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CN104749842B - 液晶显示设备及其制造方法 - Google Patents

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CN104749842B
CN104749842B CN201410858289.0A CN201410858289A CN104749842B CN 104749842 B CN104749842 B CN 104749842B CN 201410858289 A CN201410858289 A CN 201410858289A CN 104749842 B CN104749842 B CN 104749842B
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Abstract

液晶显示设备及其制造方法。一种液晶显示设备包括：栅极；栅绝缘层，其位于所述栅极上；有源层，其对应于所述栅极位于所述栅绝缘层上；源极和漏极，其位于所述有源层上；第一钝化层，其位于所述源极和所述漏极上；公共电极，其位于所述第一钝化层上；第二钝化层，其位于所述公共电极上，覆盖所述公共电极，并且具有以所述公共电极的厚度与所述第一钝化层分开的区域；像素电极，其位于所述第二钝化层上，并且通过漏接触孔连接到所述漏极；以及公共线，其位于与所述像素电极相同的层，并且连接到所述公共电极。

Description

液晶显示设备及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月31日提交的韩国专利申请No.10-2013-0169083的优先权，通过引用将其结合于此用于一切目的，如同全面在此阐述一样。
技术领域
本公开涉及先进的水平面内切换(AH-IPS)型液晶显示设备(LCD)及其制造方法。
背景技术
LCD使用液晶面板和背光单元来显示图像。现有地，使用扭曲向列(TN)型LCD。另选地，广泛使用了垂直取向(VA)型和面内转换(IPS)型LCD。
最近，开发了AH-IPS型LCD。AH-IPS型LCD提供比IPS型LCD好的视角和对比度。
图1是例示根据相关技术的AH-IPS型LCD的截面图。
参照图1，LCD包括阵列基板，阵列基板包括显示区OA和非显示区NA。
在阵列基板中，在基板10上形成有薄膜晶体管Tr、连接到薄膜晶体管Tr的像素电极52、以及公共电极51。在非显示区NA中，形成选通线(未示出)、数据线20、在选通线的端部的选通焊盘25和在数据线20的端部的数据焊盘26。
薄膜晶体管Tr包括栅极11、在栅极11上的栅绝缘层12、在栅绝缘层12上的有源层23、以及在有源层23上的源极22和漏极21。薄膜晶体管Tr具有逆交错结构(invertedstaggered structure)。另选地，薄膜晶体管Tr可以具有共面结构。
在薄膜晶体管Tr上形成有第一钝化层41和第二钝化层42。第二钝化层42用作平整层。当不需要平整时，第二钝化层42可以省略。
在第二钝化层42上形成有公共电极51。在公共电极51上形成第三钝化层43并且覆盖公共电极51。在第三钝化层43上形成有像素电极52。
在这个构造中，在公共电极51和像素电极52之间形成了边缘场，因而液晶分子的排列通过边缘场改变。
在相关技术LCD中，通过6或者7个那么多的掩模处理制造用于LCD的阵列基板。例如，用一个掩模处理来制造用于LCD的阵列基板以形成栅极11，用一个或者两个掩模处理来形成有源层23和源极22及漏极21，用一个掩模处理来对第一钝化层41和第二钝化层42构图，用一个掩模处理来形成公共电极51，用一个掩模处理来对第三钝化层43构图，以及用一个处理来形成像素电极。
因此，现有的AH-IPS型LCD的制造处理效率低并且制造成本增大。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种基本避免了由于现有技术的限制和缺点造成的一个或者更多个问题的液晶显示设备(LCD)。
