陣列基板及其製造方法和液晶顯示器:專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果

《陣列基板及其製造方法和液晶顯示器》是北京京東方光電科技有限公司於2010年4月23日申請的發明專利，該專利的申請號為2010101591161，公布號為CN102236222A，公布日為2011年11月9日，發明人是謝振宇、陳旭、龍春平、徐少穎。

《陣列基板及其製造方法和液晶顯示器》所述陣列基板中，柵線的上方形成有附加電極，附加電極和柵線之間以柵絕緣層相互間隔，且附加電極與公共電極線電連線；像素電極的圖案延伸至附加電極的上方與附加電極重疊，像素電極與附加電極和公共電極線重疊的部分形成存儲電容。該發明結合了基於柵線的存儲電容和基於公共電極線的存儲電容兩種形式，能夠提高存儲電容值，且減小了存儲電容對其他顯示因素的影響。不會因為需要過大的公共電極線面積而降低開口率，形成的阻容延遲較小，能獲得較好的顯示品質。

2014年11月6日，《陣列基板及其製造方法和液晶顯示器》獲得第十六屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《陣列基板及其製造方法和液晶顯示器》摘要附圖）

基本介紹

中文名：陣列基板及其製造方法和液晶顯示器
公布號：CN102236222A
公布日：2011年11月9日
申請號：2010101591161
申請日：2010年4月23日
申請人：北京京東方光電科技有限公司
地址：北京市經濟技術開發區西環中路8號
發明人：謝振宇、陳旭、龍春平、徐少穎
分類號：G02F1/1362（2006.01）I；H01L27/02（2006.01）I；H01L21/77（2006.01）I
代理機構：北京同立鈞成智慧財產權代理有限公司
類別：發明專利
代理人：劉芳

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

截至2010年4月，液晶顯示器是常用的平板顯示器，其中薄膜電晶體液晶顯示器（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，簡稱TFT-LCD）是液晶顯示器中的主流產品。

液晶面板是TFT-LCD中的重要部件，一般包括對盒設定的陣列基板和彩膜基板，其間填充液晶層。圖1A為2010年4月前已有陣列基板的局部俯視結構示意圖，圖1B為圖1A中沿A-A線的側視剖切結構示意圖。如圖1A和1B所示，該陣列基板包括襯底基板1；襯底基板1上形成有橫縱交叉的數據線5和柵線2；數據線5和柵線2圍設形成矩陣形式排列的像素單元；每個像素單元包括TFT開關和像素電極11；TFT開關包括柵電極3、源電極7、漏電極8和有源層6；柵電極3連線柵線2，源電極7連線數據線5，漏電極8連線像素電極11，有源層6形成在源電極7和漏電極8與柵電極3之間。上述數據線5、柵線2、TFT開關的柵電極3、源電極7、漏電極8和有源層6，以及像素電極11可統稱為導電圖案。為保持各導電圖案的絕緣，可將同層設定的導電圖案間隔設定，或通過絕緣層間隔異層設定的導電圖案，例如，柵線2和柵電極3上覆蓋柵絕緣層4，與TFT開關和數據線5保持絕緣；TFT開關和數據線5上覆蓋有鈍化層9，與像素電極11保持絕緣，像素電極11可通過鈍化層過孔10與漏電極8相連。

在TFT-LCD的顯示過程中，通過數據線向像素電極輸入圖像信號電壓，需要像素電極在一幀的顯示周期中保持該圖像信號電壓，所以在每個像素單元中需要形成存儲電容（Storage Capacitor，簡稱Cs），以維持像素電極上的圖像信號電壓。2010年4月前已有技術中主要有兩種形成存儲電容的方式，一種方式稱為基於柵線的存儲電容（Cson Gate），其結構如圖1A和1B所示。每個像素單元中的像素電極11會延伸到相鄰像素單元的柵線2上，像素電極11和相鄰柵線2的這部分重疊區域就形成了存儲電容。

