專利名稱：陣列基板及液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器的陣列基板，尤其涉及在陣列基板的外圍區(qū)上 具有光電轉(zhuǎn)換元件的陣列基板。
背景技術(shù)：
近年來液晶顯示面板已經(jīng)大量被應(yīng)用在各式電子產(chǎn)品的顯示元件上，其由 背光光源提供亮度以達到顯示效果，而背光光源所需的電能占液晶顯示器耗電 量的大多數(shù)，為了達到降低耗電量的目的，希望液晶顯示器上能夠具有產(chǎn)生電 能的裝置。傳統(tǒng)太陽能電池在顯示區(qū)的薄膜晶體管完成后制造，并使用鋁電極以及透明電極例如IT0夾設(shè)有機半導(dǎo)體層形成縱向式PIN型二極管(vertical PIN diode)。上述的太陽能電池的結(jié)構(gòu)及材料與顯示區(qū)內(nèi)的薄膜晶體管不同，因此 需要額外的工藝去形成，其不僅在工藝上較費時，且需要較高的成本。因此，業(yè)界急需一種具有太陽能電池的陣列基板，其可以同時制造顯示區(qū) 內(nèi)的薄膜晶體管以及外圍區(qū)上的太陽能電池，并且達到較佳的光利用率以轉(zhuǎn)換 成電能，以降低液晶顯示器的耗電量。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種陣列基板及液晶顯示器，以解決 現(xiàn)有技術(shù)中光利用率低，液晶顯示器的耗電量大的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種陣列基板，具有顯示區(qū)與環(huán)繞顯示區(qū)的 外圍區(qū)，包括多個薄膜晶體管設(shè)置于顯示區(qū)上，以及至少一光電轉(zhuǎn)換元件設(shè) 置于外圍區(qū)上，其中該薄膜晶體管包括第一半導(dǎo)體層，具有通道區(qū)與通道區(qū) 兩側(cè)的源極/漏極區(qū)；柵極介電層覆蓋于該第半導(dǎo)體層上；以與柵極層設(shè)置于 柵極介電層上，且位于通道區(qū)上方。該光電轉(zhuǎn)換元件包括第二半導(dǎo)體層，具 有P型摻雜區(qū)、N型摻雜區(qū)以及未摻雜區(qū)夾設(shè)于P型與N型摻雜區(qū)之間；第一
介電層設(shè)置于第二半導(dǎo)體層上；以及反射層設(shè)置于第一介電層上，且位于未摻 雜區(qū)上方。而且，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種液晶顯示器，包括第一基板; 第二基板具有顯示區(qū)與環(huán)繞顯示區(qū)的外圍區(qū)，且與第一基板對向設(shè)置；液晶層 夾設(shè)于第一基板與第二基板的顯示區(qū)之間；以及背光源設(shè)置于第二基板下方， 其中第二基板包括多個薄膜晶體管，設(shè)置于顯示區(qū)上，且包括第一半導(dǎo)體 層，具有通道區(qū)與通道區(qū)兩側(cè)的源極/漏極區(qū)；柵極介電層覆蓋于該第半導(dǎo)體 層上；以與柵極層設(shè)置于柵極介電層上，且位于通道區(qū)上方，以及至少一光電 轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置于外圍區(qū)上，且包括第二半導(dǎo)體層，具有P型摻雜區(qū)、N型 摻雜區(qū)以及未摻雜區(qū)夾設(shè)于P型與N型摻雜區(qū)之間；第一介電層設(shè)置于第二半 導(dǎo)體層上；以及反射層設(shè)置于第一介電層上，且位于未摻雜區(qū)上方，其中反射 層將來自背光源的光線反射至光電轉(zhuǎn)換元件。采用本發(fā)明可以達到較佳的光利用率以轉(zhuǎn)換成電能，以降低液晶顯示器的 耗電量。為了讓本發(fā)明的上述目的、特征、及優(yōu)點能更明顯易懂，以下配合所附附 圖，作詳細說明如下


圖1為發(fā)明人所知的太陽能電池的結(jié)構(gòu)剖面圖。 圖2為本發(fā)明一實施例的陣列基板的平面示意圖。 圖3為本發(fā)明一實施例的薄膜晶體管以及光電轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)剖面圖。 圖4為本發(fā)明一實施例的液晶顯示器的剖面示意圖。 圖5為本發(fā)明一實施例的光電轉(zhuǎn)換元件以及圖1的太陽能電池對于背光源 的光電轉(zhuǎn)換輸出特性比較圖。其中，附圖標(biāo)記:10、 200:介14、 226 18、 230 22:光源 102:顯示區(qū)N型摻雜區(qū)12、 224: P型摻雜區(qū) 16、 228:未摻雜區(qū) 20、 218、 236:100:陣列基板 104:外圍區(qū)
