专利名称：Tft-lcd阵列基板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜晶体管液晶显示器结构及其制造方法，尤其是一种TFT-IXD阵列基板及其制造方法。
背景技术：
薄膜晶体管液晶显示器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display，简称 TFT-LCD)具有体积小、功耗低、无辐射等特点，近年来得到了迅速地发展，在当前的平板显 示器市场中占据了主导地位。TFT-LCD在各种大中小尺寸的产品上得到了广泛的应用，几乎 涵盖了当今信息社会的主要电子产品，如液晶电视、高清晰度数字电视、电脑(台式和笔记 本)、手机、PDA、GPS、车载显示、投影显示、摄像机、数码相机、电子手表、计算器、电子仪器、 仪表、公共显示和虚幻显示等。TFT-IXD由液晶面板(IXD panel)、驱动电路以及背光源组成，液晶面板是 TFT-LCD的重要部分。液晶面板是在阵列基板和彩膜基板之间注入液晶，四周用封框胶封 上，在阵列基板和彩膜基板上分别贴敷偏振方向相互垂直的偏振片。其中阵列基板上形成 有矩阵式排列的薄膜晶体管、像素电极和周边电路。彩膜基板(也称彩色滤光片，Color Filter)由红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色树脂构成像素，并形成有透明的公共电极。为了遮挡漏光区域的光线，现有技术的液晶面板均在彩膜基板上设置黑矩阵。在 设计中，黑矩阵的宽度为漏光区域的宽度与对盒精度误差之和，但由于对盒精度误差较大， 造成设置在彩膜基板上黑矩阵的宽度一般比较大，造成现有TFT-IXD存在开口率低和显示 亮度低等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种TFT-LCD阵列基板及其制造方法，有效解决现有 TFT-IXD存在开口率低和显示亮度低等缺陷。为了实现上述目的，本发明提供了一种TFT-IXD阵列基板，包括基板和多薄膜层， 多薄膜层包括栅线、栅绝缘层、数据线、薄膜晶体管和像素电极，还包括形成在所述基板和 多薄膜层之间的黑矩阵。所述黑矩阵的宽度大于所述栅线和数据线的宽度。所述黑矩阵材料为遮光的绝缘树脂材料。所述黑矩阵材料为遮光的金属材料。进一步地，还包括形成在黑矩阵上方的黑矩 阵绝缘层，所述黑矩阵绝缘层电性绝缘黑矩阵与栅线和数据线。所述黑矩阵和黑矩阵绝缘 层具有相同的形状和尺寸。为了实现上述目的，本发明还提供了一种TFT-IXD阵列基板制造方法，包括步骤1、采用同一掩模板通过构图工艺在基板上形成包括黑矩阵、栅线和栅电极的 图形。步骤2、在完成步骤1的基板上沉积栅绝缘层、半导体薄膜、掺杂半导体薄膜和源漏金属薄膜，通过构图工艺形成包括数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域的图形；步骤3、在完成步骤2的基板上沉积钝化层，通过构图工艺形成包括钝化层过孔的 图形，所述钝化层过孔位于所述漏电极的上方；步骤4、在完成步骤3的基板上沉积透明导电薄膜，通过构图工艺形成包括像素电 极的图形，所述像素电极通过钝化层过孔与漏电极连接。所述步骤1包括在基板上沉积遮光的绝缘树脂薄膜；在完成前述步骤的基板上沉积栅金属薄膜；采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺形成包括黑矩阵、栅线和栅电极的图 形，包括在所述栅金属薄膜上涂覆一层光刻胶；采用半色调或灰色调掩模板曝光，使光刻 胶形成光刻胶完全保留区域、光刻胶完全去除区域和光刻胶半保留区域，光刻胶完全保留 区域对应于栅线和栅电极图形所在区域，光刻胶半保留区域对应于黑矩阵图形所在区域， 光刻胶完全去除区域对应于黑矩阵图形以外的区域；通过第一次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻 胶完全去除区域的栅金属薄膜和遮光的绝缘树脂薄膜，形成黑矩阵图形；通过灰化工艺，去 除光刻胶半保留区域的光刻胶，暴露出该区域的栅金属薄膜；通过第二次刻蚀工艺完全刻 蚀掉光刻胶半保留区域的栅金属薄膜，形成栅线和栅电极图形；剥离剩余的光刻胶。