像素單元、陣列基板和顯示裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種像素單元、陣列基板和顯示裝置，像素單元，至少包括薄膜晶體管和像素電極，所述薄膜晶體管至少包括柵極、源極和漏極，所述像素電極通過過孔與所述漏極電連接，且所述過孔的上端面與所述像素電極相連接，所述過孔的下端面與所述漏極相連接，其中，所述過孔為階梯孔，且所述過孔的上端面的面積大于所述過孔的下端面的面積。本實用新型還提供一種包括所述像素單元的陣列基板和一種包括該陣列基板的顯示裝置。本實用新型所提供的薄膜晶體管的像素電極不容易斷裂。
【專利說明】像素單元、陣列基板和顯示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種像素單元、一種包括所述像素單元的陣列基板以及一種包括該陣列基板的顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]顯示裝置(例如，液晶面板)中多包括陣列基板，陣列基板中一般包括多個像素單元，圖1中所示的是一種常見的陣列基板的像素單元結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，陣列基板的像素單元至少包括薄膜晶體管和像素電極200，薄膜晶體管至少包括源極110、漏極120和柵極130，該像素電極200通過過孔300與薄膜晶體管的漏極120電連接。在陣列基板中，為了降低寄生電容，并增加薄膜晶體管的上表面的平坦性，通常會在薄膜晶體管100的源極110和漏極120的上方設(shè)置有機絕緣層140作為平坦層。有機絕緣層140的厚度越大，則寄生電容越小。但是，有機絕緣層厚度增加會導(dǎo)致過孔300的軸向高度增加，過孔300的軸向高度越大，則像素電極200越容易在與過孔300的連接處斷裂。
[0003]因此，如何在降低寄生電容的同時避免像素電極在與過孔的連接處斷裂成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種像素單元、一種包括該像素單元的陣列基板以及一種包括該陣列基板的顯示裝置。在所述像素單元中，像素電極不容易斷裂。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，作為本實用新型的一個方面，提供一種像素單元，該像素單元至少包括薄膜晶體管和像素電極，所述薄膜晶體管至少包括柵極、源極和漏極，所述像素電極通過過孔與所述漏極電連接，且所述過孔的上端面與所述像素電極相連接，所述過孔的下端面與所述漏極相連接，其中，所述過孔為階梯孔，且所述過孔的上端面的面積大于所述過孔的下端面的面積。
[0006]優(yōu)選地，所述薄膜晶體管包括有機絕緣層，該有機絕緣層設(shè)置在所述薄膜晶體管的源極和漏極上方，所述過孔貫穿所述有機絕緣層。
[0007]優(yōu)選地，所述薄膜晶體管還包括無機絕緣層，所述無機絕緣層設(shè)置在所述有機絕緣層和所述薄膜晶體管的源極和漏極之間，所述過孔貫穿所述無機絕緣層。
[0008]優(yōu)選地，所述過孔包括大孔部和小孔部，所述大孔部和所述小孔部的一部分設(shè)置在所述有機絕緣層中，所述小孔部的另一部分設(shè)置在所述無機絕緣層中。
[0009]優(yōu)選地，所述有機絕緣層由感光樹脂制成，且所述無機絕緣層與所述有機絕緣層的刻蝕選擇比不低于10。
[0010]優(yōu)選地，所述無機絕緣層為由硅的氧化物、硅的氮化物、鉿的氧化物、鋁的氧化物中的任意一種形成的單層結(jié)構(gòu)，或者所述無機絕緣層為由硅的氧化物、硅的氮化物、鉿的氧化物、鋁的氧化物中的任意幾種形成多層結(jié)構(gòu)。
[0011]作為本實用新型的另一個方面，提供一種陣列基板，其中，該陣列基板包括至少一個本實用新型所提供的上述的像素單元。
[0012]作為本實用新型的還一個方面，還提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括陣列基板，其中，所述陣列基板為本實用新型所提供的上述陣列基板。
