CN102854684A

CN102854684A - 一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板及其制造方法

Info

Publication number: CN102854684A
Application number: CN2012103634245A
Authority: CN
Inventors: 焦峰; 王海宏
Original assignee: Nanjing CEC Panda LCD Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing CEC Panda LCD Technology Co Ltd
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: CN102854684B

Abstract

本发明提出一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板及其制造方法，包括：扫描线；信号线，与扫描线纵横交叉，像素单元，由扫描线和信号线交叉限定，所述每个像素单元包括薄膜晶体管和像素电极，所述薄膜晶体管包括与TFT栅极、TFT源极、以及TFT漏极，所述TFT源极、TFT漏极及像素电极位于底层；栅格状共通电极，位于顶层；第一绝缘层，覆盖在TFT源极、TFT漏极和像素电极之上；共通电极线，与所述栅格状共通电极线电性连接；第二绝缘层，覆盖在信号线、扫描线和共通电极线之上。本发明以金属氧化物作为TFT沟道半导体、源漏电极、栅格状像素电极或栅格状共通电极使用，可以提高TFT驱动能力和简化工艺。

Description

一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板的制造方法。

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（LCD）装置具有上基板和下基板，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装置不发射光，它需要光源来显示图像。因此，液晶显示装置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。如图1所示，上层偏光片101和下层偏光片109之间夹有彩膜基板104、共通电极105、液晶层106和阵列基板107，液晶分子是具有折射率及介电常数各向异性的物质。在阵列基板107上形成像素电极108、薄膜晶体管（TFT）114、阵列子像素111、扫描线110、信号线112等。信号线112连接到TFT的漏极，像素电极108连接到源级，扫描线110连接到栅极。背光源113发出的光线经过下偏光片109，成为具有一定偏振方向的偏振光。薄膜晶体管114控制像素电极108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102后形成单色偏振光，如果偏振光能够穿透上层偏光片101，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。

近年来随着液晶显示器尺寸的不断增大，驱动电路的频率不断提高，现有的非晶硅薄膜晶体管迁移率很难满足要求。高迁移率的薄膜晶体管有多晶硅薄膜晶体管和金属氧化物薄膜晶体管，其中多晶硅薄膜晶体管虽然研究较早，但是其均一性差，制作工艺复杂；金属氧化物薄膜晶体管相比于多晶硅薄膜晶体管的优点在于：氧化物材料的迁移率高。所以不需要采用晶化技术，节省工艺步骤，提高了均匀率和合格率；工艺简单，采用传统的溅射和湿刻工艺就可以，不需要采用等离子增强化学气相沉积和干刻技术。另外，目前的激光晶化技术还达不到大尺寸面板的要求，而氧化物晶体管因为不需要激光晶化，则没有尺寸的限制。由于这几方面的优势，金属氧化物薄膜晶体管备受人们关注，成为近几年研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高TFT驱动能力和简化工艺的金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板及其制造方法。

本发明提供一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板，包括：扫描线；信号线，与扫描线纵横交叉，所述信号线包括第一信号线、相邻像素单元的第二信号线和位于第一信号线和第二信号线之间的信号线连接线；像素单元，由扫描线和信号线交叉限定，所述每个像素单元包括薄膜晶体管和像素电极，所述薄膜晶体管包括与扫描线电性连接的TFT栅极、与信号线连接线电性连接的TFT源极、以及与像素电极电性连接的TFT漏极，所述TFT源极、TFT漏极及像素电极位于底层；栅格状共通电极，位于顶层；第一绝缘层，覆盖在TFT源极、TFT漏极和像素电极之上；共通电极线，与所述栅格状共通电极线电性连接；第二绝缘层，覆盖在信号线、扫描线和共通电极线之上。

本发明又提供一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板，包括：扫描线，位于顶层；信号线，与扫描线纵横交叉，所述信号线包括第一信号线、相邻像素单元的第二信号线和位于第一信号线和第二信号线之间的信号线连接线；像素单元，由扫描线和信号线交叉限定，所述每个像素单元包括薄膜晶体管和栅格状像素电极，所述薄膜晶体管包括与扫描线电性连接的TFT栅极、与信号线连接线电性连接的TFT源极、以及与像素电极电性连接的TFT漏极；共通电极，位于底层；第一绝缘层，覆盖在共通电极之上；共通电极线，位于顶层与所述共通电极线电性连接；第二绝缘层，覆盖在信号线连接线、TFT源极、TFT漏极以及栅格状像素电极之上。

