CN1256618C - 液晶显示器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种制造液晶显示器(LCD)装置的方法，其中通过减少向象素区域的象素电极施加电信号的漏极的面积来提高孔径比。在LCD装置中，在漏极和象素区域的预定部分上形成了接触孔，在该接触孔内，TFT的漏极与象素电极电连接。

Description

液晶显示器及其制造方法

该申请要求2001年5月7日申请的韩国申请第P2001-024581号的权益，在此通过参考将其结合进来，此处如同对其作了完整阐述。

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器(LCD)装置，具体涉及一种提高孔径比的LCD装置及其制造方法。

背景技术

通常来说，笔记本监视器TFT-LCD中的背景光消耗了比例高于60％的电力。为了降低该电力消耗，必需增大孔径比。孔径比表示产生有效对比度的面积与整个显示面积之比。孔径比变成有效的透明区域，该区域能对实际的光透射发生作用。

对孔径比产生影响的因素例子包括：栅极线和数据线的厚度，象素电极与数据线或栅极线之间的间隔，黑色基质层与象素电极之间的重叠距离，存储容量，TFT面积等。

因此，为了实现高孔径比，就必需考虑以下方面减少上述因素的大小。

这就是，在数据线方面应当考虑数据线开口和掩模对准误差。还应当考虑由于栅极线中与栅极线的线宽对应的线阻导致的信号延迟。此外，在象素电极与数据线之间的间隔方面，应当考虑掩模对准误差、两电极间的短路、以及液晶的倾角(disinclination)。在象素电极与栅极线间的间隔方面，必需考虑掩模对准误差和寄生电容。此外，在黑色基质层与象素电极间的重叠距离方面，应当考虑黑色基质层和连接边缘的刻蚀损失、象素电极的对准误差。在电容方面，必需考虑TFT的馈通和馈入以及再充电速度。

除了对孔径比有影响的前述因素外，还可以考虑与象素电极电连接的漏极的面积来提高孔径比。如果漏极的面积很小，则覆盖漏极的上部黑色基质面积也会相应较小，由此提高了孔径比。

在下文中将参照附图描述相关技术LCD装置的结构。

图1是依照相关技术LCD装置的单位象素的结构平面图，图2是沿图1的剖面线I-I’剖开的剖面结构图。

如图1所示，以恒定间隔沿一定方向设置了多条栅极线112，垂直于栅极线设置了多条数据线111，由此限定出矩阵形的象素区域。另外，在栅极线112和数据线111的交叉点上设置了具有源极106、漏极107和栅极102的TFT。在每个象素区域内设置了象素电极109。也就是说，TFT的源极106与数据线111相连，TFT的栅极102与栅极线112相连，象素电极109与TFT的漏极电连接。

与此同时，TFT的漏极107延伸到象素电极109的预定区域，并通过漏极107上设置的接触孔110与象素电极109相连。

现在将描述LCD装置的TFT和象素电极的剖面结构。

也就是说，如图2所示，在较低的基板101上形成了包括TFT的栅极102的栅极线112。在包括栅极102和栅极线的整个基板表面上淀积栅极绝缘薄膜103。

此外，在栅极绝缘薄膜103上设置数据线和TFT的区域形成半导体层104。设置数据线111，其设有由导电金属制成的TFT的源极106，TFT的漏极107设置得与源极106相对。在半导体层、源极106和漏极107中间设置欧姆接触层105。在包括源极106和漏极107的整个基板表面上设置SiNx的钝化膜108，于是在漏极107上形成接触孔110。在钝化膜上的象素区域内设置诸如氧化铟锡(ITO)构成的象素电极109，并使象素电极通过接触孔与漏极107电连接。

在与TFT、栅极线和数据线对应的部分处设置黑色基质层(尽管未示出)，用以防止光透射到上部绝缘基板象素区域之外的区域。此外，在与象素区域相对应的上部绝缘基板上设置了滤色层。

然而，前述相关技术的LCD装置存在以下问题。

这就是，由于朝象素区域突起地形成了与象素电极电连接的TFT漏极，因此必需增大上部基板上设置的黑色基质层面积，以防止光透射到下部基板的TFT上。在该情况下，相对降低了LCD装置的孔径比。

