CN103515375B - 阵列基板及其制造方法、以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示器制备领域，提供了一种阵列基板及其制造方法、以及显示装置。本发明的阵列基板包括：像素区、数据线端子区以及栅线端子区；像素区包括：像素电极、TFT的栅极、TFT的源漏电极、连接电极、以及公共电极；数据线端子区包括绝缘层、半导体层、数据线、以及数据线连接端子，数据线与源漏电极同层同材料；栅线端子区包括栅线、绝缘层、以及栅线连接端子，栅线与栅极同层同材料，栅线连接端子与所述源漏电极同层同材料。本发明中通过利用多阶调掩膜版（MTM，Multi？Tone？Mask）与光刻胶离地剥离（lift？off）技术，达到减少掩膜版曝光次数的效果，降低了制造成本，提高了生产效率。

Description

阵列基板及其制造方法、以及显示装置
技术领域
本发明涉及显示器制备领域，特别涉及一种阵列基板及其制造方法、以及包括该阵列基板的显示装置。
背景技术
近年来显示技术发展很快，平板显示器以其完全不同的显示和制造技术使之同传统的视频图像显示器有很大的差别。平板显示器具有完全平面化、轻、薄、省电等特点符合未来图像显示器发展的必然趋势。目前主要的平板显示器包括:薄膜晶体管液晶显示器(ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay，简称TFT-LCD)、等离子体显示器(Plasmadisplaypanel)、有机发光二极管显示器(Organiclight-emittingdiodedisplays)等。
薄膜晶体管液晶显示器（ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay，简称TFT-LCD）具有体积小、功耗低、无辐射等特点，近年来得到了迅速地发展，在当前的平板显示器市场中占据了主导地位。目前，TFT-LCD在各种大中小尺寸的产品上得到了广泛的应用，几乎涵盖了当今信息社会的主要电子产品，如液晶电视、高清晰度数字电视、电脑（台式和笔记本）、手机、PDA、GPS、车载显示、投影显示、摄像机、数码相机、电子手表、计算器、电子仪器、仪表、公共显示和虚幻显示等，是目前任何一种平板显示和CRT无法企及的。
对于TFT-LCD来说，TFT阵列基板以及制造工艺决定了其产品性能、成品率和价格。尤其是构图时的掩膜工艺复杂、成本极高，一个TFT阵列基板制备过程中使用的掩膜版数目（即构图次数）就成了衡量制造工艺繁简程度的重要标准。也因此，减少TFT阵列基板制造过程中使用掩膜及曝光的次数成了改进制造工艺的关键问题。
减少制备过程中掩膜使用次数有多种方法，目前最常用的有灰阶调掩膜版（GrayToneMask，GTM）与半阶调掩膜版（HalfToneMask，HTM）。利用这些技术，目前的TFT阵列基板制备过程中常用的Mask及曝光的次数为4次，即3次普通Mask及一次GTM或HTM。尽管已经将Mask及曝光次数减少到4次，但仍然存在着产能及设备利用率不高等缺陷。
发明内容
（一）要解决的技术问题
针对现有技术的缺点，本发明为了解决现有技术中阵列基板制备时利用掩膜版的次数较多的问题，提供了一种阵列基板及其制造方法、以及包括该阵列基板的显示装置。
（二）技术方案
为此解决上述技术问题，本发明具体采用如下方案进行：
首先，本发明提供一种阵列基板，所述阵列基板包括：像素区、数据线端子区以及栅线端子区；所述像素区包括：像素电极、TFT的栅极、TFT的源漏电极、连接电极、以及公共电极，所述像素电极设置在基板的上表面，所述TFT的栅极和连接电极同层同材料，所述源漏电极与所述栅极之间形成有半导体层，所述半导体层与所述栅极之间形成有绝缘层，所述像素电极通过所述连接电极与所述TFT的漏极电连接，所述公共电极包括与所述源漏电极同层同材料的部分，且与所述源漏电极同层同材料的部分与所述像素电极之间依次形成有所述半导体层以及绝缘层；所述数据线端子区包括绝缘层、半导体层、数据线、以及数据线连接端子，所述数据线与所述源漏电极同层同材料；所述栅线端子区包括栅线、绝缘层、以及栅线连接端子，所述栅线与所述栅极同层同材料，所述栅线连接端子与所述源漏电极同层同材料。
