液晶显示装置及其制造方法制造方法及图纸

过去的删减制造工序数量的制造方法当通道长度变短时，制造余量变小，量产率较低。其解决手段是将引入半色调曝光技术而使扫描线的形成工序和半导体层的岛化工序予以合理化的新颖技术；和将半色调曝光技术引入到属于公知技术的源极、漏极布线的阳极氧化工序中，使电极端子的保护层形成工序予以合理化的新颖技术；和属于公知技术的同时形成像素电极和扫描线的合理化技术，进行组合而构筑ＴＮ型液晶显示装置和ＩＰＳ型液晶显示装置的四道掩膜板工艺方案和三道掩膜板工艺方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于具有彩色图像显示功能的液晶显示装置，即有源 型的液晶显示装置。现有技术依据近年来的微细加工技术、液晶材料技术及高密度封装技术 等的进步，投产基数大量提供5 50cm对角的液晶显示装置来作为 电视图像或各种图像显示器。而且，也容易通过在构成液晶面板的 两片玻璃基板的一方上形成RGB着色层来实现彩色显示。尤其，在 每像素中内含开关元件的所谓的有源型液晶面板保证有比较少串 扰，具有响应速度较快的对比度的图像。这种液晶显示装置(液晶面板)虽然一般是扫描线为200 1200条左右，信号线为300 1600条左右的矩阵构成，但是最近也 同时进行着对应于显示容量增大的大画面和高精细化。图23是表示液晶面板的实际安装状态，依据使用导电性的粘着 剂连接将驱动信号提供到被形成在构成液晶面板1的一方透明性绝 缘基板上，例如被形成在玻璃基板2上的扫描线的电极端子群5的 半导体集成电路芯片3的COG (Chip-On-Glass)方式，或以例如聚 醯亚胺树脂薄膜当作衬底，以含有导电性媒体的适当粘着剂，将具有被金属或焊剂焊接的铜箔端子(无图示)的TCP薄膜，压合并固 定在信号线的电极端子群6的TCP (Tape-Carrier-Package)方式等 的实际安装手段，将电信号提供到图像显示部分上。在此，为了方 便将两种安装方式同时图示，但是实际上是适当选择两者中的一种方式。连接位于液晶面板1的大致中央部分的图像显示部分内的像素 和扫描线及信号线的电极端子5、 6之间的布线路为7、 8，并不一 定需要以与电极端子群5、 6相同的导电材料来构成。9是在相对面 上具有共通于所有晶胞的透明导电性相对电极的另一片透明性绝缘 基板的相对玻璃基板或彩色滤光片。图24是表示在每个像素上配置绝缘栅极型晶体管10当作开关 元件的有源型液晶显示装置的等效电路图，11 (图23中为7)是扫 描线，12 (图23中为8)是信号线，13为晶胞，晶胞13在电性上 是当作电容元件。实线所绘出的元件类是被形成在构成液晶面板的 一片玻璃基板2上，虚线所绘出的所有共通于晶胞13的相对电极 14是被形成在另一片玻璃基板9的相向主表面上。绝缘栅极型晶体 管10的OFF电阻或晶胞13的电阻较低时或重视显示图像的灰阶性 时，则必须设想一些例如将用来增大作为负载的晶胞13之间常数的 存储电容15并列施加在晶胞13上等的电路性窍门。并且，16是存 储电容15的共通母线。图25是表示液晶显示装置的图像显示部分的重要部分位剖面 图，构成液晶面板1的两片玻璃基板2、 9是依据树脂性纤维、粒子 或者被形成在彩色滤光片9上的柱状间隔物等的间隔材料(无图 示)而隔开数um左右的规定距离而所形成，其间隙为用由有机性 树脂所构成的密封材料和/或封口材料(两者皆无图示)在玻璃基板 9的周围部分上密封的密闭空间，在该密闭空间充填液晶。在实现彩色显示时，因为在玻璃基板9的密闭空间侧上被附着称为着色层18的染料或颜料中的任意一种或含有两者的厚度1 2 um左右的有机薄膜，而被赋予颜色显示功能，所以在此时，玻璃 基板9则被另外称作彩色滤光片(Color Filter略称CF)。