TWI490615B - 用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板及其製造方法 - Google Patents

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Dong-Su Shin
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Description

用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板及其製造方法
本發明的實施例涉及一種液晶顯示裝置，尤其涉及一種用於邊緣電場切換(Fringe Field Switching，FFS)模式液晶顯示裝置的陣列基板及其製造方法。
通常，液晶顯示裝置的驅動原理是基於液晶的光學各項異性及偏振。具有細長結構的液晶在分子排列上顯示出方向性，並因此，該等分子排列的方向可藉由人為施加電場至液晶來控制。
因此，如果液晶的分子排列被人為控制，從而液晶的分子排列可被改變，進而藉由光學各項異性在液晶的分子排列方向上光被折射以顯示影像資訊。
目前，主動矩陣液晶顯示裝置(Active Matrix Liquid Crystal Display Device，AM-LCD；以下簡稱為“液晶顯示裝置”)由於其解析度及影片實現能力已被廣泛使用，其中在該液晶顯示裝置中，薄膜電晶體以及連接至該等薄膜電晶體的像素電極以矩陣形式排列。
該液晶顯示裝置可包括：形成有共同電極的彩色濾光片基板(即，上基板)；形成有像素電極的陣列基板(即，下基板)；以及填充在該上基板和下基板之間的液晶，其中液晶藉由共同電極和像素電極之間垂直方向上施加的電場而驅動，從而具有良好的透光率及孔徑比。
然而，垂直方向上施加電場的液晶的驅動方法具有提供不足視角特徵的缺陷。因此，藉由平面切換型的液晶的驅動方法最近已被提議來克服上述缺陷，並且該平面切換型的液晶的驅動方法具有良好的視角特徵。
該平面切換型模式液晶顯示裝置可包括相互面對的彩色濾光片基板以及陣列基板，並且液晶層插入於該彩色濾光片基板和該陣列基板之間。
定義在該陣列基板之上的透明絕緣基板上的薄膜電晶體、共同電極以及像素電極分別提供複數個像素。
此外，該共同電極及該像素電極配置以在相同基板上彼此平行地分離。
再者，該彩色濾光片基板可包括黑色矩陣以及對應於該像素的彩色濾 光片，其中該黑色矩陣位於對應於透明絕緣基板上閘極線、資料線以及薄膜電晶體的部分。
而且，該液晶層藉由該共同電極與像素電極之間的水平電場驅動。
在這種情況下，該共同電極和像素電極形成有透明電極以確保亮度。
因此，邊緣電場切換技術已提議用來最大化亮度增強效果。該邊緣電場切換技術使得液晶可以以精確的方式控制，從而獲得高對比度而無色偏。
參考第1圖至第3圖，將描述根據先前技術之用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的方法。
第1圖為說明根據先前技術之邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的示意平面圖。第2圖為說明第1圖“A”部分的放大平面圖，並且藉由考慮到接合邊緣(bonding margin)示意性說明用於覆蓋汲極接觸孔部的黑色矩陣(black matrix，BM)。第3圖為沿著第1圖III-III線的示意剖視圖，並說明了邊緣電場切換模式液晶顯示裝置。
根據先前技術的用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板可包括：複數個閘極線13，在透明絕緣基板11上以一方向延伸以相互平行分離；複數個資料線21，與閘極線13交叉以在交叉範圍內定義像素區域；薄膜電晶體T，提供在閘極線13和資料線21的交叉處，並由垂直方向上自閘極線13延伸的閘電極13a、絕緣層15、主動層17、源電極23以及汲電極25製成；光學丙烯酸層(optical acryl layer)29，形成在包括薄膜電晶體T的基板的前表面上；共同電極33，具有較大面積並且形成於光學丙烯酸層29上；鈍化層35，形成在包括共同電極33的光學丙烯酸層29上，用以曝露汲電極25；以及複數個像素電極37，形成在鈍化層35上，用以電性連接汲電極25，如第1圖至第3圖所示。
在這種情況下，具有較大面積的共同電極33以分離於閘極線13和資料線21的間距設置於像素區域的前表面上。
此外，複數個桿狀的像素電極37藉由於像素電極37以及共同電極33之間插入鈍化層35而設置在共同電極33上。在這種情況下，共同電極33以及該等像素電極37由氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)形成，其中所述氧化銦錫為透明導電材料。
此外，像素電極37藉由形成在光學丙烯酸層29上的汲極接觸孔31電性連接至汲電極25。
而且，如第2圖和第3圖所示，彩色濾光片層45和黑色矩陣43沉積在彩色濾光片基板41上，其中黑色矩陣43設置在彩色濾光片層45之間以阻擋光的傳輸，彩色濾光片基板41分離於並連接至形成有共同電極33和複數個像素電極37的絕緣基板11。在這種情況下，如第1圖所示，黑色矩陣43可形成在彩色濾光片基板41上對應於汲極接觸孔31包括閘極線13和資料線21的部分。
此外，如第3圖所示，液晶層51可形成在相互連接的彩色濾光片基板41與絕緣層11之間。
如上所述，在先前技術中，光學丙烯酸層可用於減小寄生電容。
然而，應形成汲極接觸孔31以將薄膜電晶體T的像素電極37和汲電極25連接至光學丙烯酸層29，並且在汲極接觸孔31的形成期間，在汲極接觸孔31的周圍產生液晶向錯區域孔(disclination region hole)，從而導致漏光。
