專利名稱：Tft-lcd像素結構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)像素結構及其制造 方法，尤其涉及一種在柵線和下一行的像素電才及之間設置薄膜二極管的 TFT-LCD像素結構及其制造方法，屬于液晶顯示器制造領域。
背景技術：
影像殘留是TFT-LCD畫面品質有待改善的問題之一。TFT-LCD的顯示 方式為保持模式，如果長時間在同一畫面下，受驅動的液晶將被極化，造成 液晶偏轉不受信號電壓控制，使屏幕切換成其他畫面時仍顯示上一段時間的 畫面，這種現(xiàn)象稱為影像殘留。例如，在長時間顯示典型的黑白圖案后，再 切換成其他畫面，如典型的灰度畫面，就會發(fā)現(xiàn)仍然部分顯示上述黑白圖案， 存在影像殘留問題。目前的初步研究表明，影像殘留與取向層的材料相關， 前述長時間顯示的畫面，在液晶兩側取向層材料或其他儲能微結構中造成電 荷累積，在像素電極之間產生額外的壓差，即一定的直流偏壓，從而引起在 不施加同一圖像數(shù)據信號時，仍然使得液晶分子相似極化產生部分同樣的旋 光性效果。目前針對影像殘留問題的主要策略是材料多元化和變更工藝，取 得了一定的進展。
圖6為現(xiàn)有技術TFT-LCD像素結構的示意圖，圖7為現(xiàn)有技術TFT-LCD 像素結構等效電路的示意圖，包括第一薄膜晶體管2、柵線3、本行的像素電 極4、下一行的像素電極5、數(shù)據線6、公共電極7以及第二薄膜晶體管8， 在柵線3和下一行的像素電極5之間設有第二薄膜晶體管8,當本行的掃描 信號到來時，柵線3控制公共電極7與下一行的像素電極5連接，從而將下一行的像素電極5上累積的電荷釋放；當下一行掃描信號到來時，下一行的 像素電極5上不再存在累積電荷，因此，改善了影像殘留現(xiàn)象。
但是，現(xiàn)有技術中TFT-LCD像素結構具有以下缺點如圖6所示，第 二薄膜晶體管8占用了下一行的像素電極5的部分區(qū)域，勢必造成開口率的 下降，影響TFT-LCD的亮度和對比度等畫面品質。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種TFT-LCD像素結構及其制造方法，在不影響 開口率的前提下，能有效改善影像殘留現(xiàn)象，提高TFT-LCD的畫面品質。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種TFT-LCD像素結構，包括柵線、 數(shù)據線、薄膜晶體管和像素電極，其中柵線通過薄膜晶體管與本行的像素電 極連接，還包括薄膜二極管，所述柵線通過所述薄膜二極管與下一行的像素 電極連接。
所述薄膜二極管可以包括
第一柵電極，形成在基板上，且與所述柵線連接；
柵絕緣層，形成在所述第一柵電極上，并覆蓋整個基板，且在第一柵電 極上方位置形成有柵絕緣層過孔；
第一非晶硅層，形成在所述柵絕緣層上，并通過所述柵絕緣層過孔與所
述第一柵電極連接；
第一n+非晶硅層，形成在所述第一非晶硅層上；
金屬電極層，形成在所述第一n+非晶硅層上，位于第一柵電極上方；
鈍化層，形成在所述金屬電極層上，并覆蓋整個基板，且形成有使像素 電極與金屬電極層連接的鈍化層第一過孔。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種TFT-LCD像素結構的制造方 法，包括
步驟1、在基板上沉積金屬薄膜，通過光刻工藝和蝕刻工藝形成柵線、第一柵電極和第二柵電極，所述第一柵電極和第二柵電極與所述柵線連接；
