CN1851905A - 主动元件阵列基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种主动元件阵列基板及其制造方法。此阵列基板及方法是先提供一基板，此基板上已形成有数条扫描配线、资料配线以及主动元件，各主动元件与对应的扫描配线及资料配线电性连接；然后，于基板上形成一层有机材料层，此有机材料层覆盖住这些条扫描配线、这些资料配线以及这些主动元件；接着，对此有机材料层的表面进行等离子体处理工艺，以于此有机材料层表面形成数个凹陷图案，其中每一凹陷图案的尺寸小于1微米；之后，于此有机材料层上形成数个像素电极，其中各像素电极会与对应的其中一个主动元件电性连接。本发明采用较低成本的方式制作纳米等级的凹陷图案，能减缓或降低显示器显示不均匀的问题。

Description

主动元件阵列基板及其制造方法

技术领域

本发明有关于一种主动元件阵列基板及制造方法，特别是有关于一种薄膜晶体管阵列基板及制造方法。

背景技术

显示器的设计是为了给人最舒适的视觉感受，因此人类的视觉可以感受到的缺陷一直是业界的重要课题。以液晶平面显示器为例，液晶显示器的制作至少涉及背光模块、液晶层以及两片玻璃基板等复杂工艺。如果某一道工艺出现小瑕疵的话，面板影像品质会受到负面影响，而且在最后的点亮测试(light-on test)时也会出现可视缺陷。可视缺陷包括显示不均匀(mura)等等。

另外，在液晶显示器的薄膜晶体管阵列基板上经常会形成一层有机材料层来平坦化各元件所造成的高低断差，以使后续配向膜的配向工艺能够顺利进行以降低配向缺陷的发生率。然而配向工程中液晶分子的排列与面板显示品质息息相关，一般有机材料层的表面是非常平坦且光滑的表面，因此一旦液晶配向工艺有些许不均时(mura)，将会使得液晶显示面板整体的显示品质受到影响。

目前有一种方式是利用光刻工艺在有机材料层的表面形成凹状图形，以使得因工艺缺陷造成的显示不均匀情形能够因而降低或减缓。由于在有机材料层表面形成凹状图案可以提供液晶分子排列时有不同的预倾角，因此可以减缓或降低显示不均匀的现象。但是，上述以光刻工艺来形成凹状图案的方式是使用半色调(half-tone)掩膜版来对有机材料层进行曝光显影工艺来达成。此种方式的成本相当高。并且，在现有曝光机分辨率下采用半色调(half-tone)光刻工艺所形成的凹状图案的尺寸也仅限于微米等级，难以制作出更小的凹陷图案。而由于液晶分子尺寸是纳米等级，因此若能在有机材料层表面制造出纳米等级的凹陷图案，将可以使得减缓或降低显示不均匀的现象的功效更加的显著。

发明内容

本发明的目的是提供一种主动元件阵列基板，以减缓或降低显示器显示不均匀的问题。

本发明的另一目的是提供一种主动元件阵列基板的制造方法，此制造方法采用较低成本的方式制作纳米等级的凹陷图案，以减缓液晶显示器的显示不均匀现象。

为达上述或是其它目的，本发明提出一种主动元件阵列基板的制造方法。此方法是先提供一基板，然后，形成数条扫描配线、数条资料配线以及数个主动元件于基板上。其中各主动元件与对应的扫描配线及资料配线电性连接。然后，于基板上形成一层有机材料层，覆盖住这些条扫描配线、这些资料配线以及这些主动元件。接着，对此有机材料层的表面进行等离子体处理工艺，以于此有机材料层表面形成数个凹陷图案，其中每一凹陷图案的尺寸小于1微米。之后，于此有机材料层上形成数个像素电极。其中各像素电极会与对应的其中一个主动元件电性连接。

