CN101770123B - Tft-lcd阵列基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种TFT-LCD阵列基板及其制造方法，其中，方法包括：步骤1、在基板上形成包括栅线、栅电极、有源层、数据线、源电极、漏电极和TFT沟道的图形；所述数据线包括主干部分和分支部分；步骤2、在完成步骤1的基板上沉积一层钝化层薄膜，形成钝化层过孔；步骤3、在完成步骤2的基板上沉积一层透明导电薄膜，通过构图工艺形成像素电极的图形，所述像素电极的图形被所述数据线的主干部分和分支部分形成的图形围绕。本发明通过将数据线图形设置成围绕像素电极的图形，可以克服现有技术中由于数据线发生偏移导致的单个像素电极上的寄生电容发生增大或减小的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示器技术，尤其涉及一种薄膜晶体管液晶显示器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display，简称TFT-LCD)阵列基板及其制造方法。
背景技术
TFT-LCD由阵列基板和彩膜基板对盒形成，具有体积小、功耗低、无辐射等特点，在当前平板显示器市场占据了主导地位。
如图1所示为现有技术中TFT-LCD阵列基板平面示意图，现有技术TFT-LCD阵列基板结构包括栅线2b、公共电极线2c和数据线5c，栅线2b和数据线5c限定了像素区域，并在交叉处形成TFT，TFT包括与栅线2b连接的栅电极2a、作为开关导电介质的有源层4和形成TFT沟道的漏电极5b和源电极5a，源电极5a与数据线5c连接，漏电极5b与像素电极7通过过孔6a连接，公共电极线2c与栅线2b平行，并位于相邻二个栅线2b之间。
在现有技术中，阵列基板上的数据线通常设置在像素电极的一侧，如果在形成阵列基板的过程中，数据线发生偏移，将导致像素电极和数据线之间寄生电容发生变化，造成单个像素电极上寄生电容增大或减小，从而导致整个画面显示不均匀。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种TFT-LCD阵列基板及其制造方法，能够克服现有技术中由于数据线发生偏移导致的单个像素电极上的寄生电容发生增大或减小的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种TFT-LCD阵列基板，包括栅线、和数据线，所述栅线和数据线限定的像素区域内形成有像素电极和薄膜晶体管，所述数据线包括主干部分和分支部分，所述像素电极四周被所述数据线的主干部分和分支部分围成的图形所围绕。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种TFT-LCD阵列基板制造方法，其特征在于，包括：
步骤1、在基板上形成包括栅线、栅电极、有源层、数据线、源电极、漏电极和TFT沟道的图形，所述数据线包括主干部分和分支部分；
步骤2、在完成步骤1的基板上沉积一层钝化层薄膜，形成钝化层过孔；
步骤3、在完成步骤2的基板上沉积一层透明导电薄膜，通过构图工艺形成像素电极的图形，所述像素电极的图形被所述数据线的主干部分和分支部分围成的图形所围绕。
本发明提供的TFT-LCD阵列基板及其制造方法，数据线包括主干部分和分支部分，主干部分和分支部分围成的图形将像素电极的图形围绕，这样，即使数据线向一个方向发生了偏移，也会由于数据线整体的对称分布，不会造成单个像素电极上的寄生电容的变化，从而可以克服现有技术中由于数据线发生偏移导致的单个像素电极上的寄生电容发生增大或减小的缺陷。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1所示为现有技术中TFT-LCD阵列基板平面示意图；
图2所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例的流程图；
图3a所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例中第一次构图工艺之后阵列基板的平面示意图；
图3b所示为图3a中A-A向截面图；
图3c所示为图3a中B-B向截面图；
图4a所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中通过半色调或灰色调掩模板曝光显影之后的TFT的截面图；
图4b所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中通过半色调或灰色调掩模板曝光显影之后的公共电极线部分的截面图；
图4c所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中第一次刻蚀之后的TFT的截面图；
图4d所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中第一次刻蚀之后的公共电极线部分的截面图；
图4e所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中光刻胶灰化之后的TFT截面图；
