TWI494677B - 液晶顯示器的陣列基板及其製造方法 - Google Patents

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Description

液晶顯示器的陣列基板及其製造方法
本發明涉及一種液晶顯示器的陣列基板及其製造方法。本發明還涉及一種藉由在接觸孔中形成階差而防止配向膜的缺陷應用並且提高顯示品質的液晶顯示器的陣列基板及其製造方法。
通常，液晶顯示器利用液晶的光學各向異性和偏振特性。液晶具有薄且長的結構，並且在其分子排列中具有方向性。可以藉由向液晶施加電場來控制液晶分子的排列的方向。因此，當調整液晶的分子的排列方向時，可以改變液晶分子的排列，並且在液晶的分子排列的方向中藉由光學各向異性折射光線，從而顯示影像資訊。
目前，主動矩陣型液晶顯示器(AM-LCD)(以下稱之為「LCD」)由於其優良的解析度和視訊實現能力已引人注目，其中在該LCD中，薄膜電晶體和與該薄膜電晶體連接的像素電極以矩陣形式佈置。該LCD包括：一彩色濾光片基板，其中共同電極形成於該彩色濾光片基板上；一陣列基板，其中像素電極形成於該陣列基板上；以及液晶，填充於上部基板與下部基板之間。在這種LCD中，共同電極和像素電極藉由垂直施加的電場來驅動液晶，從而提供優良的穿透率、開口率等。
然而，藉由垂直施加的電場驅動液晶的缺點在於其視角特性不好。因而，為了克服該缺點，提出一種具有優良視角特性的面內場型液晶顯示器。在該面內場型液晶顯示器中，薄膜電晶體形成於基板上，藉由有機絕緣膜絕緣該薄膜電晶體，然後鈍化膜形成於共同電極與像素電極之間，以在共同電極與像素電極之間施加垂直和水平電場。然而，用於連接 薄膜電晶體與像素電極的接觸孔的深度相當大，因此配向膜可能不會擴散至接觸孔內。
第1圖為液晶顯示器的傳統陣列基板的剖面圖。第2a圖為液晶顯示器的傳統陣列基板的圖片，以及第2b圖為傳統液晶顯示器的圖片。
參考第1圖，有機絕緣膜10置於薄膜電晶體的汲電極5上。該有機絕緣膜10具有接觸孔，以暴露汲電極5。鈍化膜15置於有機絕緣膜10上，像素電極20經由接觸孔連接至汲電極5。
具有多個噴嘴的噴墨裝置可以用於形成配向層30。然而，因為噴墨裝置的噴嘴之間的間隔寬，自噴嘴噴出的油墨不是廣泛地擴散於配向層30上，因此不填充於接觸孔中。因此，在基板的整個表面上形成的配向膜30不是擴散至接觸孔中，而是停留在接觸孔周圍。因此，如第2a圖所示，當配向膜未擴散至接觸孔內時，在接觸孔周圍產生暗條紋。此外，如第2b圖所示，LCD的顯示品質惡化，如藉由配向膜30未覆蓋液晶顯示器的整個表面的區域之上出現的汙點。
本發明的實施例致力於提供一種液晶顯示器的陣列基板，其藉由降低接觸孔的表面區域來提高穿透率，並且可以解決與配向膜的未擴散相關的問題，以及製造該液晶顯示器的陣列基板的方法。
在一方面，提供一種液晶顯示器的陣列基板，包括：一基板，置於該基板上的一閘極線與一共同線；置於該閘極線與該共同線上的一閘極絕緣膜；置於該閘極絕緣膜上且面對該閘極線的一半導體層；置於該半導體層上的一源電極和一汲電極；置於該源電極與該汲電極上的一有機絕緣膜，包括：一第一接觸孔，暴露該汲電極且具有在該第一接觸孔的傾斜表面上形成的一階梯狀的階差；一共同電極，置於該有機絕緣膜上且連接至該共同線；一鈍化膜，置於具有該共同電極且經由該第一接觸孔接觸該汲電極的該基板上；以及一像素電極，置於該鈍化膜上以對應該共同電極，並且接觸該汲電極。
