CN103325732B - 一种coa基板及其制造方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于显示技术领域，公开了一种COA基板及其制造方法、显示装置。该制造方法通过灰化工艺去除彩膜过孔区域的彩膜层来形成彩膜过孔，使得形成的彩膜过孔的孔径尺寸变化量减小，最大孔径尺寸也减小，有效解决了由于彩膜过孔尺寸过大，而导致的像素单元开口率降低的问题，提高了显示装置的显示质量。

Description

一种COA基板及其制造方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种COA基板及其制造方法、显示装置。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器包括薄膜晶体管阵列基板、彩膜基板和液晶层，其中，彩膜基板是液晶显示器的主要组成部分，用于实现彩色画面的显示。早期制造薄膜晶体管液晶显示器的技术中，彩膜层与作为驱动开关的薄膜晶体管形成在不同基板上，并位于液晶层两侧，然而这种配置方式会造成显示面板的开口率降低，进而影响显示面板的亮度与画面品质。由于近年来，市场上对显示面板的开口率及亮度的要求提高，业界为应市场需求进而开发出一种彩膜层直接形成在阵列基板上（ColorfilterOnArray，简称“COA”）的技术，即将彩膜层和薄膜晶体管形成在一块基板上，如此不仅可以提升显示面板的开口率，增加显示面板的亮度，而且避免了将彩膜层和薄膜晶体管形成在不同基板上所衍生的问题。
如图1所示，现有技术中通过COA技术形成的彩色滤光阵列基板（即COA基板）包括由栅线和数据线限定的像素单元，每个像素单元包括薄膜晶体管（ThinFilmTransistor，简称“TFT”）10、彩膜层6和像素电极7，彩膜层6一般由红、绿、蓝（R、G、B）三种彩色有机树脂层形成，并在有机树脂层表面形成有树脂平坦层（图中未示出）。像素电极7通过彩膜过孔5′与TFT的漏电极12电性连接。
随着液晶显示器的分辨率不断提高，显示面板的像素单元尺寸越来越小，例如：分辨率为400ppi的显示器，像素单元的尺寸一般在25×25um左右。而通过传统的掩膜曝光和显影工艺形成的彩膜过孔5′的孔径尺寸变化量大，最大孔径尺寸也大，其中，孔径尺寸的变化量为8um左右，最大孔径为25um左右，严重影响了像素单元的开口率。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明提供一种COA基板的制造方法，用以解决通过传统工艺形成的彩膜过孔的最大孔径尺寸大，孔径尺寸变化量也大，严重影响了像素单元的开口率的问题。
本发明还提供一种COA基板，其采用如上所述的制造方法制造，用以解决COA基板的像素单元的开口率受彩膜过孔影响的问题。
同时，本发明还提供一种显示装置，包括如上所述的COA基板，用以提高显示装置的显示质量。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种彩色滤光阵列基板的制造方法，包括以下步骤：
在一衬底基板上形成薄膜晶体管；
在所述衬底基板上形成彩膜层图案；
通过构图工艺在所述彩膜层上形成包括彩膜过孔的图案，所述构图工艺中包括灰化工艺；
在所述衬底基板上形成包括像素电极的图案；所述像素电极通过所述彩膜过孔与所述薄膜晶体管的漏电极电性连接。
本发明还提供一种COA基板，其采用如上所述的制造方法制造。
同时，本发明还提供一种显示装置，其包括如上所述的COA基板。
（三）有益效果
本发明所提供的COA基板的制造方法，通过灰化工艺去除彩膜过孔区域的彩膜层来形成彩膜过孔，使得形成的彩膜过孔的孔径尺寸变化量减小，最大孔径尺寸也减小，有效解决了由于彩膜过孔尺寸过大，而导致的像素单元开口率降低的问题，提高了显示装置的显示质量。附图说明
图1为现有技术中COA基板的结构示意图；
图2为本发明实施例中COA基板的结构示意图一；
图3为本发明实施例中COA基板的结构示意图二；
图4～图11为图2中COA基板的制造过程示意图；
