CN101546733A

CN101546733A - Tft-lcd阵列基板和彩膜基板的制造方法

Info

Publication number: CN101546733A
Application number: CN200810102994A
Authority: CN
Inventors: 明星; 周伟峰; 郭建
Original assignee: Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Gaochuang Suzhou Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: CN101546733B

Abstract

本发明涉及一种TFT－LCD阵列基板和彩膜基板的制造方法。阵列基板的制造方法包括：在基板上形成具有栅电极、源电极、漏电极和钝化层的阵列结构层；在所述阵列结构层上依次沉积像素电极层和有机层，并涂布一层光刻胶；采用灰色调或半色调掩模板，通过曝光、显影、刻蚀和灰化工艺，在所述阵列结构层上形成像素电极图形和位于所述像素电极上由所述有机层形成的阵列凸起。本发明通过采用灰色调或半色调掩模板，将现有技术形成像素电极和阵列凸起的二道构图工艺整合为一道构图工艺，在提高生产效率的同时，保证了TFT－LCD阵列基板的产品特性。

Description

TFT-LCD阵列基板和彩膜基板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置的制造方法，特别是一种基于MVA模式的TFT-LCD阵列基板和彩膜基板的制造方法。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示装置(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay，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。随着TFT-LCD应用领域的逐渐扩展，现有技术提出了一种适用于大屏幕显示的基于MVA模式的TFT-LCD。画素分割垂直配向(Multi-Domain Vertical Alignment，简称MVA)模式是一种具有高对比度、快速响应和宽视角等优点的显示装置，可以使大屏幕显示装置具有更好的画面品质。

图19为现有技术基于MVA模式的TFT-LCD的截面图，取自于显示区域，图20为图19结构中阵列基板的平面图。如图19和图20所示，TFT-LCD由阵列基板、彩膜基板以及处于二者之间的液晶层构成。阵列基板包括形成在基板上的阵列结构层10，阵列结构层10内形成有数条横向的栅线1和数条纵向的数据线2，栅线1和数据线2的相交处形成薄膜晶体管(TFT)3，且限定了数个像素区域，每个像素区域内形成有像素电极4。阵列结构层10的像素电极4上形成有一系列阵列凸起13，最后由一层阵列取向膜14覆盖在像素电极4和一系列阵列凸起13上。彩膜基板包括形成在基板上的彩膜结构层20，彩膜结构层20内形成有黑矩阵、彩色树脂(包括红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂)和与阵列基板上像素电极4相对应的公共电极5。彩膜结构层20的公共电极5上同样形成有一系列彩膜凸起23，最后由一层彩膜取向膜24覆盖在公共电极5和一系列彩膜凸起23上。阵列凸起13和彩膜凸起23用于控制液晶的排布方向，凸起的斜坡可以使液晶分子形成多畴，这种排布技术称为自动畴形成技术(Automatic Domain Formation，简称ADF)。阵列凸起13和彩膜凸起23通过改变液晶的预倾角可以使液晶形成多畴，凸起的横截面一般为三角形，对于靠近凸起侧壁的液晶分子来说，无论加电与否，凸起侧壁的倾角都可以使液晶分子朝理想方向倾斜，对远离凸起侧壁的液晶分子来说，只有在加电后，凸起侧壁的倾角和侧面的电场才可以使液晶分子向理想方向偏转。如图19所示，未加电时，液晶分子6的长轴垂直于阵列基板和彩膜基板，只有在靠近阵列基板上的阵列凸起13和彩膜基板上的彩膜凸起23的液晶分子6略有倾斜，光线此时无法穿过上下两片偏振片。当加电后，阵列基板上的阵列凸起13和彩膜基板上的彩膜凸起23附近的液晶分子迅速带动其他液晶分子转动到垂直于凸起表面的状态，即分子长轴倾斜于屏幕，使透射率上升从而实现光线调制。

目前，在现有技术基于MVA模式的TFT-LCD生产工艺中，阵列基板上形成像素电极和阵列凸起是在二个光刻、刻蚀、剥离和清洗等工序中形成的，彩膜基板上形成公共电极和彩膜凸起也是在二个光刻、刻蚀、剥离和清洗工序中形成，生产工序多，时间长，很大程度上降低了TFT-LCD的生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种TFT-LCD阵列基板和彩膜基板的制造方法，阵列基板和彩膜基板上的凸起由一次构图工艺完成，提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种TFT-LCD阵列基板的制造方法，包括：

