CN101236933A - 显示面板及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种显示面板及其方法，此方法包含提供基板；形成晶体管元件于基板上，其中晶体管元件自基板依序包含栅极层、栅极介电层、包含源极/漏极扩散区及通道区于其间的半导体层、源极/漏极电极、绝缘层以及透明电极；形成凹凸状结构于基板上，且与晶体管元件相邻，其中凹凸状结构是在晶体管元件的源极/漏极电极形成前，通过选自形成栅极层、栅极介电层、以及半导体层的工艺所形成；以及形成电容元件于凹凸状结构，其中电容元件与凹凸状结构共形，且电容元件通过形成源极/漏极电极、绝缘层以及透明电极的工艺所形成。

Description

显示面板及其方法

技术领域

本发明关于一种显示面板及其方法，特别是关于一种整合既有工艺以增加单位面积储存电容的薄膜晶体管-液晶显示元件(TFT-LCD)结构及其形成方法。

背景技术

就相同萤幕尺寸而言，液晶显示器使用非常少的电力，体积相对较小，且影像品质非常好，因此已逐渐取代体积庞大的阴极射线管显示器。而薄膜晶体管液晶显示器为液晶显示器的主流之一，其包含薄膜晶体管阵列设置于其上的基板，且与具有彩色滤光阵列的另一基板相对设置，并形成液晶层于两基板之间。

参考图9A及图9B，显示已知显示面板的单一像素的上视及截面示意图，其中液晶显示器的各像素中包含薄膜晶体管元件91、电容元件92及显示区93。晶体管元件91的源极/漏极通过适当的接触结构(未绘示)分别连结于数据线94及电容元件92。如图9B所示，已知电容元件92为平面式电容，为了增加储存电容量，必须增加电容元件92两电极板(92A及92B)之间的重叠面积。因此，相对地使得电容元件92所需耗用的基板面积增大，进而降低开口率，使显示品质劣化。此问题随着解析度的提升(单位面积的像素数目增加)，单位像素的面积缩小，而越趋严重。

因此，迫切需要提出一种提升单位储存电容并同时提升开口率的显示面板及其制造方法。

发明内容

鉴于上述先前技术的不足，本发明一方面在于提供一种形成显示面板的方法，其整合既有的工艺无需额外的图案化工艺，即可增加单位面积的储存电容，以提供更佳的显示品质。

于一实施例，本发明提供一种形成显示面板的方法，其包含：提供基板；形成晶体管元件于基板上，其中晶体管元件自基板依序包含栅极层、栅极介电层、半导体层、源极/漏极电极、绝缘层以及透明电极；形成凹凸状结构于基板上，且与晶体管元件相邻，其中凹凸状结构在晶体管元件的源极/漏极电极形成前，通过选自形成栅极层、栅极介电层、以及半导体层的工艺所形成；以及形成电容元件于凹凸状结构，其中电容元件与凹凸状结构共形，且电容元件是通过形成源极/漏极电极、绝缘层以及透明电极的工艺所形成。

各例示实施例，形成凹凸状结构的步骤可包含通过形成栅极层的工艺、形成栅极介电层的工艺、形成半导体层的工艺、形成栅极层及栅极介电层的工艺、形成栅极层及半导体层的工艺、形成栅极介电层及半导体层的工艺、或形成栅极层、栅极介电层、以及半导体层的工艺所形成。

本发明于另一方面提供一种具有凹凸状的电容元件的显示面板，以增加储存电容面积，而达到增加储存电容的目的。

于一实施例，本发明的显示面板包含：第一基板、第二基板相对第一基板设置且第二基板与第一基板之间具有第一间隙、以及液晶层夹于第一基板及第二基板之间。第一基板包含晶体管元件于基板上，其中晶体管元件自基板依序包含栅极层、栅极介电层、半导体层、源极/漏极电极、绝缘层以及透明电极；凹凸状结构在基板上，且与晶体管元件相邻，其中凹凸状结构在晶体管元件的源极/漏极电极形成前，通过选自形成栅极层、栅极介电层、以及半导体层的工艺所形成；以及电容元件于凹凸状结构，其中电容元件与凹凸状结构共形。

