CN1525224A - 透反式液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种透反式液晶显示装置包括:设置在象素区一角上并且包括栅极、半导体层、源极和漏极的薄膜晶体管,设置在象素区内与薄膜晶体管相隔一定距离且用与栅极、源极和漏极之一相同的材料制成的反射体,设置在象素区内具有红、绿、蓝色之一的滤色片,沿着相邻象素区的滤色片边缘设在薄膜晶体管上方的黑色矩阵,和与滤色片相邻并用透明导电材料制成的象素电极,所述象素电极具有与薄膜晶体管的漏极接触的第一端部,其中象素区分成包含反射体的反射部分和不存在反射体的透射部分。
Description
本申请要求2002年2月28日申请的第P2003-0012615号韩国专利申请的权益,该申请在本申请中以引用的形式加以结合。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示(LCD)装置,更确切地说,涉及具有在薄膜晶体管上设置滤色片(COT)结构的阵列基板。
背景技术
通常,由于平板显示装置体积小、重量轻且能耗低,所以将它们用于便携式显示装置中。在各种平板显示装置中,由于液晶显示(LCD)装置具有良好的分辨率、彩色图像显示和显示质量,所以通常将它们用作膝上计算机和台式计算机监视器。
在LCD装置中,利用液晶分子的光学各向异性和极化特性来产生图像,其中液晶分子具有因其内在特性而产生的特定取向方向。通过施加电场可以改变液晶分子的特定取向方向。因此,由于光学各向异性,入射光会按照液晶分子的取向产生折射。
LCD装置包括上基板和下基板,每个基板上都具有电极,两个基板彼此相隔一定距离并相互面对,在上基板和下基板之间设有液晶材料。因此,当将电压施加到上基板和下基板的每个电极上时,液晶分子的取向方向将随施加的电压而改变,从而显示图像。通过控制施加的电压,LCD装置产生显示图像数据的各种透光率。
由于液晶显示(LCD)装置重量轻、外观精巧、和能耗低,所以在办公自动化(OA)和视频设备中普遍使用了液晶显示(LCD)装置。在不同类型的LCD装置中,具有按矩阵形式排列的薄膜晶体管和象素电极的有源矩阵型LCD(AM-LCD)可提供高分辨率和显示运动图像的优越性。
通常,LCD装置利用从固定在LCD面板下方的背光装置发射的光来显示图像。然而,LCD仅利用了从背光装置产生的入射光的3-8%,因此提供的是效率较低的光调制。所以,采用背光装置的LCD装置通常要耗费大量的电能来提供合适亮度的光。
为了克服高能耗的问题,需要一种能利用环境光和从背光装置产生的人工光的透反式LCD装置。具体地说,由于可以根据所需要的工作条件来改变透反式LCD装置使其以透射模式和反射模式中的一种模式工作,所以既可以在白天也可以在夜间使用透反式LCD装置。透反式LCD装置包括设在主要具有透明电极的每个象素内的反射体,所述反射体与透明电极电性连通,并且作为象素电极与透明电极产生作用。
图1是现有技术中透反式液晶显示装置的剖面图。在图1中,第一和第二基板10和50彼此相隔一定距离且相互面对设置,其中第一基板10的前表面包括薄膜晶体管T,所述薄膜晶体管T具有栅极12、半导体层16、源极和漏极18和20。此外,在第一基板10上形成栅极绝缘层14而且所述栅极绝缘层14设置在薄膜晶体管T内的栅极12和半导体层16之间,在栅极绝缘层14上形成覆盖薄膜晶体管T的第一钝化层22。在象素区P中构成反射部分的区域内并在钝化层22上形成反射入射光的反射体24。在整个第一基板10上方形成覆盖反射体24的第二钝化层26,第一和第二钝化层22和26以及反射体24均包含用于暴露一部分漏极20的漏极接触孔28。象素电极30设在第二钝化层26上的象素区P内,该电极由透明导电材料制成并通过漏极接触孔28与漏极20接触。此外,在栅极绝缘层14上形成数据线21,所述数据线21与源极18相连。尽管图1中未示出,但是在第一基板10上形成栅极线和栅极12,同时,栅极线与垂直交叉的数据线21构成象素区P。
在图1中,在第二基板50的背面上形成与数据线21和栅极线(未示出)位置对应的黑色矩阵(black matrix)52。在第二基板50的背面上形成覆盖黑色矩阵52的红、绿和蓝色滤色片层54。此外,在滤色片层54的背面上设置公共电极56,该公共电极用与象素电极30相同的材料例如透明导电材料制成。此外,在象素电极30和公共电极56之间设置液晶层70。因此,象素区P分成与反射体24对应的反射部分和与反射部分之外的象素电极对应的透射部分。
如图1中所示,反射型LCD装置是通过连续的工序制造的,所述工序包括:栅极工序(形成栅极和栅极线);有源工序(形成半导体层);源/漏工序(形成源极和漏极以及数据线);第一接触孔工序(形成第一钝化层);反射工序(形成反射体);第二接触孔工序(形成第二钝化层);透射工序(形成象素电极);黑色矩阵工序(形成黑色矩阵);滤色片工序(形成红、绿、和蓝色滤色片);公共电极工序(形成公共电极);和取向工序(将第一和第二基板粘结并在其之间设置液晶)。因此,制造图1中所示反射型LCD装置的制造工序是极复杂的。此外,由于第二钝化层26可以防止反射体24和象素电极30之间产生电化学反应,所以需要为形成第二钝化层26而设置第二接触孔工序。
反射体24一般包括具有极高反射性的铝(Al)或银(Ag)材料,而象素电极30一般用透明导电材料例如氧化铟锡(ITO)制作。当把反射体24和象素电极30一起浸到溶液中时,ITO的铟离子(In3+)得到电子并成为铟(In)金属,而反射体的铝(Al)失去电子成为铝离子(Al3+)。结果,损坏了透明导电材料(ITO),从而使透明导电材料失去了它的透明度并且变暗。因此,需要在反射体24和象素电极30之间设置第二钝化层26以便将反射体24与象素电极30隔开。
图1所示透反式LCD装置可以在反射模式和透射模式两种模式下工作。在反射模式下,入射光L1从反射体24上反射并射向第二基板50,借此使入射光会两次遇到并穿过滤色片层54。相反,从背光装置(未示出)产生的人工光L2仅穿过滤色片层54一次。因此,光L1和L2由滤色片层54着色从而在反射模式和透射模式下分别显示具有不同光程的彩色图像。由于这些不同的光程,使得即使是使用了同样的滤色片,在反射部分中的彩色再现度与透射部分的彩色再现度也不相同。
为了克服彩色再现度不同的问题,将反射部分的滤色片制成使其厚度为透射部分的一半。这样,当入射光在反射模式下穿过滤色片时,入射光的光程变短。
图2是现有技术中透反式LCD装置的局部剖面图。在图2中,在上基板80的背面上形成透明隔层82,在上基板80的背面上形成覆盖透明隔层82的滤色片84。透明隔层82对应于设有反射体94的反射部分。滤色片84的第一部分84a具有对应于反射部分的第一厚度d1,而滤色片84的第二部分84b具有对应于透射部分的第二厚度d2。由于透明隔层82形成在基板80和滤色片84之间的反射部分内,所以第一厚度d1比第二厚度d2小了透明隔层82的厚度。当入射光LL1在反射体94上反射时,入射光LL1两次通过滤色片84的第一部分84a,该部分的厚度接近滤色片84第二部分的一半。因此,入射光LL1的光程与穿过第二部分84b的人工光LL2的光程相同。
然而,由于是通过设置透明隔层82来减小滤色片84第一部分84a的厚度,所以需要有形成透明隔层82的辅助工序。其次,为了在滤色片84表面上形成公共电极,所以必须形成表面平整的滤色片84。因此,对于透反式LCD装置来说,需要更复杂的工序步骤,这将增加透反式LCD装置的制造成本。
发明内容
因此,本发明在于提供一种适用于透反式液晶显示装置并且具有在薄膜晶体管上设置滤色片(COT)结构的阵列基板,其基本上克服了因现有技术的局限和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种减少了工艺步骤数量的透反式液晶显示装置。
本发明的另一个目的是提供一种提高了彩色再现性的透反式液晶显示装置。
本发明的另一个目的是提供一种制造透反式液晶显示装置的方法,所述方法具有简单和稳定的制造工序,从而能提高产量。
