液晶显示器面板及其像素单元的制备方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种含有石墨烯层与透明导电层的液晶显示器面板及其像素单元的制备方法。

背景技术：

薄膜晶体管液晶显示器(thinfilmtransistor-lcd，简称tft-lcd)是在画面中的每个像素内设置有晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及可视面积更宽广，且具有反应速度快、对比度佳、亮度高、可视角度大等优点。tft-lcd的面板从上表面至下表面依次由上层偏光板、上层玻璃基板、彩色滤光片、公共电极、液晶、沉积在底层玻璃基板上的场效晶体管电极、底层玻璃基板、底层偏光板、背光板及背光光源组成。背光光源由背光板发射出来，经过液晶和上层偏光板与下层偏光板的控制，并通过彩色滤光片以产生色彩斑斓的图像。

lcd中有一个很重要的规格就是亮度。请参考图1a，其为现有技术的lcd面板的一像素单元的俯视或仰视图。如图1a所示，像素单元包括两条互相平行的源极线s以及与源极线s垂直的两条互相平行的栅极线g，源极线s与栅极线g定义出一像素区p1，所述像素区p1中包括晶体管tft、显示电极d以及电容电极c。当背光光源从背光板发射出来时，不是所有的光线都能穿透过lcd面板，例如栅极线g及源极线s、晶体管tft以及电容电极c，这些地方除了不完全透光之外，也由于经过这些地方的光线并不受电压的控制，而无法显示正确的灰阶，所以需要利用黑矩阵(blackmatrix)加以遮蔽，以免干扰到像素区p1中其他透光区域的正确亮度。

请参考图1b，其为图1a的像素区p1的透光示意图。如图1b所示，有效透光区域l1占像素区p1的比例即为开口率，开口率是决定lcd面板的关键因素，其影响背光光源亮度的需求。因此，改善开口率为一项重要的课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种液晶显示器面板及其像素单元的制备方法，以解决现有技术中液晶显示器面板的开口率低的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种液晶显示器面板，所述液晶显示器面板包括：

玻璃基板；

复数条列扫描线，平行排列于所述玻璃基板上；

复数条行扫描线，平行排列于所述玻璃基板上，所述些行扫描线与所述些列扫描线相互垂直设置，以定义出复数个像素区，每个像素区中设有像素单元，所述像素单元包括：

晶体管，形成于所述玻璃基板上，所述晶体管包括栅极电极、源极电极及漏极电极，所述栅极电极电性连接于所述些列扫描线的其中一条，所述源极电极电性连接于所述些行扫描线中的其中一条；

显示电极，形成于所述玻璃基板上，所述显示电极电性连接于所述漏极电极；

储存电容，形成于所述玻璃基板上，所述储存电容电性连接于所述显示电极，所述储存电容具有透明导电层作为上电极，且具有石墨烯层作为下电极；

其中，所述晶体管还包含介电层，所述介电层形成于所述栅极电极与所述玻璃基板之间，所述介电层与所述玻璃基板之间具有石墨烯材料，所述源极电极与所述漏极电极分别设置于所述介电层的相对两侧，以形成石墨烯穿隧式通道。

可选的，在所述的液晶显示器面板中，所述透明导电层的材料为铟锡氧化物、铝氧化锌或镓氧化锌。

可选的，在所述的液晶显示器面板中，所述介电层的材料为高介电常数材料。

可选的，在所述的液晶显示器面板中，所述介电层的材料为二氧化钛、二氧化铪或二氧化锆中的任意一种或其任意组合。

可选的，在所述的液晶显示器面板中，所述栅极电极、源极电极及漏极电极的材料均为铬、金、镍、钨、钛或氮化钛中的任意一种或其任意组合。

相应的，本发明还提供一种如上所述的液晶显示器面板的像素单元的制备方法，所述像素单元的制备方法包括：

提供一玻璃基板；

在所述玻璃基板上形成石墨烯层，所述石墨烯层具有暴露所述玻璃基板的第一开口，所述第一开口将所述石墨烯层分割为第一区域和第二区域；

形成介电层，所述介电层具有覆盖所述第一区域的第三区域、覆盖部分暴露于所述第一开口的玻璃基板的第四区域以及覆盖部分第二区域的第五区域，以形成暴露所述玻璃基板的第二开口、及暴露所述第二区域的第三开口与第四开口，所述第三区域与所述第四区域相连接，所述第三开口与所述第四开口分别设置于所述第五区域的相对两侧；

形成透明导电层，所述透明导电层具有覆盖所述第三区域的第六区域与覆盖所述第四区域的第七区域，以形成暴露所述第二开口、第三开口、第五区域与第四开口的第五开口；以及

形成电极层，所述电极层包括漏极电极、栅极电极及源极电极，所述漏极电极具有覆盖部分第七区域的第八区域、覆盖暴露于所述第二开口的玻璃基板的第九区域及覆盖暴露于所述第三开口的石墨烯层的第十区域，所述栅极电极形成于所示第五区域上，所述源极电极覆盖暴露于所述第四开口的石墨烯层，所述第八、九、十区域互相连接；

