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CN103887234A - 一种tft阵列基板及其制造方法 - Google Patents

一种tft阵列基板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种薄膜晶体管TFT阵列基板,包括:衬底基板、形成于所述衬底基板上的TFT、栅线、数据线以及像素电极,其中,所述TFT阵列基板上除TFT区域以外的区域上,除所述栅线、数据线以及像素电极以外的结构的材料均为有机树脂。本发明还公开一种薄膜晶体管TFT阵列基板的制造方法,采用本发明能减少透过光线的损失,整体提高TFT阵列基板的透过率。

Description

一种TFT阵列基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及阵列基板技术领域,尤其涉及一种薄膜晶体管(Thin FilmTransistor,TFT)阵列基板及其制造方法。
背景技术
目前,TFT生产工艺中,栅绝缘层和钝化层普遍使用氮化硅(SiNx)材料,SiNx材料本身具有稳定性好、绝缘性好的优点。但是,使用SiNx材料作为栅绝缘层和钝化层的TFT阵列基板,TFT阵列基板的透过率只能保持在85%左右,随着SiNx用量的增加,TFT阵列基板应力急剧变大,导致透过率降低、以及基板形变变大;而且,凹凸不平的表面对后端的对盒工艺中的液晶取向(cellrubbing)工艺造成较大的影响,使得液晶取向紊乱,容易造成显示异常。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种TFT阵列基板及其制造方法,能减少透过光线的损失,提高TFT阵列基板的透过率。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供了一种薄膜晶体管TFT阵列基板,包括:衬底基板、形成于所述衬底基板上的TFT、栅线、数据线以及像素电极,其中,
所述TFT阵列基板上除TFT区域以外的区域上,除所述栅线、数据线以及像素电极以外的结构的材料均为有机树脂。
这里,所述TFT阵列基板还包括:栅绝缘层;其中,所述栅绝缘层包括:形成于所述TFT区域上的栅绝缘层;
所述TFT阵列基板还包括:位于所述TFT与所述像素电极之间的钝化层;
所述有机树脂形成的层具有平坦化的上表面;
所述衬底基板的折射率与所述有机树脂的折射率相同;
所述有机树脂包括主链上含有Si-C、或含有Si-O结构的非感光型有机树脂材料中一种或两种的组合;
其中,所述TFT包括:栅电极、形成于所述栅电极上的栅绝缘层、以及形成于所述栅绝缘层上的有源层、源信号电极和漏信号电极;或者,
源信号电极、漏信号电极和有源层,以及形成于所述源信号电极、漏信号电极和所述有源层上的栅绝缘层,形成于所述栅绝缘层上的栅电极。
本发明还提供了一种上述薄膜晶体管TFT阵列基板的制造方法,该方法包括:
在衬底基板上形成TFT、栅线、数据线以及像素电极,其中,
在所述TFT阵列基板上除TFT区域以外的区域上,除所述栅线、数据线以及像素电极以外的结构均采用有机树脂形成。
这里,所述在衬底基板上形成TFT的步骤中,包括对所述衬底基板上所述TFT以外的区域上的栅绝缘层进行刻蚀的步骤;以及在所述栅绝缘层被刻蚀掉的区域上形成有机树脂层的步骤;
所述在衬底基板上形成TFT之后以及在形成所述像素电极之前,所述方法还包括:形成钝化层;其中,
所述在所述栅绝缘层被刻蚀掉的区域上形成有机树脂层,为:
采用有机树脂形成所述钝化层,所述钝化层覆盖所述TFT区域以及所述TFT区域以外的区域;或者,
