TWI678797B - 液晶顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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鄭仁相
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金聖訓
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Abstract

本發明揭露一種液晶顯示(LCD)裝置。該LCD裝置包括複數個像素區域，其由複數條閘極線和複數條資料線的交叉區所定義；一閘極，其設置在該複數個像素區域的每一個中；一閘極絕緣層，其設置以覆蓋該閘極；一單通道層或一多通道層，其設置在該閘極上其間具有該閘極絕緣層；一薄膜電晶體(TFT)，其被配置以包括設置在主動層的第一側的一源極和設置在主動層的第二側的一汲極；一像素電極，其連接至該薄膜電晶體的該汲極並且被配置以施加一資料電壓至一對應的像素區域；以及一共同電極，其被配置以施加一共同電壓至該對應的像素區域。

Description

液晶顯示裝置及其製造方法
本發明係關於一種提高像素區域透光率的液晶顯示(LCD)裝置及其製造方法，該方法可以提高通道設計的效率和薄膜電晶體(TFT)的製造效率。
隨著例如行動通信終端、智慧手機、平板電腦、筆記型電腦等等各種可攜式電子裝置的進展，對於適用於可攜式電子裝置的平板顯示(FPD)裝置的需求日益增加。
液晶顯示(LCD)裝置、電漿顯示面板(PDPs)、場發射顯示(FED)裝置、發光二極管顯示裝置、有機發光顯示裝置等被研究作為FPD裝置。
在這樣的FPD裝置中，因為LCD裝置由於製造技術的進步容易被製造並且實現驅動器的驅動性能、低能耗、高質量影像、以及大螢幕，LCD裝置在應用領域中被持續拓展。
第1圖是說明其中複數個像素設置在先前技術的LCD裝置中的結構的圖。第2圖是說明先前技術LCD裝置的像素結構的平面圖。
參考第1圖和第2圖，在先前技術LCD裝置中，一紅(R)子像素、一綠(G)子像素、以及一藍(B)子像素構成一個像素。該等R、G以及B子像素以條帶式設置。
在第2圖中，說明在先前技術LCD裝置的全部像素之中的一個子像素，並且說明基於邊緣場切換(FFS)模式的下基板的結構。
具有頂閘類型的薄膜電晶體(TFT)係在子像素中形成。複數個子像素中的每一個由彼此交叉的資料線和閘極線所定義。一TFT形成在 資料線交叉閘極線的區域中。複數個子像素中的每一個包括一共同電極和一像素電極。在第2圖中，沒有說明共同電極。
一光罩層設置在TFT下面以便防止從背光發射的光在主動層上入射。
第3圖是示意性說明製造LCD裝置的先前技術方法的圖。
參考第3圖(a)，一光罩層15形成在一基板10上，並且一鈍化層20形成在光罩層15上。接著，一半導體層形成在鈍化層20上，並且一閘極絕緣層40形成在該半導體層上。接著，一閘極50形成以重叠閘極絕緣層40上的半導體層。然後，光阻劑PR形成在閘極50上，並且高濃度雜質N+摻雜在該半導體層上。
一主動層31、一源極32、以及一汲極33藉由利用光阻劑PR摻雜高濃度雜質在半導體層上形成。其中注入雜質的部分半導體層是源極32和汲極33，並且沒有注入雜質的部分半導體層是主動層31。
然後，參考第3圖(b)，藉由利用光阻劑PR和閘極50作為一遮罩來摻雜低濃度雜質。因此，一輕摻雜汲極(LDD)34形成在主動層31與源極32之間和主動層31與汲極33之間。
接著，參考第3圖(c)，藉由移除光阻劑PR來完成薄膜電晶體(TFT)。
在製造LCD裝置的先前技術方法中，在閘極50形成之後，通過摻雜雜質形成薄膜電晶體的通道。因此，當形成雙通道時，一主動部分(通道)被閘極50阻塞。同樣，如在第2圖的部分A中，為了確保高濃度雜質N+的摻雜區域，該主動部分可以以U形方式形成使得主動圖案形成在閘極50的外部。因此，通過形成在閘極50的外部的主動部分的寬度增加了薄膜電晶體的面積。
用於覆蓋薄膜電晶體和形成在下基板上的閘極線的一黑色矩陣BM係在上基板上形成，並且當薄膜電晶體的面積增加時，黑色矩陣的面積增加。當黑色矩陣的面積增加時，像素區域的開口率減小。例如，用於覆蓋薄膜電晶體和閘極線的黑色矩陣BM的寬度是X(例如，19μm)，並且像素區域的開口率由於主動圖案增加的黑色矩陣BM的寬度而減小。
此外，在具有頂閘類型的薄膜電晶體中，光罩層15係形成用於防止從背光發出的光在主動部分上被入射。如上所述，由於在形成光罩層15中施用了一遮罩和一製造過程，所以製造成本增加了，並且降低了製造效率。
