TW594345B - Liquid crystal display device with light shielding structure and method for forming the same - Google Patents

Description

594345 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種平面顯示器（flat panel display)，特別是有關於一種具有遮光結構（light shielding structure)之平面顯示器及其製造方法。 【先前技術】 液晶顯示器（liquid crystal display，LCD)是目 别最被廣泛使用的一種平面顯示器，其具有低消耗電功 率、薄型輕量以及低電壓驅動等特徵。一般而言，在液晶 …頁示器中’液晶層係夾在兩透明基板（例如玻璃基板）之 間’其中一透明基板其上方配置有驅動元件，例如薄膜電 晶體（thin film transistors，TFTs )。在液晶顯示器 的顯示區中，像素區（p ixe 1 area )的陣列係由水平延伸 的掃描線和垂直延伸的資料線所定義。每一像素區具有一 /專膜電晶體和一像素電極。 ^ 在這些彩色的液晶顯示器中，彩色濾光片基板係配合 著黑色矩陣（b 1 ac k ma t r i X )的配置，用以增加顯像品 質，例如影像的顯示對比。 黑色矩陣會遮蔽彩色濾光片每一顏色像素區之影像部 伤的周圍區域，以避免鄰近之紅（r )、綠（G )、藍（β )像素相互滲色，因此可以避免顏色的混雜。黑色矩陣通馨 常係用來改善彩色顯示器的對比，並用來增加顯示器的σ 質。 、口口 然而’當分別完成每一基板的製程後，進行組裝和對

594345 五、發明說明（2) 準 彩 色 濾 光 片 基 板 和 薄 膜 電 晶 體 基 板 時 9 上 基 板 ( 即 彩 色 滤 光 片 基 板 ) 和 下 基 板 ( 即 薄 膜 電 晶 體 基 板 ) 可 能 會 正 常 位 置 滑 動 〇 在 此 情 況 下 黑 色 矩 陣 將 無 法 有 效 降 低 漏 光 且 漏 光 會 發 生 在 像 素 電 極 的 邊 緣 上 方 無 法 受 到 有 效 控 制 的 液 晶 分 子 處 〇 5, 561，440號中提供一種具有遮光膜151和152的液晶顯示 為了解決漏光的問題，Masaaki等人於美國專利第 器，此遮光膜151和152與鄰近信號線l〇〇a和l〇〇b之像素電 #1=的周圍部份相重疊，如第！圖所示。黑色矩陣1〇8覆 蓋信號線100a和l00b、掃描線1〇la和1〇lb、儲存電容 106和電晶體1〇2，其中電晶體1〇2係由汲極電極ι〇2&、 極電：1〇2b、間極電極1〇2。和半導體層1〇2續構成。/ 而，厂光仍會沿著掃描線1 0 1 a和1 0 1 b發生，因而造成_ 一 器的對比率降低，u而仏成顯不 當困難的。_目此’要得到高清晰之液晶顯示器是相 【發明内容】 有鑑於此，太政 種能減少漏光 晶體基板上提 極的周緣配置 部份重疊。 ’係以掃描線 極板與像素電 的高清晰液c要目的係為提供-為了達到上對比顯像。 供遮光罩幕，每一 的，本卷明在薄膜電 ，且與掃描線和資料f罩幕係沿每-像素電 此外，為了在每二平打，並與像素電極 的-部份及其突出：J素區提供-電容器 ® #做為下電極板，且下電 〇632^6twf(Nl);AU9l223；Ainyptd

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上電極板和資料線係在同一層 ，且具 五、發明說明（3) 極部份重疊。另外 有相同的材質組成 本發明 方法，其方 和具有閘極 一方向。接 —基板 5 之 基板上之半 和汲極電極 垂直於第一 ’在資料線 一絕緣層。 連接至汲極 且設置於像 像素電極部 並提供一種具有遮光結構的 法大致如下所 電極之知描線 著形成第一絕 後在每一像素 導體層和第一 ’其中資料線 方向，且掃描 、源極電極、 然後，在像素 電極。其中， 素電極之邊緣 份重疊。 述。在 ，其中 緣層覆 區形成 絕緣層 係相互 線和資 汲極電 區域内 遮光罩 且平行 第一基 板上形成 線相互平 線、閘極 半導體層。繼 資料線、 第二方向 義出像素 ”掃描 蓋掃描 上形成 平行於 料線定 極和第 形成像素電極， 幕係配置於第一 於掃描線和資料 一絕緣層 %元罩 行於一 電極和 續在第 源極電 ，且大 上形成 並且分 基板上 線，並