其中，1：衬底基板；2：栅电极；3：栅绝缘层；4：有源层图案；5：彩膜过孔；6：彩膜层；7：像素电极；8：钝化层；9：公共电极；10：薄膜晶体管；11：源电极；12：漏电极；13：光刻胶；14：透明保护层；15：保护层过孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
在COA基板的生产过程中，形成彩膜过孔的传统工艺包括掩膜曝光和显影工艺。显影工艺的原理是利用一定浓度的显影液将彩膜层溶解掉，从而形成彩膜过孔的图案。为了保证显影的效果，需要控制显影液的浓度、显影时间和显影温度等，如条件控制不好，很容易造成形成的彩膜过孔的孔径尺寸变化量（即彩膜过孔两端的孔径尺寸的差值）大，最大孔径尺寸也大，从而严重影响了像素单元的开口率。为了解决上述技术问题，本发明提供一种彩色滤光阵列基板的制造方法，用以减小彩膜过孔的孔径尺寸变化量和最大孔径尺寸。
结合图2～图11所示，本发明实施例中的COA基板的制造方法包括以下步骤：
在一衬底基板上形成薄膜晶体管；
结合图4所示，首先在一衬底基板1上形成薄膜晶体管10。其中，衬底基板1由透光材料制成，具有良好的透光性，通常为玻璃基板、石英基板或透明树脂基板。
在一个实施例中，COA基板包括衬底基板1，衬底基板1上形成有多个矩阵排列的像素单元，每个像素单元包括至少一个薄膜晶体管。
该薄膜晶体管可以为顶栅结构的薄膜晶体管，也可以为底栅结构的薄膜晶体管。下面以底栅结构的薄膜晶体管为例来具体说明薄膜晶体管的形成过程：
首先在衬底基板1上形成包括栅电极2的图案。具体的，可以采用气相沉积、溅射等工艺在衬底基板1上形成栅金属层薄膜（图中未示出），并通过构图工艺在该栅金属层上形成栅电极2的图案。该构图工艺具体包括在栅金属层薄膜上涂覆光刻胶、采用普通掩膜版曝光、显影、刻蚀、剥离光刻胶等工艺，优选采用湿刻法进行刻蚀；
然后在包括栅电极图案2的栅金属层上依次形成栅绝缘层薄膜3、有源层薄膜（图中未示出）和源漏金属层薄膜（图中未示出），其中，有源层薄膜包括半导体层薄膜和掺杂半导体层薄膜，且掺杂半导体层薄膜位于半导体层薄膜上方。本实施例中可以通过多次构图工艺分别形成包括源电极11和漏电极12的图案，或通过一次构图工艺同时形成包括源电极11和漏电极12的图案。具体的，通过多次构图工艺形成源电极11和漏电极12的图案包括：
首先在栅电极图案2上采用沉积、涂敷或溅射等工艺形成栅绝缘层薄膜3、有源层薄膜，采用普通掩膜版通过一次构图工艺形成有源层图案4；
然后采用气相沉积、溅射等工艺在包括有源层4的图案上形成源漏金属层薄膜，采用普通掩膜版通过一次构图工艺形成包括源电极11和漏电极12的图案。该构图工艺具体可以包括在源漏金属层薄膜上涂覆光刻胶、采用普通掩膜版曝光、显影、刻蚀、剥离光刻胶等工艺，优选采用湿刻法进行刻蚀，形成包括源电极11和漏电极12的图案，然后可以采用干刻法刻蚀掉源电极11和漏电极12之间的全部掺杂半导体层和部分半导体层。
具体的，通过一次构图工艺形成源电极11和漏电极12的图案包括：
首先采用气相沉积、涂敷或溅射等工艺在栅电极图案2上依次形成栅绝缘层薄膜3、有源层薄膜和源漏金属层薄膜，然后采用半色调或灰色调掩膜版通过一次构图工艺形成源电极11和漏电极12的图案。该构图工艺具体可以包括：
首先，在源漏金属层薄膜上涂覆一层光刻胶（图中未示出）；
接着，采用半色调或灰色调掩膜版进行曝光，使光刻胶形成光刻胶完全去除区域、光刻胶完全保留区域和光刻胶半保留区域，其中，光刻胶完全保留区域对应于源电极图案11和漏电极图案12所在的区域，光刻胶半保留区域对应于源电极图案11和漏电极图案12之间的沟道图案所在的区域，光刻胶完全去除区域对应于上述图案以外的区域；显影处理后，光刻胶完全保留区域的光刻胶厚度没有变化，光刻胶完全去除区域的光刻胶被完全去除，光刻胶半保留区域的光刻胶厚度减少；
然后，进行第一次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶完全去除区域下方的源漏金属层薄膜和有源层薄膜。具体的，优选通过湿刻法先刻蚀掉光刻胶完全去除区域下方的源漏金属层薄膜，再通过干刻法刻蚀掉其下的有源层薄膜，形成包括有源层4的图案。同时，干刻法对光刻胶完全保留区域和光刻胶半保留区域的光刻胶起到一个减薄过程；
之后，通过灰化工艺去除光刻胶半保留区域的光刻胶，暴露出该区域的源漏金属层薄膜；
