液晶显示器及其制造方法

专利名称：液晶显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种显示器和制造显示器的方法，尤其是一种液晶显示器及其制造 方法。
背景技术：
薄膜晶体管液晶显示器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display,简称 TFT-LCD)的主体结构包括对盒的阵列基板和彩膜基板，阵列基板上形成有栅线、数据 线以及以矩阵方式排列的薄膜晶体管和像素电极，彩膜基板上形成有黑矩阵、彩色树脂 和公共电极，通过控制阵列基板的像素电极与彩膜基板的公共电极之间的电压差使液晶 分子偏转，液晶分子偏转的角度不同使透过的光线不同，从而产生不同的灰度，实现所 需画面的显示。目前，现有彩膜基板上的公共电极是彼此相连的整体结构，且在显示过 程中保持固定的电压值，而阵列基板上像素电极的电压值通过薄膜晶体管控制，当薄膜 晶体管导通时，像素电极处于充电状态，当薄膜晶体管关闭时，像素电极通过存储电容 来保持电压不变。
在TFT-LCD阵列基板制作过程中，受设备和工艺精度等条件影响，使得 TFT-LCD阵列基板各个像素区域的存储电容(像素电极与存储电极线之间形成的电容) 和寄生电容(薄膜晶体管的漏电极与栅电极之间形成的电容)存在着不同程度的差异。 在阵列基板与彩膜基板对盒形成TFT-LCD过程中，受彩膜基板制作和对盒精度等条件影 响，使得TFT-LCD各个像素的液晶电容(阵列基板上像素电极与彩膜基板上公共电极之 间形成的电容)也存在着不同程度的差异。根据馈通计算公式，像素电极馈通的大小与 寄生电容成正比，与寄生电容、存储电容和液晶电容之和成反比，因此在显示过程中， 上述差异将导致各像素受馈通效应的影响不相同，造成各像素显示灰度差异，影响画面 的显示品质。发明内容
本发明的目的是提供一种液晶显示器及其制造方法，有效消除因馈通效应不同 导致的各像素显示灰度差异，提高显示品质。
为了实现上述目的，本发明提供了一种液晶显示器，包括对盒在一起并将液晶 夹设其间的TFT-LCD阵列基板和彩膜基板，所述TFT-LCD阵列基板包括栅线、用于控 制第一数据线向像素电极提供数据电压的第一薄膜晶体管和用于控制第二数据线向存储 电极线提供公共电压的第二薄膜晶体管，所述彩膜基板包括彼此独立的公共电极，所述 公共电极与存储电极线电连接。
所述公共电极还连接有导电连接柱，所述存储电极线上开设有连接过孔，所述 导电连接柱插设在连接过孔内，使所述公共电极与存储电极线电连接。
所述导电连接柱的直径为5μιη 8μιη，所述连接过孔的直径为18 μ m 20 μ m。
所述连接 过孔上设置有与像素电极同层设置的连接电极。在上述技术方案基础上，所述第二数据线和存储电极线与栅线同层设置，所述 第二薄膜晶体管的漏电极通过第一连接条与存储电极线连接，所述第二薄膜晶体管的源 电极通过第二连接条与第二数据线连接，位于栅线两侧的第二数据线通过第三连接条相 互连接。所述第一连接条、第二连接条和第三连接条与像素电极同层设置。在上述技术方案基础上，所述第一数据线和第二数据线同层设置，所述第二薄 膜晶体管的漏电极通过第一连接条与存储电极线连接，所述第二薄膜晶体管的源电极与 第二数据线直接连接。为了实现上述目的，本发明还提供了一种液晶显示器制造方法，包括步骤1、分别制备TFT-LCD阵列基板和彩膜基板；所述TFT-LCD阵列基板包 括栅线、用于控制第一数据线向像素电极提供数据电压的第一薄膜晶体管和用于控制第 二数据线向存储电极线提供公共电压的第二薄膜晶体管，所述存储电极线上开设有连接 过孔；所述彩膜基板包括彼此独立的公共电极和与所述公共电极连接的导电连接柱；步骤2、将所述TFT-LCD阵列基板和彩膜基板进行真空对合，所述导电连接柱 插设在所述连接过孔中，使所述公共电极与存储电极线电连接。所述步骤1中制备TFT-LCD阵列基板包括步骤11、在基板上沉积栅金属薄膜，通过构图工艺形成包括第一栅电极、第二 栅电极、栅线、第二数据线和存储电极线的图形，所述第二数据线间断设置在相邻的两 个栅线之间；步骤12、在完成步骤11的基板上沉积栅绝缘层、半导体薄膜、掺杂半导体薄膜 和源漏金属薄膜，通过构图工艺形成包括第一数据线、第一源电极、第一漏电极、第二 源电极和第二漏电极的图形；所述第一源电极的一端位于第一栅电极的上方，另一端与 第一数据线直接连接，所述第一漏电极的一端位于第一栅电极上方，第一源电极与第一 漏电极之间形成第一 TFT沟道区域；第二源电极的一端位于第二栅电极的上方，另一端 与第二数据线邻近，第二漏电极的一端位于第二栅电极的上方，另一端与存储电极线邻 近，第二源电极与第二漏电极之间形成第二 TFT沟道区域；步骤13、在完成步骤12的基板上沉积钝化层，通过构图工艺形成包括第一过 孔、第二过孔、第三过孔、第四过孔、第五过孔和第六过孔的图形，所述第一过孔位于 第一漏电极的上方，所述第二过孔位于第二漏电极的上方，所述第三过孔位于第二源电 极的上方，所述第四过孔分别位于第二数据线的两个端部，用于连接第二源电极的第五 过孔和用于连接彩膜基板的公共电极的第六过孔位于存储电极线的上方；步骤14、在完成步骤13的基板上沉积透明导电薄膜，通过构图工艺形成包括像 素电极、第一连接条、第二连接条和第三连接条的图形，所述像素电极通过第一过孔与 第一漏电极连接，所述第一连接条通过第二过孔和第五过孔使第二漏电极和存储电极线 连接起来；所述第二连接条通过第三过孔和第四过孔使第二源电极和第二数据线连接起 来；所述第三连接条通过第四过孔使位于栅线两侧的第二数据线连接起来。所述步骤1中制备彩膜基板包括步骤21、在基板上形成黑矩阵和彩色树脂图形；
