CN101144983B - 液晶显示面板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜图案的制造方法，包括：在基板上形成有机材料图案；在设置有该有机材料图案的基板上形成液相的金属材料；使该液相的金属材料硬化；以及去除位于该有机材料图案上的金属材料，并且使一些金属材料保留在与该有机材料图案不重叠的区域中。
Description
本申请要求在2006年9月11日于韩国提交的韩国专利申请No.P2006-087383的权益，在此通过参考的方式援引该专利申请。
技术领域
本发明涉及一种薄膜图案的制造方法，以及使用该方法制造的液晶显示面板及其制造方法，其用于简化形成薄膜图案的工艺从而减少制造成本和时间，并且用于在适当的位置形成薄膜图案从而提高可靠性并防止缺陷。
背景技术
在信息社会，显示器件作为可视信息交流媒介已变得非常重要。已成为显示器件主流的阴极射线管(CRT)显示器件具有诸如重量大且体积大的问题。
平板显示器件包括液晶显示器件(下文中称为“LCD”)、场致发射显示器(下文中称为“FED”)、等离子体显示面板(下文中称为“PDP”)以及电致发光(下文中称为“EL”)等。这些平板显示器件多数已处于实际使用中，并且在显示器件市场中占有显著的市场份额。
这些平板显示器件包括多个薄膜图案，并且各薄膜图案通过光刻工艺和蚀刻工艺形成。
图1是示出逐步使用光刻工艺和蚀刻工艺形成薄膜图案的技术的视图。
首先，通过诸如溅射等的沉积技术在用于平板显示器件的基板2上形成金属层4a。接着，执行包括光刻胶涂布、曝光和显影工艺的光刻工艺以提供光刻胶图案5。使用光刻胶图案5作为掩模，通过干蚀刻或者湿蚀刻工艺去除与光刻胶图案5不重叠的金属层4a。然后，通过剥离工艺去除光刻胶图案5以形成第一薄膜图案4。
通过光刻工艺设置多个薄膜图案，并且根据需要，通过各薄膜图案的电接点使所述薄膜图案彼此电连接或者彼此电绝缘。这里，如果各金属薄膜图案电绝缘，则如图2所示，在设有第一薄膜图案4的基板2上形成绝缘膜6。在这种情况下，通过诸如PECVD等的沉积技术由诸如SiNx等的无机绝缘材料形成绝缘膜6。
另一方面，如果通过图1中的光刻工艺和蚀刻工艺在液晶显示面板上形成诸如栅极和栅线等的栅图案，则使用湿蚀刻工艺。但是，湿蚀刻工艺是一种使金属暴露于蚀刻剂以待选择性去除的方法。由于时间调整困难，所以通过湿蚀刻工艺形成的薄膜图案具有误差和偏差大的缺点。因此，如果通过湿蚀刻工艺形成栅图案，则有时会形成不合适的栅图案。因此，当完成液晶显示面板并且然后显示图像时，栅图案未形成在合适的位置而产生光泄漏的问题。此外，虽然设置绝缘膜，但是实际上仍存在栅图案产生的阶梯覆盖。因此，由于该阶梯覆盖可能会使设置在绝缘膜上的数据线断开。
图1中的光刻工艺和蚀刻工艺包括在进行曝光工艺、显影工艺和蚀刻工艺之后的剥离工艺，用于去除光刻胶图案。因此，形成薄膜图案的制造成本增加，并且制造时间也增加。
发明内容
根据本发明实施方式的薄膜图案的制造方法包括：在基板上形成有机材料图案；在设置有该有机材料图案的基板上形成液相的金属材料；使该液相的金属材料硬化；以及去除位于该有机材料图案上的金属材料，并且使一些金属材料保留在与该有机材料图案不重叠的区域中。
根据本发明一实施方式的液晶显示面板包括：栅图案，包括基板上的栅线和与该栅线相连接的栅极；有机栅绝缘膜，设置在提供有该栅图案的基板上；以及数据线，与该栅线交叉，并且所述有机栅绝缘膜设置在所述数据线与栅线之间。该液晶显示面板还包括：薄膜晶体管，提供在所述数据线与栅线的交叉处；像素电极，与所述薄膜晶体管相连接；以及有机材料图案，设置在所述基板与有机栅绝缘膜之间，并且位于除了栅图案之外的区域上。