在另一方面，提供一種製造液晶顯示器的陣列基板的方法，該方法包括：形成一基板；在該基板上形成一閘極線和一共同線；在該閘極線與該共同線上形成一閘極絕緣膜；在該閘極絕緣膜上形成面對該閘極線的一半導體層；在該半導體層上形成一源電極與一汲電極；在該源電極與該汲電極上形成一有機絕緣膜，以暴露該源電極與該汲電極，其中形成暴露該汲電極的一第一接觸孔、及在該第一接觸孔的傾斜表面上形成一階差；在該有機絕緣膜上形成一共同電極，以與該共同線相連接；在具有該共同電極的該基板上形成一鈍化膜，以經由該第一接觸孔與該汲電極接觸；以及在該鈍化膜上形成一像素電極，以對應於該共同電極且接觸該汲電極。
5、119‧‧‧汲電極
10、125‧‧‧有機絕緣膜
15、130‧‧‧鈍化膜
20、135‧‧‧像素電極
30、150‧‧‧配向層
101‧‧‧基板
103‧‧‧閘極線
106‧‧‧閘極絕緣膜
107‧‧‧資料線
109‧‧‧共同線
115‧‧‧半導體層
117‧‧‧源電極
123‧‧‧共同電極
126‧‧‧光阻膜
200‧‧‧半色調光罩
251‧‧‧穿透部分
252‧‧‧半穿透部分
253‧‧‧遮光部分
Tr‧‧‧薄膜電晶體
CH1‧‧‧第一接觸孔
CH2‧‧‧第二接觸孔
CH3‧‧‧第三接觸孔
P‧‧‧子像素
所附圖式，其中提供關於本發明的進一步理解，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一同描述對於本發明的原則的解釋。圖式中：第1圖為液晶顯示器的傳統陣列基板的剖面圖；第2a圖為液晶顯示器的傳統陣列基板的圖片，以及第2b圖為傳統液晶顯示器的圖片；第3圖為顯示根據本發明示例性實施例之液晶顯示器的陣列基板的俯視圖；第4圖為沿第3圖I-I’和II-II’線的剖面圖；第5圖為第4圖CH1區域的放大示意圖；第6圖為顯示第4圖CH1區域的俯視圖的圖片；第7a圖至第7e圖為顯示根據本發明示例性實施例之製造液晶顯示器的陣列基板的方法的步驟的示意圖；第8a圖為顯示本發明的接觸孔的圖片；以及第8b圖為顯示第8a圖的接觸孔的圖片。
現在將參考所附圖式對本發明的實施例進行更加詳細的說明。無論在何處是可能的，相同的附圖標記在所附圖式中用於表示相同或相似的部件。
第3圖為顯示根據本發明示例性實施例之液晶顯示器的陣列基板的俯視圖。
參考第3圖，閘極線103置於基板(圖中未顯示)上，以在一方向上延伸，其中該基板包括複數個子像素P；以及資料線107，與閘極線103交錯。共同線109與閘極線103平行排列，並且與資料線107交錯。藉由閘極線103、資料線107、以及共同線109的交錯來定義顯示在第3圖中的子像素P。
薄膜電晶體Tr置於子像素P中，並且包括：閘電極(圖中未顯示)，連接至閘極線103；閘極絕緣膜(圖中未顯示)；半導體層(圖中未顯示)；源電極117，電性連接至資料線107；以及汲電極119，與源電極117分離。
雖然這些圖式說明薄膜電晶體具有U狀溝道形成區域，本發明並不侷限於此，並且該溝道形成區域可以具有I狀，作為一示例。此外，雖然這些圖式說明薄膜電晶體Tr以使閘極線103用作為閘電極，本發明並不侷限於此。例如，自閘極線103朝向子像素P突起的部分可以用作為閘電極。
在第3圖所示的子像素P中，指狀像素電極135經由第一接觸孔CH1連接至薄膜電晶體Tr的汲電極119。共同電極123置於對應於形成在子像素P上的像素電極135的位置。共同電極123可以具有例如矩形板狀。
共同電極123經由第三接觸孔CH3電性連接至共同線109，以被施加電壓。在本發明的實施例中，階差可以形成在薄膜電晶體Tr與像素電極135之間的有機絕緣膜(圖中未顯示)的第一接觸孔CH1中，或者形成在有機絕緣膜的其他部分或其他層上。階差的一示例為階梯狀的階差，該階梯狀的階差包括沿有機絕緣膜的傾斜表面的一個或多個階梯。此 外或擇一地，階差可以包括沿有機絕緣膜的多個改變或不同斜率，以促使及/或支持在第一接觸孔CH1或其他接觸孔之上的配向膜的塗覆。
