TW200419270A - Method for manufacturing transflective thin film transistor (TFT) liquid crystal display (LCD) - Google Patents

Method for manufacturing transflective thin film transistor (TFT) liquid crystal display (LCD) Download PDF

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Description

200419270 五、發明說明（1) ^ —----—---- 【本發明所屬之技術領域】 本發明係關於一稀制、止^ 器（LCD)的方法，特別過反射型（TFT)薄膜液晶顯示 的單步驟曝光制程而分關於—種製造能同時經由使用光罩 ^ Λ' ^ 'Ά c: ^ 5畏接觸孔和作為微透鏡之凹/凸部分 射型薄膜液晶顯示器的方法。 【先U技術】 ㈣、、® t : I ’液晶顯示器被分為各種不同類型，尤其是根 康先源彳置來區分之反射型和透過型。 、反射I液晶顯不為沒有光源，它們使用外部射入的光線 ^顯不影像。為了這樣的用途，具有高反射率的金屬被用 作為反射紙或晝素電極。 讀 另-方面’透過型液晶顯示器藉由發自背面之背光板模 組來顯示^像。為了增加背光板模組的光透過，具有高透過 率的透明氧化物，例如氧化銦錫（丨T〇 )或氧化銦鋅（丨z〇 )，被 用於圖素電極中。 此外，還有同時包含反射和透過型的透過反射型液晶顯 不器。相較於透過型液晶顯示器，反射型或透過反射型液晶 顯示器的優點在於是利用電力所驅動，並不需要背光板模組 (仁透過型液曰曰顯示态需要背光板模組），因此厚度較薄且重 量較輕。而且，它們在戶外有極佳的顯示特性，因古 可攜式裝置之使用。 ^ Μ β 然而’儘管液晶面板市場有其需要，反射型或透、尚反射 型的液晶顯示器並沒有被實際落實。這是因為它們並=滿足 市場上對於亮度、對比度及反應速度的需求。 ” “
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第9頁 200419270 、發明說明（3) 在比如述最佳曝光量更高的曝光量的情況下執行，凹/凸部 分的凹/凸角將會無可避免的增加。 因此，前述在曝光製程中聚焦形成接觸孔上之問題，在 於難以形成具有希望之四/凸角之凹/凸形微透鏡，因此光學 特性之改進受到侷限。 【本發明之内容】 因此，本發明在於解決前述先前技術中之問題，而本發 明之目的在提供一種製造透過反射型薄膜液晶顯示器的方 法’其中以聚焦形成凹/凸部分作為微透鏡之曝光量，來進 行使用光罩之單步驟曝光製程，因此能夠形成希望之凹/凸《 角之凹/凸部分，而部分有機絕緣膜並不維持在接觸孔以下 ’ f而減少液晶顯示器之製造成本，並改進液晶顯示器之光 學特性。 膜、夜ί J達成上述目的，本發明提供一種製造透過反射型薄 形成1 =的方法’纟中的步驟包括：在—個絕緣基板上 緣膜；在;纟包含間電極之絕緣基板上形成—層閘絕 絕ί 接觸層之方式，“含主動和歐姆接觸層之 板上形成-：ί::轉/汲電極:，在包含源"及電極之絕緣基 樹脂層曝光，因=果，在保5隻朕上形成樹脂層；經由光罩讀 望之凹/凸角之凹此接觸孔會形成於樹脂層之，而具有希 在包含接觸孔和凹/凸：分則會形成於樹脂層之另-;以及 反射電極。 凹/凸部分之形成基板的整個上面形成—個 200419270