步驟2、在完成步驟1的基板上沉積柵絕緣層，通過光刻工藝和干刻工 藝在第一柵電極上方位置形成柵絕緣層過孔；
步驟3、在完成步驟2的基板上連續(xù)沉積非晶硅薄膜和n+非晶硅薄膜， 通過光刻工藝和蝕刻工藝在第一柵電極上方形成第一非晶硅層和第一 n+非 晶硅層，且使所述第一非晶硅層通過所述柵絕緣層過孔與第一柵電極連接； 在第二柵電極上方形成第二非晶硅層和第二11+非晶硅層；
步驟4、在完成步驟3的基板上沉積金屬薄膜，通過光刻工藝和蝕刻工 藝形成數(shù)據線、金屬電極層和源漏電極層，所述源漏電極層的源電極與數(shù)據 線連接；其中金屬電極層位于第一柵電極上方，包含源電極和漏電極的源漏 電極層位于第二柵電極上方，同時蝕刻掉源漏電極層處暴露的第二11+非晶硅 層，形成溝道區(qū)域；
步驟5、在完成步驟4的基板上沉積鈍化層，通過光刻工藝和蝕刻工藝 在金屬電極層上方位置形成鈍化層第一過孔，在源漏電極層的漏電極上方位 置形成鈍化層第二過孔；
步驟6、在完成步驟5的基板上沉積像素電極層，通過光刻工藝和蝕刻 工藝形成像素電極，其中本行的像素電極通過鈍化層第二過孔與所述源漏電 極層的漏電極連接，下一行的像素電極通過鈍化層第一過孔與所述金屬電極 層連接。
本發(fā)明提出了一種TFT-LCD像素結構及其制造方法，柵線通過薄膜 二極管與下一行的像素電極連接，利用二極管正向導通、反向截止的特點， 在掃描信號到來時，將柵線的柵電極高電位引入下一行的像素電極，消除了 下一行的像素電極殘留的上一幀信號，避免了在同一畫面長時間作用下的電 荷殘留造成的像素電極之間的直流偏壓，有效地改善了影像殘留現(xiàn)象；同時 與現(xiàn)有技術相比，保證了開口率，提高了畫面品質。


圖1為本發(fā)明TFT-LCD像素結構的示意圖2為本發(fā)明TFT-LCD像素結構等效電路的示意圖3為圖1中A-A向的剖面圖4為圖1中B-B向的剖面圖5為本發(fā)明TFT-LCD^f象素結構的制造方法的流程圖6為現(xiàn)有技術TFT-LCD ^f象素結構的示意圖7為現(xiàn)有技術TFT-LCD像素結構等效電路的示意圖。
具體實施例方式
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。 圖1為本發(fā)明TFT-LCD像素結構示意圖，圖2為本發(fā)明TFT-LCD像素 結構等效電路的示意圖，TFT-LCD像素結構包括薄膜二極管1、薄膜晶體管 2、柵線3、本行的像素電極4、下一行的像素電極5以及數(shù)據線6，其中薄 膜晶體管2位于柵線3和本行的像素電極4之間，數(shù)據線6通過薄膜晶體管 2與本行的像素電極4連接；薄膜二極管1位于柵線3和下一行的像素電極5 之間，柵線3通過薄膜二極管1與下一行的像素電極5連接。本實施例利用 薄膜二極管1正向導通、反向截止的特點，當本行的掃描信號到來時，將柵 線3的柵電極高電位引入下一行的像素電極5，消除下一行的像素電極5上 殘留的上一幀信號，避免了在同一畫面長時間作用下的電荷殘留造成的像素 電極之間的直流偏壓，有效的改善了影像殘留現(xiàn)象。
圖3為圖1中A-A向的剖面圖，可以進一步說明本發(fā)明TFT-LCD像素 結構。如圖3所示，薄膜二極管1由依次形成在基板10上的第一柵電極11、 柵絕緣層12、第一非晶硅層13、第一n+非晶硅層14、金屬電極層15和鈍化 層16構成，其中第一柵電極ll與柵線3連接，第一柵電極ll作為薄膜二極 管1的開關；柵絕緣層12上位于第一柵電極11的位置設有柵絕緣過孔17,第一非晶硅層13通過該柵絕緣過孔17與第一柵電極11接觸；金屬電極層 15位于第一柵電極11的上方；鈍化層16上設有鈍化層第一過孔18,下一行 的像素電極5通過鈍化層第一過孔18與金屬電極層15連接。
