專利名稱：一種tft lcd陣列基板結構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD),尤其涉及薄膜晶體管液 晶顯示器陣列基板結構及其制造方法。
背景技術：
在平板顯示技術中，TFT-LCD具有功耗低、制造成本相對較低、和無輻 射的特點，因此在平板顯示器市場占據(jù)了主導地位。TFT-LCD器件是由陣列 玻璃基板和彩膜玻璃基板對盒而形成的。如圖1、圖la和圖lb所示，是目 前主流的非晶硅TFT (薄膜晶體管)結構單一像素俯視圖及其A-A和B-B部 位的截面示意圖。它是采用背溝道腐蝕的底^B吉構。如圖1、圖la和圖lb 所示，該陣列結構包括 一組柵電極掃描線1和與之垂直的一組數(shù)據(jù)掃描線 5，相鄰的柵電極掃描線和數(shù)據(jù)掃描線定義了像素區(qū)域。每一個像素包含有一 個TFT開關器件、像素電極lO和部分公共電極ll。 TFT器件由柵電極2、柵 電極絕緣層4、半導體有源層3、以及源電極6和漏電極7組成，如圖lb。 鈍化層8覆蓋在上述各部分上，并在漏電極7上方形成過鈍化層過孔9。像 素電極10通過鈍化層的過孔9與TFT的漏電極7相連接。像素電極10 —部 分和柵電極掃描線1 一起形成存儲電容13。為了進一步降低對盒后像素里的 漏光，在像素平行于數(shù)據(jù)線的兩側形成擋光條12。此種TFT器件可以減低溝 道中的光致漏電流。擋光條使用和柵電極同一材料，在同一Mask (光刻)工 序中完成制作。
5-Mask (光刻)工藝是目前制作TFT的典型工藝技術。其主要工藝步驟 分為五步
1、形成柵電極及其引線；2、 形成柵電極絕緣層和非晶硅半導體層；
3、 形成源電極、漏電極及數(shù)據(jù)引線；
4、 形成鈍化保護層； 5、形成像素電極。
上述工藝中，每一步驟都包括薄膜沉積、曝光和圖案形成、以及腐蝕三 個主要工藝。如上所述的是一種典型的5-Mask技術。通過改變Mask設計和 工藝流程，也有其它的5-Mask工藝技術。由于柵電極的存在以及采用了像素 中央"H"型公共電極結構，所以開口率有所下降。并且傳統(tǒng)的TFT像素為矩 形結構，這就使得在一定的面積下，像素的利用率有限，像素數(shù)目受到制約。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種TFT LCD陣列基板 結構及其制造方法，通過使用六邊形蜂窩狀TFT-LCD基板結構，將數(shù)據(jù)線排 布于柵電極掃描線上充當源電極，取消了金屬柵電極，最大程度上增大了開 口率；使用非橫向排布的柵電極掃描線及公共電極為相鄰三像素公共組成結 構，可以充分利用基板空間，使得像素數(shù)目達到最大。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種TFT LCD陣列基板結構，包括
一基板；
一橫向折線型排布的柵電極掃描線，形成在所述基板之上； 一柵電極絕緣層，形成在所述柵電極掃描線及柵電極和基板之上； 一縱向折線型排布的數(shù)據(jù)掃描線，形成在所述柵電極絕緣層之上，且與 所述橫向折線型排布的柵電極掃描線共同定義一 多邊形的像素單元；
一薄膜晶體管，形成在所述柵電極掃描線和數(shù)據(jù)掃描線的重疊排布處，
數(shù)據(jù)掃描線充當源電極；
一鈍化層，形成在所述柵電極絕緣層、數(shù)據(jù)掃描線及薄膜晶體管之上， 并在所述薄膜晶體管的漏電極之上形成鈍化層過孔或溝槽；
一像素電極，形成在所述鈍化層上，并通過所述鈍化層過孔或溝槽與所 述薄膜晶體管的漏電極連接。
上述方案中，進一步包括一橫向折線型的公共電極形成在基板上，位于 所述多邊形的像素單元的一側，與所述橫向折線型排布的柵電極掃描線呈相 對狀態(tài)。進一步所述像素電極一部分位于公共電極之上，形成存儲電容。進 一步所述的多邊形的像素單元具體為六邊形的像素單元。所述^^電極掃描線、 數(shù)據(jù)掃描線、薄膜晶體管的漏電極或公共電極為鋁、鉻、鵠、鉭、鈦、鉬及 鋁鎳等之一或任意組合構成的單層或復合層結構。所述柵電極絕緣層的材料 為氮化硅、二氧化硅或氧化鋁等。所述像素電極的材料為氧化銦錫、氧化銦 鋅或氧化鋁鋅等。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種TFT LCD陣列基板結構的制造方法， 包括
