CN106154663B - 一种像素结构、显示装置、阵列基板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及像素结构、显示装置、阵列基板及其制作方法，其中，该像素结构包括像素单元，每个像素单元中包括多行子像素单元，每行子像素单元包括薄膜晶体管、像素电极和栅线；薄膜晶体管包括第一极、第二极和第三极；第一极连接栅线，第二极连接信号线，第三极连接像素电极；信号线包括底层信号线和顶层信号线；底层信号线与顶层信号线之间设置有有源层；底层信号线与有源层之间设置有第一绝缘层；顶层信号线连接第二极。本发明通过在信号线下方设置底层信号线和有源层，通过给底层信号线施加电压，使断线的顶层信号线形成三极管导通。另外，在自修复区域外将顶层信号线与底层信号线进行熔接，导通顶层信号线，避免额外金属沉积带来的负面影响。

Description

一种像素结构、显示装置、阵列基板及其制作方法

技术领域

本发明涉半导体加工技术领域，具体涉及一种像素结构、显示装置、阵列基板及其制作方法。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示装置(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，简称TFT-LCD)具有体积小、功耗低、无辐射、制造成本相对较低等特点，在当前的平板显示装置市场占据了主导地位。例如液晶电视、移动电话、个人数字助理(PDA)、数字相机、计算机屏幕或笔记本电脑屏幕等。

通常液晶显示装置包括壳体、设于壳体内的液晶显示面板及设于壳体内的背光模组(Backlight module)。其中，TFT-LCD的核心部件液晶显示面板主要是由一薄膜晶体管阵列基板(Thin Film Transistor Array Substrate，TFT Array Substrate)、一彩膜基板(Color Filter，CF)对盒以及一配置于两基板间的液晶层(Liquid Crystal Layer)所构成。

薄膜晶体管阵列基板包括多个像素单元，每个像素单元包括多个子像素，每个子像素包括一个TFT，TFT的源极11连接信号线10，TFT的漏极12连接像素电极2。如图1所示，传统TFT-LCD信号线走线为单层金属，通常在SD MasK层经过膜层沉积、曝光、显影、刻蚀后形成。而信号线是金属薄膜，在工艺过程中工艺过程中发生断线90不良的比例较高，通常在1.2％(32寸基准)。如图2所示，而通常修复单层信号线断线类维修方法为，端口两端打孔，灌入沉积金属，从像素区架桥(坡度角较好，维修成功率高)9连接。但这种修复缺点如下：沉积金属一般为W或者Co等同类材料，电阻率大，容易引起信号衰减；沉积金属膜层易脱落，且容易发生溅射，形成很微弱的薄线类不良，引起后端显示线 不良；架桥9处影响像素显示，可能会形成像素点不良、DCS、DGS等不良；金属沉积单点维修时间长，影响产能，且经过断线维修后的产品不可出货大客户，造成巨大损失等。

发明内容

要解决的技术问题如何在不影响显示效果及不增加新不良的前提下快速修复断线。

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种像素结构、显示装置、阵列基板及其制作方法，可以方便修复断线。

