液晶显示器及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及液晶显示器(LCD)，更具体地，涉及具有COT结构的LCD，其中省略了通常形成在TFT基板上的黑底，并由叠层滤色层代替，从而简化了制造工艺，并提高了图像质量，本发明还涉及该LCD的制造方法。
背景技术
得益于半导体技术的迅速发展，LCD具有外形薄和重量轻的特点，并且当今可以生产出具有优异性能的LCD产品。
此前广泛作用为信息显示装置的阴极射线管(CRT)在性能和价格方面具有许多优势，但是在小型化和便携性方面它们也具有很多缺点。
和CRT不一样，具有尺寸较小、外形纤薄、重量轻和功耗低等优点的LCD作为能够克服CRT的缺点的替代手段逐渐吸引了人们的注意力，目前在大多数需要显示装置的信息处理设备上安装了LCD。
LCD是利用液晶分子对光的调制效果的显示装置，其通常向具有特定分子排列的液晶分子施加电压，以把该特定分子排列改变为不同的分子排列，并利用这种分子排列把发射光的液晶单元的双折射、旋光力、二向色性、散光特性等光学属性转换成视觉属性。
LCD是通过包含下列步骤的制造方法制成的：按照构成像素单元的LC单元地形成工艺形成LCD板的上基板和下基板，形成配向层并摩擦所形成的配向层，接合上基板和下基板，把液晶充入上基板和下基板之间的间隙中，并封住液晶注入口。
具体而言，在形成LCD的上基板时，通过多道掩模工序形成用于遮光的黑底和红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色层。
同样地，在形成LCD的下基板时，通过多道掩模工序形成用于施加驱动信号的选通线、用于施加数据信号的数据线、以及用于利用所施加的数据信号形成电场的像素电极。
但是，现有技术的LCD具有制造工艺复杂的缺点，因为分别地在上基板和下基板上形成滤色层和像素阵列，然后将下基板和上基板接合起来。另外，现有技术的LCD具有图像质量差等的缺点，因为如果在接合上基板和下基板的过程中上基板和下基板没有对齐，则上基板的黑底不能完全遮住从下基板传播来的光。
为了克服上述缺点，提出了COT(Colorfilter on TFT，TFT上滤色器)技术，其中在一个玻璃基板上形成包括滤色层和像素电极在内的像素阵列。
和通常的在下基板上形成像素阵列并在上基板上形成滤色层的LCD不一样，在具有COT结构的LCD中，在形成有TFT和像素电极的下基板上形成黑底和滤色层。因此，与通常的具有接合在一起的上下基板的LCD相比，现有技术的具有COT结构的LCD具有制造工艺简单的优点。
但是，现有技术的具有COT结构的LCD具有制造成本增加的缺点，因为在与TFT一起形成滤色层和黑底时，增加了在TFT上形成黑底的掩模工序。
【发明内容】
因此，本发明旨在基本上克服了由于现有技术的限制和缺点造成的一个或多个问题的液晶显示器及其制造方法。
本发明的一个目的是提供一种具有COT结构的液晶显示器及其制造方法，其通过在形成黑底的区域中形成滤色层，能够省去形成黑底的工序，以减少所使用的掩模数，简化制造工艺，并提高图像质量。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明中进行阐述，一部分可以通过说明书而明了，或者可以通过本发明的实践而体验到。通过说明书、权利要求书和附图中具体指出的结构，可以实现或获得本发明的这些和其它优点。
为了实现这些和其他优点，根据本发明的目的，如这里所实施并加以广泛描述的，提供了一种制造液晶显示器的方法，该方法包括：在基板上形成多条选通线和多条数据线，这多条选通线和多条数据线限定了多个用于显示红、绿和蓝色的单位像素区域，并在这多个单位像素区域中形成多个薄膜晶体管；在所得到的基板上形成钝化层；在包含显示绿色的单位像素的区域上形成绿滤色层；在部分地与该绿滤色层交叠并与显示绿色的单位像素邻接的单位像素上形成红滤色层或蓝滤色层；在包含绿、红和蓝滤色层的基板的整个表面上淀积有机绝缘层；在所述多个薄膜晶体管上分别淀积的有机绝缘层中形成接触孔；以及，形成与所述多个单位像素区域相对应的多个像素电极。
