CN101441372A - 液晶显示器的静电放电保护装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于液晶显示器的静电放电保护装置及其制造方法，该液晶显示器中具有相互交叉排列的多条数据线和扫描线，其中，于液晶显示器显示区域周围设置有相互平行的一条公共电极线和一条修复线，位于该公共电极线和该修复线之间且与每一条数据线连接的一个放电尖端，位于公共电极线一侧设置一个晶体管保护环，该晶体管保护环与其相邻的数据线、公共电极线连接。本发明的静电放电保护装置及其制造方法具有泻放静电能力从而保护液晶显示器显示区域中的晶体管不受静电破坏。

Description

液晶显示器的静电放电保护装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器的静电放电保护装置及其制造方法，特别涉及具有泻放静电能力的静电放电保护装置及其制造方法。

背景技术

传统的CRT显示器依靠阴极射线管发射电子撞击屏幕上的磷光粉来显示图像，但液晶显示的原理则完全不同。通常，液晶显示器(LCD)具有(也称彩膜基板)和下基板(也称阵列基板)，彼此有一定间隔和互相正对，形成在两个基板上的多个电极相互正对，液晶夹在上基板和下基板之间，电压通过基板上的电极施加到液晶上，然后根据所作用的电压改变液晶分子的排列从而显示图像、因为如上所述液晶显示器不发射光，它需要光源来显示图像。因此，液晶显示器具有位于液晶面板后面的背光源，根据液晶分子的排列控制从背光源入射的光量从而显示图像。在两块偏光片之间夹有玻璃基板、彩色滤光片、电极、液晶层和薄膜晶体管，一薄膜晶体管包括栅极、漏极以及源极，液晶分子是具有折射率及介电常数各向异性的物质。背光源发出的光线经过下偏光片，成为具有一定偏振方向的偏振光。晶体管控制电极之间所加电压，而该电压作用于液晶来控制偏振光的偏振方向，偏振光透过相应的彩膜色层后形成单色偏振光，如果偏振光能够穿透上层偏光片，则显示出相应的颜色；电场强度不同，液晶分子的偏转角度也不同，透过的光强不一样，显示的亮度也不同，通过红绿蓝三种颜色的不同光强的组合来显示五颜六色的图像。

目前常用的液晶显示器阵列基板具有如下特征：在由相互交叉的多条数据线和多条栅极扫描线所围成的区域内排列有形成矩阵状的多个像素。像素具有进行显示操作的液晶电容器和响应栅极导通电压而导通以将数据信号加载到液晶电容器上的开关元件。在实际阵列基板产品的制造过程中，断线不良占到了总体不良的很大比重，为了提高生产的良率通常是对不良导线进行修复。在阵列基板工艺过程中，通过化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)修复的方式对断线进行修补，而在成盒后的半成品则无法采用此方法。通常在成盒后发现断线不良都作为不良品来处理，加重成本负担。而目前对成盒后的产品进行修复则采用了修复线工艺。如日本特开2004133390号专利采用修复线结构对断线进行修补，对修复线对屏内部的断线进行补救，从而达到提高成品率的目的。

另外，上述用于液晶显示器制造的阵列侧基板在制作过程中的每个工序都有可能产生静电。静电累积(ESC)与静电放电(ESD)状况在阵列侧基板工艺过程中可能产生两大主要的伤害，前者可能因电荷影响吸引尘粒(particles)的附着形成缺陷(defects)，进而导致组件漏电流(leakage current)的产生形成短路；后者会造成过大电流而导致组件的损害。在静电积累到一定程度容易在金属图形的尖端等比较容易积聚的部位发生击穿，发生在金属导线部分容易导致传输导线的短路或断路，发生在显示区域容易导致矩阵状排列的作为开关元件的晶体管击穿而失去原有的开关功能，影响产品的生产良率。良率是每个量产厂所关切的主要问题，但除了产品本身设计及每道工艺的把关将影响产品良率外，还需考虑环境中之静电效应也是影响良率的主因。目前的平面显示其生产设备上，多数已安装去静电装置，但对于静电去除的效果并不是十分完全。目前常用的静电防护方法主要有如下几种：第一种方法，参考图1进行说明，将扫描线和数据线的末端设置成尖端并对应尖端设置短路线，具体如日本特开平10-3087号专利所述，在屏周边制作数据线/扫描线的短路线，将扫描线101、数据线102的末端制作成尖端，尖端对应得是用于静电泻放的短路线103。当有静电产生时，通过扫描线或者数据线的尖端向短路线进行泻放，从而起到保护走线及电气元件不受损害，防止静电过多积累的目的；但该方法亦存在有缺点，例如当有静电在端子部发生时，可能会经由导线破坏晶体管，另外如果采用同层金属制作则容易因刻蚀不完全而导致短路。第二种方法，参考图2进行说明。通过静电保护晶体管，如日本特开平05-088198号专利所述，在扫描线101和数据线102相交之处且位于晶体管T对面设置一保护晶体管T1，该保护晶体管平时的微弱漏电对于正常驱动来说可以忽略，但是在有静电发生，并且达到开启值时导通，将静电电荷通过其他导电途径进行分摊或者泻放，另外，上述的微弱电流可以在一定程度上缓解静电积累带来的破坏，从而达到静电保护的目的；但上述保护晶体管亦存在缺点，根据目前的制造工艺，在最上层的像素电极层完成之后保护晶体管才真正起作用，但在之前仍处于静电非保护状态，而此时阵列基板上的晶体管已经完成。若在未受保护晶体管静电保护之前受到静电影响，则很容易导致晶体管失效，导线短路，断路等问题，降低了生产的良率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于液晶显示器的静电放电保护装置及其制造方法，该静电放电保护装置具有泻放静电能力从而保护液晶显示器显示区域中的晶体管不受静电破坏。

