CN1862350A

CN1862350A - 薄膜晶体管阵列基板结构及其制造方法

Info

Publication number: CN1862350A
Application number: CN 200610088729
Authority: CN
Inventors: 刘佑玮; 甘丰源; 李淑琴; 黄彦衡
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2006-11-15

Abstract

本发明提供一种薄膜晶体管阵列基板结构，包括薄膜晶体管阵列基板，形成于该基板上的有机材料层，以及多个设置于该有机材料层上的黑矩阵与彩色滤光图案。本发明另提供一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法。

Description

薄膜晶体管阵列基板结构及其制造方法

技术领域

本发明有关于一种半导体结构，特别是有关于一种薄膜晶体管阵列基板结构及其制造方法。

背景技术

液晶显示器是目前广泛使用的一种平面显示器，其具有低消耗电功率、薄型轻量及低电压驱动等特性，可应用在个人计算机、文书处理器、导航系统、游戏器、投影机、取景器及生活中的手提式机器，例如手表、电子计算器或电视机等显示使用上。

有关液晶显示器的彩色化技术，彩色滤光片(color filter，CF)是使液晶显示器呈现鲜彩画面的关键零件。传统上，彩色滤光片与作为驱动开关的薄膜晶体管配置在不同基板上，且位于液晶层两侧。为避免光线进入薄膜晶体管而影响效能，通常又将遮光层(黑矩阵，black matrix)设置在与彩色滤光片相同的基板上并位于薄膜晶体管上方。然而，这样的配置方式，成本较高、工艺费时且需要很多的工艺步骤。且彩色滤光片上的遮光层必须考虑到对准上的误差所以会较宽，进而降低面板的开口率。

因此，发展出一种所谓的COA(color filter on array)技术，其目的就是为了得到较高的开口率。然而传统上这样的技术共需要9道工艺，其包括5道阵列(array)工艺及4道CF工艺，制造成本也相当高。

发明内容

本发明提供一种薄膜晶体管阵列基板结构，包括薄膜晶体管阵列基板，形成于该基板上的有机材料层，以及多个设置于该有机材料层上的黑矩阵与彩色滤光图案。

本发明另提供一种薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法，包括下列步骤。提供薄膜晶体管阵列基板，涂布有机材料层于该基板上，形成多个黑矩阵图案于该有机材料层上，以喷墨印刷法(ink-jet printing)喷涂多个彩色滤光图案于该有机材料层上，以激光剥离法(laser ablation)形成开口穿过该黑矩阵与部分该有机材料层，露出该薄膜晶体管，以及形成透明导电层(例如铟锡氧化层)于该多个黑矩阵、彩色滤光图案与该开口表面，以与该薄膜晶体管形成电性连接。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

图1为本发明薄膜晶体管阵列基板结构的剖面示意图。

图2A～2F为本发明薄膜晶体管阵列基板结构制造方法的剖面示意图。

【主要组件符号说明】

10～薄膜晶体管阵列基板结构；

12、34～薄膜晶体管； 14、32～基板；

16、48～有机材料层； 18、50～黑矩阵；

20、52～彩色滤光图案； 22、54～开口；

24、56～铟锡氧化层； 30～薄膜晶体管阵列基板；

36～栅极； 38～绝缘层；

40～非晶硅/n型掺杂非晶硅层；

42～源/漏极； 44～信号线；

46～储存电容。

具体实施方式

本发明提供一种薄膜晶体管阵列基板结构，包括薄膜晶体管阵列基板，形成在阵列基板上的有机材料层，以及多个设置在有机材料层上的黑矩阵与彩色滤光图案。

上述有机材料层例如是苯并环丁烷(benzocyclobutane，BCB)、丙烯酸(acrylic)或甲基硅氮烷(methylsilazane，MSZ)。黑矩阵的厚度可低于5μm且组成材料可为有机材料。彩色滤光图案可由有机染料或颜料所构成。

上述阵列基板结构还包括穿过黑矩阵与部分有机材料层且与薄膜晶体管连接的开口，以及形成在黑矩阵、彩色滤光图案与开口表面且与薄膜晶体管电性连接的透明导电层(例如铟锡氧化层)。

请参阅图1，说明本发明薄膜晶体管阵列基板结构。薄膜晶体管阵列基板结构10包括设置有薄膜晶体管12的基板14、有机材料层16以及多个黑矩阵18与彩色滤光图案20。有机材料层16形成在基板14与薄膜晶体管12上，而黑矩阵18与彩色滤光图案20设置在有机材料层16上。结构中，还包括穿过黑矩阵18与部分有机材料层16且与薄膜晶体管12连接的开口22，以及形成在黑矩阵18、彩色滤光图案20与开口22表面且与薄膜晶体管12电性连接的铟锡氧化层24。

本发明另提供一种薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法，包括下列步骤。首先，提供薄膜晶体管阵列基板。之后，涂布有机材料层于基板上。接着，形成多个黑矩阵图案于有机材料层上。之后，以喷墨印刷法(ink-jetprinting)喷涂多个彩色滤光图案于有机材料层上。接着，以激光剥离法(laserablation)形成开口穿过黑矩阵与部分有机材料层，露出薄膜晶体管。最后，形成透明导电层(例如铟锡氧化层)于黑矩阵、彩色滤光图案与开口表面，以与薄膜晶体管形成电性连接。

上述有机材料层例如为苯并环丁烷(benzocyclobutane，BCB)、丙烯酸(acrylic)或甲基硅氮烷(methylsilazane，MSZ)，黑矩阵的组成材料可为有机材料，而彩色滤光图案可由有机染料或颜料所构成。

