CN1267784C - 制造液晶显示器件的方法 - Google Patents

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Abstract

用于液晶显示器件的具有薄膜晶体管上滤色器结构的阵列基板的制造方法，包括：形成互相交叉并限定像素区的选通线和数据线；在选通线和数据线的每个交叉部位形成薄膜晶体管；形成第一绝缘层以覆盖薄膜晶体管和数据线；除了一部分漏极以外，在第一绝缘层上形成黑底；在第一绝缘层上形成第二绝缘层以覆盖黑底；对第一和第二绝缘层进行构图；在基板的表面上形成第一透明电极层；对第一透明电极层进行构图，以便在像素区中形成像素电极；在像素电极上形成滤色器；在基板的表面上形成第二透明电极层，以便覆盖滤色器和像素电极；向对应于像素区的一部分第二透明电极层照射光；和通过除去第二透明电极层的非结晶部分，在像素区中形成第二像素电极。

Description

制造液晶显示器件的方法
技术领域
本发明涉及液晶显示器件，特别涉及用于具有薄膜晶体管上滤色器结构(color filter on a thin film transistor structure)的阵列基板的制造方法。虽然本发明适于宽范围的应用，但是本发明特别适于提高孔径比(aperture ratio)和简化制造工艺。
背景技术
一般情况下，由于平板显示器件很薄、重量轻并具有低功耗，因此它们已经用于便携式显示设备。在各种类型的平板显示器件中，液晶显示(LCD)器件广泛地用于膝上型计算机和台式计算机监视器，因为它们具有优越的分辨率、彩色图像显示和显示质量。
液晶分子的光学各向异性和偏振特性被用于产生希望的图像。液晶分子具有特定排列方向，这是它们自身的特殊特性的结果。通过施加于液晶分子上的电场可以改变该特定排列方向。换言之，施加于液晶分子的电场可以改变液晶分子的排列。由于光学各向异性，根据液晶分子的排列而使入射光折射。
具体而言，LCD器件包括具有隔开并互相面对的电极的上、下基板，并且液晶材料置于其间。相应地，当通过每个基板的电极给液晶材料施加电压时，液晶分子的排列方向根据所施加电压而改变，由此显示图像。通过控制所施加电压，LCD器件提供各种光透射率以便显示图像数据。
液晶显示(LCD)器件广泛地应用于办公自动化(OA)和视频设备，这是因为它们的特性，如轻重量、薄设计和低功耗。在不同种类的LCD器件中，具有以矩阵形式设置的薄膜晶体管和像素电极的有源矩阵LCD(AM-LCD)提供高分辨率和显示运动图像的优异性。典型的LCD板具有上基板、下基板、和置于其间的液晶层。上基板(称为滤色器基板)包括公共电极和滤色器。下基板(称为阵列基板)包括薄膜晶体管(TFT)(如开关元件)和像素电极。
如前所述，LCD器件的操作是以液晶分子的排列方向随着公共电极和像素电极之间的施加电场而变化的原理为基础的。因而，液晶分子用作具有可变光学特性的光学调制元件，其光学特性取决于所施加电压的极性。
图1是表示现有技术的有源矩阵液晶显示器件的放大透视图。如图1所示，LCD器件11包括上基板5(称为滤色器基板)和下基板22(称为阵列基板)，并且液晶层14置于其间。在上基板5上，按照阵列矩阵形式形成黑底6和滤色器层8，包括被黑底6包围的多个红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色器。另外，公共电极18形成在上基板5上并覆盖滤色器层8和黑底6。
在下基板22上，按照对应于滤色器层8的阵列矩阵形成多个薄膜晶体管T。多个选通线13和数据线15互相垂直交叉，以便每个TFT T与每个选通线13和数据线15的交叉部位相邻地设置。此外，多个像素电极17形成在由下基板22的选通线13和数据线15限定的像素区P中。像素电极17由具有高透射率的透明导电材料形成，如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。
仍然参见图1，设置存储电容器C使其对应于每个像素P并与每个像素电极17并联。存储电容器C由作为第一电容器电极的一部分选通线13、作为第二电容器电极的存储金属层30、和夹在中间的绝缘体(如图2的参考标记16所示)构成。由于存储金属层30通过接触孔连接到像素电极17，因此该存储电容器C电接触像素电极17。
在图1所示的现有技术LCD器件中，扫描信号通过选通线13施加于薄膜晶体管T的栅极，并且数据信号通过数据线15施加于薄膜晶体管T的源极。结果是，通过薄膜晶体管T的操作使液晶材料层14的液晶分子排列和布置，并且控制穿过液晶层14的入射光以便显示图像。即，在像素电极17和公共电极18之间产生的电场使液晶材料层14的液晶分子重新排列，以便根据产生的电场可以将入射光转换成希望的图像。
当制造图1的LCD器件11时，上基板5对准下基板22并连接于其上。在这个工艺中，上基板5可能相对于下基板22非对准，并且由于在连接上、下基板5和22时的容限误差(marginal error)可能在完成的LCD器件11中发生光泄漏。
