CN101387799A - 液晶显示器基板、液晶显示器及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液晶显示器基板，包括：基板；栅线和栅电极；栅绝缘层；有源层；电阻接触层；源漏电极及数据线；其中数据线与栅线交叉定义一像素区域；钝化层，形成在源漏电极及数据线上方，并且在源漏电极的源极上方形成有接触孔；黑矩阵层，形成在像素区域之外的区域；树脂层，形成在像素区域的钝化层上并露出钝化层上的接触孔；像素电极，形成在树脂层上，并通过接触孔与源漏电极的源极连接。本发明同时公开一种液晶显示器基板的制造方法。本发明同时还公开了一种液晶显示器及其制造方法。本发明通过改变以往的CF－on－TFT技术中CF的涂布形态以及涂布工艺，实现抑制液晶显示器的导通不良，提高工艺可靠性，改善TFT基板显示特性。

Description

液晶显示器基板、液晶显示器及制造方法

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器，特别是涉及在薄膜晶体管的阵列基板一侧形成彩色滤光层的液晶显示器用基板及采用该基板的液晶显示器及制造方法。

背景技术

现有技术中，把薄膜晶体管(Thin Film Transistor；TFT)作为开关元件使用的有源矩阵型液晶显示装置(Liquid Crys tal Display；LCD)，提出了反参差型等TFT-LCD。近年来，为了实现宽开口率，也提出使用在形成TFT等开关元件的阵列基板一侧形成彩色滤光层(Color Filter；CF)(或称CF-on-TFT)结构的LCD。在这样的CF-on-TFT结构的基板上，通常直接将涂布树脂的彩色滤光层及其保护层(OC)刻蚀掉来形成开关元件在TFT处和存储电容处的接触孔。

图1是现有技术CF-on-TFT构造的LCD像素区域的俯视图，图2是图1的A-A’处剖视图。如图2和图1所示，TFT基板10一侧具体为首先在玻璃基板11上形成栅线或栅电极12。再在其上形成绝缘的栅绝缘层13，隔着栅绝缘层13与栅线交叉形成数据线16。由栅线12和数据线16划分的区域形成像素区域。并且，在栅线12和数据线16的交叉位置附近形成TFT23。

TFT23具有由数据线金属层和电阻接触层15构成的漏极26以及源极27，漏极26及源极27的端部隔着栅绝缘层分别位于栅电极12两侧的边缘。在钝化层17和栅绝缘层13之间形成有源层14，有源层14两侧分别与漏极26和源极27的电阻接触层15连接。在TFT23中，沟道下方的栅电极12区域作为栅极起作用，位于栅极上方的栅绝缘层13作为绝缘层起作用。

在TFT23之上形成钝化层17之后，再在其上的非像素区域形成黑矩阵层18，在像素区域内形成树脂层19。在黑矩阵层18和树脂层19上形成树脂保护层110，在树脂保护层110上依像素形状形成透明像素电极21。透明像素电极21通过贯穿树脂保护层110、树脂层19和保护层17的源漏电极接触孔22与源极27相连接。同样，透明像素电极21通过接触孔22a与隔着栅绝缘层13形成在公共电极114上方的存储电容电极25相连接。

这样，在以往的TFT-on-CF构造的显示元件的制作过程中，接触孔的形成是通过将其所在位置的树脂保护层110、树脂层19和钝化层17全部贯穿而得到的。虽然在工艺过程中可以将源漏电极接触孔22形成一个顺锥形，以便使透明像素电极21减少断线的发生，但是由于透明像素电极21厚度一般只有

，并且接触孔处的坡度角28以及层间端差太大，因此，依旧极易出现透明像素电极21在源漏电极接触孔22处出现断裂的情况，从而使透明像素电极无法正常导通，画面无法正常显示。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种液晶显示器基板、液晶显示器及其制造方法，通过刻蚀工艺对树脂层在TFT所处位置形成一个空白区域，在树脂层之上直接沉积透明像素电极，大大减小接触孔中的层间端差，杜绝透明像素电极在接触孔位置出现断线的问题，同时也一定程度上降低工艺难度，提高显示特性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供一种液晶显示器基板，包括：

