CN1991551A - 液晶显示器用阵列基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶显示器用阵列基板及其制造方法。该阵列基板包括：选通线和数据线，其彼此绝缘且交叉地形成在透明绝缘基板上从而限定像素区；薄膜晶体管，每个薄膜晶体管连接至选通线和数据线并用作开关器件；像素电极，每个像素电极与所述选通线和数据线绝缘且交叠，通过接触孔连接至薄膜晶体管，并跨两个相邻像素区伸展从而形成电场；和存储电极，每个存储电极与所述选通线绝缘且交叠，通过接触孔连接至像素电极，并将由所述像素电极形成的所述电场的强度保持在等于或高于预定电平的电平。

Description

液晶显示器用阵列基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示器(LCD)用阵列基板及其制造方法。
背景技术
通常液晶显示器(LCD)利用液晶层的电光学特性来显示图像。LCD包括彼此相对地布置的滤色器基板和阵列基板，液晶层被插入在这两个基板之间。阵列基板使用薄膜晶体管(TFT)作为开关器件。将参照图1和2详细描述阵列基板。
图1是示出了根据现有技术的LCD用阵列基板的平面图。图2是示出了沿I-I’线截取的图1阵列基板的剖面图。
参照图1和图2，典型的LCD用阵列基板1包括选通线20、数据线30、薄膜晶体管40、像素电极50、公共电极52、公共线54、以及存储电极60。
选通线20和数据线30彼此绝缘且交叉地形成在透明绝缘基板10上，栅绝缘层32位于其间，从而限定了像素。
薄膜晶体管40连接到选通线20和数据线30并用作开关器件。为了被用作开关器件，每个薄膜晶体管40包括栅极41、源极42、漏极43、有源层44、以及欧姆接触层45。
通过利用从漏极43提供的数据电压，每个像素电极50与公共电极52一起形成电场。为此，像素电极50通过穿透无机绝缘层70的接触孔72连接到漏极43。
此外，通过利用从公共线54提供的公共电压，每个公共电极52与像素电极50一起形成电场。为此，公共电极52从其所属的公共线54分叉并被形成为与像素电极50交叉。此外，公共电极52是由与同一平面上的选通线20和栅极41相同的材料形成的。这里，由公共电压和数据电压之间的电压差形成电场。
公共线54向公共电极52提供从外部提供的公共电压。为了提供公共电压，公共线54是由与同一平面上的选通线20和栅极41相同的材料形成的。
存储电极60将像素电极50的数据电压保持在高于预定值的电平。简而言之，对于包括阵列基板1的LCD中的一个帧，存储电极60将像素电极50的数据电压保持在一致的电平。为了保持该数据电压，存储电极60通过穿透无机绝缘层70的接触孔74连接到像素电极50，并且它们尽可能大地形成。
存储电极60与公共线54绝缘且交叠，栅绝缘层32插入在存储电极60与公共线54之间。这里，在存储电极60、公共线54和栅绝缘层32相交叠的位置处形成存储电容(Cst)。
根据现有技术，当在LCD用阵列基板1中形成像素电极50和数据线30时，在像素电极50和数据线30之间会发生覆盖偏差(overlaydeviation)。
因此，存在这样的问题：对于各像素区，形成在像素电极50和数据线30之间的寄生电容(Cdp)的值可能不同。不同的寄生电容值使包括阵列基板1的LCD的图像质量劣化。
此外，存在这样的问题：应该将公共线54和选通线20布置为彼此分开预定间隔，以防止在选通线20和公共线54之间出现短路。此外，应该将公共线54形成得较宽以形成存储电容(Cst)。因此，存在这样的问题：包括阵列基板1的LCD的孔径比下降。
发明内容
因此，设计本发明以至少解决背景技术的问题和缺点。
本发明的一个目的是提供一种可使形成在像素电极和数据线之间的寄生电容的值的波动最小的液晶显示器(LCD)用阵列基板及其制造方法。