图2是沿着图1的线II-II截取的示意剖面图，表示现有技术液晶显示器件的像素。
如图2所示，现有技术LCD器件包括上基板5、下基板22和液晶层14。上、下基板5和22互相隔开，并且液晶层14置于其间。上、下基板5和22通常分别称为滤色器基板和阵列基板，因为滤色器层8形成在上基板上，多个阵列元件形成在下基板22上。
在图2中，薄膜晶体管T形成在下基板22的前表面上。薄膜晶体管T包括栅极32、有源层34、源极36和漏极38。在栅极32和有源层34之间插入栅极绝缘层16以保护栅极32和选通线13。如图1所示，栅极32从选通线13延伸，源极36从数据线15延伸。所有栅极、源极和漏极32、36和38都由金属材料形成，而有源层34由硅形成。钝化层40形成在薄膜晶体管T上，起保护作用。在像素区P中，由透明导电材料形成的像素电极17设置在钝化层40上，并接触漏极38和存储金属层30。
同时，如上所述，栅极13用作存储电容器C的第一电极，存储金属层30用作存储电容器C的第二电极。因此，栅极13和存储金属层30构成存储电容器C，并且栅极绝缘层16置于其间。
参见图2，上基板5与下基板22在薄膜晶体管T上方隔开。在上基板5的后表面上，在对应于薄膜晶体管T、选通线13和数据线15的位置上设置黑底6。黑底6形成在上基板5的整个表面上并具有对应于下基板22的像素电极17的开口，如图1所示。黑底6防止除了用于像素电极17的部分之外在LCD板中的光泄漏。黑底6保护薄膜晶体管T不被光照射，以便黑底6防止在薄膜晶体管T中产生光电流。滤色器层8形成在上基板5的后表面上，以便覆盖黑底6。每个滤色器层8具有红色8a、绿色8g和蓝色8b之一，并对应于设置像电极17的一个像素区P。在上基板5上方的滤色器层8上设置由透明导电材料形成的公共电极18。
在上述现有技术LCD板中，像素电极17具有与滤色器的一一对应关系。此外，为了防止像素电极17与选通线和数据线13和15之间的交扰，像素电极17与数据线15隔开距离A，并与选通线13隔开距离B，如图2所示。像素电极17与数据线和选通线15和13之间的开口距离A和B将引起如在LCD器件中的光泄漏等故障。即，光泄漏主要发生在开口距离A和B中，使得形成在上基板5上的黑底6应该覆盖开口距离A和B。然而，当上基板5利用下基板22设置或反之时，可能在上基板5和下基板22之间产生非对准。因此，黑底6被延长以便完全覆盖开口距离A和B。也就是说，黑底6被设计成提供对准容限(aligning margin)以防止光泄漏。然而，在延长黑底的情况下，液晶板的孔径比减少的量与黑底6的对准容限一样多。而且，如果在黑底6的对准容限中存在误差，则在开口距离A和B中仍然会发生光泄漏，并且LCD器件的图像质量下降。
发明内容
因而，本发明旨在提供一种用于液晶显示器件的具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构的阵列基板的制造方法，基本上解决了由于现有技术的限制和缺点产生的一个或多个问题。
本发明的另一目的是提供一种用于液晶显示器件的具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构的阵列基板的制造方法，该方法提供了高孔径比。
本发明的另一目的是提供一种用于液晶显示器件的具有COT结构的阵列基板的制造方法，该方法简化了制造工艺和提高了产量。
本发明的附加特征和优点将在下面的说明书中进行说明，并且部分地将从文字说明中明显看出，或者可以通过本发明的实践而学习到。本发明的目的和优点将通过在文字说明和所附权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现。
为了实现这些和其它优点并根据本发明的目的，如具体和广泛所述的，制造液晶显示器件的方法包括：形成互相交叉并限定像素区的选通线和数据线；在选通线和数据线的每个交叉部位形成薄膜晶体管，其中该薄膜晶体管包括栅极、有源层、源极、和漏极；形成第一绝缘层以覆盖薄膜晶体管和数据线；除了一部分漏极以外，在第一绝缘层上形成黑底；在第一绝缘层上形成第二绝缘层以覆盖黑底；对第一和第二绝缘层进行构图，以便露出一部分漏极；在基板的表面上形成第一透明电极层，以便覆盖被构图的第二绝缘层和漏极的露出部分；对第一透明电极层进行构图，以便在像素区中形成像素电极，其中像素电极接触漏极的露出部分；在像素电极上形成滤色器；在基板的表面上形成第二透明电极层，以便覆盖滤色器和像素电极，其中第二透明电极层处于非晶状态；向对应于像素区的一部分第二透明电极层照射光，以便使第二透明电极层的被照射部分结晶；和通过除去第二透明电极层的非结晶部分，在像素区中形成第二像素电极，其中第二像素电极接触在黑色树脂上的第一像素电极。
