專利名稱：一種液晶顯示器的有源矩陣背板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場序彩色液晶顯示器，尤其涉及一種基于多晶硅薄膜晶體管的場序彩色液晶顯示器的有源矩陣背板。
背景技術(shù)：
對于高分辨率的平板顯示器，薄膜晶體管是必須的。液晶顯示器是所有平板顯示技術(shù)中的主流。TFT-LCD技術(shù)具有廣闊的應用領(lǐng)域，從手提電話、數(shù)碼相機這類小型消費產(chǎn)品到臺式計算機顯示器和電視機等大型顯示器。TFTIXD有著巨大的成熟的工業(yè)基礎(chǔ)。對于IXD顯示器，特別是便攜型，高發(fā)光效率低 能耗成為研究重點。對于高對比度、高分辨率、高色真、運動成像清晰的高清晰顯示器場序彩色(FSC)技術(shù)是極佳的選擇。這種基于DLP和LCoS的顯示器已經(jīng)成功的進入市場。基于彩色膜(CF)技術(shù)的IXD，需要如圖I (a)所示的紅、綠和藍色子像素。在這種結(jié)構(gòu)中，高光效和高色真不能共存。高色真通常需要厚的彩膜，而其透光效率較差。即使犧牲色真，基于彩膜(CF)的顯示器透光效率仍較差。即使在最好的情況下，仍只有不到10%的背光可以利用。因此，基于RGB子像素結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有的工藝條件下很難改善分辨率。場序彩色LCD同時利用脈沖彩色LED背光和液晶單元在每個象素，每個時間序列上重現(xiàn)紅，綠和藍色，并無需微型彩色膜。像素結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示。這種方法因為沒有彩色膜吸收的背光，所以可以實現(xiàn)高亮度顯示。場序彩色顯示器的像素數(shù)量僅有帶有CF顯示器的三分之一。因此，場序彩色IXD在同一分辨率上有比帶濾色鏡顯示器更高的開口率(AR)且使用同樣的技術(shù)它可以實現(xiàn)高于3倍的分辨率。因此FSC-IXD是一個重要的綠色環(huán)保技術(shù)。FSC-IXD的一個重要問題是色分離。為了解決色分離，需要采更高的幀頻率，例如以90HZ代替原來的60HZ。

發(fā)明內(nèi)容
因此為實現(xiàn)FSC，快速的IXD模式連同基于TFT面板的快速電子選址是不可缺少的。因此本發(fā)明提供一種采用高遷移率的多晶硅TFT的場序彩色液晶顯示器(FSC-LCD)，其采用多晶硅TFT在TFT基板上進行數(shù)據(jù)快速加載。本發(fā)明提供了一種場序彩色液晶顯示器的有源矩陣背板，包括基板；基板上的多晶硅薄膜晶體管，該薄膜晶體管的溝道寬/長比至少為O. 06 ;掃描線；數(shù)據(jù)線。根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣背板中，像素尺寸為200 X 200 μ m,掃描線和數(shù)據(jù)線的寬度為12 μ m,同一層之間的圖形的最小間隔是5 μ m,并且不同的圖形間的最小間隔是2 μ m。根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣背板中，其中多晶硅薄膜晶體管的溝道寬/長比至少為O. 5。根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣背板中，其中多晶硅薄膜晶體管具有兩個分隔開的柵極，薄膜晶體管的溝道寬/長比為24 μ m/5 μ mX 2。根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣背板中，還包括像素電容，像素電容由在和掃描線不同層的數(shù)據(jù)線間的電容、掃描線和在其上的LC間的電容、尋址薄膜晶體管間的電容組成。根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣背板中，其中數(shù)據(jù)線和掃描線間絕緣材料的厚度為 O.6 μ m, LC單元的厚度為5 μ m。根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣背板中，其中所述液晶顯示器為QVGA液晶顯示器，VGA液晶顯示器、XGA液晶顯示器或SXGA液晶顯示器。根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣背板中，其中多晶硅薄膜晶體管的有源層為連續(xù)帶狀區(qū)域多晶硅薄膜。根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣背板中，其中所述多晶硅薄膜晶體管的有源層由掩膜金屬誘導晶化法制備，該方法包括以等離子體化學氣相沉積二氧化硅到玻璃襯底上，再以低壓化學氣相沉積非晶硅