在本发明的一实施例中，形成有机材料层的方法是先制备一种有机材料溶液。之后，将此有机材料溶液涂布在基板上。接着，进行烘烤步骤，以使此有机材料溶液固化而形成上述的有机材料层。其中有机材料溶液包括一绝缘材料、一第一溶剂以及一第二溶剂。第一溶剂的沸点高于第二溶剂的沸点。此外，第一溶剂的量低于第二溶剂的量。另一方面，第一溶剂与第二溶剂例如是分别选自于二甘醇甲基乙基醚(diethylene glycol methyl ethylether，EDM)、丙二醇单甲基醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl etheracetate，PGMEA)、丙二醇单甲醚(propylene glycol methyl ether，PGME)及二甘醇单乙醚乙酸酯(diethylene glycol monoethyl ether acetate，CTAC)所组成的族群。

在本发明的一实施例中，于进行烘烤步骤时，上述的有机材料溶液的表面维持在摄氏50～160度。

在本发明的一实施例中，于进行烘烤步骤之前，更包括进行真空干燥工艺。

在本发明的一实施例中，于形成上述的有机材料层之后，更包括在此有机材料层中形成数个接触窗开口(contact opening)。每一个接触窗开口暴露出其中一个主动元件，而各像素电极是通过此接触窗开口而与对应的主动元件电性连接。此外，在形成此有机材料层之前，更包括形成一层钝化层，覆盖住这些条扫描配线、这些资料配线以及这些主动元件。其中这些接触窗开口暴露出此钝化层。且在形成此有机材料层之后，更包括移除被这些接触窗开口暴露出的此钝化层，以暴露出这些主动元件。另外，移除被暴露出的钝化层的步骤以及对上述的有机材料层的表面进行等离子体处理工艺是同时进行的。

在本发明的一实施例中，上述的等离子体处理工艺的反应气体例如是含卤素气体、氧气、氮气、惰性气体或其混合气体。此外，此惰性气体例如是氩气。

在本发明的一实施例中，上述的等离子体处理工艺的压力不大于一大气压。

在本发明的一实施例中，这些主动元件为薄膜晶体管。

在本发明的一实施例中，上述的有机材料层表面上的每一凹陷图案的尺寸介于0.1～1微米之间。

本发明再提出一种主动元件阵列基板，包括多条扫描配线、多条资料配线、多个主动元件、一层有机材料层以及多个像素电极。这些扫描配线、这些资料配线以及这些主动元件是配置在一个基板上。其中各主动元件与对应的扫描配线及资料配线电性连接。上述的有机材料层覆盖这些主动元件、这些扫描配线与这些资料配线。其中此有机材料层的表面具有数个凹陷图案，且每一个凹陷图案的尺寸小于1微米。此外，这些像素电极位于此有机材料层上，且各像素电极会与对应的其中一个主动元件电性连接。

在本发明的一实施例中，每一个凹陷图案的尺寸介于0.1～1微米之间。

在本发明的一实施例中，上述的主动元件阵列基板更包括一层钝化层，其配置于上述的有机材料层的底下。

本发明的效果是显著的：本发明利用特殊配方以形成有机材料层，并于有机层的表面进行等离子体处理工艺，以形成凹陷图案，而使液晶分子以不同的预倾角进行排列，从而缓和显示不均匀现象。再者，相较于类似的现有技术，本发明制作凹陷图案的方法具有低成本的优势，且可以制作与液晶分子同为纳米级的凹陷图案。

附图说明

图1A、1B是本发明一实施例的主动元件阵列基板的制造流程俯视示意图。

图2A～2D是本发明一实施例的主动元件阵列基板的制造流程剖面示意图，其为沿着图1A与图1B的剖面线I-I’的剖面图。

图3A～3D是本发明第二实施例的主动元件阵列基板的制造流程剖面图。

主要元件符号说明

108：钝化层

110、300：有机材料层

116、306：像素电极

112、302：接触窗开口

100：基板

102：扫描配线

104：资料配线

106：主动元件

106a：栅电极

106b：栅绝缘层

106c：通道层

106d：源极

106e：漏极

114、304：等离子体处理工艺

115、305：凹陷图案

I-I’：剖面线

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

第一实施例

图1A至图1B是依照本发明一较佳实施例的主动元件阵列基板的制造流程俯视示意图。图2A至图2D是依照本发明一较佳实施例的主动元件阵列基板的制造流程剖面示意图，其是图1A至图1B中沿着I-I’的剖面图。

