CN103715207B - Tft阵列基板的电容及其制造方法和相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TFT阵列基板的电容及其制造方法,以及使用该电容的移位寄存器、栅极驱动器、阵列基板及显示装置。TFT阵列基板包括依次形成在玻璃基板上的TFT栅极层、栅极绝缘层、第一ITO层、TFT有源层、TFT源漏层、钝化层和第二ITO层,电容由该第一ITO层(5)、钝化层(3’)和第二ITO层(6)构成。此外,电容区域的第二ITO层(6)与TFT栅极层(2)相连,由此构成两个并联的电容,或者,电容区域的第一ITO层(6)与述TFT栅极层(2)相连,也能构成两个并联的电容。本发明减小了TFT阵列基板的电容所占的空间,减小了移位寄存器的尺寸,适合于窄边框。

Description

TFT阵列基板的电容及其制造方法和相关设备

技术领域

[0001] 本发明属于图像显示技术领域,具体涉及TFT阵列基板,特别是一种TFT阵列基板 的电容、该电容的制造方法,以及具有该电容的移位寄存器、栅极驱动器阵列基板和显示装 置。

背景技术

[0002] 图像显示面板采用MXN点排列的逐行扫描矩阵显示,其包括用于控制发光源的阵 列基板。以TFT-LCD (薄膜场效应晶体管液晶显示器)为例,阵列基板的驱动器主要包括栅极 驱动器(扫描驱动器)和数据驱动器,其中,栅极驱动器将输入的时钟信号通过移位寄存器 转换后加在液晶显示面板的栅线上。

[0003] 移位寄存器常用于液晶显示面板的栅极驱动器中,每一个栅线与移位寄存器的一 个级电路单元对接。通过栅级驱动电路输出栅级输入信号,逐行进行扫描各像素。栅级驱动 电路可以以COF (Chip On Film,覆晶薄膜)或者COG (Chip On Glass,玻璃芯片)的封装方式 设置在显示面板中,也可以用TFT (薄膜场效应晶体管)构成集成电路单元形成在显示面板 中。对于液晶显示面板,栅极驱动器GOA (Gate On Array)设计可以使得产品成本降低,也可 以减去一道工序,提高产能。

[0004] 一般的TFT-LCD的栅极驱动器的移位寄存器由若干个TFT与电容构成。图1为现有 的一种TFT-LCD栅极驱动器的移位寄存器的级联图。从图1中可以看到每一级的移位寄存器 SR的输入端Input输入的信号都是上一级移位寄存器SR的输出端Output输出的信号;每一 级的移位寄存器SR的复位端Reset的输出信号都是下一级移位寄存器SR的输出端Output输 出的信号。由此实现液晶显示器栅极驱动电路GOA的逐行打开,从而实现屏幕的显示。

[0005] 图2为现有的一种移位寄存器的级的示意图。如图2所示,该移位寄存器SR包括多 个TFT Ml〜M13和电容C1。随着目前窄边框的市场需求,移位寄存器的尺寸,尤其电容的大 小越来越制约该方向的发展,优化移位寄存器的尺寸已成为目前当务之急。目前已有很多 种现有技术用于优化减少TFT的个数,而电容作为移位寄存器的必须基本单元,必不可少, 而且电容至少需要一个,大小需要至少需要几个皮法(Pf)到几十个皮法,即通常所占面积 由IOOOym2到ΙΟΟΟΟΟΟμπι2。通常在做TFT-LCD的栅极驱动器的移位寄存器时,会把电容的一个 电极作为TFT栅极层,另一电极使用TFT源漏层制造。TFT栅极层和TFT源漏层一般是金属制 作的,不透光。

[0006] 对于目前基本所有产品,由于边框较窄,封框胶与GOA区域有交叠,而由于边框较 窄,CF (彩膜)侧黑矩阵(BM)遮挡基本覆盖封框胶区域,只能从TFT侧进行封框胶的UV固化, 此时,需将电容进行镂空设计,以便UV光的通过,固化seal胶。