步骤22、在完成步骤21的基板上涂敷一层平坦化膜；步骤23、在完成步骤22的基板上沉积透明导电薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成公共电极图形，所述公共电极彼此独立；步骤24、在完成步骤23的基板上形成导电连接柱图形，所述导电连接柱连接在 每个公共电极上；步骤25、在完成步骤24的基板上涂覆取向膜，并进行取向膜摩擦处理。本发明提供了一种液晶显示器及其制造方法，通过在彩膜基板上设置相互独立 的公共电极，在阵列基板上设置控制公共电极的薄膜晶体管，工作时像素电极和公共电 极产生相同的馈通，使像素电极与公共电极之间的电压差保持不变，因此消除了由于各 像素馈通效应不同所带来的各像素显示灰度差异，提高了显示品质。


图1为本发明液晶显示器的结构示意图；图2为本发明TFT-LCD阵列基板的平面图；图3为图2中Al-Al向的剖面图；图4为图2中Bl-Bl向的剖面图；图5为图2中Cl-Cl向的剖面图；图6为本发明TFT-LCD阵列基板第一次构图工艺后的平面图；图7为图6中A2-A2向的剖面图；图8为图6中B2-B2向的剖面图；图9为图6中C2-C2向的剖面图；图10为本发明TFT-LCD阵列基板第二次构图工艺后的平面图；图11为图10中A3-A3向的剖面图；图12为图10中B3-B3向的剖面图；图13为图10中C3-C3向的剖面图；图14为本发明TFT-LCD阵列基板第三次构图工艺后的平面图；图15为图14中A4-A4向的剖面图；图16为图14中B4-B4向的剖面图；图17为图14中C4-C4向的剖面图；图18 图23为本发明TFT-LCD阵列基板第三次构图工艺中形成连接电极的示 意图；图24为本发明彩膜基板的结构示意图；图25为本发明TFT-LCD阵列基板与彩膜基板对盒后的结构示意图；图26为本发明液晶显示器像素电压和公共电压的示意图；图27为本发明液晶显示器制造方法的流程图；图28为本发明制备TFT-LCD阵列基板的流程图；图29为本发明制备彩膜基板的流程图。附图标记说明1-基板； 2a_第一栅电极；2b_第二栅电极；
3-栅绝缘层；4-半导体层；5-掺杂半导体层；
6a-第一源电极；6b_第二源电极；7a-第一漏电极；
7b_第二漏电极；8-钝化层； 11-栅线；
12a-第一数据线；12b_第二数据线；13-像素电极；
14-存储电极线；21-第一过孔；22—第二过孔；
23-第三过孔；24-第四过孔；25-第五过孔；
26-第六过孔；31-第一连接条； 32-第二连接条；
33-第三连接条；34-连接电极 41-透明导电薄膜；
42-光刻胶； 43-取向膜；51-黑矩阵；
52-彩色树脂；53-公共电极； 54-导电连接柱；
55-平坦化膜；100-TFT-LCD阵列基板；200-彩膜基板。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。附图中各 层薄膜厚度和区域大小形状不反映液晶显示器、TFT-LCD阵列基板或彩膜基板的真实比 例，目的只是示意说明本发明内容。
图1为本发明液晶显示器的结构示意图。如图1所示，本发明液晶显示器的主体 结构包括对盒在一起并将液晶夹设其间的TFT-LCD阵列基板100和彩膜基板200。本发 明TFT-LCD阵列基板100上形成有栅线和第一数据线，栅线和第一数据线定义了以矩阵 方式排列的数个像素区域，每个像素区域内形成有第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、 第二数据线、像素电极13和存储电极线14，栅线用于向第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体 管提供开启或关断信号，第一薄膜晶体管用于控制第一数据线向像素电极13提供数据电 压，第二薄膜晶体管用于控制第二数据线向存储电极线14提供公共电压。本发明彩膜基 板200上形成有黑矩阵51、彩色树脂52、公共电极53和导电连接柱M，其中公共电极 53彼此独立，每个公共电极53独立地设置在每个像素电极13的对应位置，导电连接柱 54连接在公共电极53上。进一步地，本发明TFT-LCD阵列基板100的存储电极线14 与彩膜基板200的公共电极53通过导电连接柱M电连接，使彩膜基板上的公共电极53 由TFT-LCD阵列基板的第二薄膜晶体管控制，第二薄膜晶体管控制第二数据线向彩膜基 板的公共电极53提供公共电压。对于一个像素单元而言，由于第一薄膜晶体管和第二薄 膜晶体管由栅线输送相同的脉冲信号，二者同时导通或关断，因此当第一薄膜晶体管控 制的像素电极13产生第一馈通时，第二薄膜晶体管控制的公共电极53会同时产生第二馈 通时，且第二馈通与第一馈通相同。这样一来，像素电极13与公共电极53之间的电压 差保持不变，使本发明液晶显示器有效消除了由于各像素馈通效应不同所带来的各像素 显示灰度差异，提高了显示品质。
根据馈通计算公式，像素电极馈通的大小与第一薄膜晶体管的寄生电容成正 比，与存储电容、液晶电容和第一薄膜晶体管的寄生电容三者之和成反比；公共电极馈 通的大小与第二薄膜晶体管的寄生电容成正比，与存储电容、液晶电容和第二薄膜晶体 管的寄生电容三者之和成反比；对于同一个像素，存储电容和液晶电容是相同的，第一 薄膜晶体管和第二薄膜晶体管由同一条栅线提供相同的脉冲信号，通过结构设计可以实现第一薄膜晶体管的寄生电容等于第二薄膜晶体管的寄生电容，因此第一馈通与第二馈 通相同。