因此，在先前技術中，為了防止由汲極接觸孔31周圍產生液晶向錯區域而導致的漏光，汲極接觸孔31的所有周圍部分皆應藉由利用黑色矩陣43而覆蓋，並因此，其開口區域，即傳輸區域的面積可被減小，從而降低了像素的透光率。具體地說，如第2圖所示，藉由最多考慮到面積A1的接合邊緣，包括汲極接觸孔31的開口區域的一部分應覆蓋有黑色矩陣43，用以防止由如第2圖所示之汲極接觸孔31產生的液晶向錯區域而導致的漏光，並因此，像素的傳輸區域可能最多地被減少該距離，從而在一定程度上降低透光率。
提供本發明以改進上述問題，並且本發明的目的在於提供一種邊緣電場切換模式液晶顯示裝置及其製造方法，其中該式液晶顯示裝置能夠最大化像素的開口面積而無需單獨形成一汲極接觸孔用於接觸一汲電極以提高透光率。
為了實現上述目的，提供一種用於邊緣電場切換(FFS) 模式液晶顯示裝置的陣列基板，並且該陣列基板可包括：一閘極線，以一方向形成於該基板的一表面上；一資料線，與該閘極線交叉，用以藉此定義一像素區域；一薄膜電晶體，形成於該閘極線和該資料線的交叉處；一絕緣層，具有一開口部，該開口部位於該薄膜電晶體的上部，用以曝露該薄膜電晶體的至少一閘極部；一像素電極，形成於該絕緣層的上部，並直接連接至該所曝露的薄膜電晶體；一鈍化層，形成於包括該像素電極的該絕緣層的上部；以及複數個共同電極，形成於該鈍化層的上部且該等共同電極彼此分離。
為了實現上述目的，提供一種製造用於邊緣電場切換(FFS)進階高效能平面切換(advanced high performance-in plane switching，AH-IPS)模式液晶顯示裝置的陣列基板的方法，並且該方法可包括：提供一第一基板；以一方向於該第一基板的一表面上形成一閘極線；形成一資料線以及一薄膜電晶體，該資料線與該閘極線交叉，用以藉此定義一像素區域，該薄膜電晶體位於該第一基板上該閘極線和資料線的交叉處；形成一絕緣層，該絕緣層具有一開口部，該開口部位於該薄膜電晶體的上部，用以曝露該薄膜電晶體的至少一閘極部；形成一像素電極，該像素電極於該絕緣層的上部連接至該所曝露的薄膜電晶體；於包括該像素電極的絕緣層的上部形成一鈍化層；以及於該鈍化層的上部形成複數個彼此分離的共同電極。
為了實現上述目的，提供一種用於邊緣電場切換(FFS)模式液晶顯示裝置的陣列基板，該陣列基板可包括：一閘極線，以一方向形成於該基板的一表面上；一資料線，與該閘極線交叉，用以從而定義一像素區域；一薄膜電晶體，形成於該閘極線和資料線的交叉處；一絕緣層，具有一開口部，該開口部位於該薄膜電晶體的上部，用以曝露該薄膜電晶體的一閘極部和一源電極；一像素電極，形成於該絕緣層的上部，並直接連接至該所曝露的薄膜電晶體；一鈍化層，形成於包括該像素電極的絕緣層的上部；以及複數個共同電極，形成於該鈍化層的上部且該等共同電極彼此分離。
根據本發明實施例之一種用於邊緣電場切換(FFS)模式液晶顯示裝置的陣列基板及其製造方法具有以下效果。
根據本發明實施例之一種用於邊緣電場切換(FFS)模式液晶顯示裝置的陣列基板及其製造方法，先前技術中已形成以電性連接一汲電極至一像素電極的汲極接觸孔被移除，並且用於曝露薄膜電晶體的上部的開口部形成於一有機絕緣層上，從而所曝露的薄膜電晶體和像素電極以直接方式相互電性連接，並因此，用於形成先前技術中汲極接觸孔的區域，即由黑色矩陣覆蓋的區域，可用作一開口區域以移除導致透光率降低之先前技術中的汲極接觸孔形成部，從而相對於先前技術，提高透光率大於約百分之二十。
此外，根據本發明實施例，可使用先前技術中用於降低寄生電容的一感光光學丙烯酸層，從而降低功率消耗。
以下，參見所附圖式，詳細描述根據本發明示例實施例用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板及其製造方法。
第4圖為說明根據本發明實施例之邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的示意平面圖。
第5圖為說明根據本發明實施例之邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的示意剖視圖，為沿著第4圖線V-V線的剖視圖。
如第4圖和第5圖所示，根據本發明實施例的邊緣電場切換模式液晶顯示裝置包括：閘極線103，以一方向形成在絕緣基板101的表面上；資料線113a，與閘極線103交叉以定義像素區域；薄膜電晶體T，形成在閘極線103和資料線113a的交叉處；有機絕緣層117，具有開口部121，該開口部121位於該薄膜電晶體T的上部以曝露該薄膜電晶體T；像素電極123a，形成在有機絕緣層117的上部，並且直接連接至所曝露的薄膜電晶體T；鈍化層127，形成在包括像素電極123a的有機絕緣層117的上部；以及複數個共同電極133a，形成在鈍化層127的上部且彼此分離。
在這種情況下，具有大面積的像素電極123a以分離於閘極線103和資料線113a的間隔設置在該像素區域的前表面上，並且複數個透明的桿狀的共同電極133a藉由將鈍化層127插入於該等共同電極133a與像素電極123a之間而以預定距離彼此相互分離設置在像素電極123a的上側處。
此外，如第5圖所示，像素電極123a藉由位於薄膜電晶體T的上部的開口部121以直接方式而無需單獨的汲極接觸孔電性連接至汲電極113c。在這種情況下，開口部121形成以曝露一通道區域(參見第6J圖的元件符號109a)以及薄膜電晶體T的汲電極113c的一部分。
另一方面，紅色、綠色和藍色彩色濾光片層145和黑色矩陣143沉積在彩色濾光片基板141上，其中黑色矩陣143設置在該等彩色濾光片層145之間以阻擋光的傳輸，彩色濾光片基板141分離於並連接至形成有像素電極123a和複數個共同電極133a的絕緣基板101。
在這種情況下，如第4圖和第5圖所示，考慮到與絕緣基板101的接合邊緣，由黑色矩陣143覆蓋的部分可最多地被覆蓋至在薄膜電晶體T的上部處的開口部121。
