專利名稱：用于液晶顯示器件的具有薄膜晶體管上濾色器結(jié)構(gòu)的陣列基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器件，特別涉及用于具有薄膜晶體管上濾色器結(jié)構(gòu)(color fi1ter on a thin film transistor structure)的陣列基板的制造方法。雖然本發(fā)明適于寬范圍的應(yīng)用，但是本發(fā)明特別適于提高孔徑比(aperture ratio)和簡化制造工藝。
背景技術(shù)：
一般情況下，由于平板顯示器件很薄、重量輕并具有低功耗，因此它們已經(jīng)用于便攜式顯示設(shè)備。在各種類型的平板顯示器件中，液晶顯示(LCD)器件廣泛地用于膝上型計算機(jī)和臺式計算機(jī)監(jiān)視器，因為它們具有優(yōu)越的分辨率、彩色圖像顯示和顯示質(zhì)量。
液晶分子的光學(xué)各向異性和偏振特性被用于產(chǎn)生希望的圖像。液晶分子具有特定排列方向，這是它們自身的特殊特性的結(jié)果。通過施加于液晶分子上的電場可以改變該特定排列方向。換言之，施加于液晶分子的電場可以改變液晶分子的排列。由于光學(xué)各向異性，根據(jù)液晶分子的排列而使入射光折射。
具體而言，LCD器件包括具有隔開并互相面對的電極的上、下基板，并且液晶材料置于其間。相應(yīng)地，當(dāng)通過每個基板的電極給液晶材料施加電壓時，液晶分子的排列方向根據(jù)所施加電壓而改變，由此顯示圖像。通過控制所施加電壓，LCD器件提供各種光透射率以便顯示圖像數(shù)據(jù)。
液晶顯示(LCD)器件廣泛地應(yīng)用于辦公自動化(OA)和視頻設(shè)備，這是因為它們的特性，如輕重量、薄設(shè)計和低功耗。在不同種類的LCD器件中，具有以矩陣形式設(shè)置的薄膜晶體管和像素電極的有源矩陣LCD(AM-LCD)提供高分辨率和顯示運(yùn)動圖像的優(yōu)異性。典型的LCD板具有上基板、下基板、和置于其間的液晶層。上基板(稱為濾色器基板)包括公共電極和濾色器。下基板(稱為陣列基板)包括薄膜晶體管(TFT)(如開關(guān)元件)和像素電極。
如前所述，LCD器件的操作是以液晶分子的排列方向隨著公共電極和像素電極之間的施加電場而變化的原理為基礎(chǔ)的。因而，液晶分子用作具有可變光學(xué)特性的光學(xué)調(diào)制元件，其光學(xué)特性取決于所施加電壓的極性。
圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)的有源矩陣液晶顯示器件的放大透視圖。如圖1所示，LCD器件11包括上基板5(稱為濾色器基板)和下基板22(稱為陣列基板)，并且液晶層14置于其間。在上基板5上，按照陣列矩陣形式形成黑底6和濾色器層8，包括被黑底6包圍的多個紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)濾色器。另外，公共電極18形成在上基板5上并覆蓋濾色器層8和黑底6。
在下基板22上，按照對應(yīng)于濾色器層8的陣列矩陣形成多個薄膜晶體管T。多個選通線13和數(shù)據(jù)線15互相垂直交叉，以便每個TFTT與每個選通線13和數(shù)據(jù)線15的交叉部位相鄰地設(shè)置。此外，多個像素電極17形成在由下基板22的選通線13和數(shù)據(jù)線15限定的像素區(qū)P中。像素電極17由具有高透射率的透明導(dǎo)電材料形成，如銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)。
仍然參見圖1，設(shè)置存儲電容器C使其對應(yīng)于每個像素P并與每個像素電極17并聯(lián)。存儲電容器C由作為第一電容器電極的一部分選通線13、作為第二電容器電極的存儲金屬層30、和夾在中間的絕緣體(如圖2的參考標(biāo)記16所示)構(gòu)成。由于存儲金屬層30通過接觸孔連接到像素電極17，因此該存儲電容器C電接觸像素電極17。
在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)LCD器件中，掃描信號通過選通線13施加于薄膜晶體管T的柵極，并且數(shù)據(jù)信號通過數(shù)據(jù)線15施加于薄膜晶體管T的源極。結(jié)果是，通過薄膜晶體管T的操作使液晶材料層14的液晶分子排列和布置，并且控制穿過液晶層14的入射光以便顯示圖像。即，在像素電極17和公共電極18之間產(chǎn)生的電場使液晶材料層14的液晶分子重新排列，以便根據(jù)產(chǎn)生的電場可以將入射光轉(zhuǎn)換成希望的圖像。
當(dāng)制造圖1的LCD器件11時，上基板5對準(zhǔn)下基板22并連接于其上。在這個工藝中，上基板5可能相對于下基板22非對準(zhǔn)，并且由于在連接上、下基板5和22時的容限誤差(marginal error)可能在完成的LCD器件11中發(fā)生光泄漏。
圖2是沿著圖1的線II-II截取的示意剖面圖，表示現(xiàn)有技術(shù)液晶顯示器件的像素。
如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)LCD器件包括上基板5、下基板22和液晶層14。上、下基板5和22互相隔開，并且液晶層14置于其間。上、下基板5和22通常分別稱為濾色器基板和陣列基板，因為濾色器層8形成在上基板上，多個陣列元件形成在下基板22上。
在圖2中，薄膜晶體管T形成在下基板22的前表面上。薄膜晶體管T包括柵極32、有源層34、源極36和漏極38。在柵極32和有源層34之間插入柵極絕緣層16以保護(hù)柵極32和選通線13。如圖1所示，柵極32從選通線13延伸，源極36從數(shù)據(jù)線15延伸。所有柵極、源極和漏極32、36和38都由金屬材料形成，而有源層34由硅形成。鈍化層40形成在薄膜晶體管T上，起保護(hù)作用。在像素區(qū)P中，由透明導(dǎo)電材料形成的像素電極17設(shè)置在鈍化層40上，并接觸漏極38和存儲金屬層30。
