CN1983604A - 液晶显示器的薄膜晶体管阵列板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种薄膜晶体管阵列板，包括基板、设置在基板上的栅极线、设置在栅极线上的栅极绝缘层、设置在栅极绝缘层上的半导体层、与半导体层接触的数据线、与半导体层接触并与数据线分隔开的漏电极、设置在栅极绝缘层上并与漏电极接触的像素电极、设置在像素电极上的钝化层、以及设置在钝化层上并包含与像素电极重叠的单元电极的公共电极。

Description

液晶显示器的薄膜晶体管阵列板及其制造方法
技术领域
本发明涉及薄膜晶体管阵列板及其制造方法，特别地，涉及用于液晶显示器的薄膜晶体管阵列板及其制造方法。
背景技术
液晶显示器(LCD)是最广泛使用的平板显示器之一。LCD包括两个基板和介于基板之间的液晶(LC)层，基板上提供有场生成电极，例如像素电极和公共电极。LCD显示图像是通过向场生成电极施加电压以在LC层中产生电场，从而决定LC层中LC分子的取向以调整入射光的偏振。
由于液晶的折射率各向异性，LCD具有窄的参考视角。
为了使窄视角加宽，已经提出了各种不同类型的LCD，例如图案化垂直取向(PVA)模式LCD、平面内切换模式LCD、以及面到线切换模式LCD。
希望LCD具有高开口率、低驱动电压、以及较少的缺陷，如预料不到的信号线断路和短路。
发明内容
根据本发明实施例的薄膜晶体管阵列板包括基板、设置在基板上的栅极线、设置在栅极线上的栅极绝缘层、设置在栅极绝缘层上的半导体层、与半导体层接触的数据线、与半导体层接触并与数据线分隔开的漏电极、设置在栅极绝缘层上并与漏电极接触的像素电极、设置在像素电极上的钝化层、以及设置在钝化层上并包含与像素电极重叠的单元电极的公共电极。
像素电极和公共电极可以是基本透明的。
像素电极和单元电极可以产生具有水平分量和垂直分量的电场。
单元电极可以具有多个暴露出像素电极的切口。
像素电极可以是其中没有开口的平面形状。
单元电极的切口可以完全与像素电极重叠。
单元电极的切口可以与栅极线成倾斜角。单元电极的切口可以相对基本平行于栅极线并平分像素电极的直线对称排布。
薄膜晶体管阵列板还可以包括与数据线接触并与像素电极分隔开的辅助线。
辅助线可以由与像素电极相同的层形成。
公共电极还可以包括连接到单元电极并至少与栅极线和数据线之一相交的连接部分。
薄膜晶体管阵列板还可以包括由与栅极线或数据线相同的层形成并电连接到公共电极的公共电压线。
根据本发明实施例的薄膜晶体管阵列板的制造方法包括在基板上形成栅极线、在栅极线上形成栅极绝缘层、在栅极绝缘层上形成半导体层、在栅极绝缘层和半导体层上形成数据线和漏电极、在漏电极和栅极绝缘层上形成像素电极、在像素电极上形成钝化层、以及在钝化层上形成公共电极。
钝化层可以具有大约1500到大约2500的厚度。
方法还可以包括形成连接到公共电极的公共电压线，其中公共电压线和栅极线同时形成。
方法还可以包括在数据线上形成辅助线，其中辅助线和像素电极同时形成。
公共电极可以具有多个暴露出像素电极的切口。
附图说明
结合附图可以更详细地理解本发明的示范性实施例，其中：
图1是根据本发明实施例的TFT阵列板的布置图；
图2是图1所示的TFT阵列板沿线II-II取得的截面图；
图3是图1所示的TFT阵列板沿线III-III′和III′-III″取得的截面图；
图4是图1所示的TFT阵列板沿线IV-IV取得的截面图；
图5、7、9、11和13是根据本发明实施例的图1-4所示TFT阵列板的制造方法的布局图；
图6A是图5所示TFT阵列板沿线VIA-VIA取得的截面图；
图6B是图5所示TFT阵列板沿线VIB-VIB′和VIB′-VIB″取得的截面图；
图6C是图5所示TFT阵列板沿线VIC-VIC取得的截面图；
图8A是图7所示TFT阵列板沿线VIIIA-VIIIA取得的截面图；
图8B是图7所示TFT阵列板沿线VIIIB-VIIIB′和VIIIB′-VIIIB″取得的截面图；
图8C是图7所示TFT阵列板沿线VIIIC-VIIIC取得的截面图；
图10A是图9所示TFT阵列板沿线XA-XA取得的截面图；
