CN100432801C - 一种薄膜晶体管液晶显示器结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄膜晶体管液晶显示器结构，包括：一薄膜晶体管阵列基板及彩色滤光片基板，柱状隔垫物设置在二基板之间，其中薄膜晶体管阵列基板包括一面板，其中柱状隔垫物顶端位于薄膜晶体管阵列基板的薄膜晶体管的漏电极、数据扫描线和栅极扫描线之间区域，底端位于彩色滤光片上与薄膜晶体管的漏电极、数据扫描线和栅极扫描线之间区域对应位置。本发明可进一步包括一挡光条，其中位于柱状隔垫物底端附近挡光条，向靠近薄膜晶体管的漏电极方向弯折，柱状隔垫物底端位于挡光条和栅极扫描线之间。本发明能够形成一种相对稳定的结构，解决TFT LCD面板受到挤压、冲击时，由于隔垫物位置的移动导致的漏光。

Description

一种薄膜晶体管液晶显示器结构
技术领域
本发明涉及TFT LCD(薄膜晶体管液晶显示器)结构，尤其涉及一种柱状隔垫物位置和结构变化的TFT LCD结构。
背景技术
在平板显示技术中，TFT LCD具有功耗低、制造成本相对较低和无辐射的特点，因此在平板显示器市场占据了主导地位。TFT LCD器件是由阵列玻璃基板和彩色滤光片玻璃基板对盒，在其中注入液晶而形成的。在彩色滤光片玻璃极板上通常制作上柱状隔垫物来维持盒厚。
如图1a所示，是现有技术中一种典型的对盒后的TFT LCD结构示意图。该TFT LCD的Array(阵列)基板上有一组栅极扫描线1和与之平行的公共电极引线12，以及与之垂直的一组数据扫描线5。相邻的栅极扫描线和数据扫描线定义了像素区域。每一个像素包含有一个TFT开关器件、透明像素电极10、两道挡光条11和部分公共电极12。如图2a所示，该TFT LCD的彩色滤光片基板上有黑矩阵14和红绿蓝三色组成的彩色树脂15，每一个彩色树脂对应于一个像素。在间隔一个或数个树脂的距离上，均匀分布有柱状隔垫物13。柱状隔垫物所处位置对应于TFT开关器件的上方。
如图1b所示，TFT器件由栅电极2、栅极绝缘层4、半导体有源层3、以及源电极6和漏电极7组成。透明像素电极10通过钝化层8的过孔9与TFT的漏电极7相连接。柱状隔垫物13的顶端与TFT器件相接处。可以看出，在传统的TFT LCD器件中，由于柱状隔垫物与TFT基板的接触位置处于TFT器件上方，属于TFT基板中最高的位置，当面板受到挤压或冲击时，隔垫物会自动向较低位置移动，并且很难回复到原有位置，从而会导致漏光，这种不良现象严重影响了液晶面板的良品率，并对显示效果造成不良影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种薄膜晶体管液晶显示器结构，通过对彩色滤光片玻璃基板像素区形状及隔垫物位置和形状的变更，将隔垫物置于TFT器件的包围中，使其四周产生端差，从而形成一种相对稳定的结构，解决TFT LCD面板受到挤压、冲击时，由于隔垫物位置的移动导致的漏光。
为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器结构，包括：一薄膜晶体管阵列基板及彩色滤光片基板，柱状隔垫物设置在该彩色滤光片基板与该薄膜晶体管阵列基板之间，其中所述薄膜晶体管阵列基板包括一面板、形成在面板上的一栅极扫描线和数据扫描线、栅极扫描线和数据扫描线交叉定义一像素区域，每一像素区域包括一薄膜晶体管器件、一像素电极；其中所述彩色滤光片基板包括一面板、形成在面板上的一黑矩阵、一像素彩色树脂和一柱状隔垫物，其中所述柱状隔垫物顶端位于薄膜晶体管阵列基板的薄膜晶体管的漏电极、数据扫描线和栅极扫描线之间区域，底端位于彩色滤光片上与薄膜晶体管的漏电极、数据扫描线和栅极扫描线之间区域对应位置；
所述像素区域还包括一挡光条，且挡光条位于柱状隔垫物底端附近的一端向靠近薄膜晶体管的漏电极方向弯折，柱状隔垫物底端位于挡光条的弯折部分和栅极扫描线之间。
