CN102683341A - 一种tft阵列基板及其制造方法和液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供的一种TFT阵列基板及其制造方法和液晶显示器，涉及液晶面板制造领域，能够减少TFT-LCD的制造步骤，降低生产成本。该TFT阵列基板包括：基板；所述基板上形成有栅极、栅线和遮光条；所述栅极上依次形成有栅绝缘层、半导体有源层、源极、漏极及沟道结构；所述栅绝缘层与所述半导体有源层相接触；所述源极、所述漏极和所述栅极上方形成有钝化层；所述栅绝缘层上方形成有像素电极及位于所述像素电极上方的至少一种原色滤光层；所述像素电极与所述漏极电连接。本发明实施例用于TFT阵列基板的制造。
Description
技术领域
本发明涉及液晶面板制造领域，尤其涉及一种TFT阵列基板及其制造方法和液晶显示器。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay，简称TFT-LCD)具有体积小、功耗低、无辐射等特点，在当前的平板显示器市场占了主导地位。
现有技术中TFT-LCD的结构由阵列基板、彩膜基板以及充满两基板之间的液晶组成。其中阵列结构和彩膜结构分别在两张不同的玻璃基板上形成。阵列基板包括栅线、数据线、薄膜晶体管和像素电极，一般采用四次构图工艺来完成TFT的制作。彩膜基板包括黑矩阵、彩色光刻胶、保护层和透明导电层，也需要四次构图工艺完成彩膜结构的制作，该构图工艺包括了光刻胶的涂敷、掩膜、曝光与剥离的过程，每次构图工艺都需要使用掩膜板，而掩膜板价格昂贵。完成TFT-LCD结构的制作共需要至少八次构图工艺，制造步骤较多，生产成本较高。
发明内容
本发明的实施例提供一种TFT阵列基板及其制造方法和液晶显示器，能够减少TFT-LCD的制造步骤，降低生产成本。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种TFT阵列基板，包括：
基板；
所述基板上形成有栅极、栅线和遮光条；
所述栅极上依次形成有栅绝缘层、半导体有源层、源极、漏极及沟道结构；所述栅绝缘层与所述半导体有源层相接触；
所述源极、所述漏极和所述栅极上方形成有钝化层；
所述栅绝缘层上方形成有像素电极及位于所述像素电极上方的带有至少一种原色滤光层；所述像素电极与所述漏极电连接。
一方面，提供一种液晶显示器，包括上述任一所述的TFT阵列基板。
一方面，提供一种TFT阵列基板的制造方法，包括：
在基板上沉积金属层，通过第一次构图工艺处理得到栅极、栅线和遮光条；
在所述栅极、栅线和遮光条上连续沉积栅绝缘层、半导体有源层、源漏极金属层，通过第二次构图工艺处理得到数据线、源极、漏极及沟道结构；
在所述基板上沉积钝化层，通过第三次构图工艺处理露出所述漏极；
在所述钝化层上沉积透明导电薄膜层，通过构图工艺处理得到像素电极及位于所述像素电极上的带有至少一种原色滤光层，其中，所述像素电极与所述漏极电连接。
本发明实施例提供的一种TFT阵列基板及其制造方法和液晶显示器，包括：基板；所述基板上形成有栅极、栅线和遮光条；所述栅极上依次形成有栅绝缘层、半导体有源层、源极、漏极及沟道结构；所述栅绝缘层与所述半导体有源层相接触；所述源极、所述漏极和所述栅极上方形成有钝化层；所述栅绝缘层上方形成有像素电极及位于所述像素电极上方的带有至少一种原色滤光层；所述像素电极与所述漏极电连接。这样一来，制造上述TFT阵列基板时，通过构图工艺处理得到位于像素电极上的带有至少一种原色滤光层的同时得到像素电极，相对于现有技术，减少了TFT-LCD制造过程中掩膜板使用的次数，因此减少了TFT-LCD的制造步骤，降低了生产成本。
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，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种TFT阵列基板的制造方法流程图；
图2为本发明实施例提供的TFT阵列基板的制造方法中第一次构图工艺完成后结构示意图；
图3为本发明实施例提供的TFT阵列基板的制造方法中第二次构图工艺完成后结构示意图；
