CN103137555B - 薄膜晶体管液晶显示器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器件及其制造方法，通过在基板上制作栅极线、COM线以及与其相连透明公共电极，在栅极线上制造有源区以及源极和漏极，可以有效利用栅极线和漏极与像素电极连接部分的所占区域，增大TFT-LCD显示屏开口率，提高TFT-LCD显示器件的显示性能。

Description

薄膜晶体管液晶显示器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管液晶显示器件及其制造方法。

背景技术

TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器，Thinfilmtransistorliquidcrystaldisplay)是液晶显示器的一种，它使用薄膜晶体管技术改善影像品质，被广泛应用在电视、平面显示器及投影机上。

TFT-LCD由显示屏、背光源及驱动电路三大核心部件组成。简单说，TFT-LCD显示屏可视为两片玻璃基板中间夹着一层液晶，上层的玻璃基板带有彩色滤光膜(ColorFilter)，而下层的玻璃则有TFT晶体管镶嵌于上，在上下两片玻璃基板的外侧分别贴有偏振片。当电流通过晶体管产生电场变化，造成液晶分子偏转，藉以改变光线的偏极性，再利用偏光片决定像素(Pixel)的明暗状态。此外，上层玻璃因与彩色滤光膜贴合，每个像素(Pixel)各包含红蓝绿三颜色，这些发出红蓝绿色彩的像素便构成了显示屏上的图像画面。

开口率是影响TFT-LCD的显示性能的关键问题之一。开口率是指TFT-LCD显示屏光透过部分与不透过部分之比，开口率越大，亮度越高。影响开口率的主要因素是栅和源总线宽度、TFT尺寸、上下基板对盒精度、存储电容尺寸及黑矩阵尺寸等。

图1所示为现有技术下的一种TFT-LCD显示屏的结构示意图，包括基板100，形成于基板100上的栅极线101a、101b和COM线102，与栅极线101a、101b相交的数据线103，所述栅极线101a、101b和数据线103限定的像素区域内形成有TFT晶体管104以及通过过孔105与TFT晶体管104的漏极电连接的像素电极106，其中，所述TFT晶体管104包括：与所栅极线电连接的栅极(由于栅极线与栅极通常在同一个工艺步骤中形成，因此二者位于同一层，并可以做成一体的)，依次形成于所述栅极上的栅绝缘层、半导体层和源/漏金属层(通常形成TFT的源极的金属与形成漏极的金属在同一个工艺步骤中形成，因此二者位于同一层，统称为源/漏金属层)，所述TFT的源极(或漏极)与所述数据线电连接(由于TFT的源极与数据线通常在同一个工艺步骤中形成，因此二者位于同一层，并可以做成一体的)。从图1中可以看出，TFT晶体管104的漏极与像素电极连接部分和栅极线101b之间通常位于彩色滤光片之下，所占基板区域107为不透光部分，没有得到有效利用，造成TFT-LCD显示屏开口率的浪费。这是由于漏极与像素电极和栅极线形成的栅漏寄生电容Cgd是引起的屏闪烁的主要诱因，所以普通的设计都是使漏极和像素电极尽可能重叠较小的面积，而且像素电极尽可能远离栅极线。因此，需要一种薄膜晶体管液晶显示器件及其制造方法，可以有效利用栅极线和漏极与像素电极连接部分的所占区域，增大TFT-LCD显示屏开口率，提高TFT-LCD显示器件的显示性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管液晶显示器件及其制造方法，可以有效利用栅极线和漏极与像素电极连接部分之间的所占区域，增大TFT-LCD显示屏开口率，提高TFT-LCD显示器件的显示性能。

为解决上述问题，本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法，包括：

在基板上形成透明公共电极及与其相连COM线和栅极线；

形成与所述栅极线和COM线相交的数据线以及在所述栅极线上方形成TFT的源极、漏极和沟道结构；

在包含所述TFT的基板的整个表面上形成钝化层，在所述钝化层中形成露出所述TFT的部分漏极的过孔；

在所述钝化层上形成像素电极，所述像素电极通过所述过孔与所述TFT的漏极电连接。

进一步的，采用第一半灰阶掩模板在基板上形成透明公共电极及与其相连COM线和栅极线。

进一步的，采用第二半灰阶掩模板在基板上形成与所述栅极线和COM线相交的数据线以及在所述栅极线上方形成TFT的源极、漏极和沟道结构。

进一步的，所述透明公共电极为氧化铟锡或氧化铟锌。

进一步的，所述栅极线的宽度为8μm～10μm。

进一步的，所述栅极线的材料包括Mo、Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al及Cu中的至少一种。