下面通过TFT-LCD阵列基板和彩膜基板的结构描述进一步说明本发明液晶显示 器的技术方案。
图2为本发明TFT-LCD阵列基板的平面图，所反映的是一个像素区域的结构， 图3为图2中Al-Al向的剖面图，图4为图2中Bl-Bl向的剖面图，图5为图2中Cl-Cl 向的剖面图。如图2 图5所示，本发明TFT-LCD阵列基板的主体结构包括形成在基板 上的栅线11和第一数据线12a，栅线11和第一数据线1 定义了以矩阵方式排列的数个 像素区域，每个像素区域内形成有第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第二数据线12b、 像素电极13和存储电极线14，栅线用于向第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管提供开启或 关断信号，第一薄膜晶体管用于控制第一数据线12a向像素电极13提供数据电压，第二 薄膜晶体管用于控制第二数据线12b向存储电极线14提供公共电压，同时存储电极线14 还与彩膜基板的公共电极连接。具体地，本发明第一薄膜晶体管包括第一栅电极&、第 一有源层、第一源电极虹和第一漏电极7a，第二薄膜晶体管包括第二栅电极2b、第二有 源层、第二源电极6b和第二漏电极7b。第一栅电极&、第二栅电极2b、栅线11、第二 数据线1 和存储电极线14形成在基板1上，第一栅电极&和第二栅电极沈与栅线11 连接，第二数据线12b为间断结构，设置在相邻的两个栅线11之间，存储电极线14为 框形结构，位于像素区域两侧的竖条还可以作为遮挡条。栅绝缘层3形成在第一栅电极 2a,第二栅电极沈、栅线11、第二数据线1 和存储电极线14上并覆盖整个基板1。第 一有源层(包括半导体层4和掺杂半导体层幻形成在栅绝缘层3上并位于第一栅电极& 的上方，第一源电极虹和第一漏电极7a形成在第一有源层上，第一源电极虹的一端位于 第一栅电极&的上方，另一端与同层设置的第一数据线1 直接连接，第一漏电极7a的 一端位于第一栅电极&的上方，另一端与像素电极13连接，第一源电极虹与第一漏电 极7a之间形成第一 TFT沟道区域，第一 TFT沟道区域的掺杂半导体层5被完全刻蚀掉， 并刻蚀掉部分厚度的半导体层4，使第一 TFT沟道区域的半导体层4暴露出来。第二有 源层(包括半导体层4和掺杂半导体层幻形成在栅绝缘层3上并位于第二栅电极2b的上 方，第二源电极6b和第二漏电极7b形成在第二有源层上，第二源电极6b的一端位于第 二栅电极沈的上方，另一端通过第二连接条32与第二数据线1 连接，第二漏电极7b 的一端位于第二栅电极2b的上方，另一端通过第一连接条31与存储电极线14连接，第 二源电极6b与第二漏电极7b之间形成第二 TFT沟道区域，第二 TFT沟道区域的掺杂半 导体层5被完全刻蚀掉，并刻蚀掉部分厚度的半导体层4，使第二 TFT沟道区域的半导体 层4暴露出来。钝化层8形成在上述构图上，在第一漏电极7a位置开设有第一过孔21， 在第二漏电极7b位置开设有第二过孔22，在第二源电极6b位置开设有第三过孔23，在 第二数据线1 两个端部分别开设有第四过孔M，在存储电极线14位置分别开设有第五 过孔25和第六过孔沈，其中第五过孔25用于连接第二源电极6b，第六过孔沈作为连接 过孔，用于连接彩膜基板的公共电极。像素电极13、第一连接条31、第二连接条32、第 三连接条33和连接电极34形成在钝化层8上，像素电极13通过第一过孔21与第一漏电 极7a连接，第一连接条31分别通过第二过孔22和第五过孔25使第二漏电极7b与存储 电极线14连接，第二连接条32分别通过第三过孔23和第四过孔M使第二源电极6b与第二数据线12b连接，第三连接条33分别通过第二数据线12b端部开设的第四过孔24使位于栅线两侧的第二数据线12b相互连接，连接电极34设置在第六过孔26所在位置，覆 盖住第六过孔26。图6 图23为本发明TFT-LCD阵列基板制造过程的示意图，可以进一步说明 本发明的技术方案，在以下说明中，本发明所称的构图工艺包括光刻胶涂覆、掩模、曝 光、刻蚀和光刻胶剥离等工艺，光刻胶以正性光刻胶为例。图6为本发明TFT-LCD阵列基板第一次构图工艺后的平面图，所反映的是一个 像素区域的结构，图7为图6中A2-A2向的剖面图，图8为图6中B2-B2向的剖面图， 图9为图6中C2-C2向的剖面图。首先采用磁控溅射或热蒸发的方法，在基板1(如玻 璃基板或石英基板)上沉积一层厚度为500A~ 4000A的栅金属薄膜，栅金属薄膜可以采 用Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金属或合金的单层膜，也可以采用由多层金属薄膜 构成的复合薄膜。采用普通掩模板通过构图工艺，在基板1上形成包括第一栅电极2a、 第二栅电极2b、栅线11、第二数据线12b和存储电极线14的图形，如图6 图9所示。 其中，第一栅电极2a和第二栅电极2b分别与栅线11连接，第二数据线12b为间断结构， 且位于在相邻的两个栅线11之间，存储电极线14为框形结构，用于与像素电极构成存储 电容，存储电极线14位于像素区域两侧的竖条还可以作为遮挡条。图10为本发明TFT-LCD阵列基板第二次构图工艺后的平面图，所反映的是一 个像素区域的结构，图11为图10中A3-A3向的剖面图，图12为图10中B3-B3向的剖 面图，图13为图10中C3-C3向的剖面图。在完成图5所示构图的基板上，首先采用等 离子体增强化学气相沉积(简称PECVD)方法，依次沉积厚度为2000A~ 4000 A的栅 绝缘层3、厚度为ioooA~ 3000 A的半导体薄膜和厚度为ioooA~ 3000 A的掺杂半导 体层薄膜，然后采用磁控溅射或热蒸发的方法，沉积一层厚度为500A~ 2500A的源漏 金属薄膜。