步骤11、在基板上形成具有栅电极、源电极、漏电极和钝化层的阵列结构层；

步骤12、在所述阵列结构层上依次沉积像素电极层和有机层，并涂布一层光刻胶；采用灰色调或半色调掩模板，通过曝光、显影、刻蚀和灰化工艺，在所述阵列结构层上形成像素电极图形和位于所述像素电极上由所述有机层形成的阵列凸起。

所述步骤11具体为：

步骤111、在基板上沉积一层栅金属层，通过构图工艺形成栅电极和栅线图形；

步骤112、在完成步骤111的基板上连续沉积栅绝缘层和有源层，通过构图工艺形成有源层图形；

步骤113、在完成步骤112的基板上沉积一层金属薄膜，通过构图工艺形成数据线、源电极和漏电极图形；

步骤114、在完成步骤113的基板上沉积一层钝化层，通过构图工艺在所述漏电极上方形成钝化层过孔。

所述步骤12具体为：

步骤121、在所述阵列结构层上依次沉积一层用于形成像素电极的像素电极层和一层用于形成阵列凸起的有机层；

步骤122、在所述有机层上涂布一层光刻胶；

步骤123、采用灰色调或半色调掩模板对所述光刻胶进行曝光和显影，形成未曝光光刻胶形貌、部分曝光光刻胶形貌以及完全曝光区域；

步骤124、通过第一次刻蚀工艺去掉暴露在光刻胶外面的有机层和像素电极层，形成有机层和像素电极层图形；

步骤125、通过第一次灰化工艺去掉除未曝光光刻胶形貌以外的光刻胶；

步骤126、通过第二次刻蚀工艺去掉未曝光光刻胶形貌以外区域的有机层，形成横截面为梯形的凸起图形；

步骤127、通过第二次灰化工艺灰化掉剩余的光刻胶。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种TFT-LCD彩膜基板的制造方法，包括：

步骤21、在基板上形成具有黑矩阵图形和彩色树脂图形的彩膜结构层；

步骤22、在所述彩膜结构层上依次沉积公共电极层和有机层，并涂布一层光刻胶；采用灰色调或半色调掩模板，通过曝光、显影、刻蚀和灰化工艺，在所述彩膜结构层上形成公共电极图形和位于所述公共电极上由所述有机层形成的彩膜凸起。

所述步骤21可以为：在基板上沉积一层黑矩阵层，通过构图工艺形成黑矩阵图形；在完成上述步骤的基板上形成红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂图形。所述步骤21也可以为：在基板上形成红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂图形；在完成上述步骤的基板上沉积一层黑矩阵层，通过构图工艺形成黑矩阵图形。

所述步骤22具体为：

步骤221、在所述彩膜结构层上依次沉积一层用于形成公共电极的公共电极层和一层用于形成彩膜凸起的有机层；

步骤222、在所述有机层上涂布一层光刻胶；

步骤223、采用灰色调或半色调掩模板对所述光刻胶进行曝光和显影，形成未曝光光刻胶形貌、部分曝光光刻胶形貌以及完全曝光区域；

步骤224、通过第一次刻蚀工艺去掉暴露在光刻胶外面的有机层和公共电极层，形成有机层和公共电极层图形；

步骤225、通过第一次灰化工艺去掉除未曝光光刻胶形貌以外的光刻胶；

步骤226、通过第二次刻蚀工艺去掉未曝光光刻胶形貌以外区域的有机层，形成横截面为梯形的凸起图形；

步骤227、通过第二次灰化工艺灰化掉剩余的光刻胶。

本发明提出了一种基于MVA模式的TFT-LCD阵列基板的制造方法，通过采用灰色调或半色调掩模板，将现有技术形成像素电极和阵列凸起的二道构图工艺整合为一道构图工艺，在提高生产效率的同时，保证了TFT-LCD阵列基板的产品特性。同时，本发明还提出了一种基于MVA模式的TFT-LCD彩膜基板的制造方法，通过采用灰色调或半色调掩模板，将现有技术形成公共电极和彩膜凸起的二道构图工艺整合为一道构图工艺，在提高生产效率的同时，保证了TFT-LCD彩膜基板的产品特性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明TFT-LCD阵列基板的制造方法的流程图；

