CN103681695B - 薄膜晶体管阵列基板、制造方法及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种薄膜晶体管阵列基板、制作方法及液晶显示装置。该薄膜晶体管阵列基板包括基板衬底、形成在基板衬底上的黑色矩阵层、栅极层、绝缘层、半导体层、欧姆接触层、第二导电层、钝化层以及透明导电层；第二导电层包括源极层和漏极层，栅极层在基板衬底上的投影区域与漏极层在基板衬底上的投影区域存在间隙。本发明还提供一种薄膜晶体管阵列基板的制作方法及液晶显示装置。本发明的薄膜晶体管阵列基板、制作方法及液晶显示装置提升了相应液晶显示装置的显示效果。

Description

薄膜晶体管阵列基板、制造方法及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，特别是涉及一种薄膜晶体管阵列基板、制作方法及液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置现在已成为被人们广泛使用的平板显示装置。液晶显示装置一般包括薄膜晶体管（Thin Film Transistor,TFT）阵列基板以及彩膜基板。请参照图1A和图1B，图1A为现有的薄膜晶体管阵列基板的俯视结构示意图；图1B为沿图1A的A-A’截面线的截面图。该薄膜晶体管阵列基板10包括源极层11、漏极层12、栅极层13、绝缘层14、半导体层15、欧姆接触层16、钝化层17以及像素电极层18，其中像素电极层18可通过过孔19与漏极12连接。
现有的薄膜晶体管阵列基板10的底部设置有栅极层13，该栅极层13除了起到相应的栅极作用，还需要阻止光从晶体管阵列基板10的底面和侧面射入到半导体层15中，防止光生电流的产生。因此栅极层13的面积设置得比较大。但是大面积的栅极层13易与源极层或漏极层之间产生寄生电容，同时也导致了馈通电压（feed through voltage）的产生，大大影响了液晶显示装置的显示效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种寄生电容小，且可减少光生电流的产生的薄膜晶体管阵列基板、制作方法及液晶显示装置；以解决现有的薄膜晶体管阵列基板、制作方法及液晶显示装置的寄生电容较大或光生电流过大的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
提供一种薄膜晶体管阵列基板，其包括：
基板衬底，以及
从下向上依次形成在所述基板衬底上的黑色矩阵层、栅极层，绝缘层，半导体层，
欧姆接触层，所述欧姆接触层位于所述半导体层上相互分离的第一区域和第二区域；
第二导电层，包括源极层以及漏极层，所述源极层与所述第一区域的欧姆接触层连接，所述漏极层与所述第二区域的欧姆接触层连接；
钝化层：位于所述源极层以及所述漏极层上；以及
透明导电层：位于所述钝化层上，并通过过孔与所述漏极层电性连接，其中通过对所述透明导电层进行图形化处理，形成像素电极；
其中所述栅极层在所述基板衬底上的投影区域与所述漏极层在所述基板衬底上的投影区域存在间隙。
在本发明所述的薄膜晶体管阵列基板中，所述栅极层在所述基板衬底上的投影区域与所述源极层在所述基板衬底上的投影区域存在间隙。
在本发明所述的薄膜晶体管阵列基板中，所述黑色矩阵层设置在所述基板衬底与所述半导体层之间，用于遮挡光线从所述基板衬底一侧射向所述半导体层。
还提供一种薄膜晶体管阵列基板的制作方法，其包括步骤：
形成分层结构于基板衬底上，所述分层结构为黑色矩阵层；
对所述黑色矩阵层进行图形化处理；
在所述分层结构上形成第一金属层；
对所述第一金属层进行图形化处理，以形成栅极层；
在所述分层结构上依次形成绝缘层、半导体层、欧姆接触层以及第二金属层，其中所述欧姆接触层位于所述半导体层上相互分离的第一区域和第二区域；
对所述第二金属层进行图形化处理，以形成第二导电层，其中所述第二导电层包括源极层以及漏极层，所述源极层与所述第一区域的欧姆接触层连接，所述漏极层与所述第二区域的欧姆接触层连接；
在所述分层结构上形成钝化层，并对所述钝化层进行图形化处理，以形成所述钝化层的过孔；
在所述分层结构上形成透明导电层，其中所述透明导电层通过所述过孔与所述漏极层电性连接，通过对所述透明导电层进行图形化处理，形成像素电极；
其中所述栅极层在所述基板衬底上的投影区域与所述漏极层在所述基板衬底上的投影区域存在间隙。
在本发明所述的薄膜晶体管阵列基板的制作方法中，所述栅极层在所述基板衬底上的投影区域与所述源极层在所述基板衬底上的投影区域存在间隙。
在本发明所述的薄膜晶体管阵列基板的制作方法中，所述黑色矩阵层设置在所述基板衬底与所述半导体层之间，用于遮挡光线从所述基板衬底一侧射向所述半导体层。
还提供一种液晶显示装置，其包括：
彩膜基板、薄膜晶体管阵列基板以及设置在所述彩膜基板与所述薄膜晶体管阵列基板之间的液晶层；其中
所述薄膜晶体管阵列基板，包括：
基板衬底，以及
