TWI477867B - 畫素結構及其製造方法 - Google Patents

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Description

畫素結構及其製造方法
本發明是有關於一種電子結構及其製造方法，且特別是有關於一種畫素結構及其製造方法。
現今社會多媒體技術相當發達，多半受惠於半導體元件與顯示裝置的進步。就顯示器而言，具有高畫質、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性之液晶顯示器已逐漸成為市場之主流。為了讓液晶顯示器有更好的顯示品質，目前市面上已發展出了各種廣視角之液晶顯示器，常見的例如有共平面切換式(in-plane switching,IPS)液晶顯示器、多域垂直配向式(multi-domain vertically alignment,MVA)液晶顯示器與邊緣電場切換式(fringe field switching,FFS)液晶顯示器等。
以邊緣電場切換式的顯示器而言，是讓電場平行於基板，並使液晶分子在平行於基板的方向上旋轉以產生灰階。邊緣電場切換式與共平面切換式的不同點就在於電極的排列方式不同。共平面切換式的畫素電極與共用電極是在同一平面上，而邊緣電場切換式的畫素電極與共用電極則在不同的平面上，但兩者其中之一採用間隔配置的方式，以使電場從間隔通過。
然而，現有的邊緣電場切換式顯示器的畫素結構中，大多設置底閘極(bottom gate)式薄膜電晶體，其通常需 要六道圖案化製程才能完成畫素結構的製作。
本發明提供一種畫素結構，其可有效降低成本。
本發明提供一種畫素結構的製造方法，其利用透明導電層同時製作閘極以及共用電極，以簡化製程。
本發明之一實施例提出一種畫素結構，包括第一圖案化透明導電層、主動層、絕緣層以及第二圖案化透明導電層。第一圖案化透明導電層配置於基板上且包括源極、汲極以及連接至汲極的畫素電極。主動層連接源極以及汲極。絕緣層覆蓋源極、汲極以及主動層。第二圖案化透明導電層配置於絕緣層上且包括配置於主動層上方的閘極以及配置於畫素電極上方的共用電極。
本發明之一實施例提出一種畫素結構的製造方法。首先，於基板上形成第一透明導電層。然後，圖案化第一透明層以形成源極、汲極以及與汲極連接的畫素電極。接著，形成主動層並使主動層連接源極與汲極。再來，形成絕緣層並使絕緣層覆蓋主動層及畫素電極。繼之，於絕緣層上形成第二透明導電層。之後，圖案化第二透明導電層以形成位於主動層上方的閘極以及位於畫素電極上方的共用電極。
基於上述，在本發明之實施例之畫素結構中，閘極以及共用電極皆由透明導電層所形成，因此可以使製程簡化而降低成本。此外，在本發明之實施例之畫素結構的製造 方法中，閘極可以與共用電極以同一道圖案化製程來製造，也因此可以減少畫素結構所使用的圖案化製程的數量，以降低製造成本。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明一實施例之液晶顯示器的結構示意圖。請參照圖1，本實施例之液晶顯示器1包括主動陣列基板10、對向基板20、液晶層30以及背光模組40。對向基板20設置在主動陣列基板10的對向。液晶層30位於主動陣列基板10以及對向基板20之間。背光模組40以及液晶層30分別配置於主動陣列基板10的兩對側。
圖2為本發明一實施例之主動陣列基板的上視示意圖。請參照圖2，主動陣列基板10包括基板102、多條資料線118以及多條掃描線146，其中資料線118、掃描線146及相鄰資料線118與相鄰掃描線146之間的結構定義出多個畫素結構100。基板具有主動區(active area)102a以及線路區102b，線路區102b位於主動區102a的周邊。一般來說，畫素結構100配置於主動區102a中，而與畫素結構100連接的線路(資料線以及掃描線)則從主動區延伸至線路區102b中。
圖3A至圖3G為本發明一實施例之畫素結構的製造流程上視示意圖。圖4A至圖4G為沿圖3A至圖3G之割 面線A-A’的剖面示意圖。圖4A至圖4G更繪示位於圖2的線路區102b中的局部M以及局部N的剖面示意圖。
請參照圖3A以及圖4A，在本實施例中，可於基板102上形成紫外光阻擋層104。紫外光阻擋層104的材質例如是樹脂層，且樹脂層的材質例如是矽氧烷樹脂、丙烯酸樹脂或其組合。紫外光阻擋層104的形成方法例如是先於基板102上塗佈未固化的樹脂材料。接著，將樹脂材料固化以形成紫外光阻擋層104，其中固化樹脂材料的方法例如是紫外光照射程序或是加熱程序。
接著，於基板102上形成第一透明導電層110a，在本實施例中是於紫外光阻擋層104上形成第一透明導電層110a。
