專利名稱：平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示面板之像素結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種像素結(jié)構(gòu)及其制造方法，且特別是關(guān)于一種平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示面板之像素結(jié)構(gòu)及其制造方法的發(fā)明。
背景技術(shù)：
隨著多媒體技術(shù)的高度發(fā)展，目前圖像信息的傳遞大多已由模擬轉(zhuǎn)為數(shù)字傳輸，而為了配合現(xiàn)代生活模式，視頻或圖像裝置之體積也日漸趨于輕薄。傳統(tǒng)的陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)顯示器雖然具有優(yōu)異的顯示質(zhì)量與低成本等優(yōu)點，但是由于其內(nèi)部電子槍的結(jié)構(gòu)，使得顯示器無法符合薄型化、輕量化以及低消耗功率的需求，且使用者觀看時亦存在輻射線傷眼等問題。因此，隨著近年來光電技術(shù)與半導(dǎo)體制造技術(shù)之成熟，平面顯示器(Flat Panel Display)便蓬勃發(fā)展起來，其中液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)基于其低電壓操作、無輻射線散射、重量輕以及體積小等優(yōu)點，更逐漸取代傳統(tǒng)的陰極射線管顯示器而成為近年來顯示器產(chǎn)品之主流。
然而，液晶顯示器目前仍存在視角范圍狹窄與價格偏高等問題，因此如何增加其視角范圍，是目前急需改善的課題之一?，F(xiàn)今已有許多廣視角液晶顯示器方案被提出，其包括有多域垂直配向型(Multi-domain Vertica1Alignment，MVA)液晶顯示器、平面方向轉(zhuǎn)換(In-PlaneSwitching，IPS)液晶顯示器以及邊緣電場切換模式(Fringe Field Switching，F(xiàn)FS)液晶顯示器等等。
圖1為一種公知的平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示器之像素結(jié)構(gòu)。請參照圖1，此像素結(jié)構(gòu)100包括薄膜晶體管110、多個驅(qū)動電極130以及多個共享電極140。其中，驅(qū)動電極130以及共享電極140設(shè)置于同一玻璃基板102(表示于圖2E)上，且彼此交互平行排列，而驅(qū)動電極130電連接至薄膜晶體管110。此外，薄膜晶體管110通過掃描線104與數(shù)據(jù)線106進(jìn)行驅(qū)動，其中當(dāng)畫面數(shù)據(jù)沿數(shù)據(jù)線106寫入薄膜晶體管110時，驅(qū)動電極130與共享電極140之間將產(chǎn)生水平方向之電場，以驅(qū)動液晶分子沿電場方向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而達(dá)到廣視角顯示的效果。
圖2A～圖2E所示為一種公知的平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示器之像素結(jié)構(gòu)制造工藝的剖面流程圖。首先，如圖2A所示，進(jìn)行第一道光掩膜制造工藝，以于玻璃基板102上形成柵極112。接著，如圖2B所示，于玻璃基板102上沉積柵絕緣層122，并進(jìn)行第二道光掩膜制造工藝，以于柵極112上方之柵絕緣層122上形成通道層114及歐姆接觸層118。然后，如圖2C所示，進(jìn)行第三道光掩膜制造工藝，以于歐姆接觸層118上形成源極/漏極116。之后，如圖2D所示，進(jìn)行第四道光掩膜制造工藝，以形成圖案化之保護(hù)層124。接著，如圖2E所示，進(jìn)行第五道光掩膜制造工藝，以于保護(hù)層124上形成交互穿插排列的驅(qū)動電極130與共享電極140。此外，在上述像素結(jié)構(gòu)之制造工藝后，還可于此像素結(jié)構(gòu)100上全面性地沉積一層配向膜150。
