CN102854685A - 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 - Google Patents

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，位于底层；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；共通电极线，位于底层；第一绝缘层，覆盖在扫描线和共通电极线之上；共通电极，与所述共通电极线电性连接；第二绝缘层，覆盖在共通电极之上，其中，所述像素单元包括薄膜晶体管和位于顶层的栅格状像素电极。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，位于底层；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；共通电极线，位于底层；第一绝缘层，覆盖在扫描线和共通电极线之上；共通电极，与所述共通电极线电性连接；第二绝缘层，覆盖在共通电极之上，其中，所述像素单元包括薄膜晶体管和位于顶层的栅格状像素电极。

本发明提供又一种金属氧化物边缘场开关型液晶显示面板，包括：扫描线，位于底层；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；共通电极线，位于底层；第一绝缘层，覆盖在扫描线和共通电极线之上；栅格状共通电极，位于顶层，且与所述共通电极线电性连接，其中，第二绝缘层，位于栅格状共通电极之上；所述像素单元包括薄膜晶体管和像素电极，且所述第一绝缘层位于像素电极之上。

本发明提供又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：在基板上形成第一层底层金属，该第一层底层金属形成第一信号线、相邻像素单元的第二信号线、扫描线、共通电极线、以及TFT栅极的图案；

第二步：在形成第一步的图案的基础上形成第一绝缘层，并在共通电极线上的第一绝缘层上形成第一接触孔图形；

第三步：在第一绝缘层的图案基础上形成位于像素区域内的共通电极图形，并通过共通电极线上的接触孔连接共通电极与共通电极线；

第四步：在形成第三步的图案基础上形成第二绝缘层，并在第一信号线、第二信号线、扫描线、共通电极线相应位置上形成接触孔图形；

第五步：在第二绝缘层图案上形成透明ITO层，具体形成图案为：信号线连接线、TFT源极、位于像素区域内形成栅格状像素电极、与栅格状像素电极连接形成TFT漏极、以及位于TFT源极与TFT漏极之间形成TFT沟道；

第六步：在TFT沟道上形成金属氧化物层沟道图形和沟道保护层图形。

本发明提供又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：在基板上形成第一层底层金属，该第一层底层金属形成第一信号线、相邻像素单元的第二信号线、扫描线、共通电极线、以及TFT栅极的图案；

第二步：在形成第一步的图案的基础上形成第一绝缘层，并在第一信号线和第二信号线上的第一绝缘层上分别形成第一接触孔和第二接触孔的图形；

第三步：在第一绝缘层上形成透明ITO层，具体形成：在第一接触孔和第二接触孔之间形成信号线连接线、与第二信号线的第二接触孔连接形成的TFT源极、位于像素区域内形成栅格状像素电极、与栅格状像素电极连接形成TFT漏极、位于TFT源极与TFT漏极之间形成TFT沟道；

第四步：在TFT沟道上形成金属氧化物层沟道图形；

第五步：在形成第四步的图案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形；

第六步：在第二绝缘层上形成栅格状共通电极图形，通过共通电极线的接触孔电连接栅格状共通电极与共通电极线。

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AA’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、共通电极50、第一绝缘层40、第二绝缘层60。

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80，该栅格状像素电极80位于本液晶显示面板的顶层。

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、与栅格状像素电极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上设有保护层120。

所述共通电极50通过开设在第一绝缘层40上的第一接触孔21与共通电极线20电性连接，该共通电极50为本液晶显示面板的COM电极，通过共通电极50与位于顶层的栅格状像素电极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与栅格状像素电极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。

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)上形成第一层底层金属，该第一层底层金属形成第一信号线11、相邻像素单元的第二信号线12、扫描线30、共通电极线20、以及TFT栅极31的图案，TFT栅极31连接在扫描线30上，且底层金属的材料是Cr、或Al、或Cu，厚度为3500-4500埃，最好为4000埃。

其中，第一信号线11和相邻像素单元的第二信号线12之间断开，共通电极线20和扫描线30相互平行，且共通电极线20和扫描线30位于第一信号线11和第二信号线12断开之间，且相邻的两共通电极线20、以及相邻两第二信号线12所围设的区域是像素区域。