上述挡光条弯折角度最好为90度；挡光条弯折部分长度为1-60μm，同时不接触到漏电极，弯折点距栅极扫描线距离为1-60μm。所述柱状隔垫物的顶端宽度为1-40μm，底端宽度为1-80μm。所述柱状隔垫物的侧面形状为梯形；顶端和底端形状为圆形、四边形或其它多边形。
上述方案中，所述柱状隔垫物的顶端所在的薄膜晶体管的漏电极、数据扫描线和栅极扫描线之间区域还可以形成一过孔，柱状隔垫物顶端位于过孔内。所述过孔底部可以保留部分钝化层和绝缘层、或保留部分绝缘层、或完全去除。所述过孔宽度要大于柱状隔垫物顶端宽度，同时小于漏电极与数据扫描线之间的距离及栅极扫描线与挡光条之间的距离。
在现有技术中，由于柱状隔垫物与TFT基板接触的区域位于整个TFT结构的最高点，当面板受到挤压或冲击时，隔垫物会自动向较低位置移动，并且很难回复到原有位置，从而会导致漏光。本发明对柱状隔垫物进行了位移，改变了柱状隔垫物的位置，使其处于整个TFT结构的最低点：在对盒后，柱状隔垫物的位置处于阵列器件漏电极与数据扫描线之间，栅极扫描线与挡光条之间。柱状隔垫物距四边的距离要考虑到对位精度的要求，与实际对位精度相匹配。此设计可以保证柱状隔垫物在受到冲击移位时不会超出四边的限制，即保证最大位移量在对位精度的范围内，不会产生漏光。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步更为详细地说明。
附图说明
图1a是现有技术中的TFT LCD的俯视图；
图1b是图1a中沿A-A’的横截面图；
图2a是图1a中TFT LCD对应的彩色滤光片示意图；
图2b是图2a中沿B-B’的横截面图；
图3a本发明的TFT LCD的俯视图；
图3b是本发明一实施例沿图3a中C-C’部位的横截面图；
图3c是本发明一实施例沿图3a中D-D’部位的横截面图；
图4a是图3a中TFT LCD对应的彩色滤光片示意图；
图4b是图4a中沿E-E’的横截面图；
图5是本发明第一个掩模版工艺后的TFT LCD阵列基板俯视图：栅极、公共电极和挡光条图案；
图6a是本发明另一实施例沿图3a中C-C’部位的横截面图；
图6b是本发明另一实施例沿图3a中D-D’部位的横截面图；
图7a是本发明另一实施例钝化层沉积后的TFT LCD阵列基板俯视图；
图7b是图7a中沿F-F’的横截面图；
图7c是图7a中沿G-G’的横截面图；
图8a是本发明另一实施例过孔刻蚀后的TFT LCD阵列基板俯视图；
图8b是图8a中沿H-H’的横截面图；
图8c是图8a中沿I-I’的横截面图。
图中标记：1、栅极扫描线；2、栅电极；3、有源层；4、栅极绝缘层；5、数据扫描线；6、源电极；7、漏电极；8、钝化层；9、过孔；10、透明像素电极；11、挡光条；12、公共电极；13、柱状隔垫物；14、黑矩阵；15、彩色树脂；16、柱状隔垫物位置处的过孔。
具体实施方式
具体实施例1：
本发明的TFT LCD结构，包括：彩色滤光片基板及薄膜晶体管阵列基板，液晶层封装于彩色滤光片基板与薄膜晶体管阵列基板之间，且柱状隔垫物设置在彩色滤光片基板与薄膜晶体管阵列基板之间，以维持面板之间的盒厚。
图3a所示为本发明具体实施例TFT LCD的对盒后的俯视图，其中薄膜晶体管阵列基板上有一组栅极扫描线1和与之平行的公共电极12，以及与之垂直的一组数据扫描线5。相邻的栅极扫描线和数据扫描线定义了像素区域。每一个像素包含有一个TFT开关器件、透明像素电极10、两道挡光条11和部分公共电极12。如图3c所示，TFT器件由栅电极2、栅极绝缘层4、半导体有源层3、以及源电极6和漏电极7组成。透明像素电极10通过钝化层8的过孔9与TFT的漏电极7相连接。以上部分与一种传统的TFT LCD阵列基板结构相同。
本发明的TFT LCD阵列基板结构不同之处在于，将阵列基板上柱状隔垫物位置处的挡光条11的形状进行了改变，在柱状隔垫物13上端处向漏电极方向弯折，弯折角度最好为90度，弯折部分长度为1-60μm，同时不接触到漏电极，弯折点距栅极扫描线距离为1-60μm。以使其更好的起到限制柱状隔垫物移动的作用。这种变更在非柱状隔垫物位置处可以进行或不进行。