进一步的，形成所述TFT的步骤包括：采用第一半灰阶掩模板在基板上形成栅极线的同时，形成与所述栅极线一体连接的所述TFT的栅极。

进一步的，形成所述TFT的步骤还包括：

在包含所述栅极的整个基板上形成栅极绝缘层；

在所述栅极上的栅极绝缘层区域形成岛状有源区；

在所述岛状有源区中形成源极和漏极。

进一步的，所述钝化层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或有机材料。

相应的，本发明还提供一种薄膜晶体管液晶显示器件，包括：

TFT侧基板；

彩膜侧基板；

形成于所述TFT侧基板上的透明公共电极及与其相连COM线和栅极线；

与所述栅极线和COM线相交的数据线；

形成于所述栅极线上方的TFT的源极、漏极和沟道结构；

形成于所述栅极线、COM线、与其相连透明公共电极、数据线、以及TFT上的钝化层，所述钝化层有露出所述TFT的部分漏极的过孔；

形成于所述钝化层上并通过所述过孔与所述TFT的漏极电连接的像素电极。

与现有技术相比，本发明提供的薄膜晶体管液晶显示器件及其制造方法，通过在基板上制作透明公共电极及与其相连COM线和栅极线，增大了存储电容并减小了源漏电容Cgd对整个像素的干扰，使其可以在栅极线上制造TFT的源极和漏极，可以有效利用栅极线和漏极与像素电极连接部分之间的所占区域，增大TFT-LCD显示屏开口率，提高TFT-LCD显示器件的显示性能；进一步的，通过两道半灰阶掩模板工艺分别形成透明公共电极和与其相连COM线和栅极线以及数据线和所述栅极线上方的TFT的源极、漏极和沟道结构，大大简化工艺步骤，降低工艺成本。

附图说明

图1是现有技术的薄膜晶体管液晶显示屏的结构示意图；

图2是本发明一实施例的薄膜晶体管液晶显示器件制造方法流程图；

图3A至图3D是本发明一实施例的薄膜晶体管液晶显示器件制造工艺中的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应认为只是局限在所述的实施例。

如图2所示，本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法，包括：

S1，在基板上形成透明公共电极及与其相连COM线和栅极线；

S2，形成与所述栅极线和COM线相交的数据线以及在所述栅极线上方形成TFT的源极、漏极和沟道结构；

S3，在包含所述TFT的基板的整个表面上形成钝化层，在所述钝化层中形成露出所述TFT的部分漏极的过孔；

S4，在所述钝化层上形成像素电极，所述像素电极通过所述过孔与所述TFT的漏极电连接。

以下结合附图3A至3D对附图2中的薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法作进一步的详细说明。

如图3A所示，在步骤S1中，在基板300上沉积一层氧化铟锡或氧化铟锌的透明导电材料薄膜(未图示)，在透明导电材料薄膜上通过溅射或蒸发的方式沉积第一金属材料薄膜(未图示)，然后涂敷一定厚度的光刻胶膜，通过半灰阶掩模板(Half-ToneMask，简称HTM)使所述光刻胶膜曝光并显影，形成光刻胶图形，该光刻胶图形具有不同厚度的两个区域，厚度大的区域对应即将形成的栅极线301a、301b，COM线302位置，厚度小的区域对应即将形成的透明公共电极302a位置；接着根据光刻胶层刻蚀第一金属材料薄膜以及透明导电材料薄膜，使用灰化技术减薄整体光刻胶层，去除厚度小的区域的光刻胶，刻蚀其下第一金属材料薄膜，暴露出下方的明导电材料薄膜，形成透明公共电极；然后再去除厚度大的区域的多余光刻胶层，暴露出其下方的第一金属材料薄膜，形成栅极线301a、301b，COM线302以及与其相连透明公共电极302a，本实施例中在形成栅极线301a、301b的同时还可以形成与栅极线301b一体成型且电连接的栅极(未图示)。通过第一半灰阶掩模板工艺形成透明公共电极和与其相连COM线和栅极线，大大简化工艺步骤，降低工艺成本。

在本发明的其他实施例中，在步骤S1中还可以通过两次普通掩模板工艺形成透明公共电极及与其相连COM线和栅极线。即：在基板300上沉积一层氧化铟锡或氧化铟锌的透明导电材料薄膜(未图示)，在透明公共电极上涂敷一定厚度的光刻胶膜，通过一次普通的透明公共电极掩模板使所述光刻胶膜曝光并显影，形成光刻胶图形；接着刻蚀光刻胶层和透明导电材料薄膜，形成透明公共电极302a；然后在包含透明公共电极的基板上，通过溅射或蒸发的方式沉积第一金属材料薄膜(未图示)，然后涂敷一定厚度的光刻胶膜，通过一次普通的栅极线掩模板使所述光刻胶膜曝光并显影，形成光刻胶图形，接着刻蚀光刻胶层和第一金属材料薄膜，形成与透明公共电极302a相连的栅极线301a、301b和COM线302。

