CN101017291A - 薄膜晶体管液晶显示器的像素结构 - Google Patents
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Abstract
一种薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，其通过利用三层金属层的设计，使数据信号线与公共电极夹置有机绝缘层以降低寄生电容，同时公共电极与像素电极夹置钝化层作为像素所需的储存电容，以达到高开口率设计。另外，利用公共电极作为遮光层，以提高显示的对比度。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器，特别涉及一种薄膜晶体管液晶显示器的像素结构。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display；LCD)因具有低幅射性以及体积轻薄短小的优点，因此其使用日益广泛，而薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor LCD；TFT LCD)因为其对比与视角的特点，在市场上目前仍为主流显示器。
由于液晶材料本身不发光，TFT LCD的光源来自背后光源，该背后光源经过TFT LCD的各层如偏光片、彩色滤光片(color filter)等材质，真正显示的亮度大约只有原发光光源的10％左右。对于显示亮度不足的问题，若提高背光模块亮度，则虽然可使面板亮度增加，但却提高面板模块的功率损耗；而提高面板开口率，虽然可增加面板显示亮度，但是如何提高显示面板上的像素(pixel)的开口率，目前仍是所有面板业者所致力于解决的问题。
请参阅图1，图1为现有技术像素结构示意图，该像素结构包括TFT结构1a、由第一导电金属层所形成的扫描信号线3a、遮光层(shielding bar)2a与公共电极4a、有源区5a、由第二导电金属层所形成的数据信号线6a、透明导电层形成的像素电极7a，其制作储存电容的方式是由第一导电金属层所形成的公共电极4a与由TFT结构1a源极电极对应的重迭区域8a来形成电容。而遮光层2a用以防止漏光，负责遮断液晶显示器内部多余的背光模块的光线，使每一个像素间的光源不会互相干扰，提高显示的对比度。然而在一定面积的情况下，这种设计方法的开口率将不会太高，因为形成该储存电容所需的重迭区域8a将占据像素一些区域且遮光层2a将使开口率降低，对于显示面板向高分辨率(像素尺寸变小)发展的趋势下，此设计方法更不符合市场需求。
图2是另一现有技术像素布局示意图，其像素设计与图1的现有技术结构大致相同，包括TFT结构1a、由第一导电金属层所形成的扫描信号线3a与公共电极4a、有源区5a、由第二导电金属层所形成的数据信号线6a、透明导电层形成的像素电极7a，其制作储存电容的方式是由第一导电金属层所形成的公共电极4a与由TFT结构1a源极电极对应的重迭区域8a来形成电容；这种设计与图1现有技术的最大差异点在于在第二金属层成膜时，再通过化学气相淀积方法涂布一层钝化层(passivation)11a，然后再涂布一层低介电常数的有机绝缘层10a，最后再镀上透明导电层(如图3所示的C-C横切剖面图中的钝化层11a、基板12a、栅极绝缘层13a)，上述制作有机绝缘层的主要目的在于降低数据信号线与像素电极所形成的寄生电容，以避免产生串扰(crosstalk)现象。由于图2所设计的结构，虽然与图1的现有技术相比有较高的开口率，但是这种像素设计必需额外提供出一定面积以充当像素的储存电容，在设计高分辨率面板时此种设计仍有相当大的改善空间。
发明内容
本发明主要目的是改善现有技术中存在的缺点，其主要目的在于不论应用于高低分辨率面板时，均可提升像素开口率，以提高像素品质，相对减少需加强背光模块亮度所造成的功率损耗。
为了实现上述目的，本发明的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构包括基板，第一导电金属层覆盖于该基板上，接着在所述第一导电金属层上连续成膜第一绝缘层(栅极绝缘层)、非晶硅(a-Si:H)本征层和n+Si欧姆接触(Ohmic Contact)膜，然后形成第二导电金属层，第二绝缘层覆盖于所述第二导电金属层上，有机绝缘层覆盖于所述第二绝缘层上，第三导电金层覆盖于所述有机绝缘层上，钝化层覆盖于所述第三导电金属层上，透明导电层覆盖于所述钝化层上；本发明的特点是通过所述低介电常数的有机绝缘层来降低第二导电金属层-数据信号线与第三导电金层-公共电极(Vcom)形成的寄生电容，同时利用公共电极与该透明导电层形成的像素电极夹置钝化层以作为像素所需的储存电容结构，再搭配公共电极(Vcom)的不透光性防止漏光，负责遮断液晶显示器内部多余的背光模块的光线，使每一个像素间的光源不会互相干扰，提高显示的对比度。
附图说明
图1是现有技术的像素布局示意图；
图2是另一现有技术的像素布局示意图；
图3是图2在C-C位置的断面剖视示意图；
图4是本发明的布局结构示意图；
图5是图4在A-A′位置的断面剖视结构示意图；
图6是本发明的布局结构示意图；
图7是图6在B-B′位置的断面剖视结构示意图；
图8是本发明的布局结构示意图；
图9是图8在C-C′位置的断面剖视结构示意图；
图10是本发明的布局结构示意图；
图11是图10在D-D′位置的断面剖视结构示意图；
图12是图10在E-E′位置的断面剖视结构示意图；
图13是本发明的布局结构示意图；
图14是图13在F-F′位置的断面剖视结构示意图；
图15是本发明的布局结构示意图；
