[發明專利]一種彩膜在薄膜晶體管之上的液晶顯示器件及其制造方法

有效

• 申請號: 200610139761.0
• 申請日: 2006-09-22
• 公開（公告）號: CN101149542A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 龍春平
• 申請（專利權）人: 北京京東方光電科技有限公司;京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: G02F1/136
• 分類號: G02F1/136;G02F1/1335;G02F1/1333;G03F7/20;H01L21/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明涉及液晶顯示器件及其制造方法，特別涉及一種彩膜在薄膜晶體管之上的液晶顯示器件及其制造方法。

背景技術

平板顯示器由于輕薄和低能耗的優點，被廣泛運用于便攜式顯示。在各種平板顯示器中，液晶顯示器件由于其高清晰度和畫面品質的優勢，已經被大量使用于電腦顯示器、筆記本電腦和電視方面。液晶顯示器的圖像顯示是利用液晶分子的光學各向異性和偏振特性實現的。液晶分子本身的這些特點，導致其不同的排列取向改變入射光的折射和透射。因為液晶分子各向異性的介電性能，外界施加電場可以改變它們的排列取向。換而言之，控制液晶顯示器的施加電場，就能顯示所要的畫面。具體來講，液晶顯示器一般由上下兩張玻璃基板組成，每張玻璃基板都有電極相對應，并間隔一定距離，液晶分子夾于兩張玻璃之間。通過兩張玻璃基板的電極，向液晶分子施加外電場，使得液晶分子排列成特定的相對應于外加電場的方向，由此導致的光透過率變化，實現圖像數據的顯示。

各種液晶顯示器中使用最廣泛的是有源矩陣液晶顯示器，利用形成矩陣的薄膜晶體管控制單個像素，實現高清晰度的大容量信息顯示。薄膜晶體管液晶顯示器(TFT?LCD)包括兩張玻璃基板，其中一張是陣列基板，其上形成控制開關薄膜晶體管和像素電極，另一張是彩膜基板，其上形成紅、綠、藍的單色濾光層和公共電極。液晶分子夾于陣列基板和彩膜基板之間，受兩張玻璃基板的電極形成的電場作用，而形成一定趨向排列，如前所述實現畫面圖像顯示。

圖1是一種傳統的TFT?LCD器件在薄膜晶體管處的橫截面示意圖。它包括一個彩膜基板1(又稱上基板)，一個陣列基板5(下基板)和一層液晶分子16。由于彩色濾光層2和黑矩陣3形成在上基板，上基板又稱彩膜基板；由于薄膜晶體管在下基板上形成矩陣式的開關器件組合，下基板又稱陣列基板。彩膜基板1和陣列基板5間隔一定距離，中間填充液晶分子16。彩膜基板1的彩色濾光層2分別由紅、藍、綠三原色的樹脂膠組成，樹脂膠之間有不透光的黑矩陣3隔離。黑矩陣3的作用是防止像素區域的漏光，和防止光照薄膜晶體管產生的暗態漏電流。在彩色濾光層2和黑矩陣3之上，有一層透明導電薄膜形成的公共電極4，作為液晶層電場的參考電極。陣列基板有矩陣式的薄膜晶體管，它包括一個柵電極6、本征半導體層8、摻雜半導體層9、源電極10和漏電極11。柵電極絕緣層在柵電極6和本征半導體8之間保護柵電極，更為重要的是形成薄膜晶體管正常工作所必需的柵極電場。本征半導體8和源電極10以及漏電極11之間有一層摻雜半導體9，形成和源漏電極金屬接觸必需的歐姆層，薄膜晶體管溝道12形成在常在本征半導體8的摻雜半導體9上。在薄膜晶體管之上有一層鈍化保護膜13，防止濕氣水分腐蝕薄膜晶體管和氧氣氧化金屬電極以及半導體薄膜。一層透明導電薄膜構成的像素電極15形成于像素區域，通過鈍化保護膜過孔14與薄膜晶體管的漏電極11連結。

上述結構的TFT?LCD器件可以通過以下工藝步驟制作的：通過四次光刻在上基板(彩膜基板1)上依次形成黑矩陣3和紅、藍、綠的彩色濾光層2；利用磁控濺射的方法在彩膜基板1上淀積一層公共電極4；通過薄膜沉積和五次光刻工藝在陣列基板5上依次形成柵電極6、柵電極絕緣層7，構成有源層的本征半導體薄膜8和摻雜半導體薄膜9、薄膜晶體管溝道12、源電極10和漏電極11、鈍化保護膜13、鈍化保護膜過孔14、和像素電極15；利用涂敷、摩擦、清洗、滴注、真空對盒、烘烤固化等工藝方法，使陣列基板5和彩膜基板1按照像素區域(像素電極15)和彩色濾光層2相對應的方式固定在一起，并在間隔的空間填充液晶分子16。

上述TFT?LCD器件結構和制造方法有下述一些缺點和不足。使用兩張玻璃基板形成彩膜1和薄膜晶體管的陣列基板5，在對盒時設備對位精度差異可能導致彩色濾光層2和像素電極15的區域發生錯位，產生顯示不良如Zaratsuki漏光和白Mura等；基于對位精度和上述漏光現象的考慮，使得設計TFT?LCD時開口率不能最大化，降低的開口率減少了透過率和增大背光源的功率和成本；復雜的工藝步驟導致生產成本增加和缺陷發生機率上升。