图4f所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中光刻胶灰化之后的公共电极线部分的截面图；
图4g所示本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺之后的平面示意图；
图4h所示为图4g中C-C向截面图；
图4i所示为图4g中D-D向截面图；
图5a所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第三次构图工艺之后的平面示意图；
图5b所示为图5a中E-E向截面图；
图5c所示为图5a中F-F向截面图；
图6a所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第四次构图工艺之后的平面示意图；
图6b所示为图6a中G-G向截面图；
图6c所示为图6a中H-H向截面图；
图7所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例的流程图；
图8a所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例中第二次构图工艺之后阵列基板的平面示意图；
图8b所示为图8a中I-I向截面图；
图8c所示为图8a中J-J向截面图；
图9a所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例中第三次构图工艺之后阵列基板的平面示意图；
图9b所示为图9a中K-K向截面图；
图9c所示为图9a中L-L向截面图；
图10a所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例中第四次构图工艺之后阵列基板的平面示意图；
图10b所示为图10a中M-M向截面图；
图10c所示为图10a中N-N向截面图；
图11a所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例中第五次构图工艺之后阵列基板的平面示意图；
图11b所示为图11a中O-O向截面图；
图12所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法流程图。
具体实施方式
如图12所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法流程图，包括：
步骤1、在基板上形成包括栅线、栅电极、有源层、数据线、源电极、漏电极和TFT沟道的图形；所述数据线包括主干部分和分支部分；
步骤2、在完成步骤1的基板上沉积一层钝化层薄膜，形成钝化层过孔；
步骤3、在完成步骤2的基板上沉积一层透明导电薄膜，通过构图工艺形成像素电极的图形，所述像素电极的图形被所述数据线的主干部分和分支部分形成的图形围绕。
在形成TFT-LCD阵列基板的过程中，通常还包括公共电极线的形成步骤，公共电极线与像素电极之间形成存储电容。本发明各实施例中，以一种公共电极线的图形和制造工艺为例，来说明TFT-LCD阵列基板的形成过程。由于公共电极线的图形以及制造工艺多样，比如可以和栅线同层设置，还可以和数据线同层设置。基于现有技术，本领域技术人员可以想到多种其他方式来形成公共电极线。此处不再赘述。
下面以四次构图工艺为例说明本发明TFT-LCD阵列基板的制造方法。本发明中所称的构图工艺包括光刻胶涂敷、掩模、曝光、刻蚀、剥离等工艺。
如图2所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例的流程图，具体包括：
步骤11、在基板上沉积一层栅金属层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成包括栅线、栅电极和公共电极线的图形；
步骤12、在完成步骤11的基板上依次沉积栅绝缘层薄膜、半导体层薄膜、掺杂半导体层薄膜和源漏金属层薄膜，采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺形成包括有源层(包括半导体层和掺杂半导体层)、数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域的图形；数据线包括主干部分和分支部分；
步骤13、在完成步骤12的基板上沉积一层钝化层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成钝化层过孔；
步骤14、在完成步骤13的基板上沉积一层透明导电层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成像素电极的图形，像素电极的图形被数据线的主干部分和分支部分所围成的图形所围绕。
