CN1288477C - 液晶显示器件的阵列基板及其制造方法 - Google Patents

液晶显示器件的阵列基板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种用于液晶显示器件且具有薄膜晶体管上滤色器(COT)结构的阵列基板包括：在基板上沿横向方向形成的选通线，包括在其一端的选通焊盘；形成在基板上以覆盖选通线的第一绝缘层；在基板上沿着纵向方向在第一绝缘层上方形成的数据线，数据线与选通线限定像素区域且包括在其一端的数据焊盘；形成在选通线和数据线交叉区域的薄膜晶体管，薄膜晶体管包括栅电极、半导体层、源电极和漏电极；与薄膜晶体管、选通线、以及除漏电极第二部分之外的数据线重叠的黑底；形成在基板的整个表面上方以覆盖黑底的第二绝缘层；在像素区域内且接触漏电极的第二暴露部分的第一像素电极；在像素区域内的第一像素电极上的滤色器；和在滤色器上且接触第一像素电极的第二像素电极。

Description

液晶显示器件的阵列基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及显示器件和制造显示器件的方法，更为特别地，涉及液晶显示器件的阵列基板和制造液晶显示器件阵列基板的方法。
背景技术
通常，由于平板显示器件薄且重量轻，并具有低功率消耗，它们通常用作便携式电子设备的显示器。在各种类型的平板显示器件中，液晶显示器件(LCD)被普遍地用于便携式电脑和桌上型电脑监视器，因为它们具有高分辨率和产生高质量彩色图像的能力。
LCD器件的操作使用液晶分子的光学各向异性和偏振特性以产生需要的图像。液晶分子具有特定的排列方式，这是由于它们的通过感应的电场而改变的特定特性。例如感应到液晶分子的电场可以改变液晶分子的排列方式，且由于液晶分子的光学各向异性，入射光根据液晶分子的排列方式被折射。
LCD器件包括：具有电极的上下基板，该上基板和下基板间隔开并彼此面对；以及插入在两基板之间的液晶材料。因此，当电场通过各基板的电极感应到液晶材料时，液晶分子的排列方向根据施加的电压而改变以显示图像。通过控制感应电压，LCD器件提供各种光透射率以显示图像数据。
在不同类型的LCD器件中，具有以矩阵形式布置的薄膜晶体管和像素电极的有源矩阵LCD(AM-LCD)提供高分辨率图像和优质的运动图像。典型的LCD板具有上基板、下基板以及插入其间的液晶材料层。上基板，通常称之为滤色器基板，包括公共电极和滤色器，而下基板，通常称之为阵列基板，包括诸如薄膜晶体管(TFT)的开关元件和像素电极。
图1是根据现有技术的液晶显示器件的展开透视图。在图1中，LCD器件11包括通常被称为滤色器基板的上基板5和通常被称为阵列基板的下基板22，以及插入在两板之间的液晶材料层14。黑底(black matrix)6和滤色器层8在上基板5上以阵列矩阵的形状形成，该上基板5包括由黑底6包围的多个红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色器。此外，在上基板5上形成公共电极18以覆盖滤色器层8和黑底6。
在下基板22上按照对应于滤色器层8的阵列矩阵的形状形成多个薄膜晶体管T，其中垂直设置多个交叉的选通线13和数据线15以便每一TFT T位于选通线13与数据线15的每个交叉点附近。而且，在由下基板22的选通线13和数据线15限定的像素区域P上形成多个像素电极17。像素电极17包括具有高透射率的透明导电材料，如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。
在图1中，存储电容器C设置成对应于每一像素P且与各像素电极17并联连接。存储电容器C包括用作第一电容器电极的部分选通线13、用作第二电容器电极的存储金属层30以及置于其间的绝缘体16(图2中)。由于存储金属层30通过接触孔连接到像素电极17，所以存储电容器C与像素电极17电接触。
因此，通过选通线13将扫描信号施加到薄膜晶体管T的栅电极，而通过数据线15将数据信号施加到薄膜晶体管T的源电极。结果，通过薄膜晶体管T的使能，排列和布置液晶材料层14的液晶分子，并控制穿过液晶层14的入射光来显示图像。例如，在像素电极17与公共电极18之间感应的电场重新布置液晶材料层14的液晶分子以便可以根据感应的电场控制入射光以显示需要的图像。
当制造图1的LCD器件11时，上基板5与下基板22对准并连接到下基板22。然而，上基板5可能与下基板22未对准并由于连接上下基板5和22时的边缘误差而发生光泄漏。
图2是沿着图1的II-II示出根据现有技术的液晶显示器件的像素的示意性剖面图。在图2中，LCD器件包括上基板5、下基板22和液晶层14，其中上下基板5和22彼此隔开，且液晶层14插入其间。薄膜晶体管T形成在下基板22的前表面上并包括栅电极32、有源层34、源电极36和漏电极38。另外，栅绝缘层16插入在栅电极32与有源层34之间以保护栅电极32和选通线13。如图1中所示，栅电极32从选通线13延伸，而源电极36从数据线15延伸。栅、源和漏电极32、36和38由金属材料形成而有源层34由硅形成。而且，为了保护，在薄膜晶体管T上形成钝化层40，其中像素电极17由透明导电材料形成并设置在钝化层40上，同时接触漏电极38和存储金属层30。
如前所述，选通线13用作存储电容器C的第一电极而存储金属层30用作存储电容器C的第二电极。因此，栅电极13和存储金属层30与插入的栅绝缘层16构成存储电容器C。
在图2中，上基板5在薄膜晶体管T上与下基板22分隔开。在上基板5的后表面上，黑底6设置在对应于薄膜晶体管T、选通线13和数据线15的位置。例如，黑底6沿着上基板5的整个表面上形成并具有对应于下基板22的像素电极17的开口，如图1中所示。黑底6防止除部分像素电极17之外的光泄漏，并保护薄膜晶体管T免受光影响，因此阻止在薄膜晶体管T中产生光电流。滤色器层8形成在上基板5的后表面上以覆盖黑底6，且其包括对应于一个像素区域P的红8a、绿8b和蓝8c滤色器，其中像素电极17位于该像素区域P。另外，由透明导电材料形成的公共电极18设置在上基板5上的滤色器层8上。
