CN100394286C - 液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示装置，包括一基板、一门极线、一门极介电层、一主动层、一掺杂层、一金属层、一钝化层以及一像素电极层。基板定义有一薄膜晶体管区域以及一像素区域。门极线形成于基板上，门极介电层形成于门极线及基板上，主动层形成于门极介电层上，掺杂层形成于主动层上，金属层形成于掺杂层上。门极线、门极介电层、主动层、掺杂层及金属层于薄膜晶体管区域构成一薄膜晶体管，且金属层在像素区域构成一接触部及一金属部，金属部的厚度大小足以使入射的光线部分穿透部分反射而形成一半穿半反区。钝化层覆盖薄膜晶体管区域及像素区域，像素电极层形成于钝化层上。通过金属层形成于像素的下方，使入射的光线无须通过基板，而直接由金属层反射以避免象差。
Description
技术领域
本发明有关于一种液晶显示器的结构，特别是有关反射式液晶显示器的结构。
背景技术
反射式液晶显示器(RLCD)可分为「全反射式」与「半透射式」两大类。全反射式LCD不用背光源，利用附在LCD面板上的反射板来反射外部光线，好处是极为省电，但是缺点是在较暗的场合看不到显示屏幕内容且对比度较差，因此一般会用前光源作为辅助光源。而半透射式LCD是当外部光线足够时就用外部光源，不足时可点亮背光源，是兼具省电以及具辅助光线的方式，因此是许多手机、个人数字助理(PDA)的优先选择。
图1为已知半透射式LCD结构的一例的示意图。已知半透射式LCD的结构，包括有：一下基底100，其上具有一绝缘层110；一像素区165，位于该绝缘层110上；一上基底160，相对于该下基底100；一滤色片150，位于上基底160的内侧表面上；一偏光板180，位于上基底160的外侧表面，一公共电极140，位于该滤色片150上；一液晶层130，夹于下基底100与上基底160之间，一偏光板190，位于下基底100的外侧表面，一反射层120，位于偏光板190与下基底100之间，通常为偏光板190镀上数十至数百埃(1埃＝10-10公尺)厚的铝形成反射层120。
然而，上述已知半透射式LCD在使用时，因为环境光(即反射光)170需通过玻璃基板100，而由于玻璃折射造成反射光与入射光不一定经过同一像素电极165，亦即有象差(aberration)的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液晶显示装置，将反射电极制作于面板内，使入射面板的光线无须经过玻璃基板，以避免玻璃基板的折射而产生象差的问题。
本发明的液晶显示装置包括一基板、一门极线、一门极介电层、一主动层(active layer)、一掺杂层、一金属层、一钝化层以及一像素电极层。基板定义有一薄膜晶体管区域以及一像素区域。门极线形成于基板上，门极介电层形成于门极线及基板上，主动层形成于门极介电层上，掺杂层形成于主动层上，金属层形成于掺杂层上。门极线、门极介电层、主动层、掺杂层及金属层在薄膜晶体管区域构成一薄膜晶体管，且金属层在像素区域构成一接触部及一金属部，金属部的厚度大小足以使入射的光线部分穿透部分反射而形成一半穿半反区。钝化层(passivation layer)覆盖薄膜晶体管区域及像素区域，像素电极层形成于钝化层上。
薄膜晶体管区域包括一沟道区域以及一源/漏极区域，在沟道区域上，通过蚀刻金属层以及掺杂层而使钝化层直接位于主动层上。
在接触部中，钝化层形成一开口，以暴露金属层，在开口中，像素电极层直接形成于金属层上。
基板可为一玻璃基板，金属层可由Al、Mo、Ti/Al、TiN/Al、Mo/Al或Ti/AlNd或Ti/Al/TiN组成。
在一较佳实施例中，金属层在金属部的厚度较金属层在接触部的厚度小。
在上述的较佳实施例中，金属层包括一第一金属层以及一第二金属层，在金属部中，通过蚀刻法去除第一金属层，而仅留下第二金属层。第一金属层包括Ti、TiN以及Mo，且第二金属层包括Al或AlNd。
在上述的较佳实施例中，在源/漏极区域的金属层的厚度与在接触部的金属层的厚度相等。
在上述的较佳实施例中，在金属部中，金属层的表面可形成凹凸的形状。
