CN101561604A - 薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构及制造方法，涉及薄膜晶体管液晶显示器技术领域，为解决现有技术中薄膜晶体管液晶显示器显示品质不好的问题而发明。本发明提供的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构包括：形成在基板上的栅极扫描线和数据扫描线，相邻的栅极扫描线和数据扫描线所限定的像素区域内形成像素电极，并在交叉处形成薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的组成结构从下到上依次为：栅电极、栅极绝缘层、栅极绝缘层、透明导电层、源电极和漏电极、欧姆接触层、半导体层、钝化层；其中，所述透明导电层与漏电极接触的部分为像素电极，所述源电极与所述数据扫描线连接。本发明可适用于提高薄膜晶体管液晶显示器的显示品质。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器技术领域，特别涉及一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构及制造方法。
背景技术
目前，随着科技的发展，在平板显示技术中，薄膜晶体管型液晶显示器(TFT-LCD)以其显示品质优良、制造成本相对较低、功耗低和无辐射的特点，已经成为信息显示的主流产品，其显示品质也随着制造工艺技术的进步而得到不断的提高。
TFT-LCD是由阵列基板和彩膜基板对盒而形成的，目前，主流的非晶硅TFT-LCD阵列基板结构通常采用背沟道腐蚀的底栅结构。如图1、图1a所示，所述阵列基板结构包括：一组栅极扫描线1和与之垂直的一组数据扫描线5，相邻的栅极扫描线和数据扫描线交叉定义了像素区域，其中，每一个像素包含有一个TFT开关器件、像素电极10和公共电极引线11。所述TFT开关器件由栅电极2、栅极绝缘层4、半导体层3、源电极6、漏电极7以及欧姆接触层13组成。钝化层8覆盖在上述各部分之上，并在漏电极7上方形成钝化层过孔9。像素电极10通过钝化层的过孔9与TFT的漏电极7相连接。其中，像素电极10与栅极扫描线1之间、像素电极10与公共电极引线11之间一起形成存储电容。为了进一步降低对盒后像素里的漏光，在像素区域平行于数据扫描线5的两侧形成挡光条12。
目前，制造薄膜晶体管液晶显示器阵列基板通常采用5-Mask(光刻)工艺，如图2所示，5-Mask工艺步骤分为五步：
201、在所述基板上，通过沉积金属薄膜、曝光、刻蚀等构图工艺，形成栅电极和栅极扫描线；
202、在完成步骤201的基板上，通过沉积非金属薄膜、曝光、刻蚀等构图工艺，形成栅极绝缘层、半导体层和欧姆接触层；
203、在完成步骤202的基板上，通过连续沉积金属薄膜、曝光、刻蚀等构图工艺，形成源电极、漏电极及数据扫描线；
204、在完成步骤203的基板上，通过沉积钝化层薄膜、曝光、刻蚀等构图工艺，形成钝化层及其上的过孔；
205、在完成步骤204的基板上，通过沉积金属薄膜、曝光、刻蚀等构图工艺，形成像素电极。
其中，每一步骤都包括薄膜沉积、曝光、刻蚀等构图工艺。上面所述的是一种典型的5-Mask工艺。通过改变Mask设计和工艺流程，也有其它的5-Mask工艺技术。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于像素电极10与栅极扫描线1、像素电极10与公共电极引线11之间形成存储电容，如图1b所示，像素电极10与栅极扫描线1(图中未示出)、公共电极引线11之间存在栅极绝缘层4和钝化层8两层结构，导致像素电极10与栅极扫描线1、像素电极10与公共电极引线之间的间距较大，存储电容小，跳变电压较低，进而影响了薄膜晶体管液晶显示器的显示品质；另外，所述5-Ma sk工艺需要进行五步曝光工艺，工艺周期过长，生产效率较低，生产成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，采用该结构能够提升薄膜晶体管液晶显示器的显示品质。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，包括：形成在基板上的栅极扫描线和数据扫描线，相邻的栅极扫描线和数据扫描线所限定的像素区域内形成像素电极，并在交叉处形成薄膜晶体管，其特征在于：
所述薄膜晶体管的组成结构从下到上依次为：栅电极、栅极绝缘层、透明导电层、源电极和漏电极、欧姆接触层、半导体层、钝化层；
其中，所述透明导电层与漏电极相接触的部分为像素电极，所述源电极与所述数据扫描线连接。
本发明薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的结构，像素电极与栅极扫描线、公共电极引线之间只存在有栅极绝缘层，与现有技术相比，像素电极与栅极扫描线、像素电极与公共电极引线之间的间距减小，存储电容增大，跳变电压减小，从而能够有效改善薄膜晶体管液晶显示器的显示品质。