因此，本發明旨在提供實質上避免了由於先前技術的限制和缺陷的一個或多個問題的一種液晶顯示(LCD)裝置及其製造方法。
本發明的一態樣旨在提供一種其中像素區域的透光率提高的LCD裝置。
本發明的另一態樣旨在提供一種製造LCD裝置的方法，該方法可以提高薄膜電晶體的通道設計的效率。
本發明的另一態樣旨在提供一種LCD裝置及其製造方法，其中藉由製造一可靠的薄膜電晶體而減小了薄膜電晶體的尺寸。
本發明的另一態樣旨在提供一種具有窄邊框的LCD裝置及其製造方法。
本發明的另一態樣旨在提供一種製造LCD裝置的方法，該方法省略了在形成下基板之中的遮罩過程，藉此減少了製造成本。
本發明的另一態樣旨在提供製造LCD裝置的方法，該方法移除了一光罩層，藉此減少了製程數。
本發明的另一態樣旨在提供一種LCD裝置及其製造方法，其中藉由使用低溫多晶矽(LTPS)作為主動層的材料提高了薄膜電晶體的驅動性能。
除了本發明的前述目的，本發明的其他特徵和優勢將在下面說明，但從下面的說明中本領域技術人員將清楚的理解本發明的其他特徵和優勢。
本發明的附加優勢和特徵部分將在隨後的說明中陳述並且部分一旦在檢視了以下內容時，對本領域具有通常技藝者將變得顯而易見，或 者可以從本發明的實踐中習得。本發明的目標和其他優勢可以通過在書面說明和其申請專利範圍以及附圖中特別指出的結構而實現和獲得。
為了實現這些和其他優勢並且根據本發明的目的，如在此具體化並且廣泛的說明，提供有一種液晶顯示(LCD)裝置，其包括：複數個像素區域，其由複數條閘極線和複數條資料線的交叉區所定義；一閘極，其設置在複數個像素區域的每一個中；一閘極絕緣層，其設置以覆蓋該閘極；一單通道層或一多通道層，其設置在該閘極上其間具有該閘極絕緣層；一薄膜電晶體(TFT)，其被配置以包括設置在主動層的第一側的一源極和設置在主動層的第二側的一汲極；一像素電極，其連接至該薄膜電晶體的該汲極並且被配置以施加一資料電壓至一對應的像素區域；以及一共同電極，其被配置以施加一共同電壓至該對應的像素區域。
形成在上基板上以覆蓋閘極線的黑色矩陣的寬度可以形成為4μm至15.0μm。
在本發明的另一態樣中，提供一種製造液晶顯示(LCD)裝置的方法，其包括：在一基板上的複數個像素區域的每一個中形成一閘極；形成一閘極絕緣層以覆蓋該閘極；在該閘極絕緣層上形成一半導體層，並且在該半導體層上形成一光阻劑；藉由利用該光阻劑作為一遮罩在該半導體層上摻雜高濃度雜質以在該半導體層上形成一單通道層或一多通道層、一源極、和一汲極；以及藉由利用該光阻劑作為該遮罩在該半導體層上摻雜低濃度雜質以在該主動層與該源極之間和該主動層與該汲極之間形成一輕摻雜汲極(Lightly Doped Drain,LDD)。
應理解本發明的前述概括說明和以下詳細說明均是示例性和說明性的，並且旨在提供對所主張的發明的進一步說明。
BM‧‧‧黑色矩陣
R‧‧‧紅子像素
G‧‧‧綠子像素
B‧‧‧藍子像素
W‧‧‧白子像素
Vcom‧‧‧共同電壓
110‧‧‧基板
120‧‧‧閘極
141‧‧‧主動層/單通道
141a‧‧‧第一多通道
141b‧‧‧第二多通道
130‧‧‧絕緣層/閘極絕緣層(GI)
142‧‧‧汲極
143‧‧‧源極
144‧‧‧輕摻雜汲極(LDD)
145‧‧‧層
PR‧‧‧光阻劑
X‧‧‧寬度
Y‧‧‧寬度
Z‧‧‧寬度
被包括來提供對本發明的進一步理解被併入並且構成本申請的一部分的附圖說明本發明的實施例以及與說明書一起用來解釋本發明的主旨。在附圖中：第1圖是說明複數個像素設置在先前技術LCD裝置中的結構的圖； 第2圖是說明先前技術LCD裝置的像素結構的平面圖；第3圖是示意性說明製造LCD裝置的先前技術方法的圖；第4圖是說明根據本發明實施例的LCD裝置中以條帶式設置的複數個像素的圖示；第5圖是說明根據本發明實施例的LCD裝置中之像素結構和具有增加的開口率的像素區域的平面圖；第6圖是沿著第5圖的A1-A2線的剖面截取視圖；第7圖是說明在根據本發明另一實施例的LCD裝置中以像素排列(pentile)類型設置的複數個像素的圖；第8圖是說明在根據本發明另一實施例的LCD裝置中當複數個像素以像素排列類型設置時像素區域的開口率增加的圖；第9圖是說明根據本發明第一實施例之製造LCD裝置的方法的圖；第10圖是說明根據本發明第二實施例之製造LCD裝置的方法的圖；第11圖是基於源極和汲極的位置說明薄膜電晶體的關態電流(Ioff)場的圖；第12圖是說明在R、G、以及B子像素以條帶式設置的結構中像素區域的開口率增加的另一實施例的平面圖；第13圖是說明在R、G、B以及W子像素以像素排列(pentile)類型設置的結構中像素區域的開口率增加的另一實施例的平面圖；以及第14圖是說明薄膜電晶體包括多通道的一實施例的剖視圖。
