アレイ基板及び液晶ディスプレイ
【課題】本発明はアレイ基板及び液晶ディスプレイに関する。
【解決手段】本発明は、アレイ基板と液晶ディスプレイを開示している。このアレイ基板は、サブストレートと、前記サブストレートに形成された、横縦方向に交差して複数の画素ユニットを囲んで形成したデータライン及びゲートラインと、を備え、各画素ユニットは画素電極と薄膜トランジスタースイッチ素子とを備え、前記薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、活性層を備え、前記ゲート電極と活性層との間にゲート絶縁層が設けられ、前記ゲート絶縁層は不透明絶縁層を含む。
【解決手段】本発明は、アレイ基板と液晶ディスプレイを開示している。このアレイ基板は、サブストレートと、前記サブストレートに形成された、横縦方向に交差して複数の画素ユニットを囲んで形成したデータライン及びゲートラインと、を備え、各画素ユニットは画素電極と薄膜トランジスタースイッチ素子とを備え、前記薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、活性層を備え、前記ゲート電極と活性層との間にゲート絶縁層が設けられ、前記ゲート絶縁層は不透明絶縁層を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はアレイ基板及び液晶ディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
液晶ディスプレイは、現在ではよく使用されているパネルディスプレイであり、薄膜トランジスター液晶ディスプレイ(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display、TFT−LCDと略称される)は液晶ディスプレイにおける主流なタイプである。TFT−LCDは常にアレイ構造を有するアレイ基板を備える。
【0003】
図面1Aは、従来の代表的なアレイ基板の一部を示した平面図であって、図面1Bは図面1AにおけるA−Aの側面断面図である。
【0004】
図面1Aと図面1Bに示したように、通常の四回フォトリソグラフィ技術によって形成されたアレイ基板は、サブストレート1を備える。このサブストレート1には、横縦方向に交差したデータライン5及びゲートライン2が形成されている。データライン5とゲートライン2により、マトリクスに配列された画素ユニットを画成している。各画素ユニットは薄膜トランジスター(TFT)スイッチ素子TFTと画素電極11とを備え、薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極3、ソース電極7、ドレイン電極8と活性層6を備える。そこで、ゲート電極3はゲートライン2に接続され、ソース電極7はデータライン5に接続され、ドレイン電極8はパッシベーション層ビアホール10を介して画素電極11に接続されている。活性層6はソース電極7及びドレイン電極8とゲート電極3との間に形成され、ゲート電極3と活性層6との間にゲート絶縁層4が形成され、画素電極11とドレイン電極8との間にパッシベーション層9が形成されている。画素電極11はパッシベーション層ビアホール10を介してドレイン電極8に連通している。ゲートライン2、データライン5、ゲート電極3、ソース電極7、ドレイン電極8、及び画素電極11等からなるパターンは合わせて導電パターンと称し、ゲート絶縁層4とパッシベーション層9は、合わせて絶縁層と称する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
TFT−LCDは、例えば、バックライト等の外部光源が必要となるが、バックライトがTFTの活性層に照射した後に、TFTは漏れ電流(Ioff)を生じやすくなり、表示品質が低下するようになるので、対向基板(例えば、カラーフィルター基板)においてブラックマトリクスで遮光する必要がある。しかし、これによってTFT−LCDの開口率が低下するようになる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施例はアレイ基板を提供する。前記アレイ基板はサブストレートと、前記サブストレート基板に形成され、横縦方向に交差することにより複数の画素ユニットを囲まれて画成するデータライン及びゲートラインと、を備える。各画素ユニットは画素電極と薄膜トランジスタースイッチ素子とを備える。前記薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、活性層を備える。前記ゲート電極と活性層との間にはゲート絶縁層が設けられ、前記ゲート絶縁層は不透明絶縁層を備える。
【0007】
本発明の他実施例は液晶ディスプレイを更に提供する。前記ディスプレイは液晶パネルを備える。前記液晶パネルは対向して設置した対向基板と、本発明の何れか前記アレイ基板と、を備える。前記対向基板とアレイ基板との間に液晶層が挟まれて設置されている。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1A】従来の代表的なアレイ基板の一部を示した平面図である。
【図1B】図面1AにおけるA−Aの側面断面図である
【図2】本発明の実施例1に係わるアレイ基板の一部を示した側面図である。
【図3】本発明の実施例2に係わるアレイ基板の一部を示した側面図である。
【図4A】本発明の実施例2に係わるアレイ基板にゲートラインとゲート電極が形成された状態を示した一部側面図である。
【図4B】本発明の実施例2に係わるアレイ基板に透明絶縁層が堆積された状態を示した一部側面図である。
【図4C】本発明の実施例2に係わるアレイ基板に不透明絶縁層が堆積された状態を示した一部側面図である。
【図4D】本発明の実施例2に係わるアレイ基板に活性層薄膜が堆積された状態を示した一部側面図である。
