薄膜晶体管阵列基板及其制作方法、液晶显示装置与流程

本发明涉及液晶显示技术领域，且特别是涉及一种薄膜晶体管阵列基板及其制作方法，以及具有此薄膜晶体管阵列基板的液晶显示装置。

背景技术：

目前，液晶显示装置(LCD，Liquid Crystal Display)的显示屏幕越来越大，而在大尺寸的显示屏幕中，每英寸所拥有的像素数目(PPI，Pixels Per Inch)数值越高，即代表显示屏幕能够以越高的密度显示图像，图像的细节就会越丰富。现有的高PPI的液晶显示装置的穿透率和开口率依然较低。为了提高液晶显示装置的穿透率和开口率，一般的方法是使用新材料或者使用新技术如低温多晶硅技术(LTPS，Low Temperature Poly-silicon)、有机发光二极管技术(OLED，Organic Light Emitting Diode)等，而新材料和新技术的制程条件苛刻且良率较低。

图1是现有一种液晶显示装置的薄膜晶体管阵列基板的平面结构示意图。图2A至图2G是图1所示的薄膜晶体管阵列基板的沿Ⅱ-Ⅱ线的剖面制作流程示意图。请参阅图1、图2A至图2G，薄膜晶体管阵列基板1包括多条扫描线和多条数据线，且多条扫描线和多条数据线相互交叉限定出多个像素区域，扫描线和数据线交叉位置处设置有薄膜晶体管，图1中所示的是薄膜晶体管阵列基板中的一个像素区域内的示意图。现有的薄膜晶体管阵列基板1包括基板10、栅极11、栅极绝缘层12、半导体层13、源极14a和漏极14b、第一绝缘保护层15、第一电极16、第二绝缘保护层17和第二电极18。栅极11形成在基板10上。栅极绝缘层12形成在基板10上并覆盖栅极11。半导体层13形成在栅极绝缘层12上并位于栅极11上方。源极14a和漏极24b形成在栅极绝缘层12上，源极14a和漏极14b彼此分隔并分别与半导体层13接触，以使部分的半导体层13从源极14a和漏极14b之间露出。第一绝缘保护层15形成在栅极绝缘层12上，并覆盖源极14a和漏极14b以及从源极14a和漏极14b之间露出部分的半导体层13，在第一绝缘保护层15上形成第一通孔15a，以导通源极14a和第一电极16。第一电极16形成在第一绝缘保护层15上，并填入第一通孔15a中与源极14a接触。第二绝缘保护层17覆盖第一电极16以及第一电极16未盖住的第一绝缘保护层15的部分。第二电极18形成在第二绝缘保护层17上。

现有的薄膜晶体管阵列基板1的制作过程中共使用七道光罩制程，步骤S1：如图2A所示，利用第一道光罩制程，在基板10形成栅极11。步骤S2：如图2B所示，在基板10上形成栅极绝缘层12并覆盖栅极11，利用第二道光罩制程，在栅极绝缘层12上形成半导体层13，且半导体层13的位置位于栅极11的正上方。步骤S3：如图2C所示，在半导体层13形成之后，利用第三道光罩制程，在栅极绝缘层12和半导体层13上形成源极14a和漏极14b，源极14a和漏极14b彼此分隔并分别与半导体层13直接接触并覆盖部分的半导体层13。步骤S4：如图2D所示，在源极14a和漏极14b之后，形成第一绝缘保护层15，并覆盖源极14a、漏极14b和从源极14a和漏极14b之间暴露出来的半导体层13，并利用第四道光罩制程，在第一绝缘保护层15形成第一通孔15a以露出部分的源极14a。步骤S5：如图2E所示，利用第五道光罩制程，在第一绝缘保护层15上形成第一电极16，第一电极16填入第一通孔15a中与源极14a接触。步骤S6：如图2F所示，形成第二绝缘保护层17，并利用进行第六道光罩制程，形成第二通孔(图未绘示)，第二通孔形成在薄膜晶体管阵列基板1的显示区域外围，用于制作周边连线。步骤S7：如图2G所示，利用第七道光罩制程，在第二绝缘保护层17上形成第二电极18。

