專利名稱：一種金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板及其制造方法。
背景技術：
傳統的CRT顯示器依靠陰極射線管發射電子撞擊屏幕上的磷光粉來顯示圖像，但液晶顯示的原理則完全不同。通常，液晶顯示(LCD)裝置具有上基板和下基板，彼此有一定間隔和互相正對。形成在兩個基板上的多個電極相互正對。液晶夾在上基板和下基板之間。電壓通過基板上的電極施加到液晶上，然后根據所作用的電壓改變液晶分子的排列從而顯示圖像、因為如上所述液晶顯示裝置不發射光，它需要光源來顯示圖像。因此，液晶顯示裝置具有位于液晶面板后面的背光源。根據液晶分子的排列控制從背光源入射的光量從而顯示圖像。如圖I所示，上層偏光片101和下層偏光片109之間夾有彩膜基板104、共通電極105、液晶層106和陣列基板107，液晶分子是具有折射率及介電常數各向異性的物質。在陣列基板107上形成像素電極108、薄膜晶體管(TFT) 114、陣列子像素111、掃描線110、信號線112等。信號線112連接到TFT的漏極，像素電極108連接到源級，掃描線110連接到柵極。背光源113發出的光線經過下偏光片109,成為具有一定偏振方向的偏振光。薄膜晶體管114控制像素電極108之間所加電壓,而該電壓作用于液晶來控制偏振光的偏振方向，偏振光透過相應的彩膜102后形成單色偏振光，如果偏振光能夠穿透上層偏光片101，則顯示出相應的顏色；電場強度不同，液晶分子的偏轉角度也不同，透過的光強不一樣，顯示的亮度也不同。通過紅綠藍三種顏色的不同光強的組合來顯示五顏六色的圖像。近年來隨著液晶顯示器尺寸的不斷增大，驅動電路的頻率不斷提高，現有的非晶硅薄膜晶體管遷移率很難滿足要求。高遷移率的薄膜晶體管有多晶硅薄膜晶體管和金屬氧化物薄膜晶體管，其中多晶硅薄膜晶體管雖然研究較早，但是其均一性差，制作工藝復雜；金屬氧化物薄膜晶體管相比于多晶硅薄膜晶體管的優點在于氧化物材料的遷移率高。所以不需要采用晶化技術，節省工藝步驟，提高了均勻率和合格率；工藝簡單，采用傳統的濺射和濕刻工藝就可以，不需要采用等離子增強化學氣相沉積和干刻技術。另外，目前的激光晶化技術還達不到大尺寸面板的要求，而氧化物晶體管因為不需要激光晶化，則沒有尺寸的限制。由于這幾方面的優勢，金屬氧化物薄膜晶體管備受人們關注，成為近幾年研究的熱點。
發明內容
本發明的目的在于提供一種提高TFT驅動能力和簡化工藝的金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板及其制造方法。本發明提供一種金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板，包括掃描線；信號線，與掃描線縱橫交叉；像素單元，由掃描線和信號線交叉限定，所述每個像素單元包括薄膜晶體管和像素電極，所述薄膜晶體管包括與掃描線電性連接的TFT柵極、與信號線連接線電性連接的TFT源極、TFT溝道區、以及與柵格狀像素電極連接的TFT漏極，所述TFT溝道區由金屬氧化物制成的；共通電極線，與掃描線平行設置；柵格狀共通電極，與共通電極線電性連接；該柵格狀共通電極與柵格像素電極均交錯位于像素區域。本發明又提供一種金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板的制造方法，包括如下步驟第一步在基板上形成底層金屬氧化物層，具體形成信號線圖案、共通電極線圖案、掃描線圖案、以及與掃描線連接的TFT柵極；第二步在形成第一步圖案的基礎上形成絕緣層，并在信號線、掃描線、共通電極線相應位置上形成接觸孔圖形；第三步在絕緣層上以透明ITO層形成連接在相鄰信號線之間信號線連接線、與信號線連接線連接的TFT源極、TFT溝道區、TFT漏極、與TFT漏極連接的柵格狀像素電極、以及與柵格狀像素電極交錯的柵格狀共通電極；