图10B是图9所示TFT阵列板沿线XB-XB′和XB′-XB″取得的截面图；
图10C是图9所示TFT阵列板沿线XC-XC取得的截面图；
图12A是图11所示TFT阵列板沿线XIIA-XIIA取得的截面图；
图12B是图11所示TFT阵列板沿线XIIB-XIIB′和XIIB′-XIIB″取得的截面图；
图12C是图11所示的TFT阵列板沿线XIIC-XIIC取得的截面图；
图14A是图13所示的TFT阵列板沿线XIVA-XIVA取得的截面图；
图14B是图13所示的TFT阵列板沿线XIVB-XIVB′和XIVB′-XIVB″取得的截面图；以及
图14C是图13所示的TFT阵列板沿线XIVC-XIVC取得的截面图。
具体实施方式
下面将结合附图更全面地描述本发明的示范性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为局限于这里所给的实施例。全文中相同的标记表示相同的组成部分。
为了清楚起见，附图中的层和区域的厚度可能被放大了。可以理解，当一个组成部分如层、区域或基板被描述为在另一组成部分“上”时，它可以直接在其它组成部分之上或者也可以存在插入的组成部分。
将参考图1、2、3和4描述根据本发明实施例的液晶显示器(LCD)的TFT阵列板。
图1是根据本发明实施例的LCD的TFT阵列板的布置图，以及图2、3和4是图1所示的TFT阵列板的截面图。
在绝缘基板110如透明玻璃或塑料上形成多个栅极线121和公共电压线126。
栅极线121传输栅极信号并且基本上沿横向延伸。例如参见图1，每个栅极线121包括多个向上和向下突出的栅电极124，以及具有较大面积以便与另一层或外部驱动电路接触的末端部分129。用来产生栅极信号的栅极驱动电路(未示出)可以安装在柔性印刷电路(FPC)膜(未示出)上，柔性印刷电路膜可以贴附到基板110上、直接安装在基板110上、或者集成在基板110上。栅极线121可以延伸至与集成在基板110上的驱动电路相连接。
公共电压线126被供以公共电压并设置在栅极线121的末端部分129的附近。公共电压线126可以具有扩大部分以便与另一层或外部驱动电路接触。
栅极线121和公共电压线126可以由含Al金属如Al和Al合金、含Ag金属如Ag和Ag合金、含Cu金属如Cu和Cu合金、含Mo金属如Mo和Mo合金、Cr、Ta、或Ti形成。栅极线121可以具有多层结构，包括具有不同物理特性的两层导电膜(未示出)。两层膜中的一个可以由低电阻率的金属形成，例如含Al金属、含Ag金属和含Cu金属，从而减小信号延迟或电压降。另一膜可以由例如含Mo金属、Cr、Ta或Ti的材料形成，它们具有良好的与其它材料如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)之间的物理、化学以及电接触特性。两层膜组合的例子有下层为Cr膜上层为Al(合金)膜、以及下层为Al(合金)膜上层为Mo(合金)膜。然而应当理解，栅极线121和公共电压线126可以由各种金属或导体形成。
栅极线121和公共电压线126的侧面相对于基板110的表面倾斜，并且它们的倾斜角的范围从大约30到大约80度。
在栅极线121和公共电压线126上形成例如使用氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)制成的栅极绝缘层140。
在栅极绝缘层140上形成多个半导体岛154，例如使用氢化非晶硅(简写为“a-Si”)或多晶硅。半导体岛154设置在栅电极124上并且包括覆盖栅极线121边界的扩大部分。
在半导体岛154上形成多对欧姆接触岛163和165。例如，欧姆接触163和165由使用n型杂质如磷重掺杂的硅化物或n+氢化a-Si形成。
半导体岛154以及欧姆接触163和165的侧面相对于基板110的表面倾斜，并且它们的倾斜角的范围从大约30到大约80度。
在欧姆接触163和165以及栅极绝缘层140上形成多个数据线171和多个漏电极175。