为达到上述目的，本发明提供一种用于液晶显示器的静电放电保护装置，该液晶显示器中具有相互交叉排列的多条数据线和扫描线，其实质性特点在于，于液晶显示器显示区域周围设置有相互平行的一条公共电极线和一条修复线，位于该公共电极线和该修复线之间且与每一条数据线连接的一个放电尖端，位于公共电极线一侧设置一个晶体管保护环，该晶体管保护环与其相邻的数据线、公共电极线连接。

优选地，所述放电尖端靠近所述修复线。

优选地，所述放电尖端与所述修复线部分重叠。

优选地，所述放电尖端与所述数据线的使用金属材料相同。

优选地，所述晶体管保护环包括位于所述数据线两侧的第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，该第一薄膜晶体管的漏极、栅极与所述数据线连接，该第二薄膜晶体管的漏极与所述数据线连接，该第二薄膜晶体管的栅极与所述公共电极线连接，该第一薄膜晶体管的源极、该第二薄膜晶体管的源极通过分别对应的一透明电极线与所述公共电极线连接。

优选地，所述修复线位于一玻璃基板和一第一绝缘层之间，所述放电尖端位于该第一绝缘层和一第二绝缘层之间。

本发明的另一技术方案在于提供一种用于液晶显示器的静电放电保护装置的制造方法，其实质性特点在于，其包括以下步骤：

提供一玻璃基板；

在该玻璃基板上溅射一第一金属层；

在该第一金属层上均匀涂布一层光刻胶，利用第一张掩模版进行曝光并显影出所需图案，以在该第一金属层中形成一公共电极线、一修复线以及两晶体管的栅极；

在该玻璃基板上依次沉积一第一绝缘膜、一有源层、一有源掺杂层，使它们覆盖该第一金属层表面，在该有源掺杂层之上均匀涂布一层光刻胶，利用第二张掩模版进行曝光并显影出所需图案，以在该有源层中形成两晶体管的有源区域；

在该玻璃基板上溅射一第二金属层，在该第二金属层之上均匀涂布一层光刻胶；利用第三张掩模版进行曝光并显影出所需图案，以在该第二金属层中形成一数据线以及与数据线连接的放电尖端；

在该玻璃基板上沉积一第二绝缘膜，在该第二绝缘层之上均匀涂布一层光刻胶，利用第四张掩模版进行曝光并显影出所需图案，经干法刻蚀形成连接通孔；

在该第二绝缘膜上溅射形成一透明电极层，该透明电极层填满所述连接通孔；

在该透明电极层上均匀涂布一层光刻胶，利用第五张掩模版进行曝光并显影出所需图案，经湿法刻蚀形成像素电极图案。

优选地，所述透明电极层由氧化铟锡所构成。

本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明的用于液晶显示器的静电放电保护装置及其制造方法具有泻放静电能力从而保护液晶显示器显示区域中的晶体管不受静电破坏。

附图说明

图1为现有技术中第一种静电防护装置的示意图；

图2为现有技术中第二种静电防护装置的示意图；

图3是采用本发明静电放电保护装置的液晶显示器的第一实施例的示意图；

图4为图3中虚线区域C的局部放大示意图；

图5为图4中沿a-a’方向的剖视图；

图6A至图6D为本发明的静电放电保护装置的制造方法示意图；

图7为本发明的静电放电保护装置的第二实施例示意图；

图8为图7中沿b-b’方向的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的液晶显示器的静电放电保护装置及其制造方法作进一步的详细描述。

