CN1651985A

CN1651985A - 一种液晶显示装置及其下基板的制造方法

Info

Publication number: CN1651985A
Application number: CN 200510053765
Authority: CN
Inventors: 陈建宏; 陈立凯
Original assignee: Quanta Display Inc
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2025-03-11
Also published as: CN100381925C

Abstract

一种液晶显示装置及其下基板的制造方法，包含：(a)提供一表面具有一第一金属层与一金属保护层的透明基板，且第一金属层由至少一软性金属或其合金所形成；(b)利用一部分曝光掩膜工艺形成一第一图样在第一金属层上，且形成一第二图样在金属保护层上；(c)形成一氮化铝层在第一金属层与金属保护层上；(d)移除第一金属层与金属保护层上的氮化铝层，使第一金属层呈一凹凸状表面；(e)形成一薄膜晶体管及一具有图样的像素电极。本方法可维持原电容容积，缩小电容体积，以提高每一像素孔径比(aperture ratio)。

Description

一种液晶显示装置及其下基板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，具体的讲是一种具有高容量电容薄膜晶体管的液晶显示装置。

背景技术

液晶显示器依驱动方式可分为被动式(Passive Matrix，PMLCD)与主动式(Active Matrix，AMLCD)，而所谓的主动式驱动液晶显示器，即指用薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)作为开关组件的显示器，且通常再搭配一辅助的储存电容，来控制液晶显示器的亮度表现；由于液晶显示器中，面板孔径比(aperture ratio)的大小将影响显示装置的亮度与设计的重要因素，因此面板上开关组件以及电容结构所占据的范围越小，将越能提高孔径比。

当晶体管的尺寸缩小时，技术上所面临最大的挑战，就是如何在极小的面积上继续维持足够的储存电容来控制组件；此外，电容结构所使用的介电层厚度、属性以及电容尺寸大小都会直接影响到电荷的储存效果，以及所施加于像素电极的电压，因此如何在不影响储存电容的储存电荷下减少其面积，以增加像素的孔径比，为目前急需解决的课题。直接以增加储存电容的单位面积的电容量，将最为经济可行，可降低像素组件内储存电容的面积，以增加孔径比，进而提升显示器影像品质。

目前增加表面积的方法，最有效率的方式是将原本平坦的表面制造成高低不平坦的粗糙面，以在有限空间中增加表面积。美国专利案号4,106,859揭示一种制造有机层表面粗糙的方法，主要是以压模的方式，如图1A所示，将原本平坦的有机层120通过一带有凹凸面的模具110，在施加压力P下形成具凹凸面的有机层；或是如图1B所示，利用圆筒型具凹凸表面的模具130，将原本平坦的有机层120以滚动方式压出具凹凸面的有机层。除了压模方式外，美国专利案号4,519,678中，Yoshiaki等人则直接于基板500上形成多个凸块图样510，再于基板与凸块上涂覆一层树脂层520，以及一层金属层530，因此即完成具有凹凸表面的金属层，如图2所示。然而，上述方法都必须经过数道步骤，增加整个工艺的复杂度。

发明内容

本发明利用一增加电容结构表面积的方法，以增加电容的容量，减少电容所占据的区域，主要是在电容结构上的第一金属层直接形成凹凸表面，来增加表面积。

本发明方法可以利用传统掩膜分别完成各结构，更可利用部分曝光(half-tone)的掩膜，在同一工艺下，同时间完成储存电容结构以及薄膜晶体管结构的制作；因此，本发明方法可达到在简单工艺下，通过铝金属层与氮化铝层接触后造成的凹凸表面，增加电容结构的表面积，而达成具有现有电容结构，但具有大表面积的薄膜晶体管液晶显示装置的目的。

本发明揭示一种液晶显示装置下基板的制造方法，包括步骤如下：(a)提供一表面具有一第一金属层与一金属保护层的透明基板，其中第一金属层夹置于金属保护层与透明基板之间，且第一金属层由至少一软性金属或其合金所形成；(b)利用一部分曝光掩膜工艺形成一第一图样于第一金属层上，以及形成一第二图样于金属保护层上；(c)形成一氮化铝层于第一金属层与金属保护层上；(d)移除第一金属层与金属保护层上的氮化铝层，使第一金属层呈一凹凸状表面；(e)形成一栅极，一源极图样以及一漏极图样于金属保护层上，为一薄膜晶体管区域，并形成一传导性第二金属层于该凹凸状表面的第一金属层上，为一储存电容区域，其中传导性第二金属层与漏极电接触；以及(f)形成一具有图样的像素电极。