图4为本发明实施例提供的TFT阵列基板的制造方法中第三次构图工艺完成后结构示意图；
图5为本发明实施例提供另一种TFT阵列基板的制造方法中第三次构图工艺完成后结构示意图；
图6为本发明实施例提供的通过构图工艺处理得到带有原色滤光层及像素电极的流程图；
图7为本发明实施例提供的TFT阵列基板的制造方法中第四次构图工艺完成后结构示意图；
图8为本发明实施例提供的TFT阵列基板的制造方法中第六次构图工艺完成后结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种通过构图工艺处理得到带有原色滤光层及像素电极的流程图；
图10为本发明实施例提供的另一种TFT阵列基板的制造方法中第六次构图工艺完成后结构示意图。
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做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。
实施例一
本发明实施例提供的一种TFT阵列基板的制造方法，如图1所示，包括：
S101、在基板上沉积金属层，通过第一次构图工艺处理得到栅极、栅线和遮光条。
图2为第一次构图工艺完成后结构示意图，首先采用磁控溅射或者热蒸发的方法在基板201上沉积一层
至
的盒属层。金属层的制作材料可以使用钨、钛、钼、铝、钕、铝镍合金、钼钨合金、铬或铜等金属，也可使用上述几种材料组合；基板201可采用玻璃、石英或者其他导光且非金属材质。通过第一次构图工艺形成栅极202、公共电极203和遮光条(图2未标示)，同时生成了数据信号线(图2未标示)，上述遮光条处于像素电极周边区域，与栅极202位于同一层，对像素电极的边缘进行遮挡，防止漏光现象的产生，当上述遮光条与公共电极进行连接时，此遮光条也可以实现存贮电容底电极的功能。图2为上述第一次构图工艺完成后结构示意图。
S102、在栅极、栅线和遮光条上连续沉积栅绝缘层、半导体有源层、源漏极金属层，通过第二次构图工艺处理得到数据线、源极、漏极及沟道结构。
图3为第二次构图工艺完成后结构示意图，首先，使用等离子体加强化学气相沉积的方法(PECVD)在基板201上沉积厚度为
至
的薄膜作为栅绝缘层204，该栅绝缘层204可以采用氧化物、氮化物、氮氧化合物。在形成栅绝缘层204的基板201上可以用化学沉积的方法连续沉积厚度为至
的半导体有源层205和厚度为
至
的欧姆接触层208。特别的，为了减小TFT区域的寄生电容，可以在即将形成的TFT结构允许的情况下适当增加欧姆接触层208的膜厚，然后再使用磁控溅射或者热蒸发的方法在基板201上沉积一层
至的源漏金属薄膜，该源漏金属层可以使用铬、钨、钛、铊、钼、铝、铜等金属或其合金生成。栅绝缘层204可以选用氧化物、氮化物或氧氮化合物生成，对应的反应气体可以为SiH4、NH3、N2的混合气体或SiH2Cl2、NH3、N2的混合气体，半导体有源层205可以为非晶硅薄膜，对应的反应气体可以是SiH4、N2的混合气体或SiH2、Cl2、N2的混合气体。
在沉积了栅绝缘层204、半导体有源层205、欧姆接触层208和源漏金属薄膜的基板201上涂敷光刻胶，采用带有狭缝的半色调或灰色掩模板曝光源漏金属薄膜，形成部分曝光区域、非曝光区域与完全曝光区域，完全曝光区域对应于TFT区域以外的其他区域，部分曝光区域对应于沟道(图3未标注)的部分，非曝光区域对应其他区域，即对应数据线(图3未标注)、源极206和漏极207所在区域，在显影过程完成之后，完全曝光区域光刻胶被完全去除，非曝光区域的光刻胶被完全保留，部分曝光区域的光刻胶被部分保留，通过刻蚀工艺刻蚀掉完全曝光区域的源漏金属薄膜，欧姆接触层208与半导体有源层205，形成半导体有源层205与数据线，然后通过灰化工艺去除掉部分曝光区域的光刻胶，显露出沟道部分的源漏金属层，再通过刻蚀工艺完全刻蚀掉部分曝光区域的源漏金属层、欧姆接触层208及部分半导体有源层205，最终形成源极206、漏极207、欧姆接触层208与沟道结构，最后将光刻胶进行剥离，形成图3所示结构。
S103、在基板上沉积钝化层，通过第三次构图工艺处理露出漏极；