图3是采用本发明静电放电保护装置的液晶显示器的第一实施例的示意图，图4为图3中虚线区域C的局部放大示意图，如图3、图4所示，在该液晶显示器中，多条数据线105和扫描线106交叉排列形成若干个显示单元，数据线106、扫描线105与其对应的端子部104连接，端子部104与外部的驱动器连接以驱动数据线106和扫描线105；本发明的静电放电保护装置包括公共电极线、修复线、放电尖端和晶体管保护环，其具体结构如下：位于显示区域周围设置有相互平行的公共电极线109和修复线110，公共电极线109、修复线110与数据线106相交，公共电极线109和修复线110之间设置有一放电尖端5，放电尖端5设置于两条相邻数据线106之间且与其中一条数据线106连接，图5为图4中沿a-a’方向的剖视图，修复线110形成于玻璃基板21和第一绝缘层22之间，放电尖端5形成于第一绝缘层22和第二绝缘层23之间，放电尖端5靠近修复线110且不与修复线110重叠，放电尖端5与数据线106为同种金属材料制成，该放电尖端5可将数据线106形成的静电通过其与修复线110之间的放电而将静电导走，从而保护显示区域内的晶体管及导线，起到静电放电保护保护的目的，而且在晶体管保护环Tp未起作用前，通过该放电尖端5泻放静电；在公共电极线109与数据线106相交的一侧还形成一晶体管保护环Tp，晶体管保护环Tp与公共电极线109、数据线106连接，晶体管保护环Tp中具有位于数据线106两侧的第一薄膜晶体管3和第二薄膜晶体管30，第一薄膜晶体管3具有栅极3c、源极3a、漏极3b，其中漏极3b与数据线106连接，栅极3c通过透明电极线4与数据线106连接，源极3a通过透明电极线4与公共电极线109连接，第二薄膜晶体管30具有栅极30c、源极30a、漏极30b，其中漏极3b与数据线106连接，栅极30c的一端直接与公共电极线109连接，源极30a通过透明电极线40与公共电极线109连接，当数据线106等金属线上发生静电积累时，可通过该晶体管保护环Tp进行泻放。

本发明的静电放电保护装置制造方法具体如下：

首先，如图6A所示，在洗净的玻璃基板上通过溅射设备全面溅射一层具有低电阻率的第一金属及合金层，该第一层金属可以利用AlNd/MoNb合金双层结构，在此第一层金属之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第一张掩模版进行曝光，显影出所需图案，经湿法刻蚀形成栅极配线及栅极3c、30c、公共电极线109、修复线110，剥离光刻胶。

其次，如图7所示，在完成上述工艺步骤之后的基板上依利用化学气相沉积(Chemical Vapour DepositionCVD)工艺依次沉积第一绝缘膜、有源层、有源掺杂层，使它们覆盖第一金属层表面。在有源掺杂层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第二张掩模版进行曝光，显影出所需图案，经干法刻蚀法刻蚀出晶体管部分有源区域111，剥离光刻胶。

再次，如图6B所示，在完成上述工艺步骤之后的基板上通过溅射设备全面溅射一层具有低电阻率的第二金属层，在此第二金属层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，该第二金属层的材料可以为Mo，Al，Cu等金属及其合金，利用第三张掩模版进行曝光，显影出所需图案，经湿法刻蚀形成带有放电尖端5的数据线106图案，以及与晶体管的源极、漏极图案，在保留光刻胶的状态下刻蚀形成沟道部，剥离光刻胶。

然后，如图6C所示，在完成上述工艺步骤之后的基板上依利用CVD工艺次沉积第二绝缘膜，在该第二绝缘层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第四张掩模版进行曝光，显影出所需图案，经干法刻蚀形成连接通孔112剥离光刻胶。

最后，如图6D所示，在完成上述工艺步骤之后的第二绝缘层之上利用低温溅射形成一透明电极层(也就是上述的透明电极线4、40)，该透明电极层填满连接通孔112，且该透明电极层使用氧化铟锡(ITO)作为材料。在此透明电极层之上均匀涂布一层光刻胶，待烘干硬化后，利用第五张掩模版进行曝光，显影出所需图案，经湿法刻蚀形成像素电极图案及周边端子部、两层金属连接部等图案，剥离光刻胶，完成阵列侧基板的制作，最后形成的静电放电保护装置如图4所示。

