一种掩膜板、阵列基板制作方法及阵列基板的制作方法

一种掩膜板、阵列基板制作方法及阵列基板的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种掩膜板及对应的阵列基板制作方法和阵列基板，应用于液晶显示【技术领域】，该掩膜板包括不透光区域和透光区域，不透光区域包括中间竖直主干、中间水平主干及从中间竖直主干和中间水平主干延伸出的分支，中间竖直主干与中间水平主干分别与其分支形成一定夹角；透光区域包括设在分支之间的第一透光部分，在第一透光部分上设置有光干涉单元，该光干涉单元用以将具有第一光强的光处理为具有第二光强的光，其中第一光强大于第二光强，第二透光部分用于将第一光强的光引入以形成对应阵列基板上的接触孔，本发明还包括采用该掩膜板制作阵列基板的方法和制成的阵列基板。本发明提高了像素单元的开口率，提高了液晶面板的穿透率。
【专利说明】一种掩膜板、阵列基板制作方法及阵列基板

【技术领域】
[0001] 本发明涉及液晶显示【技术领域】，具体地说，涉及一种掩膜板及采用该掩膜板制作 阵列基板的方法和对应的阵列基板。

【背景技术】
[0002] 传统的HVA (High Vertical Alignment,高垂直排列）像素电极为Fine Slit (改 进的狭缝）结构形式。其中，狭缝部分不设置像素电极，这就使得该部分对电场的控制力较 差，进而对液晶分子的控制力较差。因此，该部分就会出现暗纹，从而损失液晶效率，进而损 失液晶面板的穿透率。为改善液晶面板的穿透率，出现了一种新的具有立体结构的像素电 极。该立体结构的像素电极覆盖于像素单元的开口区上。
[0003] 制作具有以上所述立体结构的像素电极的阵列基板，通常同时完成接触孔和立体 结构像素电极中绝缘层的蚀刻。也就是说，采用一道掩膜板同时实现接触孔和像素电极的 立体结构。此种做法可以有效节约掩膜板成本和制程时间，但会使立体结构像素电极中的 部分绝缘层被全部蚀刻掉。如果此时为了提高液晶面板的开口率而添加屏蔽电极，可能会 导致屏蔽电极与像素电极相接触。因此，在这种情况下无法添加屏蔽电极，就会降低液晶面 板的开口率。
[0004] 基于上述情况，亟需一种能形成立体结构像素电极且能提高液晶面板开口率的掩 膜板及其对应的阵列基板制作方法和阵列基板。


【发明内容】

[0005] 为解决上述问题，本发明提供了一种能形成立体结构像素电极且能提高液晶面板 开口率的掩膜板及其对应的阵列基板制作方法和阵列基板。
[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种掩模板，所述掩膜板包括：
[0007] 不透光区域，所述不透光区域包括中间坚直主干、中间水平主干及从所述中间坚 直主干和所述中间水平主干延伸出的分支，所述中间坚直主干与中间水平主干分别与所述 分支形成一定夹角；
[0008] 透光区域，所述透光区域包括设在所述分支之间的第一透光部分，
[0009] 其中，在所述第一透光部分上设置有光干涉单元，所述光干涉单元用以将具有第 一光强的光处理为具有第二光强的光，其中所述第一光强大于第二光强。
[0010] 根据本发明的一个实施例，所述透光区域还包括第二透光部分，所述第二透光部 分用于直接将所述第一光强的光引入以形成对应于阵列基板上的接触孔。
[0011] 根据本发明的一个实施例，所述光干涉单元的形状为网格状、条栅状或片状。
[0012] 根据本发明的一个实施例，所述光干涉单元贯穿设在所述第一透光部分的中间位 置。
[0013] 根据本发明的一个实施例，所述光干涉单元用不透光材料或者半透光材料制成。
[0014] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种制作阵列基板的方法，采用以上任一项 所述的掩膜板形成绝缘结构体。
[0015] 根据本发明的一个实施例，在形成第一金属导电层时还包括形成屏蔽电极。
[0016] 根据本发明的再一个方面，还提供了一种阵列基板，所述阵列基板包括：
[0017] 基底；
[0018] 在基底上形成的多个像素单元，所述像素单元包括，