本发明又提供一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板的制造方法，包括如下步骤：

第一步：基板上形成底层金属氧化物层，具体形成：像素电极图案、源漏极连接线图案、以及信号线连接线图案；

第二步：在源漏极连接线之间形成保护层图案，然后利用离子注入方式让保护层以外的金属氧化物成为具有导体特性的透明电极；

第三步：在形成第二步图案的基础形成第一绝缘层图案，并在信号线连接的两端形成第一接触孔和第二接触孔；

第四步：在第一绝缘层图案上以金属形成信号线、扫描线、共通电极线、以及TFT栅极图案；

第五步：在形成第四步图案的基础上形成第二绝缘层，并在扫描线和共通电极线相应位置上形成接触孔图案；

第六步：在第二绝缘层上形成栅格状共通电极图案，所述栅格状共通电极通过接触孔电连接共通电极线。

第一步：基板上形成共通电极图形；

第二步：在共通电极上形成第一绝缘层，并在共通电极上形成第一接触孔图形；

第三步：在第一绝缘层形成金属氧化物层，具体形成：栅格状像素电极图案、与栅格状像素电极图案连接的源漏极连接线图案、以及与源漏极连接线连接的信号线连接线图案，所述栅格状像素电极通过第一接触孔连接共通电极与共通电极连接线；

第四步：在源漏极连接线上形成保护层图形，然后利用离子注入方式让沟道保护层图形以外的金属氧化物成为具有导体特性的透明电极；

第五步：在形成第四步图案的基础上形成第二绝缘层，并在信号线连接线位置的两端形成第二接触孔和第三接触孔、在共通电极连接线的相应位置上形成第四接触孔图形；

第六步：在第二绝缘层上以金属形成信号线、扫描线、共通电极线、以及与扫描线连接的TFT栅极的图案，通过信号线位置通过相邻的信号线连接线的第二接触孔和第三接触孔连接，通过共通电极连接线上的第四接触孔连接共通电极连接线与共通电极线。

本发明以金属氧化物作为TFT沟道半导体、源漏电极、栅格状像素电极或栅格状共通电极使用，可以提高TFT驱动能力和简化工艺。

附图说明

图1为现有液晶显示（LCD）装置的结构示意图；

图2为本发明液晶显示面板第一实施例的结构示意图；

图2A为图1所示液晶显示面板在A-A’方向的剖视图；

图3为图1所示液晶显示面板的第一步制造方法的示意图；

图3A为图3所示在A-A’方向的剖视图；

图4为图1所示液晶显示面板的第二步制造方法的示意图；

图4A为图4所示在A-A’方向的剖视图；

图5为图1所示液晶显示面板的第三步制造方法的示意图；

图5A为图5所示在A-A’方向的剖视图；

图6为图1所示液晶显示面板的第四步制造方法的示意图；

图6A为图6所示在A-A’方向的剖视图；

图7为图1所示液晶显示面板的第五步制造方法的示意图；

图7A为图7所示在A-A’方向的剖视图；

图8为图1所示液晶显示面板的第六步制造方法的示意图；

图8A为图8所示在A-A’方向的剖视图；

图9为本发明液晶显示面板第二实施例的结构示意图；

图9A为图9所示液晶显示面板在A-A’方向的剖视图；

图10为图9所示液晶显示面板的第一步制造方法的示意图；

图10A为图10所示在A-A’方向的剖视图；

图11为图9所示液晶显示面板的第二步制造方法的示意图；

图11A为图11所示在A-A’方向的剖视图；

图12为图9所示液晶显示面板的第三步制造方法的示意图；

图12A为图12所示在A-A’方向的剖视图；

图13为图9所示液晶显示面板的第四步制造方法的示意图；

图13A为图13所示在A-A’方向的剖视图；

图14为图9所示液晶显示面板的第五步制造方法的示意图；

图14A为图14所示在A-A’方向的剖视图；

图15为图9所示液晶显示面板的第六步制造方法的示意图；

图15A为图15所示在A-A’方向的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明是一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板，边缘场开关型FFS（Fringe Filed Switching）技术是一种通过TFT基板上的顶层条状像素电极和底层面COM电极之间的边缘电场，使电极之间及电极正上方的液晶分子都能在平行于玻璃基板的平面上发生转动的技术。