另一種方式稱為基於公共電極線的存儲電容（Cson Common），其結構如圖2A和2B所示，還包括公共電極線12，與柵線2同層形成但不相交，像素電極11與公共電極線12重疊的部分就形成了存儲電容。

但是，這兩種存儲電容形成都有一定缺陷：基於柵線的存儲電容，像素電極與柵線之間存在較大的寄生電容，導致阻容延遲（RC Delay）比較大，會影響圖像信號的傳輸；基於公共電極線的存儲電容，為達到一定的電容值，必須保證有足夠大的重疊面積，而不透光的公共電極線會使得像素單元中的透光面積減小，因此對像素單元的開口率影響較大。

發明內容

專利目的

《陣列基板及其製造方法和液晶顯示器》提供一種陣列基板及其製造方法和液晶顯示器，以保證像素單元中足夠的存儲電容，且減小存儲電容對其他顯示因素的影響。

技術方案

《陣列基板及其製造方法和液晶顯示器》提供一種陣列基板，包括襯底基板；所述襯底基板上形成有橫縱交叉的數據線和柵線；所述數據線和柵線圍設形成矩陣形式排列的像素單元；每個像素單元包括TFT開關和像素電極；每個所述TFT開關包括柵電極、源電極、漏電極和有源層；柵電極連線柵線，源電極連線數據線，漏電極連線像素電極；所述襯底基板上還形成有公共電極線，其中：所述柵線的上方形成有附加電極，所述附加電極和所述柵線之間以柵絕緣層相互間隔，且所述附加電極與所述公共電極線電連線；所述像素電極的圖案延伸至所述附加電極的上方與所述附加電極重疊，所述像素電極與所述附加電極和公共電極線重疊的部分形成存儲電容。

該發明還提供一種陣列基板的製造方法，包括在襯底基板上分別形成柵線、柵電極、公共電極線、數據線、有源層、源電極、漏電極和像素電極圖案的流程，其中：在形成所述數據線圖案的同時，還同步形成附加電極的圖案，所述附加電極位於所述柵線的上方，所述附加電極和所述柵線之間以柵絕緣層相互間隔，且所述附加電極與所述公共電極線電連線；其中，形成的所述像素電極的圖案延伸至所述附加電極的上方與所述附加電極重疊，所述像素電極與所述附加電極和公共電極線重疊的部分形成存儲電容。

該發明還提供了一種液晶顯示器，包括液晶面板，其中：所述液晶面板包括彩膜基板和該發明所提供的陣列基板。

改善效果

該發明提供的陣列基板及其製造方法和液晶顯示器，結合了基於柵線的存儲電容和基於公共電極線的存儲電容兩種形式，形成在柵線上方的附加電極是一個獨立的電極區域，與像素電極之間形成了存儲電容。同時，公共電極線與像素電極之間的重疊區域也形成了存儲電容，這兩部分存儲電容共同構成了像素單元的存儲電容，能夠提高存儲電容值，且減小了存儲電容對其他顯示因素的影響。不會因為需要過大的公共電極線面積而降低開口率，形成的阻容延遲較小，能獲得較好的顯示品質。