数据线171传输数据信号并且基本上沿纵向延伸以与栅极线121交叉。例如参见图1，每个数据线171包括多个向栅电极124突出并弯曲成“U”形形状的源电极173，且包括具有较大面积以与另一层或外部驱动电路接触的末端部分179。产生数据信号的数据驱动电路(未示出)可以安装在FPC膜(未示出)上，该FPC膜可以贴附到基板110上、直接安装在基板110上、或者集成在基板110上。数据线171可以延伸至与集成在基板110上的驱动电路相连接。
漏电极175与数据线171分开，并相对于栅电极124与源电极173相对地设置。每个漏电极175包括第一末端部分和第二末端部分，其中第一末端部分宽于第二末端部分。较窄的第二末端部分由源电极173部分地包围。
栅电极124、源电极173和漏电极175与半导体岛154一起构成TFT，TFT具有形成于源电极173和漏电极175之间设置于半导体岛154中的沟道。
数据线171和漏电极175可以由难熔金属形成，例如Cr、Mo、Ta、Ti或它们的合金。数据线和漏电极175可以具有包括难熔金属膜(未示出)和低电阻率膜(未示出)的多层结构。多层结构的例子有包括下层为Cr/Mo(合金)膜、上层为Al(合金)膜的双层结构，以及下层为Mo(合金)膜、中间层为Al(合金)膜、上层为Mo(合金)膜的三层结构。然而应当理解为数据线171和漏电极175可以由各种金属或导体形成。
数据线171和漏电极175具有倾斜的边缘轮廓，并且其倾斜角的范围从大约30到大约80度。
欧姆接触163和165插置于下面的半导体岛154和上面的导体171和175之间，并减小半导体岛和导体之间的接触电阻。设置在栅极线121上的半导体岛154的扩大部分平滑了表面形态，以防止数据线171的断路。半导体岛154包括一些暴露的部分，没有被数据线171和漏电极175覆盖，例如位于源电极173和漏电极175之间的部分。
公共电压线126可以由与数据线171和漏电极175相同的层形成。
在栅极绝缘层140、漏电极175和数据线171上形成多个像素电极191和多个辅助数据线71。像素电极191和辅助数据线71可以由透明导体如ITO或IZO形成。可选地，像素电极191和辅助数据线71可以由反射性导体如Ag、Al、Cr或它们的合金形成。
像素电极191占据绝大部分由栅极线121和数据线171包围的区域。根据实施例，像素电极191形成为平面形状并且其中不包括任何空白区或开口。像素电极191与数据线171和辅助数据线71间隔开。像素电极191直接接触漏电极175，以便像素电极191从漏电极175接收数据电压。
辅助数据线71接触数据线171并沿数据线171延伸，以便辅助数据线71防止数据线171所传输的数据电压流被切断。例如参见图1，整个辅助数据线71在宽度方向上设置在数据线171的边界内。可选地，辅助数据线71可以覆盖数据线171的边缘。
在像素电极191、辅助数据线71、数据线171、漏电极175和半导体岛154的暴露部分上形成钝化层180。钝化层180可以由无机绝缘体形成，例如氮化硅和氧化硅。钝化层180的厚度可以从大约1500到大约2500。
钝化层180具有多个暴露出数据线171的末端部分179的接触孔182。钝化层180和栅极绝缘层140具有多个暴露出栅极线121的末端部分129的接触孔181，以及暴露出公共电极线126的接触孔186。
在钝化层180上形成公共电极131和多个接触辅助物81和82。举例来说，公共电极131和接触辅助物81和82由透明导体形成，例如多晶、单晶、或者非晶ITO或IZO。可选地，公共电极131和接触辅助物81和82可以由反射性导体形成，例如Ag、Al、Cr或者它们的合金。
公共电极131包括多个单元电极135、多个连接部分132、以及扩大部分139。
类似于像素电极191，公共电极131的单元电极135占据绝大部分由栅极线121和数据线171包围的区域。另外，单元电极135的整个区域或基本上整个区域与像素电极191重叠。