[0019] 设置在开口区域的像素电极，在所述像素电极与所述基底之间设有绝缘结构体， 所述绝缘结构体由采用以上任一项所述的掩膜板蚀刻形成。
[0020] 根据本发明的一个实施例，所述绝缘结构体包括中间坚直主干、中间水平主干及 从所述中间坚直主干和所述中间水平主干延伸出的分支，所述中间坚直主干与所述中间水 平主干分别与其分支形成一定夹角，其中，在相邻的两个分支之间包括具有绝缘材料的底 面的凹槽。
[0021] 根据本发明的一个实施例，在数据线与所述像素电极之间还设有与栅线同层的屏 蔽电极，用以屏蔽所述数据线与所述像素电极之间的电信号。
[0022] 本发明带来了以下有益效果：
[0023] 本发明通过在掩膜板上透光区域的第一透光部分设置光干涉单元，使得对应该部 位的阵列基板上的绝缘材料不能被蚀刻到底，该部位未被蚀刻的绝缘材料和掩膜板上不透 光区域对应的阵列基板上的绝缘材料形成绝缘结构体。由于绝缘结构体的存在能在像素电 极与数据线之间设置屏蔽电极，缩短了像素电极与数据线之间的距离。该种设计提高了像 素单元的开口率，提高了液晶面板的穿透率。
[0024] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

【专利附图】

【附图说明】
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：
[0026] 图1为现有的具有立体结构像素电极的阵列基板的平面结构图；
[0027] 图2为对应形成图1中像素电极的掩膜板的局部图案示意图；
[0028] 图3为图1沿A-A方向的剖面结构图；
[0029] 图4为本发明所述的掩膜板的一个实施例的局部图案示意图；
[0030] 图5为本发明所述的掩膜板的另一个实施例的局部图案示意图；
[0031] 图6为本发明所述的掩膜板的再一个实施例的局部图案不意图；
[0032] 图7为采用本发明所述的图4-图5中的任一掩膜板制成的阵列基板的一个实施 例的平面结构图；
[0033] 图8为图7沿B-B方向的剖面结构图；
[0034] 其中，1、基底，2、栅线，3、数据线，4、TFT (薄膜晶体管），5、像素电极，5a、凸条，5b、 凹槽，5c、不透光区域，5d、第一透光部分，6、公共电极线，7、接触孔，7a、第二透光部分，8、栅 极绝缘层，9、沉积钝化层，10、屏蔽电极。

【具体实施方式】
[0035] 以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用 技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明 的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合， 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0036] 另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系 统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处 的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0037] 如图1所示为现有的一种具有立体结构像素电极的阵列基板平面结构图。如图所 示，该阵列基板包括基底1和像素单元。像素单元包括设置于基底1上的栅线2、数据线3、 TFT4、像素电极5和公共电极线6。其中，栅线2与公共电极线6平行设置。栅线2和公共 电极线6均与数据线3垂直设置。TFT4设置于栅线2上，其栅极、源极、漏极分别与栅线2、 数据线3和像素电极5电连接。在一种设置中，TFT4的漏极通过接触孔7与像素电极5连 接。像素电极5设置在由栅线2、数据线3和公共电极线6包围形成的开口区域中。
[0038] 图中的像素电极层由一"米"字形的绝缘结构体来支撑。该绝缘结构体包括中间 坚直主干、中间水平主干和分别从中延伸而形成的分支。中间坚直主干、中间水平主干和分 支为凸起的绝缘部分，其与所涂敷的像素电极层合起来称为凸条5a。各个凸条之间的部分 为凹槽5b。在现有的像素电极结构中，凹槽5b底部只包括像素电极层。在这种情况下，所 涂敷的像素电极层与基底1直接接触。
