TWI293398B - Active matrix substrate,display device,and image sensing device - Google Patents
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Description
1293398 A7
發明背景 本發明係、關於主動㉟陣基#，以及以相同方式製成之平 板顯不裝置與影像感測裝置。 如眾所週知，液晶顯示裝置之兩基材間納有液晶分子， 其上形成電極，施加於兩基板上之電極的電信號可使來自 背光t光線穿透率改變，藉此資料得以顯示。與陰極射線 管顯示裝置相較，該液晶顯示裝置輕薄、省電，並可將此 類裝置安裝在個人桌上型電腦資訊終端裝備及遊戲機上。 隨著對高精度及高畫質要求之與曰俱增，一種流行的液 晶顯示裝置爲主動矩陣型液晶顯示裝置，其具主動元件， 諸如薄膜電晶體（以下以TFT稱之）。在主動矩陣型液晶顯 示裝置的領域中’素有諸多對增加像素孔徑比之努力。此 係因孔徑比之增加，可改善來自背光之入射光穿透率，俾 在降低功率損耗的情況下，可獲致相同的照度，並在功率 損耗不變的情況下，可獲致較高的照度。 就如何增加主動矩陣型液晶顯示裝置之孔徑比而言，實 已有人提出過，例如在屬於本發明之一申請人之日本專利 2933879號之液晶顯示裝置中，有一像素電極延伸遍布於 一孔徑部分。該等像素之一係以矩陣型式形成於一基板 上，示如圖7與8。圖7係一主動矩陣基材平面圖，而圖 8則爲截自圖7線段8-8之橫剖圖。 液晶顯示裝置之主動矩陣基材的主要配置如後。在一可 透光基材21上，設有一充做切換元件之TFT Η ; —用以 控制TFT 14之閘極信號線12 ; —與TFT 14相連，並與閘 -4- 尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) "^ 1293398 A7 * ______ _— B7 五、發明説明（2 ) 極信號線12正交之源極信號線13 ; —形成於TFT 14、閘 極信號線12與源極信號線13上之内層絕緣膜28 ;以及 經一貫穿内層絕緣膜28之接觸孔16，與TFT 14相連之像 素電極11。 该液晶顯示裝置之主動矩陣基材的製造方法如後。首 先，在可透光基材21上形成一閘極信號線12與一電容線 17 ，並形成至少可將該等線12與17覆蓋之閘極絕緣膜 23。之後在形成TFT 14處，產生一半導體層24 ;視需要 產生一通道保護層25 ;並產生一源極電極26a及没極電 極26b。然後形成源極信號線13與源極電極26a之連結， 並將一連結電極15與没極電極26b相連，之後形成覆蓋 整個基材表面之内層絕緣膜28 。再者，爲建立在内層絕 緣膜28形成之像素電極11與連結電極15間之接觸，在 内層絕緣膜28中設有一接觸孔16。如此即形成該液晶顯 示裝置。須注意如圖8所示，部分連結電極Η及源極信 號線13，係由可穿透性傳導線27a及金屬線27b製成之薄 板所構成。 像素電極11 ，係以下列步驟形成。首先形成内層絕緣 膜28及接觸孔16，之後以濺鍍技術或類似方法形成一可 穿透傳導膜，如ITO (銦錫氧化物）膜。在該可穿透傳導 膜上，以旋轉披覆法施加正型抗蚀刻劑。接下來，在執行 閘極信號線12與源極信號線13對準時，以諸如步階器之 曝光裝置設置一曝光罩，並自上方曝光。再來依曝光圖樣 蚀刻可穿透傳導膜後，即可完成像素電極u。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐y -- 1293398 A7 ' B7 五、發明説明（3 ) 在另一方面，在專利公開申請案HEI 10-20321中。有本 發明申請人所揭示之方法，其中藉由濺鍍技術之ITO並未 用以產生像素電極，但ΠΌ材質使得以披覆法形成的膜， 係用來增厚在接觸孔16處之像素電極11 ，俾可藉由平坦 化技術消弭摩擦誤差及顯示誤差。然而，縱使以披覆法形 成充做像素電極11之ITO膜有所不同，此法與上述製造 方法，在利用光平板印刷及蚀刻技術於ITO膜之圖樣化製 程的觀點上並無相異之處。 