第二步：如图4和图4A，在形成第一步的图案的基础上形成第一绝缘层40，并在共通电极线20上的第一绝缘层40上形成第一接触孔21图形，其中，第一绝缘层40的材料是SiNx或SiO₂，第一绝缘层40的厚度为1500-2500埃。

第三步：如图5和图5A，在第一绝缘层40的图案基础上形成位于像素区域内的共通电极50图形，并通过共通电极线20上的接触孔21连接共通电极50与共通电极线20，共通电极50的材料是ITO，其厚度450-550埃，最好为500埃。

第四步：如图6和图6A，在形成第三步的图案基础上形成第二绝缘层60，并在第一信号线11、第二信号线12、扫描线30、共通电极线20相应位置上形成接触孔图形，具体为：在第一信号线11上形成第二接触孔61；在共通电极线20上形成第三接触孔62；在扫描线30上形成第四接触孔63；在第二信号线12上形成第五接触孔64。所述第二绝缘层50的材料是SiNx或SiO₂，厚度约为500-1500埃，最好为1000埃。

第五步：如图7和图7A，在第二绝缘层60图案上形成透明ITO层，具体形成图案为：在第二接触孔61和第五接触孔64之间形成信号线连接线71、与第二信号线12的第四接触孔63连接形成的TFT源极72、位于像素区域内形成栅格状像素电极80、与栅格状像素电极80连接形成TFT漏极74、位于TFT源极72与TFT漏极74之间形成TFT沟道73、连接在第三接触孔62上形成共通电极线端子信号引出线90图案、以及连接在第四接触孔63上形成扫描线端子信号引出线100图案。

通过信号线连接线71将第一信号线11与第二信号线12之间的断开连接起来形成信号线10图案。

ITO层厚度为450-550埃，最好为500埃。

第六步：如图8和图8A，在TFT沟道73上形成金属氧化物层沟道110图形和沟道保护层120图形。

金属氧化物的材料是IZO或IGZO，厚度为450-550埃；保护层120图形的材料是SiNx或SiO₂，厚度为500-1500埃，最好为1000埃。

图9至图12A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像素电极，而本第二实施例最顶层为与共通电极线电性连接的栅格状共通电极。

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：该第一步与上述第一实施例的第一步制造方法是相同的，如图10和图10A,在玻璃基板(图未示)上形成第一层底层金属，该第一层底层金属形成第一信号线11’、相邻像素单元的第二信号线12’、扫描线30’、共通电极线20’、以及TFT栅极31’的图案，TFT栅极31’连接在扫描线30’上，且底层金属的材料是Cr、或Al、或Cu，厚度为3500-4500埃之间，最好为4000埃。

其中，第一信号线11’和相邻像素单元的第二信号线12’之间断开，共通电极线20’和扫描线30’相互平行，且共通电极线20’和扫描线30’位于第一信号线11’和第二信号线12’断开之间，且相邻的两共通电极线20’、以及相邻两第二信号线12’所围设的区域是像素区域。

第二步：如图11和图11A，在形成第一步的图案的基础上形成第一绝缘层40’，并在第一信号线11’和第二信号线12’上的第一绝缘层40’上分别形成第一接触孔41’和第二接触孔42’的图形，其中，第一绝缘层40’的材料是SiNx或SiO₂，第一绝缘层40’的厚度为1500-2500埃，最好为1000埃。

第三步：如图12和图12A，在第一绝缘层40’上形成透明ITO层，具体形成：在第一接触孔41’和第二接触孔42’之间形成信号线连接线71’、与第二信号线12’的第二接触孔42’连接形成的TFT源极72’、位于像素区域内形成栅格状像素电极80’、与栅格状像素电极80’连接形成TFT漏极74’、位于TFT源极72’与TFT漏极74’之间形成TFT沟道73’。

通过信号线连接线71’将第一信号线11’与第二信号线12’之间的断开连接起来形成信号线10’图案。

信号线连接线71’、TFT源极72’、TFT漏极74’和栅格状像素电极80’实际是一体形成的，且是一个整体。

透明ITO层厚度为450-550埃，最好为500埃。

第四步：如图13和图13A，TFT沟道73’上形成金属氧化物层沟道110’图形，金属氧化物的材料是IZO或IGZO，厚度为450-550埃，最好为500埃。

第五步：如图14和图14A，在形成第四步的图案基础上形成第二绝缘层60’，并在扫描线30’和共通电极线20’相应位置上形成接触孔图形，具体为：在共通电极线20’上形成第三接触孔61’和第四接触孔62’；在扫描线30’上形成第五接触孔63’。