為讓本發明之上诚 顯易懂，下文特c目的、特徵、和優點能更明 細說明如下。 車x佳實施例，旅配合所附圖式，作詳 【實施方式】 為了得到高清晰庚Μ 將伴隨圖式做詳 每-像素電極的；晶顯示15，因此本發明在沿著 細的說明 〜 遌、味配置遮光罩幕。以下

594345 五、發明說明（4) 第 乂本發_明之向清晰度的液晶顯示器的結構如所述 2圖係繪示本發明之呈有逆 … /、另^尤罩幕的液晶顯示器之上視 圖第3 A圖和第3 B圖係分別為第2圖的A - A和B - B切線的剖 面圖。此液晶顯示器包括彩色濾光片基板、薄膜電晶體基 板、以及夾置於其間之液晶層62。 就溥膜電晶體基板而言，每一像素區包括一電晶體， 例如薄膜電晶體（TFT ) 51、電容器53和像素電極6〇。此 電晶體51係配置在像素區的角》落，且由汲極電極512、源 極電極5 1 3、閘極電極5丨J和半導體層5丨4所 體層5 1 4較佳的是非曰石々“ h ^ . J 疋非日日矽（amorphous siliCon，a —si)層 或多晶矽（polysi licon，p — Si )層。 二或多條資料線56a和56b係沿著行方向（c〇lumn direction)延伸。資料線56a和56b係電性連接至薄膜電

晶體51的汲極電極512，藉此施加可以控制液晶产的 壓至資料線56a和56b。 X 二或多條掃描線5〇a和5〇b係沿著列方向（row iirection )延伸，藉此施加電壓以切換薄膜電晶體η 開和關。 電谷器5 3係依附著掃描線5 〇 a和5 〇 b，意即，每一電容 器53的下電極531係為掃描線50a和5 〇b的一部份。上電極谷 板532係與資料線5 6a和5 6b由同一層製造。 ” ° 遮光罩幕52係與掃描線5〇a和50b由同一層製造，且沪 著像素電極6 0的邊緣配置，但薄膜電晶體5丨的角落和電& 器53兩區域除外。遮光罩幕52係與像素電極6〇部份重聶=

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水平距離士，例如3微米（// m ) 和5 0 b係彼此相互分離。 遮光罩幕5 2和掃描線5 〇 a 材質例如是銦錫氧化物 其電性連接至源極電極5 ! 3 像素電極6 0是透明電極， (indium tin oxide，ITO )， 和電容器53的上電極板5 32。 就彩色濾光基板而言，黑色矩陣64通常配置在基板74 上，並覆蓋對應於掃描線50a和50b、資料線563和561)、閘 極電極511、源極電極513、汲極電極512和遮光罩幕52的 區域。此黑色矩陣64除了可以配置在彩色濾光基板外，還 可以配置在薄膜電晶體基板。在圖中係以前者為例。 透明共同電極72和彩色滤光片70亦配置在此基板74 上0 入射光線會被黑色矩陣64和遮光罩幕52所阻擋，藉此 降低漏光，並藉以得到具有高對比的彩色顯示器。 以下將詳述薄膜電晶體基板的製造方法。 ^如第3A圖和第3B圖所示，首先提供一透明基板48。接 著，在透明基板48上形成第一金屬層（M1 )，例如鋁、鋁 合金、或多層結構的Al/Mo或Ti/Al/Ti。在利用微影蝕刻 疋義完第一金屬層後，同時形成遮光罩幕52、含閘極電極 511和下電極板531的掃描線5〇a和5〇b。 在遮光罩幕52、掃描線5〇&和5〇1)以及透明基板48上形 成問極絕緣層54。如第2圖所示，在閘極絕緣層54上形成 和第二金屬層（Μ 2 ) 半導體層514 ’其中’半導體層514的材質可以是非晶矽或 多晶矽。接著，η -摻雜居r去命士、# _ X «㈡〜。、 594345 五、發明說明（6) 係依序形成在半導體層5丨4和閘極絕緣層54上。閘極絕緣 層54可以是氮化矽，第二金屬層可以是M〇或多層結構的