利用上述七道光罩制程步骤制作的薄膜晶体管阵列基板1的像素区域内的源极14a需要设计成较大的面积，然后在对应源极14a上方的第一绝缘保护层15形成第一通孔15a与第一电极16接触，而源极14a的材料是不透光材料，遮挡住了薄膜晶体管阵列基板1中的像素区域内的部分透光区域，使得薄膜晶体管阵列基板1的像素区域内的开口面积较小，导致液晶显示装置的开口率和穿透率依然低。因此，提高液晶显示装置的开口率和穿透率成为当下極待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供了一种薄膜晶体管阵列基板，其有助于提高液晶显示装置开口率，进而提高液晶显示装置的穿透率。

本发明的另一目的在于，提供了一种薄膜晶体管阵列基板的制作方法，其所制作的薄膜晶体管阵列基板有助于提高液晶显示装置的开口率，进而提高液晶显示装置的穿透率。

本发明的又一目的在于，提供了一种液晶显示装置，其具有较高的开口率和穿透率。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

一种薄膜晶体管阵列基板，包括基板、第一金属层、第一绝缘保护层、半导体层、第二金属层、第二绝缘保护层、第一电极、第三金属层和第三绝缘保护层。第一金属层形成在基板上。第一绝缘保护层形成在基板上并覆盖第一金属层。半导体层形成在第一绝缘保护层上并位于第一金属层上方。第二金属层形成在第一绝缘保护层上，包括第一源漏极和第二源漏极以及数据线。第一源漏极和第二源漏极彼此分隔并分别与半导体层接触，以使部分的半导体层从第一源漏极和第二源漏极之间露出。第二绝缘保护层形成在第一绝缘保护层上，并覆盖第二金属层，包括第一源漏极和第二源漏极和数据线以及覆盖从第一源漏极和第二源漏极之间露出部分的半导体层。第二绝缘保护层具有第一通孔露出第一源漏极。第一电极形成在第二绝缘保护层上。第三金属层形成在第二绝缘保护层和第一电极上。位于第二绝缘保护层上的第三金属层填入第一通孔中与第一源漏极接触，且第三金属层的部分位于第一电极上并与第一电极接触。第三绝缘保护层覆盖第二绝缘保护层、第一电极以及第三金属层。第二电极形成在第三绝缘保护层上并位于第一电极的上方。

在本发明较佳实施例中，上述第一源漏极是源极，第二源漏极是漏极并与薄膜晶体管阵列基板的数据线连接。

在本发明较佳实施例中，上述第一电极于基板的正投影位于第二金属层于基板的正投影区域之外。

在本发明较佳实施例中，上述第一源漏极呈长条状，第三金属层也呈长条状，第三金属层的长度方向大致垂直于第一源漏极的长度方向。

一种液晶显示装置，包括上述的薄膜晶体管阵列基板。

一种薄膜晶体管阵列基板的制作方法，包括：

在基板形成第一金属层。形成第一绝缘保护层，并覆盖第一金属层，在第一绝缘保护层形成半导体层，半导体层位于第一金属层上方。在第一绝缘保护层形成第二金属层，第二金属层包括第一源漏极和第二源漏极以及数据线，第一源漏极和第二源漏极彼此分隔并分别与半导体层接触，以使部分的半导体层从第一源漏极和第二源漏极之间露出。形成第二绝缘保护层，覆盖第二金属层，包括第一源漏极和第二源漏极和数据线以及覆盖从第一源漏极和第二源漏极之间露出部分的半导体层。在第二绝缘保护层上形成第一电极。形成第一电极之后，在第二绝缘保护层上形成第一通孔以露出部分第一源漏极。在第二绝缘保护层和第一电极上形成第三金属层，并使第三金属层填入第一通孔与第一源漏极接触，并部分的位于第一电极上并与第一电极接触。形成第三绝缘保护层，且第三绝缘保护层完全覆盖第二绝缘保护层、第一电极和第三金属层。在第三绝缘保护层上形成第二电极，并使第二电极位于第一电极的上方。