优选地，所述阵列基板还包括钝化层，形成于所述像素区的最上层、所述数据线端子区的最上层除所述数据线连接端子外的部分、以及栅线端子区的最上层除所述栅线连接端子外的部分。
优选地，所述阵列基板包括至少一个像素区，每一所述像素区包括至少一个TFT，所述TFT设置在所述像素区的边缘。
其次，本发明提供了一种阵列基板的制造方法，所述方法包括步骤：
使用两次多阶调掩膜工艺和两次光刻胶离地剥离处理得到上述的阵列基板。
优选地，所述两次多阶调掩膜工艺和两次光刻胶离地剥离处理为：
在基板上依次形成透明薄膜层和栅金属层；
在基板上形成光刻胶后，利用多阶调掩膜工艺进行第一次曝光，经过显影，使保留的光刻胶厚度分为3级；
对没有光刻胶保留的栅金属层和透明薄膜层进行刻蚀；
对保留的光刻胶进行第一次刻蚀，将此时光刻胶保留最薄处的光刻胶去除，同时使其余区域保留的光刻胶相应变薄；
对去除的光刻胶保留的最薄区域对应的栅金属层进行刻蚀；
对保留的光刻胶进行第二次刻蚀，将此时光刻胶保留最薄处的光刻胶去除，同时使其余区域保留的光刻胶相应变薄；
在基板上依次形成绝缘层和半导体层；
利用光刻胶离地剥离处理，将此时剩余的光刻胶离地剥离，使得沉积在剩余的光刻胶区域上的绝缘层和半导体层也同时被去除；
形成源漏金属层；
在基板上涂覆光刻胶，利用多阶调掩膜工艺进行第二次曝光，再经过显影，使保留的光刻胶厚度分为3级；
对没有光刻胶保留的区域的源漏金属层和半导体层进行刻蚀；
对保留的光刻胶进行刻蚀，将此时光刻胶保留最薄处的光刻胶去除，同时使其余区域保留的刻胶相应变薄；
对去除了保留的光刻胶后区域的源漏金属层和半导体层进行刻蚀；
对保留的光刻胶进行第二次刻蚀，将此时最薄处保留的光刻胶去除，同时使其余区域保留的光刻胶相应变薄；
形成钝化层；
利用光刻胶离地剥离处理，将剩余的光刻胶剥离，使得形成在剩余的光刻胶区域的钝化层也同时被去除，将数据线端子区的数据线连接端子和栅线端子区的栅线连接端子暴露出来。
优选地，第一次曝光显影后，保留的光刻胶厚度所分的3级为：TFT的漏极电连接至像素电极处和栅线区域最厚，TFT栅极区域厚度次之，像素电极区域厚度最薄。
优选地，第二次曝光显影后，保留的光刻胶厚度所分的3级为：数据线区域和栅线区域最厚，TFT源漏极区域厚度次之，TFT源漏极间的沟道区域厚度最薄。
再次，本发明提供一种显示装置，包含上述的阵列基板。
（三）有益效果
本发明通过特定的阵列基板实现结构，利用多阶调掩膜版与光刻胶离地剥离技术，达到减少掩膜版曝光次数的效果，降低了制造成本，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明中阵列基板的平面结构示意图；
图2为本发明中阵列基板的剖面结构示意图；
图3是沉积透明薄膜层和栅金属层后的剖面结构示意图；
图4是第一次使用MTM曝光后的剖面结构示意图；
图5是刻蚀透明薄膜层和栅金属层后的剖面结构示意图；
图6是第一次刻蚀保留光刻胶后的剖面结构示意图；
图7是刻蚀栅金属层的剖面结构示意图；
图8A是第二次刻蚀保留光刻胶后的剖面结构示意图；
图8B是第二次刻蚀保留光刻胶后的平面结构示意图；
图9是沉积绝缘层和半导体层后的剖面结构示意图；
图10是第一次liftoff后的剖面结构示意图；
图11是沉积源漏金属层后的剖面结构示意图；
图12是第二次使用MTM曝光后的剖面结构示意图；
图13是刻蚀源漏金属层后的剖面结构示意图；
图14是第一次刻蚀保留光刻胶后的剖面结构示意图；
图15是刻蚀得到沟道的剖面结构示意图；
图16是第二次刻蚀保留光刻胶后的剖面结构示意图；