同時，如上所述，柵極13用作存儲電容器C的第一電極，存儲金屬層30用作存儲電容器C的第二電極。因此，柵極13和存儲金屬層30構(gòu)成存儲電容器C，并且柵極絕緣層16置于其間。
參見圖2，上基板5與下基板22在薄膜晶體管T上方隔開。在上基板5的后表面上，在對應(yīng)于薄膜晶體管T、選通線13和數(shù)據(jù)線15的位置上設(shè)置黑底6。黑底6形成在上基板5的整個表面上并具有對應(yīng)于下基板22的像素電極17的開口，如圖1所示。黑底6防止除了用于像素電極17的部分之外在LCD板中的光泄漏。黑底6保護(hù)薄膜晶體管T不被光照射，以便黑底6防止在薄膜晶體管T中產(chǎn)生光電流。濾色器層8形成在上基板5的后表面上，以便覆蓋黑底6。每個濾色器層8具有紅色8a、綠色8g和藍(lán)色8b之一，并對應(yīng)于設(shè)置像電極17的一個像素區(qū)P。在上基板5上方的濾色器層8上設(shè)置由透明導(dǎo)電材料形成的公共電極18。
在上述現(xiàn)有技術(shù)LCD板中，像素電極17具有與濾色器的一一對應(yīng)關(guān)系。此外，為了防止像素電極17與選通線和數(shù)據(jù)線13和15之間的交擾，像素電極17與數(shù)據(jù)線15隔開距離A，并與選通線13隔開距離B，如圖2所示。像素電極17與數(shù)據(jù)線和選通線15和13之間的開口距離A和B將引起如在LCD器件中的光泄漏等故障。即，光泄漏主要發(fā)生在開口距離A和B中，使得形成在上基板5上的黑底6應(yīng)該覆蓋開口距離A和B。然而，當(dāng)上基板5利用下基板22設(shè)置或反之時，可能在上基板5和下基板22之間產(chǎn)生非對準(zhǔn)。因此，黑底6被延長以便完全覆蓋開口距離A和B。也就是說，黑底6被設(shè)計成提供對準(zhǔn)容限(aligning margin)以防止光泄漏。然而，在延長黑底的情況下，液晶板的孔徑比減少的量與黑底6的對準(zhǔn)容限一樣多。而且，如果在黑底6的對準(zhǔn)容限中存在誤差，則在開口距離A和B中仍然會發(fā)生光泄漏，并且LCD器件的圖像質(zhì)量下降。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明旨在提供一種用于液晶顯示器件的具有薄膜晶體管上濾色器(COT)結(jié)構(gòu)的陣列基板的制造方法，基本上解決了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)產(chǎn)生的一個或多個問題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于液晶顯示器件的具有薄膜晶體管上濾色器(COT)結(jié)構(gòu)的陣列基板的制造方法，該方法提供了高孔徑比。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于液晶顯示器件的具有COT結(jié)構(gòu)的陣列基板的制造方法，該方法簡化了制造工藝和提高了產(chǎn)量。
本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說明書中進(jìn)行說明，并且部分地將從文字說明中明顯看出，或者可以通過本發(fā)明的實踐而學(xué)習(xí)到。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將通過在文字說明和所附權(quán)利要求書以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
為了實現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，如具體和廣泛所述的，制造液晶顯示器件的方法包括形成互相交叉并限定像素區(qū)的選通線和數(shù)據(jù)線；在選通線和數(shù)據(jù)線的每個交叉部位形成薄膜晶體管，其中該薄膜晶體管包括柵極、有源層、源極、和漏極；形成第一絕緣層以覆蓋薄膜晶體管和數(shù)據(jù)線；除了一部分漏極以外，在第一絕緣層上形成黑底；在第一絕緣層上形成第二絕緣層以覆蓋黑底；對第一和第二絕緣層進(jìn)行構(gòu)圖，以便露出一部分漏極；在基板的表面上形成第一透明電極層，以便覆蓋被構(gòu)圖的第二絕緣層和漏極的露出部分；對第一透明電極層進(jìn)行構(gòu)圖，以便在像素區(qū)中形成像素電極，其中像素電極接觸漏極的露出部分；在像素電極上形成濾色器；在基板的表面上形成第二透明電極層，以便覆蓋濾色器和像素電極，其中第二透明電極層處于非晶狀態(tài)；向?qū)?yīng)于像素區(qū)的一部分第二透明電極層照射光，以便使第二透明電極層的被照射部分結(jié)晶；和通過除去第二透明電極層的非結(jié)晶部分，在像素區(qū)中形成第二像素電極，其中第二像素電極接觸在黑色樹脂上的第一像素電極。
在本發(fā)明的另一方案中，制造液晶顯示器件的方法包括在基板上，在第一方向形成選通線和從選通線延伸的柵極；采用相同掩模形成有源層、歐姆接觸層、數(shù)據(jù)線、源極和漏極， 其中數(shù)據(jù)線和選通線在基板上互相交叉并限定像素區(qū)，源極從數(shù)據(jù)線延伸，源極和漏極接觸歐姆接觸層，由此在選通線和數(shù)據(jù)線的每個交叉部位形成薄膜晶體管；形成第一絕緣層以覆蓋薄膜晶體管和數(shù)據(jù)線；除了一部分漏極以外，在選通線上方的第一絕緣層上形成黑底；在第一絕緣層上形成第二絕緣層以覆蓋黑底；對第一和第二絕緣層進(jìn)行構(gòu)圖，以便露出一部分漏極；在基板的表面上形成第一透明電極層，以便覆蓋被構(gòu)圖的第二絕緣層和漏極的露出部分；對第一透明電極層進(jìn)行構(gòu)圖，以便在像素區(qū)中形成像素電極，其中像素電極接觸漏極的露出部分；在像素電極上形成濾色器；在基板的表面上形成第二透明電極層，以便覆蓋濾色器和像素電極，其中第二透明電極層處于非晶狀態(tài)；向?qū)?yīng)于像素區(qū)的一部分第二透明電極層照射光，以便使第二透明電極層的被照射部分結(jié)晶；和通過除去第二透明電極層的非結(jié)晶部分，在像素區(qū)中形成第二像素電極，其中第二像素電極接觸在濾色器周圍的第一像素電極。