在本发明的另一方案中，制造液晶显示器件的方法包括：在基板上，在第一方向形成选通线和从选通线延伸的栅极；采用相同掩模形成有源层、欧姆接触层、数据线、源极和漏极，其中数据线和选通线在基板上互相交叉并限定像素区，源极从数据线延伸，源极和漏极接触欧姆接触层，由此在选通线和数据线的每个交叉部位形成薄膜晶体管；形成第一绝缘层以覆盖薄膜晶体管和数据线；除了一部分漏极以外，在选通线上方的第一绝缘层上形成黑底；在第一绝缘层上形成第二绝缘层以覆盖黑底；对第一和第二绝缘层进行构图，以便露出一部分漏极；在基板的表面上形成第一透明电极层，以便覆盖被构图的第二绝缘层和漏极的露出部分；对第一透明电极层进行构图，以便在像素区中形成像素电极，其中像素电极接触漏极的露出部分；在像素电极上形成滤色器；在基板的表面上形成第二透明电极层，以便覆盖滤色器和像素电极，其中第二透明电极层处于非晶状态；向对应于像素区的一部分第二透明电极层照射光，以便使第二透明电极层的被照射部分结晶；和通过除去第二透明电极层的非结晶部分，在像素区中形成第二像素电极，其中第二像素电极接触在滤色器周围的第一像素电极。
应该理解前面一般性的说明和下面的详细说明都是示意性的，并用于提供对所要求保护的本发明的进一步理解。
附图说明
附图提供本发明的进一步理解，并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例并与文字说明一起用于解释本发明的原理。
附图中：
图1是表示现有技术液晶显示器件的放大透视图；
图2是沿着图1的线II-II截取的示意剖面图，表示现有技术液晶显示器件的像素；
图3是根据本发明第一实施例的具有薄膜晶体管上滤色器结构的阵列基板的部分放大平面图；
图4A-4I是沿着图3的线IV-IV截取的剖面图，表示根据本发明第一实施例的具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构的阵列基板的制造工艺步骤；
图5是根据本发明第二实施例的具有薄膜晶体管上滤色器结构的阵列基板的部分放大平面图；和
图6A-6M是沿着图5的线VI-VI截取的剖面图，表示根据本发明第二实施例的具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构的阵列基板的制造工艺步骤。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的示意实施例，其中附图中示出了本发明的例子。尽可能的，在所有附图中用相同的参考标记表示相同或相似的部件。
图3是根据本发明第一实施例的具有薄膜晶体管上滤色器结构的阵列基板的局部放大平面图。
如图3所示，阵列基板100包括在横向设置的多个选通线102和在纵向设置的多个数据线116。多个选通线102和多个数据线116互相交叉并限定像素区P。薄膜晶体管T形成在选通线102和数据线116的每个交叉部位。薄膜晶体管T包括栅极104、有源层108、源极112和漏极114。在由选通线和数据线102和116限定的像素区P中，设置多个滤色器130a、130b和130c。另外，对应于每个像素区P设置双层像素电极。第一像素电极128和第二像素电极136具有几乎相同的形状。尽管图3中未示出，第一像素电极128设置在滤色器130的下面并接触漏极114，第二像素电极136设置在滤色器130上并接触第一像素电极128。即，滤色器130置于第一和第二像素电极128和136之间，第二像素电极136通过第一像素电极128电接触漏极114。
同时，在一部分选通线102和存储金属层118中包含存储电容器CST。这样，一部分选通线102用作存储电容器CST的第一电极，存储金属层118用作存储电容器CST的第二电极。第一和第二像素电极128和136电接触存储金属层118，以便它们并联电连接到存储电容器CST。
图3的阵列基板100具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构。在这种COT结构中，黑底124和滤色器130形成在阵列基板100上。设置黑底124使其对应于薄膜晶体管T和选通线102和数据线116，以便防止在LCD器件中发生光泄漏。黑底124由不透明有机材料形成，由此阻挡光入射到薄膜晶体管T上。而且，它保护薄膜晶体管T免受外部冲击。
另外，由于在本发明中在形成第二像素电极136时不使用光刻工艺，因此不会损坏第二像素电极136下面的滤色器130。就是说，由于在形成第二像素电极136时不使用光刻胶和用于显影光刻胶的显影剂，因此在本发明中减少了工艺步骤的数量并实现了工艺稳定性。
图4A-4I是沿着图3的线IV-IV截取的剖面图，表示根据本发明第一实施例的制造具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构的阵列基板的工艺步骤。
在图4A中，第一金属层淀积在基板100的表面上，然后通过第一掩模工艺进行构图，以形成选通线102和栅极104。之后，在基板100上形成栅极绝缘层106(第一绝缘层)以覆盖选通线102和栅极104。栅极绝缘层106由无机材料形成，如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)。在栅极绝缘层106的整个表面上依次淀积本征非晶硅层(a-Si:H)和n+掺杂非晶硅层(n+a-Si:H)，然后通过第二掩模工艺同时进行构图，以形成有源层108和欧姆接触层110。欧姆接触层110位于有源层108上。