图17是沉积钝化层后的剖面结构示意图。
其中，101是像素区；102是数据线端子区；103是栅极线端子区；104是TFT；105是像素电极；106是TFT的栅极；107是TFT的源漏电极；108是公共电极的第一部分；109是公共电极的第二部分；110是公共电极的第三部分；111是连接电极；112是栅线；113是栅线连接端子；114是数据线；201是玻璃基板；202是透明薄膜层；203是栅金属层；204是绝缘层；205是半导体层；206是源漏金属层；207是钝化层；301、302是光刻胶。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
本发明所采取的技术方案主要是通过多阶调掩膜版（MTM，MultiToneMask）与光刻胶离地剥离（liftoff）技术实现了阵列基板的制备，减少了制作过程中掩膜的使用数量，进而实现了降低工艺成本，提高产品和设备利用率的效果。
首先，如图1所示的平面结构中，本发明中的阵列基板与现有技术的阵列基板基本相同，包括：至少一个像素区101，每一像素区101边缘形成有至少一个TFT104，通过栅线控制每一行上的TFT，通过数据线为每一列上的TFT提供数据信号，栅线和数据线分别通过各自的连接端子与外部驱动芯片连接。在图2所示的剖面结构中，本发明中的阵列基板包括：像素区101（沿图1中A-A'方向截得）、数据线端子区102（沿图1中B-B'方向截得）和栅线端子区103（沿图1中C-C'方向截得）；其中，像素区101包括：像素电极105、TFT的栅极106、TFT的源漏电极107、连接电极111、以及公共电极，像素电极105设置在基板201（该基板可为玻璃基板、石英基板、塑料基板等任何透明基板，在本实施方式中优选为玻璃基板）的上表面，TFT的栅极106和连接电极111同层同材料，源漏电极107与栅极106之间形成有半导体层205，半导体层205与栅极106之间还形成有绝缘层204，像素电极105通过连接电极111与TFT的漏极107电连接，公共电极包括与像素电极105同层同材料的第一部分108、与TFT的栅极106和连接电极111同层同材料的第二部分109、以及与源漏电极107同层同材料的第三部分110，第三部分110与像素电极105之间依次形成有半导体层205以及绝缘层204，从而由公共电极与像素电极105的重叠部分构成TFT的存储电容，此外，栅极106的下方还设置有与像素电极105同层同材料的部分。数据线端子区102包括绝缘层204、半导体层205、数据线114、以及数据线连接端子（未示出），数据线114与源漏电极107同层同材料。栅线端子区103包括栅线112、绝缘层204、以及栅线连接端子113，栅线112与栅极106同层同材料，栅线连接端子112与源漏电极107同层同材料。阵列基板还包括钝化层207，形成于像素区101的最上层、数据线端子区102的最上层除数据线连接端子外的部分、以及栅线端子区103的最上层除栅线连接端子113外的部分，此外，栅线112的下方还设置有与像素电极105同层同材料的部分。
需要说明的是，根据实际设计需要，像素区101中栅极106的下方可不设置与像素电极105同层同材料的部分，公共电极部分也可不设置该第一部分108和第二部分109；栅线端子区103中栅线112的下方也可选择性地设置与像素电极105同层同材料的部分。
通过制备过程中的各实施效果图来对上述结构的阵列基板的制备方法做进一步说明：
1、如图3所示，在玻璃基板201上依次通过沉积、涂敷、网络印刷或者打印等工艺形成透明导电薄膜层202（最终形成像素电极（选择性地形成：公共电极的第一部分、栅极的下方的与像素电极同层同材料的部分以及栅线下方的与像素电极同层同材料的部分））和栅金属层203（最终形成栅极、栅线、公共电极的第二部分、以及连接电极）。
