CN103424915B - 用于液晶显示器的阵列基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于液晶显示器的阵列基板及其制造方法。所述阵列基板包括：基板；栅极线和公共线，设置在基板上；栅极绝缘膜，设置在栅极线和公共线上；半导体层，设置在栅极绝缘膜上，与栅极线面对；源极和漏极，所设置在半导体层上；有机绝缘膜，设置在源极和漏极上，包括暴露漏极的第一接触孔，具有形成在第一接触孔的倾斜表面上的台阶式高度差；公共电极，设置在有机绝缘膜上并且与公共线连接；钝化膜，设置在具有公共电极的基板上并且通过第一接触孔与漏极接触；以及像素电极，设置在钝化膜上以与公共电极相对应，并且与漏极接触。

Description

用于液晶显示器的阵列基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于液晶显示器的阵列基板及其制造方法。本发明还涉及一种通过在接触孔中形成高度差（leveldifference）来防止取向膜的有缺陷的涂布并提高显示质量的用于液晶显示器的阵列基板及其制造方法。
背景技术
通常，液晶显示器利用液晶的光学各向异性和偏振特性。液晶具有薄、长结构，并且在液晶分子的取向上具有方向性。可通过将电场施加至液晶来控制液晶分子的取向方向。因此，当调整液晶分子的取向方向时，液晶分子的取向可改变，进而由于液晶的光学各向异性，光在液晶的分子取向方向上被折射，从而显示图像信息。
当前，有源矩阵液晶显示器（AM-LCD）（下文简称LCD）（其中由以矩阵形式布置有薄膜晶体管以及与薄膜晶体管连接的像素电极）由于出色的分辨率和视频实现能力而颇受关注。LCD包括滤色器基板、阵列基板以及填充在滤色器基板与阵列基板之间的液晶，其中在滤色器基板上形成有公共电极，在阵列基板上形成有像素电极。在这种类型的LCD中，公共电极和像素电极通过垂直施加的电场来驱动液晶，从而提供出色的透光率、开口率等。
然而，由垂直施加的电场来驱动液晶的缺点在于视角特性不佳。因此，为了克服这个缺点，已经提出了具有出色视角特性的面内场型液晶显示器。在面内场型液晶显示器中，薄膜晶体管形成在基板上并通过有机绝缘膜绝缘，然后在公共电极与像素电极之间形成钝化膜以便在公共电极与像素电极之间施加垂直电场或水平电场。然而，将薄膜晶体管与像素电极连接的接触孔的深度非常大，因此取向膜可能无法铺展到接触孔中。
图1是用于液晶显示器的传统阵列基板的剖面图。图2a是用于液晶显示器的传统阵列基板的照片，图2b是传统液晶显示器的照片。
参照图1，有机绝缘膜10设置在薄膜晶体管的漏极5上。有机绝缘膜10具有暴露漏极5的接触孔。钝化膜15设置在有机绝缘膜10上，并且像素电极20通过接触孔与漏极5连接。
可使用具有多个喷嘴的喷墨装置来形成取向层30。然而，由于喷墨装置的喷嘴之间的间隔很宽，所以从喷嘴喷出的墨无法广泛地铺展在取向层30上，因此无法填充至接触孔中。因此，将要在基板的整个表面上形成的取向膜30无法铺展到接触孔中，而是保持在接触孔周围。因此，如图2a中所示，当取向膜没有铺展到接触孔中时，在接触孔周围产生暗边缘。此外，如图2b中所示，例如在取向膜30的涂布并未覆盖液晶显示器的整个表面的区域上出现斑点，从而使LCD的显示质量退化。
发明内容
本发明的实施方式致力于提供一种用于液晶显示器的阵列基板及其制造方法，所述阵列基板通过具有高度差的接触孔而提高透光率，并且可解决有关取向膜的未铺展的问题。