在本发明方法中，其中步骤(f)还可包括：形成一平坦层，夹置于像素电极与第二金属层之间；此外，为增加第一金属层与透明下基板之间的附着力，可在第一金属层与透明下基板之间形成一缓冲层，以避免第一金属层在后续工艺中因为高温高压造成与下基板剥离的现象；适用的缓冲层材料可以是现有材料，较佳为钛、氮化钛、钼、铬或其合金；此外，步骤(a)中的至少一软性金属的种类不限，可以是现有的任何一种具反射特性的软性金属，较佳为铝、银、镍、铜或铂；而步骤(a)中金属保护层种类也可以是现有的任何一种，较佳如钛、氮化钛、钼、铬或其合金。

步骤(b)中部分曝光的掩膜可以是多个条状图案的组合、网状、或为任何具半透光率的图案；在本发明方法中，步骤(c)的氮化铝层形成的方式可以是现有的任何沉积方法，较佳是在一含铝表面进行反应性溅镀；而氮化铝层形成的厚度范围不限，较佳为150-1500。

本发明方法中，步骤(e)的薄膜晶体管区域内，栅极、源极、漏极，以及金属保护层之间，还包括一绝缘层，以及至少一半导体层；而储存电容区域内，电传导性第二金属层以及凹凸状表面的第一金属层之间，还包括一绝缘层，使第一金属层与第二金属层之间形成电容储存区。

本发明还揭示一种液晶显示装置，包括：一含多个像素单元的下基板，其中像素单元含一薄膜晶体管、一像素电极与一电容，且电容由铝、银、镍、铜、铂或其合金所形成，并具有一凹凸状表面；一上基板，其表面具有至少一透明辅助电极；以及一液晶层，介于下基板与上基板之间。

在本发明方法中，上基板的结构更包含一彩色滤光膜，夹置于上基板与透明辅助电极之间，且透明辅助电极材料为现有材料，较佳为氧化铟锡或氧化铟锌；液晶层为现有材料，较佳为负介电各向异性液晶或正介电各向异性液晶。

本发明液晶显示装置可选择性地设置有功能性组件以增加或改善其功能，较佳可在下基板表面设置有多个影像信号线、扫瞄信号线、共通线(common lines)与对向电极，其中该些影像信号线与该些扫瞄信号线形成一矩阵排列，且每二条相邻的影像信号线与每二条相邻的扫瞄信号线间定义出一个像素区域，在同一像素区域内，位于像素区域边界上的其中一影像信号线与位在此像素区域内的一薄膜晶体管的源极相连接、位于像素区域边界上的其中一扫瞄信号线与位在此像素区域内的一薄膜晶体管的栅极相连接、且一像素区域内的像素电极与同一像素区域内的一薄膜晶体管的漏极相连接，该共通线与该对向电极相接以控制电压，该像素电极与该对向电极交错排列，且像素电极与对向电极的终点与起点位于该像素区域的一侧边。

附图说明

图1A为现有技术示意图。

图1B为现有技术示意图。

图2现有技术示意图。

图3A，3B，3C，3D，3E所示为本发明实施例制造方法流程。

主要组件符号说明

P压力 110模具 120有机层

130模具 500基板 510凸块图样

520树脂层 530金属层 100薄膜晶体管形成区

200储存电容形成区 10基板 11缓冲层

20铝金属层(第一金属层) 30钛金属层(金属保护层)

40氮化铝层 50绝缘层 51源极

52a漏极(第二电极层) 52b第二电极层 53保护层

60半导体层 70平坦层 80像素电极

具体实施方式

利用本发明方法可在同一工艺下同时形成具凹凸表面金属层的储存电容结构，以及薄膜晶体管结构在一液晶显示装置的基板上，可达到在简单工艺下完成结构区域小但维持原电容容量的电容结构的目的。

图3A-E中，100表示为薄膜晶体管的形成区域，200表示为储存电容的形成区域；请参考图3A，首先提供一透明玻璃基板10，在透明玻璃基板10表面依序形成有一钛金属缓冲层11，一作为第一金属层20的铝金属层20，与一作为金属保护层的钛金属层30或氮化钛金属层。在200的区域，利用一部分曝光(halftone)的掩膜形成一第一图样于钛金属层30上，使储存电容的形成区域200上方光刻胶厚度比薄膜晶体管形成区域100上方光刻胶薄。接着，同时在100区域以及200区域上，以现有的黄光工艺与刻蚀工艺定义出栅极与储存电容区，并接着以O₂灰化法与刻蚀工艺，去除储存电容形成区域200上的光刻胶，以露出200区域的铝金属层20，而此时于100区域则留存有钛金属层30在铝金属层20上，如图3B，可在后续工艺中保护100区域的铝金属层20。

