CN102236204A - 具有薄膜晶体管的透反射液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有薄膜晶体管的透反射液晶显示装置(LCD)及其制造方法，该方法可降低制造成本且简化制造工艺。在制造方法中，在由反射区域和透射区域限定的装置基底的反射区域上形成薄膜晶体管。在薄膜晶体管上形成钝化层，以暴露薄膜晶体管的漏电极且覆盖薄膜晶体管。在透射区域和反射区域上形成像素电极。像素电极具有电连接到漏电极的第一像素电极和在第一像素电极上形成为具有浮雕图案的第二像素电极的结构。反射层形成在反射区域上的具有浮雕图案的第二像素电极上。

Description

具有薄膜晶体管的透反射液晶显示装置及其制造方法
本申请要求于2010年4月26日提交到韩国知识产权局的第10-2010-0038586号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用包含于此。
技术领域
本发明的方面涉及一种具有薄膜晶体管的透反射液晶显示装置(LCD)及其制造方法。更具体地讲，本发明的方面涉及一种具有薄膜晶体管的透反射LCD及其制造方法，该方法可降低制造成本并可改善显示装置的可靠性。
背景技术
由于近来随着信息社会的发展对各种类型显示装置的需求增加，所以增加了对诸如液晶显示装置(LCD)、等离子体显示面板(PDP)、场发射显示装置(FED)、电泳显示装置(EPD)和有机发光显示装置(OLED)的平板显示装置的研究。在这些显示装置中，使用半透明液晶的LCD是一种非自发光的装置。因此，LCD通常可分为透射LCD和反射LCD，透射LCD使用诸如背光的内置光源显示图像，反射LCD使用诸如自然光的外部入射光显示图像。
透射LCD具有安装在其后部上的背光单元，且背光单元本身用作光源。因此，透射LCD具有高亮度的屏。然而，透射LCD因功耗大而不适合用在便携式装置中。另一方面，在反射LCD中，从反射LCD外部入射的自然光通过液晶层的开关操作选择性地透射，并被反射层再次反射以向反射LCD的前面发射，从而显示图像。由于反射LCD本身不具有光源，所以其亮度低且在黑暗的地方难以使用反射LCD。
近来，已开发出透反射LCD来克服透射LCD和反射LCD的缺点。在透反射LCD中，形成反射层来反射从透反射LCD外部入射的光，或通过透射窗透射来自背光单元的光，从而显示图像。然而，由于用于制造透反射LCD的工艺和掩模的数量增加，所以制造成本增加且制造工艺复杂。另外，由于制造工艺复杂，所以生产率或制造良率劣化。
发明内容
本发明的方面提供一种具有薄膜晶体管的透反射液晶显示(LCD)装置，该透反射LCD装置可降低制造成本并可简化制造工艺。
本发明的方面提供一种具有薄膜晶体管的透反射LCD装置的制造方法。
本发明的方面提供具有薄膜晶体管的透反射LCD装置，该透反射LCD装置包括：装置基底，具有反射区域和透射区域；薄膜晶体管，形成在装置基底的反射区域上并具有漏电极；钝化层，形成在薄膜晶体管上并暴露漏电极；像素电极，以堆叠结构形成，像素电极包括第一像素电极和第二像素电极，第一像素电极电连接到漏电极，第二像素电极在第一像素电极上形成为具有浮雕图案；反射层，形成在第二像素电极上并形成在装置基底的反射区域中。
根据本发明的方面，提供了一种具有薄膜晶体管的透反射LCD装置的制造方法，该方法包括以下步骤：在具有反射区域和透射区域的装置基底的反射区域上形成薄膜晶体管；在薄膜晶体管上形成钝化层，以暴露薄膜晶体管的漏电极并覆盖薄膜晶体管；在装置基底的透射区域和反射区域上形成像素电极，形成像素电极的步骤包括形成第一像素电极和形成第二像素电极，第一像素电极电连接到漏电极，第二像素电极在第一像素电极上具有浮雕图案；在具有浮雕图案的第二像素电极上形成反射层，反射层设置在装置基底的反射区域中。