根据本发明另一实施方式的制造液晶显示面板的方法包括：在基板上形成有机材料图案；在与所述有机材料图案不重叠的区域中形成栅图案，该栅图案包括栅极和与栅极相连接的栅线。该制造液晶显示面板的方法还包括：在所述有机材料图案和栅图案上形成有机栅绝缘膜；形成与所述栅线交叉的数据线；形成位于所述栅线与数据线的交叉处的薄膜晶体管，所述有机栅绝缘膜设置在 所述数据线与栅线之间；以及形成与所述薄膜晶体管相连接的像素电极。
一种液晶显示器件包括液晶显示面板。该液晶显示面板包括：栅图案，包括基板上的栅线和与该栅线相连接的栅极；有机栅绝缘膜，设置在提供有该栅图案的基板上；以及数据线，与该栅线交叉，并且所述有机栅绝缘膜设置在所述数据线与栅线之间；以及薄膜晶体管，提供在所述数据线与栅线的交叉处。该液晶显示面板还包括：像素电极，与所述薄膜晶体管相连接；以及有机材料图案，设置在所述基板与有机栅绝缘膜之间，并且位于除了栅图案之外的区域上。
附图说明
本发明的这些以及其他目的在结合附图对本发明实施方式的下面详细说明中变得清楚，其中：
图1是示出逐步使用光刻工艺和蚀刻工艺制造薄膜图案的工艺流程图；
图2是示出在设置有薄膜图案的基板上形成绝缘膜的情况的视图；
图3A至图3C是示出根据本发明实施方式制造薄膜图案的方法流程图；
图4是示出在通过图3A至图3C设置的薄膜图案上形成有机绝缘膜的情况的视图；
图5是示出根据本发明实施方式的液晶显示面板的薄膜晶体管阵列基板的平面图；
图6是沿图5的I-I’线提取的薄膜晶体管阵列基板的截面图；以及
图7A至图7E是示出逐步制造图6中薄膜晶体管阵列基板的工艺流程图。
具体实施方式
下面将参照图3A至图7E详细说明本发明的优选实施方式。
图3A至图3C是示出根据本发明实施方式制造薄膜图案的方法流程图。
首先，设置基板102，然后在基板102上涂布诸如感光压克力等的光敏有机材料。接着，如图3A所示，通过包括曝光和显影工艺的光刻工艺在基板102上形成有机材料图案115。
通过喷雾法或者旋涂法在设有有机材料图案115的基板102上涂布液相的金属材料118a。因此，如图3B中所示，液相的金属材料118a直接位于基板 102上，并且液相的金属材料118a部分位于有机材料图案115上。接着，通过干法工艺使液相的金属材料118a硬化。
这里，液相的金属材料包括硝酸银AgNO3、还原剂、用于保护金属颗粒的材料以及溶剂。硼氢化钠NaBH4可用作还原剂，并且聚丙烯酸铵盐可用作用于保护金属颗粒的材料。
接着，通过干蚀刻工艺或者灰化工艺去除位于有机材料图案115上的金属材料118a。另一方面，通过干蚀刻工艺部分去除直接位于基板102上的金属材料118a以及位于有机材料图案115上的金属材料118a。由此，在进行干蚀刻工艺之前，直接位于基板102上的金属材料118a厚度相对较薄。因此，如图3C所示，可在除有机材料图案115之外的区域处形成薄膜图案118。
这种制造薄膜图案的方法省略了去除现有技术的光刻胶图案的剥离工艺，从而能够减少制造成本和时间。
此外，可以无需湿蚀刻工艺而设置薄膜图案，从而可以预防由于进行现有技术的湿蚀刻工艺所产生的问题。换句话说，与通过湿蚀刻工艺形成的薄膜图案相比，通过干蚀刻工艺可大大减小误差和偏差，从而能够使薄膜图案形成在适当位置。