本发明还提供一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板制造方法，使用该方法能够缩短制造工艺周期，提高生产效率。
本发明所采用的技术方案为：
一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板制造方法，包括如下步骤：
采用构图工艺，在所述阵列基板上形成栅电极、栅极扫描线、公共电极引线和挡光条；
在所述栅电极上沉积栅极绝缘层；
采用构图工艺，在所述栅极绝缘层上形成像素电极、数据扫描线、源电极、漏电极和欧姆接触层；
采用构图工艺，在所述欧姆接触层上形成半导体层；
采用构图工艺，在所述半导体层上形成钝化层。
在本发明中，基于所述薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的结构上的改变，所述形成栅极绝缘层的过程不需要进行光刻工艺，可以将所述形成栅极绝缘层的步骤与所述形成像素电极、数据扫描线、源电极、漏电极和欧姆接触层的步骤合为一步；而在形成像素电极、数据扫描线、源电极、漏电极和欧姆接触层的过程中，则可以采用全曝光和半曝光相结合的工艺完成。与现有技术相比，本发明薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造方法为4-Ma sk工艺，节省了一步曝光工艺，缩短了工艺周期，增大了存储电容，提高了生产效率。
附图说明
图1为现有技术中TFT-LCD阵列基板上的单一像素俯视图；
图1a为图1中A-A部分横截面图；
图1b为图1中B-B部分存储电容截面示意图；
图2为现有技术中TFT-LCD阵列基板制造方法流程示意图；
图3为本发明中TFT-LCD阵列基板上的单一像素俯视图；
图3a为图3中C-C部分横截面图；
图3b为图3中D-D部分存储电容截面示意图；
图4为本发明中TFT-LCD阵列基板制造方法流程示意图；
图5是本发明中数据扫描线、源电极、漏电极和欧姆接触层完成第一次刻蚀后的单一像素俯视图；
图6是图5中E-E部分横截面图；
图6a是图6中E-E部分完成光刻胶灰化的横截面图；
图6b是图6中E-E部分完成欧姆接触层刻蚀的横截面图；
图6c是图6中E-E部分完成漏电极刻蚀的横截面图。
图中标记：1、栅极扫描线；2、栅电极；3、半导体层；4、栅极绝缘层；5、数据扫描线；6、源电极；7、漏电极；8、钝化层；9、钝化层过孔；10、像素电极；11、公共电极引线；12、挡光条；13、欧姆接触层；14、光刻胶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
为了解决现有技术中液晶显示器面板显示品质不好的问题，本发明提供了一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构。如图3、图3a所示，所述阵列基板结构包括：形成在基板上的栅极扫描线1和数据扫描线5，相邻的栅极扫描线1和数据扫描线5所限定的像素区域内形成像素电极10，并在交叉处形成薄膜晶体管；所述薄膜晶体管的组成结构从下到上依次为：栅电极2、栅极绝缘层4、透明导电层(图中未标示)、源电极6和漏电极7、欧姆接触层13、半导体层3、钝化层8。下面对所述阵列基板结构进行详细描述：
所述阵列基板位于最底层(图中未示出)，在所述阵列基板之上为栅电极2，所述栅电极2与所述栅极扫描线1处于同一层，且垂直于所述栅极扫描线1；栅极绝缘层4位于所述栅电极2及栅极扫描线1之上；所述透明导电层与漏电极7相接触的部分为像素电极10，像素电极10位于所述栅极绝缘层4之上，数据扫描线5位于所述像素电极10之上，与栅极扫描线1垂直；所述数据扫描线5下方与栅极绝缘层4之间有一层与像素电极10材料相同的薄膜；在所述像素电极10之上为源电极6和漏电极7；欧姆接触层13位于所述数据扫描线5、源电极6和漏电极7之上。
其中，所述薄膜晶体管的源电极6和数据扫描线5相连接。
其中，在所述基板之上，平行于所述数据扫描线5的位置，设置有挡光条12，所述挡光条12能够避免产生阵列基板与彩膜基板对盒后像素里的漏光现象。
进一步，在所述欧姆接触层13之上，还铺设有半导体层3，由于半导体层3被金属线遮挡，不会使背光源照到半导体介质上，避免了光电效应的发生。
在所述半导体层3之上，还铺设有钝化层8，所述钝化层8位于最上层。所述像素电极10直接与漏电极7相连接，而不需要通过钝化层8上的过孔相连接，取消了过孔工艺，由于漏电极7与像素电极10连接处为金属材料，现有技术中，经过过孔的光线将会被阻挡，与现有技术相比，本发明能够减小漏电极7与像素电极10的接触面积，增大了像素电极10的开口率。如图3b所示，所述阵列基板结构还包括公共电极引线11，与所述栅极扫描线1处于同一层，且平行于所述栅极扫描线1。像素电极10与公共电极引线11之间仅存在栅极绝缘层4，因此像素电极10与公共电极引线11之间的间距减小，存储电容增大；由于公共电极引线11与栅极扫描线1处于同一层(图中未示出)，同样地，像素电极10与栅极扫描线1之间的间距减小，存储电容增大。
