TWI475643B - 液晶顯示器之陣列基板及其之製造方法 - Google Patents
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Description
本具體態樣關於液晶顯示器，尤其關於液晶顯示器之陣列基板及其製造方法。
液晶顯示器使用電場來調整液晶的透光度而顯示影像。液晶顯示器一般藉由控制像素電極和共同電極之間的電場來驅動液晶；像素電極典型而言配置於下基板上，下基板是上面形成了薄膜電晶體的陣列基板，而共同電極則配置於上基板上，上基板上面形成了彩色濾光物，上、下基板則彼此面對。
液晶顯示器一般包括彼此面對的下基板和上基板、維持下基板和上基板之間的胞隔間隙的間隔物、佔據胞隔間隙的液晶。
上基板典型而言包括用於表現顏色的彩色濾光物、避免光洩漏的黑矩陣、控制電場的共同電極、把液晶加以定向的定向膜披覆。
下基板典型而言包括多個訊號線和薄膜電晶體、連接於薄膜電晶體的像素電極、把液晶加以定向的定向膜披覆。此外，下基板典型而言進一步包括儲存電容器，其用於穩定地維持像素電壓訊號、對像素電極充電、維持穩定直到充以下一個電壓訊號為止。
儲存電容器一般是由下儲存電極、上儲存電極、插於其間的絕緣層所形成。儲存電容器典型而言具有大電容以便維持像素電壓訊
號在穩定的程度以應用於高解析度顯示器。然而，當加寬上和下儲存電極之間的距離以便增加儲存電容器的電容時，孔洞比例便成比例地降低了。
具體態樣提供液晶顯示器之陣列基板及其製造方法，以便當儲存電容器的電極是由透明導電材料所做成時，減少用於閘極絕緣層沉積過程的氣體與透明導電材料反應所產生的模糊(haze)。
某一方面是液晶顯示器之陣列基板的製造方法，其包括：形成閘極於基板的第一區域上，其中基板分成第一和第二區域；形成下儲存電極於基板的第二區域上，該下儲存電極包括透明導電材料；以及形成閘極絕緣層於基板上，其中閘極絕緣層包括第一、第二、第三閘極絕緣次層。
另一方面是液晶顯示器的陣列基板，其包括：基板，其分成多個第一區域和第二區域；多個閘極，其形成於基板的第一區域上；下儲存電極，其形成於基板的第二區域上並且是由透明導電材料所做成；閘極絕緣層，其形成於基板上；半導體層，其形成於對應於閘極的區域；多個源極和多個汲極，其電連接於半導體層；以及像素電極，其電連接於汲極並且形成於對應於下儲存電極的區域上，其中閘極絕緣層具有層狀結構而包括第一、第二、第三閘極絕緣次層。
另一方面是液晶顯示器的陣列基板，其包括：基板；多個閘極，其以第一材料而形成於基板上；下儲存電極，其形成於基板上並且是由透明導電材料所做成；閘極絕緣層，其形成於基板上，其中閘極絕緣層具有層狀結構而包括第一、第二、第三閘極絕緣次
層，該等次層是由相同的材料所做成；半導體層，其形成於對應於閘極的區域；多個源極和多個汲極，其電連接於半導體層；像素電極，其電連接於汲極並且形成於對應於下儲存電極的區域上；以及多個接觸電極，其由第一材料所做成並且形成於對應於下儲存電極的區域。
具有不同性質的三層閘極絕緣層乃形成於使用做為儲存電容器之下電極的透明導電材料上，如此則可以減少用於閘極絕緣層沉積過程期間的氣體和透明導電材料之間反應所造成的模糊惡化。
10‧‧‧透明基板
12‧‧‧閘極
12’‧‧‧接觸電極
18‧‧‧閘極絕緣層
18a‧‧‧第一閘極絕緣次層
18b‧‧‧第二閘極絕緣次層
18c‧‧‧第三閘極絕緣次層
20‧‧‧作用層
22‧‧‧歐姆連接層
23‧‧‧半導體層
26‧‧‧源極
28‧‧‧汲極
30‧‧‧下儲存電極
38‧‧‧保護層
40‧‧‧接觸孔
42‧‧‧像素電極
Cst‧‧‧儲存電容器
TFT‧‧‧薄膜電晶體