在图4B中，形成有源层108和欧姆接触层110之后，在基板100上淀积第二金属层，并通过第三掩模工艺进行构图，以形成源极112、漏极114、数据线116和存储金属层118。第二金属层可由铬(Cr)、铜(Cu)、钼(Mo)及其任何组合的合金中的一种形成。源极112从数据线116延伸并接触欧姆接触层110的一部分。漏极114与源极112隔开，并接触欧姆接触层110的另一部分。存储金属层118与选通线102的一部分重叠。之后，采用源极和漏极112和114作掩模，对源极和漏极112和114之间的一部分欧姆接触层110进行刻蚀，并完成薄膜晶体管T和存储电容器CST。例如，源极和漏极112和114可由铜/钼的双层形成。如参照图3所述的，薄膜晶体管T由栅极104、有源层108、欧姆接触层110、源极112和漏极114构成。并且存储电容器CST由选通线102、存储金属层118和二者中间的第一绝缘体106构成。
然后，在基板100的整个表面上淀积第二绝缘层120，以便覆盖被构图的第二金属层。第二绝缘层120可由氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)形成。第二绝缘层120增强了在后面工艺中将形成的有机层的粘接性。第二绝缘层120提高了有源层108和有机层之间的粘接性。如果在有源层108和有机材料层之间不存在接触问题，则不需要第二绝缘层120。
在图4C中，在第二绝缘层120上淀积具有低介电常数的不透明有机材料层122。该不透明有机材料层122的颜色为黑色，因此它可以成为黑底。
图4D示出了通过第四掩模工艺形成黑底的步骤。通过第四掩模工艺对形成在第二绝缘层120上的不透明有机材料层122进行构图，以便在薄膜晶体管T、数据线116和选通线102上方形成黑底124。黑底124由有机材料形成，以便保护薄膜晶体管T。可采用透明有机或无机材料代替不透明有机材料层122而作为TFT保护层。然而，当使用透明材料时需要在上基板上形成黑底的附加工艺。
在图4E中，在基板100的整个表面上方形成第三绝缘层126，以便覆盖黑底124。第三绝缘层126可由如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)的无机绝缘材料，或者如苯并环丁烯(BCB)或丙烯酸树脂的有机绝缘材料形成。
现在在图4F中，通过第五掩模工艺同时对第一、第二和第三绝缘层108、120和125进行构图。这样，暴露出漏极106的端边部和存储金属层118的端边部。尽管图4F示出了通过构图第一绝缘层108而露出基板100，但第一绝缘层108可保留，可以只对第二和第三绝缘层120和125进行构图，以露出漏极106的和存储金属层118的边部。此外，在基板100上的第一栅极绝缘层106的其余部分可控制在后面工艺中要形成的滤色器的高度。
图4G示出了形成第一像素电极128和滤色器130的步骤。在基板100的整个表面上方淀积由铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)形成的第一透明电极层，以便覆盖被构图的第三绝缘层126并接触漏极106和存储金属层118的露出的边部。之后，通过第六掩模工艺对第一透明电极层进行构图，以便除了在栅极104上方的部分之外，在像素区P中形成第一像素电极128。如图4G所示，第一像素电极128同时接触漏极106的和存储金属层118的边部。形成第一像素电极128之后，在第一像素电极128上形成彩色树脂(color resin)，然后显影以形成具有红(R)、绿(G)和蓝(B)的滤色器130a、130b和130c。如上所述，在第一像素电极128上的像素区P中形成用于显示全色光谱的滤色器130a、130b和130c。当对彩色树脂进行显影时，第一像素电极128可防止用于构图滤色器的显影剂渗透到栅极绝缘层106中。在选通线102和栅极104的台阶部分中，形成的栅极绝缘层106可能质量差并且可能具有缺陷，如针孔和裂纹。因此，当对滤色器进行显影时，用于滤色器的显影剂可渗透到栅极绝缘层106中并使选通线102和栅极104退化。通过形成第一像素电极128，可以防止这种退化并可以实现工艺稳定性。
在图4H中，在滤色器130、第一像素电极128的露出部分、和第三绝缘层126的露出部分上形成第二透明电极层132。第二透明电极层132由铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)形成，这与第一透明电极层相同。此时，第二透明电极层132处于非晶状态。然后，一个KrF准分子激光器部分地照射第二透明电极层132。具体而言，KrF准分子激光器照射对应于像素区P的第二透明电极层132的像素部分，因此第二透明电极层132的被照射部分结晶。当第二透明电极层132的像素部分结晶时，代替KrF准分子激光器，可以使用来自UV灯的强UV光进行完全照射。