第11頁 200419270 五、發明說明（5) 之凹/凸部分的凹/凸备。 > 機絕緣膜（1 8 0 )之暖伞旦、a之，形成凹/凸部分之部分有 可以獲得所希望之凹/1比形成接觸孔的曝光量更少，因此 一個光罩之單步驟曝^分（184)之凹/凸角。此時，使用 量來進行，因此有機“ t ’以聚焦形成凹/凸部分之曝光 下面，而具有希膜：-部分仍然在接觸孔 膜（180)之反射區中來志角之凹/凸部分（184)，在機絕緣 之整個有機絕緣膜曝光，以H為了藉由將厚度為U微米 焦耳/平方公分之暖^先旦形诚成接觸孔（182a)，需要320毫 (182)在曝光量為8〇/2艮耳^明，如果有機絕緣膜 絕緣膜⑴〇)的-部份將唯持W二:到四十）時曝光，有機< 亡夕 將維持在接觸孔（182)之下，而合右| 望凸角的凹/凸部分將會形成。如 下而，有希 之有機絕緣膜在曝光量為100毫焦 時认未居度 ，孔⑽)下面之有機絕緣膜一部：：厂;乃在 儘管將會視開發者和開發時間而定而 ，·為u水， 另外，為了使凹/凸部分（184)之反射效率達到最大， :/凸部分084)形成，以至於破璃表面(1。〇)所形成之 ^分的凹/凸角具有4至8度之峰值的高斯分佈。 凸 部份仍在接觸孔（182a)下面的有機絕緣膜（18〇)， 擾在反射電極（186)和透明電極（1 7 〇)之間的電導。因此， 在接觸孔（182a)下面之部分有機絕緣膜被移除，進而 ^ 射電極（186)和透明電極（170)之間的電導變得汽暢。° 故 以下將說明移除部分仍然在接觸孔（182a);二之有機 200419270
緣膜的過程，及其接下來之程序。 如第1C圖所示，當接觸孔（1 82 a)的尺寸變大，部分仍在 接觸孔（182)下面之有機絕緣膜（1 8〇)之厚度變小，因2可以 更輕易的移除。為了這個原因，使用光罩之單步驟曝& 係以接觸孔（1 8 2 a )之尺寸變大的方式來進行。 接著，如第1 D圖所示，形成基板在充足的時間中受到背 面曝光的管制，因此仍在接觸孔（182a)下面的有機絕ς二 完全的移除，以形成接觸孔（18213)。藉由接觸孔（l82b)，、透 明電極（170)可以接觸到在後續製程中所形成的反射電極 (186)。另外，背面曝光只有在沒有金屬層的部分有機絕緣 膜上實施，以防止凹/凸部分（184)透過儲存電容器電極受到< 額外的曝光。 再者，如第1E圖所示，緩衝層（186a)和反射電極（i86b) 相繼在包含接觸孔（182)和凹/凸部分（184)之有機絕 (1 8 0 )上形成。 、 此時，緩衝層（1 8 6 a)是由鉬（μ 〇)或類似金屬所構成。反 射電極（186b)供來自外部光源之反射光使用，並且驅動液晶 分子，它是由包含鋁和鋁合金（例如：A丨Nd)等具有極佳的反 射率和低電阻的導電金屬材料所組成。 第2A到2E圖為根據本發明之第二具體實施例所顯示之^ 過反射薄膜液晶顯示器的橫截面圖。以下將參照第2A到⑽圖 來描述本發明之第二具體實施例。 在第具體貫施例中描述過的相同元件為了方便將予以 避免。
第13頁 200419270 五、發明說明（7) 在第到2E圖中，代號2〇〇表示破螭基板，21〇a*21〇b 分別表不第一和第二閘電極，2 20表示閘絕緣膜，23〇表示主 動層，240表示歐姆接觸層，25〇和25 2分別表示源電極和汲 電極，253表示資料線，26〇表示保護膜（氮化矽，而 270表示透明電極。 ，二第=圖所示，第二閘電極(21〇b)、閘絕緣膜(22〇)、 = :(230)、歐姆接觸層(24〇)及源電極(252)相繼在接觸 t ) 貝。因此，形成接觸孔之區域 階度’比將會形成凹/凸部分之區域（編）的 晶體：：；在；觸孔下面之薄膜電‘ a, m , ^ v 一曰…構包括一層内層絕緣膜和一層 鉬i屬所構成。^儲存電容器是由内層絕緣膜或只有鉻或 ^ Ε(96γΜ 接觸孔形成區之階梯高度比凹/凸部 刀形成^( 265b)之階梯高度多了丨微米。 