[0007] 如果还要考虑到封框胶的紫外光固化需要将电容镂空设计的空间,电容的面积还 需增加50%左右,这样严重影响了边框的大小。通常的ADS (Advanced Super Dimension Switch超维场转换技术)产品液晶工艺按顺序分为TFT栅极层、栅极绝缘层、第一ITO层(像 素电极)、TFT有源层、TFT源漏层,然后为TFT钝化层,最后一层为第二ITO层(Com电极)。

[0008] 通常在做TFT-LCD的栅极驱动器的移位寄存器时,会把电容的一个电极使用TFT栅 极层,另一电极使用TFT源漏层制造。此时电容的结构如图3A和3B所示。

[0009] 图3A和图3B分别显示了与封框胶无交叠时以及封框胶有交叠时的的电容设计,如 图3A和图3B所示,现有的电容由在玻璃基板1上依次形成的TFT栅极层2、栅极绝缘层3和TFT 源漏层4构成。

[0010] 此时T F T源漏层4与T F T栅极层2之间的栅极绝缘层3的厚度大概在 4000A〜5000A,又因为TFT栅极层2与TFT源漏层4都是不透光的金属材料,如果考虑封框 胶的固化,TFT栅极层2与TFT源漏层4还得采取挖空设计,如果要保证电容不变,TFT栅极层2 与TFT源漏层4的正对面积不能减小,这样就得增大这个区域所占的空间,以保证电容大小。

发明内容

[0011] (一)要解决的技术问题

[0012] 本发明所要解决的技术问题是现有的TFT阵列基板的电容的尺寸过大,使得TFT阵 列基板的边框不能窄化。

[0013] (二)技术方案

[0014] 为解决上述技术问题,本发明提供一种TFT阵列基板的电容,所述TFT阵列基板包 括形成在衬底基板上的TFT栅极层、栅极绝缘层、第一 ITO层、TFT有源层、TFT源漏层、钝化层 和第二ITO层,所述电容由该第一 ITO层、钝化层和第二ITO层构成。

[0015] 根据本发明的一种优选实施方式,所述电容区域的所述第二ITO层与所述TFT栅极 层相连,由此,所述电容由两个分电容和并联而成,所述TFT栅极层与和所述第一 ITO层构成 其中一个分电容的两个电极,所述第一 ITO层与所述第二ITO层构成另一个分电容的两个电 极。

[0016] 根据本发明的一种优选实施方式,所述电容区域的所述第一 ITO层与所述TFT栅极 层相连,由此,所述电容由两个分电容和并联而成,所述TFT栅极层和所述第二ITO层构成其 中一个分电容的两个电极,所述第一 ITO层和所述第二ITO层构成其中一个分电容的两个电 极。

[0017] 根据本发明的一种优选实施方式,所述电容的两个电极之间的距离为 2000A〜2500 A。

[0018] 本发明还提出制造TFT阵列基板的电容的方法,所述TFT阵列基板包括依次形成在 衬底基板上的TFT栅极层、栅极绝缘层、第一 ITO层、TFT有源层、TFT源漏层、钝化层和第二 ITO层,其中,在制作所述阵列基板时,利用所述第一ITO层来形成所述电容的一个电极,利 用所述钝化层来形成所述电容的介质,并利用所述第二ITO层形成所述电容的另一个电极。

[0019] 根据本发明的一种优选实施方式,使所述电容区域的所述第二ITO层与所述TFT栅 极层相连,由此,使所述电容由两个分电容和并联而成,在制作所述栅极驱动器时,利用所 述TFT栅极层与和所述第一 ITO层构成其中一个分电容的两个电极,利用所述第一 ITO层与 所述第二ITO层构成另一个分电容的两个电极。

[0020] 根据本发明的一种优选实施方式,使所述电容区域的所述第一 ITO层与所述TFT栅 极层相连,由此,使所述电容由两个分电容和并联而成,在制作所述栅极驱动器时,利用所 述TFT栅极层和所述第二ITO层构成其中一个分电容的两个电极,利用所述第一 ITO层和所 述第二ITO层(6)构成其中一个分电容的两个电极。