根据本发明的另一方面，在透射区域和反射区域上形成像素电极可包括以下步骤：在具有钝化层的装置基底上形成第一像素电极；在第一像素电极上形成第二像素电极；对第二像素电极执行喷雾式蚀刻工艺以在第二像素电极处形成浮雕图案。
根据本发明的另一方面，在蚀刻工艺中可将通过以1∶400比例混合的氟化氢(HF)和蒸馏水(DI)得到的稀释的HF用作蚀刻剂。
根据本发明的另一方面，第二像素电极可由透明导电材料形成，第二像素电极的蚀刻速率比第一像素电极的蚀刻速率高。第一像素电极可由氧化铟锡(ITO)、氧化锡(TO)或氧化铟锌(IZO)形成，第二像素电极可由氧化锌(ZnO)或ZnO与其他金属的复合物形成。
根据本发明的另一方面，浮雕图案可具有圆形形状。反射层的表面可具有与浮雕图案的下部对应的圆形的凹入部分和凸起部分。
根据本发明的另一方面，反射层可由不透明导电材料形成。钝化层可由无机绝缘材料形成。
根据本发明的另一方面，第二像素电极的厚度可比第一像素电极的厚度厚。反射层可形成在薄膜晶体管上。
根据本发明的另一方面，由于省略了有机绝缘层的形成，所以不对有机绝缘层执行堆叠、光刻和掩模工艺。这样，可降低制造成本且简化了制造工艺，从而提高了生产率且提高了制造良率。另外，反射层形成在像素电极上，其中，反射层不是由有机绝缘层形成，而是相反，反射层由导电材料形成，以防止反射层剥落，从而提高了产品的可靠性等。
根据本发明的方面，通过形成均具有圆形的浮雕图案的像素电极和反射层可增加光的反射性。此外，ZnO与其他金属的复合物用作像素电极，从而提高了光的反射性。另外，具有浮雕图案的像素电极形成到透射区域，使得来自设置在基底下面的背光单元的光的漫射被引导，从而提高亮度。
本发明的附加方面和/或优点将在下面的描述中部分地阐述，部分通过描述将是明显的，或通过本发明的实践可得到。
附图说明
通过结合附图进行的对实施例的以下描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得明显和更易于理解，其中：
图1是示出根据本发明实施例的具有薄膜晶体管的透反射液晶显示(LCD)装置的剖视图。
图2A至图2H是示出根据本发明实施例的在图1中示出的具有薄膜晶体管的透反射LCD装置的制造方法的剖视图。
具体实施方式
现在将详细地描述本发明的当前实施例，本发明的示例在附图中被示出，在附图中，相同的标号始终代表相同的元件。下面通过参照附图来描述实施例以解释本发明。
如这里所提到的，当第一元件被称作设置或形成“在”第二元件“上”，或“邻近”第二元件设置或形成时，第一元件可直接接触第二元件，或可通过一个或多个位于其间的其他元件与第二元件分开。相反，当元件被称作“直接地”设置或形成“在”另一元件“上”时，不存在中间元件。
图1是示出根据本发明实施例的具有薄膜晶体管的透反射液晶显示(LCD)装置的剖视图。为了示出的方便，将在图1中示出的实施例中示出其上限定有一个子像素的薄膜晶体管。
参照图1，具有薄膜晶体管的透反射LCD包括具有反射区域R和透射区域T的装置基底110及形成在装置基底110的反射区域R上的薄膜晶体管TFT。具有薄膜晶体管的透反射LCD装置还包括形成在装置基底110的反射区域R和透射区域T上的像素电极133及形成在薄膜晶体管TFT上的反射层136。装置基底110包括绝缘玻璃、塑料或导电基底。防止装置基底110蚀刻损坏的缓冲层112形成在装置基底110的前表面上。