並且ί ΐ安：ΐ :ί ( 2 6 0 )在源/汲電極(252)和(250)上形成， 曝光。 將各源電極（252)和閘電極（220)之上面部分 (265二者及ΪΪ含部分曝光之源電極(2 52 )之接觸孔形成區 區(2_的；=曝：，閉絕緣膜⑽)之凹/凸部分形4 之透明電極（270) ο =銦錫⑽）或類似金屬所構成 ( 270 )只有在透過反射亚曰囚木化。在此情況下，透明電極 接著，如第中形/。 斤不在包含圖案化透明電極之形成基 第14頁 200419270 五、發明說明（8) 板的整個上面上應用有機絕緣膜（28〇)，其中凹/凸部八 輕易的形成。在接觸孔形成區（ 26 5 a)中形成之部分二I = 膜的階梯高度高度，比在凹/凸部分形成區中形成之二、、 機絕緣膜的階梯高度多了 1微米。 刀有 因此，在接觸孔形成區（ 265a)上之部分有機絕缘 (280)，比在凹/凸部分形成區（26^)上形成之部有機 膜（ 28 0 )之厚度更大。 有私：、、、巴緣 接著，如第2C和2D圖所示，有機絕緣膜（28〇) 光罩之單步驟曝光製程之管制。單步驟曝光製程是以 成凹/凸部分之曝光量來進行，因此可以望'、、、^ /凸角的凹/…’而接觸孔(282 )則在接觸孔=之凹· ( 26 5a)中形成。 & & 在接觸孔形成區（265a)上形成之部分有機絕緣膜的 度，比在凹/凸部分形成區（ 2 65b)上形成之部分有 的厚度更小。目此，即使有機絕緣膜（28G)以聚焦形成= 部分之曝光量曝光，在接觸孔形成區（265a)上形成之部分 機絕緣版（ 280 )完全的被移除，因此透明電極（27 接觸孔而被曝光。 A過 另夕丨、如果位方；凹/凸部分（2 8 4)下面之部分保護膜 ( 26 0 )完全被移除，具有介於接觸孔形成區（2 6 5&)和凹/凸音 分形成區（ 2 65^)的階梯高度高度為4〇〇〇安培之有機絕緣膜 (280)可以更安全的方式形成。 、 其間，在有機絕緣膜上形成之接觸孔（282 )的形狀，對 於接觸孔之形成很重要。換言之，如果中心接觸孔（28 2&)和
第15頁 200419270 五、發明說明（9) 寄生接觸孔（2 8 2b )在有機絕緣膜（2 8 0 )中形成，在接觸孔形 成區（2 6 5 a)中形成之部分有機絕緣膜（2 8 0 )將被移除更多， 使得接觸孔能夠輕易的形成。 接著，如第2E圖所示，一層緩衝層（ 28 6a)和一個反射電 極（ 28 6b)相繼在包含接觸孔（ 28 2 )和凹/凸部分（ 284 )之部分 有機絕緣膜（2 8 0 )之整個上面形成。 經由接觸孔，反射電極（ 286b)在3至5微米之寬度接觸到 源電極（2 5 2 )或透明電極（2 7 0 )。 第3 A到3 D圖為根據本發明之第三具體實施例，製造二元 模式反射/透過薄膜液晶顯示器之方法的橫截面圖。 為了方便，因此與第一具體實施例類似之元件之描述將ί 予以避免，只說明移除有機絕緣膜之過程。 在第3Α到3D圖中，代號3 0 0表示玻璃基板，31〇表示閘带 極，320表示閘絕緣膜，33 0表示主動層，34〇表示歐姆接包 層’3 5 0和3 5 2分別表示源電極和汲電極，3 53表示資 360表示保護膜（氮化石夕（SlNx))，而37〇表示透明電極。透 電極（3 7 0 )只有在透過反射液晶顯示器中形成。 本發明之第二具體實施例係關於一種 不器，其中透過區（B)和接觸孔（3 8 2 )同時被形、/文晶顯 一般而言，即使有機絕緣膜在低曝 = 觸孔，較大接觸孔之形成能讓透明 二=成接’ 光。 二田接觸孔而被曝 限制 而，在先前技術中，由於在增大 有機絕緣犋仍維持在接觸孔下面， 孔的尺寸上受到 透明區的大小可