其中，所述栅极扫描线1、栅电极2、数据扫描线5、薄膜晶体管的源电极6和漏电极7、公共电极引线11和挡光条12为铝、铬、钨、钽、钛、钼及铝镍之一或任意组合构成的单层或复合层结构；
所述栅极扫描线1、栅电极2、公共电极引线11和挡光条12为在同一构图工艺中完成制作的相同材料部分；
所述栅极绝缘层4的材料为氮化硅、二氧化硅或氧化铝；
所述像素电极10的材料为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。
本发明薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的结构，像素电极直接与漏电极相连接，取消了钝化层上的过孔，由于漏电极与像素电极连接处为金属材料，现有技术中，经过过孔的光线将会被阻挡，与现有技术相比，本发明能够减小漏电极与像素电极的接触面积，增大了像素电极的开口率；同时，将钝化层置于最上层，像素电极与栅极扫描线、像素电极与公共电极引线之间只存在有栅极绝缘层，因此，像素电极与栅极扫描线、像素电极与公共电极引线之间的间距减小，存储电容增大，跳变电压减小，从而能够有效改善薄膜晶体管液晶显示器的显示品质。
与所述薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的结构相对应，本发明还提供一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板制造方法。如图4所示，所述方法包括如下步骤：
401、采用构图工艺，在所述阵列基板上形成栅电极2、栅极扫描线1、公共电极引线11和挡光条12；
使用磁控溅射的方法，在所述阵列基板上铺设一层厚度在1000至7000
之间的金属薄膜。其中，所述金属薄膜的材料可以采用钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬或铜等金属，也可以采用上述几种材料的组合。接着，采用栅电极掩模版，通过曝光和刻蚀等构图工艺，在所述阵列基板的一定区域上形成栅极扫描线1、栅电极2、公共电极引线11和挡光条12。
402a、在所述栅电极上连续沉积非晶硅薄膜，形成栅极绝缘层4；
利用化学汽相沉积法，在所述完成步骤401的阵列基板上，连续沉积厚度在1000
至6000
之间的栅极绝缘层薄膜4。其中，所述栅极绝缘层薄膜的材料为氮化硅，也可以使用氧化硅和氮氧化硅等。
402b、采用构图工艺，在所述栅极绝缘层上形成像素电极10、数据扫描线5、源电极6、漏电极7和欧姆接触层13；
采用和制备栅极扫描线类似的方法，在所述完成步骤402a的阵列基板上，沉积一层透明导电层，所述透明导电层厚度在100
至1000
之间，材料为ITO(Indium Tin Oxides，氧化铟锡)或IZO(Indium Zinc Oxides，氧化铟锌)；之后，在所述像素电极层上再沉积一层厚度在1000到7000
之间，与所述栅极扫描线类似的金属薄膜；最后，在所述金属薄膜上沉积一层厚度在1000
至6000
之间的欧姆接触层。
在进行曝光工艺时，采用全曝光和半曝光相结合的工艺。其中，所述数据扫描线、源电极和漏电极、欧姆接触层为光刻胶覆盖区域，为未曝光区域，像素电极区域为半曝光区域，其他区域为全曝光区域。对所述全曝光区域和半曝光区域分别进行相应的曝光显影后，首先，用物理或化学腐蚀方法去掉全曝光区域的欧姆接触层、金属薄膜和透明导电层，完成第一次刻蚀。如图5所示为本发明中数据扫描线、源电极、漏电极和欧姆接触层完成第一次刻蚀后的单一像素俯视图，图6是图5中E-E部分横截面图。
然后，对半曝光区域进行灰化处理，去掉表面的光刻胶；接下来，用物理或化学腐蚀方法去掉金属薄膜和透明导电层中的金属薄膜层；最后，形成数据扫描线5、源电极6、漏电极7和像素电极10。其中，所述透明导电层与漏电极7相接触的部分为像素电极10，所述漏电极和像素电极直接相连接。如图6a、图6b、图6c所示为完成各步刻蚀操作后的E-E部分的横截面图。
403、采用构图工艺，在所述欧姆接触层上形成半导体层3；
在所述完成步骤402b的阵列基板上，所述欧姆接触层之上，沉积非晶硅层薄膜，使用掩模版，通过曝光和刻蚀等构图工艺，最终在TFT沟道处形成半导体层3。由于半导体层被金属线遮挡，不会使背光源照到半导体介质上，避免了光电效应的发生。
404、采用构图工艺，在所述半导体层上形成钝化层8。
在所述完成步骤403的阵列基板上，采用与所述制备栅极绝缘层类似的方法，在所述半导体层上沉积一层钝化层，使用掩模版，通过曝光和刻蚀等构图工艺，形成钝化层8，厚度在1000
至6000之间。