本发明的液晶显示装置包括一基板、一门极线、一门极介电层、一主动层、一掺杂层、一金属层、一钝化层以及一像素电极层。基板定义有一薄膜晶体管区域以及一像素区域。门极线形成于基板上，门极介电层形成于门极线及基板上，主动层形成于门极介电层上，掺杂层形成于主动层上，金属层形成于掺杂层上。门极线、门极介电层、主动层、掺杂层及金属层于薄膜晶体管区域构成一薄膜晶体管，该金属层在该像素区域构成一接触部、一暴露该门极介电层的穿透区及一金属部，金属部的厚度大小足以使入射的光线反射而形成一反射区。钝化层覆盖薄膜晶体管区域及像素区域，像素电极层形成于钝化层上。
在上述的较佳实施例中，金属部中的金属层的厚度与接触部中的金属层的厚度相等。
在上述的较佳实施例中，在金属部中，金属层的表面可形成凹凸的形状。
本发明的液晶显示装置包括一基板、一门极线、一门极介电层、一主动层、一掺杂层、一金属层、一钝化层以及一像素电极层。基板定义有一薄膜晶体管区域以及一像素区域。门极线形成于基板上，门极介电层形成于门极线及基板上，主动层形成于门极介电层上，掺杂层形成于主动层上，金属层形成于掺杂层上。门极线、门极介电层、主动层、掺杂层及金属层于薄膜晶体管区域系构成一薄膜晶体管，且该金属层于该像素区域构成一接触部及一金属部，金属部的厚度大小足以使入射的光线反射而形成一反射区。钝化层系覆盖薄膜晶体管区域及像素区域，像素电极层形成于钝化层上。
在上述的较佳实施例中，在金属部中，金属层的表面系形成凹凸的形状。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为已知半透射式液晶显示装置的结构的示意图。
图2为本发明的液晶显示装置的结构的第一实施例的示意图。
图3为本发明的液晶显示装置的结构的第二实施例的示意图。
图4为本发明的液晶显示装置的结构的第二实施例中金属层的表面制作成凹凸状的示意图。
图5为本发明的液晶显示装置的结构的第三实施例的示意图。
符号说明
100~下基底； 110~绝缘层；
120~反射层； 130~液晶层；
140~公共电极； 150~滤色片；
160~上基底； 170~外部光(反射光)；
180～偏光板 190～偏光板
200~基板； 202~门极线；
204~储存电容； 206~门极介电层；
208~主动层； 210~掺杂层；
212~金属层； 216~沟道区；
218~源/漏极区； 220~接触区；
222~反射区； 224~薄膜晶体管区域；
226~像素区域； 228~钝化层；
230~开口； 232~像素电极；
300~基板； 302~门极线；
304~储存电容线； 306~门极介电层；
308~主动层； 310~掺杂层；
312~金属层； 316~沟道区域；
318~源/漏极区； 320~接触区；
322~反射区； 324~薄膜晶体管区域；
326~像素区域； 328~钝化层；
330~开口； 332～像素电极；
3221～穿透区域 3222～反射区域
500~基板； 502~门极线；
504~储存电容线； 506~门极介电层；
508~主动层； 510~掺杂层；
512~金属层； 516~沟道区
518~源/漏极区； 520~薄膜晶体管区域；
522~像素区域； 524~钝化层；
526~像素电极； 530～开口。
具体实施方式
第一实施例
图2为本发明的液晶显示装置的结构的第一实施例的示意图。以沉积法形成一初始金属层(未图示)于基板200上。此初始金属层可以为单一金属层，例如Al或Mo，或是合金例如AlNd。此外，初始金属层亦可以为双层或是多层的金属层，例如Ti/Al、TiN/Al、Mo/Al、Ti/Al/TiN或Ti/AlNd。较佳者，初始金属层为Ti/Al/TiN的堆栈层。上述的沉积方法可以为例如化学气相沉积法CVD或是物理气相沉积法CVD。
然后通过已知的光刻和蚀刻技术构型初始金属层，以在基板200上形成门极线202和储存电容204。接着以沉积方法在基板200、门极线202及储存电容204上依序形成一门极介电层206、一主动层208、一掺杂层210和一金属层212。上述的沉积法可包括任何已知或新颖的沉积技术，例如化学气相沉积法CVD、物理气相沉积法CVD或原子层沉积法ALD。