200419270 五、發明說明（10) ‘ i二η:。因此’即使透明區利用和接觸孔相同之曝 先里曝先’有機絕緣膜並不會維持在透明區。 換言之，*在根據本發明之透過反射液晶顯示器中，如 朽f ΐ絕緣膜下面之透明電極與在有機絕緣膜上面之反射電 極相連接，接觸孔和透過區將分別形成。面之反射電 ;，、i而接細孔和錯孔不需要分開呈現，而即使& _命 只有和有機絕緣膜上面之反射電極相連接，：二極 接觸問題。 4逆伐並不會造成任何
隹开^ 1匕/凸根Λ本發明，使用光罩之單步驟曝光製程是以聚 二/成凹/凸邛为之曝光量來進行。在該曝光製 接觸孔（3 8 2 )和透明卩（r、 接士 m 、 I 區（B)在相同# ί 接觸孔（382 )和透明 區和凹二置：同樣大小形成’則藉由介於接觸孔形成 得具有希望°/成區（例如反射區（Α))之間的差異，可以獲 八 希莖之凹/凸角的凹/凸部分。 /凸部第二至圖4C素圖顯示根據本發明’ “各種方式形成之扇形凹 部分IS ::參照第4A至仉圖說明用來改進光學特性之凹/凸 :二1: 這些凹/凸部分是在根據第-、二及：且體實 她例：：用光罩之單步驟曝光製程中形成。 -山 形成凹/凸由：八據《本發明之使用單個光罩之單步驟曝光製程减 或ΐ邊形、/此3孔日寺，凹/凸部分之形狀並不限於圓形 步驟氓# W =二形狀疋由根據先前技術之使用多個光罩之多 厂掉曝先製程而形成。麸 形成變得容县入ί 4 接觸孔和凹/凸部分之 夂仟谷易，介於凹/凸部分之柱之
200419270 五、發明說明（Η) 的維持。 q為了符合前述之检區間的要求，除了在先前技術中形成 之圓形或多邊形之外，凹/凸部分的形狀最好為扇形或線形。 就扇形凹/凸部分而論，液晶顯示器之光學特性之改進 ’取決於視半徑長度、中央角的大小及圖素上之扇形凹/凸 部分之中心和配置。 具體而言，一個扇形凹/凸部分（ 420 )可以配置於多個圖 素（400)，或多個扇形凹/凸部分可以配置於單一圖素（4〇〇)。 換言之，扇形凹/凸部分（420)在所有圖素（4〇〇)上可以是一 樣的，或它們對於四個或九個圖素（4〇〇)可以是一樣的。如 此相同圖素之結構，可以利用改善液晶顯示器之光學特性來 做修正。 這種扇形凹/凸部分（4 2 0 )有較佳之3至6微米的半徑，及 更佳之5微米的半徑。 另外，扇形凹/凸部分有一個較佳之丨〇度至丨8 〇度，和更 佳之4 5度至1 8 0度之圓心角。此外，為了將反射率調整到想 要之程度’圓心角為45至90度，而且gq度為佳。 而且，如果凹/凸部分被配置於多個圖素上，扇形凹〆凸 部分中心之間的間距將會超過2〇〇微米。然而，如果多個凹/ 凸部分被配置於一個圖素，它們將被分為兩組不同的凹/凸擊 部分，第一組之中心之間的間距為〇至3微米，第二組中心之 間的間距為8至1 2微米。 如第4C圖所示，扇形凹/凸部分（42〇)可以各種方式配置 在圖素（4 0 0 )上。
200419270 五、發明說明（12) 由於上述扇形凹/凸部分在一個柱上有弧形和線形兩種 形狀，不似先前技術中形成的圓形或多邊形，其優點在於有 各種凹/凸角的凹/凸部分（4 2 0 )’可以只以單一形狀形成。 而且，它們有較大的枉寬，因此可以在製造透過反射液晶顯 示器時，輕易的將透過區和反射區區隔開。 就線形凹/凸部分（圖中未顯示）而論，較小的線幅讓相 要之凹/凸部分的設計變得容易，但是卻難以應用在實際g ，中。換言之，少於2微米之線幅，和少於2微米的線之間^的 ㈤距’當在製造具有3至4微米解析度之液晶顯示器要適 用在曝光系統並不難。 部八^:方® ’如果線的寬度大於5微米’將會有斜角為〇之< 刀次幅增加的問題，因此，反射率就會驟減。 , 因此，為了讓液晶顯示器之曝光系统的座田_ 、，站 防反射安时 凡幻應用可行，並預 T年‘減的問題，根據本發明所形成之的 ’最★:有2至5微米的線幅。 “線形凹/凸部分 得容之=點，在於它們讓桂寬的設計變 士 因此，裱接觸孔能輕易的形成。 部分^上所述，根據本發明，具有想要之凹/ 刀，係姑击/由田 加土里 U /凸角的凹/ Λ 機鹆从、、工由使用一個先罩之單步驟曝光制和 < 七