在本实施例中，不将装置基底110的反射区域R限定为形成有薄膜晶体管TFT的区域。而是将装置基底110的反射区域R限定为具有反射层136的区域。将透射区域T限定为不具有反射层136的区域。薄膜晶体管TFT包括栅电极120及形成在栅电极120和装置基底110上的栅绝缘层114。薄膜晶体管TFT还包括与栅电极120部分叠置的有源层122，栅绝缘层114设置在有源层122和栅电极120之间，从而形成沟道，薄膜晶体管TFT还包括形成在有源层122上的源电极124和漏电极125。
有源层122包括半导体层122a和欧姆接触层122b，半导体层122a形成为与栅电极120分开，欧姆接触层122b形成在半导体层122a上。栅绝缘层114设置在半导体层122a和栅电极120之间。包括前述的组件的薄膜晶体管TFT形成在装置基底110的反射区域R上。因此，薄膜晶体管TFT控制像素中的电压的导通或截止。
钝化层116形成在装置基底110的反射区域R上。钝化层116覆盖薄膜晶体管TFT并允许薄膜晶体管TFT的漏电极125通过钝化层116暴露。钝化层116由无机绝缘材料以单层或多层结构形成。无机绝缘材料包括SiOx、SiNx、SiONx。然而，本发明的方面不限于此，钝化层116可以以其他合适结构形成并可由其他合适的材料形成。
像素电极133形成在装置基底110的子像素区域中的透射区域T和反射区域R上。像素电极133电连接到薄膜晶体管TFT的漏电极125，使得在像素中形成电场。根据本实施例，像素电极具有第一像素电极131和第二像素电极132的堆叠结构，第二像素电极132形成在第一像素电极131上。第一像素电极131和第二像素电极132由透明导电材料形成。此时，第二像素电极132由透明导电材料形成，且第二像素电极132的蚀刻速率比第一像素电极131的蚀刻速率高。
氧化铟锡(ITO)、氧化锡(TO)或氧化铟锌(IZO)用作第一像素电极131的透明导电材料。氧化锌(ZnO)或ZnO与其他金属的复合物用作第二像素电极132的透明导电材料。氧化铝锌(AlZnO)用作ZnO与其他金属的复合物。当ZnO与其他金属的复合物用作第二像素电极132时，在透射区域T中，可通过ZnO与其他金属的复合物的金属组分而增加反射的外部光的量。第二像素电极132形成为具有圆形浮雕图案，从而与方形浮雕图案相比，可增加光的反射性。
此外，在本实施例中，由于省略了通常使用的有机绝缘层产生的晶盒间隙(cell gap)存在不同。然而，具有浮雕图案的第二像素电极132形成为延伸到透射区域T。因此，引起来自设置在装置基底110下方的背光单元(未示出)的光的漫射，从而提高亮度。同时，第二像素电极132的厚度形成为比第一像素电极131的厚度厚。
反射层136形成在形成在薄膜晶体管TFT上方的第二像素电极132上。反射层136允许从外部入射的自然光被反射并被漫射，从而自然光照射到薄膜晶体管基底的前面。反射层136的表面具有圆形的凹入部分和凸起部分，圆形的凹入部分和凸起部分与具有浮雕图案的第二像素电极132的形状对应。反射层136具有圆形的凹入部分和凸起部分，使得与方形浮雕图案相比，可进一步增加光的反射，从而提高亮度。反射层136由包括Ag、Al、Au和它们的合金中的至少一种的不透明导电材料形成。
当反射层形成在由有机绝缘材料制成的绝缘层上时，有机绝缘层和反射层之间的粘附劣化，因此，反射层会变得剥落。然而，在本实施例中，反射层136形成在由导电材料制成的第二像素电极132上。结果，反射层136和第二像素电极132之间的粘附增强。因此，能够防止反射层136剥落，从而提高了薄膜晶体管和具有该薄膜晶体管的透反射LCD的可靠性。