首先，请同时参照图1A与图2A，本发明的主动元件阵列基板的制造方法是先提供一基板100。然后，于基板100上形成数条扫描配线102、数条资料配线104以及数个主动元件106。其中各主动元件106与对应的扫描配线102及资料配线104电性连接。主动元件106例如是薄膜晶体管，其包括栅电极106a、栅绝缘层106b、通道层106c、源极106d及漏极106e。栅电极106a设置于基板100上。栅绝缘层106b覆盖栅电极106a及基板100。通道层106c设置于栅绝缘层106b上，并位于栅电极106a上方。源极106d及漏极106e设置于栅电极106a上方的通道层106c的两侧。而主动元件106以及扫描配线102与资料配线104的制造方法可以用已知任何的工艺方法来制作。

接着，请参照图2B，于基板100上形成一层的钝化层108，覆盖住扫描配线102、资料配线104、主动元件106及基板100。钝化层108的材质例如是氮化硅，钝化层108的形成方法例如是等离子体增强化学气相沉积法。然后，于基板100上形成一层有机材料层110，覆盖住这些扫描配线102、资料配线104及主动元件106。有机材料层110的形成方法以一实例说明如下，但本发明不限定使用此形成方法。

首先制备一种有机材料溶液，此有机材料溶液例如是由一绝缘材料、一第一溶剂及一第二溶剂所构成。此绝缘材料例如是丙烯酸树脂、感光材料及界面活性剂等有机材质。溶剂方面，第一溶剂的沸点高于第二溶剂的沸点。第一溶剂的量则低于第二溶剂的量。第一溶剂与第二溶剂例如是分别选自于二甘醇甲基乙基醚(diethylene glycol methyl ethyl ether，EDM)、丙二醇单甲基醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate，PGMEA)、丙二醇单甲醚(propylene glycol methyl ether，PGME)及二甘醇单乙醚乙酸酯(diethylene glycol monoethyl ether acetate，CTAC)所组成的族群。以EDM以及CATC为例，由于EDM的沸点为摄氏176度，而CATC的沸点为摄氏217度，因此以CATC为第一溶剂、EDM为第二溶剂，且在上述的有机材料溶液内CTAC的含量不会超过50％。之后，将有机材料溶液涂布在基板100上。

接着，进行真空干燥(vacuum dry)工艺，以将大部分的第一溶剂及第二溶剂去除。值得一提的是，真空干燥工艺可以省略，而直接进行下一步骤。继之，进行第一次烘烤步骤，使此有机材料溶液去除溶剂形成有机材料层110。其中于进行烘烤步骤时，此有机材料溶液的表面例如是维持在摄氏50～160度，使有机材料层110的表层比底层松软。有机材料层110经过以上步骤而得以形成。继之，利用曝光显影等光刻工艺于有机材料层110中形成接触窗开口112，暴露钝化层108。接着，再进行第二次烘烤使接触窗开口112形成后的有机材料层固化。然后，请参照图2C，对有机材料层110的表面进行等离子体处理工艺114，以于有机材料层110表面形成全面的凹陷图案115。这些凹陷图案115的尺寸小于1微米。在一较佳实施例中，这些凹陷图案115的尺寸介于0.1～1微米之间。且当后续将制作完成的主动元件阵列基板与另一基板组合成液晶显示面板之后，这些凹陷图案115可以使通过的光线进行不规则的散射及折射，并可以使得液晶分子以不同的预倾角进行排列。如此一来，当液晶显示面板于显示时，若主动元件阵列基板上有缺陷而产生的显示不均匀或配向工程上所产生的不均，将可以因为这些凹陷图案115的非等向性设计而变得较不明显，因而能够缓和液晶显示器的显示不均匀(mura)的情形。值得一提的是，等离子体处理工艺114也可以同时移除接触窗开口112底部的钝化层108，而暴露主动元件106的源极106d。在另一实施例中，也可以利用有机材料层110为掩膜版，额外进行一蚀刻工艺来移除接触窗开口112底部的钝化层108，换言之，移除接触窗开口112底部的钝化层108与等离子体处理工艺114可以同时完成，也可以在不同步骤完成。若是不在同一步骤内完成，则移除接触窗开口112底部的钝化层108与等离子体处理工艺114的先后次序也不限定。