再通过第二次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶半保留区域下方的源漏金属层薄膜、掺杂半导体层薄膜和一定厚度的半导体层薄膜，暴露出该区域的半导体层薄膜，形成位于源电极11和漏电极12之间的沟道图案。具体的，可以先通过湿刻法刻蚀掉光刻胶半保留区域下方的源漏金属层薄膜，再通过干刻法刻蚀掉其下的掺杂半导体层薄膜和一定厚度的半导体层薄膜，形成沟道图案；
最后，剥离剩余的光刻胶，形成包括源电极11和漏电极12的图案。
在形成包括源电极和漏电极图案的衬底基板上形成彩膜层图案；
结合图5所示，彩膜层6可以由红色像素（图中未示出）、绿色像素（图中未示出）和蓝色像素（图中未示出）组成，红色像素图案、绿色像素图案和蓝色像素图案分别通过一次构图工艺形成。下面以红色像素为例来具体说明像素图案的形成过程：
首先在整块衬底基板1上涂覆一层红色像素树脂层（图中未示出），其中，像素树脂层通常是丙烯酸类感光性树脂或其他羧酸型色素颜料树脂；然后采用普通掩膜版通过一次构图工艺形成红色像素图案。
通过构图工艺在所述彩膜层上形成包括彩膜过孔的图案，所述构图工艺包括灰化工艺；
结合图3所示，该步骤具体包括：
首先利用掩膜版对彩膜层6进行曝光，形成彩膜层保留区域和彩膜层不保留区域，其中，彩膜层不保留区域包括彩膜过孔5的区域；然后通过灰化工艺去除彩膜层不保留区域的彩膜层6，形成包括彩膜过孔5的图案。
由于通过控制灰化工艺的功率、气压和灰化气体的流量，可以使得形成的彩膜过孔5的尺寸变化量为2～3um，最大孔径小于10um，在实现像素电极与漏极连接的同时，有效解决了由于彩膜过孔5的尺寸过大，而导致的像素单元开口率降低的问题。其中，灰化工艺的功率范围可以为4500～7500W，气压的范围可以为13.3～40Pa，灰化气体的流量范围可以为2000～2500mL/min。
本实施例中优选通过投影式曝光机对彩膜层6进行曝光，由于投影式曝光机的分辨率高，尺寸误差较小，后续可以形成孔径尺寸更小的彩膜过孔5。
进一步地，在通过构图工艺在彩膜层6上形成包括彩膜过孔5的图案之前，还可以通过气相沉积、涂覆或溅射等工艺在彩膜层6上形成透明保护层14，如图6所示。则形成彩膜过孔5的构图工艺包括涂覆光刻胶、光刻胶的曝光和显影、透明保护层的刻蚀和彩膜层的灰化，由于不需要直接对彩膜层6进行曝光，因此减小了由于曝光量控制不好对彩膜过孔5最大孔径尺寸的影响。结合图7～图10所示，该构图工艺具体包括：
如图7所示，首先在衬底基板1上涂覆一层光刻胶13。具体的，在彩膜层6上涂覆覆盖整块衬底基板1的光刻胶13；
然后采用掩膜版，优选通过投影式曝光机对光刻胶13进行曝光，由于投影式曝光机的分辨率高，尺寸误差较小，后续可以形成孔径尺寸更小的彩膜过孔5。
之后对光刻胶13进行显影，使光刻胶13形成光刻胶保留区域和光刻胶不保留区域，其中，光刻胶不保留区域包括彩膜过孔的区域，光刻胶保留区域对应于其他图案的区域，如图8所示。
然后刻蚀掉光刻胶不保留区域的透明保护层14，如图9所示，形成包括保护层过孔15的图案，且保护层过孔15与彩膜过孔5的位置对应，从而像素电极7可以通过保护层过孔15和彩膜过孔5与薄膜晶体管10的漏电极12电性连接，结合图2所示。其中，透明保护层14可以为透明绝缘层材料，如：SiNx、SiOx、SiONx中的一种或两种复合，也可以为透明金属氧化物材料，如：氧化铟锡或氧化铟锌。
最后采用灰化工艺去除光刻胶不保留区域的彩膜层6，形成包括彩膜过孔5的图案，如图10所示。
在所述衬底基板上形成包括像素电极的图案；所述像素电极通过所述彩膜过孔与所述薄膜晶体管的漏电极电性连接。
结合图11所示，在衬底基板1上形成包括像素电极7的图案具体包括：
首先通过涂覆、气相沉积或溅射等工艺在彩膜过孔5上形成透明导电层薄膜（图中未示出）。然后在该透明导电层上涂覆光刻胶（图中未示出），采用掩膜版对光刻胶进行曝光，显影，形成光刻胶保留区域和光刻胶不保留区域，其中，光刻胶保留区域包括形成像素电极7的区域。之后优选通过湿刻法刻蚀掉光刻胶不保留区域下方的透明导电金属层，形成像素电极7。最后剥离剩余的光刻胶。
其中，像素电极7通过彩膜过孔5与薄膜晶体管10的漏电极12电性连接，且彩膜层6与像素电极7的位置对应。