需要说明的是，第三次构图工艺的目的就是露出漏极，这样使得之后形成的像素电极与漏极电连接。露出漏极的方法有多种，可以将除TFT部分的其他区域的钝化层全部刻蚀掉，也可以形成钝化层过孔。
图4为第三次构图工艺完成后结构示意图，首先，采用等离子体加强化学气相沉积的方法在经过处理的基板201上沉积厚度为
至
的薄膜作为栅极的钝化层209，采用普通的掩膜板进行曝光，再经过显影与刻蚀的过程将像素区域以内的除TFT区域的部分全部刻蚀掉，并露出漏极207的部分区域，最后再对光刻胶进行剥离完成第三次构图工艺。其中，钝化层209可以选用氧化物、氮化物或氧氮化合物生成，对应的反应气体可以为SiH4、NH3、N2的混合气体或SiH2Cl2、NH3、N2的混合气体。
需要说明的是，在存在公共电极203的结构当中，可以适当调整栅绝缘层膜厚，保证器件区与像素区间合理的高度差，从而减小公共电极线对高度的影响。
图5为另一种TFT阵列基板的制造方法第三次构图工艺完成后结构示意图，图5中显影与刻蚀前的步骤与图4中第三次构图工艺中的步骤相同，但在显影与刻蚀的过程中，可以将漏极207上方的部分钝化层209刻蚀掉，形成钝化层209上的过孔，通过该过孔达到之后形成的透明电极与漏极207电连接的目的。
S104、在钝化层上沉积透明导电薄膜层，通过构图工艺处理得到像素电极及位于像素电极上的带有至少一种原色滤光层，其中，像素电极与漏极电连接。
通过构图工艺处理得到位于像素电极上的带有至少一种原色滤光层的同时得到像素电极，相对于现有技术，减少了TFT-LCD制造过程中掩膜板使用的次数，因此减少了TFT-LCD的制造步骤，降低了生产成本。
步骤S104具体步骤如图6所示，可以包括：
S1041、在透明导电薄膜层上，沉积原色光刻胶。所述原色可以是红色、绿色或者蓝色，也可以是设计者需要的其他色彩；
S1042、通过半色调或灰色掩膜板对光刻胶进行曝光，形成非曝光区、部分曝光区和完全曝光区，其中，非曝光区对应透明导电薄膜层上带有原色滤光层预设位置，部分曝光区域对应透明导电薄膜层上带有非原色滤光层预设位置，完全曝光区域对应除部分曝光区和非曝光区外的其他区域；
S1043、显影后，对位于完全曝光区的透明导电薄膜层进行刻蚀，得到像素电极；及
S1044、对位于部分曝光区的光刻胶进行灰化处理，保留位于非曝光区的原色光刻胶。
以带有红色原色光刻胶为例。如图7所示，图7为第四次构图工艺完成后结构示意图，在第三次构图工艺后，采用磁控溅射或者热蒸发的方法，在基板201上沉积一层厚度为
至
的透明导电薄膜层，该透明导电薄膜层可以采用氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌，也可以采用其他金属或者金属氧化物。在此基础上涂敷上包含红色的光刻胶薄膜，当第三次构图工艺处理得到透明导电薄膜层下方的钝化层209被刻蚀掉时，该第四次构图工艺涂敷的红色光刻胶的厚度在像素区域内无钝化层209的部分大于TFT区域部分的厚度，采用带有狭缝的半色调或灰色调掩模板曝光，形成非曝光区、部分曝光区和完全曝光区，其中，非曝光区对应透明导电薄膜层上带有红色滤光层预设位置，部分曝光区对应透明导电薄膜层上带有非红色滤光层预设位置，完全曝光区对应除部分曝光区和非曝光区外的其他区域，即TFT区域。显影后，完全曝光区的红色光刻胶去除，露出透明导电膜层，然后通过一次刻蚀工艺将完全曝光区的透明导电膜层刻蚀掉，得到像素电极210。显影后的像素电极上的部分曝光区的光刻胶被部分去除，厚度较之前减小，对位于部分曝光区的光刻胶进行灰化处理，相应的，对非曝光区的光刻胶也进行灰化处理，灰化处理处理后，部分曝光区的光刻胶被去除，再非曝光区的光刻胶厚度减少，对像素电极210上的保留的带有红色的光刻胶不进行剥离，形成红色滤光层211。
在第四次构图工艺中完成刻蚀过程之后，像素电极上方的光刻胶不用进行剥离处理，因此缩短了生产周期，同时，光刻胶预先经过染色处理，可以作为彩膜的部分结构作光线的调色之用，增大了材料的利用率，降低了成本。
如果该TFT阵列基板与彩膜基板对盒成型后为带有三原色的TFT-LCD，可以在该TFT阵列基板上继续以原色光刻胶制作滤光层，这里以绿色和蓝色光刻胶为例，在基板上，沉积绿色光刻胶薄膜，通过第五次构图工艺的曝光、显影、烘烤处理，形成绿色滤光层。