【図5A】本発明の実施例2に係わるアレイ基板にデータライン金属薄膜に塗布されたフォトレジストを露光して現像することを示した図である。
【図5B】本発明の実施例2に係わるアレイ基板にデータライン金属薄膜をエッチングすることを示した図である。
【図5C】本発明の実施例2に係わるアレイ基板において活性層薄膜をエッチングすることを示した図である。
【図5D】本発明の実施例2に係わるアレイ基板に不透明絶縁層をエッチングすることを示した図である。
【図5E】本発明の実施例2に係わるアレイ基板のアッシング後の状態を示した図である。
【図5F】本発明の実施例2に係わるアレイ基板に余計な活性層薄膜をエッチングすることを示した図である。
【図5G】本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてソース電極とドレイン電極をエッチングすることを示した図である。
【図5H】本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてTFTチャネルをエッチングすることを示した図である。
【図5I】本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてフォトレジストを剥離することを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の実施例の目的、技術案及びメリットを更に明瞭にするために、以下は、本発明の実施例の図面を参照しながら、本発明の実施例を明瞭で完全に説明する。下記の実施例は明らかに本発明の一実施例に過ぎず、全部の実施例ではない。本発明の実施例に基づいて、当業者にとって自明な他の実施例は、本発明の保護範囲に属する。
【0010】
実施例1
図面2は本発明の実施例1に係わるアレイ基板の一部を示した側面図である。図面2に示したように、このアレイ基板はサブストレート1を備える。サブストレート基板1には、横縦方向に交差して複数の画素ユニットを囲んで画成したデータライン5とゲートライン(図示しない)が形成されている。各画素ユニットは画素電極11と薄膜トランジスター(TFT)スイッチ素子とを備える。各薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極3、ソース電極7、ドレイン電極8、活性層6を備える。ゲート電極3はサブストレート1に形成され、活性層6はゲート電極3の上に形成され、ソース電極7及びドレイン電極8は活性層6の上に形成されている。ゲート電極3と活性層6との間にはゲート絶縁層が設けられている。ゲート絶縁層は不透明絶縁層41を備える。
【0011】
本実施例のアレイ基板のゲート絶縁層は不透明絶縁層を備えるため、バックライトがTFTの活性層に照射することを阻止でき、TFTの照射による漏れ電流を低下させる。これによって、薄膜トランジスタースイッチ素子の性能を向上し、バックライト領域において光漏れを防止でき、対向基板(例えば、カラーフィルター基板)における黒マトリクス面積を減少し、TFT−LCDの開口率を高める。
【0012】
実施例2
図面3は本発明の実施例2に係わるアレイ基板の一部を示した側面図である。図面3に示したように、このアレイ基板はサブストレート1を備える。サブストレート1には、横縦方向に交差して複数の画素ユニットを囲んで画成したデータライン5とゲートライン(図示しない)とが形成されている。各画素ユニットは画素電極11と薄膜トランジスター(TFT)スイッチ素子とを備える。各薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極3、ソース電極7、ドレイン電極8、活性層6を備える。ゲート電極3はサブストレートに形成され、活性層6はゲート電極3に形成され、ソース電極7及びドレイン電極8は活性層6に形成されている。ゲート電極3と活性層6との間には、ゲート絶縁層が設けられている。ゲート絶縁層は不透明絶縁層41を備える。更に、ゲート絶縁層は透明絶縁層42を更に備え、透明絶縁層42は不透明絶縁層41の下に形成されている。
【0013】
ここで、ゲートラインはゲート電極3に接続され、データライン5はソース電極7に接続され、不透明絶縁層41はデータライン5、ソース電極7、及びドレイン電極8に対応して設けられている。このようにして、データライン5の下には不透明絶縁層41と透明絶縁層42とが備えられる。
【0014】
不透明絶縁層の面積をその上のデータライン又は活性層の面積よりも大きくすることが好ましい。不透明絶縁層41は黒い樹脂絶縁層でもよい。例えば、対向基板(例えば、カラーフィルター基板)におけるブラックマトリクスと同じ黒い樹脂材料を採用してもよい。この黒い樹脂絶縁層からなる不透明絶縁層の厚さは10000〜20000Åであることが好ましい。透明絶縁層42の厚さは500〜5000Åであることが好ましい。
【0015】
前記アレイ基板の制造方法の実施例は以下のステップを備える。
【0016】
ステップ101は、図面4Aに示すように、サブストレート1にマグネトロンスパッタ等の方法で一層のゲート金属薄膜を堆積し、フォトエッチングした後にゲートライン(図示しない)とゲート電極3を形成している。この図面4Aは本発明の実施例2に係わるアレイ基板にゲートラインとゲート電極が形成された状態を示した一部側面図である。
【0017】
ステップ102は、図面4Bに示すように、前記パターンを形成したサブストレート1に、プラズマ強化化学気相堆積法(Plasma Enhanced Chemical vapor deposition、PECVD)で、窒化ケイ素等の透明絶縁材料からなりゲート絶縁層の一部に属する透明絶縁層42を堆積する。図面4Bは本発明の実施例2に係わるアレイ基板に透明絶縁層が堆積された状態を示した一部側面図である。
【0018】
ステップ103は、図面4Cに示すように、前記パターンを形成したサブストレート1に、感光又は非感光的材料、例えば、黒い樹脂材料からなりゲート絶縁層の一部にも属する不透明絶縁層41を一層塗布(coating)してから、硬化する。図面4Cは本発明の実施例2に係わるアレイ基板に不透明絶縁層が堆積された状態を示した一部側面図である。