步驟1，在基板上沉積金屬薄膜，通過光刻工藝和化學腐蝕工藝，形成 橫向折線型排布的柵電極掃描線；
步驟2,在完成步驟1的基板上連續(xù)沉積柵電極絕緣層薄膜和非晶硅薄 膜，通過光刻工藝和化學腐蝕工藝，在所述柵電極上形成有源層及其上方的 溝道；
步驟3，在完成步驟2的基板上沉積金屬薄膜，通過光刻工藝和化學腐 蝕工藝，形成縱向折線型排布的數(shù)據(jù)掃描線和漏電極，其中部分數(shù)據(jù)掃描線 和部分漏電極搭接在所述的有源層上，且縱向折線型排布的數(shù)據(jù)掃描線和步 驟1中形成的橫向折線型排布的柵電極掃描線共同定義一多邊形的像素單
元；
步驟4,在完成步驟3的基板上沉積鈍化層薄膜，通過光刻工藝和化學 腐蝕工藝，形成漏電極部分的鈍化層過孔；
步驟5，在完成步驟4的基板上沉積像素電極層，通過光刻工藝和化學 腐蝕工藝，形成像素電極，并形成像素電極和漏電極的連接。
上述制造方法中，所述步驟1中形成橫向折線型排布的柵電極掃描線的
同時，形成橫向折線型排布的公共電極，使橫向折線型排布的柵電極掃描線 和橫向折線型排布的公共電極分別位于所述多邊形像素單元的兩側。所述步
驟5中形成的像素電極一部分位于公共電極之上，形成存儲電容。所述步驟 3中定義一多邊形的像素單元具體為定義一六邊形的像素單元。
同現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用由柵電極掃描線、公共電極和數(shù)據(jù)掃描線 共同形成六邊形蜂窩狀像素結構。這樣設計的最大優(yōu)勢在于，將數(shù)據(jù)線排布 于柵電極掃描線上充當源電極，取消了金屬柵電極，能夠極大地增加開口率； 同時，本發(fā)明使用非橫向排布的柵電極掃描線及公共電極為相鄰三像素公共 組成結構，可以充分利用基板空間，使得像素數(shù)目達到最大。


圖1是現(xiàn)有技術中的TFT LCD器件在陣列基板上單一像素俯視圖； 圖la是圖1中A-A部分橫截面圖； 圖lb是圖1中B-B部分橫截面圖2是本發(fā)明的TFT LCD器件在陣列基板上單一像素俯視圖； 圖2a是圖2中C-C部分橫截面圖； 圖2b是圖2中D-D部分橫截面圖； 圖2c是圖2中E-E部分橫截面圖。
圖中標記1、柵電極掃描線；2、柵電極；3、有源層；4、柵電極絕緣 層；5、數(shù)據(jù)掃描線；6、源電極；7、漏電極；8、鈍化層；9、鈍化層過孔； 10、像素電極；11、公共電極；12、擋光條；13、存儲電容。
具體實施例方式
下面結合

和首選具體實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明 如圖2所示，本TFT-LCD的陣列基板上有一組橫向折線形柵電極掃描線
1、公共電極11和一組縱向折線形數(shù)據(jù)掃描線5。柵電極掃描線、公共電極 和數(shù)據(jù)掃描線共同定義了六邊形蜂窩狀像素結構。 一個像素包含有一個TFT 開關器件、像素電極10和部分公共電極11。如圖3a所示，TFT器件由柵電 極絕緣層4、半導體有源層3、以及數(shù)據(jù)掃描線5和漏電極7組成。像素電極 10通過鈍化層的過孔9與TFT的漏電極7相連接。以上部分與一種現(xiàn)有技術 的TFT像素結構相同。本發(fā)明的TFT-LCD像素結構不同之處在于，采用由柵 電極掃描線、公共電極和數(shù)據(jù)掃描線共同形成六邊形蜂窩狀像素結構。這樣 設計的最大優(yōu)勢在于，取消了金屬柵電極，使用數(shù)據(jù)掃描線充當源電極，極 大地增加了開口率。同時，使用非橫向排布的柵電極掃描線及公共電極為相 鄰三像素公共組成結構，可以充分利用基板空間，使得像素數(shù)目超過傳統(tǒng)矩 形像素設計數(shù)目從而達到最大。
