CN102866552A - 一种金属氧化物平面开关型液晶显示面板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属氧化物平面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；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、TFT沟道区、以及与栅格状像素电极连接的TFT漏极，所述TFT沟道区由金属氧化物制成的；共通电极线，与扫描线平行设置；栅格状共通电极，与共通电极线电性连接；该栅格状共通电极与栅格像素电极均交错位于像素区域。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

一种金属氧化物平面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平面开关型液晶显示面板及其制造方法。

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（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平面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平面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；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、TFT沟道区、以及与栅格状像素电极连接的TFT漏极，所述TFT沟道区由金属氧化物制成的；共通电极线，与扫描线平行设置；栅格状共通电极，与共通电极线电性连接；该栅格状共通电极与栅格像素电极均交错位于像素区域。

本发明又提供一种金属氧化物平面开关型液晶显示面板的制造方法，包括如下步骤：

第一步：在基板上形成底层金属氧化物层，具体形成：信号线图案、共通电极线图案、扫描线图案、以及与扫描线连接的TFT栅极；

第二步：在形成第一步图案的基础上形成绝缘层，并在信号线、扫描线、共通电极线相应位置上形成接触孔图形；

第三步：在绝缘层上以透明ITO层形成连接在相邻信号线之间信号线连接线、与信号线连接线连接的TFT源极、TFT沟道区、TFT漏极、与TFT漏极连接的栅格状像素电极、以及与栅格状像素电极交错的栅格状共通电极；

第四步：在TFT沟道区上形成金属氧化物层沟道图形和沟道保护层图形。

本发明又提供一种金属氧化物平面开关型液晶显示面板的制造方法，包括如下步骤：

第一步：在基板上形成底层金属氧化物层，具体形成：信号线图案、扫描线图案、与扫描线连接的TFT栅极、共通电极线图案、以及与共通电极线连接的栅格状共通电极；

第二步：在形成第一步图案的基础上形成绝缘层，并在信号线、扫描线、共通电极线相应位置上形成接触孔图形；

第三步：在绝缘层上以透明层形成连接在相邻信号线之间信号线连接线、与信号线连接线连接的TFT源极、TFT沟道区、TFT漏极、以及与TFT漏极连接且与栅格状共通电极交错的栅格状像素电极；

第四步：在TFT沟道区上形成金属氧化物层沟道图形和沟道保护层图形。

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为本发明液晶显示面板第二实施例的结构示意图；

图7A为图7所示液晶显示面板在A-A’方向的剖视图；

图8为图7所示液晶显示面板的第一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为图7所示液晶显示面板的第二步制造方法的示意图；

图9A为图9所示在A-A’方向的剖视图；

图10为图7所示液晶显示面板的第三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7所示液晶显示面板的第四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。

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平面开关型液晶显示面板，平面开关型IPS（In-Plane Switching）的两极都在同一个面上，使得液晶分子在平面内转动的的技术。

图2至图6A是本发明第一实施例的示意图。

如图2和图2A，本发明金属氧化物平面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、与共通电极线20连接的栅格状共通电极80、绝缘层40。

其中，信号线10、扫描线30、共通电极线20位于液晶显示面板的底层，所述栅格状共通电极80位于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栅格状像素电极70。

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61、位于TFT源极61与TFT漏极62之间的TFT沟道区60、与栅格状像素电极70电性连接的TFT漏极62，在TFT沟道区内上设有保护层110。

所述TFT源极61、TFT漏极62、栅格状像素电极70、以及栅格状共通电极80均由透明ITO制成的，所述TFT沟道区60由金属氧化物制成的；且TFT源极61、TFT漏极62、栅格状像素电极70以及栅格状共通电极80均位于本液晶显示面板的顶层。

所述栅格状像素电极70与栅格状共通电极80同时形成，该栅格状共通电极80为本液晶显示面板的COM电极，且位于顶层的栅格状共通电极80与同层的栅格状像素电极70在像素区域交错设置，栅格状共通电极80与栅格状像素电极70位于同一个面内，使得液晶分子在平面内转动。

