CN102709235A - 阵列基板及其制造方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阵列基板及其制造方法、显示装置，所述制造方法包括：在基板上形成透明导电薄膜和栅金属薄膜，通过构图工艺形成第一层像素电极、栅线和栅电极的图形；形成栅绝缘层和有源层，通过构图工艺形成有源层的图形；形成绝缘层，通过构图工艺形成保护层和阻挡层的图形，所述阻挡层位于所述有源层的沟道区域上方；形成透明导电薄膜和源漏金属薄膜，通过构图工艺形成第二层像素电极、源漏电极和数据线的图形。本发明采用四次构图工艺实现阵列基板的制造，能够缩短生产时间，提高生产效率，降低生产成本。

Description

阵列基板及其制造方法、显示装置
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及其制造方法、显示装置。
背景技术
平板显示器是目前主流的显示器，其包括有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)、薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)等。TFT-LCD具有体积小、功耗低、无辐射等特点，在当前的平板显示器市场中占据了主导地位。根据驱动液晶的电场方向，TFT-LCD分为垂直电场型和水平电场型。而垂直电场型包括扭转向列(TN)TFT-LCD，水平电场型包括边缘场效应(FFS)TFT-LCD、共平面场效应(IPS)TFT-LCD。FFS型TFT-LCD具有宽视角、高开口率等优点，在液晶显示领域得到了广泛的应用。
在薄膜晶体管的制作工艺中，在一些情况下，为了防止在形成源漏电极时对有源层的过刻，需要在有源层上沉积一层刻蚀阻挡层，这需要一次额外的光刻工艺形成刻蚀阻挡层，例如，对于底栅型TFT，一般需要五次构图工艺完成制造，工艺复杂，制造时间较长，制造成本也较高。
另外，液晶显示器的尺寸在不断增大，驱动电路的频率在不断提高，由于非晶硅薄膜晶体管的迁移率一般在0.5cm2/VS左右，而液晶显示器尺寸超过80in时，驱动频率超过120Hz，需要1cm2/VS以上的迁移率，现有的非晶硅薄膜晶体管迁移率很难满足需求。金属氧化物薄膜晶体管的迁移率高、均一性好、透明，可以更好地满足大尺寸液晶显示器和有源有机电致发光的需求，因此高性能金属氧化物薄膜晶体管备受人们的关注，已成为最近的研究热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种阵列基板及其制造方法、显示装置，采用四次构图工艺实现阵列基板的制造，从而缩短生产时间，提高生产效率，降低生产成本。
为了实现上述目的，本发明提供一种阵列基板的制造方法，包括：
步骤1、形成第一层像素电极、栅线和栅电极的图形；
步骤2、形成有源层的图形；
步骤3、形成保护层和阻挡层的图形；
步骤4、形成第二层像素电极、源漏电极和数据线的图形
上述的制造方法，其中：
所述步骤1包括：在基板上形成透明导电薄膜和栅金属薄膜，通过构图工艺形成第一层像素电极、栅线和栅电极的图形；
所述步骤2包括：形成栅绝缘层和有源层，通过构图工艺形成有源层的图形；
所述步骤3包括：形成绝缘层，通过构图工艺形成保护层和阻挡层的图形，所述阻挡层位于所述有源层的沟道区域上方；
所述步骤4包括：形成透明导电薄膜和源漏金属薄膜，通过构图工艺形成第二层像素电极、源漏电极和数据线的图形。
上述的制造方法，其中，所述有源层的材料为金属氧化物。
为了实现上述目的，本发明还提供一种阵列基板，包括：
形成在基板上的第一层像素电极、栅线和栅电极；
形成在第一层像素电极、栅线和栅电极上的栅绝缘层；
形成在栅绝缘层上的有源层和保护层，以及形成在有源层的沟道区域上方的阻挡层；
形成在有源层上方的源漏电极和数据线，以及形成在保护层上的第二层像素电极。
上述的阵列基板，其中，所述有源层的材料为金属氧化物。
为了实现上述目的，本发明还提供一种显示装置，其中，包括上述的阵列基板。
从以上所述可以看出，本发明提供的上述技术方案，在制造FFS型TFT的过程中，将刻蚀阻挡层与保护层利用一次构图工艺完成，这样通过四次构图工艺就能实现阵列基板的制造，从而缩短了生产时间，提高了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例的阵列基板的截面图；
图2为本发明实施例的阵列基板的制造方法流程图；
图3为本发明实施例在沉积透明导电薄膜和栅金属薄膜后的截面图；
图4为本发明实施例在第一次构图工艺中经过灰色调或半色调掩模板曝光显影后的截面图；
图5为本发明实施例在完成第一次构图工艺后的截面图；
图6为本发明实施例在完成第二次构图工艺后的截面图；
图7为本发明实施例在完成第三次构图工艺后的截面图；
图8为本发明实施例在沉积透明导电薄膜和源漏金属薄膜后的截面图；
