CN1905199A - 具有提高孔径比的阵列基板及其制造方法、以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阵列基板，包括：基板、薄膜晶体管、钝化层、像素电极、和存储电容器。薄膜晶体管包括：栅电极，形成在基板上；栅极绝缘层，形成在具有栅电极的基板上；半导体层，形成在栅极绝缘层上；以及数据电极，形成在半导体层上。钝化层形成在具有数据电极的基板上，并且像素电极通过穿过钝化层形成的接触孔电连接到数据电极。存储电容器包括：第一存储电容器电极，与薄膜晶体管的栅电极分开；以及第二存储电容器电极，形成在栅极绝缘层上并包括与像素电极相同的材料。

Description

具有提高孔径比的阵列基板 及其制造方法、以及显示装置
技术领域
本发明涉及一种阵列基板、该阵列基板的制造方法、以及具有该阵列基板的显示装置。更具体地，本发明涉及一种能够在不减小电容的情况下提高孔径比的阵列基板、该阵列基板的制造方法、以及具有该阵列基板的显示装置。
背景技术
液晶显示(LCD)装置通过使用电场控制透光率来显示图像。
LCD装置包括LCD面板，具有布置成矩阵的液晶单元；驱动部，用于驱动LCD面板；以及背光组件，用于向LCD面板提供光。
LCD面板包括阵列基板，具有多个薄膜晶体管(TFT)；基板，面向阵列基板；以及液晶层，夹置在阵列基板和基板之间。
LCD面板设置有像素电极和共电极，以向每个液晶元件(liquidcrystal cell)施加电场。像素电极形成在阵列基板上，而共电极形成在基板上。像素电极中的每一个均连接到TFT的漏电极。像素电极与共电极一起驱动液晶元件，以响应于通过TFT施加的数据信号来施加电场。
以下，将参考图1描述传统LCD装置。
参考图1，阵列基板包括开关装置101、存储电容器102、和像素电极103。
开关装置101包括栅电极104，电连接到栅极线之一；栅极绝缘层105；源电极，电连接到数据线之一；以及漏电极，电连接到像素电极103。
当将控制信号施加到栅电极104时，将像素电压施加到像素电极103。在阵列基板的像素电极103和面向阵列基板的基板的共电极之间产生电场。
响应于施加到在像素电极103和共电极之间夹置的液晶层的电场的改变，改变液晶层的液晶分子的排列，以改变透光率，从而显示图像。
存储电容器102可以用作辅助电容器，以将液晶层的电容维持一帧。
当在接收数据电压之后液晶层的电容受外部电压影响时，存储电容器102防止液晶层的电容改变并补偿辅助电容，以将数据电压维持一帧。因此，当存储电容器102的电容增加时，LCD面板的显示质量得到了提高。
存储电容器102的电容与存储电容器的面积成线性比例，并与存储电容器的介电层的厚度成反比。换句话说，当栅极绝缘层105的厚度减小并且用于限定存储电容器102的两个电极之间的重叠面积增加时，存储电容器102的电容增加。
然而，当存储电容器102的两个电极之间的重叠面积增加时，LCD面板的孔径比减小。
发明内容
本发明的示例性实施例提供了一种能够提高孔径比的阵列基板、上述阵列基板的制造方法、以及具有上述阵列基板的显示装置。
根据本发明的示例性实施例的阵列基板包括透明基板、薄膜晶体管(TFT)、钝化层、像素电极、和存储电容器。TFT包括栅电极，形成在透明基板上；栅极绝缘层，形成在具有栅电极的透明基板上；半导体层，形成在栅极绝缘层上；以及数据电极，形成在半导体层上。钝化层形成在具有数据电极的透明基板上，以及像素电极形成在具有钝化层的透明基板上并通过穿过钝化层的接触孔连接到数据电极。
存储电容器包括第一存储电容器电极，与薄膜晶体管的栅电极分开；以及第二存储电容器电极，形成在栅极绝缘层上，位于第一存储电容器电极的上方，并由与像素电极相同的材料形成。
根据本发明的实施例的阵列基板的制造方法，通过图样化在透明基板上形成的金属层来形成栅电极、第一存储电容器电极、和电连接到栅电极的栅极线。栅极绝缘层形成在透明基板上，该透明基板具有形成在其上的栅电极、第一存储电容器电极、和栅极线。半导体层形成在对应于栅电极的薄膜晶体管区域中的栅极绝缘层上。通过图样化在其上形成有半导体层的透明基板上的金属层来形成数据电极和电连接到数据电极的数据线。钝化层形成在具有形成在其上的数据电极和数据线的透明基板上，并被图样化以形成接触孔以及露出对应于第一存储电容器电极的栅极绝缘层。然后，透明导电层形成在图样化的钝化层上，并被图样化以形成通过接触孔电连接到数据电极的像素电极以及形成在栅极绝缘层上并位于第一存储电容器电极上的第二存储电容器电极。