[0013]在本實用新型中，由于過孔為階梯孔，因此，像素電極可以與過孔的上端面之間形成良好的接觸角度，從而可以防止像素電極在于過孔的連接處斷裂。本實用新型所提供的薄膜晶體管不僅具有較小的寄生電容，而且所述陣列基板的像素電極不容易斷裂。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0015]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種陣列基板的像素單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本實用新型所提供的像素單元的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本實用新型所提供的像素單元的另一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；和
[0018]圖4是本實用新型所提供的像素單元的制造方法的流程圖；
[0019]圖5是展示本實用新型所提供的像素單元的制造方法的圖解。
[0020]附圖標記說明
[0021]100:薄膜晶體管110:源極
[0022]120:漏極130:柵極
[0023]140:有機絕緣層150:無機絕緣層
[0024]160:有源層170:柵絕緣層
[0025]180:歐姆接觸層200:像素電極
[0026]300:過孔310:大孔部
[0027]320:小孔部
【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0029]在本實用新型中所用到的方位詞“上、下”是指圖2中的“上、下”方向。
[0030]如圖2所示，作為本實用新型的一個方面提供一種像素單元，該像素單元包括薄膜晶體管100和像素電極200，薄膜晶體管100包括柵極130、源極110和漏極120，像素電極200通過過孔300與漏極120電連接，且過孔300的上端面與像素電極200相連接，過孔300的下端面與薄膜晶體管100的漏極120相連接，其中，過孔300為階梯孔，且過孔300的上端面的面積大于該過孔300的下端面的面積。
[0031]為了減小寄生電容,通常,薄膜晶體管100的源極110和漏極120上方設(shè)置有較厚的有機絕緣層140。過孔300貫穿有機絕緣層140到達漏極120。將過孔300設(shè)置為階梯孔，并且將過孔300的面積較大的上端面與像素電極200相連。
[0032]在本實用新型中，由于過孔300為階梯孔，因此，像素電極200可以與過孔300的上端面之間形成良好的接觸，從而可以防止像素電極200在于過孔300的連接處斷裂。
[0033]當(dāng)有機絕緣層140厚度較大時，過孔300既可保證像素電極200與薄膜晶體管100的漏極120之間的電連接，又可以增大像素電極200和過孔300之間的連接強度。因此，本實用新型所提供的陣列基板不僅具有較小的寄生電容，而且所述陣列基板的像素電極200不容易斷裂。
[0034]容易理解的是，薄膜晶體管100還包括柵極130、有源層160、柵絕緣層170和歐姆接觸層180。
[0035]所述薄膜晶體管可以具有頂柵結(jié)構(gòu)(即，柵極130位于有源層160的上方)，也可以具有底柵結(jié)構(gòu)(即，柵極130位于有源層160下方)。圖2中所示的薄膜晶體管具有底柵結(jié)構(gòu)。
[0036]可以利用Mo、MoNb、Al、AlNd、T1、Cu中的任意一種或幾種形成源極110和漏極120。源極110和漏極120可以形成為單層金屬，有或者源極110和漏極120可以形成為多層金屬。優(yōu)選地， 可以選用Mo、Al或含Mo、Al的合金形成單層或多層的源極110和漏極120。
[0037]在本實用新型中，可以利用Mo、MoNb、Al、AlNcUTi和Cu中的一種或幾種形成柵極130。柵極130可以具有由上述一種材料中的一種形成的單層，也可以具有由上述材料中的幾種形成的疊層結(jié)構(gòu)。例如，柵極130可以為Μο、Α1的疊層結(jié)構(gòu)。通常，柵極130的厚度在IOOnm 至 500nm 之間。
[0038]在本實用新型中，可以利用硅的氧化物(SiOx)、硅的氮化物(SiNx)、鉿的氧化物(Η--χ)、硅的氮氧化物(SiON)、鋁的氧化物(AlOx)等中的一種或幾種形成柵絕緣層170。柵絕緣層170可以具有由上述一種材料中的一種形成的單層，也可以具有由上述材料中的幾種形成的疊層結(jié)構(gòu)。例如，柵絕緣層170可以為SiNx/SiOx的疊層結(jié)構(gòu)，也可以是SiNx/Si0N/Si0x的疊層結(jié)構(gòu)。通常，柵絕緣層170的厚度在300nm至600nm之間。可以利用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等離子體增強化學(xué)氣相沉積法)形成柵絕緣層170。
[0039]在本實用新型中，可以利用PECVD形成有源層160，該有源層160的厚度在30nm至200nm之間。