本发明的其它特征和优点将在下面的说明中给出,其中一部分特征和优点可以从说明中明显得出或是通过本发明的实践而得到。通过在文字说明部分、权利要求书以及附图中特别指出的结构,可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了得到这些和其它优点并根据本发明的目的,作为具体性的和广义的描述,本发明所述透反式液晶显示装置包括:设置在象素区一角上并由栅极、半导体层、源极和漏极构成的薄膜晶体管,设置在象素区内与薄膜晶体管相隔一定距离并且用与栅极、源极和漏极之一相同的材料制成的反射体,设置在象素区内并且具有红、绿、的蓝色之一的滤色片,沿着相邻象素区的滤色片边缘设在薄膜晶体管上方的黑色矩阵,和与滤色片相邻并用透明导电材料制成的象素电极,所述象素电极具有与薄膜晶体管的漏极接触的第一端部,其中象素区分成包含反射体的反射部分和不存在反射体的透射部分。
按照另一方面,一种透反式液晶显示装置包括:基板,设在基板上薄膜晶体管区内的栅极,设置在基板上的象素区内并且与栅极相隔一定距离的第一缓冲图形,形成在基板上并且覆盖栅极和第一缓冲图形的栅极绝缘层,设置在栅极上方的栅极绝缘层上的半导体层,用与半导体层相同的材料制成并且在形成半导体层的同时形成的第二缓冲图形,所述第二缓冲图形设置在象素区内第一缓冲图形的上方,形成在半导体层上且彼此相隔一定距离的源极和漏极,形成在第二缓冲图形上的反射体,所述反射体用与源极和漏极相同的材料制成,设在象素区内并且具有红、绿、和蓝色之一的滤色片,形成在薄膜晶体管区内薄膜晶体管上方的黑色矩阵,所述薄膜晶体管包括栅极、半导体层、以及源极和漏极,所述黑色矩阵覆盖薄膜晶体管上除了部分漏极之外的区域并且作为相邻象素区中相邻滤色片的边界,设置在象素区内并且用透明导电材料制成的象素电极,所述象素电极与滤色片邻接并具有与薄膜晶体管的漏极接触的第一端部,其中象素区分成包含反射体的反射部分和不存在反射体的透射部分,滤色片具有透射部分内的第一厚度和反射部分内的第二厚度,第一厚度大于第二厚度。
按照另一方面,一种透反式液晶显示装置包括:基板,设在基板上薄膜晶体管区内的栅极,设置在基板上的象素区内并与栅极相隔一定距离的第一缓冲图形,形成在基板上并覆盖栅极和第一缓冲图形的栅极绝缘层,设置在栅极上方的栅极绝缘层上的半导体层,设置在象素区内的第一缓冲层上方并用与半导体层相同的材料制成并在形成半导体层的同时形成的第二缓冲图形,形成在半导体层上的源极和漏极,除了在源极和漏极之间具有一定间隔外,所述源极和漏极与半导体层具有相同的平面形状,形成在第二缓冲图形上的反射体,所述反射体用与源极和漏极相同的材料制成并具有与第二缓冲图形相同的平面形状,设在象素区内并且具有红、绿、蓝色之一的滤色片,形成在薄膜晶体管区内薄膜晶体管上方的黑色矩阵,所述薄膜晶体管包括栅极、半导体层、以及源极和漏极,所述黑色矩阵覆盖薄膜晶体管上除部分漏极之外的区域并且其边缘邻接靠近象素区的滤色片,覆盖薄膜晶体管和反射体的钝化层,所述钝化层暴露漏极的边缘部分,和设置在象素区内并用透明导电材料制成的象素电极,所述象素电极靠近滤色片并具有与薄膜晶体管的漏极边缘部分接触,其中象素区分成具有反射体的反射部分和不存在反射体的透射部分,滤色片具有处于透射部分内的第一厚度和处于反射部分内的第二厚度,第一厚度大于第二厚度。
按照另一方面,一种透反式液晶显示装置包括:基板,设在基板上薄膜晶体管区内的栅极,设置在基板上的象素区内并且与栅极相隔一定距离的第一缓冲图形,形成在基板上并覆盖栅极和第一缓冲图形的栅极绝缘层,设置在栅极上方的栅极绝缘层上的半导体层,用与半导体层相同的材料制成并且在形成半导体层的同时形成的第二缓冲图形,所述第二缓冲图形设置在象素区内第一缓冲图形的上方,形成在半导体层上并且彼此相隔一定距离的源极和漏极,除了源极和漏极之间具有间隔之外,所述源极和漏极与半导体层具有相同的平面形状,形成在第二缓冲图形上的反射体,所述反射体用与源极和漏极相同的材料制成并且与第二缓冲图形具有相同的平面形状,设在薄膜晶体管区内的薄膜晶体管,所述薄膜晶体管包括栅极、半导体层、以及源极和漏极,覆盖薄膜晶体管和反射体的钝化层,所述钝化层暴露漏极的边缘部分,设在基板整个表面上方的钝化层上的滤色片,所述滤色片具有红、绿、和蓝色之一并具有用于暴露漏极边缘部分的漏极接触孔,用透明导电材料制成并设置在象素区内滤色片上方的象素电极,所述象素电极通过漏极接触孔与漏极的边缘部分接触,其中象素区分成具有反射体的反射部分和不存在反射体的透射部分,滤色片具有处于透射部分内的第一厚度和处于反射部分内的第二厚度,第一厚度大于第二厚度。
按照另一方面,本发明所述制造透反式液晶显示装置的方法包括:用第一掩模工序在基板上形成栅极和第一缓冲图形,在基板上形成覆盖栅极和第一缓冲图形的栅极绝缘层,在栅极绝缘层上依次形成纯非晶硅层、掺杂质的非晶硅层、和金属层,用第二掩模工序使纯非晶硅层、掺杂质的非晶硅层和金属层同时形成一定图形以便在栅极上方形成半导体层、在半导体层上形成源极和漏极,在第一缓冲图形的上方形成第二缓冲图形和在第二缓冲图形上形成反射体,在栅极绝缘层上形成覆盖源极和漏极以及反射体的第一钝化层,在第一钝化层上形成覆盖栅极、源极和漏极中除漏极边缘部分之外区域的黑色矩阵,在第一钝化层上形成覆盖黑色矩阵的第二钝化层,将第一和第二钝化层以及栅极绝缘层制成一定图形以便形成暴露漏极边缘部分和部分基板的开口,在基板的整个表面上方形成第一透明导电层,所述第一透明导电层与暴露的漏极边缘部分以及暴露的基板部分相接触,在象素区内的第一透明导电层上形成覆盖反射体的滤色片,所述滤色片具有红、绿和蓝色之一,在滤色片和暴露的部分第一透明导电层上形成第二透明导电层,将第一和第二透明导电层同时制成一定图形以便形成其间设有滤色片的第一和第二透明象素电极。
很显然,上面的一般性描述和下面的详细说明都是示例性和解释性的,其意在对本发明的权利要求作进一步解释。
附图说明
本申请所包含的附图用于进一步理解本发明,其与说明书相结合并构成说明书的一部分,所述附图表示本发明的实施例并与说明书一起解释本发明的原理。
图1是现有技术中透反式液晶显示装置的剖面图;
图2是现有技术中透反式LCD装置的局部剖面图;
图3是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构的示例性透反式液晶显示装置的剖面图;
图4是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构的另一示例性透反式液晶显示装置的剖面图;
图5是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构的另一示例性透反式液晶显示装置的剖面图;
图6是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构的另一示例性透反式液晶显示装置的剖面图;
图7A-7K是按照本发明所述在透反式液晶显示装置的象素区内设置的示例性反射和透射部分的平面图;
图8是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构和缓冲图形的示例性透反式液晶显示装置的剖面图;
图9是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构和缓冲图形的另一示例性透反式液晶显示装置的剖面图;
图10A-10D是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构和缓冲图形的其他示例性透反式液晶显示装置的剖面图;和
图11A-11H是制造本发明所述透反式液晶显示装置的示例性制造工序的剖面图。
具体实施方式
现在将详细说明本发明的优选实施例,所述实施例的实例示于附图中。
图3是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构的示例性透反式液晶显示装置的剖面图。在图3中,在基板110上形成栅极112,在基板110上的象素区P内形成反射体114。反射体114与栅极112相隔一定距离,从而使设有反射体的区域成为反射区。可以在同样的制造工序中用相同的材料制作栅极112和反射体114。此外,在基板110上形成覆盖栅极112和反射体114的栅极绝缘层116,在栅极绝缘层116上特别是栅极112的上方设置半导体层118。半导体层118可以包括第一本征非晶硅层118a和第二非本征非晶硅层118b。第一层118a可以称作有源层,而第二层118b可以称作欧姆接触层。此外,在半导体层118上形成源极和漏极120和122,在栅极绝缘层116上形成与源极120相连的数据线123。如图3所示,可以在源极和漏极120和122之间除去欧姆层118b的暴露部分以便暴露一部分有源层118a,由此在有源层118a上形成沟槽ch。因此,栅极112、半导体层118、以及源极和漏极120和122构成了薄膜晶体管T。