本发明的优点是提供能够减少制造处理并降低成本的LCD。
本发明的其它特征及优点将在以下的说明书中进行阐述，并且一部分根据本说明书将是清楚的，或者可以从本发明的实践获知。本发明的这些和其它优点可以通过在书面说明书及其权利要求书及附图中具体指出的结构来实现和获得。
为了实现这些和其它优点，并且根据本发明的目的，如这里实施和广泛描述的，一种液晶显示设备包括：栅极；栅绝缘层，其位于所述栅极上；有源层，其对应于所述栅极位于所述栅绝缘层上；源极和漏极，其位于所述有源层上；第一钝化层，其位于所述源极和所述漏极上；公共电极，其位于所述第一钝化层上；第二钝化层，其位于所述公共电极上，覆盖所述公共电极，并且具有以所述公共电极的厚度与所述第一钝化层分开的区域；像素电极，其位于所述第二钝化层上，并且通过漏接触孔连接到所述漏极；以及公共线，其位于与所述像素电极相同的层，并且连接到所述公共电极。
在另一个方面，一种液晶显示设备包括：栅极；栅绝缘层，其位于所述栅极上；有源层，其对应于所述栅极位于所述栅绝缘层上；源极和漏极，其位于所述有源层上；第一钝化层，其位于所述源极和所述漏极上；第二钝化层，其位于所述第一钝化层上；公共电极，其位于所述第二钝化层上，并且露出所述第二钝化层的一部分；第三钝化层，其位于所述公共电极上，并且具有与所述第二钝化层分开的区域，其中所述公共电极不位于所述分开的区域；像素电极，其位于所述第三钝化层上，并且通过漏接触孔连接到所述漏极；以及公共线，其位于与所述像素电极相同的层，并且连接到所述公共电极。
在另一个方面，一种制造液晶显示设备的方法包括以下步骤：在基板上形成选通线、栅极和选通焊盘；在所述选通线、所述栅极和所述选通焊盘上形成栅绝缘层；在所述栅绝缘层上形成数据线、源极、漏极和数据焊盘；在所述数据线、所述源极、所述漏极和所述数据焊盘上形成第一钝化层；在所述第一钝化层上形成公共层；在所述公共层上形成第二钝化层；对所述第二钝化层进行第一干法蚀刻；对通过经第一干法蚀刻的所述第二钝化层所露出的所述公共层进行第一湿法蚀刻以形成公共图案；对所述栅绝缘层、所述第一钝化层和所述第二钝化层进行第二干法蚀刻；对通过经第二干法蚀刻的所述第二钝化层所露出的所述公共图案进行第二湿法蚀刻以形成公共电极；以及在所述第二钝化层上形成像素电极和公共线。
应当理解的是，前面的一般描述和后面的具体描述都是示例性和解释性的，并旨在对所要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，结合到本申请中且构成本申请的一部分，这些附图例示了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是例示根据相关技术的AH-IPS型LCD的截面图；
图2是例示根据本发明的实施方式的AH-IPS型LCD的截面图；以及
图3A到图3K是例示根据本发明的实施方式的制造LCD的方法的截面图。
具体实施方式
下面将详细描述示例性实施方式，在附图中例示出了其示例。在整个附图中可以用相同的附图标记代表相同或类似构件。
图2是例示根据本发明的实施方式的AH-IPS型LCD的截面图。
参照图2，LCD包括阵列基板，阵列基板包括用于显示图像的显示区OA和非显示区NA。显示区OA对应于像素区。
在阵列基板中，栅极111形成在基板110上的像素区中，栅绝缘层112形成在栅极111上，并且有源层123形成在栅绝缘层112上。源极122和漏极121形成在有源层123上并且彼此隔开。第一钝化层141和第二钝化层142形成在源极122和漏极121上。公共电极151形成在第二钝化层142上，并且第三钝化层143形成在公共电极151上。在第三钝化层143上形成有像素电极152。
栅极111、有源层123、以及源极122和漏极121形成薄膜晶体管Tr。当选通信号施加于栅极111时，薄膜晶体管Tr导通，并且提供到源极122的数据电压通过薄膜晶体管Tr施加于像素电极152。
栅极111可以从选通线(未示出)延伸，并且从连接到液晶面板的选通驱动器向栅极111提供选通信号。
栅极111可以优选地由不透明材料制成，因而可以遮挡有源层123的沟道免受背光。