一基板；

一栅线和栅电极，形成在所述基板上；

一栅绝缘层，形成在所述基板上，并覆盖所述栅线和栅电极；

一有源层，形成在所述栅电极上方的栅绝缘层上；

一电阻接触层，形成在所述有源层上；

一源漏电极及数据线，形成在所述电阻接触层上方，其中所述数据线与所述栅线交叉定义一像素区域；

一钝化层，形成在所述源漏电极及数据线上方，其中所述钝化层在所述源漏电极的源极上方形成有接触孔；

一黑矩阵层，形成在所述像素区域之外的区域；

一树脂层，形成在所述像素区域的钝化层上，并露出所述钝化层上的接触孔；

一像素电极，形成在所述树脂层上，并通过所述接触孔与所述源漏电极的源极连接。

上述方案中，所述像素电极部分形成在所述栅线上方，与所述栅线及其上方的栅绝缘层和钝化层一起构成存储电容结构。所述树脂层包含红、绿和蓝三种颜色交错的树脂层。所述栅线或栅电极由钕、硅、铜、锑、钨、钽和钪中一种或两种以上材料的铝类合金及在其上方的钛、铬或钼高熔点金属层叠构成。所述栅绝缘层的材料为氧化物、氮化物或者氧氮化合物。

为了实现上述目的，本发明同时提供一种采用前述基板的液晶显示器，包括：采用一形成有公共电极的另一基板与前述基板对置贴盒，在其间封入液晶。

为了实现上述目的，本发明也提供一种液晶显示器基板的制造方法，包括：

在基板上形成栅线、数据线和薄膜晶体管的阵列结构；

在所述阵列结构上方形成钝化层，并在所述薄膜晶体管的源电极上方形成钝化层接触孔；

在所述阵列结构的上方形成黑矩阵层；

在所述阵列结构的上方形成树脂层，并露出所述钝化层接触孔；

在所述树脂层上形成像素电极，所述像素电极通过所述钝化层过孔与所述薄膜晶体管的源极连接。

上述方案中，所述形成像素电极部分形成在所述栅线上方，且与所述栅线及其上方的栅绝缘层和钝化层一起构成存储电容。所述形成树脂层包含形成红、绿和蓝三种颜色交错的树脂层。

为了实现上述目的，本发明还提供一种液晶显示器的制造方法，包括使用前述方法形成基板后，再在所述基板上形成取向膜后，与形成有公共电极和取向膜的对置基板贴合在一起，之间注入液晶；然后，在所述TFT基板和对置基板外侧分别粘贴偏光片。

与现有技术的TFT-on-CF构造的显示器的制作过程中，源漏电极接触孔的形成是通过将其所在位置的树脂保护层和保护层全部贯穿而得到的。虽然在工艺过程中可以将接触孔形成一个顺锥形，以便使透明像素电极减少断线的发生，但是由于透明像素电极厚度一般只有

并且接触孔处的坡度角以及层间端差太大，因此，仍然极易出现透明像素电极在接触孔处出现断裂的情况，从而使透明像素电极无法正常导通，画面无法正常显示。在本发明中，树脂层在TFT所处位置通过刻蚀工艺形成一个空白区域，在树脂层之上直接沉积透明像素电极，大大减小接触孔中的层间端差，杜绝了透明像素电极在接触孔位置出现断线的问题，同时也一定程度上降低了工艺难度，提高了显示特性和可靠性。