图4I表示对第二透明电极层132进行构图以形成双层像素电极(即通常称为夹层像素电极)的工艺步骤。第二透明电极层132的结晶化之后，通过草酸[(COOH)2·H2O+H2O]刻蚀第二透明电极层132，因此除去第二透明电极层132的非晶部分，同时保留第二透明电极层132的结晶部分，由此第二透明电极层132的结晶部分成为第二像素电极136。由于第二透明电极层132的非晶和结晶部分之间的刻蚀选择性，可以在不用任何光刻工艺的情况下形成第二像素电极136。因而，最终形成接触滤色器130周围的第一像素电极128的第二像素电极136。即，对应于每个像素区P形成由第一和第二像素电极128和136构成的夹层像素电极。
如前所述，在本发明中，每个滤色器130置于第一和第二像素电极128和136之间。并且在本发明的第一实施例中，黑底124和滤色器130形成在下基板100中，因此该液晶显示器件可具有高孔径比。此外，由于像素电极具有双层结构，因此在阵列基板的制造工艺期间可提高工艺稳定性。此外，由于当形成第二像素电极136时不需要光刻胶和光刻工艺，因此不用将显影剂和/或剥离剂施加于阵列基板上，因而不会损坏下面的滤色器130。
在本发明的第一实施例中，通过六个掩模工艺制造了具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构的阵列基板。然而，掩模工艺的数量可以减少。
图5是根据本发明第二实施例的具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构的阵列基板的局部放大平面图。
如图5所示，阵列基板200包括在横向设置的多个选通线202和在纵向设置的多个数据线224。多个选通线202和多个数据线224互相交叉并限定多个像素区P。薄膜晶体管T形成在选通线202和数据线224的每个交叉部位。薄膜晶体管T包括栅极204、有源层232a、源极238和漏极240。在由多个选通线和数据线202和224限定的像素区P中，设置多个滤色器256a、256b和256c。另外，对应于每个像素区P设置双层像素电极。第一像素电极254和第二像素电极260具有几乎相同的形状。尽管图5中未示出，第一像素电极254设置在滤色器256的下面并接触漏极240，第二像素电极260设置在滤色器256上并接触第一像素电极254。即，滤色器256置于第一和第二像素电极254和260之间，第二像素电极260通过第一像素电极254电接触漏极240。
同时，在一部分选通线202和存储金属层228中包含存储电容器CST。这样，一部分选通线202用作存储电容器CST的第一电极，存储金属层228用作存储电容器CST的第二电极。第一和第二像素电极254和260电接触存储金属层228，使得它们并联电连接到存储电容器CST。
在本发明的第二实施例中，通过相同构图工艺形成有源层232a和源极和漏极238和240，由此有源层设置在源极238和漏极240的下面。此外，由于在同一工艺中数据线224和存储金属层228与源极和漏极238和240一起形成，因此还分别在数据线224和存储金属层228下面设置其它硅层230a和234a。
图5的阵列基板200还具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构。在这种COT结构中，黑底250和滤色器256形成在阵列基板200上。黑底250设置成对应于薄膜晶体管T以及选通线202和数据线224，因此防止LCD器件中发生光泄漏。黑底250由不透明有机材料形成，由此阻挡光入射到薄膜晶体管T上。而且，它保护薄膜晶体管T不受外部冲击。
此外，在本发明中，在形成第二像素电极260时不用光刻工艺。因此，在第二像素电极260下面的滤色器256不会被显影剂和/或剥离剂损坏。就是说，由于在形成第二像素电极260时不使用光刻胶和用于显影光刻胶的显影剂，所以在本发明中可以减少工艺步骤的数量并实现了工艺稳定性。
图6A-6M是沿着图5的线VI-VI截取的剖面图，表示根据本发明第二实施例的具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构的阵列基板的制造工艺步骤。
在图6A中，在基板200上限定薄膜晶体管区T、像素区P、数据区D和存储区S。在基板200的表面上淀积第一金属层，然后通过第一掩模工艺进行构图，以形成选通线202和栅极204。
接着，在图6B中，在基板200上形成栅极绝缘层208(第一绝缘层)以覆盖选通线202和栅极204。栅极绝缘层208由无机材料形成，如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)。在栅极绝缘层208的整个表面上依次淀积本征非晶硅层(a-Si:H)210、n+掺杂非晶硅层(n+a-Si:H)212和第二金属层214。第二金属层214可由铬(Cr)、钼(Mo)、铜(Cu)、钨(W)、钛(Ti)、铝(Al)、铝合金(例如AlNd)和其任何组合的合金中一种形成。然后，在第二金属层214上形成光刻胶216。
