CN100495177C - 一种tft lcd阵列基板器件结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种TFT LCD阵列基板器件结构，包括：透明基板衬底，栅电极扫描线，栅电极，栅电极绝缘层，有源层，数据扫描线，形成于栅电极扫描线和数据扫描线交汇处的薄膜晶体管器件，与数据线平行且位于透明像素电极两侧的挡光条，与薄膜晶体管漏电极接触的透明像素电极，钝化层，其特征在于：透明像素电极边缘下方，有与栅电极扫描线平行的公共电极，该公共电极和挡光条为一体结构，且在纵向上通过透明像素引线相连。本发明同时还公开了该结构的制造方法。本发明通过控制调节公共电极的电位均匀性，从而提高TFT LCD的显示品质。本发明的另一个目的是利用挡光条来提高存储电容的面积，从而增加存储电容的信号稳定性。

Description

一种TFT LCD阵列基板器件结构及其制造方法

技术领域

本发明是关于一种薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)阵列基板器件结构和制造方法。尤其涉及一种公共电极结构及其制造方法。

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膜玻璃基板对盒而形成的。如图1所示，是目前主流的非晶硅TFT结构截面示意图和单一像素表面图。它是采用背沟道腐蚀的底栅结构。此种TFT器件可以减低沟道中的光致漏电流。如图1a所示，栅电极凸出部11(与像素重叠的凸起部)和透明像素电极一起形成存储电容。这样去除专门的公共电极，提高了像素的开口率。在主流的TFT器件中，为了进一步降低对盒后像素里的漏光，如图2所示在像素平行于数据线的两侧形成挡光条12。挡光条使用和栅极同一材料，在同一次光刻(Mask)工序中完成制作。

如图3所示的5-Mask工艺是目前制作TFT的典型工艺技术。其主要工艺步骤分为五步：

形成栅极及其引线；

形成栅电极绝缘层和非晶硅半导体层；

形成源漏电极以及数据引线；

形成钝化保护层；

形成透明像素电极。

每一步骤都包括薄膜淀积、曝光和图案形成、以及腐蚀三个主要工艺。如上所述的是一种典型的5-Mask技术。通过改变Mask设计和工艺流程，也有其它的5-Mask工艺技术。由于各个栅电极没有连接起来，每一个存储电容的公共电极的电位是有区别的。在传统的TFT LCD器件中，由于电极信号差异而引起的串扰(Cross-Talk)、闪烁(Flicker)和水平白线等不良，是经常见到的。通常的解决办法有改善周边电路设计和改善输入信号方式等等。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种矩阵负载的公共电极结构，通过控制调节公共电极的电位均匀性，从而提高TFT LCD的显示品质。本发明的另一个目的是利用挡光条来提高存储电容的面积，从而增加存储电容的信号稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供一种TFT LCD阵列基板器件结构，包括：透明基板衬底，栅电极扫描线，栅电极，栅电极绝缘层，有源层，数据扫描线，形成于栅电极扫描线和数据扫描线交汇处的薄膜晶体管器件，与薄膜晶体管漏电极接触的透明像素电极，与数据扫描线平行且位于透明像素电极两侧的挡光条，钝化层，透明像素电极边缘下方有与栅电极扫描线平行的公共电极，所述公共电极与挡光条在同一像素内为一体相连的结构，所述公共电极与纵向相邻像素的挡光条之间通过引线相连。

其中，所述公共电极、挡光条、栅电极扫描线为同一次光刻形成的材料相同部分。所述公共电极、挡光条与透明像素电极存在部分交叠，并一起与像素电极构成存储电容。所述公共电极与纵向相邻像素的挡光条之间通过引线相连，且该引线采用的是与透明像素电极相同的透明导电材料。所述栅电极扫描线为钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬或铜。所述透明像素电极为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌材料。

为了实现上述目的，本发明提供同时还提供一种TFT LCD阵列基板器件制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，使用磁控溅射方法，在基板上淀积一层、两层或多层金属薄膜，通过掩模、曝光和蚀刻工艺，在玻璃基板的一定区域上形成栅电极扫描线、栅电极、公共电极和挡光条，所述公共电极和挡光条在同一像素内为一体相连的结构；

步骤二，利用化学气相淀积的方法在完成步骤一的基板上，连续淀积栅电极绝缘层薄膜、非晶硅薄膜，通过掩模、曝光和蚀刻工艺，形成硅岛；

步骤三，使用磁控溅射方法在完成步骤二的基板上，淀积金属薄膜，通过掩模、曝光和蚀刻工艺，形成数据扫描线和源电极、漏电极；

步骤四，利用化学气相淀积的方法在完成步骤三的基板上，在整个基板上淀积一层钝化层，通过掩模、曝光和蚀刻工艺，同时形成漏电极的钝化层过孔和挡光条的钝化层过孔和公共电极的钝化层过孔；