图9为本发明实施例在第四次构图工艺中经过灰色调或半色调掩模板曝光显影后的截面图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
图1为本发明实施例的阵列基板的截面图，参照图1，该阵列基板包括：
形成在基板1上的第一层像素电极2、栅线(图中未示出)和栅电极3和；
形成在第一层像素电极2、栅线和栅电极3上的栅绝缘层4；
形成在栅绝缘层4上的有源层5和保护层6，以及形成在有源层5的沟道区域上方的阻挡层7；
形成在有源层5上方的源漏电极9和数据线(图中未示出)，以及形成在保护层6上的第二层像素电极8。
形成上述阵列基板各层图形的方法可以为先进行金属的沉积，然后采用包括掩膜、刻蚀等的构图工艺来实现，还可以为不进行金属的沉积而直接进行丝网印刷、打印等常用构图工艺来实现。本领域技术人员可以根据具体的需求进行选择。
金属氧化物薄膜晶体管的迁移率高、均一性好、透明，可以更好地满足大尺寸液晶显示器和有源有机电致发光的需求。因此，作为一个优选方案，本发明实施例的上述阵列基板中的所述有源层5的材料为金属氧化物，例如，IGZO、IZO、ZnO等。通过将金属氧化物的高迁移率与FFS型宽视角结合在一起，使得该阵列基板能够在大尺寸TFT-LCD中得到广泛的应用，并同时具备高开口率、高迁移率和宽视角等优点。
另外，对于此种结构的阵列基板，可以将保护层6与阻挡层7合为一张掩膜板(Mask)来完成，这样通过四次构图工艺就能实现阵列基板的制造，如此，能够简化阵列基板的制造工艺，降低生产成本。
图2为本发明实施例的阵列基板的制造方法流程图，参照图2，该制造方法包括如下步骤：
步骤100：在基板上依次沉积透明导电薄膜和栅金属薄膜，通过第一次构图工艺形成第一层像素电极、栅线和栅电极的图形；
首先提供一基板，所述基板可以选用玻璃基板或者石英基板；然后，如图3所示，采用溅射、热蒸发或其它成膜方法在基板上依次沉积厚度为30-50nm的透明导电薄膜21和厚度为200-400nm的金属层31，所述透明导电薄膜可以为氧化铟锡、氧化锌锡等，金属层31可以是Cu、Al、Mo、Ti等，所述透明导电薄膜21用于形成所述第一层像素电极，所述金属层31用于形成所述栅线和所述栅电极；最后，如图5所示，通过第一次构图工艺形成第一层像素电极、栅线和栅电极的图形。
步骤200：在完成步骤100的基板上依次沉积栅绝缘层和有源层，通过第二次构图工艺形成有源层的图形；
首先，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或磁控溅射方法，在完成步骤100的基板上依次沉积厚度为30nm-80nm的栅绝缘层和厚度为20nm-50nm的有源层，其中，栅绝缘层可以选用氧化物或者氮化物，有源层的材料优选为金属氧化物，所述金属氧化物可以为IGZO、ZnO或IZO等；然后，如图6所示，通过第二次构图工艺形成有源层的图形。
步骤300：在完成步骤200的基板上沉积绝缘层，通过第三次构图工艺形成保护层和阻挡层的图形，所述阻挡层位于所述有源层的沟道区域上方；
首先，采用PECVD或磁控溅射方法，在完成步骤200的基板上沉积厚度为100nm-200nm的绝缘层，其中，绝缘层可以选用氧化物或者氮化物；然后，如图7所示，通过第三次构图工艺形成保护层和阻挡层的图形。
步骤400：在完成步骤300的基板上依次沉积透明导电薄膜和源漏金属薄膜，通过第四次构图工艺形成第二层像素电极、源漏电极和数据线的图形。
首先，如图8所示，采用溅射、热蒸发或其它成膜方法在完成步骤300的基板上依次沉积厚度为30-50nm的透明导电薄膜和厚度为200-400nm的金属层，所述透明导电薄膜可以为氧化铟锡、氧化锌锡等，金属层可以是Cu、Al、Mo、Ti等，所述透明导电薄膜用于形成所述第二层像素电极，所述金属层用于形成所述数据线和所述源漏电极；然后，如图1所示，通过第四次构图工艺形成第二层像素电极、源漏电极和数据线的图形。
以下给出上述制造方法中构图工艺的详细流程。
在步骤100中，所述通过第一次构图工艺形成第一层像素电极、栅线和栅电极的图形，具体包括：
步骤S11：在栅金属薄膜上涂敷一层光刻胶10；
步骤S12：采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶完全保留区域，其中，光刻胶完全保留区域对应栅线和栅电极的图形所在区域，光刻胶部分保留区域对应第一层像素电极的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应上述图形以外的区域；
步骤S13：进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度变薄，光刻胶完全保留区域的光刻胶厚度保持不变；
显影得到的图形如图4所示，图中，WP为光刻胶未保留区域，HP为光刻胶部分保留区域，NP为光刻胶完全保留区域。
步骤S14：刻蚀掉光刻胶未保留区域的栅金属薄膜和透明导电薄膜，形成栅线和栅电极的图形；
步骤S15：通过灰化工艺去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留光刻胶完全保留区域的光刻胶；