所述步骤1包括在基板上沉积遮光的金属材料；在完成前述步骤的基板上沉积黑矩阵绝缘层；在完成前述步骤的基板上沉积栅金属薄膜；采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺形成包括黑矩阵、栅线和栅电极的图 形，包括在所述栅金属薄膜上涂覆一层光刻胶；采用半色调或灰色调掩模板曝光，使光刻 胶形成光刻胶完全保留区域、光刻胶完全去除区域和光刻胶半保留区域，光刻胶完全保留 区域对应于栅线和栅电极图形所在区域，光刻胶半保留区域对应于黑矩阵图形所在区域， 光刻胶完全去除区域对应于黑矩阵图形以外的区域；通过第一次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻 胶完全去除区域的栅金属薄膜、黑矩阵绝缘层和遮光的金属材料，形成黑矩阵图形；通过灰 化工艺，去除光刻胶半保留区域的光刻胶，暴露出该区域的栅金属薄膜；通过第二次刻蚀工 艺完全刻蚀掉光刻胶半保留区域的栅金属薄膜，形成栅线和栅电极图形；剥离剩余的光刻 胶。本发明提供了一种TFT-LCD阵列基板及其制造方法，通过将黑矩阵形成在 TFT-IXD阵列基板上，有效解决了现有TFT-IXD存在开口率低和显示亮度低等缺陷。与黑矩 阵的宽度为漏光区域的宽度与对盒精度误差之和的现有技术相比，本发明黑矩阵的宽度仅 为漏光区域的宽度，最大限度地减少了黑矩阵的宽度，有效地提高了 TFT-IXD的开口率和 显示亮度。此外，本发明形成有黑矩阵的TFT-LCD阵列基板仍采用现有工艺设备和条件制 备，在不增加TFT-LCD阵列基板制备工艺的前提下，减少了彩膜基板的制备工艺，因此本发 明从整体上降低了 TFT-IXD的生产成本，从整体上提高了 TFT-IXD显示的性能和质量。
图1为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例的平面图2为图1中Al-Al向的剖面图；图3为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第一次构图工艺后的平面图；图4为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第一次构图工艺中曝光显影后A2-A2 向的剖面图；图5为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第一次构图工艺中第一次刻蚀工艺后 A2-A2向的剖面图；图6为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第一次构图工艺中灰化工艺后A2-A2 向的剖面图；图7为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第一次构图工艺中第二次刻蚀工艺后 A2-A2向的剖面图；图8为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第一次构图工艺后A2-A2向的剖面 图；图9为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第二次构图工艺后的平面图；图10为图9中A3-A3向的剖面图；图11为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第三次构图工艺后的平面图；图12为图11中A4-A4向的剖面图；图13为本发明TFT-IXD阵列基板第二实施例的结构示意图；图14为本发明TFT-IXD阵列基板第二实施例第一次构图工艺后的结构示意图；图15为本发明TFT-IXD阵列基板第二实施例第二次构图工艺后的结构示意图；图16为本发明TFT-IXD阵列基板第二实施例第三次构图工艺后的结构示意图；图17为本发明TFT-IXD阵列基板制造方法的流程图；图18为本发明TFT-IXD阵列基板制造方法第一实施例的流程图；图19为本发明TFT-IXD阵列基板制造方法第二实施例的流程图；图20为本发明TFT-IXD阵列基板制造方法第三实施例的流程图；图21为本发明TFT-IXD阵列基板制造方法第四实施例的流程图。附图标记说明1-基板；2-黑矩阵； 3-黑矩阵绝缘层；4-栅电极；5-栅绝缘层；6-半导体层；7-掺杂半导体层；8-漏电极； 9-源电极；10-钝化层；11-像素电极；12-栅线；13-数据线；14-钝化层过孔；21-遮光的金属材料；22-栅金属薄膜；30-光刻胶。