从下向上依次形成在所述基板衬底上的黑色矩阵层、栅极层，绝缘层，半导体层，
欧姆接触层，所述欧姆接触层位于所述半导体层上相互分离的第一区域和第二区域；
第二导电层，包括源极层以及漏极层，所述源极层与所述第一区域的欧姆接触层连接，所述漏极层与所述第二区域的欧姆接触层连接；
钝化层：位于所述源极层以及所述漏极层上；以及
透明导电层：位于所述钝化层上，并通过过孔与所述漏极层电性连接，其中通过对所述透明导电层进行图形化处理，形成像素电极；
其中所述栅极层在所述基板衬底上的投影区域与所述漏极层在所述基板衬底上的投影区域存在间隙。
在本发明所述的液晶显示装置中，所述栅极层在所述基板衬底上的投影区域与所述源极层在所述基板衬底上的投影区域存在间隙。
在本发明所述的液晶显示装置中，所述黑色矩阵层设置在所述基板衬底与所述半导体层之间，用于遮挡光线从所述基板衬底一侧射向所述半导体层。
在本发明所述的液晶显示装置中，所述彩膜基板上没有设置黑色矩阵层。
相较于现有的薄膜晶体管阵列基板、制作方法及液晶显示装置，本发明的薄膜晶体管阵列基板、制作方法及液晶显示装置通过在阵列基板上设置黑色矩阵层减少光生电流的产生，同时通过减小栅极层的面积减小了栅极层与源极层、漏极层之间的寄生电容；解决了现有的薄膜晶体管阵列基板、制作方法及液晶显示装置的寄生电容较大或光生电流过大的技术问题。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1A为现有的薄膜晶体管阵列基板的俯视结构示意图；
图1B为沿图1A的A-A’截面线的截面图；
图2为本发明的薄膜晶体管阵列基板的优选实施例的结构示意图；
图3为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的流程图；
图4A为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的步骤S101时的俯视结构示意图；
图4B为沿图4A的B-B’截面线的截面图；
图5A为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的步骤S102时的俯视结构示意图；
图5B为沿图5A的C-C’截面线的截面图；
图6A为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的步骤S104时的俯视结构示意图；
图6B为沿图6A的D-D’截面线的截面图；
图7A为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的步骤S105时的俯视结构示意图；
图7B为沿图7A的E-E’截面线的截面图；
图8为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的步骤S106时的俯视结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
请参照图2，图2为本发明的薄膜晶体管阵列基板的优选实施例的结构示意图。本优选实施例的薄膜晶体管阵列基板20包括基板衬底201以及从下向上依次形成在基板衬底201上的黑色矩阵层202、栅极层203、绝缘层204、半导体层205、欧姆接触层206、第二导电层、钝化层207以及透明导电层208。其中欧姆接触层206位于半导体层205上相互分离的第一区域和第二区域；第二导电层包括源极层209以及漏极层210，源极层209与第一区域的欧姆接触层206连接，漏极层210与第二区域的欧姆接触层206连接；钝化层207位于源极层209和漏极层210上；透明导电层208（如图7和图8所示）位于钝化层207上，并通过钝化层207上的过孔211（如图7和图8所示）与漏极层210电性连接。
在本优选实施例中，黑色矩阵层202用于遮蔽像素区域之外的背光源的漏光，同时防止相应彩膜基板上相邻RGB亚像素的混色（该部分黑色矩阵在图中未示出）以及防止背景光的写入。该黑色矩阵层202可为铬系材料或树脂系材料，通过图形化处理的方式形成在基板衬底201上。栅极层203为金属层，例如，锘、钼、铝、铜、钛、钽或钨等。绝缘层204可为氮化硅层等。半导体层205可为非晶硅层。欧姆接触层206可为掺杂磷离子的非晶硅层。源极层209以及漏极层210为金属层。钝化层207可为氮化硅层。透明导电层208为可由氧化锡铟（ITO，indium-tin-oxide）构成。可通过对透明导电层进行图形化处理，形成像素电极。其中栅极层203在基板衬底201上的投影区域与漏极层210在基板衬底201上的投影区域存在间隙，栅极层203在基板衬底201上的投影区域与源极层209在基板衬底201上的投影区域也存在间隙；即栅极层203在基板衬底201上的投影区域与漏极层210在基板衬底201上的投影区域没有交叠，栅极层203在基板衬底201上的投影区域与源极层209在基板衬底201上的投影区域也没有交叠。