另一方面，等离子体处理工艺114的反应气体例如是含卤素气体、氧气、氮气、惰性气体或这些气体的混合气体。其中惰性气体例如是氩气。此外，等离子体处理工艺114的压力例如是一大气压或一大气压以下。

继之，请继续参照图2D，于有机材料层110上形成像素电极116。像素电极116会通过接触窗开口112与对应的主动元件106的源极106d电性连接。像素电极116的材质例如是铟锡氧化物。经过上述步骤，本发明的主动元件阵列基板已形成，其俯视示意图如图1B所示。

第二实施例

在第一实施例中，主动元件阵列基板的有机材料层底下形成有钝化层，但本发明并不限定必须要形成钝化层，本发明也可以在形成主动元件、资料配线与扫瞄配线之后，直接形成有机材料层，其详细说明如下：

图3A～图3D是本发明第二实施例的主动元件阵列基板的制造流程剖面图。请参照图3A，本发明所提供的主动元件阵列基板的制造方法是先提供基板100。然后，于基板100形成扫描配线102、资料配线104及主动元件106。其中各主动元件106与对应的扫描配线102及资料配线104电性连接。

接着，请参照图3B，于基板100上形成一层有机材料层300，覆盖住上述的扫描配线102、资料配线104及主动元件106。有机材料层300的材质与形成方法例如与第一实施例中有机材料层110的材质及形成方法相同，故于此不再赘述。继之，于有机材料层300中形成接触窗开口302，而暴露主动元件106的源极106d。

然后，请参照图3C，对有机材料层300的表面进行等离子体处理工艺304，以于有机材料层300表面形成凹陷图案305。等离子体处理工艺304的各项工艺条件例如是与第一实施例中所述的等离子体处理工艺114相同，故于此不予重述。这些凹陷图案305的尺寸小于1微米。在一较佳实施例中，这些凹陷图案305的尺寸介于0.1～1微米之间。凹陷图案305可以使通过的光线进行不规则的散射及折射，并使液晶分子以不同的预倾角进行排列，从而缓和或降低主动元件阵列基板因为工艺的缺陷而导致组装完成的液晶显示器有显示不均匀的问题。

继之，请继续参照图3D，于有机材料层300上形成像素电极306。像素电极306会通过接触窗开口302与对应的主动元件106电性连接。

本发明利用特殊配方制作上述有机材料层，然后对此有机材料层进行等离子体处理工艺，而于有机材料层的表面形成凹陷图案。这些凹陷图案可以使液晶分子以不同的预倾角进行排列，因此能够缓和或降低主动元件阵列基板因工艺缺陷所导致的显示不均匀现象。另外，若将等离子体处理工艺与钝化层的蚀刻工艺整合在同一工艺步骤中完成，还具有简化工艺步骤的优点。

以下说明利用上述的方法所形成的主动元件阵列基板的结构。图1B是本发明一实施例的主动元件阵列基板的俯视示意图。图2D是沿图1B的剖面线I-I’的剖面图。请同时参照图1B及图2D，本发明的主动元件阵列基板包括基板100、钝化层108、有机材料层110及数个像素电极116。基板100上配置有数条扫描配线102、数条资料配线104以及数个主动元件106。其中各主动元件106与对应的扫描配线102及资料配线104电性连接。钝化层108覆盖这些主动元件106、扫描配线102与资料配线104，而有机材料层110覆盖钝化层108。

有机材料层110的表面具有多个凹陷图案115，且每一凹陷图案115的尺寸小于1微米。在一较佳实施例中，每一凹陷图案115的尺寸介于0.1～1微米之间。凹陷图案115可以使通过的光线进行不规则的散射及折射，从而避免主动元件阵列基板因为工艺的缺陷，而导致组装完成的液晶显示器发生显示不均的问题。另外，有机材料层110的材质例如是有机材质，包括丙烯酸树脂、感光材料及界面活性剂，也可以是其它的材质。