然后，依 据液晶材料17的性质在玻璃基板9的上面或是玻璃基板2的下面中 的任意一面或两面上贴上偏光板19，液晶面板1当作光电元件而发 挥功能。现在，市面上的大部分液晶面板的液晶材料是使用TN (Twist Nematic)系列的物品，偏光板19通常需要两片。虽然无图 示，但是透过型液晶面板配置有背面光源当作光源，由下方照射白 色光。连接到液晶17，形成在两片玻璃基板2、 9上的例如厚度为0.1 m左右的聚醯亚胺树脂薄膜20，是用来使液晶分子配向于所决定 的方向上的配向膜。21是连接绝缘栅极型晶体管10的漏极和透明 导电性的像素电极22的漏极电极(布线)，多半与信号线(源极 线)同时形成。位于信号线12和漏极电极21之间是半导体23，后 面将详细介绍。在彩色滤光片9上形成在相邻着色层18的交界上的 厚度0.1 m左右的Cr薄膜层24是用来防止外部光射入到半导体层 23和扫描线11及信号线12的光遮蔽部分件，作为所谓黑色矩阵 (Black Matrix,简称BM)而定着化的技术。在此，将介绍关于作为开关元件的绝缘栅极型晶体管的构造和 制造方法。绝缘栅极型晶体管现在多使用两种，介绍其中被称为通 道蚀刻型的一种。通过引入干法蚀刻技术，以前需要8道左右的掩 膜板，现在减少到5道，大大有助于制造成本的降低。图26是表示对应于5道掩膜板工艺的有源基板(用于显示装置 的半导体装置)的单位像素的平面图，图17是表示图16 (e)的A-A'、 B-B'及C-C'线上的剖面图，以下简单说明该制造工序。首先，如图26 (a)和图27 (a)所示，作为耐热性和耐药品性 和透明性高的绝缘性基板的厚度为0.5 1.1mm左右的玻璃基板2，例如使用SPT (溅镀)在康宁(Coning)公司生产的商品名1737的 一个主表面上覆盖膜厚0.1 0.3um左右的第一金属层，并依据微 细加工技术，选择性形成也兼作栅极电极11A的扫描线11和存储 电容线16。扫描线的材料虽然是综合性考虑耐药品性和耐氟酸性和 导电性来选择，但是一般而言，使用Cr、 Ta、 MoW合金等的耐热 性高的金属或合金。为了对应于液晶面板的大尺寸化或高精细化而降低扫描线的电 阻值，虽然使用Al (铝)作为扫描线材料，但是由于Al是单体， 耐热性低，因此在目前，与属于耐热性金属的Cr、 Ta、 Mo或是这 些金属的硅化物予以叠层化，或是在Al表面施加阳极氧化赋予氧化 层(A1203)也为一般技术。BP，扫描线11由一层以上的金属层所 构成。接着，使用PCVD装置在玻璃基板2的整个表面上，分别以例 如0.3 um、 0.2 um、 0.05 u m左右的膜厚，依序覆盖将成为栅极绝 缘层的硅氮化(SiNx)层30、将成为几乎不含杂质的绝缘栅极型晶 体管的通道的第一非晶硅层31，以及将成为含有杂质的绝缘栅极型 晶体管的源极.漏极的第二非晶硅层33的三种薄膜层。然后，如图 26 (b)和图27 (b)所示，在栅极电极11A上岛状31A、 33A般地 残留由比栅极11电极A的宽度还宽的第一和第二非晶硅层岛状所 构成的半导体层，露出栅极绝缘层30。接着，使用SPT等真空制膜装置，依序覆盖例如将膜厚0.1m 左右的Ti薄膜层34作为耐热金属层，将膜厚0.3 P m左右的Al薄 膜层35作为低电阻布线层，例如膜厚0.1 um左右的Ti薄膜层36 作为中间导电层，如图26 (c)及图27 (c)所示，通过微细加工技 术选择性形成由这些薄膜层34A、 35A、 36A的叠层所构成的绝缘栅 极型晶体管的漏极电极21和兼作源极电极的信号线12。该选择性 形式是将使用于漏极布线形成的感光性树脂图案当作掩膜，依序蚀刻Ti薄膜层36、 Al薄膜层35、 Ti薄膜层34、第二非晶硅层33A 及第一非晶硅层31A，第一非晶硅层31A因为被蚀刻成剩下0.05 O.lum左右，所以被称为通道蚀刻。