专利名称：液晶显示器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示(LCD)器件及其制造方法，特别涉及一种具有顶栅结构薄膜晶体管(TFT)和通过减少制造TFT的掩模数量来简化制造方法的LCD器件。
背景技术：
对便携式信息显示装置的需求迅速的增长，导致积极研发薄平板显示(FPD)。如今这些薄FPD正在代替CRT(阴极射线管)。在这些FPD中，由于LCD器件能提供极好的色彩，高分辨率以及相对更好的图像质量，所以LCD器件被广泛的应用于笔记本电脑，台式电脑显示器等。典型的，LCD是通过控制液晶分子的光学各向异性来显示图像。
液晶显示面板包括第一基板(滤色基板)和第二基板(阵列基板)，以及在滤色基板和阵列基板之间形成液晶层。在LCD器件中，薄膜晶体管通常被用作开关器件。非晶硅薄膜或多晶硅薄膜用作所TFT的沟道层。在LCD器件制造中，需要经过多轮掩模工序或光刻工序来制造包括TFT在内的LCD器件。因此，减少掩模工序数量，有利于提高产量。
下面将参照图1说明现有技术的LCD器件结构。图1所示为现有技术LCD的阵列基板平面图。当N条栅线与M条数据线交叉时，实际的LCD器件包括M×N个像素，但为了方便，图1中仅示出了一个像素。
如图所示，在阵列基板10上，栅线16沿水平方向排列，数据线17沿垂直方向排列。由栅线16和数据线17的交叉限定像素区。TFT在栅线16和数据线17交叉部分形成TFT(开关器件)。在每一个像素区中形成像素电极18。所述TFT包括与栅线16相连的栅极21，与数据线17相连的源极22，以及与像素电极18相连的漏极23。该TFT还包括用于将所述栅极21和所述源/漏极22和23绝缘开的第一绝缘膜(未示出)和第二绝缘膜(未示出)，以及有源区20’，其中当在栅极21上施加栅电压时，该有源层20’在所述源和漏极22和23之间形成导电沟道。
贯穿第一和第二绝缘膜形成第一接触孔40A，并且源极22在一个第一接触孔40A内与有源区20’的源区电连接。相似地，在漏极23上形成具有第二接触孔40B的第三绝缘膜(未示出)，从而使得漏极23与像素电极18在第二接触孔40B内电连接。
下面通过参考图2A到2H，说明上述阵列基板的制造工序。图2A到2H所示为沿图1I-I’线的截面图，用于说明图1中阵列基板制造工序。使用非晶硅作为沟道层的非晶硅TFT形成TFT。另外，非晶硅TFT包括具有栅极形成在部分沟道层之上的顶栅结构的TFT。
如图2A所示，在基板10上顺序形成非晶硅薄膜20和n+型非晶硅薄膜30。之后，如图2B所示，选择性地构图非晶硅薄膜20和n+型非晶硅薄膜30，以形成有源层20’和n+型非晶硅薄膜图形30’。n+型非晶硅薄膜图形30’保留在有源层20’上。
接着，如图2C所示，通过光刻工序(第二掩模工序)选择性地构图n+型非晶硅图形30’以形成第一欧姆接触层30A和第二欧姆接触层30B。
然后，如图2D所示，在已经形成了有源层20’的基板10的整个表面上顺序沉积第一绝缘膜15A和导电金属材料。之后，通过光刻工序(第三掩模工序)选择性地构图导电金属材料以在部分有源层20’上形成栅极21。
接着，如图2E所示，在包括栅极21的基板10的整个表面上沉积第二绝缘膜15B。然后，通过光刻工序(第四掩模工序)去除第一和第二绝缘膜15A和15B的一部分，形成一对暴露出部分欧姆接触层30A和30B的第一接触孔40A。
并且，如图2F所示，在基板10的整个表面上沉积导电金属材料，并通过光刻工序(第五掩模工序)进行构图，以形成源极22和漏极23。该源极22在第一接触孔40A内与第一欧姆接触层30A电连接。相似的，该漏极23在第一接触孔40A内与第二欧姆接触层30B电连接。并且，构成源极22的导电金属层的一部分沿着一方向延伸形成数据线17。
随后，如图2G所示，在基板10的整个表面上沉积第三绝缘膜15C，然后通过光刻工序(第六掩模工序)进行构图，以形成暴露出部分漏极23的第二接触孔40B。
最后，如图2H所示，在包括所述第三绝缘膜15C在内的基板10的整个表面上沉积透明导电金属材料，并通过光刻工序(第七掩模工序)构图，以形成像素电极18。该像素电极18在第二接触孔40B内与漏极23电连接。
如上所述，总共需要七轮光刻工序制造包括具有顶栅结构TFT在内的现有技术阵列基板。需要七轮光刻工序以构图有源层、欧姆接触层、栅极、第一接触孔、源/漏极、第二接触孔以及像素电极。