第二绝缘层60’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60’上形成栅格状共通电极50’图形，通过共通电极线20’上的第四接触孔62’电连接栅格状共通电极50’与共通电极线20’,通过扫描线30’的第五接触孔63’引出形成扫描线端子信号引出线90’图案；通过共通电极线20’的第三接触孔61’引出形成共通电极线端子信号引出线100’图案。

栅格状共通电极50’的材料是ITO，厚度为450-550埃，最好为500埃。

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。

Claims (10)

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，位于底层；

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；

共通电极线，位于底层；

第一绝缘层，覆盖在扫描线和共通电极线之上；

共通电极，与所述共通电极线电性连接；

第二绝缘层，覆盖在共通电极之上，其中，

所述像素单元包括薄膜晶体管和位于顶层的栅格状像素电极。

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，位于底层；

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；

共通电极线，位于底层；

第一绝缘层，覆盖在扫描线和共通电极线之上；

栅格状共通电极，位于顶层，且与所述共通电极线电性连接，其中，

第二绝缘层，位于栅格状共通电极之上；

所述像素单元包括薄膜晶体管和像素电极，且所述第一绝缘层位于像素电极之上。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示面板，其特征在于：所述信号线包括第一信号线和相邻像素单元的第二信号线、以及连接第一信号线和第二信号线之间的信号线连接线，所述信号线连接线由ITO制成的。

4.根据权利要求3所述的液晶显示面板，其特征在于：所述薄膜晶体管包括：与扫描线连接的栅极、与信号线连接线连接的源极、以及与像素电极连接的漏极。

5.根据权利要求4所述的液晶显示面板，其特征在于：所述源极、漏极、以及像素电极均由ITO制成的。

6.根据权利要求4所述的液晶显示面板，其特征在于：所述源极与漏极之间设有ITO沟道。

7.根据权利要求5述的液晶显示面板，其特征在于：所述TFT沟道上形成金属氧化物层沟道图形。

8.一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：在基板上形成第一层底层金属，该第一层底层金属形成第一信号线、相邻像素单元的第二信号线、扫描线、共通电极线、以及TFT栅极的图案；

第二步：在形成第一步的图案的基础上形成第一绝缘层，并在共通电极线上的第一绝缘层上形成第一接触孔图形；

第三步：在第一绝缘层的图案基础上形成位于像素区域内的共通电极图形，并通过共通电极线上的接触孔连接共通电极与共通电极线；

第四步：在形成第三步的图案基础上形成第二绝缘层，并在第一信号线、第二信号线、扫描线、共通电极线相应位置上形成接触孔图形；

第五步：在第二绝缘层图案上形成透明ITO层，具体形成图案为：信号线连接线、TFT源极、位于像素区域内形成栅格状像素电极、与栅格状像素电极连接形成TFT漏极、以及位于TFT源极与TFT漏极之间形成TFT沟道；

第六步：在TFT沟道上形成金属氧化物层沟道图形和沟道保护层图形。

9.一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：在基板上形成第一层底层金属，该第一层底层金属形成第一信号线、相邻像素单元的第二信号线、扫描线、共通电极线、以及TFT栅极的图案；

第二步：在形成第一步的图案的基础上形成第一绝缘层，并在第一信号线和第二信号线上的第一绝缘层上分别形成第一接触孔和第二接触孔的图形；

第三步：在第一绝缘层上形成透明ITO层，具体形成：在第一接触孔和第二接触孔之间形成信号线连接线、与第二信号线的第二接触孔连接形成的TFT源极、位于像素区域内形成栅格状像素电极、与栅格状像素电极连接形成TFT漏极、位于TFT源极与TFT漏极之间形成TFT沟道；

第四步：在TFT沟道上形成金属氧化物层沟道图形；

第五步：在形成第四步的图案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形；

第六步：在第二绝缘层上形成栅格状共通电极图形，通过共通电极线的接触孔电连接栅格状共通电极与共通电极线。

10.根据权利要求8或9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。

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