[0040]歐姆接觸層180與有源層160直接接觸，以形成歐姆接觸?？梢酝ㄟ^對有源層160進行摻雜獲得歐姆接觸層180，摻雜的元素可以是磷、鋁等。通常，歐姆接觸層的厚度控制在30nm 至 IOOnm 之間。
[0041]在本實用新型中，對歐姆接觸層180的位置和結(jié)構(gòu)也沒有特殊的限定，只要與有源層160直接接觸即可。例如，如圖2所示，歐姆接觸層180可以位于有源層160的上表面上，并位于源極110和漏極120之間。或者，如圖3所示，歐姆接觸層180可以位于有源層160的兩側(cè)表面上，源極110和漏極120分別覆蓋位于有源層160兩側(cè)的歐姆接觸層180。
[0042]在本實用新型中，對過孔300的橫截面的形狀并沒有限定，即，過孔300的橫截面可以為圓形，也可以為橢圓形或方形等。
[0043]如圖2和圖3所示，過孔300包括大孔部310和小孔部320。為了防止過孔300在階梯處斷裂，優(yōu)選地，大孔部310的軸向高度可以與小孔部320的軸向高度相同。
[0044]為了防止有機絕緣層140吸收的水分在薄膜晶體管100的源極110和漏極120上聚集，優(yōu)選地，薄膜晶體管100還可以包括無機絕緣層150，無機絕緣層150設(shè)置在該薄膜晶體管100的源極110和漏極120上方，有機絕緣層140設(shè)置在無機絕緣層150上方，即，無機絕緣層150設(shè)置在有機絕緣層140和薄膜晶體管100的源極110、漏極120之間。在這種情況下，過孔300穿過無機絕緣層150和有機絕緣層140。具體地，大孔部310和小孔部320的一部分設(shè)置在有機絕緣層140中，小孔部320的另一部分設(shè)置在無機絕緣層150中。
[0045]在本實用新型中，對無機絕緣層150的材料也沒有特殊限制，例如，無機絕緣層150可以為由硅的氧化物(SiOx)、硅的氮化物(SiNx)、鉿的氧化物(HfOx)、鋁的氧化物(AlOx)中的任意一種形成的單層結(jié)構(gòu)?；蛘邿o機絕緣層150可以為由上述材料中的任意幾種形成的多層結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，無機絕緣層150的厚度可以在300nm至600nm之間。
[0046]在本實用新型中，對有機絕緣層140的具體材料并沒有特殊的限制，只要可以將薄膜晶體管100的源極、漏極與薄膜晶體管100的有源層隔開即可。
[0047]在本實用新型中，可以利用樹脂材料制成有機絕緣層140。樹脂材料可以是感光樹脂材料，也可以是不感光的樹脂材料。
[0048]當(dāng)利用不感光的樹脂材料制造有機絕緣層140時，加工過孔300之前，可以先在有機絕緣層140的上方涂敷第一層光刻膠，再對該第一層光刻膠進行曝光顯影，隨后對有機絕緣層140進行刻蝕，在有機絕緣層140上形成大孔部310，隨后涂敷第二層光刻膠，對第二層光刻膠進行曝光顯影，隨后進行刻蝕形成小孔部320。
[0049]作為本實用新型的一種優(yōu)選實施方式，可以利用感光樹脂制成有機絕緣層140，無機絕緣層150與有機絕緣層140的刻蝕選擇比不低于10。即，利用相同的刻蝕液進行刻蝕時，有機絕緣層140的刻蝕速率小于無機絕緣層150的刻蝕速率。利用感光樹脂制成的有機絕緣層140性質(zhì)與光刻膠相似，在制造所述像素單元時，可以利用有機絕緣層140作為無機絕緣層150的刻蝕阻擋層，從而可以減少一道構(gòu)圖刻蝕工藝。
[0050]下文中將詳細介紹如何利用有機絕緣層140作為無機絕緣層150的刻蝕阻擋層，這里先不贅述。
[0051]下面結(jié)合圖4和圖5介紹制造本實用新型所提供的像素單元的制造方法，如圖4和圖5所示，所述制造方法包括以下步驟:
[0052]步驟10、形成薄膜晶體管100 ；
[0053]步驟20、形成過孔300，該過孔300穿過所述像素單元的上表面到達薄膜晶體管100的漏極120，過孔300為階梯孔，且過孔300的上端面的面積大于過孔300的下端面的面積；
[0054]步驟30、形成像素電極200，使得該像素電極200通過過孔300與薄膜晶體管100的漏極120電連接，過孔300的上端面與像素電極200相連接，過孔300的下端面與薄膜晶體管100的漏極120相連接。
[0055]如上所述，將過孔300設(shè)置為階梯孔可以防止像素電極200在與過孔300的連接處斷裂。
[0056]如圖5所示，過孔300包括大孔部310和小孔部320。優(yōu)選地，大孔部310的軸向高度與小孔部320的軸向高度相同，從而可以防止過孔300在階梯部斷裂。