栅绝缘层3可以采用氧化物、氮化物或氧氮化合物，对应的反应气体可以为 SiH4, NH3> N2的混合气体或SiH2Cl2、NH3> N2的混合气体，半导体薄膜对应的反应气 体可以为SiH4、H2的混合气体或SiH2Cl2、H2的混合气体，源漏金属薄膜可以采用Cr、 W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金属或合金的单层膜，也可以采用由多层金属薄膜构成的复 合薄膜。采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺，形成第一有源层、第一源电极6a、 第一漏电极7a、第二有源层、第二源电极6b、第二漏电极7b和第一数据线12a的图形， 如图10 图13所示。本次构图工艺后，第一有源层(包括半导体层4和掺杂半导体层 5)形成在栅绝缘层3上并位于第一栅电极2a的上方，第一源电极6a和第一漏电极7a形 成在第一有源层上，第一源电极6a的一端位于第一栅电极2a的上方，另一端与第一数据 线12a直接连接，第一漏电极7a的一端位于第一栅电极2a的上方，与第一源电极6a相对 设置，第一源电极6a与第一漏电极7a之间形成第一 TFT沟道区域，第一 TFT沟道区域 的掺杂半导体层5被完全刻蚀掉，并刻蚀掉部分厚度的半导体层4，使第一 TFT沟道区域 的半导体层4暴露出来；第二有源层(包括半导体层4和掺杂半导体层5)形成在栅绝缘 层3上并位于第二栅电极2b的上方，第二源电极6b和第二漏电极7b形成在第二有源层 上，第二源电极6b的一端位于第二栅电极2b的上方，另一端与第二数据线12b邻近，第 二漏电极7b的一端位于第二栅电极2b的上方，另一端与存储电极线14邻近，第二源电 极6b与第二漏电极7b之间形成第二 TFT沟道区域，第二 TFT沟道区域的掺杂半导体层5被完全刻蚀掉，并刻蚀掉部分厚度的半导体层4，使第二 TFT沟道区域的半导体层4暴 露出来。
本次构图工艺是一种采用多步刻蚀方法的构图工艺，与现有技术四次构图工艺 中形成有源层、数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形的过程相同，工艺过程具 体为首先在源漏金属薄膜上涂覆一层光刻胶，采用半色调或灰色调掩模板对光刻胶进 行曝光，使光刻胶形成完全曝光区域、未曝光区域和部分曝光区域，其中未曝光区域对 应于第一数据线、第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极图形所在区域， 部分曝光区域对应于第一 TFT沟道区域和第二 TFT沟道区域图形所在区域，完全曝光区 域对应于上述图形以外的区域。显影处理后，未曝光区域的光刻胶厚度没有变化，形成 光刻胶完全保留区域，完全曝光区域的光刻胶被完全去除，形成光刻胶完全去除区域， 部分曝光区域的光刻胶厚度变薄，形成光刻胶部分保留区域。通过第一次刻蚀工艺完全 刻蚀掉完全曝光区域的源漏金属薄膜、掺杂半导体薄膜和半导体薄膜，形成包括第一数 据线、第一有源层和第二有源层的图形。通过灰化工艺，去除部分曝光区域的光刻胶， 暴露出该区域的源漏金属薄膜。通过第二次刻蚀工艺完全刻蚀掉部分曝光区域的源漏金 属薄膜和掺杂半导体薄膜，并刻蚀掉部分厚度的半导体薄膜，使该区域的半导体薄膜暴 露出来，形成包括第一源电极、第一漏电极、第二源电极、第二漏电极、第一 TFT沟道 区域和第二 TFT沟道区域的图形。最后剥离剩余的光刻胶，完成本发明第二次构图工 艺。由于第一数据线、第一有源层和第二有源层在同一次构图工艺中形成，因此第一数 据线下方还保留有半导体薄膜和掺杂半导体层薄膜。
图14为本发明TFT-LCD阵列基板第三次构图工艺后的平面图，所反映的是一 个像素区域的结构，图15为图14中A4-A4向的剖面图，图16为图14中B4-B4向的剖 面图，图17为图14中C4-C4向的剖面图。在完成图9所示构图的基板上，采用PECVD 方法沉积厚度700A~ 2000A的钝化层8，钝化层8可以采用氧化物、氮化物或氧氮化合 物，对应的反应气体可以为SiH4、NH3、N2的混合气体或SiH2Cl2、NH3、N2的混合气 体。采用普通掩模板通过构图工艺，形成包括第一过孔21、第二过孔22、第三过孔23、 第四过孔对、第五过孔25和第六过孔沈的图形，如图14 图17所示。其中，第一过 孔21位于第一漏电极7a的上方，第一过孔21内的钝化层8被刻蚀掉，暴露出第一漏电 极7a的表面；第二过孔22位于第二漏电极7b的上方，第二过孔22内的钝化层8被刻蚀 掉，暴露出第二漏电极7b的表面；第三过孔23位于第二源电极冊的上方，第三过孔23 内的钝化层8被刻蚀掉，暴露出第二源电极冊的表面；第四过孔M分别位于第二数据线 12b的两个端部，第四过孔M内的钝化层8和栅绝缘层3被刻蚀掉，暴露出第二数据线 12b的表面；第五过孔25和第六过孔沈位于存储电极线14的上方，第五过孔25和第六 过孔沈内的钝化层8和栅绝缘层3被刻蚀掉，暴露出存储电极线14的表面，其中第五过 孔25用于连接第二源电极6b，第六过孔沈的直径为18μιη 20μιη，用于连接彩膜基 板的公共电极。本构图工艺中，还同时形成有栅线接口区域(栅线PAD)的栅线接口过 孔和数据线接口区域(数据线PAD)的数据线接口过孔等图形，栅线接口过孔和数据线接 口过孔的结构和形成工艺已广泛应用于目前的构图工艺中，这里不再赘述。本次构图工 艺中，由于第六过孔26用于连接彩膜基板的公共电极，因此其位置可以根据实际情况预 先设定。
