CN113192980B - 一种阵列基板结构、显示装置及阵列基板结构的制备方法 - Google Patents

一种阵列基板结构、显示装置及阵列基板结构的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种阵列基板结构、显示装置及阵列基板结构的制备方法，该TFT阵列基板具有双层存储电容结构，可在保证TFT器件的存储电容的容量一定以及保证TFT器件可靠性的前提下，减小像素面积，提高显示面板的PPI，同时增加版图设计的灵活性；此外，通过将辅助金属层设置在第一金属层和第三金属层之间，可以使辅助金属层上方和下方的绝缘层通过一次构图工艺同时完成图案化，这样可以节约一张掩膜版、减少一道构图工艺的曝光、刻蚀和剥离等制程，节约TFT阵列基板的制程成本；本发明提供的显示装置，采用了上述的TFT阵列基板，在相同的显示尺寸下，该显示装置的像素分布密度大大提高，显示画面更清晰。

Description

一种阵列基板结构、显示装置及阵列基板结构的制备方法
本案是以申请日为2018-03-21，申请号为201810234371.4，名称为“一种TFT阵列基板、显示装置及TFT阵列基板的制备方法”的发明专利为母案而进行的分案申请。
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板结构、显示装置及阵列基板结构的制备方法。
背景技术
由于显示屏始终有高清的要求，这就要求像素面积不断减小，以增大像素的分布密度(PPI)。近年来，显示面板的像素密度(PPI)的提高一般受限于像素结构中薄膜晶体管(TFT)的尺寸及布线间距，通过减小TFT的尺寸大小以及布线间距可提高PPI。例如，通过共用电极的方法来缩减布线间距，达到提高PPI的效果。然而，像素面积不断减小，必然会导致工艺的复杂度提高、TFT器件存储电容不断降低，甚至使TFT器件的可靠性难以保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种阵列基板结构、显示装置及阵列基板结构的制备方法，该TFT阵列基板具有双层存储电容结构，可在保证TFT器件的存储电容的容量一定以及保证TFT器件可靠性的前提下，减小像素面积，提高显示面板的PPI，同时增加版图设计的灵活性。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种TFT阵列基板，包括第一金属层、有源层、第三金属层和辅助金属层；所述第一金属层形成栅极，所述第三金属层形成源极和漏极，所述源极和漏极之间的有源层为沟道区域；所述第三金属层位于所述第一金属层的上方，所述辅助金属层位于所述第一金属层和第三金属层之间，所述第一金属层、第三金属层和辅助金属层之间通过绝缘层隔开；所述第一金属层、辅助金属层与夹在所述第一金属层和辅助金属层之间的绝缘层构成第一存储电容；所述第三金属层、辅助金属层与夹在所述第三金属层和辅助金属层之间的绝缘层构成第二存储电容。
本发明采用的另一技术方案为：
一种显示装置，包括上述的TFT阵列基板。
本发明采用的另一技术方案为：
一种TFT阵列基板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在基板上依次形成栅极、栅极绝缘层、有源层和刻蚀阻挡层，所述栅极由第一金属层形成；
步骤2：在所述刻蚀阻挡层上形成辅助金属层；
步骤3：在所述刻蚀阻挡层和辅助金属层上形成钝化层；
步骤4：通过一次构图工艺同时对钝化层和刻蚀阻挡层图案化，形成均与有源层连接的第一过孔和第二过孔；
步骤5：在所述钝化层上形成第三金属层，所述第三金属层通过所述第一过孔和第二过孔与所述有源层连接；所述第三金属层在所述第一过孔和第二过孔处分别形成源极和漏极。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的TFT阵列基板，在形成栅极的第一金属层和形成源漏极的第三金属层之间增加辅助金属层，并且在三个金属层之间形成双层存储电容结构，这样在保证TFT器件的存储电容的容量一定以及保证TFT器件可靠性的前提下，可以减小像素面积，提高显示面板的PPI，同时增加版图设计的灵活性；此外，将辅助金属层设置在第一金属层和第三金属层之间，可以使辅助金属层上方和下方的绝缘层通过一次构图工艺同时完成图案化，这样可以节约一张掩膜版、减少一道构图工艺的曝光、刻蚀和剥离等制程，节约制程成本。