2、如图4所示，在形成上述薄膜的基板上通过沉积或涂覆等工艺形成光刻胶301后，利用MTM（多阶调掩膜版的原理类似于GTM或HTM，采用光线透过率不同的物质分别构成掩膜版的多个区域）进行第一次曝光，由于MTM各个部分透过的光强不同，会导致光刻胶301相应的各个部分曝光强度也不同，再经过显影，可以得到图4所示的保留的光刻胶301的形状。具体地，在图4中，保留的光刻胶301厚度分为3级，TFT的漏极电连接至像素电极处和栅线区域最厚，TFT栅极区域厚度次之，像素电极区域厚度最薄。
3、如图5所示，对没有光刻胶301保留的区域的栅金属层203和透明薄膜层202进行刻蚀，得到的图案如图5。
4、如图6所示，对保留的光刻胶301进行第一次刻蚀，将此时光刻胶301保留最薄处（即像素电极区域）的光刻胶301去除，同时使其余区域保留的光刻胶301相应变薄。
5、如图7所示，对步骤4后去除的光刻胶301后的像素电极区域的栅金属层203进行刻蚀。此时得到像素电极的图案。
6、如图8A所示，对保留的光刻胶301进行第二次刻蚀，将此时光刻胶301保留最薄处（即TFT栅极区域）的光刻胶301去除，同时使其余区域保留的光刻胶301相应变薄。本步骤后形成的阵列基板的平面图如图8B所示。
7、如图9所示，在步骤6之后形成的基板上依次通过沉积、涂敷、网络印刷或者打印等工艺形成绝缘层204和半导体层205。
8、如图10所示，利用现有的光刻胶离地剥离（liftoff）技术，将此时剩余的光刻胶301离地剥离，使得沉积在剩余的光刻胶301区域上的绝缘层204和半导体层205也同时被去除。
9、如图11所示，通过沉积、涂敷、网络印刷或者打印等工艺形成源漏金属层206。
10、如图12所示，在步骤9后形成的基板上通过沉积或涂覆等工艺形成光刻胶302，利用MTM进行第二次曝光，再经过显影，得到如图12所示的光刻胶302保留的形状。具体地，图12中，保留的光刻胶302厚度分为3级，数据线区域和栅线区域最厚，TFT源漏极区域厚度次之，TFT源漏极间的沟道区域厚度最薄。
11、如图13所示，对没有光刻胶302保留的区域的源漏金属层206和半导体层205进行刻蚀后，得到的图案如图13。
12、如图14所示，对保留的光刻胶302进行刻蚀，将此时光刻胶302保留最薄处（即TFT源漏极间的沟道区域）的光刻胶302去除，同时使其余区域保留的光刻胶302相应变薄。
13、如图15所示，对步骤12后去除光刻胶302后的TFT源漏极间的沟道区域的源漏金属层206和半导体层205进行刻蚀后，得到沟道的图案，薄膜晶体管（ThinFilmTransistor，TFT）的图案完成。
14、如图16所示，对保留的光刻胶302进行第二次刻蚀，将此时最薄处TFT源漏极区域保留的光刻胶302去除，同时使其余区域保留的光刻胶302相应变薄。
15、如图17所示，通过沉积、涂敷、网络印刷或者打印等工艺形成钝化层207的保护薄膜。
16、利用光刻胶离地剥离（liftoff）技术，将剩余的光刻胶302剥离，使得沉积在剩余的光刻胶302区域的钝化层207也同时被去除，将数据线端子区102的数据线连接端子和栅线端子区103的栅线连接端子暴露出来，得到如图2所示的剖面结构的阵列基板。
需要说明的时，上述过程中的刻蚀工艺可为湿法（刻蚀液）刻蚀工艺也可以为干刻（刻蚀气体）等工艺，还可以为利用等离子体的刻蚀工艺，或上述刻蚀工艺的结合。
至此，在本发明中，仅通过两道MTM掩膜工艺，就完成了如图1和图2中所示的TFT阵列基板。相对于现有技术中最少通过4次掩膜的工艺而言，本发明由于采用了MTM和光刻胶离地剥离相结合的制备工艺，仅通过两次掩膜工艺即可得到TFT阵列基板，减少了两次利用掩膜版曝光的工艺处理，从而将掩膜曝光工序带来的复杂度和成本问题降低了一半，减少了加工时间和加工成本，提高了产能和设备利用率。