圖4為圖1中B-B向的剖面圖。如圖4所示，薄膜晶體管2由依次形成 在基板10上的第二柵電極21、柵絕緣層12、第二非晶硅層22、第二n+非晶 硅層23、源漏電極層24和鈍化層16構成，其中第二柵電極21與柵線3連 接，第二柵電極21作為薄膜晶體管2的開關；第二非晶硅層22位于第二柵 電極21上方，且作為溝道區(qū)域；源漏電極層24位于第二柵電極21上方，包 括源電極241和漏電極242,源電極241與數(shù)據線6連接；鈍化層16上設有 鈍化層第二過孔25，本行的像素電極4通過第二過孔25與源漏電極層24的 漏電極242連接。
本實施例提供的TFT-LCD像素結構，通過在柵線3和下一行的像素電極 5之間設置薄膜二極管1,薄膜二極管1由第一柵電極11、第一非晶硅層13、 第一n+非晶硅層14和金屬電極層15構成，利用薄膜二極管1正向導通、反 相截止的特點，在掃描信號到來時，與柵線3連接的第一柵電極11為高電位， 使第一柵電極11通過第一非晶硅層13、第一 n+非晶硅層14與金屬電極層15 導通，即由與柵線3連接的第一柵電極11通過金屬電極層15將高電位引入 下一行的像素電極5，消除了下一行的像素電極5殘留的上一幀信號，避免 了在同 一畫面長時間作用下的電荷殘留造成的像素電極之間的直流偏壓，有 效的改善了影像殘留現(xiàn)象；同時與現(xiàn)有技術相比，保證了開口率，提高了畫 面品質。
下面通過TFT-LCD像素結構的制造過程說明本發(fā)明的技術方案。 使用磁控賊射的方法，在基板10上制備一層厚度為IOOOA至7000A的 金屬薄膜。金屬薄膜通常使用鉬、鋁、鋁鎳合金、鉬鎢合金、鉻、或銅等金 屬，也可以使用上述幾種材料薄膜的組合。用柵電極和柵線掩膜版通過曝光 工藝和化學腐蝕工藝，在基板10的一定區(qū)域上形成柵線3、第一柵電極11和第二柵電極21，第一柵電極11和第二柵電極21與柵線3連接。
利用化學汽相沉積的方法在形成柵線3、第一柵電極11和第二柵電極21 的基板上連續(xù)沉積厚度為1000A-6000A的柵絕緣層薄膜，并通過掩膜曝光 和干刻工藝，在第一柵電極11上方形成柵絕緣層過孔17。
利用化學汽相沉積的方法在形成柵絕緣層12的基板10上形成厚度為 1000A 6000A的非晶硅薄膜和厚度為1000A 6000A的n+非晶硅薄膜，利 用有源層的掩膜版通過曝光和蝕刻工藝，在第一柵電極11上方形成第一非晶 硅層13和第一 n+非晶硅層14，且使第一非晶硅層13通過柵絕緣層過孔17 與第一柵電極ll連接；與此同時，在第二柵電極21上方形成第二非晶硅層 22和第二 n+非晶硅層23。
采用和柵電極類似的制備方法，在基板10上淀積一層厚度為1000A~ 7000A金屬薄膜，通常使用鉬、鋁、鋁鎳合金、鉬鴒合金、鉻、或銅等金屬， 也可以使用上述幾種材料薄膜的組合。通過掩膜版在一定區(qū)域上形成數(shù)據線 6 、源漏電極層24和金屬電極層15 ，包含源電極241和漏電極242的源漏電 極層24位于第二4冊電極21上方，金屬電極層15位于第一柵電極11上方， 源漏電極層24的源電極241與數(shù)據線6連接；采用蝕刻工藝去掉源漏電極層 24處暴露的第二n+非晶硅層23，露出第二非晶硅層22，形成溝道區(qū)域。