Mo/A 1 /Mo。利用微影蝕刻製程定義第二金屬層/n—摻雜層 ，以形成資料線5 6 a和5 6 b、源極電極5 1 3、汲極電極5 1 2和 上電極板532。 在資料線5 6 a和5 6 b、源極電極5 1 3、沒極電極5 1 2、上 電極板5 3 2和閘極絕緣層5 4上形成另一層絕緣層5 8。在絕 緣層58中形成開口 66和68，以分別暴露出源極電極513和 上電極板532。 接著，在絕緣層58上形成透明導電層，並填入開口 66 和68中。其中透明導電層的材質例如是銦錫氧化物（itq )。蝕刻此透明導電層，以形成像素電極6〇，且經由開口 66和68分別連接至源極電極513和上電極板532。 在形成薄膜電晶體基板後，後續進行且 陣64於其上的上基板74以及於兩A# ，、有”、、色矩 土低丨4 Μ汉y两基板間填入液晶層6 2等製 程。 如二m:本ΐ明提供的液晶顯示器可以降低漏光， 例如疋來自t上下基板自正常位置滑動所造成的漏光，且 可以得到有高對比率的彩色顯示器。 、 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然直 限定本發明，任何熟習此技藝者，在 ' ' .r ^ ^ . ^ 在不脫離本發明之精神 二ΓΠ:之更動與潤飾，因此本發明之保護 犯圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 0632-9006twf(Nl) ； AU91223 ； Amy.ptd 第10頁 594345 圖式簡單說明 第1圖係顯不習知之液晶顯不的上視圖。 第2圖係繪示本發明之具有遮光罩幕的液晶顯示之上 視圖。 第3A圖係繪示沿第2圖之A-A切線的剖面圖。 第3B圖係繪示沿第2圖之B-B切線的剖面圖。 【符號簡單說明】 151、152〜遮光膜； 100a、1 00b〜信號線； 1 5 4〜像素電極； 1 0 8〜黑色矩陣； 1 0 1 a、1 0 1 b〜掃描線； 1 0 6〜儲存電容線； 1 0 2〜電晶體； 1 0 2 a〜汲極電極； 1 0 2 b〜源極電極； 1 0 2 c〜閘極電極； 102d〜半導體層； 6 2〜液晶層； 5 1〜薄膜電晶體； 5 1 2〜汲極電極； 5 1 3〜源極電極；

O632-906twf(Nl) ； AU91223 ； Amy.ptd 第11頁 594345 圖式簡單說明 5 3〜電容器； 5 3 1〜下電極； 5 3 2〜上電極板； 5 0 a、5 0 b〜掃描線； 5 6 a、5 6 b〜資料線； 5 2〜遮光罩幕； 6 0〜像素電極； 6 4〜黑色矩陣； 山〜重疊的水平距離 7 0〜彩色濾光片； 72〜透明共同電極； 7 4〜基板； 4 8〜透明基板； 5 4〜閘極絕緣層； 5 8〜絕緣層； 6 6 、6 8 〜開口0

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Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 i:種具有遮光結構之平面 兮笛 和第二基板，其間具有-fU 4 U板包括至少1色遽光片和=置-液晶層， 上，、有複數閘極電極之複數掃描線配；用電極； 且相互平行於一第—方向. -置於S亥第一基板 ^有複數源極電極和汲極電極之 : 基板上，且相互平行於一第_ 數賢料線配置於該 第-:向’其中該些掃描線和資：：二差並t致垂直於該 複數像素電極配置於誃一 義出複數像素區； 像素區域内’並連接至對應的汲:I分別位於該些 複數個遮光罩幕配置於該第一美^，以及 μ些像素電極之邊緣且平行於該此^上，分別設置於沿 並與該些像素電極部份重、ϋ τ㊣線和該些資料線， 1色矩陣覆蓋該二… 電極、該些源極電極、兮此 7二貝料線、該些閘極 2.如申請專利範圍第i項所述 逆m。 顯示器，更包括· 有遮先結構之平面 贵托t复數下電極板’包含於該些掃描線中，且與該歧像夸 電極部份重疊；以及 、/ _像素 複數上電極板，分別對應於該些下電極板，且位於該 t下電極板和該些像素電極之間。 3 ·如申睛專利範圍第2項所述之具有遮光結構之平面 顯，器，其中每一像素電極連接炙對應的上電極板，以做 為母像素區之一電容器。

