TW200527054A - Thin film diode panel and manufacturing method of the same - Google Patents

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200527054 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示案係關於使用金屬絕緣體金屬（MIM)二極體作為 切換元件之薄膜二極體陣列面板及其製造方法。更詳言 之，本揭示案係關於雙向選擇二極體（DSD)類型之薄膜二極 體陣列面板及使用其之液晶顯示器。 【先前技術】 液晶顯示器（LCD)是最廣泛使用的平板顯示器之一。LCD 包括兩個具有場產生電極之面板’及插入其間之液晶（LC) 層。該LCD藉由對場產生電極施加電壓以在LC層中產生電 場而顯示影像，其判定在LC層中之LC分子的方位以調整入 射光之偏振。 LCD可具有切換元件以切換以矩陣形式排列之像素的電 壓。因為可個別地切換像素電壓，所以LCD能夠顯示各種 影像。具有切換元件以個別地切換像素電壓之LCD被稱為 主動型矩陣LCD。 薄膜電晶體或薄膜二極體可用作切換元件。當應用薄膜 二極體時，也能使用MIM二極體。 MIM二極體具有兩金屬層及插入該等金屬層之間的一絕 緣層，及能夠以微米量測之厚度。由於MIM二極體之絕緣 層之電非線性，其可用作開關。MIM二極體具有兩個端子， 因此，該MIM二極體之製造過程比具有三個端子之薄膜電 晶體的製造過程更簡單。因此，能夠以比薄膜電晶體更低 的成本製造MIM二極體。 97146.doc 200527054 然而，當使用二極體作為切換元件時，由於施加電壓關 於極性之非對稱性，可能會使影像質量與對比率之均 降級。 、 回應於該非對稱性，已經發展了雙向選擇二極體（dsd) 面板。DSD二極體面板包括對稱地連接至像素電極且藉由 施加相反極性之電壓而驅動的兩二極體。 DSD LCD藉由將具有相反極性之電壓施加至連接至相同 像素電極之兩個二極體上而展*了改良之影像質量、對比 率、灰階均衡性及回應速度。因此，DSD LCD能夠以類似 於使用薄膜電晶體之LCD之解析度的高解析度來顯示影 像。 習知DSD LCD之薄膜二極體陣列面板具有由諸如鋼錫氧 化物（ITO)之透明導體製成且形成於基板上作為底層的傳 輸電極，及由金屬製成且形成於其他層上作為頂層的訊號 線。 因此，此驾知薄膜二極體陣列面板結構具有下列缺點。 因為背光到達形成MIM二極體之通道的富含矽之氮化矽 (Si rich SiNx)層且激活該si_rich SiNx層，所以增加了 mim 二極體之截止電流（l〇ff)。為解決此問題，將背光單元設置 於彩色濾光片面板之側面上，且在薄膜二極體面板前可看 到所顯示之影像。然而，此方法亦存在問題，使得mim: 極體之特性被外部光影響，且由於光被金屬訊號線反射而 使對比率降級。 【發明内容】 97146.doc 200527054 本發明之一目的係提供無此問題之DSD LCD。 本發明提供一種液晶顯示器，該顯示器包含··一絕緣基 板；形成於該絕緣基板上之複數個彩色濾光片；形成於該 等彩色濾光片上之複數個第一及第二閘極線；形成於該等 办色渡光片上之複數個像素電極；形成於該等彩色濾光片 上且連接第一閘極線及像素電極之複數個第一 MIM二極 體；及形成於該等彩色濾光片上且連接第二閘極線及像素 電極之複數個第二MIM二極體。 