第二基板还进一步包含凸块，且凸块相对电容元件设置，其中凸块与第一基板之间具有第二间隙以使第一基板及第二基板间具有不同的间隙，供容纳液晶层。

附图说明

图1A及图1B是根据本发明的一实施例而绘示显示面板的单一像素的上视及截面示意图；

图2A-图2D是显示本发明第一实施例制作显示面板的各阶段的示意图；

图3A-图3B是显示本发明第二实施例制作显示面板的各阶段的示意图；

图4A-图4B是显示本发明第三实施例制作显示面板的各阶段的示意图；

图5A-图5B是显示本发明第四实施例制作显示面板的各阶段的示意图；

图6A-图6B是显示本发明第五实施例制作显示面板的各阶段的示意图；

图7A-图7B是显示本发明第六实施例制作显示面板的各阶段的示意图；

图8是显示本发明一实施例的显示面板的示意图；以及

图9A及图9B是显示已知显示面板的单一像素的上视及截面示意图。

附图标号：

1         显示面板

10        第一基板

20        第二基板

30        液晶层

91        薄膜晶体管元件

92A、92B  电极板

92        电容元件

93        显示区

94        数据线

100       基板

101       栅极层

102       栅极介电层

103       半导体层

104     源极/漏极电极

105A    接触开口

105     绝缘层

106     透明电极

110     晶体管元件

120     电容元件

121     第一电极层

122     电容介电层

123     第二电极层

130     显示区

140     数据线

150、150A、150B、150C、150D、150E、150F  凹凸状结构

150B’  第二层凹凸结构

150C’  第三层凹凸结构

150E’  第二层凹凸结构

210     滤光层

220     凸块

230     共同电极

具体实施方式

本发明揭露一种显示面板及其制造方法，其具有凹凸状的电容元件，以增加储存电容面积，而达到增加储存电容且不影响或甚至提升开口率的目的。此外，本发明方法整合既有的工艺无需额外的图案化工艺，即可增加单位面积的储存电容，以提供更佳的显示品质。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，本发明的上述及其他特征及优势将在以下各种更特定的范例实施例的详述及伴随图式下更加明了，其中相同的参考编号通常表示本发明的范例实施例中的相同构件。另外需要了解的是，本发明并不限于特定实施例的细节描述。

图1A及图1B是根据本发明的一实施例而绘示显示面板的单一像素的上视及截面示意图。各显示像素包含晶体管元件110、电容元件120及显示区130。晶体管元件110的源极/漏极通过适当的接触结构(未绘示)分别连结于数据线140及电容元件120。如图1A所示，通过提升电容元件120中的单位电容而可减少制造电容元件120时所需的基板面积，进而可相对提升显示区130的显示面积，而具有可提升开口率的功效。举例而言，本发明形成的显示面板具有凹凸状的电容元件120，以增加单位储存电容，如图1B所示。亦即，本发明特征之一是在形成电容元件120前，形成凹凸状结构150于基板100上，使得后续形成于其上的电容元件120可为共形的凹凸状，而增加电容元件120两电极板间的重叠面积。本发明的另一特征在于凹凸状结构150通过选自晶体管元件110工艺中形成栅极层、栅极介电层、以及半导体层的工艺步骤所形成，其整合既有的工艺无需额外的图案化工艺。以下将说明运用形成晶体管元件110不同步骤，形成凹凸状结构150的各实施例。

参考图2A-图2D，于本发明第一实施例的显示面板，其凹凸状结构150A是在晶体管元件110的源极/漏极电极104形成前，通过形成栅极层101的工艺所形成。如图2A所示，本发明方法包含提供基板100；然后于基板100上形成导体层。举例而言，基板100可为玻璃基板，而导体层可为钼、铝、钛、铜、银或其合金等金属层。而后，利用微影、蚀刻等图案化步骤，界定栅极图案及多个凹凸结构图案于导体层，使得一部份导体层被图案化成为栅极层101，而另一部份导体层被图案化成为凹凸状结构150A，如图2B所示。接着，继续完成晶体管元件110及电容元件120的工艺步骤。举例而言，依序形成栅极介电层102于栅极层101上，形成半导体层103于栅极介电层102上，所述半导体层103可包括非晶硅层(a-Si)与经由沉积或离子掺杂形成的欧姆接触层(N+)，且利用图案化工艺界定晶体管元件110的半导体层103及栅极介电层102，并同时去除凹凸结构150A上的半导体层103及栅极介电层102。于一例示实施例，栅极介电层102可为氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层等单层或多层结构。形成图案化半导体层于晶体管元件110上方。而后，毯覆式地形成电极层于整个结构上，并利用图案化工艺以定出源极/漏极电极104，并同时于凹凸结构150A上界定出电容元件120的第一电极层121，如图2C所示。形成绝缘层105于源极/漏极电极104及第一电极层121上，以作为晶体管元件110的层间介电层以及电容元件120的电容介电层122。此时，于界定绝缘层105于源极/漏极电极104上时，同时形成接触开口105A以暴露出源极/漏极电极104。而后，形成图案化透明电极层106，透过接触开口105A与晶体管元件110电性相连，而在电容介电层122上的透明电极则作为电容元件120的第二电极层123，如图2D所示。如此一来，即可通过变更一个掩膜设计，并整合现有工艺步骤而形成凹凸状结构150A于基板100上，且与晶体管元件110相邻，其中凹凸状结构150A是在晶体管元件110的源极/漏极电极104形成前，通过形成栅极层101的工艺所形成。亦即，本发明于此实施例仅需变更定义栅极层101的掩膜图案，使其同时具有凹凸状结构图案，于蚀刻栅极层101时，即可同时形成凹凸状结构150A。再者，形成电容元件120于凹凸状结构150A，可使得电容元件120与凹凸状结构150A共形，而可增加单位面积的电容量提升开口率。此外，电容元件120(包含第一电极层121、电容介电层122、及第二电极层123)通过形成源极/漏极电极104、绝缘层105以及透明电极106的工艺所形成，无需额外工艺而可实质降低制造成本。