薄膜；在非晶硅薄膜表面形成納米二氧化硅層，通過光刻工藝形成誘導線窗口，在誘導線處形成薄的化學氧化層；在二氧化硅層和化學氧化層上濺射一層7-14埃的鎳硅氧化物，高溫退火將非晶硅全部晶化。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供一種制造有源矩陣背板的方法，包括在基板上沉積非晶硅薄膜；在非晶硅薄膜表面形成納米二氧化硅層，通過光刻工藝形成誘導線窗口，在誘導線處形成薄的化學氧化層；在二氧化硅層和化學氧化層上濺射一層7-14埃的鎳硅氧化物，高溫退火將非晶硅全部晶化，形成多晶硅層；以該多晶硅層作為有源層，制造多晶硅薄膜晶體管；形成數(shù)據(jù)線和掃描線。


以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明，其中圖I傳統(tǒng)的帶彩色濾光片LCD (a)以及場序彩色LCD (b)橫截面圖；傳統(tǒng)的帶彩色濾光片LCD (c)以及場序彩色LCD (d)像素分布圖；圖2示出了 QVGA帶濾色膜的IXD (a)以及場序彩色IXD (b)的驅(qū)動原理；圖3為5 μ m工藝的設(shè)計結(jié)構(gòu)概要圖；圖4為a-Si:H TFT和P-Si TFT在5 μ m以及10 μ m制備工藝中，根據(jù)相應掃描線數(shù)量對應的開口率(AR)；圖5外加電壓與LC電容的功能函數(shù)；圖6為在充電時LC的時間特性；圖7為在保持過程中LC的反應時間；圖8為FSC-LCD.像素電路的結(jié)構(gòu)；圖9為在一個像素上與掃描線相關(guān)的電容；圖10為一個像素上與數(shù)據(jù)線有關(guān)的電容；圖11為3英寸QVGA TFT有源驅(qū)動背板布局；圖12是通過麗IC方法制備的多晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為Tof-SMS測量得到的CZD和MILC所得多晶硅中鎳的含量和分布；圖14為FSC-IXD有源陣列的制作過程；
圖15 (a) 3英寸QVGA有源陣列面板的光學顯微鏡照片(b)為一個像素區(qū)域的放大照片。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細描述。FSC IXD的工作原理是在顯示時間順序里顯示紅色、綠色和藍色(RGB)子幀。如果幀頻率足夠快，人的眼睛將整合視場并且觀察者將會看到圖像的真實色彩。RGB子幀的實現(xiàn)通過被獨立控制的RGB LED背光燈。通過控制子幀的灰階，可以實現(xiàn)全彩顯示，其色彩飽和度通常好于濾色膜(CF)型顯示器。在相同的幀速率下，F(xiàn)SC-IXD的分幀速率是傳統(tǒng)的CF IXD的三倍。然而，為減少色分離，更高的子幀速率將會被使用。圖2(b)展示了 FSC-LCD的驅(qū)動結(jié)構(gòu)原理。對于一個90HZ幀速的QVGA顯示器，一幀的持續(xù)時間約為11. Ims0所以一個子幀的持續(xù)時間僅為
3.7ms。假設(shè)IXD的快速反應時間為I. 7ms并且LED最小啟動周期占30%，留給數(shù)據(jù)加載的 時間只有l(wèi)ms，如圖2(b)所示。對于具有相同分辨率的彩色濾色膜LCD，相同的幀速率和數(shù)據(jù)加載，液晶驅(qū)動和LED照明可以發(fā)生在相同時間，如圖2(a)所示。這就意味著在相同分辨率下FSC-IXD的加載時間僅為CF IXD的十分之一。因此快速數(shù)據(jù)加載是FSC-IXD的重要問題，這就意味著場效應遷移率為 lcm2/VS的非晶硅TFT不能滿足使用需要。具有高場效應遷移率的多晶硅TFT成為FSC-IXD的關(guān)鍵。TFT像素的設(shè)計下面分析在AM FSC-IXD對像素TFT的要求是什么。Vd為加在數(shù)據(jù)線上的電壓，像素上的電壓電平作為時間(t)的函數(shù)，大約描述為以下等式Vwrite = VD(l-e_t/Ton) ； τ on = RonCs..................⑴Vhold = VDe_t/Toff ； τ on = RoffCs..................(2)Ron和Rtjff分別為TFT的“開”和“關(guān)”狀態(tài)時的TFT的溝道電阻。Vwrite和Vhtjld分別指像素電極在充電過程和維持過程的電壓。當圖像寫給LC時，它需要Vsimal >- 039￥o ^ Tmmtg > 4.δΓ- ............P)當圖像處于保持狀態(tài)時，它需要
_7] vSignaS ^^^ ^9i5-...............WSo54 Rm < Tmy(_6Cs...........￠5)