为了使绝缘栅极型晶体管不成为补偿构造，源极、漏极电极 12、 21与栅极电极11A形成部分(数um)平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示装置，是将液晶充填于在一个主表面上至少具有绝缘栅极型晶体管，兼作上述绝缘栅极型晶体管的栅极电极的扫描线，和也兼作源极布线的信号线，和被连接到漏极布线上的像素电极等等的单位像素被配列成二维矩阵的第一透明性绝缘基板，和与上述第一透明性绝缘基板相对的第二透明性绝缘性基板或者彩色滤光板之间而所构成的液晶显示装置，其特征为：至少在第一透明性绝缘基板的一个主表面上形成有由一层以上的金属层所构成，其侧面上具有绝缘层的扫描线；第一金属层被叠层在周围部分的透明导电性的像素电 极，和第一金属层被叠层于周围部分的一部分的透明导电性的信号线的电极端子，在栅极电极上形成有一层以上的栅极绝缘层和不含杂质的第一半导体层，在上述第一半导体层上形成有将成为绝缘栅极型晶体管的源极、漏极的一对含有杂质的第二半导体层 ，在上述第二半导体层上和第一透明性绝缘基板上和上述信号线的电极端子的第一金属层上形成有由包含有耐热金属层的一层以上的第二金属层所构成的源极布线（信号线），和在上述第二半导体层上和第一透明性绝缘基板上和上述像素电极的周围部分的第一金属 层的一部分上，形成有相同漏极布线，在图像显示部分外的区域中，在扫描线的电极端子形成区域上具有第一开口部分；相同在上述信号线的电极端子上具有第二开口部分；在像素电极上具有与上述周围部分的第一金属层内侧连接的大小的第三开口部分的保护绝缘 层，形成在上述第一透明性绝缘基板上，透明导电性的扫描线的电极端子和信号线的电极端子和像素电极，各露出于上述第一、第二和第三开口部分内。...

【技术特征摘要】
1、一种液晶显示装置，是将液晶充填于在一个主表面上至少具有绝缘栅极型晶体管，兼作上述绝缘栅极型晶体管的栅极电极的扫描线，和也兼作源极布线的信号线，和被连接到漏极布线上的像素电极等等的单位像素被配列成二维矩阵的第一透明性绝缘基板，和与上述第一透明性绝缘基板相对的第二透明性绝缘性基板或者彩色滤光板之间而所构成的液晶显示装置，其特征为至少在第一透明性绝缘基板的一个主表面上形成有由一层以上的金属层所构成，其侧面上具有绝缘层的扫描线；第一金属层被叠层在周围部分的透明导电性的像素电极，和第一金属层被叠层于周围部分的一部分的透明导电性的信号线的电极端子，在栅极电极上形成有一层以上的栅极绝缘层和不含杂质的第一半导体层，在上述第一半导体层上形成有将成为绝缘栅极型晶体管的源极、漏极的一对含有杂质的第二半导体层，在上述第二半导体层上和第一透明性绝缘基板上和上述信号线的电极端子的第一金属层上形成有由包含有耐热金属层的一层以上的第二金属层所构成的源极布线(信号线)，和在上述第二半导体层上和第一透明性绝缘基板上和上述像素电极的周围部分的第一金属层的一部分上，形成有相同漏极布线，在图像显示部分外的区域中，在扫描线的电极端子形成区域上具有第一开口部分；相同在上述信号线的电极端子上具有第二开口部分；在像素电极上具有与上述周围部分的第一金属层内侧连接的大小的第三开口部分的保护绝缘层，形成在上述第一透明性绝缘基板上，透明导电性的扫描线的电极端子和信号线的电极端子和像素电极，各露出于上述第一、第二和第三开口部分内。2、 一种液晶显示装置的制造方法，是将液晶充填于在一个主表 面上至少具有绝缘栅极型晶体管，兼作上述绝缘栅极型晶体管的栅 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：川崎清弘，
申请(专利权)人：友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]