一種雙柵極掃描線驅動的像素結構及其制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙柵極掃描線驅動的像素結構及其制作方法。該像素結構包括：像素單元，包括水平相鄰的兩個子像素；每個所述像素包括兩條掃描線和一條數據線；每個子像素設置有薄膜晶體管，薄膜晶體管包括與掃描線電連接的柵極和補償柵極，每條數據線分別與薄膜晶體管的源極電連接，且與同一條數據線電連接的薄膜晶體管分別與不同的掃描線電連接；像素電極，位于子像素中，并與薄膜晶體管的漏極電連接；公共電極,包括由第一層金屬層制成的第一公共電極和由第二金屬層制成的第二公共電極,第一公共電極和第二公共電極通過接觸孔電連接,第一公共電極、第二公共電極圍繞所述子像素的四周設置，且與像素電極部分交疊。
【專利說明】一種雙柵極掃描線驅動的像素結構及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液晶顯示【技術領域】，尤其涉及一種雙柵極掃描線驅動的像素結構及其制作方法。
【背景技術】
[0002]液晶顯示器(LCD)通常由陣列基板與彩膜基板組成，陣列基板上設置有排列成行列矩陣的像素結構。如圖1所示，每一像素包含共同形成于一基板的一薄膜晶體管(TFT)及一像素電極P，薄膜晶體管的柵極與掃描線(Dl，D2，D3)連接，源極與數據線(SI，S2，S3)連接，漏極與像素電極P連接。位于同一行的薄膜晶體管的柵極通過一根掃描線連接在一起，再由掃描驅動器來控制，位于同一行的薄膜晶體管的源極分別通過不同的數據線由源極驅動器來控制。共電極則形成于另一基板上。液晶密封于陣列基板的像素電極與彩膜基板的公共電極之間，通過控制兩基板之間液晶分子的偏轉得以顯示出每一畫面。
[0003]柵極驅動器與源極驅動器分別由多個驅動集成電路(IC)芯片所組成。由于源極驅動芯片的價格通常高于柵極驅動芯片的價格，因此為了降低成本，提出了一種雙柵極掃描線驅動的像素結構。如圖2所示，增加一倍柵極掃描線的數量，而源極數據線的數目減少一半，這樣總驅動IC的成本降低，使雙柵極掃描線驅動的液晶顯示器的成本低于傳統的液晶想顯示器。
[0004]但是雙柵極線掃描驅動的液晶顯示器存在問題，如圖3所示，在由掃描線5、掃描線5’、數據線4和4’限定出的像素區域中存在呈對角設置的兩個TFTa和b。以TFTa包括與柵極掃描線5連接的柵極1，在柵極之上的溝道層6，在溝道層之上與數據線4連接的源極2，與像素電極7連接的漏極3。在柵極I和漏極源3之間存在寄生的柵漏電容。同樣在TFTb中柵極I’和漏極3’之間也存在寄生的柵漏電容。由于TFTa和b的柵極采用同一金屬層制成，而TFTa和b的漏極采用另一金屬層制成。寄生的柵漏電容的大小和作為TFT柵極的金屬層圖形和作為TFT漏極的金屬層圖形的重疊面積成正比，而作為TFT源極的金屬層圖形和作為TFT漏極的圖形是通過兩次光刻工藝制作的，兩次光刻工藝之間工程上會存在一定的偏差。如作為TFT柵極的金屬層圖形為基準位置不變，當作為TFT漏極的金屬層圖形向右偏移時，結果像素區域中左上角TFTa的柵漏電容就會變小，而右下角TFTb中的源漏電容就會變大，如此圖中左邊一列和右邊一列的很多TFT參數在電子驅動時最佳條件的取值就會不同，導致整屏的電子驅動調節范圍下降，屏的畫質效果顯著下降。
[0005]為了解決上述的問題，通常采用補償性TFT的構造，如圖4所示。在TFT中增加了與柵極掃描線相連接的補償柵極8，補償柵極8與漏極3之間的柵漏電容為補償電容。在圖中左上角的TFTa的柵漏電容等效為柵極I和漏極3之間的柵漏電容與補償柵極8和漏極3之間的補償的柵漏電容之和。TFT的漏極發生左右偏移時，柵漏電容增大，則補償電容減小；或者TFT的柵漏電容減小，則補償電容會增大，這樣無論漏極3向左或向右偏移，最終TFT的柵漏等效電容是TFT源漏電容和TFT源漏電容補償部分兩部分組成的，結果不變。但這樣的結構在公共電極9和柵極掃描線5之間存在一定的缺口，如圖4中虛線部分框起的位置10，需要進行防漏光設計，這樣在需要黑矩陣(BM)圖形的拐角設計，以填補該缺口的漏光，增大的BM的面積，導致透光率下降，使作為液晶顯示器重要性能參數的開口率降低。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于一種雙柵極掃描線驅動的像素結構及其制作方法，能夠填補公共電極與柵極掃描驅動線之間的缺口，不需要BM防漏光，提高透光率和開口率。