在本发明较佳实施例中，上述形成第三绝缘保护层之后形成第二电极之前，薄膜晶体管阵列基板的制作方法还包括在薄膜晶体管阵列基板的显示区域外围形成第二通孔。

在本发明较佳实施例中，上述第一源漏极是源极，第二源漏极是漏极并与薄膜晶体管阵列基板的数据线连接。

在本发明较佳实施例中，上述第二绝缘保护层上形成第一电极时，第一电极于基板的正投影位于第二金属层于基板的正投影区域之外。

在本发明较佳实施例中，上述第一源漏极呈长条状，第三金属层也呈长条状，第三金属层的长度方向大致垂直于第一源漏极的长度方向。

本发明的有益效果是，本发明的薄膜晶体管阵列基板具有第三金属层，第三金属层形成在第二绝缘保护层和第一电极上，位于第二绝缘保护层的第三金属层填入第一通孔中与第一源漏极接触，且第三金属层的部分位于第一电极上并与第一电极接触，第一电极是第二绝缘保护层形成第一通孔之前形成，并且第一电极和第二金属层位于不同的层中，第一电极电通过部分位于第一电极上方的第三金属层填入第二绝缘保护层的第一通孔与第二金属层的第一源漏极接触的电连接，从而避免了在形成第一电极前要先在第二绝缘保护层形成通孔的方式，进而避免第一电极直接填入第一通孔与第一源漏极的接触方式。由于第二金属层的第一源漏极不用直接与第一电极接触而是通过第三金属层实现电连接，无需设计成较大的接触面积，进而减小了遮挡薄膜晶体管阵列基板的像素区域内的透光区域的面积，使得薄膜晶体管阵列基板的像素区域内的开口面积增大，有效地提高了薄膜晶体管阵列基板的开口率进而提高了穿透率，进而使得具有本发明较佳实施例的薄膜晶体管阵列基板的液晶显示装置的开口率和穿透率得到了大幅的提升。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述液晶显示装置及其制作方法和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。

附图说明

图1是现有一种液晶显示装置的薄膜晶体管阵列基板的平面结构示意图。

图2A至图2G是图1所示的薄膜晶体管阵列基板的沿Ⅱ-Ⅱ线的剖面制作流程示意图。

图3是本发明较佳实施例的液晶显示装置的薄膜晶体管阵列基板的平面结构示意图。

图4A至图4H是图3所示的薄膜晶体管阵列基板的制作流程的平面结构示意图。

图5是图3所示的薄膜晶体管阵列基板的沿Ⅴ-Ⅴ线的剖面制作流程示意图。

图6是具有本发明较佳实施例的薄膜晶体管阵列基板的液晶显示装置与具有现有的薄膜晶体管阵列基板的液晶显示装置的穿透率-电压的效果对比图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的薄膜晶体管阵列基板及其制作方法，以及具有此薄膜晶体管阵列基板的液晶显示装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

图3是本发明较佳实施例的液晶显示装置的薄膜晶体管阵列基板的平面结构示意图。图4A至图4H是图3所示的薄膜晶体管阵列基板的制作流程的平面结构示意图。图5A至图5H是图3所示的薄膜晶体管阵列基板的沿Ⅴ-Ⅴ线的剖面制作流程示意图。请一并参阅图3、图4A至图4H和图5A至图5H，需要说明的是，薄膜晶体管阵列基板100包括多条扫描线和多条数据线，且多条扫描线和多条数据线相互交叉限定出多个像素区域，扫描线和数据线交叉位置处设置有薄膜晶体管，此为本领域技术人员所熟知技术，在此不再赘述。为了图示简洁，图3、图4A至图4H、图5A至图5H仅绘示对应薄膜晶体管阵列基板100的一个像素区域的局部结构示意图，并且为了更方便直观地体现像素区域内由不透光材料形成的各元件之间的位置关系，图4A至图4H未绘示出由透明材料形成的基板110、第一绝缘保护层130、第二绝缘保护层160和第三绝缘保护层190，有关基板110、第一绝缘保护层130、第二绝缘保护层160和第三绝缘保护层190的位置关系可参考图5A至图5H。以下将对本实施例的薄膜晶体管阵列基板100的制作方法做进一步的详细说明。

步骤S11：请参照图4A和图5A，利用第一道光罩制程在基板110上形成第一金属层120。基板110例如是透明基板，第一金属层120例如是栅极。

步骤S12：请参照图4B和图5B，在基板110上形成第一绝缘保护层130，并覆盖第一金属层120，第一绝缘保护层130例如是栅极绝缘层。利用第二道光罩制程在第一绝缘保护层130上形成半导体层140，并位于第一金属层120例如栅极的上方。半导体层140例如是非晶硅(a-Si)半导体层，但并不以此为限。

