专利名称：液晶显示装置中的薄膜晶体管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示装置，特别是涉及一种液晶显示装置中的薄膜 晶体管及其制造方法。
背景技术：
薄膜晶体管液晶显示装置以其轻薄、省电、环保等优点逐渐占领了显示 器市场的绝大多数份额。在液晶显示装置中，对品质起决定作用的是液晶面 板，在液晶显示面板的阵列基板上， 一个很重要的组成部分就是连接栅极扫 描线、数据线和像素电极的薄膜晶体管。目前应用的比较广泛的薄膜晶体管
结构有图l所示的纵向放置和图2所示的横向放置两种。从图l、图2中可 以看出，液晶显示装置中的薄膜晶体管有下面三个引出电极 一是栅极13， 连接着扫描线ll; 一是漏极14，连接着数据线12; —是源极16，通过接触 孔17或者直接连接着像素电极。在源极16和漏极14之间还形成一个沟道。 图1、图2所示的薄膜晶体管是采用4张掩膜版的工艺作出来的。
薄膜晶体管各层薄膜的形成顺序依次如下先是在玻璃上形成栅极13， 接着再覆盖一层栅极绝缘层，然后形成有源层15，该有源层15包括本征非 晶硅(a-Si)和掺杂非晶硅(n+ a-Si)，然后形成源极16和漏极14，然后 再覆盖一层绝缘的钝化层，然后根据需要在源极上刻蚀出接触孔用于连接可 能存在的像素电极。
结合图1和图2，可以发现，目前采用4张掩膜版工艺作出来的晶体管 源极和漏极伸出栅极的面积很大，伸出栅极部分图形下面含有非晶硅半导体 层。非晶硅在受到来自背光源强大的背光能量时，会形成光生载流子。在晶体管的关闭状态下，这些载流子在数据线电压和像素电极电压压差的作用 下，形成漏电流，从而降低液晶显示装置中显示单元的保持效果。
另外，如图1和图2所示，如果晶体管的源漏极金属层和栅极金属层之 间的层偏比较大的话，晶体管源极和栅极的耦合电容或者漏极和栅极的耦合 电容就比较大，面板横向的直流偏置电压，或者面板纵向的写入都会受到影 响。这样，做出来的液晶面板品质将难以保证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中载流子形成漏电流、耦 合电容比较大的缺陷，提供一种液晶显示装置中的薄膜晶体管及其制造方 法，该薄膜晶体管降低源极、漏极伸出栅极的面积，基本消除了光生载流子 引起的漏电流，保证了液晶面板内各个显示单元在保持状态下的特性。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的 一种液晶显示装置 中的薄膜晶体管，该液晶显示装置包括多个显示单元，每一显示单元包括一 扫描线、 一数据线、 一像素电极和一薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括一连接 扫描线的栅极、 一连接数据线的漏极和一连接像素电极的源极，其特征在于， 该源极和漏极伸出该栅极的面积较现有技术减小。
其中，该源极和漏极与该栅极重叠的面积大于该源极和漏极伸出该栅极 的面积。
其中，该源极和该漏极之间形成一沟道，该沟道伸出该栅极。 其中，该源极和漏极之间形成一沟道，该沟道位于该栅极内。 其中，该源极和漏极的宽度方向平行于扫描线。 其中，该源极和漏极的宽度方向垂直于扫描线。
其中，该栅极跨出源极和漏极的距离大于或等于数据线和扫描线之间的 最大层间偏移量。
本发明的另一技术方案为 一种液晶显示装置，其包括多个上述的薄膜晶体管，该薄膜晶体管中的源极的宽度方向平行于扫描线，各个薄膜晶体管 中的源极宽度从左至右依次增大。
本发明的另一技术方案为 一种液晶显示装置，其包括多个上述的薄膜 晶体管，该薄膜晶体管中的源极的宽度方向垂直于扫描线，各个薄膜晶体管 中的源极宽度从左至右依次增大。
本发明的又一技术方案为 一种薄膜晶体管的制造方法，其包括以下步
