有源矩陣型液晶顯示裝置及其製造方法
2023-09-18 04:54:55 2
專利名稱：有源矩陣型液晶顯示裝置及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種通過用開關元件驅動液晶來顯示圖像的有源矩陣型液晶顯示裝置及其製造方法。
近年來，利用液晶顯示圖像的顯示裝置已得到廣泛應用，因為它們擁有薄、重量輕且低電能消耗的優點，這正是利用CRT等的現有顯示技術所不具有的特徵。其中，特別是有源矩陣型液晶顯示裝置(以下稱作「AMTLCD裝置」)，為每個以矩陣形式布置的像素提供包含薄膜電晶體(以下稱作「TFT」)的開關元件，並且通過開關元件驅動液晶來顯示圖像。由於AMTLCD裝置顯示清晰圖像，幹擾少，近年來迅速得到利用，如用在筆記本個人電腦和車載導航裝置中進行顯示等。
下面，參照附圖描述現有的AMTLCD裝置實例。
圖2示出現有的具有TFT的AMTLCD裝置的陣列的一部分。
如圖2所示，現有的AMTLCD裝置包括(a)為TFT陣列一部分的作為絕緣透明基片的玻璃基片1；(b)兼作以矩陣形式排列在玻璃基片1上的TFT的柵極，並向該柵極提供掃描信號的掃描信號線2；(c)覆蓋在掃描信號線2上形成的作為第一絕緣層的第一絕緣膜，它用作對TFT柵極絕緣的柵絕緣膜3；(d)在TFT第一絕緣膜(即柵絕緣膜)3上形成的、用於形成TFT的信道區域的非晶矽膜4；(e)兼作與TFT的非晶矽膜4連接的源極、並用於提供圖像信號的視頻信號線5；(f)構成第二絕緣層的第二絕緣膜6，其是用作TFT的保護膜的鈍化絕緣膜；(g)以矩陣形式排列的多個像素電極7；(h)在開孔除去鈍化絕緣膜即第二絕緣膜6之後形成的接觸孔圖案8；(i)在開孔除去第一絕緣膜3的層之後的接觸孔圖案10；以及(j)漏極11。
在上述結構中(a)多個像素電極7以矩陣形式排列；(b)多個TFT也與像素電極7對應地以矩陣形式排列；(c)視頻信號線5還兼作與TFT的非晶矽膜4連接的源極，通過漏極11提供圖像信號給像素電極7；以及(d)第二絕緣膜6是用作TFT的保護膜的鈍化絕緣膜，並構成第二絕緣層。
對於上述構成的AMTLCD裝置，以下描述它是如何動作的。
現有的AMTLCD裝置以如下方式工作(a)首先把電壓加到掃描信號線2上；(b)藉助於該電壓在非晶矽膜4中形成TFT的信道；(c)當形成信道時，圖像信號從視頻信號線5通過TFT信道傳到漏極11；(d)圖像信號進一步傳輸到像素電極7；(e)通過在像素電極7、和在顏色過濾器(圖中未示出)上以平行面對方式形成的對置電極(圖中未示出)之間產生的電場，自由地改變在像素電極7和對置電極之間注入並保留的液晶的取向；從而(f)通過自由改變液晶取向可調整透光率。
通過上述動作產生所需要的圖像，顯示在AMTLCD裝置屏幕上。
在前述AMTLCD裝置中，在玻璃基片1上形成TFT的陣列的加工工藝是重複以下步驟的冗長複雜的工藝
(a)形成薄膜，隨後(b)通過光刻工藝形成樹脂圖案，(c)蝕刻除去不需要的薄膜部分，隨後(d)除去樹脂圖案。
通過減少光刻工藝的周期數，縮短整個製造工藝的研製周期，可降低產品成本和缺陷率。