[0021] 根据本发明的一种优选实施方式,在制作所述阵列基板时,采用HTM掩膜板制作所 述钝化层的图形,所述HTM掩膜板的半透光区域对应所述钝化层作为所述电容的介质层的 区域;当将需要完全刻蚀去除钝化层的地方刻蚀完成后,将对应半透光区域的光刻胶完全 灰化掉,此时完全不透光区域的光刻胶还有一定高度的保留;对半透光区域的钝化层进行 刻蚀,通过选择刻蚀的时间来减少所述半透光区域的钝化层的厚度。

[0022] 本发明还提出一种TFT阵列基板的移位寄存器单元,包括上面所述的电容。

[0023] 本发明还提出一种栅极驱动器,包括该移位寄存器单元。

[0024] 本发明还提出一种阵列基板,包括上述的电容。

[0025] 本发明还提出一种显示装置,包括所述的栅极驱动器。

[0026] (三)有益效果

[0027] 本发明通过优化TFT阵列基板的电容的所占空间,即尺寸的大小,大大减小移位寄 存器的尺寸,从而为窄边框TFT阵列基板的发展开辟了一条新路。

附图说明

[0028] 图1为现有的一种TFT-IXD栅极驱动器的移位寄存器的级联图;

[0029] 图2为现有的一种移位寄存器的级的示意图;

[0030] 图3A和图3B分别显示了与封框胶无交叠时以及封框胶有交叠时的的电容设计;

[0031] 图4是本发明的TFT阵列基板的第一实施例的电容的截面图;

[0032] 图5是本发明的第二实施例的电容截面图;

[0033] 图6是本发明的第三实施例的电容截面图;

[0034] 图7是本发明的第四实施例的电容截面图。

具体实施方式

[0035] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照 附图,对本发明作进一步的详细说明。

[0036] TFT阵列基板分为显示区域和非显示区域。在制作TFT阵列基板的时候,像素单元、 栅线、数据线等的图形形成在显示区域,栅极驱动器形成在非显示区域。TFT阵列基板具有 多个移位寄存器,移位寄存器由若干个TFT与至少一个电容构成。此非显示区域的电容,一 般是平行板电容,由上下两个电极板和夹在其中的介质层构成。它属于栅极驱动电路GOA内 部的一个单元,故一般一行栅线对应一个电容。

[0037] TFT阵列基板包括依次形成在衬底基板上的TFT栅极层、栅极绝缘层、第一 ITO层 (氧化铟锡、作为像素电极)、TFT有源层、TFT源漏层、钝化层和第二ITO层(Com电极)。所述衬 底基板可以为塑料基板,也可以为玻璃基板。

[0038] 图4是本发明的TFT阵列基板的第一实施例的电容的截面图。为了减少电容所占空 间,如图4所示,该实施例的电容由依次形成在衬底基板1上的所述第一ITO层5、所述钝化层 (Passivation,简称PVX) 3’和所述第二ITO层6构成。可见,该实施例的电容的一个电极使用 第一ITO层5,另一个电极使用第二ITO层6,中间的钝化层3’作为该电容的介质层。

[0039] 一般HADS (High Advanced Super Dimension Switch,高开 口率的高级超维场转 换)制作TFT阵列基板的工艺流程为:依次在玻璃基板上形成TFT栅极层、栅极绝缘层、TFT有 源层、第一ITO层、TFT源漏层、钝化层和第二ITO层。其中,形成TFT源漏层和第一ITO的工艺 顺序可以互换。

[0040] 根据上述工艺,在制造该实施例的电容时,不用增加TFT阵列基板的工艺流程,只 需要事先在掩膜板上对应形成电容的区域做好相应的图形。在制作显示区域的第一 ITO层、 钝化层和第二ITO的图形的同时,非显示区域的电容的一个电极就可以相应地利用所述第 一 ITO来形成,介质层就可以利用所述钝化层的形成,另一个电极就可以利用第二ITO形成。