應(yīng)該理解前面一般性的說明和下面的詳細(xì)說明都是示意性的，并用于提供對所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步理解。


附圖提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并構(gòu)成本說明書的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施例并與文字說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
附圖中圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)液晶顯示器件的放大透視圖；圖2是沿著圖1的線II-II截取的示意剖面圖，表示現(xiàn)有技術(shù)液晶顯示器件的像素；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的具有薄膜晶體管上濾色器結(jié)構(gòu)的陣列基板的部分放大平面圖；圖4A-4I是沿著圖3的線IV-IV截取的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的具有薄膜晶體管上濾色器(COT)結(jié)構(gòu)的陣列基板的制造工藝步驟；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的具有薄膜晶體管上濾色器結(jié)構(gòu)的陣列基板的部分放大平面圖；和圖6A-6M是沿著圖5的線VI-VI截取的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的具有薄膜晶體管上濾色器(COT)結(jié)構(gòu)的陣列基板的制造工藝步驟。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的示意實施例，其中附圖中示出了本發(fā)明的例子。盡可能的，在所有附圖中用相同的參考標(biāo)記表示相同或相似的部件。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的具有薄膜晶體管上濾色器結(jié)構(gòu)的陣列基板的局部放大平面圖。
如圖3所示，陣列基板100包括在橫向設(shè)置的多個選通線102和在縱向設(shè)置的多個數(shù)據(jù)線116。多個選通線102和多個數(shù)據(jù)線116互相交叉并限定像素區(qū)P。薄膜晶體管T形成在選通線102和數(shù)據(jù)線116的每個交叉部位。薄膜晶體管T包括柵極104、有源層108、源極112和漏極114。在由選通線和數(shù)據(jù)線102和116限定的像素區(qū)P中，設(shè)置多個濾色器130a、130b和130c。另外，對應(yīng)于每個像素區(qū)P設(shè)置雙層像素電極。第一像素電極128和第二像素電極136具有幾乎相同的形狀。盡管圖3中未示出，第一像素電極128設(shè)置在濾色器130的下面并接觸漏極114，第二像素電極136設(shè)置在濾色器130上并接觸第一像素電極128。即，濾色器130置于第一和第二像素電極128和136之間，第二像素電極136通過第一像素電極128電接觸漏極114。
同時，在一部分選通線102和存儲金屬層118中包含存儲電容器CST。這樣，一部分選通線102用作存儲電容器CST的第一電極，存儲金屬層118用作存儲電容器CST的第二電極。第一和第二像素電極128和136電接觸存儲金屬層118，以便它們并聯(lián)電連接到存儲電容器CST。
圖3的陣列基板100具有薄膜晶體管上濾色器(COT)結(jié)構(gòu)。在這種COT結(jié)構(gòu)中，黑底124和濾色器130形成在陣列基板100上。設(shè)置黑底124使其對應(yīng)于薄膜晶體管T和選通線102和數(shù)據(jù)線116，以便防止在LCD器件中發(fā)生光泄漏。黑底124由不透明有機(jī)材料形成，由此阻擋光入射到薄膜晶體管T上。而且，它保護(hù)薄膜晶體管T免受外部沖擊。
另外，由于在本發(fā)明中在形成第二像素電極136時不使用光刻工藝，因此不會損壞第二像素電極136下面的濾色器130。就是說，由于在形成第二像素電極136時不使用光刻膠和用于顯影光刻膠的顯影劑，因此在本發(fā)明中減少了工藝步驟的數(shù)量并實現(xiàn)了工藝穩(wěn)定性。
圖4A-4I是沿著圖3的線IV-IV截取的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的制造具有薄膜晶體管上濾色器(COT)結(jié)構(gòu)的陣列基板的工藝步驟。
在圖4A中，第一金屬層淀積在基板100的表面上，然后通過第一掩模工藝進(jìn)行構(gòu)圖，以形成選通線102和柵極104。之后，在基板100上形成柵極絕緣層106(第一絕緣層)以覆蓋選通線102和柵極104。柵極絕緣層106由無機(jī)材料形成，如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)。在柵極絕緣層106的整個表面上依次淀積本征非晶硅層(a-SiH)和n+摻雜非晶硅層(n+a-SiH)，然后通過第二掩模工藝同時進(jìn)行構(gòu)圖，以形成有源層108和歐姆接觸層110。歐姆接觸層110位于有源層108上。
在圖4B中，形成有源層108和歐姆接觸層110之后，在基板100上淀積第二金屬層，并通過第三掩模工藝進(jìn)行構(gòu)圖，以形成源極112、漏極114、數(shù)據(jù)線116和存儲金屬層118。第二金屬層可由鉻(Cr)、銅(Cu)、鉬(Mo)及其任何組合的合金中的一種形成。源極112從數(shù)據(jù)線116延伸并接觸歐姆接觸層110的一部分。漏極114與源極112隔開，并接觸歐姆接觸層110的另一部分。存儲金屬層118與選通線102的一部分重疊。之后，采用源極和漏極112和114作掩模，對源極和漏極112和114之間的一部分歐姆接觸層110進(jìn)行刻蝕，并完成薄膜晶體管T和存儲電容器CST。例如，源極和漏極112和114可由銅/鉬的雙層形成。如參照圖3所述的，薄膜晶體管T由柵極104、有源層108、歐姆接觸層110、源極112和漏極114構(gòu)成。并且存儲電容器CST由選通線102、存儲金屬層118和二者中間的第一絕緣體106構(gòu)成。