在完成最后一步之前，当有静电发生时，保护晶体管部分并不起作用，此时，若有静电发生在数据导线或者栅极上，若不及时泻放，很容易击穿像素部分的晶体管而导致晶体管失去效用。本实施例的作用在于，当上述数据线或者栅极线上有静电发生时可以及时通过放电尖端泻放到与尖端对向的修复线上，通过这种保护机制在阵列侧完成最后一道工序前保护电极线及晶体管。

图7为本发明的静电放电保护装置的第二实施例示意图，图8为图7中沿b-b’方向的剖视图。如图7、图8所示，第二实施例与第一实施例相类似，它们都具有放电尖端和晶体管保护环，其与第一实施例主要不同之处在于：与数据线连接106的放电尖端5与修复线有部分重叠，这样的结构可以进一步提高静电防护能力。

本发明除了可以在数据线侧制作该放电尖端部分之外亦可以在栅极线部分制作该放电尖端等静电保护装置，结构与工艺步骤与上述数据线部分之放电尖端静电保护结构类似。

以上介绍的仅仅是基于本发明的较佳实施例，并不能以此来限定本发明的范围。任何对本发明的装置或方法作本技术领域内熟知的步骤的替换、组合、分立，以及对本发明实施步骤作本技术领域内熟知的等同改变或替换均不超出本发明的揭露以及保护范围。

Claims (8)

1.一种用于液晶显示器的静电放电保护装置，该液晶显示器中具有相互交叉排列的多条数据线和扫描线，其特征在于，于该液晶显示器显示区域周围设置有相互平行的一条公共电极线和一条修复线，位于该公共电极线和该修复线之间且与每一条所述数据线连接的一个放电尖端，位于所述公共电极线一侧设置一个晶体管保护环，该晶体管保护环与其相邻的数据线、公共电极线连接。

2.如权利要求1所述的用于液晶显示器的静电放电保护装置，其特征在于，所述放电尖端靠近所述修复线。

3.如权利要求1所述的用于液晶显示器的静电放电保护装置，其特征在于，所述放电尖端与所述修复线部分重叠。

4.如权利要求1所述的用于液晶显示器的静电放电保护装置，其特征在于，所述放电尖端与所述数据线的使用金属材料相同。

5.如权利要求1所述的用于液晶显示器的静电放电保护装置，其特征在于，所述晶体管保护环包括位于所述数据线两侧的第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，该第一薄膜晶体管的漏极、栅极与所述数据线连接，该第二薄膜晶体管的漏极与所述数据线连接，该第二薄膜晶体管的栅极与所述公共电极线连接，该第一薄膜晶体管的源极、该第二薄膜晶体管的源极分别通过对应的一透明电极线与所述公共电极线连接。

6.如权利要求1所述的用于液晶显示器的静电放电保护装置，其特征在于，所述修复线位于一玻璃基板和一第一绝缘层之间，所述放电尖端位于该第一绝缘层和一第二绝缘层之间。

7.一种用于液晶显示器的静电放电保护装置的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：

提供一玻璃基板；

在该玻璃基板上溅射一第一金属层；

在该第一金属层上均匀涂布一层光刻胶，利用第一张掩模版进行曝光并显影出所需图案，以在该第一金属层中形成一公共电极线、一修复线以及两晶体管的栅极；

在该玻璃基板上依次沉积一第一绝缘膜、一有源层、一有源掺杂层，使它们覆盖该第一金属层表面，在该有源掺杂层之上均匀涂布一层光刻胶，利用第二张掩模版进行曝光并显影出所需图案，以在该有源层中形成两晶体管的有源区域；

在该玻璃基板上溅射一第二金属层，在该第二金属层之上均匀涂布一层光刻胶；利用第三张掩模版进行曝光并显影出所需图案，以在该第二金属层中形成一数据线以及与该数据线连接的一放电尖端；

在该玻璃基板上沉积一第二绝缘膜，在该第二绝缘层之上均匀涂布一层光刻胶，利用第四张掩模版进行曝光并显影出所需图案，经干法刻蚀形成连接通孔；

在该第二绝缘膜上溅射形成一透明电极层，该透明电极层填满所述连接通孔；

在该透明电极层上均匀涂布一层光刻胶，利用第五张掩模版进行曝光并显影出所需图案，经湿法刻蚀形成像素电极图案。

8.如权利要求7所述的用于液晶显示器的静电放电保护装置的制造方法，其特征在于，所述透明电极层由氧化铟锡所构成。

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