[0007]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0008]一種雙柵極掃描線驅動的像素結構，包括:
[0009]像素單元，包括相鄰的兩個子像素；
[0010]每個所述像素單元包括兩條掃描線和一條數據線；
[0011]每個所述子像素設置有薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括與所述掃描線電連接的柵極和補償柵極，每條所述數據線分別與所述薄膜晶體管的源極電連接，且與同一條數據線電連接的所述薄膜晶體管分別與不同的所述掃描線電連接；
[0012]像素電極，位于所述子像素中，并與所述薄膜晶體管的漏極電連接；
[0013]公共電極，包括由第一層金屬層制成的第一公共電極和由第二金屬層制成的第二公共電極，所述第一公共電極和第二公共電極通過第一接觸孔電連接，其中，所述第一公共電極、第二公共電極圍繞所述子像素的四周設置，且與所述像素電極部分交疊。
[0014]進一步地，所述第一公共電極設置在靠近所述數據線的一側，所述第二公共電極設置在遠離所述數據線的一側。
[0015]進一步地，所述掃描線、所述薄膜晶體管的柵極和補償柵極、所述第一公共電極由同一金屬層制成。
[0016]進一步地，所述數據線、所述薄膜晶體管的漏極、所述第二公共電極由同一金屬層制成。
[0017]進一步地，所述薄膜晶體管還包括位于所述柵極和所述補償柵極之上的溝道層，以及與所述像素電極電連接的漏極。
[0018]進一步地，所述薄膜晶體管的漏極通過接觸孔與所述像素電極電性連接。
[0019]進一步地，所述補償柵極設置在所述第二公共電極與所述掃描線之間的空隙處，且所述補償柵極與所述第二公共電極部分交疊。
[0020]本發明還公開一種雙柵極掃描線驅動的像素結構的制作方法，包括以下步驟:
[0021]提供一基板；
[0022]在所述基板上設置第一金屬層，圖案化所述第一金屬層，以形成掃描線、與所述掃描線電性連接的柵極和補償柵極、第一公共電極；
[0023]在所述掃描線、所述薄膜晶體管的柵極和補償柵極、所述第一公共電極之上形成第二金屬層，圖案化所述第二金屬層，以形成數據線、薄膜晶體管的源極及漏極、第二公共電極；
[0024]其中，每條所述數據線分別與所述薄膜晶體管的源極電連接，且與同一條數據線電連接的所述薄膜晶體管分別與不同的所述掃描線電連接；
[0025]所述第二公共電極通過第一接觸孔與所述第一公共電極連接，所述第一公共電極、第二公共電極圍繞所述子像素的四周設置，且與所述像素電極部分交疊；[0026]形成像素電極層，與所述薄膜晶體管的漏極電連接。
[0027]進一步地，所述掃描線，薄膜晶體管的柵極和所述補償柵極，第一公共電極由同
一金屬層制成。
[0028]進一步地，所述數據線，所述薄膜晶體管的漏極，第二公共電極由同一金屬層制成。
[0029]進一步地，所述補償柵極設置在所述第二公共電極與所述掃描線之間的空隙處，且所述補償柵極與所述第二公共電極部分交疊。
[0030]進一步地，形成像素電極層之后，與薄膜晶體管的漏極連接的步驟還包括[0031 ] 形成像素電極層之后還包括:
[0032]形成覆蓋所述數據線、薄膜晶體管的漏極、第二公共電極的保護層；
[0033]所述薄膜晶體管的漏極之上的保護層形成有第二接觸孔；
[0034]所述薄膜晶體管的漏極通過所述第二接觸孔與所述像素電極電性連接。
[0035]本發明還公開一種液晶顯示器，包括陣列基板，其特征在于，所述陣列基板上設置有如權利要求1-8至少一項的雙柵極掃描線驅動的像素結構。