另外，在光刻胶216上方设置具有透射部分M1、屏蔽部分M2和半透射部分M3的掩模M，用于第二掩模工艺。透射部分M1允许光完全通过并对应于除了用于薄膜晶体管区T和存储区S的部分之外的像素区P。屏蔽部分M2在第二掩模工艺期间完全阻挡光并对应于数据区D、薄膜晶体管区T和存储区S。半透射部分M3可以是多个狭缝或一个半透明膜，以便只有一半部分的光可以通过。半透射部分M3对应于薄膜晶体管区T的部分，特别是对应于栅极204。
根据上述说明设置掩模M之后，通过掩模M对光刻胶216进行曝光。通过透射部分M1的光完全照射对应区域，同时通过半透射部分M3的光微弱地照射对应区域。
图6C示出了曝光之后对光刻胶216进行显影的工艺步骤。对光刻胶216显影之后，对应于掩模M的屏蔽部分M2的部分完全保留下来，但是完全除去了对应于透射部分M1的部分。此外，部分地除去和保留了对应于半透射部分M3的部分。因此，光刻胶216的显影工艺之后，第一光图形220a和第二光图形220b保留在第二金属层214上。如图4所示，第二光图形220b的高度小于第一光图形220a，因为它被通过掩模M的半透射部分M3的弱光微弱地照射。第一光图形220a的高度几乎是第二光图形220b的两倍。
在图6D中，同时刻蚀第二金属层214、n+掺杂非晶硅层212和本征非晶硅层210的暴露部分。因此，在光图形220的下面形成数据线224、源-漏金属层226和存储金属层228。数据线224对应于数据区D，存储金属层228对应于存储区。源-漏金属层226从数据线224伸出并对应于薄膜晶体管区T。由于n+掺杂非晶硅层212和本征非晶硅层210与第二金属层214同时被刻蚀，因此在数据线224、源-漏金属层226和存储金属层228下面分别形成第一到第三半导体图形230、232和234。第一到第三半导体图形230、232和234由被构图的本征非晶硅层230a、232a和234a以及被构图的n+掺杂非晶硅层230b、232b和234b构成。
图6E示出了为了形成薄膜晶体管的有源沟道而对光图形220a和220b进行灰化的工艺步骤。该灰化处理是干刻蚀工艺的一种，并部分地除去光图形220。在灰化处理期间，完全除去第二光图形220b，并与第二光图形220b一样多地部分除去第一光图形220a。就是说，在完全除去第二光图形220的同时，部分地除去第一光图形220a，使得第一光图形220a的高度和宽度变小。结果是，露出了源-漏金属层226的中心部分E以及数据线224和存储金属层228的边部F。被灰化的光图形236具有比第一光图形220a小的宽度和高度，并暴露出数据线224和存储金属层228的边部F。完全露出对应于栅极204的中心部分E。
灰化处理之后，除去露出部分E和F，直到露出本征非晶硅层230a、232a和234a为止，如图6F所示。然后，从源-漏金属层226上剥离被灰化的光图形236。因而，最终在有源层232a(即本征非晶硅层)上形成源极238和漏极240。源极和漏极238和240之间的有源沟道也形成在有源层232a上。该有源沟道设置在栅极204上方。源极238从数据线224伸出，漏极240与源极238跨过栅极240而分开。如参照图5所述的，存储金属层238具有岛形状。在图6F中，由于同时除去金属层和n+掺杂非晶硅层的部分E和F，因此在被构图的金属层224、238、240和228周围暴露出本征非晶硅层230a、232a和234a。对应于薄膜晶体管区T的本征非晶硅层232a被称为有源层，有源层232a上的n+掺杂非晶硅层232b被称为欧姆接触层。
同时，存储金属层228与选通线202的一部分重叠，使得图5的存储电容器CST由部分选通线202、存储金属层228和二者中间的第一绝缘层208构成。此外，如参照图5所述的，薄膜晶体管T由栅极204、有源层232a、欧姆接触层232b、源极228和漏极240构成。
接着，在图6G中，在基板200的整个表面上淀积第二绝缘层246，以便覆盖被构图的第二金属层。第二绝缘层246可由氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)形成。第二绝缘层246增强了将在后面工艺中形成的不透明有机层248的粘接性。第二绝缘层246提高了有源层232a和不透明有机层248之间的粘接性。如果在有源层232a和有机材料层之间不存在粘接性问题，则不需要第二绝缘层246。形成第二绝缘层246之后，在第二绝缘层246上淀积具有低介电常数的不透明有机材料层248。不透明有机材料层248具有黑颜色，因此它成为黑底。
图6H表示通过第三掩模工艺形成黑底的步骤。通过第三掩模工艺对形成在第二绝缘层246上的不透明有机材料层248进行构图，以便在薄膜晶体管T、数据线224和选通线202上方形成黑底250。黑底250由有机材料形成以保护薄膜晶体管T。