第一方面，本发明提供了一种像素结构，包括像素单元，每个像素单元中包括多行子像素单元，每行子像素单元包括薄膜晶体管、像素电极和栅线；

所述薄膜晶体管包括第一极、第二极和第三极；

所述第一极连接所述栅线，所述第二极连接信号线，所述第三极连接所述像素电极；

所述信号线包括底层信号线和顶层信号线；

所述底层信号线与顶层信号线之间设置有有源层；

所述底层信号线与所述有源层之间设置有第一绝缘层；

所述顶层信号线连接所述第二极。

可选地，所述底层信号线与所述栅线同层；

所述底层信号线与所述栅线交叉处所述底层信号线设置有间断部；

所述间断部两侧的所述底层信号线上分别设置有第一连接部和第二连接部；

所述第一连接部与第二连接部通过连接线连接；

所述连接线与所述顶层信号线绝缘。

可选地，所述连接线在所述底层信号线与顶层信号线之间。

可选地，所述连接线通过设置在所述第一连接部与第二连接部上的过孔连接。

可选地，所述底层信号线设置连结部的位置的宽度宽于未设置连结部的宽度。

可选地，所述像素电极与所述连接线同层。

可选地，所述底层信号线与所述栅线之间还设置有第三绝缘层；

所述第一绝缘层与所述第三绝缘层不同层。

第二方面，本发明还提供一种阵列基板，包括上述的像素结构。

第三方面，本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括上述的阵列基板。

第四方面，本发明还提供一种阵列基板制作方法，其特征在于，包括：

在基板上形成公共电极图形；

在基板上形成底层信号线图形、公共电极引线图形和栅线图形；

在底层信号线图形、栅线图形上形成第一绝缘层图形和有源层图形；

在有源层图形上形成顶层数据线图形和源漏极图形；

在顶层数据线图形和源漏极图形上形成第二绝缘层图形；

在第二绝缘层图形上形成像素电极图形。

可选地，所述在基板上形成底层信号线图形、公共电极引线图形和栅线图形包括：

所述形成底层信号线图形上形成第三绝缘层；

在所述第三绝缘层上形成公共电极引线图形和栅线图形。

可选地，所述在基板上形成底层信号线图形、公共电极引线图形和栅线图形同层形成。

可选地，所述形成第一绝缘层图形之后还包括：

在所述第一绝缘层图形上形成连接线。

可选地，所述形成第二绝缘层图形之后还包括在所述第二绝缘层上形成连接线。

可选地，所述连接线与所述像素电极同层形成。

由上述技术方案可知，本发明提供的像素结构、显示装置、阵列基板及其制作方法，通过在信号线下方设置底层信号线和有源层，使顶层信号线断线时，通过给底层信号线施加电压，使断线的顶层信号线形成三极管导通。另外，在自修复区域外可使用激光将顶层信号线与底层信号线进行熔接，借用底层信号金属导通顶层信号线，避免传统结构额外金属沉积带来的负面影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中传统TFT-LCD信号线走线结构示意图；

图2为图1所示的TFT-LCD信号线修复示意图；

图3为本发明一个实施例中像素结构示意图；

图4为发明一个实施例中一种信号线断线裂区域结构示意图；

图5为发明一个实施例中一种信号线断裂区域激光溶解修复示意图；

图6为本发明一个实施例中像素结构示意图；

图7为图6所示的像素结构中一种连接线结构示意图；

图8为图6所示的像素结构中另一种连接线结构示意图；

图9为图6所示的像素结构中另一种连接线结构示意图；

图10为图6所示的像素结构中另一种连接线结构示意图；

图11为本发明一个实施例中图6所示显示面板制作方法流程示意图；

图12为本发明一个实施例中形成公共电极流程示意图；

图13为本发明一个实施例中形成底层信号线流程示意图；

图14为本发明一个实施例中形成第三绝缘层流程示意图；

图15为本发明一个实施例中一种形成连接线流程示意图；

图16为本发明一个实施例中另一种形成连接线流程示意图；

图17为本发明一个实施例中另一种形成连接线流程示意图；

图18为本发明一个实施例中形成有源层层流程示意图；

图19为本发明一个实施例中形成顶层信号线流程示意图；

图20为本发明一个实施例中形成像素电极与连接线流程示意图；

图21为本发明一个实施例中第二连接线结构示意图；

图22为本发明一个实施例中信号线与驱动芯片连接结构示意图；

图23为图22中信号线与驱动芯片连接放大示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动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。

本发明还提供一种像素结构，如图3所示，该像素结构还包括多个像素单元，每个像素单元中包括多行子像素单元，每行子像素单元包括上述的信号线10、薄膜晶体管1、像素电极12和栅线30。薄膜晶体管1包括第一极13、第二极11和第三极12；第一极13为栅极，第二极11为源极、第三极12漏极。第一极13连接栅线30，第二极11连接信号线10，第三极12连接像素电极2。