图16是图15在G-G′位置的断面剖视结构示意图；
图17是本发明的布局结构意图；
图18是图17在H-H′位置的断面剖视结构示意图；
图19是图17在I-I′位置的断面剖视结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
TFT结构 9 扫描信号线 11
有源区 10 数据信号线 3
公共电极 6 像素电极层 101
有机绝缘层 5 基板 1
第一绝缘层 21 栅极 12
a-Si:H本征层 22 n+Si欧姆接触膜 23
第二绝缘层 4 钝化层 7
接触孔 8 薄膜晶体管源极电极 31
薄膜晶体管漏极电极 32
现有技术
TFT结构 1a 遮光层 2a
扫描信号线 3a 公共电极 4a
有源区 5a 数据信号线 6a
像素电极 7a 重迭区域 8a
栅极绝缘层 13a 有机层 10a
钝化层 11a 基板 12a
具体实施方式
有关本发明的技术内容和详细说明，现结合附图说明如下：
图4-19是本发明的液晶显示器的像素制作流程实施例结构。本发明的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，主要是用以提高像素开口率，以增加亮度并提升面板显示品质，提升产品竞争力。
本发明的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构包括：TFT结构9、由第一导电金属层所形成的扫描信号线11、有源区10、由第二导电金属层所形成的数据信号线3、第三导电层-公共电极6、透明导电层-像素电极101与第二绝缘层4，而本发明的像素结构制造过程如下：
首先，取基板1，该基板1由硬材质(如玻璃)或软材质(塑料)制成；
利用涂布设备将第一导电金属材料成膜于上述基板1表面上，以形成第一导电金属层(如图4的布局结构所示及显示了图4的A-A′位置断面剖视结构的图5所示)，该第一导电金属层形成TFT结构的栅极电极12和像素的扫描信号线11，所述第一导电金属层材料使用钼(Mo)、钽(Ta)、铬(Cr)、钨(W)、铝(Al)以及铝合金所组成的族群或其任意组合，或者根据需求也可制作多层(Multilayer)。
在所述第一导电金属层表面上形成第一绝缘层21(如SiNx氮化硅)和半导体层(如显示了图6的B-B′位置断面剖视结构的图7所示)，其中所述半导体层的成膜是采用电浆辅助化学气相淀积(PECVD)设备以连续的方式进行a-Si:H(含氢非晶硅)本征层22、以及n+Si欧姆接触膜23的淀积，其中a-Si:H本征层22与SiNx的第一绝缘层21是连续成膜的，这种做法可以得到较好的SiNx与a-Si:H半导体膜的界面；
接着，利用光刻工艺形成该薄膜晶体管所需的半导体层图样(如图8和图9所示)；再利用溅射技术在上述n+Si欧姆接触膜23表面镀上第二导电金属层(如图8的布局结构示意图所示)，利用光刻工艺形成薄膜晶体管结构的漏极电极32、源极电极31及数据信号线3的图样，然后用干蚀刻方式蚀刻背向信道端的n+Si欧姆接触膜23(如显示了图8在C-C′位置断面剖视结构的图9所示)；然后利用薄膜工艺在漏极电极32、源极电极31及数据信号线3上化学气相淀积第二绝缘层4(如图10的布局结构示意图所示)；
接着，在第二绝缘层4形成后，利用旋转涂布机(spin coater)在第二绝缘层4表面涂布一层有机绝缘层5(如显示了图10在D-D′位置断面剖视结构的图11及显示了图10在E-E′位置断面剖视结构的图12所示)；
在涂布了上述有机平坦化层5后，形成接触孔8(contact hole)，再通过溅射方式在有机绝缘层5表面镀上第三导电金属层，然后形成像素所需的公共(Vcom)电极6的图样(如图13的布局结构所示及显示了图13在F-F′位置断面剖视结构的图14所示)；
然后，在上述有机绝缘层5及公共(Vcom)电极6形成后，在有机绝缘层5及公共(Vcom)电极6的表面上再利用薄膜工艺化学气相淀积钝化层7(如图15的布局结构所示及显示了图15在G-G′位置断面剖视结构的图16所示)，其中，钝化层7由包含有机材料或无机材料的任一种材质所制成；
然后，将覆盖在接触孔8上的钝化层7去除，再通过溅射技术在钝化层7上镀上一层透明导电层形成的像素电极101(如图17、18、19所示)，所述透明导电层材料为例如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等透明材质；
最后，利用光刻工艺形成像素区域的图样，完成该像素结构的制作。
本发明的精神在于上述像素结构的有机绝缘层5与第二绝缘层4用于降低数据信号线3与公共电极6之间所形成的寄生电容，且利用公共电极6与像素电极101夹置钝化层7作为像素所需的储存电容，同时利用第三导电金属层的不透光性来防止漏光，负责遮断液晶显示器内部多余的背光模块的光线，使每一个像素间的光源不会互相干扰，提高显示的对比度。
综上所述可知，本发明重点在于第二导电金属层图案化后，先后在第二导电金属层上涂布一层第二绝缘层4和一层有机绝缘层5，然后公共电极(Vcom)6由第三导电金属层制作，这种像素设计可以通过第二绝缘层4与一层有机绝缘层5来降低数据信号线3与公共电极(Vcom)6的寄生电容，以避免产生串扰现象，因此可将公共电极(Vcom)6的金属跑线跨越过数据信号线3，通过这种设计可提高像素的开口率，减少需加强背光模块亮度所消耗的功率损耗，从而提升产品竞争力。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限定本发明的实施范围。凡是在本发明申请专利范围内所做的同等变化与修饰，均包括在本发明的专利范围内。
