CN103309099A - 液晶显示器阵列基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶显示器阵列基板及其制造方法。所述液晶显示器阵列基板包括：栅线，所述栅线沿一个方向布置在基板上；数据线，所述数据线与所述栅线交叉，并与所述栅线一起限定多个像素区域；薄膜晶体管，所述薄膜晶体管形成在所述栅线与所述数据线的交叉处；像素电极，所述像素电极与所述薄膜晶体管连接；以及公共电极，所述公共电极设置为与所述像素电极相对，并与所述像素电极一起形成电场。所述公共电极包括与所述数据线重叠的屏蔽线，所述屏蔽线包括至少两个切割部，所述至少两个切割部具有的宽度小于所述屏蔽线的其它部分的宽度。

Description

液晶显示器阵列基板及其制造方法
本申请要求享有于2012年3月8日提交的韩国专利申请第10-2012-0023989号的优先权，为了所有目的，在此援引该专利申请的全文内容作为参考，如同该专利申请在此被全部公开。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种液晶显示器，尤其涉及一种能够修复数据线开路故障的液晶显示器阵列基板及其制造方法。
背景技术
通常利用液晶的光学各向异性和极化性来驱动液晶显示器。由于分子的细长结构，液晶具有分子排列的取向。通过人为地将电场施加至液晶，可以控制液晶的分子排列的方向。因此，如果任意地调整液晶的分子排列的方向，则可以改变液晶的分子排列。而且，液晶的光学各向异性可使光沿液晶的分子排列的方向发生折射，从而呈现图像信息。
由于分辨率和出色的视频显示性能，其中薄膜晶体管以及与薄膜晶体管连接的像素电极以矩阵形式布置的有源矩阵液晶显示器（AMLCD）（下文简称“液晶显示器”）近期备受关注。液晶显示器包括形成有公共电极的滤色器基板、形成有像素电极的阵列基板以及位于滤色器基板与阵列基板之间的液晶。由于液晶由公共电极与像素电极之间的垂直电场驱动，所以液晶显示器在透射率和孔径比等方面具有优良的特性。
然而，由垂直电场驱动液晶导致了液晶显示器的视角特性的降低。因而，提出了具有出色的视角特性的板内切换（IPS）模式液晶显示器。
图1是图解现有技术的IPS模式液晶显示器的子像素的截面图。
如图1所示，栅极10和栅绝缘层15形成在第一基板5上，并且有源层20形成在栅极10上。源极25a和漏极25b与有源层20连接，从而组成开关薄膜晶体管。数据线25c形成在像素区域的边缘处，并且形成与漏极25b连接的像素电极41。形成用以保护在第一基板5上形成的各元件的钝化层30，并且在钝化层30上形成公共电极42。
黑矩阵55和滤色器60形成在第二基板50上，并且覆盖黑矩阵55和滤色器60的保护层70形成在第二基板50上。液晶层80位于第一基板5与第二基板50之间。由此，通过上述结构，构造了IPS模式液晶显示器。
由于邻近数据线25c的公共电极42的耦合电容形成的预定电压差，现有技术的IPS模式液晶显示器会产生驱动故障，例如对液晶的异常驱动。
为解决上述问题，在数据线上形成屏蔽线，从而防止在数据线与公共电极之间的电压差的形成。然而，当产生数据线的开路故障时，由于在数据线上的屏蔽线，很难修复所述开路故障。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种能够防止驱动故障和修复数据线的开路故障的液晶显示器阵列基板及其制造方法。