如图4所示，信号线10包括底层信号线101和顶层信号线102；底层信号线101与顶层信号线102之间设置有有源层100，底层信号线与有源层之间还设有第一绝缘层(图中未示出)。如图4所示，在本发 明实施例中在顶层信号线102断裂(断裂区域90)时，断裂的顶层信号线102两端与底层信号线101与顶层信号线102之间设置的有源层100和底层信号线101自动形成以底层信号线101为栅极、断裂的顶层信号线102两端分别为源漏极的三极管3，该三极3管通过底层信号线101驱动使断裂部分31、32通过有源层100导通。如图5所示，在本发明另一实施例中，通过激光熔接注入金属104使底层信号线101与顶层信号线102导通。在本发明中，底层信号线101与顶层信号线102均层采用导电材料制成。一般使用Al或者Cu，但不仅仅局限以上金属材料。

本发明在不改变现有工艺流程情况下，形成双层信号线结构，本发明提供的信号线自然断线不良发生率降低50％。底层信号线沉积前为Bare Glass(干净)低衬，异物少，不易发生断线，实际生产中栅极Gate扫描线断线发生率为信号线发生率20％；双层信号线由不同Mask形成，同一位置不同Mask发生断线概率约等于0％；实际生产中，金属信号线沉积两次断线发生率约等于0％。

双层信号线便于不良TFT整列自动修补。当顶层信号线发生膜层脱落时(相对底层信号线，顶层信号线在工艺过程中更易发生断线)，此时，断线位置自动形成一个类TFT器件，自动将断线处导通；具备阵列结构自修复功能。非自修复区域外，均为双层结构，可使用激光将顶层信号线与底层信号线进行熔接，借用底层信号金属导通顶层信号线，避免传统结构额外金属沉积带来的负面影响。

如图6所示，在本发明的实施例中，为了尽可能的节约工序，底层信号线101与栅线30同层；在制作工艺中可以在同一个掩膜工艺中形成。同时为了避免底层信号线101与栅线30连接短路，底层信号线101与栅线30交叉处在底层信号线101上设置有间断部105；底层信号线101在间断部105断开。如图6、图7所示，为了保证不同行的底层信号线101在间断部105断开后保持电路通路，在间断部105两侧的底层信号线101层上分别设置有第一连接部106和第二连接部107；第一 连接部106与第二连接部107通过连接线108连接；连接线108与底层信号线101、顶层信号线102绝缘。如图7所示，连接线108在底层信号线101与顶层信号线102之间。连接线108通过设置在第一连接部106与第二连接部107上的过孔连接109。如图8所示，底层信号线设置连结部(第一连接部106与第二连接部107)的位置的宽度宽于未设置连结部的宽度。如图9所示，为了尽可能降低加工工艺难道度，减少掩膜工艺，像素电极2与连接线108层同层。

如图10所示，在本发明的一个实施例中，底层信号线101与栅线30可以不同层设置；底层信号线101与栅线30之间还设置有第三绝缘层31。

此外，本发明实施方式还提供了一种阵列基板，包括上述的像素结构。

本发明实施方式还提供了一种显示装置，包括上述的阵列基板。其中，本发明实施方式提供的显示装置可以是笔记本电脑显示屏、液晶显示器、液晶电视、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。

为进一步体现本发明提供的信号线的优越性，本发明还提供一种应用上述信号线的显示面板制作方法，如图11所示，该方法包括：在基板4上形成公共电极图形5；在基板上4形成底层信号线图形101、公共电极引线图形和栅线图形；在底层信号线图形、栅线图形上形成第一绝缘层图形和有源层图形；在有源层图形上形成顶层数据线图形和源漏极图形；在顶层数据线图形和源漏极图形上形成第二绝缘层图形；在第二绝缘层图形上形成像素电极图形。下面对本发明提供的显示面板制作方法展开详细的说明。