在后续工艺制得的薄膜晶体管液晶显示器件中，以透明公共电极302a作为下极板、栅绝缘层和/或钝化层以及其他绝缘层作为电容介质、像素电极作为上极板的存储电容，增大了制得的薄膜晶体管液晶显示器件的存储电容，减小了源漏电容Cgd对整个像素的干扰。

优选的，基板300为玻璃、石英或塑料等绝缘材质。第一金属材料层可以为诸如Mo、Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、或Cu的单层膜，或者为选自Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al或Cu中两种或者多种的任意组合所构成的复合膜。优选的，所述栅极线301a、301b的宽度为8μm～10μm，以保留足够的区域，使得在后续工艺中在栅极线301b上方制得的TFT的源极和漏极的投影得以落在在栅极线301a、301b的宽度区域中。

如图3B所示，在步骤S2中，在包含栅极线301a、301b，COM线302以及与其相连透明公共电极302a的基板300上，可以通过两次普通掩模板工艺形成与所述栅极线301a、301b和COM线302相交的数据线303以及在所述栅极线301b上方形成TFT304的源极304a、漏极304b和沟道结构，即：首先，在包含栅极线301a、301b，COM线302以及与其相连透明公共电极302a的基板300上，通过等离子增强化学气相沉积的方式在包含与栅极线301b一体成型且电连接的栅极的基板上沉积栅绝缘层，栅绝缘层的材质为氧化物、氮化物或氧氮化合物；接着，在栅极线上方的预定义TFT区域(该区域应该为栅极线301b上方且与后续形成的数据线303的交叠处)沉积一定厚度的非晶硅(简写成“a-Si”)和重掺杂非晶硅层，涂敷一定厚度的光刻胶膜，通过一次普通的TFT掩膜板工艺使所述光刻胶膜曝光并显影，形成光刻胶图形，接着刻蚀光刻胶膜未保护的非晶硅(简写成“a-Si”)和重掺杂非晶硅层，形成岛状有源区或岛状半导体层；然后，在整个基板上沉积第二金属材料薄膜并涂敷一定厚度的光刻胶膜，通过一次普通的数据线掩模板使所述光刻胶膜曝光并显影，形成光刻胶图形，接着刻蚀光刻胶膜未保护的第二金属材料薄膜，形成与所述栅极线301a、301b和COM线302相交的数据线303以及在所述栅极线301b上方形成TFT304的源极304a、漏极304b和沟道结构。此时也就形成了位于所述栅极线301b与数据线303交叠处的栅极线上方的TFT304，包括与所述栅极线301b一体的栅极、依次形成于所述栅极上的栅绝缘层和非晶硅以及重掺杂非晶硅层、漏极304b、与所述数据线303电连接的源极304a以及和源极304a与漏极304b之间的沟道结构；所述源极304a与所述数据线303电连接。此时，形成于栅极线301b与数据线303交叠处的TFT的源极304a、漏极304b以及沟道结构全部投影在栅极线301b上，有效利用栅极线301b和漏极304b与后续形成的像素电极306连接部分之间的所占区域，增大制得的TFT-LCD显示屏开口率，提高TFT-LCD显示器件的显示性能。

在本发明的其他实施例中，也可以使用第二半灰阶掩模板并采用类似于步骤S1中形成栅极线301a、301b，COM线302以及与其相连透明公共电极302a的方法形成数据线303以及TFT304的源极304a、漏极304b和沟道结构，即：首先，在已经形成栅极线301a、301b，COM线302以及与其相连透明公共电极302a的基板300上依次沉积栅绝缘层、非晶硅(简写成“a-Si”)和重掺杂非晶硅层的半导体层，然后沉积第二金属材料薄膜和光刻胶层；接着，通过第二半灰阶掩模板使所述光刻胶层曝光并显影，形成数据线及TFT源漏区域和TFT沟道区域厚度不同的光刻胶图形；然后，依次刻蚀形成岛状有源区或岛状半导体层以及沟道区域，形成数据线303以及源极304a和漏极304b，源极304a和漏极304b之间为沟道结构。通过第二半灰阶掩模板工艺形成数据线303和栅极线301b上方的TFT的源极304a、漏极304b和沟道结构，可以大大简化工艺步骤，降低工艺成本。