源极122可以从数据线120延伸，并且从连接到液晶面板的数据驱动器向源极122提供数据电压。漏极121连接到像素电极152。
源极122和漏极121可以使用金属材料(例如铜(Cu))由单层结构形成。
另选地，源极122和漏极121可以具有多层结构，所述多层结构包括铜层和在铜层下方的其它金属层。为此，铜层对有源层123具有差的粘接性能，因而对有源层123具有较好的粘接性能的其它金属层被形成在铜层下方。
有源层123可以由非晶硅制成。另选地，针对有源层123，可以使用多晶硅或者氧化物半导体。
像素电极152可以由透明导电材料(例如，ITO、IZO、ITZO或者IGZO)制成。另选地，像素电极152可以具有使用不同导电材料的多层结构。例如，像素电极152可以包括透明导电材料层和具有较高导电性的金属材料层(诸如铜(Cu))。
像素电极152可以包括多个像素图案。像素电极152可以在每个像素区中包括多个图案。像素图案可以具有条形，并且在像素图案之间可以形成开口。
公共线153形成在第三钝化层142上。公共线153可以优选地与像素电极152形成在相同的层并且由相同材料形成。
公共线153连接到公共电极151并且用于向公共电极151传送公共电压。
公共电极151与像素电极152相对，第三钝化层143在二者之间。在像素区中，公共电极151具有基本上平板形状。公共电极151可以由透明导电材料(例如，ITO、IZO、ITZO或者IGZO)制成。
在非显示区NA中，形成数据线120、选通线、在数据线120的端部的数据焊盘126和在选通线的端部的选通焊盘125。
由与有源层123相同材料形成的半导体图案124可以形成在数据线120和数据焊盘126下方。
选通焊盘端子157可以形成在第三钝化层143上并且通过选通焊盘接触孔172连接到选通焊盘125。数据焊盘端子158可以形成在第三钝化层143上并且通过数据焊盘接触孔173连接到数据焊盘126。选通焊盘端子157和数据焊盘端子158可以由与像素电极152相同材料制成。
图3A到图3K是例示根据本发明的实施方式的制造LCD的方法的截面图。
参照图3A，在基板110上顺序形成第一金属层111a和第一光刻胶层(未示出)。包括透光部分O和阻挡部分C的第一光掩模M1设置在整个基板110上，并且进行曝光以形成对应于阻挡部分C的第一光刻胶图案P1。
第一光刻胶图案P1形成在形成有栅极、选通线和选通焊盘的区域上。
接着，参照图3B，使用第一光刻胶图案P1作为蚀刻掩模来蚀刻第一金属层111a以形成栅极111、选通线和选通焊盘125。
接着，去除第一光刻胶图案。接着，在具有栅极111、选通线和选通焊盘125的基板110上形成栅绝缘层112。
接着，参照图3C，在栅绝缘层112上顺序地形成半导体层131、第二金属层132和第二光刻胶层(未示出)。包括透光部分O、半透光部分H和阻挡部分C的第二光掩模M2设置在整个基板110的上方，并且进行曝光以形成第二光刻胶图案P2。第二光刻胶图案P2包括对应于阻挡部分C的第一图案P2a、和对应于半透光部分H的第二图案P2b。第二图案P2b具有小于第一图案P2a的厚度。
第一图案P2a形成在形成有数据线、源极和漏极以及数据焊盘的区域。第二图案P2b形成在形成有源极与漏极之间的有源层的沟道的区域。
接着，参照图3D，使用第二光刻胶图案P2作为蚀刻掩模蚀刻第二金属层132和半导体层131以形成源-漏图案、数据线120、数据焊盘126和在源-漏图案下方的有源层123。半导体图案124形成在数据线120和数据焊盘126下方。
接着，针对第二光刻胶图案P2进行灰化处理以去除第二图案P2b。在灰化处理之后，第一图案P2a保留。接着，使用第二图案P2b的灰化后的第二光刻胶图案作为蚀刻掩模蚀刻源-漏图案以形成彼此隔开的源极122和漏极121。在此情况下，在有源层123的在源极122和漏极121之间的一部分可以被部分地去除。
接着，第二图案P2b的第二光刻胶图案P2被去除。
接着，在具有源极122和漏极121的基板110上顺序地形成第一钝化层141、第二钝化层142、公共金属层160和第三钝化层143。