具体实施例方式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。本发明TFT-IXD阵列基板的主体结构包括基板和多薄膜层，多薄膜层包括栅线、 栅绝缘层、数据线、薄膜晶体管和像素电极，还包括形成在基板和多薄膜层之间的黑矩阵。图1为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例的平面图，图2为图1中Al-Al向的 剖面图。如图1和图2所示，本实施例TFT-IXD阵列基板包括形成在基板1上的栅线12、数据线13、像素电极11、薄膜晶体管和黑矩阵2，相互垂直的栅线12和数据线13定义了像 素区域，薄膜晶体管和像素电极11形成在像素区域内，栅线12用于向薄膜晶体管提供开启 信号，数据线13用于向像素电极11提供数据信号，黑矩阵2用于遮挡漏光区域，且黑矩阵 2与栅线12在同一次构图工艺中形成。具体地，采用遮光的金属材料的黑矩阵2形成在基 板1上，其上形成有黑矩阵绝缘层3，栅线12、数据线13和薄膜晶体管形成在黑矩阵绝缘层 3上并位于黑矩阵2的上方，黑矩阵2和黑矩阵绝缘层3具有相同的形状和尺寸，黑矩阵绝 缘层3电性绝缘黑矩阵2与栅线12和数据线13。薄膜晶体管包括栅电极4、栅绝缘层5、 半导体层6、掺杂半导体层7、漏电极8、源电极9和钝化层10，栅电极4与栅线12连接，并 形成在黑矩阵绝缘层3上；栅绝缘层5形成在栅电极4和栅线12上并覆盖整个基板1，有 源层(半导体层6和掺杂半导体层7)形成在栅绝缘层5上并位于栅电极4的上方；漏电极 8和源电极9形成在有源层上，漏电极8的一端位于栅电极4的上方，另一端与像素电极11 连接，源电极9的一端位于栅电极4的上方，另一端与数据线13连接，漏电极8和源电极9 之间形成TFT沟道区域，TFT沟道区域的掺杂半导体层被完全刻蚀掉，并刻蚀掉部分厚度的 半导体层，使TFT沟道区域的半导体层暴露出来；钝化层10形成在数据线13、漏电极8和 源电极9上并覆盖整个基板1，在漏电极8位置开设有使漏电极8与像素电极11连接的钝 化层过孔14。本实施例上述技术方案中，黑矩阵2的宽度大于栅线12和数据线13的宽度，且等 于漏光区域的宽度，通常，漏光区域是指像素电极边缘以外的区域，一般来说，对于邻近栅 线区域，像素电极边缘宽度为15 y m 20 y m的边缘区域也为漏光区域，对于邻近数据线区 域，像素电极边缘宽度为10 y m 15 y m的边缘区域也为漏光区域。黑矩阵2位于栅线12、 数据线13和薄膜晶体管的下方，当黑矩阵2的宽度等于或稍大于漏光区域的宽度时，即可 实现漏光区域的遮挡，所以黑矩阵遮挡漏光区域的效果不受对盒精度误差影响，最大限度 地减小了黑矩阵的宽度，有效地提高了 TFT-IXD的开口率和显示亮度。图3 图12为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例制造过程的示意图，可以进 一步说明本实施例的技术方案，在以下说明中，本发明所称的构图工艺包括光刻胶涂覆、掩 模、曝光、刻蚀和光刻胶剥离等工艺，光刻胶以正性光刻胶为例。图3为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第一次构图工艺后的平面图，图4为 本发明TFT-LCD阵列基板第一实施例第一次构图工艺中曝光显影后A2-A2向的剖面图。首 先采用磁控溅射或热蒸发的方法，在基板1(如玻璃基板或石英基板)上沉积一层厚度为 500A~ 2000A的遮光的金属材料21，接着采用等离子体增强化学气相沉积(简称PECVD) 方法，沉积一层厚度为1000A ~3000A的黑矩阵绝缘层3，之后采用磁控溅射或热蒸发的方 法，沉积一层厚度为500A~ 4000A的栅金属薄膜22。遮光的金属材料21可采用遮光性好 的金属，栅金属薄膜22可以采用W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金属或合金，也可以采用由多层金 属薄膜构成的复合薄膜。在栅金属薄膜22上涂覆一层光刻胶30，采用半色调或灰色调掩模 板曝光，使光刻胶形成完全曝光区域A、未曝光区域B和半曝光区域C。未曝光区域B对应 于栅线和栅电极图形所在区域，半曝光区域C对应于黑矩阵图形所在区域，完全曝光区域A 对应于黑矩阵图形以外区域。显影处理后，未曝光区域B的光刻胶厚度无变化，形成光刻胶 完全保留区域，完全曝光区域A光刻胶被完全去除，形成光刻胶完全去除区域，半曝光区域 C光刻胶厚度变薄，形成光刻胶半保留区域，如图4所示。