所附圖式連同說明書示範本發明之特定的範例性具體態樣。
圖1是示範液晶顯示器之陣列基板的具體態樣截面圖；以及圖2A到2F是示範液晶顯示器之陣列基板具體態樣的製造方法具體態樣截面圖。
於以下的詳細敘述，已經以示範的方式來顯示和描述特定的範例性具體態樣。如熟於此技藝者會了解的，所述的具體態樣可以採取各式各樣的方式來修改，而不偏離本發明的精神和範圍。據此，圖式和發明說明本質上是要視為示範性的而非限制性的。此外，當某元件是指在另一元件「上」時，它可以直接在另一元件上，或者可以間接在另一元件上而有一或更多個中介元件插於其間。同時，當某元件是指「連接於」另一元件時，它可以直接連接於另一元件，或者可以間接連接於另一元件而有一或更多個中介元件插於其間。下文相同的參考數字一般是指相同的元件。
圖1是示範液晶顯示器之陣列基板的具體態樣截面圖。為了敘述
，圖1僅顯示薄膜電晶體和儲存電容器的區域。
參見圖1，液晶顯示器之陣列基板的具體態樣包括透明基板10以及形成於透明基板10上的薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)和儲存電容器Cst。
薄膜電晶體TFT包括形成於透明基板10上的閘極12、形成於閘極12上的閘極絕緣層18、形成於閘極絕緣層18上的半導體層23、形成於半導體層23上的源極26和汲極28。
閘極12電連接於閘極線(未顯示)並且從閘極線接收閘極訊號。閘極絕緣層18形成於閘極12上，並且把閘極12與源極和汲極26和28加以電絕緣。
半導體層23形成源極26和汲極28之間的導電通道。半導體層23包括作用層20以及形成於作用層20和源極/汲極26、28之間的歐姆連接層22。作用層20可以是由上面並未披覆雜質的非晶形矽所做成，而歐姆連接層22可以是由披覆以N或P型雜質的非晶形矽所做成。當閘極訊號供應於閘極12時，半導體層23供應電壓到源極26和汲極28。
儲存電容器Cst是由下儲存電極30和做為上儲存電極的像素電極42所形成。閘極絕緣層18和保護層38則做為其間的介電質。
接觸孔40形成在對應於汲極28的位置。像素電極42可以經由接觸孔40而電連接於汲極28。
下儲存電極30可以是由透明導電材料所形成，而與閘極12位在同一層上。於某些具體態樣，下儲存電極30可以是由氧化銦錫(ITO)、氧化錫(TO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)和類似者所做成。
於圖1的具體態樣，由與閘極12相同材料所做成的接觸電極12’
乃形成於與下儲存電極30重疊的區域。當預定的靜電壓施加於接觸電極12’時，接觸電極12’可以避免儲存電容器Cst浮動。於其他具體態樣，接觸電極12’的使用係視需要而可選擇的。
液晶顯示器的具體態樣之個別像素區域中的每個儲存電容器Cst可以於上述結構中做成透明的，使得液晶顯示器的孔洞比例可以達到最大。
如果使用透明導電材料做為下儲存電極30，則形成於下儲存電極30上的閘極絕緣層18和/或用於沉積半導體層23的氣體可能會與透明導電材料反應而產生不要的模糊。
一般來說，閘極絕緣層18和半導體層23是藉由電漿增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)所形成。當使用還原反應氣體(舉例而言像是N2、NH3、SiH4和類似者)做為沉積過程的反應氣體時，還原反應氣體會增加氫(H)基根的產生，而形成下儲存電極30的氧化物則被還原；因為這二種現象，遂產生了模糊。