在上述AMTLCD裝置製造工藝中，光刻工藝總共重複六次，它們是(a)用來形成掃描信號線2的圖案形成；(b)用來形成視頻信號線5和漏極11的圖案形成；(c)用來形成非晶矽膜4的圖案形成；(d)用來形成像素電極7的圖案形成；(e)為了實現寫掃描信號線2和視頻信號線5的安裝布線而除去鈍化絕緣膜6的圖案形成；(f)為了在掃描信號線2層和視頻信號線5層之間進行層變換而除去第一絕緣膜(柵絕緣膜)的圖案形成。
然而如上所述，在上述製造現有技術的AMTLCD裝置的方法中，重複光刻工藝的周期數有六個是必需的。因而，有這樣的問題光刻工藝是增加整個製造工藝成本的主要原因，因為它使全部工藝的製造周期變得冗長。
本發明目的在於解決現有技術中的前述問題，並提供一種AMTLCD裝置及其製造方法，該方法可減少在TFT陣列工藝中重複光刻工藝的周期數，並縮短包括上述工藝的整個工藝的製造周期，由此降低TFT陣列的整個製造工藝的成本。
為了實現上述目的，本發明的AMTLCD裝置及其製造方法是同時(即一次)完成以下步驟(a)為了實施寫掃描信號線和視頻信號線的安裝布線而開孔除去第二絕緣層的圖案形成；以及
(b)為了在掃描信號線層和視頻信號線層之間進行層變換而開孔除去第一絕緣層的圖案形成。
因此，在TFT陣列工藝中重複光刻工藝的周期數可減少到五次。另外，其特徵在於使用像素電極層將掃描信號線層和視頻信號線層電連接。
本發明AMTLCD裝置通過下述方式在屏幕上顯示圖像(a)在互相面對的絕緣透明基片之間夾持液晶；以及(b)通過對應於顯示圖像用掃描信號和圖像信號來驅動液晶，在上述屏幕上顯示圖像。
在AMTLCD裝置中，用於顯示圖像的多個像素在絕緣透明基片上以矩陣形式排列的陣列部分包括(a)至少以某種方式分別與所述像素對應的多個以矩陣形式排列的像素電極；(b)以由分別對應於所述像素電極的方式排列的薄膜電晶體構成的多個開關元件；(c)用於向所述多個開關元件的各個柵極提供掃描信號的多個掃描信號線；(d)多個視頻信號線，用於經所述多個開關元件的各個源極和漏極提供圖像信號給像素電極；(e)覆蓋在所述多個掃描信號線上、用作所述多個開關元件的柵極的絕緣膜的第一絕緣層；以及(f)覆蓋在所述多個視頻信號線上、用作多個開關元件的保護膜的第二絕緣層。
根據上述構成，本發明的有源矩陣型液晶顯示裝置為(a)像素電極的一部分通過在第二絕緣層內形成的接觸孔圖案與視頻信號線電導通，(b)且還通過在第一和第二絕緣層內形成的接觸孔圖案與掃描信號線電導通；以及(c)它通過用掃描信號和圖像信號驅動液晶來顯示圖像，
所述信號通過像素電極來通斷開關元件。
因此，本發明能減少重複TFT陣列工藝中光刻工藝的周期數，並縮短包括上述工藝的整個工藝的製造周期，從而降低TFT陣列的整個製造工藝的成本。
圖1示出本發明典型實施例的AMTLCD裝置及其製造方法；圖2示出現有的AMTLCD裝置及其製造方法。
以下，參照附圖具體地描述本發明典型實施例的AMTLCD裝置及其製造方法。
圖1示出本實施例的AMTLCD裝置的一部分，與表示現有技術裝置的圖2相同的元件採用相同的標號。
