[发明专利]一种薄膜晶体管在彩膜之上的液晶显示器件及其制造方法有效

专利信息
申请号: 200610139759.3 申请日: 2006-09-22
公开(公告)号: CN101149546A 公开(公告)日: 2008-03-26
发明(设计)人: 龙春平 申请(专利权)人: 北京京东方光电科技有限公司;京东方科技集团股份有限公司
主分类号: G02F1/1362 分类号: G02F1/1362;G02F1/1335;G02F1/1333;G03F7/20;H01L21/00
代理公司: 北京同立钧成知识产权代理有限公司 代理人: 刘芳
地址: 100176北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 薄膜晶体管 之上 液晶显示 器件 及其 制造 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及液晶显示器件及其制造方法,特别涉及一种薄膜晶体管在彩膜之上的液晶显示器件及其制造方法。

背景技术

平板显示器由于轻薄和低能耗的优点,被广泛运用于便携式显示。在各种平板显示器中,液晶显示器件由于其高清晰度和画面品质的优势,已经被大量使用于电脑显示器、笔记本电脑和电视方面。液晶显示器的图像显示是利用液晶分子的光学各向异性和偏振特性实现的。液晶分子本身的这些特点,导致其不同的排列取向改变入射光的折射和透射。因为液晶分子各向异性的介电性能,外界施加电场可以改变它们的排列取向。换而言之,控制液晶显示器的施加电场,就能显示所要的画面。具体来讲,液晶显示器一般由上下两张玻璃基板组成,每张玻璃基板都有电极相对应,并间隔一定距离,液晶分子夹于两张玻璃之间。通过两张玻璃基板的电极,向液晶分子施加外电场,使得液晶分子排列成特定的相对应于外加电场的方向,由此导致的光透过率变化,实现图像数据的显示。

各种液晶显示器中使用最广泛的是有源矩阵液晶显示器,利用形成矩阵的薄膜晶体管控制单个像素,实现高清晰度的大容量信息显示。薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)包括两张玻璃基板,其中一张是阵列基板,其上形成控制开关薄膜晶体管和像素电极,另一张是彩膜基板,其上形成红、绿、蓝的单色滤光层和公共电极。液晶分子夹于阵列基板和彩膜基板之间,受两张玻璃基板的电极形成的电场作用,而形成一定趋向排列,如前所述实现画面图像显示。

图1是一种传统的TFT LCD器件在薄膜晶体管处的横截面示意图。它包括一个彩膜基板1(又称上基板),一个阵列基板5(下基板)和一层液晶分子16。由于彩色滤光层2和黑矩阵3形成在上基板,上基板又称彩膜基板;由于薄膜晶体管在下基板上形成矩阵式的开关器件组合,下基板又称阵列基板。彩膜基板1和阵列基板5间隔一定距离,中间填充液晶分子16。彩膜基板1的彩色滤光层2分别由红、蓝、绿三原色的树脂胶组成,树脂胶之间有不透光的黑矩阵3隔离。黑矩阵3的作用是防止像素区域的漏光,和防止光照薄膜晶体管产生的暗态漏电流。在彩色滤光层2和黑矩阵3之上,有一层透明导电薄膜形成的公共电极4,作为液晶层电场的参考电极。阵列基板有矩阵式的薄膜晶体管,它包括一个栅电极6、本征半导体层8、掺杂半导体层9、源电极10和漏电极11。栅电极绝缘层在栅电极6和本征半导体8之间保护栅电极,更为重要的是形成薄膜晶体管正常工作所必需的栅极电场。本征半导体8和源电极10以及漏电极11之间有一层掺杂半导体9,形成和源漏电极金属接触必需的欧姆层,薄膜晶体管沟道12形成在常在本征半导体8的掺杂半导体9上。在薄膜晶体管之上有一层钝化保护膜13,防止湿气水分腐蚀薄膜晶体管和氧气氧化金属电极以及半导体薄膜。一层透明导电薄膜构成的像素电极15形成于像素区域,通过钝化保护膜过孔14与薄膜晶体管的漏电极11连结。

上述结构的TFT LCD器件可以通过以下工艺步骤制作的:通过四次光刻在上基板(彩膜基板1)上依次形成黑矩阵3和红、蓝、绿的彩色滤光层2;利用磁控溅射的方法在彩膜基板1上淀积一层公共电极4;通过薄膜沉积和五次光刻工艺在阵列基板5上依次形成栅电极6、栅电极绝缘层7,构成有源层的本征半导体薄膜8和掺杂半导体薄膜9、薄膜晶体管沟道12、源电极10和漏电极11、钝化保护膜13、钝化保护膜过孔14、和像素电极15;利用涂敷、摩擦、清洗、滴注、真空对盒、烘烤固化等工艺方法,使阵列基板5和彩膜基板1按照像素区域(像素电极15)和彩色滤光层2相对应的方式固定在一起,并在间隔的至间填无液晶分子16。

上述TFT LCD器件结构和制造方法有下述一些缺点和不足。使用两张玻璃基板形成彩膜1和薄膜晶体管的阵列基板5,在对盒时设备对位精度差异可能导致彩色滤光层2和像素电极15的区域发生错位,产生显示不良如Zaratsuki漏光和白Mura等;基于对位精度和上述漏光现象的考虑,使得设计TFT LCD时开口率不能最大化,降低的开口率减少了透过率和增大背光源的功率和成本;复杂的工艺步骤导致生产成本增加和缺陷发生机率上升。

美国专利6803975提出了一种薄膜晶体管坐落于彩膜的复合结构的TFTLCD及其制造方法。首先形成彩色滤光层和黑矩阵;接着涂敷一层透光薄膜;然后在此上形成薄膜晶体管和像素电极;最后对合涂敷公共电极的玻璃基板并注入液晶。此种结构的TFT LCD器件克服对位精度造成的不利因素,但是还有以下不足:涂敷的透光材料没有进一步提高透过率;需要5次光刻工艺制作薄膜晶体管;栅极绝缘薄膜和钝化保护膜覆盖彩色滤光层,导致光透过率和开口率的下降。

发明内容

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