在图3中,在基板110的整个表面上方的栅极绝缘层116上形成覆盖薄膜晶体管T的第一钝化层124。此外,在第一钝化层124上形成特别是覆盖数据线123和薄膜晶体管T上除部分漏极122之外区域的黑色矩阵126。在第一钝化层124上设置覆盖黑色矩阵126的第二钝化层128,其中第一和第二钝化层124和128可以具有用于暴露部分漏极122的漏极接触孔。接着,在第二钝化层128上的象素区P内形成第一透明电极130,其中第一透明电极130可以通过漏极接触孔与漏极122接触,并且可以与一部分黑色矩阵126重叠。尽管图中没有示出,但是可以将黑色矩阵126设置成使其对应于栅极(未示出),从而构成可以设置滤色片132的象素区P,其中黑色矩阵126起相邻滤色片边界的作用。同时,根据黑色矩阵的制造工艺和制造黑色矩阵所用的材料可以省去第一钝化层128。例如,在图3中,黑色矩阵126可以是黑色树脂。
在图3中,在第一透明电极130上的象素区P内形成红、绿或蓝色滤色片132,而在滤色片132上形成与第一透明电极130相接触的第二透明电极134,其中第二透明电极134可以完全覆盖滤色片132。第一和第二透明电极130和134构成象素电极136,并且由于在第一和第二透明电极130和134之间可以设置滤色片132,所以将其称作夹心象素电极。因此,可以将象素区P分成形成反射体114的反射部分和形成其它透明层的透射部分。
根据图3所示的示例性透反式液晶显示装置,可以将滤色片和薄膜晶体管都设置在基板上,由此形成高孔径比。此外,可以在形成栅极的同时形成反射体,从而减少制造的工序步骤。此外,由于可以在反射体和透明象素电极之间形成绝缘体,所以不需要形成绝缘层的额外工序。
图4是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构的另一示例性透反式液晶显示装置的剖面图。在图4中,在基板210上形成栅极212,和在基板210上的象素区P内形成反射体214,其中反射体214与栅极212相隔一定距离,从而使设有反射体214的区域成为反射部分。栅极212和反射体214都具有双层结构,其中栅极212具有第一金属层212a和第二金属层212b,而反射体214具有第一金属层214a和第二金属层214b。第一金属层212a和214a包括具有低电阻的金属材料,而第二金属层212b和214b包括具有极好耐化学腐蚀性的金属材料。例如,第一金属层212a和214a可以包括铝(Al)而第二金属层212b和214b可以包括钼(Mo)。可以在基板210上依次形成适合于第一层212a和214a的第一金属以及适合于第二层212b和214b的第二金属,然后利用同时进行的光刻(photolithography)工艺将其制成一定图形。
在图4中,在基板210上形成覆盖栅极212和反射体214的栅极绝缘层216,并在栅极绝缘层216上特别是栅极212上方设置半导体层218。半导体层218可以包括本征非晶硅的第一层218a和非本征非晶硅的第二层218b,其中第一层218a称为有源层而第二层218b称为欧姆接触层。此外,在半导体层218上形成源极和漏极220和222,并在栅极绝缘层216上形成与源极220相连的数据线223。然后,除去欧姆接触层218b的暴露部分以便暴露源极220和漏极222之间的部分有源层218a,从而在有源层218a上形成沟槽ch。因此,栅极212、半导体层218、以及源极220和漏极222构成了薄膜晶体管T。
在图4中,在基板210整个表面上方的栅极绝缘层216上形成覆盖薄膜晶体管T的第一钝化层224,其中可以除去栅极绝缘层216和第一钝化层224的一部分以形成暴露反射体214中第二金属层214b的开口219。因此,可以除去暴露的第二金属层214b以便露出下面的第一金属层214a。由于第一金属层214a的第一金属(例如铝(Al))比第二金属层214b的第二金属(例如钼(Mo))具有更好的反射性能,所以可以暴露反射体214的第一金属层214a。形成开口219的工序可以与形成通过第一钝化层224暴露部分漏极222的漏极接触孔的工序同时进行。如果第二金属层214b是钼,则可以通过同样的干法蚀刻工序使栅极绝缘层216、第一钝化层224和第二金属层216b同时形成图形。因此,不再需要除去第二金属层214b的附加工序。
在图4中,在第一钝化层224上形成特别是覆盖数据线223和薄膜晶体管T中除了部分漏极222之外区域的黑色矩阵226。此外,在基板210的整个表面上方设置第二钝化层228,第二钝化层覆盖具有一定图形的第一钝化层224和黑色矩阵226,其中第一和第二钝化层224和228具有用于暴露一部分漏极222的漏极接触孔。在第二钝化层228上的象素区P内形成第一透明电极230,该透明电极通过漏极接触孔与漏极222接触并与一部分黑色矩阵重叠。尽管图中未示出,但是将黑色矩阵226对应于栅极(未示出)设置,由此构成设置滤色片的象素区P,其中黑色矩阵226起相邻滤色片232边界的作用。接着,在第一透明电极230上的象素区P内形成具有红、绿或蓝色的滤色片232。在滤色片232上形成与第一透明电极230接触的第二透明电极234,其中第二透明电极234可以完全覆盖滤色片232。由于第二透明电极234可以与第一透明电极230接触,所以通过第一透明电极230与薄膜晶体管T电性连通。由于可以将滤色片232设在第一和第二透明电极230和234之间,所以第一和第二透明电极230和234可以构成被称之为夹心象素电极的象素电极。因此,可以将象素区P分成形成反射体214的反射部分和形成其它透明层的透射部分。
图5是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构的另一示例性透反式液晶显示装置的剖面图。在图5中,在基板310上形成栅极312,在基板310上形成覆盖栅极312的栅极绝缘层314。此外,在栅极绝缘层314上设置特别是覆盖栅极312的半导体层316,所述半导体层316包括本征非晶硅的第一层316a和非本征非晶硅的第二层316b。第一层316a称为有源层,第二层316b称为欧姆接触层。
接着,在半导体层316上设置源极318和漏极320,并在栅极绝缘层314上形成与源极318相连的数据线323。此外,在栅极绝缘层314上的象素区P内形成反射体322,所述反射体322与漏极320相隔一定距离。因此,设有反射体322的区域构成反射部分。用同样的制图工艺和同样的金属材料同时形成源极318、漏极320、反射体322和数据线323。因此,可以除去源极318和漏极320之间的欧姆接触层316b的暴露部分以便暴露一部分有源层316a,由此在有源层316a上形成沟槽ch。因此,栅极312、半导体层316、以及源极318和漏极320构成了薄膜晶体管T。
在图5中,在基板310整个表面上方的栅极绝缘层314上形成覆盖薄膜晶体管T和反射体322的第一钝化层324。然后,在第一钝化层324上形成特别是覆盖数据线323和薄膜晶体管T中除了部分漏极320之外区域的黑色矩阵326。接着,在第一钝化层324上设置覆盖黑色矩阵326的第二钝化层328,其中第一和第二钝化层324和328具有用于暴露一部分漏极320的漏极接触孔。
然后,在第二钝化层328上的象素区P内形成第一透明电极330,使得第一透明电极330通过漏极接触孔与漏极320接触并与一部分黑色矩阵326重叠。尽管图中未示出,但是将黑色矩阵326设置成使之与栅极(未示出)相对应,从而构成设置滤色片的象素区P,其中黑色矩阵326起相邻滤色片边界的作用。接着,在第一透明电极330上的象素区P内形成具有红、绿或蓝色的滤色片332。然后,在滤色片332上形成与第一透明电极330接触的第二透明电极334,由此使第二透明电极334完全覆盖滤色片332。由于第二透明电极334与第一透明电极330接触,所以第二透明电极334可以通过第一透明电极330与薄膜晶体管T电性连通。由于可以在第一和第二透明电极330和334之间设置滤色片332,所以第一和第二透明电极330和334可构成被称之为夹心象素电极的象素电极。因此,可以将象素区P分成形成反射体322的反射部分和形成其它透明层的透射部分。