参考图3A-图3B，于本发明第二实施例的显示面板，其凹凸状结构150B是在晶体管元件110的源极/漏极电极104形成前，通过形成栅极层101及栅极介电层102的工艺所形成。本发明方法利用微影、蚀刻等图案化步骤，可于形成栅极介电层102于栅极层101上之后，同时界定栅极介电层102、栅极层101及多个凹凸结构150B，使得凹凸状结构150B由部份的栅极介电层102及栅极层101的材料所构成。本发明亦可在第一实施例界定栅极层101及多个第一层凹凸结构150A后，于界定栅极介电层102时再次界定由栅极介电层102的材料构成的第二层凹凸结构150B’于第一层凹凸结构150A上，而形成凹凸结构150B。接着，继续完成晶体管元件110及电容元件120的工艺步骤，如图3A所示，其类似于第一实施例接续形成半导体层103的步骤，在此不再赘述。亦即，本发明于此实施例通过变更定义栅极层101的掩膜图案及/或栅极介电层102的掩膜图案，使其同时具有凹凸状结构图案，于蚀刻栅极层101及栅极介电层102时，即可同时形成凹凸状结构150B。再者，如上所述，形成电容元件120于双层堆叠(即栅极层101及栅极介电层102)的凹凸状结构150B上，可使得与凹凸状结构150B共形的电容元件120具有更显著的凹凸状(即凹凸状结构的高度差较大)，如图3B所示。

参考图4A-图4B，于本发明第三实施例的显示面板，其凹凸状结构150C是在晶体管元件110的源极/漏极电极104形成前，通过形成栅极层101、栅极介电层102、及半导体层103的工艺所形成。如图4A所示，本发明方法利用微影、蚀刻等图案化步骤，可在依序形成栅极层101、栅极介电层102及半导体层103于基板100上之后，同时界定包含半导体层103、栅极介电层102及栅极层101的栅极结构及多个凹凸结构150C，使得凹凸状结构150C由部份的半导体层103、栅极介电层102及栅极层101的材料所构成。本发明亦可在第二实施例界定第一层凹凸结构150A及第二层凹凸结构150B后，于界定半导体层103时再次界定由半导体层103的材料构成的第三层凹凸结构150C’于第二层凹凸结构150B’上，而形成凹凸结构150C。接着，继续完成晶体管元件110及电容元件120的工艺步骤，其类似于第一实施例接续形成源极/漏极电极104的步骤，在此不再赘述。亦即，本发明于此实施例通过变更定义栅极层101、栅极介电层102、及/或半导体层103的掩膜图案，使其同时具有凹凸状结构图案，于蚀刻后即可同时形成凹凸状结构150C。再者，如上所述，形成电容元件120于三层堆叠(即栅极层101、栅极介电层102及半导体层103)的凹凸状结构150C上，可使得与凹凸状结构150C共形的电容元件120具有较第二实施例更显著的凹凸状(即凹凸状结构的高度差更大)，如图4B所示。

