专利名称：有源矩阵型液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种通过用开关元件驱动液晶来显示图像的有源矩阵型液晶显示装置及其制造方法。
近年来，利用液晶显示图像的显示装置已得到广泛应用，因为它们拥有薄、重量轻且低电能消耗的优点，这正是利用CRT等的现有显示技术所不具有的特征。其中，特别是有源矩阵型液晶显示装置(以下称作“AMTLCD装置”)，为每个以矩阵形式布置的像素提供包含薄膜晶体管(以下称作“TFT”)的开关元件，并且通过开关元件驱动液晶来显示图像。由于AMTLCD装置显示清晰图像，干扰少，近年来迅速得到利用，如用在笔记本个人电脑和车载导航装置中进行显示等。
下面，参照附图描述现有的AMTLCD装置实例。
图2示出现有的具有TFT的AMTLCD装置的阵列的一部分。
如图2所示，现有的AMTLCD装置包括(a)为TFT阵列一部分的作为绝缘透明基片的玻璃基片1；(b)兼作以矩阵形式排列在玻璃基片1上的TFT的栅极，并向该栅极提供扫描信号的扫描信号线2；(c)覆盖在扫描信号线2上形成的作为第一绝缘层的第一绝缘膜，它用作对TFT栅极绝缘的栅绝缘膜3；(d)在TFT第一绝缘膜(即栅绝缘膜)3上形成的、用于形成TFT的信道区域的非晶硅膜4；(e)兼作与TFT的非晶硅膜4连接的源极、并用于提供图像信号的视频信号线5；(f)构成第二绝缘层的第二绝缘膜6，其是用作TFT的保护膜的钝化绝缘膜；(g)以矩阵形式排列的多个像素电极7；(h)在开孔除去钝化绝缘膜即第二绝缘膜6之后形成的接触孔图案8；(i)在开孔除去第一绝缘膜3的层之后的接触孔图案10；以及(j)漏极11。
在上述结构中(a)多个像素电极7以矩阵形式排列；(b)多个TFT也与像素电极7对应地以矩阵形式排列；(c)视频信号线5还兼作与TFT的非晶硅膜4连接的源极，通过漏极11提供图像信号给像素电极7；以及(d)第二绝缘膜6是用作TFT的保护膜的钝化绝缘膜，并构成第二绝缘层。
对于上述构成的AMTLCD装置，以下描述它是如何动作的。
现有的AMTLCD装置以如下方式工作(a)首先把电压加到扫描信号线2上；(b)借助于该电压在非晶硅膜4中形成TFT的信道；(c)当形成信道时，图像信号从视频信号线5通过TFT信道传到漏极11；(d)图像信号进一步传输到像素电极7；(e)通过在像素电极7、和在颜色过滤器(图中未示出)上以平行面对方式形成的对置电极(图中未示出)之间产生的电场，自由地改变在像素电极7和对置电极之间注入并保留的液晶的取向；从而(f)通过自由改变液晶取向可调整透光率。
通过上述动作产生所需要的图像，显示在AMTLCD装置屏幕上。
在前述AMTLCD装置中，在玻璃基片1上形成TFT的阵列的加工工艺是重复以下步骤的冗长复杂的工艺
(a)形成薄膜，随后(b)通过光刻工艺形成树脂图案，(c)蚀刻除去不需要的薄膜部分，随后(d)除去树脂图案。
通过减少光刻工艺的周期数，缩短整个制造工艺的研制周期，可降低产品成本和缺陷率。
在上述AMTLCD装置制造工艺中，光刻工艺总共重复六次，它们是(a)用来形成扫描信号线2的图案形成；(b)用来形成视频信号线5和漏极11的图案形成；(c)用来形成非晶硅膜4的图案形成；(d)用来形成像素电极7的图案形成；(e)为了实现写扫描信号线2和视频信号线5的安装布线而除去钝化绝缘膜6的图案形成；(f)为了在扫描信号线2层和视频信号线5层之间进行层变换而除去第一绝缘膜(栅绝缘膜)的图案形成。
然而如上所述，在上述制造现有技术的AMTLCD装置的方法中，重复光刻工艺的周期数有六个是必需的。因而，有这样的问题光刻工艺是增加整个制造工艺成本的主要原因，因为它使全部工艺的制造周期变得冗长。
本发明目的在于解决现有技术中的前述问题，并提供一种AMTLCD装置及其制造方法，该方法可减少在TFT阵列工艺中重复光刻工艺的周期数，并缩短包括上述工艺的整个工艺的制造周期，由此降低TFT阵列的整个制造工艺的成本。
为了实现上述目的，本发明的AMTLCD装置及其制造方法是同时(即一次)完成以下步骤(a)为了实施写扫描信号线和视频信号线的安装布线而开孔除去第二绝缘层的图案形成；以及
(b)为了在扫描信号线层和视频信号线层之间进行层变换而开孔除去第一绝缘层的图案形成。
因此，在TFT阵列工艺中重复光刻工艺的周期数可减少到五次。另外，其特征在于使用像素电极层将扫描信号线层和视频信号线层电连接。