每个单元电极135具有定义多个分支电极134并与像素电极191重叠的多个切口133。切口133和分支电极134基本上沿横向延伸，但是与栅极线121形成一倾斜角。例如参见图1，切口133和分支电极134相对于将单元电极135平分为上下两半的中心横线对称排布。在单元电极135的上半部中的切口133和分支电极134基本上彼此平行，类似地，在单元电极135的下半部中的也基本上彼此平行。因此，在单元电极135的上半部和下半部中的切口133和分支电极134构成倾斜角。
公共电极131的连接部分132跨过栅极线121和数据线171，以便在上、下、左和右方向上连接相邻的单元电极135。
公共电极131的扩大部分139通过接触孔186连接到公共电压线126，以便公共电极131从公共电压线126接收公共电压。
被供以公共电压的公共电极131的每个单元电极135与被供以数据电压的像素电极191一起产生电场。因此，单元电极135和像素电极191两者均被称为“场生成电极”。电场具有垂直于TFT阵列板表面的垂直分量、以及平行于TFT阵列板表面并垂直于切口133和分支电极134的边缘的水平分量。
电场的水平分量可以在平行于TFT阵列板表面的平面上转动液晶分子(未示出)。液晶分子包含于设置在场生成电极135和191上的液晶层(未示出)中。另一方面，电场的垂直分量可以上下倾斜液晶分子。由电场决定的液晶分子的取向又决定了通过液晶层的光的偏振，进而决定光的透射率。
由于液晶分子的长轴分布在多个方向上，因此包括TFT阵列板的LCD的参考视角较宽。另外，由于电场的水平分量和垂直分量都对显示图像有贡献，所以LCD的开口率和光透射率相对较高，特别是对于具有透明的像素电极191以及包括分支电极134和连接部分132的公共电极131的透射式LCD。
此外，由于在公共电极131和像素电极191之间只有厚度大约2000的薄的钝化层180，因此与公共电极131和像素电极191之间同时有栅极绝缘层140和钝化层180的情况相比，由相对较低的电压产生了具有给定强度的电场，从而减小了LCD的驱动集成电路的成本。
像素电极191和单元电极135形成包括液晶层作为电介质的“液晶电容器”，同时也形成包括钝化层180作为电介质的“存储电容器”，其在TFT关断后存储施加的电压。
作为形成为矩形形状的一个可替换方案，每个像素电极191可以形成为设置在单元电极135的切口133中并占据每个切口133区域的主体的带状(bands)。
接触辅助物81和82分别通过接触孔181和182连接到栅极线121的末端部分129和数据线171的末端部分179。接触辅助物81和82保护末端部分129和179，并增强末端部分129和179与外部器件之间的粘附力。
将结合图5-14C和图1-4描述根据本发明实施例的图1-4所示TFT阵列板的制造方法。
图5、7、9、11和13是根据本发明实施例的图1-4所示TFT阵列板的制造方法的布局图。图6A-6C是图5所示TFT阵列板的截面图。图8A-8C是图7所示TFT阵列板的截面图。图10A-10C是图9所示TFT阵列板的截面图。图12A-12C是图11所示TFT阵列板的截面图。图14A-14C是图13所示TFT阵列板的截面图。
参见图5-6C，例如通过溅射方法在绝缘基板110上沉积导电层，并通过光刻和刻蚀图案化以形成多个包括栅电极124和末端部分129的栅极线121以及公共电压线126。
依次沉积厚度范围从大约1500到大约5000的栅极绝缘层140、厚度范围从大约500到大约2000的本征非晶硅层、以及厚度范围从大约300到大约600的非本征非晶硅层。通过光刻和刻蚀图案化非本征和本征非晶硅层以形成多个非本征半导体岛164和多个本征半导体岛154，如图7-8C所示。
参见图9-10C，例如通过溅射方法沉积厚度范围从大约1500到大约3000的导电层，并通过光刻和刻蚀图案化以形成多个包括源电极173和末端部分179的数据线171以及漏电极175。
此后，去除未被数据线171和漏电极175覆盖的非本征半导体条164的暴露部分，以便完成多个欧姆接触岛163和165，并暴露出本征半导体岛154的部分。随后可以进行氧等离子体处理以稳定半导体岛154的暴露表面。
参见图11-12C，例如通过溅射方法沉积ITO层或IZO层，并通过光刻和刻蚀图案化以形成多个像素电极191和多个辅助数据线71。