参考图5A-图5B，于本发明第四实施例的显示面板，其凹凸状结构150D是在晶体管元件110的源极/漏极电极104形成前，仅通过形成栅极介电层102的工艺所形成。如图5A所示，本发明方法于毯覆式地形成导体层于基板100上后，利用微影、蚀刻等图案化步骤，仅界定栅极图案于导体层，使得导体层被图案化成为栅极层101，而于此阶段不形成凹凸状结构。接着，毯覆式形成栅极介电层102于图案化后的栅极层101上，并且利用图案化工艺界定栅极介电层102于栅极层101上，同时界定多个凹凸结构150D，使得凹凸结构150D仅由栅极介电层102的材料构成。而后，继续完成晶体管元件110及电容元件120的工艺步骤，其类似于第一实施例接续形成半导体层103的步骤，在此不再赘述。亦即，本发明于此实施例通过变更定义栅极介电层102的掩膜图案，使其同时具有凹凸状结构图案，在蚀刻栅极介电层102时，即可同时形成凹凸状结构150D。再者，形成电容元件120于凹凸状结构150D，可使得电容元件120与凹凸状结构150D共形，且电容元件120是通过形成源极/漏极电极104、绝缘层105以及透明电极106的工艺所形成，如图5B所示。

参考图6A-图6B，于本发明第五实施例的显示面板，其凹凸状结构150E是在晶体管元件110的源极/漏极电极104形成前，通过形成栅极介电层102及半导体层103的工艺所形成。如图6A所示，本发明方法形成栅极层101的步骤类似于图5A的第四实施例，是于毯覆式地形成导体层于基板100上后，利用微影、蚀刻等图案化步骤，仅界定栅极图案于导体层，使得导体层被图案化成为栅极层101。然后于此实施例，可毯覆式地形成介电层及半导体层于整个结构上，并图案化以界定栅极介电层102及半导体层103，同时界定多个凹凸结构150E，使得凹凸状结构150E由部份的栅极介电层102及半导体层103的材料所构成。本发明亦可在第四实施例界定栅极介电层102及多个第一层凹凸结构150D后，于界定半导体层103时再次界定由半导体层103的材料构成的第二层凹凸结构150E’于第一层凹凸结构150D上，而形成凹凸结构150E。接着，继续完成晶体管元件110及电容元件120的工艺步骤，其类似于第一实施例接续形成源极/漏极电极104的步骤，在此不再赘述。亦即，本发明于此实施例通过变更定义栅极介电层102的掩膜图案及/或半导体层103的掩膜图案，使其同时具有凹凸状结构图案。在蚀刻栅极介电层102及半导体层103时，即可同时形成凹凸状结构150E。再者，如上所述，通过形成源极/漏极电极104、绝缘层105以及透明电极106的工艺，形成电容元件120的第一电极层121、电容介电层122及第二电极层123于双层堆叠(即栅极介电层102及半导体层103)的凹凸状结构150E上，可使得与凹凸状结构150E共形的电容元件120具有较第四实施例的凹凸状结构150D更显著的凹凸状(即凹凸状结构的高度差较大)，如图6B所示。

参考图7A-图7B，于本发明第六实施例的显示面板，其凹凸状结构150F是在晶体管元件110的源极/漏极电极104形成前，通过形成半导体层103的工艺所形成。如图7A所示，本发明方法于毯覆式地形成一导体层及介电层于基板100上后，利用微影、蚀刻等图案化步骤，仅界定栅极图案，使得导体层及介电层被图案化成为栅极层101及栅极介电层102。接着，毯覆式形成半导体层103于包含栅极层101及栅极介电层102的结构上，并且利用图案化工艺界定半导体层103于栅极介电层102上，同时界定多个凹凸结构150F，使得凹凸结构150F仅由半导体层103的材料构成。而后，继续完成晶体管元件110及电容元件120的工艺步骤，其类似于第一实施例接续形成源极/漏极电极104的步骤，在此不再赘述。亦即，本发明于此实施例通过变更定义半导体层103的掩膜图案，使其同时具有凹凸状结构图案，于蚀刻半导体层103时，即可同时形成凹凸状结构150F。再者，形成电容元件120于凹凸状结构150F，可使得电容元件120与凹凸状结构150F共形，且电容元件120是通过形成源极/漏极电极104、绝缘层105以及透明电极106的工艺所形成，如图7B所示。

此外，本发明同时提供一种显示面板，其具有如上所述的凹凸状的电容元件。参考图8，于一实施例，显示面板1包含第一基板10、第二基板20相对于第一基板10设置、以及液晶层30夹于第一基板10及第二基板20之间。于此实施例，第一基板10可包含晶体管元件110、凹凸状结构150于基板100上、电容元件120于凹凸状结构150上。亦即，第一基板10可为上述第一至第六实施例中具有不同凹凸结构150A-150F的任一基板结构。其中晶体管元件110自基板100依序包含栅极层101、栅极介电层102、包含源极/漏极扩散区103A及通道区103B于其间的半导体层103、源极/漏极电极104、绝缘层105以及透明电极106。凹凸状结构150与晶体管元件110相邻，且凹凸状结构150是在晶体管元件110的源极/漏极电极104形成前，通过选自形成栅极层101、栅极介电层102、以及半导体层103的工艺所形成。因电容元件120形成于凹凸状结构150上，使得电容元件120与凹凸状结构150共形。如此，即可达成本发明在给定面积下，通过形成凹凸状电容元件120而增加单位储存电容的功效。相对而言，对于给定单位储存电容而言，本发明通过形成凹凸状电容元件120可有效缩减所需耗用的基板面积，而有效增加显示面板的开口率。