將可瞭解上述具形成於内層絕緣膜上之像素電極的主動 矩陣基材，不僅只適用於平板顯示裝置，如液晶顯示裝 置；亦適用於平板影像感測裝置，例如由Denny L. Lee等 人所揭示之 nA New Digital Detector for Projection Radiography” Proc. SPIE，Vol· 2432, PP· 237-249。 然而，上述之習知主動矩陣基材存在下列問題。 i) 以上述方法在整個基材表面製成IT0膜後，需要一系 列的步驟來產生像素電極11 ，該等步驟包括光阻之施 用、光罩曝光及光阻顯影、蚀刻IT0膜、移除光阻，造就 像素電極11之冗長製程。 ii) 在圖樣化IT0膜的製程中，當施於ITO膜之光阻經罩 曝光後，在·基材内之曝光精度（光阻圖樣精確度）之發散， 會導致在像素電極11與閘極信號線12之疊置部分，或在 像素電極11與汲極信號線13之疊置部分，產生相對應之 寄生電容擴散。寄生電容之擴散會對顯示裝置之顯示均勻 度有所影響。光阻一經曝光，尤其以步階曝光裝置爲之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1293398 ---——-- 五、發明説明（4 :::Γ—步階器之射出，均可看出寄生電容之些微變 ’今易產生每一射出之不規則顯示。 叫在圖樣化！Τ0膜的製程中，當在ιτ〇膜上施加正型 光阻經光罩曝㈣，外來物質如附著於基材或罩上的灰 麈’均會阻礙其附著區域之光阻無法曝光，致使其附著區 域殘留非所需之光阻圖樣。如非所需之光阻圖樣係存在於 相鄰像素電極間之清淨部分，則該部分之ιτ〇膜不會被蚀 刻掉，並殘留至㈣步驟之後，可能造成像素電極間之電 性連結，導致漏電。 發明概要 依據上述’本發明之目的係在提供—主動矩陣基材，藉 由像素電極材質的改變，可縮減像素電極的製程，藉由自 我對準改善曝光精度，並可避免像素電極間的漏電^題， 以及提供以相同方式製成之平板顯示裝置與影像感測裝 置0 爲達成上述目的，本發明之主動矩陣基材包括： 以矩陣型式配置之切換元件； ^ 用以控制該切換元件之閘極信號線； 與邊切換元件相連之源極彳㊂號線，係與該閘極信號線正 交； 形成於切換元件、閘極信號線與源極信號線上之内層絕 緣膜；以及 装 訂
線 在該内層絕緣膜上形成之像素電極11 ，透過貫穿内芦 絕緣膜之接觸孔，與切換元件相連，其中
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遠像素電極係由感光傳導材質製得。 以上配置之主動矩陣基材、像素電極係由感光傳導材質 製得，俾在圖樣化像素電極製程之蝕刻步驟中，無需使用 光阻。亦即可由簡單的方法製得像素電極，包括在基材上 施加具感光性之傳導材質，以及執行曝光與顯影。因此， 可縮減像素電極之製程。此外，無須眞空模成型裝置如濺 艘器及用在ITO之蚀刻單元，可降低裝備投資成本、減少 所需置放裝置空間，並可提升工作效率。進一步來説，在 此王動矩陣基材中，像素電極係形成於内層絕緣膜之上， 其係形成於切換元件、閘極信號線，以及源極信號線之 上，俾使像素電極可在主動矩陣基材之最終製程中形成。 因此，像素電極的材質不會影響到其它部分的膜成型製 程，故對像素電極材質的選擇性較多。例如，可廣泛採用 具有機與無機物性之材質，諸如内含有機成分（有機樹脂） 之披覆型傳導材質。 在一具體實施例中，感光傳導材質可透光。 在此情形下，像素電極可透光，俾依此具體實施例之主 動矩陣基材，可做爲傳輸型顯示裝置之主動矩陣基材。 在一具體實施例中，感光傳導材質具負型感光性。 在此實例中，利用在基材上形成之閘極信號線及源極信 號線做爲曝光罩，並自基材背側執行曝光，俾在無實際對 準下，得以在前側形成爲像素電極與類似物所放置之膜的 自行對準圖樣。結果，可均句化在整個像素區上，因像素 私極與閘極仏唬線之疊置部分，或像素電極與汲極信號線 -8 - t紙張尺度國S家料x297公爱)--_---_. 1293398