[0036]與現有技術相比，本發明以TFT的補償部分與公共電極至少部分重疊的方式填補公共電極與柵極掃描線之間的空白區域，無需BM圖形的拐角設計，提高了液晶顯示器透光率和開口率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1是現有技術中單柵極掃描線驅動的液晶顯示器示意圖。
[0038]圖2是現有技術中雙柵極掃描線驅動的液晶顯示器示意圖。
[0039]圖3是現有技術中雙柵極掃描線驅動的像素結構示意圖。
[0040]圖4是現有技術中具有補償性TFT的雙柵極掃描線驅動的像素結構示意圖。
[0041]圖5是本發明具體實施例中雙柵極掃描線驅動的像素結構示意圖。
[0042]圖6是本發明具體實施例中雙柵極掃描線驅動的像素結構示意圖。
[0043]圖7-1至7-4為在本發明具體實施例中各主要步驟中所得到的像素結構的示意圖。
[0044]圖中的附圖標記所分別指代的技術特征為:
[0045]1、1，柵極；2、源極；3、3’、漏極；4、4、數據線；5、5’、掃描線；6、溝道層；7、像素電極；8、補償柵極；9、公共電極；10、缺口 ；
[0046]101、柵極；101_1、補償柵極;104、104’、數據線;105、105’、掃描線；106、溝道層；108、第一公共電極；109、第二公共電極；110、第一接觸孔；111、第二接觸孔；112、113、像素電極。
【具體實施方式】
[0047]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。
[0048]圖5示出了本具體實施例中中雙柵極掃描線驅動的像素結構。如圖所示，本【具體實施方式】的雙柵極掃描線驅動的像素結構包括掃描線105和105’ ,由第一金屬層組成,所述金屬為常用的柵極金屬材料如Al、Cr、Ta、Mo等；數據線104和104’，由第二金屬層組成，所述金屬為常用的源漏極金屬材料如Al、Cr、Al合金等。所述的掃描線105、105’和數據線104、104’限定出了一個像素單元，包括水平相鄰的兩個子像素；
[0049]在每個子像素中設置有一個薄膜晶體管，分別為TFTa和b，該兩個TFT的結構完全相同，以左上角的TFTa為例詳細說明。TFTa包括與數據線104連接的源極102，與掃描線連接的柵極101和補償柵極101 - 1，在優選的方式中，柵極101和補償柵極101 -1與掃描線105采用同一金屬層，一次光刻形成，同樣所述柵極101和補償柵極101 — I也可以與掃描線不為同一金屬層，只要實現柵極101和補償柵極101 -1與掃描線連接即可。
[0050]在柵極101之上具有溝道層106，在所述柵極和溝道層之間還存在柵絕緣層(圖中未示出)。所述溝道層由半導體材料如非晶硅、多晶硅等形成。同樣在補償柵極101 — I之上也存在溝道層，這里補償柵極上形成的T F T是作為補償性T F T而存在的。在溝道層之上存在T F T a的源極和漏極103，漏極103同時通過第二接觸孔111與像素電極連接在一起，圖5中為理解方便，像素電極未示出。每條所述數據線分別與所述薄膜晶體管的源極電連接，且與同一條數據線電連接的所述薄膜晶體管分別與不同的所述掃描線電連接。在像素區域中具有公共電極，所述公共電極包括第一公共電極108和第二公共電極109，所述第一公共電極108、第二公共電極109圍繞子像素的四周設置，且與所述像素電極部分交疊。在優選的方式中，所述第一部分108是與掃描線105為同一金屬層制成,所述第二部分109與TFT的漏極及數據線104、104’由同一金屬層制成。所述第一公共電極108和第二公共電極109由未示出的柵絕緣層間隔，通過第一接觸孔110連接在一起，第二公共電極109將像素區域中分割為分別包括兩個子像素區域，在每個像素區域中都具有像素電極通過第二接觸孔111與TFT的漏極103連接在一起，圖5中未示出該像素電極。在圖6中進行詳細地示出，如圖6中112和113分別為TFTa和b中像素區域的像素電極。