[0039] 如图2所示为对应形成图1中像素电极的掩膜板图案。在采用正性光刻胶的条件 下，图中不透光区域5c对应形成凸条5a，图中5d为第一透光部分对应形成凹槽5b。图中 标注7a为第二透光部分对应形成阵列基板上的接触孔7。
[0040] 如图3所示为图1沿A-A方向的剖面结构图。如图所示，整个绝缘结构体表面均 覆盖像素电极层。由该绝缘结构体支撑的像素电极层也就是像素电极5。栅极绝缘层8覆 盖于基板1上。沉积钝化层9覆盖于数据线3和栅极绝缘层8表面。
[0041] 制作如上所述的阵列基板时，可采用如图2所示的掩膜板同时实现接触孔结构和 像素电极的立体结构。也就是说，接触孔、米字形的绝缘结构体采用一道掩膜板在同一制程 中完成。此种做法虽然能有效的节约掩膜板成本和制程时间，但在制作过程中可能会使相 邻分支之间的绝缘材料层全部蚀刻掉。这样在涂敷透明导电材料形成像素电极层的时候， 透明导电材料可能会与基底1直接接触。如图3所示，凹槽部分的像素电极层与基板1之 间的绝缘层被完全蚀刻掉，导致像素电极5与基板1接触。
[0042] 此外，通常在液晶面板的设计过程中，为增加像素单元的开口率，往往在像素电极 5与数据线3之间设置屏蔽结构，如屏蔽电极。屏蔽电极用于屏蔽像素电极5与数据线3之 间的电信号干扰。将像素电极5与数据线3之间的电信号干扰屏蔽掉，就可以减小两者之 间的距离。可将像素电极5尽可能地靠近数据线3设置，从而尽可能地扩大像素单元开口 区域的面积。
[0043] 但是，屏蔽电极与栅线通常在同一制程中形成。如果立体结构的像素电极的凹槽 部分的绝缘层被完全蚀刻掉，覆盖于其上的像素电极5就会与基底1接触。由于屏蔽电极 也与基底1直接接触，并位于像素电极5和数据线3之间，因此其有可能与无底部的凹槽上 的像素电极层接触。在制作过程中，一旦不同层之间发生平移，则有可能导致像素电极层与 屏蔽电极电性接触，这在实际中是不允许的。一种可以解决的办法是在像素电极与屏蔽电 极之间形成层差。以下详细介绍如何通过改进的掩模板来在阵列基板的制作中形成该层差 的技术方案。
[0044] 本发明所述的掩膜板包括不透光区域5c和透光区域。其中，不透光区域5c与图 2相同，也包括中间坚直主干、中间水平主干及从中间坚直主干和中间水平主干延伸出的分 支，中间坚直主干与中间水平主干分别与其延伸出的分支形成一定的夹角。在该掩模板中， 不透光区域整体形成"米"字形的图案。
[0045] 透光区域分为第一透光部分5d和第二透光部分7a。其中，第一透光部分5d设置 在不透光区域5c的分支之间。第一透光部分5d中间设置有光干涉单元。该光干涉单元可 将具有较大光照强度的第一光强的光通过第一透光部分5d后变为具有较小光照强度的第 二光强的光。上述光干涉单元可采用不透光材料制成，当然，也可根据需要采用半透光材料 制成。
[0046] 在本发明的一个实施例中，该光干涉单元设置为网格状，如图4所示。在该图中， 光线通过网格部分射入到待蚀刻阵列基板上。这样，网格中遮光部分所对应的阵列基板的 部位也能被光照到，从而使得阵列基板上对应该部位的绝缘层可被蚀刻掉。但是，由于透过 光干涉单元的光强度已经减弱，因此在相同的蚀刻时间里，可以保证掩模板的该部分所对 应的位置上还保留一部分的绝缘材料。网格的大小可根据实际需要进行设置，其基本上与 要保留的绝缘材料的厚度、光刻时间以及施加的光照强度有关。
[0047] 在本发明的另一个实施例中，该光干涉单元设置为条栅状，如图5所示。在该图 中，光线可通过条栅间隙射入到待蚀刻阵列基板上。这样，条栅遮光部分所对应的阵列基板 的部位也能被光照到，从而使得阵列基板上对应该部位的绝缘层可被蚀刻掉。与上面网格 例子类似，由于透过的光强度已经减弱，因此在相同的蚀刻时间里，可以保证掩模板的该部 分所对应的位置上还保留一部分的绝缘材料。条栅之间的间距可根据实际需要进行设置， 其基本上与要保留的绝缘材料的厚度、光刻时间以及施加的光照强度有关。
[0048] 无论是网状的还是条栅状的光干涉单元，其均可以设置成与分支的两侧相接触从 而占满整个第一透光部分5d，如图4和5所示。然而，实际中，网状或条栅状的光干涉单元 也可以仅设在相邻分支之间，其与分支的两侧之间保持一定间隙。
