CN102023428B - Tft-lcd阵列基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种TFT-LCD阵列基板及其制造方法，涉及液晶显示技术，能够在不降低开口率的情况下提高存储电容。一种TFT-LCD阵列基板，包括玻璃基板以及形成在该玻璃基板上的像素电极、存储电容底电极，在所述像素电极和存储电容底电极之间形成有存储电容；其中，在所述存储电容底电极的表面以及与该存储电容底电极正对的像素电极区域形成有对应的凹凸结构。本发明实施例提供的TFT-LCD阵列基板及其制造方法适用于对TFT-LCD的存储电容进行改进。

Description

TFT-LCD阵列基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种TFT-LCD(薄膜晶体管-液晶显示器)阵列基板及其制造方法。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)具有体积小、功耗低、无辐射、制造成本相对较低等特点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。

图1所示为现有技术中TFT-LCD阵列基板的一种实现方式。在TFT-LCD阵列基板上形成有多个平行的栅线1以及与所述栅线1垂直排布且相互绝缘的多个数据线2，由所述栅线1和数据线2围成的区域即为像素区域，栅线1和数据线2的交叉部分形成有作为开关器件的薄膜晶体管3(TFT)，薄膜晶体管3与设置在像素区域的像素电极4相连。阵列基板上还形成有公共电极线5，在像素电极4与公共电极线5之间形成存储电容Cst，因此图1所示的TFT-LCD阵列基板所采用的像素结构又称为存储电容在公共电极线上(Cst On Common)的像素结构。

具体地，从图2中所示的TFT-LCD阵列基板剖面图可以看到，在玻璃基板6上面依次形成有平行铺设的公共电极线5、绝缘层7以及像素电极4；其中，像素电极4和公共电极线5就是存储电容两端的极板，绝缘层7就是存储电容中间的绝缘电介质，该绝缘层7可以选用但不局限于氮化硅(SiNx)材料。

一般情况下，除了图1和图2所示的存储电容形成在公共电极线上(Cst OnCommon)之外，存储电容Cst还可以形成在栅线上(Cst On Gate)；或者，存储电容Cst的实现方式是上述两种实现方式的组合。

由于TFT-LCD中薄膜晶体管3的关态电流和显示模式都是与存储电容Cst的大小直接相关的，因此存储电容Cst也是TFT-LCD性能的一个重要参数。一般情况下，

$\mathrm{Cst}=\frac{\mathrm{\ϵS}}{4\mathrm{\πkd}},$

在这里，ε为介电常数，k为静电力常量，S为存储电容两个电极之间的有效正对面积，d为两个电极之间的距离。

以存储电容形成在公共电极线上为例，在现有技术中，往往通过增大像素区域内公共电极线5的线宽来增大公共电极线5与像素电极4之间的正对面积S，从而提高存储电容Cst；然而，这种做法必然会降低液晶显示装置的开口率，影响到液晶显示装置的显示效果。

发明内容

本发明的实施例提供一种TFT-LCD阵列基板及其制造方法，能够在不降低开口率的情况下提高存储电容。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种TFT-LCD阵列基板，包括玻璃基板以及形成在该玻璃基板上的像素电极、存储电容底电极，在所述像素电极和存储电容底电极之间形成有存储电容；其中，在所述存储电容底电极的表面以及与该存储电容底电极正对的像素电极区域形成有对应的凹凸结构，所述存储电容底电极表面凹凸结构的开口大于在所述像素电极和存储电容底电极之间形成的存储电容的厚度，所述存储电容的厚度是指所述像素电极和所述存储电容底电极之间的距离。

一种TFT-LCD阵列基板制造方法，包括：

在基板上形成存储电容底电极和像素电极，使所述存储电容底电极和所述像素电极相对的区域呈对应的凹凸结构，所述存储电容底电极表面凹凸结构的开口大于在所述像素电极和存储电容底电极之间形成的存储电容的厚度，所述存储电容的厚度是指所述像素电极和所述存储电容底电极之间的距离。

本发明实施例提供的TFT-LCD阵列基板及其制造方法，通过在存储电容底电极的表面以及与该存储电容底电极正对的像素电极区域形成对应的凹凸结构，来增大存储电容底电极与像素电极之间正对面积，从而实现在不影响液晶显示装置开口率的条件下提高存储电容Cst的大小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为TFT-LCD阵列基板的示意图；