106:薄膜晶體管108、109:光電轉(zhuǎn)換110:陣列基板的延伸部分202、220:緩沖層204、222:半導(dǎo)體層206、208:源極/漏極區(qū)210:通道區(qū)212:柵極介電層214:柵極層216、234:絕緣層232:反射層300:液晶顯示器301:上基板303:下基板305:液晶層307:上偏光板309:下偏光板311:背光源。
具體實施方式
圖1為發(fā)明人所知的一種太陽能電池的結(jié)構(gòu)剖面圖，其為側(cè)向式PIN型二 極管，在基底10上具有P型摻雜區(qū)12、 N型摻雜區(qū)14以及未摻雜區(qū)16夾設(shè) 在P型與N型摻雜區(qū)之間，接著在其上覆蓋介電層18，并在介電層18中形成 導(dǎo)孔，然后填充導(dǎo)電材料形成導(dǎo)線20分別連接至P型摻雜區(qū)12和N型摻雜區(qū) 14。由于側(cè)向式P頂型二極管中P型摻雜區(qū)12、 N型摻雜區(qū)14以及未摻雜區(qū) 16的整體厚度較薄，通常約為50nm,因此來自光源22的光線會穿透太陽能電 池，其穿透率約為60%，使得大部分的光線無法被太陽能電池利用。為了改善上述問題，本發(fā)明提供一種陣列基板，其可適用于液晶顯示器， 充分利用來自背光源的光線并轉(zhuǎn)換成電能以供應(yīng)液晶顯示面板。請參閱圖2， 其為本發(fā)明一實施例的陣列基板100的平面圖，陣列基板100具有顯示區(qū)102 以及圍繞顯示區(qū)的外圍區(qū)104，在顯示區(qū)102上具有多個薄膜晶體管106，以 控制顯示區(qū)上的各個像素區(qū)，并且在外圍區(qū)104上具有至少一光電轉(zhuǎn)換元件 108，例如太陽能電池，其可以將來自背光源的光線轉(zhuǎn)換成電流，并提供給液 晶顯示面板使用，以達到節(jié)能的效果。在本發(fā)明的一實施例中，上述薄膜晶體管106的結(jié)構(gòu)剖面圖如圖3中所示， 其可利用低溫多晶硅(LTPS)工藝形成。首先在基底200上覆蓋緩沖層(buffer layer)202，基底200可為玻璃基板或塑料基板，緩沖層202的材料可為氮化 硅或氧化硅。接著，在緩沖層202上形成半導(dǎo)體層204，其具有通道區(qū)210以 及位于通道區(qū)兩側(cè)的源極/漏極區(qū)206/208，半導(dǎo)體層204的材料例如為多晶 硅或非晶硅。然后，在半導(dǎo)體層204上覆蓋柵極介電層212，雖然圖3中顯示其為兩層 的結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可了解，柵極介電層212可為單一層或兩層以上的 結(jié)構(gòu)，其材料可為氧化硅、氮化硅或前述的組合。接著，在柵極介電層212 上且對準(zhǔn)通道區(qū)210上方形成柵極層214，其可由金屬材料形成，例如鈦、鉬、 鎳、鋁或銅。在柵極層214上方還可覆蓋絕緣層216，如圖中所顯示，其可為 兩層的結(jié)構(gòu)，或者也可為單一層或兩層以上的結(jié)構(gòu)，其材料例如為氧化硅、氮 化硅或前述的組合。最后，在柵極介電層212及絕緣層216中蝕刻出導(dǎo)孔，并填充導(dǎo)電材料例 如鋁或多層金屬鈦鋁、鈦鋁鈦等，以形成導(dǎo)線218分別連接至源極/漏極區(qū) 206/208，即完成薄膜晶體管106。在薄膜晶體管106中的源極/漏極區(qū)206/208可通過離子植入或擴散工藝 將N型摻質(zhì)例如磷、砷，或是P型摻質(zhì)例如硼導(dǎo)入半導(dǎo)體層中而形成，其可為 重摻雜區(qū)或輕摻雜區(qū)。在薄膜晶體管106中的源極/漏極區(qū)206/208可都為導(dǎo) 入N型慘質(zhì)，以形成N型金氧半(NMOS)元件，或是都導(dǎo)入P型摻質(zhì)，以形成P 型金氧半(PMOS)元件，另外也可以使一個薄膜晶體管導(dǎo)入N型摻質(zhì)，另一個薄 膜晶體管導(dǎo)入P型摻質(zhì)，而形成互補式金氧半(CMOS)元件。介于源極/漏極區(qū) 206/208之間的通道區(qū)210則為未摻雜的區(qū)域。