步骤五，利用化学气相淀积的方法在完成步骤四的基板上，淀积一层透明像素电极层，通过掩模、曝光和蚀刻工艺，形成透明像素电极，透明像素引线，并通过公共电极的钝化层过孔和挡光条的钝化层过孔及透明像素引线实现纵向相邻像素的公共电极之间的电连接。

其中，所述步骤一淀积的金属薄膜具体为钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬或铜的单层膜。所述步骤五中淀积的透明像素电极层具体为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。

本发明相对于是传统TFT LCD器件，通过像素电极引线连接而形成的矩阵负载有效平衡各个公共电极之间的电流和电位。与以前的TFT像素相比较，公共电极信号的输入端增加，减少不同位置处信号差异和维持更加均衡的信号分布。矩阵负载的公共信号线改善跳变电压(Kick-BackVoltage ΔVp)，这样可以有效地减低由于闪烁以及白线等引起的产品不良率。同时，用公共、挡光条一起和透明像素电极形成存储电容，一方面增大了存储电容的面积，另一方面，由于用公共电极充电电压稳定，使跳变电压变小，改善了闪烁和残像。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。

附图说明

图1a为现有技术TFT LCD在阵列基板上单一像素俯视图；

图1b为图5中A-A部分横截面图；

图2为现有技术具有挡光条的TFT LCD单一像素俯视图；

图3为现有技术中的一种典型5Mask工艺流程示意图；

图4为本发明的TFT LCD器件单一像素俯视图；

图5A为图5中A-A部分横截面图；

图5B为图5中B-B部分横截面图；

图5C为图5中C-C部分横截面图；

图6A为现有技术的公共电极电流示意图；

图6B为本发明的矩阵负载公共电极电流示意图；

图7A为本发明的TFT LCD器件在第一层栅电极完成后的像素俯视图；

图7B为图7中B-B部分横截面图；

图8为本发明的TFT LCD器件在第四层钝化层完成后的像素俯视图；

图9A为图8中A-A部分横截面图；

图9B为图8中B-B部分横截面图；

图9C为图8中C-C部分横截面图。

图中标识：1、栅电极扫描线；2、栅电极；3、有源层；4、栅电极绝缘层；5、数据扫描线；6、源电极；7、漏电极；8、钝化层；9、钝化层过孔；10、透明像素电极；11、栅极凸出部；12、挡光条；13、公共电极；14、公共电极的钝化层过孔；15、透明像素引线。

具体实施方式

下面结合附图说明和首选具体实施例，对本发明进行进一步详细说明：

如图4和5a、5b、5c所示，本TFT LCD的阵列基板上有一组栅电极扫描线1和与之平行的公共电极引线13，以及与之垂直的一组数据扫描线5。相邻的栅电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12和部分公共电极13。如图5A所示，TFT器件由栅电极2、栅电极绝缘层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像素结构相同。本发明的TFT LCD像素结构特点在于，首先把公共电极13和挡光条12连接起来(如图4所示)；其次如图5A和5B所示，将上下像素的公共电极通过公共电极的钝化层过孔14、挡光条12上的钝化层过孔及透明像素引线15相连接起来。透明像素引线15是和透明像素电极10在同一掩模版工艺过程中实现的。钝化层是在完成数据线图案之后，透明像素电极淀积之前进行镀膜和光刻工艺。此外，透明像素电极10与挡光条12和公共电极13存在部分交叠，并一起形成存储电容。

上述像素是本发明的一种典型结构，其可进行各种形式的变通，如将挡光条设置在整个透明像素电极的周边，包括其上边；或将左边的挡光条与公共电极不连接，而将右边的挡光条与公共电极连接或将公共电极之间的连接改为金属连接；或变化设计的图形等。只要是利用公共电极与像素电极形成存储电容或通过引线将公共电极之间形成矩阵连接，符合本发明范围。

上述结构的TFT LCD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

的栅金属薄膜。栅金属材料通常使用钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬、或铜等金属或合金的组合，也可以使用上述几种材料薄膜的组合，具体到本实施例为钼和铝镍合金两层薄膜结构。如图7A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电极扫描线1和栅电极2以及公共电极13和挡光条12的图案。图7B所示，栅电极2、公共电极13和挡光条12具有相同的厚度和腐蚀后的坡度角。

第二步，利用化学气相淀积的方法在阵列基板上连续淀积

到

的栅电极绝缘层4薄膜和

到

有源层3薄膜。栅电极绝缘层4材料通常是氮化硅，也可以使用氧化硅或氮氧化硅等，具体到本实施例为氮化硅。有源层薄膜材料通常为非晶硅。用有源层3的掩模版进行曝光后对非晶硅进行刻蚀，形成硅岛3。而栅金属和非晶硅之间的绝缘层起到阻挡刻蚀的作用。

第三步，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

到

金属薄膜。如图8所示，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。图9A所示，源电极5和漏极6分别与有源层3的两端相接触。

