專利名稱：基于多晶硅薄膜晶體管的場序彩色液晶顯示器的制作方法
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。
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(yīng)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。TFTLCD有著巨大的成熟的工業(yè)基礎(chǔ)。對于LCD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?；诓噬?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(dǎo)晶化法制備，該方法包括 以等離子體化學(xué)氣相沉積二氧化硅到玻璃襯底上，再以低壓化學(xué)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(dǎo)線窗口，在誘導(dǎo)線處形成薄的化學(xué)氧化層；在二氧化硅層和化學(xué)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(dǎo)線窗口，在誘導(dǎo)線處形成薄的化學(xué)氧化層；在二氧化硅層和化學(xué)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(yīng)掃描線數(shù)量對應(yīng)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(yīng)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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"on) ； 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> 0.99rD Tms > 461■纖.............(3)當圖像處于保持狀態(tài)時，它需要F傘^ V 0,95Fo-< *^9.5...........&，τ徽 <Rm <Tmiy(MCs...........(5)
19 ST /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(yīng)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。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有源矩陣背板，其中像素尺寸為200X 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。
3.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溝道寬/長比至少為 O. 5。
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。
5.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。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有源矩陣背板，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有源矩陣背板，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。
8.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。
9.根據(jù)權(quán)利要求8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(dǎo)晶化法制備，該方法包括 以等離子體化學(xué)氣相沉積二氧化硅到玻璃襯底上，再以低壓化學(xué)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(dǎo)線窗口，在誘導(dǎo)線處形成薄的化學(xué)氧化層； 在二氧化硅層和化學(xué)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。
10.一種制造根據(jù)權(quán)利要求I所述的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(dǎo)線窗口，在誘導(dǎo)線處形成薄的化學(xué)氧化層； 在二氧化硅層和化學(xué)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； 形成數(shù)據(jù)線和掃描線。
全文摘要
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0.06；掃描線；數(shù)據(jù)線。還提供了一種場序彩色液晶顯示器的有源矩陣背板的制造方法。
文檔編號H01L21/77GK102955307SQ20121005130
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