然后，在基板100的整個表面上淀積第二絕緣層120，以便覆蓋被構(gòu)圖的第二金屬層。第二絕緣層120可由氮化硅(SiNx)或氧化硅(Si02)形成。第二絕緣層120增強(qiáng)了在后面工藝中將形成的有機(jī)層的粘接性。第二絕緣層120提高了有源層108和有機(jī)層之間的粘接性。如果在有源層108和有機(jī)材料層之間不存在接觸問題，則不需要第二絕緣層120。
在圖4C中，在第二絕緣層120上淀積具有低介電常數(shù)的不透明有機(jī)材料層122。該不透明有機(jī)材料層122的顏色為黑色，因此它可以成為黑底。
圖4D示出了通過第四掩模工藝形成黑底的步驟。通過第四掩模工藝對形成在第二絕緣層120上的不透明有機(jī)材料層122進(jìn)行構(gòu)圖，以便在薄膜晶體管T、數(shù)據(jù)線116和選通線102上方形成黑底124。黑底124由有機(jī)材料形成，以便保護(hù)薄膜晶體管T。可采用透明有機(jī)或無機(jī)材料代替不透明有機(jī)材料層122而作為TFT保護(hù)層。然而，當(dāng)使用透明材料時需要在上基板上形成黑底的附加工藝。
在圖4E中，在基板100的整個表面上方形成第三絕緣層126，以便覆蓋黑底124。第三絕緣層126可由如氮化硅(SiNx)或氧化硅(Si02)的無機(jī)絕緣材料，或者如苯并環(huán)丁烯(BCB)或丙烯酸樹脂的有機(jī)絕緣材料形成。
現(xiàn)在在圖4F中，通過第五掩模工藝同時對第一、第二和第三絕緣層108、120和125進(jìn)行構(gòu)圖。這樣，暴露出漏極106的端邊部和存儲金屬層118的端邊部。盡管圖4F示出了通過構(gòu)圖第一絕緣層108而露出基板100，但第一絕緣層108可保留，可以只對第二和第三絕緣層120和125進(jìn)行構(gòu)圖，以露出漏極106的和存儲金屬層118的邊部。此外，在基板100上的第一柵極絕緣層106的其余部分可控制在后面工藝中要形成的濾色器的高度。
圖4G示出了形成第一像素電極128和濾色器130的步驟。在基板100的整個表面上方淀積由銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)形成的第一透明電極層，以便覆蓋被構(gòu)圖的第三絕緣層126并接觸漏極106和存儲金屬層118的露出的邊部。之后，通過第六掩模工藝對第一透明電極層進(jìn)行構(gòu)圖，以便除了在柵極104上方的部分之外，在像素區(qū)P中形成第一像素電極128。如圖4G所示，第一像素電極128同時接觸漏極106的和存儲金屬層118的邊部。形成第一像素電極128之后，在第一像素電極128上形成彩色樹脂(color resin)，然后顯影以形成具有紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)的濾色器130a、130b和130c。如上所述，在第一像素電極128上的像素區(qū)P中形成用于顯示全色光譜的濾色器130a、130b和130c。當(dāng)對彩色樹脂進(jìn)行顯影時，第一像素電極128可防止用于構(gòu)圖濾色器的顯影劑滲透到柵極絕緣層106中。在選通線102和柵極104的臺階部分中，形成的柵極絕緣層106可能質(zhì)量差并且可能具有缺陷，如針孔和裂紋。因此，當(dāng)對濾色器進(jìn)行顯影時，用于濾色器的顯影劑可滲透到柵極絕緣層106中并使選通線102和柵極104退化。通過形成第一像素電極128，可以防止這種退化并可以實現(xiàn)工藝穩(wěn)定性。
在圖4H中，在濾色器130、第一像素電極128的露出部分、和第三絕緣層126的露出部分上形成第二透明電極層132。第二透明電極層132由銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)形成，這與第一透明電極層相同。此時，第二透明電極層132處于非晶狀態(tài)。然后，一個KrF準(zhǔn)分子激光器部分地照射第二透明電極層132。具體而言，KrF準(zhǔn)分子激光器照射對應(yīng)于像素區(qū)P的第二透明電極層132的像素部分，因此第二透明電極層132的被照射部分結(jié)晶。當(dāng)?shù)诙该麟姌O層132的像素部分結(jié)晶時，代替KrF準(zhǔn)分子激光器，可以使用來自UV燈的強(qiáng)UV光進(jìn)行完全照射。
圖4I表示對第二透明電極層132進(jìn)行構(gòu)圖以形成雙層像素電極(即通常稱為夾層像素電極)的工藝步驟。第二透明電極層132的結(jié)晶化之后，通過草酸[(COOH)2·H2O+H2O]刻蝕第二透明電極層132，因此除去第二透明電極層132的非晶部分，同時保留第二透明電極層132的結(jié)晶部分，由此第二透明電極層132的結(jié)晶部分成為第二像素電極136。由于第二透明電極層132的非晶和結(jié)晶部分之間的刻蝕選擇性，可以在不用任何光刻工藝的情況下形成第二像素電極136。因而，最終形成接觸濾色器130周圍的第一像素電極128的第二像素電極136。即，對應(yīng)于每個像素區(qū)P形成由第一和第二像素電極128和136構(gòu)成的夾層像素電極。
如前所述，在本發(fā)明中，每個濾色器130置于第一和第二像素電極128和136之間。并且在本發(fā)明的第一實施例中，黑底124和濾色器130形成在下基板100中，因此該液晶顯示器件可具有高孔徑比。此外，由于像素電極具有雙層結(jié)構(gòu)，因此在陣列基板的制造工藝期間可提高工藝穩(wěn)定性。此外，由于當(dāng)形成第二像素電極136時不需要光刻膠和光刻工藝，因此不用將顯影劑和/或剝離劑施加于陣列基板上，因而不會損壞下面的濾色器130。