此外，本发明还提供了一种包括上述阵列基板的显示装置，该显示装置可以为液晶面板、OLED面板、液晶显示器、OLED显示器、电子纸等显示装置。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的实际保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种阵列基板，其特征在于，包括：像素区、数据线端子区以及栅线端子区；
所述像素区包括：像素电极、TFT的栅极、TFT的源漏电极、用于将所述像素电极和TFT的漏极电连接的连接电极、以及公共电极，所述像素电极设置在基板的上表面，所述TFT的栅极和连接电极同层同材料，所述源漏电极与所述栅极之间形成有半导体层，所述半导体层与所述栅极之间形成有绝缘层，所述像素电极通过所述连接电极与所述TFT的漏极电连接，所述公共电极包括与所述源漏电极同层同材料的部分，且与所述源漏电极同层同材料的部分与所述像素电极之间依次形成有所述半导体层以及绝缘层；
所述数据线端子区包括绝缘层、半导体层、数据线、以及数据线连接端子，所述数据线与所述源漏电极同层同材料；
所述栅线端子区包括栅线、绝缘层、以及栅线连接端子，所述栅线与所述栅极同层同材料，所述栅线连接端子与所述源漏电极同层同材料。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括钝化层，形成于所述像素区的最上层、所述数据线端子区的最上层除所述数据线连接端子外的部分、以及栅线端子区的最上层除所述栅线连接端子外的部分。
3.一种阵列基板的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
使用两次多阶调掩膜工艺和两次光刻胶离地剥离处理制作阵列基板；其中，所述两次多阶调掩膜工艺和两次光刻胶离地剥离处理为：
在基板上依次形成透明薄膜层和栅金属层；
在基板上形成光刻胶后，利用多阶调掩膜工艺进行第一次曝光，经过显影，使保留的光刻胶厚度分为3级；
对没有光刻胶保留的栅金属层和透明薄膜层进行刻蚀；
对保留的光刻胶进行第一次刻蚀，将此时光刻胶保留最薄处的光刻胶去除，同时使其余区域保留的光刻胶相应变薄；
对去除的光刻胶保留的最薄区域对应的栅金属层进行刻蚀；
对保留的光刻胶进行第二次刻蚀，将此时光刻胶保留最薄处的光刻胶去除，同时使其余区域保留的光刻胶相应变薄；
在基板上依次形成绝缘层和半导体层；
利用光刻胶离地剥离处理，将此时剩余的光刻胶离地剥离，使得沉积在剩余的光刻胶区域上的绝缘层和半导体层也同时被去除；
形成源漏金属层；
在基板上涂覆光刻胶，利用多阶调掩膜工艺进行第二次曝光，再经过显影，使保留的光刻胶厚度分为3级；
对没有光刻胶保留的区域的源漏金属层和半导体层进行刻蚀；
对保留的光刻胶进行刻蚀，将此时光刻胶保留最薄处的光刻胶去除，同时使其余区域保留的刻胶相应变薄；
对去除了保留的光刻胶后区域的源漏金属层和半导体层进行刻蚀；
对保留的光刻胶进行第二次刻蚀，将此时最薄处保留的光刻胶去除，同时使其余区域保留的光刻胶相应变薄；
形成钝化层；
利用光刻胶离地剥离处理，将剩余的光刻胶剥离，使得形成在剩余的光刻胶区域的钝化层也同时被去除，将数据线端子区的数据线连接端子和栅线端子区的栅线连接端子暴露出来。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第一次曝光显影后，保留的光刻胶厚度所分的3级为：TFT的漏极电连接至像素电极处和栅线区域最厚，TFT栅极区域厚度次之，像素电极区域厚度最薄。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第二次曝光显影后，保留的光刻胶厚度所分的3级为：数据线区域和栅线区域最厚，TFT源漏极区域厚度次之，TFT源漏极间的沟道区域厚度最薄。
6.一种显示装置，其特征在于，包含如权利要求1-2任一所述的阵列基板。
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