在一个方面中，提供了一种液晶显示器阵列基板，所述液晶显示器阵列基板包括：栅线，所述栅线沿一个方向布置在基板上；数据线，所述数据线与所述栅线交叉，并与所述栅线一起限定多个像素区域；薄膜晶体管，所述薄膜晶体管形成在所述栅线与所述数据线的交叉处；像素电极，所述像素电极与所述薄膜晶体管连接；以及公共电极，所述公共电极设置为与所述像素电极相对，并与所述像素电极一起形成电场，所述公共电极包括与所述数据线重叠的屏蔽线，所述屏蔽线包括至少两个切割部，所述切割部具有的宽度小于所述屏蔽线的其它部分的宽度。
在另一方面中，提供一种液晶显示器阵列基板，所述液晶显示器阵列基板包括：栅线，所述栅线沿一个方向布置在基板上；数据线，所述数据线与所述栅线交叉，并与所述栅线一起限定多个像素区域；薄膜晶体管，所述薄膜晶体管形成在所述栅线与所述数据线的交叉处；像素电极，所述像素电极与所述薄膜晶体管连接；以及公共电极，所述公共电极设置为与所述像素电极相对，并与所述像素电极一起形成电场，所述公共电极包括与所述数据线重叠的屏蔽图案，所述屏蔽图案通过穿过钝化层的至少两个接触孔与所述数据线连接。
在又一方面中，提供一种制造液晶显示器阵列基板的方法，所述方法包括以下步骤：在基板上沿一个方向形成栅线；形成与所述栅线交叉的数据线，所述数据线与所述栅线一起限定多个像素区域；在所述栅线与所述数据线的交叉处形成薄膜晶体管；形成与所述薄膜晶体管连接的像素电极；在所述像素电极上形成钝化层；在所述钝化层上形成公共电极，所述公共电极包括屏蔽线，所述屏蔽线与所述数据线重叠，并且包括至少两个切割部，所述切割部具有窄的宽度；将激光照射到设置在与所述数据线的开路部分重叠的屏蔽线的两侧的切割部上，并且断开所述屏蔽线，以形成屏蔽图案；蚀刻所述屏蔽图案的两侧，以形成暴露所述数据线的接触孔；以及使用激光CVD修复装置形成用于填充所述接触孔的接触图案。
附图说明
被包括来提供对本发明的进一步理解且并入并构成说明书的一部分的附图图解了本发明的实施方式，并且连同文字描述一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1是图解现有技术的板内切换（IPS）模式液晶显示器的子像素的截面图；
图2是根据本发明的示例性实施方式的IPS模式液晶显示器的平面图；
图3是图2的‘A’区域的放大图；
图4是沿图2的线I-I’截取的截面图；
图5A和图5B图解了根据本发明的示例性实施方式的制造液晶显示器阵列基板的方法的各个步骤；
图6A是图2的数据线和屏蔽线的平面图，并且图6B是沿图6A的线II-II’截取的截面图；
图7A是图2的数据线和屏蔽线的平面图，并且图7B是沿图7A的线II-II’截取的截面图；
图8A是图2的数据线和屏蔽线的平面图，并且图8B是沿图8A的线II-II’截取的截面图；
图9A是图2的数据线和屏蔽线的平面图，并且图9B是沿图9A的线II-II’截取的截面图；以及
图10是图解根据本发明的示例性实施方式的液晶显示器阵列基板的黑矩阵的形状的平面图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中相同的附图标记将用于指代相同或相似的部件。应当注意的是如果确定对某些已知技术的详细描述可能会模糊本发明的要点，那么将省略该详细描述。
图2是根据本发明的示例性实施方式的板内切换（IPS）模式液晶显示器（LCD）的平面图。图3是图2的‘A’区域的放大图。为了简洁和便于阅读起见，下文示出并描述液晶显示器的阵列基板和子像素。
如图2所示，多条栅线103设置在包括多个像素区域P的基板（未示出）上，并且沿一个方向延伸。多条数据线107设置为与栅线103交叉。由此，多个像素区域P由交叉的栅线103与数据线107限定。