所述信号线10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50，该信号线连接线50与栅格状共通电极80、栅格状像素电极70、TFT源极61、以及TFT漏极62五者同时制成。

由于本液晶显示面板的栅极31位于底层，故，本液晶显示面板是底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：信号线10图案、共通电极线20图案、扫描线30图案、以及与扫描线30垂直连接的TFT栅极31。

所述共通电极线20与扫描线30平行，所述信号线10与相邻像素单元的信号线之间是断开的，所述共通电极线20与扫描线30位于相邻两信号线10之间。

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

第二步：如图4和图4A，在形成第一步图案的基础上形成绝缘层40，并在信号线10、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：在信号线10两端形成第一接触孔41和第二接触孔42；在共通电极线20的端部和中间分别形成第三接触孔43和第四接触孔44；在扫描线30的端部形成第五接触孔45。

绝缘层40的材料可以是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，在绝缘层40上以透明ITO层形成连接在相邻信号线10之间信号线连接线50、与信号线连接线50连接的TFT源极61、TFT沟道区60、TFT漏极62、与TFT漏极62连接的栅格状像素电极70、以及与栅格状像素电极70交错的栅格状共通电极80。

所述栅格状像素电极70与栅格状共通电极80交叉排列在绝缘层40上，且所述栅格状共通电极80通过第四接触孔44将栅格状共通电极80与共通电极线20电性连接；金属氧化物通过共通电极线20的第三接触孔43引出共通电极线端子信号线90；金属氧化物通过扫描线30的第五接触孔45引出扫描线端子信号线100。

透明ITO层的厚度为450-550埃，最好为500埃。

第四步：如图6和图6A，在TFT沟道区60上形成金属氧化物层沟道图形和沟道保护层110图形。

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

保护层110图形的材料可以是SiNx或SiO₂，厚度为500-1500埃，最好为1000埃。

图7至图11A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：第一实施例栅格状共通电极80位于顶层；而本第二实施例的栅格状共通电极80’不是位于顶层。

如图7和图7A，本发明金属氧化物平面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’、与共通电极线20’连接的栅格状共通电极80’、绝缘层40’。

其中，信号线10’、扫描线30’、共通电极线20’、以及栅格状共通电极80’位于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70’。

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61’、位于TFT源极61与TFT漏极62之间的TFT沟道区60’、与栅格状像素电极70’电性连接的TFT漏极62’，在TFT沟道区60’上设有保护层110’。

所述TFT源极61’、TFT漏极62’、以及栅格状像素电极70’均由透明ITO制成的；TFT沟道区60’由金属金属氧化物制成的；且TFT源极61’、TFT漏极62’、以及栅格状像素电极70’均位于本液晶显示面板的顶层。

栅格状共通电极80’为本液晶显示面板的COM电极，且位于底层的栅格状共通电极80’与位于顶层的栅格状像素电极70’在像素区域交错设置，栅格状共通电极80’与栅格状像素电极70’位于同一个面内，使得液晶分子在平面内转动。

所述信号线10’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50’，该信号线连接线50’与栅格状像素电极70’、TFT源极61’、以及TFT漏极62’四者同时制成。

由于本液晶显示面板的栅极31’位于底层，故，本液晶显示面板是顶栅结构的液晶显示面板。

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8和图8A,在玻璃基板(图未示)上形成底层金属氧化物层，具体形成：信号线10’图案、扫描线30’图案、与扫描线30’垂直连接的TFT栅极31’、共通电极线20’图案、以及与共通电极线20’连接的栅格状共通电极80’。

所述共通电极线20’与扫描线30’平行，所述信号线10’与相邻像素单元的信号线之间是断开的，所述共通电极线20’与扫描线30’位于相邻两信号线10’之间。

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

第二步：如图9和图9A，在形成第一步图案的基础上形成绝缘层40’，并在信号线10’、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：在信号线10’两端形成第一接触孔41’和第二接触孔42’；在共通电极线20的端部形成第三接触孔43’；在扫描线30’的端部形成第四接触孔44’。