之疊置部分’所產生之寄生電容擴散，藉此顯示裝置之均 勻度可獲得改善n施加於各信號線上之感光傳導材 質不會曝光除非在這些信號線上有缺陷(如開孔)存在。 據^述可知’與習知正型光阻之罩曝光狀況相異，在曝光 製程中’不會因灰塵的存在，而在像素電極間的空隙產生 傳導膜n因此，像素電極間的短路現象即不復發 生’可確保像素電極間的絕緣。 、在一具體實施财，感光傳導材質係由感光樹脂及散置 於感光樹脂之傳導微粒製得。 在此實例中，易於形成感光傳導材質。另_優點爲感光 樹脂決定之圖樣化條件，諸如可分別最佳化預烘溫度與曝 光’以及傳導微粒決定之傳導率。 利用銦錫氧化物、銻錫氧化物或鋅氧化物做爲傳導微 粒，可使像素電極具所需求之穿透性及電性。 感光傳導材質可含彩色劑，如色h此舉可使像素電極 具另-功能’可做爲彩色顯示之彩色遽波S。習知用來形 成適用於具彩色顯示之顯示裝置的主動矩陣基材中，在像 素％極製程义外’另需額外的彩色濾波器形成製程。然 而，在本發明之主動矩陣基材實例中，無需彩色遽波器： 成製程。 在已採用的方法中，供彩色顯示之用之彩色遽波器形成 於與王動料基材相對之相對基材側* ’再將A主動矩陣 基材與相對基材固接在一起。然而在此方法中，如在將兩 基材固接的過程中有偏移產生’尤其是在主動矩陣基材與 -9- 1293398 A7 B7
五、發明説明（7 相對基材係自經熱或濕氣收縮之材質（如塑膠）製得處有偏 移的狀況下，則該等基材之固接精度下降，並造成大致上 的像素孔徑比降低。像素孔徑比之降低隨像素尺寸之縮減 而益增，亦即主動矩陣基材的技巧難度變得更高，或主動 矩陣基材面積更大。 相對於此，所形成之像素電極，其所具感光傳導材質之 内含如色素之彩色劑，使得像素電極亦具彩色濾波器功 能。此舉可免除類似在前述技藝中，需在相對基材側形成 彩色濾波器之需求。因此，即使在將兩基材固接的過程 中，在兩基材間有偏移產生，也不會使像素孔徑比降低。 在本發明中，亦具利用任一上述配置之主動矩陣基材， 所設置之平板顯示裝置及影像感測裝置。此平板顯示裝置 及影像感測裝置亦具上述功能及效益。 圖示之簡單説明 自下列詳細敘述及隨附之圖示將可對本發明有更充分的 瞭解，然而其僅供做闡釋之用，本發明並非以之爲限，其 中： ’、 圖1所示爲依本發明之一具體實施例中，在主動矩陣基 材上的一個像素之平面圖； 圖2所示爲截自圖1線段2-2之橫剖圖； 圖3A、3B與3C所示爲圖i與圖2所示之像素電極製 程概略圖； 圖4所示爲依本發明之另一具體實施例中，主動矩陣 材之橫剖圖； -10-
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圖5 A與5B分別爲液晶顯示裝置之概略透視圖及電路 圖’做爲依本發明之平板顯示裝置示例； 圖6所不爲依本發明之平板影像感測裝置之一示例之配 置之概略透視圖； 圖7所tf爲在習知主動矩陣基材上之一像素平面圖； 圖8所示爲截自圖7線段8_8之橫剖圖；以及 圖9所示爲不具内層絕緣層之習知主動矩陣基材橫剖面 圖0 較佳具體實施例之詳細敘述 以下即將參閱附圖，對本發明之具體實施例做詳細敘 述〇 圖1所示爲自以矩陣型式配置於主動矩陣基材之像素群 中擷取之一像素平面圖，做爲本發明之一示例，圖2所示 爲截自圖1線段2-2之橫剖圖。除了像素電極之製造法及 材質相異外，主動矩陣基材與示於圖7與8之先前技藝中 的配置相同，故類似組件即以類似參考代號示之。 主動矩陣基材之組成份如下：沿平面圖所示之矩形下側 置放於可透光基材21上，並可將信號送至TFT 14閘極之 閘極信號線12 ;置放於可透光基材21上，並橫跨平面圖 之矩形中央的電容線17 ’·用以覆蓋線μ與17 ，以及可 透光基材21之閘極絕緣膜23 ，· TFTs 14係充做切換元 件’置放於閘極絕緣膜23上，並位於平面圖之矩形的左 下角；沿平面圖所示之矩形左側置放於閘極絕緣膜23 上’並可將資料信號送至TFT 14源極之源極信號線13 ; -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X297公釐) 1293398 A7 B7 五、發明説明（9 ) 用以覆蓋上述部件之内層絕緣膜28 ;以及稍後即將敘述 之像素電極1 ，其經由貫穿内層絕緣膜28及連結電極15 之接觸孔16.