一种液晶显示装置及制造方法

专利名称：一种液晶显示装置及制造方法
技术领域：
本发明涉及显示装置制造领域，尤其涉及一种液晶显示装置及制造方法。
背景技术：
信息化社会越来越需要轻薄便携式的显示设备，而当前最成熟的产品就是液晶显示装置(Liquid Crystal Display, IXD) 了。IXD通常包括用于显示画面的液晶显示面板和用于向液晶显示面板提供信号的电路部份。该液晶显示面板通常包括第一基板和第二基板，它们通过框胶彼此粘接并由间隙隔开，而液晶材料注入到第一基板和第二基板之间的间隙中。所述第一基板例如为薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)阵列基板，其上面形成有多条栅极线和多条数据线，其中多条栅极线相互平行且以固定的间隔彼此分开，并沿着第一方向延伸，而多条数据线也相互平行且以固定的间隔彼此分开，并沿着基本上垂直于第一方向的第二方向延伸；所述TFT阵列基板上还包括通过所述栅极线和数据线的相互交叉限定出的多个像素区域，设置在每个像素区域中的多个像素电极，以及与像素电极连接的薄膜晶体管(TFT)；所述TFT能够响应提供给相应的每条栅极线的信号而将来自相应的数据线的信号发送给对应的每个像素电极，进而控制液晶分子的转向。图1-图7为目前较为主流的制造液晶显示装置的技术，其制造过程为参见图1，提供第一基板1，在所述基板上形成栅极2，所述栅极2是经淀积晶体硅层后，经过光刻和刻蚀等步骤形成；参见图2，在所述栅极2上形成硅岛层，经过光刻和刻蚀等步骤在所述硅岛层上形成硅岛3 ；参见图3，在硅岛3所在的硅岛层上形成第一电极层，经过光刻和刻蚀等步骤在第一电极层上形成像素电极4;参见图4，在硅岛3和像素电极4上形成数据线层，经过光刻和刻蚀等步骤形成数据线5;参见图5，在所述像素电极4和数据线5的表面上形成保护层6 ；参见图6，在保护层6表面上形成第二电极层，经过光刻和刻蚀等步骤在所述第二电极层上形成共同电极7，共同电极7与像素电极4以及两者之间的保护层6构成存储电容；参见图7，提供第二基板8，所述第二基板包括黑色矩阵9和油墨层10，将洗净后的第一基板1和第二基板2涂布上配向膜溶液，并摩擦走向，然后注入液晶11，进行裁切断片后再将第一基板1和第二基板2封合，得到液晶显示装置。发明人发现，实际生产中，液晶显示装置会出现显示均勻度和开口率较低以及显示出现斜纹的情况，最终产品的良率较低
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种液晶显示装置的制造方法，提高了显示均勻度和开口率，避免了显示出现斜纹的情况，最终提高了产品的良率。本发明实施例提供了如下技术方案一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于，包括提供第一基板；在所述第一基板上形成保护层；在所述保护层表面上形成图形化平坦层。优选的，所述图形化平坦层的制作材料为有机树脂，所述有机树脂具有高透过率的特性。优选的，所述图形化平坦层厚度为1 μ m-2. 5 μ m。优选的，形成所述图形化平坦层的具体过程为在所述保护层上旋涂有机树脂，形成有机树脂层，采用光刻工艺和刻蚀工艺在所述有机树脂层上形成过孔，得到所述图形化平坦层。优选的，形成所述保护层之前还包括在所述第一基板上形成栅极和存储电容区；在所述栅极和存储电容区上形成硅岛和数据线，所述硅岛和所述数据线在同一光刻步骤中形成。优选的，所述形成硅岛和数据线的过程具体为在所述栅极和存储电容区上形成硅岛层，在所述硅岛层上形成数据线层，在所述数据线层上形成光刻胶层，利用半灰阶掩模版进行光刻，在光刻胶层上形成第一数据线图形和硅岛图形，所述第一数据线图形处为部分曝光；以具有第一数据线图形和硅岛图形的光刻胶层为掩膜，采用刻蚀工艺去除硅岛图形下方的数据线层材料和硅岛层材料，形成硅岛；采用刻蚀工艺去除所述第一数据线图形下方剩余的光刻胶，形成第二数据线图形；以具有第二数据线图形的光刻胶层为掩膜，采用刻蚀工艺去除第二数据线图形下方的数据线层材料和部分硅岛层材料，形成凹槽，得到数据线。