附圖說明

圖1A為2010年4月前已有一種陣列基板的局部俯視結構示意圖；

圖1B為圖1A中沿A-A線的側視剖切結構示意圖；

圖2A為2010年4月前已有另一種陣列基板的局部俯視結構示意圖；

圖2B為圖2A中沿B-B線的側視剖切結構示意圖；

圖3A為該發明實施例一提供的陣列基板的局部俯視結構示意圖；

圖3B為圖3A中沿C-C線的側視剖切結構示意圖；

圖4為該發明實施例二提供的陣列基板的局部俯視結構示意圖；

圖5A為該發明實施例三提供的陣列基板的局部俯視結構示意圖；

圖5B為圖5A中沿D-D線的側視剖切結構示意圖；

圖6為該發明實施例四提供的陣列基板的局部俯視結構示意圖；

圖7為該發明實施例五提供的陣列基板的製造方法的流程圖；

圖8A為該發明實施例五所製造陣列基板的局部俯視結構示意圖一；

圖8B為圖8A中沿E-E線的側視剖切結構示意圖；

圖9A為該發明實施例五所製造陣列基板的局部俯視結構示意圖二；

圖9B為圖8A中沿F-F線的側視剖切結構示意圖；

圖10為該發明實施例六提供的陣列基板的製造方法的流程圖；

圖11A為該發明實施例六所製造陣列基板的局部俯視結構示意圖一；

圖11B為圖11A中沿G-G線的側視剖切結構示意圖；

圖12A為該發明實施例六所製造陣列基板的局部俯視結構示意圖二；

圖12B為圖12A中沿I-I線的側視剖切結構示意圖。

附圖示記：1-襯底基板；2-柵線；3-柵電極；4-柵絕緣層；5-數據線；6-有源層；7-源電極；8-漏電極；9-鈍化層；10-鈍化層過孔；11-像素電極；12-公共電極線；13-附加電極；14-第一過孔；15-第二過孔；16-跨接線；17-連通過孔；18-連通線。

權利要求

1.一種陣列基板，包括襯底基板；所述襯底基板上形成有橫縱交叉的數據線和柵線；所述數據線和柵線圍設形成矩陣形式排列的像素單元；每個像素單元包括TFT開關和像素電極；每個所述TFT開關包括柵電極、源電極、漏電極和有源層；柵電極連線柵線，源電極連線數據線，漏電極連線像素電極；所述襯底基板上還形成有公共電極線，其特徵在於：所述柵線的上方形成有附加電極，所述附加電極和所述柵線之間以柵絕緣層相互間隔，且所述附加電極與所述公共電極線電連線；所述像素電極的圖案延伸至所述附加電極的上方與所述附加電極重疊，所述像素電極與所述附加電極和公共電極線重疊的部分形成存儲電容。

2.根據權利要求1所述的陣列基板，其特徵在於：每條柵線上的所述附加電極與相鄰的兩個像素單元中的公共電極線電連線。

3.根據權利要求1或2所述的陣列基板，其特徵在於：所述公共電極線與所述柵線同層形成且圖案相互間隔，所述附加電極通過附加過孔與所述公共電極線電連線。

4.根據權利要求3所述的陣列基板，其特徵在於：所述附加過孔包括第一過孔和第二過孔，所述第一過孔形成在覆蓋所述數據線和附加電極的鈍化層中，且位於所述附加電極的上方，所述第二過孔形成在所述柵絕緣層和鈍化層中，且位於所述公共電極線的上方；所述鈍化層上形成有跨接線，所述跨接線穿過所述第一過孔和第二過孔連線所述附加電極和公共電極線。

5.根據權利要求1所述的陣列基板，其特徵在於：所述公共電極線與所述數據線同層形成且圖案相互間隔，所述附加電極與所述公共電極線一體成型。

6.根據權利要求5所述的陣列基板，其特徵在於：每條數據線兩側相鄰像素單元中的公共電極線上分別形成有連通過孔，覆蓋所述數據線的鈍化層上形成有連通線，所述連通線穿過所述連通過孔連線相鄰像素單元中的公共電極線。

7.一種陣列基板的製造方法，包括在襯底基板上分別形成柵線、柵電極、公共電極線、數據線、有源層、源電極、漏電極和像素電極圖案的流程，其特徵在於：在形成所述數據線圖案的同時，還同步形成附加電極的圖案，所述附加電極位於所述柵線的上方，所述附加電極和所述柵線之間以柵絕緣層相互間隔，且所述附加電極與所述公共電極線電連線；其中，形成的所述像素電極的圖案延伸至所述附加電極的上方與所述附加電極重疊，所述像素電極與所述附加電極和公共電極線重疊的部分形成存儲電容。