與TFT 14相連。 TFT 14係由非晶系矽製得之半導體層24所建構，經閘 極絕緣膜23形成於閘極信號線12上，以及由n+型非晶系 矽製得之源極電極26a及汲極電極26b，形成於半導體層 24兩側之上，其間並具通道保護層25。源極信號線13及 部分連結電極15係以可透光傳導線27a與金屬線27b之薄 片構成。内層絕緣膜28係由無機絕緣體，如Si02與SiNx 製得，或是由有機絕緣體，如丙烯酸樹脂與聚硫亞氨樹脂 製得。 本發明之像素電極1特徵爲其係於内層絕緣膜28上施 加感光可穿透性樹脂形成，該樹脂係如負丙晞酸聚合樹 脂，内含重量百分比爲50至90之微粒（微粒尺寸爲0.001 至0.05微米），該微粒係由銦錫氧化物（ITO)、銻錫氧化物 (ΑΤΟ)，或氧化鋅（ZnO)製得，做爲感光傳導材質。據上 述，與圖8所示先前技藝像素電極11相異，並未在貫穿 内層絕緣膜28之部分接觸孔16内產生凸透鏡，俾藉由填 充接觸孔16，使得像素電極1具近乎平坦表面。 以上組態之主動矩陣基材係以下列方法製造。 首先，在可透光基材21上形成閘極信號線12與電容線 17 ，並形成至少覆蓋線12與17之閘極絕緣膜23 。之 後，在用以形成TFT 14處形成半導體層24、視需要而定 之通道保護層25、源極電極26a，以及汲極電極26b。接 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1293398 A7 B7 五、發明説明（l〇 ) 下來形成與源極電極26a相連之源極信號線13 ，以及與 汲極電極26b相連之連結電極15 ，之後形成覆蓋整個可 透光基材21表面之内層絕緣膜28。再來，爲建立在内層 絕緣膜28上形成之像素電極1與連接電極15間之接觸， 在内層絕緣膜28内設有一接觸孔16。至此之製程與圖7 與8所示之先前技藝完全相同。 再者，由於以可穿透性傳導膜充做像素電極i ，以旋轉 披覆法在整個基材表面均勻施加披覆型感光可穿透性傳導 材質（例如：由可穿透感光樹脂與散佈於可穿透感光樹脂 内之極精細ITO或ΑΤΟ微粒製得之材質，或是由可穿透 感光樹脂與散佈於可穿透感光樹脂内之極精細Ζη〇微粒製 得之材質，如曰本專利公開發行案ΗΕΙ 1〇_255556所揭）， 並在80 °C至100 ◊(：下烘乾5至15分鐘。 鐘，藉此執行像素電極、之圖樣形成， 材0 接下來將感光可穿透傳導膜罩曝光，並利用以四甲基氫 氧化氨（TMAH)爲主之有機鹼性顯影溶液顯影，俾獲所期 形狀。再來將該膜在200。(：至25〇 r下烘乾15至分 並完成主動矩陣基 在以此製造之主動矩陣基材中，像素電極工
置如濺鍍系統，以及蝕刻 -13 - 1293398 五、發明説明（u 單元即無所需，可降低裝備投資、減低置放裝置所需空 間’並可增加工作效率。 另外在王動矩陣基材中，像素電極丨係形成於内層絕緣 膜28上，内層絕緣膜28又係形成於閘極信號線12、源 極信號線13與TFT14之上，俾使像素電極i在主動矩陣 基材的最末段製程中始形成。結果，像素電極材質即不致 =其匕邵件4製膜製程造成影響，俾在對像素電極材質的 .選擇上有更大的空間。例如：可廣爲使用上述日本專利公 開發行案HEI 10-255556所揭示之含有機成分（樹脂成分）之 披覆型可穿透傳導材質。 圖9所示爲不具内層絕緣膜28之習知主動矩陣基材橫 d圖圖9的存在係爲凸顯圖1與2所示之配置，其中配 置於像素電極1下方之内層絕緣膜28 ，基本上係一披覆 型可穿透性傳導材質。 在圖9之主動矩陣基材中，在形成像素電極u後，形 成由如2或siNx製得之絕緣披覆29，以避免源極信號線 13與TFT 14之曝光。此絕緣披覆29正常係在3〇〇 t或更 高的溫度下，以電漿化學蒸鍍沉積（CVD)法形成。結果， 如依本發明利用内含有機成分（樹脂成分）之披覆型可穿透 傳導材質做爲像素電極U的材質，由於其係先於絕緣披 覆29被製成薄片，在絕緣披覆29的形成製程中，該可穿 透傳導材質將會變質。 