在本发明的另一个方面中，一种液晶显示器包括：基板；位于基板上的选通线、数据线和薄膜晶体管；分别位于相应的像素区域上的红、绿和蓝滤色层，该红、绿和蓝滤色层层叠地位于薄膜晶体管上；位于红、绿和蓝滤色层上从而使红、绿和蓝滤色层的表面平坦的有机绝缘层；以及，位于有机绝缘层上与红、绿和蓝滤色层相对应的像素电极。
可以理解，前面的概述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，旨在为权利要求所限定的本发明提供进一步的解释。
【附图说明】
附图帮助更好地理解本发明，并构成本申请的一部分，附图显示了本发明的实施例，并与说明书一起解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据本发明的具有COT(TFT上滤色器)结构的LCD；
图2A-2F是示出形成图1的I-I’截面结构的工序的截面图；
图3是沿图1的II-II’线截取的截面图；
图4A和4B是根据本发明另一实施例的截面图；以及
图5A和5B是根据本发明再一实施例的截面图。
【具体实施方式】
下面对附图中示出的本发明优选实施例进行详细说明。
图1是根据本发明的具有COT(TFT上滤色器)结构的LCD的像素结构的平面图。
参照图1，多条数据线108和多条选通线102垂直相交而限定了单位像素区域。在各个单位像素区域上设置有绿(G)、红(R)和蓝(B)滤色层。
在绿(G)、红(R)和蓝(B)滤色层上分别设置有像素电极118a、118b和118c，与绿(G)、红(R)和蓝(B)滤色层交迭。
图1所示的符号G、B和R分别表示形成在像素电极118a、118b和118c下面的绿(G)、红(R)和蓝(B)滤色层。
在数据线108和选通线102的交点边上设置有用作为开关元件的薄膜晶体管(TFT)。TFT包括部分地从选通线102分支出来的栅极101、源极107a和漏极107b。
具有COT结构的LCD的特征在于由层叠的R、G和B滤色层，或者对于外界光具有低反射率的R滤色层或B滤色层形成与现有技术LCD中的黑底相应的遮光层。该遮光层位于选通线102、数据线108和形成TFT的区域上或上方。
因此，根据本发明，可以在形成滤色层的工序中通过层叠组合的滤色层而形成遮光层，而无需执行用于在选通线102、数据线108和TFT上或上方形成遮光层的额外工序。
图1中沿着选通线102、数据线108和TFT的阴影线区域对应于形成遮光层的区域。
图2A-2F是示出用于形成图1中的I-I’截面结构的工序的截面图。下面参照图2A至2F说明制造具有COT结构的LCD的工序。
首先参照图2A，在透明绝缘基板100上形成金属层，然后进行构图以形成多条选通线(未示出)和多个栅极101。
通过光刻工艺对选通线和栅极进行构图，光刻工艺包括在包含金属层的基板100上涂布光刻胶膜，对所涂布的光刻胶膜进行曝光和显影，并腐蚀掉露出的金属膜。
在基板100上形成栅极101和选通线之后，在所得到的基板100的整个表面上淀积栅绝缘膜103。
接下来，参照图2B，在基板的栅绝缘层103上顺序地淀积未掺杂非晶硅层和掺杂非晶硅层(n+Si:H)。
在顺序地淀积未掺杂非晶硅层和掺杂非晶硅层(n+Si:H)之后，执行光刻处理以在栅极101上形成沟道层105和欧姆接触层106。
接下来，参照图2C，在所得到的包含沟道层105和欧姆接触层106的基板100上淀积用于形成源极和漏极107a和107b以及数据线(未示出)的金属层。
此后，通过参照图2A所描述的光刻工艺对该金属层进行构图，以同时形成源极107a、漏极107b和数据线(未示出)。形成源极和漏极107a和107b后，便完成了用作为开关元件的TFT。数据线形成为穿过像素区域之间。
接下来，参照图2D，在所得到的包含源极和漏极107a和107b以及数据线的基板100上形成钝化层109，以保护基板100上形成的各个元件。