图2为本发明阵列基板的制造方法中形成像素电极层、有机层和光刻胶后的示意图；

图3为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中曝光显影工艺后的示意图；

图4为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中第一次刻蚀后的示意图；

图5为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中第一次光刻胶灰化后的示意图；

图6为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中第二次刻蚀后的示意图；

图7为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中第二次光刻胶灰化后的示意图；

图8为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中整形工艺后的示意图；

图9为本发明TFT-LCD彩膜基板的制造方法的流程图；

图10为本发明彩膜基板的制造方法中形成公共电极层、有机层和光刻胶后的示意图；

图11为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中曝光显影工艺后的示意图；

图12为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中第一次刻蚀后的示意图；

图13为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中第一次光刻胶灰化后的示意图；

图14为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中第二次刻蚀后的示意图；

图15为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中第二次光刻胶灰化后的示意图；

图16为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中整形工艺后的示意图；

图17为本发明曝光工艺中使用的半色调掩模板的结构示意图；

图18为本发明曝光工艺中使用的灰色调掩模板的结构示意图；

图19为现有技术基于MVA模式的TFT-LCD的截面图；

图20为图19结构中阵列基板的平面图。

附图标记说明：

1—栅线； 2—数据线； 3—薄膜晶体管；

4—像素电极； 5—公共电极； 6—液晶分子；

10—阵列结构层； 11—像素电极层； 12—凸起图形；

13—阵列凸起； 20—彩膜结构层； 21—公共电极层；

22—凸起图形； 23—彩膜凸起； 30—有机层；

40—光刻胶； 40a—未曝光光刻胶形貌； 40b—部分曝光光刻胶形貌；

50—石英基板； 50a—不透光区域； 50b—半透光区域；

50c—完全透光区域。

具体实施方式

图1为本发明TFT-LCD阵列基板的制造方法的流程图，具体为：

本发明提供了一种基于MVA模式的TFT-LCD阵列基板的制造方法，通过采用灰色调或半色调掩模板，将现有技术形成像素电极和阵列凸起的二道构图工艺整合为一道构图工艺，在提高生产效率的同时，仍保证了TFT-LCD阵列基板的产品特性。本发明所称的构图工艺包括光刻胶涂覆、掩模、曝光、刻蚀等工艺。

步骤11具体为：首先，采用溅射或热蒸发的方法，在基板(如玻璃基板或石英基板)上沉积一层厚度为1000

～7000

的栅金属层，采用栅电极掩模板通过构图工艺对栅金属层进行刻蚀，在基板的一定区域上形成栅电极和栅线图形，同时形成的还可以有公共电极线或挡光条图形。之后，利用化学汽相沉积法在基板上连续淀积厚度为1000

～6000

的栅绝缘层和厚度为1000

～6000

的有源层，有源层包括半导体层(如非晶硅层)和掺杂半导体层(如掺杂非晶硅层)，采用有源层掩模板进行曝光后对有源层进行刻蚀，形成有源层图形，即硅孤岛，而栅金属层和有源层之间的栅绝缘层可以起到阻挡刻蚀的作用。接下来，采用和制备栅电极和栅线类似的方法，在基板上淀积一层类似于栅金属层的厚度为1000

～7000

金属薄膜，采用源漏极掩模板在一定区域上形成数据线、源电极和漏电极，源电极和漏电极分别与有源层的两端相接触，形成TFT沟道。随后，在整个基板上沉积一层厚度为1000

～6000

的钝化层，采用钝化层掩模板通过曝光和刻蚀工艺，在漏电极位置形成钝化层过孔，钝化层过孔暴露出漏电极，形成本发明阵列结构层。

图2为本发明阵列基板的制造方法中形成像素电极层、有机层和光刻胶后的示意图。在阵列结构层10上依次沉积一层用于形成像素电极的像素电极层(金属氧化物薄膜)11和一层用于形成阵列凸起的有机层30，随后涂布一层用于曝光的光刻胶40，如图2所示。本实施例中，光刻胶40的厚度优选为1μm～10μm。

图3为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中曝光显影工艺后的示意图。采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶40进行曝光，使光刻胶40形成未曝光区域、部分曝光区域和完全曝光区域，显影后，使未曝光区域的光刻胶得以保留，形成未曝光光刻胶形貌40a，部分曝光区域的光刻胶被部分去掉，形成部分曝光光刻胶形貌40b，完全曝光区域的光刻胶被完全去掉，如图3所示。本实施例中，当光刻胶40的厚度为1μm～10μm时，灰色调或半色调掩模板中部分曝光区域的透过率优选为10％～50％。

图4为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中第一次刻蚀后的示意图。通过刻蚀工艺去掉暴露在光刻胶外面的有机层30和像素电极层11，形成有机层和像素电极层图形，如图4所示。本步骤中，可以采用先干刻有机层、后湿刻像素电极层的刻蚀工艺，也可以全部干刻的刻蚀工艺。