如上所述，在基板102上形成薄膜图案118，然后如图4所示，形成有机绝缘膜122。与无机绝缘膜不同，通过旋涂法，由有机材料形成有机绝缘膜122，以补偿薄膜图案之间的阶梯覆盖。因此，薄膜不会断开。在这种情况下，在设置有机绝缘膜122之后形成薄膜。
下面将参照图5至图7E说明液晶显示面板的薄膜晶体管阵列基板及其制造方法。在这种情况下，通过使用上述制造薄膜图案的方法形成液晶显示面板。
图5是示出根据本发明一实施方式的液晶显示面板的薄膜晶体管阵列基板的平面图，图6是沿图5的I-I’线提取的薄膜晶体管阵列基板的截面图。
参照图5和图6，薄膜晶体管阵列基板包括：在下基板242上设置的栅图案；在下基板242上除了设置有栅图案的区域之外的区域处设置的有机材料图案230；在栅图案和有机材料图案230上设置的有机栅绝缘膜244；与栅线202交叉的数据线204，有机栅绝缘膜244设置在数据线204与栅线202之间；设置在栅线202与数据线204交叉处的薄膜晶体管206；设置在由栅线202与数据线204限定的单元区域中并与薄膜晶体管206相连接的像素电极218；以及 设置在像素电极218与前级栅线202重叠区域处的存储电容220。
栅图案包括：薄膜晶体管206的栅极208和与栅极208相连接的栅线202，并且有机材料图案230形成在与栅图案不重叠的区域处。
通过旋涂法涂布有机材料以形成有机栅绝缘膜244。这种有机栅绝缘膜补偿了具有不同厚度的栅图案与有机材料图案230之间的阶梯覆盖。此外，有机栅绝缘膜244使栅线202与数据线204电隔离。
薄膜晶体管206包括：与栅线202相连接的栅极208；与数据线204相连接的源极210；与像素电极218相连接的漏极212；以及与栅极208重叠并且在源极210与漏极212之间形成沟道的有源层214。有源层214与数据线204、源极210以及漏极212重叠。此外，有源层214包括源极210与漏极212之间的沟道部分。在有源层214上还形成与数据线204、源极210和漏极212欧姆接触的欧姆接触层248。这里，将有源层214和欧姆接触层248称为半导体图案247。
响应于施加至栅线202上的栅信号，薄膜晶体管206使施加至数据线204的像素电压信号充入像素电极218并保持。
像素电极218经由穿过保护膜250的接触孔216与薄膜晶体管206的漏极212相连接。像素电极218通过充入的像素电压信号相对于设置在上基板(未示出)上的公共电极产生电势差。由于介电各向异性，该电势差使薄膜晶体管阵列基板与上基板之间的液晶旋转，并且经由像素电极218向上基板透射由光源(未示出)输入的光。
存储电容220由前级栅线202和像素电极218形成。有机栅绝缘膜244和保护膜250位于栅线202与像素电极218之间。存储电容220能够稳定保持充入像素电极218中的像素电压，直到充入下一像素电压。
包括栅线202和栅极208的栅图案形成在薄膜晶体管阵列基板上。在这种情况下，通过图3A至图3C所示的薄膜图案制造方法来形成栅图案。因此，可省略去除光刻胶图案的剥离工艺，从而能够减少薄膜晶体管的整个制造成本和时间。
此外，不通过湿蚀刻工艺形成栅图案，从而与通过现有技术的湿蚀刻工艺提供的薄膜图案相比，能够减小误差和偏差。结果，当完成液晶显示面板以显示图像时，栅图案形成在适当的位置，从而防止光泄漏问题。
本发明利用有机栅绝缘膜244来去除由栅图案产生的阶梯覆盖。结果，能够防止在有机栅绝缘膜244上设置的数据线204等的断开或者缺陷。
下面将参照图7A至图7E说明形成图6中的薄膜晶体管阵列基板的方法。