在完成上述构图的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法，沉积厚度为300A 600A的透明导电薄膜，透明导电薄膜可以采用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO) 或氧化铝锌等材料的单层膜，或上述材料任意组合构成的复合膜，也可以采用其它金属 及金属氧化物。采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺，形成包括像素电极13、第一 连接条31、第二连接条32、第三连接条33和连接电极34的图形，如图2 图5所示。 其中，像素电极13通过第一过孔21与第一漏电极7a连接，第一连接条31的一端通过第 二过孔22与第二漏电极7b连接，另一端通过第五过孔25与存储电极线14连接，使第二 漏电极7b和存储电极线14通过第一连接条31连接起来；第二连接条32的一端通过第三 过孔23与第二源电极6b连接，另一端通过第四过孔24与第二数据线12b连接，使第二 源电极6b和第二数据线12b通过第二连接条32连接起来；第三连接条33的一端通过第 四过孔24与位于栅线一侧的第二数据线12b连接，另一端通过第四过孔24与位于栅线另 一侧的第二数据线12b连接，使位于栅线两侧的第二数据线12b通过第三连接条33连接 起来；连接电极34设置在第六过孔26所在位置，覆盖住第六过孔26，并保留住连接电 极34上方的光刻胶。实际应用中，第二连接条32和第三连接条33可以为一体结构。最后，在完成上述构图的基板上，涂覆一层厚度为800A~ 1000A的取向膜， 并进行取向膜摩擦处理。由于连接电极34上方还保留有光刻胶，因此在涂覆取向膜过 程中，光刻胶使连接电极所在位置的取向膜断裂，将光刻胶剥离后，即可露出连接电极 34。覆盖住第六过孔26的连接电极34用于容置并连接彩膜基板上的导电连接柱，使本 发明TFT-LCD阵列基板的存储电极线14与彩膜基板上的公共电极连接起来，并由本发 明第二薄膜晶体管控制。本发明第四次构图工艺采用半色调或灰色调掩模板的主要目的是为了在后续取 向膜工艺中暴露出连接电极34。图18 图23为本发明TFT-LCD阵列基板第三次构图 工艺中形成连接电极的示意图，所反映的是第六过孔所在位置的剖面图。具体过程为 首先，在完成图14所示构图的基板上，沉积透明导电薄膜41;然后在透明导电薄膜41 上涂覆一层厚度为25000A~ 35000A的光刻胶42，如图18所示。采用半色调或灰色调 掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成完全曝光区域、未曝光区域和部分曝光区域， 其中未曝光区域对应于连接电极图形所在区域，部分曝光区域对应于像素电极、第一连 接条、第二连接条和第三连接条图形所在区域，完全曝光区域对应于上述图形以外的区 域。显影处理后，未曝光区域的光刻胶厚度没有变化，形成光刻胶完全保留区域A，完 全曝光区域的光刻胶被完全去除，形成光刻胶完全去除区域B，部分曝光区域的光刻胶 厚度变薄，形成光刻胶部分保留区域(未示出)，如图19所示。通过刻蚀工艺完全刻蚀 掉完全曝光区域的透明导电薄膜41，形成包括像素电极、第一连接条、第二连接条、第 三连接条和连接电极34的图形，如图20所示。通过灰化工艺，去除部分曝光区域的光 刻胶，即去除像素电极、第一连接条、第二连接条和第三连接条上方的光刻胶，由于光 刻胶完全保留区域A(连接电极图形所在区域)光刻胶的厚度大于部分曝光区域(像素电 极等图形所在区域)光刻胶的厚度，因此灰化工艺后，连接电极34的上方还保留有厚度 约为15000A的光刻胶42，如图21所示。接下来，涂覆一层取向膜43，并对取向膜43 进行摩擦处理，由于取向膜43的厚度为800八~ 1000A，远小于连接电极34上光刻胶42 的厚度，因此在涂覆时在光刻胶42出现取向膜43断裂现象，如图22所示。最后，剥离连接电极34上的光刻胶，即可露出覆盖住第六过孔沈的连接电极34，如图23所示。上 述过程中，灰化工艺采用的温度为50°C 70°C，该温度远小于取向膜涂覆后的固化处理 温度(约230°C )，因此最后剥离光刻胶的过程不会对取向膜造成破坏。
本发明提供了一种TFT-LCD阵列基板，通过在像素区域内形成第一薄膜晶体管 和第二薄膜晶体管，第一薄膜晶体管用于控制第一数据线向像素电极提供数据电压，第 二薄膜晶体管用于控制第二数据线向存储电极线提供公共电压，同时存储电极线上设置 有与彩膜基板上公共电极连接的过孔，可以最终实现利用第二薄膜晶体管控制彩膜基板 的公共电极。
需要说明的是，本发明上述说明的构图工艺仅仅是制备本发明TFT-LCD阵列基 板的一种实现方法，实际使用中还可以通过增加构图工艺、选择不同的材料或材料组合 来实现本发明。例如，本发明TFT-LCD阵列基板第二次构图工艺可以由两个采用普通 掩模板的构图工艺完成，即通过一次采用普通掩模板的构图工艺形成第一有源层和第二 有源层图形，通过另一次采用普通掩模板的构图工艺形成第一数据线、第一源电极、第 一漏电极、第二源电极、第二漏电极、第一 TFT沟道区域和第二 TFT沟道区域图形。又 如，本发明TFT-LCD阵列基板第四次构图工艺可以采用普通掩模板的构图工艺和挤压对 位工艺完成，具体过程为首先，在完成图14所示构图的基板上，沉积透明导电薄膜， 然后采用普通掩模板通过构图工艺形成包括像素电极、第一连接条、第二连接条和第三 连接条的图形，此时第六过孔仍暴露出存储电极线的表面。接下来，涂覆一层取向膜， 并对取向膜进行摩擦处理，采用挤压模板与TFT-LCD阵列基板对位挤压，在取向膜上 位于第六过孔位置制成直径为18μιη 20μιη的通孔，使通孔内暴露出存储电极线的表 面。实际应用中，挤压模板上的挤压针预先设置成与TFT-LCD阵列基板上第六过孔的 位置相同。再如，本发明TFT-LCD阵列基板也可以采用第一数据线和第二数据线同层设 置的技术方案，即第一数据线和第二数据线都形成在栅绝缘层上，第二薄膜晶体管的漏 电极通过第一连接条与存储电极线连接，第二薄膜晶体管的源电极与第二数据线直接连 接。