本优选实施例的薄膜晶体管阵列基板20使用时，由于黑色阵列层202设置在基板衬底201与半导体层205之间，因此黑色矩阵层202可很好的遮挡光线从基板衬底201的一侧射向半导体层205，避免了半导体层205内光生电流的产生。同时通过减小栅极层203的设置区域，使得栅极层203与漏极层210、栅极层203与源极层209在基板衬底201上的投影区域均没有交叠，这样大大减小了栅极层203与源极层209的寄生电容以及栅极层203与漏极层210之间的寄生电容，从而提高了相应的液晶显示装置的显示效果。
因此，本发明的薄膜晶体管阵列基板通过在阵列基板上设置黑色矩阵层减少光生电流的产生，同时通过减小栅极层的面积减小了栅极层与源极层、漏极层之间的寄生电容。
请参照图3，图3为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的流程图。本优选实施例的薄膜晶体管阵列基板的制作方法包括：
步骤S101，形成分层结构于基板衬底上，分层结构为黑色矩阵层；对黑色矩阵层进行图形化处理；
步骤S102，在分层结构上形成第一金属层，对第一金属层进行图形化处理，以形成栅极层；
步骤S103，在分层结构上依次形成绝缘层、半导体层、欧姆接触层以及第二金属层，其中欧姆接触层位于半导体层上相互分离的第一区域和第二区域；
步骤S104，对第二金属层进行图形化处理，以形成第二导电层，其中第二导电层包括源极层以及漏极层，源极层与第一区域的欧姆接触层连接，漏极层与第二区域的欧姆接触层连接；
步骤S105，在分层结构上形成钝化层，并对钝化层进行图形化处理，以形成钝化层的过孔；
步骤S106，在分层结构上形成透明导电层，其中透明导电层通过过孔与漏极层电性连接；
本优选实施例的薄膜晶体管阵列基板的制作方法结束于步骤S106。
下面通过图4A-图8B详细说明本优选实施例的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的具体步骤。图4A为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的步骤S101时的俯视结构示意图；图4B为沿图4A的B-B’截面线的截面图；图5A为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的步骤S102时的俯视结构示意图；图5B为沿图5A的C-C’截面线的截面图；图6A为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的步骤S104时的俯视结构示意图；图6B为沿图6A的D-D’截面线的截面图；图7A为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的步骤S105时的俯视结构示意图；图7B为沿图7A的E-E’截面线的截面图；图8为本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法的优选实施例的步骤S106时的俯视结构示意图。
在步骤S101中，在基板衬底201上形成分层结构，该分层结构为黑色矩阵层202，该黑色矩阵层202用于遮蔽像素区域之外的背光源的漏光，同时防止相应彩膜基板上相邻的RGB亚像素的混色（该部分黑色矩阵在图中未示出）以及防止背景光的写入。该黑色矩阵层202可为铬系材料或树脂系材料。该黑色矩阵层202可使用相应的光刻板通过图形化处理的方式形成在基板衬底201上，图形化处理之后的薄膜晶体管阵列基板的结构如图4B所示。随后转到步骤S102。
在步骤S102中，在分层结构上形成第一金属层，该第一金属层的材料可为锘、钼、铝、铜、钛、钽或钨等。随后使用相应的光刻板对该第一金属层极性图形化处理，以形成栅极层203，图形化处理之后的薄膜晶体管基板的结构如图5B所示。随后转到步骤S103。
在步骤S103中，在分层结构上依次沉积绝缘层204、半导体层205、欧姆接触层206以及第二金属层，欧姆接触层206位于半导体层205上相互分离的第一区域和第二区域。绝缘层204为氮化硅层等，半导体层205可为非晶硅层，欧姆接触层206可为掺杂磷离子的非晶硅层，第二金属层的材料可为锘、钼、铝、铜、钛、钽或钨等。随后转到步骤S104。
在步骤S104中，使用相应的光刻板对第二金属层进行图形化处理，以形成第二导电层。该第二导电层包括源极层209以及漏极层210，源极层209与第一区域的欧姆接触层206连接，漏极层210与第二区域的欧姆接触层206连接；这里栅极层203在基板衬底201上的投影区域与漏极层210在基板衬底201上的投影区域存在间隙，栅极层203在基板衬底201上的投影区域与源极层209在基板衬底201上的投影区域也存在间隙，即栅极层203在基板衬底201上的投影区域与漏极层210在基板衬底201上的投影区域没有交叠，栅极层203在基板衬底201上的投影区域与源极层209在基板衬底201上的投影区域也没有交叠；图形化处理之后的薄膜晶体管基板的结构如图6B所示。随后转到步骤S105。