根据本发明的实施例的阵列基板的制造方法，通过图样化在透明基板上形成的金属层来形成栅电极、第一存储电容器电极、和电连接到栅电极的栅极线。栅极绝缘层形成在透明基板上，该透明基板具有形成在其上的栅电极、第一存储电容器电极和栅极线。半导体层形成在对应于栅电极的薄膜晶体管区域中的栅极绝缘层上。通过图样化在其上形成有半导体层的透明基板上的金属层来形成数据电极和电连接到数据电极的数据线。钝化层和绝缘层形成在具有形成在其上的数据电极和数据线的透明基板上。光刻胶层涂覆在具有形成在其上的绝缘层的透明基板上。去除对应于数据电极和第一存储电容器电极的光刻胶层。通过使用部分曝光掩模(partialexposure mask)的光刻工艺来去除对应于数据电极的绝缘层以露出钝化层，以及去除对应于第一存储电容器电极的绝缘层以保留一部分绝缘层。通过使用光刻胶图样来去除对应于数据电极和第一存储电容器电极的钝化层。然后，在绝缘层上形成透明导电层，以形成电连接到数据电极的像素电极和形成在栅极绝缘层上并位于第一存储电容器电极上方的第二存储电容器电极。
根据本发明示例性实施例的阵列基板的制造方法，通过图样化在透明基板上形成的金属层来形成栅电极、第一存储电容器电极、和电连接到栅电极的栅极焊盘电极。栅极绝缘层形成在透明基板上，该透明基板具有形成在其上的栅电极、第一存储电容器电极、和栅极焊盘电极。半导体层形成在对应于栅电极的薄膜晶体管区域中的栅极绝缘层上。通过图样化在其上形成有半导体层的透明基板上的金属层来形成数据电极和电连接到数据电极的数据焊盘电极。钝化层形成在具有形成在其上的数据电极和数据焊盘电极的透明基板上，并被图样化以形成接触孔以及露出对应于第一存储电容器电极和栅极焊盘电极的栅极绝缘层。去除栅极焊盘区域中的栅极绝缘层的一部分，以露出栅极焊盘电极的上部和侧部。然后，在绝缘层上形成透明导电层，以形成电连接到数据电极的像素电极、形成在栅极绝缘层上并位于第一存储电容器电极上方的第二存储电容器电极、以及电连接到栅极焊盘电极的焊盘电极。
根据本发明的实施例的显示装置，该显示装置包括液晶电容器和存储电容器。液晶电容器电连接到薄膜晶体管，该薄膜晶体管具有栅电极；数据电极，包括源电极和与源电极分开的漏电极；以及栅极绝缘层，设置在栅电极和数据电极之间。
存储电容器并联电连接到液晶电容器，以将施加到液晶电容器的像素电压维持一帧。存储电容器包括第一存储电容器电极、第二存储电容器电极、以及设置在第一和第二存储电容器电极之间的栅极绝缘层。第二存储电容器电极由与液晶电容器相同的材料形成。
根据本发明的示例性实施例，在不增加存储电容器尺寸的情况下，存储电容器具有增加的电容。
此外，通过使用部分曝光工艺来去除对应于存储电容器区域的部分钝化层，在不减小存储电容器302的电容的情况下，提高孔径比。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，可以更详细地了解本发明的示例性实施例，其中：
图1是示出传统LCD面板的截面图；
图2是LCD装置中的像素的等效电路图；
图3是示出了根据本发明示例性实施例的阵列基板的布局图；
图4A到图4G是示出了根据本发明示例性实施例的阵列基板的制造方法的截面图；以及
图5是示出了反射-透射型LCD面板的截面图。
具体实施方式
下文中，将参照附图更加全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以许多不同的形式实现，而不能认为局限于文中提出的实施例。
以下，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
图2是LCD装置中的像素的等效电路图。
参考图2，LCD装置包括多条栅极线203和多条数据线204。数据线204中的每一条沿第一方向延伸并彼此分开。栅极线203中的每一条沿与第一方向基本垂直的第二方向延伸并彼此分开。栅极绝缘层设置在栅极线203和数据线204之间。
两条相邻的数据线204和两条相邻的栅极线203限定了像素。像素包括薄膜晶体管(TFT)205、存储电容器201、和液晶电容器202。TFT 205包括栅电极、漏电极、源电极、和半导体层。
TFT 205的栅电极电连接到栅极线203。TFT 205的源电极电连接到数据线204。TFT 205的漏电极电连接到存储电容器201和液晶电容器202。