在這種情況下，黑色矩陣143覆蓋薄膜電晶體T的上部，但是先前技術中黑色矩陣43應覆蓋形成在自閘極線13突出的汲電極25的上部處之汲極接觸孔區域的上部以及薄膜電晶體T的上部，如第1圖所示，差不多面積A1，因此，在一定程度上減小了先前技術的開口面積。
然而，在本發明的實施例中，如第4圖所示，先前技術的汲極接觸孔形成區域被移除，由於黑色矩陣143僅覆蓋面積A2，從而被移除的汲極接觸孔形成區域的部分面積A3用作開口面積以確保由黑色矩陣143覆蓋的面積作為開口面積，進而提高像素的透光率。
此外，如第5圖所示，用於相對於絕緣基板101而保持晶距的柱間隔147於紅色、綠色和藍色彩色濾光片層145的上部突出，以嵌入形成在絕緣基板101上薄膜電晶體的上部的開口部121。
此外，液晶層151形成在彼此接合的彩色濾光片基板141和絕緣基板101之間，用以配置根據本發明實施例的邊緣電場切換模式液晶顯示裝置。
藉由上述配置，複數個共同電極133a提供用於驅動液晶的參考電壓(即，共同電壓)至每個像素。
於每個像素區域，複數個共同電極133a與具有較大面積的像素電極123a藉由插入於其間的鈍化層127而重疊以藉此形成邊緣電場。
以這種方式，如果資料信號藉由薄膜電晶體T被提供至像素電極123a，然後，提供共同電壓的共同電極133a形成邊緣電場，從而在水平方向上絕緣基板101與彩色濾光片基板141之間配向的液晶分子藉由介電各向異性而旋轉，並因此，穿過像素區域的液晶分子的透光率根據旋轉度而變化，從而實現灰度。
因此，根據依據本發明實施例之具有上述配置的邊緣電場切換(FFS)模式液晶顯示裝置，可使用先前技術中用於減小寄生電容的感光光學丙烯酸層，從而降低功率消耗。
此外，根據本發明實施例，先前技術中已形成以電性連接汲電極至像素電極的汲極接觸孔被移除，並且用於曝露薄膜電晶體的上部的開口部形成於有機絕緣層上，從而曝露的薄膜電晶體與像素電極以直接方式相互電性連接，並因此，用於形成先前技術之汲極接觸孔的面積A1的部分面積A3可用作開口面積以移除先前技術中的汲極接觸孔形成部，其中該汲極接觸孔形成部為透光率降低的原因，從而相對於先前技術，提高透光率大於約百分之二十。
另一方面，參見第6A圖至第6O圖，描述製造根據本發明實施例之具有上述配置用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板的方法。
第6A圖至第6O圖為說明根據本發明實施例之用於邊緣電場切換(FFS)模式液晶顯示裝置的陣列基板的製造過程剖視圖。
如第6A圖所示，複數個包括切換功能的像素區域定義於透明絕緣基板101上，並且第一導電金屬層102藉由濺鍍方法沉積在透明絕緣基板101上。在這種情況下，至少一選自由鋁(Al)、鎢(W)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉬-鎢(MoW)、鉬-鈦(MoTi)、銅/鉬-鈦(Cu/MoTi)組成的群組可用於形成第一導電金屬層102的靶材料。
接著，具有高透光率的光阻劑沉積在第一導電金屬層102的上部，用以形成第一感光層105。
隨後，如第6B圖所示，利用曝光遮罩，藉由一光刻製程技術，對第一感光層105執行曝光製程，並且然後，藉由一顯影製程選擇性移除第一感光層105，用以形成第一感光圖案105a。
然後，如第6C圖所示，藉由利用第一感光圖案105a作為阻擋層，選擇性蝕刻第一導電金屬層102，用以同時形成閘極線103(參見第4圖)、延伸自該閘極線103的閘電極103a、以及分離於且平行於閘極線103的共同線。然後，移除第一感光圖案105a，並且接著由氮化矽(SiNx)或二氧化矽(SiO2)製成的閘極絕緣層107形成在包括閘電極103a的基板101的前表面。
接著，非晶矽層(a-Si：H)109及含雜質的非晶矽層(n+或p+)111依次沉積在閘極絕緣層107上。這時，利用化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)方法沉積非晶矽層(a-Si：H)109及含雜質的非晶矽層(n+或p+)111。這時，氧化物材料層(如，氧化銦鎵鋅(IGZO))代替非晶矽層(a-Si：H)109可形成在閘極絕緣層107上並應用至氧化薄膜電晶體。
隨後，利用濺鍍方法，第二導電層113沉積在包括含雜質的非晶矽層(n+或p+)111的基板的前表面。這時，第二導電層113可為單層或多層，並包括至少一選自由鋁(Al)、鎢(W)、銅(Cu)、鉬(Mo)、氧化銦錫(ITO)、Cu/ITO、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉬-鎢(MoW)、鉬-鈦(MoTi)、銅/鉬-鈦(Cu/MoTi)組成的群組，其可用於形成第二導電金屬層113的靶材料。
接著，具有高透光率的光阻劑沉積在第二導電金屬層113的上部，用以形成第二感光層。
隨後，利用曝光遮罩，藉由一光刻製程技術，對該第二感光層執行曝光製程，並且然後，藉由一顯影製程選擇性移除該第二感光層，用以形成第二感光圖案115。
隨後，如第6E圖所示，藉由利用第二感光圖案115作為蝕刻遮罩，選擇性地濕蝕刻第二導電層113，用以連同在垂直方向上(或具有垂直間隔)與閘極線103交叉的資料線113a來定義源電極和汲電極形成區域。
然後，如第6F圖所示，藉由一乾蝕刻製程，對應於該源電極和汲電極形成區域的導電層113的一部分以及資料線113a之下含雜質的非晶矽層(n+或p+)111和非晶矽層(a-Si：H)109被依次蝕刻，用以形成歐姆接觸層111a和主動層109a。這時，同時將對應於該源電極和汲電極形成區域的 導電層113的部分以及資料線113a之下含雜質的非晶矽層(n+或p+)111和非晶矽層(a-Si：H)109圖案化，並因此，主動尾(active tail)將不會出現。