在图2中，像素电极17与滤色器8a、8b和8c中的其中之一具有一对一的对应。而且，为阻止像素电极17与选通线13和数据线15之间的串扰，像素电极17以间距A与数据线15分隔开并以间距B与选通线13分隔开。因此，在像素电极17与数据线15和选通线13之间的间距A和B内的开放间隔在LCD器件中造成光泄漏。例如，光泄漏主要发生在开放间隔A和B内，使得形成在上基板5上的黑底6应该覆盖这些开放间隔A和B。然而，当相对于下基板22布置上基板5(反之亦然)时，在上基板5与下基板22之间可能发生未对准。因此，延伸黑底6以完全覆盖这些开放间隔A和B，来提供对准容限(alignment margin)以防止光泄漏。然而，通过延伸黑底，液晶板的孔径比下降量相当于黑底6的对准容限。此外，如果在黑底6的对准容限中有误差，则仍会在开放间隔A和B中发生光泄漏，且该光泄漏会恶化LCD器件的图像质量。
发明内容
因此，本发明涉及基本上克服了由于现有技术的限制和缺点引起的一个或多个问题的液晶显示器件的阵列基板和制造阵列基板的方法。
本发明的一个目的是提供具有高孔径比的液晶显示器件的阵列基板。
本发明的又一目的是提供用于制造具有高孔径比的液晶显示器件的阵列基板的方法。
本发明的另一目的是提供形成用于液晶显示器件的阵列基板的方法，该方法具有简化且稳定的制造工艺以提高生产量。
在下述说明书中会阐述本发明的其它特征和优点，其部分地从说明书中显而易见，或可以通过本发明的实践而获知。通过在撰写的说明书和其权利要求书以及附图中特别指出的结构可以实现并获得本发明的目的和其它优点。
为实现这些和其它优点并根据本发明的目的，如具体并广泛地描述的，用于液晶显示器件且具有薄膜晶体管上滤色器结构的阵列基板器件包括：在基板上沿横向方向形成的选通线，该选通线包括在其一端的选通焊盘；形成在基板上以覆盖选通线的第一绝缘层，该第一绝缘层暴露选通焊盘的第一部分；在基板上沿着纵向方向在第一绝缘层上方形成的数据线，该数据线与选通线限定像素区域且包括在其一端的数据焊盘；形成在选通线和数据线交叉区域的薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括栅电极、半导体层、源电极和漏电极；与薄膜晶体管、选通线、以及除漏电极第二部分之外的数据线重叠的黑底；形成在基板的整个表面上以覆盖黑底的第二绝缘层，第二绝缘层暴露选通焊盘的第一部分、数据焊盘的第三部分和像素区域；在像素区域内且接触漏电极的第二暴露部分的第一像素电极；在像素区域内的第一像素电极上的滤色器；和在滤色器上且接触第一像素电极的第二像素电极。
在另一方案中，形成用于液晶显示器件且具有薄膜晶体管上滤色器结构的阵列基板的方法包括：形成在基板上沿着横向方向的选通线、选通线一端的选通焊盘和从选通线延伸的栅电极；在基板上形成第一栅绝缘层以覆盖选通线、选通焊盘和栅电极；依序在栅电极上方的第一栅绝缘层上形成本征非晶硅有源层和非本征非晶硅欧姆接触层；形成数据线、数据焊盘、源电极和漏电极，数据线设置成与选通线垂直交叉且限定出像素区域，数据焊盘设置在数据线的一端，源电极从欧姆接触层的第一部分上的数据线延伸，且漏电极在欧姆接触层的第二部分上与源电极分隔开，以形成薄膜晶体管；在基板的整个表面上形成第二绝缘层以覆盖薄膜晶体管；在第二绝缘层上形成黑底以覆盖薄膜晶体管、选通线和除漏电极第一部分之外的数据线；在基板的整个表面上形成第三绝缘层以覆盖黑底；构图第一、第二和第三绝缘层以暴露漏电极的第一部分；在基板的整个表面上形成第一透明电极层以覆盖构图的第三绝缘层并接触漏电极的暴露部分；在像素区域内的第一透明电极上形成滤色器；在基板的整个表面上形成第二透明电极层以覆盖滤色器和第一透明电极层；构图第一和第二透明电极层以形成第一和第二像素电极；并在形成第一和第二像素电极之后构图选通焊盘和数据焊盘上方的第一、第二和第三绝缘层的部分以分别形成选通焊盘接触孔和数据焊盘接触孔。
在另一方案中，形成用于液晶显示器件且具有薄膜晶体管上滤色器结构的阵列基板的方法，包括：形成在基板上沿着横向方向的选通线、选通线一端的选通焊盘和从选通线延伸的栅电极；在基板上形成第一栅绝缘层以覆盖选通线、选通焊盘和栅电极；在栅电极上方的第一栅绝缘层上依序形成本征非晶硅有源层和非本征非晶硅欧姆接触层；形成数据线、数据焊盘、源电极和漏电极，数据线设置成与选通线垂直交叉并限定出像素区域，数据焊盘设置在数据线的一端，源电极在欧姆接触层的第一部分上从数据线延伸，且漏电极在欧姆接触层的第二部分上与源电极分隔开，以在选通线和数据线的交叉处形成薄膜晶体管；在基板的整个表面上形成第二绝缘层以覆盖薄膜晶体管；在第二绝缘层上并在薄膜晶体管、选通线和除漏电极的第一部分之外的数据线上方形成黑底；在基板的整个表面上方形成第三绝源层以覆盖黑底；构图第一、第二和第三绝缘层以暴露漏电极的第一部分并形成到选通焊盘的选通焊盘接触孔和到数据焊盘的数据焊盘接触孔；在基板的整个表面上方形成第一透明电极层以覆盖构图的第三绝缘层，该第一透明电极层接触漏电极被暴露的第一部分，穿过选通焊盘接触孔接触选通焊盘，并穿过数据焊盘接触孔接触数据焊盘；在第一透明电极层上形成滤色器以及第一和第二滤色器图形，滤色器设置在像素区域内，第一和第二滤色器图形分别设置在选通焊盘和数据焊盘上方；在基板的整个表面上方形成第二透明电极层以覆盖滤色器、第一和第二滤色器图形、以及第一透明电极层；和构图第一和第二透明电极层以形成第一和第二像素电极、第一和第二选通焊盘端子、以及第一和第二数据焊盘端子。
可以理解前述总体描述和下面的详细描述是示例性的和解释性的，旨在对要求保护的本发明提供进一步解释。
附图说明