在本发明中，基于所述薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的结构上的改变，所述步骤402a中，形成栅极绝缘层的过程不需要进行曝光工艺，可以将步骤402a与步骤402b合为一步进行；而所述步骤402b中，在形成像素电极、数据扫描线、源电极、漏电极和欧姆接触层的过程中，则可以采用全曝光和半曝光相结合的工艺完成。与现有技术相比，本发明薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造方法为4-Mask工艺，节省了一步曝光工艺，缩短了工艺周期，增大了存储电容，提高了生产效率。
以上所述为本发明的一种实施例，也可以通过增加或减少曝光次数，以及选择不同的材料或材料组合来实现本发明，TFT开关器件的结构也可以有各种修改和变化。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (11)
1、一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，包括：形成在基板上的栅极扫描线和数据扫描线，相邻的栅极扫描线和数据扫描线所限定的像素区域内形成像素电极，并在交叉处形成薄膜晶体管，其特征在于：
所述薄膜晶体管的组成结构从下到上依次为栅电极、栅极绝缘层、透明导电层、源电极和漏电极、欧姆接触层、半导体层、钝化层；
其中，所述透明导电层与漏电极相接触的部分为像素电极，所述源电极与所述数据扫描线连接。
2、根据权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，其特征在于，还包括：
公共电极引线，与所述栅极扫描线处于同一层，且平行于所述栅极扫描线。
3、根据权利要求2所述的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，其特征在于，还包括：
挡光条，位于所述基板之上，平行于所述数据扫描线。
4、根据权利要求3所述的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，其特征在于：所述数据扫描线位于所述像素电极之上，与所述栅极扫描线垂直。
5、根据权利要求4所述的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，其特征在于：所述像素电极与所述栅极扫描线以及公共电极引线之间一起形成存储电容。
6、根据权利要求3至5中任一项所述的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，其特征在于：所述栅极扫描线、栅电极、数据扫描线、薄膜晶体管的源电极和漏电极、公共电极引线和挡光条为铝、铬、钨、钽、钛、钼及铝镍之一或任意组合构成的单层或复合层结构。
7、根据权利要求3至5中任一项所述的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，其特征在于：所述栅极扫描线、栅电极、公共电极引线和挡光条为在同一构图工艺中完成制作的相同材料部分。
8、根据权利要求3至5中任一项所述的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，其特征在于：所述栅极绝缘层的材料为氮化硅、二氧化硅或氧化铝。
9、根据权利要求3至5中任一项所述的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板结构，其特征在于：所述像素电极的材料为氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌。
10、一种薄膜晶体管液晶显示器阵列基板制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用构图工艺，在所述阵列基板上形成栅电极、栅极扫描线、公共电极引线和挡光条；
在所述栅电极上沉积栅极绝缘层；
采用构图工艺，在所述栅极绝缘层上形成像素电极、数据扫描线、源电极、漏电极和欧姆接触层；
采用构图工艺，在所述欧姆接触层上形成半导体层；
采用构图工艺，在所述半导体层上形成钝化层。
11、根据权利要求10所述的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板制造方法，其特征在于，所述采用构图工艺，在所述栅极绝缘层上形成像素电极、数据扫描线、源电极、漏电极和欧姆接触层的步骤具体为：
在所述栅极绝缘层上先后沉积透明导电层薄膜、金属薄膜和欧姆接触层薄膜；
采用全曝光和半曝光相结合的工艺，对全曝光区域和半曝光区域分别进行相应的曝光显影；
采用刻蚀工艺，去掉全曝光区域的欧姆接触层、金属薄膜和透明导电层；
对半曝光区域进行灰化处理，去掉表面的光刻胶；
采用刻蚀工艺，去掉金属薄膜和透明导电层中的金属薄膜层，最终形成数据扫描线、源电极、漏电极和像素电极结构；
其中，所述数据扫描线、源电极和漏电极、欧姆接触层为光刻胶覆盖区域，为未曝光区域，像素电极区域为半曝光区域，其他区域为全曝光区域。
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