此后，执行在像素区域上形成R、G和B滤色层的光刻处理，而不执行在钝化层中形成接触孔的处理。在制造普通LCD的阵列基板的方法中通常要执行形成接触孔的处理。
同时，与现有技术的制造具有COT结构的LCD的方法(其中按照R、G、B的顺序形成滤色层)不一样，在本发明中，首先涂布具有最高反射率的绿色(G)树脂，然后显影以形成绿(G)滤色层111a。注意，在包括第一相应单位像素中的TFT的第一上表面和与该第一单位像素邻接的第二单位像素中的TFT的第二上表面在内的区域上形成绿(G)滤色层111a。
换句话说，如图2D所示，绿滤色层111a的两边位于两个邻接的TFT上。
接下来，参照图2E，形成红(R)滤色层111b，使其一边叠在绿滤色层111a上，而另一边位于TFT上。
在形成红(R)滤色层111b之后，在所得到的基板100的整个表面上涂布蓝(B)色树脂，然后进行刻蚀以形成蓝滤色层111c。蓝(B)滤色层111c的一边叠在位于TFT上的红(R)滤色层111b上，另一边叠在位于TFT上的绿(G)滤色层111a上。
从而，根据本发明，层叠地在TFT上形成各个滤色层，以实现现有技术的黑底所实现的遮光功能。由此，可以省去现有技术的具有COT结构的LCD中的黑底。
另外，滤色层的层叠方式使得在三个滤色层中具有最高反射率的绿滤色层111a不位于最高位置。
换句话说，反射率低于绿(G)滤色层111a的红(R)滤色层111b和蓝(B)滤色层111c所处的位置高于绿(G)滤色层111a。这样，不会反射从LCD外部射入的外界光。
在顺序形成G、R和B滤色层111a、111b和111c之后，在所得到的基板100的整个表面上淀积有机绝缘层115，以使所得到的基板100的上表面平坦化，如图2F所示。
有机绝缘层115由光敏丙烯酸树脂、苯并环丁烯(BCB)、氧化硅(SiOx)和氮化硅(SiNx)制成。
在所得到的包含滤色层111a、111b和111c的基板100的整个表面上淀积有机绝缘层115之后，执行形成露出漏极107b的上表面的接触孔的处理。
在这个接触孔形成处理中，在有机绝缘层115上涂布光刻胶，然后通过光刻工艺(包括曝光和显影)进行构图以形成掩模图案。利用该掩模图案顺序地对漏极107上的有机绝缘层115、叠层滤色层和钝化层109进行刻蚀，以形成露出漏极107b的上表面的接触孔。
在有机绝缘层115中形成接触孔之后，在所得到的基板100的整个表面上淀积透明氧化铟锡(ITO)，然后进行构图以形成与各个滤色层111a、111b和111c相对应的像素电极118a、118b和118c。
虽然上述实施例主要展示和说明了形成滤色层和TFT的工艺，但是可以理解，同样的工艺也可以应用于形成有遮光层的数据线。
图3是沿图1的II-II’线截取的截面图，显示了具有COT结构的LCD的多条数据线及其周围部分。
参照图3，在基板100上形成栅绝缘层103，但是在数据线108上不存在未掺杂非晶硅层和掺杂非晶硅层，因为它们在形成TFT的有源层时被去除了。
另外，在形成TFT的源漏极的同时平行于选通线形成数据线108。
当在所得到的包含数据线108的基板100上淀积钝化层109而完成阵列基板时，通过参照图2A至2F所述的处理而顺序形成绿(G)、红(R)和蓝(B)滤色层。
此时，如图2F所示，首先在数据线108上也形成对外界光的反射率最大的绿(G)滤色层111a。
在选定的像素区域和与该选定像素区域邻接的数据线108上形成绿(G)滤色层111a。
在形成绿滤色层111a之后，在选定的像素区域上形成红(R)滤色层111b。此时，红(R)滤色层111b的一边以层叠结构形成在数据线108上形成的绿(G)滤色层111a上。
红(R)滤色层111b的另一边延伸到相邻数据线108的上表面上。此后，以层叠结构在数据线108上的红(R)滤色层111b上形成蓝(B)滤色层的一边。
相应地，图2F的沿I-I’线的截面图类似于图1所示的滤色层的平面结构。
换句话说，图1中形成遮光层的区域具有相同的层叠结构。
相应地，本发明的上述实施例具有如下优点：可以仅通过形成层叠结构的滤色层而形成对于外界光具有低反射率的遮光层，而无需单独地执行形成遮光层的处理。