步骤S16：刻蚀掉光刻胶部分保留区域的栅金属薄膜，形成第一层像素电极的图形；
步骤S17：去除剩余的光刻胶。
在步骤200中，所述通过第二次构图工艺形成有源层的图形，具体包括：
步骤S21：在有源层上涂敷一层光刻胶；
步骤S22：采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域，其中，光刻胶保留区域对应有源层的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应上述图形以外的区域；
步骤S23：进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；
步骤S24：刻蚀掉光刻胶未保留区域的有源层，形成有源层的图形；
步骤S25：去除剩余的光刻胶。
在步骤300中，所述通过第三次构图工艺形成保护层和阻挡层的图形，具体包括：
步骤S31：在绝缘层上涂敷一层光刻胶；
步骤S32：采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域，其中，光刻胶保留区域对应保护层和阻挡层的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应上述图形以外的区域；
步骤S33：进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；
步骤S34：刻蚀掉光刻胶未保留区域的绝缘层，形成保护层和阻挡层的图形；
步骤S35：去除剩余的光刻胶。
通过第三次构图工艺，形成了TFT沟道过孔，用于源漏电极与有源层的电性连接。另外，在第三次构图工艺中，还可同时形成栅线外接过孔。
在步骤400中，所述通过第四次构图工艺形成第二层像素电极、源漏电极和数据线的图形，具体包括：
步骤S41：在源漏金属薄膜上涂敷一层光刻胶11；
步骤S42：采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶完全保留区域，其中，光刻胶完全保留区域对应源漏电极和数据线的图形所在区域，光刻胶部分保留区域对应第二层像素电极的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应上述图形以外的区域；
步骤S43：进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度变薄，光刻胶完全保留区域的光刻胶厚度保持不变；
显影得到的图形如图9所示，图中，WP为光刻胶未保留区域，HP为光刻胶部分保留区域，NP为光刻胶完全保留区域。
步骤S44：刻蚀掉光刻胶未保留区域的源漏金属薄膜和透明导电薄膜，形成源漏电极和数据线的图形；
步骤S45：通过灰化工艺去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留光刻胶完全保留区域的光刻胶；
步骤S46：刻蚀掉光刻胶部分保留区域的源漏金属薄膜，形成第二层像素电极的图形；
步骤S47：去除剩余的光刻胶。
上述构图工艺中，光刻胶的形成是以涂敷的方式为例，当然也可以采用沉积等方式形成光刻胶。
本发明实施例还提供一种显示装置，其特征在于，包括：彩膜基板；接合于所述彩膜基板的薄膜晶体管阵列基板；夹设于所述彩膜基板和所述薄膜晶体管阵列基板之间的液晶层。所述薄膜晶体管阵列基板包括：
形成在基板上的第一层像素电极、栅线和栅电极；
形成在栅线、栅电极和第一层像素电极上的栅绝缘层；
形成在栅绝缘层上的有源层和保护层，以及形成在有源层的沟道区域上方的阻挡层；
形成在有源层上方的源漏电极和数据线，以及形成在保护层上的第二层像素电极。
优选地，所述有源层的材料为金属氧化物。
需要说明的是，上述显示装置可以为液晶显示面板、液晶显示器、液晶电视、AMOLED显示面板、AMOLED显示器等，在此不对其进行限制。
综上所述，本发明实施例提供的上述技术方案，在制造FFS型TFT的过程中，将刻蚀阻挡层与保护层利用一次构图工艺完成，这样通过四次构图工艺就能实现阵列基板的制造，从而缩短了生产时间，提高了生产效率，降低了生产成本。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种阵列基板的制造方法，其特征在于，包括：
步骤1、形成第一层像素电极、栅线和栅电极的图形；
步骤2、形成有源层的图形；
步骤3、形成保护层和阻挡层的图形；
步骤4、形成第二层像素电极、源漏电极和数据线的图形。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：
所述步骤1包括：在基板上形成透明导电薄膜和栅金属薄膜，通过构图工艺形成第一层像素电极、栅线和栅电极的图形；
所述步骤2包括：形成栅绝缘层和有源层，通过构图工艺形成有源层的图形；
所述步骤3包括：形成绝缘层，通过构图工艺形成保护层和阻挡层的图形，所述阻挡层位于所述有源层的沟道区域上方；
