专利名称：液晶显示板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示(LCD)器件，尤其涉及一种LCD板及其简易制造方法。
背景技术：
液晶显示(LCD)器件通过选择性地改变LCD板内液晶材料的光透射比特性显示图像，所述LCD板具有按矩阵方式设置的多个像素。液晶材料的光透射比特性通过控制穿过液晶材料产生的电场的驱动电路(即，驱动液晶材料)而选择性变化。
LCD板通常包括TFT阵列基板、与其结合并相隔形成盒间隙的滤色片阵列基板。在盒间隙中分布有衬垫料，用以均匀地保持TFT阵列基板和滤色片阵列基板之间的距离，而液晶材料设置在包括衬垫料的盒间隙中。
TFT阵列基板一般包括栅线、与栅线交叉从而限定出像素区域的数据线、位于栅线和数据线交叉点上的开关器件(即TFT)、位于每一像素区域中并与每一TFT相连的像素电极以及其上涂覆的定向膜。栅线和数据线通过相应焊盘从驱动电路接收信号。TFT响应通过栅线传输的扫描信号，将来自相应数据线的像素信号传给相应的像素电极。
滤色片阵列基板一般包括设置在每一像素区域中的滤色片、分隔滤色片并反射外部光线的黑矩阵、向像素区域施加参考电压的公共电极以及其上涂覆的定向膜。
按照上面的结构，TFT和滤色片阵列基板通过密封剂结合在一起，然后将液晶材料注入盒间隙中，由此完成LCD板的制造。
用于制造上述TFT阵列基板的相关技术方法因为要涉及到需要多轮掩模工序的多种半导体加工技术而变得复杂，也比较昂贵。公知的是，一轮掩模工序需要多个子工艺，如薄膜淀积、清洗、光刻、蚀刻、光致抗蚀剂剥离、检测等。为了降低与制造TFT阵列基板相关的复杂度和成本，人们开发了许多方法以最大限度地减少所需的掩模工序。于是，已经开发出了四轮掩模工序，去掉了标准五轮掩模工序所必需的一轮掩模工序。
图1表示使用现有的四轮掩模工序制造的LCD器件的TFT阵列基板的平面图。图2表示沿图1所示的I-I’线提取的TFT阵列基板的截面图。
参照图1和图2，TFT阵列基板包括下基板42，其上设有栅线2、与栅线2交叉以限定多个像素区域的数据线4、位于栅线2和数据线4之间的栅绝缘膜44、设置在栅线2和数据线4的每一交叉点处的TFT6以及设置在每一像素区域的像素电极18。TFT阵列基板还包括位于像素电极18与前级栅线2相重叠的区域上的存储电容20、与栅线2相连的栅极焊盘26和与数据线4相连的数据焊盘34。
TFT6响应栅线2施加的栅信号，将施加给相应数据线4的像素信号充入并保持在像素电极18中。因此，每一TFT包括与相应栅线2相连的栅极8、与相应数据线4相连的源极10、与相应像素电极18相连的漏极12以及与栅极8重叠的有源层14。有源层14与数据线4、下数据焊盘电极36、存储电极22重叠，并且在也与有源层14重叠的源极11和漏极12之间限定一沟道。在有源层14上设有欧姆接触层48，其与数据线4、源极10和漏极12、下数据焊盘电极36和存储电极22欧姆接触。
每一像素电极18通过贯穿保护膜50形成的第一接触孔16与相应TFT6的漏极12相连。在工作过程中，在像素电极18和包括在上基板(未示出)中的公共电极之间产生电场。液晶材料具有特定的介电各向异性。因此，在存在电场的情况下，液晶材料内的分子发生旋转，使其自身在TFT阵列基板和滤色片阵列基板之间排列。所施加电场的大小决定了液晶分子的旋转程度。于是，光源(未示出)发出的光的各灰度级值通过改变所施加电场的大小由像素区域传出。
每一存储电容20由栅线2和与栅线2相重叠的部分存储电极22组成，其中这两个导体由栅绝缘膜44、有源层14以及欧姆接触层48隔开。像素电极18通过贯穿保护膜50形成的第二接触孔24与存储电极22相连。按照上面的结构，存储电容22能让充入像素电极18的像素信号得到均匀保持，直到下一像素信号充入像素电极18。
每条栅线2通过相应的栅极焊盘26与栅驱动器(未示出)相连。因此，栅极焊盘26由下栅极焊盘电极28和上栅极焊盘电极32组成。下栅极焊盘电极28是栅线2的延伸部分并通过贯穿栅绝缘膜44和保护膜50形成的第三接触孔30与上栅极焊盘电极32相连。
每条数据线4通过相应的数据焊盘34与数据驱动器(未示出)相连。因此，数据焊盘34由下数据焊盘电极36和上数据焊盘电极40组成。下数据焊盘电极36是数据线4的延伸部分并通过贯穿保护膜50形成的第四接触孔38与上数据焊盘电极40相连。
上面已经描述了TFT阵列基板，下面参照图3A到3D更详尽地描述按照现有技术的四轮掩模工序制造TFT阵列基板的方法。
参照图3A，在第一掩模工序中，在下基板42上形成包括栅线2、栅极8和下栅极焊盘电极28的栅金属图案。
具体而言，在下基板42的整个表面上利用例如溅射的淀积技术形成栅金属层。栅金属层由单层或双层的铬(Cr)、钼(Mo)或铝族金属等结构组成。然后利用光刻法和刻蚀技术并结合一叠置的第一掩模图案，对栅金属层构图，由此提供前述的栅金属图案。
接着参照图3B，在下基板42的整个表面之上和栅金属图案上涂覆栅绝缘膜44。在第二掩模工序中，在栅绝缘膜44上设置半导体图案和数据金属图案。半导体图案由有源层14和欧姆接触层48组成。数据金属图案由数据线4、源极10、漏极12、下数据焊盘电极36和存储电极22组成。
