CN100421257C - 一种tft lcd阵列基板结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TFT LCD阵列基板结构，包括：基板；栅电极扫描线和栅电极；栅电极绝缘层；有源层；数据扫描线、源电极和漏电极、挡光条和公共电极；形成在数据扫描线、源电极和漏电极、信号金属层挡光条和信号金属层公共电极上的钝化层；像素电极；形成在钝化层上的纵向连接线，通过信号金属层挡光条上的过孔将挡光条纵向连接起来；形成在钝化层上的横向连接线，通过公共电极上的过孔将公共电极横向连接起来。本发明同时公开了该TFT LCD阵列基板结构的制造方法。本发明网状的公共电极结构可以增大公用存储电容和提高开口率，方便TFT的维修和不良率的降低，同时也可以提高TFT LCD的显示品质。

Description

一种TFT LCD阵列基板结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)，尤其涉及薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)阵列基板结构及其制造方法。

背景技术

TFT LCD因其体积小，功耗低、无辐射等特点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。TFT LCD器件是由阵列玻璃基板和彩膜玻璃基板对盒而形成的。

图1至图2E所示是现有技术的一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板俯视图及各部分的截面图。如图所示，该现有技术的阵列基板主要包括：基板，在基板形成的栅极扫描线1和栅电极2；在栅电极上形成的栅电极绝缘层4和有源层3；在有源层上形成的信号扫描线5、源电极6和漏电极7；在信号扫描线及一体源电极和漏电极上覆盖钝化层8，钝化层8在漏电极上方有钝化层过孔9；透明像素电极(ITO电极)10通过钝化层过孔9与漏电极连接。此外，该阵列结构还包括栅极金属层挡光条12和与其一体栅极金属层公共电极13。该结构采用公用电极作为存储电容。其中，在基板上沉积一层栅金属层时候，通过一次光刻，形成栅极扫描线1和栅电极2、栅极金属层挡光条12和与其一体栅极金属层公共电极13。

该结构典型工艺技术是5-Mask工艺。其主要工艺步骤分为五步：

形成栅极扫描线、栅电极、挡光条和公共电极，如图3所示；

形成栅电极绝缘层和有源层；

形成源、漏电极以及信号扫描线；

形成钝化保护层；

形成像素电极。

每一步骤都包括薄膜沉积、光刻以及腐蚀三个主要工艺。此种结构及工艺方法形成的公共存储电容正对着的两层分别是栅极金属和透明像素电极金属，中间靠栅电极绝缘层和钝化层隔离。通常为了增大公共存储电容都是采用增大栅极金属的面积的方法，这样就减少了开口率。另外，由于挡光条与TFT的栅极距离较近，生产工艺中挡光条对薄膜晶体管栅极区域存在尖端放电而形成的不良。再者，挡光条还能够在一定程度上屏蔽信号线传输信号时对像素区造成的影响。

图4为是现有技术栅极金属层公共电极的结构示意图，此种结构的栅极金属层公共电极线上只要一处出现不良，就使得公共电极上的公共电压无法加载，从而导致整条公用电极线失效而导致亮线不良的产生，并且难以维修。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构及其制造方法，其可以增大公用存储电容和提高开口率，方便TFT的维修和不良率的降低；同时也可以提高薄膜晶体管液晶显示器的显示品质。

为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，

包括：

一基板；

一栅电极扫描线和栅电极，形成在所述的基板之上；

一栅电极绝缘层，形成在所述的栅电极扫描线和栅电极之上；

一有源层，形成在所述栅电极绝缘层之上；

一数据扫描线、源电极和漏电极、信号金属层挡光条和信号金属层公共电极，形成在所述栅绝缘层上，其中源电极和漏电极部分搭接到所述的有源层上；

一钝化层，形成在数据扫描线、源电极和漏电极、信号金属层挡光条和信号金属层公共电极上，并在漏电极、信号金属层挡光条和信号金属层公共电极上形成过孔；

一像素电极，形成在钝化层上，并通过所述漏电极上的过孔与漏电极连接；

一纵向连接线，形成在钝化层上，通过所述信号金属层挡光条上的过孔将挡光条纵向连接起来；

一横向连接线，形成在钝化层上，通过所述信号金属层公共电极上的过孔将公共电极横向连接起来。

其中，所述栅电极扫描线、栅电极、数据扫描线、源电极、漏电极、信号金属层挡光条或信号金属层公共电极由铝、铬、钨、钽、钛、钼、铝镍合金之一或任意组合构成的，其结构为单层膜或复合膜。所述信号金属层挡光条位于像素电极两侧且平行于数据扫描线。所述数据扫描线、源电极、漏电极、信号金属层挡光条或信号金属层公共电极为同一光刻工艺中完成制作具有相同材料的部分。所述信号金属层公共电极和信号金属层挡光条为一体相连结构。所述纵向连接线、横向连接线和像素电极为同一光刻工艺中完成制作的具有相同材料的部分。所述纵向连接线、横向连接线和像素电极的材料为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。