[0057]在本實用新型中，可以通過多種方式形成過孔300，例如，可以通過構(gòu)圖工藝先形成貫穿有機絕緣層140和無機絕緣層150的第一孔，該第一孔的橫截面積與小孔部320相同。形成了第一孔之后，再通過構(gòu)圖工藝形成大孔部310。通過兩步構(gòu)圖工藝可以形成包括大孔部310和小孔部320的過孔300。
[0058]或者，可以通過一步構(gòu)圖工藝形成包括大孔部310和小孔部320?？梢岳貌桓泄獾臉渲瞥捎袡C絕緣層，具體制作步驟已經(jīng)在上文中進行了詳細描述，這里不再贅述。
[0059]如上文中所述，可以利用感光樹脂制成有機絕緣層140，無機絕緣層150與有機絕緣層140的刻蝕選擇比不低于10。在進行步驟20時，對所述像素單元上與所述小孔部320相對應(yīng)的部分進行全曝光，對所述像素單元上環(huán)繞與小孔部320相對應(yīng)的部分、且位于與大孔部310相對應(yīng)的部分內(nèi)的部分進行半曝光。即，像素單元上進行半曝光的區(qū)域在平面上的投影為環(huán)形。
[0060]下文中將具體介紹如何形成包括大孔部310和小孔部320的過孔300。
[0061]形成薄膜晶體管100的步驟10可以包括:
[0062]步驟11、形成薄膜晶體管100的源極110和漏極120 ；
[0063]步驟12、在源極110和漏極120上方形成無機絕緣層150 ；
[0064]步驟13、在無機絕緣層150上形成有機絕緣層140。
[0065]如上所述，形成有機絕緣層140可以減小寄生電容，形成無機絕緣層150可以防止有機絕緣層140吸收的水分在薄膜晶體管100的源極110和漏極120上聚集?？梢岳肞ECVD技術(shù)形成步驟12中的無機絕緣層150和步驟13中的有機絕緣層140。
[0066]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在步驟11之前，形成薄膜晶體管100的步驟10還包括:提供基板的步驟；在所述基板上形成柵極的步驟；在形成有柵極的基板上形成柵絕緣層的步驟；在柵絕緣層上形成有源層的步驟；在有源層上形成歐姆接觸層的步驟。
[0067]可以利用有機絕緣層140作為無機絕緣層150的刻蝕阻擋層。即，形成過孔300的步驟20可以包括:
[0068]步驟21、將掩膜板設(shè)置在有機絕緣層140的上方，對有機絕緣層140和無機絕緣層150進行構(gòu)圖，所述掩膜板包括不透光區(qū)、透光區(qū)和半透光區(qū)，所述透光區(qū)與小孔部320對應(yīng)，所述半透光區(qū)與大孔部310對應(yīng)。
[0069]具體地，透光區(qū)貫穿所述掩膜板的厚度方向，半透光區(qū)的厚度小于不透光區(qū)的厚度。
[0070]步驟22、對有機絕緣層140進行顯影，隨后對顯影后的所述有機絕緣層以及無機絕緣層150進行刻蝕，以形成穿過有機絕緣層140和無機絕緣層150的過孔300。
[0071]具體地，由于有機絕緣層140由感光樹脂制成，因此，利用曝光顯影可以使有機絕緣層140上與大孔部310相對應(yīng)的部分產(chǎn)生變性。刻蝕液可將有機絕緣層140上變性的部分刻蝕掉，將有機絕緣層140上與大孔部310對應(yīng)的部分刻蝕掉形成大孔部310，無機絕緣層150上與小孔部320相對應(yīng)的部分與刻蝕液直接接觸，并被刻蝕液刻蝕掉，形成小孔部320。
[0072]應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所述的透光區(qū)與小孔部320相對應(yīng)，指的是，所述透光區(qū)的位置與小孔部320的位置相對應(yīng)，且所述透光區(qū)的橫截面積與小孔部320的橫截面積相對應(yīng)。同樣地，所述半透光區(qū)域大孔部310相對應(yīng)，指的是，所述半透光區(qū)的位置與大孔部310的位置相對應(yīng)，且半透光區(qū)的橫截面積與大孔部310的橫截面積相對應(yīng)。
[0073]如上文中所述，無機絕緣層150可以為由硅的氧化物(SiOx)、硅的氮化物(SiNx)、鉿的氧化物(Η--χ)、鋁的氧化物(AlOx)中的任意一種形成的單層結(jié)構(gòu)。或者無機絕緣層150可以為由上述材料中的任意幾種形成的多層結(jié)構(gòu)。可以利用PECVD形成無機絕緣層150。
[0074]利用感光樹脂制成有機絕緣層140可以減少掩膜板的使用，簡化整個制作方法。[0075]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所述的“對應(yīng)”，可以是完全相同，也可以是按比例放大或縮小。