【0019】
ステップ104は、図面4Dに示すように、 PECVD法で、半導体層(a−si)薄膜とその上にあるドープされた半導体薄膜(n+a−si)を備えてもいい活性層薄膜60を堆積してから、マグネトロンスパッタ法でデータライン金属薄膜50を該ドープされた半導体薄膜に一層堆積する。図面4Dは本発明の実施例2に係わるアレイ基板に活性層薄膜とデータライン金属薄膜が堆積された状態を示した一部側面図である。
【0020】
ステップ105では、ツートーンマスク、例えば、グレイトンマスク(Gray Tone Mask、GTMと略称される)或ハーフトーンマスク(Half Tone Mask 、HTMと略称される)を利用して、フォトレジストを露光現像させてから、ウェットエッチングとドライエッチングを組合わせることによって、パターニングして活性層、データライン、ソース電極、及びドレイン電極を得る。
【0021】
前記ステップ105は、具体的に以下のステップをさらに備える。
【0022】
ステップ201は、図面5Aに示すように、ツートーンマスクを利用して、データライン金属薄膜50に塗布したフォトレジスト17を露光・現像させ、ソース電極、ドレイン電極、及びデータラインを形成する必要がある位置にフォトレジスト完全保留領域を形成し、TFTチャネルを形成する必要がある位置とゲートラインに対応した位置にフォトレジスト一部保留領域を形成し、他の領域をフォトレジストの完全除去領域にする。この図面5Aは本発明の実施例2に係わるアレイ基板にデータライン金属薄膜に塗布されたフォトレジストを露光して現像することを示した図である。
【0023】
ステップ202は、図面5Bに示すように、ウェットエッチングにより、フォトレジスト完全除去領域が対応したデータライン金属薄膜50をエッチングして除去する。その後、フォトレジストの下にあるデータラインの一部をオーバーエッチングしてアンダーカット部分を形成し、データライン及び薄膜トランジスタースイッチ素子のソース電極とドレイン電極が位置する領域を形成する。この図面5Bは本発明の実施例2に係わるアレイ基板にデータライン金属薄膜をエッチングすることを示した図である。
【0024】
ステップ203は、図面5Cに示すように、ドライエッチングにより、フォトレジスト完全除去領域が対応した活性層薄膜を順次にエッチングして除去する。残留の活性層薄膜60の下には不透明絶縁層41と透明絶縁層42を備える。この図面5Cは本発明の実施例2に係わるアレイ基板に活性層薄膜をエッチングすることを示した図である。
【0025】
ステップ204は、図面5Dに示すように、フォトレジスト完全除去領域が対応した不透明絶縁層41をエッチングして除去する。この図面5Dは本発明の実施例2に係わるアレイ基板に不透明絶縁層をエッチングすることを示した図である。
【0026】
ステップ205は、図面5Eに示すように、フォトレジストの一部保留領域のフォトレジストをアッシングして除去し、フォトレジスト完全保留領域のフォトレジストのみを保留する(その厚みが小さくなる)。その後、TFTチャネルの位置に対応したフォトレジスト一部保留領域のフォトレジスト17をアッシングして除去し、データラインとソース・ドレイン電極の位置に対応したフォトレジスト完全保留領域のフォトレジスト17を保留する。この図面5Eは本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてアッシング後の状態を示した図である。
【0027】
ステップ206は、図5Fに示すように、アッシングした後、フォトレジストが横方向においてエッチングされたため、データライン金属薄膜50の縁部から露出の余計な活性層薄膜をエッチングして除去する。この図面5Fは本発明の実施例2に係わるアレイ基板において余計な活性層薄膜をエッチングすることを示した図である。余計な活性層薄膜60をエッチングした後、活性層6のパターンを形成してもよく、活性層6の下は不透明絶縁層41を備え、且つ不透明絶縁層41の面積が活性層の面積よりも大きくする。これにより、バックライトが活性層の半導体層に照射することを阻止できる。
【0028】
ステップ207は、図面5Gに示すように、金属ドライエッチングにより、TFTチャネルの位置に対応した、例えば、Moで形成されたデータライン金属薄膜をエッチングして除去し、データライン5、ソース電極7、及びドレイン電極8を形成する。この図面5Gは本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてソース電極とドレイン電極をエッチングすることを示した図である。データライン5の下には、それぞれデータライン、ソース電極、及びドレイン電極に対応する活性層薄膜とゲート絶縁層との不透明絶縁層41、透明絶縁層42を順次に形成する。
【0029】
ステップ208は、図面5H に示すように、TFTチャネルの位置に対応した活性層を一部にエッチングし、TFTチャネル19を形成する。この図面5Hは本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてTFTチャネルをエッチングすることを示した図である。TFTチャネルの位置に対応した活性層6のドープ半導体層をエッチングして除去し、半導体層を保留して、TFTチャネル19を形成する。これにより、薄膜トランジスタースイッチ素子の制造を完成する。
【0030】
ステップ209は、図面5Iに示すように、残留のフォトレジストスを剥離する。この図面5Iは本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてフォトレジストを剥離することを示した図である。
【0031】
前記ステップ201〜ステップ209によって、活性層6、TFTチャネル19、ソース電極7、ドレイン電極8、及びデータライン5を形成する、その後、下記のステップ106により画素電極を形成できる。