当将栅极电压施加到TFT 205的栅电极时，TFT 205导通。在TFT 205导通之后，将数据线204的像素电压通过TFT 205施加到存储电容器201和液晶电容器202。
当将像素电压施加到液晶电容器202时，介于液晶电容器202的共电极和像素电极之间的液晶分子的排列发生变化，以改变透光率。因此，通过光学特性的变化来显示图像。
在将像素电压施加到液晶电容器202之后，当像素电压受外部电压影响时，存储电容器201防止像素电压发生变化。
液晶电容器202的像素电极包括导电且透光的材料，例如，氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
同样，液晶电容器202的像素电极还包括反射电极。反射电极可以具有铝(Al)、银(Ag)、钼(Mo)、钨(W)、钕(Nd)、铜(Cu)及其合金。像素电极可以具有多层结构。
图3是示出了根据本发明示例性实施例的阵列基板的布局图。
参考图3，根据本发明示例性实施例的阵列基板包括基板300、薄膜晶体管(TFT)301、存储电容器302、像素电极305、栅极线303、和数据线304。
TFT 301包括栅电极301a，形成在基板300上；栅极绝缘层(未示出)，形成在具有栅电极301a的基板300上；半导体层(未示出)，形成在TFT区域中的栅极绝缘层上；以及数据电极301b，形成在半导体层上。
存储电容器302包括第一存储电容器电极(未示出)，形成在基板上并与栅电极301a分开；以及第二存储电容器电极(未示出)，形成在栅极绝缘层上并包括与像素电极305相同的材料。
栅极线303电连接到栅电极301a，以及数据线304电连接到数据电极301b。
钝化层形成在具有数据线304的基板300上，并通过光刻工艺被图样化以形成接触孔并露出对应于第一存储电容器电极的栅极绝缘层。
像素电极305形成在具有图样化的钝化层的基板300上。然后，像素电极305通过接触孔电连接到数据电极301b，以及像素电极305的一部分位于第一存储电容器电极的上方并形成在栅极绝缘层上，以作为第二存储电容器电极。
因此，通过使用部分曝光掩模去除对应于存储电容器区域的钝化层的一部分，在不减小存储电容器302电容的情况下提高孔径比。
以下，将参考图4A到图4F，解释阵列基板的制造方法。
图4A到图4G是示出了根据本发明示例性实施例的阵列基板的制造方法的截面图。
参考图4A，在基板400上形成导电层(未示出)之后，在导电层上形成光刻胶层(未示出)。图样化光刻胶层，以形成光刻掩模(未示出)。然后，通过光刻掩模图样化导电层，以形成栅电极401、第一存储电容器电极402、和栅极焊盘电极403。导电层可以具有单层或多层结构，并包括铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、钕(Nd)、铜(Cu)及其合金。
参考图4B，在形成栅极线401之后，在具有栅电极401、第一存储电容器电极402、和栅极焊盘电极403的基板400上涂覆绝缘材料，以形成栅极绝缘层411。栅极绝缘层411包括氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)，以及栅极绝缘层411的厚度可以在大约1000埃到大约5000埃的范围内。
半导体材料层(未示出)形成在栅极绝缘层411上，以及欧姆接触材料层(未示出)形成在半导体材料层上。然后，通过光刻工艺来图样化半导体材料层和欧姆接触材料层，以在TFT区域中形成半导体层412和欧姆接触层413。半导体层412包括非晶硅或多晶硅，并且半导体层412的厚度可以在大约1000埃到大约3000埃的范围内。
参考图4C，在具有半导体层412和欧姆接触层413的基板上形成导电层(未示出)之后，在导电层上形成光刻胶层(未示出)。图样化光刻胶层，以形成光刻掩模(未示出)。然后，通过光刻掩模图样化导电层，以形成数据电极421和数据焊盘电极(未示出)。
参考图4D，绝缘材料涂覆在具有数据电极421和数据焊盘电极的基板上，以形成钝化层431。