图5为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第一次构图工艺中第一次刻蚀工艺后 A2-A2向的剖面图。通过第一次刻蚀工艺完全刻蚀掉完全曝光区域A的栅金属薄膜22、黑 矩阵绝缘层3和遮光的金属材料21，形成黑矩阵图形，如图5所 示。图6为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第一次构图工艺中灰化工艺后A2-A2 向的剖面图。通过灰化工艺，去除半曝光区域C的光刻胶，暴露出该区域的栅金属薄膜22， 如图6所示。图7为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第一次构图工艺中第二次刻蚀工艺后 A2-A2向的剖面图。通过第二次刻蚀工艺完全刻蚀掉半曝光区域C的栅金属薄膜，形成栅线 和栅电极4图形，如图7所示。本实施例第一次构图工艺中，在形成栅线和栅电极图形的同 时，也可以形成公共电极线图形。图8为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第一次构图工艺后A2-A2向的剖面 图。最后剥离剩余的光刻胶，完成本实施例TFT-LCD阵列基板第一次构图工艺，如图3和图 8所示。本实施例第一次构图工艺后，黑矩阵2形成在基板1上，其上覆盖有黑矩阵绝缘层 3，黑矩阵2和黑矩阵绝缘层3具有相同的形状和尺寸，栅电极4和栅线12位于黑矩阵2的 上方，黑矩阵绝缘层3电性绝缘黑矩阵2与栅线12。图9为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第二次构图工艺后的平面图，图10 为图9中A3-A3向的剖面图。在完成上述结构图形的基板上，首先采用PECVD方法依次沉
积厚度为1000A- 4000A的栅绝缘层、厚度为1000A~ 3000A的半导体薄膜和厚度为 500A~ 1000A的掺杂半导体薄膜，然后采用磁控溅射或热蒸发的方法，沉积一层厚度为 2000A~ 3000A的源漏金属薄膜。栅绝缘层5可以采用氧化物、氮化物或氧氮化合物，对 应的反应气体可以为SiH4、NH3、N2的混合气体或SiH2Cl2、NH3、N2的混合气体，半导体薄膜对 应的反应气体可以是SiH4、H2的混合气体或SiH2Cl2、H2的混合气体，掺杂半导体薄膜对应 的反应气体可以为SiH4、PH3、H2的混合气体或SiH2Cl2、PH3、H2的混合气体，源漏金属薄膜可 以采用Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al、Cu等金属或合金，也可以采用由多层金属薄膜构成的复合薄 膜。采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺形成数据线13、漏电极8、源电极9和TFT沟 道区域图形，如图9和图10所示。本实施例第二次构图工艺是一种多步刻蚀工艺，工艺过 程具体为首先在源漏金属薄膜上涂覆一层光刻胶，采用半色调或灰色调掩模板对光刻胶 进行曝光，使光刻胶形成完全曝光区域、未曝光区域和半曝光区域，其中未曝光区域对应于 数据线、源电极和漏电极图形所在区域，半曝光区域对应于源电极和漏电极之间的TFT沟 道区域图形所在区域，完全曝光区域对应于上述图形以外的区域。显影处理后，未曝光区域 的光刻胶厚度没有变化，形成光刻胶完全保留区域，完全曝光区域的光刻胶被完全去除，形 成光刻胶完全去除区域，半曝光区域的光刻胶厚度变薄，形成光刻胶半保留区域。通过第一 次刻蚀工艺完全刻蚀掉完全曝光区域的源漏金属薄膜、掺杂半导体薄膜和半导体薄膜，形 成包括有源层和数据线的图形。通过灰化工艺去除半曝光区域的光刻胶，暴露出源漏金属 薄膜。通过第二次刻蚀工艺完全刻蚀掉半曝光区域的源漏金属薄膜和掺杂半导体薄膜，并 刻蚀掉部分厚度的半导体薄膜，形成源电极、漏电极和TFT沟道区域图形。最后剥离剩余的 光刻胶，完成本实施例TFT-LCD阵列基板第二次构图工艺。图11为本发明TFT-IXD阵列基板第一实施例第三次构图工艺后的平面图，图12 为图11中A4-A4向的剖面图。在完成上述结构图形的基板上，采用PECVD方法沉积厚度为700A~ 2000A的钝化层10。钝化层10可以采用氧化物、氮化物或氧氮化合物，对应的反 应气体可以为SiH4、NH3、N2的混合气体或SiH2Cl2、NH3、N2的混合气体。