薄膜晶体管Tr设置在每个像素区域P中。薄膜晶体管Tr包括与栅线103连接的栅极113、栅绝缘层（未示出）、半导体层（未示出）、欧姆接触层（未示出）、与数据线107电连接的源极117以及与源极117相隔开的漏极119。
图2示出形成U形沟道区域的薄膜晶体管Tr。薄膜晶体管Tr的沟道区域可以采用其它形状。例如，薄膜晶体管Tr可以形成I形沟道区域。此外，图2示出薄膜晶体管Tr的栅极113从栅线103突出至像素区域P。然而，栅极113可以不从栅线103突出。
在每个像素区域P中，板形像素电极123与薄膜晶体管Tr的漏极119连接。公共电极135设置在包括多个像素区域P的显示区域的整个表面上，位于与像素电极123对应的位置处。公共电极135包括具有条形的多个开口131。在仅示出平面形式的两个像素区域P的图2中，两个像素区域P之间的边界覆盖两个子像素P。
根据本发明的实施方式的公共电极135包括与数据线107重叠的屏蔽线136。当驱动液晶显示器时，屏蔽线136防止在数据线107与公共电极135之间形成不必要的电场。在屏蔽线136与数据线107之间人为地形成电场，因此减少了数据线107与公共电极135之间形成的电场。
屏蔽线136与公共电极135形成为一整体，并且同一电信号施加至屏蔽线136和公共电极135。屏蔽线136具有与数据线107相似的线形状，并与数据线107的大部分重叠。
根据本发明的实施方式的屏蔽线136在每个像素区域P中可包括至少两个窄切割部（cutting portion）SW。如图2所示，屏蔽线136的大部分的宽度大于数据线107的宽度。然而，屏蔽线136包括在像素区域P的边缘处的切割部SW，切割部SW具有宽度小于数据线107的宽度。
更具体地，如图3所示，屏蔽线136具有第一宽度W1和第二宽度W2。第一宽度W1大于数据线107的宽度W3，而第二宽度W2小于数据线107的宽度W3。屏蔽线136的切割部SW具有第二宽度W2。切割部SW的宽度W2是数据线107的宽度W3的大约10%至99%。当屏蔽线136的切割部SW的宽度W2等于或大于数据线107的宽度W3的大约10%时，由于所述屏蔽线136的电阻的增加，所以可防止公共电极135的电阻的增加。当屏蔽线136的切割部SW的宽度W2等于或小于数据线107的宽度W3的大约99%时，可在后续行修复工艺中减少用来切割所述切割部SW的激光的功率。由此，可防止设置在数据线107附近的公共电极135的损坏。
当产生例如数据线107开路这样的缺陷时，屏蔽线136的切割部SW用作修复数据线107的手段。下面将基于制造LCD阵列基板的方法详细描述根据本发明的实施方式的修复LCD阵列基板的方法。
图4是沿图2的线I-I’截取的截面图。
如图4所示，在根据本发明的实施方式的制造LCD阵列基板的方法中，栅极113沿一个方向形成在基板101上，并且与布置在基板101上的栅线（未示出）形成为一整体。
栅绝缘层114设置在栅极113上，以绝缘栅极113。半导体层115设置在栅绝缘层114上，位于与栅极113对应的位置处。源极117和漏极119分别设置在半导体层115的两端处。由此，形成了包括栅极113、半导体层115、源极117和漏极119的薄膜晶体管Tr。
与薄膜晶体管Tr的漏极119电连接的像素电极123设置在栅绝缘层114上。与源极117连接的数据线107形成在同一平面上，在与像素电极123隔开的区域中。
钝化层125设置在包括薄膜晶体管Tr、像素电极123和数据线107的基板101上。具有多个开口131的公共电极135设置在钝化层125上，与像素电极123对应。与公共电极135电连接的屏蔽线136设置在与数据线107对应的位置处。