第二钝化层142用作平整层，使得第二钝化层142的上表面基本上是平坦表面。第二钝化层142可以省略。
公共层160可以优选地形成为大致在300埃到500埃之间的厚度。
接着，参照图3E，在第三钝化层142上形成第三光刻胶层(未示出)，接着使用包括透光部分O、半透光部分H和阻挡部分C的第三光掩模M3进行曝光。因此，第三光刻胶图案P3被形成。
第三光刻胶图案P3包括对应于阻挡部分C的第三图案P3a、和对应于半透光部分H的第四图案P3b。第四图案P3b的厚度小于第三图案P3a的厚度。
第四图案P3b形成在形成有公共接触孔的区域。第三光刻胶图案的去除部分(即，开口)形成在形成有漏接触孔、选通焊盘接触孔和数据焊盘接触孔的区域。第三图案P3a形成在除了第四图案P3b和第三光刻胶图案P3的去除部分之外的区域。
接着，参照图3F，使用第三光刻胶图案P3作为蚀刻掩模蚀刻第三钝化层143以在第三钝化层143中形成露出公共层160的孔。这个蚀刻可以优选地是干法蚀刻。该干法蚀刻不影响公共层160。该干法蚀刻是各向异性蚀刻。
接着，参照图3G，使用第三光刻胶图案P3作为蚀刻掩模蚀刻公共层160以形成公共图案161。这个蚀刻可以优选地是湿法蚀刻，并且该湿法蚀刻可以优选地使用包括草酸的蚀刻溶液。该湿法蚀刻是各向同性蚀刻。由于公共层160被湿法蚀刻，所以公共图案161具有底切形状，使得公共图案相对于第三钝化层143的相应侧表面具有凹进的侧表面。
接着，参照图3H，使用公共图案161作为蚀刻掩模蚀刻第二钝化层142、第一钝化层141和栅绝缘层112。这个蚀刻可以优选地是干法蚀刻，并且该干法蚀刻不影响公共图案161。在这个干法蚀刻处理中，第三钝化层143可以也被蚀刻，并且第三光刻胶图案可以被灰化。
关于以上蚀刻处理，在第三钝化层143的干法蚀刻中露出的公共层160的面积由第三钝化层143的蚀刻部分(即，开口)的宽度确定，并且第二钝化层142的在公共层160的湿法蚀刻中露出的部分被干法蚀刻。因此，通过调整公共层160的被蚀刻面积(即，公共图案161的面积)，第二钝化层142被以期望宽度被蚀刻。
通过图3H的蚀刻处理，栅绝缘层112、选通焊盘125、数据焊盘126和漏极121通过上方形成的孔露出。换句话说，露出漏极121的漏接触孔171、露出选通焊盘125的选通焊盘接触孔172、和露出数据焊盘的数据焊盘接触孔173被形成。
此外，第四焊盘P3b被去除，并且第三钝化层143的在第四图案P3b下面的部分被部分地去除。第三钝化层143的部分去除部分的厚度小于第三钝化层143的其它部分的厚度。
此外，第三钝化层143的围绕接触孔171、172和173的每个的侧表面相对于第二钝化层142的相应侧表面是凹进的。例如，第三钝化层143的侧表面相对于第二钝化层142的相应侧表面凹进了2μm或者3μm。这是因为第二钝化层142的蚀刻被公共图案161限制。
由于第二钝化层142和第三钝化层143被如上所述蚀刻，所以公共图案161的上表面通过第三钝化层143露出到外部。换句话说，公共图案161相对于第三钝化层143的侧表面突出。
接着，参照图3I，使用包括草酸的蚀刻溶液对公共图案161湿法蚀刻以形成公共电极151。接着，第三钝化层143被干法蚀刻以去除第三钝化层143的与第四图案P3b相对应的部分去除的部分，因而形成露出公共电极151的公共接触孔174。接着，第三光刻胶图案P3的第三图案P3a被去除。
进行湿法蚀刻使得公共电极151的侧表面相对于第三钝化层143和第二钝化层142的相应侧表面凹进。换句话说，公共电极151在第三钝化层143和第二钝化层142之间具有底切形状。
接着，参照图3J，在具有公共电极151的基板110上形成像素层165和第四光刻胶层(未示出)。包括透光部分O和阻挡部分C的第四光掩模M4设置在整个基板110上方，并且进行曝光以形成第四光刻胶图案P4。
像素层165沿着第三钝化层143和第二钝化层142的表面形成，并且接触公共电极151、漏极121、选通焊盘125和数据焊盘126。