在步骤S105中，在分层结构上形成钝化层207，使用相应的光刻板并对钝化层207进行图形化处理，形成钝化层207的过孔211；钝化层207可为氮化硅层。图形化处理之后的薄膜晶体管基板的结构如图7B所示。随后转到步骤S106。
在步骤S106中，在分层结构上形成透明导电层208，使用相应的光刻板对透明导电层208进行图形化处理，使得透明导电层208通过钝化层207的过孔211与漏极层210电性连接；透明导电层208为可由氧化锡铟（ITO，indium-tin-oxide）构成，可通过对透明导电层进行图形化处理，形成像素电极。图形化处理之后的薄膜晶体管基板的结构如图8和图7B所示（沿图8的F-F’截面线的截面图与图7B相同）。
这样即完成了本优选实施例的薄膜晶体管阵列基板的制作过程。
本优选实施例的薄膜晶体管阵列基板的制作方法制作的薄膜晶体管阵列基板由于黑色阵列层202设置在基板衬底201与半导体层205之间，因此黑色矩阵层202可很好的遮挡光线从基板衬底201的一侧射向半导体层205，避免了半导体层205内光生电流的产生。同时通过减小栅极层203的设置区域，使得栅极层203与漏极层210、栅极层203与源极层209在基板衬底201上的投影区域均没有交叠，这样大大减小了栅极层203与源极层209的寄生电容以及栅极层203与漏极层210之间的寄生电容，从而提高了相应的液晶显示装置的显示效果。
因此，本发明的薄膜晶体管阵列基板的制作方法通过在阵列基板上设置黑色矩阵层减少光生电流的产生，同时通过减小栅极层的面积减小了栅极层与源极层、漏极层之间的寄生电容。
本发明还提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括彩膜基板、薄膜晶体管阵列基板以及设置在彩膜基板与薄膜晶体管阵列基板之间的液晶层。
薄膜晶体管阵列基板包括基板衬底以及从下向上依次形成在基板衬底上的黑色矩阵层、栅极层、绝缘层、半导体层、欧姆接触层、第二导电层、钝化层以及透明导电层。其中欧姆接触层位于半导体层上相互分离的第一区域和第二区域；第二导电层包括源极层以及漏极层，源极层与第一区域的欧姆接触层连接，漏极层与第二区域的欧姆接触层连接；钝化层位于源极层和漏极层上；透明导电层位于钝化层上，并通过钝化层上的过孔与漏极层电性连接，其中通过对透明导电层进行图形化处理，形成像素电极。
其中栅极层在基板衬底上的投影区域与漏极层在基板衬底上的投影区域存在间隙，栅极层在基板衬底上的投影区域与源极层在基板衬底上的投影区域存在间隙。黑色矩阵层设置在基板衬底与半导体层之间，用于遮挡光线从基板衬底一侧射向半导体层。由于在薄膜晶体管阵列基板已设置有黑色矩阵层，因此彩膜基板上可不设置黑色矩阵层，以降低液晶显示装置的制作成本。
本发明的液晶显示装置的具体工作原理与上述的薄膜晶体管阵列基板的优选实施例中的相关描述相同。具体请参见上述薄膜晶体管阵列基板的优选实施例中的相关描述。
本发明的薄膜晶体管阵列基板、制作方法及液晶显示装置通过在阵列基板上设置黑色矩阵层减少光生电流的产生，同时通过减小栅极层的面积减小了栅极层与源极层、漏极层之间的寄生电容；解决了现有的薄膜晶体管阵列基板、制作方法及液晶显示装置的寄生电容较大或光生电流过大的技术问题。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (3)

1.一种薄膜晶体管阵列基板的制作方法，其特征在于，包括步骤：
形成分层结构于基板衬底上，所述分层结构为黑色矩阵层；
对所述黑色矩阵层进行图形化处理；
在所述分层结构上形成第一金属层；
对所述第一金属层进行图形化处理，以形成栅极层；
在所述分层结构上依次形成绝缘层、半导体层、欧姆接触层以及第二金属层，其中所述欧姆接触层位于所述半导体层上相互分离的第一区域和第二区域；
对所述第二金属层进行图形化处理，以形成第二导电层，其中所述第二导电层包括源极层以及漏极层，所述源极层与所述第一区域的欧姆接触层连接，所述漏极层与所述第二区域的欧姆接触层连接；
在所述分层结构上形成钝化层，并对所述钝化层进行图形化处理，以形成所述钝化层的过孔；
在所述分层结构上形成透明导电层，其中所述透明导电层通过所述过孔与所述漏极层电性连接，通过对所述透明导电层进行图形化处理，形成像素电极；
其中所述栅极层在所述基板衬底上的投影区域与所述漏极层在所述基板衬底上的投影区域存在间隙。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制作方法，其特征在于，所述栅极层在所述基板衬底上的投影区域与所述源极层在所述基板衬底上的投影区域存在间隙。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板的制作方法，其特征在于，所述黑色矩阵层设置在所述基板衬底与所述半导体层之间，用于遮挡光线从所述基板衬底一侧射向所述半导体层。
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