图2为现有技术中的TFT-LCD阵列基板沿图1中的A-A线的剖视图；

图3为本发明实施例中的TFT-LCD阵列基板沿图1中的A-A线的剖视图；

图4为本发明实施例中的公共电极线表面的凹凸结构的示意图；

图5为本发明实施例中的TFT-LCD阵列基板的局部示意图；

图6为本发明实施例中的TFT-LCD阵列基板制造方法的流程图；

图7为本发明实施例中的TFT-LCD阵列基板形成过程的第一示意图；

图8为本发明实施例中的TFT-LCD阵列基板形成过程的第二示意图；

图9为本发明实施例中的TFT-LCD阵列基板形成过程的第三示意图；

图10为本发明实施例中的TFT-LCD阵列基板形成过程的第四示意图；

图中标记：1-栅线；2-数据线；3-薄膜晶体管；4-像素电极；5-公共电极线；6-玻璃基板；7-绝缘层；8-光刻胶；51-栅金属薄膜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在TFT-LCD像素结构中，存储电容的实现方式可以是形成在公共电极线上(Cst On Common)，也可以形成在栅线上(Cst On Gate)；或者，还可以是上述两种实现方式的组合。在本发明的实施例中，均以存储电容形成在公共电极线上，即以公共电极线作为存储电容底电极为例，对本发明实施例提供的TFT-LCD阵列基板及其制造方法进行说明。

下面结合附图对本发明实施例提供的TFT-LCD阵列基板及其制造方法进行详细描述。

实施例一：

本发明实施例提供了一种TFT-LCD阵列基板，结合图3所示，本实施例提供的TFT-LCD阵列基板，包括玻璃基板6、以及依次形成在玻璃基板6上面的公共电极线5、绝缘层7和像素电极4；像素电极4、绝缘层7以及公共电极线5的组合构成存储电容Cst；此外，在公共电极线5的表面、以及像素电极4上与公共电极线5正对的区域内形成有对应的凹凸结构。

在上述TFT-LCD阵列基板上，由于在公共电极线5的表面、以及像素电极4上与公共电极线5正对的区域内设计了相对应的凹凸面，使得在不增加线宽的情况下同样达到了增大公共电极线5与像素电极4之间的正对面积的效果，从而实现在不影响液晶显示设备开口率的条件下增大存储电容Cst。参照图4所示，如果公共电极线5表面上的凹凸结构的坡度角为θ，斜面的总长度(即所有斜面部分的长度之和)为l，同时公共电极线5的线宽为d的话，则设有凹凸结构的公共电极线5的表面面积相对于传统的公共电极线的表面面积增大了ΔS＝ld(1-cosθ)；相应地，公共电极线5与像素电极4之间的正对面积也应该是增大了ld(1-cosθ)。

考虑到绝缘层7具有一定的厚度，如果公共电极线5上的凹凸面的开口太小的话，则会出现图5所示的情形，像素电极4的凹凸结构就会被弱化，公共电极线5与像素电极4之间的正对面积的增大量会很小，对存储电容的提高效果不明显；因此，公共电极线5上的凹凸面的开口不宜太小，具体的实现可以根据不同的工艺条件与不同的凹凸形状进行匹配。

如果工艺条件可以实现较小坡度角，那么可以采用梯形或者三角形或者波浪形；如果工艺条件无法实现较小的坡度角，可以采用梯形的形状，并且适当延长倒梯形的底边长度，同样可以实现增加存储电容的效果。如果坡度角θ在90°以下，均可以使用此类结构。

所述凹凸结构可以是如图3所示的梯形结构，也可以是三角形结构或者波浪形结构；当然，本发明实施例中所涉及的凹凸结构并不局限于上述几种情况，只要是能增大像素电极4与公共电极线5之间的正对面积的设计，都应该属于本发明的保护范围。

虽然本实施例提供的阵列基板仅针对存储电容形成在公共电极线上(Cst OnCommon)这一种像素结构的情况进行了说明，但实际使用中，本实施例中提供的技术方案对于采用存储电容在栅线上(Cst On Gate)、以及将上述两种存储电容实现方式相结合等其他的存储电容实现方式的阵列基板也都同样适用。