接着以溅镀方式，形成一氮化铝层40于200部分的铝金属层20，以及100区域的钛金属层30上，如图3C所示，由于氮化铝层40中氮原子的存在改变铝原子晶格，而造成氮化铝层40本身材料因推挤而呈凹凸不平；部分氮原子也因进入200区域的铝金属层20，造成铝金属层20材料同样遭受挤压，而形成表面的凹凸不平；之后再以刻蚀工艺将氮化铝层40移除后，即暴露出具有表面凹凸的铝金属层20，作为储存电容的结构200；而100区域由于钛金属层30覆盖于铝金属层20上，因此氮化铝层40并不会与铝金属层20发生反应，也因此在氮化铝层40移除后，100区域的铝金属层20将呈一平坦表面，而为薄膜晶体管形成区域的栅极结构，如图3D。

随后，在100区域的栅极结构，以及200区域储存电容铝金属层20的上方沉积一绝缘层50及半导体层60，该绝缘层50可为氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、或PZT。接着再利用溅镀方式，在100区域绝缘层50及半导体层60的上形成一第二电极层52，该电极层可为铟锡氧化物、Cr、Al、Mo、Au、Pt、Ag等金属，并利用黄光工艺与刻蚀工艺图样化第二电极层52，以作为源极51与漏极52a的电极；同时，第二电极层52的沉积延伸至储存电容形成区域200，具有表面凹凸的铝金属层20以及绝缘层50之上，接着再全面性的形成一保护层53于薄膜晶体管形成区域100中的源极51与漏极52a，以及储存电容形成区200中第二电极层52b与绝缘层50的上方，以保护第二电极层52b。

随后，形成一平坦层70于薄膜晶体管形成区域100保护层53以及储存电容形成区200保护层53之上，并定义出像素接触点区域；接着以ITO形成一透明像素电极80于平坦层70上，并使像素电极80在像素电极接触点区域中与储存电容区200的第二电极层52b相接触，此时结构即如图3E所示。

透过本发明所揭示的电容结构形成方法，可通过简单工艺且不影响电容储存量条件下，同时完成薄膜晶体管结构及电容结构，在缩小此结构范围的条件下才能提升面板孔径比。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明的权利范围自应以权利要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1.一种液晶显示装置下基板的制造方法，其特征在于，包括步骤如下：

(a)提供一表面具有一第一金属层与一金属保护层的透明基板，其中所述的第一金属层夹置于所述的金属保护层与所述的透明基板之间，且所述的第一金属层由至少一软性金属或其合金所形成；

(b)利用一部分曝光掩膜工艺形成一第一图样于所述的第一金属层上，以及形成一第二图样于所述的金属保护层上；

(c)形成一氮化铝层于所述的第一金属层与所述的金属保护层上；

(d)移除所述的第一金属层与所述的金属保护层上的所述的氮化铝层，使所述的第一金属层呈一凹凸状表面；

(e)形成一栅极，一源极图样以及一漏极图样于所述的金属保护层上，为一薄膜晶体管区域，并形成一电传导性第二金属层于所述的凹凸状表面的第一金属层上，为一储存电容区域，其中所述的电传导性第二金属层与所述的漏极电接触；以及

(f)形成一具有图样的像素电极。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的步骤(f)还包括：形成一平坦层，其中所述的平坦层夹置于所述的像素电极与所述的第二金属层之间。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的第一金属层与所述的透明基板之间还包括一缓冲层，且所述的缓冲层材料为钛、氮化钛、钼、铬或其合金。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(a)中的所述的至少一软性金属是铝、银、镍、铜或铂。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的金属保护层是由钛、氮化钛、钼、铬或其合金所形成。

6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(c)中的所述的氮化铝层形成厚度范围为150-1500。

7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤(e)中的所述的薄膜晶体管区域内，所述的栅极、所述的源极、所述的漏极，以及所述的金属保护层之间，还包括一绝缘层，以及至少一半导体层。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤(e)中的所述的储存电容区域内，所述的电传导性第二金属层以及所述的凹凸状表面的第一金属层之间，还包括一绝缘层。

9.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：

一含多个像素单元的下基板，其中，所述的像素单元包含一薄膜晶体管、一像素电极与至少一电容电极，且所述的电容电极由铝、银、镍或其合金所形成，并具有一凹凸状表面；

一上基板，其表面具有至少一透明电极；以及

一液晶层，系介于该下基板与该上基板之间。

10.如申权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，该上基板更包含一彩色滤光膜，夹置于该上基板与该透明电极之间。

11.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，所述的透明电极材料为氧化铟锡或氧化铟锌。

12.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，所述的液晶层为负介电各向异性液晶或正介电各向异性液晶。