为提供对本发明的进一步理解且并入该说明书并作为其组成部分的附图示出本发明的实施例，并与说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据现有技术的液晶显示器件的展开透视图；
图2是沿图1的II-II示出根据现有技术的液晶显示器件的像素的示意性剖面图；
图3是根据本发明的示例性阵列基板的局部放大平面图；
图4A-4H是沿图3的IV-IV示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图；
图5A-5H是沿图3的V-V示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图；
图6A-6H是沿图3的VI-VI示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图；
图7是根据本发明的另一示例性阵列基板的局部放大平面图；
图8A-8G是沿图7的VIII-VIII示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图；
图9A-9G是沿图7的IX-IX示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图；
图10A-10G是沿图7的X-X示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图；
图11A和11B是根据本发明的示例性选通焊盘和数据焊盘区域的剖面图；
图12A是根据本发明的示例性选通焊盘的平面图；和
图12B是根据本发明的图12A的剖面图。
具体实施方式
将根据附图中显示的例子对本发明的实施例进行详细描述。
图3是根据本发明的示例性阵列基板的局部放大平面图。在图3中，阵列基板100可以包括多个沿横向方向设置的选通线102和多个沿纵向方向设置的数据线118，其中多个选通线102和多个数据线118彼此交叉以限定像素区域P。每一选通线102和每一数据线118可以包括分别设置在各选通线102一端与各数据线118一端的选通焊盘106和数据焊盘120。此外，薄膜晶体管T可以形成在选通线102和数据线118的每一交叉部分，且其可以包括栅电极104、有源层110、源电极114和漏电极116。
在由多个选通线102和数据线118限定的像素区域P内，多个红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色器134a、134b和134c可以设置在其中。此外，包括第一和第二像素电极138和140的双层像素电极结构可以设置成对应于每一像素区域P。第一像素电极138和第二像素电极140可以具有相同形状。另选地，第一像素电极138和第二像素电极140可以具有不同形状。虽然未示出，但第一像素电极138可以设置在滤色器134下面且接触漏电极116，而第二像素电极140可以设置在滤色器134上且接触第一像素电极138。因此，滤色器134可以位于第一和第二像素电极138和140之间，且第二像素电极140可以通过第一像素电极138电接触漏电极116。
在图3中，存储电容器CST可以设置在部分选通线102和存储金属层122内。因此，该部分选通线102可用作存储电容器CST的第一电极，而存储金属层122可用作存储电容器CST的第二电极。另外，第一和第二像素电极138和140可以电接触存储金属层122以便它们可以与存储电容器CST并联电连接。
在图3中，阵列基板100可以包括薄膜晶体管上滤色器(COT)结构。在这种COT结构中，黑底128和滤色器134可以形成在阵列基板100上。黑底128可以设置成对应于薄膜晶体管T、选通线102和数据线118以防止LCD器件中的光泄漏。黑底128可以由不透明有机材料形成，由此阻挡光入射到薄膜晶体管T并使薄膜晶体管免受外部影响。
在图3中，可以提供选通焊盘接触孔142和数据焊盘接触孔144以分别暴露选通焊盘106和数据焊盘120。在形成像素电极138和140的双层结构和滤色器134之后，可以在形成阵列基板100的最后工艺期间进行形成选通焊盘接触孔142和数据焊盘接触孔144的工艺。因此，用于构图滤色器134a、134b和134c的显影液不会损害由铝基材料形成的选通焊盘106和数据焊盘120。
图4A-4H是沿图3的IV-IV示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图，图5A-5H是沿图3的V-V示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图，以及图6A-6H是沿图3的VI-VI示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图。
在图4A、5A和6A中，第一金属层可以淀积到基板100的表面上，然后利用掩模工艺构图以形成选通线102、栅电极104和选通焊盘106。如前所述，选通焊盘106可以设置在选通线102的一端，而栅电极104可以从选通线102延伸。为了防止信号延迟，第一金属层可以包括具有低电阻的铝基材料。由于铝基材料对用于构图滤色器的显影液具有弱的抗腐蚀性，因此铝基材料会在构图滤色器期间受显影液损害。例如，如果在选通焊盘106上还形成透明选通焊盘端子，则显影液会在透明选通焊盘端子与选通焊盘106之间造成电蚀，由此腐蚀选通焊盘106。
在选通线102、栅电极104和选通焊盘106在基板100上形成之后，栅绝缘层108(或第一绝缘层)可以形成在基板100上以覆盖选通线102、栅电极104和选通焊盘106。栅绝缘层108可以包括无机材料，如氮化硅(SiNX)和氧化硅(SiO2)。然后，本征非晶硅层(如a-Si:H)和掺杂非晶硅层(如n+a-Si:H)可以沿着栅绝缘层108的整个表面依序淀积，并同时利用掩模工艺被构图以形成有源层110和欧姆接触层112。欧姆接触层112可以位于栅电极104上方的有源层110上。