因此’爲依本發明利用内含有機成分（樹脂成分）之披覆 土可牙透性傳導材質做爲像素電極，須在主動矩陣基材中 本纸張尺度適财® ®家標準(CNS) A4規格(⑽X 297公 14· 1293398 A7 ___B7 五、發明説明（I2 ) ~~ 配置内層絕緣膜28於像素電極1下方，示如圖1與2。 將可瞭解本發明利用披覆型可穿透傳導材質做爲像素電 極之材質，不限於如上述具體實施例中之可穿透感光樹脂 及散佈於其間之極精細ITO、ΑΤΟ或Zn0微粒。然而， 利用此類材質可促進ITO、ΑΤΟ或ZnO之感性性，並導 致感光樹脂限定之圖樣化條件的優點，諸如可分別最佳化 預烘溫度與曝光度，以及可穿透傳導微粒之傳導率。此 外’利用ITO、ΑΤΟ或ZnO做爲可穿透傳導極精細微粒 的優點在於，可促進透明度（可見光穿透率：90%或更 高），以及像素電極所需電性（面電阻値：1Ε5Ω/□或更低） 之達成。 亦將瞭解到可穿透性傳導材質並不僅限於披覆型可穿透 性傳導材質，亦可採用薄片型乾膜材質。 圖3Α至3C所示爲圖1與2所示之像素電極1的製程概 略圖。該像素電極1之製程如下。須注意在圖3A至3C中 有些層並未示出，以簡化圖示。 首先’如圖3A所示，在形成於可透光基材21上之内層 •絕緣膜28表面上，施加負型感光可穿透性傳導材質2 ， 其中一露出部分係留做圖樣化之用。 再者，如圖3B所示，將可透光基材21背側暴露於紫外 線R中。此係一關鍵點，在可透光基材21上形成金屬化 閘極信號線12與源極信號線13 (未示於圖3 ，但將代號 12變爲13即表具源極信號線之狀態）做爲曝光罩，俾使紫 外線不致射至閘極信號線12所放置之位置部分。如有部 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝 訂
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五、發明説明（l3 ) 分感光可穿透性傳導材質2因位於TFT 14或電容線17上 方’而典法曝光於來自可透光基材21背側之射線下，習 知係曝光於來自可透光基材21前側以及背側之射線。 曝光後之微影製程即可執行像素電極1之圖樣化，示如 圖3C。在圖3B所示曝光步驟中，背側曝光之執行，係以 信號線12、13爲罩，俾移除恰在信號線12與13上方之 感光可穿透性傳導材質的未曝光的部分，藉此形成具信號 線12與13上方移除部分爲邊界之像素電極1圖樣。 具負型感光可穿透性傳導材質之背侧曝光有下列優點。 利用在可透光基材21上形成之閘極信號線12與源極信 =線13做爲曝光罩，自基材21背側執行曝光，致能在無 實際對準的狀況下’自行對準圖樣形成矩形像素電極^。 結果，在像素電極！與閘極信號線12或汲極信號線13之 疊置部分W (示如圖3C)產生之擴散寄生電容cw，可在 整個像素區域均句化。結果，如將本發明之主動矩陣基材 施加於平板顯示裝置上，在所有的像素群中，經寄生電容 Cw之像素電# 10"位波動較平穩，▼改善顯示均勻 度此外，如將王動矩陣基材施加於平板顯示裝置上，在 所有的像素群中，具寄生電容Cw之像素電極i的電位波 動較平穩，可改善影像均勻度。 此外，由於係由基材21背側執行曝光，施加於各信號 線上之感光可穿透性傳導材質2不會曝光，除非在信號線 上有如開孔之類的缺陷存在。據上述，與習知以正型光阻 做爲《光的事例相異’在曝光製程中’不會產生傳導膜 -16 - l293398 A7