参照图7A，通过使用图3A至图3C所示的方法，在下基板242上形成有机材料图案230、栅极208和栅线202。换句话说，通过光刻工艺形成有机材料图案230，形成液相的栅金属材料，并且去除位于有机材料图案上的栅金属材料。因此，栅极208和栅线202形成在不与有机材料图案230覆盖的区域中。
参照图7B，通过使用诸如旋涂法等方法在诸如栅极208和栅线202的栅图案以及有机材料图案230上涂布诸如丙烯酸基有机化合物、BCB、PFCB等有机绝缘材料。因此，在有机材料图案230和栅图案上形成有机栅绝缘膜244。
这里，可将图3A至图3C中使用的液相金属材料用作液相的栅金属材料。换句话说，液相的栅金属材料包括约10％至约40％的硝酸银AgNO3、约0.1％至约3％的还原剂、约5％至约20％的用于保护金属颗粒的材料以及约40％至约85％的溶剂。硼氢化钠NaBH4可用作还原剂，聚丙烯酸铵盐可用作用于保护金属颗粒的材料，而水可用作溶剂。
参照图7C，在设置有有机栅绝缘膜244的下基板242上顺序形成有源层214、欧姆接触层248和源/漏图案。
更详细地，通过诸如PECVD等的沉积技术，在设置有有机栅绝缘膜244的下基板242上顺序形成非晶硅层、掺杂有n+杂质的非晶硅层以及源/漏金属层。
通过光刻工艺，使用掩模在源/漏金属层上形成光刻胶图案。在这种情况下，该掩模使用在薄膜晶体管的沟道部分具有衍射曝光部分的衍射曝光掩模，从而使沟道部分的光刻胶图案具有比其余的源/漏图案部分更小的厚度。
接着，通过湿蚀刻工艺，使用光刻胶图案构图源/漏金属层，以形成包括数据线204、源极210和与源极210成为一体的漏极212的源/漏图案。
接着，通过干蚀刻工艺，使用同一光刻胶图案同时构图掺杂有n+杂质的非晶硅层和非晶硅层，以形成欧姆接触层248和有源层214。
此外，通过灰化工艺去除在沟道部分具有相对较小厚度的光刻胶图案，然后通过干蚀刻工艺蚀刻沟道部分的源/漏图案和欧姆接触层248。因此，源极210与漏极212电隔离，并且暴露沟道部分的有源层214。这里，将欧姆接触 层248和有源层214称为半导体图案247。
接着，通过剥离工艺去除源/漏图案部分上保留的光刻胶图案。
源/漏金属由钼、钛、钽、钼合金、铜和铝基金属等形成。
另一方面，在形成源/漏图案之前，可使用单独的掩模工艺形成半导体图案247。
参照图7D，在设置有源/漏图案的有机栅绝缘膜244上形成包括接触孔216的保护膜250。
通过诸如PEVCD等的沉积技术，在设置有源/漏图案的有机栅绝缘膜244上全部形成保护膜250。接着，通过光刻工艺和蚀刻工艺，使用掩模构图保护膜250，以形成暴露薄膜晶体管206的漏极210的接触孔216。
保护膜250由无机绝缘材料、或者诸如具有小介电常数的丙烯酸基有机化合物、BCB、PFCB等有机绝缘材料制成。
参照图7E，在保护膜250上形成像素电极218。
通过诸如溅射等沉积技术在保护膜250上全部设置透明电极材料。接着，使用掩模通过光刻工艺和蚀刻工艺构图透明电极材料，以形成像素电极218。像素电极218经由接触孔216与漏极212电连接。此外，有机栅绝缘膜244厚度相对较小的区域和保护膜250形成在像素电极218与前级栅线202之间以构成存储电容220。透明电极材料由氧化铟锡(ITO)、氧化锡(TO)以及氧化铟锌(IZO)之一制成。
这里，还可以通过图3A至图3C中所述的形成薄膜图案的方法来形成诸如数据线204、源极210和漏极212等的源/漏图案。
此外，制造薄膜图案的方法并不限于液晶显示器LCD，其可用于诸如场致发射显示器FED、等离子体显示面板PDP、电致发光EL等显示器件的工艺。
如上所述，制造薄膜图案的方法省略了用于去除光刻胶图案的剥离工艺，从而能够减少制造成本和时间。