在图4B、5B和6B中，在形成有源层110和欧姆接触层112之后，第二金属层可以淀积在基板100上方，然后，利用掩模工艺被构图以形成源电极114、漏电极116、数据线118、存储金属层122和数据焊盘120。第二金属层可以包括铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、铜(Cu)和它们的任意组合的合金中的至少一种。源电极114从数据线118延伸并可以接触欧姆接触层112的一个部分，而漏电极116与源电极114分隔开且可以接触欧姆接触层112的另一部分。另外，存储金属层122可以与部分选通线102重叠，而数据焊盘120可以在数据线118端部连接到数据线118。
接着，位于源和漏电极114和116之间的部分欧姆接触层112可以利用源和漏电极114和116作掩模而被蚀刻。因此，可以形成薄膜晶体管T和存储电容器CST(在图3中)，其中薄膜晶体管T可以包括栅电极104、有源层110、欧姆接触层112、源电极114和漏电极116，而存储电容器CST(图3中)可以由选通线102、存储金属层122和插入其间的第一绝缘层108组成。
然后，沿基板100的整个表面淀积第二绝缘层124以覆盖构图的第二金属层。第二绝缘层124可以由氮化硅(SiNX)或氧化硅(SiO2)形成，其可以提高随后将要形成的有机层的粘附力。第二绝缘层124防止在有源层110与随后形成的有机层之间的不充分接触。然而，如果有源层110与随后形成的有机层之间的接触充分，则不需要形成第二绝缘层124。
在图4C、5C和6C中，可以将具有低介电常数的不透明有机材料126淀积在第二绝缘层124上，其中不透明有机材料126可以为黑色以用作黑底。然后，利用掩模工艺构图形成在第二绝缘层124上的不透明有机材料126。因此，可以在设置在显示区域中的薄膜晶体管T、数据线118和选通线102上方形成黑底128。由于黑底128包括有机材料，其可以对薄膜晶体管T提供保护。另外，黑底128可以覆盖部分存储金属层122，由此保护存储电容器CST(图3中)。
在图4D、5D和6D中，沿基板100的整个表面上形成第三绝缘层130以覆盖黑底128。第三绝缘层130可以包括无机绝缘材料，如氮化硅(SiNX)或氧化硅(SiO2)。
在图4E、5E和6E中，利用掩模工艺在像素区域P内同时对第一、第二和第三绝缘层108、124和130构图。因此，暴露出漏电极106的端侧部分和存储金属层122的端侧部分。虽然图4E示出基板100通过构图第一绝缘层108被暴露出，但可以保留第一绝缘层108而仅第二和第三绝缘层124和130被构图以暴露漏电极106和存储金属层122的侧部。而且，基板100上第一绝缘层108余留的部分可以控制随后形成的滤色器的高度，在像素区域P内的第一、第二和第三绝缘层108、124和130构图期间，部分第一、第二和第三绝缘层108、124和130可以不被构图以便选通焊盘106和数据焊盘120不被暴露，如图5E和6E中所示。
在图4F、5F和6F中，可以形成第一透明电极层132和滤色器134。可以沿基板100的整个表面淀积包括铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)中的至少一种的第一透明电极层132，以覆盖被构图的第三绝缘层130并接触漏电极106和存储金属层122的被暴露的侧部。
接着，在第一像素电极138上形成彩色树脂，然后对其显影以形成分别具有红(R)、绿(G)和蓝(B)颜色的滤色器134a、134b和134c。用于显示色彩的全部光谱的滤色器134a、134b和134c可以形成在第一透明电极层132上的像素区域P中。当显影彩色树脂时，第一透明电极层132可以防止用于构图滤色器134a、134b和134c的显影液(即显影剂)渗透到下层的金属层。在选通线102、栅电极104和选通焊盘106的台阶部分中，栅绝缘层108和其它绝缘层可能形成有缺陷，如针孔和裂缝。因此，当显影滤色器134a、134b和134c时，用于滤色器134a、134b和134c的显影剂可能渗透到第一、第二和第三绝缘层108、124和130，由此损坏由铝基材料形成的选通线102、栅电极104和选通焊盘106。然而，通过形成第一透明电极层132，会防止选通线102、栅电极104和选通焊盘106的损坏，由此稳定制造工艺。而且，可以通过第一透明电极层132保护化学性弱的选通线102、栅电极104和选通焊盘106不受显影剂的损害。
在图4G、5G和6G中，第二透明电极层136可以沿基板100的整个表面形成以便接触滤色器134和第一透明电极层132的暴露部分。与第一透明电极层132相类似，第二透明电极层136可以包括铟锡氧化物和铟锌氧化物中的至少一种。在图4G中，第二透明电极层136可以在每一滤色器134的两侧接触第一透明电极层132。
另外，可以同时构图第一和第二透明电极层132和136以形成包括第一像素电极138和第二像素电极140的双层像素电极(即夹层像素电极)。可以利用公共掩模同时构图第一和第二透明电极层132和136，以便形成对应于每一像素区域P的夹层像素电极。另选地，可以首先构图第一透明电极层132，在其上形成滤色器，然后构图第二透明电极层136。每一滤色器134插入在夹层像素电极内以便它们位于第一和第二像素电极138和140之间。
在图4G中，第二像素电极140可以在滤色器134两侧接触第一像素电极138。因此，夹层像素电极可以接触薄膜晶体管T且并联到存储电容器CST。
在图5G和6G中，当形成第一和第二像素电极138和140的夹层像素电极时，可以除去设置在选通焊盘106和数据焊盘120上方的第一和第二透明电极层132和136以暴露下面的第三绝缘层130。