如图12所示，在基板4上形成公共电极图形5时，先通过在基板上形成公共电极薄膜，在公共电极薄膜上曝光显影刻蚀形成公共电极图形5。

如图13所示，在基板上4形成底层信号线图形101、公共电极引 线图形和栅线图形时，先通过在基板上形成栅极金属薄膜，再在栅极金属薄膜上Pattern(图案化)成形，形成底层信号线图形101、公共电极引线图形和栅线图形。在本发明中形成底层信号线图形101、公共电极引线图形和栅线图形可以在同一掩膜工艺中同层形成，当然也可以按照实际情况不同层形成。如图13所示，底层信号线101与栅线30同层形成时；底层信号线101与栅线30交叉处底层信号线101设置有间断部105；底层信号线101在间断部105断开。如图6、图7和图13所示，为了保证不同行的底层信号线101在间断部105断开后保持电路通路，在间断部105两侧的底层信号线101层上分别设置有第一连接部106和第二连接部107。

如图14所示，本发明提供的显示面板制作方法中，底层信号线101与栅线30不同层设置时；在基板上形成底层信号线图形、公共电极引线图形和栅线图形后还需要在形成底层信号线图形上形成第三绝缘层31。底层信号线101与栅线30不同层设置时第一绝缘层图形32(图中未示出)与第三绝缘层31不同层。底层信号线101在第一绝缘层图形32与第三绝缘层31之间。

如图15所示，在制作完底层信号线101后，在底层信号线上101和栅线图形30上方形成第一绝缘层32，在形成第一绝缘层之后，在底层信号线101上形成连接线108。如图16所示，当然可以理解，该连接线108也可以不直接在底层信号线上形成，还可以通过间断部两侧的第一连接部106和第二连接部107上形成的过孔109连接形成连接线108。

如图17所示，当然可以理解，该连接线108也可以还可以在形成有源层图形后，通过间断部两侧的第一连接部106和第二连接部107上形成的过孔109连接形成连接线108。

如图15至17所示，第一连接部106与第二连接部107通过连接线108连接；连接线108与底层信号线101、顶层信号线102绝缘。如图7所示，连接线108在底层信号线101层与顶层信号线102之间。 连接线108通过设置在第一连接部106与第二连接部107上的过孔连接109。如图8所示，底层信号线设置连结部(第一连接部106与第二连接部107)的位置的宽度宽于未设置连结部的宽度。

如图18所示，在底层信号线图形、栅线图形上形成第一绝缘层图形和有源层图形时，在形成有源层图形之前先需要在底层信号线图形和栅线图形上方形成第一绝缘层32，再在第一绝缘层32上形成有源层薄膜，对有源层薄膜图案化处理形成有源层图形。在本发明中，有源层图形在底层信号线101对应的区域和栅极13对应的区域。在底层信号线对应的区域的有源层用于修复信号线，在栅极对应区域的有源层用于形成TFT。

如图19所示，在形成顶层信号线102时，与薄膜晶体管1的源极11和漏极12同层形成，在本发明实施例中在顶层信号线102断裂(断裂区域90)时，断裂的顶层信号线102两端，与底层信号线101与顶层信号线102之间设置的有源层100和底层信号线101自动形成以底层信号线101为栅极、断裂的顶层信号线102两端分别为源漏极的三极管3，该三极3管通过底层信号线101驱动使断裂部分31、32通过有源层100导通。

如图20所示，为了尽可能降低加工工艺难道度，减少掩膜工艺，形成第二绝缘层103的图形之后还包括在第二绝缘层103上形成第一连接线108。优选地，像素电极2与连接线108层同层形成。第一连接线108的两端连接底层信号线101与栅线30交叉处的底层信号线101断开的两端。

如图21所示，本发明中，在形成像素电极2时还同时形成第二连接线508，第二连接线508连接公共电极引线50和公共电极5，公共电极5上设置有公共电极连接部，公共电极引线50上设置有公共电极引线连接部，第二连接线508的两端通过过孔分别与公共电极连接部和公共电极引线连接部连接，使公共电极引线50、公共电极5和第二连接线508形成电路通路。