门极介电层206可以为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅、或其组合，或是堆栈层。主动层208可以为半导体层，例如硅或锗。掺杂层210可以为掺杂的半导体层，例如掺杂磷的多晶硅或掺杂砷的多晶硅，其用以降低金属层212和主动层208的接触电阻。金属层212可以为单一金属层，例如Al或Mo，或是合金例如AlNd。此外，金属层212亦可以为双层或是多层的金属层，例如Ti/Al、TiN/Al、Mo/Al或Ti/AlNd。较佳者，金属层212为TiN/Al的堆栈层。
接着以曝光显影的方法，将主动层208、掺杂层210以及金属层212蚀刻成如图2所示的状态。其中本发明的液晶显示装置的结构可分成一薄膜晶体管区域224以及一像素区域226。
薄膜晶体管区域224包括一沟道区216以及一源/漏极区218，沟道区216为一开口，在沟道区216中，掺杂层210及金属层212经由蚀刻去除，而使主动层208暴露，如此在主动层208的源/漏极区域218上，形成接触的结构。
像素区域226包括一接触部220以及一金属部222。在本实施例中，通过蚀刻法使金属部222中金属层212的厚度小于接触部220中金属层212的厚度，但接触部220中金属层212的厚度与源/漏极区218中金属层212的厚度相等。由于金属层达到一定厚度后会将光线完全反射，如果欲将像素区域制作成光线半反射半穿透的状态，则需考虑金属层212的厚度。以两种金属为例，TiN在以下，穿透率可达50％以上，Ti约40％，而反射率则分别为20％、30％。因此如上所述，将金属部222中的金属层212的厚度降低至一特定值以下时，则可使入射的光线部分反射而部分穿透，例如可选择厚度50~200埃的Ti层，或50~200埃的TiN层。金属层212可为一双金属堆积的结构，包括一第一金属层以及一第二金属层，以适当的方法控制第二金属层的厚度，在金属部222中，通过蚀刻法去除第二金属层并保留第一金属层，从而可达到半穿透半反射的效果。第一金属层可包括Ti、TiN以及Mo，且第二金属层可包括Al或AlNd。
接着以一沉积方法(例如CVD或是等离子化学气相沉积法PECVD)形成一钝化层228(例如氮化硅层)覆盖门极介电层206及上述蚀刻后的第二金属层212、主动层208。接着，以已知的光刻及蚀刻制程，构型钝化层228，以在接触区上形成一开口230。然后形成一像素电极层(例如：铟锡氧化物ITO)于钝化层228上，并填入开口230中，以供电性连接。最后，以已知的光刻及蚀刻制程，构型像素电极层，以做为液晶显示装置的像素电极232。
在上述的结构中，供反射光线的金属层212设置于玻璃基板200与像素电极232之间，入射的光线无须经由玻璃基板200，因此可避免因玻璃基板200的厚度所造成的象差。
第二实施例
除了上述第一实施例通过控制金属层的厚度而形成半穿透半反射的反射区之外，也可形成部分穿透部分反射的反射区。第二实施例则描述此种构造。
图3为本发明的液晶显示装置的结构的第二实施例的示意图。其和上述实施例相同或相类似的部分在此不详细描述。首先提供一基板300(例如玻璃基板、低碱玻璃基板或无碱玻璃基板)，并以一沉积方法形成一初始金属层于基板300上。之后，通过已知的光刻和蚀刻技术构型初始金属层，以在基板上形成门极线302和储存电容线304。接下来，以沉积法，在基板300和门极线302及储存电容线304上依序形成门极介电层306、主动层308、掺杂层310和金属层312。门极介电层306可以为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅、或其组合，或是堆栈层。主动层308可以为半导体层，例如硅或锗。掺杂层310可以为掺杂的半导体层，例如掺杂磷的多晶硅或掺杂砷的多晶硅。金属层312可以为单一金属层，例如Al或Mo，或是合金例如AlNd。此外，金属层312亦可以为双层或是多层的金属层，例如Ti/Al、TiN/Al、Mo/Al或Ti/AlNd。较佳者，金属层312为TiN/Al的堆栈层。
接着以曝光显影的方法，将主动层308、掺杂层310以及金属层312蚀刻成如图3所示的状态。其中本发明的液晶显示装置的结构可分成一薄膜晶体管区域324以及一像素区域326。