在图4H、5H和6H中，通过构图设置在选通焊盘106上方的第一、第二和第三绝缘层108、124和130的部分而暴露选通焊盘106，由此形成选通焊盘接触孔142。而且，通过构图设置在数据焊盘120上方的第二和第三绝缘层124和130的部分还可以暴露数据焊盘120，由此形成数据焊盘接触孔144。在选通焊盘接触孔142和数据焊盘接触孔144形成期间，在像素区域P中没有变化(图4H中)。
因此，由于形成选通焊盘接触孔142和数据焊盘接触孔144的工艺步骤可以作为形成阵列基板的最终制造步骤进行，所以用于构图滤色器的显影剂不会有害地影响或损害选通焊盘106和数据焊盘120。即，堆积在选通焊盘106和数据焊盘120上和上方的第一、第二和第三绝缘层108、124和130的部分会保护选通焊盘106和数据焊盘120免受显影剂的损害，直到选通焊盘106和数据焊盘120被暴露。
图7是根据本发明的另一示例性阵列基板的局部放大平面图。在图7中，阵列基板200可以包括沿横向设置的多个选通线202和沿纵向设置的多个数据线218，其中多个选通线202与多个数据线218彼此交叉限定像素区域P。另外，每一选通线202和每一数据线218分别包括在每一选通线202端部和每一数据线218端部的选通焊盘206和数据焊盘220。而且，薄膜晶体管T可以形成在选通线202与数据线218的每一交叉部分，且其可以包括栅电极204、有源层210、源电极214和漏电极216。
在由多个选通线202和数据线218限定的像素区域P内，多个红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色器238a、238b和238可以设置于其中。另外，包括第一和第二像素电极248和250的双层像素电极可以设置成对应于每一像素区域P。第一像素电极248和第二像素电极250可以具有相同形状。另选地，第一像素电极248与第二像素电极250可以具有不同的形状。虽然未示出，第一像素电极248可以设置在滤色器238的下方并接触漏电极216，而第二像素电极250可以设置在滤色器238上并接触第一像素电极248。例如，滤色器238可以位于第一与第二像素电极248和250之间，且第二像素电极250可以通过第一像素电极248电接触漏电极216。
在图7中，存储电容器CST包含在部分选通线202与存储金属层222内。因此，该部分选通线202用作存储电容器CST的第一电极，而存储金属层222用作存储电容器CST的第二电极。此外，第一和第二像素电极248和250可以电接触存储金属层222以便它们与存储电容器CST并联电连接。
类似于图3的具有薄膜晶体管上滤色器结构(COT)的阵列基板100，在阵列基板200上形成黑底228和滤色器238，其中黑底228设置成对应于薄膜晶体管T、选通线202和数据线218以防止LCD器件中的光泄漏。黑底228包括不透明有机材料，由此阻挡光入射到薄膜晶体管T并保护薄膜晶体管T免受外部影响。
除图7的COT结构之外，可以在选通焊盘206上方设置包括第一选通焊盘端子252和第二选通焊盘端子254的双层选通焊盘端子，且该双层选通焊盘端子与选通焊盘206电连通。而且，可以在数据焊盘220上方设置包括第一数据焊盘端子256和第二数据焊盘端子258的双层数据焊盘端子，而第一滤色器图形240可以插入在第一和第二选通焊盘端子252和254之间，第二滤色器图形242可以插入在第一和第二数据焊盘端子256和258之间。因此，第一和第二滤色器图形240和242可以阻止用于构图滤色器238的显影剂有害地影响选通焊盘206和数据焊盘220。由于用于构图滤色器238的显影剂可能在焊盘端子252、254、256和258与焊盘206和220之间产生电蚀，因此滤色器图形240和242可以设置在选通焊盘206和数据焊盘220上方，尤其是分别设置在第一与第二选通焊盘端子252与254之间和第一与第二数据焊盘端子256与258之间。
图8A-8G是沿图7的VIII-VIII示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图，图9A-9G是沿图7的IX-IX示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图，图10A-10G是沿图7的X-X示出根据本发明的示例性制造工艺步骤的剖面图。
在图8A、9A和10A中，第一金属层淀积在基板200的表面上，然后利用掩模工艺对其构图以形成选通线202、栅电极204和选通焊盘206。因此，选通焊盘206设置在选通线202的端部，且栅电极204从选通线202延伸。此外，为了防止信号延迟，第一金属层包含具有低电阻的铝基材料。由于铝基材料对用于构图滤色器的显影液具有弱抗腐蚀性，所以铝基材料会在滤色器构图期间受显影液损害。例如，当在选通焊盘206上形成透明选通焊盘端子时，显影液会在透明选通焊盘端子与选通焊盘206之间造成电蚀，由此腐蚀选通焊盘206。
在基板200上形成选通线202、栅电极204和选通焊盘206之后，可以在基板200上形成栅绝缘层208(或第一绝缘层)以覆盖选通线202、栅电极204和选通焊盘206。栅绝缘层208可以包含无机材料，如氮化硅(SiNX)和氧化硅(SiO2)。然后，本征非晶硅层(如a-Si:H)和掺杂非晶硅层(如n+a-Si:H)可以沿着栅绝缘层208的整个表面依序淀积并同时利用掩模工艺被构图以形成有源层210和欧姆接触层212。欧姆接触层212可以位于栅电极204上方的有源层210上。
在图8B、9B和10B中，在形成有源层210和欧姆接触层212之后，第二金属层可以淀积在基板200上方，然后，利用掩模工艺被构图以形成源电极214、漏电极216、数据线218、存储金属层222和数据焊盘220。第二金属层可以包括铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、铜(Cu)和它们的任意组合的合金中的至少一种。此外，源电极214从数据线218延伸并可以接触欧姆接触层212的一个部分，漏电极216与源电极214分隔开且接触欧姆接触层212的另一部分，存储金属层222可以与部分选通线202重叠，而数据焊盘220可以在数据线218端部连接到数据线218。
