专利名称：薄膜晶体管液晶显示器像素结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)像素结构及其制造方法，尤其涉及一种改善白Mura(一种画面品质不良)、增大工艺冗余(Margin)，延长材料使用寿命，减少工艺缺陷，提高对比度，提高画面品质现象的薄膜晶体管像素结构及其制造方法。
背景技术：
近年来，随着数字化电视的普及，传统的CRT显示由于其数字化困难，以及体积大、重量大、及有辐射等缺点，已经出现了被新一代显示技术替代的趋势，代表性的新显示技术有PDP，OLED，LCD等。其中，LCD(液晶显示器)由于具有重量轻、体积薄、无辐射、耗电量小及显示分辨率高等优点，已开始大量普及，并开始成为主流产品。
但是已有的LCD技术仍然有待提高。为了使液晶分子具有光学各项异性，需要使液晶分子在取向膜上沿一定的预倾角度排列，在现阶段成盒工艺中采用摩擦取向的工艺步骤，也就是采用摩擦布摩擦取向膜，形成取向角度，由于取向膜与液晶分子间丙烯链产生的亲和力，使液晶分子带有方向性的贴在取向膜上，当取向膜上的第一层液晶分子取向结束后，受液晶间亲和力的影响，液晶分子形成带有一定方向性的连续排列，但是，在阵列基板进行取向膜涂布和摩擦工艺步骤时，由于阵列基板在传统工艺制作过程中，栅线(GateLine)和数据线(Data Line)的厚度远远超过像素电极ITO的厚度，造成阵列基板像素内栅线和像素电极(ITO)之间以及数据线和像素电极ITO之间存在较大的端差，阵列基板表面平整度不好。
图1a所示为一现有技术阵列平面结构图，图1a中A-A′处的截面图如图1b所示，图1a中B-B′处的截面图如图1c所示。该阵列结构包括绝缘衬底，形成在绝缘衬底上的公共电极11；形成在绝缘衬底上的栅线1、栅电极2；形成在栅电极2上的栅绝缘层4；形成在栅绝缘层4上的硅岛3；形成在硅岛3的上方漏电极6和源电极7；数据线5与源漏电极的漏电极6为一体结构；形成在源漏电极之上钝化层8，并覆盖整个基板；形成源电极7上的钝化层过孔9；像素电极10通过钝化层过孔9与源电极7相连。
其具体的制作工艺流程，首先在玻璃基板上沉积ITO层，通过普通光刻和刻蚀工艺形成公共电极11；然后沉积栅金属层，通过普通光刻和刻蚀工艺形成栅线1、栅电极2；然后，沉积栅绝缘层4、半导体层(有源层与欧姆接触层)，通过普通光刻和刻蚀工艺形成有源硅岛3；之后，沉积源漏金属薄膜，通过普通光刻和刻蚀形成源电极7和漏电极6；随后，沉积钝化层8，并通过普通光刻和刻蚀形成钝化层过孔9；最后，沉积像素电极薄膜，并通过光刻形成像素电极10，其中像素电极10通过钝化层过孔9与源电极7相连，即完成矩阵结构的制作，如图1a、1b、1c所示。
由图1b和1c可以看出，完成矩阵结构制作的阵列基板上，由于栅线和数据线的原因，像素区域和栅线以及像素区域和数据线之间存在端差S，在对阵列基板进行取向膜涂布后，进行摩擦工艺时，在凹凸不平的栅线和数据线附近无法实现较好的液晶取向；同时，随着生产的进行，很容易造成摩擦布的损坏，这些都会造成液晶取向混乱，在画面品质上表现为不确定Mura现象，由此原因造成的Mura称为摩擦Mura，尤其在FFS这种广视角技术中，摩擦Mura造成对比度(CR)低下，严重影响画面品质。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种改良薄膜晶体管像素结构及其制造方法，通过该改良结构，能够有效改善摩擦Mura现象，能够增大工艺冗余(Margin)，延长材料使用寿命，减少工艺缺陷，提高画面品质。
为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构，包括绝缘衬底、栅线、栅电极、栅绝缘层、硅岛、源电极、漏电极、数据线、钝化层、及像素电极，其中一透明膜层，形成在像素电极上方，形状与像素电极形状相同。
上述方案中，所述透明膜层的材料与钝化层的材料或栅绝缘层的材料相同。所述栅线和栅电极为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。所述栅绝缘层、钝化层或透明膜层为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，或者为SiNx、SiOx或SiOxNy之一或任意组合所构成的复合膜。所述源电极、数据线或漏电极为Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。
为了实现上述目的，本发明同时提供一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构的制造方法，包括步骤一，在透明衬底上形成栅线、栅电极、栅绝缘层、硅岛、数据线、源电极和漏电极、钝化层及其过孔；步骤二，在完成步骤一的基板上依次沉积像素电极层和透明膜层，通过掩模版掩模、曝光和刻蚀得到像素电极，并同时保留像素电极上方的透明膜层。
上述方案中，所述沉积的透明膜层材料为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，或者为SiNx、SiOx或SiOxNy之一或任意组合所构成的复合膜。