在本發(fā)明的一實施例中，上述光電轉(zhuǎn)換元件108的結(jié)構(gòu)剖面圖如圖3中所 示，其可為側(cè)向式P頂型二極管(lateral PIN diode) 、 NIN型二極管或是PIP 型二極管，其中較佳為PIN型二極管，光電轉(zhuǎn)換元件108可利用與薄膜晶體管 106相同的低溫多晶硅工藝形成。首先在與薄膜晶體管106相同的基底200上形成緩沖層220，其材料可為 氮化硅或氧化硅，接著，在緩沖層上覆蓋半導(dǎo)體層222，其包含P型摻雜區(qū)224、 N型摻雜區(qū)226以及未摻雜區(qū)228夾設(shè)于P型摻雜區(qū)224和N型摻雜區(qū)226之 間，半導(dǎo)體層222的材料可為多晶硅或非晶硅。然后，在半導(dǎo)體層222上方覆 蓋介電層230，其可為一層或一層以上的結(jié)構(gòu)，其材料例如為氧化硅、氮化硅 或前述的組合。接著，在介電層230上對準(zhǔn)未摻雜區(qū)228上方形成反射層232，反射層的 一部份可位于P型摻雜區(qū)224和N型摻雜區(qū)226上方，其可由金屬材料形成， 例如鈦、鉬、鎳、鋁或銅，以反射來自光電轉(zhuǎn)換元件108下方的光線。在反射層232上方還可覆蓋絕緣層234，與介電層230相似地，其可為一 層或一層以上的結(jié)構(gòu)，并且可由氧化硅、氮化硅或前述的組合形成。最后，在 介電層230與絕緣層234中形成導(dǎo)孔并填充導(dǎo)電材料例如鋁或多層金屬鈦鋁、 鈦鋁鈦等，以形成導(dǎo)線236分別連接至P型摻雜區(qū)224和N型摻雜區(qū)226，即 完成本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換元件108。本發(fā)明的優(yōu)點在于可利用相同的工藝及材料同時制造陣列基板顯示區(qū)上 的薄膜晶體管以及外圍區(qū)上的光電轉(zhuǎn)換元件，在上述的薄膜晶體管106以及光 電轉(zhuǎn)換元件108中，半導(dǎo)體層204和220可為同一層的不同部分，在半導(dǎo)體層 222中的P型摻雜區(qū)224可利用與半導(dǎo)體層204中源極/漏極區(qū)206/208導(dǎo)入P 型摻質(zhì)的相同工藝同時形成，且半導(dǎo)體層222中的N型摻雜區(qū)226也可利用與 半導(dǎo)體層204中源極/漏極區(qū)206/208導(dǎo)入N型摻質(zhì)的相同工藝同時形成，并 且柵極層214與反射層232也可為同一層的不同部分。同樣地，在薄膜晶體管106和光電轉(zhuǎn)換元件108中其它層的結(jié)構(gòu)，例如緩 沖層202和220，介電層212和230或是絕緣層216和234也可以利用同一道 工藝及相同材料形成。因此，通過本發(fā)明可同時形成薄膜晶體管及光電轉(zhuǎn)換元 件，達到降低成本并縮短制造時間的功效。此外，本發(fā)明還提供一種液晶顯示器，請參閱圖4，其為本發(fā)明一實施例 的液晶顯示器300的剖面示意圖。液晶顯示器300中包含上基板301與下基板 303對向設(shè)置，其中上基板301可為彩色濾光片基板，下基板303可為如上所 述的陣列基板100，也即其顯示區(qū)上具有多個如圖3所示的薄膜晶體管106， 且其外圍區(qū)上具有至少一個如圖3所示的光電轉(zhuǎn)換元件108。在上基板301與 下基板303的顯示區(qū)102之間夾設(shè)有液晶層305，并且一對上、下偏光板307、 309分別夾設(shè)上基板301與下基板303，另外，在下偏光板309下方還設(shè)置背 光源3U。如上所述，在陣列基板303外圍區(qū)104上的光電轉(zhuǎn)換元件108可為太陽能 電池，其結(jié)構(gòu)中的反射層232可將背光源311中未通過液晶顯示面板的光線反 射至半導(dǎo)體層222，并通過PIN型二極管將光能轉(zhuǎn)換成電流，供應(yīng)至液晶顯示 面板。通過光電轉(zhuǎn)換元件108回收背光源的光線，并將光能轉(zhuǎn)換成電流，可節(jié)