采用普通掩模板通 过构图工艺形成钝化层过孔14，钝化层过孔14位于漏电极8的上方，如图11和图12所示。 本构图工艺中，还同时形成有栅线接口区域(栅线PAD)的栅线接口过孔和数据线接口区域 (数据线PAD)的数据线接口过孔等图形。通过构图工艺形成栅线接口过孔和数据线接口过 孔图形的工艺已广泛应用于目前的构图工艺中。在完成上述结构图形的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法，沉积一层厚度为 300人~ 600人的透明导电薄膜，透明导电薄膜可以采用氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo) 或氧化铝锌等材料，也可以采用其它金属及金属氧化物。采用普通掩模板通过构图工艺在 像素区域形成像素电极11，像素电极11通过钝化层过孔14与漏电极8连接，如图1和图2 所示。图13为本发明TFT-IXD阵列基板第二实施例的结构示意图，为图1中A1-A1向的 剖面图。如图13所示，本实施例TFT-LCD阵列基板的主体结构与前述第一实施例基本相同， 包括形成在基板1上的栅线12、数据线13、像素电极11、薄膜晶体管和黑矩阵2，不同之处 在于，黑矩阵2采用遮光的绝缘树脂材料，栅线12、数据线13和薄膜晶体管形成在黑矩阵2 上。其它结构以及黑矩阵的作用和效果与前述第一实施例相同，不再赘述。图14 图16为本发明TFT-IXD阵列基板第二实施例制造过程的示意图，可以进 一步说明本实施例的技术方案。图14为本发明TFT-IXD阵列基板第二实施例第一次构图工艺后的结构示意图，为 图3中A2-A2向的剖面图。如图13所示，首先采用PECVD方法，在基板1上沉积一层遮光的 绝缘树脂薄膜，接着采用磁控溅射或热蒸发的方法，沉积一层栅金属薄膜。随后在栅金属薄 膜上涂覆一层光刻胶，采用半色调或灰色调掩模板曝光，使光刻胶形成完全曝光区域、未曝 光区域和半曝光区域。未曝光区域对应于栅线和栅电极图形所在区域，半曝光区域对应于 黑矩阵图形所在区域，完全曝光区域对应于黑矩阵图形以外的区域。显影处理后，未曝光区 域的光刻胶厚度没有变化，形成光刻胶完全保留区域，完全曝光区域的光刻胶被完全去除， 形成光刻胶完全去除区域，半曝光区域的光刻胶厚度变薄，形成光刻胶半保留区域。通过第 一次刻蚀工艺完全刻蚀掉完全曝光区域的栅金属薄膜和遮光的绝缘树脂薄膜，形成黑矩阵 图形。通过灰化工艺，去除半曝光区域的光刻胶，暴露出该区域的栅金属薄膜。通过第二次 刻蚀工艺完全刻蚀掉半曝光区域的栅金属薄膜，形成栅线和栅电极图形。最后剥离剩余的 光刻胶，完成本实施例TFT-LCD阵列基板第一次构图工艺，如图3和图14所示。本实施例 第一次构图工艺后，绝缘树脂材料的黑矩阵2形成在基板1上，栅电极4和栅线12形成在 黑矩阵2上。图15为本发明TFT-IXD阵列基板第二实施例第二次构图工艺后的结构示意图，为 图9中A3-A3向的剖面图。在完成上述结构图形的基板上，首先采用PECVD方法依次沉积 栅绝缘层、半导体薄膜和掺杂半导体薄膜，然后采用磁控溅射或热蒸发的方法，沉积一层源 漏金属薄膜。采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺形成数据线13、漏电极8、源电极9 和TFT沟道区域图形，如图9和图15所示。本实施例第二次构图工艺是一种多步刻蚀工艺， 与前述第一实施例的第二次构图工艺相同。图16为本发明TFT-IXD阵列基板第二实施例第三次构图工艺后的结构示意图，为
9图11中A4-A4向的剖面图。在完成上述结构图形的基板上，采用PECVD方法沉积钝化层10。 采用普通掩模板通过构图工艺形成钝化层过孔14，钝化层过孔14位于漏电极8的上方，如 图11和图16所示。在完成上述结构图形的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法，沉积透明导电薄 膜。采用普通掩模板通过构图工艺在像素区域形成像素电极11，像素电极11通过钝化层过 孔14与漏电极8连接，如图1和图13所示。以上实施例所说明的四次构图工艺仅仅是制备本发明TFT-IXD阵列基板的一种 实现方法，实际使用中还可以通过增加构图工艺次数、选择不同的材料或材料组合来实现 本发明。