为了实现上述目的，本发明同时提供一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构的制造方法，包括：

步骤1，在玻璃基板上沉积栅金属薄膜，通过光刻和腐蚀工艺，形成栅电极扫描线和栅电极；

步骤2，在完成步骤1的基板上沉积栅电极绝缘层薄膜和非晶硅薄膜，通过光刻和腐蚀工艺，形成硅岛；

步骤3，在完成步骤2的基板上沉积一层金属薄膜，通过光刻和腐蚀工艺，形成数据扫描线、源电极、漏电极、信号金属层公共电极和信号金属层挡光条；

步骤4，在完成步骤3的基板上沉积一层钝化层，通过光刻和腐蚀工艺，形成漏极部分的钝化层过孔、信号金属层公用电极钝化层过孔和信号金属层挡光条钝化层过孔；

步骤5，在完成步骤4的基板上沉积一层透明导电薄膜，通过光刻和腐蚀工艺，形成像素电极、连接信号金属层公共电极的引线和连接信号金属层挡光条的引线。

与现有技术相比，本发明将信号金属层公共电极与信号金属层挡光条的复合式储存电容结构在信号层金属形成，减小了金属层与透明电极的距离，从而增大了存储电容。这样就可以相应的减少公共存储电容和挡光条的线宽即可以达到传统的存储电容设计的大小要求，从而提高了像素的开口率。

另外，本发明通过透明电极和信号层金属公共电极过孔、信号金属层挡光条过孔把所有复合式公用存储电容以网状式互联，使得每个像素区的复合式公用存储电容与相邻的像素区有三个接触点，只要三个接触点中有一个正常连接，就可以保证整个像素区的存储电容可以正常使用。这样就减少了因生产工艺出现异常而导致的公用电极不良。而且在TFT的维修工艺中，用激光切割复合式公用存储电容与相邻的像素区中三个接触点的任何一个或者两个，都不会影响到公用存储电容的正常使用功能，这就为TFT的维修提供了更多方法上的选择，从而提高了产品的良率。

再者，本发明信号层金属挡光条与信号线在同一层金属中形成并且与信号线平行，而栅极金属层挡光条位于信号线下部。信号层金属挡光条可以更好的屏蔽信号线对像素区的影响。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步更为详细地说明。

附图说明

图1是现有技术TFT LCD阵列基板结构俯视图；

图2A是图1中A-A部分横截面图；

图2B是图1中B-B部分横截面图；

图2C是图1中C-C部分横截面图；

图2D是图1中D-D部分横截面图；

图2E是图1中E-E部分横截面图；

图3是现有技术第一个掩模版工艺后栅极和公共存储电极结构；

图4是现有技术栅极金属层公共电极的结构示意图；

图5是本发明TFT LCD阵列基板结构俯视图；

图6A是图5中F-F部分横截面图；

图6B是图5中G-G部分横截面图；

图6C是图5中H-H部分横截面图；

图6D是图5中I-I部分横截面图；

图6E是图5中J-J部分横截面图；

图7是本发明信号层金属光刻掩模版图样；

图8是本发明信号层复合式公共存储电容电极互联结构；

图9是本发明网状结构信号金属层公共电极结构示意图。

图中标记：1、栅极扫描线；2、栅电极；3、有源层；4、栅电极绝缘层；5、信号扫描线；6、源电极；7、漏电极；8、钝化层；9、钝化层过孔；10、透明像素电极；11、透明电极空余部；12、栅极金属层挡光条、13、栅极金属层公共电极；14、信号金属层挡光条；15、信号金属层公用电极；16、信号金属层公用电极钝化层过孔；17、连接公共电极和挡光条的透明像素引线；18、信号层金属挡光条钝化层过孔。