如圖2所示，本發(fā)明的像素釆用由柵電極掃描線、公共電極和數(shù)據(jù)掃描 線共同形成六邊形蜂窩狀像素結構，公共電極11和柵電極掃描線1采用同種 金屬，在同一次光刻工藝中形成。圖2a至圖2c的橫截面圖可以進一步說明 本發(fā)明的TFT像素結構。比較圖2c和圖la,本發(fā)明的TFT像素結構與現(xiàn)有 技術中的像素在TFT開關器件處的不同點在于，沒有采用柵電極上構造源電 極和漏電極的結構，而是用排布與柵電極掃描線上的數(shù)據(jù)掃描線來充當源電 極。這樣的結構取消了傳統(tǒng)結構中的柵電極和源電極，獲得更大的開口率。
另外，上述實施例中，所述柵電極掃描線1、數(shù)據(jù)掃描線5、薄膜晶體 管的漏電極7和公共電極11材料可以為鋁、鉻、鵪、鉭、鈥、鉬及鋁鎳之一 或任意組合，結構可以為單層或復合層結構。所述柵電極掃描線1和公共電 極ll為在同一鍍膜、掩模光刻和化學腐蝕工藝中完成制作的相同材料部分。 柵電極絕緣層4材料為氮化硅或氧化鋁等。所述像素電極10材料可以氧化銦 錫、氧化銦鋅或氧化鋁鋅等。
上述像素結構是本發(fā)明的 一種典型結構，顯然可以進行各種形式的變 通，如僅僅將六邊形蜂巢結構變更為其它形式的多邊形結構等，只要是使用
數(shù)據(jù)線排布于柵電極掃描線上來充當源電極，也可以有其它形狀和圖案的像 素結構，符合本發(fā)明范圍。
本發(fā)明的TFT-LCD結構可以通過下面的方法制造
首先，使用磁控濺射方法，在玻璃基板上制備一層厚度在1000 '至7000 ' 的柵金屬薄膜。柵金屬材料通常可以采用鉬、鋁、鋁鎳合金、鉬鎢合金、鉻、 或銅等金屬。也可以使用上述幾種材料薄膜的組合結構。用柵電極掩模版通 過曝光工藝和化學刻蝕工藝，在玻璃基板的一定區(qū)域上形成柵電極掃描線1 和公共電極11圖案。
然后，利用化學汽相沉積法在陣列基板上連續(xù)沉積1000 '到6000 '的柵 電極絕緣層薄膜4和1000 '到6000 '的非晶硅薄膜(有源層3 )。柵電極絕緣 層材料通常是氮化硅，也可以使用氧化硅和氮氧化硅等。用有源層的掩模版 進行曝光后對非晶硅進行干法刻蝕，形成硅孤島。而柵金屬和非晶硅之間的 絕緣層起到阻擋刻蝕的作用。
接下來，采用和制備柵電極掃描線類似的方法，在陣列基板上沉積一層 類似于柵金屬的厚度在1000 '到7000 '金屬薄膜。通過源漏電極的掩模版在 一定區(qū)域形成數(shù)據(jù)掃描線5和漏電極7。其中數(shù)據(jù)掃描線和漏電極具有相同 的厚度和腐蝕后的坡度角。部分數(shù)據(jù)掃描線和漏電極分別與有源層的兩端相 接觸。
隨后，采用柵電極絕緣層以及有源層相類似的方法，在整個陣列基板上 沉積一層厚度在1000 '到6000 '的鈍化層8,其材料通常是氮化硅或二氧化 硅。此時柵電極掃描線1和公共電極11上面覆蓋柵電極絕緣層4和鈍化層8， 而數(shù)據(jù)掃描線5上面覆蓋有相同厚度的鈍化層8，通過鈍化層的掩模版，利 用曝光和刻蝕工藝形成漏電極部分的鈍化層過孔9，如圖2c所示。
最后，釆用柵電極絕緣層以及有源層相類似的方法，在整個玻璃基板上 沉積一層像素電極層，使用透明電極的掩模版，通過相同的工藝步驟，最終 形成像素電極10和存儲電容13。常用的透明電極為ITO或IZO，厚度在100 '至1000 '之間。
以上所提出實施例為一種實現(xiàn)方法，也可以通過增加或減少曝光次數(shù)以 及選擇不同的材料或材料組合來實現(xiàn)本發(fā)明。在具有多邊形結構的陣列基板
上面，TFT器件結構顯然可以有各種修改和變化。
最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當 按照需要可使用不同材料和設備實現(xiàn)之，即可以對本發(fā)明的技術方案進行修 改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。
權利要求