【0032】
ステップ106は、図面3に示すように、パッシベーション層9を堆積し、パッシベーション層ビアホール10をエッチングにより形成した後に、画素電極導電薄膜を堆積し、それをパターニングすることにより画素電極11を形成する。画素電極11はパッシベーション層ビアホール10を介してドレイン電極8に連通している。
【0033】
本実施例においては、アレイ基板におけるTFTゲート絶縁層は、不透明絶縁層(例えば、黒い樹脂絶縁層)をゲート絶縁層の一部として、具体的に二層樹脂構造となる。第一層は、透明絶縁層(例えば、窒化ケイ素などの無機材料)である。第二層は、不透明絶縁層を用いる。厚さが1000A程度の透明絶縁層を形成した後、この第一層の透明絶縁層に黒い樹脂絶縁層を塗布し、画素領域の黒い樹脂をエッチングして除去してから、活性層の下に不透明絶縁層を提供するので、不透明絶縁層は、バックライトがTFTの活性層に照射することを阻止し、光の照射によるTFTの漏れ電流を効果的に減らし、TFTの特性を向上する。この実施例のアレイ基板によれば、バックライト領域が光の漏れを生じないようにして、対向基板のブラックマトリクス面積を減少して、TFT−LCDの開口率を向上できる。また、不透明絶縁層の面積をその上のソース・ドレイン電極とデータラインとの面積よりも大きく設置することによって、アレイ基板における不透明絶縁層で対向基板のブラックマトリクスを取り替えて、TFT−LCDの開口率を更に向上することができる。
【0034】
実施例3
本発明の技術案の実施例3は液晶パネルを備える液晶ディスプレイを提供している。前記液晶パネルは、前記実施例により提供されたいずれの構造を有するアレイ基板及び対向基板を備え、前記対向基板とアレイ基板との間に液晶層が挟まれるように設けられている。この対向基板はカラーフィルター基板でもよい。即ち、その上に、例えば、RGBカラーフィルターユニットが形成されてもよい。アレイ基板にカラーフィルターユニットが形成されると、対向基板にカラーフィルターユニットを設置しなくても良い。
【0035】
本実施例に係わる液晶ディスプレイのアレイ基板においては、ゲート絶縁層は不透明絶縁層を備えるので、バックライトがTFTの活性層に照射することを阻止し、光の照射によるTFTの漏れ電流を低下して、TFTの特性を向上できる。また、バックライト領域が光の漏れを生じないようにして、対向基板のブラックマトリクス面積を減少して、TFT−LCDの開口率を向上することができる。更には、ゲート絶縁層の不透明絶縁層の面積をデータラインと薄膜トランジスタースイッチ素子との面積よりも大きく設置することによって、バックライト領域が光の漏れを生じないようにし、カラーフィルター基板のブラックマトリクスを取り替えて、TFT−LCDの開口率を向上することができる。
【0036】
最後に、以下のことを説明する必要がある。即ち、前記実施例は、単なる本発明の技術案を説明することに用いられる。それを制限するものではない。前記実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、依然として各実施例に記載の技術案を補正し、或いはその中の技術的特徴を同等の取替を行うことができ、この補正又は取替が相応の技術案の本質を本発明の各実施例の技術案の主旨と範囲から離脱することがない。
【符号の説明】
【0037】
1、サブストレート
2、ゲートライン
3、ゲート電極
4、ゲート絶縁層
5、データライン
6、活性層
7、ソース電極
8、ドレイン電極
9、パッシベーション層
10、パッシベーション層ビアホール
11、画素電極
17、フォトレジスト
19、TFTチャネル
41、不透明絶縁層
42、透明絶縁層
50、データライン金属薄膜
60、活性層薄膜
【技術分野】
【0001】
本発明はアレイ基板及び液晶ディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
液晶ディスプレイは、現在ではよく使用されているパネルディスプレイであり、薄膜トランジスター液晶ディスプレイ(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display、TFT−LCDと略称される)は液晶ディスプレイにおける主流なタイプである。TFT−LCDは常にアレイ構造を有するアレイ基板を備える。
【0003】
図面1Aは、従来の代表的なアレイ基板の一部を示した平面図であって、図面1Bは図面1AにおけるA−Aの側面断面図である。
【0004】
図面1Aと図面1Bに示したように、通常の四回フォトリソグラフィ技術によって形成されたアレイ基板は、サブストレート1を備える。このサブストレート1には、横縦方向に交差したデータライン5及びゲートライン2が形成されている。データライン5とゲートライン2により、マトリクスに配列された画素ユニットを画成している。各画素ユニットは薄膜トランジスター(TFT)スイッチ素子TFTと画素電極11とを備え、薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極3、ソース電極7、ドレイン電極8と活性層6を備える。そこで、ゲート電極3はゲートライン2に接続され、ソース電極7はデータライン5に接続され、ドレイン電極8はパッシベーション層ビアホール10を介して画素電極11に接続されている。活性層6はソース電極7及びドレイン電極8とゲート電極3との間に形成され、ゲート電極3と活性層6との間にゲート絶縁層4が形成され、画素電極11とドレイン電極8との間にパッシベーション層9が形成されている。画素電極11はパッシベーション層ビアホール10を介してドレイン電極8に連通している。ゲートライン2、データライン5、ゲート電極3、ソース電極7、ドレイン電極8、及び画素電極11等からなるパターンは合わせて導電パターンと称し、ゲート絶縁層4とパッシベーション層9は、合わせて絶縁層と称する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