图2至图8A是本发明第一实施例的示意图。

如图2和图2A，本发明金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板包括：信号线60、与信号线60纵横交错的扫描线70、由信号线60和扫描线70交叉限定的多个像素单元、与扫描线70平行的共通电极线80、栅格状共通电极100、第一绝缘层50、第二绝缘层90。

每个像素单元包括：薄膜晶体管单元、与薄膜晶体管单元连接的像素电极10。

其中，薄膜晶体管单元包括：与扫描线70连接的TFT栅极71、与信号线60电性连接的TFT源极21、与像素电极10电性连接的TFT漏极22，所述TFT源极21与TFT漏极22之间设有TFT沟道区，在TFT沟道区内上设有保护层40。

所述TFT源极21、TFT漏极、以及像素电极10均由金属氧化物上通过阳离子注入方式成为具有导体特性的透明电极，且TFT源极21、TFT漏极、以及像素电极10均位于本液晶显示面板的底层。

所述栅格状共通电极100通过开设在第二绝缘层90上的第四接触孔92与共通电极线80电性连接，该栅格状共通电极100为本液晶显示面板的COM电极，通过栅格状共通电极100与位于底层的像素电极10之间产生边缘电场，使电极之间及电极正上方的液晶分子都能在平行于玻璃基板的平面上发生转动的技术。

所述信号线60包括第一信号线、相邻像素单元的第二信号线和位于第一信号线和第二信号线之间的信号线连接线30，该信号线连接线30与像素电极10、TFT源极21、以及TFT漏极22四者同时制成，该四者都是均由金属氧化物上通过阳离子注入方式成为具有导体特性的透明电极。

所述信号线60、扫描线70、TFT栅极71、以及共通电极线80均位于第一绝缘层50上，所述栅格状共通电极100位于第二绝缘层90上，且由于本液晶显示面板的栅极71不是位于底层，故，本液晶显示面板是顶栅结构的液晶显示面板。

本发明液晶显示面板的制造步骤如下:

第一步：如图3和图3A,在玻璃基板(图未示)上形成底层金属氧化物层，具体形成：像素电极10图案、源漏极连接线20图案、以及信号线连接线30图案。

金属氧化物的材料是IZO或IGZO，厚度为450-550埃，最好为500埃。

第二步：如图4和图4A，在源漏极连接线20之间形成保护层40图案，然后利用离子注入方式让保护层40以外的金属氧化物成为具有导体特性的透明电极，并同时形成与信号线连接30连接的TFT源极21、以及与像素电极10连接的TFT漏极22、由保护层40保护的区域是TFT沟道区。

保护层40图案的材料是SiNx或SiO₂，厚度为500-1500埃，厚度最好为1000埃。

第三步：如图5和图5A，在形成第二步图案的基础形成第一绝缘层50图案，并在信号线连接30的两端形成第一接触孔51和第二接触孔52。

第一绝缘层50图案的材料是SiNx或SiO₂，厚度为1500-2500埃，最好为2000埃。

第四步：如图6和图6A，在第一绝缘层50图案上以金属形成信号线60、扫描线70、共通电极线80、以及TFT栅极71图案，其中，信号线60连接在第一接触孔51和第二接触孔52之间，扫描线70和共通电极线80平行设置于信号线连接30上，扫描线70与信号线60在空间上是纵横交叉的，TFT栅极71连接在扫描线70上，且TFT栅极71位于TFT沟道区上部。

所述金属材料是Cr、或Al、或Cu，厚度为3500-4500埃，最好为4000埃。

第五步：如图7和图7A，在形成第四步图案的基础上形成第二绝缘层90，并在扫描线70和共通电极线80相应位置上形成接触孔图案，具体为：在共通电极线80上形成第三接触孔91和第四接触孔92，在扫描线70上形成第五接触孔93。

第二绝缘层90图案的材料是SiNx或SiO₂，厚度为500-1500埃，最好为1000埃。

第六步：如图8和图8A，在第二绝缘层90上形成栅格状共通电极100图案、通过扫描线70的第五接触孔93引出形成扫描线端子信号引出线110图案、以及通过共通电极线80的第三接触孔91引出形成共通电极线端子信号引出线120图案，所述栅格状共通电极100通过共通电极线80上的第四接触孔92电连接共通电极线80。