例如，第二次构图工艺可以由二个采用普通掩模板的构图工艺完成，即通过一次采 用普通掩模板的构图工艺形成有源层图形，通过另一次采用普通掩模板的构图工艺形成数 据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域图形，这里不再赘述。本发明提供了一种TFT-IXD阵列基板，通过将黑矩阵形成在TFT-IXD阵列基板上， 有效解决了现有TFT-LCD存在开口率低和显示亮度低等缺陷。与黑矩阵的宽度为漏光区域 的宽度与对盒精度误差之和的现有技术相比，本发明黑矩阵的宽度仅为漏光区域的宽度， 最大限度地减少了黑矩阵的宽度，有效地提高了 TFT-IXD的开口率和显示亮度。此外，本发 明形成有黑矩阵的TFT-LCD阵列基板仍采用现有工艺设备和条件制备，在不增加TFT-LCD 阵列基板制备工艺的前提下，减少了彩膜基板的制备工艺，因此本发明从整体上降低了 TFT-IXD的生产成本，从整体上提高了 TFT-IXD显示的性能和质量。图17为本发明TFT-IXD阵列基板制造方法的流程图，包括步骤1、采用同一掩模板通过构图工艺在基板上形成包括黑矩阵、栅线和栅电极的 图形；步骤2、在完成步骤1的基板上沉积栅绝缘层、半导体薄膜、掺杂半导体薄膜和源 漏金属薄膜，通过构图工艺形成包括有源层、数据线、漏电极、源电极和TFT沟道的图形；步骤3、在完成步骤2的基板上沉积钝化层，通过构图工艺形成包括钝化层过孔的 图形，所述钝化层过孔位于所述漏电极的上方；步骤4、在完成步骤3的基板上沉积透明导电薄膜，通过构图工艺形成包括像素电 极的图形，所述像素电极通过钝化层过孔与漏电极连接。本发明上述技术方案中，由于黑矩阵位于栅线、数据线和薄膜晶体管的下方，所以 黑矩阵遮挡漏光区域的效果不受对盒精度误差影响，最大限度地减小了黑矩阵的宽度，有 效地提高了 TFT-IXD的开口率和显示亮度。下面进一步说明本发明TFT-IXD阵列基板制造方法的技术方案。图18为本发明TFT-IXD阵列基板制造方法第一实施例的流程图，在图17所示技 术方案中，所述步骤1包括步骤11、采用磁控溅射或热蒸发的方法在基板上沉积遮光的金属材料；步骤12、在完成步骤11的基板上，采用PECVD方法沉积黑矩阵绝缘层；步骤13、在完成步骤12的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法沉积栅金属薄 膜；步骤14、在所述栅金属薄膜上涂覆一层光刻胶；步骤15、采用半色调或灰色调掩模板曝光，使光刻胶形成光刻胶完全保留区域、光刻胶完全去除区域和光刻胶半保留区域，光刻胶完全保留区域对应于栅线和栅电极图形所 在区域，光刻胶半保留区域对应于黑矩阵图形所在区域，光刻胶完全去除区域对应于黑矩 阵图形以外的区域；显影处理后，光刻胶完全保留区域的光刻胶厚度没有变化，光刻胶完全 去除区域的光刻胶被完全去除，光刻胶半保留区域的光刻胶厚度变薄；步骤16、通过第一次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶完全去除区域的栅金属薄膜、黑 矩阵绝缘层和遮光的金属材料，形成黑矩阵图形；步骤17、通过灰化工艺，去除光刻胶半保留区域的光刻胶，暴露出该区域的栅金属
薄膜；步骤18、通过第二次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶半保留区域的栅金属薄膜，形成 栅线和栅电极图形；步骤19、剥离剩余的光刻胶。 本实施例是一种采用多步刻蚀工艺通过一次构图工艺同时形成黑矩阵、栅线和栅 电极图形的技术方案，其制备过程已在前述图3 图8所示技术方案中详细介绍，这里不再 赘述。图19为本发明TFT-IXD阵列基板制造方法第二实施例的流程图，在图17所示技 术方案中，所述步骤1包括步骤21、在基板上沉积遮光的绝缘树脂薄膜；步骤22、在完成前述步骤的基板上沉积栅金属薄膜；步骤23、在所述栅金属薄膜上涂覆一层光刻胶；步骤24、采用半色调或灰色调掩模板曝光，使光刻胶形成光刻胶完全保留区域、光 刻胶完全去除区域和光刻胶半保留区域，光刻胶完全保留区域对应于栅线和栅电极图形所 在区域，光刻胶半保留区域对应于黑矩阵图形所在区域，光刻胶完全去除区域对应于黑矩 阵图形以外的区域；步骤25、通过第一次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶完全去除区域的栅金属薄膜和遮 光的绝缘树脂薄膜，形成黑矩阵图形；步骤26、通过灰化工艺，去除光刻胶半保留区域的光刻胶，暴露出该区域的栅金属
