[发明专利]液晶显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及由薄膜晶体管(TFT)驱动的有源矩阵型液晶显示装置(AM-LCD)及这些AM-LCD装置的制造工艺。

背景技术

由于薄膜晶体管驱动的液晶显示装置(TFT-LCD装置)在厚度、重量和分辨率方面可进一步提高，这些图像显示装置的市场一直在不断扩大。近年来，随着TFT-LCD装置在屏幕尺寸和分辨率方面增加的趋势，对于减小电阻值以及有关提高信号线及其接线端的生产率的需求越来越迫切。同时也需要减小生产成本。

对于有源矩阵型LCD装置，在夹着液晶相对放置的多个透明衬底之中一个衬底的液晶侧形成沿水平方向(x-轴)延伸并沿垂直方向(y-轴)平行排列的扫描线和沿垂直方向(y轴)延伸并沿水平方向(x-轴)平行排列的数据线，由这些信号线围成的矩形区域作为象素区。每个象素区都具有由一侧的扫描信号线发出的扫描信号驱动的薄膜晶体管和通过该薄膜晶体管由另一侧的数据线发出的数据信号驱动的象素电极。每个象素都由扫描信号或数据信号驱动，并且这些扫描信号或数据信号通过扫描线或数据线的接线端提供，扫描线或数据线延伸到构成为象素区的集合的显示区的外部区域。

每条扫描线和数据线采用同时作为薄膜晶体管栅绝缘体的绝缘膜、或采用同时用来防止与该薄膜晶体管的液晶直接接触的钝化膜作为护套。这些信号线的接线端通过绝缘膜或钝化膜中的孔显露出来，众所周知，可以用多晶铟锡氧化物(p-ITO，一种主要含有多晶相的铟锡氧化物)保护该暴露表面，以防止发生所谓的电极腐蚀现象。

要求每条扫描线的电阻很小，并且具有足够的干蚀刻阻力，从而在用干蚀刻在其绝缘膜或钝化膜上打孔时不至于损坏，并在其接线端处与p-ITO良好地接触。由于这些原因，信号线用诸如铬钼(CrMo)合金/铬(Cr)膜的材料制造而成，其中，斜线‘/’表示层叠，斜线左边和右边分别表示层叠结构的上下层。(下文中的斜线及其两边具有同样的含义)。除了满足上述要求外，由于需要同时形成薄膜晶体管的源电极和漏电极，每条数据线还需要与非晶硅良好接触。同样，数据线最好能够通过湿蚀刻制造，从而保证蚀刻时栅绝缘体和非晶硅之间的可选择性。由于这些原因，数据线采用诸如CrMo合金/Cr膜的材料制造而成。采用这些布线材料使得侧面蚀刻量减小到小于1微米，并且将布线的横截面加工成锥形。而这些加工特性使得能够得到沟道长度为7微米以下、性能优异的薄膜晶体管，可以用于平面内转换型LCD装置的象素电极加工。

LCD装置中形成的信号布线可以由安装在LCD装置中的驱动芯片提供电压，这些驱动芯片的连接(触点或接线端)处的电气连接电阻同样需要减小。近年来，伴随显示分辨率的进一步提高，触点面积的大大减小，造成连接电阻有增加趋势。例如，在LCD装置中驱动芯片的安装方法从传统的TCP(带载封装)法变为COG(玻璃上芯片)法，采用这种方法时的触点面积减小很多。采用p-ITO作为护套的上述信号线的接线端可以满足减小电气连接电阻的需要。p-ITO也满足透明象素电极的功能要求，并且在制造过程中同时形成透明象素电极和上述带护套的接线端。

特别是，LCD装置在尺寸和分辨率方面的更多进展引起对于减小扫描线电气电阻的更迫切需要。相应地，采用含有铝或铝合金的材料取代上述CrMo合金/Cr膜。(在下文中，这些信号线也称为铝布线)。同样，通常采用的布线结构中具有由铝或铝合金构成的含有钼等材料的上层，从而在扫描线的接线端处能够与p-ITO良好接触。例如，钼锆(MoZr)/Al合金化膜的上层由锆含量为2.6～23重量％的钼锆合金构成，从而使得可以适当地蚀刻进入导线的前向锥形横截面，并且具有当利用通孔工艺在MoZr/Al合金化膜上形成绝缘膜时所需要的足够的干蚀刻阻力。

然而，已经证实，使用铝布线构成的扫描信号线以及采用由p-ITO构成的透明象素电极和接线端护套将带来如下问题：为了蚀刻p-ITO，绝对需要强卤酸溶液如溴化氢(HBr)溶液，这些溶液将渗透进入作为信号线护套且同时作为薄膜晶体管栅绝缘体的绝缘膜中的缺陷，并进入作为用于避免同该薄膜晶体管的晶体直接接触的绝缘膜的钝化膜中的缺陷。因此，造成信号线被切断，而这将降低生产率并增加生产成本。

防止信号线切断的一种方法是采用非晶态ITO(a-ITO)或者氧化锌铟取代p-ITO作为透明象素电极和接线端，并采用草酸((COOH)₂)作为加工这些电极和接线端护套的蚀刻剂，因为铝和铝合金在草酸中溶解速率足够小从而不会引起信号线的切断。