在图6I中，在基板200的整个表面上形成第三绝缘层252，以便覆盖黑底250。第三绝缘层252可由如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)的无机绝缘材料、或者如苯并环丁烯(BCB)或丙烯酸树脂的有机绝缘材料形成。
在图6J中，通过第四掩模工艺同时构图第一、第二和第三绝缘层208、246和252。这样，露出了漏极240的端边部和存储金属层228的端边部。虽然图6J示出了通过构图第一绝缘层208而暴露基板200，第一绝缘层208可保留，并且可以只对第二和第三绝缘层246和252进行构图，以便露出漏极240的和存储金属层228的边部。而且，基板200上的第一栅极绝缘层208的其余部分可控制将在后面处理中形成的滤色器的高度。
图6K示出了形成第一像素电极254和滤色器256的步骤。在基板200的整个表面上淀积由铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)构成的第一透明电极层，以便覆盖被构图的第三绝缘层252并接触漏极240和存储金属层228的露出边部。之后，通过第五掩模工艺对第一透明电极层进行构图，以便在除了栅极204上方的部分之外的像素区P中形成第一像素电极254。如图6K所示，第一像素电极254接触漏极240的和存储金属层228的边部。形成第一像素电极254之后，在第一像素电极254上形成彩色树脂，然后显影以形成具有红(R)、绿(G)和蓝(B)的滤色器256a、256b和256c。如上所述，在第一像素电极254上的像素区P中形成用于显示全色光谱的滤色器256a、256b和256c。当显影彩色树脂时，第一像素电极254可防止用于构图滤色器的显影剂渗透到栅极绝缘层208中。在选通线202和栅极204的台阶部分中，形成的栅极绝缘层208可能质量差并可能具有缺陷，如针孔和裂纹。因此，当显影滤色器时，用于滤色器的显影剂可能渗透到栅极绝缘层208中，然后使选通线202和栅极204退化。通过形成第一像素电极254，可以防止这种退化并可以实现工艺稳定性。
在图6L中，在滤色器256上、在第一像素电极254的露出部分上和第三绝缘层252的露出部分上形成第二透明电极层258。第二透明电极层258由铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)形成，这与第一透明电极层相同。此时，第二透明电极层258处于非晶状态。然后，一个KrF准分子激光器部分地照射第二透明电极层258。尤其是，KrF准分子激光器照射对应于像素区P的第二透明电极层258的像素部分，因此第二透明电极层258的被照射部分被结晶。当结晶第二透明电极层258的像素部分时，代替KrF准分子激光器，可以使用来自UV灯的强UV光进行结晶。
图6M表示对第二透明电极层258进行构图以形成双层像素电极(即，通常称为夹层像素电极)的工艺步骤。第二透明电极层258结晶之后，通过草酸[(COOH)2·H2O+H2O]刻蚀第二透明电极层258，因此除去第二透明电极层258的非晶部分，同时保留第二透明电极层258的结晶部分，由此第二透明电极层258的结晶部分成为第二像素电极260。由于第二透明电极层258的非晶和结晶部分之间的刻蚀选择性，可以在不用任何光刻工艺的情况下形成第二像素电极260。因而，最终形成接触滤色器256周围的第一像素电极254的第二像素电极260。即，对应于每个像素区P形成由第一和第二像素电极254和260构成的夹层像素电极。
如上所述，在本发明中，每个滤色器256置于第一和第二像素电极254和260之间。并且在本发明的第二实施例中，黑底250和滤色器256形成在下基板200中，因此该液晶显示器件可具有高孔径比。此外，由于像素电极具有双层结构，因此在阵列基板的制造工艺期间可提高工艺稳定性。此外，由于当形成第二像素电极260时不需要光刻胶和光刻工艺，因此不用将显影剂和/或剥离剂施加于阵列基板上，因而不会损坏下面的滤色器130。此外，可以减少工艺处理时间。在本发明的第二实施例中，通过五个掩模工艺制造了具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构的阵列基板。根据本发明第二实施例减少了掩模工艺的数量。
因此，本发明简化了制造工艺和降低了制造成本。此外，由于黑底形成在阵列基板上，因此在设计和对准下和上基板时不需要考虑对准容限，因此提高了孔径比。
对于本领域普通技术人员来说，很显然在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以对本发明的用于液晶显示器件的具有薄膜晶体管上滤色器结构的阵列基板的制造方法作各种修改和改变。因此，本发明覆盖落入所附权利要求书及其等效形式范围内的本发明的各种修改和改变。

Claims (34)

1、一种制造液晶显示器件的方法，包括：
形成互相交叉并限定像素区的选通线和数据线；
在选通线和数据线的每个交叉部位形成薄膜晶体管，其中该薄膜晶体管包括栅极、有源层、源极、和漏极；
形成第一绝缘层以覆盖薄膜晶体管和数据线；