本发明相对于现有技术，由于在像素电极ITO层上增加了起台阶补偿作用的透明膜层，减小了像素电极区域与栅线和数据线之间的端差，增加了阵列基板的平整度，从而实现均一的液晶取向，有效改善摩擦Mura，减少工艺缺陷，提高画面品质，同时能减小对摩擦布的损伤，延长摩擦布的使用寿命。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步更为详细地说明。
图1a是现有技术的像素平面图结构；图1b是图1a中A-A’处的截面图；图1c是图1a中B-B’处的截面图；图2a是本发明的像素平面结构图；图2b是图2a中C-C’处的截面图；图2c是图2a中D-D’处的截面图；图3a是本发明形成公共电极后的平面示意图；图3b是图3a中E-E’处的截面图；图4a是本发明形成栅线和栅电极后的平面示意图；图4b是图4a中F-F’处的截面图；图5a是本发明形成硅岛后的平面示意图；图5b是图5a中G-G’处的截面图；图6a是本发明形成数据线和源漏电极后的平面示意图；图6b是图6a中H-H’处的截面图；图7a是本发明形成过孔后的平面示意图；图7b是图7a中I-I’处的截面图；图8a是本发明像素电极沉积后的平面示意图；图8b是图8a中J-J’处的截面图。
图中标记1、栅线；2、栅电极；3、硅岛；4、栅绝缘层；5、数据线；6、漏电极；7、源电极；8、钝化层；9、钝化层过孔；10、像素电极；11、公共电极；12、透明膜层。
具体实施例方式
图2a所示为本发明的一具体像素平面结构图。如图2a所示，该像素结构包括绝缘衬底；形成在绝缘衬底上的公共电极11及形成在绝缘衬底上的栅线1、栅电极2；形成在栅电极2上的栅绝缘层4；形成在栅绝缘层4的硅岛3；形成在硅岛3上方的漏电极6和源电极7；数据线5与源漏电极的漏电极6为一体结构；形成在源漏电极上的钝化层8，并覆盖整个基板；形成源电极7上的钝化层过孔9；像素电极10通过钝化层过孔9与源电极7相连。这些部分与现有技术无差异，该像素结构区别于现有技术的特征在于，一层与像素电极10同样形状的透明膜层12形成于像素电极上。图2a中C-C′处的截面图如图2b所示，图2a中D-D′处的截面图如图2c所示。在进行像素电极10沉积后，再在像素电极上沉积一层透明膜层12，其厚度可根据栅线1，数据线5或对存储电容的影响等设计因素而定，其范围在100到4000之间，然后采用像素电极掩模版进行光刻，之后连续进行透明膜层刻蚀和像素电极刻蚀。采用这个改良结构的像素，由于在像素电极上增加了起台阶补偿作用的透明膜层，减小了像素电极区域与栅线和数据线之间的端差s，增加了阵列基板的平整度，从而实现了均一的液晶取向，有效改善了摩擦Mura，减少了工艺缺陷，提高了画面品质，同时能减小对摩擦布的损伤，延长摩擦布的使用寿命。
其中，透明膜层12的材料可以与栅绝缘层或钝化层材料相同，具体可以为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜或者SiNx、SiOx或SiOxNy之一或任意所组成的复合膜层。栅线1和栅电极2可为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的单层膜，还可采用AlNd、Al、Cu中的之一或任意与Mo、MoW或Cr之一或任意所组成的复合膜，如Mo/AlND/Mo，AlNd/Mo。栅绝缘层4或钝化层8可为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜或者SiNx、SiOx、SiOxNy之一或任意所组成的复合膜。源电极7和漏电极6可为Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为Mo、MoW、Cr之一或任意组成复合膜。
图3a至8b给出了上述像素结构的制造方法。
首先，如图3a所示，在玻璃基板上或其他衬底上采用磁控溅射方法沉积公共电极(ITO)层，通过普通光刻和刻蚀，形成公共电极11的图形，图3a中E-E′处的截面图如图3b所示。
然后，如图4a所示，玻璃基板上或其他衬底上采用磁控溅射方法沉积栅金属薄膜，栅金属薄膜采用的为三层结构的Mo/AlND/Mo(400/4000/600)，或两层结构的AlND/Mo(3000/400)，通过普通光刻和刻蚀工艺形成栅线1、栅电极2，图4a中F-F′处的截面图如图4b所示。
本步骤中的栅金属薄膜可为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的单层膜，还可采用AlNd、Al、Cu中的之一或任意与Mo、MoW或Cr之一或任意所组成的复合膜，如Mo/AlND/Mo，AlNd/Mo。
然后，如图5a所示，沉积栅绝缘薄膜(4000的SiNx)、半导体薄膜(包括有源层(1800的非晶硅层)与欧姆接触层(N+硅层500))，通过普通的掩膜刻蚀形成硅岛3，图5a中G-G′处的截面图如图5b所示。
本步骤中的栅极绝缘薄膜可为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜或者SiNx、SiOx、SiOxNy之一或任意所组成的复合膜。