請同時參照圖1及圖2E，由于驅(qū)動電極130與共享電極140有一定的厚度，因此沉積于其上的配向膜150與電極兩側(cè)的區(qū)域相比會有斷差產(chǎn)生。如此一來，當(dāng)進(jìn)行配向工程時，由于配向膜150之配向方向D和電極130、140的延伸方向之間具有夾角θ，使得電極兩側(cè)區(qū)域144可能發(fā)生液晶配向不良的情形，造成液晶分子無法正常轉(zhuǎn)動，因而降低了液晶顯示器的顯示質(zhì)量。此外，公知的平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示面板之像素結(jié)構(gòu)的制造工藝通常需進(jìn)行五道光掩膜制造工藝，且在定義源極/漏極時，亦可能蝕刻到部分的通道層，因此不僅制造工藝時間較長，且其制造工藝合格率亦無法有效提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示面板之像素結(jié)構(gòu)，用以改善因電極兩側(cè)之高度斷差所造成之液晶分子配向不良的情形。
本發(fā)明的另一目的是提供一種平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示面板之像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其可降低所需使用之光掩膜數(shù)目，以縮短制造工藝時間，并可避免通道層在制造工藝中受到蝕刻，進(jìn)而提供較佳之制造工藝合格率。
本發(fā)明提出一種平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示面板之像素結(jié)構(gòu)，其適于架構(gòu)于基板上，并通過掃描線與數(shù)據(jù)線進(jìn)行驅(qū)動。像素結(jié)構(gòu)包括薄膜晶體管、介電層、多個驅(qū)動電極以及多個共享電極，其中薄膜晶體管設(shè)置于基板上，且連接至掃描線與數(shù)據(jù)線，而介電層由薄膜晶體管內(nèi)向外延伸而覆蓋于基板上。此外，驅(qū)動電極與共享電極嵌設(shè)(embedded)于介電層內(nèi)，其中驅(qū)動電極連接至薄膜晶體管，且共享電極與驅(qū)動電極交互穿插設(shè)置。
本發(fā)明提出一種像素結(jié)構(gòu)的制造方法，適用于平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示面板。首先，提供基板，其上劃分有主動元件區(qū)，且主動元件區(qū)內(nèi)已形成有柵極、覆蓋柵極之柵絕緣層以及位于柵絕緣層上之通道層。接著，于柵絕緣層上形成保護(hù)層，且保護(hù)層覆蓋通道層。然后，圖案化保護(hù)層與柵絕緣層，以于通道層上方的保護(hù)層中形成源極/漏極接觸窗開口，并且于主動元件區(qū)之外的保護(hù)層與柵絕緣層中形成多個條狀電極開口。之后，于主動元件區(qū)內(nèi)之保護(hù)層上形成源極/漏極，其經(jīng)由源極/漏極接觸窗開口連接至通道層，并且于條狀電極開口內(nèi)形成交互穿插設(shè)置的多個驅(qū)動電極與多個共享電極。
綜上所述，本發(fā)明于主動元件區(qū)之外的保護(hù)層與柵絕緣層中形成多個條狀電極開口，并于條狀電極開口內(nèi)形成交互穿插設(shè)置的多個驅(qū)動電極與多個共享電極。因此，本發(fā)明能減少電極兩側(cè)的高度斷差，從而減少配向不良的情況發(fā)生。此外，本發(fā)明之像素結(jié)構(gòu)的制造方法需歷經(jīng)四道光掩膜制造工藝，因此可有效降低制造成本。
為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
具體實施例方式
圖3為本發(fā)明之一種平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示器之像素結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。請參照圖3，像素結(jié)構(gòu)300架構(gòu)于基板302上，其例如是玻璃基板，且此像素結(jié)構(gòu)300例如是通過掃描線與數(shù)據(jù)線(圖中未表示出)進(jìn)行驅(qū)動。像素結(jié)構(gòu)300包括薄膜晶體管310、介電層320、多個驅(qū)動電極330以及多個共享電極340，其中薄膜晶體管310設(shè)置于基板302上，并連接至掃描線與數(shù)據(jù)線(圖中未表示出)。此外，介電層320例如是由薄膜晶體管310內(nèi)之柵絕緣層322與保護(hù)層324向外延伸所形成，其中介電層320例如具有多個條狀開口324b，而驅(qū)動電極330與共享電極340嵌設(shè)于開口324b內(nèi)，并呈交互狀穿插設(shè)置。另外，驅(qū)動電極330連接至薄膜晶體管310，并與共享電極340提供水平方向之驅(qū)動電場，用以驅(qū)動像素結(jié)構(gòu)300上方之液晶分子(圖中未表示出)扭轉(zhuǎn)。