在下文中，将参照图2A至图2H来描述根据本发明实施例的显示装置的制造方法。图2A至图2H是示出根据本发明实施例的具有图1中的薄膜晶体管的透反射LCD装置的制造方法的剖视图。参照图2A，在装置基底110上形成构成栅电极的第一导电材料。装置基底110包括反射区域R和透射区域T。然后，通过光刻和蚀刻工艺在装置基底110的反射区域R上形成栅电极120。
构成栅电极120的第一导电材料包括诸如Mo、Ti、Cu、Ta、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金或Al合金的金属材料的单层。然而，本发明的方面不限于此，构成栅电极120的第一导电材料可包括诸如Al/Cr、Al/Mo、Al(Nd)/Al、Al(Nd)/Cr、Mo/Al(Nd)/Mo、Cu/Mo、Ti/Al(Nd)/Ti、Mo/Al、Mo/Ti/Al(Nd)、Cu合金/Mo、Cu合金/Al、Cu合金/Mo合金、Cu合金/Al合金、Al/Mo合金、Mo合金/Al、Al合金/Mo合金、Mo合金/Al合金或Mo/Al合金的两层或多层的堆叠结构。
另外，在形成栅电极120之前，还可形成用于防止装置基底110的蚀刻损坏的缓冲层112。缓冲层112在装置基底110上由诸如氮化硅或氧化硅的绝缘材料形成。缓冲层112可在后面的制造薄膜晶体管TFT的工艺中防止异物进入到薄膜晶体管中。
参照图2B，在具有栅电极120的装置基底110的整个表面上形成栅绝缘层114。栅绝缘层114在具有栅电极120的装置基底110的整个表面上由诸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)的无机绝缘材料形成为单层或多层结构。
参照图2C，通过在栅绝缘层114上形成非晶硅层和n+层，然后图案化非晶硅层和n+层来将有源层122形成为与栅电极120叠置。有源层122以形成在栅绝缘层114上的半导体层122a和形成在半导体层122a上的欧姆接触层122b的堆叠结构形成。欧姆接触层122b通过将n+杂质离子掺杂到非晶硅层中形成。
参照图2D，在具有有源层122的装置基底110上形成第二导电材料。然后，通过光刻和蚀刻工艺将第二导电材料图案化以形成源电极124和漏电极125。此时，源电极124和漏电极125图案化为彼此分开，且栅电极120设置在源电极124和漏电极125之间。另外，使用源电极124和漏电极125作为蚀刻掩模将欧姆接触层122b图案化。因此，暴露的欧姆接触层122b彼此分开，且栅电极120设置在彼此分开的欧姆接触层122b之间。
第二导电材料包括诸如Mo、Ti、Cu、Ta、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金或Al合金的金属材料的单层结构。然而，本发明的方面不限于此。因此，可选择地，构成源电极124和漏电极125的第二导电材料可包括诸如Al/Cr、Al/Mo、Al(Nd)/Al、Al(Nd)/Cr、Mo/Al(Nd)/Mo、Cu/Mo、Ti/Al(Nd)/Ti、Mo/Al、Mo/Ti/Al(Nd)、Cu合金/Mo、Cu合金/Al、Cu合金/Mo合金、Cu合金/Al合金、Al/Mo合金、Mo合金/Al、Al合金/Mo合金、Mo合金/Al合金或Mo/Al合金的两层或多层的堆叠结构。
参照图2E，形成钝化层116以覆盖在装置基底110的反射区域R上形成的薄膜晶体管TFT。另外，钝化层116暴露薄膜晶体管TFT的漏电极125。通过在具有薄膜晶体管TFT的装置基底110的整个表面上沉积无机绝缘材料，然后通过光刻和蚀刻工艺图案化无机绝缘材料来将钝化层116形成为单层或多层结构。无机绝缘材料包括SiOx、SiNx和SiONx。然而，本发明的方面不限于此，无机绝缘材料可由其它合适的材料形成。