具体而言，栅绝缘膜44、第一和第二半导体层、以及数据金属层通过例如是等离子体增强型化学汽相淀积(PECVD)和溅射的淀积技术顺序地设置在下基板42的表面之上和栅金属图案上。栅绝缘膜44一般包括无机绝缘材料如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)。有源层14由第一半导体层形成并一般包括非掺杂非晶硅。欧姆接触层48由第二半导体层形成并一般包括n+掺杂非晶硅。数据金属层一般包括钼(Mo)、钛(Ti)和钽(Ta)。
然后在数据金属层上形成光致抗蚀剂膜，并利用第二掩模图案以光刻方式对其构图。具体而言，第二掩模图案是具有对应于后续要形成的TFT沟道区的衍射曝光区域的衍射曝光掩模。通过第二掩模图案曝光和显影产生光致抗蚀剂图案，其中，相对剩余在该沟道区域外部的区域内的那部分光致抗蚀剂膜的高度而言，剩余在对应于沟道区域的区域内的那部分光致抗蚀剂膜的高度比较低。
接着，将光致抗蚀剂图案用作掩模按湿法蚀刻工序对数据金属层构图以形成前述的数据金属图案(即，数据线4、源极10、漏极12以及存储电极22)，其中源极10和漏极12在对应于沟道区域的区域内彼此相连。接着，将光致抗蚀剂图案用作掩模按照干法蚀刻工序对第一和第二半导体层构图以形成有源层14和欧姆接触层48。
在形成有源层14和欧姆接触层48之后，利用灰化工序从对应于沟道区域的区域内去除高度较低的那部分光致抗蚀剂。执行灰化工序的同时，位于沟道区域外部的区域内的较厚光致抗蚀剂部分变薄，但其仍然保留。然后利用光致抗蚀剂图案作为掩模，以干法蚀刻工序蚀刻设置在沟道区域内的那部分数据金属层和欧姆接触层48。结果，暴露出沟道区域内的有源层14，源极10从漏极12断开，然后通过剥离工序去除剩余的光致抗蚀剂图案。
接着参照图3C，在下基板42的整个表面之上，在栅绝缘膜44、数据金属图案和有源层14上涂覆保护膜50。在第三掩模工艺中，分别形成贯穿保护膜50和栅绝缘膜44的第一到第四接触孔16、24、30和38。
具体而言，在下基板42的整个表面上以及在栅绝缘膜44、数据金属图案和有源层14上通过例如是等离子体增强型化学汽相淀积(PECVD)的淀积技术形成保护膜50。保护膜50一般包括无机绝缘材料如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)，或者介电常数低的有机材料如丙烯酸有机化合物、BCB(苯并环丁烯)或PFCB(全氟环丁烷)。然后在保护膜50上设置第三掩模图案，接着利用光刻法和刻蚀工序对保护膜50构图，以限定第一到第四接触孔16、24、30和38。
第一接触孔16贯穿保护膜50形成以暴露出漏极12，第二接触孔24贯穿保护膜50形成以暴露出存储电极22，第三接触孔30贯穿保护膜50和栅绝缘膜44形成以暴露出下栅极焊盘电极28，第四接触孔38贯穿保护膜50形成以暴露出下数据焊盘电极36。
下面参照图3D，在第四掩模工序中，在保护膜50上形成透明导电图案，该图案包括像素电极18、上栅极焊盘电极32和上数据焊盘电极40。
具体而言，在保护膜50的整个表面上和第一到第四接触孔16、24、30和38中通过例如溅射的淀积技术涂覆透明导电材料。透明导电材料一般包括氧化铟锡(ITO)、氧化锡(TO)、氧化铟锌(IZO)或氧化锌铟锡(ITZO)。在第四掩模工序中，利用光刻法和蚀刻技术对透明导电材料构图，以形成前述的透明导电图案(即，像素电极18、上栅极焊盘电极32和上数据焊盘电极40)。
于是，像素电极18通过第一接触孔16与漏极12电连接，同时通过第二接触孔24与存储电极22电连接。上栅极焊盘电极32通过第三接触孔30与下栅极焊盘电极28电连接，上数据焊盘电极40通过第四接触孔38与下数据焊盘电极36电连接。
虽然上述TFT阵列基板可利用四轮掩模工序形成，与以前公知的五轮掩模工序相比是有利的，但是，四轮掩模工序仍比较复杂，成本也高。
此外，按照前面所述的，LCD板包括能均匀地保持TFT阵列基板和滤色片阵列基板之间距离的衬垫料。按照惯例，衬垫料通常是球形衬垫料。但是，从根据液晶分配技术制造LCD板的发展趋势看，构图的衬垫料正日益代替球形衬垫料。构图的衬垫料设置在TFT阵列基板或滤色片阵列基板上，并与黑矩阵遮蔽的区域(即TFT、数据线和栅线)重叠，按照惯例，它们利用不用于形成TFT阵列基板的掩模工序制造。这样，当在TFT阵列基板上形成构图的衬垫料时，必需采用构图衬垫料的单独掩模工序，这增加了与LCD板制造有关的复杂性和成本。
最后，垂直对准(VA)模式的LCD包括将像素区域分成多个域的肋(rib)。每一肋一般都与像素电极重叠，以在每一域内使液晶分子沿不同的方向排列。因为VA模式LCD板的每一像素区域具有多个对准方向的多个域，因此，它们能以较宽视角显示图象。与构图的衬垫料类似，按照惯例，肋利用不用于形成TFT阵列基板的掩模工序制造。因此，当在TFT阵列基板上形成肋时，必需采用形成肋的单独掩模工序，这也增加了与LCD板制造有关的复杂度和成本。
为了实现正确的功能，当在滤色片阵列基板上形成肋时，肋的端部必需与TFT阵列基板精确隔开(或者当在TFT阵列基板上形成肋时，肋的端部必需与滤色片阵列基板精确隔开)。但是，构图的衬垫料必需既要与LCD板的TFT阵列基板接触，又要与滤色片阵列基板接触。结果，VA模式的LCD板一般要结合厚度不同的肋和构图的衬垫料，因此，无论要在哪个基板上形成肋和衬垫料，它们都必需在不同的掩模工艺中形成。与上面所述的类似，单独实施的构图衬垫料和肋独有的掩模工序增加了与制造VA模式的LCD板有关的复杂性和成本。
发明内容
因此，本发明涉及一种液晶显示(LCD)板及其制造方法，其基本上能克服由于现有技术的限制和缺点所导致的一个或多个问题。