本发明的另一目的是提供一种可通过改变存储电容的结构而增加孔径比的LCD用阵列基板及其制造方法。
本发明的目的不限于上述目的，本发明所属领域的技术人员能够从下面的描述中理解其他未提及的目的。
根据本发明的一方面，提供了一种液晶显示器(LCD)用阵列基板，该阵列基板包括：选通线和数据线，其彼此绝缘且交叉地形成在透明绝缘基板上从而限定像素区；薄膜晶体管，每个薄膜晶体管连接至选通线和数据线并用作开关器件；像素电极，每个像素电极与所述选通线和数据线绝缘且交叠，通过接触孔连接至薄膜晶体管，并跨两个相邻像素区伸展从而形成电场；和存储电极，每个存储电极与所述选通线绝缘且交叠，通过接触孔连接至像素电极，并将由所述像素电极形成的所述电场的强度保持在等于或高于预定电平的电平。
根据本发明的一方面，提供了一种LCD用阵列基板的制造方法，该方法包括以下步骤：将选通线和栅极形成在透明绝缘基板上；将栅绝缘层、有源层和欧姆接触层形成在所述透明绝缘基板上；形成在所述透明绝缘基板上与所述选通线绝缘且交叉并限定像素区的数据线、所述数据线所连接的源极、面对所述源极的漏极、以及与所述选通线绝缘且交叉的存储电极；将有机绝缘层形成在所述透明绝缘基板上；以及形成像素电极，每个像素电极与选通线和数据线绝缘且交叠，并跨两个相邻像素区形成从而形成电场。
在本发明中提出的LCD用阵列基板及其制造方法可通过使像素电极与数据线交叠从而使形成在像素电极和数据线之间的寄生电容的波动最小。因此，包括该阵列基板的LCD可具有提高的图像质量。
此外，该LCD用阵列基板可通过使存储电极与选通线交叠并将存储电极形成得较小而具有高孔径比。
在具体实施方式部分和附图中描述了这些实施例的其他细节。
附图说明
将参照附图详细描述本发明，在附图中相似的标号指示相似的部件。
图1是示出了根据现有技术的液晶显示器(LCD)用阵列基板的平面图；
图2是示出了沿I-I’线截取的图1阵列基板的剖面图；
图3是描述根据本发明实施例的LCD用阵列基板的平面图；
图4是分别沿II-II’线和III-III’线截取的图3的阵列基板的剖面图；以及
图5A至5E是描述图3所示的LCD用阵列基板的制造方法的剖面图。
具体实施方式
将参照附图以更详细的方式描述本发明的优选实施例。
根据对实施例和附图的以下描述，本发明的优点和特点以及用于实现这些优点和特点的方法将变得显而易见。
在下文中，将参照附图详细描述在本发明的实施例中提出的液晶显示器(LCD)用阵列基板及其制造方法。
图3是描述根据本发明实施例的LCD用阵列基板的平面图。图4示出了分别沿II-II’线和III-III’线截取的图3的阵列基板的剖面图。
参照图3和图4，在本实施例中提出的LCD用阵列基板100包括选通线120、数据线130、薄膜晶体管140、像素电极150、以及存储电极160。阵列基板100还包括有机绝缘层170。
选通线120和数据线130彼此绝缘且交叉地形成在透明绝缘基板110上从而限定了像素区。具体地，选通线120和数据线130以使至少一个绝缘层(例如，栅绝缘层132)位于其间的方式形成在透明绝缘基板110上，从而限定了像素区。在下文中，将更详细地描述选通线120和数据线130。
选通线120向薄膜晶体管140的栅极141提供来自形成在阵列基板100的外缘的选通驱动电路的选通开/关电压。这里，使选通线120的一侧或两侧延伸以连接到选通驱动电路。
对于该连接，选通线120可由以下材料在透明绝缘基板110上形成至少一层：铬或铬合金、铝或铝合金、钼或钼合金、银或银合金、铜或铜合金、钛或钛合金、钽或钽合金。
可将选通线120形成为人字形(chevron)形状。换言之，选通线120可弯曲至少一次。这提高了包括阵列基板100的LCD的孔径比。
数据线130向薄膜晶体管140的源极142提供来自形成在阵列基板100的外缘的数据驱动电路的数据电压。这里，使数据线130的一侧或两侧延伸以连接到数据驱动电路。