現在將描述基於上述液晶顯示器的陣列基板的平面結構的剖面結構。
第4圖為沿第3圖I-I’和II-II’線的剖面圖。參考第4圖，根據本發明示例性實施例之液晶顯示器的陣列基板包括：閘電極103，置於基板101上，該閘電極103與在一方向中排列的閘極線(圖中未顯示)整合在一起。共同線109置於與閘電極103相同的平面上。
閘極絕緣膜106置於閘電極103和共同線109上，並且使閘電極103和共同線109絕緣。與閘電極103對應的半導體層115置於閘極絕緣膜106上。源電極117和汲電極119分別置於半導體層115的相對端。因此，形成薄膜電晶體Tr以包括閘電極103、半導體層115、源電極117、以及汲電極119。
用於保護和絕緣其下元件的有機絕緣膜125置於形成源電極117和汲電極119的基板101上。該有機絕緣膜125在陣列基板中具有大的相對厚度，並且形成以包括暴露汲電極119的第一接觸孔CH1。該第一接觸孔CH1允許及/或使像素電極135與汲電極119彼此接觸。
暴露共同線109的第三接觸孔CH3形成於有機絕緣膜125和閘極絕緣膜106中。矩形板狀共同電極123置於有機絕緣膜125上。共同電極123經由第三接觸孔CH3與共同線109接觸。
鈍化膜130置於形成共同電極123的基板101上。該鈍化膜130絕緣共同電極123，並且具有暴露部分汲電極119的第二接觸孔CH2。形成在鈍化膜130中的第二接觸孔CH2可以與形成在有機絕緣膜125中的第一接觸孔CH1部分地重疊。由第一接觸孔CH1和部分鈍化膜130暴露的部分汲電極119彼此接觸。因此，階差形成於有機絕緣膜125和鈍化膜130上。
像素電極135置於鈍化膜130上，以經由第一接觸孔CH1和第二接觸孔CH2而接觸汲電極119。像素電極135可以具有指狀，並且形成以對應共同電極123。因此，當驅動時，垂直電場和水平電場可以形成於像素電極135與共同電極123之間。
第5圖為第4圖CH1區域的放大示意圖。階差可以形成於暴露汲電極119的第一接觸孔CH1的傾斜表面上。參考第5圖，至少兩個階梯形成於第一接觸孔CH1的傾斜表面上。為了降低傳統接觸孔的深度，其中該傳統接觸孔的深度是相對大的，第一接觸孔CH1在增加尺寸的同時形成以具有階差，並且形成有機絕緣膜125以具有平緩斜率。例如，可以形成第一接觸孔CH1以具有大於先前技術中接觸孔的寬度。此外或擇一地，可以沿第一接觸孔CH1的傾斜表面形成一個或多個階差，以增加第一接觸孔CH1的寬度。在第5圖中，第一接觸孔CH1可以包括自有機絕緣膜125蝕刻及/或圖案化的部分。因此，在基板形成製程中在後期階段使用的配向膜150容易地擴散至第一接觸孔CH1。
第二接觸孔CH2形成於例如與第一接觸孔CH1不同的區域中，以與第一接觸孔CH1部分重疊，其中該第二接觸孔CH2形成於鈍化膜130中且形成於有機絕緣膜125上，以暴露汲電極119。第6圖為顯示包括第4圖CH1區域的俯視圖的圖片。如第6圖所示，當觀看第一接觸孔CH1和第二接觸孔CH2的平面形狀時，第一接觸孔CH1與第二接觸孔CH2彼此部分重疊。
因此，當鈍化膜130與藉由第一接觸孔CH1暴露的部分汲電極119接觸時，暴露有機絕緣膜125的傾斜部分的一部分。因此，從第5圖的CH2區域可以看出，另一階差可以形成於有機絕緣膜125與鈍化膜130之間，因而促使隨後的配向膜150的擴散。