本发明AMTLCD装置通过下述方式在屏幕上显示图像(a)在互相面对的绝缘透明基片之间夹持液晶；以及(b)通过对应于显示图像用扫描信号和图像信号来驱动液晶，在上述屏幕上显示图像。
在AMTLCD装置中，用于显示图像的多个像素在绝缘透明基片上以矩阵形式排列的阵列部分包括(a)至少以某种方式分别与所述像素对应的多个以矩阵形式排列的像素电极；(b)以由分别对应于所述像素电极的方式排列的薄膜晶体管构成的多个开关元件；(c)用于向所述多个开关元件的各个栅极提供扫描信号的多个扫描信号线；(d)多个视频信号线，用于经所述多个开关元件的各个源极和漏极提供图像信号给像素电极；(e)覆盖在所述多个扫描信号线上、用作所述多个开关元件的栅极的绝缘膜的第一绝缘层；以及(f)覆盖在所述多个视频信号线上、用作多个开关元件的保护膜的第二绝缘层。
根据上述构成，本发明的有源矩阵型液晶显示装置为(a)像素电极的一部分通过在第二绝缘层内形成的接触孔图案与视频信号线电导通，(b)且还通过在第一和第二绝缘层内形成的接触孔图案与扫描信号线电导通；以及(c)它通过用扫描信号和图像信号驱动液晶来显示图像，
所述信号通过像素电极来通断开关元件。
因此，本发明能减少重复TFT阵列工艺中光刻工艺的周期数，并缩短包括上述工艺的整个工艺的制造周期，从而降低TFT阵列的整个制造工艺的成本。
图1示出本发明典型实施例的AMTLCD装置及其制造方法；图2示出现有的AMTLCD装置及其制造方法。
以下，参照附图具体地描述本发明典型实施例的AMTLCD装置及其制造方法。
图1示出本实施例的AMTLCD装置的一部分，与表示现有技术装置的图2相同的元件采用相同的标号。
如图1所示，本实施例的AMTLCD装置包括(a)作为绝缘透明基片的玻璃基片1；(b)兼作以矩阵形式排列在玻璃基片1上的TFT的栅极并向该TFT的栅极提供扫描信号的扫描信号线2；(c)覆盖在扫描信号线2上形成第一绝缘层的第一绝缘膜，作为与TFT栅极相对的栅绝缘膜3；(d)在TFT第一绝缘膜(即栅绝缘膜)3上形成的、用于形成TFT的信道区域的非晶硅膜4；(e)用于提供图像信号的视频信号线5，其同时也兼作与TFT的非晶硅膜4连接的源极；(f)构成第二绝缘层的第二绝缘膜6，其是用作TFT保护膜的钝化绝缘膜；(g)以矩阵形式排列的多个像素电极7；(h)在开后除去作为第二绝缘膜6的钝化绝缘膜之后形成的接触孔图案8；(i)像素电极7和扫描信号线2之间的接触孔图案9；以及
(j)与TFT的非晶硅膜4连接的漏极11。
在上述结构中(a)多个像素电极7以矩阵形式排列；(b)对应于像素电极7，多个TFT也以矩阵形式排列；(c)视频信号线5还兼作与TFT非晶硅膜4连接的源极，通过漏极11向像素电极7提供图像信号；(d)第二绝缘膜6为包含例如SiNx、SiO2、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚酰胺或聚碳酸酯的膜或者它们的叠层膜；(e)像素电极7和漏极11通过接触孔图案8电连接。
示出本实施例的图1在以下方面与示出现有技术实例的图2不同。
区别在于扫描信号线2的层和视频信号线5的层之间的电连接。如图2所示，在过去，是在第一绝缘膜3层被除去之后形成接触孔图案10。然后在扫描信号线2和视频信号线5之间直接进行电连接。
而在本实施例，如图1的布线变换部分所示，通过在淀积第二绝缘膜6之后同时除去第一绝缘膜3和第二绝缘膜6，形成扫描信号线2上表面上的开孔。接触孔图案9在像素电极7和扫描信号线2之间形成，形成方式为在该表面开孔部分像素电极7的一部分和扫描信号线2是导通的。通过这样形成，扫描信号线2和视频信号线5通过像素电极7间接地形成电连接。
在本实施例中，同时(一次)完成以下步骤(a)为了装配扫描信号线2和视频信号线5而开孔除去作为第二绝缘膜6的钝化绝缘膜，形成图案；以及(b)为了在扫描信号线2层和视频信号线5层之间进行层变换，而开孔除去作为第一绝缘膜3的栅绝缘膜，形成图案。
因此，上述光刻工艺的周期数可减少到五次。这可缩短整个制造工艺的制造周期，由此降低整个工艺的成本。
如上述构成的AMTLCD装置的阵列基片的制造方法包括以下步骤(a)首先，通过溅射成膜法淀积薄膜，在玻璃基片1上形成扫描信号线2；以及(b)通过光刻工艺和蚀刻工艺对扫描信号线2构图。