請參照圖3B以及圖4B，對第一透明導電層110a進行第一圖案化製程以形成源極112、汲極114以及畫素電極116，其中畫素電極116與汲極114連接。第一圖案化製程例如是微影蝕刻製程。
此外，在形成源極112、汲極114以及畫素電極116的同時，更包括形成資料線118，其中資料線118與源極112連接。資料線118會延伸至線路區102b上。特別一提的是，源極112、汲極114以及畫素電極116都是使用透明導電材料製作而成，因此可以進一步提升畫素結構100的透光率。
請參照圖3C以及圖4C，形成主動層120，並使主動層120連接源極112與汲極114。在本實施例中，主動層 120例如是覆蓋至少部分源極112與至少部分汲極114。主動層的材質可包括金屬氧化物半導體，例如是氧化銦鎵鋅、氧化錫、氧化鋁或其組合。第二圖案化製程例如是微影蝕刻製程。舉例而言，形成主動層120的步驟例如是先於基板102上形成金屬氧化物半導體材料。接著，進行回火製程。再來，進行後續光阻塗佈、曝光、顯影、蝕刻以及去光阻等程序，以形成主動層120。值得一提的是，回火製程有助於改善主動層120的離子遷移率(mobility)，並使主動層120的結構更為強健(robust)。此外，回火製程更可降低第一圖案化透明導電層110的阻抗並增加第一圖案化透明導電層110的光線穿透率。另外，回火製程也可以在主動層120形成之後再進行。
請同時參考圖1以及圖4C，當主動層120的材質例如是金屬氧化物半導體時，由於金屬氧化物半導體照射到紫外光時會造成其導電性質改變，因此可能會導致主動層120產生漏電流的問題。承上述，形成於基板102上的紫外光阻擋層104位於背光模組40以及主動層120之間，且紫外光阻擋層104可以吸收紫外光並且讓可見光通過，因此當背光模組40所發出的入射光經過紫外光阻擋層104時，紫外光阻擋層104可以吸收入射光的紫外光部分並讓入射光的可見光部分穿透，以避免主動層120受到紫外光的照射而損壞，進而減少主動層120產生漏電流的機率。
請參照圖3D以及圖4D，其中圖3D省略繪示絕緣層130。於基板102上形成絕緣層130，並使絕緣層130覆蓋 主動層120及畫素電極116。絕緣層130提供電性絕緣的功能，以便進行後續導電膜層的製作。接著，進行第三圖案化製程以於周邊區102b的絕緣層130中形成接觸窗130S，接觸窗130S可暴露出資料線118。
請參照圖3E以及圖4E，於絕緣層130上形成第二透明導電層140a。
請參照圖3F以及圖4F，對第二透明導電層140a進行第四圖案化製程以形成閘極142以及共用電極144，其中閘極142位於主動層120上方，而共用電極144位於畫素電極116上方。在本實施例中，共用電極144的形成方法例如是圖案化第二透明導電層以形成連接部144a以及多個間隔排列的條狀電極144b。條狀電極144b與連接部144a連接。
在本實施例中，畫素結構100例如是包括頂閘極型薄膜電晶體，且閘極142例如是以透明導電材料製作，因此閘極142與共用電極144可以用同一道圖案化製程製作，以簡化製程並降低製作成本。此外，閘極142以及共用電極144是使用透明導電材料製作而成，因此可以進一步提升畫素結構100的透光率。如此一來，由於畫素結構100中的電極以及線路皆使用透明導電材料，因此畫素結構100可以應用在透明顯示器中。
此外，在形成閘極142以及共用電極144的同時，更包括形成掃描線146以及接觸墊148。掃描線146與閘極142連接，且掃描線146會延伸至線路區102b上。掃描線 146可以進一步與掃描線驅動電路(未繪示)連接，以將訊號傳遞至畫素結構100。接觸墊148位於線路區102中。接觸墊148位於絕緣層130上，且部分接觸墊148填入接觸窗130S中以連接資料線118。接觸墊148例如是用以使資料線118與資料線驅動電路(未繪示)連接，以將訊號傳遞至畫素結構100。
至此，即初步完成畫素結構100的製作。在本實施例中，可以用四道圖案化製程完成畫素結構100的製作。因此，本實施例之畫素結構100的製造方法確實能夠簡化製程，並減少製作成本。
此外，請參照圖3G以及圖4G，其中圖3G省略繪示絕緣層130以及保護層150。為了減少畫素結構100的構件受到環境的影響，可以進一步於第二圖案化透明導電層140上形成保護層150。形成保護層150的步驟例如是先於閘極142、共用電極144以及絕緣層130上形成氧化物層150a。接著，於氧化物層150b上形成氮化物層150b。然後，進行第五圖案化製程以於線路區102b中暴露出掃描線146以及接觸墊148，以使掃描線146可以與掃描線驅動電極連接，並使資料線118可以與資料線驅動電路連接。如此一來，畫素結構100可藉由掃描線146以及與接觸墊148連接的資料線118來驅動。然而，在另一實施例中，亦可省略保護層150與第五圖案化製程，以降低圖案化製程的數目，進而降低執行圖案化製程時所用到的光罩數目。