对于该连接，数据线130可由以下材料在透明绝缘基板110上形成至少一层：铬或铬合金、铝或铝合金、钼或钼合金、银或银合金、铜或铜合金、钛或钛合金、钽或钽合金。
薄膜晶体管140连接到选通线120和数据线130并被用作开关器件。每个薄膜晶体管140包括栅极141、源极142、漏极143、有源层144、以及欧姆接触层145。可将薄膜晶体管140形成在选通线120和数据线130的交叉点处。
栅极141基于从选通线120提供的选通开/关电压，接通或断开薄膜晶体管140。即，栅极141对薄膜晶体管140进行开关。为此，栅极141连接至选通线120，栅极141由与同一平面上的选通线120相同的材料形成。
当基于从栅极141发送的选通“开”电压接通了薄膜晶体管140时，源极142将来自数据线130的数据电压通过有源层144提供给漏极143。为此，源极142连接到数据线130，并且源极142由与同一平面上的数据线130相同的材料形成。这里，源极142和栅极141可以以使栅绝缘层位于其间的方式相交叠。
漏极143将从源极142提供的数据电压提供给像素电极150。为此，漏极143可由与同一平面上的数据线130相同的材料形成。此外，可将漏极143形成为面对源极142。这里，漏极143和栅极141可以以使栅绝缘层132位于其间的方式相交叠。
有源层144形成薄膜晶体管140的沟道。有源层144可由非晶硅或多晶硅形成。在下文中，将采用有源层144由非晶硅形成的情况作为示例来描述本发明。
欧姆接触层145被布置为用于源极142和有源层144之间的欧姆接触以及漏极143和有源层144之间的欧姆接触。欧姆接触层145由包括n+杂质的非晶硅形成。
像素电极150被形成为与选通线120和数据线130绝缘且交叠。像素电极150跨两个相邻像素区伸展并形成电场。具体地，像素电极150基于分别从形成在两个相邻像素区中的两个漏极143提供的数据电压之间的差而形成电场。像素电极150可通过穿透至少一个绝缘层(例如，有机绝缘层170)的接触孔172连接到漏极143。
可由透明导电材料形成像素电极150，以增加包括阵列基板100的LCD的孔径比。这里，透明导电材料可以是从由铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)组成的组中选择的任一材料。
如前所述，像素电极150形成跨两个相邻像素区的电场。为了形成该电场，每个像素电极150包括水平部152和垂直部154。
水平部152从垂直部154的两侧分叉出来，从而跨两个相邻像素区伸展。这里，在一个像素区交替地排列从垂直部154的两侧分叉出的两个水平部152。因此，通过利用从两个相邻漏极143提供的数据电压之间的差，从两个垂直部154各侧分叉出的水平部152在一个像素区内可形成一电场。由水平部152形成的电场可以是水平电场。
可将水平部152形成为人字型。即，就像选通线120一样，水平部152也可被形成为弯曲至少一次。使水平部152弯曲以在包括阵列基板100的LCD中形成多于两个的域。弯曲的结构给予了LCD宽视角并防止了色移(color shift)缺陷。
垂直部154与数据线130绝缘且交叠，并且垂直部154与水平部152相连。简而言之，垂直部154使得像素电极150可跨两个相邻像素区伸展。
这里，垂直部154的宽度可以比数据线130更宽，从而使形成在垂直部154和数据线130之间的寄生电容(Cdp)的值的波动最小。在此情况下，具有相对较窄宽度的数据线130可被具有相对较宽宽度的垂直部154完全交叠。可以考虑形成像素电极150和数据线130时可能发生的覆盖偏差来确定垂直部154和数据线130的宽度。