如果完全不进行这种弯折处理，则只能在三边(漏电极，数据扫描线，栅极扫描线)限制柱状隔垫物的移动，但是也可以达到较好的效果，所以也包含在本发明的内容中。
同时，改变柱状隔垫物13的位置，使其处于漏电极7与数据扫描线5之间，挡光条11与栅极扫描线1之间。同时，为了能让移位后的柱状隔垫物能与四周的边界有最大面积的接触，维持稳定性，可以将柱状隔垫物的形状改由圆柱形改为方台形，或其它多边台形。由于柱状隔垫物与TFT基板的接触位置改变，为了保持同样的盒厚度，需将柱状隔垫物的高度增加，增加值与TFT的端差相同。
在图3b，3c中可以看出，在C-C’方向，柱状隔垫物处于栅极扫描线和挡光条之间。在D-D′方向，柱状隔垫物处于漏电极和数据扫描线之间。在四个方向均存在2000-
Figure C20061014419900081
的端差，柱状隔垫物本身的高度为2-4μm，相当于20000-
Figure C20061014419900082
柱状隔垫物距四边的距离要考虑到对位精度的要求，与实际对位精度相匹配，约1-10μm。
本发明的彩色滤光片基板结构如图4a(俯视图)和图4b(截面图)所示，它包含有：彩色滤光片面板(玻璃基板)；黑矩阵14；彩色树脂15(红，绿，蓝)和柱状隔垫物13；与传统的彩色滤光片像素结构(图2a和图2b所示)相比较，本发明的彩色滤光片基板结构有以下不同之处：改变了柱状隔垫物13的位置，在对盒后，柱状隔垫物的位置处于阵列基板上的薄膜晶体管的漏电极与数据扫描线之间，栅极扫描线与挡光条之间。同时，为了与阵列基板上的柱状隔垫物的位置相匹配，改变了像素开口区的形状。
上述TFT LCD结构是本发明的一种典型结构，只要是将柱状隔垫物的位置移至漏电极7与数据扫描线5之间，挡光条11与栅极扫描线1之间，也可以有其它形状和图案的像素结构，符合本发明范围。
上述TFT LCD结构的阵列基板可以通过下面的方法制造。
首先，使用磁控溅射方法，在玻璃基板上制备一层厚度在至
Figure C20061014419900092
的栅金属薄膜。如图5所示，用栅极掩模版通过曝光工艺和化学腐蚀工艺，在玻璃基板的一定区域上形成栅极扫描线1和栅电极2以及公共电极12和挡光条11的图案，本步骤形成柱状隔垫物对应位置的挡光条11，在靠近后续形成漏电极的位置处向内弯折，弯折角度最好为90度。
然后，利用化学气相沉积的方法在阵列基板上淀积
Figure C20061014419900093
到
Figure C20061014419900094
的栅极绝缘层薄膜和
Figure C20061014419900095
到
Figure C20061014419900096
的非晶硅薄膜。用有源层的掩模版进行曝光后对非晶硅进行刻蚀，形成硅岛。而栅金属和非晶硅之间的绝缘层起到阻挡刻蚀的作用。
随后，采用和栅金属类似的制备方法，在阵列基板上淀积一层类似于栅金属的厚度在
Figure C20061014419900097
到
Figure C20061014419900098
金属薄膜。通过源漏极的掩模版在一定区域形成数据扫描线5和源电极6、漏电极7。源电极6和漏电极7分别与有源层的两端相接触。
接下来，用和制备栅极绝缘层以及有源层相类似的方法，在整个阵列基板上沉积一层厚度在
Figure C20061014419900099
到
Figure C200610144199000910
的钝化层8。通过钝化层的掩模版，利用曝光和刻蚀工艺形成漏电极部分的钝化层过孔9。
最后，使用透明电极的掩模版，通过上述相同的工艺步骤，形成透明像素电极10。常用的透明像素电极为ITO，厚度在
Figure C200610144199000911
至
Figure C200610144199000912
之间。最后形成的TFT像素结构平面图和截面图可以参见图3a，图3c。
具体实施例2：