附图说明
图1所示为本发明实施例一的一种TFT阵列基板的结构示意图；
图2所示为本发明实施例二的一种TFT阵列基板的制备方法的步骤1-4的制程图；
图3所示为本发明实施例二的一种TFT阵列基板的制备方法的步骤5-7的制程图；
图4所示为本发明实施例二的一种TFT阵列基板的制备方法的步骤8-10的制程图；
图5所示为本发明实施例三的一种AMOLED显示器件的等效电路图；
图6所示为本发明实施例三的一种AMOLED显示器件布线设计版图；
图7所示为本发明实施例三的一种AMOLED显示器件的双层电容的结构示意图；
标号说明：
1、基板；2、第一金属层；3、栅极绝缘层；4、有源层；5、刻蚀阻挡层；6、辅助金属层；7、钝化层；8、第一过孔；9、第二过孔；10、第三金属层；11、源极；12、漏极；13、平坦化层；14、第三过孔；15、阳极；16、第四绝缘层；17、第四过孔。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：在形成栅极的第一金属层和形成源漏极的第三金属层之间增加辅助金属层，并且在三个金属层之间形成双层存储电容结构，这样在保证TFT器件的存储电容的容量一定的情况下，可以减小像素面积，提高PPI；此外，将辅助金属层设置在第一金属层和第三金属层之间，可以使辅助金属层上方和下方的绝缘层通过一次构图工艺同时完成图案化。
本发明提供一种TFT阵列基板，包括第一金属层、有源层、第三金属层和辅助金属层；所述第一金属层形成栅极，所述第三金属层形成源极和漏极，所述源极和漏极之间的有源层为沟道区域；所述第三金属层位于所述第一金属层的上方，所述辅助金属层位于所述第一金属层和第三金属层之间，所述第一金属层、第三金属层和辅助金属层之间通过绝缘层隔开；所述第一金属层、辅助金属层与夹在所述第一金属层和辅助金属层之间的绝缘层构成第一存储电容；所述第三金属层、辅助金属层与夹在所述第三金属层和辅助金属层之间的绝缘层构成第二存储电容。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
本发明提供的TFT阵列基板，在形成栅极的第一金属层和形成源漏极的第三金属层之间增加辅助金属层，并且在三个金属层之间形成双层存储电容结构，这样在保证TFT器件的存储电容的容量一定以及保证TFT器件可靠性的前提下，可以减小像素面积，提高显示面板的PPI，同时增加版图设计的灵活性；此外，将辅助金属层设置在第一金属层和第三金属层之间，可以使辅助金属层上方和下方的绝缘层通过一次构图工艺同时完成图案化，这样可以节约一张掩膜版、减少一道构图工艺的曝光、刻蚀和剥离等制程，节约制程成本。
进一步的，所述TFT阵列基板包括基板、设于所述基板上的由第一金属层形成的栅极、设于所述基板和栅极上的栅极绝缘层、设于所述栅极绝缘层上的有源层、设于所述有源层和栅极绝缘层上的刻蚀阻挡层、设于所述刻蚀阻挡层上的辅助金属层、设于所述刻蚀阻挡层和辅助金属层上的钝化层、穿过所述钝化层和刻蚀阻挡层且分别对应于所述有源层的两侧上方的第一过孔和第二过孔、设于所述钝化层上的第三金属层，所述第三金属层分别通过所述第一过孔和第二过孔与所述有源层连接；所述第三金属层在所述第一过孔和第二过孔处分别形成源极和漏极。
进一步的，所述TFT阵列基板还包括设于所述源极、漏极和钝化层上的平坦化层、穿过所述平坦化层且对应于所述漏极上方的第三过孔、设于所述平坦化层上且通过所述第三过孔与所述漏极连接的阳极以及设于所述平坦化层和阳极上的第四绝缘层，所述第四绝缘层的对应于所述阳极上方的位置设有第四过孔。
其中，各绝缘层的材料可以为氧化硅SiOx、氮化硅SiNx、氮氧化硅SiON、氧化铝Al2O3中的一种或多种。
进一步的，所述阳极为ITO/Ag/ITO夹心层结构。
进一步的，所述有源层由含有铟、镓和锌的非晶氧化物(IGZO)薄膜材料形成。