如图22、图23所示，在本发明中底层信号线101作为自修复信号线驱动电极，使用短路布线Shorting Bar方式连接，可采用双端驱动。底层信号线101可直接集成在数据线驱动芯片Data Drive IC7上，每个驱动芯片Driver IC7分别驱动一组底层信号线BlockB101，其输出电压Vb>Vt＝Vdata,Vb选定原则：可以驱动制定长度的顶层信号线102脱落长度。

综上所述，本发明提供的像素结构、显示装置、阵列基板及其制作方法，通过在信号线下方设置底层信号线和有源层，使顶层信号线断线时，通过给底层信号线施加电压，使断线的顶层信号线形成三极管导通。自修复区域外可使用激光将顶层信号线与底层信号线进行熔接，借用底层信号金属导通顶层信号线，避免传统结构额外金属沉积带来的负面影响。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普 通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (15)

1.一种像素结构，其特征在于，包括像素单元，每个像素单元中包括多行子像素单元，每行子像素单元包括薄膜晶体管、像素电极和栅线；

所述薄膜晶体管包括第一极、第二极和第三极；

所述第一极连接所述栅线，所述第二极连接信号线，所述第三极连接所述像素电极；

所述信号线包括底层信号线和顶层信号线；

所述底层信号线与顶层信号线之间设置有有源层；

所述底层信号线与所述有源层之间设置有第一绝缘层；

所述顶层信号线连接所述第二极。

2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述底层信号线与所述栅线同层；

所述底层信号线与所述栅线交叉处所述底层信号线设置有间断部；

所述间断部两侧的所述底层信号线上分别设置有第一连接部和第二连接部；

所述第一连接部与第二连接部通过连接线连接；

所述连接线与所述顶层信号线绝缘。

3.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，所述连接线在所述底层信号线与顶层信号线之间。

4.根据权利要求2或所述的像素结构，其特征在于，所述连接线通过设置在所述第一连接部与第二连接部上的过孔连接。

5.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述底层信号线设置连结部的位置的宽度宽于未设置连结部的宽度。

6.根据权利要求5所述的像素结构，其特征在于，

所述底层信号线与所述栅线同层；

所述底层信号线与所述栅线交叉处所述底层信号线设置有间断部；

所述间断部两侧的所述底层信号线上分别设置有第一连接部和第二连接部；

所述第一连接部与第二连接部通过连接线连接；

所述连接线与所述顶层信号线绝缘；

所述像素电极与所述连接线同层。

7.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，

所述底层信号线与所述栅线之间还设置有第三绝缘层；

所述第一绝缘层与所述第三绝缘层不同层。

8.一种阵列基板，包括权利要求1-7任意一项所述的像素结构。

9.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括所述权利要求8所述的阵列基板。

10.一种阵列基板制作方法，其特征在于，包括：

在基板上形成公共电极图形；

在基板上形成底层信号线图形、公共电极引线图形和栅线图形；

在底层信号线图形、栅线图形上形成第一绝缘层图形和有源层图形；

在有源层图形上形成顶层数据线图形和源漏极图形；

在顶层数据线图形和源漏极图形上形成第二绝缘层图形；

在第二绝缘层图形上形成像素电极图形。

11.如权利要求10所述的阵列基板制作方法，其特征在于，所述在基板上形成底层信号线图形、公共电极引线图形和栅线图形包括：

所述形成底层信号线图形上形成第三绝缘层；

在所述第三绝缘层上形成公共电极引线图形和栅线图形。

12.如权利要求10所述的阵列基板制作方法，其特征在于，所述在基板上形成底层信号线图形、公共电极引线图形和栅线图形同层形成。

13.如权利要求12所述的阵列基板制作方法，其特征在于，所述形成第一绝缘层图形之后还包括：

在所述第一绝缘层图形上形成连接线。

14.如权利要求12所述的阵列基板制作方法，其特征在于，所述形成第二绝缘层图形之后还包括在所述第二绝缘层上形成连接线。

15.如权利要求14所述的阵列基板制作方法，其特征在于，所述连接线与所述像素电极同层形成。