用制備柵絕緣層和有源層類似的方法，在整個基板10上沉積一層厚度為 1000A 6000A的鈍化層16，其材料通常是氮化硅。通過鈍化層的掩膜版， 利用曝光和蝕刻工藝在金屬電極層15上方位置形成鈍化層第一過孔18和在 源漏電極層24的漏電極241的上方位置形成鈍化層第二過孔25。
使用；茲控濺射的方法在基板10上形成厚度為100 A~ ioooA透明電極， 常用的透明電極為氧化銦錫等，通過掩膜光刻和化學腐蝕等工藝，形成本行 的像素電極4和下一行的像素電極5,使本行的像素電極4通過鈍化層第二 過孔25與源漏電極層24的漏電極242連接，下一行的像素電極5通過鈍化 層第一過孔18與金屬電極層15連接。
10如圖5所示，為本發(fā)明TFT-LCD像素結構的制造方法的流程圖，具體包 括以下步驟
步驟1、在基板上沉積金屬薄膜，通過光刻工藝和蝕刻工藝形成柵線、 第一柵電極和第二柵電極，第一柵電極和第二柵電極與柵線連接；
步驟2、在完成步驟1的基板上沉積柵絕緣層，通過光刻工藝和干刻工 藝在第一柵電極上方位置形成柵絕緣層過孔；
步驟3、在完成步驟2的基板上連續(xù)沉積非晶硅薄膜和n+非晶硅薄膜， 通過光刻工藝和蝕刻工藝在第一柵電極上方形成第一非晶硅層和第一 n+非 晶硅層，且使第一非晶硅層通過柵絕緣層過孔與第一柵電極連接；在第二柵 電極上方形成第二非晶硅層和第二11+非晶硅層；
步驟4、在完成步驟3的基板上沉積金屬薄膜，通過光刻工藝和蝕刻工 藝形成數(shù)據線、金屬電極層和源漏電極層，源漏電極層的源電極與數(shù)據線連 接；其中金屬電極層位于第一柵電極上方，包含源電極和漏電極的源漏電極 層位于第二柵電極上方，同時蝕刻掉源漏電極層處暴露的第二11+非晶硅層， 形成溝道區(qū)域；
步驟5、在完成步驟4的基板上沉積鈍化層，通過光刻工藝和蝕刻工藝 在金屬電極層上方位置形成鈍化層第一過孔，在源漏電極層的漏電極上方位 置形成鈍化層第二過孔；
步驟6、在完成步驟5的基板上沉積像素電極層，通過光刻工藝和蝕刻 工藝形成像素電極，其中本行的像素電極通過鈍化層第二過孔與源漏電極層 的漏電極連接，下一行的像素電極通過鈍化層第一過孔與金屬電極層連接。
進一步地，步驟l中，使用磁控濺射的方法，在基板上制備一層厚度為 1000A至7000A的金屬薄膜。金屬薄膜通常使用鉬、鋁、鋁鎳合金、鉬鴒合 金、鉻、或銅等金屬，也可以使用上述幾種材料薄膜的組合。用柵電極和柵 線掩膜版通過曝光工藝和化學腐蝕工藝，在基板的一定區(qū)域上形成柵線、第 一柵電極和第二柵電極，第一柵電極和第二柵電極與柵線連接。步驟2中，利用化學汽相沉積的方法在形成柵線、第一柵電極和第二柵
電極的基板上連續(xù)沉積厚度為ioooA~600oA的柵絕緣層薄膜，并通過掩膜 曝光和干刻工藝，在第一柵電極上方形成柵絕緣層過孔。
步驟3中，利用化學汽相沉積的方法在形成柵絕緣層的基板上形成厚度 為1000A 6000A的非晶硅薄膜和厚度為1000A-6000人的n+非晶硅薄膜，
利用有源層的掩膜版通過曝光和蝕刻工藝，在第一柵電極上方形成第一非晶 硅層和第一11+非晶硅層，且使第一非晶硅層通過柵絕緣層過孔與第一柵電極
連接；與此同時，在第二柵電極上方形成第二非晶硅層和第二11+非晶硅層。 步驟4中，采用和柵電極類似的制備方法，在基板上淀積一層厚度為
100oA 700oA金屬薄膜，通常使用鉬、鋁、鋁鎳合金、鉬鴒合金、鉻、或銅
等金屬，也可以使用上述幾種材料薄膜的組合。通過掩膜版在一定區(qū)域上形 成數(shù)據線、源漏電極層和金屬電極層，包含源電極和漏電極的源漏電極層位 于第二柵電極上方，金屬電極層位于第一柵電極上方，源漏電極層的源電極