51、 提供一透明玻璃基板，使用磁控溅射方法，在透明玻璃基板上沉积 一层第一金属层，用第一金属层掩膜板通过曝光和腐蚀工艺，在玻璃基板上 形成扫描线和栅极；
52、 利用化学汽相沉积的方法在完成扫描线、栅极的基础上形成栅电极 绝缘层薄膜和非晶硅薄膜；
53、 再沉积一层第二金属层薄膜，用第二金属层掩膜板通过曝光和腐蚀 工艺形成数据线、有源层、源极和漏极。
其中，该制造方法还包括一形成接触孔的步骤在数据线、有源层、源 极和漏极上沉积一钝化层，通过钝化层的掩膜板并利用曝光和腐蚀工艺在连 接像素电极的源极上形成接触孔。
本发明的积极进步效果在于 1、本发明薄膜晶体管的源极、漏极和栅极重叠的面积大于源极、漏极 伸出栅极的面积，降低了源极、漏极伸出栅极的面积，从而基本消除了光生 载流子引起的漏电流，保证了液晶面板内各个显示单元在保持状态下的特 性，有利于改善残像、闪烁等不良。
2、 本发明薄膜晶体管的结构，无论数据线与栅极扫描线层的位置偏移 量为多少，显示屏内所有晶体管的源极和栅极的耦合电容以及漏极与栅极的 耦合电容基本都一样，晶体管面内均一性好。
3、 通过增大源极的宽度，改善了残像等品质不良。
图1为现有技术中一种薄膜晶体管的示意图。
图2为现有技术中另一种薄膜晶体管的示意图。
图3为本发明的第一种薄膜晶体管的示意图。
图4为本发明的第二种薄膜晶体管的示意图。
图5为本发明的第三种薄膜晶体管的示意图。
图6为本发明的第四种薄膜晶体管的示意图。
图7为本发明的第五种薄膜晶体管的示意图。
图8为采用图3所示的薄膜晶体管的液晶显示装置的示意图。
图9为采用图5所示的薄膜晶体管的液晶显示装置的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。 实施例1
图3为本发明的一种薄膜晶体管的示意图。如图3所示，本发明液晶显 示装置包括多个显示单元，每一显示单元包括一扫描线21、 一数据线22、 一像素电极30和一薄膜晶体管，薄膜晶体管为纵向放置，其中的薄膜晶体 管包括 一栅极23，其连接着扫描线21; —漏极24，其连接着数据线22; 一是源极26，其直接或者通过接触孔27连接像素电极(图中未示出)，在源 极26和漏极24之间形成一个沟道28。源极26和漏极24形成在一有源层 25上，该源极26和漏极24伸出该栅极23的面积减小，具体地说，源极26、 漏极24和栅极23重叠的面积大于源极26、漏极24伸出栅极23的面积，其 与图1的薄膜晶体管相比，本发明的漏极24与数据线22、源极26与像素电 极30的连接线29的宽度减小，该宽度是指沿平行于数据线22方向的宽度。
薄膜晶体管中的沟道28的宽度A为6um，其长度C为27um，宽度A为源极26和漏极24之间的间距，该宽度A的方向为平行于扫描线21;源极 26和漏极24的宽度B相同，为5um;根据数据线22和扫描线21之间的可 能最大层间偏移量，栅极23跨出源极26和漏极24的距离D为3um;数据线 22和漏极24、源极26和像素电极30之间的连接线29的宽度E为6um;栅 极23和数据线22之间的间距F为4um;栅极23和像素电极30之间的间距 G为4um。该源极26和漏极24的宽度方向平行于扫描线21。
为了实现上述液晶显示装置的显示单元，可以通过下面的方法制造完成。
首先，提供一透明玻璃基板，使用磁控溅射方法，在透明玻璃基板上沉 积一层厚度在1000A至5000A的第一金属层。该第一金属层的材料可以使用 钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬、或者铜等金属，也可以使用上述几种材 料薄膜的组合。用第一金属层掩膜板通过曝光工艺和腐蚀工艺，在玻璃基板 的一定区域上形成扫描线、栅极等图案。