如第5圖所示，配向膜150覆蓋於具有上述結構的液晶顯示器的陣列基板的步驟如下：配向膜150擴散於區域①中，因為鈍化膜130的表面為疏水性的；在區域②中擴散的配向膜150藉由重力而進入第一接觸孔CH1和第二接觸孔CH2；以及在區域③和④中擴散的配向膜150自鈍化膜130的表面向下連續地提供，以推出方式通過鈍化膜130的疏水表面，並且填充第一接觸孔CH1和第二接觸孔CH2。尤其是，配向膜150由於在有機絕緣膜125上形成的兩個階差(例如，階梯)而可以容易地擴散並且填充第一接觸孔CH1和第二接觸孔CH2。
如上所述，根據本發明示例性實施例之液晶顯示器的陣列基板具有如下優點：在塗覆配向膜時，藉由在有機絕緣膜的傾斜表面上形成多 個階梯而防止配向膜未擴散至接觸孔，其中像素電極藉由該接觸孔與汲電極接觸。
現在將描述根據本發明示例性實施例之製造第4圖的液晶顯示器的陣列基板的方法。第7a圖至第7e圖為顯示根據本發明示例性實施例之製造液晶顯示器的陣列基板的方法的步驟的示意圖。
參考第7a圖，在根據本發明示例性實施例之製造液晶顯示器的陣列基板的方法中，具有低電阻的金屬材料自包含有鋁(Al)、鋁合金、銅(Cu)、銅合金、鉻(Cr)、鉬(Mo)、以及鈦(Ti)的示例性群組中選擇，並且沉積在基板101上。金屬材料被圖案化以形成閘電極103和共同線109。
此後，藉由在閘電極103和共同線109上沉積氧化矽(SiOx)或氮化矽(SiNx)而形成閘極絕緣膜106。然後，例如藉由在基板101上沉積並且圖案化非晶矽來形成半導體層115。然後，從包含有鋁(Al)、鋁合金、銅(Cu)、銅合金、鉻(Cr)、鉬(Mo)、以及鈦(Ti)的示例性群組中選擇具有低電阻的金屬材料，並且將其沉積在具有半導體層115的基板101上。該金屬材料被圖案化以形成源電極117和汲電極119，其分別連接至半導體層115的相對端。閘極絕緣膜106被蝕刻，以暴露共同線109。
然後，參考第7b圖，光阻膜126可以塗覆於包含有源電極117和汲電極119的基板101上，如藉由旋塗方法。該光阻膜126為正性光阻膜，並且在光線照射時可以分解隨後消除。然後，包括穿透部分251、半穿透部分252、以及遮光部分253的半色調光罩200可以排列在具有光阻膜126的基板101上。然後UV射線可以照射至半色調光罩200。
然後，參考第7c圖，使用半色調光罩200藉由繞射曝光技術顯影光阻膜126，從而形成具有厚度差的有機絕緣膜125。更具體地，在使用半色調光罩200應用繞射曝光技術之後，面對遮光部分253的光阻膜126完全地保留，並且藉由繞射和傳送的光線將面對半穿透部分252的光阻膜126降低至較小厚度，例如，小於整個光阻膜的一半的較小厚度。在一些實施例中，該較小厚度可以大於整個光阻膜的一半。因此，階差(例如，斜率或階梯)形成於有機絕緣膜125上。在顯影和完全消除期間分解 面對穿透部分251的光阻膜126，從而暴露汲電極119的表面。以此方式，可以形成第一接觸孔CH1以包括一個或多個階梯狀的階差，並且在藉由上述分解光阻膜126時可以形成第一接觸孔CH1和階梯狀的階差。
因此，有機絕緣膜125具有暴露汲電極119的第一接觸孔CH1以及暴露共同線109的第三接觸孔CH3。
然後，從包含有ITO、IZO、ITZO、以及ZnO的示例性群組中選擇的透明導電材料沉積在具有第一接觸孔CH1和第三接觸孔CH3的基板101上，然後進行圖案化以形成共同電極123。該共同電極123具有板狀，並且形成以經由第三接觸孔CH3與共同線109接觸。
隨後，參考第7d圖，氧化矽(SiOx)或氮化矽(SiNx)沉積在具有共同電極123的基板101上，以形成鈍化膜130。然後，鈍化膜130被蝕刻，以形成暴露在有機絕緣膜125中形成的第一接觸孔CH1的第二接觸孔CH2。如前所述，第二接觸孔CH2與第一接觸孔CH1部分地重疊，因此，部分鈍化膜130形成以與汲電極119直接接觸。