图M为本发明彩膜基板的结构示意图。本发明彩膜基板的主体结构包括黑矩阵 51、彩色树脂52、平坦化膜55、公共电极53和导电连接柱Μ，黑矩阵51和彩色树脂52 形成在基板1上，彩色树脂52包括红色树脂图形、蓝色树脂图形和绿色树脂图形，分别 设置在黑矩阵51之间；平坦化膜55设置在黑矩阵51和彩色树脂52上，并形成平坦的 表面；彼此独立的数个公共电极53形成在平坦化膜55上，并分别位于彩色树脂52的上 方，每个公共电极53的位置与TFT-LCD阵列基板上像素电极13的位置相对应；导电连 接柱M连接在每个公共电极53上，用于与本发明TFT-LCD阵列基板的存储电极线14电 连接，具体的，导电连接柱可以为金属连接柱。实际应用中，本发明彩膜基板还包括柱 形隔垫物，柱形隔垫物用于保证对盒中TFT-LCD阵列基板与彩膜基板之间的间距。
本发明彩膜基板的制造过程可以采用传统的制备工艺，与现有彩膜基板的制造 过程相比，其主要区别在于形成独立结构的公共电极和形成用于连接存储电极线的导电 连接柱。其制备过程简单说明如下
首先在基板(如玻璃基板或石英基板)上涂敷一层黑矩阵材料层，之后通过曝 光、显影和烘烤等处理，在基板上形成黑矩阵图形。
在完成前述构图的基板上，首先涂敷一层红色树脂材料层，之后通过曝光、显影和烘烤等处理后，在基板上形成作为彩色树脂的红色树脂图形，红色树脂图形位于相 邻的黑矩阵之间。采用相同方法，可以依次形成蓝色和绿色树脂图形，实际上，形成三 种颜色树脂图形可以采用任意次序。在完成前述构图的基板上，涂敷一层平坦化膜，平坦化膜覆盖在黑矩阵和彩色 树脂上，并形成平坦的表面。在完成前述构图的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法沉积一层透明导电薄 膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成公共电极图形，形成在平坦化膜上的公共电极彼 此独立，并分别位于彩色树脂的上方。在完成前述构图的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法沉积一层金属层，采 用普通掩模板通过构图工艺形成导电连接柱图形，导电连接柱连接在每个公共电极上， 用于与本发明TFT-LCD阵列基板的存储电极线电连接。其间还可以包括制备作为主隔垫 物的柱形隔垫物的流程。实际应用中，导电连接柱的端部的直径为5μιη 8μιη，高度 与柱形隔垫物的高度一致。最后，在完成上述构图的基板上，涂覆取向膜并进行取向膜摩擦处理，完成本 发明彩膜基板的制备。通常，导电连接柱高度为3.3 μ m左右，因此在进行取向膜摩擦处 理时，由于高度上的差异，导电连接柱端部的取向膜会被完全摩擦掉。需要说明的是，上述制备过程只是制备本发明彩膜基板的一种实施方案，实际 应用中可根据不同生产需要，使用不同工艺次序、材料和手段。例如，可以采用先形成 彩色树脂图形、再形成黑矩阵图形的工艺次序。图25为本发明TFT-LCD阵列基板与彩膜基板对盒后的结构示意图。如图25 所示，在分别制备完成本发明TFT-LCD阵列基板和本发明彩膜基板后，将TFT-LCD阵 列基板和彩膜基板在低温环境下进行真空对合，彩膜基板上的导电连接柱54与TFT-LCD 阵列基板上第六过孔26的位置相对应，导电连接柱54插设在作为连接过孔的第六过孔 26中，导电连接柱54的端部与覆盖第六过孔26的连接电极34电连接，然后进行升温处 理，使导电连接柱54被紧固嵌入于第六过孔26中。目前，现有对合精度可以控制在3μιη之内，由于彩膜基板上导电连接柱54 端部的直径为5 μ m 8 μ m，远小于TFT-LCD阵列基板上第六过孔的直径(18 μ m 20 μ m)，因此在对合过程中只要能严格控制对合工艺，就可以使导电连接柱插设在第六 过孔中，实现彩膜基板的公共电极与TFT-LCD阵列基板上的存储电极线电连接。需要说 明的是，虽然柱状导电连接柱的直径小于第六过孔的直径，但由于封框胶和其他隔垫物 已经将彩膜基板和TFT-LCD阵列基板稳定地固定好，所以导电连接柱不会在第六过孔内 发生位置滑动。在对盒完成后填加外部信号时，驱动像素电极所用的栅线和第一数据线 所输送的电信号与传统结构相同，第二数据线施加原来外加在公共电极上的公共电压。图26为本发明液晶显示器像素电压和公共电压的示意图。图中，点划线为栅 线上的栅极电压VeATE，双点划线为数据线上的数据电压Vdata，虚线为像素电极上的像素 电压VP，实线为公共电极上的公共电压Vc。当栅极电压VeATE为高电平时，像素电极开 始充电，并最终使像素电压Vp接近到数据电压Vdata，当栅极电压VeATEW高电平转变为 低电平的瞬间，像素电压Vp产生馈通Δ VP，但同时，公共电极上公共电压Vc也同时产生有馈 通AVC，且ΔVp= AVc,因此像素电极与公共电极之间的电压差保持不变。同 理，当栅极电压VeATE从低电平转变为高电平的瞬间，像素电压Vp和公共电压Vc也会产 生有相同的馈通。