此外，第二基板20包含具有滤光层210的基板200(例如玻璃基板)上、凸块220于滤光层210上、以及共同电极230于滤光层210及凸块220上。其中，滤光层210用以过滤背光模块(未绘示)所提供的光源为特定波长的光束，且滤光层210相对于电容元件120的位置界定一开口212。凸块220覆盖此开口212，使得凸块220相对电容元件120设置，以使第一基板10及第二基板20间具有不同尺寸的间隙(如d1及d2所示)，供容纳液晶层30。换言之，单位像素内因不同尺寸的间隙(如d1及d2所示)，可使得经凸块220折射而被电容元件120反射的光(如箭头A所示)具有光行进路径长度L1，其与未经电容元件反射的穿透光(如箭头B所示)具有的光行进路径长度L2差异降至最小，进而达到均匀显示的功效。凸块220的材料可为任何达到上述目的的适当材料，例如介电层，但不以此为限。

此外，本发明虽以数个矩形形状表示凹凸状结构150，本领域相关人员应当知道本发明所欲形成的凹凸状结构依据不同应用及设计需求可包含其他的几何形状，例如拱型、三角形等，而凹凸状结构的数目亦不以实施例所示为限，其可为任何适当数目且可为连续或不连续形状。此外，举例而言，凹凸状结构较佳具有约0.1μm至2μm的厚度(亦即高度差)，然而凹凸状结构的厚度可依所欲形成的电容元件变化，不以实施例所述为限。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求书；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求书内。

Claims (19)

1.一种形成显示面板的方法，其特征在于，所述方法包含：

提供基板；

形成晶体管元件于所述基板上，其中所述晶体管元件自所述基板依序包含栅极层、栅极介电层、半导体层、源极/漏极电极、绝缘层以及透明电极；

形成凹凸状结构于所述基板上，且与所述晶体管元件相邻，其中所述凹凸状结构是在所述晶体管元件的所述源极/漏极电极形成前，通过选自形成所述栅极层、所述栅极介电层、以及所述半导体层的工艺所形成；以及

形成电容元件于所述凹凸状结构，其中所述电容元件与所述凹凸状结构共形，且所述电容元件是通过形成所述源极/漏极电极、所述绝缘层以及所述透明电极的工艺所形成。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极层的工艺所形成。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极介电层的工艺所形成。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述半导体层的工艺所形成。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极层及所述栅极介电层的工艺所形成。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极层及所述半导体层的工艺所形成。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极介电层及所述半导体层的工艺所形成。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极层、所述栅极介电层、以及所述半导体层的工艺所形成。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述凹凸状结构的步骤包含形成厚度约0.1μm至2μm的凹凸状结构。

10.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包含：

第一基板，包含：

晶体管元件于基板上，其中所述晶体管元件自所述基板依序包含栅极层、栅极介电层、半导体层、源极/漏极电极、绝缘层以及透明电极；

凹凸状结构在所述基板上，且与所述晶体管元件相邻，其中所述凹凸状结构在所述晶体管元件的所述源极/漏极电极形成前，通过选自形成所述栅极层、所述栅极介电层、以及所述半导体层的工艺所形成；

电容元件于所述凹凸状结构上，其中所述电容元件与所述凹凸状结构共形；

第二基板，相对于所述第一基板设置，其中所述第二基板与所述第一基板之间具有第一间隙；以及

液晶层夹于所述第一基板及所述第二基板之间。

11.如权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述第二基板包含凸块，且所述凸块相对所述电容元件设置，其中凸块与所述第一基板之间具有第二间隙以供容纳所述液晶层。

12.如权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极层的工艺所形成。

13.如权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极介电层的工艺所形成。

14.如权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述半导体层的工艺所形成。

15.如权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极层及所述栅极介电层的工艺所形成。

16.如权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极层及所述半导体层的工艺所形成。

17.如权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极介电层及所述半导体层的工艺所形成。

18.如权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述凹凸状结构是通过形成所述栅极层、所述栅极介电层、以及所述半导体层的工艺所形成。

19.如权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述凹凸状结构具有厚度约0.1μm至2μm。

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