本发明实施例提供的TFT-LCD阵列基板，通过在存储电容底电极的表面、以及像素电极上与所述存储电容底电极正对的区域内设计了相对应的凹凸结构，使得在不增加线宽的情况下同样达到了增大存储电容底电极与像素电极之间的正对面积的效果，从而实现在不影响液晶显示设备开口率的条件下增大存储电容Cst。

此外，即使存储电容Cst的大小已经符合当前的需求，无需进一步扩增，本发明实施例中提供的方案也同样适用；此时，可以在存储电容底电极的表面上形成凹凸结构，同时减小存储电容底电极的线宽，只要凹凸结构的设置和线宽的减小搭配合理，就可以实现在保持存储电容Cst大小不变的情况下，增大液晶显示装置的开口率，进一步改善显示效果。

实施例二：

针对上述TFT-LCD阵列基板，本发明实施例还提供了一种TFT-LCD阵列基板制造方法，如图6所示，包括：

在基板上形成存储电容底电极和像素电极，使所述存储电容底电极和所述像素电极相对的区域呈对应的凹凸结构。

具体地，所述在基板上形成存储电容底电极和像素电极的过程包括：

在基板上沉积金属薄膜，并通过构图工艺形成表面具有凹凸结构的存储电容底电极；

形成绝缘层、像素电极层。

其中，所述凹凸结构的斜面坡度角要小于90°。

此外，在上述过程中，所述存储电容底电极表面上的凹凸结构可以通过半曝光-Dry Etch(干法刻蚀)、压印法、印刷法等工艺手段来实现。

下面优选地以半曝光-Dry Etch的方法来说明上述TFT-LCD阵列基板的形成过程。这里仍然以公共电极线作为存储电容底电极为例，且所述公共电极线与栅线同层设置；本实施例仅对存储电容相关区域进行了图示，参照图3、图7至图10所示，上述TFT-LCD阵列基板的形成过程包括：

S1、在玻璃基板6上沉积栅金属薄膜51，厚度大约在(图7)；

S2、在上述栅金属薄膜层51上涂覆光刻胶8(Photoresist)，并进行掩膜曝光，其中对无需构建图形的区域进行全曝光，对需要构建凹凸结构的区域进行半曝光，而对其余部分区域不曝光(图8)；

S3、使用Dry-Etch工艺对栅金属薄膜层51进行刻蚀，从而形成表面具有凹凸结构的公共电极线5(图9)和栅线(图中未示出)的图形；

S4、在形成有上述图案的基板上沉积栅绝缘层、掺杂半导体层、半导体层、源漏电极层薄膜，通过构图工艺形成数据线、有源层和TFT的图形；

S5、在形成有上述图案的基板上沉积钝化层薄膜，并通过构图工艺形成钝化层过孔的图形。存储电容区域如图10所示，绝缘层7包括栅绝缘层和钝化层，其厚度大约在

S6、在形成有上述图案的基板上沉积像素电极薄膜，通过构图工艺形成像素电极4的图形。存储电容区域如图3所示，在绝缘层7的上面覆盖有像素电极4，其厚度大约在

从上述步骤中可以看到，绝缘层7是具有一定厚度的，如果公共电极线5上的凹凸面的开口太小的话，则像素电极4的凹凸结构被弱化，公共电极线5与像素电极4之间的正对面积的增大量会很小，对存储电容的提高效果较小；因此，公共电极线5上的凹凸面的开口不宜太小，具体的实现可以根据不同的工艺条件与不同的凹凸形状进行匹配。

如果工艺条件可以实现较小坡度角，那么可以采用梯形或者三角形或者波浪形；如果工艺条件无法实现较小的坡度角，可以采用梯形的形状，并且适当延长倒梯形的底边长度，同样可以实现增加存储电容的效果。如果坡度角θ在90°以下，均可以使用此类结构。

上述凹凸结构可以采用但不局限于梯形结构、三角形结构或者波浪形结构，所述凹凸结构的具体实现要根据不同的产品需求进行设计和选择。

虽然本发明实施例提供的存储电容的实现方法是以存储电容在公共电极线上(Cst On Common)为例进行说明的，但实际使用中，上述过程对于存储电容在栅线上(Cst On Gate)、以及将上述两种存储电容实现方式相结合等其他的存储电容实现形式也都同样适用。