第四步在TFT溝道區上形成金屬氧化物層溝道圖形和溝道保護層圖形。本發明又提供一種金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板的制造方法，包括如下步驟第一步在基板上形成底層金屬氧化物層，具體形成信號線圖案、掃描線圖案、與掃描線連接的TFT柵極、共通電極線圖案、以及與共通電極線連接的柵格狀共通電極；第二步在形成第一步圖案的基礎上形成絕緣層，并在信號線、掃描線、共通電極線相應位置上形成接觸孔圖形；第三步在絕緣層上以透明層形成連接在相鄰信號線之間信號線連接線、與信號線連接線連接的TFT源極、TFT溝道區、TFT漏極、以及與TFT漏極連接且與柵格狀共通電極交錯的柵格狀像素電極；第四步在TFT溝道區上形成金屬氧化物層溝道圖形和溝道保護層圖形。本發明以金屬氧化物作為TFT溝道半導體、源漏電極、柵格狀像素電極或柵格狀共通電極使用，可以提高TFT驅動能力和簡化工藝。
圖I為現有液晶顯不(IXD)裝置的結構不意圖；圖2為本發明液晶顯示面板第一實施例的結構示意圖；圖2A為圖I所示液晶顯示面板在A-A’方向的剖視圖；圖3為圖I所示液晶顯示面板的第一步制造方法的示意圖；圖3A為圖3所示在A-A’方向的剖視圖；圖4為圖I所示液晶顯示面板的第二步制造方法的示意圖；圖4A為圖4所示在A-A’方向的剖視圖；圖5為圖I所示液晶顯示面板的第三步制造方法的示意圖；圖5A為圖5所示在A-A’方向的剖視圖；圖6為圖I所示液晶顯示面板的第四步制造方法的示意圖；圖6A為圖6所示在A-A’方向的剖視圖；圖7為本發明液晶顯示面板第二實施例的結構示意圖；圖7A為圖7所示液晶顯示面板在A-A’方向的剖視圖8為圖7所示液晶顯示面板的第一步制造方法的示意圖；圖8A為圖8所示在A-A’方向的剖視圖；圖9為圖7所示液晶顯示面板的第二步制造方法的示意圖；圖9A為圖9所示在A-A’方向的剖視圖；圖10為圖7所示液晶顯示面板的第三步制造方法的示意圖；圖IOA為圖10所示在A-A’方向的剖視圖；圖11為圖7所示液晶顯示面板的第四步制造方法的示意圖；圖IlA為圖11所示在A-A’方向的剖視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。本發明是一種金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板，平面開關型IPS (In-PlaneSwitching)的兩極都在同一個面上，使得液晶分子在平面內轉動的的技術。圖2至圖6A是本發明第一實施例的示意圖。如圖2和圖2A，本發明金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板包括信號線10、與信號線10縱橫交錯的掃描線30、由信號線10和掃描線30交叉限定的多個像素單元、與掃描線30平行的共通電極線20、與共通電極線20連接的柵格狀共通電極80、絕緣層40。其中，信號線10、掃描線30、共通電極線20位于液晶顯示面板的底層，所述柵格狀共通電極80位于液晶顯示面板的頂層。每個像素單元包括薄膜晶體管單元、與薄膜晶體管單元連接的柵格狀像素電極70。其中，薄膜晶體管單元包括與掃描線30連接的TFT柵極31、與信號線10電性連接的TFT源極61、位于TFT源極61與TFT漏極62之間的TFT溝道區60、與柵格狀像素電極70電性連接的TFT漏極62，在TFT溝道區內上設有保護層110。所述TFT源極61、TFT漏極62、柵格狀像素電極70、以及柵格狀共通電極80均由透明ITO制成的，所述TFT溝道區60由金屬氧化物制成的；且了 1'源極61、TFT漏極62、柵格狀像素電極70以及柵格狀共通電極80均位于本液晶顯示面板的頂層。所述柵格狀像素電極70與柵格狀共通電極80同時形成，該柵格狀共通電極80為本液晶顯示面板的COM電極，且位于頂層的柵格狀共通電極80與同層的柵格狀像素電極70在像素區域交錯設置，柵格狀共通電極80與柵格狀像素電極70位于同一個面內，使得液晶分子在平面內轉動。所述信號線10包括第一信號線、相鄰像素單元的第二信號線和位于第一信號線和第二信號線之間的信號線連接線50，該信號線連接線50與柵格狀共通電極80、柵格狀像素電極70、TFT源極61、以及TFT漏極62五者同時制成。由于本液晶顯示面板的柵極31位于底層，故，本液晶顯示面板是底柵結構的液晶顯示面板。本發明液晶顯示面板的制造步驟如下