省液晶顯示面板的耗電量，達到節(jié)能的效果。圖5為本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換元件以及圖1的太陽能電池對于背光源的光電轉(zhuǎn) 換輸出特性比較圖，圖中線A表示本發(fā)明的具有反射層的光電轉(zhuǎn)換元件108，線B表示圖1的太陽能電池，其中兩者的二極管面積都為150um*10"m，所 使用的背光源亮度為943Lux，由圖5的線A可得到本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換元件的 光電輸出特性，其最大電壓(Vniax)約為0. 15V，最大電流(Imax)約為2. 3E-10A， 所得到的最大輸出功率(Pmax)約為3. 4E-11W;而由圖5的線B可得到圖1的 太陽能電池的光電輸出特性，其最大電壓(Vmax)約為O. 16V，最大電流(Imax) 約為6.6E-IIA，所得到的最大輸出功率(Pmax)約為1.1E-11W，由比較結(jié)果可 得知，本發(fā)明具有反射層的光電轉(zhuǎn)換元件的光電輸出功率可約為圖1的太陽能 電池的3倍以上。請再參閱圖4，陣列基板303除了外圍區(qū)104之外，其相對于背光源311 更具有一延伸部分IIO，其上具有至少一光電轉(zhuǎn)換元件109，且該光電轉(zhuǎn)換元 件109與光電轉(zhuǎn)換元件108的結(jié)構(gòu)類似，都具有反射層，可將來自與背光源 311同一側(cè)的外界光線反射至其中的PIN型二極管，而將外界光線轉(zhuǎn)換成電能 再利用。此外，在陣列基板303外圍區(qū)104上的光電轉(zhuǎn)換元件108除了可作為太陽 能電池之外，還可以作為感測元件用，通過其中的PIN型二極管將背光源的光 線轉(zhuǎn)換成電能，可感測背光源的亮度，并將其轉(zhuǎn)換成電流值，進而監(jiān)控背光源 的亮度是否衰退。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變 形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種陣列基板，具有一顯示區(qū)與環(huán)繞該顯示區(qū)的一外圍區(qū)，其特征在于，包括多個薄膜晶體管，設(shè)置于該顯示區(qū)上，包括一第一半導(dǎo)體層，具有一通道區(qū)與該通道區(qū)兩側(cè)的一源極/漏極區(qū)；一柵極介電層，覆蓋于該第一半導(dǎo)體層上；以及一柵極層，設(shè)置于該柵極介電層上，且位于該通道區(qū)上方；以及至少一光電轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置于該外圍區(qū)上，包括一第二半導(dǎo)體層，具有一P型摻雜區(qū)、一N型摻雜區(qū)以及一未摻雜區(qū)夾設(shè)于該P型摻雜區(qū)與該N型摻雜區(qū)之間；一第一介電層，設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層上；以及一反射層，設(shè)置于該第一介電層上，且位于該未摻雜區(qū)上方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于，該反射層的一部分位于 該P型摻雜區(qū)和該N型摻雜區(qū)上方。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于，該第二半導(dǎo)體層與該第 一半導(dǎo)體層為同一層的不同部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于，該第二半導(dǎo)體層與該第 一半導(dǎo)體層的材料包括多晶硅或非晶硅。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于，該反射層與該柵極層為 同一層的不同部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于，該反射層和該柵極層的 材料為金屬。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于，該第一介電層與該柵極 介電層為同一層的不同部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于，該第一介電層和該柵極 介電層的材料包括氮化硅、氧化硅或前述的組合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于，該薄膜晶體管包括一N 型金氧半元件、一 P型金氧半元件或一互補式金氧半元件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于，該光電轉(zhuǎn)換元件為一 側(cè)向式PIN型二極管。