由此就形成了根据本发明的实施方式的LCD阵列基板。下面将描述图4所示制造LCD阵列基板的方法。
图5A和图5B图解了根据本发明的实施方式的制造LCD阵列基板的方法的各个步骤。
如图5A所示，根据本发明的实施方式的制造LCD阵列基板的方法在基板101上沉积低电阻特性的金属材料，所述金属材料例如是从铝（Al）、铝钕（AlNd）、铜（Cu）、铜合金、铬（Cr）和钼（Mo）中选出的一种金属材料。构图所述金属材料，以形沿一个方向延伸的栅线（未示出），并形成栅极113。
然后，在上面形成有栅线和栅极113的基板101的整个表面上沉积无机绝缘材料，以形成栅绝缘层，所述无机绝缘材料例如是氧化硅（SiOx）或者氮化硅（SiNx）114。然后，在上面形成有栅绝缘层114的基板101上沉积非晶硅或通过使非晶硅结晶得到的多晶硅，并且构图所述非晶硅或多晶硅，以形成半导体层115。
在上面形成有半导体层115的基板101上沉积低电阻特性的金属材料，并且构图所述金属材料，以形成数据线107、源极117和漏极119，所述金属材料例如是从铝（Al）、铝钕（AlNd）、铜（Cu）、铜合金、铬（Cr）和钼（Mo）中选出的一种金属材料。在本发明的实施方式中，分别形成半导体层115以及源极117和漏极119。或者，可在基板101上顺序地层叠非晶硅和金属层，并且可同时构图所述非晶硅和所述金属层，以同时形成半导体层115以及源极117和漏极119。
接着，如图5B所示，在基板101的整个表面上沉积例如是氧化铟锡（ITO）或者氧化铟锌（IZO）的透明导电材料，并且在每个像素区域中分别构图所述透明导电材料，以形成像素电极123。像素电极123与薄膜晶体管Tr的漏极119电连接。
然后，在上面形成有像素电极123的基板101上沉积例如是氧化硅（SiOx）或者氮化硅（SiNx）的无机绝缘材料，以形成钝化层125。在基板101的整个表面上沉积透明导电材料，所述透明导电材料例如是氧化铟锡（ITO）或者氧化铟锌（IZO），并且在每个像素区域中形成多个开口131，以形成公共电极135和屏蔽线136。在这种情况下，公共电极135以整体形式形成在基板101的整个显示区域中。
通过上述步骤制造了根据本发明的实施方式的LCD阵列基板。下面将描述修复这样制造的LCD阵列基板的数据线的方法。
图6A至图9B图解了根据本发明的实施方式的修复LCD阵列基板的方法的各个步骤。更具体地，图6A、图7A、图8A和图9A是图2的数据线和屏蔽线的平面图，并且图6B、图7B、图8B和图9B分别是沿图6A、图7A、图8A和图9A的线II-II’截取的截面图。
如图6A和图6B所示，当在这样制造的LCD阵列基板的测试过程中发现数据线107的一部分开路时，本发明的实施方式使与数据线107的开路部分对应的屏蔽线136的切割部SW断开。
更具体地，将激光照射到设置在数据线107的开路部分的两侧的每个切割部SW上，从而断开与公共电极135连接的屏蔽线136。可用深UV激光来断开屏蔽线136。也可以使用其它激光。特别地，因为屏蔽线136的每个切割部SW具有的宽度小于屏蔽线136的其它部分的宽度，所以通过将低功率的激光照射到具有窄宽度的切割部SW上可很容易地断开屏蔽线136。由此，本发明的实施方式可防止当使用高功率的激光断开现有技术的具有宽宽度的屏蔽线时所产生的公共电极的损坏。
于是，如图7A和图7B所示，由与公共电极135断开的屏蔽线136形成屏蔽图案137。屏蔽图案137具有岛状图案，并且设置为与数据线107的开路部分对应。