附图说明

图1是现有技术CF-on-TFT构造的LCD像素区域的俯视图；

图2是图1的A-A’处剖视图；

图3是本发明的液晶显示器基板像素区域的俯视图；

图4是图3的B-B’处剖视图；

图5是图3的C-C’处剖视图；

图6a为本发明栅线或栅电极形成后在后续形成薄膜晶体管器件部位的截面图；

图6b为本发明栅线或栅电极形成后在后续形成存储电容部位的截面图；

图7a为本发明栅绝缘层形成后在后续形成薄膜晶体管器件部位的截面图；

图7b为本发明栅绝缘层形成后在后续形成在后续形成存储电容部位的截面图；

图8a为本发明有源层和电阻接触层形成后在后续形成薄膜晶体管器件部位的截面图；

图8b为本发明有源层和电阻接触层形成后在后续形成在后续形成存储电容部位的截面图；

图9a为本发明数据线和源漏电极形成后在后续形成薄膜晶体管器件部位的截面图；

图9b为本发明数据线和源漏电极形成后在后续形成存储电容部位的截面图；

图10a为本发明钝化层形成后在形成薄膜晶体管器件部位的截面图；

图10b为本发明钝化层形成后在后续形成存储电容部位的截面图；

图11a为本发明CF层形成后在形成薄膜晶体管器件部位的截面图；

图11b为本发明CF层形成后在后续形成存储电容部位的截面图；

图12a为本发明源漏电极接触孔形成后在形成薄膜晶体管器件部位的截面图；

图12b为本发明源漏电极接触孔形成后在后续形成存储电容部位的截面图。

图中标识：10、TFT基板；11、玻璃基板；12、栅线或栅电极；13、栅绝缘层；14、有源层；15电阻接触层；16、数据线；17、钝化层；18、黑矩阵层；19、树脂层；110、树脂保护层；21、透明像素电极；22、源漏电极接触孔；22a、接触孔；23、TFT；114、公共电极；25、存储电容电极；26、漏极；27、源极；28、坡度角。

具体实施方式

图3是本发明的液晶显示器基板像素区域的俯视图；图4是图3的B-B’处剖视图；图5是图3的C-C’处剖视图。如图3、图4和图5所示，本发明的TFT基板10具体包括：在玻璃基板11上形成由其中包含钕、硅、铜、锑、钨、钽、钪中一种或两种以上材料的铝类合金和在其上方的钛、铬、钼等高熔点金属层叠形成的多个栅线或栅电极12。再在其上形成由氧化物、氮化物或者氧氮化合物(如：SiNx)构成的绝缘的栅绝缘层13，隔着栅绝缘层13与栅线交叉形成由高熔点金属构成的数据线16。由栅线12和数据线16划分的区域形成像素区域。并且，在栅线12和数据线16的交叉位置附近形成TFT23。

TFT23包括栅电极，形成在栅电极上方的栅绝缘层13，形成在栅绝缘层之上的有源层14，形成在有源层上方的电阻接触层15，和形成在电阻接触层上方的漏极26及源极27组成。

在TFT23之上形成钝化层17之后，再在其上的非像素区域形成由树脂材料形成的黑矩阵层18，在像素区域内形成树脂层19。在树脂层19成型工艺中，通过刻蚀的方法将栅线12和TFT23上方，一直延伸到源漏电极过孔22以外的部分以及栅电极12上方同栅电极12相重叠部分的树脂保护层19去掉，使各个像素区域部分的树脂层19形成一个如图3所示图形。之后，按照图3所示形状形成透明像素电极21。透明像素电极21通过钝化层17的源电极接触孔22与源极27相连接，位于栅线12上方的透明像素电极21同栅线12共同构成存储电容电极25。

在上述结构的TFT基板10中，由于树脂层19在TFT23上方存在一个空白区域，并且没有树脂层存在，因而源漏电极接触孔22的形成只需要贯穿一层钝化层17，这样就使透明像素电极21沉积时，在具有与以往相同的坡度角28的条件下，源漏电极接触孔22中的层间端差大大减小。另一方面，利用栅线12来取代公共电极，与透明像素电极21构成存储电容电极25，并且由于在存储电容电极25位置不存在树脂层19和树脂保护层，因此也就不需要再在存储电容电极25处形成接触孔。这样就杜绝了透明像素电极21在源漏电极接触孔22和存储电容位置出现断线的问题，同时也一定程度上降低了工艺难度。