於某些具體態樣，閘極絕緣層18形成為三層結構，而每個次層具有不同的性質。於圖1的具體態樣，閘極絕緣層18包括第一、第二、第三閘極絕緣次層18a、18b、18c。此種層狀結構可以幫助克服起初形成閘極絕緣層18時之下儲存電極30和/或儲存電極30上之半導體層23所產生的模糊。
形成閘極絕緣層18的第一、第二、第三閘極絕緣次層18a、18b、18c可以是由氮化矽(SiNx)所做成。由於個別沉積過程所用的沉積速率和氣體流率，故次層18a、18b、18c的性質可以彼此不同。
於某些具體態樣，相同的沉積速率可以應用於第一和第三閘極絕
緣次層18a和18c，而不同的沉積速率可以應用於第二閘極絕緣次層18b。
於某些具體態樣，應用於第一和第三閘極絕緣次層18a和18c的沉積速率可以小於應用於第二閘極絕緣次層18b的沉積速率。
於某些具體態樣，用於第一和第三閘極絕緣次層18a和18c的沉積過程之還原反應氣體(例如N2、NH3、SiH4和類似者)的流率可以小於用於第二閘極絕緣次層18b的沉積過程之還原反應氣體的流率。
於一具體態樣，第一閘極絕緣次層18a可以接觸下儲存電極30，其沉積過程可以不使用NH3氣體，並且SiH4的流率可以小於用於第三閘極絕緣次層18c的流率。
於某些具體態樣，第一和第三閘極絕緣次層18a和18c與第二閘極絕緣次層18b的性質差異可以如表1所列。
於一具體態樣，接觸下儲存電極30的第一閘極絕緣次層18a之沉積過程的SiH4流率可以小於用於沉積第三閘極絕緣次層18c的SiH4流率，並且可以不使用NH3氣體。於此種具體態樣，限制了還原氣體所造成之H基根的產生，藉此避免由於與包含於做為下儲存電極30之透明導電材料中的氧化物發生還原反應而有模糊惡化。
圖2A到2F是示範液晶顯示器之陣列基板具體態樣的製造方法具體態樣截面圖。
參見圖2A，閘極12形成於透明基板10上的薄膜電晶體(TFT)形成區域。閘極12藉由沉積方法(例如濺鍍法)而層合於下基板10上。
於某些具體態樣，閘極12可以是由鋁(Al)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、銅(Cu)所做成。
於某些具體態樣，與閘極12相同材料所形成的接觸電極12’可以形成於透明基板10上的儲存電容器Cst形成區域。接觸電極12’可以重疊且電連接於形成於儲存電容器Cst之下儲存電極30的部分區域，並且當預定的靜電壓施加於接觸電極12’時，接觸電極12’可以避免儲存電容器Cst浮動。
參見圖2B，下儲存電極30藉由沉積方法而形成於下基板10上的儲存電容器Cst形成區域。於某些具體態樣，下儲存電極30可以是由透明導電材料所做成，例如ITO、TO、IZO、ITZO和類似者。
於一具體態樣，N2電漿過程可以進行於下儲存電極30的上表面。此種過程可以控制由於下儲存電極30上所形成之閘極絕緣層(未顯示)的沉積過程期間產生之還原氣體所產生的H基根。因此，可以進一步避免H基根和下儲存電極的氧化物之間還原所產生的模糊惡化。
參見圖2C，閘極絕緣層18形成於透明基板10上，而半導體層23(包括作用層20和歐姆接觸層22)則形成於薄膜電晶體TFT形成區域。
於某些具體態樣，閘極絕緣層18可以藉由沉積方法(例如電漿增強化學氣相沉積(PECVD))而形成於下基板10上，並且可以包括第一、第二、第三閘極絕緣次層18a、18b、18c，而每個次層具有
不同的性質。
於某些具體態樣，形成閘極絕緣層18的第一、第二、第三閘極絕緣次層18a、18b、18c都可以是由氮化矽(SiNx)所形成。閘極絕緣次層18a、18b、18c可以具有用於它們沉積過程之不同的沉積速率和氣體流率。
於一具體態樣，相同的沉積速率可以應用於第一和第三閘極絕緣次層18a和18c，並且不同的沉積速率可以應用於第二閘極絕緣層18b。