[0051]在現有技術中，如圖4所示，公共電極9為一個整體與掃描線5采用同一金屬層制成。此時補償性TFT的柵極設置在圖4中8的位置，公共電極和掃描線之間存在缺口 10。
[0052]在本【具體實施方式】中，補償性TFT的柵極也就是補償柵極101-1與所述第二公共電極109至少部分重疊，填補了圖4中公共電極9與掃面線5之間的缺口 10，避免了再采用拐角設計的BM圖形防止漏光，提高了穿透率和開口率。
[0053]接些來詳細描述本【具體實施方式】中雙柵極掃描線驅動的像素結構的制作方法。圖7-1至7-5為在各主要步驟中所得到的像素結構的示意圖。各步驟如下:首先提供一基板，在基板上采用濺射、蒸鍍等方式形成第一金屬層，該金屬層的材料為常用的柵極金屬材料如Al、Cr、Ta、Mo等；接著對該第一金屬層進行圖案化處理得到掃描線105和掃描線105’，柵極101和補償柵極101 - 1，第一公共電極108，如圖7-1所示。在優選的方式中，柵極101和補償柵極101 — I與掃描線105米用同一金屬層,一次光刻形成，同樣所述柵極101和補償柵極101 -1也可以與掃描線不為同一金屬層，只要實現柵極101和補償柵極101 -1與掃描線連接即可。
[0054]接著，在基板上沉積由氮化硅、氧化硅等組成的柵絕緣膜(圖中未示出)，所述柵絕緣膜覆蓋整個基板，然后在所述柵絕緣膜上，柵極101和補償柵極101 -1的上方形成溝道層106、106-1，所述溝道層的材料為常用的半導體材料如非晶硅、多晶硅等，如圖7-2所示。[0055]接著，在覆蓋所述第一公共電極108的柵絕緣膜上形成第一接觸孔110，用于后續與所述公共電極第二公共電極109的連接，如圖7-3所示。
[0056]然后在基板上采用濺射、蒸鍍等方式形成第二金屬層，所述金屬為常用的源漏極金屬材料如Al、Cr、Al合金等。對第二金屬層進行圖案化處理，形成數據線104，104’，TFT的源極和漏極3，第二公共電極109，如圖7-4所示。第二公共電極109通過第一接觸孔110與第一公共電極108連接在一起，所述第一公共電極、第二公共電極圍繞所述子像素的四周設置，且與所述像素電極部分交疊。在優選的方式中，形成數據線104，104’，TFT的漏極3，第二公共電極109采用同一金屬層制成，當然，也可以采用不同的金屬層制成，只要使TFT的漏極與數據線連接即可。
[0057]接著在所述掃描線、所述薄膜晶體管的柵極和補償柵極、所述第一公共電極上形成保護層(圖中未示出)，在覆蓋漏極3的保護層上形成第二接觸孔111，形成如圖5所示的像素結構其中，每條所述數據線分別與所述薄膜晶體管的源極電連接，且與同一條數據線電連接的所述薄膜晶體管分別與不同的所述掃描線電連接。
[0058]最后沉積由氧化銦鋅(ITO)材料組成的像素電極層112和113，所述像素電極層通過第二接觸孔111與漏極連接，形成如圖6所示的像素結構。
[0059]本【具體實施方式】的制作方法能夠使TFT的補償部分填補公共電極與柵極掃描驅動線之間的缺口，不需要BM拐角設計防漏光，提高透光率和開口率，并且第一公共電極與掃描線采用同層制作，第二部分與數據線采用同層制作，不增加工藝的復雜性。
[0060]本發明還公開一種液晶顯示器，包括陣列基板，所述陣列基板上設置有以上實施例中所公開的任一項雙柵極掃描線驅動的像素結構。
[0061]注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的范圍由所附的權利要求范圍決定。
【權利要求】
1.一種雙柵極掃描線驅動的像素結構，其特征在于，包括: 像素單元，包括相鄰的兩個子像素； 每個所述像素單元包括兩條掃描線和一條數據線； 每個所述子像素設置有薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括與所述掃描線電連接的柵極和補償柵極，每條所述數據線分別與所述薄膜晶體管的源極電連接，且與同一條數據線電連接的所述薄膜晶體管分別與不同的所述掃描線電連接； 像素電極，位于所述子像素中，并與所述薄膜晶體管的漏極電連接； 公共電極，包括由第一層金屬層制成的第一公共電極和由第二金屬層制成的第二公共電極，所述第一公共電極和第二公共電極通過第一接觸孔電連接，其中，所述第一公共電極、第二公共電極圍繞所述子像素的四周設置，且與所述像素電極部分交疊。