因此，与公共电极采用固定电压的现有技术相比，本发明液晶显示器 通过在彩膜基板上采用相互独立的公共电极，在阵列基板上设置控制公共电极的薄膜晶 体管，使像素电极与公共电极之间的电压差保持不变，使本发明液晶显示器有效消除了 由于各像素馈通效应不同所带来的各像素显示灰度差异，提高了显示品质。图27为本发明液晶显示器制造方法的流程图，包括步骤1、分别制备TFT-LCD阵列基板和彩膜基板；所述TFT-LCD阵列基板包 括栅线、用于控制第一数据线向像素电极提供数据电压的第一薄膜晶体管和用于控制第 二数据线向存储电极线提供公共电压的第二薄膜晶体管，所述存储电极线上开设有连接 过孔；所述彩膜基板包括彼此独立的公共电极和与所述公共电极连接的导电连接柱；步骤2、将所述TFT-LCD阵列基板和彩膜基板进行真空对合，所述导电连接柱 插设在所述连接过孔中，使所述公共电极与存储电极线电连接。本发明提供了一种液晶显示器制造方法，通过在彩膜基板上设置相互独立的公 共电极，在阵列基板上设置控制公共电极的薄膜晶体管，使像素电极与公共电极之间的 电压差保持不变，消除了馈通效应对各像素单元的影响，提高了显示品质。图28为本发明制备TFT-LCD阵列基板的流程图，包括步骤11、在基板上沉积栅金属薄膜，通过构图工艺形成包括第一栅电极、第二 栅电极、栅线、第二数据线和存储电极线的图形，所述第二数据线间断设置在相邻的两 个栅线之间；步骤12、在完成步骤11的基板上沉积栅绝缘层、半导体薄膜、掺杂半导体薄膜 和源漏金属薄膜，通过构图工艺形成包括第一数据线、第一源电极、第一漏电极、第二 源电极和第二漏电极的图形；所述第一源电极的一端位于第一栅电极的上方，另一端与 第一数据线直接连接，所述第一漏电极的一端位于第一栅电极上方，第一源电极与第一 漏电极之间形成第一 TFT沟道区域；第二源电极的一端位于第二栅电极的上方，另一端 与第二数据线邻近，第二漏电极的一端位于第二栅电极的上方，另一端与存储电极线邻 近，第二源电极与第二漏电极之间形成第二 TFT沟道区域；步骤13、在完成步骤12的基板上沉积钝化层，通过构图工艺形成包括第一过 孔、第二过孔、第三过孔、第四过孔、第五过孔和第六过孔的图形，所述第一过孔位于 第一漏电极的上方，所述第二过孔位于第二漏电极的上方，所述第三过孔位于第二源电 极的上方，所述第四过孔分别位于第二数据线的两个端部，用于连接第二源电极的第五 过孔和用于连接彩膜基板的公共电极的第六过孔位于存储电极线的上方；步骤14、在完成步骤13的基板上沉积透明导电薄膜，通过构图工艺形成包括像 素电极、第一连接条、第二连接条和第三连接条的图形，所述像素电极通过第一过孔与 第一漏电极连接，所述第一连接条通过第二过孔和第五过孔使第二漏电极和存储电极线 连接起来；所述第二连接条通过第三过孔和第四过孔使第二源电极和第二数据线连接起 来；所述第三连接条通过第四过孔使位于栅线两侧的第二数据线连接起来。在上述技术方案基础上，还包括形成取向膜的流程，具体为在完成步骤14的 基板上涂覆取向膜，对取向膜进行摩擦处理，采用挤压模板通过对位挤压方式在取向膜上制成直径为18ym 20μιη的通孔，所述通孔位于第六过孔所在位置，并暴露出存储 电极线的表面。
在上述技术方案基础上，步骤14还可以同时形成有连接电极，连接电极设置在 第六过孔所在位置，覆盖住第六过孔并保留连接电极上方的光刻胶。之后，在基板上涂 覆取向膜，对取向膜进行摩擦处理，剥离连接电极上的光刻胶后完成制作。
本发明制备TFT-LCD阵列基板的流程已在前述图6 图23所示技术方案中详细 介绍，这里不再赘述。
图四为本发明制备彩膜基板的流程图，包括
步骤21、在基板上形成黑矩阵和彩色树脂图形；
步骤22、在完成步骤21的基板上涂敷一层平坦化膜；
步骤23、在完成步骤22的基板上沉积透明导电薄膜，采用普通掩模板通过构图 工艺形成公共电极图形，所述公共电极彼此独立；
步骤对、在完成步骤23的基板上形成导电连接柱图形，所述导电连接柱连接在 每个公共电极上；
步骤25、在完成步骤M的基板上涂覆取向膜，并进行取向膜摩擦处理。
与现有彩膜基板结构的制造过程相比，本发明彩膜基板制造过程的主要区别在 于本发明形成有独立结构的公共电极和形成有用于连接存储电极线的导电连接柱。
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理解，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
1.一种液晶显示器，包括对盒在一起并将液晶夹设其间的TFT-LCD阵列基板和彩膜 基板，其特征在于，所述TFT-LCD阵列基板包括栅线、用于控制第一数据线向像素电极 提供数据电压的第一薄膜晶体管和用于控制第二数据线向存储电极线提供公共电压的第 二薄膜晶体管，所述彩膜基板包括彼此独立的公共电极，所述公共电极与存储电极线电 连接。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述公共电极还连接有导电连接 柱，所述存储电极线上开设有连接过孔，所述导电连接柱插设在连接过孔内，使所述公 共电极与存储电极线电连接。
3.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，所述导电连接柱的直径为 5 μ m 8 μ m，所述连接过孔的直径为18 μ m 20 μ m。
4.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，所述连接过孔上设置有与像素电 极同层设置的连接电极。