图5为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中第一次光刻胶灰化后的示意图。通过灰化工艺将不需要的光刻胶灰化掉，去掉除未曝光光刻胶形貌40a以外的光刻胶，如图5所示。

图6为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中第二次刻蚀后的示意图。通过刻蚀工艺去掉未曝光光刻胶形貌40a所保护的区域以外区域的有机层30，形成横截面为梯形的凸起图形12，如图6所示。

图7为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中第二次光刻胶灰化后的示意图。通过灰化工艺将未曝光光刻胶形貌40a灰化掉，保留住横截面为梯形凸起图形12，如图7所示。

在上述技术方案基础上，本发明TFT-LCD阵列基板的制造方法还可以包括整形工艺，通过整形工艺形成横截面为三角形凸起。图8为本发明阵列基板的制造方法形成阵列凸起中整形工艺后的示意图，整形工艺将凸起图形12整形为横截面为三角形的阵列凸起13，如图8所示。实际使用中，整形工艺可以根据凸起的化学性质来选择不同的刻蚀方式进行。实际上，横截面为梯形或三角形的目的是为液晶分子提供一个倾斜角度，因此整形工艺仅仅是个可选过程。

图9为本发明TFT-LCD彩膜基板的制造方法的流程图，具体为：

本发明提供了一种基于MVA模式的TFT-LCD彩膜基板的制造方法，通过采用灰色调或半色调掩模板，将现有技术形成公共电极和彩膜凸起的二道构图工艺整合为一道构图工艺，在提高生产效率的同时，仍保证了TFT-LCD彩膜基板的产品特性。

步骤21具体为：首先，使用化学汽相沉积方法在基板上制备一层厚度为10000

～50000

的黑矩阵层，用黑矩阵掩模板通过曝光和刻蚀工艺，在基板的一定区域上形成黑矩阵的图形。然后，利用涂敷分散法在基板上涂敷厚度为10000

～50000

的红色树脂层、绿色树脂层和蓝色树脂层，通过曝光和显影工艺，在基板的一定区域上形成红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂的彩色树脂图形，形成本发明彩膜结构层。当然，上述流程也可以是先形成彩色树脂图形，然后再形成黑矩阵图形。

图10为本发明彩膜基板的制造方法中形成公共电极层、有机层和光刻胶后的示意图。在彩膜结构层20上依次沉积一层用于形成公共电极的公共电极层21和一层用于形成彩膜凸起的有机层30，随后涂布一层用于曝光的光刻胶40，如图10所示。本实施例中，光刻胶40的厚度优选为1μm～10μm。

图11为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中曝光显影工艺后的示意图。采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶40进行曝光，使光刻胶40形成未曝光区域、部分曝光区域和完全曝光区域，显影后，使未曝光区域的光刻胶得以保留，形成未曝光光刻胶形貌40a，部分曝光区域的光刻胶被部分去掉，形成部分曝光光刻胶形貌40b，完全曝光区域的光刻胶被完全去掉，如图11所示。本实施例中，当光刻胶40的厚度为1μm～10μm时，灰色调或半色调掩模板中部分曝光区域的透过率优选为10％～50％。

图12为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中第一次刻蚀后的示意图。通过刻蚀工艺去掉暴露在光刻胶外面的有机层30和公共电极层21，形成有机层和公共电极层图形，如图12所示。本步骤中，可以采用先干刻有机层、后湿刻公共电极层的刻蚀工艺，也可以全部干刻的刻蚀工艺。

图13为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中第一次光刻胶灰化后的示意图。通过灰化工艺将不需要的光刻胶灰化掉，去掉除未曝光光刻胶形貌40a以外的光刻胶，如图13所示。

图14为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中第二次刻蚀后的示意图。通过刻蚀工艺去掉未曝光光刻胶形貌40a以外区域的有机层30，形成横截面为梯形的凸起图形22，如图14所示。

图15为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中第二次光刻胶灰化后的示意图。通过灰化工艺将未曝光光刻胶形貌40a灰化掉，保留住横截面为梯形凸起图形22，如图15所示。

在上述技术方案基础上，本发明TFT-LCD彩膜基板的制造方法还可以包括整形工艺，通过整形工艺形成横截面为三角形凸起。图16为本发明彩膜基板的制造方法形成阵列凸起中整形工艺后的示意图，通过整形工艺将凸起图形22整形为横截面为三角形的彩膜凸起23，如图16所示。实际使用中，整形工艺可以根据凸起的化学性质来选择不同的刻蚀方式进行。实际上，横截面为梯形或三角形的目的是为液晶分子提供一个倾斜角度，因此整形工艺仅仅是个可选过程。