参照图2F，形成像素电极133以电连接到通过钝化层116暴露的漏电极125。像素电极133以具有接触漏电极125的第一像素电极131和在第一像素电极131上形成的第二像素电极132的堆叠结构形成。
第一像素电极131和第二像素电极132由透明导电材料形成。第二像素电极132由蚀刻速率比第一像素电极131的蚀刻速率高的透明导电材料形成。第二像素电极132被形成为比第一像素电极131厚。ITO或IZO用作第一像素电极131的透明导电材料。ZnO或ZnO与其他金属的复合物用作第二像素电极132的透明导电材料。AlZnO用作ZnO与其他金属的复合物。
参照图2G，将第二像素电极132蚀刻为具有浮雕图案，并将像素电极133图案化为位于装置基底110的子像素区域中的透射区域T和反射区域R上。具体地讲，首先，通过对堆叠的第一像素电极131和第二像素电极132执行喷雾式蚀刻工艺(spray type etching process)来在第二像素电极132处形成浮雕图案。执行湿法蚀刻工艺作为蚀刻工艺。在湿法蚀刻工艺中，将通过以1∶400的比例混合的氟化氢(HF)和蒸馏水(DI)得到的稀释的HF用作蚀刻剂。
虽然执行了这样的蚀刻工艺，但第二像素电极132的蚀刻速率比第一像素电极131的蚀刻速率快。因此，不用担忧第一像素电极131被暴露或因第一像素电极131的穿透而使第一像素电极131的下层被暴露。另外，由于执行喷雾式蚀刻工艺作为蚀刻工艺，所以无需单独的掩模即可在第二像素电极132处形成圆形浮雕图案。随后，像素电极133位于装置基底110的子像素区域中的透射区域T和反射区域R上。通过图案化具有浮雕图案的第一像素电极131和第二像素电极132设置像素电极133。
如上所述，根据本实施例，第二像素电极132形成为具有圆形的浮雕图案，从而与方形的浮雕图案相比，可增加光的反射。具体地讲，当ZnO与其他金属的复合物用作第二像素电极132时，反射的外部光的量可通过在透射区域T中的ZnO与其他金属的复合物的金属组分而增加。
根据本实施例，具有浮雕图案的第二像素电极132形成在透射区域T中，从而引导来自设置在装置基底110下面的背光单元(未示出)的光的漫射，从而提高透反射LCD装置的亮度。
参照图2H，通过在具有浮雕图案的第二像素电极132上形成不透明的导电材料，然后图案化不透明的导电材料，以在装置基底110的反射区域R上形成反射层136。反射层136的表面具有与第二像素电极132的形状对应的圆形的凹入部分和凸出部分。反射层136具有圆形的凹入部分和凸出部分，从而与方形的浮雕图案相比，可增加从外部入射的光的反射，从而提高亮度。构成反射层136的不透明的导电材料包括Ag、Al、Au和它们的合金中的至少一种。
当反射层形成在由有机绝缘材料制成的绝缘层上时，有机绝缘层和反射层之间的粘附劣化，因此，反射层剥落。然而，在本实施例中，反射层136形成在由导电材料制成的第二像素电极132上。结果，反射层136和第二像素电极132之间的粘附增强。因此，能够防止反射层136剥落，从而提高薄膜晶体管基底的可靠性。
此外，在本发明的本实施例中，由于省略了有机绝缘层的形成且对第二像素电极进行浮雕工艺，所以不对有机绝缘层执行堆叠、光刻和掩模工艺。这样，根据本发明的方面，在制造具有薄膜晶体管的透反射LCD的方法中，可降低制造成本且简化了制造工艺，从而提高了生产率。
虽然已示出并描述了本发明的几个实施例，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对实施例进行改变，本发明的范围由权利要求和它们的等同物限定。

Claims (20)