在本發(fā)明的第一實施例中，通過六個掩模工藝制造了具有薄膜晶體管上濾色器(COT)結(jié)構(gòu)的陣列基板。然而，掩模工藝的數(shù)量可以減少。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的具有薄膜晶體管上濾色器(COT)結(jié)構(gòu)的陣列基板的局部放大平面圖。
如圖5所示，陣列基板200包括在橫向設(shè)置的多個選通線202和在縱向設(shè)置的多個數(shù)據(jù)線224。多個選通線202和多個數(shù)據(jù)線224互相交叉并限定多個像素區(qū)P。薄膜晶體管T形成在選通線202和數(shù)據(jù)線224的每個交叉部位。薄膜晶體管T包括柵極204、有源層232a、源極238和漏極240。在由多個選通線和數(shù)據(jù)線202和224限定的像素區(qū)P中，設(shè)置多個濾色器256a、256b和256c。另外，對應(yīng)于每個像素區(qū)P設(shè)置雙層像素電極。第一像素電極254和第二像素電極260具有幾乎相同的形狀。盡管圖5中未示出，第一像素電極254設(shè)置在濾色器256的下面并接觸漏極240，第二像素電極260設(shè)置在濾色器256上并接觸第一像素電極254。即，濾色器256置于第一和第二像素電極254和260之間，第二像素電極260通過第一像素電極254電接觸漏極240。
同時，在一部分選通線202和存儲金屬層228中包含存儲電容器CST。這樣，一部分選通線202用作存儲電容器CST的第一電極，存儲金屬層228用作存儲電容器CST的第二電極。第一和第二像素電極254和260電接觸存儲金屬層228，使得它們并聯(lián)電連接到存儲電容器CST。
在本發(fā)明的第二實施例中，通過相同構(gòu)圖工藝形成有源層232a和源極和漏極238和240，由此有源層設(shè)置在源極238和漏極240的下面。此外，由于在同一工藝中數(shù)據(jù)線224和存儲金屬層228與源極和漏極238和240一起形成，因此還分別在數(shù)據(jù)線224和存儲金屬層228下面設(shè)置其它硅層230a和234a。
圖5的陣列基板200還具有薄膜晶體管上濾色器(COT)結(jié)構(gòu)。在這種COT結(jié)構(gòu)中，黑底250和濾色器256形成在陣列基板200上。黑底250設(shè)置成對應(yīng)于薄膜晶體管T以及選通線202和數(shù)據(jù)線224，因此防止LCD器件中發(fā)生光泄漏。黑底250由不透明有機(jī)材料形成，由此阻擋光入射到薄膜晶體管T上。而且，它保護(hù)薄膜晶體管T不受外部沖擊。
此外，在本發(fā)明中，在形成第二像素電極260時不用光刻工藝。因此，在第二像素電極260下面的濾色器256不會被顯影劑和/或剝離劑損壞。就是說，由于在形成第二像素電極260時不使用光刻膠和用于顯影光刻膠的顯影劑，所以在本發(fā)明中可以減少工藝步驟的數(shù)量并實現(xiàn)了工藝穩(wěn)定性。
圖6A-6M是沿著圖5的線VI-VI截取的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的具有薄膜晶體管上濾色器(COT)結(jié)構(gòu)的陣列基板的制造工藝步驟。
在圖6A中，在基板200上限定薄膜晶體管區(qū)T、像素區(qū)P、數(shù)據(jù)區(qū)D和存儲區(qū)S。在基板200的表面上淀積第一金屬層，然后通過第一掩模工藝進(jìn)行構(gòu)圖，以形成選通線202和柵極204。
接著，在圖6B中，在基板200上形成柵極絕緣層208(第一絕緣層)以覆蓋選通線202和柵極204。柵極絕緣層208由無機(jī)材料形成，如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)。在柵極絕緣層208的整個表面上依次淀積本征非晶硅層(a-SiH)210、n+摻雜非晶硅層(n+a-SiH)212和第二金屬層214。第二金屬層214可由鉻(Cr)、鉬(Mo)、銅(Cu)、鎢(W)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鋁合金(例如AlNd)和其任何組合的合金中一種形成。然后，在第二金屬層214上形成光刻膠216。
另外，在光刻膠216上方設(shè)置具有透射部分M1、屏蔽部分M2和半透射部分M3的掩模M，用于第二掩模工藝。透射部分M1允許光完全通過并對應(yīng)于除了用于薄膜晶體管區(qū)T和存儲區(qū)S的部分之外的像素區(qū)P。屏蔽部分M2在第二掩模工藝期間完全阻擋光并對應(yīng)于數(shù)據(jù)區(qū)D、薄膜晶體管區(qū)T和存儲區(qū)S。半透射部分M3可以是多個狹縫或一個半透明膜，以便只有一半部分的光可以通過。半透射部分M3對應(yīng)于薄膜晶體管區(qū)T的部分，特別是對應(yīng)于柵極204。
根據(jù)上述說明設(shè)置掩模M之后，通過掩模M對光刻膠216進(jìn)行曝光。通過透射部分M1的光完全照射對應(yīng)區(qū)域，同時通過半透射部分M3的光微弱地照射對應(yīng)區(qū)域。
圖6C示出了曝光之后對光刻膠216進(jìn)行顯影的工藝步驟。對光刻膠216顯影之后，對應(yīng)于掩模M的屏蔽部分M2的部分完全保留下來，但是完全除去了對應(yīng)于透射部分M1的部分。此外，部分地除去和保留了對應(yīng)于半透射部分M3的部分。因此，光刻膠216的顯影工藝之后，第一光圖形220a和第二光圖形220b保留在第二金屬層214上。如圖4所示，第二光圖形220b的高度小于第一光圖形220a，因為它被通過掩模M的半透射部分M3的弱光微弱地照射。第一光圖形220a的高度幾乎是第二光圖形220b的兩倍。
在圖6D中，同時刻蝕第二金屬層214、n+摻雜非晶硅層212和本征非晶硅層210的暴露部分。因此，在光圖形220的下面形成數(shù)據(jù)線224、源—漏金屬層226和存儲金屬層228。數(shù)據(jù)線224對應(yīng)于數(shù)據(jù)區(qū)D，存儲金屬層228對應(yīng)于存儲區(qū)。源—漏金屬層226從數(shù)據(jù)線224伸出并對應(yīng)于薄膜晶體管區(qū)T。由于n+摻雜非晶硅層212和本征非晶硅層210與第二金屬層214同時被刻蝕，因此在數(shù)據(jù)線224、源—漏金屬層226和存儲金屬層228下面分別形成第一到第三半導(dǎo)體圖形230、232和234。第一到第三半導(dǎo)體圖形230、232和234由被構(gòu)圖的本征非晶硅層230a、232a和234a以及被構(gòu)圖的n+摻雜非晶硅層230b、232b和234b構(gòu)成。