接着，可以利用源和漏电极214和216作掩模来蚀刻在源和漏电极214和216之间的欧姆接触层212的部分，由此形成薄膜晶体管T和存储电容器CST(在图7中)。例如，如图7中所示，薄膜晶体管T包括栅电极204、有源层210、欧姆接触层212、源电极214和漏电极216，而存储电容器CST(图7中)包括选通线202、存储金属层222和插入其间的第一绝缘层208。
然后，沿基板200的整个表面淀积第二绝缘层224以覆盖被构图的第二金属层，且其可以包括氮化硅(SiNX)或氧化硅(SiO2)。第二绝缘层224可以提高随后形成的有机层的粘附力并防止在有源层210与有机层之间的不良接触。另选地，如果在有源层210与随后形成的有机材料之间没有发生不良接触，则不需要第二绝缘层224。
在图8C、9C和10C中，可以将具有低介电常数的不透明有机材料226淀积在第二绝缘层224上，且其可以为黑色以用作黑底。通过利用掩模工艺构图，在第二绝缘层224上形成不透明有机材料226，其中可以在设置在显示区域内的薄膜晶体管T、数据线218和选通线202上方形成黑底228。由于黑底228包含有机材料且其覆盖部分存储金属层222，因此其可以保护薄膜晶体管T和存储电容器。
在图8D、9D和10D中，沿基板200的整个表面上形成第三绝缘层230以覆盖黑底228。第三绝缘层230可以包括无机绝缘材料，如氮化硅(SiNX)或氧化硅(SiO2)。
在图8E、9E和10E中，利用掩模工艺在像素区域P内对第一、第二和第三绝缘层208、224和230同时构图。因此，暴露出漏电极206的端侧部分和存储金属层222的端侧部分。在构图像素区域P内的第一、第二和第三绝缘层208、224和230期间，暴露出部分选通焊盘206以形成选通焊盘接触孔232。而且，还可以通过对数据焊盘220上方的第二和第三绝缘层224和230的构图而暴露出部分数据焊盘220，由此形成数据焊盘接触孔234。
虽然图8E示出基板200通过构图第一绝缘层208被暴露出，但可以保留部分第一绝缘层208，使得第二和第三绝缘层224和230被构图以暴露漏电极206和存储金属层222的侧部。而且，基板200上的第一绝缘层208的余留部分可以控制随后形成的滤色器的高度。此外，设置在选通焊盘206和数据焊盘220上和上方的绝缘层也可以被构图，以在对像素区域P内的第一、第二和第三绝缘层208、224和230构图期间形成选通焊盘接触孔232和数据焊盘接触孔234，如图9E和10E中所示。
在图8F、9F和10F中，示出在基板200上形成第一透明电极层236、滤色器238、以及第一和第二滤色器图形的步骤。例如，首先沿基板200的整个表面淀积诸如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)的第一透明电极层236，以覆盖被构图的第三绝缘层230并接触漏电极206和存储金属层222的被暴露的侧部。第一透明电极层236还可以分别通过选通焊盘接触孔232和数据焊盘接触孔234与选通焊盘206和数据焊盘220相接触。
接着，在第一像素电极238上形成彩色树脂，然后对其显影以形成分别具有红(R)、绿(G)和蓝(B)颜色的滤色器238a、238b和238c。通过形成并显影红、绿和蓝彩色树脂，依序形成红、绿和蓝滤色器238a、238b和238c。当形成滤色器238a、238b和238c的其中之一时，例如当形成红(R)滤色器238a时，还可以分别在选通焊盘206和数据焊盘220上方形成第一和第二滤色器图形240和242。特别地，第一滤色器图形240可以形成为对应于且适配于选通焊盘接触孔232，而第二滤色器图形242形成为对应于且适配于数据焊盘接触孔234。
在图8G、9G和10G中，第二透明电极层246可以沿基板200的整个表面形成以便接触滤色器238和第一透明电极层236的暴露部分。与第一透明电极层236相类似，第二透明电极层246可以包括铟锡氧化物或铟锌氧化物。如图8G中所示，第二透明电极层246可以在每一滤色器238的两侧接触第一透明电极层236。
在图8G、9G和10G中，可以同时对第一和第二透明电极层236和246构图以形成包括第一像素电极248和第二像素电极250的双层像素电极(即夹层像素电极)。可以利用公共掩模同时构图第一和第二透明电极层236和246，以便形成对应于每一像素区域P的夹层像素电极。另选地，可以首先构图第一透明电极层236，在其上形成滤色器，然后构图第二透明电极层246。每一滤色器238插入在夹层像素电极内以便其位于第一和第二像素电极248和250之间。由于第二像素电极250可以在滤色器238两侧接触第一像素电极248，因此夹层像素电极可以接触薄膜晶体管T且并联到存储电容器CST。
在由第一和第二像素电极248和250组成的夹层像素电极形成期间，还可以构图选通焊盘和数据焊盘区域中的第一和第二像素电极层236和246以形成包括第一和第二选通焊盘端子252和254的双层选通焊盘端子和包括第一和第二数据焊盘端子256和258的双层数据焊盘端子。
在双层选通焊盘端子中，第一滤色器图形240插入在第一和第二选通焊盘端子252和254之间，而第二选通焊盘端子254可以在第一滤色器图形240周围接触第一选通焊盘端子252。由于第一选通焊盘端子252接触选通焊盘206，所以第二选通焊盘端子254也可以与选通焊盘206电连通。
在双层数据焊盘端子中，第二滤色器图形242可以插入在第一和第二数据焊盘端子256和258之间，且第二数据焊盘端子258在第二滤色器图形242周围接触第一数据焊盘端子256。由于第一数据焊盘端子256接触数据焊盘220，第二数据焊盘端子258也与数据焊盘220电连通。