图6是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构的另一示例性透反式液晶显示装置的剖面图。在图6中,在基板410上形成栅极412,和在基板410上形成覆盖栅极412的栅极绝缘层414。此外,在栅极绝缘层414上设置特别覆盖栅极412的半导体层416,所述半导体层包括第一本征非晶硅层416a和第二非本征非晶硅层416b。第一硅层416a称为有源层,第二硅层416b称为欧姆接触层。
接着,在半导体层416上形成源极420和漏极422,并在栅极绝缘层414上形成与源极420相连的数据线423。然后,在栅极绝缘层414上的象素区P内形成反射体424,所述反射体424与漏极422相隔一定距离。因此,设有反射体424的区域构成反射部分。用同样的金属材料在同样的制图工艺过程中同时形成源极420、漏极422、反射体424和数据线423。
在图6中,源极420、漏极422和反射体424中的每一个都具有三层结构。例如,源极420可以包括第一金属层420a、第二金属层420b和第三金属层420c,而漏极422可以包括第一金属层422a、第二金属层422b和第三金属层422c。同样,反射体424可以包括第一金属层424a、第二金属层424b和第三金属层424c。第一和第三金属层420a、422a、424a、420c、422c和424c可以包括具有极佳耐化学腐蚀性的金属材料,例如钼(Mo)。第二金属层420b、422b和424b可以包括具有低电阻的金属材料,例如铝(Al)。因此,源极420、漏极422和反射体424中的每一个都可以包括Mo-Al-Mo的三层结构。用钼制成第一金属层420a、422a、424a可以防止在形成铝制第二金属层420b、422b和424b时出现尖峰(spike)现象,从而保护下面的半导体层416。用钼制成第三金属层420c、422c和424c可以防止在铝制第二金属层和后面形成的诸如氧化铟锡(ITO)透明导电材料之间产生电化学反应。当形成源极420、漏极422和反射体424时,可以依次沉积第一钼(Mo)、铝(Al)和第二钼(Mo),然后将它们同时制成一定图形从而形成Mo-Al-Mo三层结构。接着,除去欧姆层416b上用于暴露源极420和漏极422之间一部分有源层416a的暴露部分,由此在有源层416a上形成沟槽。因此,栅极412、半导体层416、以及源极418和漏极420可以构成薄膜晶体管T。
在图6中,可以在基板410的整个表面上方的栅极绝缘层414上形成覆盖薄膜晶体管T和三层反射体424的第一钝化层430。然后,除去反射体424上的一部分第一钝化层430以便形成用于暴露反射体424第三金属层424c的开口426,和除去第三金属层424c上用于暴露下面第二金属层424b的暴露部分。因此,第二金属层424b的第二金属(例如铝(Al))比第三金属层424c的第三金属(例如钼(Mo))具有更好的反射性。可以在形成漏极接触孔428的同时完成形成开口426的工序,所述漏极接触孔428通过第一钝化层430暴露一部分漏极422。可以通过同样的干法蚀刻工艺将第一钝化层430和第三金属层424c同时制成一定图形。这样将不再需要除去第三金属层424c的额外工序。
接着,在第一钝化层430上形成特别是覆盖数据线423和薄膜晶体管T中除了一部分漏极422之外区域的黑色矩阵432。然后,在第一钝化层430上设置覆盖黑色矩阵432的第二钝化层434,其中第一和第二钝化层430和434同时具有用于暴露一部分漏极422的的漏极接触孔428。随后,在第二钝化层434上的象素区P内形成通过漏极接触孔428与漏极422接触的第一透明电极436,所述透明电极436与一部分黑色矩阵432重叠。尽管图中未示出,但是可以将黑色矩阵432设置成使之对应于栅极(未示出),以便其构成设置滤色片的象素区P,其中黑色矩阵432起到相邻滤色片边界的作用。在第一透明电极436上的象素区P内形成具有红、绿或蓝色的滤色片438,在滤色片438上形成与第一透明电极436接触的第二透明电极440,使得第二透明电极440完全覆盖滤色片438。由于第二透明电极440与第一透明电极436接触,所以第二透明电极440可以通过第一透明电极436与薄膜晶体管T电性连通。因此,由于可以将滤色片438设置在第一和第二透明电极436和440之间,所以第一和第二透明电极436和440可以构成称之为夹心象素电极的象素电极。因此,可以将象素区P分成形成反射体424的反射部分和形成其它透明层的透射部分。
图7A-7K是按照本发明所述在透反式液晶显示装置的象素区内设置的示例性反射和透射部分的平面图。在图7A中,象素区P包括反射部分512和透射部分510,其中反射部分512具有矩形形状并且设置在透射部分510的中部。此外,透射部分510的对角线精确地对应于反射部分512的对角线。
在图7B中,反射部分522与图7A中的反射部分512相类似地设置在透射部分520的中部。然而,反射部分522的形状为斜方形和菱形之一。此外,透射部分520的对角线垂直于反射部分522的对角线。
在图7C中,反射部分532可以设置在透射部分530的中部,并且可以被透射部分530包围。反射部分532的形状为六角形。
在图7D中,反射部分542设置在透射部分540的中部,并且被透射部分540包围。反射部分542的形状为八角形。
图7E和7F示例性表示图7A中反射部分的变形和变化。在图7E和7F中,反射部分552和562具有矩形形状,但是其设置在不同的位置上。在图7E中,将反射部分552设置在透射部分550的一个角上,使得反射部分552的两条边与透射部分550的两条边相对应并且相接触。在图7F中,将反射部分562设置在透射部分560的一条边上,使得反射部分562的一条边与透射部分560的一条边相对应并且相接触。此外,如图7E中所示,矩形反射部分552中两条边的边界在透射部分550上,而如图7F所示,矩形反射部分562中三条边的边界在透射部分560上。
图7G-7I示例性表示反射部分为直角三角形形状的情形。在图7G中,反射部分572设置在透射部分570的内部,其中反射部分572的所有边均被透射部分570包围。因此,直角三角形反射部分572的两条边对应于矩形透射部分570的两条边,但是不与其接触。
在图7H中,形成直角三角形的反射部分582中的一条边与透射部分580中的一条边接触。然而,直角三角形反射部分582中只有一条边和斜边被透射部分580包围并且其边界在透射部分580上。
在图7I中,将直角三角形反射部分592设置在矩形透射部分590的一个角上,使得直角三角形反射部分592的两条边与透射部分590的两条边接触。因此,仅有直角三角形反射部分582的斜边边界在透射部分590上。
图7J和7K示例性地表示具有等边三角形形状的反射部分。在图7J中,等边三角形反射部分612的底边对应于矩形透射部分610的底边并与之接触,而等边三角形反射部分612中其它两条相等的边的边界在透射部分610上。在图7K中,等边三角形反射部分622的底边对应于矩形透射部分620的顶边并与之接触,而等边三角形反射部分622的其它两条相等的边的边界在透射部分620上。
图8是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构和缓冲图形的示例性透反式液晶显示装置的剖面图。在图8中,在基板710上形成栅极712,并在基板710上的象素区P内形成第一缓冲图形714。因此,第一缓冲图形714与栅极712相隔一定距离,并且设置在形成反射体的反射部分中的象素区P内。可以用相同的材料在同一工序步骤中同时形成栅极712和第一缓冲图形714。此外,在基板710上形成覆盖栅极712和第一缓冲图形714的栅极绝缘层716。