圖6E示出了為了形成薄膜晶體管的有源溝道而對光圖形220a和220b進(jìn)行灰化的工藝步驟。該灰化處理是干刻蝕工藝的一種，并部分地除去光圖形220。在灰化處理期間，完全除去第二光圖形220b，并與第二光圖形220b一樣多地部分除去第一光圖形220a。就是說，在完全除去第二光圖形220的同時，部分地除去第一光圖形220a，使得第一光圖形220a的高度和寬度變小。結(jié)果是，露出了源—漏金屬層226的中心部分E以及數(shù)據(jù)線224和存儲金屬層228的邊部F。被灰化的光圖形236具有比第一光圖形220a小的寬度和高度，并暴露出數(shù)據(jù)線224和存儲金屬層228的邊部F。完全露出對應(yīng)于柵極204的中心部分E。
灰化處理之后，除去露出部分E和F，直到露出本征非晶硅層230a、232a和234a為止，如圖6F所示。然后，從源—漏金屬層226上剝離被灰化的光圖形236。因而，最終在有源層232a(即本征非晶硅層)上形成源極238和漏極240。源極和漏極238和240之間的有源溝道也形成在有源層232a上。該有源溝道設(shè)置在柵極204上方。源極238從數(shù)據(jù)線224伸出，漏極240與源極238跨過柵極240而分開。如參照圖5所述的，存儲金屬層238具有島形狀。在圖6F中，由于同時除去金屬層和n+摻雜非晶硅層的部分E和F，因此在被構(gòu)圖的金屬層224、238、240和228周圍暴露出本征非晶硅層230a、232a和234a。對應(yīng)于薄膜晶體管區(qū)T的本征非晶硅層232a被稱為有源層，有源層232a上的n+摻雜非晶硅層232b被稱為歐姆接觸層。
同時，存儲金屬層228與選通線202的一部分重疊，使得圖5的存儲電容器CST由部分選通線202、存儲金屬層228和二者中間的第一絕緣層208構(gòu)成。此外，如參照圖5所述的，薄膜晶體管T由柵極204、有源層232a、歐姆接觸層232b、源極228和漏極240構(gòu)成。
接著，在圖6G中，在基板200的整個表面上淀積第二絕緣層246，以便覆蓋被構(gòu)圖的第二金屬層。第二絕緣層246可由氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)形成。第二絕緣層246增強(qiáng)了將在后面工藝中形成的不透明有機(jī)層248的粘接性。第二絕緣層246提高了有源層232a和不透明有機(jī)層248之間的粘接性。如果在有源層232a和有機(jī)材料層之間不存在粘接性問題，則不需要第二絕緣層246。形成第二絕緣層246之后，在第二絕緣層246上淀積具有低介電常數(shù)的不透明有機(jī)材料層248。不透明有機(jī)材料層248具有黑顏色，因此它成為黑底。
圖6H表示通過第三掩模工藝形成黑底的步驟。通過第三掩模工藝對形成在第二絕緣層246上的不透明有機(jī)材料層248進(jìn)行構(gòu)圖，以便在薄膜晶體管T、數(shù)據(jù)線224和選通線202上方形成黑底250。黑底250由有機(jī)材料形成以保護(hù)薄膜晶體管T。
在圖6I中，在基板200的整個表面上形成第三絕緣層252，以便覆蓋黑底250。第三絕緣層252可由如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)的無機(jī)絕緣材料、或者如苯并環(huán)丁烯(BCB)或丙烯酸樹脂的有機(jī)絕緣材料形成。
在圖6J中，通過第四掩模工藝同時構(gòu)圖第一、第二和第三絕緣層208、246和252。這樣，露出了漏極240的端邊部和存儲金屬層228的端邊部。雖然圖6J示出了通過構(gòu)圖第一絕緣層208而暴露基板200，第一絕緣層208可保留，并且可以只對第二和第三絕緣層246和252進(jìn)行構(gòu)圖，以便露出漏極240的和存儲金屬層228的邊部。而且，基板200上的第一柵極絕緣層208的其余部分可控制將在后面處理中形成的濾色器的高度。
圖6K示出了形成第一像素電極254和濾色器256的步驟。在基板200的整個表面上淀積由銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)構(gòu)成的第一透明電極層，以便覆蓋被構(gòu)圖的第三絕緣層252并接觸漏極240和存儲金屬層228的露出邊部。之后，通過第五掩模工藝對第一透明電極層進(jìn)行構(gòu)圖，以便在除了柵極204上方的部分之外的像素區(qū)P中形成第一像素電極254。如圖6K所示，第一像素電極254接觸漏極240的和存儲金屬層228的邊部。形成第一像素電極254之后，在第一像素電極254上形成彩色樹脂，然后顯影以形成具有紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)的濾色器256a、256b和256c。如上所述，在第一像素電極254上的像素區(qū)P中形成用于顯示全色光譜的濾色器256a、256b和256c。當(dāng)顯影彩色樹脂時，第一像素電極254可防止用于構(gòu)圖濾色器的顯影劑滲透到柵極絕緣層208中。在選通線202和柵極204的臺階部分中，形成的柵極絕緣層208可能質(zhì)量差并可能具有缺陷，如針孔和裂紋。因此，當(dāng)顯影濾色器時，用于濾色器的顯影劑可能滲透到柵極絕緣層208中，然后使選通線202和柵極204退化。通過形成第一像素電極254，可以防止這種退化并可以實現(xiàn)工藝穩(wěn)定性。