本发明的一个优点是提供一种LCD板及其简易制造方法。
本发明的另一优点是提供一种LCD板及其制造方法，其结合了简易的构图衬垫料和肋的形成工艺。
本发明的附加优点、目的和特征将在后面的描述中得以阐明，通过以下描述，将使它们在某种程度上显而易见，或者可通过实践本发明来认识它们。本发明的这些目的和优点可通过书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和得到。
为了实现这些和其它优点，并依照本发明的目的，如具体和广义描述地，一种液晶显示板包括薄膜晶体管阵列基板；与薄膜晶体管阵列基板相粘接的滤色片阵列基板；位于薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板之间的构图衬垫料；以及位于薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板之间的肋。薄膜晶体管阵列基板包括位于第一基板上的栅线；与栅线交叉从而限定出像素区域的数据线；位于栅线和数据线之间的栅绝缘膜；位于栅线和数据线交叉点处的薄膜晶体管；位于基板上的保护膜；在保护膜和栅绝缘膜内限定的像素开口，其中像素开口与像素区域对齐；以及位于像素开口中的像素电极，其中像素电极与薄膜晶体管相连。构图衬垫料与至少一栅线、数据线和薄膜晶体管重叠，而肋与像素电极重叠，其由与构图衬垫料相同的层形成。此外，在薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板之间设有液晶材料。
按照本发明的一方面，构图衬垫料可位于保护膜之上；而肋位于像素电极之上。于是，构图衬垫料与滤色片阵列基板接触，而肋与滤色片阵列基板隔开预定距离。
按照本发明的另一方面，构图衬垫料和肋位于滤色片阵列基板之上。于是，构图衬垫料与薄膜晶体管阵列基板接触，而肋与薄膜晶体管阵列基板隔开预定距离。
按照本发明的再一方面，薄膜晶体管阵列基板包括栅极焊盘，具有与栅线相连的下栅极焊盘电极；贯穿保护膜和栅绝缘膜以暴露出下栅极焊盘电极的第一接触孔；以及位于第一接触孔内与下栅极焊盘电极接触的上栅极焊盘电极。
按照本发明的另一方面，薄膜晶体管阵列基板包括数据焊盘，具有与数据线相连的下数据焊盘电极；贯穿保护膜以暴露出下数据焊盘电极的第二接触孔；以及位于第二接触孔中与下数据焊盘电极相接触的上数据焊盘电极。
按照本发明的一方面，液晶显示板还包括存储电容，该电容由栅线和与该栅线重叠的上存储电极组成，其中栅绝缘膜位于栅线和上存储电极之间，并且上存储电极与像素电极相连。
按照本发明的原理，一种液晶显示板的制造方法包括在基板上形成与栅极相连的栅线；在基板上方、栅线和栅极上形成栅绝缘膜；在栅绝缘膜上形成半导体图案；在半导体图案上，形成与栅线交叉的数据线、与数据线相连的源极、以及与源极相对的漏极，其中通过栅线和数据线的交叉限定出像素区域，薄膜晶体管包括栅极、半导体图案、源极以及漏极；在基板的整个表面上形成保护膜；在像素区域内，贯穿保护膜和栅绝缘膜设置像素开口；在像素开口中形成像素电极，其中像素电极与漏极相连；形成与至少一栅线、数据线和薄膜晶体管重叠的构图衬垫料；以及形成与像素电极重叠的肋，其中构图衬垫料和肋的厚度相同。
按照本发明的原理，另一种液晶显示板的制造方法包括在基板上形成栅金属层；利用第一掩模对栅金属层构图，以形成栅线和栅极；在构图的栅金属层上形成栅绝缘膜、非掺杂非晶硅层、掺杂非晶硅层以及数据金属层；利用第二掩模对数据金属层、掺杂非晶硅层、非掺杂非晶硅层构图，以形成数据线、源极、漏极和半导体图案，其中薄膜晶体管包括栅极、半导体图案、源极和漏极；在基板的整个表面上形成保护膜；贯穿保护膜和栅绝缘膜利用第三掩模形成像素开口，在该像素开口内设置像素电极，其中像素电极与漏极相连；在基板的整个表面上形成绝缘层；以及利用第四掩模对绝缘层构图，以形成构图衬垫料和肋，其中构图衬垫料与至少一栅线、数据线和薄膜晶体管重叠，而肋与像素电极重叠。
按照本发明的原理，液晶显示板的又一制造方法包括形成薄膜晶体管阵列基板；提供滤色片阵列基板；在滤色片阵列基板上形成构图衬垫料；在滤色片阵列基板上形成肋，其中肋由与构图衬垫料相同的层构成。薄膜晶体管阵列基板可通过以下步骤形成在第一基板上形成栅线；形成与栅线交叉从而限定出像素区域的数据线；在栅线和数据线之间形成栅绝缘膜；在栅线和数据线的交叉点处形成薄膜晶体管；在薄膜晶体管上形成保护膜；在保护膜和栅绝缘膜内形成像素开口；在像素开口内形成像素电极，其中像素电极与薄膜晶体管接触；在像素电极上方形成定向膜。构图衬垫料与至少一栅线、数据线和薄膜晶体管重叠，而肋与像素电极重叠。
按照本发明的一个方面，像素开口和像素电极可通过以下步骤形成在保护膜上设置光致抗蚀剂图案；对通过光致抗蚀剂图案暴露出的保护膜和栅绝缘膜蚀刻，形成像素开口；在光致抗蚀剂图案上方和像素开口内设置透明导电层；以及去除光致抗蚀剂图案及其上面的透明导电层，形成像素电极。
按照本发明的另一方面，任何一前述方法都包括以下步骤形成与栅线相连的下栅极焊盘电极；形成贯穿保护膜和栅绝缘膜以暴露出下栅极焊盘电极的第一接触孔；以及在第一接触孔内形成上栅极焊盘电极，其中上栅极焊盘电极可由与像素电极相同的层形成。
按照本发明的又一方面，任何一前述方法都包括以下步骤形成与数据线相连的下数据焊盘电极；形成贯穿保护膜以暴露出下数据焊盘电极的第二接触孔；以及在第二接触孔内形成上数据焊盘电极，其中上数据焊盘电极可由与像素电极相同的层形成。