接着,在栅极绝缘层716上设置覆盖栅极712的半导体层718,和在第一缓冲图形714正上方的栅极绝缘层716上设置第二缓冲图形720。因此,可以用相同的材料和在同样的工序步骤中同时形成半导体层718和第二缓冲图形720。例如,半导体层718可以依次包括本征非晶硅的第一层718a和非本征非晶硅的第二层718b。同样,第二缓冲图形720可以依次包括本征非晶硅的第一层720a和非本征非晶硅的第二层720b。因此,可以将第一层718a称为有源层,将第二层718b称为欧姆接触层。
然后,在半导体层718上形成源极722和漏极724,并且在栅极绝缘层716上形成与源极722相连的数据线723。接着,在第二缓冲图形720上象素区P的反射部分内设置反射体726,所述反射体726与漏极724相隔一定距离。因此,设有反射体726的区域构成反射部分。用同样的金属材料在相同的成形工序中同时形成源极722、漏极724、数据线723和反射体726。接着,除去在源极和漏极722和724之间用于暴露一部分有源层718的欧姆接触层718的暴露部分,从而在有源层718a上形成沟槽ch。因此,栅极712、半导体层718、以及源极和漏极722和724构成了薄膜晶体管T。
接着,在基板710的整个表面上方的栅极绝缘层716上形成覆盖薄膜晶体管T和反射体726的第一钝化层。随后,在第一钝化层728上形成特别是覆盖数据线723和薄膜晶体管T上除了部分漏极724之外区域的黑色矩阵730,并且在第一钝化层728上设置覆盖黑色矩阵730的第二钝化层732。此外,第一和第二钝化层728和732上具有用于暴露部分漏极724的漏极接触孔734。接着,在第二钝化层732上的象素区P内形成通过漏极接触孔734与漏极724接触的第一透明电极736,所述第一透明电极736与一部分黑色矩阵730重叠。尽管图中未示出,但是可以将黑色矩阵设置成使之对应于栅极(未示出),从而构成设置滤色片的象素区P,其中黑色矩阵730可以作为相邻滤色片的边界。然后,在第一透明电极736上的象素区P内形成具有红、绿或蓝色的滤色片738。接着,在滤色片738上形成与第一透明电极736接触的第二透明电极740,使得第二透明电极740完全覆盖滤色片738。由于第二透明电极740与第一透明电极736接触,所以第二透明电极可以与薄膜晶体管T电性连通。因此,由于可以将滤色片738设置在第一和第二透明电极736和740之间,所以第一和第二透明电极736和740可以构成称之为夹心象素电极的象素电极742。
在图8中,可以将象素区P分成设置反射体726的反射部分和形成其它透明层的透射部分。滤色片738可以包括相应于反射部分设置的第一部分738a和相应于透射部分设置的第二部分738b,其中第一部分738a具有第一厚度D1而第二部分738b具有第二厚度D2。由于第一和第二缓冲图形714和720设置在反射体726下方的反射部分内,所以第一厚度D1小于第二厚度D2。例如,反射部分内的第一滤色片部分738a比透射部分内的第二滤色片部分738b薄的量与第一和第二缓冲图形714和720的厚度相同。因此,能够最大限度地减小反射模式和透射模式之间的光程差。因此,第一滤色片部分738a的彩色再现性大约等于第二滤色片部分738b。此外,环境光和人工光的光程也相同。
图9是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构和缓冲图形的另一示例性透反式液晶显示装置的剖面图。在图9中,在基板810上形成栅极812,在基板810上的象素区P内形成第一缓冲图形814。第一缓冲图形814与栅极812相隔一定距离并且设置在反射部分中的象素区P内,所述反射部分形成反射体。可以用相同的材料在同一工序步骤中同时形成栅极812和第一缓冲图形814。此外,在基板810上形成覆盖栅极812和第一缓冲图形814的栅极绝缘层816。
形成栅极绝缘层816之后,在栅极绝缘层816上依次形成纯非晶硅层、掺杂质的非晶硅层、和金属层。然后将它们同时制成一定图形从而形成半导体层818、半导体图形819、第二缓冲图形824、源极820、漏极822、数据线821和反射体826。在栅极绝缘层816上形成特别是覆盖栅极812的半导体层818,和在栅极绝缘层816上形成特别是处于第一缓冲图形814正上方的第二缓冲图形824。半导体图形819从半导体层818上延出并形成在特别是处于数据线821正下方的栅极绝缘层816上。源极和漏极820和822形成在半导体层818上,而半导体图形819上的数据线821与源极820相连并与半导体图形819具有相同的图形形状。反射体826形成在第二缓冲图形824上并与第二缓冲图形824具有相同的图形形状。半导体层818包括顺序布置的第一本征非晶硅层818a和第二非本征非晶硅层818b。半导体图形819包括顺序布置的第一本征非晶硅层819a和第二非本征非晶硅层819b。第二缓冲图形824包括顺序布置的第一本征非晶硅层824a和第二非本征非晶硅层824b。半导体层818的第一层818a可以称为有源层,而半导体层818的第二层818b可以称为欧姆接触层。因此,设置反射体826的区域形成反射部分,并且可以用同样的金属材料制作源极820、漏极822、数据线821和反射体826。然后,可以除去在源极820和漏极822之间用于暴露部分有源层818a的欧姆接触层818b的暴露部分,从而在有源层818a上形成沟槽ch。因此,除了沟槽部分ch外,源极820和漏极822与下面的半导体层818具有相同的图形形状。所以,栅极812、半导体层818、以及源极和漏极820和822构成薄膜晶体管T。
在图9中,在基板810整个表面上方的栅极绝缘层816上形成覆盖薄膜晶体管T和反射体826的第一钝化层828。然后,在第一钝化层828上形成特别是覆盖数据线821和薄膜晶体管T上除漏极822边缘部分之外区域的黑色矩阵830,在第一钝化层828上设置覆盖黑色矩阵830的第二钝化层832。然后,将第一和第二钝化层828和823同时制成一定图形以形成第一开口834和第二开口836。第一开口834可以暴露漏极822的边缘部分,第二开口836可以暴露不设置反射体826的象素区P中透射部分内的基板810。
接下来在象素区P内形成通过第一开口834与漏极822边缘部分接触的第一透明电极838,该电极与黑色矩阵830重叠。尽管图中未示出,但是将黑色矩阵830设置成使之与栅极(未示出)相对应,由此构成设置滤色片的象素区P,其中黑色矩阵830作为相邻滤色片的边界。随后,在第一透明电极838上的象素区P内形成具有红、绿或蓝色的滤色片842。然后,在滤色片842上形成与第一透明电极838接触的第二透明电极846,使得第二透明电极846完全覆盖滤色片842。由于第二透明电极846与第一透明电极838接触,所以第二透明电极与薄膜晶体管T电性连通。因此,由于可以在第一和第二透明电极838和846之间设置滤色片842,所以第一和第二透明电极838和846构成被称之为夹心象素电极的象素电极848。
因此,可以将象素区P分成设置反射体826以及缓冲图形814、824的反射部分和不形成反射体826以及缓冲图形814的透射部分。滤色片824可以包括对应于反射部分的第一部分842a和对应于透射部分的第二部分842b。此外,第一部分842a具有第一厚度D1而第二部分842b具有第二厚度D2。由于可以将第一和第二缓冲图形814和824以及具有一定图形的绝缘体816、828、及832设置在反射部分内,所以第一厚度D1小于第二厚度D2。例如,反射部分中第一滤色片部分842a比透射部分中第二滤色片部分842b薄的量与第一和第二缓冲图形814和824以及具有一定图形的绝缘体816、828以及832的厚度相同。此外,由于从透射部分除去了栅极绝缘层816和第一及第二钝化层828、832,所以第二厚度D2明显大于图8中的第二厚度D2。因此,能够最大限度地减小反射模式和透射模式下的光程差。从而使环境光和人工光的光程彼此相同。
图10A-10D是按照本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片结构和缓冲图形的其他示例性透反式液晶显示装置的剖面图。在图10A-10E中,每个示例性透反式LCD装置都与图9中所示的一样,具有薄膜晶体管、缓冲图形、和反射体。因此将省略对这些部件的详细描述。