因此，贯穿图8A-8G、9A-9G和10A-10G中示出的制造工艺，阵列基板具有设置在选通焊盘和数据焊盘上方的滤色器图形。另外，可以显示色彩全光谱的滤色器238a、238b和238c形成在第一透明电极层236上的像素区域P内。因此，当显影彩色树脂时，第一透明电极层236可以防止用于构图滤色器238a、238b和238c的显影液(即，显影剂)渗透到下面的金属层。在选通线202、栅电极204和选通焊盘206的台阶部分中，栅绝缘层108和其它绝缘层会形成有缺陷，如针孔和裂缝。因此，当显影滤色器238a、238b和238c时，显影剂会渗透到第一、第二和第三绝缘层208、224和230，由此损坏由铝基材料形成的选通线202、栅电极204和选通焊盘206。通过形成第一透明电极层236，可以防止选通线202、栅电极204和选通焊盘206的损坏并获得工艺的稳定。
而且，由于滤色器图形240和242可以形成在选通焊盘206和数据焊盘220上方的第一和第二焊盘电极之间，当将外部驱动电路连接到选通焊盘端子和数据焊盘端子时，滤色器图形可以用作冲击吸收器。
图11A和11B是根据本发明的示例性选通焊盘和数据焊盘区域的剖面图。在图11A和11B中，掩模300包括多个设置在对应于滤色器图形240和242的位置处的狭缝320。因此，在用于形成滤色器和滤色器图形的掩模工艺期间，通过狭缝的光被衍射，由此轻微地曝光部分滤色器图形。在曝光工艺之后的显影工艺期间，轻微曝光的部分会被部分地显影，由此形成相对较矮高度的滤色器图形。
图12A是根据本发明的示例性选通焊盘的平面图，而图12B是根据本发明的图12A的剖面图。在图12A和12B中，在选通焊盘区域内形成多个选通焊盘接触孔以暴露部分选通焊盘206，其中滤色器图形240设置成对应于各选通焊盘接触孔。首先形成选通焊盘端子252以通过多个选通焊盘接触孔接触选通焊盘206，而在选通焊盘端子252上形成多个滤色器图形240以对应于并适配于选通焊盘接触孔。另外，形成第二选通焊盘端子254以覆盖多个滤色器图形并接触第一选通焊盘端子252的暴露部分。因此，第一和第二选通焊盘端子252和254可以包围滤色器图形240。而且，可以将选通焊盘区域的结构应用于数据焊盘区域。
如图12A和12B中所示，选通焊盘结构增大了滤色器图形与选通焊盘端子之间的接触面积，由此增强了滤色器图形与选通焊盘端子之间的粘附。而且，图12A和12B的结构增大了选通焊盘端子和与选通焊盘电连通的外部驱动电路的接触面积。
根据本发明，由于在阵列基板上形成黑底和滤色器，所以不需要下基板和上基板之间的对准容限，由此提高了孔径比。而且，可以很好地保护选通焊盘不受用于构图滤色器的显影剂的损害，由此稳定阵列基板的制造工艺，简化制造工艺并降低制造成本。
对本领域技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围下，在本发明的用于液晶显示器件的阵列基板和其制造方法中所做出的各种修改和变化是显而易见的。因此，本发明旨在涵盖落入附属的权利要求书和它们的等同物范围内的对本发明提出的修改和变化。

Claims (47)

1.一种用于液晶显示器件并具有薄膜晶体管上滤色器结构的阵列基板器件，其包括：
在基板上沿横向方向形成的选通线，该选通线包括在其一端的选通焊盘；
形成在基板上以覆盖选通线的第一绝缘层，该第一绝缘层暴露选通焊盘的第一部分；
在基板上沿纵向方向在第一绝缘层上方形成的数据线，该数据线与选通线限定像素区域且其包括在其一端的数据焊盘；
形成在选通线和数据线交叉区域的薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括栅电极、半导体层、源电极和漏电极；
与薄膜晶体管、选通线和除漏电极第二部分之外的数据线重叠的黑底；
在基板的整个表面上形成以覆盖黑底的第二绝缘层，该第二绝缘层暴露选通焊盘的第一部分、数据焊盘的第三部分和像素区域；
在像素区域内且与漏电极的第二暴露部分相接触的第一像素电极；
在像素区域内的第一像素电极上的滤色器；和
在滤色器上且与第一像素电极相接触的第二像素电极。
2.根据权利要求1的器件，进一步包括：
接触选通焊盘的第一和第二选通焊盘端子；
接触数据焊盘的第一和第二数据焊盘端子；
设置在第一和第二选通焊盘端子之间的第一滤色器图形；和
设置在第一和第二数据焊盘端子之间的第二滤色器图形。
3.根据权利要求1或2的器件，进一步包括薄膜晶体管与黑底之间的无机绝缘层。
4.根据权利要求3的器件，其中无机绝缘层包括氮化硅和氧化硅中的一种。
5.根据权利要求4的器件，其中无机绝缘层暴露选通焊盘的第一部分和数据焊盘的第三部分。
6.根据权利要求1或2的器件，其中半导体层包括栅电极上方的本征非晶硅有源层和该有源层上的非本征非晶硅欧姆接触层。
7.根据权利要求1的器件，其中第一和第二像素电极包括铟锡氧化物和铟锌氧化物中的一种。
8.根据权利要求1的器件，其中滤色器包括红、绿和蓝颜色中的至少一种。
9.根据权利要求1或2的器件，进一步包括选通线上方的第一绝缘层上的存储金属层。
10.根据权利要求9的器件，其中第二绝缘层暴露存储金属层的第四部分。
11.根据权利要求10的器件，其中第一像素电极接触由第二绝缘层暴露的存储金属层的第四部分。
12.根据权利要求9的器件，其中存储金属层和部分选通线与插入在二者之间的第一绝缘层一起构成存储电容器。
13.根据权利要求1或2的器件，其中第一像素电极直接接触基板。
14.根据权利要求2的器件，其中第一和第二像素电极、第一和第二选通焊盘端子以及第一和第二数据焊盘端子包括铟锡氧化物和铟锌氧化物中的至少一种。
15.根据权利要求2的器件，其中滤色器以及第一和第二滤色器图形包括红、绿和蓝颜色中的至少一种。
16.一种形成用于液晶显示器件且具有薄膜晶体管上滤色器结构的阵列基板的方法，包括：
形成在基板上沿横向方向的选通线、选通线一端的选通焊盘和从选通线延伸的栅电极；
在基板上形成第一栅绝缘层以覆盖选通线、选通焊盘和栅电极；