在基板上，沉积蓝色光刻胶薄膜，通过第六次构图工艺的曝光、显影、烘烤处理，形成蓝色滤光层。
由于带有绿色和蓝色的光刻胶中第五次和第六次构图工艺与现有技术中彩膜工艺的实质相同或相近，这里不再赘述，第五次和第六次构图工艺完成后，如图8所示，在像素电极210上形成了红色滤光层211、绿色光刻胶薄膜212、蓝色滤光层213，三者可以作为彩膜构件作光线的调色之用，其作用与彩膜基板上的滤光层作用相同或相近。
步骤S 104具体步骤如图9所示，也可以包括：
S1045、在透明导电薄膜层上，沉积原色光刻胶；
S1046、通过构图工艺对原色光刻胶进行曝光、显影、烘烤处理，形成带有第一原色滤光层；带有第一原色滤光层位于透明导电薄膜层上带有第一原色滤光层预设位置；
S1047、重复上述对原色光刻胶的沉积、曝光、显影、烘烤处理，形成带有第n原色滤光层；n为正整数；带有第n原色滤光层位于透明导电薄膜层上带有第n原色滤光层预设位置；及
S1048、将暴露在带有原色滤光层间的透明导电薄膜层刻蚀形成像素电极。
在透明导电薄膜层上，沉积红色光刻胶薄膜，通过曝光、显影、烘烤处理，形成红色滤光层。
以分别带有红、绿、蓝色三种原色光刻胶为例。在基板采用磁控溅射方法沉积透明导电层后，再沉积一层红色光刻胶薄膜，采用普通掩模板对红色光刻胶进行曝光、使红色光刻胶形成完全曝光区和非曝光区，非曝光区对应透明导电薄膜层上带有红色滤光层预设位置，完全曝光区对应除非曝光区之外的区域，显影处理后，完全曝光区的红色光刻胶被完全去除，非曝光区域的红色光刻胶全部保留，烘烤处理后形成红色滤光层。由于该构图工艺与现有技术中彩膜基板中彩膜工艺实质相同或相近，因此这里不再详述。
在基板上，沉积绿色光刻胶薄膜，通过曝光、显影、烘烤处理，形成绿色滤光层。该步骤除光刻胶为绿色外，其他过程与上述红色滤光层构图工艺相同，这里不再赘述。
在基板上，沉积蓝色光刻胶薄膜，通过曝光、显影、烘烤处理，形成蓝色滤光层，该步骤除光刻胶为蓝色外，其他过程与上述红色滤光层构图工艺相同，这里不再赘述。之后，将暴露在带有原色滤光层间的透明导电薄膜层刻蚀后形成像素电极。
如图10所示，经过S1045至S1048得到带有原色滤光层，该带有原色滤光层可以包括红色滤光层211、绿色滤光层212、蓝色滤光层213，在在像素电极210上生成的红色滤光层211、绿色滤光层212和蓝色滤光层213，三者可以作为彩膜构件作光线的调色之用，其作用与彩膜基板上的滤光层作用相同或相近。
需要说明的是，该TFT阵列基板的像素电极上也可以采用本发明实施例提供的方法生成带有多种原色滤光层，且该滤光层所带有的原色可以根据具体情况而定，可以是红色、绿色、蓝色、黄色以及设计者需要的其他色彩。
特别的，该TFT阵列基板的制造方法还包括：在带有原色滤光层上沉积遮光性材料，通过第七次构图工艺处理得到黑矩阵。
当黑矩阵制作在TFT阵列基板上时，在彩膜基板和阵列基板对盒过程中，不会因受到外力作用而发生阵列基板和彩膜基板错位的情况，避免产生相应的漏光现象，保证了显示图像的质量，同时带有三原色的TFT-LCD的制造步骤可以由8步减为7步，减少了制作步骤。
本发明实施例提供的一种TFT阵列基板的制造方法通过构图工艺处理得到位于像素电极上的带有至少一种原色滤光层的同时得到像素电极，相对于现有技术，减少了TFT-LCD制造过程中掩膜板使用的次数，因此减少了TFT-LCD的制造步骤，降低了生产成本。带有原色滤光层的种类可以调节。同时，当黑矩阵制作在TFT阵列基板上时，避免产生漏光现象，保证了显示图像的质量。
实施例二
本发明实施例提供的一种TFT阵列基板，如图8或图10所示，包括：
基板201；
基板201上形成有栅极202、栅线(图8、图10未标注)和遮光条(图8、图10未标注)；
栅极202上形成有栅绝缘层204、半导体有源层205、欧姆接触层208、源极206、漏极207及沟道结构(图8、图10未标注)；栅绝缘层204与半导体有源层205相接触；
源极206、漏极207上方形成有钝化层209；
栅绝缘层204上方形成有像素电极210及位于像素电极210位于像素电极上方的带有至少一种原色滤光层；像素电极210与漏极207电连接。