此外，可将垂直部154的宽度形成得窄于数据线130的宽度，从而使寄生电容(Cdp)的波动最小。在此情况下，具有相对较窄宽度的垂直部154可被具有相对较宽宽度的数据线130完全交叠。可以考虑形成像素电极150和数据线130时可能发生的覆盖偏差来确定垂直部154和数据线130的宽度。
因此，包括阵列基板100的LCD的图像质量可提高。
存储电极160将由像素电极150形成的电场的强度保持在预定电平或更高。为此，存储电极160可通过穿透有机绝缘层170的接触孔174连接至像素电极150。这里，存储电极160可由与同一平面上的数据线130相同的材料形成。
存储电极160和选通线120可以以使栅绝缘层132位于其间的方式绝缘且交叠。这里，在存储电极160、选通线120和栅绝缘层132相交叠的位置处形成存储电容(Cst)。
当从存储电极160中的选通“关”电压产生了反冲(kick-back)电压(ΔVp)时，像素电极150的数据电压保持等于或高于该选通“关”电压的电平。这可以使存储电极160变小。因此，包括阵列基板100的LCD的孔径比增加。
将有机绝缘层170布置在数据线130和像素电极150之间以使数据线130和像素电极150彼此绝缘。这里，有机绝缘层170可由具有低介电常数的丙烯基(acryl-based)材料形成。由此，形成在数据线130和像素电极150之间的寄生电容(Cdp)可较小，从而数据线130和像素电极150可交叠。
图5A至5E是描述图3所示的LCD用阵列基板的制造方法的剖面图。
首先，如图5A所示，将选通线120和栅极141形成在透明绝缘基板110上。
具体地，选通金属层由以下材料在透明绝缘基板110的整个表面上形成至少一层：铬或铬合金、铝或铝合金、钼或钼合金、银或银合金、铜或铜合金、钛或钛合金、钽或钽合金。可通过溅射形成该选通金属层。
随后，利用第一掩模通过光刻(photolithography)工艺对选通金属层进行构图，从而形成至少一层的选通线120和栅极141。
参照图5B，将栅绝缘层132、有源层144、以及欧姆接触层145布置在透明绝缘基板110上。
具体地，在透明绝缘基板110的整个表面上，由SiNx和SiOx形成至少一个栅绝缘层132。随后，在透明绝缘基板110的整个表面上，由非晶硅形成有源层144，并由包括n+杂质的非晶硅形成欧姆接触层145。可用化学汽相淀积(CVD)法形成栅绝缘层132、有源层144和欧姆接触层145。
随后，利用第二掩模通过光刻工艺对有源层144和欧姆接触层145进行构图。
参照图5C，将数据线130、源极142、漏极143和存储电极160形成在透明绝缘基板110上。
具体地，数据金属层由以下材料在透明绝缘基板110的整个表面上形成至少一层：铬或铬合金、铝或铝合金、钼或钼合金、银或银合金、铜或铜合金、钛或钛合金、钽或钽合金。可通过溅射形成该数据金属层。
随后，利用第三掩模通过光刻工艺对数据金属层进行构图，从而形成至少一层的数据线130、源极142、漏极143和存储电极160。
随后，通过对源极142和漏极143之间露出的欧姆接触层进行蚀刻而使源极142和漏极143之间的有源层144露出。这里，可以蚀刻得深一些，从而也蚀刻出某些有源层144。
参照图5D，将有机绝缘层170布置在透明绝缘基板110上。
具体地，在透明绝缘基板110的整个表面上，由丙烯基材料形成有机绝缘层170。通过利用从由旋转式涂布、狭缝式涂布、旋转狭缝式涂布、以及不旋转式涂布组成的组中选择的方法来形成有机绝缘层170。
随后，利用第四掩模通过光刻工艺将接触孔172和174形成为穿透有机绝缘层170。
参照图5E，将像素电极150形成在透明绝缘基板110上。
具体地，在透明绝缘基板110的整个表面上，用从由ITO和IZO组成的组中选择的任一材料形成透明导电金属层。可通过溅射形成该透明导电金属层。
随后，利用第五掩模进行光刻处理，从而完成像素电极150的制造。