依序在栅电极上方的第一栅绝缘层上形成本征非晶硅有源层和非本征非晶硅欧姆接触层；
形成数据线、数据焊盘、源电极和漏电极，该数据线设置成与选通线垂直交叉并限定出像素区域，该数据焊盘设置在数据线的一端，该源电极在欧姆接触层的第一部分上从数据线延伸，且漏电极在欧姆接触层的第二部分上与源电极间隔开，以形成薄膜晶体管；
在基板的整个表面上形成第二绝缘层以覆盖薄膜晶体管；
在第二绝缘层上形成黑底以覆盖薄膜晶体管、选通线和除漏电极第一部分之外的数据线；
在基板的整个表面上方形成第三绝缘层以覆盖黑底；
构图第一、第二和第三绝缘层以暴露漏电极的第一部分；
在基板的整个表面上方形成第一透明电极层以覆盖被构图的第三绝缘层并接触漏电极被暴露的部分；
在像素区域内的第一透明电极层上形成滤色器；
在基板的整个表面上方形成第二透明电极层以覆盖滤色器和第一透明电极层；
构图第一和第二透明电极层以形成第一和第二像素电极；和
在形成第一和第二像素电极之后，构图在选通焊盘和数据焊盘上方的第一、第二和第三绝缘层的部分以分别形成选通焊盘接触孔和数据焊盘接触孔。
17.根据权利要求16的方法，其中薄膜晶体管包括栅电极、有源层、欧姆接触层、源电极和漏电极。
18.根据权利要求16的方法，其中第一和第二像素电极形成夹层像素电极。
19.根据权利要求16的方法，其中滤色器插入在第一和第二像素电极之间。
20.根据权利要求16的方法，其中选通焊盘接触孔暴露选通焊盘的第二部分，而数据焊盘接触孔暴露数据焊盘的第三部分。
21.根据权利要求16的方法，其中第二绝缘层插入在薄膜晶体管与黑底之间。
22.根据权利要求16的方法，其中第一至第三绝缘层包括氮化硅和氧化硅中的一种。
23.根据权利要求16的方法，其中第一和第二透明电极层包括铟锡氧化物和铟锌氧化物中的至少一种。
24.根据权利要求16的方法，其中滤色器包括红、绿和蓝颜色中的至少一种。
25.根据权利要求16的方法，其中形成数据线包括在选通线上方的第一绝缘层上形成存储金属层。
26.根据权利要求25的方法，其中第二和第三绝缘层暴露存储金属层的第五部分。
27.根据权利要求26的方法，其中第一像素电极接触存储金属层被暴露的第五部分。
28.根据权利要求25的方法，其中存储金属层和部分选通线与插入在二者之间的第一绝缘层一起构成存储电容器。
29.根据权利要求16的方法，其中第一像素电极直接与基板接触。
30.一种形成用于液晶显示器件且具有薄膜晶体管上滤色器结构的阵列基板的方法，其包括：
形成在基板上沿横向方向的选通线、选通线一端的选通焊盘和从选通线延伸的栅电极；
在基板上形成第一栅绝缘层以覆盖选通线、选通焊盘和栅电极；
在栅电极上方的第一栅绝缘层上依序形成本征非晶硅有源层和非本征非晶硅欧姆接触层；
形成数据线、数据焊盘、源电极和漏电极，数据线设置成与选通线垂直交叉并限定出像素区域，数据焊盘设置在数据线的一端，源电极在欧姆接触层的第一部分上从数据线延伸，且漏电极在欧姆接触层的第二部分上与源电极分隔开，以在选通线和数据线的交叉处形成薄膜晶体管；
在基板的整个表面上方形成第二绝缘层以覆盖薄膜晶体管；
在第二绝缘层上并在薄膜晶体管、选通线和除漏电极的第一部分之外的数据线上方形成黑底；
在基板的整个表面上方形成第三绝缘层以覆盖黑底；
构图第一、第二和第三绝缘层以暴露漏电极的第一部分并形成到选通焊盘的选通焊盘接触孔和到数据焊盘的数据焊盘接触孔；
在基板的整个表面上方形成第一透明电极层以覆盖被构图的第三绝缘层，第一透明电极层接触漏电极被暴露的第一部分，穿过选通焊盘接触孔接触选通焊盘，并穿过数据焊盘接触孔接触数据焊盘；
在第一透明电极层上形成滤色器以及第一和第二滤色器图形，滤色器设置在像素区域内，而第一和第二滤色器图形分别设置在选通焊盘和数据焊盘上方；
在基板的整个表面上方形成第二透明电极层以覆盖滤色器、第一和第二滤色器图形、以及第一透明电极层；和
构图第一和第二透明电极层以形成第一和第二像素电极、第一和第二选通焊盘端子、以及第一和第二数据焊盘端子。
31.根据权利要求30的方法，其中薄膜晶体管包括栅电极、有源层、欧姆接触层、源电极和漏电极。
32.根据权利要求30的方法，其中第一和第二像素电极形成夹层像素电极。
33.根据权利要求30的方法，其中滤色器插入在第一和第二像素电极之间。
34.根据权利要求30的方法，其中第一滤色器图形插入在第一和第二选通焊盘端子之间，而第二滤色器图形插入在第一和第二数据焊盘端子之间。
35.根据权利要求30的方法，其中构图第一、第二和第三绝缘层以形成多个暴露选通焊盘的选通焊盘接触孔和多个暴露数据焊盘的数据焊盘接触孔。
36.根据权利要求35的方法，其中第一滤色器图形设置在每一个选通焊盘接触孔内。
37.根据权利要求30的方法，其中形成第一和第二滤色器图形包括使用具有多个狭缝的掩模。
38.根据权利要求37的方法，其中通过多个狭缝的光被衍射以形成具有矮高度的第一和第二滤色器图形。
39.根据权利要求30的方法，其中第二绝缘层插入在薄膜晶体管与黑底之间。
40.根据权利要求30的方法，其中第一、第二和第三绝缘层包括氮化硅和氧化硅中的至少一种。
41.根据权利要求30的方法，其中第一和第二透明电极层包括铟锡氧化物和铟锌氧化物中的至少一种。
42.根据权利要求30的方法，其中滤色器以及第一和第二滤色器图形包括红、绿和蓝颜色中的至少一种。
43.根据权利要求30的方法，其中形成数据线包括在选通线上方的第一绝缘层上形成存储金属层。
44.根据权利要求43的方法，其中第二和第三绝缘层暴露存储金属层的第二部分。
45.根据权利要求44的方法，其中第一像素电极接触存储金属层被暴露的第二部分。
46.根据权利要求43的方法，其中存储金属层和选通线的第三部分与插入在二者之间的第一绝缘层一起形成存储电容器。
47.根据权利要求30的方法，其中第一像素电极直接接触基板。
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