在图10A中,在基板910上形成薄膜晶体管T,在基板910之上的象素区P内反射部分中形成缓冲图形和反射体926。然后,在薄膜晶体管T上形成覆盖薄膜晶体管T中除了部分漏极922之外区域的钝化层938。此外,在反射部分上形成覆盖反射体926的钝化层938。因此,在象素区P的透射部分中并不存在栅极绝缘层916和钝化层938,而是将栅极绝缘层916和钝化层938设置在薄膜晶体管T和反射部分内。例如,在栅极绝缘层916和钝化层938上形成用于暴露漏极922边缘和暴露象素区P中透射部分内的基板910的开口936。
接着,在基板910的整个表面上设置滤色片942,所述滤色片942上具有漏极接触孔940,其中滤色片942在每个象素区P内具有红、绿和蓝色之一。然后,在滤色片942上形成通过漏极接触孔940与漏极922接触的透明象素电极944,并且在滤色片942上方形成覆盖薄膜晶体管T的黑色矩阵946。尽管图中未示出,但是黑色矩阵946还可以覆盖数据线和栅极线(未示出)。
与图9中的示例性透反式LCD装置相比,图10A中的示例性透反式LCD装置可以不包括额外的钝化层和额外的透明电极。因此,可以用简单的制造工艺制造图10A的示例性透反式LCD装置。
在图10B中,在基板1010上形成薄膜晶体管T,和在基板1010之上特别是象素区P的反射部分形成缓冲图形和反射体1026。然后,在薄膜晶体管T上形成覆盖薄膜晶体管T中除漏极1022边缘部分之外区域的钝化层1038。此外,在反射部分上形成覆盖反射体1026的钝化层1038。尽管在象素区P的透射部分上可以不存在栅极绝缘层1016和钝化层1038,但是在薄膜晶体管T和反射部分上应设置栅极绝缘层1016和钝化层1038。例如,可以在栅极绝缘层1012和钝化层1038上形成开口1036,以便暴露漏极1022的边缘和暴露象素区P中透射部分内的基板1010。
接着,在钝化层1038上,特别是在薄膜晶体管T的上方,形成黑色矩阵1040。尽管图中未示出,但是黑色矩阵1040可以对应于数据线和栅极线(未示出)的位置,从而构成设置滤色片的象素区P,其中黑色矩阵1040可起到相邻滤色片边界的作用。随后,将滤色片1044设置在基板1010整个表面上方除了黑色矩阵1040之外的区域上,并且在滤色片1044上形成漏极接触孔1042。滤色片1044在每个象素区P内具有红、绿和蓝色之一。然后,在滤色片1044上形成通过漏极接触孔1042与漏极1022接触的透明象素电极1046,其中透明象素电极1046与部分黑色矩阵1040重叠,从而可完全覆盖滤色片1044。
在图10B中,由于制作黑色矩阵1040的材料包括铬(Cr),所以与图9中的示例性透反式LCD装置相比,不需要额外的钝化层。此外,由于在滤色片1044上形成漏极接触孔1042,使得透明象素电极1046可以直接通过漏极接触孔1042与漏极接触。因此,与图9所示示例性透反式LCD装置相比,不需要额外的透明电极。所以,简化了图10B中示例性透反式LCD装置的制造工艺。
图10C中的示例性透反式LCD装置除了在滤色片上形成平整(planarization)层之外,其它均与图10A中的示例性透反式LCD装置相同。在图10C中,在基板1110上形成薄膜晶体管T,在基板1110之上的象素区P的反射部分内形成缓冲图形和反射体1126。随后,在薄膜晶体管T上形成覆盖薄膜晶体管T中除了部分漏极1122之外区域的钝化层1138。此外,在反射部分上形成覆盖反射体1126的钝化层1138。尽管在象素区P的透射部分内不存在栅极绝缘层1116和钝化层1138,但是在薄膜晶体管T和反射部分内设置栅极绝缘层1116和钝化层1138。例如,栅极绝缘层1116和钝化层1138可以形成暴露漏极1122边缘和暴露象素区P中透射部分内的基板1110的开口1136。
接着,在基板1110的整个表面之上依次设置滤色片1142和平整层1144,所述滤色片1142和平整层1144上均形成暴露漏极1122边缘部分的漏极接触孔1140。滤色片1142在每个象素区P内具有红、绿和蓝色之一。然后,在平整层1144上形成通过漏极接触孔1140与漏极1122接触的透明象素电极1146。因此,平整层1144可以起到平整滤色片1142表面的作用并能提高透明象素电极1146的粘合性。随后,在平整层1144上方形成覆盖晶体管T的黑色矩阵1148。尽管图中未示出,但是黑色矩阵1148还可以覆盖数据线和栅极线(未示出)。
图10D中的示例性透反式LCD装置除了在滤色片和透明象素电极之间形成平整层之外,其它均与图10B的示例性LCD装置相同。在图10D中,在基板1210上形成薄膜晶体管T,和在基板1210之上的象素区P的反射部分中形成缓冲图形和反射体1226。接着,在薄膜晶体管T上形成覆盖薄膜晶体管T中除了漏极1222边缘部分之外区域的钝化层1238。此外,在反射部分中形成覆盖反射体1226的钝化层1238。尽管在象素区P的透射部分中不存在栅极绝缘层1216和钝化层1238,但是在薄膜晶体管T和反射部分中设置栅极绝缘层1216和钝化层1238。例如,栅极绝缘层1216和钝化层1238上可以形成用于暴露漏极1222边缘和暴露象素区P中透射部分内的基板1210的开口1236。
接着,在钝化层1238上,特别是在薄膜晶体管T的上方,形成黑色矩阵1240。尽管图中未示出,但是黑色矩阵1240可以对应于数据线和栅极线(未示出)的位置,从而构成设置滤色片的象素区P,其中黑色矩阵1240可以起相邻滤色片边界的作用。随后,可以在基板1210整个表面的上方除黑色矩阵1240之外的区域内设置滤色片1242,并在基板1210整个表面的上方形成覆盖黑色矩阵1240和滤色片1242的平整层1246。此外,可以在滤色片1242和平整层1246上形成用于暴露漏极1222边缘部分的漏极接触孔1244。滤色片1242在每个象素区P内具有红、绿和蓝色之一。随后,在平整层1246上形成通过漏极接触孔1244与漏极1222接触的透明象素电极1250。此外,透明象素电极1250与一部分黑色矩阵1240重叠,使得透明象素电极1250完全覆盖滤色片1242。
图11A-11H是制造本发明所述透反式液晶显示装置的示例性制造工序的剖面图。在图11A中,在基板1310上形成第一金属层,然后用第一掩模工序制作图形,从而形成栅极1312和第一缓冲图形1314。栅极1312和第一缓冲图形1314彼此相隔一定距离,而且第一金属层包括具有低比电阻值的金属,例如铝(Al)或铝合金。
在图11B中,在基板1310上方依次形成覆盖栅极1312和第一缓冲图形1314的第一绝缘层(栅极绝缘层)、纯非晶硅层、掺杂质的非晶硅层和第二金属层。然后,用第二掩模工序同时将第二金属层、掺杂质的非晶硅层、和纯非晶硅层制成一定图形,从而形成多个金属图形以及多个硅图形。在制作图形过程中,可以不使绝缘层形成图形,由此构成栅极绝缘层1315。栅极1312上方的多个硅图形可以成为包含纯非晶硅有源层1316a和掺杂质非晶硅欧姆接触层1316b的半导体层1316。第一缓冲图形1314上方的多个制成图形的硅层成为具有第一纯非晶硅层1324a和第二掺杂质非晶硅层1324b的第二缓冲图形1324。制成图形的第二金属可以作为数据线1322、源极1318、漏极1320和反射体1326,其中源极和漏极1318和1320设置在欧姆接触层1316b上。此外,数据线1322从源极1318上延出并与源极1318相连,反射体1326设置在第二缓冲图形1324的第二层1324b上。当将硅层和第二金属层制成一定图形时,可以利用具有半个透射部分(例如狭缝)的照相铜版掩模(half tone mask),将源极和漏极1318和1320彼此隔开。因此,用源极1318和漏极1320作为掩模除去源极1318和漏极1320之间的那部分欧姆接触层1316b,便可以在有源层1316a上形成沟槽(ch)。
同时,将包含第一纯非晶硅层1317a和第二掺杂质的非晶硅层1317b的硅图形1317设置在数据线1322下方,而且所述硅图形1317与数据线1322具有相同的平面形状。由于通过制成图形可以使第二金属层成为反射体1326,所以第二金属层具有良好的抗化学腐蚀性和很高的光反射率。例如,双层结构可以包括第一铝层和第二金属层,所述第二金属层至少包括钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)和钛(Ti)中的一种。