隨後，移除第二感光層115，並接著無機絕緣層或有機絕緣層117沉積在包括主動層109a和歐姆接觸層111a、對應於該源電極和汲電極形成區域的導電層113的部分以及資料線113a的基板的前表面。這時，光學丙烯酸材料或其他具有感光性的感光有機絕緣材料可用於有機絕緣層117。此外，由於光學丙烯酸具有感光性，在曝光製程期間可以以不形成分離的光阻劑而執行曝光製程。再者，任何選自氮化矽(SiNx)和其他無機絕緣材料的材料可用於該無機絕緣材料。
然後，如第6G圖所示，利用曝光遮罩，藉由一光刻製程技術，對有機絕緣層117執行曝光製程，並且然後，藉由一顯影製程選擇性移除有機絕緣層117，用以形成開口部121，該開口部121用於曝露對應於該源電極和汲電極形成區域的導電層113的上部(或其部份)。這時，開口部121形成在薄膜電晶體T的一部分，即源電極和汲電極形成的區域。此外，歐姆接觸層111a的側壁、主動層109a的側壁、對應至源電極和汲電極形成區域的導電層113的上部、以及閘極絕緣層107的部分上表面皆藉由開口部121而曝露。開口部121曝露了閘電極103a之上至少一閘極部的上部。
隨後，如第6H圖所示，利用一濺鍍方法，透明導電材料沉積在包括開口部121在內的有機絕緣層117的上部，用以形成第一透明導電材料層123。這時，任一選自包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)等群組的組成物用於該透明導電材料。此外，第一透明導電材料層123直接接觸對應於源電極和汲電極形成區域的導電層113的表面以及歐姆接觸層111a和主動層109a的側壁。
接著，具有高透光率的光阻劑沉積於第一透明導電材料層123的上部以形成第三感光層。
隨後，利用曝光遮罩，藉由一光刻製程技術，對該第三感光層執行曝光製程，並且然後，藉由一顯影製程選擇性移除該第三感光層，用以形成第三感光圖案125。這時，第三感光圖案125曝露對應於主動層109a的通道區域之該源電極和汲電極形成的導電層113的一部分。
然後，如第6I圖所示，藉由利用第三感光圖案125作為蝕刻遮罩，選擇性蝕刻第一透明導電材料層123，用以同時形成像素電極123a以及源電極113b和汲電極113c，其中像素電極123a以直接方式電性連接汲電極113c。這時，像素電極123a藉由開口部121直接接觸歐姆接觸層111a和主動層109a的側壁以及汲電極113c。此外，在源電極113b和汲電極113c的形成期間，源電極113b和汲電極113c之間的歐姆接觸層111a的一部分也被曝露。然後，虛擬透明導電層圖案123b形成於包括源電極113b的開口部121的側壁。因此，開口部121曝露源電極113b的一部分、閘電極103a之上的閘極部、對應於通道區域的主動層109a以及汲電極113c。
隨後，如第6J圖所示，選擇性蝕刻所曝露的歐姆接觸層111a的一部分，用以曝露主動層109a的通道區域。
然後，如第6K圖所示，移除第三感光圖案125，並且然後無機絕緣材料或有機絕緣材料沉積於包括源電極113b、汲電極113c和像素電極123a的該基板的前表面以形成鈍化層127。
隨後，如第6L圖所示，利用一濺鍍方法，透明導電材料沉積於鈍化層127的上部，用以形成第二透明導電材料層133。這時，任一選自包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)等透明導電材料群組的組成物標靶用於第二透明導電材料133。
接著，具有高透光率的光阻劑沉積於第二透明導電材料層133的上部以形成第四感光層135。
隨後，如第6M圖所示，利用曝光遮罩，藉由一光刻製程技術，對第四感光層135執行曝光製程，並且然後，藉由一顯影製程選擇性移除第四感光層135，用以形成第四感光圖案135a。
然後，如第6N圖所示，藉由利用第四感光圖案135a作為蝕刻遮罩，選擇性蝕刻第二透明導電材料層133，用以形成複數個共同電極133a，該等共同電極133a彼此分離且同時與像素電極123a重疊。
接著，移除剩餘第四感光圖案135a，完成製造根據本發明實施例之用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板的製程。
然後，如第6O圖所示，用於阻擋光進入除像素區域之外的區域的黑色矩陣層143形成在彩色濾光片基板141上。
在這種情況下，黑色矩陣143覆蓋薄膜電晶體T的上部，但是先前技術中黑色矩陣43應覆蓋形成在自閘極線13突出的汲電極25的上部處的汲極接觸孔區域的上部以及薄膜電晶體T的上部，如第1圖所示，差不多面積A1，因此，在一定程度上減小了先前技術的開口區域。
然而，在本發明的實施例中，先前技術的汲極接觸孔形成區域被移除，由於黑色矩陣143僅覆蓋面積A2，從而被移除的汲極接觸孔形成區域的部份面積A3用作開口面積以確保由黑色矩陣143覆蓋的區域作為開口面積，從而提高像素的透光率。
然後，紅色、綠色和藍色彩色濾光片層145形成在包括黑色矩陣143的彩色濾光片基板141上。
隨後，用於保持相互接合的彩色濾光片基板141與絕緣基板101之間的晶距的柱間隔147形成於彩色濾光片層145的上部，用以完成製造彩色濾光片陣列基板的製程。這時，可額外執行形成配向層於彩色濾光片層145的表面上的製程。此外，在彩色濾光片基板141和絕緣基板101相互接合的情況下，柱間隔147插入形成於絕緣基板101上的開口部121，用以防止絕緣基板101在水平方向上釋放，並因此，該接合可無扭曲適當地執行。換句話說，開口部121作為固定柱間隔147的作用。
隨後，執行形成彩色濾光片基板141與絕緣基板101之間液晶層151的製程，用以完成製造根據本發明實施例之用於邊緣電場切換(FFS)模式液晶顯示裝置的製程。
另一方面，參見所附圖式，描述根據本發明另一實施例之用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板。
第7圖為說明根據本發明另一實施例之邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的示意剖視圖。