8.根據權利要求7所述的陣列基板的製造方法，其特徵在於，在襯底基板上分別形成柵線、柵電極、公共電極線、數據線、有源層、源電極、漏電極和像素電極圖案的流程包括：在所述襯底基板上形成包括所述柵線、柵電極和公共電極線的圖案，所述公共電極線與所述柵線的圖案相互間隔；在形成上述圖案的襯底基板上形成柵絕緣層；在所述柵絕緣層上形成包括所述數據線、有源層、源電極、漏電極和附加電極的圖案；在形成上述圖案的襯底基板上形成鈍化層；在所述鈍化層中形成鈍化層過孔和附加過孔，所述鈍化層過孔對應所述漏電極的位置，所述附加過孔分別對應所述附加電極和公共電極線的位置；在形成上述圖案的襯底基板上形成包括像素電極和跨接線的圖案，所述跨接線穿過所述附加過孔連線所述附加電極和公共電極線。

9.根據權利要求7所述的陣列基板的製造方法，其特徵在於，在襯底基板上分別形成柵線、柵電極、公共電極線、數據線、有源層、源電極、漏電極和像素電極圖案的流程包括：在所述襯底基板上形成包括所述柵線和柵電極的圖案；在形成上述圖案的襯底基板上形成柵絕緣層；在所述柵絕緣層上形成包括所述數據線、有源層、源電極、漏電極、附加電極和公共電極線的圖案，所述公共電極線與所述附加電極一體成型；在形成上述圖案的襯底基板上形成鈍化層；在所述鈍化層中形成鈍化層過孔，所述鈍化層過孔對應所述漏電極的位置；在形成上述圖案的襯底基板上形成包括像素電極的圖案。

10.根據權利要求9所述的陣列基板的製造方法，其特徵在於：在形成所述鈍化層過孔的同時還同步形成連通過孔，所述連通過孔形成在每條數據線兩側相鄰像素單元中的公共電極線上方；在形成所述像素電極的同時還同步形成連通線的圖案，所述連通線穿過所述連通過孔連線相鄰像素單元中的公共電極線。

11.一種液晶顯示器，包括液晶面板，其特徵在於：所述液晶面板包括彩膜基板和權利要求1～6任一所述的陣列基板。

實施方式

實施例一

圖3A為該發明實施例一提供的陣列基板的局部俯視結構示意圖，圖3B為圖3A中沿C-C線的側視剖切結構示意圖。如圖3A和3B所示，該陣列基板包括襯底基板1；襯底基板1上形成有橫縱交叉的數據線5和柵線2；數據線5和柵線2圍設形成矩陣形式排列的像素單元；每個像素單元包括TFT開關和像素電極11；TFT開關包括柵電極3、源電極7、漏電極8和有源層6；柵電極3連線柵線2，源電極7連線數據線5，漏電極8連線像素電極11，有源層6形成在源電極7和漏電極8與柵電極3之間。上述數據線5、柵線2、TFT開關的柵電極3、源電極7、漏電極8和有源層6，以及像素電極11可統稱為導電圖案。為保持各導電圖案的絕緣，可將同層設定的導電圖案間隔設定，或通過絕緣層間隔異層設定的導電圖案，柵線2和柵電極3上覆蓋柵絕緣層4，與TFT開關和數據線5保持絕緣；TFT開關和數據線5上覆蓋有鈍化層9，與像素電極11保持絕緣，像素電極11可通過鈍化層過孔10與漏電極8相連。

該陣列基板上還形成公共電極線12，該實施例中，公共電極線12與柵線2同層形成且圖案相互間隔。柵線2的上方形成有附加電極13，附加電極13和柵線2之間以柵絕緣層4相互間隔，且附加電極13與公共電極線12電連線，當公共電極線12與柵線2同層形成時，附加電極13通過附加過孔與公共電極線12電連線。像素電極11的圖案延伸至附加電極13的上方與附加電極13重疊，像素電極11與附加電極13和公共電極線12重疊的部分形成存儲電容。