进一步的，所述第一金属层、辅助金属层和第三金属层均为Mo/Al/Mo夹心层结构。当然，所述第一金属层、辅助金属层和第三金属层也可以为Mo、Mo/Al/Nd/Mo或Au/Ti等金属或合金形成的金属层。
本发明还提供一种显示装置，包括上述的TFT阵列基板。所述显示装置可以为电视机、显示面板、显示器、平板电脑、移动电话、导航仪、照相机或摄像机等任何具有显示功能的设备。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
本发明提供的显示装置，采用了上述的TFT阵列基板，在相同的显示尺寸下，该显示装置的像素分布密度大大提高，显示画面更清晰。
本发明还提供一种TFT阵列基板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在基板上依次形成栅极、栅极绝缘层、有源层和刻蚀阻挡层，所述栅极由第一金属层形成；
步骤2：在所述刻蚀阻挡层上形成辅助金属层；
步骤3：在所述刻蚀阻挡层和辅助金属层上形成钝化层；
步骤4：通过一次构图工艺同时对钝化层和刻蚀阻挡层图案化，形成均与有源层连接的第一过孔和第二过孔；
步骤5：在所述钝化层上形成第三金属层，所述第三金属层通过所述第一过孔和第二过孔与所述有源层连接；所述第三金属层在所述第一过孔和第二过孔处分别形成源极和漏极。
进一步的，在所述步骤5之后还包括在如下步骤：
在所述钝化层、源极和漏极上形成平坦化层；
对所述平坦化层进行图案化处理，形成第三过孔；所述第三过孔穿过所述平坦化层与所述漏极连接；
在所述平坦化层上形成阳极，所述阳极通过所述第三过孔与所述漏极连接；
以及在所述平坦化层和阳极上沉积第四绝缘层，对所述第四绝缘层进行图案化处理，在第四绝缘层的对应于所述阳极上方的位置形成第四过孔。
其中，可以采用物理气相沉积或溅射等方法形成各金属层，可以采用化学气相沉积或溅射等方法形成各绝缘层。
进一步的，形成有源层的步骤为：在栅极绝缘层上通过物理气相沉积法沉积IGZO薄膜，然后经过曝光、刻蚀和剥离工艺形成所需的有源层图案。
请参照图1，本发明的实施例一为：
一种TFT阵列基板，包括基板1、设于所述基板1上的由第一金属层2形成的栅极、设于所述基板1和栅极上的栅极绝缘层3、设于所述栅极绝缘层3上的有源层4、设于所述有源层4和栅极绝缘层3上的刻蚀阻挡层5、设于所述刻蚀阻挡层5上的辅助金属层6、设于所述刻蚀阻挡层5和辅助金属层6上的钝化层7、穿过所述钝化层7和刻蚀阻挡层5且分别对应于所述有源层4的两侧上方的第一过孔8和第二过孔9、设于所述钝化层7上的第三金属层10，所述第三金属层10分别通过所述第一过孔8和第二过孔9与所述有源层4连接；所述第三金属层10在所述第一过孔8和第二过孔9处分别形成源极11和漏极12；所述第一金属层2、辅助金属层6与夹在所述第一金属层2和辅助金属层6之间的绝缘层构成第一存储电容；所述第三金属层10、辅助金属层6与夹在所述第三金属层10和辅助金属层6之间的绝缘层构成第二存储电容。
所述TFT阵列基板还包括设于所述源极11、漏极12和钝化层7上的平坦化层13、穿过所述平坦化层13且对应于所述漏极12上方的第三过孔14、设于所述平坦化层13上且通过所述第三过孔14与所述漏极12连接的阳极15以及设于所述平坦化层13和阳极15上的第四绝缘层16，所述第四绝缘层16的对应于所述阳极15上方的位置设有第四过孔17。
所述阳极15为ITO/Ag/ITO夹心层结构。
所述有源层4由IGZO薄膜材料形成。
所述第一金属层2、辅助金属层6和第三金属层10均为Mo/Al/Mo夹心层结构。
请参照图2至图4，本发明的实施例二为：
一种TFT阵列基板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在基板1上采用物理气相沉积法(PVD)蒸镀第一金属层(M1)2，一般为Mo/AL/Mo夹心层结构，光阻涂布后曝光(photo)，根据掩膜版(MASK)设计形成所需图案，然后对第一金属层(M1)2进行刻蚀(etch)，形成栅极(GE)的图案；
步骤2：在经步骤1处理后的基板上采用化学气相沉积法(CVD)蒸镀栅极绝缘层(GI)3；