然后，如图8A和图8B所示，将激光照射到与数据线107的开路部分、即数据线107的两端相邻的屏蔽图案137的两侧上，以形成第一接触孔CH1和第二接触孔CH2。在这种情况下，用来形成第一接触孔CH1和第二接触孔CH2的激光在激光照射条件上与用来断开屏蔽线136的激光不同，所述激光照射条件诸如是用来产生激光的源、焦距（focus）、功率以及照射激光的照射时间。通过适当地调整激光照射条件来烧毁并去除无机绝缘材料（或者有机绝缘材料）或者金属材料。或者，仅无机绝缘材料被选择性地燃烧并去除。由此，在适当地调整的激光照射条件下，可通过将激光照射到基板101上而形成暴露数据线107的第一接触孔CH1和第二接触孔CH2。
然后，如图9A和图9B所示，使用应用激光的CVD修复装置在与暴露数据线107的第一接触孔CH1对应的位置处形成第一接触图案CP1，以填充第一接触孔CH1。然后，使用所述CVD修复装置在与暴露数据线107的第二接触孔CH2对应的位置处形成第二接触图案CP2，以填充第二接触孔CH2。数据线107的开路部分于是通过屏蔽图案137彼此电连接。从而可修复数据线107。
如上所述，因为形成与数据线重叠的屏蔽线的切割部而可在修复工艺中使用低功率的激光，所以根据本发明的实施方式的制造LCD阵列基板的方法可防止由于激光的使用而造成的外围元件的损坏。
可改变根据本发明的实施方式的LCD阵列基板中的黑矩阵的形状，从而防止由屏蔽线的切割部造成的漏光现象。
图10是图解根据本发明的实施方式的LCD阵列基板的黑矩阵的形状的平面图。图10仅示出图2所示的黑矩阵的区域。
然后，如图10所示，在滤色器阵列基板（未示出）上形成的黑矩阵BM覆盖信号线以及包括数据线107、薄膜晶体管Tr和栅线103等的元件区域。黑矩阵BM通常具有暴露像素电极的形状。
在本发明的实施方式中，形成黑矩阵BM来覆盖在与屏蔽线136的切割部SW相邻的区域中的信号线和元件区域。即，黑矩阵BM形成为进一步突出到与切割部SW相邻的区域中，从而防止在与切割部SW相邻的区域中产生由切割部SW造成的漏光现象。换言之，黑矩阵BM形成为突出到在与屏蔽线136的切割部SW相邻的像素电极123的边缘处的像素区域P的内部。
如上所述，通过改变黑矩阵BM的结构，本发明的实施方式可防止由于屏蔽线的切割部所造成的漏光现象。
以下表1显示出针对每种型号在现有技术的LCD阵列基板的修复工艺中的故障百分比以及在根据本发明的实施方式的LCD阵列基板的修复工艺中的故障百分比。
表1
Figure BDA00001912641100081
Figure BDA00001912641100091
如以上表1所表明的，当执行用于解决现有技术的数据线的开路的修复工艺时，故障百分比为大约0.41%至1.11%。另一方面，当通过根据本发明的实施方式在屏蔽线上形成切割部而执行修复工艺时，故障百分比大幅降低为大约0.00%至0.04%。
尽管已经参考本发明的若干个示例性实施方式描述了本发明的实施方式，但是应当理解的是：本领域普通技术人员可设计出落入本说明书的原理的范畴内的大量其它修改和实施方式。尤其是，可以在本说明书、附图和所附权利要求书的范围内对主题组合方案的组成部件和/或布置作出各种变化和修改。除了组成部件和/或布置的变化和修改之外，替代使用对于本领域普通技术人员而言也是显而易见的。

Claims (12)

1.一种液晶显示器阵列基板，所述液晶显示器阵列基板包括：
栅线，所述栅线沿一个方向布置在基板上；
数据线，所述数据线与所述栅线交叉，并与所述栅线一起限定多个像素区域；
薄膜晶体管，所述薄膜晶体管形成在所述栅线与所述数据线的交叉处；
像素电极，所述像素电极与所述薄膜晶体管连接；以及