TFT−LCDは、例えば、バックライト等の外部光源が必要となるが、バックライトがTFTの活性層に照射した後に、TFTは漏れ電流(Ioff)を生じやすくなり、表示品質が低下するようになるので、対向基板(例えば、カラーフィルター基板)においてブラックマトリクスで遮光する必要がある。しかし、これによってTFT−LCDの開口率が低下するようになる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施例はアレイ基板を提供する。前記アレイ基板はサブストレートと、前記サブストレート基板に形成され、横縦方向に交差することにより複数の画素ユニットを囲まれて画成するデータライン及びゲートラインと、を備える。各画素ユニットは画素電極と薄膜トランジスタースイッチ素子とを備える。前記薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、活性層を備える。前記ゲート電極と活性層との間にはゲート絶縁層が設けられ、前記ゲート絶縁層は不透明絶縁層を備える。
【0007】
本発明の他実施例は液晶ディスプレイを更に提供する。前記ディスプレイは液晶パネルを備える。前記液晶パネルは対向して設置した対向基板と、本発明の何れか前記アレイ基板と、を備える。前記対向基板とアレイ基板との間に液晶層が挟まれて設置されている。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1A】従来の代表的なアレイ基板の一部を示した平面図である。
【図1B】図面1AにおけるA−Aの側面断面図である
【図2】本発明の実施例1に係わるアレイ基板の一部を示した側面図である。
【図3】本発明の実施例2に係わるアレイ基板の一部を示した側面図である。
【図4A】本発明の実施例2に係わるアレイ基板にゲートラインとゲート電極が形成された状態を示した一部側面図である。
【図4B】本発明の実施例2に係わるアレイ基板に透明絶縁層が堆積された状態を示した一部側面図である。
【図4C】本発明の実施例2に係わるアレイ基板に不透明絶縁層が堆積された状態を示した一部側面図である。
【図4D】本発明の実施例2に係わるアレイ基板に活性層薄膜が堆積された状態を示した一部側面図である。
【図5A】本発明の実施例2に係わるアレイ基板にデータライン金属薄膜に塗布されたフォトレジストを露光して現像することを示した図である。
【図5B】本発明の実施例2に係わるアレイ基板にデータライン金属薄膜をエッチングすることを示した図である。
【図5C】本発明の実施例2に係わるアレイ基板において活性層薄膜をエッチングすることを示した図である。
【図5D】本発明の実施例2に係わるアレイ基板に不透明絶縁層をエッチングすることを示した図である。
【図5E】本発明の実施例2に係わるアレイ基板のアッシング後の状態を示した図である。
【図5F】本発明の実施例2に係わるアレイ基板に余計な活性層薄膜をエッチングすることを示した図である。
【図5G】本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてソース電極とドレイン電極をエッチングすることを示した図である。
【図5H】本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてTFTチャネルをエッチングすることを示した図である。
【図5I】本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてフォトレジストを剥離することを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の実施例の目的、技術案及びメリットを更に明瞭にするために、以下は、本発明の実施例の図面を参照しながら、本発明の実施例を明瞭で完全に説明する。下記の実施例は明らかに本発明の一実施例に過ぎず、全部の実施例ではない。本発明の実施例に基づいて、当業者にとって自明な他の実施例は、本発明の保護範囲に属する。
【0010】
実施例1
図面2は本発明の実施例1に係わるアレイ基板の一部を示した側面図である。図面2に示したように、このアレイ基板はサブストレート1を備える。サブストレート基板1には、横縦方向に交差して複数の画素ユニットを囲んで画成したデータライン5とゲートライン(図示しない)が形成されている。各画素ユニットは画素電極11と薄膜トランジスター(TFT)スイッチ素子とを備える。各薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極3、ソース電極7、ドレイン電極8、活性層6を備える。ゲート電極3はサブストレート1に形成され、活性層6はゲート電極3の上に形成され、ソース電極7及びドレイン電極8は活性層6の上に形成されている。ゲート電極3と活性層6との間にはゲート絶縁層が設けられている。ゲート絶縁層は不透明絶縁層41を備える。
【0011】
本実施例のアレイ基板のゲート絶縁層は不透明絶縁層を備えるため、バックライトがTFTの活性層に照射することを阻止でき、TFTの照射による漏れ電流を低下させる。これによって、薄膜トランジスタースイッチ素子の性能を向上し、バックライト領域において光漏れを防止でき、対向基板(例えば、カラーフィルター基板)における黒マトリクス面積を減少し、TFT−LCDの開口率を高める。
【0012】
実施例2