其中，所述透明导电层作为所述储存电容的上电极，所述石墨烯层作为所述储存电容的下电极。

可选的，在所述的像素单元的制备方法中所述介电层的材料为高介电常数材料。

可选的，在所述的像素单元的制备方法中，所述介电层的材料包括二氧化钛、二氧化铪或二氧化锆中的任意一种或其任意组合。

可选的，在所述的像素单元的制备方法中，所述透明导电层的材料为铟锡氧化物、铝氧化锌或镓氧化锌。

可选的，在所述的像素单元的制备方法中，所述电极层的材料为铬、金、镍、钨、钛或氮化钛中的任意一种或其任意组合。

可选的，在所述的像素单元的制备方法中，在所述玻璃基板上形成石墨烯 层的步骤包括：通过第一道微影蚀刻工艺形成所述第一开口。

可选的，在所述的像素单元的制备方法中，形成所述介电层的步骤包括：通过第二道微影蚀刻工艺形成所述第二开口、第三开口与第四开口。

可选的，在所述的像素单元的制备方法中，形成所述透明导电层的步骤包括：通过第三道微影蚀刻工艺形成所述第五开口。

可选的，在所述的像素单元的制备方法中，形成所述电极层的步骤包括：通过第四道微影蚀刻工艺形成所述漏极电极、栅极电极与源极电极。

综上所述，在本发明提供的液晶显示器面板与制备液晶显示器面板的像素单元的方法中，通过将石墨烯材料沉积成长于玻璃基板上，并以石墨烯材料作为场效晶体管的通道以及储存电容的下电极材料，兼具玻璃的透光性与石墨的导电性、导热性和表面疏水性等优点，藉此增进显示器面板的亮度。

附图说明

图1a为现有技术的液晶显示器面板的像素单元的俯视或仰视图；

图1b为1a图的液晶显示器面板的像素单元的像素区的透光示意图；

图2a为本发明一实施例中液晶显示器面板的像素单元的俯视或仰视图；

图2b为图2a的液晶显示器面板的像素单元的像素区的透光示意图；

图3为本发明一实施例中制备液晶显示器面板的像素单元的方法流程图；

图4为本发明一实施例中液晶显示器面板的像素单元的玻璃基板的剖面结构示意图；

图5为本发明一实施例中形成石墨烯层的剖面结构示意图；

图6为本发明一实施例中形成介电层的剖面结构示意图；

图7为本发明一实施例中形成透明导电层的剖面结构示意图；

图8为本发明一实施例中形成电极层的剖面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的液晶显示器面板及其像素单元的制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比 例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

下文结合附图对本发明的液晶显示器面板及其像素单元的制备方法。

请结合参考图2a和图2b，图2a为本发明的一实施例的液晶显示器面板的像素单元的俯视或仰视图，图2b为第2a图的液晶显示器面板的像素单元的像素区的透光示意图。图2a仅显示本发明的一实施例的液晶显示器面板的一像素单元，实际上液晶显示器面板包含复数个像素单元所排列的矩阵。

如图2a所示，液晶显示器面板包括玻璃基板(图中未示出)、复数条列扫描线gg、复数条行扫描线gs，复数条列扫描线gg形成于玻璃基板上，复数条列扫描线gg的条数为m，且互相平行排列，复数条行扫描线gs形成于玻璃基板上，复数条行扫描线gs的条数为n，且互相平行排列，复数条列扫描线gg与复数条行扫描线gs相互垂直设置，以定义出复数个像素区p2，每个像素区p2中具有一像素单元，此像素单元包括晶体管tft'、显示电极d'以及储存电容c'。

在本实施例中，所述晶体管tft'形成于玻璃基板上，所述晶体管tft'包括栅极电极、源极电极及漏极电极，所述栅极电极电性连接于复数条列扫描线gg的其中一条，所述源极电极电性连接于行扫描线gs中的其中一条。

在本实施例中，所述显示电极d'形成于玻璃基板上，所述显示电极d'电性连接于漏极电极。

在本实施例中，所述储存电容c'形成于玻璃基板上，所述储存电容c'电性连接于显示电极d'。在本实施例中，所述储存电容c'的上电极为透明导电层，所述储存电容c'的下电极为石墨烯层。

在本实施例中，所述晶体管tft'还包含介电层(图中未示出)，所述介电层形成于栅极电极与玻璃基所述板之间，所述源极电极与漏极电极分别设置于介电层的相对两侧，所述介电层与玻璃基板之间具有石墨烯材料，以形成石墨烯穿隧式通道。