如图3C所示，在步骤S3中，在包含所述源极304a和漏极304b的基板300的整个表面上形成钝化层(未图示)，所述钝化层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或有机材料。然后通过钝化层掩模板，在所述钝化层中形成露出部分源极304a的过孔305。

如图3D所示，在步骤S4中，在所述钝化层上沉积一定厚度的氧化铟锡或氧化铟锌透明导电材料，采用像素电极掩模板形成像素电极306，所述像素电极306通过所述过孔305与所述漏极304b电连接。

相应的，如图3D所示，本发明还提供一种薄膜晶体管液晶显示器件，包括：

TFT侧基板300；

形成于所述TFT侧基板上的透明公共电极302a以及与其相连的栅极线301a、301b，COM线302；

与栅极线301a、301b和COM线302相交的数据线303；

形成于所述栅极线301b上方的TFT304的源极304a、漏极304b和沟道结构；

形成于所述栅极线301a、301b、COM线302、与其相连透明公共电极302a、数据线303、以及TFT304上的钝化层，所述钝化层有露出TFT304部分漏极304b的过孔305；

形成于所述钝化层上并通过所述过孔305与所述漏极304b电连接的像素电极306。

由图1中的107以及图3D中的307所示可知，本发明提供的薄膜晶体管液晶显示器件及其制造方法，通过在基板上制作栅极线、COM线以及与其相连透明公共电极，在栅极线301a、301b上制造TFT304的源极304a和漏极304b，可以有效利用栅极线和漏极304b与像素电极连接部分的所占区域，增大TFT-LCD显示屏开口率，提高TFT-LCD显示器件的显示性能。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法，其特征在于，包括：

在基板上形成透明公共电极及与其相连COM线和栅极线；

形成与所述栅极线和COM线相交的数据线以及在所述栅极线上方形成TFT的源极、漏极和沟道结构，所述TFT的源极、漏极以及沟道结构全部投影在栅极线上；

在包含所述TFT的基板的整个表面上形成钝化层，在所述钝化层中形成露出所述TFT的部分漏极的过孔，所述过孔投影在栅极线上；

在所述钝化层上形成像素电极，所述像素电极通过过孔与所述TFT的漏极电连接，所述像素电极的一部分投影在栅极线上。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法，其特征在于，采用第一半灰阶掩模板在基板上形成透明公共电极及与其相连COM线和栅极线。

3.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法，其特征在于，采用第二半灰阶掩模板在基板上形成与所述栅极线和COM线相交的数据线以及在所述栅极线上方形成TFT的源极、漏极和沟道结构。

4.如权利要求1或2所述的薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法，其特征在于，所述透明公共电极为氧化铟锡或氧化铟锌。

5.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法，其特征在于，所述栅极线的宽度为8μm～10μm。

6.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法，其特征在于，所述栅极线的材料包括Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al及Cu中的至少一种。

7.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法，其特征在于，采用第一半灰阶掩模板在基板上形成栅极线的同时，形成与所述栅极线一体成型的栅极。

8.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法，其特征在于，形成TFT的源极、漏极和沟道结构的步骤包括：

在包含所述栅极的整个基板上形成栅极绝缘层；

在所述栅极上的栅极绝缘层区域形成岛状有源区；

在所述岛状有源区中形成源极和漏极。

9.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器件的制造方法，其特征在于，所述钝化层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或有机材料。

10.一种薄膜晶体管液晶显示器件，其特征在于，包括：

TFT侧基板；

形成于所述TFT侧基板上的栅极线、COM线以及与其相连透明公共电极；

与所述栅极线和COM线相交的数据线；

形成于所述栅极线上方的TFT的源极、漏极和沟道结构，所述TFT的源极、漏极以及沟道结构全部投影在栅极线上；

形成于所述栅极线、COM线、与其相连透明公共电极、数据线、以及TFT上的钝化层，所述钝化层有露出所述TFT的部分漏极的过孔，所述过孔投影在栅极线上；

形成于所述钝化层上并通过所述过孔与所述TFT的漏极电连接的像素电极，所述像素电极的一部分投影在栅极线上。

11.如权利要求10所述的薄膜晶体管液晶显示器件，其特征在于，所述透明公共电极为氧化铟锡或氧化铟锌。

12.如权利要求10所述的薄膜晶体管液晶显示器件，其特征在于，所述栅极线的宽度为8μm～10μm。

13.如权利要求10所述的薄膜晶体管液晶显示器件，其特征在于，所述栅极线的材料包括Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al及Cu中的至少一种。

14.如权利要求10所述的薄膜晶体管液晶显示器件，其特征在于，所述钝化层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或有机材料。