在图11B中,栅极1312、半导体层1316、源极1318和漏极1320构成薄膜晶体管T。在由栅极线和数据线构成的象素区P内,包含反射体1326以及第一和第二缓冲图形1314和1324的区域成为反射部分,而除了反射部分之外的其它区域成为透射部分。
在图11C中,在基板1310整个表面上方形成覆盖薄膜晶体管T和反射体1326的第二绝缘层(第一钝化层)1328。
在图11D中,在第一钝化层1328上布设遮光材料,然后用第三掩模工序制作图形,从而形成覆盖薄膜晶体管中除了部分漏极1320之外区域的黑色矩阵1330。
在图11E中,在基板1310的整个表面上方形成覆盖黑色矩阵1330的第三绝缘层(第二钝化层)1336。然后,用第四掩模工序将第一和第二钝化层1328、1336以及栅极绝缘层1315同时制成一定图形,从而形成用于暴露漏极1320边缘部分的开口1334。开口1334还暴露象素区P透射部分中的基板1310。
在图11F中,在基板1310整个表面的上方形成覆盖制成图形的第二钝化层1336的第一透明导电层1338,由此接触漏极1320的暴露部分。此外,第一透明导电层1338可以与透射部分内的基板1310接触。
图11G表示用彩色树脂形成滤色片1340的示例性步骤。在图11G中,首先在第一透明导电层1338上布设彩色树脂,然后用第五掩模工序将其制成一定图形。由此,将滤色片1340设置在象素区P内。此外,黑色矩阵1330起将滤色片与相邻象素的滤色片隔开的挡板作用。例如,黑色矩阵1338可以作为相邻滤色片1340的边界。
滤色片1340可以具有红、绿和蓝色之一,而且可以分成两部分,例如第一部分1340a和第二部分1340b。第二部分1340b可以设置在具有第一缓冲图形1314、制成一定图形的栅极绝缘层1315、第二缓冲图形1324、反射体1326、和制成一定图形的第一及第二钝化层1328、1336的反射部分内。滤色片的第一部分1340a可以设置在象素区P的透射部分内并且位于漏极的边缘部分之上。第一部分1340a具有第一厚度D11,第二部分1340b具有第二厚度D22,其中由于在第一部分1340a的下方没有缓冲图形和绝缘层,所以第一厚度D11明显大于第二厚度D22。所以,在来自背光装置的人工光和来自周围环境的环境光之间不存在光程差,由此提高了滤色片1340的彩色再现度。
在图11H中,在基板1310之上形成覆盖滤色片1340的第二透明导电层,该第二导电层与第一透明导电层的暴露部分接触。然后,用第六掩模工序将第一和第二透明导电层同时制成一定图形,从而形成象素区P内的第一和第二透明象素电极1346和1348。在将第一和第二透明导电层制成一定图形的过程中,除去黑色矩阵上方的部分。所以,由于可以在第一和第二透明象素电极1346和1348之间设置滤色片层1340,从而第一和第二透明象素电极1346和1348可以构成被称之为夹心象素电极的象素电极1350。此外,可以用例如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等透明导电材料制作第一和第二透明象素电极1346和1348。
按照本发明,由于可以在形成薄膜晶体管金属图形的过程中形成反射体,所以可以省略形成反射体的工序。此外,由于可以将在形成薄膜晶体管期间形成的缓冲图形设置在反射体下方,所以能够减小反射部分和透射部分中彩色再现的差异,从而提高了透反式液晶显示装置的显示质量。再者,由于可以在象素区内将反射体设计成具有各种几何形状,所以能够控制反射部分与透射部分的比值。
对于熟悉本领域的技术人员来说,很显然,在不脱离本发明构思或范围的情况下,可以对本发明所述具有在薄膜晶体管上设置滤色片(COT)结构的透反式液晶显示装置做出各种改进和变型。因此,本发明意在覆盖那些落入所附权利要求及其等同物范围内的改进和变型。
Claims (40)
1.一种透反式液晶显示装置,包括:
设置在象素区一角上的薄膜晶体管,所述薄膜晶体管由栅极、半导体层、源极和漏极构成;
设置在象素区内与薄膜晶体管相隔一定距离的反射体,所述反射体用与栅极、源极和漏极之一相同的材料制成;
设置在象素区内的滤色片,所述滤色片具有红、绿、和蓝色之一;
沿着相邻象素区的滤色片边缘设在薄膜晶体管上方的黑色矩阵;和
与滤色片相邻并用透明导电材料制成的象素电极,所述象素电极具有与薄膜晶体管的漏极接触的第一端部;
其中象素区分成包含反射体的反射部分和不存在反射体的透射部分。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,反射体用与栅极相同的材料制成,而且所述反射体是在形成栅极的同时形成的。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,反射体和栅极具有双层结构,所述双层结构包括设在第一层上的第二层,和部分地去除反射体的第二层以便暴露在下面的反射体的第一层部分。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,第一层包括铝,第二层包括钼。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,反射体用与源极和漏极相同的材料制成,而且所述反射体是在形成源极和漏极的同时形成的。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,源极、漏极和反射体中的每一个均具有三层结构,所述三层结构包括:
第一层;
设在第一层上的第二层;和
设在第二层上的第三层;
其中,部分地去除反射体的第三层以便暴露在下面的第二层部分。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,第一层包括钼,第二层包括铝,第三层包括钼。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,透射部分包围反射部分。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,透射部分和反射部分具有矩形形状,而且透射部分的对角线正好对应于反射部分的对角线。
10.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,透射部分和反射部分具有矩形形状,而且透射部分的对角线正好垂直于反射部分的对角线。
11.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,反射部分为六角形形状,而且设置在透射部分的中部。
12.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,反射部分为八角形形状,而且设置在透射部分的中部。
13.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,反射部分具有矩形形状,而且设置在透射部分的一个角上,反射部分的两条边对应于透射部分的两条边并与之接触。
14.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,反射部分具有矩形形状,而且设置在透射部分的一条边上,反射部分的一条边对应于透射部分的一条边并与之接触。
15.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,反射部分具有直角三角形形状而且由透射部分包围。
16.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,反射部分具有直角三角形形状,而且反射部分的一条边与透射部分的一条边接触,反射部分的第二条边和斜边成为与透射部分的边界。
17.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,反射部分具有直角三角形形状,反射部分的两条边对应于透射部分的两条边并与之接触,从而反射部分的斜边成为与透射部分的边界。