請再參照圖3，薄膜晶體管310之柵極312設(shè)置于基板302上，而柵絕緣層322覆蓋柵極322，且通道層314對應(yīng)于柵極312而設(shè)置于柵絕緣層322上。此外，保護(hù)層324設(shè)置于通道層314上，且保護(hù)層324中具有源極/漏極接觸窗開口324a，而源極/漏極316設(shè)置于保護(hù)層324上，并通過源極/漏極接觸窗開口324a連接通道層314。在本實施例中，源極/漏極316、驅(qū)動電極330以及共享電極340例如是同一圖案化線路，且此圖案化線路例如是由金屬材料層328與透明導(dǎo)電材料層338所構(gòu)成之復(fù)合導(dǎo)電層，其中金屬材料層328之材質(zhì)例如是鉻(Cr)或鋁(Al)等金屬材質(zhì)，而透明導(dǎo)電材料層338之材質(zhì)例如是銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)或銦鋅氧化物(Indium ZincOxide，IZO)等。當(dāng)然，在本發(fā)明之其它實施例中，此圖案化線路亦可以是僅由金屬或透明氧化物中的一種導(dǎo)電材質(zhì)所構(gòu)成之單一導(dǎo)電層。
值得一提的是，上述之薄膜晶體管310例如還可包括歐姆接觸層318，其設(shè)置于源極/漏極316與通道層314之間，用以增加源極/漏極316與通道層314之間的導(dǎo)電性。此外，共享電極340與基板302之間以及驅(qū)動電極330與基板302之間例如具有黏著層360，用以增加共享電極340、驅(qū)動電極330與基板302之間的黏著性。在一實施例中，黏著層360與歐姆接觸層318例如可以是同一膜層，其材質(zhì)例如是摻雜非晶硅。
承上所述，本發(fā)明使驅(qū)動電極330與共享電極340嵌設(shè)于介電層320中，以提供較為平坦的表面，當(dāng)在像素結(jié)構(gòu)300上形成配向膜350時，將可減少配向膜350在驅(qū)動電極330與共享電極340兩側(cè)可能形成的高度斷差。如此一來，便可避免配向不良的情形，進(jìn)而提供較佳的顯示質(zhì)量。
為了詳細(xì)說明本發(fā)明之特征，下文提出上述之像素結(jié)構(gòu)的一種制造方法加以說明。請參考圖4A～4D，其依次表示本發(fā)明之像素結(jié)構(gòu)的制造工藝剖面流程圖。
首先，如圖4A所示，提供基板302，其中基板302上劃分有主動元件區(qū)304及電極區(qū)306。之后，在基板302上沉積金屬層(圖中未表示出)，其材質(zhì)例如是鉻(Cr)，并通過第一道光掩膜制造工藝來圖案化此金屬層，以于主動元件區(qū)304內(nèi)形成柵極312。
接著，如圖4B所示，于基板302上形成柵絕緣層322，其覆蓋柵極312，而此柵絕緣層322的材質(zhì)例如是氧化硅(SiO)或氮化硅(SiN)等其它絕緣材料。之后，于柵絕緣層322上形成非晶硅(a-Si)材料層(圖中未表示出)，并通過第二道光掩膜制造工藝來圖案化此非晶硅材料層，以形成通道層314。
然后，如圖4C所示，于柵絕緣層322上形成保護(hù)層324，其覆蓋通道層314，且此保護(hù)層324的材質(zhì)例如為氮化硅(SiN)。接著，進(jìn)行第三道光掩膜制造工藝，以于通道層314上方的保護(hù)層324中形成源極/漏極接觸窗開口324a，并且于電極區(qū)306內(nèi)之保護(hù)層324與柵絕緣層322中形成多個條狀電極開口324b。
之后，如圖4D所示，于基板302上依序形成摻雜非晶硅層368、金屬材料層328以及透明導(dǎo)電材料層338，并且進(jìn)行第四道光掩膜制造工藝，其中通過摻雜非晶硅層368可于源極/漏極接觸窗開口324a內(nèi)與條狀電極開口324b內(nèi)分別形成歐姆接觸層318與黏著層360。此外，通過金屬材料層328與透明導(dǎo)電材料層338則可形成源極/漏極316，并且同時于條狀電極開口324b內(nèi)形成交互穿插設(shè)置的驅(qū)動電極330與共享電極340。
本發(fā)明之像素結(jié)構(gòu)的制造方法僅使用四道光掩膜制造工藝，因此可具有較佳之制造工藝效率與較低的制造成本。此外，當(dāng)進(jìn)行第四道光掩膜制造工藝(如圖4D所示)以形成源極/漏極316時，通道層314可受到上方之保護(hù)層324的保護(hù)，因此可避免通道層314受到蝕刻。值得一提的是，在制造驅(qū)動電極330與共享電極340時，本發(fā)明亦可選擇性地僅形成金屬材料層328或透明導(dǎo)電材料層338中之一種，且還可調(diào)整其它膜層(例如保護(hù)層324或柵絕緣層322)與此金屬材料層328或透明導(dǎo)電材料層338之間的工藝參數(shù)，以求得最佳化的尺寸(例如厚度)搭配，進(jìn)而提供較為平坦之表面。