之未曝光部分殘留’造成像素電㈣殘餘粉末的存在。因 此，像素電極間之短路即無由產生，可確保像 絶緣。 . -般而言，在將幼矩陣基材施加於液晶顯示裝置的實 例中，在像素電極ί邊緣週遭的液晶分子方位會被打亂。、 據上述’爲蓋住被打亂的方位’以將像素電極i邊緣疊置 於間極信號線12或源極信號線13上較佳。在該實例中， 如像素係由背側曝光形成’將曝光條件設^爲過度曝光模 式，使能隨意調整像素電極！與閘極信號線12或源極信 號線13之疊置部分寬度w範園在〇至2微米，是 點〇 爲解決前述技藝中的問題0、u)與出)，上述示範性呈 體實施例採用負型感光傳導材質做爲像素電極。但如僅爲 解決問題1)，採用正型感光傳導材質即可。 再者，在將王動矩陣基材施加於顯示裝置的實例中，下 列配置使得主動矩陣基材之像素電極可充作彩色濾波器。 圖4所示爲依本發明之另—具體實施例中，主動矩陣基 材之橫剖圖。其基本組態與圖2所示組態，除了以具彩色 遽波器功能之彩色像素電極3()取代像素電極i外均同。 採用披I型感光彩色傳導材質做爲彩色像素電極3〇之 ，色傳導層。更特別的是，採用之材質係由可穿透性感光 樹脂、傳導性極精細微粒’如IT0、AT0或Zn0，以及 由無機或有機材質组成之彩色劑(例如：微粒尺寸爲10奈 米或更小<色素）製得。可穿透性感光樹脂、傳導性極精 -17- 1293398 A7
田微粒與彩色劑係以適當比 田 合散開。與上述像素電極】實例中_重！比冑咖）混 該彩色像素電極3G均相同，以旋轉披覆法將 至100°c下將其Θ _ 〇 ;正個基材表面。再來在80 下知基材烘乾5至15 製程。如此即可来成推主 刀鐘，並經罩曝光與顯影 料取冲名本瓜 < 圖樣0應 >王意可以染 村取代色素做爲彩色劑。 做爲像素電極30内含之色素，製 ^ ^ I備有二種色素；紅（尺） 巴常綠（G)色素與藍（B)色紊 對應於各像素，將上述光 印刷術製程重複三次，即製 ^ 表传KClB衫色像素電極30。 彩色像素電極30且έ、、虐、rt w、 八如杉色濾波咨之附加功能，俾產生 可應用於可彩色顯示之顧千 身、 Μ丁<顯717裝置<王動矩陣基材，先前需 將彩色濾波器形成製程與像素電極製程分開，現已 需。 …、 再者，在主動矩陣基材及相對基材固接在一起製造顯示 裝置的實例中，像素電㉟30具彩色濾波器之附加功能， 無須在相對側形成彩色濾波器。結果，如在基材間產生偏 移’在固接該等基材的過程中像素孔徑比將不會下降。 圖5Α與5Β分別爲液晶顯示裝置之概略透視圖及電路 圖，做爲依本發明之平板顯示裝置示例。該液晶顯示裝置 之配置爲將液晶（未圖示y限於主動矩陣基材4〇與一相對 基材50間，做爲顯示媒介。在圖5中示有主動矩陣基材 40之玻璃基材41、做爲切換元件之TFT 42、以與像素電 極1相同材質形成之像素電極43、閘極信號線44、源極 信號線45 、方位膜46 ，以及偏振器47 。再者，圖中尚 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1293398 A7 B7 五、發明説明（16 ) 有相對基材50之玻璃基材51、彩色濾波器52、方位膜 53、自ΠΌ製得之相對電極54，以及偏振器55。在此示 例中，像素電極43材質内不含彩色劑，故彩色濾波器52 係設於相對基材50側。然而，如採用諸如像素電極30之 含彩色劑像素電極，該像素電極即具彩色濾波器功能，故 無須將彩色濾波器52設於相對基材50側。 將可瞭解本發明之主動矩陣基材不只可應用在液晶顯示 裝置，還可應用主動矩陣基材於各式平板顯示裝置（例 如：EL顯示裝置、電泳顯示裝置等）。 圖6所示爲利用本發明之主動矩陣基材之平板影像感測 裝置之一示例之X射線（或光）影像感測裝置組態圖。在該 主動矩陣基材60上形成光介電膜71，其可響應於X射線 (或光）產生電荷。可利用主動矩陣基材60讀取X射線（或 光）上的資訊。在圖6中示有在主動矩陣基材60側之玻璃 基材61、做爲切換元件之TFT 62、以與像素電極1相同 材質形成之像素電極63 、閘極信號線64 、源極信號線 65、電荷儲存電容66，以及與源極信號線65相連之放大 器67 。圖中亦示有形成於光介電膜71上之較上電極 72，以及與較上電極72相連之高壓電源供應器73。 應注意在此實例中，將主動矩陣基材施加於非可穿透型 顯示裝置（例如··自行發光型及反射型顯示裝置）或影像感 測裝置處，則主動矩陣基材之像素電極無須具穿透性。據 上述，雖然各上述具體實施例之實例示範均以感光樹脂中 的分散可穿透性傳導微粒形成像素電極，本發明並不以該 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1293398 A7 B7 五、發明説明（17 等具體實施例所揭爲限。