优选的，在所述图形化平坦层表面上形成像素电极和共同电极，所述像素电极和共同电极在同一光刻过程中形成。优选的，所述像素电极和共同电极的制作材料相同。优选的，所述像素电极和共同电极的制作材料为氧化铟锡。优选的，所述像素电极和所述存储电容区以及二者之间的保护层和硅岛所在的硅岛层构成存储电容，所述像素电极和存储电容区为所述存储电容的两个极板，所述保护层和硅岛所在的硅岛层为存储电容两极板间的介质。一种采用上述任一项方法制作的液晶显示装置。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本发明实施例所提供的技术方案，在原有第一基板上增加了图形化平坦层，使得第一基板表面更加平整，后续形成的配向膜也会更加平整，继而在摩擦走向的时候可以得到较好的配向凹槽，即配向凹槽的深度会更趋于一致、表面态也会更加相同，如此，第一基板和第二基板之间的液晶所处的环境便会一样，其初始形态也会尽可能的保持一致。由此方法生产出来的液晶显示装置避免了斜纹的出现，而且显示均勻度与开口率也有所提高， 最终生产良率也会有所提高。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1-图7为现有技术生产液晶显示装置方法的剖面图；图8-图13为本发明生产液晶显示装置方法的剖面图。
具体实施例方式正如背景技术部分所述，现有技术下，实际生产的液晶显示装置会出现显示均勻度和开口率较低以及显示斜纹的情况，最终产品的良率较低。发明人发现，由于第一基板表面不够平整，使得之后在第一基板上形成的配向膜表面也不够平整，在摩擦走向时形成的配向凹槽深度不一致、表面态也不相同。配向凹槽深度不一致、表面态不相同又会使处于配向凹槽内的液晶初始状态不一致，而液晶初始状态不一致又会导致显示装置的显示出现斜纹、显示均勻度和开口率较低的情况出现，最终会造成产品的良率较低。基于上述研究的基础上，本发明实施例提供了一种液晶显示装置及其制造方法， 该方法包括提供第一基板；在所述第一基板上形成保护层；在所述保护层上形成图形化平坦层。该装置为利用上述方法生产的液晶显示装置。本发明实施例所提供的技术方案，在原有第一基板上增加了图形化平坦层，使得第一基板表面更加平整，后续形成的配向膜也会更加平整，继而形成较好的配向凹槽，即深度会更趋于一致、表面态也会更加相同，如此，处于其内的液晶初始形态可以尽可能的保持一致。由此方法生产出来的液晶显示装置避免了斜纹的出现，而且显示均勻度与开口率也有所提高，最终提高了生产良率。以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置部件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。实施例一一种液晶显示装置的制造方法，该方法各步骤的剖面图如图8-图13所示，具体的，该方法包括以下步骤步骤一、提供第一基板101，所述第一基板101可以为玻璃基板或其它材料的基板。步骤二、在所述第一基板101上形成保护层106，所述保护层106采用化学气相淀积方式成层，但并不仅限于化学气相淀积方式，还可以利用物理气相淀积等方式成层，然后再经光刻和刻蚀工艺形成过孔，得到保护层106。另外，在形成保护层106之前还包括如图8所示，在所述第一基板101上形成栅极102和存储电容区103，所述栅极102 和存储电容区103的形成方式与现有技术类似，采用化学气相淀积方式形成栅极层，即将第一基板放入反应腔中，气体先驱物传输到第一基板表面进行吸附作用和反应，然后将反应的副产物移除，得到栅极层。但是栅极层的形成并不仅限于化学气相淀积方式，还可以利用物理气相淀积等方式形成，在此不做详细描述。