尽管这样描述了本发明，但是明显的是，可以以许多方式改变本发明。这种变型不应被视为脱离本发明的精神和范围，对本领域的技术人员而言显而易见的这种修改旨在被包括在后面的权利要求的范围内。
因为提供上述实施例是为了使本发明所属技术领域的技术人员理解本发明的范围，所以这些实施例应被理解成示例性的并且不限制本发明的范围。本发明仅由后面的权利要求所限定。

Claims (20)

1、一种液晶显示器用阵列基板，该阵列基板包括：
选通线和数据线，其彼此绝缘且交叉地形成在透明绝缘基板上从而限定像素区；
薄膜晶体管，每个薄膜晶体管连接至选通线和数据线并用作开关器件；
像素电极，每个像素电极与所述选通线和数据线绝缘且交叠，通过接触孔连接至薄膜晶体管，并跨两个相邻像素区伸展从而形成电场；和
存储电极，每个存储电极与所述选通线绝缘且交叠，通过接触孔连接至像素电极，并将由所述像素电极形成的所述电场的强度保持在等于或高于预定电平的电平。
2、根据权利要求1所述的阵列基板，该阵列基板还包括：有机绝缘层，其形成在所述数据线和所述像素电极之间并使所述数据线和所述像素电极绝缘。
3、根据权利要求2所述的阵列基板，其中，所述有机绝缘层由丙烯基材料形成。
4、根据权利要求1所述的阵列基板，其中，每个像素电极包括：
水平部，其跨两个相邻像素区形成，并形成所述电场；和
垂直部，其与所述数据线绝缘且交叠并与所述水平部相连。
5、根据权利要求4所述的阵列基板，其中，所述水平部形成为人字形。
6、根据权利要求4所述的阵列基板，其中，所述垂直部的宽度比所述数据线的宽度宽。
7、根据权利要求4所述的阵列基板，其中，所述垂直部的宽度比所述数据线的宽度窄。
8、根据权利要求1所述的阵列基板，其中，所述像素电极由透明导电材料形成。
9、根据权利要求8所述的阵列基板，其中，所述透明导电材料是从由铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)组成的组中选择的任一材料。
10、根据权利要求1所述的阵列基板，其中，在形成有所述数据线的同一平面上，由与所述数据线的材料相同的材料形成所述存储电极。
11、根据权利要求1所述的阵列基板，其中，所述选通线形成为人字形。
12、一种液晶显示器用阵列基板的制造方法，该方法包括以下步骤：
将选通线和栅极形成在透明绝缘基板上；
将栅绝缘层、有源层和欧姆接触层形成在所述透明绝缘基板上；
形成在所述透明绝缘基板上与所述选通线绝缘且交叉并限定像素区的数据线、连接到所述数据线的源极、面对所述源极的漏极以及与所述选通线绝缘且交叉的存储电极；
将有机绝缘层形成在所述透明绝缘基板上；以及
形成像素电极，每个像素电极与选通线和数据线绝缘且交叠，并跨两个相邻像素区形成从而形成电场。
13、根据权利要求12所述的方法，其中，所述有机绝缘层由丙烯基材料形成。
14、根据权利要求12所述的方法，其中，形成所述像素电极的步骤包括：
形成水平部，每个水平部跨两个相邻像素区伸展从而形成所述电场；以及
形成垂直部，每个垂直部与所述数据线绝缘且交叠并与所述水平部相连。
15、根据权利要求14所述的方法，其中，所述水平部形成为人字形。
16、根据权利要求14所述的方法，其中，所述垂直部的宽度比所述数据线的宽度宽。
17、根据权利要求14所述的方法，其中，所述垂直部的宽度比所述数据线的宽度窄。
18、根据权利要求12所述的方法，其中，所述像素电极由透明导电材料形成。
19、根据权利要求18所述的方法，其中，所述透明导电材料是从由铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)组成的组中选择的任一材料。
20、根据权利要求12所述的方法，其中，所述选通线形成为人字形。
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