按照本发明的再一方面，任何一前述方法都包括以下步骤形成与栅线重叠的上存储电极，其中在栅线和上存储电极之间设有栅绝缘膜，并且上存储电极与像素电极相连。
按照本发明的又一方面，构图衬垫料与滤色片阵列基板接触，而肋与滤色片阵列基板隔开预定距离。
按照本发明的另一方面，构图衬垫料与薄膜晶体管阵列基板接触，而肋与薄膜晶体管阵列隔开预定距离。
要理解的是，前述描述和下面详细描述都是示例性和解释性的，意欲对所要求保护的本发明提供进一步的解释。
所包括的附图用于进一步理解本发明，其作为说明书的一部分，这些附图示出了本发明的实施例，并连同说明书一起用于解释本发明的原理，在附图中图1表示利用相关技术的四步掩模工艺制造的薄膜晶体管(TFT)阵列基板的剖视图；图2表示沿图1所示的线I-I’提取的TFT阵列基板的截面图；图3A到3D表示图2所示TFT阵列基板的制造方法；图4表示按照本发明第一实施例的液晶显示(LCD)板的部分平面图；图5表示沿图4所示的线III-III’、IV-IV’和V-V’提取的LCD板的截面图；图6A和6B分别表示用于制造图4和5所示LCD板的TFT阵列基板的方法的第一掩模工序的平面图和截面图；图7A和7B分别表示用于制造图4和5所示LCD板的TFT阵列基板的方法的第二掩模工序的平面图和截面图；图8A到8D具体表示用于制造图4和5所示LCD板的TFT阵列基板的方法的第二掩模工序的平面图和截面图；图9A和9B分别表示用于制造图4和5所示LCD板的TFT阵列基板的方法的第三掩模工序的平面图和截面图；图10A到10D具体表示用于制造图4和5所示LCD板的TFT阵列基板的方法的第三掩模工序的截面图；图11A和11B分别表示用于制造图4和5所示LCD板的TFT阵列的方法中的第四掩模工序的平面图和截面图；图12表示按照本发明第二实施例的LCD板的部分平面图。
具体实施例方式
现在对本发明的实施例作详细描述，其例子示于附图中。
图4表示按照本发明第一实施例的液晶显示(LCD)板的部分平面图。图5表示沿图4所示的线III-III’、IV-IV’和V-V’提取的LCD板的截面图。
参照图4和图5，LCD板包括薄膜晶体管(TFT)阵列基板100、与之结合并隔开从而限定盒间隙的滤色片阵列基板200。盒间隙的高度由位于TFT阵列基板100和滤色片阵列基板200之间的构图衬垫料127决定。在TFT阵列基板100和滤色片阵列基板200之间有液晶材料，这些液晶材料的排列特性可通过像素电极118上设置的肋125来区分。如图5所示，肋125与滤色片阵列基板200隔开预定距离D。于是，肋125的存在在一个像素区域内形成多个液晶取向的域，由此扩大了LCD板的视角。
按照本发明的原理，TFT阵列基板100例如包括位于下基板142上彼此交叉的栅线102和数据线104，以限定出多个像素区域；形成在栅线102和数据线104之间的栅绝缘膜144；位于栅线102与数据线104的每一交叉点处的薄膜晶体管106；以及设置在每一像素区域中的像素电极118。TFT阵列基板100还包括设置在上存储电极122与栅线102相重叠的区域内的存储电容120、与每一栅线102相连的栅极焊盘126以及与每一数据线104相连的数据焊盘134。上存储电极122与像素电极118相连。
TFT106响应提供给栅线102的栅信号，将施加给相应数据线104的像素信号充入并保持在像素电极118中。因此，每一TFT106都包括与相应栅线102相连的栅极108、与相应数据线104相连的源极110以及与相应像素电极118相连的漏极112。此外，每一薄膜晶体管106还包括与栅极108重叠的有源层114，该有源层通过栅绝缘膜144与栅极108绝缘。因此，在源极110和漏极112之间的部分有源层114中形成一沟道。在有源层114上形成欧姆接触层146，以与数据线104、源极110和漏极112实现欧姆接触。此外，有源层114和欧姆接触层146都与数据线104、下数据焊盘电极136和上存储电极122重叠。
按照本发明的原理，像素电极118设置在位于像素区域内贯穿保护膜150和栅绝缘膜144形成以暴露出部分下基板142的像素开口164内。像素电极118与该像素开口164内暴露出的部分漏极112相连，并可充入TFT106发出的像素信号，以与包括在滤色片阵列基板中的公共电极(未示出)一起产生电场。液晶材料133具有特定的介电各向异性。因此，在有电场存在时，液晶材料133中的分子就会旋转，从而使它们在TFT阵列基板和滤色片阵列基板之间排列。所加电场的大小决定了液晶分子的旋转程度。因此，通过改变所加电场的大小，由像素区域传送光源(未示出)所发光的各种灰度级值。
存储电容120包括下存储电极(即部分栅线102)和与下存储电极相重叠的部分上部存储电极122。上下存储电极彼此通过栅绝缘膜144、有源层114和欧姆接触层146隔开。像素电极118与像素开口164内暴露出的那部分上存储电极122相连。因此，存储电容120可使像素电极118内的充入信号得到稳定保持，直到下一像素信号充入。
栅线102通过栅极焊盘126与栅极驱动器(未示出)相连。按照本发明的一方面，栅极焊盘126包括与上栅极焊盘电极132相连的下栅极焊盘电极128。按照本发明的另一方面，下栅极焊盘电极128可从栅线102延伸。按照本发明的又一方面，上栅极焊盘电极132可通过贯穿保护膜150和栅绝缘膜144形成的第一接触孔130与下栅极焊盘电极128相连。