図面3は本発明の実施例2に係わるアレイ基板の一部を示した側面図である。図面3に示したように、このアレイ基板はサブストレート1を備える。サブストレート1には、横縦方向に交差して複数の画素ユニットを囲んで画成したデータライン5とゲートライン(図示しない)とが形成されている。各画素ユニットは画素電極11と薄膜トランジスター(TFT)スイッチ素子とを備える。各薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極3、ソース電極7、ドレイン電極8、活性層6を備える。ゲート電極3はサブストレートに形成され、活性層6はゲート電極3に形成され、ソース電極7及びドレイン電極8は活性層6に形成されている。ゲート電極3と活性層6との間には、ゲート絶縁層が設けられている。ゲート絶縁層は不透明絶縁層41を備える。更に、ゲート絶縁層は透明絶縁層42を更に備え、透明絶縁層42は不透明絶縁層41の下に形成されている。
【0013】
ここで、ゲートラインはゲート電極3に接続され、データライン5はソース電極7に接続され、不透明絶縁層41はデータライン5、ソース電極7、及びドレイン電極8に対応して設けられている。このようにして、データライン5の下には不透明絶縁層41と透明絶縁層42とが備えられる。
【0014】
不透明絶縁層の面積をその上のデータライン又は活性層の面積よりも大きくすることが好ましい。不透明絶縁層41は黒い樹脂絶縁層でもよい。例えば、対向基板(例えば、カラーフィルター基板)におけるブラックマトリクスと同じ黒い樹脂材料を採用してもよい。この黒い樹脂絶縁層からなる不透明絶縁層の厚さは10000〜20000Åであることが好ましい。透明絶縁層42の厚さは500〜5000Åであることが好ましい。
【0015】
前記アレイ基板の制造方法の実施例は以下のステップを備える。
【0016】
ステップ101は、図面4Aに示すように、サブストレート1にマグネトロンスパッタ等の方法で一層のゲート金属薄膜を堆積し、フォトエッチングした後にゲートライン(図示しない)とゲート電極3を形成している。この図面4Aは本発明の実施例2に係わるアレイ基板にゲートラインとゲート電極が形成された状態を示した一部側面図である。
【0017】
ステップ102は、図面4Bに示すように、前記パターンを形成したサブストレート1に、プラズマ強化化学気相堆積法(Plasma Enhanced Chemical vapor deposition、PECVD)で、窒化ケイ素等の透明絶縁材料からなりゲート絶縁層の一部に属する透明絶縁層42を堆積する。図面4Bは本発明の実施例2に係わるアレイ基板に透明絶縁層が堆積された状態を示した一部側面図である。
【0018】
ステップ103は、図面4Cに示すように、前記パターンを形成したサブストレート1に、感光又は非感光的材料、例えば、黒い樹脂材料からなりゲート絶縁層の一部にも属する不透明絶縁層41を一層塗布(coating)してから、硬化する。図面4Cは本発明の実施例2に係わるアレイ基板に不透明絶縁層が堆積された状態を示した一部側面図である。
【0019】
ステップ104は、図面4Dに示すように、 PECVD法で、半導体層(a−si)薄膜とその上にあるドープされた半導体薄膜(n+a−si)を備えてもいい活性層薄膜60を堆積してから、マグネトロンスパッタ法でデータライン金属薄膜50を該ドープされた半導体薄膜に一層堆積する。図面4Dは本発明の実施例2に係わるアレイ基板に活性層薄膜とデータライン金属薄膜が堆積された状態を示した一部側面図である。
【0020】
ステップ105では、ツートーンマスク、例えば、グレイトンマスク(Gray Tone Mask、GTMと略称される)或ハーフトーンマスク(Half Tone Mask 、HTMと略称される)を利用して、フォトレジストを露光現像させてから、ウェットエッチングとドライエッチングを組合わせることによって、パターニングして活性層、データライン、ソース電極、及びドレイン電極を得る。
【0021】
前記ステップ105は、具体的に以下のステップをさらに備える。
【0022】
ステップ201は、図面5Aに示すように、ツートーンマスクを利用して、データライン金属薄膜50に塗布したフォトレジスト17を露光・現像させ、ソース電極、ドレイン電極、及びデータラインを形成する必要がある位置にフォトレジスト完全保留領域を形成し、TFTチャネルを形成する必要がある位置とゲートラインに対応した位置にフォトレジスト一部保留領域を形成し、他の領域をフォトレジストの完全除去領域にする。この図面5Aは本発明の実施例2に係わるアレイ基板にデータライン金属薄膜に塗布されたフォトレジストを露光して現像することを示した図である。
【0023】
ステップ202は、図面5Bに示すように、ウェットエッチングにより、フォトレジスト完全除去領域が対応したデータライン金属薄膜50をエッチングして除去する。その後、フォトレジストの下にあるデータラインの一部をオーバーエッチングしてアンダーカット部分を形成し、データライン及び薄膜トランジスタースイッチ素子のソース電極とドレイン電極が位置する領域を形成する。この図面5Bは本発明の実施例2に係わるアレイ基板にデータライン金属薄膜をエッチングすることを示した図である。
【0024】
ステップ203は、図面5Cに示すように、ドライエッチングにより、フォトレジスト完全除去領域が対応した活性層薄膜を順次にエッチングして除去する。残留の活性層薄膜60の下には不透明絶縁層41と透明絶縁層42を備える。この図面5Cは本発明の実施例2に係わるアレイ基板に活性層薄膜をエッチングすることを示した図である。
【0025】
ステップ204は、図面5Dに示すように、フォトレジスト完全除去領域が対応した不透明絶縁層41をエッチングして除去する。この図面5Dは本発明の実施例2に係わるアレイ基板に不透明絶縁層をエッチングすることを示した図である。
【0026】
ステップ205は、図面5Eに示すように、フォトレジストの一部保留領域のフォトレジストをアッシングして除去し、フォトレジスト完全保留領域のフォトレジストのみを保留する(その厚みが小さくなる)。その後、TFTチャネルの位置に対応したフォトレジスト一部保留領域のフォトレジスト17をアッシングして除去し、データラインとソース・ドレイン電極の位置に対応したフォトレジスト完全保留領域のフォトレジスト17を保留する。この図面5Eは本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてアッシング後の状態を示した図である。