[0041] 这样,相比于现有技术,所述电容的介质层(即电容的两个电极之间的距离)随着 工艺的顺序,可由栅极绝缘层转换成钝化层3’,厚度在2000〜2500 即所述电容的介质 层的厚度由原来的4000A变成2500A,此时根据电容的公式c=es/d,其中间距d减小到原 来的0.625倍,即面积S可以比原来降低37.5%,所以,在保持电容大小不变储电能力相同的 情况下,电容的电极的面积可以由原来的ΙΟΟΟΟΟΟμπι2的减小为625000μπι2,电极的面积可以 减小37.5%,这就为窄边框的实现提供了极大的优化空间。

[0042] 尤为重要的是,此时电容的两个电极为ΙΤ0,都是透明电极,即可以透光,如果考虑 封框胶的UV固化,可以无需对电极进行挖空,这样,电容所占面积可以比原来降低60%左 右,大大减小了所占的空间,从而为窄边框的实现提供了极大的优化空间。

[0043] 图5是本发明的第二实施例的电容截面图。如图5所示,其包括在玻璃基板1上依次 形成的TFT栅极层2、栅极绝缘层3、第一ITO层5、钝化层3’、第二ITO层6,其中第二ITO层6与 TFT栅极层2相连。也就是说,该电容由两个分电容CdP (:2并联而成,即组成的总电容C=C1+ C2,TFT栅极层2与和第一 ITO层5作为电容&的两个电极,第一 ITO层5与第二ITO层6作为电容 Ci的两个电极。

[0044] 在制造该实施例的电容时,同样地,只需要事先在掩膜板上对应该电容的区域做 好相应的图形。那么,在制作显示区域的TFT栅极层、栅极绝缘层、第一ITO层、钝化层和第二 ITO层的图形的同时,非显示区域的电容C2的一个电极就可以相应地利用所述TFT栅极层形 成,相应的介质层就可以利用所述栅极绝缘层形成,另一个电极就可以利用第一ITO层形 成;非显示区域的电容C1的一个电极就可以相应地利用第一 ITO层形成,其介质层就可以利 用钝化层形成,另一个电极就可以利用第二ITO层形成。

[0045] 需要注意的是,本实施例中,在制作钝化层的图形时候,同时形成用于连接第二 ITO层6与TFT栅极层2的过孔7,以实现两个电容并联的目的。

[0046] 该实施例既可以固化封框胶时不影响UV透过率,又能进一步在电容大小变化的情 况下,减小其的所占空间,由此可以进一步缩小阵列基板的边框。

[0047] 图6是本发明的第三实施例的电容截面图。如图6所示,其与实施例2具有类似的结 构,只不过,该实施例的TFT栅极层2与第一ITO层5相连。即,TFT栅极层2与第二ITO层6作为 分电容C2’的两个电极,第一ITO层与第二ITO层作为分电容C1’的两个电极,由此组成的总电 容C = Ci,+C2,。

[0048] 在制造该第三实施例的电容时,同样地,只需要事先在掩膜板上对应该电容的区 域做好相应的图形。那么,在制作显示区域的TFT栅极层、栅极绝缘层、第一ITO层、钝化层和 第二ITO层的图形的同时,非显示区域的电容C2’的一个电极就可以相应地利用所述TFT栅 极层形成,介质层就可以利用所述栅极绝缘层形成,另一个电极就可以利用所述第一 ITO层 形成;非显示区域的电容C1’的一个电极就可以相应地利用该第一 ITO层形成,介质层就可 以利用钝化层形成,另一个电极就可以利用所述第二ITO层形成。

[0049] 需要注意的是,本实施例中,同样的,在制作栅极绝缘层的图形时候,需要同时将 过孔做出来,以将第一ITO层5与TFT栅极层2相连,实现两个电容并联的目的。