19 5Γ /v WSTioms..............(6)Vsignal是像素電極上的圖像電壓，Twriting是編寫圖像的時間，Ttolding是維持圖像的時間，在顯示標準里，這是一個典型的幀周期。在目前的設(shè)計中，AMCS-IXD顯示中Cs是
I.OpF0如之前所提到的，每個子幀的極限時間僅有3. 7ms。所以維持時間為3. 7ms, Roff應該為 Roff > 19. 5Tholding/Cs = 7. 2 X IO10 Ω在相同的幀速率下，色彩序列LCD被驅(qū)動的速度是傳統(tǒng)LCD的3倍。編寫時間僅有Ims左右，所以相對于傳統(tǒng)的LCD，它需要更小的Rm。對于尋址TFT，它工作的線狀區(qū)域，
漏電流(Id)獲得通過
權(quán)利要求
1.一種場序彩色QVGA液晶顯示器的有源矩陣背板，包括 基板； 基板上的多晶硅薄膜晶體管，該多晶硅薄膜晶體管具有兩個分隔開的柵極，薄膜晶體管的溝道寬/長比為24 μ m/5 μ mX 2，柵極絕緣層為厚度為50納米的低溫氧化物； 掃描線，寬度為12 μ m,厚度為200納米，由鋁制成； 數(shù)據(jù)線，寬度為12μηι; 掃描線與數(shù)據(jù)線之間的間隔物，由氧化物制成，厚度為120納米。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有源矩陣背板，其中同一層之間的圖形的最小間隔是5μπι，并且不同的圖形間的最小間隔是2 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有源矩陣背板，還包括像素電容，像素電容由在和掃描線不同層的數(shù)據(jù)線間的電容、掃描線和在其上的LC間的電容、尋址薄膜晶體管間的電容組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有源矩陣背板，其中多晶硅薄膜晶體管的有源層為連續(xù)帶狀區(qū)域多晶硅薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有源矩陣背板，其中所述多晶硅薄膜晶體管的有源層由掩膜金屬誘導晶化法制備，該方法包括 步驟I)以等離子體化學氣相沉積二氧化硅到襯底上，再以低壓化學氣相沉積非晶硅薄膜； 步驟2)在非晶硅薄膜表面形成納米二氧化硅層，通過光刻工藝形成誘導線窗口，在誘導線處形成薄的化學氧化層； 步驟3)在二氧化硅層和化學氧化層上濺射一層7-14埃的鎳硅氧化物，高溫退火將非晶娃全部晶化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有源矩陣背板，其中步驟2)中誘導線處的化學氧化層，厚度為l_2nm，通過將表面潔凈的非晶硅浸入H2SO4和H2O2的混合溶液在120°C下浸泡而形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有源矩陣背板，其中步驟2)中納米二氧化硅層的厚度為3-6納米。
8.—種制造根據(jù)權(quán)利要求I所述的QVGA有源矩陣背板的方法，包括 在基板上沉積非晶硅薄膜； 在非晶硅薄膜表面形成納米二氧化硅層，通過光刻工藝形成誘導線窗口，在誘導線處形成薄的化學氧化層； 在二氧化硅層和化學氧化層上濺射一層7-14埃的鎳硅氧化物，高溫退火將非晶硅全部晶化，形成多晶娃層； 以該多晶硅層作為有源層，制造多晶硅薄膜晶體管，使該多晶硅薄膜晶體管具有兩個分隔開的柵極，薄膜晶體管的溝道寬/長比為24 μ m/5 μ mX 2 ; 形成數(shù)據(jù)線和掃描線，其中掃描線的寬度為12 μ m,由鋁制成，數(shù)據(jù)線寬度為12 μ m，且掃描線與數(shù)據(jù)線之間的間隔物由氧化物制成，厚度為50納米。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其中誘導線處的化學氧化層的厚度為l-2nm，通過將表面潔凈的非晶硅浸入H2SO4和H2O2的混合溶液在120°C下浸泡而形成。
10.一種場序彩色QVGA液晶顯示器，包括如權(quán)利要求I所述的有源矩陣背板。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種場序彩色QVGA液晶顯示器的有源矩陣背板，包括基板；基板上的多晶硅薄膜晶體管，該多晶硅薄膜晶體管具有兩個分隔開的柵極，薄膜晶體管的溝道寬/長比為24μm/5μm×2，柵極絕緣層為厚度為50納米的低溫氧化物；掃描線，寬度為12μm，厚度為200納米，由鋁制成；數(shù)據(jù)線，寬度為12μm；掃描線與數(shù)據(jù)線之間的間隔物，由氧化物制成，厚度為120納米。
文檔編號H01L27/12GK102956648SQ20121005124
公開日2013年3月6日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者趙淑云, 郭海成, 王文 申請人:廣東中顯科技有限公司