現在詳細參考本發明的示例性實施例，在附圖中說明其示例。相同的參考數字將盡可能被全部用在附圖中來指稱相同或相似的部件。
在本發明的實施例的說明中，當一結構(例如，一電極、一線路、一接線、一層、或者一接觸點)描述為被形成在另一結構的上部/下部或另一個的結構的上/下時，這說明應該被解釋為包括結構彼此接觸的情況和另外一第三結構設置在其間的情況。
在提供參考附圖之詳細說明之前，LCD裝置根據調整液晶配向的方案在扭曲向列(twisted nematic,TN)模式、垂直配向(vertical alignment,VA)模式、共面切換(in-plane,IPS)模式、以及邊緣場切換(finge field switching,FFS)模式中已經被多方面的發展。
在該等模式之中，IPS模式和FFS模式是其中複數個像素電極和共同電極設置在下基板(薄膜電晶體陣列基板)上，並且通過像素電極和共同電極之間的垂直電場調整液晶的配向的模式。
特別地，IPS模式是其中複數個像素電極和共同電極以平行方式交替設置，並且水平電場分別產生在該等像素電極和該等共同電極之間的模式，藉此調節液晶的配向。在IPS模式中，在該等像素電極和該等共同電極的每一個的上側部分沒有調整液晶的配向，從而，在一對應區域中減少了透光率。
已經發展FFS模式用於克服IPS模式的侷限。在IPS模式中，像素電極和共同電極係以複數方式設置而彼此分離，其間有一絕緣層。在此情況中，FFS模式是複數個像素電極和複數個共同電極中之一種以板形或圖案設置，並且其它電極以指狀物形狀設置的模式，藉此利用在該等像素電極和該等共同電極之間產生的邊緣場來調節液晶的配向。
根據本發明實施例的LCD裝置具有IPS模式或FFS模式的結構。根據本發明實施例的LCD裝置包括一液晶面板、提供光至該液晶面板的一背光單元、以及一驅動電路單元。
該驅動電路單元包括一時序控制器(T-con)、一資料驅動器(D-IC)、一閘極驅動器(G-IC)、一觸控感測驅動器、一背光驅動器、以及一電源供應。
這裏，全部或部分的驅動電路單元可以玻璃覆晶封裝(COG)類型或者薄膜覆晶(COF，在可撓性印刷電路上的晶片)類型設置在液晶面板上。
液晶面板包括彼此黏附的一上基板和一下基板，其間具有一液晶層。複數個像素Clc(液晶胞)係以矩陣類型設置在液晶面板中。液晶面板根據資料電壓調整穿透複數個像素中的每一個的液晶層的光透光率，藉此顯示基於影像信號的影像。
上基板包括：一黑色矩陣BM，其定義一像素區域以對應複數個像素中的每一個；紅、綠和藍彩色濾光片，其等形成在由複數個黑色矩陣所定義的個別的像素區域中；以及一保護層，其形成以覆蓋紅、綠以及藍彩色濾光片和黑色矩陣並且平坦化上基板。
下基板包括一像素陣列，該像素陣列包括用於驅動液晶層的複數個像素。複數個像素中的每一個包括一薄膜電晶體(TFT)、一像素電極、以及一共同電極。上基板通過一密封膠黏附至下基板，並且液晶面板的一顯示區域(一主動區域)被密封膠從外部封閉。
以下，將參考附圖詳細說明根據本發明實施例的LCD裝置和製造該LCD裝置的方法。
第4圖是說明在根據本發明實施例的LCD裝置中以條帶式設置的複數個像素的圖。第5圖是說明在根據本發明實施例的LCD裝置中的像素結構和具有增加的開口率的像素區域的平面圖。第6圖是沿著第5圖的A1-A2線的剖面視圖。
參考第4圖，在根據本發明的實施例的LCD裝置中，一紅(R)子像素、一綠(G)子像素、以及一藍(B)子像素構成一個像素。該等R、G、以及B子像素係以條帶式設置。
參考第5圖，說明根據本發明實施例之LCD裝置的全部子像素中的一個子像素，並且說明基於IPS或FFS模式的下基板的結構。
複數個子像素中的每一個由彼此交叉的資料線和閘極線定義。一薄膜電晶體形成在資料線交叉閘極線的區域中。同樣地，複數個子像素中的每一個包括一共同電極和一像素電極。在第5圖中，沒有說明共同電極。像素電極將通過資料線所供應的一資料電壓施加至一像素區域。共同電極將一共同電壓(Vcom)施加至該像素區域。
這裏，在FFS模式中，像素電極和共同電極可以形成在其中像素電極形成在共同電極上的頂結構上的像素電極中。另一方面，像素電極和共同電極可以形成在其中共同電極形成在像素電極上的頂結構上的共同電極中。
參考第6圖(a)，薄膜電晶體包括一閘極120、一主動層141、一絕緣層130、一輕摻雜汲極(LDD)144、一源極143、以及一汲極142。該薄膜電晶體形成在其中閘極120設置在主動層141下面的一底閘結構中。
當非晶矽(a-Si)被用作主動層141的材料時，運行速度是低的，並且在設計細線寬度上有所限制。為了克服這樣的限制，低溫多晶矽(LTPS)被用作主動層141的材料。