发明内容

于是，本发明涉及这样一种LCD装置和制造该装置的方法，其在相当大程度上避免了由于相关技术的限制和缺点带来的一个或多个问题。

本发明的一个优点是提供一种LCD装置和制造该装置的方法，其能通过改变漏极形状然后通过制造不延伸到象素电极的漏极来提高孔径比。

本发明的其它优点和特征将在后面的说明中得到一定程度的阐明，在一定程度上，对本领域普通技术人员来说通过验证以下内容得到这些优点和特征是显而易见的，或者他们可从本发明的实践中学到这些优点和特征。本发明的目的和其它优点可通过书面描述及其权利要求以及附图中具体指明的结构来实现和得到。

正如在此所体现和概括描述的，为了实现这些和其它优点以及依照本发明的目的，依照本发明的LCD装置包括：TFT，其设有栅极线、数据线、栅极、源极和漏极，其中栅极线在基板上设置得与数据线交叉以限定出象素区域，TFT设置在栅极线和数据线的交叉点上；接触孔，其设置在漏极和象素区域上；以及象素电极，其设置在象素区域内，借助于接触孔与漏极连接。在此，穿过漏极的边缘部分和与该边缘部分相邻的象素区域形成接触孔，该接触孔暴露出漏极的端部，而且该漏极端部包括至少两个表面，其中一个表面是上表面，另外的表面是侧表面。当象素电极通过该接触孔电连接到漏极时，接触孔增加了漏极和象素电极之间的接触面积。

TFT包括：设置在基板上的栅极；设置在包含了栅极的整个表面上的栅极绝缘薄膜；设置在栅极上的栅极绝缘薄膜上的半导体层；设置在半导体层两侧的源极和漏极；以及设置在包含了源极/漏极的整个基板表面上的钝化膜。

在本发明的另一方面中，制造LCD装置的方法包括以下步骤：在绝缘基板上形成TFT，该TFT设有栅极、源极/漏极；在包含了TFT的整个基板表面上形成钝化膜；在漏极和与该漏极相邻的象素区域的预定部分上形成接触孔；以及在象素区域内形成象素电极，并通过接触孔使该象素电极与漏极电连接，所述接触孔暴露出漏极的端部，而且该漏极端部包括至少两个表面，其中一个表面是上表面，另外的表面是侧表面。当象素电极通过该接触孔电连接到漏极时，接触孔增加了漏极和象素电极之间的接触面积。

形成TFT的步骤包括以下步骤：在基板上形成栅极；在包含了栅极的整个基板表面上形成栅极绝缘薄膜；在栅极绝缘薄膜的预定部分上形成半导体层；以及在半导体层的两侧分别形成源极和漏极。

通过选择性地去除漏极边缘部分上和与该漏极边缘部分相邻的象素区域上的钝化膜和栅极绝缘薄膜形成接触孔。

可以理解的是，对本发明的前述概括描述和下面的详细描述都是示范性和说明性的，其试图提供权利要求所述的本发明的进一步说明。

附图说明

引入附图来提供对本发明的进一步理解，并将其结合进来作为构成本申请的一部分，这些附图表示本发明的实施例，其连同说明一起解释本发明的原理。在附图中：

图1表示依照相关技术LCD的单位象素的结构平面图；

图2表示沿图1的剖面线I-I’剖开的结构剖视图；

图3表示依照本发明的LCD装置的单位象素的结构平面图；

图4表示沿图3的剖面线II-II’剖开的结构剖视图；

图5A、图5B、图5C表示依照本发明的LCD装置的剖视图；

图6表示单位象素的平面图，其显示在将上部基板加到相关技术LCD装置的下部基板上时不透光的那部分单位象素；

图7表示单位象素的平面图，其表示在将上部基板加到依照本发明的LCD装置的下部基板上时不透光的那部分单位象素。

具体实施方式

现在对本发明的实施例作详细参引，其例子示于附图中。无论何种可能，在整个附图中都用类似附图标记表示相同或类似部件。

图3表示依照本发明的LCD的单位象素的结构平面图，图4表示沿图3的剖面线II-II’剖开的结构剖视图。

如图3所示，沿第一方向设置了多条栅极线212，在这些栅极线212之间的间隔恒定不变，沿第二方向设置了多条数据线211，例如大体垂直于栅极线212的方向，用以限定出矩形布置的多个象素区域。此外，在栅极线212和数据线211的交叉点上设置了薄膜晶体管(TFT)，该晶体管具有源极206、漏极207和栅极202。同时，在每个象素区域中设置了象素电极209。也就是说，TFT的源极206与数据线211连接，TFT的栅极202与栅极线212连接，象素电极209与TFT的漏极207电连接。