如第7圖所示，根據本發明另一實施例邊緣電場切換模式液晶顯示裝置可包括：閘極線(參見第4圖中的元件符號103)，以一方向形成在絕緣基板201的表面上；資料線213a，與該閘極線交叉以定義像素區域；薄膜電晶體T，形成於該閘極線和資料線213a的交叉處；有機絕緣層217，具有開口部221，該開口部221位於薄膜電晶體T的上部以曝露薄膜電晶體T；像素電極223a，形成於有機絕緣層217的上部，並且直接連接至所曝露 的薄膜電晶體T；鈍化層227，形成於包括像素電極223a的有機絕緣層217的上部；以及複數個共同電極233a，形成於鈍化層227的上部且該等共同電極233a彼此分離。
在這種情況下，具有大面積的像素電極223a以分離於該閘極線和資料線213a的間隔設置在該像素區域的前表面上，並且複數個透明的桿狀的共同電極233a藉由將鈍化層227插入於該等共同電極233a與像素電極223a之間而以預定距離彼此相互分離設置在像素電極223a的上側。
此外，如第7圖所示，像素電極223a藉由位於薄膜電晶體T的上部的開口部221以直接方式而無需單獨的汲極接觸孔電性連接至汲電極213c。在這種情況下，開口部221形成以曝露通道區域(參見第8J圖的元件符號209a)以及薄膜電晶體T的汲電極213c的一部分。
另一方面，紅色、綠色和藍色彩色濾光片層245和黑色矩陣243沉積在彩色濾光片基板241上，其中黑色矩陣243設置在該等彩色濾光片層245之間以阻擋光的傳輸，彩色濾光片基板241分離於並連接至形成有像素電極223a和複數個共同電極233a的絕緣基板201。
在這種情況下，考慮到與絕緣基板201的接合邊緣，由黑色矩陣243覆蓋的部分可最多地被覆蓋至在薄膜電晶體T的上部處的開口部221。
在這種情況下，黑色矩陣243覆蓋薄膜電晶體T的上部，但是先前技術中黑色矩陣243應覆蓋形成在自閘極線突出的汲電極的上部處的汲極接觸孔區域的上部以及薄膜電晶體T的上部，如第1圖所示，差不多面積A1，並因此，在一定程度上減小了先前技術的開口區域。
因此，在本發明的實施例中，如第4圖所示，先前技術的汲極接觸孔形成區域被移除，從而被移除的汲極接觸孔形成區域的部分面積A3用作開口面積以確保由黑色矩陣243覆蓋的區域作為開口面積，進而提高像素的透光率。
此外，如第7圖所示，用於相對於絕緣基板201而保持晶距的柱間隔247於紅色、綠色和藍色彩色濾光片層245的上部突出，以嵌入形成於絕緣基板201上薄膜電晶體的上部的開口部221。
此外，液晶層251形成在彼此接合的彩色濾光片基板241和絕緣基板201之間，用以配置根據本發明實施例的邊緣電場切換(FFS)模式液晶顯示裝置。
藉由上述配置，複數個共同電極233a提供用於驅動液晶的參考電壓(即，共同電壓)至每個像素。
於每個像素區域，複數個共同電極233a與具有較大面積的像素電極223a藉由插入於其間的鈍化層227而重疊以藉此形成邊緣電場。
以這種方式，如果資料信號藉由薄膜電晶體T被提供至像素電極223a，然後，提供共同電壓的共同電極233a形成邊緣電場，從而在水平方向上絕緣基板201與彩色濾光片基板241之間配向的液晶分子藉由介電各向異性而旋轉，並因此，藉由像素區域的液晶分子的透光率根據旋轉度而變化，從而實現灰度。
因此，根據依據本發明實施例之具有上述配置的邊緣電場切換(FFS)模式液晶顯示裝置，可使用先前技術中用於減小寄生電容的感光光學丙烯酸層，從而降低功率消耗。
此外，根據本發明實施例，先前技術中已形成以電性連接汲電極至像素電極的汲極接觸孔被移除，並且用於曝露薄膜電晶體的上部的開口部形成於有機絕緣層上，從而曝露的薄膜電晶體與像素電極以直接方式相互電性連接，並因此，用於形成先前技術汲極接觸孔的面積A1的部分面積A3可用作開口區域以移除先前技術中的汲極接觸孔形成部，其為透光率降低的原因，從而相對於先前技術，提高透光率大於約百分之二十。
另一方面，參見第8A圖至第8O圖，以下描述製造根據本發明實施例之具有上述配置用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板的方法。
第8A圖至第8O圖為說明根據本發明另一實施例之用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板的製造過程剖視圖。
如第8A圖所示，複數個包括切換功能的像素區域定義於透明絕緣基板201上，並且第一導電金屬層203藉由濺鍍方法沉積在透明絕緣基板201上。在這種情況下，至少一選自由鋁(Al)、鎢(W)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉬-鎢(MoW)、鉬-鈦(MoTi)、銅/鉬-鈦(Cu/MoTi)組成的群組可用於形成第一導電金屬層203的靶材料。
接著，具有高透光率的光阻劑沉積在第一導電金屬層203的上部，用以形成第一感光層205。
隨後，如第8B圖所示，利用曝光遮罩，藉由一光刻製程技術，對第一感光層205執行曝光製程，並且然後，藉由一影製程選擇性移除該第一感光層205，用以形成第一感光圖案205a。
然後，如第8C圖所示，藉由利用第一感光圖案205a作為阻擋層，選擇性蝕刻第一導電金屬層203，用以同時形成閘極線(參見第4圖的元件符號103)、延伸自該閘極線的閘電極203a、以及分離於且平行於閘極線的共同線。
然後，移除第一感光圖案205a，並且接著由氮化矽(SiNx)或二氧化矽(SiO2)製成的閘極絕緣層207形成在包括閘電極203a的基板的前表面。
接著，如第8D圖所示，非晶矽層(a-Si：H)209及含雜質的非晶矽層(n+或p+)211依次沉積在閘極絕緣層207上。這時，利用化學氣相沉積方法沉積非晶矽層(a-Si：H)209及含雜質的非晶矽層(n+或p+)211。這時，氧化物材料層(如，氧化銦鎵鋅(IGZO))代替非晶矽層(a-Si：H)209可形成在閘極絕緣層207上並應用至氧化薄膜電晶體。