2.根據權利要求1所述的雙柵極掃描線驅動的像素結構，其特征在于，所述第一公共電極設置在靠近所述數據線的一側，所述第二公共電極設置在遠離所述數據線的一側。
3.根據權利要求1所述的雙柵極掃描線驅動的像素結構，其特征在于，所述掃描線、所述薄膜晶體管的柵極和補償柵極、所述第一公共電極由同一金屬層制成。
4.根據權利要求1所述的雙柵極掃描線驅動的像素結構，其特征在于，所述數據線、所述薄膜晶體管的漏極、所述第二公共電極由同一金屬層制成。
5.根據權利要求1 所述的雙柵極掃描線驅動的像素結構，其特征在于，所述薄膜晶體管還包括位于所述柵極和所述補償柵極之上的溝道層，以及與所述像素電極電連接的漏極。
6.根據權利要求5所述的雙柵極掃描線驅動的像素結構，其特征在于，所述薄膜晶體管的漏極通過接觸孔與所述像素電極電性連接。
7.根據權利要求1所述的雙柵極掃描線驅動的像素結構，其特征在于，所述補償柵極設置在所述第二公共電極與所述掃描線之間的空隙處，且所述補償柵極與所述第二公共電極部分交疊。
8.一種雙柵極掃描線驅動的像素結構的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 提供一基板； 在所述基板上設置第一金屬層，圖案化所述第一金屬層，以形成掃描線、與所述掃描線電性連接的柵極和補償柵極、第一公共電極； 在所述掃描線、所述薄膜晶體管的柵極和補償柵極、所述第一公共電極之上形成第二金屬層，圖案化所述第二金屬層，以形成數據線、薄膜晶體管的源級及漏極、第二公共電極； 其中，每條所述數據線分別與所述薄膜晶體管的源極電連接，且與同一條數據線電連接的所述薄膜晶體管分別與不同的所述掃描線電連接； 所述第二公共電極通過第一接觸孔與所述第一公共電極連接，所述第一公共電極、第二公共電極圍繞所述子像素的四周設置，且與所述像素電極部分交疊； 形成像素電極層，與所述薄膜晶體管的漏極電連接。
9.根據權利要求8所述的雙柵極掃描線驅動的像素結構的制作方法，其特征在于，所述掃描線，薄膜晶體管的柵極和所述補償柵極，第一公共電極由同一金屬層制成。
10.根據權利要求8所述的雙柵極掃描線驅動的像素結構的制作方法，其特征在于，所述數據線，所述薄膜晶體管的漏極，第二公共電極由同一金屬層制成。
11.根據權利要求8所述的雙柵極掃描線驅動的像素結構，其特征在于，所述補償柵極設置在所述第二公共電極與所述掃描線之間的空隙處，且所述補償柵極與所述第二公共電極部分交疊。
12.根據權利要求8所述的雙柵極掃描線驅動的像素結構的制作方法，其特征在于，形成像素電極層之后還包括: 形成覆蓋所述數據線、薄膜晶體管的漏極、第二公共電極的保護層； 所述薄膜晶體管的漏極之上的保護層形成有第二接觸孔； 所述薄膜晶體管的漏極通過所述第二接觸孔與所述像素電極電性連接。
13.根據權利要求8所述的雙柵極掃描線驅動的像素結構的制作方法，其特征在于，形成掃描線、與所述掃描線電性連接的柵極和補償柵極、第一公共電極之后還包括:在所述掃描線、與所述掃描線電性連接的柵極和補償柵極、第一公共電極之上覆蓋柵絕緣層，在所述柵絕緣層上形成溝道層。
14.一種液晶顯示器，包括陣列基板，其特征在于，所述陣列基板上設置有如權利要求 1-7至少一項的雙柵極掃描線驅動的像素結構。
【文檔編號】G02F1/1368GK103926765SQ201310142016
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年4月22日 優先權日:2013年4月22日
【發明者】曹兆鏗 申請人:上海中航光電子有限公司, 天馬微電子股份有限公司