綜上所述，本發(fā)明之平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示面板的像素結(jié)構(gòu)及其制造方法至少具有下列特征與優(yōu)點(1)驅(qū)動電極與共享電極嵌設(shè)于介電層中，因此可有效減少配向膜在電極兩側(cè)的區(qū)域產(chǎn)生的斷差高度，從而減少配向不良的情況發(fā)生。
(2)僅需使用四道光掩膜制造工藝，因此可有效節(jié)省制造成本，并提高生產(chǎn)效率。
(3)可有效確保通道層之完整，以提供較佳之制造工藝合格率，且因通道層之厚度可相對縮減，更有助于降低漏電流或光漏電流，進(jìn)而提升像素結(jié)構(gòu)之整體電性表現(xiàn)。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通專業(yè)人員，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動與改進(jìn)，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。


圖1為一種公知的平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示器之像素結(jié)構(gòu)。
圖2A～圖2E所示為一種公知的平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示器之像素結(jié)構(gòu)制造工藝的剖面流程圖。
圖3為本發(fā)明之一種平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示器之像素結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖4A～圖4D，依次為本發(fā)明之像素結(jié)構(gòu)的制造工藝剖面流程圖。
主要元件標(biāo)記說明100像素結(jié)構(gòu)102玻璃基板104掃描線106數(shù)據(jù)線110薄膜晶體管112柵極114通道層116源極/漏極118歐姆接觸層122柵絕緣層124保護(hù)層130驅(qū)動電極
140共享電極144電極兩側(cè)區(qū)域150配向膜D配向方向θ夾角300像素結(jié)構(gòu)302基板304主動元件區(qū)306電極區(qū)310薄膜晶體管312柵極314通道層316源極/漏極318歐姆接觸層320介電層322柵絕緣層324保護(hù)層324a源極/漏極接觸窗開口
324b條狀電極開口328金屬材料層330驅(qū)動電極338透明導(dǎo)電材料層340共享電極350配向膜360黏著層368摻雜非晶硅層
權(quán)利要求
1.一種平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示面板之像素結(jié)構(gòu)，適于架構(gòu)于基板上，并通過掃描線與數(shù)據(jù)線進(jìn)行驅(qū)動，其特征是該像素結(jié)構(gòu)包括薄膜晶體管，設(shè)置于該基板上，且該薄膜晶體管連接至該掃描線與該數(shù)據(jù)線；介電層，由該薄膜晶體管內(nèi)向外延伸而覆蓋于該基板上；多個驅(qū)動電極，嵌設(shè)于該介電層內(nèi)，并連接至該薄膜晶體管；以及多個共享電極，嵌設(shè)于該介電層內(nèi)，其中上述這些共享電極與上述這些驅(qū)動電極交互穿插設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之像素結(jié)構(gòu)，其特征是該薄膜晶體管包括柵極、通道層以及源極/漏極，而該介電層包括柵絕緣層與保護(hù)層，該柵極設(shè)置于該基板上，該柵絕緣層覆蓋于該柵極上，該通道層對應(yīng)該柵極而設(shè)置于該柵絕緣層上，該保護(hù)層設(shè)置于該通道層上，且該保護(hù)層具有源極/漏極接觸窗開口，該源極/漏極設(shè)置于該保護(hù)層上，并通過該源極/漏極接觸窗開口連接該通道層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述之像素結(jié)構(gòu)，其特征是該源極/漏極、上述這些驅(qū)動電極以及上述這些共享電極構(gòu)成圖案化線路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述之像素結(jié)構(gòu)，其特征是該圖案化線路包括單一導(dǎo)電層以及復(fù)合導(dǎo)電層中之一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