夕 (a-Si)製成。而當氧氣電聚處理非晶矽之表面上時，於其上形成 氧化矽。 採用三遮罩製程的液晶顯示裝置的製造方法簡化了整個製程 且透過省略尚彳貝，·堯射遮罩之步驟而減少了製程成本。 如前所述，本發明提供-種防止由於背光而產生的關態電流 的液晶顯不裝置及其製造方法。也就是說，形成於㈣線底部之 半導體圖案與薄膜電晶體之半導體層彼此相隔離，因此除去曝照 於背光光_铸體圖案。因此，賴電晶體的源電極以預定間 隙分離於資料線，且透過形成有畫錢㈣連翻线氣連接於 資料線。 結果’曝照於背光光線的半導體圖案被除纽防止產生關態 電机*透雜止產生關態電流可以顯著地改善液晶顯示裝置的 影像品質。 —雖,然本發明以前述之較佳實_揭露如上，然其並非用以限 本發月本7頁域之技術人員應當意識到在不脫離本發明所附之 s專她圍所揭不之本發明之精神和顧的情況下，所作之更 ”們飾㈣本發明之專利保護麵之内。陳本發明所界定 之保護範_參照請專利範圍。 【圖式簡單說明】 =:系為習知技術中主動矩陣型液晶顯示裝置的. ★圖係為沿第1圖所示1-1，連線之剖面圖； θ， 面示意圖； _林㈣之第—實關讀轉 t、圖； 分平 第3Β圖係為沿第3Α圖所示之ΙΙ-ΙΓ連線之剖面圖. 八第4Α圖所示係為本發明之第二實施例之液晶顯畔 分平面示意圖； 、罝之部 第4Β圖係為沿第4Α圖所示之ιπ_ΠΓ連線之剖面圖. 第5Α圖至第5D圖係分別為本發明之液晶顯示 法之剖面ffi;錢 以之製造方 法之平面圖。 【主要元件符號說明】 1 畫素 3、103、203、303 閘電極 4、104、204、304 閘極線 5a、105a、205a、305a 源電極 5b、105b、205b、305b 汲電極 6 ' 106'206'306 資料線 8、108、208、308 半導體層 17 1337406 10、110、210、310 11 ' 111 ' 211 ' 311 13、113、213、313 15、120、220、320 100、200 108a ' 208a > 308a 110a、210a、310a 131 132

133 350 P

Cst 畫素電極 閘極絕緣層 鈍化層 基板 液晶顯不裝置 半導體圖案 連接圖案 第一接觸孔 第二接觸孔 汲接觸孔 光阻圖案 晝素區域 儲存電容器 18

Claims (1)

1. TWO 申請專利範圍： 一種液晶顯示裝置，其包含有： 一苐一基板與—第二基板； 複數條閘極線，以一第一方向排列於該第一基板上； 複數條資料線，垂直地交叉於該等閘極線以定義複數個畫 素區域； 鲁 一缚臈電晶體，與該晝素區之該閘極線及該資料線連接， 薄膜電晶體具有由—該_線延伸之閘電極、_半導體層、 一源電極與一汲電極； —鈍化層，位於該薄膜電晶體上，該鈍化層包括有一接觸 孔’該接觸孔用以露出該沒電極之-部分； 複數個晝素電極，分別形成於該等畫素區域中且透過接觸 孔電氣連接於該汲電極； • 複數個連接圖案，用以電氣連接該等資料線至該源電極； 以及 一液晶層，形成於該第一基板與該第二基板之間； 其中該半導體層係設置於該閘電極與該源/及電極之間，該 源電極、該汲電極與該接觸孔係形成於該間電極之區域内； 其令該連接圖案之-侧部接觸於該資料線之側部，且該連 接圖案之另一側部接觸於該源電極之側部，該畫素電極之一側 部接觸於該沒電極之側部，其中至少一半導體層以對應於該等 資料線之方式形成。 19 2. 2請專梅圍第丨顧述讀轉錢置，其中更包含有至 乂閘極絕緣膜’形成於該閘_與該半導體層之間。 ^專％圍弟i項所述之液晶顯示1置，其中該源電極形 成為一 U狀。 4. 5· 6. t申請專機_ 1 _述之液轉錢置，其巾該連接圖案 、過至少—_孔钱連接鱗資崎至該源電極。 如申請專利範邮4項所述之液晶顯錢置，其中該汲電極透 過至少-A接軌魏連接麟畫素電極。 如申請專概㈣4項所述之液關轉置，其中至少一純化 層形成於包含有該等資料線與該源/及電極之該第—基板的 整個表面上。 7. 如申凊專利範圍第！項所述之液晶顯示裳置，其中該純化層形 成於該源電極與該汲電極間之隔離區域中。 8. 如申請__丨項所述之液晶顯林置，其中該鈍化層係 由氧化石夕製成。 9·如申請專利範圍第丨項所述之液晶顯示裝置，其中該純化層形 成於包含有該等資料線、該連接圖案與該源/料極之該第一 基板的整個表面上。 10. -種製造液晶顯示裝置的方法’其包含町步驟： 提供一第一基板與及一第二基板； Φ成以-第-方向制於該第—基板上之複數條閉極線 1337406 與複數個閘電極； 域至 晝素電極與至少—連接圖案於該第—基板上，· 喊魏條貞料線，垂直地交又於料閘極相定義複數 個畫素區域於該第一基板上； 成 > 源電極於該第一基板上，且透過該連接圖案接 觸該等資料線； φ 七成至^及電極於該第一基板上，並接觸該畫素電極， 且該源// 及電極以—預定間隙與該資料線相互分離·以及 形成-液晶層於該第—基板與該第二基板之間； 該源電極、該沒電極與接觸孔係形成於該閘電極之區域 内； 其中該連接圖案之一側部接觸於該資料線之側部，且該連 接圖案之另一側部接觸於該源電極之側部，該畫素電極之一側 電極之側部’其中形成至少—半導體層以對應於 々寻負料線。 =叫專利靶圍第10項所述之製造液晶顯示 中更包含以下步驟： /、 及 =成至少-半導體層於該閘電極與該源/料極之間； 幵滅至開極絕緣膜於該閑電極與該半導體層之間；以 化成至鈍化層於裸露於該源電極與該及電極隔離區 21 Γ557406 域之該半導體層上。 12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其 中該鈍化層係由氧氣電衆製程而形成。 13. 如申請專利範圍第10項所述之製造液晶顯示裝置的方法，其 中更包含以下步驟： 形成至少一半導體層於該閘電極與該源/汲電極之間； 形成至少一閘極絕緣膜於該閘電極與該半導體層之間；以 及 形成至少一鈍化層於該源電極與該沒電極上。