在本實施例中，氮化物層150b具有良好的緻密性， 因此可以具有良好阻水阻氧的功效。然而，在形成氮化物層150b時，製程中會使用到氨氣(NH3 )。由於作為主動層120的金屬氧化物半導體受到氫離子的干擾時，可能會產生性質變化。因此，在形成氮化物層150b之前，可先形成氧化物層150a，氧化物層150a覆蓋第二圖案化透明導電層140。如此一來，可以減少形成氮化物層150b時氫離子滲入主動層120的機率。所以，保護層150可以提高畫素結構100的可靠度，也因此使用畫素結構100可以減少顯示畫面發生影像殘留(image sticking)的現象。
請再參考圖3E以及圖4E來說明本實施例之畫素結構100。畫素結構100包括第一圖案化透明導電層110、主動層120、絕緣層130以及第二圖案化透明導電層120。第一圖案化透明導電層110配置於基板102上且包括源極112、汲極114以及連接至汲極114的畫素電極116。主動層120連接源極112以及汲極114。絕緣層130覆蓋源極112、汲極114以及主動層120。第二圖案化透明導電層140配置於絕緣層130上且包括配置於主動層120上方的閘極142以及配置於畫素電極116上方的共用電極144。
值得一提的是，共用電極144包括連接部144a以及多個條狀電極144b。條狀電極144b為間隔排列且與連接部144a連接。條狀電極144b位於畫素電極116上方，且可與畫素電極116之間形成電場。舉例而言，當畫素結構100被驅動時，畫素電極116與條狀電極144b之間會產生電場E，其中部分的電場E會穿透相鄰二個條狀電極144b 之間的間隙。穿透間隙的電場E可用以驅動液晶分子，使液晶分子於實質上平行於基板102的方向上旋轉，以控制顯示畫面的灰階。如此一來，便形成邊緣電場切換式液晶顯示器的畫素結構。承上述，請同時參照圖1以及圖4D，本實施例的共用電極144設置於主動陣列基板10上，因此對向基板20上可不設置電極。
綜上所述，在本發明之實施例之畫素結構中，閘極以及共用電極皆由透明導電層所形成，因此可以使製程簡化而降低成本。此外，在本發明之實施例之畫素結構的製造方法中，閘極可以與共用電極以同一道圖案化製程來製造，也因此可以減少畫素結構所使用的圖案化製程的數量，以降低製造成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧畫素結構
102‧‧‧基板
102a‧‧‧主動區
102b‧‧‧線路區
104‧‧‧紫外光阻擋層
110‧‧‧第一圖案化透明導電層
110a‧‧‧第一透明導電層
112‧‧‧源極
114‧‧‧汲極
116‧‧‧畫素電極
118‧‧‧資料線
120‧‧‧主動層
130‧‧‧絕緣層
130S‧‧‧接觸窗
140‧‧‧第二圖案化透明導電層
140a‧‧‧第二透明導電層
142‧‧‧閘極
144‧‧‧共用電極
144a‧‧‧連接部
144b‧‧‧條狀電極
146‧‧‧掃描線
150‧‧‧保護層
150a‧‧‧氧化物層
150b‧‧‧氮化物層
A-A’‧‧‧割面線
E‧‧‧電場
M、N‧‧‧局部
圖1為本發明一實施例之液晶顯示器的結構示意圖。
圖2為本發明一實施例之主動陣列基板的上視示意圖。
圖3A至圖3G為本發明一實施例之畫素結構的製造流程上視示意圖。
圖4A至圖4G為沿圖3A至圖3G之割面線A-A’的剖 面示意圖。
100‧‧‧畫素結構
102‧‧‧基板
104‧‧‧紫外光阻擋層
112‧‧‧源極
114‧‧‧汲極
116‧‧‧畫素電極
118‧‧‧資料線
120‧‧‧主動層
130‧‧‧絕緣層
130S‧‧‧接觸窗
142‧‧‧閘極
144b‧‧‧條狀電極
146‧‧‧掃描線
150‧‧‧保護層
150a‧‧‧氧化物層
150b‧‧‧氮化物層
A-A’‧‧‧割面線
E‧‧‧電場
M、N‧‧‧局部

Claims (20)