步骤S13：请参照图4C和图5C，在半导体层140形成之后，利用第三道光罩制程在第一绝缘保护层130上形成第二金属层150，第二金属层150例如是源漏极以及数据线，源漏极金属层包括第一源漏极152和第二源漏极154，第一源漏极152例如是源极，第二源漏极154例如是漏极。第一源漏极152和第二源漏极154彼此分隔并分别与半导体层140直接接触而覆盖部分的半导体层140。换句话说，部分半导体层140从第一源漏极152和第二源漏极154之间暴露出来。本实施例中，第二源漏极154与数据线连接，第一源漏极152呈长条状位于相邻两条数据线之间，第一源漏极152的长度方向与扫描线的长度方向一致，但并不以此为限。

步骤S14：请参照图4D和图5D，在第二金属层150形成之后，形成第二绝缘保护层160，并覆盖第二金属层150，包括第一源漏极152、第二源漏极154和数据线以及从第一源漏极152和第二源漏极154之间暴露出来的半导体层140，第二绝缘保护层160例如是由氮化硅(SiNx)形成的钝化层(PV，Passivation)或者是由有机树脂形成的保护层(OC，Overcoat)。然后，利用第四道光罩制程在第二绝缘保护层160上形成第一电极170。第一电极170例如是像素电极，例如是由氧化铟锡(ITO，Indium Tin Oxide)等透明导电材料制成，但并不以此为限。第一电极170未覆盖位于第二金属层150上的第二绝缘保护层160，也就是说，第一电极170于基板110的正投影与第二金属层150于基板110的正投影不重叠，也即第一电极170于基板110的正投影位于第二金属层150于基板110的正投影区域之外。

步骤S15：请参照图4E和图5E，利用第五道光罩制程在第二绝缘保护层160形成第一通孔162以露出部分的第一源漏极152。也就是说，第一通孔162的位置大致是在第一源漏极152的上方，并且，第一通孔162的形成是在形成第一电极170之后。

步骤S16：请参照图4F和图5F，利用第六道光罩制程在第二绝缘保护层160和第一电极170上形成第三金属层180。本实施例中，第三金属层180呈长条状，第三金属层180的长度方向大致垂直于薄膜晶体管阵列基板100的扫描线的长度方向，也即是垂直于第一源漏极152的长度方向，但并不以此为限。第三金属层180填入第一通孔162中与第一源漏极152接触，并部分覆盖第一电极170上于第一电极170接触。也即是说，第一电极170通过第三金属层180与第二金属层150的第一源漏极152电连接。

步骤S17：请参照图4G和图5G，在形成第三金属层180之后，再形成第三绝缘保护层190，且第三绝缘保护层190完全覆盖第二绝缘保护层160、第一电极170和第三金属层180。利用第七道光罩制程在薄膜晶体管阵列基板100的显示区域外围形成第二通孔(图未绘示)用于制作周边连线，此为本领域技术人员所熟知技术，在此不再赘述。

步骤S18：请参照图4H和图5H，利用第八道光罩制程在第三绝缘保护层190上形成第二电极200。第二电极200位于第一电极170的上方。第二电极200例如是公共电极，例如是由氧化铟锡(ITO，Indium Tin Oxide)等透明导电材料制成，但并不以此为限。