数据线104通过数据焊盘134与数据驱动器(未示出)相连。按照本发明的一方面，数据焊盘134包括与上数据焊盘电极140相连的下数据焊盘电极136。按照本发明的另一方面，下数据焊盘电极136可从数据线104延伸。按照本发明的又一方面，上数据焊盘电极140通过贯穿保护膜150形成的第二接触孔138与下数据焊盘电极136相连。
构图衬垫料127设置在保护膜图案150上，并设置在TFT阵列基板的布线区域内。因此，构图衬垫料127与TFT106、数据线104和/或栅线102重叠。
肋125设置在像素电极118上。按照本发明的一方面，像素电极118直接设置在下基板142上。按照本发明的另一方面，肋125可按照与形成构图衬垫料127相同的工艺设置。因此，由于布线区域内构图衬垫料127与下基板142之间的距离大于位于与下基板142直接接触的像素电极上的肋125与下基板142之间的距离，因此肋125与滤色片阵列基板200隔开预定距离D。例如，构图衬垫料127通过保护膜图案150、数据线(或栅线102或TFT106)、欧姆接触层146和有源层114以及栅绝缘膜144与下基板隔开，而肋125仅通过像素电极118与下基板142隔开。
尽管未特别指出，但是可在具有构图衬垫料127和肋125的TFT阵列基板上设置定向膜，用以向后续要提供的液晶材料133进行预定的排列。
滤色片阵列基板包括多个与每一像素区域对齐的滤色片，在视觉上将滤色片分开、用于反射外部光的黑矩阵，用于使滤色片的构形平坦化的外涂层，共同向每一像素区域中的液晶材料133提供参考电压的公共电极，以及在公共电极上涂覆的定向膜。
按照本发明的一方面，液晶材料133可在TFT阵列基板100与滤色片阵列基板200粘接之前直接分配到TFT阵列基板100上。按照本发明的另一方面，液晶材料133可在TFT阵列基板与滤色片阵列基板粘接后注入盒间隙中。在该注入完成后，要密封盒间隙。
按照本发明的原理，像素电极118、上栅极焊盘电极132以及上数据焊盘电极140可共同包括于透明导电图案。按照本发明的一方面，可按照掀离(lift-off)工序形成透明电极，在改工序中去除用于对保护膜150和栅绝缘膜144构图而使用的光致抗蚀剂图案。此外，构图衬垫料127和肋125可在同一掩模工序中同时形成。
上面相对图4和5描述了LCD板和TFT阵列基板，下面将更加详细地描述制造前述TFT阵列基板的方法。
图6A和6B分别是表示用于制造图4和5所示LCD板的TFT阵列基板的方法中的第一掩模工序的平面图和截面图。
参照图6A和6B，在第一掩模工序中，在下基板142上设置栅金属图案。按照本发明的一方面，栅金属图案例如包括栅线102、与栅线102相连的栅极108、以及下栅极焊盘电极128。
按照本发明的原理，栅金属图案可通过利用例如溅射的淀积技术在下基板142上淀积栅金属层形成。然后，利用第一掩模，通过光刻法和蚀刻技术对栅金属层构图，以形成前述的栅金属图案。按照本发明的一方面，栅金属包括以下材料，例如Cr、MoW、Cr/Al、Cu、Al(Nd)、Mo/Al、Mo/Al(Nd)或Cr/Al(Nd)等或者它们的组合物。
图7A和7B分别是表示用于制造图4和5所示LCD板的TFT阵列基板的方法中的第二掩模工序的平面图和截面图。
参照图7A和7B，在第二掩模工序中，在下基板142上以及栅金属图案上形成栅绝缘膜144，由有源层114和欧姆接触层146组成的半导体图案，以及由数据线104、源极110、漏极112、下数据焊盘电极136组成的数据金图案以及上存储电极122。
图8A到8D是具体描述图4和5所示LCD板的TFT阵列基板的制造方法中的第二掩模工序的截面图。
参照图8A，栅绝缘膜144设置在下基板142之上以及栅金属图案上面。按照本发明的一方面，栅绝缘膜144可按照淀积技术如PEVCD、溅射等形成。按照本发明的另一方面，栅绝缘膜144包括无机绝缘材料如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)。
接着，在栅绝缘膜144上顺序设置第一半导体层114A、第二半导体层146A以及数据金属层105。按照本发明的一方面，第一和第二半导体层114A和146A可按照例如PEVCD、溅射等的淀积技术形成。按照本发明的另一方面，第一半导体层114A包括未掺杂的非晶硅。按照本发明的又一方面，第二半导体层146A包括n+非晶硅。按照本发明的再一方面，数据金属层105包括以下金属例如Mo、Cu、Al、Cr等、或者它们的组合物。
然后在数据金属层105的整个表面上形成第一光致抗蚀剂膜，接着利用第二掩模图案通过光刻法对其构图。按照本发明的原理，例如可将第二掩模图案设置为局部曝光掩模。例如，第二掩模图案包括由适当的透明材料构成的掩模衬底、多个遮蔽区域和局部曝光区域(例如衍射区域或透射反射区域)。应当注意的是，没有遮蔽或局部曝光区域的掩模区域是曝光区域。
接着，借助第二掩模图案，第一光致抗蚀剂膜根据通过曝光区域和局部曝光区域的光被选择曝光，然后显影，由此形成第一光致抗蚀剂图案148，该图案在遮蔽和局部曝光区域之间有阶差(step difference)，而所述图案设置在后续要形成的包括栅极108的TFT的沟道区域内。因此，该沟道区域内的光致抗蚀剂图案的高度低于沟道区域外部的光致抗蚀剂图案的高度。
接着参照图8B，第一光致抗蚀剂图案148用作掩模，按照湿法蚀刻技术对数据金属层105构图，从而形成前述的数据金属图案(即，数据线104、源极110、漏极112、上存储电极122以及下数据焊盘电极136)，其中源极108和漏极110彼此在沟道区域内相连，上存储电极122与栅线102重叠。