薄膜電晶體的閘極線和閘極120形成在一基板110上。一閘極絕緣層(GI)130形成以覆蓋閘極線和閘極120。
主動層141形成在閘極絕緣層130上以重叠閘極120。源極143形成在主動層141的一側，並且汲極142形成在另一側。主動層141形成為所述薄膜電晶體的通道，並且輕摻雜汲極144形成在主動層141與源極143之間和主動層141與汲極142之間。
這裏，輕摻雜汲極144的長度可形成以匹配閘極120的末端。亦即，可將輕摻雜汲極144的長度從主動層141的一端形成至重叠閘極120的末端的一部分。
然而，本實施例並不侷限至此，並且如第6圖(b)所示，輕摻雜汲極144的長度可以形成以延伸至沒有設置閘極120的部分。亦即，輕摻雜汲極144可以形成長於閘極120的末端以超出從主動層141的末端至重叠閘極120的末端的部分的長度。亦即，輕摻雜汲極144可以被設置直到重叠閘極120的區域。如另一個示例，輕摻雜汲極144可以被設置直到閘極120的末端的外部。
當設置輕摻雜汲極144以匹配閘極120的末端或者設置輕摻雜汲極144以超過閘極120的末端時，源極143和汲極142可以設置在閘極120的外部。如上所述，在根據本發明實施例的LCD裝置中，輕摻雜汲極144的長度可以根據薄膜電晶體的特徵作選擇性地調整。
源極143直接接觸資料線。汲極142通過一接觸孔接觸像素區域的像素電極。
儘管未顯示，一層間絕緣(ILD)與一平坦化層形成在薄膜電晶體上。該平坦化層由光壓克力(PAC)形成以具有2.0μm至3.0μm的厚度，並且平坦化下基板。
在頂結構上的像素電極中，共同電極形成在平坦化層上，並且一鈍化層形成在共同電極上。同樣地，像素電極形成在鈍化層上。
在頂結構上的共同電極中，像素電極形成在平坦化層上，並且鈍化層形成在像素電極上。同樣，共同電極形成在鈍化層上。
這裏，共同電極和像素電極由例如銦錫氧化物(ITO)的透明導電材料形成。
在根據包括上述元件之本發明實施例的LCD裝置中，薄膜電晶體係以底閘類型形成，並且主動部分由LTPS形成，藉此提高薄膜電晶體的驅動性能。
為了說明根據本發明實施例的LCD裝置的像素結構的特徵，主動層141只形成在閘極120上。
如上所述，由於主動層141只形成在閘極120上，雜質摻雜過程中的自由度在形成通道、源極143、以及汲極142中增加了，從而，製造高可靠性的薄膜電晶體，並且縮減了薄膜電晶體的尺寸。
在先前技術中，如在第2圖的部分A中所示，一主動圖案形成在閘極外面，並且因為這個原因，薄膜電晶體的面積增加了。另一方面，在根據本發明實施例的LCD裝置中，由於主動層141只形成在閘極120上，雜質摻雜過程中的自由度在製造過程中增加了，並且縮減了薄膜電晶體的尺寸。
此外，在根據本發明實施例的LCD裝置中，如第6圖中所示，一單通道141可以形成在薄膜電晶體中。然而，本發明並不侷限於此。在根據本發明實施例的LCD裝置中，如第14圖中所示，多通道141a和141b可以形成在薄膜電晶體中。設置在第一多通道141a和第二多通道141b之間的層145可以由輕摻雜汲極形成或者形成作為高濃度雜質(N+)層。
當單通道形成在薄膜電晶體中時，一主動部分形成在閘極120上以具有一個圖案，並且當多通道形成在薄膜電晶體中時，該主動部分藉由利用具有多圖案的一遮罩形成在閘極120上以具有多圖案。如上所述，由於單通道141或者多通道141a和141b形成在閘極120上，通道可根據薄膜電晶體所需要的特徵以各種類型來形成。
特別地，用於覆蓋下基板的薄膜電晶體和閘極線的黑色矩陣BM形成在上基板上。當薄膜電晶體的面積增加時，黑色矩陣BM的面積增加，從而減少了像素區域的開口率。
在根據本發明實施例的LCD裝置中，薄膜電晶體的主動層141只形成在閘極120上，從而縮減了薄膜電晶體的尺寸。因此，用於覆蓋閘極線和薄膜電晶體的黑色矩陣BM的寬度通過薄膜電晶體所縮減的尺寸而減少，藉此增加了像素區域的開口率。
特別的是，如第14圖中所示，由於多通道141a和141b形成在具有底閘類型的薄膜電晶體中，所以減少了黑色矩陣BM的寬度，並且像素區域的開口率增加了。
例如，用於覆蓋閘極線和薄膜電晶體的黑色矩陣BM的寬度從X減少至Y(例如，15μm)，從而，像素區域的寬度藉由在相同像素布局中黑色矩陣BM所減少的寬度而增加。因此，像素區域的開口率增加了，藉此提高了由LCD裝置顯示的影像的品質。
如詳細的示例，在具有5.46英寸QHD解析度的LCD裝置中，像素區域的2.7%的透光率增加至3.0%。
此外，除了在像素區域中的薄膜電晶體，形成在非顯示區域中的薄膜電晶體可以以相同類型製造，從而藉由縮減覆蓋非顯示區域的邊框的尺寸而實現了一窄邊框。