接着，利用化学汽相沉积的方法在完成第一金属层图案的阵列基板上连 续沉积厚度在2000A至5000A的栅电极绝缘层薄膜和厚度在1000A至4000A
的非晶硅薄膜。栅电极绝缘层薄膜材料可以使用氮化硅，也可以使用氧化硅 和氮氧化硅等。
然后，采用和第一金属层类似的制备方法，在阵列基板上沉积一层厚度 在1000A至5000A的第二金属层薄膜。用第二金属层掩膜板通过曝光和腐蚀 工艺在一定区域内形成数据线、有源层和薄膜晶体管的源极、漏极等图案。
如果要形成源极上的接触孔，那么在整个阵列基板上沉积一层厚度在 500A至5000A的钝化层。其材料可以是氮化硅，也可以是氧化硅或者氮氧化 硅。通过钝化层的掩膜板并利用曝光和腐蚀工艺在连接像素电极的源极上形 成接触孔。
实施例2
图4为本发明的第二种薄膜晶体管的示意图。如图4所示，本实施例与实施例l基本相同，其主要不同之处在于薄膜晶体管为横向放置，栅极23
和源极的长度方向和扫描线21平行。栅极23的宽度B'为27um，沟道28部 分伸出栅极23。该源极26和漏极24的宽度方向垂直于扫描线21。 实施例3
图5为本发明的第三种薄膜晶体管的示意图。如图5所示，本实施例与 实施例2基本相同，其主要不同之处在于沟道28的长度小于栅极23的宽 度，沟道28位于栅极23内。根据数据线和扫描线之间的最大层间偏移量， 栅极23跨出沟道28的距离J设定为3um，沟道28的长度H为27um。
实施例4
图6为本发明的第四种薄膜晶体管的示意图。如图6所示，本实施例与 实施例2基本相同，其主要不同之处在于源极26和漏极24进行上下调换 了。
实施例5
图7为本发明的第五种薄膜晶体管的示意图。如图7所示，本实施例与 实施例3基本相同，其主要不同之处在于源极26和漏极24进行上下调换 了。
图8为采用图3所示的薄膜晶体管的液晶显示装置的示意图。如图8所 示，该液晶显示装置采用图3所示纵向放置的薄膜晶体管，从左至右的各个 薄膜晶体管的源极26的宽度可以增大，该宽度是指沿垂直于数据线方向的 宽度，从而降低残像等品质不良。作为面板内直流电压成份的一个主要构成 是液晶面板内的反馈(Feedthrough)电压。Feedthrough电压Vft的公式如 下所示
h+Ju")……細)
其中，Clc表示液晶电容、Csc表示存储电容、Cdpi表示显示单元两侧 的像素电极与数据线之间的耦合电容、Cgs表示晶体管源极与栅极之间的耦 合电容、Vgon和Vgoff分别表示栅极扫描线的开态电压和关态电压。从公式(1)可以看出 一般Csc、 Cdpil、 Cdpi2在时间上和空间上大小基本是固 定的，液晶电容Clc和面板显示的亮度等级有关，Vft的大小差异主要和扫 描线电压差(Vgon-Vgoff)有关。沿着扫描线，由于左右存在配线延迟，电 压差(Vgon-Vgoff)从左到右依次减小。这样，如图5所示，如果从左到右 依次把晶体管的源极宽度做大，来抵消(Vgon-Vgoff)带来的Vft变化，保 证面内Vft大小尽量保持一致，从而有利于改善Vft面内差异带来的闪烁、 残像等品质不良。同样的原理，图9为采用图5所示的薄膜晶体管的液晶显 示装置的示意图。该液晶显示装置中的薄膜晶体管的源极宽度也从左至右慢 慢增大。
本发明的技术效果为
1、 本发明薄膜晶体管的源极、漏极和栅极重叠的面积大于源极、漏极 伸出栅极的面积，降低了源极、漏极伸出栅极的面积，从而基本消除了光生 载流子引起的漏电流，保证了液晶面板内各个显示单元在保持状态下的特 性，有利于改善残像、闪烁等不良。
2、 本发明薄膜晶体管的结构，无论数据线与栅极扫描线层的位置偏移 量为多少，显示屏内所有晶体管的源极和栅极的耦合电容以及漏极与栅极的 耦合电容基本都一样，晶体管面内均一性好。