接着，将第一光致抗蚀剂图案148用作掩模，按照干法蚀刻工序对第一和第二半导体层114A和146A构图，以分别形成有源层114和欧姆接触层146。按照本发明的一方面，构图的过程包括去除未被数据金属图案重叠的那部分有源层114A和欧姆接触层146A。
在形成有源层114和欧姆接触层146以后，按照利用氧(O2)等离子体的灰化工序去除高度较低的那部分第一光致抗蚀剂图案148(即，位于沟道区域内的那部分第一光致抗蚀剂图案148)。执行灰化工序的同时，较厚的那部分第一光致刻蚀图案148(即设置在沟道区域之外的那部分第一光致抗蚀剂图案148)变薄，但是仍保留。
参照图8C，以变薄的第一光致刻蚀图案148作为掩模，按照蚀刻工序去除沟道区域内的那部分数据金属图案和欧姆接触层146。结果，有源层114在沟道区域内暴露出来，源极110与漏极112断开连接。参照图8D，然后按照剥离工序去除剩余的第一光致抗蚀剂图案148。
图9A和9B分别是表示在用于制造图4和5所示LCD板的TFT阵列基板的方法中的第三掩模工序的平面图和截面图。
参照图9A和9B，在第三掩模工艺中，对保护膜150和栅绝缘膜144构图，然后形成前述的透明导电图案(即，像素电极118、上栅极焊盘电极132和上数据焊盘电极140)。按照本发明的原理，透明导电图案直接与保护膜150接触，但不与其上表面重叠。
图10A到10D具体示出了用于制造图4和5所示LCD板的TFT阵列基板的方法中的第三掩模工序的平面图和截面图。
参照图10A，在栅绝缘膜144的整个表面之上和数据金属图案上形成保护膜150。按照本发明的一方面，保护膜150包括无机绝缘材料如氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)等、或者它们的组合物；有机绝缘材料，如介电常数低的丙烯酸有机化合物、BCB(苯并环丁烯)、或者PFCB(全氟环丁烷)等、或者它们的组合物。
然后在保护膜150的整个表面上形成第二光致抗蚀剂膜，并且利用第三掩模图案按光刻法对其构图。例如，第三掩模图案包括由适当的透明材料构成的掩模衬底和被多个曝光区域隔开的多个遮蔽区域。接着，借助第三掩模图案将第二光致抗蚀剂膜对通过曝光区域的光曝光，然后显影，由此形成第二光致抗蚀剂图案152。按照本发明的原理，第二光致抗蚀剂图案152暴露出部分保护膜150。
参照图10B，以第二光致抗蚀剂图案152作为掩模，按照干法蚀刻工序去除被第二光致抗蚀剂图案152暴露出的那部分保护膜150和栅绝缘膜144(即，构图)。
因此，干法刻蚀之后，分别贯穿保护膜150和栅绝缘膜144形成像素开口164以及第一和第二接触孔130和138。例如，像素开口164贯穿保护膜150和栅绝缘膜144形成，其与最后要设置像素电极118的像素区域对齐。按照本发明的一方面，像素开口16164暴露出下基板142、漏极112以及上存储电极122。第一接触孔130贯穿保护膜150和栅绝缘膜144形成，其暴露出下栅极焊盘电极128。第二接触孔138贯穿保护膜150形成，其暴露出下数据焊盘电极136。
参照图10C，在TFT阵列基板和第二光致抗蚀剂图案152上设置透明导电材料154。按照本发明的一方面，透明导电材料154可依照例如溅射的淀积技术等设置。按照本发明的另一方面，透明导电材料154包括氧化铟锡(ITO)、氧化锡(TO)、氧化铟锌(IZO)、SnO2等、或者它们的组合物。
参照图10D，按照掀离工序同时去除第二光致抗蚀剂图案152以及其上的透明导电材料154，以形成透明导电图案，该图案包括像素电极118、上栅极焊盘电极132和上数据焊盘电极140。由此，透明导电图案直接与位于各孔中的保护膜150接触，但不与其上表面部分重叠。
图11A和11B分别是表示用于制造图4和5所示LCD板的TFT阵列基板的第四掩模工序的平面图和截面图。
参照图11A和11B，在第四掩模工序中，在TFT阵列基板100上形成构图衬垫料127和肋125。
例如，按照任何适宜的淀积或涂覆技术，在TFT阵列基板100之上以及保护膜150和像素电极118上形成绝缘层。按照本发明的原理，绝缘层包括任何适宜的无机或有机绝缘材料。
接着，利用第四掩模通过光刻法和蚀刻技术对绝缘层构图，以同时形成构图衬垫料127和肋125。按照本发明的一方面，利用第四掩模工序，构图衬垫料127形成在保护膜150上与布线区域(即栅线102、数据线104和/或TFT106)对齐。按照本发明的另一方面，还可利用第四掩模工序，在像素电极118上形成肋125。由于在布线区域上设置的结构的厚度与在像素区域内设置的结构的厚度的差别，构图衬垫料127与滤色片阵列基板200接触，而肋125则不与其接触。
图12表示按照本发明第二实施例的LCD板的部分平面图。
图12所示的LCD板及其制造方法在许多方面与图5所示的LCD板类似，其区别在于构图衬垫料127和肋125。因此，为了简明起见，下面仅更详细地讨论其与第一实施例LCD板的区别。
参照图12，构图衬垫料127和肋125设置在滤色片阵列基板200上。按照本发明的一方面，滤色片基板包括设有公共电极220的上基板210。相应地，构图衬垫料127和肋125设置在公共电极220上。按照本发明的一方面，构图衬垫料127可与TFT阵列基板的布线区域(即栅线102、数据线104和/或TFT106)对齐。按照本发明的另一方面，肋125与像素电极118对齐。由于在TFT阵列基板100的布线区域上形成的结构的厚度与在TFT阵列基板100的像素区域内形成的结构的厚度之间有差别，构图衬垫料127与TFT阵列基板100接触，而肋125则不与其接触。因此，肋125的存在可在一个像素区域内形成多个液晶取向的域，由此扩大了LCD板的视角。