然后在所述栅极层上旋涂光刻胶，形成光刻胶层，利用具有栅极图形和存储电容区图形的掩模版进行光刻，显影后，在光刻胶层表面上形成栅极图案和存储电容区图案，采用刻蚀工艺去除栅极图案和存储电容区图案区域内的光刻胶，在光刻胶层上形成栅极图形和存储电容区图形，以具有栅极图形和存储电容区图形的光刻胶层为掩膜，经干法刻蚀或湿法腐蚀等刻蚀工艺在栅极层上形成栅极102和存储电容区103。本实施例中所述“栅极图案”为在光刻胶层表面上的二维的栅极区图案，图案区域只限于光刻胶层表面而不向表面下延伸，不具有立体形状；所述“栅极图形”为具有立体形状的三维图形，该图形的厚度为光刻胶层的厚度。如图9所示，在栅极102和存储电容区103上淀积硅岛层，形成硅岛层的方式有多种，可以采用化学气相淀积工艺，也可以采用物理气相淀积等方式，本实施例中选择前者， 即采用化学气相淀积的方式形成硅岛层。然后在所述硅岛层表面内形成硅岛104，在硅岛104上形成数据线层，并在数据线层表面内形成数据线105。需要说明的是，由于形成硅岛104的步骤和形成数据线105的步骤之间省掉了形成像素电极的步骤，所以可以在一次光刻过程中同时形成硅岛104和数据线105。本实施例形成硅岛104和数据线105的光刻采用Half Tone Mask (半灰阶掩模版)，也可以采用普通Mask。Half Tone Mask与普通Mask不同在Half Tone Mask的部分曝光区域有微缝，曝光时，不是像普通Mask —样在曝光区域直接曝光，而是经由微缝曝光， 与一般曝光比起来，经由微缝的曝光会降低光量并因回折的效果使部分光刻胶被曝光而剩下薄层的光刻胶，使非曝光、全面曝光、部分曝光三领域的Mask集成为一张Mask，使用该 Mask时，在经由全面曝光在光刻胶层上形成的图形部分做第一回刻蚀后，去除光刻胶层上部分曝光区域处剩余的光刻胶，在部分曝光的区域形成图形，再经由此图形做第二回刻蚀。可见，本来需要2张Mask的工程，因Half Tone mask，仅用1张即可进行，使工程简单化。本实施例形成硅岛104和数据线105的光刻具体过程为先在栅极102和存储电容区103上淀积硅岛层，再在硅岛层上淀积数据线层，之后在数据线层上旋涂光刻胶，形成光刻胶层，为了保证曝光精度，还可在光刻胶层和数据线层之间形成抗反射层，以减少不必要的反射。之后将具有硅岛图形和数据线图形的Half Tone Mask覆盖于光刻胶层上进行曝光，在所述光刻胶层表面上形成硅岛图案和数据线图案，经显影后，数据线图案区域内的光刻胶会被去掉一部分，形成第一数据线图形，所述第一数据线图形处为部分曝光，第一数据线图形厚的度优选为光刻胶层厚度的1/4左右；硅岛图案区域内的光刻胶会被全部去掉，形成硅岛图形，所述硅岛图形处为全曝光。以具有第一数据线图形和硅岛图形的光刻胶层为掩膜，采用湿法腐蚀工艺去除硅岛图形下方的数据线层材料，形成数据线层开口，再采用干法刻蚀工艺去掉数据线层开口下方的硅岛层材料，形成硅岛 104。采用干法刻蚀工艺去除第一数据线图形下方的光刻胶，形成第二数据线图形，以具有第二数据线图形的光刻胶层为掩膜，采用湿法刻蚀工艺去除数据线层材料和部分硅岛层材料，形成凹槽，得到数据线105。所述凹槽会把数据线105断开，一部分数据线作为源极，另一部分数据线作为漏极。本实施例形成硅岛104和数据线105的步骤只需一次光刻过程，而传统工艺需要经过两次光刻过程分别形成硅岛和数据线，所以本实施例形成硅岛104和数据线105的步骤要比传统工艺节省一次光刻过程。如图10所示，保护层106覆盖在数据线105以及硅岛104所在的硅岛层上。步骤三、如图11所示，在保护层106上形成图形化平坦层107，图形化平坦层107 设计的较厚，为ι μ m-2. 5 μ m,本实施例优选为2 μ m。形成图形化平坦层107的过程具体包括采用旋涂工艺在保护层106表面上涂布有机树脂，形成机树脂层，再利用光刻和刻蚀工艺在所述有机树脂层上形成过孔，得到图形化平坦层107。