所述栅格状共通电极100的材料是ITO，厚度为450-550埃，最好为500埃。

图9至图15A是本发明第二实施例的示意图。

本发明的第二实施例与上述第一实施例主要区别是：第一实施例的最顶层为栅格状共通电极100，底层为信号线60、扫描线70和共通电极线80；而本第二实施例最顶层为信号线60’、扫描线70’和共通电极线80’，底层为共通电极100’。

如图9和图9A，本发明金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板包括：信号线60’、与信号线60’纵横交错的扫描线70’、由信号线60’和扫描线70’交叉限定的多个像素单元、与扫描线70’平行的共通电极线80’、共通电极100’、第一绝缘层50’、第二绝缘层90’。

所述共通电极100’位于本液晶显示面板的底层。

每个像素单元包括：薄膜晶体管单元、与薄膜晶体管单元连接的栅格状像素电极10’。

其中，薄膜晶体管单元包括：与扫描线70’连接的TFT栅极71’、与信号线60’电性连接的TFT源极21’、与栅格状像素电极10’电性连接的TFT漏极22’，所述TFT源极21’与TFT漏极22’之间设有TFT沟道区，在TFT沟道区内上设有保护层40’。

所述TFT源极21’、TFT漏极22’、以及栅格状像素电极10’均由金属氧化物上通过阳离子注入方式成为具有导体特性的透明电极，且TFT源极21、TFT漏极、以及栅格状像素电极10’均位于本液晶显示面板的第一绝缘层50’上。

所述信号线60’、扫描线70’、TFT栅极71’、以及共通电极线80’位于本液晶显示面板的顶层。

所述栅格状像素电极10’通过开设在第二绝缘层90’上的第四接触孔93’与共通电极线80’电性连接；所述共通电极100’为本液晶显示面板的COM电极，通过栅格状像素电极10’与位于底层的共通电极100’之间产生边缘电场，使电极之间及电极正上方的液晶分子都能在平行于玻璃基板的平面上发生转动的技术。

所述信号线60’包括第一信号线、相邻像素单元的第二信号线和位于第一信号线和第二信号线之间的信号线连接线30’，该信号线连接线30’与栅格状像素电极10’、TFT源极21’、以及TFT漏极22’四者同时制成，该四者都是均由金属氧化物上通过阳离子注入方式成为具有导体特性的透明电极。

所述信号线60’、扫描线70’、TFT栅极71’、以及共通电极线80’均位于第二绝缘层90’上，所述共通电极100’位于底层，且由于本液晶显示面板的栅极71’不是位于底层，故，本液晶显示面板是顶栅结构的液晶显示面板。

如图9和图9A，本发明金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板包括：信号线10’、与信号线10’纵横交错的扫描线30’、由信号线10’和扫描线30’交叉限定的多个像素单元、与扫描线30’平行的共通电极线20’、栅格状共通电极50’、第一绝缘层40’、以及第二绝缘层60’，所述栅格状共通电极50’位于本液晶显示面板的顶层。

每个像素单元包括：薄膜晶体管单元、与薄膜晶体管单元连接的像素电极80’，该栅格状像素电极80’位于第一绝缘层40’上。

其中，薄膜晶体管单元包括：与扫描线30’连接的TFT 栅极31’、与信号线10’电性连接的TFT源极72’、与像素电极80’电性连接的TFT漏极74’，所述TFT源极72’与TFT漏极74’之间设有TFT沟道73’，在TFT沟道73’内设有金属氧化物层沟道110’，在金属氧化物层沟道110’上设有第二绝缘层60’。

所述栅格状共通电极50’通过开设在第二绝缘层60’上的第四接触孔62’与底层的共通电极线20电性连接，该栅格状共通电极50’为本液晶显示面板的COM电极，通过顶层栅格状共通电极50’与像素电极80’之间产生边缘电场，使电极之间及电极正上方的液晶分子都能在平行于玻璃基板的平面上发生转动的技术。

所述信号线10’包括第一信号线11’、相邻像素单元的第二信号线12’和位于第一信号线11’和第二信号线12’之间的信号线连接线71’，该信号线连接线71’与像素电极80’、TFT源极72’、以及TFT漏极74’四者同时制成，该四者都是透明ITO制成。

以下为本发明液晶显示面板第二实施例的制造步骤如下:

第一步：如图10和图10A,在玻璃基板(图未示)上形成共通电极100’图形，共通电极100’的材料是ITO，厚度为450-550埃，最好为500埃。

第二步：如图11和图11A，在共通电极100’上形成第一绝缘层50’，并在共通电极100’上形成第一接触孔51’图形。

第一绝缘层50’的材料是SiNx或SiO2，厚度为1500-2500埃，最好为2000埃。

第三步：如图12和图12A,在第一绝缘层50’形成金属氧化物层，具体形成：栅格状像素电极10’图案、与栅格状像素电极10’图案连接的源漏极连接线20’图案、以及与源漏极连接线20’连接的信号线连接线30’图案，所述栅格状像素电极10’通过第一接触孔51’连接共通电极100’与共通电极连接线11’。

第四步：如图13和图13A，在源漏极连接线20’上形成保护层40’图形，然后利用阳离子注入方式让沟道保护层40’图形以外的金属氧化物成为具有导体特性的透明电极，并同时形成与信号线连接线30’连接的TFT源极21’、以及与栅格状像素电极10’连接的TFT漏极22’、由保护层40’保护的区域是TFT沟道区。

保护层40’图形的材料是SiNx或SiO2，厚度为500-1500埃，最好为1000埃。

第五步：如图14和图14A，在形成第四步图案的基础上形成第二绝缘层90’，并在信号线连接线30’位置的两端形成第二接触孔91’和第三接触孔92’、在共通电极连接线11’的相应位置上形成第四接触孔92’图形。

第二绝缘层90’图案的材料是SiNx或SiO2，厚度为500-1500埃，最好为1000埃。

第六步：如图15和图15A,在第二绝缘层90’上以金属形成信号线60’、扫描线70’、共通电极线80’、以及与扫描线70’连接的TFT栅极71’的图案，通过信号线60’位置通过相邻的信号线连接线30’的第二接触孔91’和第三接触孔92’连接，通过共通电极连接线11’上的第四接触孔92’连接共通电极连接线11’与共通电极线80’，且扫描线70’与共通电极线80’位于相邻两共通电极100’之间。

金属的材料是Cr、或Al、或Cu，厚度为3500-4500埃，最好为4000埃。

Claims

1.一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板，其特征在于，包括：

扫描线；

信号线，与扫描线纵横交叉，所述信号线包括第一信号线、相邻像素单元的第二信号线和位于第一信号线和第二信号线之间的信号线连接线；

像素单元，由扫描线和信号线交叉限定，所述每个像素单元包括薄膜晶体管和像素电极，所述薄膜晶体管包括与扫描线电性连接的TFT栅极、与信号线连接线电性连接的TFT源极、以及与像素电极电性连接的TFT漏极，所述TFT源极、TFT漏极及像素电极位于底层；

栅格状共通电极，位于顶层；

第一绝缘层，覆盖在TFT源极、TFT漏极和像素电极之上；

共通电极线，与所述栅格状共通电极线电性连接；

第二绝缘层，覆盖在信号线、扫描线和共通电极线之上。

2.一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板，其特征在于，包括：

扫描线，位于顶层；

像素单元，由扫描线和信号线交叉限定，所述每个像素单元包括薄膜晶体管和栅格状像素电极，所述薄膜晶体管包括与扫描线电性连接的TFT栅极、与信号线连接线电性连接的TFT源极、以及与像素电极电性连接的TFT漏极；

共通电极，位于底层；

第一绝缘层，覆盖在共通电极之上；

共通电极线，位于顶层与所述共通电极线电性连接；

第二绝缘层，覆盖在信号线连接线、TFT源极、TFT漏极以及栅格状像素电极之上。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示面板，其特征在于：所述信号线连接线、TFT源极、TFT漏极以及像素电极为金属氧化物，其上通过离子注入方式成为具有导体特性的透明电极。

4.根据权利要求1或2所述的液晶显示面板，其特征在于：所述TFT源极与TFT漏极之间设有保护层。

5.一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：基板上形成共通电极图形；

7.根据权利要求5或6所述的液晶显示面板的制造方法，其特征在于：所述第一绝缘层和第二绝缘层的材料均是SiNx或SiO₂。

8.根据权利要求5或6所述的液晶显示面板的制造方法，其特征在于：所述保护层图形的材料是SiNx或SiO2。

9.根据权利要求5或6所述的液晶显示面板的制造方法，其特征在于：信号线、扫描线、共通电极线是Cr、或Al、或Cu。

10.根据权利要求5或6所述的液晶显示面板的制造方法，其特征在于：金属氧化物的材料是IZO或IGZO。