隨後，利用濺鍍方法，第二導電層213沉積在包括含雜質的非晶矽層(n+或p+)211的基板的前表面。這時，至少一選自由鋁(Al)、鎢(W)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉬-鎢(MoW)、鉬-鈦(MoTi)、銅/鉬-鈦(Cu/MoTi)組成的群組可用於形成第二導電金屬層213的靶材料。
接著，具有高透光率的光阻劑沉積在第二導電金屬層213的上部，用以形成第二感光層。
隨後，利用曝光遮罩，藉由一光刻製程技術，對該第二感光層執行曝光製程，並且然後，藉由一顯影製程選擇性移除該第二感光層，用以形成第二感光圖案215。
隨後，如第8E圖所示，藉由利用第二感光圖案215作為蝕刻遮罩，選擇性地濕蝕刻第二導電層213，用以連同在垂直方向上(或具有垂直間隔)與該閘極線203交叉的資料線213a定義源電極和汲電極形成區域。
然後，如第8F圖所示，藉由一乾蝕刻製程，對應於該源電極和汲電極形成區域的導電層213的一部分以及資料線213a之下含雜質的非晶矽層 (n+或p+)211和非晶矽層(a-Si：H)209被依次蝕刻，用以形成歐姆接觸層211a和主動層209a。這時，同時將對應於該源電極和汲電極形成區域的導電層213的部分以及資料線213a之下含雜質的非晶矽層(n+或p+)211和非晶矽層(a-Si：H)209圖案化，並因此，主動尾不會出現。
隨後，移除第二感光層215，並接著無機絕緣層或有機絕緣層217沉積在包括主動層209a和歐姆接觸層211a、對應於該源電極和汲電極形成區域的導電層213的部分以及資料線213a的基板的前表面。這時，光學丙烯酸材料或其他顯示感光性的感光有機絕緣材料可用於有機絕緣層217。此外，由於光學丙烯酸具有感光性，在曝光製程期間可以以不形成分離的光阻劑而執行曝光製程。再者，任何選自氮化矽(SiNx)和其他無機絕緣材料的材料可用於該無機絕緣層。
然後，如第8G圖所示，利用曝光遮罩，藉由一光刻製程技術，對有機絕緣層217執行曝光製程，並且然後，藉由一顯影製程選擇性移除有機絕緣層217，用以形成開口部221，該開口部221用於曝露對應於該源電極和汲電極形成區域的導電層213的上部(或其部分)。這時，開口部221形成在薄膜電晶體T的一部分，即源電極和汲電極形成區域。此外，歐姆接觸層211a的側壁、主動層209a的側壁、對應至源電極和汲電極形成區域的導電層213的上部、以及閘極絕緣層207的部分上表面皆藉由開口部121而曝露。
隨後，如第8H圖所示，利用濺鍍方法，透明導電材料沉積在包括開口部221在內的有機絕緣層217的上部，用以形成第一透明導電材料層223。這時，任一選自包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)等群組的組成物目標用於該透明導電材料。此外，第一透明導電材料層223直接接觸對應於源電極和汲電極形成區域的導電層213的表面以及歐姆接觸層211a和主動層209a的側壁。
接著，具有高透光率的光阻劑沉積於第一透明導電材料層223的上部以形成第三感光層。
隨後，利用曝光遮罩，藉由一光刻製程技術，對該第三感光層執行曝光製程，並且然後，藉由一顯影製程選擇性移除該第三感光層，用以形成 第三感光圖案225。這時，第三感光圖案225曝露第一透明導電材料層223中像素電極形成區域之外的所有部分。
然後，如第8I圖所示，藉由利用第三感光圖案225作為蝕刻遮罩，選擇性蝕刻第一透明導電材料層223以及位於其下的第二導電材料層213，用以同時形成像素電極223a以及源電極213b和汲電極213c，其中像素電極223a以直接方式電性連接汲電極213c。這時，像素電極223a藉由開口部221直接接觸歐姆接觸層211a和主動層209a的側壁以及汲電極213c。此外，在源電極213b和汲電極213c的形成期間，源電極213b和汲電極213c之間的歐姆接觸層211a的一部分也被曝露。然後，藉由一蝕刻製程，移除源電極213b的上部以及對應於源電極213b覆蓋於有機絕緣層217上的透明導電層223的一部分。因此，開口部221曝露閘電極203a之上的閘極部、對應於通道區域的主動層209a、以及汲電極213c。
隨後，如第8J圖所示，藉由一乾蝕刻製程，選擇性蝕刻所曝露的歐姆接觸層211a的一部分，用以曝露歐姆接觸層211a的下部處的主動層209a的通道區域209b。
然後，如第8K圖所示，移除第三感光圖案225，並且然後無機絕緣材料或有機絕緣材料沉積於包括源電極213b、汲電極213c和像素電極223a的該基板的前表面以形成鈍化層227。
隨後，如第8L圖所示，利用濺鍍方法，透明導電材料沉積於鈍化層227的上部，用以形成第二透明導電材料層233。這時，任一選自包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)等群組的組成物用於第二透明導電材料層233。
接著，具有高透光率的光阻劑沉積於該第二透明導電材料層233的上部以形成第四感光層235。
隨後，如第8M圖所示，利用曝光遮罩，藉由一光刻製程技術，對第四感光層235執行曝光製程，並且然後，藉由一顯影製程選擇性移除第四感光層235，用以形成第四感光圖案235a。
然後，如第8N圖所示，藉由利用第四感光圖案235a作為蝕刻遮罩，選擇性蝕刻第二透明導電材料層233，用以形成複數個共同電極233a，該等共同電極233a彼此分離且與像素電極223a重疊。
接著，移除剩餘第四感光圖案235a，完成製造根據本發明實施例之用於AH-IPS模式液晶顯示裝置的陣列基板的製程。
然後，如第8O圖所示，用於阻擋光進入除像素區域之外的區域的黑色矩陣層243形成在彩色濾光片241上。
在這種情況下，黑色矩陣243覆蓋薄膜電晶體T的上部，但是先前技術中黑色矩陣43應覆蓋形成在自閘極線13突出的汲電極25的上部處之汲極接觸孔區域的上部以及薄膜電晶體T的上部，如第1圖所示，差不多面積A1，因此，在一定程度上減小了先前技術的開口區域。