薄膜晶体管区域324包括一沟道区316以及一源/漏极区318，沟道区316为一开口，在沟道区316中，掺杂层310及金属层312经由蚀刻去除，而使主动层308暴露，如此在主动层308的源/漏极区域318上，形成接触的结构。
像素区域326包括一接触部320以及一部分穿透部分反射区322，部分穿透部分反射区322包括一穿透区3221以及一金属部3222。通过蚀刻法使部分穿透部分反射区322中的穿透区3221的金属层312、掺杂层310以及主动层308被去除，而金属部3222中未被去除的金属层312的厚度与接触部320中金属层312的厚度相等。如此入射穿透区3221的光线会会穿透玻璃基板300，而入射金属部3222的光线会被金属层312反射，而达到部分穿透部分反射的效果。
接着以一沉积方法(例如CVD或是等离子化学气相沉积法PECVD)形成一钝化层328(例如氮化硅层)覆盖门极介电层306及上述蚀刻后的第二金属层312、主动层308。接着，以已知的光刻及蚀刻制程，构型钝化层328，以在接触区上形成一开口330。然后形成一像素电极层(例如：铟锡氧化物ITO)于钝化层328上，并填入开口330中，以供电性连接。最后，以已知的光刻及蚀刻制程，构型像素电极层，以做为液晶显示装置的像素电极332。
在上述的结构中，供反射光线的金属层312设置于玻璃基板300与像素电极332之间，入射的光线无须经由玻璃基板300，因此可避免因玻璃基板300的厚度所造成的象差。
在本实施例中，亦可将金属部3222的金属层312的表面形成凹凸的形状，以利将入射光线做各方向的散射，如图4所示。此凹凸状结构的宽度及深度可以产品的需求及设计的需要而决定的。
第三实施例
除了半穿透半反射，部分穿透部分反射的结构外，还可以形成全部做全反射的反射区。
图5为本发明的液晶显示装置的结构的第三实施例的示意图。首先提供一基板500(例如玻璃基板、低碱玻璃基板或无碱玻璃基板)，并以沉积法形成一初始金属层于基板上。之后，通过已知的光刻和蚀刻技术构型初始金属层，以在基板500上形成门极线502和储存电容线504。接下来，以沉积法在基板500和门极线502及储存电容线504上依序形成门极介电层506、主动层508、掺杂层510和金属层512。
接着以曝光显影的方法，将主动层508、掺杂层510以及金属层512蚀刻成如图5所示的状态。其中本发明的液晶显示装置的结构可分成一薄膜晶体管区域520以及一像素区域522。
薄膜晶体管区域520包括一沟道区516以及一源/漏极区518，沟道区516为一开口，在沟道区516中，掺杂层510及金属层512经由蚀刻去除，而使主动层508暴露，如此在主动层508的源/漏极区域518上，形成接触的结构。
接着以一沉积方法(例如CVD或是等离子化学气相沉积法PECVD)形成一钝化层524(例如氮化硅层)覆盖门极介电层506及上述蚀刻后的第二金属层512、主动层508。接着，以已知的光刻及蚀刻制程，构型钝化层524，以在金属层512上形成一开口530。然后形成一像素电极层(例如：铟锡氧化物ITO)于钝化层524上，并填入开口530中，以供电性连接。最后，以已知的光刻及蚀刻制程，构型像素电极层，以做为液晶显示装置的像素电极526。如此入射像素区域522的光线全部会被反射。
除了上述第二实施例的金属层表面可制作成凹凸的形状外，第一、三实施例的表面亦可制作成凹凸的形状，以增加散射光线的效果。
发明的技术效果
本发明将金属层制作在面板内，使入射的光线无须经过玻璃基板，从而可改善已知技术中所产生的象差的问题。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与等效替换，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
Claims (16)
1.一种液晶显示装置，包括：
一基板，其定义有一薄膜晶体管区域以及一像素区域；
一门极线，形成于该基板上；
一门极介电层，形成于该门极线及该基板上；
一主动层，形成于该门极介电层上；
一掺杂层，形成于该主动层上；