光刻工序将掩模图形转移到沉积在基板上的薄膜上，从而，形成所需的图形。一些典型的光刻工序包括感光液的涂布，曝光和显影工序。结果，这些光刻工序减少了产量并增加了制造有缺陷的TFT的可能性。
另外，设计来形成图案的掩模很贵，从而当在制造过程中使用过多的掩模，制造成本就会相应增加。
发明内容
因此，本发明提供了一种能够避免由于现有技术的限制和缺点所引起的一个或多个问题的液晶显示器件及其制造方法。
本发明的一个目的在于提供在制造具有顶栅结构薄膜晶体管阵列基板时可以减少掩模使用次数的一种LCD器件及其制造方法。尤其是，通过在一个接触孔内同时连接漏极和欧姆接触层、以及漏极和像素电极，来减少总的掩模数量。
本发明的另一目的在于提供一种在将顶栅结构TFT应用在柔性基板上的液晶显示(LCD)器件。
本发明的其他特征和优点将在以下的说明书中描述，并且它们的一部分变得很明显，或者可以通过本发明的实践学会。通过说明书及其权利要求书以及附图特别指出的结构，本发明的这些目的和其他优点得以实现和得到。
为了实现根据本发明目的的这些和其他优点，如同具体和广义描述的一样，一种液晶显示(LCD)器件的制造方法包括提供第一和第二基板；在第一基板上形成有源层以及在有源层上形成第一和第二欧姆接触层；在所述第一基板上形成第一绝缘膜；在所述第一基板上形成栅极；在所述第一基板上形成第二绝缘膜；在所述第一基板上形成像素电极；在所述第一基板上形成第三绝缘膜；去除第一到第三绝缘膜的一部分形成第一和第二接触孔，其中该第一接触孔暴露出部分第一欧姆接触层，以及该第二接触孔暴露出部分第二欧姆接触层；形成在第一接触孔内与第一欧姆接触层电连接的源极；形成在第二接触孔内与第二欧姆接触层和像素电极电连接的漏极；并且粘接所述第一和第二基板。
另一方面，一种液晶显示(LCD)器件，包括位于第一基板上的有源层；位于该有源层上的第一和第二欧姆接触层；位于第一基板上的第一绝缘膜；位于第一基板上的栅极；位于第一基板上的第二绝缘膜；位于像素区的像素电极；位于第一基板上的第三绝缘膜；贯穿第一到第三绝缘膜形成的第一和第二接触孔，其中第一和第二欧姆接触层的预定部分被暴露出；在第一接触孔内与第一欧姆接触层电连接的源极，其中该源极的一部分延伸形成数据线；在第二接触孔内与第二欧姆接触层和像素电极电连接的漏极；以及粘接在第一基板上的第二基板。
另一方面，一种液晶显示(LCD)器件的阵列基板包括位于基板上的数据线和栅线；通过所述数据线和栅线交叉部分限定的像素区；位于像素区内的像素电极；在数据线和栅线交叉处形成的薄膜晶体管，其中源极在第一接触孔内与第一欧姆接触层电连接，以及漏极在第二接触孔内与第二欧姆接触层和像素电极电连接。
应该理解，前面的概括性描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，意欲对所请求保护的本发明提供进一步解释。
所包括用来提供对本发明进一步理解且包括在本说明书内构成本说明书一部分的附图，示出了本发明的各实施例，并且连同说明书一起用来解释本发明的原来。这些附图中图1所示为现有技术LCD器件阵列基板的平面图；图2A到2H所示为制造图1中现有技术阵列基板的现有制造工序的截面图；图3所示为根据本发明一示例性实施方式的LCD器件的示例性阵列基板的平面图；图4A到4E所示为沿图3的线III-III’的截面图，用于说明图3中示例性阵列基板的示例性制造工序；图5A到5E所示为图3中示例性阵列基板的示例性制造工序的平面图；以及图6A到6D所示为详细说明使用衍射(狭缝)曝光形成图4A中有源层和第一和第二欧姆接触层的第一掩模工序的截面图。
具体实施例方式
下面参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。图3所示为根据本发明示例性实施方式的LCD器件的示例性阵列基板的平面图。实际的LCD器件包括由N条栅线和M条数据线交叉所限定的M×N个像素。然而，为了方便，图3中仅示出了包括具有顶栅结构薄膜晶体管(TFT)的一个像素。
在第一示例性实施方式中，TFT中的沟道层由非晶硅薄膜形成。然而，本发明并不限定只能使用非晶硅薄膜，其他适合的材料例如多晶硅薄膜也可以用作沟道层。在第一示例性实施方式中具有顶栅结构的TFT包括在部分沟道层上方形成的栅极。