具体实施方式

下面结合附图说明和首选具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

图5至图6E给除了本发明TFT LCD阵列基板的结构示意图。如图5所示，本TFT LCD的阵列基板上有一组栅极扫描线1、与栅极扫描线1平行的信号金属层公共电极15，以及与之垂直的一组数据扫描线5、信号金属层挡光条14。相邻的栅极扫描线1和数据扫描线5定义了像素区域。每一个像素包含有一个薄膜晶体管开关器件、透明像素电极10、两道信号金属层挡光条14和部分信号金属层公共电极15。如图6A所示，薄膜晶体管开关器件由栅电极2、栅电极绝缘层4、有源层3、以及源电极6和漏电极7组成。透明像素电极10通过钝化层的过孔9与薄膜晶体管的漏电极7相连接。数据扫描线5、信号金属层公用电极15和信号金属层挡光条14通过一次光刻工艺完成，其中金属层公用电极15和信号金属层挡光条14呈一体结构。如图6A和6B所示，信号金属层公共电极15之间在信号金属层公用电极钝化层过孔16通过连接公共电极和挡光条的透明像素引线17相连接，信号金属层挡光条14与之上部的信号金属层公用电极15在信号层金属挡光条钝化层过孔18，通过连接公共电极和挡光条的透明像素引线相连接。于是每个像素的信号金属层公用电极与信号金属层挡光条所形成的复合式存储电容通过横向和纵向的相互连接形成了网状结构。连接公共电极和挡光条的透明像素引线17和透明像素电极10是在同一掩模版工艺过程中实现的。钝化层是在完成数据扫描线5、信号金属层公用电极15和信号金属层挡光条14图案之后，透明像素电极层沉积之前进行掩模和光刻工艺。

上述结构的TFT LCD阵列基板可以通过下面的方法制造完成。

首先，使用磁控溅射方法，在玻璃基板上制备一层厚度在至

的栅金属薄膜。栅金属材料通常使用钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬、或铜等金属。也可以使用上述几种材料薄膜的组合。用栅极掩模版通过曝光工艺和化学腐蚀工艺，在玻璃基板的一定区域上形成栅极扫描线1和栅电极2的图案。

然后，利用化学汽相沉积的方法在完成栅极扫描线1和栅电极2图案的阵列基板上连续淀积

到

的栅电极绝缘层薄膜(栅电极绝缘层4)和

到

的非晶硅薄膜(有源层3)。栅电极绝缘层材料通常是氮化硅，也可以使用氧化硅和氮氧化硅等。用有源层的掩模版进行曝光后对非晶硅进行刻蚀，形成硅岛3。而栅金属和非晶硅薄膜之间的栅电极绝缘层4起到阻挡刻蚀的作用。

接下来，采用和栅金属类似的制备方法，在阵列基板上淀积一层类似于栅金属的厚度在

到

金属薄膜。如图5所示，通过源、漏电极的掩模版在一定区域形成数据扫描线5、源电极6、漏电极7、信号金属层公用电极15和信号金属层挡光条14。源极5和漏极6分别与有源层3的两端相接触，如图6A所示。

随后，来用和制备栅电极绝缘层以及有源层相类似的方法，在整个阵列基板上沉积一层厚度在

到的钝化层8。其材料通常是氮化硅。如图6A和图6B所示，栅极扫描线1上面覆盖相同厚度的栅电极绝缘层4和钝化层8；数据扫描线5、源电极6、漏电极7、信号金属层公用电极15和信号金属层挡光条14上覆盖相同厚度的钝化层8。通过钝化层的掩模版，利用曝光和刻蚀工艺形成漏极部分的钝化层过孔9、信号金属层公用电极钝化层过孔16和信号金属层挡光条钝化层过孔18，如图5、图6C、图6D和图6E所示。

最后，使用透明电极的掩模版，通过上述相同的工艺步骤，形成像素电极10和连接公共电极和挡光条的透明像素引线17。常用的透明像素电极为ITO，厚度在

至

之间。

本发明的阵列结构及制造方法同现有技术相比有以下两个主要特征：利用信号层金属形成公用电极和挡光条的复合式存储电容结构；利用透明像素电极把相邻的复合式结构连接起来形成网状结构。

根据电容的计算公式：

C＝(ξ*S)/D

C：电容大小

ξ：绝缘层的介电常数

S：两层金属的正对面积

D：两正对金属之间的距离

栅极层金属存储电容＝(ξ*S)/(栅电极绝缘层+钝化绝缘层)

信号层金属存储电容＝(ξ*S)/(钝化绝缘层)

本发明由于数据扫描线5、源电极6、漏电极7及信号金属层公用电极15和信号金属层挡光条14组成的复合式储存电容结构在一次掩模中形成，如图7所示，为形成上述部分的掩模板图样，与目前主流的公共电极和挡光条的复合式储存电容结构在栅极电极金属层相比，减小了金属层与透明电极的距离，从而增大了存储电容。这样就可以相应的减少公共存储电容和挡光条的线宽即可以达到传统的存储电容设计的大小要求，从而可以在一定程度上提高了像素的开口率。