在具有所述TFT的衬底基板上形成所述钝化层,对所述TFT以外的区域上的被刻蚀掉的栅绝缘层上的钝化层进行刻蚀,在所述钝化层被刻蚀掉的区域上形成所述有机树脂层,所述钝化层包括所述有机树脂层。
其中,所述在衬底基板上形成TFT,包括:
在衬底基板上形成栅电极;
在具有所述栅电极的衬底基板上形成所述栅绝缘层;
在所述栅绝缘层上形成有源层以及源信号电极、漏信号电极;或者,
在衬底基板上形成源信号电极、漏信号电极和有源层;
在具有所述源信号电极、漏信号电极和所述有源层的衬底基板上形成所述栅绝缘层;
在所述栅绝缘层上形成所述栅电极。
所述在所述栅绝缘层上形成有源层以及源信号电极、漏信号电极,为:在一次掩膜版构图工艺中,通过半色调工艺形成所述有源层以及所述源信号电极、漏信号电极。
所述采用有机树脂形成所述钝化层,所述钝化层覆盖所述TFT区域以及所述TFT区域以外的区域,所述钝化层包括所述有机树脂层中的所述钝化层、以及所述像素电极是在一次掩膜版构图工艺中,通过半色调工艺和分层剥离工艺形成的。
本发明所提供的TFT LCD阵列基板及其制造方法,具有以下的优点和特点:
本发明中采用有机树脂作为平坦化材料,如此,一方面,由于有机树脂为高透过率、应力低、平坦化、均匀性好的材料,可有效减小TFT LCD阵列基板的形变量、以及防止像素层搭接时出现断裂;另一方面,由于本发明所选用的非感光型有机树脂材料的折射率与阵列基板的折射率基本一致,可有效减少投射光线的损失,提高TFT阵列基板的透过率。
附图说明
图1为本发明薄膜晶体管TFT阵列基板的TFT结构截面示意图;
图2至图7为本发明薄膜晶体管TFT阵列基板制造过程中TFT结构的截面示意图。
附图标记说明
1、基板,2、栅电极,3、栅绝缘层,4、有源层,5、源漏信号电极层,5a、源信号电极,5b,漏信号电极,6、光刻胶,7、沟道,8、钝化层,9、过孔,10、像素电极。
具体实施方式
由于在使用有机树脂后会使TFT整体变得平坦,可使cell rubbing工艺更加容易控制,而且有机树脂的折射率与基板的折射率基本一致,因此,本发明采用的有机树脂既可作为平坦化材料、又可以提高TFT阵列基板的透过率。
一种薄膜晶体管TFT阵列基板,包括:衬底基板、形成于所述衬底基板上的TFT、栅线、数据线以及像素电极,其中,所述TFT阵列基板上除TFT区域以外的区域上,除所述栅线、数据线以及像素电极以外的结构均采用有机树脂形成。
这里,所述薄膜晶体管TFT阵列基板还包括:栅绝缘层;其中,所述栅绝缘层包括:形成于所述TFT区域上的栅绝缘层;
所述薄膜晶体管TFT阵列基板还可能包括:位于所述TFT与所述像素电极之间的钝化层;形成所述钝化层的材料可以为有机树脂,也可以为有机树脂和其他材料的混合材料。
在薄膜晶体管TFT阵列基板上,有由栅线和数据线交叉定义形成的多个像素单元,每个像素单元内都包括TFT和像素电极,因此,上述的“所述TFT阵列基板上除TFT区域以外的区域上,除所述栅线、数据线以及像素电极以外的结构均采用有机树脂形成”是指,在每个像素单元内(即每个由栅线和数据线围成的单元区域内,不包含栅线和数据线),除TFT结构和像素电极结构以外的结构均采用有机树脂形成。
通常,TFT结构包括栅电极、栅绝缘层、有源层、源信号电极和漏信号电极,其中所述栅电极、有源层、源信号电极和漏信号电极一般都形成在TFT区域内,而不是覆盖像素单元的所有区域,而在现有技术中栅绝缘层通常覆盖TFT区域以及像素电极对应的区域;而本实施例中,在像素单元内,所述栅绝缘层是不覆盖像素电极对应的区域的,这一特征优选可通过如下方式实现:
在形成所述栅绝缘层时,先形成覆盖TFT区域和像素电极区域(所述像素电极区域即为图1中的现实区域)的栅绝缘层材料,在后续的步骤中再将所述像素电极区域对应的栅绝缘层材料刻蚀掉;或者,在形成栅绝缘层时,利用掩膜构图工艺只在TFT区域上形成栅绝缘层材料,在像素电极区域不形成栅绝缘层材料,从而形成所需要的栅绝缘层的图案。
这里,所述有机树脂形成的层具有平坦化的上表面;
所述衬底基板的折射率与所述有机树脂的折射率相同;
所述有机树脂包括主链上含有Si-C、或含有Si-O结构的非感光型有机树脂材料中一种或两种的组合;
所述TFT包括:栅电极、形成于所述栅电极上的栅绝缘层、以及形成于所述栅绝缘层上的有源层、源信号电极和漏信号电极;或者,
所述TFT为顶栅结构,即包括:源信号电极、漏信号电极和有源层,以及形成于所述源信号电极、漏信号电极和所述有源层上的栅绝缘层,形成于所述栅绝缘层上的栅电极。
上述方案中,有机树脂材料为高透过率、应力低、平坦化、均匀性好的材料,可有效减小TFT阵列基板的形变量、以及防止像素层搭接时出现断裂;另一方面,由于本发明所选用的非感光型有机树脂材料的折射率与阵列基板的折射率基本一致,可有效减少投射光线的损失,提高TFT阵列基板的透过率。
图1为本发明薄膜晶体管TFT阵列基板的TFT结构截面示意图,所述薄膜晶体管TFT阵列基板上还包括栅线和数据线,在本图中仅给出了TFT结构的截面以及像素电极区域的截面,未示出栅线和数据线。
所述薄膜晶体管TFT阵列基板包括:
衬底基板1、形成于所述衬底基板上的TFT、栅线、数据线(栅线和数据线未示出)以及像素电极10,其中,所述TFT阵列基板上除TFT区域以外的区域上,除所述像素电极、栅线以及数据线以外的结构的材料均为有机树脂。
其中,所述TFT包括:栅电极2、形成于所述栅电极2上的栅绝缘层3、形成于所述栅绝缘层3上的有源层4、源漏信号电极层5、形成于源漏信号电极层5上的沟道7,所述沟道7在所述有源层4上方截断源漏信号电极层5,将所述断源漏信号电极层5分成:源信号电极5a、漏信号电极5b;
结合以上所述,所述薄膜晶体管FTF阵列基板的具体结构,包括:
衬底基板1,形成于所述衬底基板1上的栅电极2;形成于具有所述栅电极2的衬底基板上的栅绝缘层3;形成于所述栅绝缘层3上的有源层4和源漏信号电极层5;形成于所述源漏信号电极层5上的沟道7,所述沟道7在有源层4上方截断源漏信号电极层,并将源漏信号电极层5截断成源信号电极5a和漏信号电极5b;形成于在上述已形成栅电极2、栅绝缘层3、有源层4、源信号电极5a、漏信号电极5b以及沟道7的衬底基板上的钝化层6;形成于钝化层6上的过孔9和像素电极10,所述像素电极10通过过孔9与漏信号电极5b连接。
这里,所述钝化层6覆盖所述TFT区域以及所述TFT区域以外的区域,且本实施例所述钝化层采用的材料为有机树脂。
其中,所述有机树脂包括主链上含有Si-C、或含有Si-O结构的非感光型有机树脂材料中一种或两种的组合;
所述栅绝缘层可以为氮化硅(SiNx)材料;
所述像素层为透明导电材料;
所述透明导电材料为纳米铟锡金属氧化物、铟锌金属氧化物或氧化铟锡材料。
本发明采用主链上含有Si-C、或含有Si-O结构的非感光型有机树脂材料作为钝化层,代替传统的氮化硅(SiNx)材料,如此,一方面,由于本发明采用的有机树脂材料的折射率与基板折射率基本相同,当光线从图1所示的基板显示区域下方入射时,经过两层透射率基本一致的薄膜,即:光线经过基板和有机树脂层时,不会引起光线的折射和反射,且像素层很薄,对光线的影响很小,因此可实现透过率的最大化,有效减少投射光线的损失,提高TFT阵列基板的透过率,透过率最大可达到93%;另一方面,本发明采用的有机树脂材料具有应力低、平坦化好、均匀性好的优点,可有效减小TFT阵列基板的形变量,并能防止像素层搭接时出现断裂。