薄膜；步骤27、通过第二次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶半保留区域的栅金属薄膜，形成 栅线和栅电极图形；步骤28、剥离剩余的光刻胶。本实施例也是一种采用多步刻蚀工艺通过一次构图工艺同时形成黑矩阵、栅线和 栅电极图形的技术方案，与前述第一实施例不同的是，本实施例黑矩阵采用遮光的绝缘树 脂薄膜，制备过程基本相同，这里不再赘述。图20为本发明TFT-IXD阵列基板制造方法第三实施例的流程图，在图17所示技 术方案中，所述步骤2包括步骤31、在完成步骤1的基板上，采用PECVD方法依次沉积栅绝缘层、半导体薄膜 和掺杂半导体薄膜；步骤32、在完成步骤31的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法沉积源漏金属薄 膜；
步骤33、在所述源漏金属薄膜上涂覆一层光刻胶；步骤34、采用半色调或灰色调掩模板曝光，使光刻胶形成光刻胶完全保留区域、光 刻胶完全去除区域和光刻胶半保留区域，光刻胶完全保留区域对应于数据线、源电极和漏 电极图形所在区域，光刻胶半保留区域对应于TFT沟道区域图形所在区域，光刻胶完全去 除区域对应于上述图形以外的区域；显影处理后，光刻胶完全保留区域的光刻胶厚度没有 变化，光刻胶完全去除区域的光刻胶被完全去除，光刻胶半保留区域的光刻胶厚度变薄；步骤35、通过第一次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶完全去除区域的源漏金属薄膜、 掺杂半导体薄膜和半导体薄膜，形成包括有源层和数据线的图形；步骤36、通过灰化工艺，去除光刻胶半保留区域的光刻胶，暴露出该区域的源漏金
属薄膜；步骤37、通过第二次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶半保留区域的源漏金属薄膜和掺 杂半导体薄膜，并刻蚀掉部分厚度的半导体薄膜，使该区域的半导体薄膜暴露出来，形成源 电极、漏电极和TFT沟道区域图形；步骤38、剥离剩余的光刻胶。本实施例是一种采用多步刻蚀工艺通过一次构图工艺同时形成有源层、数据线、 源电极、漏电极和TFT沟道区域图形的技术方案，其制备过程已在前述图9和图10所示技 术方案中详细介绍，这里不再赘述。图21为本发明TFT-LCD阵列基板制造方法第四实施例的流程图，在图17所示技 术方案中，所述步骤2包括步骤41、在完成步骤1的基板上，采用PECVD方法依次沉积栅绝缘层、半导体薄膜 和掺杂半导体薄膜；步骤42、采用普通调掩模板通过构图工艺形成有源层图形；步骤43、在完成步骤42的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法沉积源漏金属薄 膜；步骤44、采用普通掩模板通过构图工艺形成数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区 域图形。本实施例是一种采用普通掩模板通过二次构图工艺分别形成有源层、数据线、源 电极、漏电极和TFT沟道区域图形的技术方案，该构图工艺广为本领域技术人员熟知，不再 赘述。本发明步骤3中，在完成上述结构图形的基板上，采用PECVD方法沉积钝化层。采 用普通掩模板通过构图工艺形成钝化层过孔，钝化层过孔位于漏电极的上方。本发明步骤4中，在完成上述结构图形的基板上，采用磁控溅射或热蒸发的方法， 沉积一层透明导电薄膜。采用普通掩模板通过构图工艺形成像素电极，像素电极通过钝化 层过孔与漏电极连接。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。
1权利要求
一种TFT-LCD阵列基板，包括基板和多薄膜层，多薄膜层包括栅线、栅绝缘层、数据线、薄膜晶体管和像素电极，其特征在于，还包括形成在所述基板和多薄膜层之间的黑矩阵。
2.根据权利要求1所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵的宽度大于所述 栅线和数据线的宽度。
3.根据权利要求1所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵材料为遮光的绝 缘树脂材料。