在此，液晶顯示器可進一步包含形成於絕緣基板及彩色 濾光片之間之黑色矩陣，其中該黑色矩陣包括與第一及第 二驗二極體重疊之至少一部分，且該黑色矩陣由主要包 括有機材料之材料製成。 、彩色濾光片可包括紅色、綠色、及藍色濾光片，且一部 分相互重疊’纟中彩色濾光片之重疊區域包括與第一及第 二MIM二極體重疊之至少一部分。 液晶顯不可進^一步 素電極之間的内部絕緣 料製成。 包含形成於第一及第二閘極線與像 層，其中内部絕緣層由有機絕緣材 第-讀二極體包括連接至第_閘極線之第—輸入_ 極、ί接至像素電極之第-接觸部分、形成於第-輸入f 2及弟-接觸部分上之通道絕緣層，及形成於邑 上且與第-輸入電極及第-接觸部分交叉之第 = 極·日笙—λ/ΓΤΛ/Γ 又人 < 弟—洋動電 ，且弟-黯二極體包括連接至第二祕線 電極、連接至像音雷么 一輸 接至像素電極之第二接觸部分、形成於第二輸入 97146.doc 200527054 電極及第二接觸部分上之通道絕緣層，及形成於通道絕緣 層上且與第二輸入電極及第二接觸部分相交之第二浮動電 才虽0 該液晶顯示器製造方法包含以下步驟：在絕緣基板上形 成複數個衫色濾光片；在彩色濾光片上形成内部絕緣層； 在内部絕緣層上形成複數個第一及第二閘極線及像素電 極，在第一及第二閘極線及像素電極上形成通道絕緣層； 及在通道絕緣層上形成複數個第一及第二浮動電極。 液晶顯示器之製造方法可進一步包含在形成彩色濾光片 之步驟前形成黑色矩陣。 【實施方式】 現將在下文參看其中展示了本發明之較佳實施例之隨附 圖式更充分地描述本發明之較佳實施例。然而本發明可具 體表現為不同形式，且不應理解為將本發明限定於本文所 述之貫施例。相反地，提供該等實施例使得此揭示内容全 面且完整，且充分地將本發明之範疇傳達給熟習此項技術 者。 在圖式中，為清楚之目的，層、膜及區域之厚度均被誇 示王文中相同數字代表相同元件。應瞭解，當諸如層、 膜、區域或基板之元件被稱作，，在另一元件之上，，時，其可 直接在其他元件上或亦可存在介入元件。 圖1係根據本發明之一實施例之液晶顯示器之透視圖。 如圖1所不，液晶顯示器具有較低面板（薄膜二極體陣列 面板）1〇〇、面向該較低面板1〇〇之較高面板（彩色濾光片陣列 97146.doc 200527054 面板）200 ’及插入兩面板loo及200之間之液晶層3，該液晶 層3具有以水平方向關於面板ι〇〇及2〇〇之表面對準的液晶 分子。 較低面板100具有複數個紅色、綠色及藍色濾光片23〇， 及分別對應於紅色、綠色及藍色濾光片230之複數個像素電 極190。其亦包括其上未形成彩色濾光片之白色像素區域。 較低面板100具有傳輸具相反極性之訊號的複數對閘極線 121及122，及作為切換元件之複數個mim二極體D1及D2。 較高面板200包括複數個資料電極線23〇，其沿像素電極 1 90形成電場用於驅動液晶分子且藉由使成對閘極線121及 122相交而界定像素區域。 自此，將詳細描述根據本發明之一實施例之液晶顯示器 的結構。 圖2係根據本發明之一實施例之液晶顯示器之布局圖。 參看圖2，&晶顯#器具有以陣形式排列之複數個紅 色彔色及I色像素R、G及B。像素行由相同顏色的像素 、且成舉例而5，紅色像素R、綠色像素G及藍色像素8沿 像素列循序且交替地㈣，但像素行僅包括紅色像素、綠 色像素及藍色像素中一種顏色的像素。意即，、红色像素、 綠色像素及藍色像素R、中每—顏色的像素形成條 狀。然而’紅色像素、綠色像素及藍色像素卜咖之排 列可具有各種修正形式。亦可包括白色像素。 在上述LCD中’―組紅色像素、綠色像素及藍色像素形 成-點，該點為影像之基本單元。