在圖6L中，在濾色器256上、在第一像素電極254的露出部分上和第三絕緣層252的露出部分上形成第二透明電極層258。第二透明電極層258由銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)形成，這與第一透明電極層相同。此時，第二透明電極層258處于非晶狀態(tài)。然后，一個KrF準(zhǔn)分子激光器部分地照射第二透明電極層258。尤其是，KrF準(zhǔn)分子激光器照射對應(yīng)于像素區(qū)P的第二透明電極層258的像素部分，因此第二透明電極層258的被照射部分被結(jié)晶。當(dāng)結(jié)晶第二透明電極層258的像素部分時，代替KrF準(zhǔn)分子激光器，可以使用來自UV燈的強(qiáng)UV光進(jìn)行結(jié)晶。
圖6M表示對第二透明電極層258進(jìn)行構(gòu)圖以形成雙層像素電極(即，通常稱為夾層像素電極)的工藝步驟。第二透明電極層258結(jié)晶之后，通過草酸[(COOH)2·H2O+H2O]刻蝕第二透明電極層258，因此除去第二透明電極層258的非晶部分，同時保留第二透明電極層258的結(jié)晶部分，由此第二透明電極層258的結(jié)晶部分成為第二像素電極260。由于第二透明電極層258的非晶和結(jié)晶部分之間的刻蝕選擇性，可以在不用任何光刻工藝的情況下形成第二像素電極260。因而，最終形成接觸濾色器256周圍的第一像素電極254的第二像素電極260。即，對應(yīng)于每個像素區(qū)P形成由第一和第二像素電極254和260構(gòu)成的夾層像素電極。
如上所述，在本發(fā)明中，每個濾色器256置于第一和第二像素電極254和260之間。并且在本發(fā)明的第二實施例中，黑底250和濾色器256形成在下基板200中，因此該液晶顯示器件可具有高孔徑比。此外，由于像素電極具有雙層結(jié)構(gòu)，因此在陣列基板的制造工藝期間可提高工藝穩(wěn)定性。此外，由于當(dāng)形成第二像素電極260時不需要光刻膠和光刻工藝，因此不用將顯影劑和/或剝離劑施加于陣列基板上，因而不會損壞下面的濾色器130。此外，可以減少工藝處理時間。在本發(fā)明的第二實施例中，通過五個掩模工藝制造了具有薄膜晶體管上濾色器(COT)結(jié)構(gòu)的陣列基板。根據(jù)本發(fā)明第二實施例減少了掩模工藝的數(shù)量。
因此，本發(fā)明簡化了制造工藝和降低了制造成本。此外，由于黑底形成在陣列基板上，因此在設(shè)計和對準(zhǔn)下和上基板時不需要考慮對準(zhǔn)容限，因此提高了孔徑比。
對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，很顯然在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可以對本發(fā)明的用于液晶顯示器件的具有薄膜晶體管上濾色器結(jié)構(gòu)的陣列基板的制造方法作各種修改和改變。因此，本發(fā)明覆蓋落入所附權(quán)利要求書及其等效形式范圍內(nèi)的本發(fā)明的各種修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種制造液晶顯示器件的方法，包括形成互相交叉并限定像素區(qū)的選通線和數(shù)據(jù)線；在選通線和數(shù)據(jù)線的每個交叉部位形成薄膜晶體管，其中該薄膜晶體管包括柵極、有源層、源極、和漏極；形成第一絕緣層以覆蓋薄膜晶體管和數(shù)據(jù)線；除了一部分漏極以外，在第一絕緣層上形成黑底；在第一絕緣層上形成第二絕緣層以覆蓋黑底；對第一和第二絕緣層進(jìn)行構(gòu)圖，以便露出一部分漏極；在基板的表面上形成第一透明電極層，以便覆蓋被構(gòu)圖的第二絕緣襯層和漏極的露出部分；對第一透明電極層進(jìn)行構(gòu)圖，以便在像素區(qū)中形成像素電極，其中像素電極接觸漏極的露出部分；在像素電極上形成濾色器；在基板的表面上形成第二透明電極層，以便覆蓋濾色器和像素電極，其中第二透明電極層處于非晶狀態(tài)；向?qū)?yīng)于像素區(qū)的一部分第二透明電極層照射光，以便使第二透明電極的被照射部分結(jié)晶；和通過除去第二透明電極層的非結(jié)晶部分，在像素區(qū)中形成第二像素電極，其中第二像素電極接觸黑底上的第一像素電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括形成柵極絕緣層以覆蓋選通線和柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中柵極絕緣層設(shè)置在有源層和柵極之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中薄膜晶體管包括在有源層與源極和漏極之間的歐姆接觸層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中黑底由黑色樹脂形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中黑底由不透明有機(jī)材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在一部分選通線上形成存儲電容器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成存儲電容器包括在所述部分選通線上形成存儲金屬層，使得存儲金屬層用作存儲電容器的第一電極，所述部分選通線用作存儲電容器的第二電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中存儲金屬層與第一像素電極電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一和第二絕緣層由無機(jī)材料形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中無機(jī)材料由氧化硅和氮化硅中的一種形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中濾色器由彩色樹脂形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成第二像素電極包括向所述被部分照射的第二透明電極層施加草酸[(COOH)2·H2O+H2O]。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中光源包括激光器和UV源中的一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中激光器是KrF準(zhǔn)分子激光器。