在液晶显示面板及使用制造薄膜图案的方法来制造液晶显示面板的方法中，不通过湿蚀刻工艺来形成包括栅线和栅极的栅图案，从而与通过现有技术的湿蚀刻工艺提供的薄膜图案相比，可大大减小误差和偏差。因此，本发明在适当位置形成薄膜图案以提高薄膜图案的可靠性，并且在适当位置形成栅图案以防止光泄漏。
此外，根据本发明一实施方式的方法应用有机栅绝缘膜以去除由栅图案产生的阶梯覆盖。结果，能够防止在有机栅绝缘膜上提供的数据线等的断开或缺陷。
虽然本发明已通过附图所示的实施方式进行了说明，但是本领域的技术人员应理解，本发明不限于这些实施方式，而在不脱离本发明的精神范围内可以有各种变化或者修改。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求书及其等效物限定。
Claims (11)
1.一种液晶显示面板，包括：
栅图案，包括基板上的栅线和与该栅线相连接的栅极；
有机栅绝缘膜，设置在提供有该栅图案的基板上；
数据线，与该栅线交叉，并且所述有机栅绝缘膜设置在所述数据线与栅线之间；
薄膜晶体管，设置在所述数据线与栅线的交叉处；
像素电极，与所述薄膜晶体管相连接；以及
有机材料图案，设置在所述基板与有机栅绝缘膜之间，并且提供在除了栅图案之外的区域上。
2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述有机材料图案包括感光压克力。
3.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，所述栅图案包括硝酸银。
4.一种制造液晶显示面板的方法，该方法包括：
在基板上形成有机材料图案；
在与所述有机材料图案不重叠的区域中形成栅图案，该栅图案包括栅极和与栅极相连接的栅线；
在所述有机材料图案和栅图案上形成有机栅绝缘膜；
形成与所述栅线交叉的数据线，所述有机栅绝缘膜设置在所述数据线与栅线之间，并且形成位于所述数据线与栅线的交叉处的薄膜晶体管；以及
形成与所述薄膜晶体管相连接的像素电极。
5.根据权利要求4所述的制造液晶显示面板的方法，其特征在于，在所述基板上形成所述有机材料图案和所述栅图案包括：
在基板上形成所述有机材料图案；
在设置有所述有机材料图案的基板上形成液相的金属材料；
使该液相的金属材料硬化；以及
去除在该有机材料图案上形成的金属材料，并且使一些金属材料保留在与该有机材料图案不重叠的区域中。
6.根据权利要求5所述的制造液晶显示面板的方法，其特征在于，所述液相的金属材料通过喷雾法和旋涂法任意之一形成。
7.根据权利要求5所述的制造液晶显示面板的方法，其特征在于，所述液相的金属材料包括10％至40％重量分数的硝酸银AgNO3、0.1％至3％重量分数的还原剂、5％至20％重量分数的用于保护金属颗粒的材料以及40％至85％重量分数的溶剂，其中所述液相的金属材料的各组分的重量百分含量之和为100％。
8.根据权利要求7所述的制造液晶显示面板的方法，其特征在于，所述还原剂为硼氢化钠。
9.根据权利要求7所述的制造液晶显示面板的方法，其特征在于，所述用于保护金属颗粒的材料为聚丙烯酸铵盐。
10.根据权利要求7所述的制造液晶显示面板的方法，其特征在于，水用作所述溶剂。
11.根据权利要求5所述的制造液晶显示面板的方法，其特征在于，通过旋涂法，在所述有机材料图案和栅图案上形成所述有机栅绝缘膜。
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