接着，如图6a所示，沉积源漏金属薄膜，源漏金属层采用Mo(2200)，通过普通光刻和刻蚀形成源电极7和漏电极6，图6a中H-H′处的截面图如图6b所示；本步骤源漏金属薄膜可为Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为Mo、MoW、Cr之一或任意组成复合膜。
随后，如图7a所示，沉积钝化保护薄膜(2500PVX)，通过钝化层掩模和钝化层刻蚀形成过孔9，图7a中I-I′处的截面图如图7b所示；之后，如图8a所示，连续沉积像素电极ITO层和透明膜层，图14a中J-J′处的截面图如图8b所示；本步骤透明膜层的材料可以与栅绝缘层或钝化层材料相同，具体可以为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜或者SiNx、SiOx、SiOxNy之一或任意所组成的复合膜层。
最后，通过像素电极掩模和连续进行像素电极钝化膜刻蚀和像素电极刻蚀形成像素电极10并通过过孔使像素电极10与源电极7接触导通，同时在像素电极上形成与像素电极同样大小形状的透明膜层，最后完成光刻胶剥离后得到完整的像素结构，如图2a、2b、2c所示。
上述结构及制造方法为本发明针对一特定像素结构和制造方法作为具体实施例给出，本发明的精神是在像素电极ITO层上增加了起台阶补偿作用的透明膜层，减小了像素电极区域与栅线和数据线之间的端差，增加了阵列基板的平整度，从而实现均一的液晶取向，有效改善摩擦Mura，提高对比度，减少工艺缺陷，提高画面品质，同时能减小对摩擦布的损伤，延长摩擦布的使用寿命。至于像素结构具体形式可与现有技术中的任何相同，即本发明的像素结构可进行各种变换，如变化像素结构的薄膜晶体管结构，变化公共电极的形状，变化像素电极的形状等。制造方法也可与现有技术中的任何相同，如现有技术中的各种3次光刻工艺或4次工艺相同均可以实现本发明。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当按照需要可使用不同材料和设备实现之，即可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构，包括绝缘衬底、栅线、栅电极、栅绝缘层、硅岛、源电极、漏电极、数据线、钝化层、及像素电极，其特征在于一透明膜层，形成在像素电极上方，形状与像素电极形状相同。
2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于所述透明膜层的材料与钝化层的材料或栅绝缘层的材料相同。
3.根据权利要求1或2所述的像素结构，其特征在于所述栅线和栅电极为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。
4.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于所述栅绝缘层、钝化层或透明膜层为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，或者为SiNx、SiOx或SiOxNy之一或任意组合所构成的复合膜。
5.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于所述源电极、数据线或漏电极为Mo、MoW或Cr的单层膜，或者为Mo、MoW或Cr之一或任意组合所构成的复合膜。
6.一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构的制造方法，其特征在于，包括步骤一，在透明衬底上形成栅线、栅电极、栅绝缘层、硅岛、数据线、源电极和漏电极、钝化层及钝化层上的过孔；步骤二，在完成步骤一的基板上依次沉积像素电极层和透明膜层，通过掩模版掩模、曝光和刻蚀得到像素电极，并同时保留像素电极上方的透明膜层。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于所述沉积的透明膜层材料为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，或者为SiNx、SiOx或SiOxNy之一或任意组合所构成的复合膜。
全文摘要
本发明公开了一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构，包括绝缘衬底、栅线、栅电极、栅绝缘层、硅岛、源电极、漏电极、数据线、钝化层、及像素电极，其中一透明膜层，形成在像素电极上方，形状与像素电极形状相同。本发明同时公开了一种薄膜晶体管液晶显示器像素结构的制造方法，其在完成像素电极层沉积后再沉积一层透明膜层，通过掩模版掩模、曝光和刻蚀得到像素电极，并同时保留像素电极上方的透明膜层。本发明的改良结构和采用制造该改良结构的工艺，能够有效改善摩擦工艺造成的各种Mura(一种画面品质不良)现象，从而提高对比度，能够增大工艺冗余，延长材料使用寿命，减少工艺缺陷，提高画面品质。
文档编号G03F7/20GK1971389SQ200610144198
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月29日 优先权日2006年11月29日
发明者陈旭 申请人:京东方科技集团股份有限公司