此外，还可以利用刮涂工艺形成有机树脂层，可是旋涂工艺得到的有机树脂层表面更加平整，所以为了取得更好的平坦化效果，本实施例采用旋涂工艺形成有机树脂层，进而得到图形化平坦层107。本实施例在原有液晶显示装置第一基板上增加了图形化平坦层，使得第一基板表面更加平整，后续形成的配向膜也会更加平整，继而形成较好的配向凹槽，即深度会更趋于一致、表面态也会更加相同，如此，处于配向凹槽内的液晶初始形态可以尽可能的保持一致。由此方法生产出来的液晶显示装置避免了斜纹的出现，而且显示均勻度与开口率也有所提高，最终提高了生产良率。在形成图形化平坦层107之后，还包括如图12所示，在图形化平坦层107表面上形成像素电极108和共同电极109，像素电极108与存储电容区103以及两者之间的保护层106和硅岛104所在的硅岛层构成存储电容，所述存储电容区103代替原共同电极109在存储电容中的作用，成为了与像素电极 108相对应的存储电容极板，即像素电极108和存储电容区103为存储电容的两个极板，而位于像素电极108和存储电容区103之间的保护层106和硅岛104所在的硅岛层为存储电容的两极板间的介质。需要说明的是，本实施例中的像素电极108和共同电极109都设置在图形化平坦层107表面上，制作材料都采用氧化铟锡，利用一张具有像素电极图形和共同电极图形的Mask(掩模版)进行光刻，同时形成。传统工艺像素电极和共同电极是分别经一次光刻过程形成的，即总共需要两次光刻过程，所以本实施例中像素电极108和共同电极109的形成较传统工艺要节省了一次光刻过程。之后，如图13所示，提供第二基板110，所述第二基板包括黑色矩阵111和油墨层 112，将洗净后的第一基板101和第二基板110涂布上配向膜溶液，并摩擦走向，然后在第一基板101四周涂上封框胶，并散布间隔物于其上作支撑点，再将第一基板101和第二基板 110组合，以封框胶封合形成空的盒，将此空的盒基板裁切断、裂片、取得最终显示装置产品所需的尺寸，检查后，以真空方式注入液晶材料，形成液晶层113并加以封合；此外，还可以先注入液晶，形成液晶层113，进行裁切断片后再封合。本实施例需要增加一次光刻过程在有机树脂层上做出过孔，形成图形化平坦层 107，然而在形成硅岛104和数据线105的时候，本实施例要比传统工艺节省一次光刻过程， 在形成像素电极108和共同电极109的时候又比传统工艺节省一次光刻过程，所以本实施例制作液晶显示装置的方法要比传统工艺节省一次光刻。实施例二 —种利用上述实施例所述方法生产得到的液晶显示装置，如图13所示，该装置包括第一基板101 ；设置在所述第一基板101上的栅极102和存储电容区103 ；设置在栅极102和存储电容区103上的硅岛104，所述硅岛104上覆盖有数据线 105 ；覆盖于数据线105和硅岛104所在的硅岛层表面上的保护层106 ；覆盖于所述保护层106表面上的图形化平坦层107，所述图形化平坦层107厚度为2μπι，制作材料为有机树脂，本实施例选用的制作图形化平坦层107的有机树脂具有高透过率的特性；图形化平坦层107的存在可以使第一基板101的表面能够更加平整；设置在图形化平坦层107表面上的像素电极108和共同电极109，本实施例中的像素电极107和共同电极108设置在同一层上，故可以在一次光刻过程中形成，相对于传统工艺要节省一次光刻过程，而且可以使形成硅岛104步骤和形成数据线105的步骤之间省掉形成像素电极108的步骤，则硅岛104和数据线105可以在同一次光刻过程中形成，相对于传统工艺又要节省一次光刻过程。第二基板110，所述第二基板包括黑色矩阵111和油墨层112，第二基板110与第一基板101通过框胶粘接在一起，由间隙隔开；填充在第一基板101和第二基板110的间隙中的液晶层113，本实施例选用的液晶层的液晶为扭曲向列(Twisted Nematic, TN)型液晶。由于本实施例增加的图形化平坦层107使第一基板表面更加平整，所以在之后涂布配向膜，摩擦走向而形成的配向凹槽的深度和表面态会趋于一致，进而使得在配向凹槽内的液晶的初始态相同，由此避免了显示横纹的出现，提高了开口率和显示均勻度，此种液