所述步骤4包括：形成透明导电薄膜和源漏金属薄膜，通过构图工艺形成第二层像素电极、源漏电极和数据线的图形。
3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述通过构图工艺形成第一层像素电极、栅线和栅电极的图形，包括：
在栅金属薄膜上形成一层光刻胶；
采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶完全保留区域，其中，光刻胶完全保留区域对应栅线和栅电极的图形所在区域，光刻胶部分保留区域对应第一层像素电极的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应上述图形以外的区域；
进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度变薄，光刻胶完全保留区域的光刻胶厚度保持不变；
去除光刻胶未保留区域的栅金属薄膜和透明导电薄膜，形成栅线和栅电极的图形；
通过灰化工艺去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留光刻胶完全保留区域的光刻胶；
去除光刻胶部分保留区域的栅金属薄膜，形成第一层像素电极的图形；
去除剩余的光刻胶。
4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述通过构图工艺形成有源层的图形，包括：
在有源层上形成一层光刻胶；
采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域，其中，光刻胶保留区域对应有源层的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应上述图形以外的区域；
进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；
去除光刻胶未保留区域的有源层，形成有源层的图形；
去除剩余的光刻胶。
5.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述通过构图工艺形成保护层和阻挡层的图形，包括：
在绝缘层上形成一层光刻胶；
采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶保留区域和光刻胶未保留区域，其中，光刻胶保留区域对应保护层和阻挡层的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应上述图形以外的区域；
进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；
去除光刻胶未保留区域的绝缘层，形成保护层和阻挡层的图形；
去除剩余的光刻胶。
6.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述通过构图工艺形成第二层像素电极、源漏电极和数据线的图形，包括：
在源漏金属薄膜上形成一层光刻胶；
采用灰色调或半色调掩模板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶完全保留区域，其中，光刻胶保留区域对应源漏电极和数据线的图形所在区域，光刻胶部分保留区域对应第二层像素电极的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应上述图形以外的区域；
进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶部分保留区域的光刻胶厚度变薄，光刻胶完全保留区域的光刻胶厚度保持不变；
去除光刻胶未保留区域的源漏金属薄膜和透明导电薄膜，形成源漏电极和数据线的图形；
通过灰化工艺去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，保留光刻胶完全保留区域的光刻胶；
去除光刻胶部分保留区域的源漏金属薄膜，形成第二层像素电极的图形；
去除剩余的光刻胶。
7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：
所述有源层的材料为金属氧化物。
8.一种阵列基板，其特征在于，包括：
形成在基板上的第一层像素电极、栅线和栅电极；
形成在第一层像素电极、栅线和栅电极上的栅绝缘层；
形成在栅绝缘层上的有源层和保护层，以及形成在有源层的沟道区域上方的阻挡层；
形成在有源层上方的源漏电极和数据线，以及形成在保护层上的第二层像素电极。
9.如权利要求8所述的阵列基板，其特征在于：
所述有源层的材料为金属氧化物。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的阵列基板。
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