在本发明实施例中涉及到的存储电容在公共电极线上(Cst On Common)的像素结构中，公共电极线的排布方式可以根据需要进行调整，比如可以是H型、N型、π型等，或者是其他实现方式；在本发明实施例中，公共电极线可以是利用栅线层金属制成且与栅线同层设置，也可以是利用数据线层金属制成与数据线同层设置。不管所述公共电极线是如何排布的，都可以通过本发明实施例提的方案来提高存储电容Cst的大小。

在实际的TFT-LCD阵列基板结构中，还存在如下的一种实现方式：在基板上先形成像素电极，而后再形成绝缘层和栅线、数据线等图案；存储电容底电极仍然是与栅线或者数据线同层设置，在像素电极和存储电容底电极之间形成有存储电容。在这种情况下，同样可以通过上述实施例中提供的方案来增大存储电容Cst的大小。

不过，对于TFT-LCD阵列基板的制作过程较现有技术就有所不同：在基板上形成像素电极之前，需要先在基板上电容底电极对应的区域内设置一些凸起的结构，这样在沉积了像素电极层之后，所述像素电极层上自然地就会呈现出凹凸起伏的结构；之后，再形成绝缘层和存储电容底电极，从而得到具有凹凸结构的存储电容底电极和像素电极，且所述存储电容底电极和所述像素电极上的凹凸结构还是对应形成的。此时，存储电容底电极和像素电极之间的相对面积较以往增大，而存储电容底电极和像素电极之间的存储电容Cst的大小也随之增大。

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，可轻易想到的变化或替换，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种TFT-LCD阵列基板，包括玻璃基板以及形成在该玻璃基板上的像素电极、存储电容底电极，在所述像素电极和存储电容底电极之间形成有存储电容，其特征在于，在所述存储电容底电极的表面以及与该存储电容底电极正对的像素电极区域形成有对应的凹凸结构，所述存储电容底电极表面凹凸结构的开口大于在所述像素电极和存储电容底电极之间形成的存储电容的厚度，所述存储电容的厚度是指所述像素电极和所述存储电容底电极之间的距离。

2.根据权利要求1所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述存储电容底电极为公共电极线或栅线、或者公共电极线与栅线的组合。

3.根据权利要求2所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述公共电极线与栅线同层设置，或者所述公共电极线与数据线同层设置。

4.根据权利要求1所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述凹凸结构的斜面坡度角小于90°。

5.根据权利要求4所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述凹凸结构的截面呈梯形、三角形或者波浪形。

6.一种TFT-LCD阵列基板制造方法，其特征在于，包括：

在基板上形成存储电容底电极和像素电极，使所述存储电容底电极和所述像素电极相对的区域呈对应的凹凸结构，所述存储电容底电极表面凹凸结构的开口大于在所述像素电极和存储电容底电极之间形成的存储电容的厚度，所述存储电容的厚度是指所述像素电极和所述存储电容底电极之间的距离。

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，所述在基板上形成存储电容底电极和像素电极，包括：

在基板上沉积金属薄膜，并通过构图工艺形成表面具有凹凸结构的存储电容底电极；

形成绝缘层及像素电极层。

8.根据权利要求7所述的TFT-LCD阵列基板制造方法，其特征在于，所述凹凸结构是通过半曝光-干法刻蚀、压印法或者印刷法实现的。

9.根据权利要求8所述的TFT-LCD阵列基板制造方法，其特征在于，所述通过半曝光-干法刻蚀来形成凹凸结构的过程具体为：

步骤11、在基板上沉积制作存储电容底电极的金属薄膜层；

步骤12、在完成步骤11的基板上涂覆光刻胶并进行掩模曝光，其中对无需构建图形的区域进行全曝光，对需要构建凹凸结构的区域进行半曝光，对于其余部分区域不曝光；

步骤13、在完成步骤12的基板上，通过干法刻蚀对所述金属薄膜层进行刻蚀，得到表面具有凹凸结构的存储电容底电极。

10.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，所述凹凸结构的斜面坡度角小于90°。

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