同时，TFT的漏极207不伸到象素电极209的预定部分上。此外，接触孔210设置在漏极207和象素区域的预定部分上，由此象素电极209通过接触孔210与漏极207连接。并且接触孔210暴露出漏极207的端部，而且该暴露出的漏极207的端部包括至少两个表面，其中一个表面是上表面，另外的表面是侧表面。当象素电极209通过接触孔210电连接到漏极207时，接触孔210增加了漏极207和象素电极209之间的接触面积。

现在将详细描述依照本发明的LCD装置的TFT和象素电极的剖面结构。

这就是，如图4所示，在下部绝缘基板201上形成包含TFT的栅极202的栅极线212。另外，在包含了栅极202和栅极线212的整个基板表面上淀积栅极绝缘薄膜203。

另外，在要形成数据线的栅极绝缘薄膜203上和要形成TFT的栅极202上形成半导体层204。然后，在半导体层204上设置导电金属制成的数据线211和TFT的漏极207，其中数据线211设有TFT的源极206。同时，在TFT上与源极206相对的一侧设置漏极207。欧姆接触层205设置在半导体层204与源极206和漏极207之间。另外，在包含源极206和漏极207的整个基板表面上形成SiNx制成的钝化膜208。漏极207设置得不会延伸到象素区域内。此外，在漏极207和象素区域的一侧形成接触孔210，该接触孔210将漏极207连接到钝化膜208内的象素电极209上。然后，形成诸如氧化铟锡(ITO)制成的象素电极209，使其通过象素内的接触孔210与漏极107电连接。

在此，通过去除钝化膜208和栅极绝缘薄膜203以暴露一部分漏极并暴露一部分与漏极217相邻的象素区域的绝缘基板201形成接触孔210。仅在形成TFT的区域内形成岛状半导体层204。

也就是说，在相关技术的LCD装置中，在与象素电极相连的漏极上设置接触孔。而在本发明中，通过较短地形成漏极以便通过接触孔210暴露漏极207的边缘部分和与漏极207相邻的象素区域的绝缘基板201来去除和形成钝化膜208。由此，被接触孔210暴露的部分是漏极207的边缘部分和象素区域的绝缘基板的表面部分。

尽管未示出，但在与TFT、栅极线、以及数据线对应的部分上形成了黑色基质层，于是光不会透射到象素区域以外的部分。此外，在与象素区域对应的上部绝缘基板上形成滤色层。当上部和下部基板以一恒定间隔彼此连接在一起后，在两基板间注入液晶。

与相关技术相比，在依照本发明的LCD装置中，未改变接触孔的位置同时减小形成漏极的面积，由此提高了孔径比。

现在描述制造依照本发明的LCD装置的方法。

图5A到5C是表示制造依照本发明LCD装置的方法的截面图。

如图5A所示，利用溅射方法在下部绝缘基板201上淀积诸如AlNd或Al的导电金属。然后，通过光刻蚀方法形成导电金属图形，由此形成了栅极202和栅极线212。接着，通过化学气相淀积(CVD)法在包含栅极202和栅极线212的整个基板表面上淀积诸如SiNx的绝缘材料，从而形成栅极绝缘薄膜203。

然后，如图5B所示，在栅极绝缘薄膜203上顺序地淀积a-Si:H和掺杂质的n+a-Si:H，并形成图形，从而形成TFT的半导体层204和欧姆接触层205。此外，利用溅射法淀积诸如Cr和Mo的低电阻金属，并形成图形，从而形成源极206、漏极207和数据线(图5中未示出)。同时，去除源极206和漏极307之间的欧姆接触层205。

如图5C所示，在包含源极206和漏极207的整个基板表面上淀积诸如SiNx的绝缘材料，从而形成钝化膜208。然后，选择性地去除漏极207的边缘部分、要设置象素电极的象素区域的钝化膜208、以及栅极绝缘薄膜203，由此形成接触孔210。

然后，通过溅射方法在整个表面上淀积氧化铟锡(ITO)，并形成图形，由此在象素区域内形成通过接触孔210与漏极207电连接的象素电极209。

接着，尽管未示出，形成栅极线、数据线、TFT以及象素电极的下部基板和形成黑色基质层、滤色层以及通用电极的上部基板彼此连接在一起，二者之间保持均匀距离。然后，在上部基板和下部基板之间注入液晶，于是制造出依照本发明的LCD装置。

