[发明专利]液晶显示装置及其制造方法

说明书

本发明涉及一种液晶显示装置，并且(例如)涉及其间具有一个液晶层的一对衬底中的一个，即，其上形成薄膜晶体管(下称TFT)的所谓TFT衬底，本发明还涉及这种TFT衬底的制造方法。

正如在日本专利公开第202153/1994号中所描述的那样，在相关技术的液晶显示装置中，它的TFT衬底是通过以下方法制造的：通过一个光学加工工艺(该光学加工工艺包括在一个加工件上形成一个光掩模和根据加工图形部分去除该光掩模的光刻工艺)，在叠置于TFT衬底上的栅极绝缘膜和保护膜中形成开孔；并且通过总共五个光学加工工艺完成构图。在通过这种制造方法所获得的TFT衬底中，设在每个像素中的用于TFT的电荷保持(charge holding)电容器包括：与栅极布线在同一工艺中并用相同材料形成的一个金属电极，它用作下部电极；与TFF的信号线在同一工艺中并用相同材料形成的一个金属电极，它用作上部电极；以及置于上、下部电极之间的一种电介质。作为电介质，一个栅极绝缘膜、一个无掺杂半导体(一种i型半导体；也称作本征半导体)和一个含有杂质的半导体(根据杂质的导电类型也称作n⁺型半导体)是以层叠薄膜的形式来构成的。电荷保持电容器的上部电极通过在TFT的保护膜中形成的一个通孔连接到一个像素电极，像素电极是由透明导电薄膜制成的。

此外，正如日本专利公开第232409/1998号所描述的，还有一种制造方法，它通过五个光学加工工艺形成带有多个薄膜晶体管的TFT衬底，每个薄膜晶体管是反向交错型的(其中用作沟道的半导体层设置在晶体管的栅极上)，并具有一个沟道蚀刻结构(其中，用作半导体层的沟道的一部分是通过蚀刻或相似的方法部分变薄的)。

另外还有一种技术，它采用上述制造方法通过四个光学加工工艺，制造用于液晶显示装置的平面内转换(In-Plane-Switching下称IPS)模式的TFT衬底。

在其它相关技术的液晶显示装置中，正如日本专利公开第90404/1997号中所描述的，每个电荷保持电容器的上部电极是由与其栅极布线在同一工艺中并用相同材料形成的一个金属电极制成的，而电荷保持电容器的下部电极是由与用于每个TFT的信号线的金属薄膜在同一工艺中淀积的一个透明电极制成的。电荷保持电容器的电介质是由一个栅极绝缘膜构成的，并且一个孔(通孔)形成于一个由有机材料制成的保护膜中，保护膜形成在电荷保持电容器的上部电极上，并且上部电极和像素电极是通过该孔相互连接的。

根据日本专利公开第202153/1994号和日本专利公开第232409/1998号中所披露的已有技术，在液晶显示装置的TFT玻璃衬底的加工过程中需要至少五次构图(五个光学加工工艺)。此外，在日本专利公开第232409/1998号中，尽管液晶显示装置的一种横向电场型(即IPS显示模式)的TFT玻璃衬底是通过四个光学加工工艺而形成的，但是它的栅极和漏极布线的端子未涂覆诸如铟-锡-氧化物(下称ITO)之类的透明导电薄膜，这样，这些端子就会产生因为潮湿导致的电腐蚀问题。此外，因为梳齿状像素电极(源极)是靠近栅极布线设置的，因而会有寄生电容变大的问题。

在日本专利公开第202153/1994号中描述的电荷保持电容器的电介质具有层叠结构，其中i型半导体和n⁺型半导体是叠置在栅极绝缘膜上的。因此，在为激励(驱动)TFT型液晶显示装置而充电时，电荷保持电容器的下部电极的电位就变得高于电荷保持电容器的上部电极的电位，并且电子从下部电极注入i型半导体薄膜，这样，电容值就由栅极绝缘膜的厚度来决定。在该激励过程中的电荷保持期间，电子从i型半导体发射，而电容值变化并降低到对应于i型半导体厚度的电容值，从而导致在液晶中产生图象滞留的问题。

在日本专利公开第90404/1997号中描述的TFT液晶显示装置具有由有机材料制成的保护膜，并且漏极布线被用作光屏蔽电极，而像素电极设置成与低介电常数的有机保护膜上面的漏极布线重叠，从而提高了孔径比。然而，构图工艺需要至少五个光学加工工艺。

与上述相关技术的液晶显示装置的制造方法相比，本发明的一个目的就是简化TFT衬底的制造工艺。本发明的另一个目的是利用简化的制造方法，通过形成具有高精度并可防止漏极布线容易断路(disconnect)的一个布线结构来提高液晶显示装置的显示对比度。本发明的再一个目的是使用简化的制造方法来增大设在液晶显示装置的每个像素中的电荷保持电容器的每单位面积的电容值并增大像素的孔径比。