【0027】
ステップ206は、図5Fに示すように、アッシングした後、フォトレジストが横方向においてエッチングされたため、データライン金属薄膜50の縁部から露出の余計な活性層薄膜をエッチングして除去する。この図面5Fは本発明の実施例2に係わるアレイ基板において余計な活性層薄膜をエッチングすることを示した図である。余計な活性層薄膜60をエッチングした後、活性層6のパターンを形成してもよく、活性層6の下は不透明絶縁層41を備え、且つ不透明絶縁層41の面積が活性層の面積よりも大きくする。これにより、バックライトが活性層の半導体層に照射することを阻止できる。
【0028】
ステップ207は、図面5Gに示すように、金属ドライエッチングにより、TFTチャネルの位置に対応した、例えば、Moで形成されたデータライン金属薄膜をエッチングして除去し、データライン5、ソース電極7、及びドレイン電極8を形成する。この図面5Gは本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてソース電極とドレイン電極をエッチングすることを示した図である。データライン5の下には、それぞれデータライン、ソース電極、及びドレイン電極に対応する活性層薄膜とゲート絶縁層との不透明絶縁層41、透明絶縁層42を順次に形成する。
【0029】
ステップ208は、図面5H に示すように、TFTチャネルの位置に対応した活性層を一部にエッチングし、TFTチャネル19を形成する。この図面5Hは本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてTFTチャネルをエッチングすることを示した図である。TFTチャネルの位置に対応した活性層6のドープ半導体層をエッチングして除去し、半導体層を保留して、TFTチャネル19を形成する。これにより、薄膜トランジスタースイッチ素子の制造を完成する。
【0030】
ステップ209は、図面5Iに示すように、残留のフォトレジストスを剥離する。この図面5Iは本発明の実施例2に係わるアレイ基板においてフォトレジストを剥離することを示した図である。
【0031】
前記ステップ201〜ステップ209によって、活性層6、TFTチャネル19、ソース電極7、ドレイン電極8、及びデータライン5を形成する、その後、下記のステップ106により画素電極を形成できる。
【0032】
ステップ106は、図面3に示すように、パッシベーション層9を堆積し、パッシベーション層ビアホール10をエッチングにより形成した後に、画素電極導電薄膜を堆積し、それをパターニングすることにより画素電極11を形成する。画素電極11はパッシベーション層ビアホール10を介してドレイン電極8に連通している。
【0033】
本実施例においては、アレイ基板におけるTFTゲート絶縁層は、不透明絶縁層(例えば、黒い樹脂絶縁層)をゲート絶縁層の一部として、具体的に二層樹脂構造となる。第一層は、透明絶縁層(例えば、窒化ケイ素などの無機材料)である。第二層は、不透明絶縁層を用いる。厚さが1000A程度の透明絶縁層を形成した後、この第一層の透明絶縁層に黒い樹脂絶縁層を塗布し、画素領域の黒い樹脂をエッチングして除去してから、活性層の下に不透明絶縁層を提供するので、不透明絶縁層は、バックライトがTFTの活性層に照射することを阻止し、光の照射によるTFTの漏れ電流を効果的に減らし、TFTの特性を向上する。この実施例のアレイ基板によれば、バックライト領域が光の漏れを生じないようにして、対向基板のブラックマトリクス面積を減少して、TFT−LCDの開口率を向上できる。また、不透明絶縁層の面積をその上のソース・ドレイン電極とデータラインとの面積よりも大きく設置することによって、アレイ基板における不透明絶縁層で対向基板のブラックマトリクスを取り替えて、TFT−LCDの開口率を更に向上することができる。
【0034】
実施例3
本発明の技術案の実施例3は液晶パネルを備える液晶ディスプレイを提供している。前記液晶パネルは、前記実施例により提供されたいずれの構造を有するアレイ基板及び対向基板を備え、前記対向基板とアレイ基板との間に液晶層が挟まれるように設けられている。この対向基板はカラーフィルター基板でもよい。即ち、その上に、例えば、RGBカラーフィルターユニットが形成されてもよい。アレイ基板にカラーフィルターユニットが形成されると、対向基板にカラーフィルターユニットを設置しなくても良い。
【0035】
本実施例に係わる液晶ディスプレイのアレイ基板においては、ゲート絶縁層は不透明絶縁層を備えるので、バックライトがTFTの活性層に照射することを阻止し、光の照射によるTFTの漏れ電流を低下して、TFTの特性を向上できる。また、バックライト領域が光の漏れを生じないようにして、対向基板のブラックマトリクス面積を減少して、TFT−LCDの開口率を向上することができる。更には、ゲート絶縁層の不透明絶縁層の面積をデータラインと薄膜トランジスタースイッチ素子との面積よりも大きく設置することによって、バックライト領域が光の漏れを生じないようにし、カラーフィルター基板のブラックマトリクスを取り替えて、TFT−LCDの開口率を向上することができる。
【0036】
最後に、以下のことを説明する必要がある。即ち、前記実施例は、単なる本発明の技術案を説明することに用いられる。それを制限するものではない。前記実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、依然として各実施例に記載の技術案を補正し、或いはその中の技術的特徴を同等の取替を行うことができ、この補正又は取替が相応の技術案の本質を本発明の各実施例の技術案の主旨と範囲から離脱することがない。
【符号の説明】
【0037】
1、サブストレート
2、ゲートライン
3、ゲート電極
4、ゲート絶縁層
5、データライン
6、活性層
7、ソース電極
8、ドレイン電極