然後，參考第7e圖，從包含有銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦錫鋅氧化物(ITZO)、以及氧化鋅(ZnO)的示例性群組中選擇的透明導電材料沉積在具有鈍化膜130的基板101上，然後進行圖案化以形成像素電極135。該像素電極135經由第一接觸孔CH1和第二接觸孔CH2與汲電極119直接接觸，並且在與共同電極123對應的區域中具有指狀。
可以塗覆聚醯亞胺於具有像素電極135的基板101上，以形成配向膜150。由於以液體形式塗覆聚醯亞胺，塗覆配向膜150，並且使其廣泛地擴散至基板101之上。由於在有機絕緣膜125上形成階梯狀的狀階差，更加完全地造成配向膜150的擴散，並且重力可以向下推動配向膜150至階差以填充接觸孔CH1和CH2。
如上所述，根據本發明示例性實施例之液晶顯示器的陣列基板及其製造方法具有如下優點：藉由在接觸孔中形成階差而防止配向膜的缺陷性擴散，其中像素電極藉由該接觸孔與汲電極接觸。因此，可以防止產生污點以及出現顯示品質惡化。
第8a圖為顯示本發明的一個或多個實施例的接觸孔的圖片。第8b圖為顯示第8a圖的接觸孔的圖片。參考第8a圖和第8b圖，可以觀察到指狀像素電極以及具有階差的第一接觸孔和第二接觸孔，尤其是，可以觀察到具有兩個階梯的有機絕緣膜。
本發明可以涉及高解析度垂直/水平電場型液晶顯示器，並且可以應用以產生提供非常高的解析度的顯示裝置。高解析度模型具有比非高解析度模型更多的像素。因而，該模型具有增加數量的接觸孔，像素電極和汲電極藉由該接觸孔彼此接觸，並且增加接觸孔佔據的區域的百分比。因此，本發明可以應用於高解析度顯示裝置，以增加配向膜之擴散的有效性。
雖然參考其大量說明性實施例描述本實施例，可以理解地是，在本發明的原則的精神和範圍內，熟悉本領域的技術人員可以設計實施例，並且做出大量其他修改。更加特別地，在本發明、所附圖式以及所附申請專利範圍的範圍內，可以對本發明的組合配置的元件部件及/或排列方式作出各種變換及修改。除對元件部件及/或排列方式作出各種變換及修改之外，替換使用對於熟悉本領域的技術人員而言也是顯而易見的。
101‧‧‧基板
103‧‧‧閘極線
106‧‧‧閘極絕緣膜
109‧‧‧共同線
115‧‧‧半導體層
117‧‧‧源電極
119‧‧‧汲電極
123‧‧‧共同電極
125‧‧‧有機絕緣膜
130‧‧‧鈍化膜
135‧‧‧像素電極
150‧‧‧配向層
CH1‧‧‧第一接觸孔
CH2‧‧‧第二接觸孔
CH3‧‧‧第三接觸孔

Claims (16)

  1. 一種液晶顯示器的陣列基板，包括：一基板；一閘極線和一共同線，置於該基板上；一閘極絕緣膜，置於該閘極線和該共同線上；一半導體層，置於該閘極絕緣膜上，並且面對該閘極線；一源電極和一汲電極，置於該半導體層上；一有機絕緣膜，置於該源電極和該汲電極上，包括一第一接觸孔，暴露該汲電極，並且具有在該第一接觸孔的傾斜表面上形成的一階梯狀的階差；一共同電極，置於該有機絕緣膜上，並且連接至該共同線；一鈍化膜，置於具有該共同電極的該基板上，並且經由該第一接觸孔與該汲電極接觸；以及一像素電極，置於該鈍化膜上，以對應於該共同電極，並且與該汲電極接觸，其中該鈍化膜在該第一接觸孔中曝露該有機絕緣膜之傾斜部分的一部份。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器的陣列基板，其中該鈍化膜包括：一第二接觸孔，暴露由該第一接觸孔暴露的該汲電極。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之液晶顯示器的陣列基板，其中該第一接觸孔和該第二接觸孔部分地重疊。