第7圖是說明在根據本發明另一實施例的LCD裝置中以像素排列類型(pentile type)設置的複數個像素的圖。第8圖是說明在根據本發明另一實施例的LCD裝置中當複數個像素以像素排列類型(pentile type)設置時像素區域的開口率增加的圖。
參考第7圖，在根據本發明另一個實施例的LCD裝置中，紅(R)、綠(G)、藍(B)以及白(W)子像素構成一個像素，並且該等R、G、B、以及W子像素以像素排列類型(pentile type)設置。
在第一像素中，紅子像素和綠子像素可以設置在第一列上，並且藍子像素和白子像素可以設置在第二列上。在鄰近第一像素的第二像素中，藍子像素和白子像素可以設置在第一列上，並且紅子像素和綠子像素 可以設置在第二列上。然而，本實施例並不侷限至此，並且R、G、B、以及W子像素的配置結構可以根據情況在一個像素中變化。
參考第8圖，說明根據本發明另一個實施例之LCD裝置的全部像素中的一個像素，並且說明基於IPS或者FFS模式的下基板的結構。
複數個像素中的每一個係由彼此交叉的資料線和閘極線所定義。薄膜電晶體形成在資料線交叉閘極線的區域中。同樣地，複數個像素中的每一個包括共同電極和像素電極。在第8圖中，沒有說明共同電極。
薄膜電晶體可以形成在與本發明第一實施例相同的結構中。該薄膜電晶體包括一閘極120、一主動層141、一絕緣層130、一輕摻雜汲極144、一源極143、以及一汲極142。薄膜電晶體形成在其中閘極120設置在主動層141下面的一底閘結構中。LTPS用作為在下基板的薄膜電晶體中形成主動層141的材料。
薄膜電晶體的閘極線和閘極120均形成在基板110上。一閘極絕緣層(GI)130形成以覆蓋閘極線和閘極120。
主動層141形成在閘極絕緣層130上以與閘極120重疊。源極143形成在主動層141的一側，並且汲極142形成在另一側。主動層141形成為薄膜電晶體的通道，並且輕摻雜汲極144形成在主動層141與源極143之間和主動層141與汲極142之間。
這裏，源極143直接接觸資料線。汲極142通過一接觸孔接觸像素區域的像素電極。
儘管未顯示，一層間絕緣(ILD)與一平坦化層形成在薄膜電晶體上。該平坦化層由光壓克力(PAC)形成以具有2.0μm至3.0μm的厚度，並且平坦化下基板。
在頂結構上的像素電極中，共同電極形成在平坦化層上，並且一鈍化層形成在共同電極上。同樣地，像素電極形成在鈍化層上。
在頂結構上的共同電極中，像素電極形成在平坦化層上，並且鈍化層形成在像素電極上。同樣地，共同電極形成在鈍化層上。
這裏，共同電極和像素電極係由例如ITO的透明導電材料形成。
在根據包括上述元件之本發明實施例的LCD裝置中，薄膜電晶體係以底閘類型形成，並且主動部分由LTPS形成，藉此提高薄膜電晶體的驅動性能。
為了說明根據本發明另一實施例的LCD裝置的像素結構的特徵，主動層141只形成在閘極120上。
如上所述，由於主動層141只形成在閘極120上，雜質摻雜過程中的自由度在形成通道、源極143、以及汲極142中增加了，從而製造高可靠性的薄膜電晶體，並且縮減了薄膜電晶體的尺寸。
在先前技術中，如在第2圖的部分A中所示，一主動圖案形成在閘極外面，並且因為這個原因，薄膜電晶體的面積增加了。另一方面，在根據本發明另一個實施例的LCD裝置中，由於主動層141只形成在閘極120上，雜質摻雜過程中的自由度在製造過程中增加了，並且縮減了薄膜電晶體的尺寸。
此外，在根據本發明實施例的LCD裝置中，如第6圖中所示，一單通道141可以形成在薄膜電晶體中。如另一個示例，如第14圖中所示，多通道141a和141b可以形成在薄膜電晶體中。當單通道形成在薄膜電晶體中時，一主動部分形成在閘極120上以具有一個圖案。當多通道形成在薄膜電晶體中時，該主動部分藉由利用具有多圖案的一遮罩形成在閘極120上以具有多圖案。如上所述，由於單通道141或者多通道141a和141b形成在閘極120上，通道可根據薄膜電晶體的需要的特徵以各種類型來形成。
特別地，在根據本發明另一個實施例的LCD裝置中，薄膜電晶體的主動層141只形成在閘極120上，從而縮減了薄膜電晶體的尺寸。因此，用於覆蓋閘極線和薄膜電晶體的黑色矩陣BM的寬度通過薄膜電晶體所縮減的尺寸而減少，像素區域的開口率通過黑色矩陣BM所減少的寬度而增加。
例如，用於覆蓋閘極線和薄膜電晶體的黑色矩陣BM的寬度從X減少至Z(例如，12.5μm)，從而像素區域的寬度藉由在相同像素布局中黑色矩陣BM所減少的寬度而增加。因此，像素區域的開口率增加了，藉此提高了由LCD裝置顯示的影像的品質。
如詳細的示例，在具有6.0英寸QHD解析度的LCD裝置中，像素區域的透光率增加至21.9%。