9、パッシベーション層
10、パッシベーション層ビアホール
11、画素電極
17、フォトレジスト
19、TFTチャネル
41、不透明絶縁層
42、透明絶縁層
50、データライン金属薄膜
60、活性層薄膜
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サブストレートと、
前記サブストレート基板に形成され横縦方向に交差することで複数の画素ユニットを囲んで画成するデータラインとゲートラインとを備えるアレイ基板であって、
各画素ユニットは、画素電極と薄膜トランジスタースイッチ素子とを備え、前記薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、活性層を備え、
前記ゲート電極と活性層との間にゲート絶縁層が設けられ、前記ゲート絶縁層は不透明絶縁層を含むことを特徴とするアレイ基板。
【請求項2】
前記ゲート絶縁層は更に透明絶縁層を備え、前記透明絶縁層は前記不透明絶縁層の下に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のアレイ基板。
【請求項3】
前記不透明絶縁層は前記データライン、ソース電極、及びドレイン電極に対応して設けられたことを特徴とする請求項2に記載のアレイ基板。
【請求項4】
前記不透明絶縁層の面積はその上のデータライン又は活性層の面積よりも大きいことを特徴とする請求項2又は3に記載のアレイ基板。
【請求項5】
前記不透明絶縁層は黒い樹脂絶縁層であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のアレイ基板。
【請求項6】
前記不透明絶縁層の厚さは10000〜20000Åであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のアレイ基板。
【請求項7】
前記透明絶縁層の厚さは500〜5000Åであることを特徴とする請求項2又は3に記載のアレイ基板。
【請求項8】
対向するように設けられた対向基板と、請求項1〜7のいずれか一項に記載のアレイ基板とを有する液晶パネルを備え、前記対向基板とアレイ基板との間に液晶層が挟まれるように形成されていることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項9】
前記対向基板はカラーフィルター基板であることを特徴とする請求項8に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項1】
サブストレートと、
前記サブストレート基板に形成され横縦方向に交差することで複数の画素ユニットを囲んで画成するデータラインとゲートラインとを備えるアレイ基板であって、
各画素ユニットは、画素電極と薄膜トランジスタースイッチ素子とを備え、前記薄膜トランジスタースイッチ素子は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、活性層を備え、
前記ゲート電極と活性層との間にゲート絶縁層が設けられ、前記ゲート絶縁層は不透明絶縁層を含むことを特徴とするアレイ基板。
【請求項2】
前記ゲート絶縁層は更に透明絶縁層を備え、前記透明絶縁層は前記不透明絶縁層の下に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のアレイ基板。
【請求項3】
前記不透明絶縁層は前記データライン、ソース電極、及びドレイン電極に対応して設けられたことを特徴とする請求項2に記載のアレイ基板。
【請求項4】
前記不透明絶縁層の面積はその上のデータライン又は活性層の面積よりも大きいことを特徴とする請求項2又は3に記載のアレイ基板。
【請求項5】
前記不透明絶縁層は黒い樹脂絶縁層であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のアレイ基板。
【請求項6】
前記不透明絶縁層の厚さは10000〜20000Åであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のアレイ基板。
【請求項7】
前記透明絶縁層の厚さは500〜5000Åであることを特徴とする請求項2又は3に記載のアレイ基板。
【請求項8】
対向するように設けられた対向基板と、請求項1〜7のいずれか一項に記載のアレイ基板とを有する液晶パネルを備え、前記対向基板とアレイ基板との間に液晶層が挟まれるように形成されていることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項9】
前記対向基板はカラーフィルター基板であることを特徴とする請求項8に記載の液晶ディスプレイ。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図5I】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図5I】
【公開番号】特開2012−103697(P2012−103697A)
【公開日】平成24年5月31日(2012.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−245425(P2011−245425)
【出願日】平成23年11月9日(2011.11.9)
【出願人】(507134301)北京京東方光電科技有限公司 (90)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年5月31日(2012.5.31)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年11月9日(2011.11.9)
【出願人】(507134301)北京京東方光電科技有限公司 (90)
【Fターム(参考)】
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