每一像素之尺寸是相同 97146.doc -10- 200527054 的0 自此，將詳細描述根據本發明之一實施例之薄膜二極體 陣列面板100的結構。 圖3係沿圖2之線III-ΙΙΓ之液晶顯示器之剖視圖。 如圖2及圖3所示，由鉻（Cr)單層或Cr及鉻氧化物（cr〇2) 雙層形成之黑色矩陣220形成於絕緣基板11 〇上。黑色矩陣 220可由有機材料形成。當黑色矩陣220由有機材料製成 時，基板2 10接收之壓力減少。有機黑色矩陣適用於可撓性 顯示器。 黑色矩陣220被設置於MIM二極體及像素邊界下。 紅色、綠色及藍色濾光片230形成於黑色矩陣220上以形 成條紋。 由有機材料製成之内部絕緣層160形成於彩色濾光片23〇 上。該内部絕緣層160可由諸如氮化矽或二氧化矽之無機材 料製成。然而，其較佳用於使由有機材料製成之内部絕緣 層160平整。 由諸如銦錫氧化物（ITO)及銦鋅氧化物（IZO)之透明導體 製成之複數個像素電極190形成於内部絕緣層16〇上。每一 像素電極190藉由MIM二極體D1及D2電連接至以橫向方向 延伸之第一閘極線121及第二閘極線122。 對於反射型LCD而言，像素電極19〇可由諸如鋁（A1)及銀 (Ag)之具有良好光反射性之導體製成。 更詳言之，每一像素電極19〇形成於在内部絕緣層16〇上 之像素區域中。該像素電極19〇包括第一接觸部分191及第 97146.doc , 200527054 二接觸部分192。 用於傳輸掃描訊號之第一閘極線121及第二閘極線122分 別被設置於在内部絕緣層160上之像素區域的較高及較低 側。分別連接至第一閘極線121及第二閘極線122之第一輸 入電極123及第二輸入電極124彼此相對地延伸。第一輸入 電極123及第二輸入電極124分別鄰接至該像素電極190之 第一接觸部分191及第二接觸部分192,其間有一預定間隙。 為簡化製造過程，第一閘極線121及第二閘極線122較佳 由與像素電極190相同的材料製造。然而，當另一目的例如 減少電阻更重要時，第一閘極線121及第二閘極線122可由 與像素電極190不同之材料製造。在此狀況下，第一閘極線 121及第二閘極線122可由鋁（A1)、鉻（Cr)、鉈（丁 1)、鉬（Mo) 及其合金之一來製造。 通道絕緣層150形成於第一閘極線121及第二閘極線122 上。通道絕緣層150由氮化矽（siNx)製成。該通道絕緣層150 可局部形成於第一輸入電極123與第一接觸部分191及第二 輸入電極124與第二接觸部分I%上。 第一浮動電極141形成於通道絕緣層15〇上以與第一輸入 包極123及第一接觸部分191相交。第二浮動電極ι42形成於 通運絕緣層150上以與第二輸入電極124及第二接觸部分 192相交。 較高面板200包括絕緣基板21〇及形成於該絕緣基板21〇 上之複數個貢料電極線270。資料電極線270由諸如IT〇及 ΙΖ〇之透明導體製成。資料電極線270與像素電極190重疊， 97146.doc -12- 200527054 且液晶層3插入資料電極線27〇與像素電極19〇之間 之液晶電容器。 成 第一浮動電極⑷、第_輸人電極123、第_接觸部分％ 及插入其間之通道絕緣層15〇形成第— MIM二極體D1。第二 浮動電請、第二輸入電極124、第二接觸部192及插入： 間之通道絕緣層15〇形成第二MIM二極體D2。 由於通道絕緣層150之電麼電流特性的非線性，第—麵 二極體Di及第二MIM二極體D2僅當施加了超過通道絕緣 層150之臨界電麼的電遷時才允許對像素電極⑽充電。相 反，當未將訊號電壓施加至MIM二極體〇1及1)2時，由於 極體m1&M2之通道被_，充電電壓餘在形成於 像素電極190與資料電極線27〇之間的液晶電容器中。 