上述黑矩阵图案可通过微影法或激光剥离法形成在有机材料层上，而激光剥离法中使用的激光能量密度大体介于10J/cm²～0.25mJ/cm²。以喷墨印刷法喷涂彩色滤光图案的喷涂速率大体介于10pl/drop～5μl/drop。此外，透明导电层(例如铟锡氧化层)可通过溅镀法或涂布法形成在黑矩阵、彩色滤光图案与开口表面。

传统上是利用氮化硅或氮氧化硅材料作为源/漏极的绝缘保护层，然而，若使用此种材料欲制作电性连接开口时，须经过化学气相沉积、光阻涂布、曝光、显影、蚀刻及光阻剥离等一连串步骤方能完成。不但手续繁杂且须有化学气相沉积相关的设备器材，成本所费不赀。本发明即选用具有表面平坦化效果的有机材料取代原本的保护层材料。

本发明薄膜晶体管阵列基板结构的工艺结合制作彩色滤光图案(RGB色阻)的喷墨印刷法及制作电性连接开口的激光剥离法，此两种技术的结合与习知的黄光、显影工艺相较，确实能有效减少COA工艺总数至四道以下，大幅降低成本。

图2A～2F揭露本发明薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法。

请参阅图2A，提供薄膜晶体管阵列基板30。薄膜晶体管阵列基板30可由例如玻璃材质的基板32及设置于其上的薄膜晶体管34所构成。薄膜晶体管34由下至上可包括栅极36、例如二氧化硅的绝缘层38、非晶硅/n型掺杂非晶硅层40及例如由金属构成的源/漏极42。该处制作源/漏极的金属层亦可在基板32上的特定位置形成与源极连接的信号线44。一般来说，栅极36可为横向配置，信号线44可为纵向配置，而两者定义出矩阵状的多个像素区(未图示)。此外，于基底32上亦可制作出与漏极连接的储存电容46。

请参阅图2B，涂布有机材料层48于基板32及薄膜晶体管34上。有机材料层48可由例如苯并环丁烷(benzocyclobutane，BCB)、丙烯酸(acrylic)或甲基硅氮烷(methylsilazane，MSZ)等材质所构成。

之后，以例如微影法或激光剥离法(laser ablation)定义出多个黑矩阵图案50于有机材料层48上，如图2C所示。黑矩阵图案50可由有机材料所构成，而激光剥离法中所使用的激光能量密度大体介于10J/cm²～0.25mJ/cm²。

请参阅图2D，以喷墨印刷法(ink-jet printing)喷涂多个例如RGB色阻的彩色滤光图案52于有机材料层48上。彩色滤光图案52可由有机染料所构成，而喷墨印刷法喷涂彩色滤光图案52的喷涂速率大体介于10pl/drop～5μl/drop。

请参阅图2E，以激光剥离法形成开口54穿过黑矩阵50与部分有机材料层48，而露出薄膜晶体管34的源/漏极42。此处激光剥离法中所使用的激光能量密度大体介于10J/cm²～0.25mJ/cm²。

请参阅图2F，以溅镀法或涂布法形成铟锡氧化层56于黑矩阵50、彩色滤光图案52与开口54表面，以与薄膜晶体管34的源/漏极42形成电性连接。

虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种薄膜晶体管阵列基板结构，包括：

基板，包含薄膜晶体管阵列；

有机材料层，形成于该基板上；以及

多个黑矩阵与彩色滤光图案，设置于该有机材料层上。

2.如权利要求1的薄膜晶体管阵列基板结构，其中该有机材料层包含苯并环丁烷、丙烯酸或甲基硅氮烷。

3.如权利要求1的薄膜晶体管阵列基板结构，其中该多个黑矩阵由有机材料所构成。

4.如权利要求1的薄膜晶体管阵列基板结构，其中该多个黑矩阵的厚度低于5μm。

5.如权利要求1的薄膜晶体管阵列基板结构，其中该多个彩色滤光图案由有机染料或颜料所构成。

6.如权利要求1的薄膜晶体管阵列基板结构，还包括开口，穿过该黑矩阵与部分该有机材料层，与该薄膜晶体管连接。

7.如权利要求6的薄膜晶体管阵列基板结构，还包括透明导电层，形成于该多个黑矩阵、彩色滤光图案与该开口表面，以与该薄膜晶体管形成电性连接。

8.如权利要求7的薄膜晶体管阵列基板结构，该透明导电层包括铟锡氧化层。

9.一种薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法，包括：

提供基板，该基板包含薄膜晶体管阵列；

涂布有机材料层于该基板上；

形成多个黑矩阵图案于该有机材料层上；

以喷墨印刷法喷涂多个彩色滤光图案于该有机材料层上；

以激光剥离法形成开口穿过该黑矩阵与部分该有机材料层，露出该薄膜晶体管；以及

形成透明导电层于该多个黑矩阵、彩色滤光图案与该开口表面，以与该薄膜晶体管形成电性连接。

10.如权利要求9的薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法，其中该有机材料层包含苯并环丁烷、丙烯酸或甲基硅氮烷。

11.如权利要求9的薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法，其中该多个黑矩阵图案通过微影法或激光剥离法形成于该有机材料层上。

12.如权利要求11的薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法，其中该激光剥离法的激光能量密度大体介于10J/cm²～0.25mJ/cm²。

13.如权利要求9的薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法，其中该多个黑矩阵由有机材料所构成。

14.如权利要求9的薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法，其中该喷墨印刷法的喷涂速率大体介于10pl/drop～5μl/drop。

15.如权利要求9的薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法，其中该多个彩色滤光图案由有机染料或颜料所构成。

16.如权利要求9的的薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法，其中该透明导电层包括铟锡氧化层。

17.如权利要求9的薄膜晶体管阵列基板结构的制造方法，其中该透明导电层通过溅镀法或涂布法形成于该多个黑矩阵、彩色滤光图案与该开口表面。