此外，除了在像素區域中的薄膜電晶體外，形成在非顯示區域中的薄膜電晶體可以以相同類型製造，從而藉由縮減覆蓋非顯示區域的邊框的尺寸實現了一窄邊框。
第9圖是說明根據本發明第一實施例之製造LCD裝置的方法的圖示。以下，參考第9圖(a)至第9圖(c)詳細說明根據本發明一實施例之製造LCD裝置的方法。
參考第9圖(a)，薄膜電晶體的閘極線和閘極120形成在一基板110上。接著，一閘極絕緣層130形成以覆蓋閘極線和閘極120。然後，一半導體層形成在閘極絕緣層130上，並且光阻劑PR形成在半導體層上。然後，高濃度雜質N+藉由利用該光阻劑PR作為一遮罩而摻雜在半導體層上。
接著，參考第9圖(b)，一主動層141、一源極143、以及汲極142藉由利用光阻劑PR摻雜高濃度雜質形成在半導體層上。注入雜質的部分半導體層是源極143和汲極142，以及沒有注入雜質的部分半導體層是主動層141。
接著，參考第9圖(b)，藉由利用光阻劑PR作為一遮罩而摻雜低濃度雜質，該光阻劑PR的高度和寬度通過摻雜高濃度雜質而減小，因此，一輕摻雜汲極144形成在主動層141與源極143之間和主動層141與汲極142之間。
然而，本發明並不侷限至此。例如，第一光阻劑可以形成在半導體層上，然後，藉由利用第一光阻劑作為一遮罩，高濃度雜質N+可以被摻雜在半導體層上。
第一光阻劑可以被灰化，然後，第二光阻劑可以形成在半導體層上。然後，藉由利用該第二光阻劑作為一遮罩，低濃度雜質可以被摻雜在半導體層上。因此，輕摻雜汲極144可以形成在主動層141與源極143之間和主動層141與汲極142之間。
接著，參考第9圖(c)，形成輕摻雜汲極144，然後，通過移除光阻劑PR來完成薄膜電晶體。
這裏，輕摻雜汲極144的長度可被形成以匹配閘極120的末端。亦即，輕摻雜汲極144的長度可以從主動層141的末端至重叠閘極120的末端的一部分而形成。
第10圖是說明根據本發明第二實施例之製造LCD裝置的方法的圖示。除了輕摻雜汲極的長度形成為很長外，在第10圖中說明之根據本發明第二實施例製造LCD裝置的方法執行與第9圖(a)至第9圖(c)相同的製程。因此，關於上述第一實施例所提供之相同的說明不再重複。
參考第10圖(b)，低濃度雜質藉由利用光阻劑PR作為一遮罩來摻雜，光阻劑PR的高度和寬度通過摻雜高濃度雜質而減小。因此，一輕摻雜汲極144形成在主動層141與源極143之間和主動層141與汲極142之間。
這裏，輕摻雜汲極144的長度可以形成以延伸至沒有設置閘極120的部分。亦即，輕摻雜汲極144可以長於閘極120的末端來形成以超出從主動層141的末端至重叠閘極120的末端的部分的長度。
如上所述，在根據本發明實施例的LCD裝置中，依據薄膜電晶體的特徵可以選擇性地調節輕摻雜汲極144的長度。
然而，本發明並不侷限至此。例如，第一光阻劑可以形成在半導體層上，然後，藉由利用第一光阻劑作為一遮罩，高濃度雜質N+可以被摻雜在半導體層上。
第一光阻劑可以被灰化，然後，第二光阻劑可以形成在半導體層上。然後，低濃度雜質可藉由利用該第二光阻劑作為一遮罩被摻雜在半導體層上。因此，輕摻雜汲極144可以形成在主動層141與源極143之間和主動層141與汲極142之間。
接著，參考第10圖(c)，形成輕摻雜汲極144，然後，藉由移除光阻劑PR來完成薄膜電晶體。
用於覆蓋形成在下基板上的薄膜電晶體和閘極線的一黑色矩陣BM形成在一上基板上。當薄膜電晶體的面積增加時，黑色矩陣BM的面積增加，當黑色矩陣BM的面積增加時，像素區域的開口率減少了。
在根據本發明實施例的LCD裝置中，薄膜電晶體的主動層141只形成在閘極120上，從而縮減了薄膜電晶體的尺寸。因此，用於覆蓋閘 極線和薄膜電晶體的黑色矩陣BM的寬度通過薄膜電晶體所縮減的尺寸減小了，藉此增加了像素區域的開口率。
例如，如第4圖中所示，當R、G、以及B子像素以條帶式設置時，用於覆蓋閘極線和薄膜電晶體的黑色矩陣BM的寬度從X減少至Z，從而像素區域的寬度通藉由在相同像素布局中黑色矩陣BM所減少的寬度增加了。因此，像素區域的開口率增加了，藉此提高了由LCD裝置顯示的影像的品質。
如一詳細的示例，在具有5.46英寸QHD解析度的LCD裝置中，像素區域的2.7%的透光率增加至3.0%。
如另一個示例，如第7圖和第8圖中所示，當R、G、B、以及W子像素以像素排列類型(pentiletype)設置時，用於覆蓋閘極線和薄膜電晶體的黑色矩陣BM的寬度從X減少至Z，從而像素區域的寬度藉由在相同像素布局中黑色矩陣BM所減少的寬度增加了。因此，像素區域的開口率增加了，藉此提高了由LCD裝置顯示的影像的品質。