田斤I is·之LCD具有上述結構時，即使背光設置於薄膜 一極體面板1〇〇下’背光之光也由於黑色矩陣之攔截而 不能到達通道絕緣層150。因此，觀二極體之截止電流 (l〇ff)不增加。 因為彩色濾光片230形成於與像素電極19〇相同之基板 上所以組裝杈尚面板2〇〇及較低面板丨〇〇之對準步驟係 合易的。另外，能減少具有冗餘用於覆蓋較高面板及較 低面板m之未對準部分的黑色矩陣22〇之寬度以增強lcd 之孔徑比。 自此，將苓看圖3描述根據本發明之一實施例之薄膜二極 體陣列面板的製造方法。

Cr單層、Cr與CrC〇2雙層及黑色有機薄膜之一沈積於絕緣 97146.doc -13 - 200527054 合上且經光蝕刻以形成黑色矩陣220。 —二色矩陣220由感光有機材料製造時，該黑色矩陣 可藉由曝光及顯影過程而形成。 瑟’塗布包括紅色素之光阻，使其在光下曝光，且經 ·、、、:來I成紅色濾光片23〇。可對分別包括綠色素及藍色素 之光阻執行相同過程以形成綠色及藍色濾光片。 沈積有機絕緣材料、氮切及二氧化碎之—以形成内部 絕緣層160。 諸如銦錫氧化物（ιΤ0)及銦辞氧化物（Iz〇)之透明傳導層 沈積於内部絕緣層16G上，且經光㈣以形成第—間極線 121與第二閘極線122及像素電極丨9〇。 當像素電極190由與第一閘極線121及第二閘極線122不 同之材料形成時，藉由獨立於第一閘極線121及第二閘極線 122之光蝕刻過程的光蝕刻過程而將該像素電極19〇圖案 化0 當製造用於反射型LCD之薄膜二極體陣列面板時，第一 閘極線121與第二閘極線122及像素電極19〇可由諸如鋁（ai) 或銀（Ag)之具有良好光反射性之導體形成。 氮化矽沈積於第一閘極線121與第二閘極線122及像素電 極190上以形成通道絕緣層150。通道絕緣層15〇可經光蝕刻 以形成設置於第一輸入電極123與第一接觸部分及第二 輸入電極12 4與弟一接觸部分19 2上之區域性通道絕緣層。 諸如Mo之金屬經沈積及光蝕刻而形成第一浮動電極14ι 及第二浮動電極142。 97146.doc -14- 200527054 自此，將描述本發明之另一實施例。 圖4係根據本發明之另一實施例之液晶顯示器之剖視圖。 將比較圖4之LCD與圖2及圖3之LCD，且僅對圖4之LCD 所特有的不同處加以描述。 圖4之LCD具有直接形成於沒有黑色矩陣之絕緣基板u〇 上的彩色濾光片230。 彩色濾、光片2 3 0在其鄰接部分彼此重疊。由於彩色濾、光片 230對光之吸收，幾乎沒有光傳輸穿過彩色濾光片23〇之重 璺區域。因此’彩色濾光片23〇之重疊區域起黑色矩陣之作 用。 圖4之LCD最特別處在於以彩色濾光片23〇之重疊區域替 代圖2及圖3之LCD的黑色矩陣220。 可藉由自圖2及圖3之薄膜二極體陣列面板之製造方法中 忽略黑色矩陣之形成步驟，且形成彩色濾光片23〇以使彼此 部分的重疊來製造圖4之薄膜二極體陣列面板。 當所製造之用於LCD之薄膜二極體面板具有圖4之結構 時’可忽略形成黑色矩陣之過程以簡化製造方法。 當所製造之LCD具有上述結構時，即使背光設置於薄膜 一極體面板100下，由於黑色矩陣22〇或彩色濾光片23〇之重 疊區域的攔截，背光之光不能到達通道絕緣層15Q。因此， MIM二極體之截止電流（1〇打)不增加。 由於形色濾光片230與像素電極19〇形成於相同基板1〇〇 上，能節省用於對準較高面板2〇〇及較低面板1〇〇之工作。 