附加電極與公共電極線的連線方式可以有多種，例如，設計附加電極的形狀不僅在柵線上方，還延伸至公共電極線的上方，通過柵絕緣層的附加過孔與公共電極線相連。

在該實施例中，附加過孔具體包括第一過孔14和第二過孔15，第一過孔14形成在覆蓋數據線5和附加電極13的鈍化層9中，且位於附加電極13的上方，第二過孔15形成在柵絕緣層4和鈍化層9中，且位於公共電極線12的上方；鈍化層9上形成有跨接線16，跨接線16穿過第一過孔14和第二過孔15連線附加電極13和公共電極線12。該技術方案可以利用已有的陣列基板製造工藝，在刻蝕形成鈍化層過孔10的同時刻蝕形成附加過孔，利用刻蝕形成像素電極11的工藝同時形成跨接線16的圖案。

該實施例的技術方案結合了基於柵線的存儲電容和基於公共電極線的存儲電容兩種形式，形成在柵線上方的附加電極是一個獨立的電極區域，與像素電極之間形成了存儲電容。同時，公共電極線與像素電極之間的重疊區域也形成了存儲電容，這兩部分存儲電容共同構成了像素單元的存儲電容。

平板電容的電容值計算公式為：C＝εS/4πkd，其中，C為電容值，Q為電容兩電極的電荷值，U為電容兩電極的電壓值，ε為介電常數，k為靜電力常量，S為電容兩電極的正對面積，d為電容兩電極間的距離。該發明的技術方案，一方面以附加電極增加了存儲電容的正對面積，因此可以提高存儲電容值，或者在保持相同存儲電容值的前提下減小公共電極線的面積，從而提高像素單元的開口率；另一方面，在基於柵線的存儲電容方式中，柵線和像素電極之間的距離要比附加電極與像素電極之間的距離長，所以該實施例技術方案的這部分存儲電容值也比2010年4月前已有技術有所提高；再一方面，由於減小了電容，該實施例還可以最佳化阻容延遲特性，提高畫面品質。

實施例二

圖4為該發明實施例二提供的陣列基板的局部俯視結構示意圖，該實施例與實施例一的區別在於，每條柵線2上的附加電極13與相鄰的兩個像素單元中的公共電極線12電連線。該技術方案可以通過適當改變附加過孔的數量和位置，以及改變跨接線16的圖案來簡單的實現。

該實施例的技術方案不僅可以最佳化存儲電容，而且通過附加電極將成行形成的相鄰公共電極線相連，避免各行公共電極線之間存儲公共電壓差，使公共電極線中的公共電壓均勻性更高，這樣可以避免像素單元在顯示過程中發生的閃爍現象。

實施例三

圖5A為該發明實施例三提供的陣列基板的局部俯視結構示意圖，圖5B為圖5A中沿D-D線的側視剖切結構示意圖。該實施例的技術方案與實施例一的區別在於：公共電極線12與數據線5同層形成且圖案相互間隔，附加電極13與公共電極線12一體成型。

該實施例的技術方案仍然具有增加存儲電容的優勢，在形成同等存儲電容值的前提下可以減小公共電極線的面積，從而提供像素單元的開口率。另外，相比於實施例一的技術方案，該實施例還省略了形成附加電極過孔和跨接線的工藝。

實施例四

圖6為該發明實施例四提供的陣列基板的局部俯視結構示意圖，該實施例以實施例三為基礎，每條數據線5兩側相鄰像素單元中的公共電極線12上分別形成有連通過孔17，覆蓋數據線5的鈍化層9上形成有連通線18，該連通線18穿過連通過孔17連線相鄰像素單元中的公共電極線12。

該實施例的技術方案不僅可以最佳化存儲電容，而且將成列形成的相鄰公共電極線相連，避免各列公共電極線之間存儲公共電壓差，使公共電極線中的公共電壓均勻性更高，這樣可以避免像素單元在顯示過程中發生的閃爍現象。