第一步如圖3和圖3A，在玻璃基板(圖未示)上形成底層金屬氧化物層，具體形成信號線10圖案、共通電極線20圖案、掃描線30圖案、以及與掃描線30垂直連接的TFT柵極31。所述共通電極線20與掃描線30平行，所述信號線10與相鄰像素單元的信號線之間是斷開的，所述共通電極線20與掃描線30位于相鄰兩信號線10之間。所述金屬材料是Cr、或Al、或Cu，厚度為3500-4500埃，最好為4000埃。第二步如圖4和圖4A，在形成第一步圖案的基礎上形成絕緣層40，并在信號線
10、掃描線30、共通電極線20相應位置上形成接觸孔圖形，具體為在信號線10兩端形成第一接觸孔41和第二接觸孔42;在共通電極線20的端部和中間分別形成第三接觸孔43和第四接觸孔44 ;在掃描線30的端部形成第五接觸孔45。絕緣層40的材料可以是SiNx或SiO2,厚度為500-1500埃，厚度最好為1000埃。 第三步如圖5和圖5A，在絕緣層40上以透明ITO層形成連接在相鄰信號線10之間信號線連接線50、與信號線連接線50連接的TFT源極61、TFT溝道區60、TFT漏極62、與TFT漏極62連接的柵格狀像素電極70、以及與柵格狀像素電極70交錯的柵格狀共通電極80。所述柵格狀像素電極70與柵格狀共通電極80交叉排列在絕緣層40上，且所述柵格狀共通電極80通過第四接觸孔44將柵格狀共通電極80與共通電極線20電性連接；金屬氧化物通過共通電極線20的第三接觸孔43引出共通電極線端子信號線90 ;金屬氧化物通過掃描線30的第五接觸孔45引出掃描線端子信號線100。透明ITO層的厚度為450-550埃，最好為500埃。第四步如圖6和圖6A，在TFT溝道區60上形成金屬氧化物層溝道圖形和溝道保護層110圖形。金屬氧化物的材料可以是IZO或IGZ0，厚度為450-550埃，最好為500埃。保護層110圖形的材料可以是SiNx或SiO2，厚度為500-1500埃，最好為1000埃。圖7至圖IlA是本發明第二實施例的示意圖。本發明的第二實施例與上述第一實施例主要區別是第一實施例柵格狀共通電極80位于頂層；而本第二實施例的柵格狀共通電極80’不是位于頂層。如圖7和圖7A，本發明金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板包括信號線10’、與信號線10’縱橫交錯的掃描線30’、由信號線10’和掃描線30’交叉限定的多個像素單元、與掃描線30’平行的共通電極線20’、與共通電極線20’連接的柵格狀共通電極80’、絕緣層 40 ’。其中，信號線10’、掃描線30’、共通電極線20’、以及柵格狀共通電極80’位于液晶
顯示面板的底層。每個像素單元包括薄膜晶體管單元、與薄膜晶體管單元連接的柵格狀像素電極70，。其中，薄膜晶體管單元包括與掃描線30’連接的TFT柵極31’、與信號線10’電性連接的TFT源極61’、位于TFT源極61與TFT漏極62之間的TFT溝道區60’、與柵格狀像素電極70’電性連接的TFT漏極62’，在TFT溝道區60’上設有保護層110’。所述TFT源極61’、TFT漏極62’、以及柵格狀像素電極70’均由透明ITO制成的；TFT溝道區60’由金屬金屬氧化物制成的；且TFT源極61’、TFT漏極62’、以及柵格狀像素電極70’均位于本液晶顯示面板的頂層。