执、、、巴緣與並非堆捭太蛀鍁平/ W j元衣裎而形成，而有 晶顯矛非、，隹持在接觸孔的下面。因此，H /ly、J 不态之掣i告忐太田： 尽發明有減少狀 所造虑+ 成本的效果，並且能避免凹/几加、抓邮 成之反射率的減低，因而改盖、液θ 2凹/凸部分不四配 &另外，根據本發明形成示器之光學特性。 有弧形和線形兩種，因此凸部分’在-個枉中 有暖具有各種凹/凸角之凹/凸部分 200419270 五、發明說明（13) 以單一形狀形成之效果。此外，扇形的凹/凸部分具有較大 之柱寬，因此具有在製造透過反射型液晶顯示器時，讓反射 區和透過區容易區隔開的^文果。 最後，根據本發明形成之線形凹/凸部分，有讓柱寬之 設計變得容易的效果，因此，能讓接觸孔更容易形成。 雖然本發明較佳具體實施例主要作為說明之用，那些熟 悉本技術的人將察覺到各種修改、增加及替換，而沒有偏離 揭示於下之申請專利範圍中的範圍和精神，均有其可能性。 參
第20頁 200419270 圖式簡單說明 第1 A到1 E圖為根據本發明之第一具體實施例所顯示之透 過反射型溥液晶顯不為'的橫截面圖， 第2 A到2E圖為根據本發明之第二具體實施例所顯示之透 過反射型薄膜液晶顯示器的橫截面圖； 第3 A到3D圖為根據本發明之第三具體實施例所顯示之透 過反射型薄膜液晶顯示器的橫截面圖；及 第4A到4C圖顯示根據本發明以各種形式使用圖素而形成 之扇形凹凸部分。 【圖示中元件名稱與符號對照】 i 1 0 0、2 0 0、3 0 0 :玻璃基板 1 1 0、2 1 0、3 1 0 :閘電極 1 2 0、2 2 0、3 2 0 :閘絕緣膜 130、230、3 3 0 :主動層 1 4 0、2 4 0、3 4 0 :歐姆接觸層 1 5 0、2 5 0、2 5 2、3 5 0 :源電極 1 5 2、2 5 0、3 5 2 ··汲電極 1 5 3、2 5 3、3 5 3 :資料線 1 6 0、2 6 0、3 6 0 :保護膜 170、270、370:透明電極 < 1 8 0、2 8 0、3 8 0 :有機絕緣膜 182a、182b、282、382 :接觸孔 184 、 284 、 384 :凹/ 凸部分 1 86、1 86b、28 6b :反射電極
第21頁 200419270 圖式簡單說明 18 6a、2 8 6 a :緩衝層 2 1 0 a :第一閘電極 21 Ob :第二閘電極 2 6 5a :接觸孔形成區 2 6 5b :凹/凸部分形成區 282a :中心接觸孔 2 8 2b :寄生接觸孔 A ·反射區 B :透明區 400 :圖素 4 2 0 :扇形凹/凸部分
第22頁

Claims (1)

  1. 200419270 六、申請專利範圍 1. 一種製造透過反射型薄膜液晶顯示器的方法，其步驟 包括： 在一片絕緣基板上形成一個閘電極； 在包含閘電極之絕緣基板上形成一層閘絕緣膜； 在閘絕緣膜上形成一層主動層和歐姆接觸層； 以源/汲電極重疊歐姆接觸層之方式，在包含主動和歐 姆接觸層之絕緣基板上形成一個源/汲電極； 在包含源/汲電極之絕緣基板上形成一層保護膜； 在保護膜上形成樹脂層；經由光罩讓樹脂層曝光，因此 接觸孔會形成於樹脂層之一區，而具有希望之凹/凸角之凹 凸部分則會形成於樹脂層之另一區；以及， 在包含接觸孔和凹/凸部分之形成基板的整個上面形成 一個反射電極。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其又包括下列步驟： 在將樹脂層曝光步驟之後，讓樹脂層受到背面曝光之管制， 以移除仍在接觸孔下面之部分樹脂層。