然而，在本發明的實施例中，先前技術的汲極接觸孔形成區域被移除，由於黑色矩陣243僅覆蓋面積A2，從而被移除的汲極接觸孔形成區域的部分面積A3用作開口面積以確保由黑色矩陣243覆蓋的區域作為開口面積，進而提高像素的透光率。
然後，紅色、綠色和藍色彩色濾光片層245形成在包括黑色矩陣243的彩色濾光片基板241上。
隨後，用於保持相互接合的彩色濾光片基板241與絕緣基板201之間的晶隔的柱間隔247形成於彩色濾光片層245的上部，用以完成製造彩色濾光片陣列基板的製程。這時，可額外執行形成配向層於彩色濾光片層245的表面上的製程。此外，在彩色濾光片基板241和絕緣基板201相互接合的情況下，柱間隔247插入形成於絕緣基板201上的開口部221，用以防止絕緣基板201在水平方向上釋放，並因此，該接合可無扭曲適當地執行。換句話說，開口部221作為固定柱間隔247的作用。
隨後，執行形成該彩色濾光片基板241與絕緣基板201之間液晶層251的製程，用以完成製造根據本發明實施例之製造進階高效能平面切換(AH-IPS)模式液晶顯示裝置的製程。
另一方面，根據本發明另一實施例之邊緣電場切換模式液晶顯示裝置及其製造方法可適用於具有彩色濾光片於薄膜電晶體(Color filter on TFT，COT)結構的液晶顯示裝置。
如上所述，根據本發明的實施例，先前技術中已形成以電性連接汲電極至像素電極的汲極接觸孔被移除，並且用於曝露薄膜電晶體的上部的開口部形成於有機絕緣層上，從而所曝露的薄膜電晶體和像素電極以直接方 式相互電性連接，並因此，用於形成先前技術中汲極接觸孔的面積A1的部分面積A3可用作開口區域以移除導致透光率降低的先前技術中的汲極接觸孔形成部，從而相對於先前技術，提高透光率達約百分之二十。
此外，根據本發明實施例之用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板及其製造方法，可使用先前技術中用於降低寄生電容的感光光學丙烯酸層，從而降低功率消耗。
儘管已詳細描述本發明的示例性實施例，但是熟悉本領域的人員應理解的是，可進行各種變更及其其他等量實施例。
因此，本發明的範圍不限於該等實施例，且利用所附申請專利範圍內定義的本發明的基本概念，由熟悉本領域的技術人員進行的各種變更及修改應落入本發明的範圍內。
11‧‧‧絕緣基板
13‧‧‧閘極線
13a‧‧‧閘電極
15‧‧‧絕緣層
17‧‧‧主動層
21‧‧‧資料線
23‧‧‧源電極
25‧‧‧汲電極
29‧‧‧光學丙烯酸層
31‧‧‧汲極接觸孔
33‧‧‧共同電極
35‧‧‧鈍化層
37‧‧‧像素電極
41‧‧‧彩色濾光片基板
43‧‧‧黑色矩陣
45‧‧‧彩色濾光片層
51‧‧‧液晶層
101‧‧‧透明絕緣基板
102‧‧‧第一導電金屬層
103‧‧‧閘極線
103a‧‧‧閘電極
105‧‧‧第一感光層
105a‧‧‧第一感光圖案
107‧‧‧閘極絕緣層
109‧‧‧非晶矽層(a-Si：H)
109a‧‧‧主動層
111‧‧‧含雜質的非晶矽層(n+或p+)
111a‧‧‧歐姆接觸層
113‧‧‧第二導電層
113a‧‧‧資料線
113b‧‧‧源電極
113c‧‧‧汲電極
115‧‧‧第二感光圖案
117‧‧‧有機絕緣層
121‧‧‧開口部
123‧‧‧第一透明導電材料層
123a‧‧‧像素電極
123b‧‧‧虛擬透明導電層圖案
125‧‧‧第三感光圖案
127‧‧‧鈍化層
133‧‧‧第二透明導電材料層
133a‧‧‧共同電極
135‧‧‧第四感光層
135a‧‧‧第四感光圖案
141‧‧‧彩色濾光片基板
143‧‧‧黑色矩陣
145‧‧‧彩色濾光片層
147‧‧‧柱間隔
151‧‧‧液晶層
201‧‧‧透明絕緣基板
203‧‧‧閘極線
203a‧‧‧閘電極
205‧‧‧第一感光層
205a‧‧‧第一感光圖案
207‧‧‧閘極絕緣層
209‧‧‧非晶矽層(a-Si：H)
209a‧‧‧主動層
209b‧‧‧通道區域
211‧‧‧含雜質的非晶矽層(n+或p+)
211a‧‧‧歐姆接觸層
213‧‧‧第二導電層
213a‧‧‧資料線
213b‧‧‧源電極
213c‧‧‧汲電極
215‧‧‧第二感光圖案
217‧‧‧有機絕緣層
221‧‧‧開口部
223‧‧‧第一透明導電材料層
223a‧‧‧像素電極
225‧‧‧第三感光圖案
227‧‧‧鈍化層
233‧‧‧第二透明導電材料層
233a‧‧‧共同電極
235‧‧‧第四感光層
235a‧‧‧第四感光圖案
241‧‧‧彩色濾光片基板
243‧‧‧黑色矩陣
245‧‧‧彩色濾光片層
247‧‧‧柱間隔
251‧‧‧液晶層
A1、A2、A3‧‧‧面積
T‧‧‧薄膜電晶體
所附圖式，其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部分，說明本發明的實施例並且描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。
圖式中：第1圖為說明根據先前技術之邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的示意平面圖；第2圖為說明第1圖“A”部分的放大平面圖，並且藉由考慮到接合邊緣示意性說明用於覆蓋汲極接觸孔部的黑色矩陣以及汲極接觸孔；第3圖為沿著第1圖III-III線的示意剖視圖，並說明了邊緣電場切換模式液晶顯示裝置；第4圖為說明根據本發明實施例之邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的示意平面圖；第5圖為沿著第4圖V-V線的示意剖視圖，並說明根據本發明實施例之AH-IPS模式液晶顯示裝置；第6A圖至第6O圖為說明根據本發明實施例之用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板的製造過程剖視圖； 第7圖為說明根據本發明另一實施例之邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的示意剖視圖；以及第8A圖至第8O圖為說明根據本發明另一實施例之用於邊緣電場切換模式液晶顯示裝置的陣列基板的製造過程剖視圖。