第四步，用和制备栅电极绝缘层4以及有源层3相类似的方法，在整个阵列基板上淀积一层厚度在

到

的钝化层8。其材料通常是氮化硅。如图9a、9b和9c所示，此时公共电极13、挡光条12、和栅电极扫描线1上面覆盖相同厚度的栅电极绝缘层4和钝化层8。通过钝化层的掩模版，利用曝光和刻蚀工艺形成漏极部分的钝化层过孔9和挡光条部分的钝化层过孔和公共电极的钝化层过孔14，如图4、图5a、图5b、5c所示。

最后，通过化学气相淀积法在阵列基板上淀积厚度在

至

之间ITO薄膜。使用透明像素电极的掩模版，通过上述相同的工艺步骤，形成透明像素电极10和透明像素引线15。并通过公共电极的钝化层过孔14和挡光条的钝化层过孔及透明像素引线15实现公共电极之间的纵向电连接。

以上所提出实施例为一种实现方法，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，如将公共电极之间的连接引线变化为金属引线。在具有矩阵负载的公共电极和挡光条的阵列基板上面，TFT器件结构显然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。

采用上述结构和工艺方法制造的TFT LCD阵列基板器件，由于用公共电极、挡光板和透明像素电极形成存储电容，一方面提高了存储电容的面积，另一方面存储电容用公共电极充电，电压稳定，使跳变电压变小，改善了闪烁和残像。另外，由于公共电极之间形成矩阵连接，有效平衡各个公共电极之间的电流和电位。与以前的TFT像素相比较，如图6A和图6B所示，公共电极信号的输入端增加，减少不同位置处信号差异和维持更加均衡的信号分布。这种矩阵负载的公共信号线改善跳变电压(Kick-Back VoltageΔVp)，这样也可以有效地减低由于闪烁以及白线等引起的产品不良率。同时此公共电极结构也能减少信号延时而引起的不良。

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 (9)

1、一种TFT LCD阵列基板器件结构，包括：透明基板衬底，栅电极扫描线，栅电极，栅电极绝缘层，有源层，数据扫描线，形成于栅电极扫描线和数据扫描线交汇处的薄膜晶体管器件，与薄膜晶体管漏电极接触的透明像素电极，与数据扫描线平行且位于透明像素电极两侧的挡光条，钝化层，透明像素电极边缘下方有与栅电极扫描线平行的公共电极，其特征在于：所述公共电极与挡光条在同一像素内为一体相连的结构，所述公共电极与纵向相邻像素的挡光条之间通过引线相连。

2、根据权利要求1所述的一种TFT LCD阵列基板器件结构，其特征在于：所述公共电极、挡光条、栅电极扫描线及栅电极为同一次光刻形成的材料相同部分。

3、根据权利要求2所述的一种TFT LCD阵列基板器件结构，其特征在于：所述公共电极、挡光条与透明像素电极存在部分交叠，并一起与像素电极构成存储电容。

4、根据权利要求1所述的一种TFT LCD阵列基板器件结构，其特征在于：所述引线采用的是与透明像素电极相同的透明导电材料。

5、根据权利要求1至4任一所述的一种TFT LCD阵列基板器件结构，其特征在于：所述栅电极扫描线为钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬或铜。

6、根据权利要求1至4任一所述的一种TFT LCD阵列基板器件结构，其特征在于：所述透明像素电极为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌材料。

7、一种TFT LCD阵列基板器件制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，使用磁控溅射方法，在基板上淀积一层、两层或多层金属薄膜，通过掩模、曝光和蚀刻工艺，在玻璃基板的一定区域上形成栅电极扫描线、栅电极、公共电极和挡光条，所述公共电极和挡光条在同一像素内为一体相连的结构；

步骤二，利用化学气相淀积的方法在完成步骤一的基板上，连续淀积栅电极绝缘层薄膜、非晶硅薄膜，通过掩模、曝光和蚀刻工艺，形成硅岛；

步骤三，使用磁控溅射方法在完成步骤二的基板上，淀积金属薄膜，通过掩模、曝光和蚀刻工艺，形成数据扫描线和源电极、漏电极；

步骤四，利用化学气相淀积的方法在完成步骤三的基板上，在整个基板上淀积一层钝化层，通过掩模、曝光和蚀刻工艺，同时形成漏电极的钝化层过孔和挡光条的钝化层过孔和公共电极的钝化层过孔；

步骤五，利用化学气相淀积的方法在完成步骤四基板上，淀积一层透明像素电极层，通过掩模、曝光和蚀刻工艺，形成透明像素电极，透明像素引线，并通过公共电极的钝化层过孔和挡光条的钝化层过孔及透明像素引线实现纵向相邻像素的公共电极之间的电连接。

8、根据权利要求7所述的一种TFT LCD阵列基板器件制造方法，其特征在于：所述步骤一淀积的金属薄膜具体为钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬或铜的单层膜。

9、根据权利要求7所述的一种TFT LCD阵列基板器件制造方法，其特征在于：所述步骤五中淀积的透明像素电极层具体为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。

Images