視用途而定，像素電極可以在感 光樹脂中之分散非穿透性傳導微粒（例如：金屬微粒及碳 色素）形成，.或由傳導樹脂如具感光性之聚乙炔製得之感 光傳導材質製得。 自以上敘述可清楚得知，本發明之主動矩陣基材所具像 素電極係由感光傳導材質製得，故可利用將感光傳導材質 她於基材上，並執行罩曝光及顯影之簡單步驟來圖樣化像 素電極，無須具有光阻之蚀刻步驟。因此，可縮短像素電 極i製私，且無須眞空膜成型裝置如濺鍍器以及用於玎〇 之独刻單元，致能降低設備投資、減少所需裝置空間，並 可增加工作效率。另外在此主動矩陣基材中，像素電極係 形成於内層絕緣膜上，而内層絕緣膜係形成於切換元件、 閘極信號線與源極信號線之上，故像素電極係於主動矩陣 基材之末段製程中形成。結果’像素電極材質對其他部件 之膜成型製程即無影響，在包含内含有機成分(樹脂成分) 足披覆型材質之像素電極的材質選擇空間較大。 在-具體實施例中之主動矩陣基材，因感光傳導材質丑 可穿透性’恰可做爲可穿透型顯示裝置之主動矩陣基材:、 依—具體實施例之主動矩陣基材，感光傳導材質且自刑 =性1.此’利用在基材上形成之_信號線與源極信 做爲曝光罩…基材背側執行曝光，俾在無實際對 :下，得以在前側形成爲像素電極與類似物所放置之膜的 /丁對準圖樣。結果，可均勾化在整個像素區上，因像素 %極與閉極信號線之疊置部分’或像素電接與沒師號線 I_ -20- 本紙張尺度國家標準(CNS) M規格(2l0 χ 297公g 1293398 A7 _______ B7 五、發明説明（18 ) ---- 1瑩置邵分，所產生足寄生電容擴散，藉此顯示裝置之均 勻度可獲得改善。此外，施加於各信號線上之感光傳導材 質不會曝光.，除非在這些信號線上有缺陷（如開孔）存在。 據上述可知，與習知正型光阻之料光狀況相異，在曝光 製程中，不會因殘留粉末之存在，而在像素電極間的空隙 產生傳導膜之殘留。因此，像素電極間的短路現象即不復 發生，可確保像素電極間的絕緣。 依一具體實施例，感光傳導材質係由感光樹脂及散置於 感光樹脂之傳導微粒製得。在此實例中，易於形成感光傳 導材質。另一優點爲感光樹脂決定之圖樣化條件，諸如可 分別最佳化預烘溫度與曝光，以及傳導微粒決定之傳導 率0 在一具體實施例，利用銦錫氧化物、銻鍚氧化物或鋅氧 化物做爲傳導微粒，可具像素電極所需求之穿透性及電 性。 依一具體實施例之主動矩陣基材中，感光傳導材質可含 彩色劑，使得像素電極具有用以彩色顯示之彩色滤波器功 能β此舉可消除須另外製造彩色濾波器的需要。此外，具 彩色濾波器功能之像素電極可消弭彩色濾波器係分開製造 時（尤其是製於相對基材上時），可能在像素電極與彩色濾 波器間產生的偏差問題。結果，可避免因像素電極與彩色 遽波器間的偏差’造成像素孔徑比下降的問題。 依一具體實施例，設有平板顯示及影像感測裝置，因爲 利用主動矩陣基材，故具有上述功能及效應。
1293398 A7 B7 五、發明説明（I9 ) 本發明經此敘述，即可彰顯可以諸多方式變化之。此類 變化並非指係偏離本發明之精神與範疇，並且所有此類修 改對熟悉此技藝者均可一目了然，係欲納於下列申請專利 範圍之範脅内。 圖示代號 1 ： 像素電極 12 :閘極信號線 13 :源極信號線 14 :薄膜電晶體（TFT) 15 :連結電極 16 :接觸孔 17 :電容線 21 ••可透光基材 23 :閘極絕緣膜 24 :半導體層 25 :通道保護層 26a :源極電極 26b :汲極電極 27a :可透光傳導線 27b :金屬線 28 :内層絕緣膜 30 :彩色像素電極 40 :主動矩陣基材 41 :玻璃基材 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1293398 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 42 TFT 43 :像素電極 44 :閘極信號線 一 45 :源極信號線 46 :方位膜 47 :偏振器 50 :相對基材 51 :玻璃基材 52 :彩色濾、波器 53 :方位膜 54 :相對電極 55 :偏振器 60 :主動矩陣基材 61 :玻璃基材 64 :閘極信號線 65 :源極信號線 71 :光介電膜 72 :較上電極 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210x 297公釐)