於一具體態樣，應用於第一和第三閘極絕緣層18a和18c的沉積速率可以小於應用於第二閘極絕緣層18b的速率。
於某些具體態樣，用於第一和第三閘極絕緣次層18a和18c的沉積過程之還原反應氣體(例如N2、NH3、SiH4和類似者)的流率可以小於用於第二閘極絕緣次層18b的沉積過程之還原反應氣體的流率。
於一具體態樣，第一閘極絕緣次層18a可以接觸下儲存電極30，其沉積過程可以不使用NH3氣體，並且SiH4的流率可以小於用於第三閘極絕緣次層18c的流率。因此限制了還原氣體所造成之H基根的產生，藉此避免由於與包含於用於下儲存電極30之透明導電材料的氧化物發生還原反應所造成的模糊惡化。
除了形成閘極絕緣層18，還形成非晶形矽層和披覆以雜質的非晶形矽層。非晶形矽層和披覆以雜質的非晶形矽層都使用光微影術過程和蝕刻過程而做出圖案以形成半導體層23，其包括作用層20和歐姆接觸層22。
其次，參見圖2D，源極26和汲極28藉由沉積方法(例如濺鍍和類似者)而形成。源極26和汲極28可以藉由沉積金屬(舉例而言，鉬
(Mo)、鉬鎢(MoW)和類似者)而形成，並且可以藉由光微影術過程和蝕刻過程而做出圖案。源極26和汲極28之間所暴露的歐姆接觸層22可以使用源極26和汲極28做為遮罩來暴露作用層20而移除。
參見圖2E，保護層38可以形成以覆蓋源極26、汲極28。保護層38可以藉由例如PECVD、旋塗、無旋塗和類似的方法而形成。接觸孔40可以藉由光微影術過程和蝕刻過程而把保護層38做出圖案來形成。接觸孔40可以形成在對應於汲極28的位置。保護層38可以是由無機絕緣材料(例如用於形成閘極絕緣層18的材料和類似者)或有機材料(例如丙烯酸酯和類似者)所做成。
參見圖2F，像素電極42形成於保護層38上。像素電極42可以藉由沉積方法(例如濺鍍和類似者)而形成。像素電極42可以經由接觸孔40而電連接於汲極28，並且可以做為上儲存電極。
儲存電容器Cst因此可以由下儲存電極30、做為上儲存電極的像素電極42、做為其間之介電質的閘極絕緣層18和保護層38所形成。像素電極42可以是由透明導電材料所做成，例如ITO、TO、IZO、ITZO和類似者。
像素電極42(上儲存電極)和下儲存電極30是由透明導電材料所做成，則二電極之間的面積可以加寬而不管孔洞比例。因此，可以形成高電容的儲存電容器Cst，並且可以因此提高驅動可靠度以及可以達成高的孔洞比例。
雖然已經配合特定的範例性具體態樣來敘述了本發明，但是要了解本發明並不限於所揭示的具體態樣，反而是要涵蓋包括於本發明精神和範圍裡的各式各樣修改和均等安排。
10‧‧‧透明基板
12‧‧‧閘極
12’‧‧‧接觸電極
18‧‧‧閘極絕緣層
18a‧‧‧第一閘極絕緣次層
18b‧‧‧第二閘極絕緣次層
18c‧‧‧第三閘極絕緣次層
20‧‧‧作用層
22‧‧‧歐姆連接層
23‧‧‧半導體層
26‧‧‧源極
28‧‧‧汲極
30‧‧‧下儲存電極
38‧‧‧保護層
40‧‧‧接觸孔
42‧‧‧像素電極
Cst‧‧‧儲存電容器
TFT‧‧‧薄膜電晶體
Claims (16)
- 一種液晶顯示器之陣列基板的製造方法，其包括：形成閘極於基板的第一區域上，其中基板分成第一和第二區域；形成下儲存電極於基板的第二區域上，該下儲存電極包括透明導電材料；以及形成閘極絕緣層於基板上，其中該閘極絕緣層覆蓋該下儲存電極；其中閘極絕緣層包括第一、第二、第三閘極絕緣次層；其中第一、第二、第三閘極絕緣次層是由相同的材料而於沉積過程期間應用不同的沉積速率和氣體流率所形成。
- 如申請專利範圍第1項的製造方法，其進一步包括：形成半導體層於與閘極重疊的區域；形成源極和汲極，其建構成電連接於半導體層；以及形成像素電極於與下儲存電極重疊的區域並且電連接至汲極。