在一个方面，提供一种用于液晶显示器的阵列基板，包括：基板；栅极线和公共线，所述栅极线和所述公共线设置在所述基板上；栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜设置在所述栅极线和所述公共线上；半导体层，所述半导体层设置在所述栅极绝缘膜上，并且所述半导体层与所述栅极线面对；源极和漏极，所述源极和所述漏极设置在所述半导体层上；有机绝缘膜，所述有机绝缘膜设置在所述源极和所述漏极上，所述有机绝缘膜包括暴露所述漏极的第一接触孔，并且所述有机绝缘膜具有形成在所述第一接触孔的倾斜表面上的台阶式高度差；公共电极，所述公共电极设置在所述有机绝缘膜上并且与所述公共线连接；钝化膜，所述钝化膜设置在具有所述公共电极的基板上并且通过所述第一接触孔与所述漏极接触；以及像素电极，所述像素电极设置在所述钝化膜上以与所述公共电极相对应，并且所述像素电极与所述漏极接触。
在另一方面，提供一种用于液晶显示器的阵列基板的制造方法，所述方法包括如下步骤：形成基板；在所述基板上形成栅极线和公共线；在所述栅极线和所述公共线上形成栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上形成与所述栅极线面对的半导体层；在所述半导体层上形成源极和漏极；在所述源极和所述漏极上形成有机绝缘膜以暴露所述漏极，其中形成所述有机绝缘膜以暴露所述漏极的步骤包括：形成暴露所述漏极的第一接触孔，并且在所述第一接触孔的倾斜表面上形成台阶式高度差；以及在所述有机绝缘膜上形成与所述公共线连接的公共电极；在具有所述公共电极的基板上形成钝化膜，以通过所述第一接触孔与所述漏极接触；以及在所述钝化膜上形成与所述公共电极相对应并且与所述漏极接触的像素电极。
附图说明
被包括在内以给本发明提供进一步理解并结合在本申请中组成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1是用于液晶显示器的传统阵列基板的剖面图；
图2a是用于液晶显示器的传统阵列基板的照片，图2b是传统液晶显示器的照片；
图3是示出根据本发明一示例性实施方式的用于液晶显示器的阵列基板的顶部平面图；
图4是沿图3的线I-I’和II-II’所取的剖面图；
图5是图4的区域CH1的放大图；
图6是示出包括图4的区域CH1的顶部平面图的照片；
图7a至图7e是示出根据本发明一示例性实施方式的用于液晶显示器的阵列基板的制造方法中的步骤的示图；
图8a是示出本发明的接触孔的照片；以及
图8b是示出图8a的接触孔的照片。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些实例。尽可能地在整个附图中使用相同的参考数字表示相同或相似的部件。
图3是示出根据本发明一示例性实施方式的用于液晶显示器的阵列基板的顶部平面图。
参照图3，在包括多个子像素P的基板（未示出）上设置在一个方向上延伸的栅极线103以及与栅极线103交叉的数据线107。公共线109被布置成与栅极线103平行并且与数据线107交叉。图3中所示的子像素P由栅极线103、数据线107以及公共线109的交叉所限定。
薄膜晶体管Tr设置在子像素P中，并且薄膜晶体管Tr包括与栅极线103连接的栅极（未示出）、栅极绝缘膜（未示出）、半导体层（未示出）、与数据线107电连接的源极117，以及与源极117隔开的漏极119。
尽管这些附图将薄膜晶体管示出为具有U形沟道形成区域，然而本发明并不限于此，并且作为一个例子，沟道形成区域可具有I形。此外，尽管这些附图示出了将栅极线103用作栅极的薄膜晶体管Tr，然而本发明并不限于此。例如，从栅极线103向子像素P突出的部分可被用作栅极。
在图3中示出的子像素P中，手指形像素电极135通过第一接触孔CH1与薄膜晶体管Tr的漏极119连接。公共电极123被设置成与形成在子像素P上的像素电极135相对应。例如，公共电极123可具有矩形板的形状。