由于公共电极151在漏接触孔171、选通焊盘接触孔172和数据焊盘接触孔173处具有底切形状，所以像素层165在接触孔171、172和173处不接触公共电极151，并且像素层165和公共电极151彼此分开。换句话说，在接触孔171、172和173处在公共电极151和像素层165之间不短路。
如上所述，公共层160(即，公共电极151)优选地具有300埃到500埃之间的厚度。
在公共电极151具有超过500埃的厚度的情况下，第二钝化层142和第三钝化层143分开超过500埃。在此情况下，像素层165可以在第二钝化层142和第三钝化层143之间的分开部分断开，因而可以发生像素电极、公共线、选通焊盘端子和数据焊盘端子之间的电断开。
在公共电极151具有低于300埃的厚度的情况下，第二钝化层142和第三钝化层143分开低于300埃。在此情况下，像素层165在第二钝化层142和第三钝化层143之间的分开部分可能不断开。然而，公共电极151的电阻会增大。结果，功耗会增大，并且公共电极151的电断开会发生。
因此，优选的是公共层160具有大约在300埃到500埃之间的厚度。
接着，参照图3K，使用第四光刻胶图案P4作为蚀刻掩模蚀刻像素层165。因此，形成通过漏接触孔171接触漏极121的像素电极152、通过公共接触孔174接触公共电极151的公共线153、通过选通焊盘接触孔172接触选通焊盘125的选通焊盘端子157、和通过数据焊盘接触孔173接触数据焊盘126的数据焊盘端子158。接着，去除第四光刻胶图案P4。
通过上述处理，能够制造用于LCD的阵列基板。将阵列基板与相对基板(例如，滤色器基板，之间夹着液晶层)连接，因而可制造LCD。
如上所述，可以用四个掩模处理制造阵列基板。具体地，通过形成具有底切形状的公共电极，用两个掩模处理完成形成薄膜晶体管之后的处理。因此，AH-IPS型LCD的制造处理可以有效地进行并且可以降低制造成本。
对于本领域技术人员而言，很明显，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明做出各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖本发明的落入所附权利要求及其等同物范围内的这些修改和变化。

Claims (6)

1.一种制造液晶显示设备的方法，所述方法包括以下步骤：
在基板上形成选通线、栅极和选通焊盘；
在所述选通线、所述栅极和所述选通焊盘上形成栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上形成数据线、源极、漏极和数据焊盘；
在所述数据线、所述源极、所述漏极和所述数据焊盘上形成第一钝化层；
在所述第一钝化层上形成公共层；
在所述公共层上形成第二钝化层；
对所述第二钝化层进行第一干法蚀刻；
对通过经第一干法蚀刻的所述第二钝化层所露出的所述公共层进行第一湿法蚀刻以形成公共图案；
对所述栅绝缘层、所述第一钝化层和所述第二钝化层进行第二干法蚀刻；
对通过经第二干法蚀刻的所述第二钝化层所露出的所述公共图案进行第二湿法蚀刻以形成公共电极；以及
在所述第二钝化层上形成像素电极和公共线。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一钝化层具有平坦上表面。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一钝化层具有多个钝化层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一钝化层的侧表面相对于所述第二钝化层的相应侧表面突出2μm到3μm。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述公共电极具有300埃到500埃之间的厚度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据线、所述源极、所述漏极和所述数据焊盘具有单层结构或者多层结构。
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