[0050] 在图5及图6所述的实施例中,因为采用的是将电容并联的方式来进一步减小电容 的面积,所以需要将并联的电容通过过孔连接起来。图5的实施例中,该处过孔无需增加工 艺流程,在正常制作面板时,刻蚀钝化层时,改变一下钝化层掩膜板的图形,在此处设计一 些过孔的图形,即可实现该处第二ITO层与TFT栅极层之间形成过孔的目的。而对于图6的实 施例中,需要将第一ITO层与TFT栅极层连接,对于有些具有刻蚀栅极绝缘层的工艺的产品, 此时可以共用这个工艺流程,将栅极绝缘层上的过孔7做出来;而对于没有这一次工艺的产 品,需要增加刻蚀栅极绝缘层的工艺,将过孔7做出来,这一道工艺主要是在栅极绝缘层2形 成以后,第一 ITO层5形成以前。

[0051] 同样,该实施例既可以在固化封框胶时不影响UV透过率,又能进一步在电容大小 变化的情况下,减小其的所占空间。进一步缩小了边框。

[0052] 图7是本发明的第四实施例的电容截面图。如图7所示,跟图4所示的实施例相比, 该实施例的钝化层3’的厚度进一步降低了。该实施例在形成钝化层图形的时候,采用了半 透膜(HTM掩膜),HTM的半透光区域对应电容处的钝化层区域,所以使得此处的钝化层能够 进一步减薄了。

[0053] 进一步地,相对于上述三个实施例,在制造时,都可以采用第四实施例对钝化层3’ 进行刻蚀时使用半透膜(HTM,half tone mask)掩膜的方法,即在刻蚀钝化层3’时,电容处 的钝化层使用半透膜工艺,降低掩膜透过率,在其他地方刻蚀钝化层3’时。

[0054] 此时在制作钝化层时,采用特殊的HTM掩膜板。此掩膜板上分为三个区域,分别为: 完全透光区域,完全不透光区域,半透光区域。

[0055] 有需要将该钝化层完全刻蚀去除的区域,例如周边非显示区域需要过孔的地方, 该区域对应掩膜板上的完全透光区域;对于电容处的钝化层,因为是需要此处的钝化层减 薄,但是需要有一定的保留,所以对应掩膜板上的半透光区域。对于其他地方需要完全保留 钝化层的地方,例如显示区域,需要对应掩膜板上的完全不透光区域。

[0056] 在用掩膜板形成相应的光刻胶图形后,进行钝化层的刻蚀时,首先在需要完全刻 蚀去除的地方进行刻蚀,一般采用干法刻蚀,将此处的钝化层完全除去。然后,进行光刻胶 的厚度减薄,将对应半透光区域的光刻胶完全灰化掉,此时完全不透光区域的光刻胶还有 一定高度的保留。此时再对半透光区域的钝化层进行刻蚀,通过选择刻蚀的时间(例如,将 刻蚀时间缩小为完全透光区域的一半,等等),从而达到减小电容处的PVX厚度的效果,从而 达到减小第一 ITO层与第二ITO层之间的绝缘层的目的,进一步可以将电容的面积做小。

[0057] 此处由于是半透膜工艺,该处的钝化层3’厚度只是减少而不会被完全刻蚀掉,这 样该处的钝化层3’厚度降低,电容的两极板间的距离减小,这样电容不变的情况下,电容面 积可以进一步减小。

[0058] 综上所述,本发明通过优化移位寄存器的电容设计,减小该移位寄存器所占的空 间,对窄边框液晶显示器尤为重要,本发明可以只要用原有电容所占空间的10%左右即可 实现相同的电容大小,可节约9000〜900000μπι2的电容面积。