公共电极123通过第三接触孔CH3与公共线109电连接，以便向公共电极123施加电压。在本发明的实施方式中，高度差可形成在薄膜晶体管Tr与像素电极135之间的有机绝缘膜（未示出）的第一接触孔CH1中，或者形成在有机绝缘膜的其它部分上或其它层上。高度差的一个实例是台阶式高度差，包括沿有机绝缘膜的倾斜表面的一个或多个台阶。附加地或者可选择地，为了便于和/或支持取向膜在第一接触孔CH1或其它接触孔上的涂布，高度差可包括沿有机绝缘膜的多重变化斜坡或不同斜坡。
现在，将描述基于用于液晶显示器的上述阵列基板的平面结构的剖面结构。
图4是沿图3的线I-I’和II-II’所取的剖面图。参照图4，根据本发明一示例性实施方式的用于液晶显示器的阵列基板包括设置在基板101上的栅极103，栅极103与在一个方向上布置的栅极线（未示出）整合在一起。公共线109设置在与栅极103相同的平面上。
栅极绝缘膜106设置在栅极103和公共线109上，并使栅极103和公共线109绝缘。半导体层115设置在栅极绝缘膜106上，与栅极103相对应。源极117和漏极119分别设置在半导体层115的相对的两端上。因此，薄膜晶体管Tr被形成为包括栅极103、半导体层115、源极117以及漏极119。
有机绝缘膜125设置在形成有源极117和漏极119的基板101上，用于对有机绝缘膜125下方的元件进行保护和绝缘。有机绝缘膜125在阵列基板中具有相对大的厚度，并且有机绝缘膜125被形成为包括暴露漏极119的第一接触孔CH1。第一接触孔CH1允许和/或使像素电极135与漏极119彼此接触。
暴露公共线109的第三接触孔CH3形成在有机绝缘膜125和栅极绝缘膜106中。矩形板形状的公共电极123设置在有机绝缘膜125上。公共电极123通过第三接触孔CH3与公共线109接触。
钝化膜130设置在形成有公共电极123的基板101上。钝化膜130使公共电极123绝缘，并且钝化膜130具有暴露漏极119的一部分的第二接触孔CH2。形成在钝化膜130中的第二接触孔CH2可与形成在有机绝缘膜125中的第一接触孔CH1部分地交叠。钝化膜130的一部分和通过第一接触孔CH1而暴露的漏极119的一部分彼此接触。如此，在有机绝缘膜125和钝化膜130上形成高度差。
像素电极135设置在钝化膜130上，从而通过第一接触孔CH1和第二接触孔CH2与漏极119接触。像素电极135可具有手指形，并且像素电极135被形成为与公共电极123相对应。因此，当驱动时，可在像素电极135与公共电极123之间形成垂直电场和水平电场。
图5是图4的区域CH1的放大图。在暴露漏极119的第一接触孔CH1的倾斜表面上可形成高度差。参照图5，在第一接触孔CH1的倾斜表面上形成有至少两个台阶。为了减小传统接触孔的相对大的深度，在增大第一接触孔CH1的尺寸的同时，将第一接触孔CH1形成为具有高度差，并且将有机绝缘膜125形成为具有缓坡（gradualslop）。例如，第一接触孔CH1可被形成为具有大于现有技术的接触孔的宽度。附加地或者可选择地，可沿第一接触孔CH1的倾斜表面形成一个或多个高度差，从而增大第一接触孔CH1的宽度。在图5中，第一接触孔CH1可包括从有机绝缘膜125蚀刻和/或图案化的部分。因此，在基板形成工序中的稍后阶段涂布的取向膜150容易铺展到第一接触孔CH1中。
在钝化膜130中以及在有机绝缘膜125上形成的暴露漏极119的第二接触孔CH2被形成在与第一接触孔CH1不同的区域中，例如，与第一接触孔CH1部分地交叠。图6是示出包括图4的区域CH1的顶部平面图的照片。如图6中所示，在观看第一接触孔CH1和第二接触孔CH2的平面形状时，第一接触孔CH1和第二接触孔CH2彼此部分地交叠。
因此，当钝化膜130与通过第一接触孔CH1而暴露的漏极119的一部分接触时，有机绝缘膜125的倾斜部的一部分被暴露。因此，从图5的区域CH2可见，在有机绝缘膜125与钝化膜130之间可形成有另一高度差，从而便于后续的取向膜150的铺展。