在本发明阵列基板的制造方法和彩膜基板的制造方法的上述实施例中，光刻胶曝光所采用的半色调掩模板或灰色调掩模板均采用现有技术的结构。图17为本发明曝光工艺中使用的半色调掩模板的结构示意图，半色调掩模板包括石英基板50，由设置在石英基板50上的铬等不透光金属形成不透光区域50a，由设置在石英基板50上的片状金属铬组成的狭缝栅状结构形成半透光区域50b，由暴露的石英基板50形成完全透光区域50c。掩模曝光时，不透光区域50a对应于阵列凸起或彩膜凸起所在位置区域，半透光区域50b对应于像素电极或公共电极所在位置区域，完全透光区域50c对应于像素电极或公共电极以外区域。在实际生产时，片状金属铬的厚度与狭缝的宽度比值为0.2～5。此外，不透光区域50a也可以由片状金属铬组成的狭缝栅状结构形成，但片状金属铬的厚度与狭缝的宽度比值为5～0.2。图18为本发明曝光工艺中使用的灰色调掩模板的结构示意图，灰色调掩模板包括石英基板50，由设置在石英基板50上的铬等不透光金属形成不透光区域50a，由设置在石英基板50上的氧化铬等金属氧化物或其他半透明的金属氧化物形成半透光区域50b，由暴露的石英基板50形成完全透光区域50c。掩模曝光时，不透光区域50a对应于阵列凸起或彩膜凸起所在位置区域，半透光区域50b对应于像素电极或公共电极所在位置区域，完全透光区域50c对应于像素电极或公共电极以外区域。在实际生产时，可以通过控制半透光区域50b的氧化物组分或半透光区域的氧化物厚度来控制半透光区域的透过率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种TFT-LCD阵列基板的制造方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的TFT-LCD阵列基板的制造方法，其特征在于，所述步骤11具体为：

步骤111、在基板上沉积一层栅金属层，通过构图工艺形成栅电极和栅线；

3.根据权利要求1所述的TFT-LCD阵列基板的制造方法，其特征在于，所述步骤12具体为：

步骤122、在所述有机层上涂布一层光刻胶；

步骤127、通过第二次灰化工艺灰化掉剩余的光刻胶。

4.根据权利要求3所述的TFT-LCD阵列基板的制造方法，其特征在于，所述步骤123具体为：采用灰色调或半色调掩模板对所述光刻胶进行曝光，使光刻胶形成未曝光区域、部分曝光区域和完全曝光区域，通过显影完全去掉完全曝光区域的光刻胶，部分去掉部分曝光区域的光刻胶形成部分曝光光刻胶形貌，保留未曝光区域的光刻胶形成未曝光光刻胶形貌。

5.根据权利要求3所述的TFT-LCD阵列基板的制造方法，其特征在于，所述步骤124具体为：通过先干刻有机层、后湿刻像素电极层的刻蚀工艺或全部干刻的刻蚀工艺去掉暴露在光刻胶外面的有机层和像素电极层，形成有机层和像素电极层图形。

6.一种TFT-LCD彩膜基板的制造方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的TFT-LCD彩膜基板的制造方法，其特征在于，所述步骤21具体为：在基板上沉积一层黑矩阵层，通过构图工艺形成黑矩阵图形；在完成上述步骤的基板上形成红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂图形，或所述步骤21具体为：在基板上形成红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂图形；在完成上述步骤的基板上沉积一层黑矩阵层，通过构图工艺形成黑矩阵图形。

8.根据权利要求6所述的TFT-LCD彩膜基板的制造方法，其特征在于，所述步骤22具体为：

步骤222、在所述有机层上涂布一层光刻胶；

步骤227、通过第二次灰化工艺灰化掉剩余的光刻胶。

9.根据权利要求8所述的TFT-LCD彩膜基板的制造方法，其特征在于，所述步骤223具体为：采用灰色调或半色调掩模板对所述光刻胶进行曝光，使光刻胶形成未曝光区域、部分曝光区域和完全曝光区域，通过显影完全去掉完全曝光区域的光刻胶，部分去掉部分曝光区域的光刻胶形成部分曝光光刻胶形貌，保留未曝光区域的光刻胶形成未曝光光刻胶形貌。

10.根据权利要求8所述的TFT-LCD彩膜基板的制造方法，其特征在于，所述步骤224具体为：通过先干刻有机层、后湿刻公共电极层的刻蚀工艺或全部干刻的刻蚀工艺去掉暴露在光刻胶外面的有机层和公共电极层，形成有机层和公共电极层图形。