另外，此減少具有冗餘用於覆蓋較高面板2〇〇及較低面板 97146.doc -15 - 200527054 100之未對準部分的黑色矩陣220之寬度以增強LCD之孔徑 比。 雖然本文已參看隨附圖式描述了說明行實施例，但應瞭 解，本發明並不限制於該等精確實施例，且在不脫離本發 明之精神及範疇的狀況下，熟習此項技術之一者可實現各 種改變及修正。所有此等改變及修正將包括在由附加之申 凊專利範圍界定的本發明之範脅内。 【圖式簡單說明】 圖1係根據本發明之一實施例之液晶顯示器之透視圖； 圖2係根據本發明之一實施例之液晶顯示器之布局圖· 圖3係沿圖2之線m-πι，之液晶顯示器之剖視圖；及 圖4係根據本發明之另一實施例之液晶顯示器之剖視圖。 【主要元件符號說明】 。 3 液晶層 100 較低面板 110, 210 絕緣基板 121， 122 閘極線 123, 124 輸入電極 141， 142 浮動電極 150 通道絕緣層 160 内部絕緣層 190 像素電極 191, 192 接觸部分 200 較1¾面板 97146.doc -16- 200527054 220 黑色矩陣 230 彩色濾光片 270 貧料電極線 97146.doc -17-

Claims (1)

1. 200527054 十、申請專利範園： L 一種液晶顯示器，包含： 一絕緣基板； 形成於該絕緣基板上之複數個彩色濾光片； 形成於該等彩色濾光片上之複數個第一閘極線及第二 閘極線； 形成於該等彩色濾光片上之複數個像素電極； 形成於該等彩色濾光片上且連接該等第一閘極線與該 等像素電極之複數個第一 MIM二極體；及 形成於該等彩色濾光片上且連接該等第二閘極線及該 等像素電極之複數個第二MIM二極體。 2·如凊求項丨之液晶顯示器，進一步包含一形成於該絕緣基 板及該等彩色濾光片之間的黑色矩陣。 3 ·如明求項2之液晶顯示器，其中該黑色矩陣包括與該第一 MIM二極體及該第二MIM二極體重疊之至少一部分。 4·如明求項2之液晶顯示器，其中該黑色矩陣由一主要包括 一有機材料之材料製成。 5·如明求項1之液晶顯示器，其中該等彩色濾光片包括部分 也彼此重豐之紅色、綠色及藍色濾光片。 6·求項5之液晶顯示器，其中該等彩色濾光片之重疊區 ό亥第 二極體及該第二MIM二極體重疊之 至少一部分。 7· ^求項1之液晶顯示器，進-步包含-形成於該第-閘 / 一 3極線及該等像素電極之間的内部絕緣 97146.doc 200527054 8. 如請求項7之液晶顯示器，纟中該内部絕緣層由一有機絕 緣材料製成。 9. 如睛求項1之液晶 顯示器，其中該第一 MIM二極體包括一 連接至該第-閘減之第—輸人f極、—連接至該像素 電極之第一接觸部分、一形成於該第一輸入電極及該第 -接觸部分上之通道絕緣層，及―形成於該通道絕緣層 上且與該第-輸入電極及該第一接觸冑分相《之第—浮 動電極；及 該第二MIM二極體包括一連接至該第二閘極線之第二 輸^電極一連接至該像素電極之第二接觸部分、形成 於該第二輸入電極及該第二接觸部分上之該通道絕緣 層二及一形成於該通道絕緣層上且與該第二輸入電極及 该第二接觸部分相交之第二浮動電極。 10· 一種一液晶顯示器之製造方法，包含以下步驟： 在一絕緣基板上形成複數個彩色濾光片； 在忒4彩色渡光片上形成一内部絕緣層； 在該内部絕緣層上形成複數個第一間極線與第二閑極 線及像素電極； 在忒第一閘極線及該第二閘極線及該等像素電極上形 成一通道絕緣層；及 在該通道絕緣層上形成複數個第一浮動電極及第二浮 動電極。 一' 11 ·如凊求項10之液晶顯示器之製造方法，進一步包含在形 成該等彩色濾光片之該步驟前形成一黑色矩陣。 > 97146.doc