参见图13-14C，沉积无机钝化层180，并通过光刻和刻蚀图案化钝化层180和栅极绝缘层140以形成多个接触孔181、182和186。
例如通过溅射方法在钝化层180上沉积ITO层或IZO层，并通过光刻和刻蚀图案化以形成多个接触辅助物81和82以及包括单元电极135、连接部分132和扩大部分139的公共电极131。
虽然上文已经描述了本发明的示范性实施例，但是应当理解本发明并不局限于这些实施例，而是可以在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的前提下由本领域技术人员进行修改。
本申请要求于2005年12月16日提出的韩国专利申请No.10-2005-0124428的优先权，其公开在此全部引用以作参考。

Claims (17)

1、一种薄膜晶体管阵列板，包括：
基板；
设置在所述基板上的栅极线；
设置在所述栅极线上的栅极绝缘层；
设置在所述栅极绝缘层上的半导体层；
与所述半导体层接触的数据线；
与所述半导体层接触的漏电极，其中所述漏电极与所述数据线分隔开；
设置在所述栅极绝缘层上并与所述漏电极接触的像素电极；
设置在所述像素电极上的钝化层；以及
设置在所述钝化层上的公共电极，其中所述公共电极包括与所述像素电极重叠的单元电极。
2、如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列板，其中所述像素电极和所述公共电极基本上是透明的。
3、如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列板，其中所述像素电极和所述单元电极产生具有水平分量和垂直分量的电场。
4、如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列板，其中所述单元电极具有多个暴露出所述像素电极的切口。
5、如权利要求4所述的薄膜晶体管阵列板，其中所述像素电极具有其中没有开口的平面形状。
6、如权利要求4所述的薄膜晶体管阵列板，其中所述单元电极的切口完全与所述像素电极重叠。
7、如权利要求4所述的薄膜晶体管阵列板，其中所述单元电极的切口与所述栅极线成倾斜角。
8、如权利要求7所述的薄膜晶体管阵列板，其中所述单元电极的所述切口相对基本平行于所述栅极线并平分所述像素电极的线对称地设置。
9、如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列板，还包括与所述数据线接触并与所述像素电极分隔开的辅助线。
10、如权利要求9所述的薄膜晶体管阵列板，其中所述辅助线由与所述像素电极相同的层形成。
11、如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列板，其中所述公共电极还包括连接到所述单元电极并至少与所述栅极线和所述数据线之一相交的连接部分。
12、如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列板，还包括由与所述栅极线或所述数据线相同的层形成并电连接到所述公共电极的公共电压线。
13、一种制造薄膜晶体管阵列板的方法，该方法包括：
在基板上形成栅极线；
在所述栅极线上形成栅极绝缘层；
在所述栅极绝缘层上形成半导体层；
在所述栅极绝缘层和所述半导体层上形成数据线和漏电极；
在所述漏电极和所述栅极绝缘层上形成像素电极；
在所述像素电极上形成钝化层；以及
在所述钝化层上形成公共电极。
14、如权利要求13所述的方法，其中所述钝化层具有大约1500到大约2500的厚度。
15、如权利要求13所述的方法，还包括：
形成连接到所述公共电极的公共电压线，
其中所述公共电压线和所述栅极线同时形成。
16、如权利要求10所述的方法，还包括：
在所述数据线上形成辅助线，
其中所述辅助线和所述像素电极同时形成。
17、如权利要求13所述的方法，其中所述公共电极具有多个暴露出所述像素电极的切口。
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