步骤3：在经步骤2处理后的基板上采用PVD法蒸镀IGZO薄膜，经过曝光(photo)、刻蚀(etch)和剥离(stripe)工序；最终形成所需的有源层(SE)4的图案；
步骤4：在经步骤3处理后的基板上采用CVD法蒸镀刻蚀阻挡层(ES)5；
步骤5：在经步骤4处理后的基板上采用PVD法蒸镀辅助金属层(M2)6，一般为Mo/AL/Mo夹心层结构，光阻涂布后曝光(photo)，根据掩膜版(MASK)设计形成所需图案，然后对辅助金属层(M2)6进行刻蚀(etch)，形成辅助金属层6的走线图案；
步骤6：在经步骤5处理后的基板上采用CVD法蒸镀钝化层(PV)7，采用一张掩膜版(MASK)同时对钝化层(PV)7和刻蚀阻挡层(ES)5进行曝光(photo)、刻蚀(etch)和剥离(stripe)工序；形成连接有源层(SE)4的第一过孔8和第二过孔9；
步骤7：在经步骤6处理后的基板上采用PVD法蒸镀第三金属层(M3)10，一般为Mo/AL/Mo夹心层结构，光阻涂布后曝光(photo)，根据掩膜版(MASK)设计形成所需图案，然后对第三金属层(M3)10进行刻蚀(etch)，形成第三金属层(M3)10的走线图案；第三金属层(M3)10在第一过孔8和第二过孔9处分别形成与有源层(SE)4连接的源极11和漏极12；
步骤8：在经步骤7处理后的基板上采用CVD法蒸镀平坦化层(OC)13，光阻涂布后经过曝光(photo)、刻蚀(etch)和剥离(stripe)工序，形成连接漏极12的第三过孔14；
步骤9：在经步骤8处理后的基板上采用PVD法蒸镀阳极金属层，一般为ITO/Ag/ITO夹心层结构，光阻涂布后曝光(photo)，根据掩膜版(MASK)设计形成所需图案，然后经刻蚀(etch)和剥离(stripe)工序，形成阳极(anode)15的走线图案，阳极金属层在第三过孔14处与漏极12连接；
步骤10：在经步骤8处理后的基板上采用CVD法蒸镀第四绝缘层(PDL)16，光阻涂布后经过曝光(photo)、刻蚀(etch)和剥离(stripe)工序，在第四绝缘层(PDL)16的对应于阳极(anode)15上方的位置形成第四过孔17。
请参照图5至图7，本发明的实施例三为：
一种主动式矩阵驱动有机发光二极管(AMOLED)显示器件，包括实施例1中TFT阵列基板。其等效电路图如图5所示，在薄膜晶体管T1与薄膜晶体管T2之间夹着一个存储电容C1。薄膜晶体管T1、T2均为是实施例1中描述的晶体管。薄膜晶体管T1为信号切换晶体管，其用于数据信号的传送和切断；薄膜晶体管T2为驱动晶体管，其与有机发光二极管连接；存储电容C1为第一金属层2、辅助金属层6及二者之间的绝缘层以及第三金属层10、辅助金属层6及二者之间的绝缘层构成双层电容。具体的，信号切换晶体管T1的栅极接收扫描信号Vgate，源极接收数据信号Vdata，漏极与驱动晶体管T2的栅极连接；驱动晶体管T2的源极接电源VDD，漏极接有机发光二极管的阳极；有机发光二极管的阴极接地；存储电容C1连接在信号切换晶体管T1的漏极与驱动晶体管T2的源极之间。
图6所示，为本实施例中AMOLED显示器件的布线(layout)设计版图，主要存在以下优点：
1.电源VDD走线不仅采用第三金属层(M3)10竖直方向走线，也采用辅助金属层(M2)6水平方向走线，这样设计可以增加VDD在显示器件中不同位置的电压均匀性，降低VDD阻抗和不同位置处的电压差异(IR_drop)；
2.图6中B处若采用第一金属层(M1)2或第三金属层(M3)10走线，为防止同层导线距离太近造成短路的情况，需要增大同层导线之间的间距，这势必会增加版图的宽度；而本实施例采用辅助金属层(M2)6走线，不存在短路的问题，减小了版图面积；
3.图6中的电容C1为第一金属层(M1)2、辅助金属层(M2)6及二者之间的绝缘层以及第三金属层(M3)10、辅助金属层(M2)6及二者之间的绝缘层构成双层电容(如图7所示)，在相同的电容量下，电容面积会减小一半。
因而，在相同的显示尺寸下，该AMOLED显示器件的在版图设计上可以更灵活，像素分布密度大大提高，显示画面更清晰。