Claims (1)
- 穷衫>Βι I29^^d19G號專利申請案中文申凊專利範圍替換本(93年7月) 六、申請專利範圍 ι· 一種主動矩陣基材，包括： 以矩陣形式配置之切換元件； 用以控制該等切換元件之閘極信號線； 正交形成之 與該等切換元件相連並與該閘極信說線 源極信號線； 閘極^號線與源極信號線上 一形成於該切換元件 之層間絕緣膜；以及 至少在該層間絕緣膜上形成且透過在層間絕緣膜上 所定出之接觸孔與各個切換元件電性連接之像素電 極， 其中該像素電極係由包括至少_個著色劑的感光傳 導材質所構成，以使至少某些像素電極可兼具像素電 極與濾色器的功能， 其中該像素電極的感光傳導材質係具有負型感光 性，以使只有其曝光部份殘留，且其中在來自基材背 側的像素電極負型感光性傳導材質的曝光過程中，閘 極信號線與源極信號線係作為曝光掩膜，以使基材的 像素陣列在像素電極與信號線間具有實質上均勻的寄 生電容。 2.如申請專利範圍第丨項之主動矩陣基材，其中該感光傳 導材質具可穿透性。 3·如申請專利範圍第1項之主動矩陣基材，其中該感光傳 導材質係由感光樹脂及散佈於感光樹脂中的傳導微粒 製得。 4·如申請專利範圍第3項之主動矩陣基材，其中該傳導微 本紙張尺度適财_家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1293398 BCD 六、申請專利範圍 粒為銦錫氧化物、銻錫氧化物，或鋅氧化物。 5_-種平板顯示裝置，其具如以專利範 矩陣基材。 刻 6· 一種平板影像感測裝置，其具"請專利範圍^項之 主動矩陣基材。 ?· 一種液晶顯示器，其包括： 用於支撐數個與切換元件相連的信號線的基材； /切換元件電性連接的像素電極，其中該像素電極 係仏過液日日層以施加電壓；以及 其中該料電極係含有感光傳導材質與至少一個著 =劑，以使像素電極可兼具像素電極與遽色器的功 月b，且其中像素電極係因其感光性質而呈光可圖案 化， 8. 其中該像素電極的感光傳導材質係具有負型感光 性，以使只有其曝光部份殘留，且其中在來自基材背 側的數個像素電極負型感光性傳導材質的曝光過程 中，#號線係作為曝光掩膜，以使顯示器的像素陣列 在像素電極與信號線間具有實質上均勻的寄生電容。 一種主動矩陣基材，其包括： 以矩陣形式配置之切換元件； 用以控制該切換元件之閘極信號線； 與該切換元件相連且與該閘極信號線正交所形成之 源極信號線； 至少在該切換元件、閘極信號線與源極信號線上所 形成的層間絕緣膜；以及 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1293398至少在該層間絕緣膜上形成且透過在層間絕緣膜上 所疋出之接觸孔與各個切換元件電性連接之像素電 極， ’、 其中該像素電極係由感光傳導材質所構成， 其中該像素電極的感光傳導材質係具有負型感光 性’以使只有其曝光部份殘留，且其中在來自基材背 側的像素電極負型感光性傳導材質的曝光過程中，閘 極信號線與源極信號線係作為曝光掩膜，以使基材的 像素陣列在像素電極與信號線間具有實質上均勻的寄 生電容。 9·根據申請專利範圍第8項之主動矩陣基材，其中該感光 傳導材質具可穿透性。 !〇·根據申請專利範圍第8項之主動矩陣基材，其中該感光 傳導材質係由感光樹脂與散佈於感光樹脂中的傳導微 粒所製得。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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