除了一部分漏极以外，在第一绝缘层上形成黑底；
在第一绝缘层上形成第二绝缘层以覆盖黑底；
对第一和第二绝缘层进行构图，以便露出一部分漏极；
在基板的表面上形成第一透明电极层，以便覆盖被构图的第二绝缘衬层和漏极的露出部分；
对第一透明电极层进行构图，以便在像素区中形成像素电极，其中像素电极接触漏极的露出部分；
在像素电极上形成滤色器；
在基板的表面上形成第二透明电极层，以便覆盖滤色器和像素电极，其中第二透明电极层处于非晶状态；
向对应于像素区的一部分第二透明电极层照射光，以便使第二透明电极的被照射部分结晶；和
通过除去第二透明电极层的非结晶部分，在像素区中形成第二像素电极，其中第二像素电极接触黑底上的第一像素电极。
2、根据权利要求1的方法，还包括形成栅极绝缘层以覆盖选通线和栅极。
3、根据权利要求1的方法，其中栅极绝缘层设置在有源层和栅极之间。
4、根据权利要求1的方法，其中薄膜晶体管包括在有源层与源极和漏极之间的欧姆接触层。
5、根据权利要求1的方法，其中黑底由黑色树脂形成。
6、根据权利要求1的方法，其中黑底由不透明有机材料形成。
7、根据权利要求1的方法，还包括在一部分选通线上形成存储电容器。
8、根据权利要求7的方法，其中形成存储电容器包括在所述部分选通线上形成存储金属层，使得存储金属层用作存储电容器的第一电极，所述部分选通线用作存储电容器的第二电极。
9、根据权利要求8的方法，其中存储金属层与第一像素电极电连接。
10、根据权利要求1的方法，其中第一和第二绝缘层由无机材料形成。
11、根据权利要求10的方法，其中无机材料由氧化硅和氮化硅中的一种形成。
12、根据权利要求1的方法，其中滤色器由彩色树脂形成。
13、根据权利要求1的方法，其中形成第二像素电极包括向所述被部分照射的第二透明电极层施加草酸[(COOH)2·H2O+H2O]。
14、根据权利要求1的方法，其中光源包括激光器和UV源中的一种。
15、根据权利要求14的方法，其中激光器是KrF准分子激光器。
16、一种制造液晶显示器件的方法，包括：
在基板上，在第一方向形成选通线和从选通线延伸出栅极；
采用同一掩模形成有源层、欧姆接触层、数据线、源极和漏极，其中数据线和选通线在基板上互相交叉并限定像素区，源极从数据线延伸，源极和漏极接触欧姆接触层，由此在选通线和数据线的每个交叉部位形成薄膜晶体管；
形成第一绝缘层以覆盖薄膜晶体管和数据线；
除了一部分漏极以外，在第一绝缘层上形成黑底；
在第一绝缘层上形成第二绝缘层以覆盖黑底；
对第一和第二绝缘层进行构图，以便露出一部分漏极；
在基板的表面上形成第一透明电极层，以便覆盖被构图的第二绝缘层和漏极的露出部分；
对第一透明电极层进行构图，以便在像素区中形成像素电极，其中像素电极接触漏极的露出部分；
在像素电极上形成滤色器；
在基板的表面上形成第二透明电极层，以便覆盖滤色器和像素电极，其中第二透明电极层处于非晶状态；
向对应于像素区的一部分第二透明电极层照射光，以便使第二透明电极层的被照射部分结晶；和
通过除去第二透明电极层的非结晶部分，在像素区中形成第二像素电极，其中第二像素电极接触在滤色器周围的第一像素电极。
17、根据权利要求16的方法，其中掩模包括使光完全通过的透射部分、完全阻挡光的屏蔽部分和只允许半部分光通过的半透射部分。
18、根据权利要求17的方法，其中透射部分对应于除了用于薄膜晶体管的部分之外的像素区，屏蔽部分对应于数据线和薄膜晶体管，半透射部分对应于栅极。
19、根据权利要求18的方法，其中半透射部分是多个狭缝和一个半透明膜中的一种。
20、根据权利要求18的方法，其中有源层是本征非晶硅，欧姆接触层是掺杂非晶硅。
21、根据权利要求16的方法，还包括形成栅极绝缘层以覆盖选通线和栅极。
22、根据权利要求16的方法，其中栅极绝缘层设置在有源层和栅极之间。
23、根据权利要求16的方法，其中欧姆接触层设置在有源层与源极、漏极之间。
24、根据权利要求16的方法，其中黑底由黑色树脂形成。
25、根据权利要求16的方法，其中黑底由不透明有机材料形成。
26、根据权利要求16的方法，还包括在一部分选通线上形成存储电容器。
27、根据权利要求26的方法，其中形成存储电容器包括在所述部分选通线上形成存储金属层，以便存储金属层用作存储电容器的第一电极，所述部分选通线用作存储电容器的第二电极。
28、根据权利要求27的方法，其中存储金属层与第一像素电极电连接。
29、根据权利要求16的方法，其中第一和第二绝缘层由无机材料形成。
30、根据权利要求29的方法，其中无机材料由氧化硅和氮化硅中的一种形成。
31、根据权利要求16的方法，其中滤色器由彩色树脂形成。
32、根据权利要求16的方法，其中形成第二像素电极包括向所述被部分照射的第二透明电极层施加草酸[(COOH)2·H2O+H2O]。
33、根据权利要求16的方法，其中光源包括激光器和UV源中的一种。
34、根据权利要求33的方法，其中激光器是KrF准分子激光器。
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