如图3所示，阵列基板110包括水平设置的栅线116和垂直设置的数据线117，以及由栅线116和数据线117交叉部分限定的像素区。作为开关器件的TFT形成于栅线116和数据线117的交叉处。像素电极118形成在像素区内并与TFT电连接。像素电极118和位于滤色基板(未示出)上的公共电极一起驱动液晶分子(未示出)。
TFT包括与栅线116相连接的栅极121，与数据线117相连接的源极122，以及与像素电极118相连接的漏极123。另外，该TFT还包括用于将栅极121与源/漏极122和123绝缘的第一到第三绝缘膜(未示出)。第一到第三绝缘膜(未示出)也将栅极121与有源层120’绝缘。当栅电压施加在栅极121上时，有源层120’是源极122和漏极123之间形成的导电沟道。
源极122在第一接触孔140A内与有源层120’的第一欧姆接触层(未示出)电连接。并且，漏极123在第二接触孔140B内与有源层120’的第二欧姆接触层(未示出)电连接。第一和第二接触孔140A和140B都是贯穿第一到第三绝缘膜形成的。与此同时，源极122的一部分沿一方向延伸形成数据线117的一部分。漏极123的一部分在第二接触孔140B内通过直接与像素电极118接触与像素电极118电连接。在这种情况下，第一和第二接触孔140A和140B通过同一掩模工序同时形成。
在本发明的第一示例性实施方式中，由于通过使漏极123在第二接触孔140B内与第二欧姆接触层电连接以及同时使漏极123在第二接触孔140B内与像素电极118电连接，所以可以减少用于制造TFT的掩模数量。
图4A到4E所示为沿图3的线III-III’的截面图，用于说明图3中示例性阵列基板的示例性制造工序。图5A到5E所示为图3中示例性阵列基板的示例性制造工序的平面图。如图4A和5A所示，在基板110上形成由硅薄膜形成的有源层120’和由n+非晶硅薄膜形成的欧姆接触层130A和130B。有源层120’和第一和第二欧姆接触层130A和130B是通过光刻工序形成的(第一掩模工序)。基板110是由透明材料如玻璃制成的。位于有源层120’上的欧姆接触层130A和130B分别位于有源层120’的左右两边。欧姆接触层130A和130B在源/漏极(将要说明)和有源层120’之间形成欧姆接触。
在基板110上沉积由氧化硅(SiO2)形成的缓冲层，然后，在缓冲层上形成有源层120’。该缓冲层在制造工序中阻止了存在于玻璃基板中的杂质如钠(Na)渗透到上层。另外，有源层120’和欧姆接触层130A和130B可以通过狭缝(衍射)曝光的单一掩模工序形成，这将参考图6A到6F详细描述。
图6A到6D所示为详细说明采用衍射(狭缝)曝光形成图4A中有源层120’和第一和第二欧姆接触层的第一步掩模工序的截面图。如图6A所示，在基板110的整个表面上顺序沉积非晶硅薄膜120和n+型非晶硅薄膜130。接着，在基板110的整个表面上沉积由感光材料如光刻胶制成的感光膜170。
如图6B所示，光通过具有狭缝区域的狭缝掩模180照射在感光膜170上。该狭缝掩模180包括了透射全部光线的第一透射区(I)，透射部分光线的第二透射区(II)，以及阻挡全部照射光线的阻挡区(III)。光透过掩模180照射在感光膜170上。
狭缝掩模180的第二透射区(II)具有狭缝结构。通过第二透射区(II)的光线照射量小于通过第一透射区(I)的光线照射量。这样，当感光膜170经过曝光和显影时，对应于狭缝掩模180的狭缝区(II)部分的感光膜170的厚度与对应于狭缝掩模180的第一透射区(I)和阻挡区(III)部分的感光膜170的厚度不同。
如果正光刻胶被用作感光膜170，那么保留在狭缝区(II)上的感光膜厚度比保留在阻挡区(III)上的感光膜厚度要薄。而且，如果负光刻胶被用作感光膜170，那么保留在狭缝区(II)上的感光膜厚度比保留在透光区(I)上的感光膜厚度要薄。在所述第一示例性实施方式中，使用正光刻胶。然而，本发明不限于与此，也可以使用负光刻胶。
随后，如图6C所示，在相应的阻挡区(III)和第二透射区(II)部分形成各自具有不同厚度的感光膜图案170A和170B。然而，对应于第一透射区(I)部分的感光膜被完全除去，暴露出n+型非晶硅薄膜130的表面。