3、 通过增大源极的宽度，改善了残像等品质不良。 虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理
解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这 些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求 书限定。
权利要求
1、一种液晶显示装置中的薄膜晶体管，该液晶显示装置包括多个显示单元，每一显示单元包括一扫描线、一数据线、一像素电极和一薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括一连接扫描线的栅极、一连接数据线的漏极和一连接像素电极的源极，其特征在于，该源极和漏极伸出该栅极的面积减小。
2、 如权利要求1所述的液晶显示装置中的薄膜晶体管，其特征在于， 该源极和漏极与该栅极重叠的面积大于该源极和漏极伸出该栅极的面积。
3、 如权利要求2所述的液晶显示装置中的薄膜晶体管，其特征在于， 该源极和该漏极之间形成一沟道，该沟道伸出该栅极。
4、 如权利要求2所述的液晶显示装置中的薄膜晶体管，其特征在于， 该源极和漏极之间形成一沟道，该沟道位于该栅极内。
5、 如权利要求3或4所述的液晶显示装置中的薄膜晶体管，其特征在 于，该源极和漏极的宽度方向平行于该扫描线。
6、 如权利要求3或4所述的液晶显示装置中的薄膜晶体管，其特征在 于，该源极和漏极的宽度方向垂直于该扫描线。
7、 如权利要求1所述的液晶显示装置中的薄膜晶体管，其特征在于， 该栅极跨出源极和漏极的距离大于或等于数据线和扫描线之间的最大层间 偏移量。
8、 一种液晶显示装置，其包括多个如权利要求l所述的薄膜晶体管， 该薄膜晶体管中的源极的宽度方向平行于扫描线，各个薄膜晶体管中的源极 宽度从左至右依次增大。
9、 一种液晶显示装置，其包括多个如权利要求1所述的薄膜晶体管， 该薄膜晶体管中的源极的宽度方向垂直于扫描线，各个薄膜晶体管中的源极宽度从左至右依次增大。
10、 一种制造如权利要求1所述的液晶显示装置中的薄膜晶体管的方法， 其特征在于，其包括以下步骤-S1、 提供一透明玻璃基板，使用磁控溅射方法，在透明玻璃基板上沉积一层第一金属层，用第一金属层掩膜板通过曝光和腐蚀工艺，在玻璃基板上形成扫描线和栅极；S2、 利用化学汽相沉积的方法在完成扫描线、栅极的基础上形成栅电极 绝缘层薄膜和非晶硅薄膜；S3、 再沉积一层第二金属层薄膜，用第二金属层掩膜板通过曝光和腐蚀 工艺形成数据线、有源层、源极和漏极。
11、如权利要求10所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，该制 造方法还包括一形成接触孔的步骤在数据线、有源层、源极和漏极上沉积 一钝化层，通过钝化层的掩膜板并利用曝光和腐蚀工艺在连接像素电极的源 极上形成接触孔。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示装置中的薄膜晶体管及其制造方法。该液晶显示装置包括多个显示单元，每一显示单元包括一扫描线、一数据线、一像素电极和一薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括一连接扫描线的栅极、一连接数据线的漏极和一连接像素电极的源极，该源极和漏极伸出该栅极的面积减小。该薄膜晶体管降低源极、漏极伸出栅极的面积，基本消除了光生载流子引起的漏电流，保证了液晶面板内各个显示单元在保持状态下的特性。
文档编号G02F1/13GK101592829SQ20081003808
公开日2009年12月2日 申请日期2008年5月27日 优先权日2008年5月27日
发明者木村茂, 马群刚 申请人:上海广电Nec液晶显示器有限公司