柵格狀共通電極80’為本液晶顯示面板的COM電極，且位于底層的柵格狀共通電極80’與位于頂層的柵格狀像素電極70’在像素區域交錯設置，柵格狀共通電極80’與柵格狀像素電極70 ’位于同一個面內，使得液晶分子在平面內轉動。所述信號線10’包括第一信號線、相鄰像素單元的第二信號線和位于第一信號線和第二信號線之間的信號線連接線50 ’，該信號線連接線50 ’與柵格狀像素電極70 ’、TFT源極61’、以及TFT漏極62’四者同時制成。由于本液晶顯示面板的柵極31’位于底層，故，本液晶顯示面板是頂柵結構的液晶顯示面板。以下為本發明液晶顯示面板第二實施例的制造步驟如下
第一步如圖8和圖8A，在玻璃基板(圖未示)上形成底層金屬氧化物層，具體形成信號線10’圖案、掃描線30’圖案、與掃描線30’垂直連接的TFT柵極31’、共通電極線20’圖案、以及與共通電極線20’連接的柵格狀共通電極80’。所述共通電極線20’與掃描線30’平行，所述信號線10’與相鄰像素單元的信號線之間是斷開的，所述共通電極線20’與掃描線30’位于相鄰兩信號線10’之間。所述金屬材料是Cr、或Al、或Cu，厚度為3500-4500埃，最好為4000埃。第二步如圖9和圖9A，在形成第一步圖案的基礎上形成絕緣層40’，并在信號線10’、掃描線30’、共通電極線20’相應位置上形成接觸孔圖形，具體為在信號線10’兩端形成第一接觸孔41’和第二接觸孔42’;在共通電極線20的端部形成第三接觸孔43’;在掃描線30’的端部形成第四接觸孔44’。絕緣層40’的材料可以是SiNx或SiO2，厚度為500-1500埃，厚度最好為1000埃。第三步如圖10和圖10A，在絕緣層40’上以透明ITO層形成連接在相鄰信號線10’之間信號線連接線50’、與信號線連接線50’連接的TFT源極61’、TFT溝道區60’、TFT漏極62’、以及與TFT漏極62’連接且與柵格狀共通電極80’交錯的柵格狀像素電極70。金屬氧化物通過共通電極線20’的第三接觸孔43’引出共通電極線端子信號線90’ ；金屬氧化物通過掃描線30’的第五接觸孔45’引出掃描線端子信號線100’。透明ITO層的厚度為450-550埃，最好為500埃。第四步如圖11和圖11A，在TFT溝道區60’上形成金屬氧化物層溝道圖形和溝道保護層110’圖形。金屬氧化物的材料可以是IZO或IGZ0，厚度為450-550埃，最好為500埃。保護層110’圖形的材料可以是SiNx或SiO2，厚度為500-1500埃，最好為1000埃。本發明以金屬氧化物作為TFT溝道半導體、源漏電極、柵格狀像素電極或柵格狀共通電極使用，可以提高TFT驅動能力和簡化工藝。
權利要求
1.一種金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板，其特征在于，包括 掃描線； 信號線，與掃描線縱橫交叉； 像素單元，由掃描線和信號線交叉限定，所述每個像素單元包括薄膜晶體管和像素電極，所述薄膜晶體管包括與掃描線電性連接的TFT柵極、與信號線連接線電性連接的TFT源極、TFT溝道區、以及與柵格狀像素電極連接的TFT漏極，所述TFT溝道區由金屬氧化物制成的； 共通電極線，與掃描線平行設置； 柵格狀共通電極，與共通電極線電性連接；該柵格狀共通電極與柵格像素電極均交錯位于像素區域。
2.根據權利要求I所述的金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板，其特征在于所述信號線包括第一信號線、相鄰像素單元的第二信號線和位于第一信號線和第二信號線之間的信號線連接線。
3.根據權利要求2所述的金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板，其特征在于所述信號線連接線、TFT源極、TFT漏極、柵格狀像素電極、以及柵格狀共通電極均由透明ITO制成的。