参考图4E，在钝化层431上形成绝缘层441之后，将光刻胶层442涂覆在具有形成在其上的绝缘层的基板上。去除对应于数据电极421、第一存储电容器电极402和栅极焊盘电极403的光刻胶层。然后，通过完全曝光(full exposure)去除对应于数据电极421和栅极焊盘电极403的绝缘层441，以及通过部分曝光工艺来去除对应于第一存储电容器电极402的绝缘层441，以保留部分绝缘层。从而，形成对应于数据电极421的过孔443，并露出对应于栅极焊盘电极403的钝化层431。
绝缘层441可以具有感光特性并包括有机层。同样，部分曝光掩模包括完全曝光区、遮光区、和部分曝光区，并且部分曝光区的图样可以具有缝隙图样或半色调图样(half tone pattern)。
参考图4F，图样化钝化层431，以形成接触孔451并露出对应于第一存储电容器电极402的栅极绝缘层411。并且去除对应于栅极焊盘电极403的钝化层431和栅极绝缘层411，以露出栅极焊盘电极403。
参考图4G，透明导电层(未示出)沉积在图样化的绝缘层441上，并被图样化以形成通过接触孔451电连接到数据电极421的像素电极461。并且将位于第一存储电容器电极402上方并形成在栅极绝缘层上的部分像素电极461作为第二存储电容器电极461。同样，图样化部分透明导电层，以形成电连接到栅极焊盘电极403的焊盘电极。焊盘电极可以覆盖栅极焊盘电极403的上部和侧部，以提高电特性。
像素电极461包括导电且透光的材料，例如，氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
同样，像素电极461还包括反射电极。反射电极可以具有铝(Al)、银(Ag)、钼(Mo)、钨(W)、钕(Nd)、铜(Cu)及其合金。像素电极可以具有多层结构。
图5是示出了反射-透射型LCD面板的截面图。
参考图5，反射金属沉积在透明电极上并被图样化，以形成反射电极462。反射电极462限定了反射环境光的反射区。
因此，反射-透射型LCD装置可以同时作为反射和透射型LCD。并且反射-透射型LCD装置既可以使用来自背光组件的光，也可以使用环境光源。
通过具有上述结构的像素的组合来显示图像。
根据本发明的示例性实施例，仅有栅极绝缘层设置在第一存储电容器电极和第二存储电容器电极之间。因此，在不增加存储电容器的尺寸且不减小孔径比的情况下，增加存储电容器的电容。
尽管在此参考附图描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解，本发明不限于这些明确描述的实施例，并且本领域的技术人员可以在不背离本发明的精神或范围的情况下，对其进行各种改变和修改。所有的改变和修改都应包括在所附权利要求限定的范围内。

Claims (15)

1.一种阵列基板，包括：
基板；
薄膜晶体管，包括形成在所述基板上的栅电极、形成在所述栅极绝缘层上的栅极绝缘层、形成在所述栅极绝缘层上的半导体层、以及形成在所述半导体层上的数据电极；
钝化层，形成在所述薄膜晶体管上；
像素电极，形成在所述钝化层上，并通过形成在所述钝化层的接触孔电连接到所述数据电极；以及
存储电容器电极，包括与所述薄膜晶体管的所述栅电极分开的第一存储电容器电极、以及形成在所述栅极绝缘层上并包括与所述像素电极相同的材料的第二存储电容器电极。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，还包括：
栅极焊盘电极，与所述薄膜晶体管的所述栅电极和所述第一存储电容器电极分开，并且露出上部和侧部。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其中，所述像素电极的一部分覆盖所述栅极焊盘电极的所述上部和侧部。
4.根据权利要求1所述的阵列基板，还包括：
有机绝缘层，形成在所述钝化层上。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其中，所述钝化层包括氮化硅。
6.根据权利要求1所述的阵列基板，其中，所述像素电极包括氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)中的一种。
7.一种阵列基板的制造方法，包括：
通过图样化在基板上形成的金属层，形成栅电极、第一存储电容器电极、和电连接到所述栅电极的栅极线；
在具有所述栅电极、所述第一存储电容器电极、和所述栅极线的所述基板上形成栅极绝缘层；
在对应于所述栅电极的薄膜晶体管区域中的所述栅极绝缘层上形成半导体层；