如图5中所示，取向膜150按如下方式铺展在用于液晶显示器的具有上述结构的阵列基板上：由于钝化膜130的表面呈疏水性，所以取向膜150被很好地铺展在区域①中；将要铺展到区域②中的取向膜150由于重力作用而被牵引至第一接触孔CH1和第二接触孔CH2中；将要铺展到区域③和区域④中的取向膜150从钝化膜130的表面连续向下供给，以推出（pushing-out）的方式经过钝化膜130的疏水性表面，并且填充第一接触孔CH1和第二接触孔CH2。特别地，由于形成在有机绝缘膜125上的两个高度差（例如台阶），所以取向膜150可易于铺展并填充第一接触孔CH1和第二接触孔CH2。
如上所述，根据本发明示例性实施方式的用于液晶显示器的阵列基板通过在有机绝缘膜的倾斜表面上形成多个台阶，在涂布取向膜时具有如下这样的优点，即防止取向膜未铺展到接触孔（通过此接触孔，像素电极与漏极接触）中。
现在，将描述根据本发明一示例性实施方式的图4的用于液晶显示器的阵列基板的制造方法。图7a至图7e是示出根据本发明一示例性实施方式的用于液晶显示器的阵列基板的制造方法中的步骤的示图。
参照图7a，在根据本发明示例性实施方式的用于液晶显示器的阵列基板的制造方法中，从包括铝（Al）、铝合金、铜（Cu）、铜合金、铬（Cr）、钼（Mo）以及钛（Ti）的示例性集合中选择具有低电阻的金属材料，并将其沉积在基板101上。对金属材料进行图案化从而形成栅极103和公共线109。
然后，通过在栅极103和公共线109上沉积硅氧化物（SiOx）或硅氮化物（SiNx）而形成栅极绝缘膜106。接下来，例如通过在基板101上沉积非晶硅并对非晶硅图案化而形成半导体层115。接下来，从包括铝（Al）、铝合金、铜（Cu）、铜合金、铬（Cr）、钼（Mo）以及钛（Ti）的示例性集合中选择具有低电阻的金属材料，并且将金属材料沉积在具有半导体层115的基板101上。对金属材料进行图案化从而形成分别与半导体层115的相对两端连接的源极117和漏极119。对栅极绝缘膜106进行蚀刻从而暴露公共线109。
接下来，参照图7b，例如可通过旋涂法将光刻胶膜126涂布在包括源极117和漏极119的基板101上。光刻胶膜126是正性光刻胶膜，并且当光照时，光刻胶膜126可被分解并消除。接下来，可将包括位于至少部分漏极上的透射部分251、使光对部分光刻胶膜进行分解的半透射部分252以及遮光部分253的半色调掩模200对齐布置在具有光刻胶膜126的基板101上。然后可将紫外射线照射到半色调掩模200上。
接下来，参照图7C，通过使用半色调掩模200的衍射曝光技术而对光刻胶膜126进行显影，从而形成具有厚度差的有机绝缘膜125。更具体地，在应用使用半色调掩模200的衍射曝光技术之后，与遮光部分253面对的光刻胶膜126完全保留，而与半透射部分252面对的光刻胶膜126通过衍射和透射的光而被减小至更小的厚度，例如比整个光刻胶膜的一半厚度更小的厚度。在一些实施方式中，所述更小的厚度可以大于整个光刻胶膜的一半厚度。结果，在有机绝缘膜125上形成高度差（例如斜坡或台阶）。在显影期间，面对透射部分251的光刻胶膜126被分解进而全部消除，从而暴露漏极119的表面。通过这种方式，可将第一接触孔CH1形成为包括一个或多个台阶式高度差，并且通过上述光刻胶膜126的分解，第一接触孔CH1的形成和台阶式高度差的形成可同时出现。
因此，有机绝缘膜125具有暴露漏极119的第一接触孔CH1以及暴露公共线109的第三接触孔CH3。
接下来，将从包括氧化铟锡（ITO）、氧化铟锌（IZO）、氧化铟锡锌（ITZO）以及氧化锌（ZnO）的示例性集合中选择的透明导电材料沉积在具有第一接触孔CH1和第三接触孔CH3的基板101上，然后对透明导电材料进行图案化从而形成公共电极123。公共电极123具有板形，并且公共电极123被形成为通过第三接触孔CH3而与公共线109接触。