8晶显示装置的生产良率也就有所提高。本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于，包括提供第一基板；在所述第一基板上形成保护层；在所述保护层表面上形成图形化平坦层。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述图形化平坦层的制作材料为有机树脂， 所述有机树脂具有高透过率的特性。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述图形化平坦层厚度为1μ m-2. 5 μ m。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，形成所述图形化平坦层的具体过程为在所述保护层上旋涂有机树脂，形成有机树脂层，采用光刻工艺和刻蚀工艺在所述有机树脂层上形成过孔，得到所述图形化平坦层。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，形成所述保护层之前还包括在所述第一基板上形成栅极和存储电容区；在所述栅极和存储电容区上形成硅岛和数据线，所述硅岛和所述数据线在同一光刻步骤中形成。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述形成硅岛和数据线的过程具体为在所述栅极和存储电容区上形成硅岛层，在所述硅岛层上形成数据线层，在所述数据线层上形成光刻胶层，利用半灰阶掩模版进行光刻，在光刻胶层上形成第一数据线图形和硅岛图形，所述第一数据线图形处为部分曝光；以具有第一数据线图形和硅岛图形的光刻胶层为掩膜，采用刻蚀工艺去除硅岛图形下方的数据线层材料和硅岛层材料，形成硅岛；采用刻蚀工艺去除所述第一数据线图形下方剩余的光刻胶，形成第二数据线图形；以具有第二数据线图形的光刻胶层为掩膜，采用刻蚀工艺去除第二数据线图形下方的数据线层材料和部分硅岛层材料，形成凹槽，得到数据线。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，在所述图形化平坦层表面上形成像素电极和共同电极，所述像素电极和共同电极在同一光刻过程中形成。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述像素电极和共同电极的制作材料相同。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述像素电极和共同电极的制作材料为氧化铟锡。
10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，所述像素电极和所述存储电容区以及二者之间的保护层和硅岛所在的硅岛层构成存储电容，所述像素电极和存储电容区为所述存储电容的两个极板，所述保护层和硅岛所在的硅岛层为存储电容两极板间的介质。
11.一种采用权利要求1-10任一项所述的方法制作的液晶显示装置。
全文摘要
本发明实施例公开了一种液晶显示装置及其制造方法。该液晶显示装置的制造方法包括提供第一基板，在所述第一基板上形成保护层；在所述保护层上形成图形化平坦层。一种利用该方法生产出来的液晶显示装置。本发明在原有液晶显示装置的第一基板基础上增加了图形化平坦层，由此方法生产出来的液晶显示装置避免了斜纹的出现，而且显示均匀度与开口率也有所提高，最终提高了生产良率。
文档编号G02F1/1343GK102253521SQ20111022622
公开日2011年11月23日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者何基强, 李林, 洪胜宝, 王雨宁, 胡君文, 谢凡 申请人:信利半导体有限公司