综上所述，本发明提供的TFT阵列基板，在形成栅极的第一金属层和形成源漏极的第三金属层之间增加辅助金属层，并且在三个金属层之间形成双层存储电容结构，这样在保证TFT器件的存储电容的容量一定以及保证TFT器件可靠性的前提下，可以减小像素面积，提高显示面板的PPI，同时增加版图设计的灵活性；此外，将辅助金属层设置在第一金属层和第三金属层之间，可以使辅助金属层上方和下方的绝缘层通过一次构图工艺同时完成图案化，这样可以节约一张掩膜版、减少一道构图工艺的曝光、刻蚀和剥离等制程，节约TFT阵列基板的制程成本；
本发明提供的显示装置，采用了上述的TFT阵列基板，在相同的显示尺寸下，该显示装置的像素分布密度大大提高，显示画面更清晰。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种阵列基板，其特征在于，包括第一金属层、有源层、第三金属层和辅助金属层；所述第一金属层形成栅极，所述第三金属层形成源极和漏极，所述源极和漏极之间的有源层为沟道区域；所述第三金属层位于所述第一金属层的上方，所述辅助金属层位于所述第一金属层和第三金属层之间，所述第一金属层、第三金属层和辅助金属层之间通过绝缘层隔开；所述第一金属层、辅助金属层与夹在所述第一金属层和辅助金属层之间的绝缘层构成第一存储电容；所述第三金属层、辅助金属层与夹在所述第三金属层和辅助金属层之间的绝缘层构成第二存储电容；
还包括基板、设于所述基板上的由第一金属层形成的栅极、设于所述基板和栅极上的栅极绝缘层、设于所述栅极绝缘层上的有源层、设于所述有源层和栅极绝缘层上的刻蚀阻挡层、设于所述刻蚀阻挡层上的辅助金属层、设于所述刻蚀阻挡层和辅助金属层上的钝化层、穿过所述钝化层和刻蚀阻挡层且分别对应于所述有源层的两侧上方的第一过孔和第二过孔、设于所述钝化层上的第三金属层，所述第三金属层分别通过所述第一过孔和第二过孔与所述有源层连接；所述第三金属层在所述第一过孔和第二过孔处分别形成源极和漏极；
所述有源层由IGZO薄膜材料形成；
所述第一金属层、辅助金属层和第三金属层均为Mo/Al/Mo夹心层结构。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包括设于所述源极、漏极和钝化层上的平坦化层、穿过所述平坦化层且对应于所述漏极上方的第三过孔、设于所述平坦化层上且通过所述第三过孔与所述漏极连接的阳极以及设于所述平坦化层和阳极上的第四绝缘层，所述第四绝缘层的对应于所述阳极上方的位置设有第四过孔。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述阳极为ITO/Ag/ITO夹心层结构。
4.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1~3任意一项所述的阵列基板。
5.一种阵列基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在基板上依次形成栅极、栅极绝缘层、有源层和刻蚀阻挡层，所述栅极由第一金属层形成；
步骤2：在所述刻蚀阻挡层上形成辅助金属层；
步骤3：在所述刻蚀阻挡层和辅助金属层上形成钝化层；
步骤4：通过一次构图工艺同时对钝化层和刻蚀阻挡层图案化，形成均与有源层连接的第一过孔和第二过孔；
步骤5：在所述钝化层上形成第三金属层，所述第三金属层通过所述第一过孔和第二过孔与所述有源层连接；所述第三金属层在所述第一过孔和第二过孔处分别形成源极和漏极。
6.根据权利要求5所述的阵列基板的制备方法，其特征在于，在所述步骤5之后还包括在如下步骤：
在所述钝化层、源极和漏极上形成平坦化层；
对所述平坦化层进行图案化处理，形成第三过孔；所述第三过孔穿过所述平坦化层与所述漏极连接；
在所述平坦化层上形成阳极，所述阳极通过所述第三过孔与所述漏极连接；
以及在所述平坦化层和阳极上沉积第四绝缘层，对所述第四绝缘层进行图案化处理，在第四绝缘层的对应于所述阳极上方的位置形成第四过孔。
7.根据权利要求5或6所述的阵列基板的制备方法，其特征在于，形成有源层的步骤为：在栅极绝缘层上通过物理气相沉积法沉积IGZO薄膜，然后经过曝光、刻蚀和剥离工艺形成所需的有源层图案。
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