绝缘层40’的材料可以是SiNx或SiO₂，厚度为500-1500埃，厚度最好为1000埃。

第三步：如图10和图10A，在绝缘层40’上以透明ITO层形成连接在相邻信号线10’之间信号线连接线50’、与信号线连接线50’连接的TFT源极61’、TFT沟道区60’、TFT漏极62’、以及与TFT漏极62’连接且与栅格状共通电极80’交错的栅格状像素电极70。

金属氧化物通过共通电极线20’的第三接触孔43’引出共通电极线端子信号线90’；金属氧化物通过扫描线30’的第五接触孔45’引出扫描线端子信号线100’。

透明ITO层的厚度为450-550埃，最好为500埃。

第四步：如图11和图11A，在TFT沟道区60’上形成金属氧化物层沟道图形和沟道保护层110’图形。

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

保护层110’图形的材料可以是SiNx或SiO₂，厚度为500-1500埃，最好为1000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)

1.一种金属氧化物平面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；

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、TFT沟道区、以及与栅格状像素电极连接的TFT漏极，所述TFT沟道区由金属氧化物制成的；

共通电极线，与扫描线平行设置；

栅格状共通电极，与共通电极线电性连接；该栅格状共通电极与栅格像素电极均交错位于像素区域。

2.根据权利要求1所述的金属氧化物平面开关型液晶显示面板，其特征在于：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。

3.根据权利要求2所述的金属氧化物平面开关型液晶显示面板，其特征在于：所述信号线连接线、TFT源极、TFT漏极、栅格状像素电极、以及栅格状共通电极均由透明ITO制成的。

4.根据权利要求2所述的金属氧化物平面开关型液晶显示面板，其特征在于：所述信号线连接线、TFT源极、TFT漏极、以及栅格状像素电极均由透明ITO制成的。

5.根据权利要求1所述的金属氧化物平面开关型液晶显示面板，其特征在于：所述信号线连接线、TFT源极、TFT漏极、栅格状像素电极、以及栅格状共通电极位于顶层。

6.根据权利要求1所述的金属氧化物平面开关型液晶显示面板，其特征在于：所述信号线连接线、TFT源极、TFT漏极、以及栅格状像素电极位于顶层。

7.根据权利要求1所述的金属氧化物平面开关型液晶显示面板，其特征在于：所述信号线、扫描线、TFT栅极、以及公共电极线位于底层。

8.根据权利要求1所述的金属氧化物平面开关型液晶显示面板，其特征在于：所述信号线、扫描线、TFT栅极、共通电极线、以及栅格状共通电极位于底层。

9.一种金属氧化物平面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：在基板上形成底层金属氧化物层，具体形成：信号线图案、共通电极线图案、扫描线图案、以及与扫描线连接的TFT栅极；

第二步：在形成第一步图案的基础上形成绝缘层，并在信号线、扫描线、共通电极线相应位置上形成接触孔图形；

第三步：在绝缘层上以透明ITO层形成连接在相邻信号线之间信号线连接线、与信号线连接线连接的TFT源极、TFT沟道区、TFT漏极、与TFT漏极连接的栅格状像素电极、以及与栅格状像素电极交错的栅格状共通电极；

第四步：在TFT沟道区上形成金属氧化物层沟道图形和沟道保护层图形。

10.一种金属氧化物平面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：在基板上形成底层金属氧化物层，具体形成：信号线图案、扫描线图案、与扫描线连接的TFT栅极、共通电极线图案、以及与共通电极线连接的栅格状共通电极；

第二步：在形成第一步图案的基础上形成绝缘层，并在信号线、扫描线、共通电极线相应位置上形成接触孔图形；

第三步：在绝缘层上以透明层形成连接在相邻信号线之间信号线连接线、与信号线连接线连接的TFT源极、TFT沟道区、TFT漏极、以及与TFT漏极连接且与栅格状共通电极交错的栅格状像素电极；

第四步：在TFT沟道区上形成金属氧化物层沟道图形和沟道保护层图形。

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