之后，通过保留下来的感光膜图形170A’作为掩模选择性地去除下层的n+型非晶硅薄膜图形130’的一部分。在作为源/漏极的有源层120’上形成第一欧姆接触层130A和第二欧姆接触层130B。另外，有源层120’的一预定部分成为在源/漏极和有源层120’之间的欧姆接触。通过这种方式，有源层120’和欧姆接触层130A和130B能使用狭缝曝光的单一掩模工序形成。这样，可以省略一轮掩模工序，并减少了总的掩模数量。然而，本发明不限于采用单一掩模工序形成有源层120’以及第一和第二欧姆接触层130A和130B。如果需要，有源层120’以及第一和第二欧姆接触层130A和130B可以通过分开的掩模工序形成，即，通过两轮掩模工序形成。
如图4B和5B所示，在包括有源层120’的基板110的整个表面上顺序沉积第一绝缘膜115A和第一导电金属材料。通过光刻工序(第二掩模工序)选择性地构图第一导电金属材料，以在有源层120’的一部分上方形成栅极121。与此同时，栅线116与栅极121电连接。第一导电金属材料包括低电阻不透明导电材料例如铝(Al)，铝合金，钨(W)，铜(Cu)，铬(Cr)，钼(Mo)或者其他适合的材料。
在图5B到5E中，为了方便，省略了有源层120’上形成的欧姆接触层130A和130B。接着，如图4C和5C所示，在包括栅极121和栅线116的基板110的整个表面上沉积第二绝缘膜115B。在基板110的整个表面上沉积第二导电金属材料，然后，通过光刻工序(第三掩模工序)选择性地构图，以在像素区形成像素电极118。第二导电金属材料包括具有极好透光性的透明导电材料如氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)。
接着，如图4D和5D所示，在包括像素电极118的基板的整个表面上沉积第二绝缘膜。通过光刻工序(第四掩模工序)去除第一到第三绝缘膜115A到115C的一部分，以形成暴露出欧姆接触层130A和130B的一部分的第一和第二接触孔140A和140B。
通过第二接触孔140B暴露出的第二欧姆接触层130B的一部分是由像素电极118确定的。具体地说，在刻蚀绝缘膜时，像素电极118被用作掩模。因此，当接形成触孔140A和140B时，形成第二接触孔140B从而使部分像素电极118被部分地暴露出并直接与漏极接触。
之后，如图4E和5E所示，在基板110的整个表面上沉积第三导电金属材料，然后通过光刻工序(第五掩模工序)进行构图，以形成在第一接触孔140A内与第一欧姆接触层130A连接的源极122以及在第二接触孔140B内与第二欧姆接触层130B连接的漏极123。与此同时，构成源极122的导电金属层的一部分沿一方向延伸形成数据线117。
如上所述和如图4E所示，漏极123与第二欧姆接触层130B，以及漏极123与像素电极118都在第二接触孔140B内电连接。这样，就不需要用附加的掩模工序以形成暴露出部分漏极123的接触孔。而且，由于漏极123在第二接触孔140B内直接与部分像素电极118相连接，这样，可能省略一轮掩模工序。
如上所述，总共采用五轮光刻工序制造本发明第一示例性实施方式中包括具有顶栅结构的TFT的示例性阵列基板。该五轮光刻工序分别用于构呼有源层120’，欧姆接触层130A和130B，栅极121，像素电极118，第一和第二接触孔140A和140B，以及源/漏极122和123。有源层120’和欧姆接触层130A和130B是通过同一轮掩模工序形成的，从而可以省略接触孔形成工序。因此，相对于现有技术制造工序来说，可以省略两轮掩模工序。因此，简化的制造工序可以增加产量和减少制造成本。
具有顶栅结构的TFT能很容易地应用于使用塑料基板而非玻璃基板的柔性显示器件中。在使用塑料基板的柔性显示器件中，工序温度很重要。在执行制造工序时，塑料基板会发生变形。尤其是，基板变形的最坏情况发生在形成有源层的时候。
这样，通过应用顶栅结构，在该结构中导致基板最坏变形的有源层形成在基板的最下层，在后续的制造工序中，基板上的变形量减小。因此，执行制造工序时不会发生未对准。
柔性显示器件被预见成为显示领域中即将来临的技术。下面将详细描述本发明的第二示例性实施方式中的示例性柔性显示器。该柔性显示器被称为卷曲显示并在柔性薄基板如塑料上实现。即使当柔性显示器被弯曲或像纸一样的折叠，所述柔性的特征防止显示器的损坏。现在，有机EL(电致发光)和具有厚度为1mm或者更薄的LCD器件成为柔性显示器极具潜力的候选者。由于有机EL自身可以发光，在黑暗和明亮地方都有很好的表现。而且，有机EL有最快的响应速度，这样可以将其用于在显示器上显示视频。另外，有机EL设计为超薄产品，所以其可以用作各种移动设备例如微薄手机。