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其又包括下列步驟： 在形成樹脂層的步驟之前，部分移除保護膜，然後在汲電極 和絕緣基板之曝光部分形成一個透明電極。 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中樹脂層有1至4微《 米或2 . 5至3微米的厚度。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中凹/凸角具有4到6 度之峰值的高斯分佈。 6.如申請專利範圍第2項之方法，其中背面曝光在曝光
    第23頁 200419270
    量為350至35/0毫焦耳/平方公分時進行。 7 ·如申請專利範圍第1項之方 孔的區域，有比基板上形成部：。f形成接觸 度。 1刀之區域更大的階梯高 8 ·如申凊專利範圍第7項之方、本 ^ 在下部分有一個源和閘電極之三層結楢、，中形成接觸孔之區 之區域’在下部分有一個單層的“ ’成凹/凸部分 ⑽：。如申請專利範圍第7項之方法…階梯高度差低於 10.如申請專利範圍第7項之方法，盆中报 除。B曝光，時具有已經決定之凹/凸角： 脂層上形成。 ο 口丨刀在树 ，又包含另外的步驟： 安培或更多之額外的階 1 1 ·如申請專利範圍第7項之方法 完全移除部分保護膜以獲得大約4 〇 〇 〇 梯南度差。 其中在有機絕緣膜中 一個寄生接觸孔。 其中反射電極和源電 i 其中反射電極和透明 1 2 ·如申請專利範圍第7項之方法， 形成之接觸孔，包含一個中心接觸孔和 1 3 ·如申請專利範圍第7項之方法， 極經由接觸孔，在3至5微米彼此接觸。 1 4 ·如申請專利範圍第7項之方法， 電極經由接觸孔，在3至5微米彼此接觸 1 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中接觸孔形成之大 小和透過區相同，如此，接觸孔和透過區在相同位置以同樣
    第24頁 200419270 六、申請專利範圍 大小形成。 1 6.如申請專利範圍第1項之方法，其中凹/凸部分 邊形、圓形、扇形或線形。 1 7.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中凹/凸部5 液晶顯示器之光學特性，依照半徑之長短、圓心角之；； 中心之間的間距及圖素上之配置而被調整。 1 8.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中許多扇形 部分被配置在一個圖素，或一個扇形凹/凸部分被配置 個圖素上。 1 9 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，其中半徑之長 至6微米，圓心角之角度為45至180度。 2 0 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，其中圓心角之 大約6 0度。 2 1 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，其中許多扇形 部分被配置於單一圖素，扇形凹/凸部分被分為兩組不 凹/凸部分，第一組之中心之間的間距為〇至3微米，第 中心之間的間距為8至1 2微米。 2 2 ·如申請專利範圍第1 6項之方法，其中線形凹/ ^ 的線幅為3至5微米。 為多 卜能讓 :小、 凹/凸 在多 度為 角度 凹/凸 同的 二組 b部分
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