要理解的是，第二实施例LCD板中的TFT阵列基板100可根据图6A到6D所概括描述的三轮掩模工序制造，而不是图6A到11B中所概括描述以及上面相对第一实施例的LCD板所讨论的四轮掩模工序。因此，与按照第一实施例的TFT阵列基板100相比，按照本发明第二实施例的TFT阵列基板100更易于制造，也更加便宜。
如上所述，本发明的原理结合了掀离工序以简化TFT阵列基板的制造工序，进而降低了制造成本，提高了TFT阵列基板的产量。此外，在布线区域和像素区域内设置的结构的厚度差异导致可按照同一掩模工序形成构图衬垫料127和肋125，从而进一步简化了制造工艺，降低了制造成本，提高了产量。
对本领域普通技术人员来说显而易见的是，可在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明作各种改进和变化。因此，只要本发明的这些改进和变化落在所附权利要求的范围或其等效范围内，本发明就涵盖了这些改进和变化。
权利要求
1.一种液晶显示板，包括薄膜晶体管阵列基板，其中该薄膜晶体管阵列基板包括位于第一基板上的栅线；与栅线交叉从而限定像素区域的数据线；位于栅线和数据线之间的栅绝缘膜；位于栅线和数据线交叉处的薄膜晶体管；位于基板之上的保护膜；在保护膜和栅绝缘膜内限定的像素开口，其中像素开口与像素区域对齐；以及位于像素开口中的像素电极，其中像素电极与薄膜晶体管相连；与薄膜晶体管阵列基板相粘接的滤色片阵列基板，其中滤色片阵列基板与薄膜晶体管阵列基板间隔开；位于薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板之间的构图衬垫料，其中构图衬垫料与至少一栅线、数据线和薄膜晶体管重叠；位于薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板之间的肋，其与像素电极重叠，其中构图衬垫料和肋由同一层形成；以及位于薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板之间的液晶材料。
2.根据权利要求1所述的液晶显示板，其特征在于所述构图衬垫料位于保护膜上；以及所述肋位于像素电极上。
3.根据权利要求2所述的液晶显示板，其特征在于所述构图衬垫料与滤色片阵列基板接触；以及所述肋与滤色片阵列基板隔开预定距离。
4.根据权利要求1所述的液晶显示板，其特征在于，所述构图衬垫料和肋位于滤色片阵列基板上。
5.根据权利要求4所述的液晶显示板，其特征在于所述构图衬垫料与表面晶体管阵列基板接触；以及所述肋与薄膜晶体管阵列基板隔开预定距离。
6.根据权利要求1所述的液晶显示板，其特征在于，所述薄膜晶体管阵列基板包括栅极焊盘，该栅极焊盘包括连接到所述栅线的下栅极焊盘电极；贯穿保护膜和栅绝缘膜的第一接触孔，暴露出下栅极焊盘电极；以及位于第一接触孔内的上栅极焊盘电极，其与所述下栅极焊盘电极接触。
7.根据权利要求1所述的液晶显示板，其特征在于，所述薄膜晶体管阵列包括数据焊盘，该数据焊盘包括与所述数据线相连的下数据焊盘电极；贯穿保护膜的第二接触孔，暴露出下数据焊盘电极；以及位于第二接触孔内的上数据焊盘电极，其与所述下数据焊盘电极接触。
8.根据权利要求1所述的液晶显示板，还进一步包括存储电容，该存储电容包括栅线；以及与所述栅线重叠的上存储电极，其中栅绝缘膜位于栅线和上存储电极之间，并且上存储电极与像素电极相连。
9.一种液晶显示板的制造方法，包括在基板上形成与栅极相连的栅线；在基板之上以及栅线和栅极上形成栅绝缘膜；在栅绝缘膜上形成半导体图案；在半导体图案上形成与栅线交叉的数据线、与数据线相连的源极、以及与源极相对的漏极，其中通过栅线和数据线的交叉限定像素区域，并且薄膜晶体管包括栅极、半导体图案、源极和漏极；在基板的整个表面上形成保护膜；在像素区域内贯穿保护膜和栅绝缘膜形成像素开口；在像素开口内形成像素电极，其中像素电极与漏极相连；形成与至少一栅线、数据线和薄膜晶体管重叠的构图衬垫料；形成与像素电极重叠的肋，其中构图衬垫料和肋具有相同厚度。
10.一种液晶显示板的制造方法，包括在基板上形成栅金属层；利用第一掩模对栅金属层构图，以形成栅线和栅极；在构图的栅金属层上形成栅绝缘膜、非掺杂非晶硅层、掺杂非晶硅层以及数据金属层；利用第二掩模对数据金属层、掺杂非晶硅层和非掺杂非晶硅层构图，以形成数据线、源极、漏极和半导体图案，其中薄膜晶体管包括栅极、半导体图案、源极和漏极；在基板的整个表面上形成保护膜；在像素区域内，利用第三掩模形成贯穿保护膜和栅绝缘膜的像素开口，在像素开口内形成像素电极，其中像素电极与漏极相连；在基板的整个表面上形成绝缘层；以及利用第四掩模对绝缘层构图，以形成构图衬垫料和肋，其中构图衬垫料与至少一栅线、数据线和薄膜晶体管中重叠，肋与像素电极重叠。