[0059] 本发明还提供一种阵列基板,其包括上述实施例中的电容。

[0060] 本发明还提供一种移位寄存器单元及栅极驱动器,其包括上述实施例中的电容。

[0061] 本发明还提供一种显示装置,具体地,所述显示装置可以为液晶显示装置,例如液 晶面板、液晶电视、手机、液晶显示器等,其包括彩膜基板、以及上述实施例中的阵列基板; 除了液晶显示装置,所述显示装置还可以是其他类型的显示装置,比如电子阅读器等,其不 包括彩膜基板,但是包括上述实施例中的电容和栅极驱动器。所述显示装置还可以包括有 机电致发光显示器,其包括上述实施例中的电容和栅极驱动器。

[0062] 以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明,应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在 本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护 范围之内。

Claims (8)

1. 一种TFT阵列基板的电容,所述TFT阵列基板包括形成在衬底基板上的TFT栅极层、栅 极绝缘层、第一 ITO层、TFT有源层、TFT源漏层、钝化层和第二ITO层,其特征在于,所述电容 由该第一ITO层(5)、钝化层(3’)和第二ITO层(6)构成; 所述电容区域的所述第一ITO层⑶与所述TFT栅极层⑵通过栅极绝缘层上的过孔(7) 相连,由此,所述电容由两个分电容C1’和C2’并联而成,所述TFT栅极层(2)和所述第二ITO 层(6)构成其中一个分电容的两个电极,所述第一ITO层⑶和所述第二ITO层(6)构成其中 另一个分电容的两个电极; 其中,所述第一ITO (5)和所述第二ITO层⑶之间的区域的钝化层的厚度小于TFT阵列 基板上除该区域之外的其他区域的钝化层的厚度; 其中,紫外光可自下而上经由挖空设计的TFT栅极层(2)、栅极绝缘层、第一ITO层(5)、 钝化层(3’)和第二ITO层(6)而射出。
2. 如权利要求1所述的TFT阵列基板的电容,其特征在于,所述第一ITO层(5)和所述第 二ITO层(6)之间的距离为2000A〜2500人。
3. —种制造TFT阵列基板的电容的方法,所述TFT阵列基板包括形成在衬底基板上的 TFT栅极层、栅极绝缘层、第一 ITO层、TFT有源层、TFT源漏层、钝化层和第二ITO层,其特征在 于, 在制作所述阵列基板时,利用所述第一 ITO层来形成所述电容的一个电极,利用所述钝 化层来形成所述电容的介质,并利用所述第二ITO层形成所述电容的另一个电极,其中,所 述第一 ITO和所述第二ITO层之间的区域的钝化层的厚度小于TFT阵列基板上除该区域之外 的其他区域的钝化层的厚度; 使所述电容区域的所述第一ITO层(5)与所述TFT栅极层(2)通过栅极绝缘层上的过孔 (7)相连,由此,使所述电容由两个分电容C1’和C2’并联而成,在制作栅极驱动器时,利用所 述TFT栅极层(2)和所述第二ITO层(6)构成其中一个分电容的两个电极,利用所述第一ITO 层⑶和所述第二ITO层(6)构成其中另一个分电容的两个电极; 其中,紫外光可自下而上经由挖空设计的TFT栅极层(2)、栅极绝缘层、第一ITO层(5)、 钝化层(3’)和第二ITO层(6)而射出。
4. 如权利要求3所述的制造TFT阵列基板的电容的方法,其特征在于,在制作所述阵列 基板时,采用HTM掩膜板制作所述钝化层的图形,所述HTM掩膜板的半透光区域对应所述钝 化层作为所述电容的介质层的区域; 当将需要完全刻蚀去除钝化层的地方刻蚀完成后,将对应半透光区域的光刻胶完全灰 化掉,此时完全不透光区域的光刻胶还有一定高度的保留; 对半透光区域的钝化层进行刻蚀,通过选择刻蚀的时间来减少所述半透光区域的钝化 层的厚度。
5. —种TFT阵列基板的移位寄存器单元、其特征在于,包括权利要求1所述的电容。
6. —种栅极驱动器,其特征在于,包括权利要求5所述的移位寄存器单元。
7. —种阵列基板,其特征在于,包括权利要求1所述的电容。
8. —种显示装置,其特征在于,包括权利要求6所述的栅极驱动器。
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