16.一種制造液晶顯示器件的方法，包括在基板上，在第一方向形成選通線和從選通線延伸出柵極；采用同一掩模形成有源層、歐姆接觸層、數(shù)據(jù)線、源極和漏極，其中數(shù)據(jù)線和選通線在基板上互相交叉并限定像素區(qū)，源極從數(shù)據(jù)線延伸，源極和漏極接觸歐姆接觸層，由此在選通線和數(shù)據(jù)線的每個交叉部位形成薄膜晶體管；形成第一絕緣層以覆蓋薄膜晶體管和數(shù)據(jù)線；除了一部分漏極以外，在第一絕緣層上形成黑底；在第一絕緣層上形成第二絕緣層以覆蓋黑底；對第一和第二絕緣層進(jìn)行構(gòu)圖，以便露出一部分漏極；在基板的表面上形成第一透明電極層，以便覆蓋被構(gòu)圖的第二絕緣層和漏極的露出部分；對第一透明電極層進(jìn)行構(gòu)圖，以便在像素區(qū)中形成像素電極，其中像素電極接觸漏極的露出部分；在像素電極上形成濾色器；在基板的表面上形成第二透明電極層，以便覆蓋濾色器和像素電極，其中第二透明電極層處于非晶狀態(tài)；向?qū)?yīng)于像素區(qū)的一部分第二透明電極層照射光，以便使第二透明電極層的被照射部分結(jié)晶；和通過除去第二透明電極層的非結(jié)晶部分，在像素區(qū)中形成第二像素電極，其中第二像素電極接觸在濾色器周圍的第一像素電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中掩模包括使光完全通過的透射部分、完全阻擋光的屏蔽部分和只允許半部分光通過的半透射部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中透射部分對應(yīng)于除了用于薄膜晶體管的部分之外的像素區(qū)，屏蔽部分對應(yīng)于數(shù)據(jù)線和薄膜晶體管，半透射部分對應(yīng)于柵極。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中半透射部分是多個狹縫和一個半透明膜中的一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中有源層是本征非晶硅，歐姆接觸層是摻雜非晶硅。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，還包括形成柵極絕緣層以覆蓋選通線和柵極。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中柵極絕緣層設(shè)置在有源層和柵極之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中歐姆接觸層設(shè)置在有源層與源極、漏極之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中黑底由黑色樹脂形成。
25.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中黑底由不透明有機(jī)材料形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，還包括在一部分選通線上形成存儲電容器。
27.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中形成存儲電容器包括在所述部分選通線上形成存儲金屬層，以便存儲金屬層用作存儲電容器的第一電極，所述部分選通線用作存儲電容器的第二電極。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中存儲金屬層與第一像素電極電連接。
29.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中第一和第二絕緣層由無機(jī)材料形成。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中無機(jī)材料由氧化硅和氮化硅中的一種形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中濾色器由彩色樹脂形成。
32.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中形成第二像素電極包括向所述被部分照射的第二透明電極層施加草酸[(COOH)2·H2O+H2O]。
33.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中光源包括激光器和UV源中的一種。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中激光器是KrF準(zhǔn)分子激光器。
全文摘要
用于液晶顯示器件的具有薄膜晶體管上濾色器結(jié)構(gòu)的陣列基板的制造方法，包括形成互相交叉并限定像素區(qū)的選通線和數(shù)據(jù)線；在選通線和數(shù)據(jù)線的每個交叉部位形成薄膜晶體管；形成第一絕緣層以覆蓋薄膜晶體管和數(shù)據(jù)線；除了一部分漏極以外，在第一絕緣層上形成黑底；在第一絕緣層上形成第二絕緣層以覆蓋黑底；對第一和第二絕緣層進(jìn)行構(gòu)圖；在基板的表面上形成第一透明電極層；對第一透明電極層進(jìn)行構(gòu)圖，以便在像素區(qū)中形成像素電極；在像素電極上形成濾色器；在基板的表面上形成第二透明電極層，以便覆蓋濾色器和像素電極；向?qū)?yīng)于像素區(qū)的一部分第二透明電極層照射光；和通過除去第二透明電極層的非結(jié)晶部分，在像素區(qū)中形成第二像素電極。
文檔編號G02F1/1343GK1506737SQ20031011541
公開日2004年6月23日 申請日期2003年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月9日
發(fā)明者金雄權(quán), 張允瓊 申請人:Lg.飛利浦Lcd有限公司