一金属层，形成于该掺杂层上，其中该门极线、门极介电层、主动层、掺杂层及金属层于该薄膜晶体管区域构成一薄膜晶体管，且该金属层在该像素区域构成一接触部及一金属部，该金属部的厚度大小足以使入射的光线部分穿透部分反射而形成一半穿半反区；
一钝化层，覆盖该薄膜晶体管区域及该像素区域；以及
一像素电极层，形成于该钝化层上。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中该薄膜晶体管区域包括一沟道区域以及一源/漏极区域，在该沟道区域上，通过蚀刻该金属层以及该掺杂层而使该钝化层直接位于该主动层上。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中在该接触部中，该钝化层形成一开口，以暴露该金属层，在该开口中，该像素电极层直接形成于该金属层上。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其中该金属层在该金属部的厚度较该金属层在该接触部的厚度小。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其中该金属层包括一第一金属层以及一第二金属层，在该金属部中，通过蚀刻法去除该第二金属层，而仅留下该第一金属层。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其中该第一金属层包括Ti、TiN以及Mo，且该第二金属层包括Al或AlNd。
7.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其中在该源/漏极区域的该金属层的厚度与在该接触区域的该金属层的厚度相等。
8.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其中在该金属部中，该金属层的表面形成凹凸的形状。
9.一种液晶显示装置，包括：
一基板，其定义有一薄膜晶体管区域以及一像素区域；
一门极线，形成于该基板上；
一门极介电层，形成于该门极线及该基板上；
一主动层，形成于该门极介电层上；
一掺杂层，形成于该主动层上；
一金属层，形成于该掺杂层上，其中该门极线、门极介电层、主动层、掺杂层及金属层于该薄膜晶体管区域构成一薄膜晶体管，且该金属层于该像素区域构成一接触部、一暴露该门极介电层的穿透区及一金属部，该金属部的厚度大小足以使入射的光线反射而形成一反射区；
一钝化层，覆盖该薄膜晶体管区域及该像素区域；以及
一像素电极层，形成于该钝化层上。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其中该金属部中的该金属层的厚度与该接触部中的该金属层的厚度相等。
11.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其中在该金属部中，该金属层的表面形成凹凸的形状。
12.一种液晶显示装置，包括：
一基板，其定义有一薄膜晶体管区域以及一像素区域；
一门极线，形成于该基板上；
一门极介电层，形成于该门极线及该基板上；
一主动层，形成于该门极介电层上；
一掺杂层，形成于该主动层上；
一金属层，形成于该掺杂层上，其中该门极线、门极介电层、主动层、掺杂层及金属层于该薄膜晶体管区域构成一薄膜晶体管，且该金属层在该像素区域构成一接触部及一金属部，该金属部的厚度大小足以使入射的光线反射而形成一反射区；
一钝化层，覆盖该薄膜晶体管区域及该像素区域；以及
一像素电极层，形成于该钝化层上。
13.根据权利要求12所述的液晶显示装置，其中在该反射区域中，该金属层的表面形成凹凸的形状。
14.根据权利要求1或9或12所述的液晶显示装置，其中该基板为一玻璃基板。
15.根据权利要求1或9或12所述的液晶显示装置，其中该金属层为Al、Mo、Ti/Al、TiN/Al、Mo/Al、Ti/Al/TiN或Ti/AlNd组成。
16.根据权利要求1或9或12所述的液晶显示装置，其中该主动层包括硅或锗。
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