如图3a所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第一实施例中第一次构图工艺之后阵列基板的平面示意图，如图3b所示为图3a中A-A向截面图，如图3c所示为图3a中B-B向截面图。在步骤11中，采用磁控溅射或热蒸发的方法，在基板(如玻璃基板或石英基板)上沉积一层栅金属层薄膜。栅金属层薄膜的材料可以使用Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金属及其合金。采用普通掩模板通过构图工艺对栅金属层薄膜进行构图，在基板21上一定区域形成包括栅线22b、栅电极22a和公共电极线22c的图形。
此处，公共电极线22c与后续构图工艺中形成的像素电极之间形成存储电容。本实施例中公共电极线22c是分立的，各个公共电极线22c在实际工作时不施加电压，也就是说各条公共电极线22c上的电压为零。通常，也可以将阵列基板上的各条公共电极线均连同，然后各条公共电极线上施加相同的电压(通常不是零)。
如图4a所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中通过半色调或灰色调掩模板曝光显影之后的TFT的截面图，图4b所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中通过半色调或灰色调掩模板曝光显影之后的公共电极线部分的截面图。在步骤12中，在完成步骤11的基板上，采用等离子体增强化学气相沉积(简称PECVD)方法一次沉积栅绝缘层薄膜23、半导体层薄膜24a和掺杂半导体层薄膜24b，然后采用磁控溅射或热蒸发的方法沉积源漏金属层薄膜25，之后涂敷一层光刻胶20，采用半色调或灰色调掩模板曝光，使光刻胶形成完全曝光区域(光刻胶完全去除区域)、部分曝光区域(光刻胶部分去除区域)和未曝光区域(光刻胶完全保留区域)。图4a和图4b中，区域NP为未曝光区域，对应于数据线、源电极和漏电极图形所在区域；区域HP为部分曝光区域，对应于TFT沟道图形所在的区域；区域WP为完全曝光区域，对应于部分曝光区域和完全曝光区域之外的区域。
对图4a和4b所示的基板进行第一次刻蚀，刻蚀掉完全曝光区域的源漏金属层薄膜、掺杂半导体层薄膜和半导体层薄膜，如图4c所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中第一次刻蚀之后的TFT的截面图，图4d所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中第一次刻蚀之后的公共电极线部分的截面图。
接着对图4c所示的基板上的光刻胶进行灰化，光刻胶20部分曝光区域的光刻胶被去除掉。如图4e所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中光刻胶灰化之后的TFT截面图。图4f所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺中光刻胶灰化之后的公共电极线部分的截面图。
对图4e所示的基板进行第二次刻蚀，完全刻蚀掉光刻胶部分曝光区域的源漏金属层薄膜和掺杂半导体层薄膜，部分刻蚀掉光刻胶部分曝光区域的半导体层薄膜，形成TFT沟道、源电极25a、漏电极25b、数据线和有源层的图形24，其中数据线包括主干部分25c1和分支部分25c2，形成四边形图形。然后剥离剩余的光刻胶，如图4g所示本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第二次构图工艺之后的平面示意图，如图4h所示为图4g中C-C向截面图，如图4i所示为图4g中D-D向截面图。
如图5a所示本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第三次构图工艺之后的平面示意图，如图5b所示为图5a中E-E向截面图，图5c所示为图5a中F-F向截面图。步骤103中，在完成步骤102的基板上，采用PECVD方法沉积一层钝化层薄膜26，钝化层薄膜26的材料可以采用氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等材料。采用普通掩模板，通过构图工艺对钝化层薄膜进行构图，形成钝化层过孔26a的图形。
如图6a所示为本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例中第四次构图工艺之后的平面示意图，图6b所示为图6a中G-G向截面图。在步骤104中，在完成步骤103的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法，沉积一层透明导电层薄膜，透明导电薄膜可以采用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化铝锌等材料，采用普通掩模板通过构图工艺对透明导电薄膜进行构图，在像素区域形成像素电极27a的图形，该像素电极的图形被数据线的主干部分25c1和分支部分25c2所围成的图形所围绕。
图6c所示为图6a中H-H向截面图，图6c中的截面图显示出了漏电极与像素电极通过过孔进行连接的具体结构。
如图7所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例的流程图，包括：
步骤21、在基板上沉积一层栅金属层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成包括栅线、栅电极和公共电极线的图形；