Claims (20)
1.一种薄膜晶体管液晶显示器的像素结构制作方法，包括：
a)取一基板；
b)将第一导电金属材料成膜于所述基板表面上以形成第一导电金属层，所述第一导电金属层形成TFT结构的栅极电极和像素的扫描信号线；
c)在所述第一导电金属层表面上形成第一绝缘层和半导体层；
d)对所述半导体层进行构图，并在所述半导体层表面形成第二导电金属层，对所述第二导电金属层进行构图以形成薄膜晶体管结构的漏极电极、源极电极；
e)利用薄膜工艺在所述第二导电金属层表面上形成至少一层第二绝缘层；
f)利用薄膜工艺在所述第二绝缘层表面形成第三导电金属层，然后在所述第三导电金属层的表面上形成钝化层，并形成接触孔；
g)形成一层透明导电层，再利用构图工艺形成像素电极的图样，所述像素电极通过所述接触孔与所述薄膜晶体管结构的源极电极电连接。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构制作方法，其中，所述基板由硬材质或软材质制成。
3.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构制作方法，其中，所述第一导电金属层材料使用钼、钽、铬、钨、铝以及铝合金所组成的族群或其任意组合，或者根据需求也可制作多层。
4.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构制作方法，其中，所述第一绝缘层与所述半导体层的形成是采用电浆辅助化学气相淀积设备以连续的方式进行。
5.如权利要求4所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构制作方法，其中，所述半导体层包含a-Si:H本征层、以及n+Si欧姆接触膜。
6.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构制作方法，其中，所述第二导电金属层形成数据信号线。
7.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构制作方法，其中，在进行薄膜工艺时可在所述第二绝缘层表面形成至少一层有机绝缘层。
8.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构制作方法，其中，所述第三导电金属层形成像素所需的公共电极的图样。
9.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构制作方法，其中，所述像素电极以氧化铟锡为材料。
10.如权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构制作方法，其中，所述钝化层由包含有机材料或无机材料的任意一种材质所制成。
11.一种薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，包括：
基板；
第一导电金属层，设置于所述基板表面上；
第一绝缘层，位于所述第一导电金属层与所述基板表面上；
半导体层，设置于所述第一绝缘层表面上；
第二导电金属层，设置于所述第一绝缘层、所述半导体层表面；
第二绝缘层，设置于所述第二导电金属层表面；
第三导电金属层，设置于所述第二绝缘层表面；
钝化层，设置于所述第二绝缘层与所述第三导电金属层表面；
透明导电层，设置于所述钝化层表面；
其中，利用第三导电金属层与透明导电层夹置所述钝化层作为像素所需的储存电容。
12.如权利要求11所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，其中，所述基板由硬材质或软材质所制成。
13.如权利要求11所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，其中，所述第一导电金属层形成有TFT结构的栅极电极和像素的扫描信号线。
14.如权利要求11所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，其中，所述第一导电金属层材料使用钼、钽、铬、钨、铝以及铝合金所组成的族群或其任意组合，或者根据需求也可制作多层。
15.如权利要求11所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，其中，所述半导体包含a-Si:H本征层、以及n+Si欧姆接触膜。
16.如权利要求11所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，其中，所述第二导电金属层形成数据信号线、漏极及源极。
17.如权利要求11所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，其中，可在所述第二绝缘层上形成有机绝缘层。
18.如权利要求11所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，其中，所述第三导电金属层形成公共电极。
19.如权利要求11所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，其中，所述透明导电层形成像素电极。
20.如权利要求11所述的薄膜晶体管液晶显示器的像素结构，其中，所述钝化层由包含有机材料或无机材料的任一种材质所制成。
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