   594345 六、申請專利範圍 4·如申請專利範圍第1項 顯示器，#中該掃描線的材質攻:之具有遮光結構之平面 的Al/Mo或Ti/Ai/Ti。 、”、、、呂、紹合金、或多層結構 5·如申請專利範圍第1項 顯示器’其中該些遮光罩幕和斤34之具有遮光結構之平面 有相同的材質。 為些掃描線係在同層，且具 6·如申請專利範圍第1項所 顯示器，其中該s色M 、述之具有遮光結構之平面 7 -藉： = 係配置於該第二基板上。 U具有遮光結構之平面顯示器，包括： 複數知描線相互平行於一第一方向· 複數資料線相互平行於一-第一方向，中兮此篇P括弟—方向，並大致垂直於該 、-机八中以二知描線和資料線定義出複數像素區. :數電晶體設置於靠近該些掃描線和該些 線锊 的區域’且由該些掃描線和該些資料線所控制;、、友乂錯 像素電極分別位於該些像素區域内，且由 晶體所控制；以及 一電 —複數遮光罩幕，分別設置於沿每一像素電極之邊緣且 平打於該些掃描線和該些資料線，並與該些像素電極部 重疊。 σ 77 8 ·如申請專利範圍第7項所述之具有遮光結構之平面 顯示器，更包括： 複數下電極板，包含於該些掃描線中，且與該些像素 電極部份重疊；以及 、 複數上電極板，分別對應於該些下電極板，且位於該 0632-9006twf(Nl); AU91223 ； Amy.ptd 第14頁 594345 六、申請專利範圍 些下電極板和該些像素電極之間。 顯父如Π專利範圍第8項所述之具有遮光結構之平面 為2母一像素電極連接至對應的上電極板，二 為母像素區之一電容器。 从做 1〇·如申請專利範圍第7項 顯示器，其中嗜播；Μ # π 迩之/、有遮先、、、口構之平面 /、r 4田線的材質為 的八1/仏〇或1^"1/1^。 鋩σ金或夕層結構 U.如申請專利範圍第7項所述之且有遮光社 有相同的材Γ 先幕和該些掃描線係在同層，且具 括：12. —種具有遮光結構之平面顯示器的製造方法，包 提供一第一基板； 形成複數遮光 於該第一基板上， 形成一第一絕 該第一基板； 在每一像素區 在該第一基板 複數資料線、複數 料線係相互平行於 ，且δ亥些掃描線和 在該些資料線 一絕緣層上形成一 罩幕和具有複數閘極電極之複數掃描線 且該些掃描線相互平行於一第一方向· 緣層覆蓋該些掃描線、該些閘極電極和 形成一半導體層； 上之該半導體層和該第一絕緣層上形成 源極電極和複數汲極電極，其中該此資 一第二方向，且大致垂直於該第一方向 該些資料線定義出複數像素區； ° :該些源極電極、該些汲極電極和該第 弟一絕緣層；以及 第15頁 0632-9006twf(Nl) ； AU91223 ； Amy.ptd 594345 六、申請專利範圍 在該些像素區域肉招+ % & 至該些汲極電極；_ V 數像素電極，並且分別連接 其中，該些遮光罩幕係配 於該些像素電極 ^ ^ 基板上，且設置 線，Jt盥^此# ί邊、味且平行於該些掃描線和該歧資料 綠亚與该些像素電極部份重疊。 一貝枓 1 3 ·如申凊專利範圍第丨2 面顯示器的製造方法，更包括：Ά、有遮先結構之平 在形成該些掃描線和該些遮光罩幕時，同時形 以$極板，其中該些下電極板與該些像素電極部份重疊； 、 在开》成该些資料時，同時形成對應於該些下電極杯 複數上電極板。 1 一4 ·如申請專利範圍第丨3項所述之具有遮光結構之平 面顯示器的製造方法，其中每一像素電極係連接至對應的 上電極板。 、 1 5 ·如申請專利範圍第丨2項所述之具有遮光結構之平 面顯示器的製造方法，其中該些掃描線的材質為鋁、銘合 金、或多層結構的Al/Mo或Ti/AVTi。 1 6 ·如申請專利範圍第1 2項所述之具有遮光結構之平 面顯示器的製造方法，更包括： 提供一第二基板； 在該第二基板上形成一黑色矩陣，覆蓋對應於該些掃 描線、該些資料線、該些閘極電極、該些源極和汲極電 極、以及該些遮光罩幕之區域；

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