步骤22、在完成步骤21的基板上依次沉积栅绝缘层薄膜、半导体层薄膜和掺杂半导体层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成包括有源层的图形；
步骤23、在完成步骤22的基板上沉积源漏金属层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成包括数据线、源电极、漏电极和TFT沟道的图形；数据线包括主干部分和分支部分；
步骤24、在完成步骤23的基板上沉积一层钝化层包哦，采用普通掩模板通过构图工艺形成钝化层过孔的图形；
步骤25、在完成步骤24的基板上沉积一层透明导电层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺在像素区域内形成像素电极的图形，像素电极的图形被数据线的主干部分和分支部分所围成的图形所围绕。
本发明第二实施例提供的制造方法是通过五次构图工艺形成TFT-LCD阵列基板的方法，下面详细说明第二实施例的过程。
步骤21中形成栅电极、栅线和公共电极线的过程与步骤11相同，不再赘述。
如图8a所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例中第二次构图工艺之后阵列基板的平面示意图，图8b所示为图8a中I-I向截面图，图8c所示为图8a中J-J向截面图。在步骤22中，在完成步骤21的基板上，采用PECVD方法，依次沉积栅绝缘层薄膜23、半导体层薄膜24a和掺杂半导体层薄膜24b，其中栅绝缘层薄膜的材料可以采用氮化硅或二氧化硅等材料。采用普通掩模板通过构图工艺对半导体层和掺杂半导体层进行构图，形成有源层(包括半导体层和掺杂半导体层)的图形24。
如图9a所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例中第三次构图工艺之后阵列基板的平面示意图，图9b所示为图9a中K-K向截面图，图9b所示为图9a中L-L向截面图。在步骤23中，在完成步骤22的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法，沉积一层源漏金属层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺对源漏金属层薄膜进行构图，形成包括源电极25a、漏电极25b、数据线和TFT沟道的图形，其中源电极25a的一端位于有源层上，另一端与数据线连接，漏电极25b的一端位于有源层上，源电极25a和漏电极25b之间的掺杂半导体层被完全刻蚀掉，并刻蚀掉部分半导体层，暴露出半导体层，形成TFT沟道。数据线包括主干部分25c1和分支部分25c2。第二实施例中第三次构图工艺之后阵列基板的平面图与第一实施例中第二次构图工艺之后的阵列基板的平面图4g相同。第二实施例中第三次构图工艺之后，公共电极线部分的半导体层薄膜和掺杂半导体层薄膜都被刻蚀掉了，所以图9c所示的公共电极线部分的截面图中，数据线主干部分25c1和分支部分25c2下面没有半导体层薄膜和掺杂半导体层薄膜。
如图10a所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例中第四次构图工艺之后阵列基板的平面示意图，图10b所示为图10a中M-M向截面图，图10c所示为图10a中N-N向截面图。在步骤24中，在完成步骤23的基板上，采用PECVD方法沉积一层钝化层薄膜26，采用普通掩模板对钝化层进行构图，形成钝化层过孔26a的图形。
如图11a所示为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第二实施例中第五次构图工艺之后阵列基板的平面示意图，图11b所示为图11a中O-O向截面图。在步骤25中，在完成步骤24的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法，沉积一层透明导电层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺对透明导电薄膜进行构图，像素区域形成包括像素电极27a的图形，像素电极27a的图形被数据线主干部分25c1和分支部分25c2围成的图形所围绕。本发明中提供的TFT-LCD阵列基板第一实施例的平面示意图可以如图11a或6a所示，TFT部分的截面图可以如图10b或5b所示，公共电极线部分的截面图可以如图11b或6b所示，本发明提供的TFT-LCD阵列基板可以包括：栅电极、栅线数据线、源电极、漏电极以及TFT沟道，数据线和栅线限定一个像素区域，像素区域中形成像素电极，数据线包括主干部分和分支部分，像素电极被数据线的主干部分和分支部分围成的图形所围绕。由于本发明的各实施例中数据线主干部分和分支部分围绕像素电极四周设置，数据线分支部分中与薄膜晶体管中的栅电极交叠的部分为薄膜晶体管中的源电极。本发明提供的TFT-LCD阵列基板与现有技术的区别在于：数据线的图形与现有技术不同，现有技术中数据线通常设置在像素电极的一侧，如果在制造工艺中数据线与像素电极之间的位置发生偏移，将导致单个像素电极上的寄生电容的增加或减小，从而导致局部寄生电容变化，影响整个画面显示。