103‧‧‧閘極線
103a‧‧‧閘電極
113a‧‧‧資料線
113b‧‧‧源電極
113c‧‧‧汲電極
121‧‧‧開口部
123a‧‧‧像素電極
133a‧‧‧共同電極
143‧‧‧黑色矩陣
A1、A2、A3‧‧‧面積
T‧‧‧薄膜電晶體

Claims (18)

  1. 一種液晶顯示裝置，包括：一基板；一閘極線，形成於該基板的一表面的一方向上；一資料線，形成於該基板上，並且該資料線與該閘極線相互交叉以藉此定義一像素區域；一薄膜電晶體，形成於該基板上，並且該薄膜電晶體形成於該閘極線和該資料線的一交叉處；一絕緣層，具有一開口部，該開口部位於該薄膜電晶體的一上部以曝露該薄膜電晶體的一閘極部上方的至少複數個上部，其中該等上部包括用於組成該薄膜電晶體的一源電極、對應於一通道區域的一主動層、以及一汲電極；一像素電極，形成於該絕緣層的一上部，並且該像素電極連接至該曝露的薄膜電晶體；一鈍化層，形成於包括該像素電極的該絕緣層的該上部；以及複數個共同電極，形成於該鈍化層的一上部，並且該等共同電極彼此分離。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示裝置，其中該開口部完全地曝露該汲電極。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示裝置，其中該源電極和該汲電極為氧化銦錫的一單層或是為銅以及氧化銦錫的一多層。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示裝置，進一步包括一虛擬透明導電層圖案，形成於該開口部的一側壁以及該源電極上。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示裝置，其中該像素電極直接接觸該汲電極。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示裝置，其中一源電極以具有一導電金屬層的一單層結構形成或者以具有一導電金屬層和一透明導電層的一雙層結構形成。
  7. 依據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示裝置，其中該絕緣層係由任一選自一有機絕緣材料以及一無機絕緣材料所形成，其中該有機絕緣材料包括一感光光學丙烯酸層，而該無機絕緣材料包括一氮化矽層。
  8. 依據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示裝置，進一步包括：一液晶層，形成在該基板和另一基板之間；以及形成在該另一基板上的一黑色矩陣、一彩色濾光片層和一柱間隔。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述的液晶顯示裝置，其中該柱間隔位於該開口部內以插入於其中。
  10. 一種製造液晶顯示裝置的方法，該方法包括：提供一第一基板；於該第一基板的一表面上以一方向形成一閘極線；形成一與該閘極線交叉的資料線以藉此而定義一像素區域，以及形成一位於該第一基板上該閘極線和該資料線的一交叉處的薄膜電晶體；形成一具有一位於該薄膜電晶體的一上部的開口部的絕緣層以曝露該薄膜電晶體的一閘極部上方的至少複數個上部，其中該等上部包括用於組成該薄膜電晶體的一源電極、對應於一通道區域的一主動層、以及一汲電極；形成一藉由該絕緣層的一上部的該開口部連接至該曝露的薄膜電晶體的像素電極；於包括該像素電極的該絕緣層的該上部形成一鈍化層；以及於該鈍化層的一上部形成複數個彼此分離的共同電極。
  11. 依據申請專利範圍第10項所述之製造液晶顯示裝置的方法，進一 步包括：於一第二基板上形成一黑色矩陣、一彩色濾光片層和一柱間隔；以及設置一液晶層於該第一基板和該第二基板之間。
  12. 依據申請專利範圍第10項所述之製造液晶顯示裝置的方法，其中該像素電極直接接觸該主動層的一側壁、以及該汲電極。
  13. 依據申請專利範圍第10項所述之製造液晶顯示裝置的方法，其中該源電極和該汲電極為氧化銦錫的一單層或是為銅以及氧化銦錫的一多層。
  14. 依據申請專利範圍第10項所述之製造液晶顯示裝置的方法，其中該絕緣層係由任一選自一有機絕緣材料以及一無機絕緣材料所形成，其中該有機絕緣材料包括一感光光學丙烯酸層，而該無機絕緣材料包括一氮化矽層。
  15. 依據申請專利範圍第10項所述之製造液晶顯示裝置的方法，其中該柱間隔位於該開口部內以插入於其中。
  16. 依據申請專利範圍第10項所述之製造液晶顯示裝置的方法，其中在形成該像素電極時，一虛擬圖案連同該像素電極同時形成。
  17. 一種液晶顯示裝置，包括：一基板；一閘極線，形成於該基板的一表面的一方向上；一資料線，形成於該基板上，並且該資料線與該閘極線相互交叉以藉此定義一像素區域；一薄膜電晶體，形成於該基板上，並且該薄膜電晶體形成於該閘極線和該資料線的一交叉處；一絕緣層，具有一開口部，該開口部位於該薄膜電晶體的一上部以曝 露該薄膜電晶體的一源電極和一閘極部；一像素電極，形成於該絕緣層的一上部，並且該像素電極連接至該曝露的薄膜電晶體；一鈍化層，形成於包括該像素電極的該絕緣層的該上部；以及複數個共同電極，形成於該鈍化層的一上部，並且該等共同電極彼此分離。
  18. 依據申請專利範圍第17項所述的液晶顯示裝置，其中該開口部進一步曝露組成該薄膜電晶體之對應於一通道區域的一主動層的一上部以及一汲電極的一上部。
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