述之像素結(jié)構(gòu)，其特征是該圖案化線路之材質(zhì)包括金屬以及透明導(dǎo)電氧化物中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述之像素結(jié)構(gòu)，其特征是該圖案化線路之材質(zhì)為銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)或銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，ITO)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述之像素結(jié)構(gòu)，其特征是該薄膜晶體管還包括歐姆接觸層，其設(shè)置于該源極/漏極與該通道層之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述之像素結(jié)構(gòu)，其特征是還包括黏著層，其設(shè)置于上述這些共享電極與該基板之間，以及上述這些驅(qū)動電極與該基板之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述之像素結(jié)構(gòu)，其特征是該黏著層與該歐姆接觸層之材質(zhì)為摻雜非晶硅。
10.一種像素結(jié)構(gòu)的制造方法，適用于平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示面板，其特征是該像素結(jié)構(gòu)的制造方法包括提供基板，其中該基板上劃分有主動元件區(qū)，且該主動元件區(qū)內(nèi)已形成有柵極、覆蓋該柵極之柵絕緣層以及位于該柵絕緣層上之通道層；于該柵絕緣層上形成保護(hù)層，且該保護(hù)層覆蓋該通道層；圖案化該保護(hù)層與該柵絕緣層，以于該通道層上方的該保護(hù)層中形成源極/漏極接觸窗開口，并且于該主動元件區(qū)之外的該保護(hù)層與該柵絕緣層中形成多數(shù)個條狀電極開口；以及于該主動元件區(qū)內(nèi)之該保護(hù)層上形成源極/漏極，其中該源極/漏極經(jīng)由該源極/漏極接觸窗開口連接至該通道層，并且于上述這些條狀電極開口內(nèi)形成交互穿插設(shè)置的多個驅(qū)動電極與多個共享電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述之像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征是形成該源極/漏極、上述這些驅(qū)動電極以及上述這些共享電極的步驟包括于該基板上全面性地形成導(dǎo)電材料層；以及圖案化該導(dǎo)電材料層，以分別形成該源極/漏極、上述這些驅(qū)動電極以及上述這些共享電極。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述之像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征是形成該導(dǎo)電材料層的步驟包括于該基板上形成金屬材料層；以及于該金屬材料層上形成透明導(dǎo)電材料層。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述之像素結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征是在形成該導(dǎo)電材料層之前，還包括于該基板上全面性地形成摻雜非晶硅層，并且在圖案化該導(dǎo)電材料層的同時圖案化該摻雜非晶硅層。
全文摘要
一種平面方向轉(zhuǎn)換液晶顯示面板之像素結(jié)構(gòu)，適于架構(gòu)于基板上，并通過掃描線與數(shù)據(jù)線進(jìn)行驅(qū)動。此像素結(jié)構(gòu)包括薄膜晶體管、介電層、多個驅(qū)動電極以及多個共享電極，其中薄膜晶體管設(shè)置于基板上，且薄膜晶體管連接至掃描線與數(shù)據(jù)線。此外，驅(qū)動電極與共享電極嵌設(shè)于介電層內(nèi)，并交互穿插設(shè)置，且驅(qū)動電極連接至薄膜晶體管。此像素結(jié)構(gòu)可改善電極兩側(cè)發(fā)生配向不良的情形，并減少制造工藝中所需光掩膜數(shù)。
文檔編號H01L29/786GK1800954SQ200510000128
公開日2006年7月12日 申請日期2005年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月5日
發(fā)明者周瑞淵, 王明宗, 邱獻(xiàn)清 申請人:中華映管股份有限公司