本发明提供的数据线图形分为主干部分和分支部分，像素电极的图形被数据线的主干部分和分支部分围成的图形所围绕，这样即使数据线在制造工艺中发生了偏移，也会由于数据线图形的对称分布，不会造成单个像素电极上的寄生电容的变化。以图11a所示的TFT-LCD阵列基板平面图为例，如果数据线在制造工艺中向右发生了偏移，那么像素电极右侧与数据线主干部分之间的寄生电容减小，而像素电极左侧与数据线分支部分之间的寄生电容增大，这样像素电极与数据线之间整体的寄生电容没有发生变化，不会造成单个像素电极的寄生电容的增大的或减小，从而可以避免由于寄生电容分布不均匀造成的画面显示不均匀。基于同样的原理，本发明中数据线的分支部分与栅线之间的寄生电容也可以由于数据线分支部分的对称分布而得到整体的均衡，从而避免由于数据线的偏移造成基板上寄生电容分布不均匀。并且，由于本发明数据线包括主干部分和分支部分，通过数据线向源电极传输数据时可以通过主干部分和分支部分两条数据线路径，这样数据线可以做得很细，不会影响开口率。
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，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种TFT-LCD阵列基板，包括栅线和数据线，所述栅线和数据线限定的像素区域内形成有像素电极和薄膜晶体管，其特征在于，所述数据线包括主干部分和分支部分，所述像素电极四周被所述数据线的主干部分和分支部分围成的图形所围绕。
2.根据权利要求1所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述薄膜晶体管中的漏电极与所述像素电极连接，所述围绕像素电极设置的数据线的分支部分中与所述薄膜晶体管中的栅电极交叠的部分为所述薄膜晶体管中的源电极。
3.根据权利要求2所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述源电极、漏电极、数据线的图形和所述薄膜晶体管中的有源层的图形在一次构图工艺中形成。
4.根据权利要求2所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述源电极、漏电极和数据线的图形在一次构图工艺中形成，所述薄膜晶体管中的有源层的图形在另一次构图工艺中形成。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，还包括公共电极线，与所述像素电极形成存储电容。
6.一种TFT-LCD阵列基板制造方法，其特征在于，包括：
步骤1、在基板上形成包括栅线、栅电极、有源层、数据线、源电极、漏电极和TFT沟道的图形，所述数据线包括主干部分和分支部分；
步骤2、在完成步骤1的基板上沉积一层钝化层薄膜，形成钝化层过孔；
步骤3、在完成步骤2的基板上沉积一层透明导电层薄膜，通过构图工艺形成像素电极的图形，所述像素电极的图形被所述数据线的主干部分和分支部分形成的图形围绕。
7.根据权利要求6所述的TFT-LCD阵列基板制造方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
步骤11、在基板上沉积一层栅金属层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成包括栅线和栅电极图形；
步骤12、在完成步骤11的基板上依次沉积栅绝缘层薄膜、半导体层薄膜、掺杂半导体层薄膜和源漏金属层薄膜，采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺形成包括有源层、数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域的图形，所述数据线包括主干部分和分支部分。
8.根据权利要求6所述的TFT-LCD阵列基板制造方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
步骤21、在基板上沉积一层栅金属层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成包括栅线和栅电极的图形；
步骤22、在完成步骤21的基板上依次沉积栅绝缘层薄膜、半导体层薄膜和掺杂半导体层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成包括有源层的图形；
步骤23、在完成步骤22的基板上沉积源漏金属层薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成包括数据线、源电极、漏电极和TFT沟道的图形，所述数据线包括主干部分和分支部分。
9.根据权利要求6-8中任一权利要求所述的TFT-LCD阵列基板制造方法，其特征在于，所述步骤1中还包括形成公共电极线的步骤。
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