图6表示相关技术LCD装置的部分单位象素，其中在上部基板和下部基板彼此结合时光不会透射到该部分单元象素上。图7表示依照本发明的LCD装置的一部分单位象素，在上部基板和下部基板彼此结合后光不会透射到该部分单位象素上。

在相对的上部基板上形成黑色基质113，用以防止光透射到数据线、栅极线和TFT上。同时，如图6和7所示，在相关技术的LCD装置中，与象素电极电连接的漏极107伸到象素区域内，由此即使漏极107的外围空间覆有黑色基质113，这样也会降低孔径比。另一方面，在依照本发明的LCD装置中，减小了漏极207伸入象素区域的面积，于是对应于漏极207的减小面积减小了黑色基质层的面积，由此增大了孔径比。

正如前面所述，依照本发明的LCD装置及其制造方法具有以下优点。

这就是，由于减小了TFT的漏极伸入到象素区域的面积，但通过接触孔暴露出的漏极的端部包括至少两个表面，其中一个表面时上表面，另外的表面时侧表面。当象素电极通过接触孔电连接到漏极时，接触孔增加了漏极和象素电极之间的接触面积，因此也减小了用来防止光透射到TFT上的在上部基板上设置的黑色基质层面积，于是提高了LCD装置的孔径比，由此提高了背景光的亮度和效率。

对本领域普通技术人员来说显而易见的是，可在本发明的范围内作出各种改进和变化。于是这意味着在所附加的权利要求和其等价范围内本发明涵盖了本发明的改进和变化。

Claims (8)

1.一种液晶显示器装置，其包括：

设置得与基板上的数据线交叉的栅极线，由此限定出象素区域；

薄膜晶体管，每个晶体管具有栅极、源极和漏极，这些晶体管设置在栅极线和数据线的交叉点上；

在漏极和象素区域上设置的接触孔；以及

在象素区域内形成的象素电极，其用于通过接触孔将象素电极连接到漏极上，该接触孔暴露出漏极的端部，而且该漏极端部包括至少两个表面，其中一个表面是上表面，另外的表面是侧表面。当象素电极通过该接触孔电连接到漏极时，接触孔增加了漏极和象素电极之间的接触面积。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器装置，其中接触孔是在漏极的边缘部分和与该漏极边缘部分相邻的象素区域上形成的。

3.根据权利要求1所述的液晶显示器装置，其中每个薄膜晶体管进一步包括：

基板，上面设置了栅极；

位于包括栅极的整个基板表面上的栅极绝缘薄膜；

位于栅极上方的栅极绝缘薄膜上的半导体层；

位于半导体层相对两端的源极和漏极；以及

在包括源极和漏极的整个基板表面上形成的钝化膜。

4.根据权利要求3所述的液晶显示器装置，其中接触孔穿过位于漏极边缘部分和与该漏极边缘部分相邻的象素区域内的钝化膜和栅极绝缘薄膜。

5.一种制造液晶显示器装置的方法，它包括：

在绝缘基板上形成薄膜晶体管，每个晶体管具有栅极、源极和漏极；

在包括薄膜晶体管的整个基板表面上形成钝化膜；

在漏极和与该漏极相邻的象素区域的预定部分上形成接触孔；

在象素区域内形成象素电极，该电极通过接触孔与漏极相连，

所述接触孔暴露出漏极的端部，而且该漏极端部包括至少两个表面，其中一个表面是上表面，另外的表面是侧表面。当象素电极通过该接触孔电连接到漏极时，接触孔增加了漏极和象素电极之间的接触面积。

6.根据权利要求5所述的方法，其中接触孔是在漏极边缘部分和与该漏极边缘部分相邻的象素区域上形成的。

7.根据权利要求5所述的方法，其中形成薄膜晶体管的步骤包括：

在绝缘基板上形成栅极；

在包括栅极的绝缘基板整个表面上形成栅极绝缘薄膜；

在栅极绝缘薄膜上的预定部分形成半导体层；以及

分别在半导体层的相对两端形成源极和漏极。

8.根据权利要求7所述的方法，其中接触孔是通过选择性地去除位于漏极边缘部分和与该漏极边缘部分相邻的象素区域上的钝化膜和栅极绝缘薄膜形成的。

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