與數(shù)據線連接；采用蝕刻工藝去掉源漏電極層處暴露的第二n+非晶硅層，露 出第二非晶硅層，形成溝道區(qū)域。
步驟5中，用制備柵絕緣層和有源層類似的方法，在整個基板上沉積一
層厚度為ioooA~6oooA的鈍化層，其材料通常是氮化硅。通過鈍化層的掩 膜版，利用曝光和蝕刻工藝在金屬電極層上方位置形成鈍化層第一過孔和在 源漏電極層的漏電極的上方位置形成鈍化層第二過孔。
步驟6中，使用磁控濺射的方法在基板上形成厚度為iooA- ioooA透明 電極，常用的透明電極為氧化銦錫等，通過掩膜光刻和化學腐蝕等工藝，形 成本行的像素電極和下一行的像素電極，使本行的像素電極通過鈍化層第二 過孔與源漏電極層的漏電極連接，下一行的像素電極通過鈍化層第一過孔與 金屬電極層連接。
本發(fā)明TFT-LCD像素結構的制造方法，柵線通過薄膜二極管與下一行的 像素電極連接，薄膜二極管由第一柵電極、第一非晶硅層、第一n+非晶硅層和金屬電極層構成，利用薄膜二極管正向導通、反相截止的特點，在掃描信 號到來時，與柵線連接的第一柵電極為高電位，使第一柵電極通過第一非晶
硅層、第一 n+非晶硅層與金屬電極層導通，即由與柵線連接的第一柵電極通 過金屬電極層將高電位引入下一行的像素電極，消除了下一行的像素電極殘 留的上一幀信號，避免了在同 一畫面長時間作用下的電荷殘留造成的像素電 極之間的直流偏壓，有效的改善了影像殘留現(xiàn)象；同時與現(xiàn)有技術相比，保 證了開口率，提高了畫面品質；此外，本發(fā)明TFT-LCD像素結構在現(xiàn)有的 工藝條件下即可實施。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其 限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術 人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或 者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技
術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1、一種TFT-LCD像素結構，包括柵線、數(shù)據線、薄膜晶體管和像素電極，其中柵線通過薄膜晶體管與本行的像素電極連接，其特征在于，還包括薄膜二極管，所述柵線通過所述薄膜二極管與下一行的像素電極連接。
2、 根據權利要求1所述的TFT-LCD像素結構，其特征在于，所述薄膜 二極管包括第一柵電極，形成在基板上，且與所述柵線連接；柵絕緣層，形成在所述第一柵電極上，并覆蓋整個基板，且在第一柵電 極上方位置形成柵絕緣層過孔；第一非晶硅層，形成在所述柵絕緣層上，并通過所述柵絕緣層過孔與所述第一柵電極連接；第一n+非晶硅層，形成在所述第一非晶硅層上；金屬電極層，形成在所述第一n+非晶硅層上，位于所述第一柵電極上方； 鈍化層，形成在所述金屬電極層上，并覆蓋整個基板，且形成有使像素 電極與金屬電極層連接的鈍化層第一過孔。
3、 根據權利要求1或2所述的TFT-LCD像素結構，其特征在于，所述 薄膜晶體管包括第二柵電極，形成在基板上，且與所述柵線連接； 柵絕緣層，形成在所述第二柵電極上，并覆蓋整個基板； 第二非晶硅層，形成在所述柵絕緣層上，位于第二柵電極上方； 第二n+非晶硅層，形成在所述第二非晶硅層上；源漏電極層，形成在所述第二 n+非晶硅層上，位于第二柵電極上方，并 在源漏電極層的源電極和漏電極之間形成溝道區(qū)域；鈍化層，形成在所述源漏電極層上，并覆蓋整個基板，且形成有使像素 電極與源漏電極層的漏電極連接的鈍化層第二過孔。