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器的陣列基板，其中形成在該有機絕緣膜上的該階梯狀的階差包括多個階梯。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器的陣列基板，其中該共同電極經由穿過該有機絕緣膜和該閘極絕緣膜的一第三接觸孔與該共同線接觸。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器的陣列基板，進一步包括：一配向膜，形成在包含該像素電極的該基板的表面上，其中該配向膜至少覆蓋該第一接觸孔。
  7. 依據申請專利範圍第2項所述之液晶顯示器的陣列基板，進一步包括：一配向膜，形成在包含該像素電極的該基板的表面上，其中該配向膜形成在該第一接觸孔和該第二接觸孔之上。
  8. 一種製造液晶顯示器的陣列基板的方法，該方法包括：形成一基板；在該基板上形成一閘極線和一共同線；在該閘極線和該共同線上形成一閘極絕緣膜；在該閘極絕緣膜上形成面對該閘極線的一半導體層；在該半導體層上形成一源電極和一汲電極；在該源電極和該汲電極上形成一有機絕緣膜，以暴露該汲電極，其中形成該有機絕緣膜以暴露該汲電極包括：形成暴露該汲電極的一第一接觸孔；以及在該第一接觸孔的傾斜表面上形成一階梯狀的階差；在該有機絕緣膜上形成一共同電極，以與該共同線相連接；在具有該共同電極的該基板上形成一鈍化膜，以經由該第一接觸孔與該汲電極接觸，其中該鈍化膜在該第一接觸孔中曝露該有機絕緣膜之傾斜部分的一部份；以及在該鈍化膜上形成一像素電極，以對應於該共同電極並且與該汲電極接觸。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述之製造液晶顯示器的陣列基板的方法，其中形成該第一接觸孔包括：在該源電極和該汲電極上塗覆一光阻膜；分解部分該光阻膜，以形成該第一接觸孔。
  10. 依據申請專利範圍第9項所述之製造液晶顯示器的陣列基板的方法，其中分解部分該光阻膜以形成該第一接觸孔包括：經由一半色調光罩將光線施加於該光阻膜上，其中該半色調光罩包括一穿透部分，位於至少部分該汲電極之上。
  11. 依據申請專利範圍第8項所述之製造液晶顯示器的陣列基板的方法，其中在該有機絕緣膜上形成一階梯狀的階差包括：在該源電極和該汲電極上塗覆一光阻膜；分解部分該光阻膜，以在該有機絕緣膜上形成該階梯狀的階差。
  12. 依據申請專利範圍第11項所述之製造液晶顯示器的陣列基板的方法，其中分解部分該光阻膜以在該有機絕緣膜上形成該階梯狀的階差包括：經由一半色調光罩將光線施加於該光阻膜上，其中該半色調光罩包括一半穿透部分，其使光線分解部分該光阻膜。
  13. 依據申請專利範圍第8項所述之製造液晶顯示器的陣列基板的方法，其中形成該第一接觸孔和形成該階梯狀的階差同時發生。
  14. 依據申請專利範圍第8項所述之製造液晶顯示器的陣列基板的方法，進一步包括：在該有機絕緣膜中同時形成一第三接觸孔以及形成該第一接觸孔和該階梯狀的階差，該第三接觸孔暴露該共同線。
  15. 依據申請專利範圍第8項所述之製造液晶顯示器的陣列基板的方法，其中在形成該鈍化膜之時，該鈍化膜形成在具有該共同電極的該基板上，並且藉由蝕刻該鈍化膜形成一第二接觸孔，以暴露部分經由該第一接觸孔所暴露的該汲電極。
  16. 依據申請專利範圍第8項所述之製造液晶顯示器的陣列基板的方法，進一步包括：將一配向膜塗覆於具有該像素電極的該基板的整個表面。
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