4.根據權利要求2所述的金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板，其特征在于所述信號線連接線、TFT源極、TFT漏極、以及柵格狀像素電極均由透明ITO制成的。
5.根據權利要求I所述的金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板，其特征在于所述信號線連接線、TFT源極、TFT漏極、柵格狀像素電極、以及柵格狀共通電極位于頂層。
6.根據權利要求I所述的金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板，其特征在于所述信號線連接線、TFT源極、TFT漏極、以及柵格狀像素電極位于頂層。
7.根據權利要求I所述的金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板，其特征在于所述信號線、掃描線、TFT柵極、以及公共電極線位于底層。
8.根據權利要求I所述的金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板，其特征在于所述信號線、掃描線、TFT柵極、共通電極線、以及柵格狀共通電極位于底層。
9.一種金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板的制造方法，其特征在于，包括如下步驟 第一步在基板上形成底層金屬氧化物層，具體形成信號線圖案、共通電極線圖案、掃描線圖案、以及與掃描線連接的TFT柵極； 第二步在形成第一步圖案的基礎上形成絕緣層，并在信號線、掃描線、共通電極線相應位置上形成接觸孔圖形； 第三步在絕緣層上以透明ITO層形成連接在相鄰信號線之間信號線連接線、與信號線連接線連接的TFT源極、TFT溝道區、TFT漏極、與TFT漏極連接的柵格狀像素電極、以及與柵格狀像素電極交錯的柵格狀共通電極； 第四步在TFT溝道區上形成金屬氧化物層溝道圖形和溝道保護層圖形。
10.一種金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板的制造方法，其特征在于，包括如下步驟 第一步在基板上形成底層金屬氧化物層，具體形成信號線圖案、掃描線圖案、與掃描線連接的TFT柵極、共通電極線圖案、以及與共通電極線連接的柵格狀共通電極； 第二步在形成第一步圖案的基礎上形成絕緣層，并在信號線、掃描線、共通電極線相應位置上形成接觸孔圖形； 第三步在絕緣層上以透明層形成連接在相鄰信號線之間信號線連接線、與信號線連接線連接的TFT源極、TFT溝道區、TFT漏極、以及與TFT漏極連接且與柵格狀共通電極交錯 的柵格狀像素電極； 第四步在TFT溝道區上形成金屬氧化物層溝道圖形和溝道保護層圖形。
全文摘要
本發明提供一種金屬氧化物平面開關型液晶顯示面板，包括掃描線；信號線，與掃描線縱橫交叉；像素單元，由掃描線和信號線交叉限定，所述每個像素單元包括薄膜晶體管和像素電極，所述薄膜晶體管包括與掃描線電性連接的TFT柵極、與信號線連接線電性連接的TFT源極、TFT溝道區、以及與柵格狀像素電極連接的TFT漏極，所述TFT溝道區由金屬氧化物制成的；共通電極線，與掃描線平行設置；柵格狀共通電極，與共通電極線電性連接；該柵格狀共通電極與柵格像素電極均交錯位于像素區域。本發明以金屬氧化物作為TFT溝道半導體、源漏電極、柵格狀像素電極或柵格狀共通電極使用，可以提高TFT驅動能力和簡化工藝。
文檔編號H01L21/77GK102866552SQ201210364180
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者焦峰, 王海宏 申請人:南京中電熊貓液晶顯示科技有限公司