图8和图9说明了各个复合式公用存储电容的连接方式(省略了像素区的TFT开关和透明像素电极)。通过透明像素电极和信号金属层公共电极过孔、信号金属层挡光条钝化层过孔把所有复合式公用存储电容以网状式互联，使得每个像素区的复合式公用存储电容与相邻的像素区有三个接触点，只要三个接触点中有一个正常连接，就可以保证整个像素区的存储电容可以正常使用。这样就减少了因生产工艺出现异常而导致的公用电极不良。由于像素透明电极与连接复合式公用存储电容的透明电极之间可以形成残留类不良，在薄膜晶体管的维修工艺中，用激光切割复合式公用存储电容与相邻的像素区中三个接触点的任何一个或者两个，都不会影响到公用存储电容的正常使用功能，这就为TFT的维修提供了更多方法上的选择，从而提高了产品的良率。

此外，信号层金属挡光条与信号线在同一层金属中形成并且与信号线平行，而栅极金属层挡光条位于信号线下部，信号层金属挡光条可以更好的屏蔽信号线对像素区的影响。

以上所提出实施例为一种实现方法，也可以有其它的实现方法，通过选择不同的材料或材料组合完成。如在具有信号层金属的公共电极和挡光条的复合式结构上面，复合式的结构显然可以有各种修改和变化。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当按照需要可使用不同材料和设备实现之，即可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1. 一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，其特征在于，包括：

一基板；

一栅电极扫描线和栅电极，形成在所述的基板之上；

一栅电极绝缘层，形成在所述的栅电极扫描线和栅电极之上；

一有源层，形成在所述栅电极绝缘层之上；

一数据扫描线、源电极和漏电极、信号金属层挡光条和信号金属层公共电极，形成在所述栅电极绝缘层上，其中源电极和漏电极部分搭接到所述的有源层上；

一钝化层，形成在数据扫描线、源电极和漏电极、信号金属层挡光条和信号金属层公共电极上，并在漏电极、信号金属层挡光条和信号金属层公共电极上形成过孔；

一像素电极，形成在钝化层上，并通过所述漏电极上的过孔与漏电极连接；

一纵向连接线，形成在钝化层上，通过所述信号金属层挡光条上的过孔将挡光条纵向连接起来；

一横向连接线，形成在钝化层上，通过所述信号金属层公共电极上的过孔将公共电极横向连接起来。

2. 根据权利要求1所述的基板结构，其特征在于：所述栅电极扫描线、栅电极、数据扫描线、源电极、漏电极、信号金属层挡光条或信号金属层公共电极由铝、铬、钨、钽、钛、钼、铝镍合金之一或任意组合构成的，其结构为单层膜或复合膜。

3. 根据权利要求1或2所述的基板结构，其特征在于：所述信号金属层挡光条位于像素电极两侧且平行于数据扫描线。

4. 根据权利要求1所述的基板结构，其特征在于：所述数据扫描线、源电极、漏电极、信号金属层挡光条或信号金属层公共电极为同一光刻工艺中完成制作的具有相同材料的部分。

5. 根据权利要求1所述的基板结构，其特征在于：所述信号金属层公共电极和信号金属层挡光条为一体相连结构。

6. 根据权利要求1所述的基板结构，其特征在于：所述纵向连接线、横向连接线和像素电极为同一光刻工艺中完成制作的具有相同材料的部分。

7. 根据权利要求6所述的基板结构，其特征在于：所述纵向连接线、横向连接线和像素电极的材料为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。

8. 一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构的制造方法，其特征在于，包括：

步骤1，在玻璃基板上沉积栅金属薄膜，通过光刻和腐蚀工艺，形成栅电极扫描线和栅电极；

步骤2，在完成步骤1的基板上沉积栅电极绝缘层薄膜和非晶硅薄膜，通过光刻和腐蚀工艺，形成硅岛；

步骤3，在完成步骤2的基板上沉积一层金属薄膜，通过光刻和腐蚀工艺，形成数据扫描线、源电极、漏电极、信号金属层公共电极和信号金属层挡光条；

步骤4，在完成步骤3的基板上沉积一层钝化层，通过光刻和腐蚀工艺，形成漏极部分的钝化层过孔、信号金属层公用电极钝化层过孔和信号金属层挡光条钝化层过孔；

步骤5，在完成步骤4的基板上沉积一层透明导电薄膜，通过光刻和腐蚀工艺，形成像素电极、连接信号金属层公共电极的引线和连接信号金属层挡光条的引线。

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