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，尚包括一第二介電層同時設(shè)置于該 反射層與該柵極層之上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求li所述的陣列基板，其特征在于，該第二介電層的材料 包括氮化硅、氧化硅或前述的組合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列基板，其特征在于，還包括一緩沖層同時 設(shè)置在該第二半導(dǎo)體層與該第一半導(dǎo)體層之下。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的陣列基板，其特征在于，該緩沖層的材料包括氮化硅或氧化硅。
15. —種液晶顯示器，其特征在于，包括一第一基板；一第二基板，具有一顯示區(qū)與環(huán)繞該顯示區(qū)的一外圍區(qū)，且與該第一基板對向設(shè)置；一液晶層，夾設(shè)于該第一基板與該第二基板的該顯示區(qū)之間；以及一背光源，設(shè)置于該第二基板下方，該第二基板包括多個薄膜晶體管，設(shè)置于該顯示區(qū)上，且包括一第一半導(dǎo)體層，具有一通道區(qū)與該通道區(qū)兩側(cè)的一源極/漏極區(qū)； 一柵極介電層，覆蓋于該第一半導(dǎo)體層上；以及 一柵極層，設(shè)置于該柵極介電層上，且位于該通道區(qū)上方；以及 至少一光電轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置于該外圍區(qū)上，且包括一第二半導(dǎo)體層，具有一P型摻雜區(qū)、一N型摻雜區(qū)以及一未摻雜區(qū)夾設(shè) 于該P型慘雜區(qū)與該N型摻雜區(qū)之間；一第一介電層，設(shè)置于該第二半導(dǎo)體層上；以及一反射層，設(shè)置于該第一介電層上，且位于該未摻雜區(qū)上方，該反射層將 來自該背光源的光線反射至該光電轉(zhuǎn)換元件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶顯示器，其特征在于，還包括一對偏光板 分別夾設(shè)該第一基板與該第二基板。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶顯示器，其特征在于，該光電轉(zhuǎn)換元件包 括一太陽能電池。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶顯示器，其特征在于，該光電轉(zhuǎn)換元件包 括一感測元件，用以感測該背光源的亮度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶顯示器，其特征在于，該第二基板相對于 該背光源還包括一延伸部分，該延伸部分上具有至少一該光電轉(zhuǎn)換元件，且該 反射層將來自與該背光源同一側(cè)的外界光線反射至該光電轉(zhuǎn)換元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陣列基板及液晶顯示器，該陣列基板具有顯示區(qū)與環(huán)繞顯示區(qū)的外圍區(qū)，包括多個薄膜晶體管設(shè)置于顯示區(qū)上，以及至少一光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置于外圍區(qū)上，其中該薄膜晶體管包括第一半導(dǎo)體層，具有通道區(qū)與通道區(qū)兩側(cè)的源極/漏極區(qū)；柵極介電層覆蓋于該第半導(dǎo)體層上；以與門極層設(shè)置于柵極介電層上，且位于通道區(qū)上方，該光電轉(zhuǎn)換元件包括第二半導(dǎo)體層，具有P型摻雜區(qū)、N型摻雜區(qū)以及未摻雜區(qū)夾設(shè)于P型與N型摻雜區(qū)之間；第一介電層設(shè)置于第二半導(dǎo)體層上；以及反射層設(shè)置于第一介電層上，且位于未摻雜區(qū)上方。
文檔編號G02F1/1362GK101127362SQ20071015208
公開日2008年2月20日 申請日期2007年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者彭佳添, 翁健森, 趙志偉 申請人:友達光電股份有限公司