[0076]形成過孔300后，可以通過沉積的方法在有機絕緣層140上方沉積形成像素電極層，然后通過構(gòu)圖工藝形成像素電極200。
[0077]為了簡化制造工藝，在所述步驟30中，可以通過噴墨打印的方法形成像素電極200。
[0078]在本實用新型中，可以利用ITO (氧化銦錫)材料制造像素電極200。
[0079]為了降低像素電極200的電阻，優(yōu)選地，本實用新型所述提供的制造方法還可以包括:步驟40、對所述薄膜晶體管進行退火處理，退火溫度為200°C至600°C，退火保溫時間為 30min ?3h。
[0080]此處所述的對陣列基板進行退火處理，主要是對像素電極200進行退火處理。對像素電極200進行退火處理可以使像素電極200的組織產(chǎn)生再結(jié)晶，細化像素電極200的晶粒，從而降低像素電極200的電阻。
[0081]應(yīng)當(dāng)理解的是，在圖4和圖5中所示的實施方式中，向下的箭頭代表這本實用新型所提供的制造方法的各個步驟的進行順序。
[0082]作為本實用新型的再一個方面，還提供一種陣列基板，該陣列基板包括至少一個本實用新型所提供的上述像素單元。優(yōu)選地，陣列基板上所有像素單元均為本實用新型所提供的像素單元。
[0083]作為本實用新型的還一個方面，還提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括陣列基板，其中，所述陣列基板為本實用新型所提供的上述陣列基板。在所述陣列基板中，連接像素電極200和薄膜晶體管100的漏極120的過孔300為階梯孔，既允許有機絕緣層具有較大的厚度，又能防止像素電極200在與過孔300的連接處斷裂。
[0084]本實用新型所提供的顯示裝置還可以包括與所述陣列基板相對設(shè)置的彩膜基板。
[0085]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本實用新型的原理而采用的示例性實施方式，然而本實用新型并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種像素單元，至少包括薄膜晶體管和像素電極，所述薄膜晶體管至少包括柵極、源極和漏極，所述像素電極通過過孔與所述漏極電連接，且所述過孔的上端面與所述像素電極相連接，所述過孔的下端面與所述漏極相連接，其特征在于，所述過孔為階梯孔，且所述過孔的上端面的面積大于所述過孔的下端面的面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素單元，其特征在于，所述薄膜晶體管包括有機絕緣層，該有機絕緣層設(shè)置在所述薄膜晶體管的源極和漏極上方，所述過孔貫穿所述有機絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的像素單元，其特征在于，所述薄膜晶體管還包括無機絕緣層，所述無機絕緣層設(shè)置在所述有機絕緣層和所述薄膜晶體管的源極和漏極之間，所述過孔貫穿所述無機絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的像素單元，其特征在于，所述過孔包括大孔部和小孔部，所述大孔部和所述小孔部的一部分設(shè)置在所述有機絕緣層中，所述小孔部的另一部分設(shè)置在所述無機絕緣層中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的像素單元，其特征在于，所述有機絕緣層由感光樹脂制成，且所述無機絕緣層與所述有機絕緣層的刻蝕選擇比不低于10。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像素單元，其特征在于，所述無機絕緣層為由硅的氧化物、硅的氮化物、鉿的氧化物、鋁的氧化物中的任意一種形成的單層結(jié)構(gòu)，或者所述無機絕緣層為由硅的氧化物、硅的氮化物、鉿的氧化物、鋁的氧化物中的任意幾種形成多層結(jié)構(gòu)。
7.—種陣列基板,其特征在于,該陣列基板包括至少一個權(quán)利要求1至6中任意一項所述的像素單元。
8.—種顯示裝置，其特征在于，該顯示裝置包括權(quán)利要求7所述的陣列基板。
【文檔編號】G02F1/1362GK203502708SQ201320516358
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】孔祥永, 王東方, 成軍, 孫宏達 申請人:京東方科技集團股份有限公司