本发明的LCD具体结构为将图3所示的基板与形成有公共电极的另一基板对置贴盒，在其间封入液晶即可。

下面，参照图6a至12b详细说明本发明LCD基板10的制造方法。

首先，在玻璃基板11上通过溅射的方法形成约2000至

的铝或包含钕、硅、铜、锑、钨、钽、钪中一种或两种以上材料的铝类合金层以及在其之上的约的由钛、铬、钼等高熔点金属构成的金属层，由此在整个玻璃上形成了约

的栅金属层。之后，再在栅金属层表面涂布感光型树脂材料(以下称：PR)，使用掩模版依照所需构图进行第一次曝光，并用氢氧化钾等碱性显影液进行显影，进而得到与所需构图相同的抗腐蚀掩膜，然后，再利用酸性刻蚀液进行湿法刻蚀来形成图6a所示栅线或栅电极12，同时也形成了图3所示的存储电容电极25的栅极端子电极，如6b所示。

接着，通过等离子化学气相沉积法(CVD：Chemical Vapor Deposition)，在整个基板上形成一个厚度约为的由SiNx构成的栅绝缘层13。之后再用相同的方法形成

由α-Si构成的有源层14和

由n+型非晶体硅构成的电阻接触层15，后续形成薄膜晶体管部位图形如图7a所示，后续形成存储电容部位图形如图7b所示。

此后，通过涂布光刻胶，使用光掩板进行第二次曝光，用碱性显影液进行显影，进而得到与所需构图相同的抗腐蚀掩膜，然后，通过使用氟等卤类气体化合物的干法刻蚀来形成薄膜晶体管的有源层和电阻接触层。之后，再利用溅射的方法在整个基板上形成约

的由铬、钼等与栅电极12材料相似的高熔点金属构成的数据材料层，如图8a和8b所示。

在构成数据线材料层以后，再次通过曝光、显影和湿法刻蚀来得到所需要的数据线16及源漏电极的构图。之后，再利用干法刻蚀在一定工艺条件的控制下对沟道内的电阻接触层15进行刻蚀，使沟道部分形成如图9a所示的结构，从而最终在玻璃基板11上形成TFT23，存储电容部分如图9b所示。在这步工艺中，虽然在形成电阻接触层15时所应用的干法刻蚀工艺会在一定程度上对位于其下方的栅绝缘层13产生不良影响，但是，由于电阻接触层15和栅绝缘层13在材料上有所区别，因此，如果适当的控制工艺条件，就可以将这种影响降到最低。

在完成TFT23的成型后，在整个玻璃基板11上，通过等离子CVD法，形成约

由SiNx构成的钝化层17，薄膜晶体管部分图形如图10a所示，存储电容部分图形如图10b所示。

在钝化层17成型以后，在像素边缘形成不透光的黑矩阵层18，以及在各个像素区域形成给定颜色的树脂层19。黑矩阵层18沿数据线16成带状延伸，树脂层19依照像素构图成岛状分布。在进行黑矩阵层18成型时。首先，使用等离子化学气相沉积法，在整个玻璃基板上沉积厚度约为

由铬类等化合物构成的遮光材料黑矩阵层18，再通过曝光、显影和干法刻蚀形成沿数据线16方向的带状构图。之后，进行彩色树脂层19的成型。以红色树脂的成型方法为例，先利用旋转涂敷机或狭缝涂敷机等，在整个玻璃基板上，以约为

的厚度，涂布分散了红色颜料的丙烯酸类感光性树脂材料。接着，通过光掩板进行曝光，使红色树脂依照所需的构图残留为岛状。最后，使用氢氧化钾等碱性显影液进行显影，形成红色的树脂层19。在树脂层19的构图中，TFT23上方，一直延伸到源漏电极接触孔22以外的部分以及栅电极12上方同栅电极12相重叠部分的树脂层19被去掉，其中薄膜晶体管部分截面图形如图11a所示，后续形成存储电容部分截面图形如图11b所示。同样方法，蓝色和绿色树脂也在之后依次成型。

在树脂层成型以后，再次涂布光刻胶，并通过曝光、显影和干法刻蚀，贯穿钝化层17形成直接与由数据线16构成的源极相接触的源漏电极接触孔22。由于树脂层在源漏电极接触孔22附近形成一个空白区域，这就使在源漏电极接触孔22形成时，不需要贯穿总体厚度约为