11.一种液晶显示板的制造方法，包括形成薄膜晶体管阵列基板，其中薄膜晶体管阵列基板的形成包括在第一基板上形成栅线；形成与栅线交叉以限定像素区域的数据线；在栅线和数据线之间形成栅绝缘膜；在栅线和数据线的交叉点处形成薄膜晶体管；在薄膜晶体管上形成保护膜；在保护膜和栅绝缘膜内形成像素开口；在像素开口内形成像素电极，其中像素电极与薄膜晶体管接触；以及在像素电极上形成定向膜；提供滤色片阵列基板；在滤色片阵列基板上形成构图衬垫料，其中构图衬垫料与至少一栅线、数据线和薄膜晶体管重叠；在滤色片阵列基板上形成肋，其中该肋与像素电极重叠并且该肋由与构图衬垫料相同的层形成；粘接薄膜晶体管阵列基板与滤色片阵列基板；以及将液晶注入到粘接的薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板之间。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述形成像素开口和像素电极的步骤包括在保护膜上设置光致抗蚀剂图案；对通过光致抗蚀剂图案暴露出的保护膜和栅绝缘膜进行蚀刻以形成像素开口；在光致抗蚀剂图案之上并在像素开口之内设置透明导电层；以及去除光致抗蚀剂图案以及其上的透明导电层，从而形成像素电极。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述像素开口和像素电极的步骤包括在保护膜上形成光致抗蚀剂图案；对通过光致抗蚀剂图案暴露出的保护膜和栅绝缘膜蚀刻，以形成像素开口在光致抗蚀剂图案之上并在像素开口之内设置透明导电层；以及去除光致抗蚀剂图案以及其上的透明导电层，从而形成像素电极。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述像素开口和像素电极的步骤包括在保护膜上形成光致抗蚀剂图案；对通过光致抗蚀剂图案暴露出的保护膜和栅绝缘膜蚀刻，以形成像素开口；在光致抗蚀剂图案之上并在像素开口之内设置透明导电层；以及去除光致抗蚀剂图案以及其上的透明导电层，从而形成像素电极。
15.根据权利要求9所述的方法，还进一步包括形成与栅线相连的下栅极焊盘电极；形成贯穿保护膜和栅绝缘膜以暴露出下栅极焊盘电极的第一接触孔；以及在第一接触孔内形成上栅极焊盘电极，其中上栅极焊盘电极与像素电极为同一层。
16.根据权利要求10所述的方法，还进一步包括形成与栅线相连的下栅极焊盘电极；形成贯穿保护膜和栅绝缘膜以暴露出下栅极焊盘电极的第一接触孔；以及在第一接触孔内形成上栅极焊盘电极，其中上栅极焊盘电极与像素电极为同一层。
17.根据权利要求11所述的方法，还进一步包括形成与栅线相连的下栅极焊盘电极；形成贯穿保护膜和栅绝缘膜以暴露出下栅极焊盘电极的第一接触孔；以及在第一接触孔内形成上栅极焊盘电极，其中上栅极焊盘电极与像素电极为同一层。
18.根据权利要求9所述的方法，还进一步包括形成与数据线相连的下数据焊盘电极；形成贯穿保护膜以暴露出下数据焊盘电极的第二接触孔；以及在第二接触孔内形成上数据焊盘电极，其中上数据焊盘电极与像素电极为同一层。
19.根据权利要求10所述的方法，还进一步包括形成与数据线相连的下数据焊盘电极；形成贯穿保护膜以暴露出下数据焊盘电极的第二接触孔；以及在第二接触孔内形成上数据焊盘电极，其中上数据焊盘电极与像素电极为同一层。
20.根据权利要求11所述的方法，还进一步包括形成与数据线相连的下数据焊盘电极；形成贯穿保护膜以暴露出下数据焊盘电极的第二接触孔；以及在第二接触孔内形成上数据焊盘电极，其中上数据焊盘电极与像素电极为同一层。
21.根据权利要求9所述的方法，还进一步包括形成与所述栅线重叠的上存储电极，其中栅绝缘膜位于栅线和上存储电极之间，并且上存储电极与像素电极相连。
22.根据权利要求10所述的方法，还进一步包括形成与所述栅线重叠的上存储电极，其中栅绝缘膜位于栅线和上存储电极之间，并且上存储电极与像素电极相连。
23.根据权利要求11所述的方法，还进一步包括形成与所述栅线重叠的上存储电极，其中栅绝缘膜位于栅线和上存储电极之间，并且上存储电极与像素电极相连。
24.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述构图衬垫料与滤色片阵列基板接触；以及所述肋与滤色片阵列基板隔开预定距离。
25.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述构图衬垫料与滤色片阵列基板接触；以及所述肋与滤色片阵列基板隔开预定距离。
26.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述构图衬垫料与薄膜晶体管阵列基板接触；以及所述肋与薄膜晶体管阵列基板隔开预定距离。
全文摘要
本发明公开了一种可按简易方法制造的液晶显示(LCD)板。该LCD板包括薄膜晶体管(TFT)阵列基板，该薄膜晶体管阵列阵列基板具有栅线，与之彼此交叉以限定像素区域的数据线，位于栅线和数据线的交叉点处的TFT，保护膜，以及与TFT相连、位于像素开口内的像素电极，其中所述像素开口设置在像素区域并且通过贯穿保护膜和栅绝缘膜形成。一滤色片阵列基板与该TFT阵列基板相粘接。在TFT阵列基板和滤色片阵列基板之间设有构图衬垫料，该构图衬垫料与至少一栅线、数据线和薄膜晶体管重叠。肋由与构图衬垫料相同的层形成并且与像素电极重叠。在LCD板中设有液晶材料。
文档编号H01L29/786GK1619391SQ20041008864
公开日2005年5月25日 申请日期2004年11月10日 优先权日2003年11月10日
发明者柳洵城, 张允琼, 赵兴烈 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社