1、一種TFT LCD陣列基板結構，其特征在于，包括一基板；一橫向折線型排布的柵電極掃描線，形成在所述基板之上；一柵電極絕緣層，形成在所述柵電極掃描線及柵電極和基板之上；一縱向折線型排布的數(shù)據(jù)掃描線，形成在所述柵電極絕緣層之上，且與所述橫向折線型排布的柵電極掃描線共同定義一多邊形的像素單元；一薄膜晶體管，形成在所述柵電極掃描線和數(shù)據(jù)掃描線的重疊排布處，數(shù)據(jù)掃描線充當源電極；一鈍化層，形成在所述柵電極絕緣層、數(shù)據(jù)掃描線及薄膜晶體管之上，并在所述薄膜晶體管的漏電極之上形成鈍化層過孔或溝槽；一像素電極，形成在所述鈍化層上，并通過所述鈍化層過孔或溝槽與所述薄膜晶體管的漏電極連接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的陣列基板結構，其特征在于還包括一橫向折 線型的公共電極形成在基板上，位于所述多邊形的像素單元的一側，與所述 橫向折線型排布的柵電極掃描線呈相對狀態(tài)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的陣列基板結構，其特征在于所述像素電極一 部分位于7>共電極之上。
4、 根據(jù)權利要求1至3任一所述的陣列基板結構，其特征在于所述的 多邊形的像素單元具體為六邊形的像素單元。
5、 根據(jù)權利要求1至3任一所述的陣列基板結構，其特征在于所述柵 電極掃描線、數(shù)據(jù)掃描線、薄膜晶體管的漏電極或公共電極為鋁、鉻、鎢、 鉭、鈦、鉬及鋁鎳之一或任意組合構成的單層或復合層結構。
6、 根據(jù)權利要求1至3任一所述的陣列基板結構，其特征在于所述柵 電極絕緣層的材料為氮化硅、二氧化硅或氧化鋁。
7、 根據(jù)權利要求1至3任一所述的陣列基板結構，其特征在于所述像素電極的材料為氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化鋁鋅。
8、 一種TFT LCD陣列基板結構的制造方法，其特征在于，包括步驟1，在基板上沉積金屬薄膜，通過光刻工藝和化學腐蝕工藝，形成 橫向折線型排布的柵電極掃描線；步驟2，在完成步驟1的基板上連續(xù)沉積柵電極絕緣層薄膜和非晶硅薄 膜，通過光刻工藝和化學腐蝕工藝，在所述柵電極上形成有源層及其上方的 溝道；步驟3，在完成步驟2的基板上沉積金屬薄膜，通過光刻工藝和化學腐 蝕工藝，形成縱向折線型排布的數(shù)據(jù)掃描線和漏電極，其中部分數(shù)據(jù)掃描線 和部分漏電極搭接在所述的有源層上，且縱向折線型排布的數(shù)據(jù)掃描線和步 驟1中形成的橫向折線型排布的柵電極掃描線共同定義一多邊形的像素單元；步驟4,在完成步驟3的基板上沉積鈍化層薄膜，通過光刻工藝和化學 腐蝕工藝，形成漏電極部分的鈍化層過孔；步驟5，在完成步驟4的基板上沉積像素電極層，通過光刻工藝和化學 腐蝕工藝，形成像素電極，并形成像素電極和漏電極的連接。
9、 根據(jù)權利要求8所述的制造方法，其特征在于所述步驟l中形成橫 向折線型排布的柵電極掃描線的同時，形成橫向折線型排布的公共電極，使 橫向折線型排布的柵電極掃描線和橫向折線型排布的公共電極分別位于所述 多邊形像素單元的兩側。
10、 根據(jù)權利要求8所述的制造方法，其特征在于所述步驟5中形成 的像素電極一部分位于公共電極之上，形成存儲電容。
11、 根據(jù)權利要求8至10任一所述的制造方法，其特征在于所述步驟 3中定義一多邊形的像素單元具體為定義一六邊形的像素單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種TFT LCD陣列基板結構，包括基板；橫向折線型排布的柵電極掃描線；柵電極絕緣層；縱向折線型排布的數(shù)據(jù)掃描線，與橫向折線型排布的柵電極掃描線共同定義一多邊形的像素單元；一薄膜晶體管，形成在柵電極掃描線和數(shù)據(jù)掃描線的重疊排布處，數(shù)據(jù)掃描線充當源電極；鈍化層；像素電極，像素電極與薄膜晶體管的漏電極連接。本發(fā)明同時公開了一種TFT LCD陣列基板結構的制造方法。本發(fā)明通過將數(shù)據(jù)線排布于柵電極掃描線上充當源電極，取消了金屬柵電極，最大程度上增大了開口率；使用非橫向排布的柵電極掃描線及公共電極為相鄰三像素的公共組成結構，可以充分利用基板的空間，使得像素數(shù)目達到最大。
文檔編號H01L21/84GK101359136SQ20071011978
公開日2009年2月4日 申請日期2007年7月31日 優(yōu)先權日2007年7月31日
發(fā)明者彌 張, 樸春培 申請人:北京京東方光電科技有限公司