然后，参照图7d，将硅氧化物（SiOx）或硅氮化物（SiNx）沉积在具有公共电极123的基板101上，从而形成钝化膜130。然后，对钝化膜130进行蚀刻从而形成暴露有机绝缘膜125中所形成的第一接触孔CH1的第二接触孔CH2。如前所述，第二接触孔CH2与第一接触孔CH1部分地交叠，并且因此钝化膜130的一部分被形成为与漏极119直接接触。
接下来，参照图7e，将从包括氧化铟锡（ITO）、氧化铟锌（IZO）、氧化铟锡锌（ITZO）以及氧化锌（ZnO）的示例性集合中选择的透明导电材料沉积在具有钝化膜130的基板101上，然后对透明导电材料进行图案化从而形成像素电极135。像素电极135通过第一接触孔CH1和第二接触孔CH2与漏极119直接接触，并且像素电极135在与公共电极123对应的区域中具有手指形。
可将聚酰亚胺涂布到具有像素电极135的基板101上，从而形成取向膜150。由于聚酰亚胺以液体形式涂布，所以取向膜150被涂布并且广泛地铺展在基板101上。由于台阶式的高度差形成在有机绝缘膜125上，所以取向膜150的铺展发生得更完全，并且重力可沿着高度差向下推取向膜150，使接触孔CH1和CH2被填充。
如上所述，根据本发明示例性实施方式的用于液晶显示器的阵列基板及其制造方法具有如下优点：通过在像素电极与漏极接触的接触孔中形成高度差而防止取向膜的有缺陷的铺展。因此，可防止产生斑点并且防止出现显示质量的退化。
图8a是示出本发明的一个或多个实施方式的接触孔的照片。图8b是示出图8a的接触孔的照片。参照图8a和图8b，可观察到手指形像素电极以及均具有高度差的第一接触孔和第二接触孔，特别地，可观察到具有两个台阶的有机绝缘膜。
本发明可涉及高清晰度垂直/水平电场型液晶显示器，并且可用于生产提供非常高的分辨率的显示装置。高分辨率模式具有比非高分辨率模式更多的像素。从而，这种模式具有增大数量的接触孔（通过所述接触孔，像素电极与漏极彼此接触），从而由所述接触孔占据的面积的比例增大。因此，本发明可应用于高分辨率显示装置以增大取向膜的铺展的有效性。
尽管已经参照多个示例性实施方式描述了本发明的实施方式，但应当理解的是：可以由所属领域技术人员设计出落入本发明原理的精神和范围内的大量其它修改和实施方式。更具体地，可以在说明书、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，替代使用对于所属领域技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (16)

1.一种用于液晶显示器的阵列基板，包括：
基板；
栅极线和公共线，所述栅极线和所述公共线设置在所述基板上；
栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜设置在所述栅极线和所述公共线上；
半导体层，所述半导体层设置在所述栅极绝缘膜上，并且所述半导体层与所述栅极线面对；
源极和漏极，所述源极和所述漏极设置在所述半导体层上；
有机绝缘膜，所述有机绝缘膜设置在所述源极和所述漏极上，所述有机绝缘膜包括暴露所述漏极的第一接触孔，并且所述有机绝缘膜具有形成在所述第一接触孔的倾斜表面上的台阶式高度差；
公共电极，所述公共电极设置在所述有机绝缘膜上并且与所述公共线连接；
钝化膜，所述钝化膜设置在具有所述公共电极的基板上并且通过所述第一接触孔与所述漏极接触；以及