像素电极116位于有机材料层110上，且各像素电极116会与对应的其中一个主动元件106电性连接。

在另一实施例中，本发明的主动元件阵列基板可以省略钝化层，使有机材料层覆盖这些主动元件、扫描配线与资料配线。如图3D所示，有机材料层300底下并未形成有钝化层，而是直接覆盖主动元件106、扫描配线102与资料配线104。特别是，有机材料层300的表面具有多个凹陷图案305，且每一凹陷图案305的尺寸小于1微米。在一较佳实施例中，每一凹陷图案305的尺寸介于0.1～1微米之间。

因为本发明的主动元件阵列基板上的有机材料层表面具有尺寸小于1微米凹陷图案，凹陷图案可以使液晶分子以不同的预倾角进行排列，因此能够缓和或降低主动元件阵列基板因工艺缺陷所导致的显示不均匀现象。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (18)

1.一种主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，包括：

提供一基板；

形成多条扫描配线、多条资料配线以及多个主动元件于该基板上，其中各主动元件与对应的该扫描配线及该资料配线电性连接；

于该基板上形成一有机材料层，覆盖住该些条扫描配线、该些资料配线以及该些主动元件；

对该有机材料层的表面进行一等离子体处理工艺，以于该有机材料层表面形成多个凹陷图案，其中每一凹陷图案的尺寸小于1微米；以及

于该有机材料层上形成多个像素电极，其中各像素电极会与对应的其中一主动元件电性连接。

2.如权利要求1所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，形成该有机材料层的方法包括：

制备一有机材料溶液；

将该有机材料溶液涂布在该基板上；以及

进行一烘烤步骤，以使该有机材料溶液固化而形成该有机材料层。

3.如权利要求2所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，该有机材料溶液包括一绝缘材料、一第一溶剂以及一第二溶剂，其中该第一溶剂的沸点高于该第二溶剂的沸点。

4.如权利要求3所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，该第一溶剂的量低于该第二溶剂的量。

5.如权利要求3所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，该第一溶剂与该第二溶剂分别选自于二甘醇甲基乙基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲醚及二甘醇单乙醚乙酸酯所组成的族群。

6.如权利要求2所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，该有机材料溶液的表面维持在摄氏50～160度。

7.如权利要求2所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，于进行烘烤步骤之前，更包括进行真空干燥工艺。

8.如权利要求1所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，于形成该有机材料层之后，更包括：

在该有机材料层中形成多个接触窗开口，每一接触窗开口暴露出其中一主动元件，而各像素电极通过该接触窗开口而与对应的主动元件电性连接。

9.如权利要求8所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，在形成该有机材料层之前，更包括：形成一钝化层，覆盖住该些条扫描配线、该些资料配线以及该些主动元件，其中该些接触窗开口暴露出该钝化层；以及

在形成该有机材料层之后，更包括移除被该些接触窗开口暴露出的该钝化层，以暴露出该些主动元件。

10.如权利要求9所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，移除被暴露出的该钝化层的步骤以及对该有机材料层的表面进行该等离子体处理工艺是同时进行的。

11.如权利要求1所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，该等离子体处理工艺的反应气体包括含卤素气体、氧气、氮气、惰性气体或其混合气体。

12.如权利要求11所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，该惰性气体包括氩气。

13.如权利要求1所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，该等离子体处理工艺的压力不大于一大气压。

14.如权利要求1所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，该些主动元件为薄膜晶体管。

15.如权利要求1所述的主动元件阵列基板的制造方法，其特征在于，该有机材料层表面上的每一凹陷图案的尺寸介于0.1～1微米之间。

16.一种主动元件阵列基板，其特征在于，包括：

多条扫描配线、多条资料配线以及多个主动元件，配置在一基板上，其中各主动元件与对应的该扫描配线及该资料配线电性连接；

一有机材料层，覆盖该些主动元件、该些扫描配线与该些资料配线，其中该有机材料层的表面具有多个凹陷图案，且每一凹陷图案的尺寸小于1微米；以及

多个像素电极，位于该有机材料层上，且各像素电极会与对应的其中一主动元件电性连接。

17.如权利要求16所述的主动元件阵列基板，其特征在于，每一凹陷图案的尺寸介于0.1～1微米之间。

18.如权利要求16所述的主动元件阵列基板，其特征在于，更包括一钝化层，配置于该有机材料层的底下。

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