1.一种具有薄膜晶体管的透反射液晶显示装置，所述透反射液晶显示装置包括：
装置基底，具有反射区域和透射区域；
薄膜晶体管，形成在装置基底的反射区域上并具有漏电极；
钝化层，形成在薄膜晶体管上并暴露漏电极；
像素电极，以堆叠结构形成，像素电极包括第一像素电极和第二像素电极，第一像素电极电连接到漏电极，第二像素电极在第一像素电极上形成为具有浮雕图案；
反射层，形成在第二像素电极上并形成在装置基底的反射区域中。
2.如权利要求1所述的透反射液晶显示装置，其中，第二像素电极由透明导电材料形成，第二像素电极的蚀刻速率比第一像素电极的蚀刻速率高。
3.如权利要求1所述的透反射液晶显示装置，其中，第一像素电极由氧化铟锡、氧化锡或氧化铟锌形成，第二像素电极由氧化锌或氧化锌与其他金属的复合物形成。
4.如权利要求1所述的透反射液晶显示装置，其中，浮雕图案形成在装置基底的反射区域和透射区域上。
5.如权利要求1所述的透反射液晶显示装置，其中，浮雕图案具有圆形形状。
6.如权利要求1所述的透反射液晶显示装置，其中，反射层的表面具有与反射层下部的浮雕图案对应的圆形的凹入部分和凸起部分。
7.如权利要求1所述的透反射液晶显示装置，其中，反射层由不透明导电材料形成。
8.如权利要求1所述的透反射液晶显示装置，其中，第二像素电极的厚度比第一像素电极的厚度厚。
9.一种制造具有薄膜晶体管的透反射液晶显示装置的方法，该方法包括以下步骤：
在具有反射区域和透射区域的装置基底的反射区域上形成薄膜晶体管；
在薄膜晶体管上形成钝化层，以暴露薄膜晶体管的漏电极并覆盖薄膜晶体管；
在装置基底的透射区域和反射区域上形成像素电极，形成像素电极的步骤包括形成第一像素电极和形成第二像素电极，第一像素电极电连接到漏电极，第二像素电极在第一像素电极上具有浮雕图案；
在具有浮雕图案的第二像素电极上形成反射层，反射层设置在装置基底的反射区域中。
10.如权利要求9所述的方法，其中，在透射区域和反射区域上形成像素电极包括以下步骤：
在具有钝化层的装置基底上形成第一像素电极；
在第一像素电极上形成第二像素电极；
对第二像素电极执行喷雾式蚀刻工艺以在第二像素电极处形成浮雕图案。
11.如权利要求10所述的方法，其中，在蚀刻工艺中将通过以1∶400比例混合的氟化氢和蒸馏水得到的稀释的氟化氢用作蚀刻剂。
12.如权利要求9所述的方法，其中，第二像素电极由透明导电材料形成，第二像素电极的蚀刻速率比第一像素电极的蚀刻速率高。
13.如权利要求9所述的方法，其中，第一像素电极由氧化铟锡、氧化锡或氧化铟锌形成，第二像素电极由氧化锌或氧化锌与其他金属的复合物形成。
14.如权利要求9所述的方法，浮雕图案具有圆形形状。
15.如权利要求14所述的方法，其中，反射层的表面具有与反射层下部的浮雕图案对应的圆形的凹入部分和凸起部分。
16.如权利要求9所述的方法，其中，反射层由不透明导电材料形成。
17.如权利要求9所述的方法，其中，钝化层由无机绝缘材料形成。
18.如权利要求9所述的方法，其中，第二像素电极的厚度比第一像素电极的厚度厚。
19.如权利要求9所述的方法，其中，反射层形成在薄膜晶体管上。
20.一种具有薄膜晶体管的透反射液晶显示装置，所述透反射液晶显示装置包括：
装置基底，具有反射区域和透射区域；
薄膜晶体管，形成在装置基底的反射区域上并具有漏电极；
钝化层，形成在薄膜晶体管上并暴露漏电极；
像素电极，形成在具有形成在薄膜晶体管上的钝化层的装置基底上，
其中，像素电极具有浮雕图案，浮雕图案形成在背离装置基底的表面上。
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