如一詳細的示例，在具有6.0英寸尺寸和QHD解析度的LCD裝置中，像素區域的透光率增加至21.9%。
第11圖是基於源極和汲極的位置說明薄膜電晶體的關態(Ioff)電流場的圖示。
參考第11圖，薄膜電晶體的關態電流特徵可以根據源極和汲極的位置而改變。
例如，當設置源極和汲極以重叠閘極時，薄膜電晶體具有第11圖(a)中所示的關態電流特徵。在此情況中，薄膜電晶體的關態電流特徵劣化了，並且由於這個原因，難以將薄膜電晶體應用至顯示裝置。
另一方面，如第6圖(a)和第6圖(b)中所示，當輕摻雜汲極144被設置以匹配閘極120的末端或者設置輕摻雜汲極144以超過閘極120的末端，源極143和汲極142可以設置在閘極120的外部。如上所述，在根據本發明實施例的LCD裝置中，藉由施加具有底閘類型的薄膜電晶體，輕摻雜汲極144的長度可以被選擇性地調整，藉此滿足薄膜電晶體的特性。
當源極143和汲極142設置在閘極120的外部時，薄膜電晶體具有第11圖(b)中所示的關態電流特性。如上所述，具有根據本發明實施例 的底閘類型的薄膜電晶體擁有良好的關態電流特性，藉此提高顯示裝置的性能。
第12圖是說明像素區域的開口率在R、G、以及B子像素以條帶式設置的結構中增加的另一實施例的平面圖。
參考第12圖，當R、G、以及B子像素以條帶式設置時，只有在閘極上可形成薄膜電晶體的主動層，從而縮減了薄膜電晶體的尺寸。
這裏，黑色矩陣BM可以形成以覆蓋一閘極線。在此情況中，黑色矩陣BM的寬度從X減少至Y(例如，4μm)。
第13圖是說明像素區域的開口率在R、G、B以及W子像素以像素排列類型(pentile type)設置的結構中增加的另一實施例的平面圖。
參考第13圖，當R、G、B以及W子像素以像素排列類型設置時，只有在閘極上可形成薄膜電晶體的主動層，從而縮減了薄膜電晶體的尺寸。要注意的是，閘極為閘極線的一部分，而非從閘極線分支出來的部分，並且主動層與閘極線重疊。
這裏，黑色矩陣BM可以形成以覆蓋閘極線。在此情況中，黑色矩陣BM的寬度從X減少至Z(例如，4μm)。
在根據本發明實施例的LCD裝置中，多通道141a和141b可以在具有如第14圖中所示的底閘類型的薄膜電晶體中形成，並且如第12圖和第13圖中所示，黑色矩陣BM的寬度被縮減。像素區域的寬度在相同像素布局中通過黑色矩陣BM所減少的寬度增加了。因此，像素區域的開口率增加了，藉此提高了由LCD裝置顯示的影像的品質。
此外，除了在像素區域中的薄膜電晶體，形成在非顯示區域中的薄膜電晶體可以以相同類型製造，從而，窄邊框可藉由縮減覆蓋非顯示區域的邊框的尺寸來實現。
在製造根據本發明實施例的LCD裝置的方法中，由於只有在閘極120上形成主動層141，雜質摻雜過程的自由度在形成通道、源極143、以及汲極142中增加了，從而製造高可靠性的薄膜電晶體，並且縮減了薄膜電晶體的尺寸。
此外，根據本發明實施例的LCD裝置及其製造方法中，遮罩過程在形成下基板中省略了，從而簡化了製造過程，藉此減少了製造成本。 同樣地，由於薄膜電晶體以底閘類型形成，光罩層得以移除，從而減少了製程數。
此外，根據本發明實施例的LCD裝置及其製造方法中，薄膜電晶體的驅動性能藉由使用低溫多晶矽(LTPS)作為主動層的材料而提高了。
如上所述，在根據本發明實施例的LCD裝置中，像素區域的透光率增加了，藉此提高顯示影像的品質。
根據本發明實施例的LCD裝置及其製造方法中，薄膜電晶體的通道設計的效率提高了。
根據本發明實施例的LCD裝置及其製造方法中，藉由製造高可靠性的薄膜電晶體縮減了薄膜電晶體的尺寸。
根據本發明實施例的LCD裝置及其製造方法中，實現一窄邊框。
根據本發明實施例的製造LCD裝置的方法中，由於在形成下基板中省略了遮罩過程，於是降低製造成本。
根據本發明實施例的LCD裝置及其製造方法中，藉由移除光罩層而減少了製程數。
根據本發明實施例的製造LCD裝置的方法中，藉由簡化製造下基板的過程而提高了製造效率。
本發明實施例的LCD裝置及其製造方法中，藉由使用LTPS作為主動層的材料而提高薄膜電晶體的驅動性能。
在不脫離本發明的精神或範圍下，本領域技術人員在本發明中可以做出的各種修改和變化係顯而易見的。因此，本發明旨在含蓋本發明的修改和變化，倘若它們來自附加的申請專利範圍及其等效的範圍內。
本申請主張2014年4月29日提交的韓國專利申請第10-2014-0051967號的優先權利益，其通過引用併入在此如同全部陳述在此。

Claims (14)