  1. 一種畫素結構，包括：一第一圖案化透明導電層，配置於一基板上，該第一圖案化透明導電層包括一源極、一汲極以及一連接至該汲極的畫素電極；一主動層，連接該源極以及該汲極；一絕緣層，覆蓋該源極、該汲極以及該主動層；以及一第二圖案化透明導電層，配置於該絕緣層上，該第二圖案化透明導電層包括一配置於該主動層上方的閘極以及一配置於該畫素電極上方的共用電極，其中該主動層位於該閘極及該基板之間，該畫素電極位於該共用電極及該基板之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一圖案化透明導電層更包括一資料線，該第二圖案化透明導電層更包括一掃描線，該資料線與該源極電性連接，且該掃描線與該閘極電性連接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該主動層覆蓋至少部分該源極以及至少部分該汲極。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該主動層的材質包括一金屬氧化物半導體。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之畫素結構，其中該金屬氧化物半導體包括氧化銦鎵鋅、氧化錫、氧化鋁或其組合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該畫 素結構更包括一紫外光阻擋層，配置於該基板以及該主動層之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之畫素結構，其中該紫外光阻擋層的材質包括矽氧烷樹脂、丙烯酸樹脂或其組合。
  8. 申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該畫素結構更包括一保護層，該保護層覆蓋該第二圖案化透明導電層以及部分該絕緣層。
  9. 如申請專利範圍第8項述之畫素結構，其中該保護層包括一氧化物層以及一氮化物層，且該氧化物層位於該絕緣層以及該氮化物層之間，且位於該第二圖案化透明導電層與該氮化物層之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該共用電極包括：一連接部；以及多個間隔排列的條狀電極，與該連接部連接，該些條狀電極位於該畫素電極上方，其中該畫素電極與該些條狀電極之間所產生的部分電場穿透相鄰二該條狀電極之間的間隙。
  11. 一種畫素結構的製造方法，包括：於一基板上形成一第一透明導電層；圖案化該第一透明導電層，以形成一源極、一汲極以及一與該汲極連接的畫素電極；形成一主動層，並使該主動層連接該源極與該汲極；形成一絕緣層，並使該絕緣層覆蓋該主動層及該畫素 電極；於該絕緣層上形成一第二透明導電層；以及圖案化該第二透明導電層，以形成一位於該主動層上方的閘極以及一位於該畫素電極上方的共用電極，其中該主動層位於該閘極及該基板之間，該畫素電極位於該共用電極及該基板之間。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之畫素結構的製造方法，其中圖案化該第一透明導電層的步驟更包括形成一資料線，且使該源極與該資料線電性連接。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之畫素結構的製造方法，其中圖案化該第二透明導電層的步驟更包括形成一掃描線，且使該閘極與該掃描線電性連接。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之畫素結構的製造方法，其中該主動層的材質包括一金屬氧化物半導體。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之畫素結構的製造方法，其中該金屬氧化物半導體包括氧化銦鎵鋅、氧化錫、氧化鋁或其組合。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之畫素結構的製造方法，更包括：在形成該第一透明導電層之前，於該基板上形成一紫外光阻擋層，其中於該基板上形成該第一透明導電層的步驟為在該紫外光阻擋層上形成該第一透明導電層。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之畫素結構的製造方法，其中該紫外光阻擋層的材質包括矽氧烷樹脂、丙烯酸 樹脂或其組合。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之畫素結構的製造方法，更包括在該閘極、該共用電極及該絕緣層上形成一保護層。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之畫素結構的製造方法，其中形成該保護層的步驟包括：在該閘極、該共用電極及該絕緣層上形成一氧化物層；以及在該氧化物層上形成一氮化物層。
  20. 如申請專利範圍第11項所述之畫素結構的製造方法，其中形成該共用電極的方法包括：圖案化該第二透明導電層以形成一連接部以及多個間隔排列的條狀電極，並使該些條狀電極與該連接部連接。
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