优选的，所述透明导电层的材料为铟锡氧化物(indiumtinoxide，ito)、铝氧化锌(azo)或镓氧化锌(gzo)。

优选的，所述介电层的材料为高介电常数材料，例如二氧化钛(tio2)、二氧化铪(hfo2)或二氧化锆(zro2)中的任意一种或其任意组合。

优选的，所述栅极电极、源极电极及漏极电极的材料分别为铬(cr)、金(au)、镍(ni)、钨(w)、钛(ti)、氮化钛(tin)中的任意一种或其任意组合。

藉此，像素区p2中的有效透光区可在传统的有效透光区l1基础上另外增加了两个有效透光区l2、l3，也就是增加了开口率。

图3为本发明一实施例中制备液晶显示器面板的像素单元的方法流程图。图4～图8为图3中各步骤的结构示意图，其制备过程包括如下步骤︰

执行步骤s1，如图4所示，提供一玻璃基板100。优选的，所述玻璃基板100的材料为硅酸盐(sio2)。

执行步骤s2，如图5所示，在所述玻璃基板100上形成石墨烯层300，所述石墨烯层300具有暴露玻璃基板100的第一开口310，所述第一开口310将所述石墨烯层300分割为第一区域330和第二区域350。

形成石墨烯层300的步骤包括在所述玻璃基板100上沉积石墨烯材料，并利用第一道微影蚀刻工艺在所述石墨烯材料中形成所述第一开口310。

执行步骤s3，如图6所示，形成介电层500，所述介电层500具有覆盖第一区域330(标示于图5)的第三区域550、覆盖部分的暴露于第一开口310(标示于图5)的玻璃基板100的第四区域570以及覆盖部分的第二区域350(标示于图5)的第五区域590，以形成暴露玻璃基板100的第二开口520及暴露石墨烯层300的第三开口530与第四开口540。更具体地来说，第三区域550与第四区域570互相连接，第二开口520与第三开口530相邻近，第三开口530与第四开口540分别位于第五区域590的相对两侧。

形成介电层500的步骤包括沉积介电材料，所述介电材料选用高介电常数材料，例如二氧化钛(tio2)、二氧化铪(hfo2)或二氧化锆(zro2)中的任意一种或其任意组合，并利用第二道微影蚀刻工艺在所述介电层500中形成第二开口520、第三开口530与第四开口540。

执行步骤s4，如图7所示，形成透明导电层700，所述透明导电层700具有覆盖第三区域550(标示于图6)的第六区域710与覆盖第四区域570(标示于图6)的第七区域730，以形成暴露第二开口520(标示于图6)、第三开口530(标示于图6)、第五区域590(标示于图6)与第四开口540(标示于图6)的第五开口750。

形成透明导电层700的步骤包括沉积透明导电材料，例如铟锡氧化物(indiumtinoxide，ito)、铝氧化锌(azo)或镓氧化锌(gzo)，并利用第三道微影蚀刻工艺形成第五开口750。值得注意的是，所述透明导电层700、介电层500与石墨烯层300形成储存电容(图中未示出)，所述透明导电层700作为所述储存电容的上电极，所述石墨烯层300的第一区域330作为所述储存电容的下电极。

执行步骤s5，如图8所示，形成电极层900，所述电极层900包括源极电极910、栅极电极930与漏极电极950，所述源极电极910覆盖暴露于第四开口540(标示于图6)的石墨烯层300，所述栅极电极930形成于第五区域590(标示于图6)上，所述源极电极910覆盖第四开口540(标示于图6)，所述漏极电极930具有覆盖部分之第七区域730(标示于图7)的第八区域951、覆盖暴露于第二开口(标示于图6)的玻璃基板100的第九区域953与覆盖暴露于第三开口530(标示于图6)的石墨烯层300的第十区域955。更具体地来说，所述第八区域951、第九区域953与第十区域955互相连接。

形成电极层900的步骤包括沉积电极材料，例如铬(cr)、金(au)、镍(ni)、钨(w)、钛(ti)、氮化钛(tin)等导电金属的其中一种或组合，并利用第四道微影蚀刻工艺形成源极电极910、栅极电极930与漏极电极950。

至此，形成液晶显示器面板的像素单元1。

本实施例中，步骤s2至s5的沉积步骤分别采用化学气相沉积(cvd)、金属有机物化学气相沉积(mocvd)、分子束磊晶(mbe)或原子层沉积(ald)等方式沉积。

值得注意的是，介电层500形成于栅极电极930与玻璃基板100之间，石墨烯层300的第二区域350形成于介电层500与玻璃基板100之间，源极电极910与漏极电极950分别设置于介电层500的相对两侧，以形成石墨烯穿隧式通道990。

本发明采用石墨烯晶体管取代非晶硅薄膜晶体管，并采用透明导电材料与石墨烯材料作为储存电容的电极材料，可增加有效透光区域，即提高开口率，以增加液晶显示器面板的亮度，并降低背光光源的亮度需求，进而节省lcd面板的功耗。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明申请专利范围及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。