[0049] 在本发明的另一个实施例中，该光干涉单元还可设置为沿透光区域长度方向的片 状结构，如图6所示。在该图中，光线可通过片状结构两侧的透光部分而射入到待蚀刻阵列 基板上。这样，片状结构所对应的阵列基板的部位也能被光照到，从而使得阵列基板上对应 该部位的绝缘层可被蚀刻。不过，光强已有一定程度的减弱，因此同样蚀刻的时间以及初始 光强下，与片状结构的光干涉单元对应的阵列基板部分上的绝缘材料不会完全蚀刻，从而 相较于之前保留了一定厚度的绝缘材料。
[0050] 在一个具体的例子中，当光干涉单元为片状，并贯穿相邻的两分支设置时，为防止 透过光干涉单元的光强度较大而导致对应该部分的绝缘层蚀刻到基底部分，这里还可设置 片状的光干涉单元与相邻的分支的一侧的距离范围在〇· 2um?0· 5um之间。实际中，也可 通过改变光干涉单元的有效透光面积来控制对应阵列基板上绝缘材料的蚀刻深度。
[0051] 当然，光干涉单元的设置形状并不限于以上所述的几种，凡能实现影响光照强度 的形状设置均可用作此处的光干涉单元。
[0052] 分别对应图4、图5和图6中的第二透光部分7a设置为完全透光。该部分可将原 始的具有第一光强的光直接引入，从而对应地形成阵列基板上的接触孔。
[0053] 采用本发明所述的掩膜板来制作对应的阵列基板主要包括以下步骤。
[0054] 首先在基底上沉积第一层金属膜用以形成第一金属导电层。在形成第一金属导电 层的过程中，形成栅线和公共电极线，并同时形成与公共电极线连接的屏蔽电极。
[0055] 然后在第一金属导电层上沉积第一绝缘材料和半导体材料来形成中间层。
[0056] 然后在中间层上沉积第二层金属膜用以形成第二金属导电层。在该过程中还包括 形成TFT的源极与漏极。
[0057] 之后采用上述的掩膜板在第二金属导电层和裸露的中间层上形成绝缘结构体。在 本发明的一个实施例中，在采用正性光刻胶的条件下，对应掩膜板上不透光区域的阵列基 板上的绝缘材料不被蚀刻形成凸起结构。掩膜板上的透光区域设置为第一透光部分和第二 透光部分两种。第一透光部分设置有光干涉单元。当第一光强的光透过该光干涉单元时变 为强度减弱的第二光强的光。由于透过第一透光部分的光强减弱，使得对该部分的蚀刻深 度变浅，不会将该部分对应的阵列基板上的绝缘材料蚀刻到底，则对应该部分形成凹陷结 构。由具有凸起和凹陷结构的绝缘材料形成具有立体结构的绝缘结构体。第二透光部分直 接将第一光强的光引入对应形成阵列基板上的接触孔。
[0058] 最后，在绝缘结构体上涂敷透明导电材料，从而形成像素电极。
[0059] 如图7所示为采用以上所述的掩膜板和方法制作的阵列基板的一个实施例的平 面结构图。
[0060] 在图7中，阵列基板包括基底1和像素单元。该像素单元包括设置于基底1上的 栅线2、数据线3、TFT4、像素电极5和公共电极线6。其中，栅线2与公共电极线6平行设 置。栅线2和公共电极线6均与数据线3垂直设置。TFT4设置于栅线2上，其栅极、源极和 漏极分别与栅线2、数据线3和像素电极5电连接。其中，TFT4的漏极通过接触孔7与像素 电极5连接。TFT4设置于栅线上，可以避免占用像素单元的开口区域，有利于提高像素单元 的开口率。像素电极5设置于由栅线2、公共电极线6和数据线3包围形成的开口区域中。 在像素电极5与两侧的数据线3之间设置有屏蔽电极10。
[0061] 像素电极5与基底1之间设有绝缘结构体。该绝缘结构体包括中间坚直主干、中 间水平主干和分别从两种主干中延伸而出形成的分支。主干和分支构成"米"字形结构，这 样的形状与上述掩模板的不透光区域的图案相对应。为描述的方便起见，针对掩模板和绝 缘结构体均采用主干和分支这样的术语。但是，本领域的技术人员在阅读了本发明的全部 内容之后，显然可以明白它们在不同的情况下所指的具体含义。
[0062] 在绝缘结构体中，各个分支与主干的夹角范围为30°?60°。分支部分与覆盖于 其上的像素电极材料形成凸条5a，凸条5a之间为凹槽5b。凸条5a和凹槽5b相间排列。凸 条5a和凹槽5b的宽度范围在例如0.6um?1.6um之间。