通过图样化在具有所述半导体层的所述基板上形成的金属层来形成数据电极和数据线，所述数据线电连接到所述数据电极；
在具有所述数据电极和所述数据线的所述基板上形成钝化层；
图样化所述钝化层，以形成接触孔并露出对应于所述第一存储电容器电极的所述栅极绝缘层；
在图样化的所述钝化层上沉积透明导电层；以及
图样化所述透明导电层，以形成电连接到所述数据电极的像素电极和位于所述第一存储电容器电极上方并形成在所述栅极绝缘层上的第二存储电容器电极。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，通过使用部分曝光掩模来图样化对应于所述第一存储电容器电极的所述钝化层，以露出所述栅极绝缘层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述部分曝光掩模包括完全曝光区、遮光区、以及部分曝光区。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述部分曝光掩模的所述部分曝光区包括缝隙图样或半色调图样中的一种。
11.一种阵列基板的制造方法，包括：
通过图样化在基板上形成的金属层来形成栅电极、第一存储电容器电极、和电连接到所述栅电极的栅极线；
在具有所述栅电极、所述第一存储电容器电极、以及所述栅极线的所述基板上形成栅极绝缘层；
在对应于所述栅电极的薄膜晶体管区域中的所述栅极绝缘层上形成半导体层；
通过图样化在具有所述半导体层的所述基板上形成的金属层来形成数据电极和数据线，所述数据线电连接到所述数据电极；
在具有所述数据电极和所述数据线的所述基板上形成钝化层和绝缘层；
图样化所述钝化层和所述绝缘层，包括：
在具有所述绝缘层的所述基板上涂覆光刻胶层；
去除对应于所述数据电极和所述第一存储电容器电极的所述光刻胶层；
通过使用部分曝光掩模的光刻工艺来去除对应于所述数据电极的所述绝缘层，以露出对应于所述第一存储电容器电极的所述钝化层和所述绝缘层，从而保留所述绝缘层的一部分；以及
通过使用光刻胶图样来去除对应于所述数据电极和所述第一存储电容器电极的所述钝化层；
在所述绝缘层上沉积透明导电层；以及
图样化所述透明导电层，以形成电连接到所述数据电极的像素电极和位于所述第一存储电容器电极上方并形成在所述栅极绝缘层上的第二存储电容器电极。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述部分曝光掩模包括完全曝光区、遮光区、以及部分曝光区。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述部分曝光掩模的所述部分曝光区包括缝隙图样或半色调图样中的一种。
14.一种制造阵列基板的方法，包括：
通过图样化在基板上形成的金属层来形成栅电极、第一存储电容器电极、和栅极焊盘电极，所述栅极焊盘电极电连接到所述栅电极；
在具有所述栅电极、所述第一存储电容器电极、和所述栅极焊盘电极的所述基板上形成栅极绝缘层；
在对应于所述栅电极的薄膜晶体管区域中的所述栅极绝缘层上形成半导体层；
通过图样化在具有所述半导体层的所述基板上形成的金属层来形成数据电极和数据焊盘，所述数据焊盘电连接到所述数据电极；
在具有所述数据电极和所述数据焊盘的所述基板上形成钝化层；
图样化所述钝化层，以形成接触孔并露出对应于所述第一存储电容器电极和所述栅极焊盘电极的所述栅极绝缘层；
去除栅极焊盘区域中的所述绝缘层的一部分，以露出所述栅极焊盘电极的上部和侧部；
在图样化的所述钝化层上沉积透明导电层；以及
图样化所述透明导电层，以形成电连接到所述数据电极的像素电极、位于所述第一存储电容器电极上方并形成在所述栅极绝缘层上的第二存储电容器电极、以及电连接到所述栅极焊盘电极的焊盘电极。
15.一种显示装置，包括：
液晶电容器，电连接到薄膜晶体管，所述薄膜晶体管具有栅电极、包括源电极和与所述源电极分开的漏电极的数据电极、以及介于所述栅电极和所述数据电极之间的栅极绝缘层；以及
存储电容器，并联电连接到所述液晶电容器，以将施加到所述液晶电容器的像素电压维持一帧，所述存储电容器包括第一存储电容器电极、第二存储电容器电极、和介于所述第一存储电容器电极和所述第二存储电容器电极之间的所述栅极绝缘层，
其中，所述第二存储电容器电极包括与液晶电容器电极相同的材料。
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