5.根据权利要求1 4中任一权利要求所述的液晶显示器，其特征在于，所述第二数 据线和存储电极线与栅线同层设置，所述第二薄膜晶体管的漏电极通过第一连接条与存 储电极线连接，所述第二薄膜晶体管的源电极通过第二连接条与第二数据线连接，位于 栅线两侧的第二数据线通过第三连接条相互连接。
6.根据权利要求5所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一连接条、第二连接条和 第三连接条与像素电极同层设置。
7.根据权利要求1 4中任一权利要求所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一数 据线和第二数据线同层设置，所述第二薄膜晶体管的漏电极通过第一连接条与存储电极 线连接，所述第二薄膜晶体管的源电极与第二数据线直接连接。
8.—种液晶显示器制造方法，其特征在于，包括步骤1、分别制备TFT-LCD阵列基板和彩膜基板；所述TFT-LCD阵列基板包括 栅线、用于控制第一数据线向像素电极提供数据电压的第一薄膜晶体管和用于控制第二 数据线向存储电极线提供公共电压的第二薄膜晶体管，所述存储电极线上开设有连接过 孔；所述彩膜基板包括彼此独立的公共电极和与所述公共电极连接的导电连接柱；步骤2、将所述TFT-LCD阵列基板和彩膜基板进行真空对合，所述导电连接柱插设 在所述连接过孔中，使所述公共电极与存储电极线电连接。
9.根据权利要求8所述的液晶显示器制造方法，其特征在于，所述步骤1中制备 TFT-LCD阵列基板包括步骤11、在基板上沉积栅金属薄膜，通过构图工艺形成包括第一栅电极、第二栅电 极、栅线、第二数据线和存储电极线的图形，所述第二数据线间断设置在相邻的两个栅 线之间；步骤12、在完成步骤11的基板上沉积栅绝缘层、半导体薄膜、掺杂半导体薄膜和源 漏金属薄膜，通过构图工艺形成包括第一数据线、第一源电极、第一漏电极、第二源电 极和第二漏电极的图形；所述第一源电极的一端位于第一栅电极的上方，另一端与第一 数据线直接连接，所述第一漏电极的一端位于第一栅电极上方，第一源电极与第一漏电 极之间形成第一 TFT沟道区域；第二源电极的一端位于第二栅电极的上方，另一端与第 二数据线邻近，第二漏电极的一端位于第二栅电极的上方，另一端与存储电极线邻近，第二源电极与第二漏电极之间形成第二 TFT沟道区域；步骤13、在完成步骤12的基板上沉积钝化层，通过构图工艺形成包括第一过孔、第 二过孔、第三过孔、第四过孔、第五过孔和第六过孔的图形，所述第一过孔位于第一漏 电极的上方，所述第二过孔位于第二漏电极的上方，所述第三过孔位于第二源电极的上 方，所述第四过孔分别位于第二数据线的两个端部，用于连接第二源电极的第五过孔和 用于连接彩膜基板的公共电极的第六过孔位于存储电极线的上方；步骤14、在完成步骤13的基板上沉积透明导电薄膜，通过构图工艺形成包括像素电 极、第一连接条、第二连接条和第三连接条的图形，所述像素电极通过第一过孔与第一 漏电极连接，所述第一连接条通过第二过孔和第五过孔使第二漏电极和存储电极线连接 起来；所述第二连接条通过第三过孔和第四过孔使第二源电极和第二数据线连接起来； 所述第三连接条通过第四过孔使位于栅线两侧的第二数据线连接起来。
10.根据权利要求9所述的液晶显示器制造方法，其特征在于，还包括在完成步骤 14的基板上涂覆取向膜，对取向膜进行摩擦处理，采用挤压模板通过对位挤压方式在取 向膜上制成直径为18ym 20μιη的通孔，所述通孔位于第六过孔所在位置，并暴露出 存储电极线的表面。
11.根据权利要求9所述的液晶显示器制造方法，其特征在于，所述步骤14还同时形 成有连接电极，所述连接电极设置在第六过孔所在位置，覆盖住第六过孔并保留连接电 极上方的光刻胶。
12.根据权利要求11所述的液晶显示器制造方法，其特征在于，还包括在完成步 骤14的基板上涂覆取向膜，对取向膜进行摩擦处理，剥离连接电极上的光刻胶。
13.根据权利要求8所述的液晶显示器制造方法，其特征在于，所述步骤1中制备彩 膜基板包括步骤21、在基板上形成黑矩阵和彩色树脂图形；步骤22、在完成步骤21的基板上涂敷一层平坦化膜；步骤23、在完成步骤22的基板上沉积透明导电薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺 形成公共电极图形，所述公共电极彼此独立；步骤24、在完成步骤23的基板上形成导电连接柱图形，所述导电连接柱连接在每个 公共电极上；步骤25、在完成步骤24的基板上涂覆取向膜，并进行取向膜摩擦处理。
全文摘要
本发明涉及一种液晶显示器及其制造方法。液晶显示器包括对盒在一起并将液晶夹设其间的TFT-LCD阵列基板和彩膜基板，所述TFT-LCD阵列基板包括栅线、用于控制第一数据线向像素电极提供数据电压的第一薄膜晶体管和用于控制第二数据线向存储电极线提供公共电压的第二薄膜晶体管，所述彩膜基板包括彼此独立的公共电极，所述公共电极与存储电极线电连接。本发明通过在彩膜基板上设置相互独立的公共电极，在阵列基板上设置控制公共电极的薄膜晶体管，使像素电极与公共电极之间的电压差保持不变，因此消除了由于各像素馈通效应不同所带来的各像素显示灰度差异，提高了显示品质。
文档编号G02F1/1368GK102023423SQ20091009284
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月9日 优先权日2009年9月9日
发明者周伟峰, 张文余, 明星, 赵鑫, 郭建 申请人:北京京东方光电科技有限公司