同时，该基板上也可以设有欧姆接触层208，半导体有源层205与欧姆接触层208相接触；欧姆接触层208分别与源极206、漏极207及沟道结构相接触。
该带有原色滤光层彩色滤光层包括原色光刻胶。该带有原色滤光层具体可以包括红色滤光层211、绿色滤光层212、蓝色滤光层213等。
特别的，该带有原色滤光层上方可以形成有黑矩阵。
需要说明的是，像素电极210与漏极207的电连接结构可以如图8所示，通过将除TFT部分的其他区域的钝化层209全部刻蚀掉实现，也可以如图10所示，通过钝化层209过孔实现。
本发明实施例提供的一种TFT阵列基板，将带有原色滤光层制作在薄膜晶体管之上，减少了TFT-LCD的制造步骤，降低了生产成本。带有原色滤光层的种类可以调节。同时，当黑矩阵制作在TFT阵列基板上时，避免产生漏光现象，保证了显示图像的质量。
本发明实施例提供的一种液晶显示器，包括本发明实施例提供的任意一种TFT阵列基板。
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以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种TFT阵列基板，其特征在于，包括：
基板；
所述基板上形成有栅极、栅线和遮光条；
所述栅极上依次形成有栅绝缘层、半导体有源层、源极、漏极及沟道结构；所述栅绝缘层与所述半导体有源层相接触；
所述源极、所述漏极和所述栅极上方形成有钝化层；
所述栅绝缘层上方形成有像素电极及位于所述像素电极上方的至少一种原色滤光层；所述像素电极与所述漏极电连接。
2.根据权利要求1所述的TFT阵列基板，其特征在于，
所述带有原色滤光层由原色光刻胶制成。
3.根据权利要求1或2所述的TFT阵列基板，其特征在于，
所述带有原色滤光层上方形成有黑矩阵。
4.一种液晶显示器，其特征在于，包括权利要求1至3任一所述的TFT阵列基板。
5.一种用于制造如权利要求1所述的TFT阵列基板的方法，其特征在于，包括：
在基板上沉积金属层，通过第一次构图工艺处理得到栅极、栅线和遮光条；
在所述栅极、栅线和遮光条上连续沉积栅绝缘层、半导体有源层、源漏极金属层，通过第二次构图工艺处理得到数据线、源极、漏极及沟道结构；
在所述基板上沉积钝化层，通过第三次构图工艺处理露出所述漏极；
在所述钝化层上沉积透明导电薄膜层，通过构图工艺处理得到像素电极及位于所述像素电极上的原色滤光层，其中，所述像素电极与所述漏极电连接。
6.根据权利要求5所述的TFT阵列基板制造方法，其特征在于，通过构图工艺处理得到像素电极及位于所述像素电极上的带有至少一种原色滤光层包括：
在所述透明导电薄膜层上，沉积原色光刻胶；
通过半色调或灰色掩膜板对所述光刻胶进行曝光，形成非曝光区、部分曝光区和完全曝光区，其中，所述非曝光区对应所述透明导电薄膜层上带有所述原色滤光层预设位置，所述部分曝光区域对应所述透明导电薄膜层上带有非所述原色滤光层预设位置，所述完全曝光区域对应除所述部分曝光区和非曝光区外的其他区域；
显影后，对位于所述完全曝光区的透明导电薄膜层进行刻蚀，得到像素电极；
对位于所述部分曝光区的光刻胶进行灰化处理，保留位于所述非曝光区的带有所述原色光刻胶。
7.根据权利要求5所述的TFT阵列基板制造方法，其特征在于，通过构图工艺处理得到像素电极及位于所述像素电极上的原色滤光层包括：
在所述透明导电薄膜层上，沉积第一原色光刻胶；
通过构图工艺对所述带有第一原色光刻胶进行曝光、显影、烘烤处理，形成第一原色滤光层；所述带有第一原色滤光层位于所述透明导电薄膜层上所述带有第一原色滤光层预设位置；
重复上述对原色光刻胶的沉积、曝光、显影、烘烤处理，形成带有第n原色滤光层；所述n为正整数；所述带有第n原色滤光层位于所述透明导电薄膜层上所述带有第n原色滤光层预设位置；
将暴露在所述带有原色滤光层间的透明导电薄膜层刻蚀形成像素电极。
8.根据权利要求5至7所述任一TFT阵列基板制造方法，其特征在于，还包括：
在所述带有原色滤光层上沉积遮光性材料，通过构图工艺处理得到黑矩阵。
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