如圖1所示，本實施例的AMTLCD裝置包括(a)作為絕緣透明基片的玻璃基片1；(b)兼作以矩陣形式排列在玻璃基片1上的TFT的柵極並向該TFT的柵極提供掃描信號的掃描信號線2；(c)覆蓋在掃描信號線2上形成第一絕緣層的第一絕緣膜，作為與TFT柵極相對的柵絕緣膜3；(d)在TFT第一絕緣膜(即柵絕緣膜)3上形成的、用於形成TFT的信道區域的非晶矽膜4；(e)用於提供圖像信號的視頻信號線5，其同時也兼作與TFT的非晶矽膜4連接的源極；(f)構成第二絕緣層的第二絕緣膜6，其是用作TFT保護膜的鈍化絕緣膜；(g)以矩陣形式排列的多個像素電極7；(h)在開後除去作為第二絕緣膜6的鈍化絕緣膜之後形成的接觸孔圖案8；(i)像素電極7和掃描信號線2之間的接觸孔圖案9；以及
(j)與TFT的非晶矽膜4連接的漏極11。
在上述結構中(a)多個像素電極7以矩陣形式排列；(b)對應於像素電極7，多個TFT也以矩陣形式排列；(c)視頻信號線5還兼作與TFT非晶矽膜4連接的源極，通過漏極11向像素電極7提供圖像信號；(d)第二絕緣膜6為包含例如SiNx、SiO2、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺、聚醯胺或聚碳酸酯的膜或者它們的疊層膜；(e)像素電極7和漏極11通過接觸孔圖案8電連接。
示出本實施例的圖1在以下方面與示出現有技術實例的圖2不同。
區別在於掃描信號線2的層和視頻信號線5的層之間的電連接。如圖2所示，在過去，是在第一絕緣膜3層被除去之後形成接觸孔圖案10。然後在掃描信號線2和視頻信號線5之間直接進行電連接。
而在本實施例，如圖1的布線變換部分所示，通過在澱積第二絕緣膜6之後同時除去第一絕緣膜3和第二絕緣膜6，形成掃描信號線2上表面上的開孔。接觸孔圖案9在像素電極7和掃描信號線2之間形成，形成方式為在該表面開孔部分像素電極7的一部分和掃描信號線2是導通的。通過這樣形成，掃描信號線2和視頻信號線5通過像素電極7間接地形成電連接。
在本實施例中，同時(一次)完成以下步驟(a)為了裝配掃描信號線2和視頻信號線5而開孔除去作為第二絕緣膜6的鈍化絕緣膜，形成圖案；以及(b)為了在掃描信號線2層和視頻信號線5層之間進行層變換，而開孔除去作為第一絕緣膜3的柵絕緣膜，形成圖案。
因此，上述光刻工藝的周期數可減少到五次。這可縮短整個製造工藝的製造周期，由此降低整個工藝的成本。
如上述構成的AMTLCD裝置的陣列基片的製造方法包括以下步驟(a)首先，通過濺射成膜法澱積薄膜，在玻璃基片1上形成掃描信號線2；以及(b)通過光刻工藝和蝕刻工藝對掃描信號線2構圖。
通過重複進行澱積薄膜與用光刻工藝和蝕刻工藝對其構圖，本發明的這些工藝完成(a)形成非晶矽膜4；(b)形成視頻信號線5；(c)形成漏極11；以及(d)形成像素電極7。
如上所述，通過澱積第二絕緣膜6後同時除去第一絕緣膜3和第二絕緣膜6，在布線變換部分內形成掃描信號線2表面上的開孔。掃描信號線2和視頻信號線5成為，使得它們通過像素電極7間接地形成電連接。為了在上述構成的AMTLCD裝置內實施掃描信號線2和視頻信號線5之間的布線，同時(一次)完成以下步驟(a)為了除去鈍化絕緣膜而形成圖案；以及(b)為了在掃描信號線2層和視頻信號線5層之間進行層變換而開孔除去柵絕緣膜，形成圖案。
因此，光刻工藝的周期數可減少到五次。
結果，在其它地方需要的諸如薄膜澱積、光刻工藝、蝕刻工藝、清潔工藝等的許多工藝可在陣列工藝中大量減少。而且，陣列工藝的製造周期可大大地縮短，由此實現工藝成本的降低。