18.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,反射部分具有等边三角形形状,反射部分的底边对应于透射部分的一条边并与之接触,所以反射部分上两条相等的边成为与透射部分的边界。
19.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,进一步包括设在黑色矩阵和滤色片之间的钝化层。
20.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,象素电极包括第一透明象素电极和第二透明象素电极,第一透明象素电极设置在黑色矩阵和滤色片之间并与漏极接触,象素电极中的第二透明象素电极与第一透明象素电极接触。
21.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,进一步包括覆盖薄膜晶体管和反射体的钝化层。
22.一种透反式液晶显示装置,包括:
基板;
设在基板上薄膜晶体管区域内的栅极;
设置在基板上的象素区内并与栅极相隔一定距离的第一缓冲图形;
形成在基板上并且覆盖栅极和第一缓冲图形的栅极绝缘层;
设置在栅极上方的栅极绝缘层上的半导体层;
用与半导体层相同的材料制成并在形成半导体层的同时形成的第二缓冲图形,所述第二缓冲图形设置在象素区内第一缓冲图形的上方;
形成在半导体层上并且彼此相隔一定距离的源极和漏极;
形成在第二缓冲图形上的反射体,所述反射体用与源极和漏极相同的材料制成;
设在象素区内并且具有红、绿、和蓝色之一的滤色片;
形成在薄膜晶体管区内薄膜晶体管上方的黑色矩阵,所述薄膜晶体管包括栅极、半导体层、以及源极和漏极,所述黑色矩阵覆盖薄膜晶体管上除了部分漏极之外的区域并且作为相邻象素区中相邻滤色片的边界;和
设置在象素区内并用透明导电材料制成的象素电极,所述象素电极与滤色片相邻并具有与薄膜晶体管的漏极接触的第一端部;
其中,象素区分成包含反射体的反射部分和不存在反射体的透射部分,滤色片具有透射部分内的第一厚度和反射部分内的第二厚度,第一厚度大于第二厚度。
23.根据权利要求22所述的装置,其特征在于,进一步包括设在黑色矩阵和滤色片之间的钝化层,其中钝化层上具有暴露部分漏极的开口。
24.根据权利要求22所述的装置,其特征在于,象素电极包括第一透明象素电极和第二透明象素电极,第一透明象素电极设在黑色矩阵和滤色片之间,并与漏极接触,象素电极中的第二透明象素电极与第一透明象素电极接触。
25.根据权利要求22所述的装置,其特征在于,进一步包括覆盖薄膜晶体管和反射体的钝化层。
26.一种透反式液晶显示装置,包括:
基板;
设在基板上薄膜晶体管区内的栅极;
设置在基板上的象素区内并与栅极相隔一定距离的第一缓冲图形;
形成在基板上并且覆盖栅极和第一缓冲图形的栅极绝缘层;
设置在栅极上方的栅极绝缘层上的半导体层;
设置在象素区内的第一缓冲图形上方并用与半导体层相同的材料制成和在形成半导体层的同时形成的第二缓冲图形;
形成在半导体层上的源极和漏极,除了在源极和漏极之间具有一定间隔外,所述源极和漏极与半导体层具有相同的平面形状;
形成在第二缓冲图形上的反射体,所述反射体用与源极和漏极相同的材料制成并具有与第二缓冲图形相同的平面形状;
设在象素区内并且具有红、绿、和蓝色之一的滤色片;
形成在薄膜晶体管区内薄膜晶体管上方的黑色矩阵,所述薄膜晶体管包括栅极、半导体层、以及源极和漏极,所述黑色矩阵覆盖薄膜晶体管上除部分漏极之外的区域并且作为相邻象素区中相邻滤色片的边界;
覆盖薄膜晶体管和反射体的钝化层,所述钝化层暴露漏极的边缘部分;和
设置在象素区内并用透明导电材料制成的象素电极,所述象素电极与滤色片相邻并与薄膜晶体管的漏极边缘部分接触;
其中,象素区分成具有反射体的反射部分和不存在反射体的透射部分,滤色片具有透射部分内的第一厚度和反射部分内的第二厚度,第一厚度大于第二厚度。
27.根据权利要求26所述的装置,其特征在于,进一步包括设在黑色矩阵和滤色片之间的附加钝化层,所述附加钝化层上具有用于暴露漏极边缘部分和透射部分上的基板的开口。
28.根据权利要求26所述的装置,其特征在于,象素电极包括第一透明象素电极和第二透明象素电极,第一透明象素电极设在黑色矩阵和滤色片之间并与漏极接触,象素电极中的第二透明象素电极与第一透明象素电极接触。
29.一种透反式液晶显示装置,包括:
基板;
设在基板上薄膜晶体管区内的栅极;
设置在基板上的象素区内并与栅极相隔一定距离的第一缓冲图形;
形成在基板上并且覆盖栅极和第一缓冲图形的栅极绝缘层;
设置在栅极上方的栅极绝缘层上的半导体层;
用与半导体层相同的材料制成并在形成半导体层的同时形成的第二缓冲图形,第二缓冲图形设置在象素区内第一缓冲图形的上方;
形成在半导体层上且彼此相隔一定距离的源极和漏极,除了源极和漏极之间具有间隔之外,所述源极和漏极与半导体层具有相同的平面形状;
形成在第二缓冲图形上的反射体,所述反射体用与源极和漏极相同的材料制成并且与第二缓冲图形具有相同的平面形状;
设在薄膜晶体管区内的薄膜晶体管,所述薄膜晶体管包括栅极、半导体层、以及源极和漏极;
覆盖薄膜晶体管和反射体的钝化层,所述钝化层暴露漏极的边缘部分;和
设在基板整个表面上方的钝化层上的滤色片,所述滤色片具有红、绿、和蓝色之一并具有用于暴露漏极边缘部分的漏极接触孔;和
用透明导电材料制成并设置在象素区内滤色片上方的象素电极,所述象素电极通过漏极接触孔与漏极的边缘部分接触;
其中,象素区分成具有反射体的反射部分和不存在反射体的透射部分,滤色片具有透射部分内的第一厚度和反射部分内的第二厚度,第一厚度大于第二厚度。
30.根据权利要求29所述的装置,其特征在于,进一步包括设在薄膜晶体管上方相邻象素区中滤色片之间的黑色矩阵。
31.根据权利要求29所述的装置,其特征在于,进一步包括设在覆盖薄膜晶体管的象素电极上方的黑色矩阵。
32.根据权利要求29所述的装置,其特征在于,进一步包括设在滤色片、象素电极之间的平整层,和设在平整层上的黑色矩阵,所述平整层上具有对应于漏极接触孔的接触孔,所述黑色矩阵与薄膜晶体管重叠。
33.根据权利要求29所述的装置,其特征在于,进一步包括设在薄膜晶体管上方相邻象素区中相邻滤色片之间的黑色矩阵,和覆盖黑色矩阵及滤色片的平整层。
34.一种透反式液晶显示装置的制造方法,包括:
用第一掩模工序在基板上形成栅极和第一缓冲图形;
在基板上形成覆盖栅极和第一缓冲图形的栅极绝缘层;
在栅极绝缘层上依次形成纯非晶硅层、掺杂质的非晶硅层、和金属层;
用第二掩模工序使纯非晶硅层、掺杂质的非晶硅层和金属层同时形成一定图形,以便在栅极上方形成半导体层、在半导体层上形成源极和漏极、在第一缓冲图形的上方形成第二缓冲图形和在第二缓冲图形上形成反射体;
在栅极绝缘层上形成覆盖源极和漏极以及反射体的第一钝化层;
在第一钝化层上形成覆盖栅极、源极和漏极中除漏极边缘部分之外区域的黑色矩阵;
在第一钝化层上形成覆盖黑色矩阵的第二钝化层;
将第一和第二钝化层以及栅极绝缘层制成一定图形以便形成暴露漏极边缘部分和部分基板的开口;
在基板的整个表面上方形成第一透明导电层,第一透明导电层与暴露的漏极边缘部分以及暴露的基板部分相接触;
在象素区内的第一透明导电层上形成覆盖反射体的滤色片,所述滤色片具有红、绿和蓝色之一;
在滤色片和第一透明导电层的暴露部分上形成第二透明导电层;和
将第一和第二透明导电层同时制成一定图形以便形成其间设有滤色片的第一和第二透明象素电极。
35.根据权利要求34所述的方法,其特征在于,第二掩模工序采用了具有一半透光部分的照相铜版掩模。
36.根据权利要求34所述的方法,其特征在于,栅极、半导体层和源极及漏极构成薄膜晶体管。
37.根据权利要求34所述的方法,其特征在于,除了在源极和漏极之间存在间隙之外,所述源极和漏极与半导体层具有相同的平面形状。
38.根据权利要求34所述的方法,其特征在于,反射体与第二缓冲图形具有相同的平面形状。
39.根据权利要求34所述的方法,其特征在于,设有反射体的第一区域构成反射区,第一透明象素电极与基板接触的第二区域构成透射区。
40.根据权利要求39所述的方法,其特征在于,滤色片具有处于透射部分的第一厚度,和处于反射部分的第二厚度,所述第一厚度大于第二厚度。
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