像素电极，所述像素电极设置在所述钝化膜上以与所述公共电极相对应，并且所述像素电极与所述漏极接触，其中所述钝化膜在所述第一接触孔中暴露所述有机绝缘膜的倾斜部的一部分。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其中所述钝化膜包括暴露由所述第一接触孔暴露的漏极的第二接触孔。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其中所述第一接触孔和所述第二接触孔部分地交叠。
4.根据权利要求1所述的阵列基板，其中形成在所述有机绝缘膜上的台阶式高度差包括多个台阶。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其中所述公共电极通过穿透所述有机绝缘膜和所述栅极绝缘膜的第三接触孔与所述公共线接触。
6.根据权利要求1所述的阵列基板，还包括取向膜，所述取向膜形成在包括所述像素电极的基板的表面上，并且所述取向膜至少覆盖所述第一接触孔。
7.根据权利要求2所述的阵列基板，还包括取向膜，所述取向膜形成在包括所述像素电极的基板的表面上，并且所述取向膜形成在所述第一接触孔和所述第二接触孔上。
8.一种用于液晶显示器的阵列基板的制造方法，所述方法包括如下步骤：
形成基板；
在所述基板上形成栅极线和公共线；
在所述栅极线和所述公共线上形成栅极绝缘膜；
在所述栅极绝缘膜上形成与所述栅极线面对的半导体层；
在所述半导体层上形成源极和漏极；
在所述源极和所述漏极上形成有机绝缘膜以暴露所述漏极，其中形成所述有机绝缘膜以暴露所述漏极的步骤包括：形成暴露所述漏极的第一接触孔，并且在所述第一接触孔的倾斜表面上形成台阶式高度差；以及
在所述有机绝缘膜上形成与所述公共线连接的公共电极；
在具有所述公共电极的基板上形成钝化膜，以通过所述第一接触孔与所述漏极接触，其中所述钝化膜在所述第一接触孔中暴露所述有机绝缘膜的倾斜部的一部分；以及
在所述钝化膜上形成与所述公共电极相对应并且与所述漏极接触的像素电极。
9.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述第一接触孔的步骤包括如下步骤：
将光刻胶膜涂布在所述源极和所述漏极上；
将所述光刻胶膜的一部分分解以形成所述第一接触孔。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述光刻胶膜的一部分分解以形成所述第一接触孔的步骤包括：
通过半色调掩模将光施加到所述光刻胶膜上，其中所述半色调掩模包括位于至少部分所述漏极上的透射部分。
11.根据权利要求8所述的方法，其中在所述有机绝缘膜上形成台阶式高度差的步骤包括如下步骤：
将光刻胶膜涂布在所述源极与所述漏极上；
将所述光刻胶膜的一部分分解以在所述有机绝缘膜上形成台阶式高度差。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述光刻胶膜的一部分分解以在所述有机绝缘膜上形成台阶式高度差的步骤包括：
通过半色调掩模将光施加到所述光刻胶膜上，其中所述半色调掩模包括半透射部分，所述半透射部分使光对所述光刻胶膜的所述一部分进行分解。
13.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述第一接触孔与形成台阶式高度差同时发生。
14.根据权利要求8所述的方法，还包括在形成所述第一接触孔和台阶式高度差的同时在所述有机绝缘膜中形成第三接触孔，所述第三接触孔暴露所述公共线。
15.根据权利要求8所述的方法，其中，在形成钝化膜的步骤中，在具有所述公共电极的基板上形成钝化膜，并且通过对所述钝化膜进行蚀刻而形成第二接触孔，以暴露通过所述第一接触孔而暴露的所述漏极的一部分。
16.根据权利要求8所述的方法，还包括将取向膜涂布到具有所述像素电极的基板的整个表面。
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