如图3、图4H和图5H所示的薄膜晶体管阵列基板100包括基板110、第一金属层120、第一绝缘保护层130、半导体层140、第二金属层150、第二绝缘保护层160、第一电极170、第三金属层180、第三绝缘保护层190和第二电极200。第一金属层120形成基板110上，基板110例如是透明基板，第一金属层120例如是栅极。第一绝缘保护层130形成在基板110上并覆盖第一金属层120。半导体层140形成在第一绝缘保护层130上并位于第一金属层120例如栅极上方。第二金属层150形成在第一绝缘保护层130上，包括第一源漏极152和第二源漏极154以及数据线，第一源漏极152和第二源漏极154彼此分隔并分别与半导体层140接触，以使部分的半导体层140从第一源漏极152和第二源漏极154之间露出，本实施例中，第二源漏极154与数据线连接，第一源漏极152呈长条状位于相邻两条数据线之间，第一源漏极152的长度方向与扫描线的长度方向一致，但并不以此为限。第二绝缘保护层160形成在第一绝缘保护层130上，并覆盖第二金属层150包括第一源漏极152和第二源漏极154和数据线以及覆盖从第一源漏极152和第二源漏极154之间露出部分的半导体层140，在第二绝缘保护层160上形成第一通孔162以露出部分第一源漏极152。第一电极170形成在第二绝缘保护层160上。第三金属层180形成在第二绝缘保护层160和第一电极170上，本实施例中，第三金属层180呈长条状，第三金属层180的长度方向大致垂直于薄膜晶体管阵列基板100的扫描线的长度方向，也即垂直于第一源漏极152的长度方向，但并不以此为限。第三金属层180填入第一通孔162中与第一源漏极152接触，并部分覆盖第一电极170上于第一电极170接触。第三绝缘保护层190覆盖第二绝缘保护层160、第一电极170以及第三金属层180。第二电极200形成在第三绝缘保护层190上。

本实施例中，第一电极170是第二绝缘保护层160形成第一通孔162之前形成，并且第一电极170和第二金属层150位于不同的层中，第一电极170通过部分位于第一电极170上方的第三金属层180填入第二绝缘保护层160的第一通孔162中实现与第二金属层150的第一源漏极152的电连接，从而避免了在形成第一电极170前要先在第二绝缘保护层160形成通孔的方式，进而避免了第一电极170直接填入第一通孔162与第一源漏极152的接触方式。由于第二金属层150的第一源漏极152不用直接与第一电极170接触而是通过第三金属层180实现电连接，无需设计成较大的接触面积，因此，薄膜晶体管阵列基板100中的像素区域内的透光区域面积增大，也即薄膜晶体管阵列基板100的像素区域内的开口面积增大，有效地提高了薄膜晶体管阵列基板100的开口率进而提高了穿透率。

可以理解的是，薄膜晶体管阵列基板100可作为液晶显示装置的下基板，例如液晶显示装置包括相对设置的薄膜晶体管阵列基板100和与薄膜晶体管阵列基板100相对设置的上基板(例如彩色滤光基板等)、以及夹设于薄膜晶体管阵列基板100与上基板之间的液晶层，在此不再赘述。

图6是具有本发明较佳实施例的薄膜晶体管阵列基板的液晶显示装置与具有现有的薄膜晶体管阵列基板的液晶显示装置的穿透率-电压的效果对比图。请参阅图6，曲线①为具有现有的薄膜晶体管阵列基板1的液晶显示装置的穿透率与电压的关系曲线，而曲线②为具有本发明较佳实施例的薄膜晶体管阵列基板100的液晶显示装置的穿透率与电压的关系曲线。由于薄膜晶体管阵列基板100的第一电极170是第二绝缘保护层160形成第一通孔162之前形成，并且第一电极170和第二金属层150位于不同的层中，第一电极170通过部分位于第一电极170上方的第三金属层180填入第二绝缘保护层160的第一通孔162与第二金属层150的第一源漏极152的电连接，从而避免了在形成第一电极170前要先在第二绝缘保护层160形成通孔的方式，进而避免了第一电极170直接填入第一通孔162与第一源漏极152的接触方式。由于第二金属层150的第一源漏极152不用直接与第一电极170接触而是通过第三金属层180实现电连接，无需设计成较大的接触面积，因此，薄膜晶体管阵列基板100中的像素区域内的透光区域面积增大，也即薄膜晶体管阵列基板100的像素区域内的开口面积增大。在相同像素区域尺寸(如20μm×60μm)、相同的盒厚(如3.2μm)、相同的液晶下，具有本发明较佳实施例的薄膜晶体管阵列基板100的液晶显示装置与具有现有的薄膜晶体管阵列基板1的液晶显示装置相比开口率提升了26.63％、穿透率提升了32.56％。因此，具有本发明较佳实施例的薄膜晶体管阵列基板100的液晶显示装置的开口率和穿透率得到了大幅的提升。

以上对本发明所提供的薄膜晶体管阵列基板及其制作方法，以及具有此薄膜晶体管阵列基板的液晶显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。