公共电极，所述公共电极设置为与所述像素电极相对，并且与所述像素电极一起形成电场，所述公共电极包括与所述数据线重叠的屏蔽线，所述屏蔽线包括至少两个切割部，所述至少两个切割部具有的宽度小于所述屏蔽线的其它部分的宽度。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器阵列基板，其中所述公共电极和所述屏蔽线形成为一整体。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器阵列基板，其中所述屏蔽线的宽度大于所述数据线的宽度。
4.根据权利要求1所述的液晶显示器阵列基板，其中所述屏蔽线的每个切割部的宽度小于所述数据线的宽度。
5.根据权利要求1所述的液晶显示器阵列基板，其中所述屏蔽线的至少两个切割部形成在一个像素区域中。
6.一种液晶显示器阵列基板，所述液晶显示器阵列基板包括：
栅线，所述栅线沿一个方向布置在基板上；
数据线，所述数据线与所述栅线交叉，并与所述栅线一起限定多个像素区域；
薄膜晶体管，所述薄膜晶体管形成在所述栅线与所述数据线的交叉处；
像素电极，所述像素电极与所述薄膜晶体管连接；以及
公共电极，所述公共电极设置为与所述像素电极相对，并与所述像素电极一起形成电场，所述公共电极包括与所述数据线重叠的屏蔽图案，所述屏蔽图案通过穿过钝化层的至少两个接触孔与所述数据线连接。
7.根据权利要求6所述的液晶显示器阵列基板，其中所述屏蔽图案的两侧被切割，并且所述屏蔽图案的两侧与所述公共电极隔开。
8.根据权利要求6所述的液晶显示器阵列基板，其中所述屏蔽图案设置在所述钝化层上，并且所述钝化层设置在所述数据线上。
9.根据权利要求6所述的液晶显示器阵列基板，其中所述屏蔽图案通过填充在所述至少两个接触孔中的接触图案与所述数据线连接。
10.一种液晶显示器阵列基板，所述液晶显示器阵列基板包括：
栅线，所述栅线沿一个方向布置在基板上；
数据线，所述数据线与所述栅线交叉，并与所述栅线一起限定多个像素区域；
薄膜晶体管，所述薄膜晶体管形成在所述栅线与所述数据线的交叉处；
像素电极，所述像素电极与所述薄膜晶体管连接；
公共电极，所述公共电极设置为与所述像素电极相对，并与所述像素电极一起形成电场，所述公共电极包括与所述数据线重叠的屏蔽线，所述屏蔽线包括至少两个切割部，所述至少两个切割部具有的宽度小于所述屏蔽线其它部分的宽度；以及
黑矩阵，所述黑矩阵形成在滤色器阵列基板上，在与所述切割部相邻的区域中，所述黑矩阵覆盖信号线以及包括所述数据线、所述薄膜晶体管和所述栅线的元件区域，所述黑矩阵具有暴露所述像素电极的形状，所述黑矩阵形成为进一步突出到与所述切割部相邻的区域中。
11.一种制造液晶显示器阵列基板的方法，所述方法包括以下步骤：
沿一个方向在基板上形成栅线；
形成与所述栅线交叉的数据线，所述数据线与所述栅线一起限定多个像素区域；
在所述栅线与所述数据线的交叉处形成薄膜晶体管；
形成与所述薄膜晶体管连接的像素电极；
在所述像素电极上形成钝化层；
在所述钝化层上形成公共电极，所述公共电极包括屏蔽线，所述屏蔽线与所述数据线重叠，并且包括具有窄宽度的至少两个切割部；
将激光照射到设置在与所述数据线的开路部分重叠的屏蔽线的两侧的切割部上，并且断开所述屏蔽线，以形成屏蔽图案；
蚀刻所述屏蔽图案的两侧，以形成暴露所述数据线的接触孔；以及
使用激光CVD修复装置来形成用于填充所述接触孔的接触图案。
12.根据权利要求11所述的方法，其中断开所述屏蔽线是使用深UV激光。
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