4、 根據權利要求2所述的TFT-LCD像素結構，其特征在于，所述第一柵電極的材料為鉬、鋁、鋁鎳合金、鉬鴒合金、鉻或銅，或者上述材料的任一組合；所述金屬電極層的材料為鉬、鋁、鋁鎳合金、鉬鴒合金、鉻或銅， 或者上述材料的任一組合。
5、 根據權利要求3所述的TFT-LCD像素結構，其特征在于，所述鈍化 層的材料是氮化硅。
6、 根據權利要求3所述的TFT-LCD像素結構，其特征在于，所述像素 電極的材料為氧化銦錫。
7、 一種TFT-LCD像素結構的制造方法，其特征在于，包括步驟1、在基板上沉積金屬薄膜，通過光刻工藝和蝕刻工藝形成柵線、 第一柵電極和第二柵電極，所述第一柵電極和第二柵電極與所述柵線連接；步驟2、在完成步驟1的基板上沉積柵絕緣層，通過光刻工藝和干刻工 藝在第 一柵電極上方位置形成柵絕緣層過孔；步驟3、在完成步驟2的基板上連續(xù)沉積非晶硅薄膜和n+非晶硅薄膜， 通過光刻工藝和蝕刻工藝在第一柵電極上方形成第一非晶硅層和第一 n+非 晶硅層，且使所述第一非晶硅層通過所述柵絕緣層過孔與第一柵電極連接； 在第二柵電極上方形成第二非晶硅層和第二 n+非晶硅層；步驟4、在完成步驟3的基板上沉積金屬薄膜，通過光刻工藝和蝕刻工 藝形成數(shù)據線、金屬電極層和源漏電極層，所述源漏電極層的源電極與數(shù)據 線連接；其中金屬電極層位于第一柵電極上方，包含源電極和漏電極的源漏 電極層位于第二柵電極上方，同時蝕刻掉源漏電極層處暴露的第二11+非晶硅 層，形成溝道區(qū)域；步驟5、在完成步驟4的基板上沉積鈍化層，通過光刻工藝和蝕刻工藝 在金屬電極層上方位置形成鈍化層第一過孔，在源漏電極層的漏電極上方位 置形成鈍化層第二過孔；步驟6、在完成步驟5的基板上沉積像素電極層，通過光刻工藝和蝕刻 工藝形成像素電極，其中本行的像素電極通過鈍化層第二過孔與所述源漏電極層的漏電極連接，下一行的像素電極通過鈍化層第 一過孔與所述金屬電極 層連接。
8、 根據權利要求7所述的TFT-LCD像素結構的制造方法，其特征在于， 所述步驟1和步驟4中沉積的金屬薄膜的材料為鉬、鋁、鋁鎳合金、鉬鎢合 金、鉻或銅，或者上述材料的任一組合。
9、 根據權利要求7所述的TFT-LCD像素結構的制造方法，其特征在于， 所述步驟5中沉積的鈍化層的材料為氮化硅。
10、 根據權利要求7所述的TFT-LCD像素結構的制造方法，其特征在 于，所述步驟6中沉積的像素電極層的材料為氧化銦錫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種TFT-LCD像素結構及其制造方法，其中像素結構包括柵線、數(shù)據線、薄膜晶體管和像素電極，其中柵線通過薄膜晶體管與本行的像素電極連接，還包括薄膜二極管，所述柵線通過所述薄膜二極管與下一行的像素電極連接；制造方法包括在基板上形成柵線、第一柵電極和第二柵電極；形成柵絕緣層，并形成柵絕緣層過孔；形成第一非晶硅層、第一n⁺非晶硅層、第二非晶硅層和第二n⁺非晶硅層；形成數(shù)據線、金屬電極層和源漏電極層；沉積鈍化層；形成像素電極。本發(fā)明提出的TFT-LCD像素結構及其制造方法，有效的改善了影像殘留現(xiàn)象；同時與現(xiàn)有技術相比，保證了開口率，提高了畫面品質。
文檔編號G02F1/1362GK101424848SQ20071017646
公開日2009年5月6日 申請日期2007年10月29日 優(yōu)先權日2007年10月29日
發(fā)明者彭志龍 申請人:北京京東方光電科技有限公司