本发明还提供了图1所示薄膜晶体管TFT阵列基板的制造方法,具体实现步骤包括:
步骤一:在衬底基板1上沉积栅电极2;
步骤二:在具有所述栅电极2的衬底基板上沉积栅绝缘层3;
步骤三:在所述栅绝缘层3上依次沉积有源层4、源漏信号电极层5,如图2所示;在图2所示的源漏信号电极层5上涂覆光刻胶6,如图3所示;在图3所示的结构中进行曝光、显影,去除掉所述源漏信号电极层5两端部分光刻胶6,露出两端部分源漏信号电极层5,以及去除掉沟道7处的部分光刻胶,如图4所示;
步骤四:将露出的源漏信号电极层5、以及所述露出的源漏信号电极层5处的对应的有源层4、栅绝缘层3刻蚀掉,直至露出两端的部分衬底基板1,如图5所示;
步骤五:将源漏信号电极层5上的光刻胶6剥离,并在所述源漏信号电极层5上刻蚀出沟道7,使所述沟道7在所述有源层4上截断源漏信号电极层5,将源漏信号电极层5分为:源信号电极5a、漏信号电极5b,且露出部分有源层4,如图6所示;
值得注意的是,步骤三至步骤五还可以为:
在所述栅绝缘层3涂覆光刻胶6,并进行曝光、显影,去除掉所述栅绝缘层3两端部分光刻胶6,露出两端部分栅绝缘层3,将露出的栅绝缘层3刻蚀掉;上述过程即为:对所述衬底基板1上所述TFT以外的区域上的栅绝缘层3的进行刻蚀;
将所述栅绝缘层3上的光刻胶6剥离,在所述栅绝缘层3上沉积有源层4、源漏信号电极层5;
在所述源漏信号电极层5上刻蚀出沟道7,使所述沟道7在所述有源层4上截断源漏信号电极层5,将源漏信号电极层5分为:源信号电极5a、漏信号电极5b,且露出部分有源层4;
步骤六:在具有所述源信号电极5a、漏信号电极层5b、沟道7、有源层4、栅绝缘层3以及栅电极2的衬底基板上沉积钝化层8,如图7所示;
步骤七:在需要制造过孔的位置进行曝光、显影以及刻蚀,在钝化层8上刻蚀出过孔9;
步骤八:在所述钝化层8上沉积像素电极10,所述像素电极10通过所述过孔9与漏信号电极5b连接,如图1所示。
其中,形成有源层4以及源信号电极5a、漏信号电极5b的步骤是在一次掩膜版构图工艺中,通过半色调(Half tone)工艺形成所述有源层4以及所述源信号电极5a、漏信号电极5b;
形成所述钝化层8以及所述像素电极10的步骤是在一次掩膜版构图工艺中,通过半色调工艺和分层剥离(Lift off)工艺形成的;
这里,所述TFT为非顶栅结构的TFT,由于具有顶栅结构的TFT的TFT阵列基板的制造方法与上述过程基本一致,因此,此处不在赘述,上述制造方法仅为解释本发明TFT阵列基板的制造过程,并非用于限制本发明TFT阵列基板的制造方法。
这里,值得注意的是,所述钝化层可以直接为有机树脂,也可以采用有机树脂与其他材料的混合材料,但是,所述钝化层中的有机树脂需全部覆盖图1所示的显示区域,从而达到提高TFT阵列基板的透过率的目的,而非显示区域的钝化层可以采用有机树脂、也可以采用除有机树脂以为的材料。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种薄膜晶体管TFT阵列基板的制造方法,其特征在于,该方法包括:
在衬底基板上形成TFT、栅线、数据线以及像素电极,其中,
在所述TFT阵列基板上除TFT区域以外的区域上,除所述栅线、数据线以及像素电极以外的结构均采用有机树脂形成。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所述在衬底基板上形成TFT的步骤中,包括对所述衬底基板上所述TFT以外的区域上的栅绝缘层进行刻蚀的步骤;以及在所述栅绝缘层被刻蚀掉的区域上形成有机树脂层的步骤。
3.根据权利要求2所述的制造方法,其特征在于,所述在衬底基板上形成TFT之后以及在形成所述像素电极之前,所述方法还包括:形成钝化层;其中,