通过重复进行淀积薄膜与用光刻工艺和蚀刻工艺对其构图，本发明的这些工艺完成(a)形成非晶硅膜4；(b)形成视频信号线5；(c)形成漏极11；以及(d)形成像素电极7。
如上所述，通过淀积第二绝缘膜6后同时除去第一绝缘膜3和第二绝缘膜6，在布线变换部分内形成扫描信号线2表面上的开孔。扫描信号线2和视频信号线5成为，使得它们通过像素电极7间接地形成电连接。为了在上述构成的AMTLCD装置内实施扫描信号线2和视频信号线5之间的布线，同时(一次)完成以下步骤(a)为了除去钝化绝缘膜而形成图案；以及(b)为了在扫描信号线2层和视频信号线5层之间进行层变换而开孔除去栅绝缘膜，形成图案。
因此，光刻工艺的周期数可减少到五次。
结果，在其它地方需要的诸如薄膜淀积、光刻工艺、蚀刻工艺、清洁工艺等的许多工艺可在阵列工艺中大量减少。而且，阵列工艺的制造周期可大大地缩短，由此实现工艺成本的降低。
根据上述的本发明，同时(一次)完成下述步骤为了在扫描信号线和视频信号线之间实施配线而除去第二绝缘层的图案形成，以及为了在扫描信号线层和视频信号线层之间进行层变换而除去第一绝缘层的图案形成。由此可把TFT阵列工艺中光刻工艺的周期数减少到五次，同时可利用像素电极层在扫描信号线层和视频信号线层之间形成电连接。
由此可实现TFT阵列工艺中光刻工艺的周期数的减少，并缩短包括上述工艺在内的整个工艺的制造周期，从而降低TFT阵列整个制造工艺的成本。
权利要求
1．一种有源矩阵型液晶显示装置，其中包括(a)用于向多个开关元件的各栅极提供扫描信号的多个扫描信号线；(b)用于通过所述多个开关元件的各源极和漏极向像素电极提供图像信号的多个视频信号线；(c)覆盖在所述多个扫描信号线上、用于对所述多个开关元件的栅极绝缘的第一绝缘层；以及(d)覆盖在所述多个视频信号线上、用于对所述多个开关元件绝缘的第二绝缘层；且该液晶显示装置以如下方式构成(e)所述像素电极的一部分，通过在所述第二绝缘层上形成的接触孔图案与所述视频信号线形成电导通，并且另一部分通过在所述第一和第二绝缘层上形成的另一接触孔图案与所述扫描信号线形成电导通。
2．如权利要求1所述的有源矩阵型液晶显示装置，其中所述第一绝缘层是包含半导体层的多层结构。
3．如权利要求1和2所述的有源矩阵型液晶显示装置，其中所述第二绝缘层是丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚酰胺或聚碳酸酯的透明树脂，或是包含这些树脂的多层结构。
4．一种制造有源矩阵型液晶显示装置的方法，其中所述方法包括形成组成元件的工艺，该组成元件包括在阵列部分中的多个开关元件，该阵列部分具有多个在绝缘透明基片上以矩阵形式排列的图像显示像素，所述工艺包括(a)第一步骤通过有选择地蚀刻，至少形成多个用于向所述多个开关元件的各栅极提供扫描信号并用作所述各个栅极的栅防真线的扫描信号线；(b)第二步骤形成所述多个开关元件的各信道部分；(c)第三步骤通过有选择地蚀刻，形成多个用来经所述多个开关元件的各源极和漏极向所述像素电极提供所述图像信号、并用作所述多个源极的源防真线的多个视频信号线；(d)第四步骤，通过有选择性地蚀刻包括覆盖在所述多个扫描信号线上用于绝缘所述多个开关元件的栅极的绝缘膜、以及覆盖在所述多个视频信号线上用于保护所述多个开关元件的保护膜的各绝缘层，在所述多个扫描信号线和所述多个视频信号线的表面上同时形成开孔；(e)第五步骤通过有选择性地蚀刻而形成所述多个像素电极；以及(f)第六步骤在所述扫描信号线层和所述视频信号线层中任一层上形成装配端子，在其上部覆盖所述像素电极层，并在其上部用各向异性导电膜压制安装。
5．如权利要求4所述的制造有源矩阵型液晶显示装置的方法，其中所述第一步骤至所述第六步骤以所述的顺序实施。
全文摘要
同时进行用于开孔除去第二绝缘膜(6)以敷设扫描信号线(2)和视频信号线(5)的图案形成、以及开孔除去第一绝缘膜(3)以实现扫描信号线(2)层和视频信号线(5)层之间的层变换的图案形成。由此，TFT阵列工艺中光刻工艺的周期数减至五次。另外扫描信号线(2)层和视频信号线(5)层之间通过像素电极(7)层实现电连接。
文档编号G02F1/1368GK1317106SQ99810547
公开日2001年10月10日 申请日期1999年8月26日 优先权日1998年9月4日
发明者米仓广顕, 石原伸一郎 申请人:松下电器产业株式会社