[0063] 下面，参照图8来进一步地详细明本发明的像素电极结构，其中，图8为图7沿B-B 方向的剖面结构图。在该图中，像素电极5与基底1之间全部由绝缘结构体而隔开。
[0064] 由该剖面图可以得知，米字形的绝缘结构体为立体结构，其包括凸起的分支和主 干，以及各个分支之间的凹陷部分。该绝缘结构体上涂敷的像素电极材料与凸起部分构成 上述的凸条。该绝缘结构体上涂敷的像素电极材料与凹陷部分形成凹槽。
[0065] 由于凹槽表面的像素电极与基底之间具有绝缘材料，这就使得屏蔽电极10与凹 槽表面的像素电极5之间具有层差。即使在制作过程中不同层之间有位置偏差，也能避免 屏蔽电极10与像素电极5接触。因此，本发明中可以在数据线3和像素电极5之间设置屏 蔽电极10。屏蔽电极10的设置可以有效屏蔽数据线3和像素电极5之间的电信号干扰。 在这种情况下，就可将像素电极5与数据线3之间的距离设置的尽可能小。由于像素电极 5可以向数据线3的方向靠近设置，因此提高了像素单元开口区域的面积，进而提高了像素 单兀的开口率。
[〇〇66] 虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采 用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属【技术领域】内的技术人员，在不脱离本 发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化， 但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1. 一种掩模板，其特征在于，所述掩膜板包括： 不透光区域，所述不透光区域包括中间坚直主干、中间水平主干及从所述中间坚直主 干和所述中间水平主干延伸出的分支，所述中间坚直主干与中间水平主干分别与所述分支 形成一定夹角； 透光区域，所述透光区域包括设在所述分支之间的第一透光部分， 其中，在所述第一透光部分上设置有光干涉单元，所述光干涉单元用以将具有第一光 强的光处理为具有第二光强的光，其中所述第一光强大于第二光强。
2. 如权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，所述透光区域还包括第二透光部分，所述 第二透光部分用于直接将所述第一光强的光引入以形成对应于阵列基板上的接触孔。
3. 如权利要求2所述的掩膜板，其特征在于，所述光干涉单元的形状为网格状、条栅状 或片状。
4. 如权利要求3所述的掩膜板，其特征在于，所述光干涉单元贯穿设在所述第一透光 部分的中间位置。
5. 如权利要求1-4中任一项所述的掩膜板，其特征在于，所述光干涉单元用不透光材 料或者半透光材料制成。
6. -种制作阵列基板的方法，其特征在于，米用如权利要求1?5中任一项所述的掩膜 板形成绝缘结构体。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，在形成第一金属导电层时还包括形成屏蔽 电极。
8. -种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括： 基底； 在基底上形成的多个像素单元，所述像素单元包括， 设置在开口区域的像素电极，在所述像素电极与所述基底之间设有绝缘结构体，所述 绝缘结构体由采用如权利要求1?5中任一项所述的掩膜板蚀刻形成。
9. 如权利要求8所述的阵列基板，其特征在于，所述绝缘结构体包括中间坚直主干、中 间水平主干及从所述中间坚直主干和所述中间水平主干延伸出的分支，所述中间坚直主干 与所述中间水平主干分别与其分支形成一定夹角，其中，在相邻的两个分支之间包括具有 绝缘材料的底面的凹槽。
10. 如权利要求9所述的阵列基板，其特征在于，在数据线与所述像素电极之间还设有 与栅线同层的屏蔽电极，用以屏蔽所述数据线与所述像素电极之间的电信号。
【文档编号】H01L27/12GK104062843SQ201410344993
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】施明宏, 姜佳丽 申请人:深圳市华星光电技术有限公司