根據上述的本發明，同時(一次)完成下述步驟為了在掃描信號線和視頻信號線之間實施配線而除去第二絕緣層的圖案形成，以及為了在掃描信號線層和視頻信號線層之間進行層變換而除去第一絕緣層的圖案形成。由此可把TFT陣列工藝中光刻工藝的周期數減少到五次，同時可利用像素電極層在掃描信號線層和視頻信號線層之間形成電連接。
由此可實現TFT陣列工藝中光刻工藝的周期數的減少，並縮短包括上述工藝在內的整個工藝的製造周期，從而降低TFT陣列整個製造工藝的成本。
權利要求
1．一種有源矩陣型液晶顯示裝置，其中包括(a)用於向多個開關元件的各柵極提供掃描信號的多個掃描信號線；(b)用於通過所述多個開關元件的各源極和漏極向像素電極提供圖像信號的多個視頻信號線；(c)覆蓋在所述多個掃描信號線上、用於對所述多個開關元件的柵極絕緣的第一絕緣層；以及(d)覆蓋在所述多個視頻信號線上、用於對所述多個開關元件絕緣的第二絕緣層；且該液晶顯示裝置以如下方式構成(e)所述像素電極的一部分，通過在所述第二絕緣層上形成的接觸孔圖案與所述視頻信號線形成電導通，並且另一部分通過在所述第一和第二絕緣層上形成的另一接觸孔圖案與所述掃描信號線形成電導通。
2．如權利要求1所述的有源矩陣型液晶顯示裝置，其中所述第一絕緣層是包含半導體層的多層結構。
3．如權利要求1和2所述的有源矩陣型液晶顯示裝置，其中所述第二絕緣層是丙烯酸樹脂、聚醯亞胺、聚醯胺或聚碳酸酯的透明樹脂，或是包含這些樹脂的多層結構。
4．一種製造有源矩陣型液晶顯示裝置的方法，其中所述方法包括形成組成元件的工藝，該組成元件包括在陣列部分中的多個開關元件，該陣列部分具有多個在絕緣透明基片上以矩陣形式排列的圖像顯示像素，所述工藝包括(a)第一步驟通過有選擇地蝕刻，至少形成多個用於向所述多個開關元件的各柵極提供掃描信號並用作所述各個柵極的柵防真線的掃描信號線；(b)第二步驟形成所述多個開關元件的各信道部分；(c)第三步驟通過有選擇地蝕刻，形成多個用來經所述多個開關元件的各源極和漏極向所述像素電極提供所述圖像信號、並用作所述多個源極的源防真線的多個視頻信號線；(d)第四步驟，通過有選擇性地蝕刻包括覆蓋在所述多個掃描信號線上用於絕緣所述多個開關元件的柵極的絕緣膜、以及覆蓋在所述多個視頻信號線上用於保護所述多個開關元件的保護膜的各絕緣層，在所述多個掃描信號線和所述多個視頻信號線的表面上同時形成開孔；(e)第五步驟通過有選擇性地蝕刻而形成所述多個像素電極；以及(f)第六步驟在所述掃描信號線層和所述視頻信號線層中任一層上形成裝配端子，在其上部覆蓋所述像素電極層，並在其上部用各向異性導電膜壓制安裝。
5．如權利要求4所述的製造有源矩陣型液晶顯示裝置的方法，其中所述第一步驟至所述第六步驟以所述的順序實施。
全文摘要
同時進行用於開孔除去第二絕緣膜(6)以敷設掃描信號線(2)和視頻信號線(5)的圖案形成、以及開孔除去第一絕緣膜(3)以實現掃描信號線(2)層和視頻信號線(5)層之間的層變換的圖案形成。由此，TFT陣列工藝中光刻工藝的周期數減至五次。另外掃描信號線(2)層和視頻信號線(5)層之間通過像素電極(7)層實現電連接。
文檔編號G02F1/1368GK1317106SQ99810547
公開日2001年10月10日 申請日期1999年8月26日 優先權日1998年9月4日
發明者米倉廣顕, 石原伸一郎 申請人:松下電器產業株式會社