所述在所述栅绝缘层被刻蚀掉的区域上形成有机树脂层,为:
采用有机树脂形成所述钝化层,所述钝化层覆盖所述TFT区域以及所述TFT区域以外的区域;或者,
在具有所述TFT的衬底基板上形成所述钝化层,对所述TFT以外的区域上的被刻蚀掉的栅绝缘层上的钝化层进行刻蚀,在所述钝化层被刻蚀掉的区域上形成所述有机树脂层,所述钝化层包括所述有机树脂层。
4.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所述有机树脂形成的层具有平坦化的上表面。
5.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所述在衬底基板上形成TFT,包括:
在衬底基板上形成栅电极;
在具有所述栅电极的衬底基板上形成所述栅绝缘层;
在所述栅绝缘层上形成有源层以及源信号电极、漏信号电极;或者,
在衬底基板上形成源信号电极、漏信号电极和有源层;
在具有所述源信号电极、漏信号电极和所述有源层的衬底基板上形成所述栅绝缘层;
在所述栅绝缘层上形成所述栅电极。
6.根据权利要求5所述的制造方法,其特征在于,所述在所述栅绝缘层上形成有源层以及源信号电极、漏信号电极,为:在一次掩膜版构图工艺中,通过半色调工艺形成所述有源层以及所述源信号电极、漏信号电极。
7.根据权利要求3所述的制造方法,其特征在于,所述采用有机树脂形成所述钝化层,所述钝化层覆盖所述TFT区域以及所述TFT区域以外的区域,所述钝化层包括所述有机树脂层中的所述钝化层、以及所述像素电极是在一次掩膜版构图工艺中,通过半色调工艺和分层剥离工艺形成的。
8.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所述衬底基板的折射率与所述有机树脂的折射率相同。
9.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所述有机树脂包括主链上含有Si-C、或含有Si-O结构的非感光型有机树脂材料中一种或两种的组合。
10.一种薄膜晶体管TFT阵列基板,包括:衬底基板、形成于所述衬底基板上的TFT、栅线、数据线以及像素电极,其中,
所述TFT阵列基板上除TFT区域以外的区域上,除所述栅线、数据线以及像素电极以外的结构的材料均为有机树脂。
11.根据权利要求10所述的薄膜晶体管TFT阵列基板,其特征在于,所述TFT阵列基板还包括:栅绝缘层;其中,所述栅绝缘层包括:形成于所述TFT区域上的栅绝缘层。
12.根据权利要求10所述的薄膜晶体管TFT阵列基板,其特征在于,所述TFT阵列基板还包括:位于所述TFT与所述像素电极之间的钝化层。
13.根据权利要求10所述的薄膜晶体管TFT阵列基板,其特征在于,所述有机树脂形成的层具有平坦化的上表面。
14.根据权利要求10所述的薄膜晶体管TFT阵列基板,其特征在于,所述衬底基板的折射率与所述有机树脂的折射率相同。
15.根据权利要求10所述的薄膜晶体管TFT阵列基板,其特征在于,所述有机树脂包括主链上含有Si-C、或含有Si-O结构的非感光型有机树脂材料中一种或两种的组合。
16.根据权利要求10所述的薄膜晶体管TFT阵列基板,其特征在于,所述TFT包括:栅电极、形成于所述栅电极上的栅绝缘层、以及形成于所述栅绝缘层上的有源层、源信号电极和漏信号电极;或者,
源信号电极、漏信号电极和有源层,以及形成于所述源信号电极、漏信号电极和所述有源层上的栅绝缘层,形成于所述栅绝缘层上的栅电极。
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