在具体实施例1中，柱状隔垫物顶端接触的像素电极在钝化层之上，如图3b，3c所示，在具体实施例2中，通过刻蚀过孔的方法将钝化层和栅极绝缘层除去，柱状隔垫物顶端接触的像素电极在玻璃基板之上，如图6a和图6b所示。过孔处有一定坡度角，大小为20-90度。这种设计的优点是增加了柱状隔垫物四周的端差，更好的限制了柱状隔垫物的移动。对应此种设计，为了保持与具体实施例1中相同的盒厚，需将柱状隔垫物的高度增加，增加值与钝化层和栅极绝缘层的厚度和相等。当然，过孔深度也可以小于“钝化层与栅绝缘层厚度之和”，即：钝化层和栅极绝缘层可以部分去除。
上述TFT LCD结构的阵列基板可以通过下面的方法制造。
使用具体实施例1中相同的制备方法，制备有源层，源漏层和钝化层，这些步骤结束的TFT结构如图7a所示，柱状隔垫物所处位置的截面图如图7b，图7c所示。通过钝化层的掩模版，利用曝光和刻蚀工艺形成漏电极部分的钝化层过孔9和柱状隔垫物位置处的过孔16，如图8a、图8b和图8c所示。由于刻蚀的选择性，漏电极部分的钝化层被刻除后刻蚀即结束，柱状隔垫物位置的钝化层被刻除后仍然可以继续向下刻蚀，直至栅极绝缘层完全被刻蚀为止。最后，沉积透明像素电极层，使用透明像素电极的掩模版，形成透明像素电极10。常用的透明电极为ITO，厚度在
Figure C20061014419900101
至
Figure C20061014419900102
之间。
以上所提出实施例为典型的实现方法，也可以有其它的实现方法，通过选择不同的材料或材料组合完成。在阵列基板上面，TFT器件结构显然可以有各种修改和变化，在彩色滤光片基板上面，柱状隔垫物的数量以及是否适用附加隔垫物显然也可以有各种修改和变化。而这些修改和变化也被包含在本发明的范围之内。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当按照需要可使用不同材料和设备实现之，即可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1、一种薄膜晶体管液晶显示器结构，包括：一薄膜晶体管阵列基板及彩色滤光片基板，柱状隔垫物设置在该彩色滤光片基板与该薄膜晶体管阵列基板之间，其中所述薄膜晶体管阵列基板包括一面板、形成在面板上的一栅极扫描线和数据扫描线、栅极扫描线和数据扫描线交叉定义一像素区域，每一像素区域包括一薄膜晶体管器件、一像素电极；其中所述彩色滤光片基板包括一面板、形成在面板上的一黑矩阵、一像素彩色树脂，其特征在于：所述柱状隔垫物顶端位于薄膜晶体管阵列基板的薄膜晶体管的漏电极、数据扫描线和栅极扫描线之间区域，底端位于彩色滤光片上与薄膜晶体管的漏电极、数据扫描线和栅极扫描线之间区域对应位置；
所述像素区域还包括一挡光条，且挡光条位于柱状隔垫物底端附近的一端向靠近薄膜晶体管的漏电极方向弯折，柱状隔垫物底端位于挡光条的弯折部分和栅极扫描线之间。
2、根据权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器结构，其特征在于：所述挡光条的弯折角度为90度。
3、根据权利要求2所述的薄膜晶体管液晶显示器结构，其特征在于：所述挡光条的弯折部分长度为1-60μm，同时不接触到漏电极，弯折点距栅极扫描线距离为1-60μm。
4、根据权利要求1至3任一所述的薄膜晶体管液晶显示器结构，其特征在于：所述柱状隔垫物的顶端宽度为1-40μm，底端宽度为1-80μm。
5、根据权利要求1至3任一所述的薄膜晶体管液晶显示器结构，其特征在于：所述柱状隔垫物的侧面形状为梯形；顶端和底端形状为圆形、四边形或多边形。
6、根据权利要求1至3任一所述的薄膜晶体管液晶显示器结构，其特征在于：所述柱状隔垫物的顶端所在的薄膜晶体管的漏电极、数据扫描线和栅极扫描线之间区域形成有过孔，柱状隔垫物顶端位于过孔内。
7、根据权利要求6所述的薄膜晶体管液晶显示器结构，其特征在于：所述过孔底部保留部分钝化层和绝缘层、或保留部分绝缘层、或完全去除。
8、根据权利要求7所述的薄膜晶体管液晶显示器结构，其特征在于：所述过孔宽度要大于柱状隔垫物顶端宽度，同时小于漏电极与数据扫描线之间的距离及栅极扫描线与挡光条之间的距离。
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