  1. 一種液晶顯示(LCD)裝置，包括：複數個像素區域，其在一下基板上由複數條閘極線和複數條資料線的交叉區所定義；一閘極，其設置在複數個像素區域的每一個中；一閘極絕緣層，其設置以覆蓋該閘極；一主動層，包括一單通道層或一多通道層，其設置在該閘極上，其間具有該閘極絕緣層；一薄膜電晶體(TFT)，其被配置以包括設置在該主動層的第一側的一源極、和設置在該主動層的第二側的一汲極；一像素電極，其連接至該薄膜電晶體的該汲極，並且被配置以施加一資料電壓至一對應的像素區域；一共同電極，其被配置以施加一共同電壓至該對應的像素區域；以及一黑色矩陣，形成在一上基板上，其中該閘極係該閘極線的一部分，而非從該閘極線分支出來的部分，其中該黑色矩陣覆蓋該TFT的該閘極、該主動層、和該汲極、以及該閘極線，其中該源極和該汲極平行於該複數條資料線的一資料線，而且該主動層平行於該複數條閘極線的一閘極線，其中該主動層和該源極與該閘極線重疊，以及其中在該資料線與該閘極線的重疊區域中的該閘極線的一寬度大於在該閘極線的其他區域中的該閘極線的一寬度。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示(LCD)裝置，進一步包括一輕摻雜汲極(LDD)，其設置在該主動層與該源極之間和在該主動層與該汲極之間。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的液晶顯示(LCD)裝置，其中該輕摻雜汲極被設置直到重疊該閘極的區域。
  4. 根據申請專利範圍第2項所述的液晶顯示(LCD)裝置，其中該輕摻雜汲極被設置直到該閘極的外部。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示(LCD)裝置，其中該薄膜電晶體形成在一底閘結構中。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示(LCD)裝置，其中一個像素包括一紅子像素、一綠子像素、和一藍子像素，以及該紅子像素、該綠子像素、和該藍子像素以條帶式設置。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示(LCD)裝置，其中一個像素包括一紅子像素、一綠子像素、一藍子像素，和一白子像素，以及該紅子像素、該綠子像素、該藍子像素和該白子像素以像素排列類型設置。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示(LCD)裝置，其中該黑色矩陣的寬度係形成為4μm至15.0μm。
  9. 一種製造液晶顯示(LCD)裝置的方法，該方法包括：在一下基板上的複數個像素區域的每一個中形成一閘極；形成一閘極絕緣層以覆蓋該閘極；在該閘極絕緣層上形成一半導體層，並且在該半導體層上形成一光阻劑；藉由利用該光阻劑作為一遮罩在該半導體層上摻雜高濃度雜質，以在該半導體層上形成一單通道層或一多通道層、一源極、和一汲極；藉由利用該光阻劑作為該遮罩在該半導體層上摻雜低濃度雜質，以在一主動層與該源極之間和在該主動層與該汲極之間形成一輕摻雜汲極(LDD)；以及在一上基板上形成一黑色矩陣，其中該閘極係該閘極線的一部分，而非從該閘極線分支出來的部分，並且該主動層與該閘極線重疊，其中該黑色矩陣覆蓋一薄膜電晶體(TFT)的該閘極、該主動層、和該汲極、以及該閘極線，其中該源極和該汲極平行於該複數條資料線的一資料線，而且該主動層平行於該複數條閘極線的一閘極線，其中該主動層和該源極與該閘極線重疊，以及其中在該資料線與該閘極線的重疊區域中的該閘極線的一寬度大於在該閘極線的其他區域中的該閘極線的一寬度。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述之製造液晶顯示(LCD)裝置的方法，其中該輕摻雜汲極被設置直到重疊該閘極的區域。
  11. 根據申請專利範圍第9項所述之製造液晶顯示(LCD)裝置的方法，其中該輕摻雜汲極被設置直到該閘極的外部。
  12. 根據申請專利範圍第9項所述之製造液晶顯示(LCD)裝置的方法，進一步包括：形成一像素電極，該像素電極連接至該薄膜電晶體的該汲極並且施加一資料電壓至一對應的像素區域；以及形成一共同電極，該共同電極施加一共同電壓至該對應的像素區域。
  13. 根據申請專利範圍第9項所述之製造液晶顯示(LCD)裝置的方法，其中一個像素包括一紅子像素、一綠子像素、和一藍子像素，以及該紅子像素、該綠子像素、和該藍子像素以條帶式設置。
  14. 根據申請專利範圍第9項所述之製造液晶顯示(LCD)裝置的方法，其中一個像素包括一紅子像素、一綠子像素、一藍子像素、和一白子像素，以及該紅子像素、該綠子像素、該藍子像素、和該白子像素以像素排列類型設置。
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