虽然图3的截面图示出了位于数据线上的元件，然而在选通线上也形成了结构类似于图3所示滤色层的滤色层。
图4A是根据本发明另一实施例的沿图1中的I-I’线截取的截面图，图4B是根据本发明另一实施例的沿图1中的II-II’线截取的截面图。
与上面参照图2A至2F所述的实施例不同，图4A所示的实施例的特征在于：不管绿(G)、红(R)和蓝(B)滤色层的排列顺序，仅在像素区域中形成绿滤色层211a。
换句话说，如图4A所示，仅在相邻TFT之间的像素区域中形成绿(G)滤色层211a。
但是，应当注意，在形成绿(G)滤色层211a之后形成的红(R)和蓝(B)滤色层211b和211c与绿(G)滤色层211a邻接，并且它们的两边形成在TFT上。
具体而言，在蓝(B)滤色层211c之前形成红(R)滤色层211b的情况下，红(R)滤色层211b的一边与绿(G)滤色层211a的一边邻接，并且红(R)滤色层211b的两边都位于TFT上。
此后，形成蓝(B)滤色层211c，使得其一边与TFT上的绿(G)滤色层211a邻接，而另一边与红(R)滤色层211b邻接。
尽管图中没有清楚地示出，但滤色层最终是根据形成红(R)滤色层211b和蓝滤色层211c的顺序形成的，以层叠结构形成在形成有邻接的红(R)滤色层211b或邻接的蓝(B)滤色层211c的TFT上，从而进一步降低对于外界光的反射率。
如上所述，参照图4A所述的实施例的特征在于：仅在除TFT之外的单位像素区域中形成绿(G)滤色层211a，并且在TFT上形成红(R)滤色层211b和蓝(B)滤色层211c，从而用作黑底，形成对于外界光具有低反射率的反射层。
图4B显示了形成数据线的区域。如图4B所示，仅在相邻数据线之间的单位像素区域上形成绿(G)滤色层211a。
在形成绿(G)滤色层211a之后形成的红(R)滤色层211b或蓝(B)滤色层211c与绿(G)滤色层211a邻接，并且它们的两边都位于相邻的数据线上。
在蓝(B)滤色层211c之前形成红(R)滤色层211b的情况下，红(R)滤色层211b的一边与绿(G)滤色层211a的一边邻接，并且红(R)滤色层211b的两边都位于数据线上。
此后，形成蓝(B)滤色层211c，使得其一边与数据线上的绿(G)滤色层211a邻接，而另一边与红(R)滤色层211b邻接。
尽管图中没有清楚地示出，但滤色层最终是根据形成红(R)滤色层211b和蓝滤色层211c的顺序形成的，以层叠结构形成在形成有邻接的红(R)滤色层211b或邻接的蓝(B)滤色层211c的TFT上，从而进一步降低对于外界光的反射率。
图5A是根据本发明另一个实施例的沿图1中的I-I’线截取的截面图，图5B是根据本发明另一个实施例的沿图1中的II-II’线截取的截面图。图5A所示的COT结构是本发明的另一个实施例，并示出了绿(G)、红(R)和蓝(B)滤色层按此顺序层叠在TFT上。
与上面参照图2A至2F所述的实施例不同，图5A的实施例的特征在于：在形成绿(G)滤色层311a之后，不考虑顺序而选择性地形成红(R)和蓝(B)滤色层311b和311c。
换句话说，如图5A所示，在形成TFT和钝化层315之后，利用绿(G)色树脂形成绿(G)滤色层311a。在位于相应单位像素上和另一个像素区域上的TFT(即，位于要形成红(R)和蓝(B)滤色层的单位像素上的TFT)上形成绿(G)滤色层311a。
换句话说，本实施例的特征在于：在位于选定的一个像素区域和与该选定的一个像素区域邻接的另一个像素区域上的TFT上形成绿滤色层311a。
也就是说，当假设红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色层311b、311a和311c形成一个像素时，在位于各个像素区域上的各个TFT上形成绿(G)滤色层311a。
如上所述，在基板100上的所有TFT上形成绿(G)滤色层311a。
在基板100上形成绿(G)滤色层311a之后，在所得到的基板100上涂布红色树脂，然后进行构图以形成红(R)滤色层311b。