如上所述，在TFT具有在柔性显示器中有源层形成在塑料基板的最底层的顶栅结构时，基板的变形最小化。另外，可以通过5轮掩模工序制造包括顶栅结构TFT在内的柔性显示器的示例性阵列基板。
显然，对本领域的普通技术人员来说可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在本发明的液晶显示器件及其制造方法作出各种改进和变型。从而，本发明意欲覆盖所有落入所附权利要求及其等同物限定的范围内的改进和变型。
权利要求
1.一种液晶显示器件的制造方法，包括提供第一和第二基板；在所述第一基板上形成有源区和在所述有源层上形成第一和第二欧姆接触层；在所述第一基板上形成第一绝缘膜；在所述第一基板上形成栅极；在所述第一基板上形成第二绝缘膜；在所述第一基板上形成像素电极；在所述第一基板上形成第三绝缘膜；去除部分所述第一到第三绝缘膜形成第一和第二接触孔，其中所述第一接触孔暴露出部分第一欧姆接触层，以及所述第二接触孔暴露出部分第二欧姆接触层；在所述第一接触孔内形成与所述第一欧姆接触层电连接的源极；在所述第二接触孔内形成与所述第二欧姆接触层和像素电极电连接的漏极；以及粘结所述第一和第二基板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有源层由非晶硅薄膜形成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二欧姆接触层是由n+型非晶硅薄膜形成。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有源层以及第一和第二欧姆接触层是通过基本相同的掩模工序形成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当暴露出所述有源层上的部分第二欧姆接触层时，也暴露出部分像素电极。
6.一种液晶显示器件，包括位于第一基板上的有源层；位于所述有源层上的第一和第二欧姆接触层；位于所述第一基板上的第一绝缘膜；位于所述第一基板上的栅极；位于所述第一基板上的第二绝缘膜；位于像素区的像素电极；位于第一基板上的第三绝缘膜；贯穿所述第一到第三绝缘膜形成的第一和第二接触孔，其中暴露出所述第一和第二欧姆接触层的预定部分；在所述第一接触孔内与所述第一欧姆接触层电连接的源极，其中所述源极的一部分延伸形成数据线；在所述第二接触孔内与所述第二欧姆接触层和像素电极电连接的漏极，以及与所述第一基板粘结的第二基板。
7.根据权利要求6所述的器件，其特征在于，所述第一基板包括塑料材料。
8.根据权利要求6所述的器件，其特征在于，所述第一和第二欧姆接触层分别形成在所述有源区上的左右两边。
9.一种液晶显示器件的阵列基板，包括位于基板上的数据线和栅线；由所述数据线和栅线交叉部分限定的像素区；位于所述像素区的像素电极；以及所述数据线和栅线交叉部分形成的薄膜晶体管，其中源极在第一接触孔内与第一欧姆接触层电连接，而漏极在第二接触孔内与第二欧姆接触层和所述像素电极电连接。
10.根据权利要求9所述的阵列基板，其特征在于，所述源极的一部分延伸以形成数据线。
11.根据权利要求9所述的阵列基板，其特征在于，所述基板包括塑料材料。
全文摘要
一种LCD器件的制造方法，包括提供第一和第二基板；在第一基板上形成有源区和在有源层上形成第一和第二欧姆接触层；在第一基板上形成第一绝缘膜；在第一基板上形成栅极；在第一基板上形成第二绝缘膜；在第一基板上形成像素电极；在第一基板上形成第三绝缘膜；去除部分第一到第三绝缘膜形成第一和第二接触孔，其中第一接触孔暴露出部分第一欧姆接触层，以及第二接触孔暴露出部分第二欧姆接触层；在第一接触孔内形成与第一欧姆接触层电连接的源极；在第二接触孔内形成与第二欧姆接触层和像素电极电连接的漏极；以及粘结第一和第二基板。
文档编号G02F1/1333GK1888961SQ20051002305
公开日2007年1月3日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年6月29日
发明者柳尙希, 韩相哲 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社