- 如申請專利範圍第1項的製造方法，其中應用於第一閘極絕緣次層的沉積速率實質相同於應用於第三閘極絕緣次層的沉積速率，而不同於應用於第二閘極絕緣次層的沉積速率。
- 如申請專利範圍第3項的製造方法，其中應用於第一和第三閘極絕緣次層的沉積速率低於應用於第二閘極絕緣次層的沉積速率。
- 如申請專利範圍第1項的製造方法，其中用於第一和第三閘極絕緣次層之沉積過程的還原反應氣體流率低於用於第二閘極絕緣次層之沉積過程的還原反應氣體流率。
- 如申請專利範圍第5項的製造方法，其中還原反應氣體包括NH3和SiH4當中至少一者。
- 如申請專利範圍第5項的製造方法，其中沉積第一閘極絕緣次層的SiH4氣體流率低於用於沉積第三閘極絕緣次層的氣體流率。
- 如申請專利範圍第2項的製造方法，其中下儲存電極和像素電極是由氧化銦錫(ITO)、氧化錫(TO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)當中至少一者所形成。
- 如申請專利範圍第1項的製造方法，其進一步包括：形成接觸電極於對應於下儲存電極的區域，該接觸電極是由與閘極相同的材料所形成。
- 一種液晶顯示器的陣列基板，其包括；基板，其分成多個第一區域和第二區域；多個閘極，其形成於基板的第一區域上；下儲存電極，其形成於基板的第二區域上並且是由透明導電材料所做成；閘極絕緣層，其形成於基板上，其中該閘極絕緣層覆蓋該下儲存電極；半導體層，其形成於對應於閘極的區域；多個源極和多個汲極，其電連接於半導體層；以及像素電極，其電連接於汲極並且形成於對應於下儲存電極的區域上，其中閘極絕緣層具有層狀結構而包括第一、第二、第三閘極絕緣次層；其中第一、第二、第三閘極絕緣次層是由相同的材料所做成，並且藉由於沉積過程期間應用不同的沉積速率和氣體流率而形成。
- 如申請專利範圍第10項的陣列基板，其中下儲存電極和像素電極是由氧化銦錫(ITO)、氧化錫(TO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)當中一者所形成。
- 如申請專利範圍第10項的陣列基板，其進一步包括：接觸電極，其由與閘極相同的材料所做成，並且形成於對應於下儲存電極的區域。
- 一種液晶顯示器的陣列基板，其包括；基板；多個閘極，其以第一材料而形成於基板上；下儲存電極，其形成於基板上並且是由透明導電材料所做成；閘極絕緣層，其形成於基板上，其中閘極絕緣層具有層狀結構而包括第一、第二、第三閘極絕緣次層，其中該等次層是由相同的材料所做成，其中該閘極絕緣層覆蓋該下儲存電極；半導體層，其形成於對應於閘極的區域；多個源極和多個汲極，其電連接於半導體層；像素電極，其電連接於汲極並且形成於對應於下儲存電極的區域上；以及多個接觸電極，其由第一材料所做成並且形成於對應於下儲存電極的區域；其中閘極絕緣次層是於沉積過程期間藉由應用不同的沉積速率和氣體流率而形成。
- 如申請專利範圍第13項的陣列基板，其中下儲存電極和像素電極都是由氧化銦錫(ITO)、氧化錫(TO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)當中至少一者所形成。
- 如申請專利範圍第13項的陣列基板，其中閘極絕緣層建構成做為 介電質的功能。
- 如申請專利範圍第15項的陣列基板，其中像素電極建構成做為儲存電容器中之上儲存電極的功能，該儲存電容器是由像素電極，下儲存電極、形成其間的閘極絕緣層所形成。
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