此时，和绿(G)滤色层311a一样，在位于选定的一个像素区域和与这个选定的像素区域邻接的另一个像素区域上的TFT上形成红(R)滤色层311b。
相应地，在选定的像素区域和基板100上的所有TFT上形成了红(R)滤色层311b。此时，在各个TFT上，红(R)滤色层311b层叠在绿(G)滤色层311a上。换句话说，在各个TFT上，绿(G)滤色层311a和红(R)滤色层311b顺序地层叠。
在基板100上形成红(R)滤色层311b之后，利用蓝色树脂形成蓝(B)滤色层311c。和形成绿(G)滤色层311a和红(R)滤色层311b一样，涂布蓝色树脂并进行构图以形成蓝(B)滤色层311c。
相应地，在各个TFT上，形成了绿(G)滤色层311a、红(R)滤色层311b和蓝(B)滤色层311c顺序层叠的结构。
在图5A中，在底部形成具有最低反射率的绿(G)滤色层311a，并顺序地在绿滤色层311a上形成红(R)滤色层311b和蓝(B)滤色层311c。
或者，在底部形成绿(G)滤色层311a，并顺序地在绿滤色层311a上形成蓝(B)滤色层311c和红(R)滤色层311b。
图5B是显示形成数据线的区域的截面图。和上面参照图2A至2F所述的实施例不同，在图5B所示的实施例中，在形成绿(G)滤色层311a之后，不考虑顺序而选择性地形成红(R)滤色层311b和蓝(B)滤色层311c。
换句话说，如图5B所示，在包含数据线108的基板上形成钝化层315之后，利用绿(G)色树脂形成绿(G)滤色层311a。绿(G)滤色层311a被形成为在位于选定的一个像素区域两侧的数据线上延伸。
另外，在相邻的像素区域的数据线上也形成绿(G)滤色层311a。
相应地，当假设红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色层311b、311a和311c构成一个像素时，在位于所有像素区域上的TFT上形成绿(G)滤色层311a。
如上所述，在相应的像素区域上以及基板100上形成的所有数据线上形成绿(G)滤色层311a。
在基板100上形成绿(G)滤色层311a之后，在所得到的基板上涂布红色树脂，然后构图以形成红(R)滤色层311b。
此时，和绿(G)滤色层311a一样，在位于选定的一个像素区域两侧的数据线上和与选定的这个像素区域相邻的另一个像素区域的数据线108上形成红(R)滤色层311b。
相应地，在选定的像素区域上和基板100上的所有数据线上形成了红(R)滤色层311b。结果，在各个TFT上，红(R)滤色层311b叠在绿(G)滤色层311a上。
在基板100上形成红(R)滤色层311b之后，利用蓝色树脂形成蓝(B)滤色层311c。与形成绿(G)滤色层311a和红(R)滤色层311b一样，涂布蓝色树脂并构图以形成蓝(B)滤色层311c。
相应地，在各个TFT上形成了绿(G)滤色层311a、红(R)滤色层311b和蓝(B)滤色层311c顺序层叠的结构。
在图5B中，在底部形成具有最低反射率的绿(G)滤色层311a，并顺序地在绿滤色层311a上形成红(R)滤色层311b和蓝(B)滤色层311c。
或者，在底部形成绿(G)滤色层311a，并顺序地在绿滤色层311a上形成蓝(B)滤色层311c和红(R)滤色层311b。
根据上述实施例，由于绿(G)、红(R)和蓝(B)滤色层按照相同的层叠结构在TFT上以及数据线和选通线上顺序地层叠，所以降低了对于外界光的反射率，从而提高了图像质量。
如上所述，根据本发明，通过在形成树脂黑底的区域上层叠用作为具有低反射率的黑底的滤色层，可以省去形成树脂黑底的处理(在现有技术的具有COT结构的LCD的制造方法中是必不可少的)，从而简化了制造工艺。
另外，由于低反射率的滤色层防止了外界光的反射，所以可以提高图像质量。
对于本领域的技术人员，很明显，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，能对本发明进行多种改进和变化。因此，如果这些改进和变化落在所附权利要求及其等同物的范围内，则本发明涵盖这些改进和变化。