结合图2和图3所示，对于ADS型液晶显示器，当公共电极9位于像素电极7上方时，在形成像素电极7的图案之后，还需要通过涂覆、气相沉积或溅射等工艺在像素电极7上形成覆盖整个衬底基板1的钝化层8。然后在钝化层8上形成包括公共电极9的图案。具体的，首先通过涂覆、气相沉积或溅射等工艺在钝化层8上形成透明导电层薄膜（图中未示出），然后在该透明导电层上涂覆光刻胶（图中未示出），采用掩膜版对光刻胶进行曝光，显影，形成光刻胶保留区域和光刻胶不保留区域，其中，光刻胶保留区域包括形成公共电极9的区域，之后优选通过湿刻法刻蚀掉光刻胶不保留区域的透明导电层，形成公共电极9。最后剥离剩余的光刻胶。其中，公共电极9为狭缝电极，像素电极7可以为块状电极也可以为狭缝电极，如像素电极7为狭缝电极，则像素电极7与公共电极9的狭缝位置对应。而当公共电极9位于像素电极7的下方时，像素电极7为狭缝电极，公共电极9可以为块状电极也可以为狭缝电极，如公共电极9为狭缝电极，则公共电极9与像素电极7的狭缝位置对应。
实施例二
基于同一发明构思，本实施例中提供一种COA基板，其采用实施例一中的制造方法制造。由于通过该制造方法形成的彩膜过孔的孔径尺寸小，且孔径尺寸的变化量也小，有效解决了COA基板的像素单元的开口率受彩膜过孔影响的问题。
实施例三
本实施例中提供一种显示装置，其采用实施例二中的COA基板，大大改善了显示装置的显示质量。
由以上实施例可以看出，本发明所提供的COA基板的制造方法，通过灰化工艺去除彩膜过孔区域的彩膜层来形成彩膜过孔，使得彩膜过孔的孔径尺寸变化量减小，最大孔径也减小，有效解决了由于彩膜过孔尺寸过大，而导致的像素单元开口率降低的问题，解决了COA基板的像素单元的开口率受彩膜过孔影响的问题，提高了显示装置的显示质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种COA基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在一衬底基板上形成薄膜晶体管；
在所述衬底基板上形成彩膜层图案；
通过构图工艺在所述彩膜层上形成包括彩膜过孔的图案，所述构图工艺中包括灰化工艺；
在所述衬底基板上形成包括像素电极的图案；所述像素电极通过所述彩膜过孔与所述薄膜晶体管的漏电极电性连接。
2.根据权利要求1所述的COA基板的制造方法，其特征在于，在通过构图工艺在所述彩膜层上形成包括彩膜过孔的图案之前，还包括：在所述彩膜层上形成透明保护层。
3.根据权利要求2所述的COA基板的制造方法，其特征在于，所述通过构图工艺在所述彩膜层上形成包括彩膜过孔的图案，包括以下步骤：
在所述透明保护层上涂覆光刻胶，对所述光刻胶进行曝光、显影，形成光刻胶保留区域和光刻胶不保留区域，所述光刻胶不保留区域包括彩膜过孔的区域；
刻蚀掉光刻胶不保留区域的透明保护层，形成包括保护层过孔的图案，所述保护层过孔与所述彩膜过孔的位置对应；
采用灰化工艺去除光刻胶不保留区域的彩膜层，形成包括彩膜过孔的图案。
4.根据权利要求2所述的COA基板的制造方法，其特征在于，所述透明保护层为透明绝缘材料。
5.根据权利要求1所述的COA基板的制造方法，其特征在于，所述通过构图工艺在所述彩膜层上形成包括彩膜过孔的图案，包括以下步骤：
对所述彩膜层进行曝光，形成彩膜层保留区域和彩膜层不保留区域，所述彩膜层不保留区域包括彩膜过孔的区域；
采用灰化工艺去除所述彩膜层不保留区域的彩膜层，形成包括彩膜过孔的图案。
6.根据权利要求5所述的COA基板的制造方法，其特征在于，采用投影式曝光机对所述彩膜层进行曝光。
7.根据权利要求1所述的COA基板的制造方法，其特征在于，在所述衬底基板上形成包括像素电极的图案之后，还包括：
在所述像素电极上形成钝化层。
8.根据权利要求7所述的COA基板的制造方法，其特征在于，在所述像素电极上形成钝化层之后，还包括：
在所述钝化层上形成包括公共电极的图案。
9.一种COA基板，其特征在于，采用权利要求1～8任一所述的制造方法制造。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求9所述的COA基板。
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