4.根据权利要求1所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵材料为遮光的金 属材料。
5.根据权利要求4所述的TFT-IXD阵列基板，其特征在于，还包括形成在黑矩阵上方的 黑矩阵绝缘层，所述黑矩阵绝缘层电性绝缘黑矩阵与栅线和数据线。
6.根据权利要求5所述的TFT-LCD阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵和黑矩阵绝缘层 具有相同的形状和尺寸。
7.—种TFT-IXD阵列基板制造方法，其特征在于，包括步骤1、采用同一掩模板通过构图工艺在基板上形成包括黑矩阵、栅线和栅电极的图形；步骤2、在完成步骤1的基板上沉积栅绝缘层、半导体薄膜、掺杂半导体薄膜和源漏金 属薄膜，通过构图工艺形成包括有源层、数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域的图形；步骤3、在完成步骤2的基板上沉积钝化层，通过构图工艺形成包括钝化层过孔的图 形，所述钝化层过孔位于所述漏电极的上方；步骤4、在完成步骤3的基板上沉积透明导电薄膜，通过构图工艺形成包括像素电极的 图形，所述像素电极通过钝化层过孔与漏电极连接。
8.根据权利要求7所述的TFT-IXD阵列基板制造方法，其特征在于，所述步骤1包括在基板上沉积遮光的绝缘树脂薄膜；在完成前述步骤的基板上沉积栅金属薄膜；采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺形成包括黑矩阵、栅线和栅电极的图形，包 括在所述栅金属薄膜上涂覆一层光刻胶；采用半色调或灰色调掩模板曝光，使光刻胶形 成光刻胶完全保留区域、光刻胶完全去除区域和光刻胶半保留区域，光刻胶完全保留区域 对应于栅线和栅电极图形所在区域，光刻胶半保留区域对应于黑矩阵图形所在区域，光刻 胶完全去除区域对应于黑矩阵图形以外的区域；通过第一次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶完 全去除区域的栅金属薄膜和遮光的绝缘树脂薄膜，形成黑矩阵图形；通过灰化工艺，去除光 刻胶半保留区域的光刻胶，暴露出该区域的栅金属薄膜；通过第二次刻蚀工艺完全刻蚀掉 光刻胶半保留区域的栅金属薄膜，形成栅线和栅电极图形；剥离剩余的光刻胶。
9.根据权利要求7所述的TFT-IXD阵列基板制造方法，其特征在于，所述步骤1包括在基板上沉积遮光的金属材料；在完成前述步骤的基板上沉积黑矩阵绝缘层；在完成前述步骤的基板上沉积栅金属薄膜；采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺形成包括黑矩阵、栅线和栅电极的图形，包 括在所述栅金属薄膜上涂覆一层光刻胶；采用半色调或灰色调掩模板曝光，使光刻胶形成光刻胶完全保留区域、光刻胶完全去除区域和光刻胶半保留区域，光刻胶完全保留区域 对应于栅线和栅电极图形所在区域，光刻胶半保留区域对应于黑矩阵图形所在区域，光刻 胶完全去除区域对应于黑矩阵图形以外的区域；通过第一次刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶完 全去除区域的栅金属薄膜、黑矩阵绝缘层和遮光的金属材料，形成黑矩阵图形；通过灰化工 艺，去除光刻胶半保留区域的光刻胶，暴露出该区域的栅金属薄膜；通过第二次刻蚀工艺完 全刻蚀掉光刻胶半保留区域的栅金属薄膜，形成栅线和栅电极图形；剥离剩余的光刻胶。
全文摘要
本发明涉及一种TFT-LCD阵列基板及其制造方法。阵列基板包括基板和多薄膜层，多薄膜层包括栅线、栅绝缘层、数据线、薄膜晶体管和像素电极，还包括形成在基板和多薄膜层之间的黑矩阵。制造方法包括采用同一掩模板通过构图工艺在基板上形成包括黑矩阵、栅线和栅电极的图形；沉积栅绝缘层、半导体薄膜、掺杂半导体薄膜和源漏金属薄膜，形成包括有源层、数据线、源电极、漏电极和TFT沟道区域的图形；沉积钝化层，形成包括钝化层过孔的图形；沉积透明导电薄膜，形成包括像素电极的图形。本发明通过将黑矩阵形成在TFT-LCD阵列基板上，最大限度地减少了黑矩阵的宽度，有效地提高了TFT-LCD的开口率和显示亮度。
文档编号H01L21/84GK101825815SQ200910079289
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者刘翔 申请人:北京京东方光电科技有限公司