該發明實施例還提供了一種陣列基板的製造方法，該方法包括在襯底基板上分別形成柵線、柵電極、公共電極線、數據線、有源層、源電極、漏電極和像素電極圖案的流程，其中，在形成數據線圖案的同時，還同步形成附加電極的圖案，該附加電極位於柵線的上方，附加電極和柵線之間以柵絕緣層相互間隔，且附加電極與公共電極線電連線；形成的像素電極的圖案延伸至附加電極的上方與附加電極重疊，該像素電極與附加電極和公共電極線重疊的部分形成存儲電容。

在具體套用中，形成柵線、柵電極、公共電極線、數據線、有源層、源電極、漏電極和像素電極圖案的流程有多種形式，下面以典型的四次掩膜工藝為例進行說明。

實施例五

圖7為該發明實施例五提供的陣列基板的製造方法的流程圖，該方法包括如下步驟：

步驟710、在襯底基板1上形成包括柵線2、柵電極3和公共電極線12的圖案，公共電極線12與柵線2的圖案相互間隔，所形成的結構如圖8A和8B所示；

步驟710具體可以通過磁控濺射方法沉積一層金屬薄膜，多為不透光的金屬，例如鋁、鉬等，而後採用構圖工藝，通過掩膜板曝光、顯影和刻蝕等工藝形成所需圖案。

步驟720、在形成上述圖案的襯底基板1上形成柵絕緣層4，柵絕緣層4可通過電漿化學氣相沉積（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，簡稱PECVD）等方法沉積絕緣材料而成；

步驟730、在柵絕緣層4上形成包括數據線5、有源層6、源電極7、漏電極8和附加電極13的圖案，具體結構如圖9A和9B所示.

步驟730具體可以是採用雙色調掩膜板進行半曝光掩膜刻蝕來形成圖案，則附加電極圖案的下方還包括形成有源層的材料薄膜。

步驟740、在形成上述圖案的襯底基板1上形成鈍化層9；

步驟750、在鈍化層9中形成鈍化層過孔10和附加過孔，鈍化層過孔10對應漏電極8的位置，附加過孔分別對應附加電極13和公共電極線12的位置；

步驟760、在形成上述圖案的襯底基板1上形成包括像素電極11和跨接線16的圖案，跨接線16穿過附加過孔連線附加電極13和公共電極線12，其結構可參見圖3A和3B所示，根據附加過孔和跨接線16位置的不同，還可以形成圖4A和4

B所示的結構。

該實施例所提供的製造方法可用於製造該發明的陣列基板，具有提高存儲電容值和提高像素單元開口率的優點，且利用了原有製造陣列基板的工藝，不增加工藝難度。

實施例六

圖10為該發明實施例六提供的陣列基板的製造方法的流程圖，該方法包括如下步驟：

步驟101、在襯底基板1上形成包括柵線2和柵電極3的圖案，如圖11A和11B所示；

步驟102、在形成上述圖案的襯底基板1上形成柵絕緣層4；

步驟103、在柵絕緣層4上形成包括數據線5、有源層6、源電極7、漏電極8、附加電極13和公共電極線12的圖案，該公共電極線12與附加電極13一體成型，如圖12A和12B所示；

步驟104、在形成上述圖案的襯底基板1上形成鈍化層9；

步驟105、在鈍化層9中形成鈍化層過孔10，該鈍化層過孔10對應漏電極8的位置；

步驟106、在形成上述圖案的襯底基板1上形成包括像素電極11的圖案，其結構可參見圖5A和5B所示。

在該實施例的基礎上，還可以：在形成鈍化層過孔10的同時還可以同步形成連通過孔17，連通過孔17形成在每條數據線5兩側相鄰像素單元中的公共電極線12上方；在形成像素電極11的同時還同步形成連通線18的圖案，該連通線18穿過連通過孔17連線相鄰像素單元中的公共電極線12，具體結構可參見圖6所示。

該發明實施例還提供了一種液晶顯示器，包括液晶面板，其中，該液晶面板包括彩膜基板和該發明任一實施例所提供的陣列基板。

榮譽表彰