的钝化层17和树脂层19，而只需要贯穿厚度约为

的钝化层17，这样就使得源漏电极接触孔22内部的层间端差大大减小。源漏电极接触孔完成后基板薄膜晶体管部分截面图形如图12a所示，后续形成存储电容部分截面图形如图12b所示。

在完成源漏电极接触孔22的成型以后。首先，通过溅射的方法在整个基板上沉积厚度约为

由铟类化合物构成的透明像素电极21，然后形成给定图案的掩膜，通过酸类刻蚀液刻蚀形成所需的构图。其中，透明像素电极21通过源漏电极接触孔22与源极数据线16相连接，在栅线12上方的透明像素电极21同位于其下方的栅线12一同构成存储电容电极25。这样，由于透明像素电极21和栅线12中间不存在厚度很大的树脂层19，这样就能在不改变栅线12宽度和驱动电压的情况下，维持所需要的存储电容。

最后，在温度150-230℃的范围内进行热处理，完成TFT基板10，完成后的TFT基板像素区域的俯视图如图3所示，截面图如图4和图5所示。

以上的TFT基板10在形成取向膜后，与形成有公共电极和取向膜的对置基板贴合在一起，之间注入液晶，然后，在TFT基板10和对置基板外侧分别粘贴偏光片，形成LCD。

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理解，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 (10)

1、一种液晶显示器基板，其特征在于，包括：

一基板；

一栅线和栅电极，形成在所述基板上；

一栅绝缘层，形成在所述基板上，并覆盖所述栅线和栅电极；

一有源层，形成在所述栅电极上方的栅绝缘层上；

一电阻接触层，形成在所述有源层上；

一源漏电极及数据线，形成在所述电阻接触层上方，其中所述数据线与所述栅线交叉定义一像素区域；

一钝化层，形成在所述源漏电极及数据线上方，其中所述钝化层在所述源漏电极的源极上方形成有接触孔；

一黑矩阵层，形成在所述像素区域之外的区域；

一树脂层，形成在所述像素区域的钝化层上，露出所述钝化层上的接触孔；以及

一像素电极，形成在所述树脂层上，并通过所述接触孔与所述源漏电极的源极连接。

2、根据权利要求1所述的液晶显示器基板，其特征在于：所述像素电极部分形成在所述栅线上方，与所述栅线及其上方的栅绝缘层和钝化层一起构成存储电容结构。

3、根据权利要求1所述的液晶显示器基板，其特征在于：所述树脂层包含红、绿和蓝三种颜色交错的树脂层。

4、根据权利要求1至3任一所述的液晶显示器基板，其特征在于：所述栅线或栅电极由钕、硅、铜、锑、钨、钽和钪中一种或两种以上材料的铝类合金及在其上方的钛、铬或钼高熔点金属层叠构成。

5、根据权利要求1至3任一所述的液晶显示器基板，其特征在于：所述栅绝缘层的材料为氧化物、氮化物或者氧氮化合物。

6、一种采用权利要求1至5任一所述的基板的液晶显示器，其特征在于，包括：一形成有公共电极的另一基板与所述基板对置贴盒，在其间封入液晶。

7、一种液晶显示器基板的制造方法，其特征在于，包括：

在基板上形成栅线、数据线和薄膜晶体管的阵列结构；

在所述阵列结构上方形成钝化层，并在所述薄膜晶体管的源电极上方形成钝化层接触孔；

在所述阵列结构的上方形成黑矩阵层；

在所述阵列结构的上方形成树脂层，并露出所述钝化层接触孔；

在所述树脂层上形成像素电极，所述像素电极通过所述钝化层过孔与所述薄膜晶体管的源极连接。

8、根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于：所述形成像素电极部分形成在所述栅线上方，且与所述栅线及其上方的栅绝缘层和钝化层一起构成存储电容。

9、根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于：所述形成树脂层包含形成红、绿和蓝三种颜色交错的树脂层。

10、一种包含权利要求7至9任一方法形成的基板的液晶显示器的制造方法，其特征在于，包括：

在所述基板上形成取向膜后，与形成有公共电极和取向膜的对置基板贴合在一起，之间注入液晶；

然后，在所述基板和对置基板外侧分别粘贴偏光片。

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