專利名稱：一種液晶顯示裝置及其下基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，具體的講是一種具有高容量電容薄膜晶體管的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示器依驅(qū)動方式可分為被動式(Passive Matrix，PMLCD)與主動式(Active Matrix，AMLCD)，而所謂的主動式驅(qū)動液晶顯示器，即指用薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)作為開關(guān)組件的顯示器，且通常再搭配一輔助的儲存電容，來控制液晶顯示器的亮度表現(xiàn)；由于液晶顯示器中，面板孔徑比(aperture ratio)的大小將影響顯示裝置的亮度與設(shè)計的重要因素，因此面板上開關(guān)組件以及電容結(jié)構(gòu)所占據(jù)的范圍越小，將越能提高孔徑比。
當晶體管的尺寸縮小時，技術(shù)上所面臨最大的挑戰(zhàn)，就是如何在極小的面積上繼續(xù)維持足夠的儲存電容來控制組件；此外，電容結(jié)構(gòu)所使用的介電層厚度、屬性以及電容尺寸大小都會直接影響到電荷的儲存效果，以及所施加于像素電極的電壓，因此如何在不影響儲存電容的儲存電荷下減少其面積，以增加像素的孔徑比，為目前急需解決的課題。直接以增加儲存電容的單位面積的電容量，將最為經(jīng)濟可行，可降低像素組件內(nèi)儲存電容的面積，以增加孔徑比，進而提升顯示器影像品質(zhì)。
目前增加表面積的方法，最有效率的方式是將原本平坦的表面制造成高低不平坦的粗糙面，以在有限空間中增加表面積。美國專利案號4,106,859揭示一種制造有機層表面粗糙的方法，主要是以壓模的方式，如圖1A所示，將原本平坦的有機層120通過一帶有凹凸面的模具110，在施加壓力P下形成具凹凸面的有機層；或是如圖1B所示，利用圓筒型具凹凸表面的模具130，將原本平坦的有機層120以滾動方式壓出具凹凸面的有機層。除了壓模方式外，美國專利案號4,519,678中，Yoshiaki等人則直接于基板500上形成多個凸塊圖樣510，再于基板與凸塊上涂覆一層樹脂層520，以及一層金屬層530，因此即完成具有凹凸表面的金屬層，如圖2所示。然而，上述方法都必須經(jīng)過數(shù)道步驟，增加整個工藝的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用一增加電容結(jié)構(gòu)表面積的方法，以增加電容的容量，減少電容所占據(jù)的區(qū)域，主要是在電容結(jié)構(gòu)上的第一金屬層直接形成凹凸表面，來增加表面積。
本發(fā)明方法可以利用傳統(tǒng)掩膜分別完成各結(jié)構(gòu)，更可利用部分曝光(half-tone)的掩膜，在同一工藝下，同時間完成儲存電容結(jié)構(gòu)以及薄膜晶體管結(jié)構(gòu)的制作；因此，本發(fā)明方法可達到在簡單工藝下，通過鋁金屬層與氮化鋁層接觸后造成的凹凸表面，增加電容結(jié)構(gòu)的表面積，而達成具有現(xiàn)有電容結(jié)構(gòu)，但具有大表面積的薄膜晶體管液晶顯示裝置的目的。
本發(fā)明揭示一種液晶顯示裝置下基板的制造方法，包括步驟如下(a)提供一表面具有一第一金屬層與一金屬保護層的透明基板，其中第一金屬層夾置于金屬保護層與透明基板之間，且第一金屬層由至少一軟性金屬或其合金所形成；(b)利用一部分曝光掩膜工藝形成一第一圖樣于第一金屬層上，以及形成一第二圖樣于金屬保護層上；(c)形成一氮化鋁層于第一金屬層與金屬保護層上；(d)移除第一金屬層與金屬保護層上的氮化鋁層，使第一金屬層呈一凹凸狀表面；(e)形成一柵極，一源極圖樣以及一漏極圖樣于金屬保護層上，為一薄膜晶體管區(qū)域，并形成一傳導性第二金屬層于該凹凸狀表面的第一金屬層上，為一儲存電容區(qū)域，其中傳導性第二金屬層與漏極電接觸；以及(f)形成一具有圖樣的像素電極。
在本發(fā)明方法中，其中步驟(f)還可包括形成一平坦層，夾置于像素電極與第二金屬層之間；此外，為增加第一金屬層與透明下基板之間的附著力，可在第一金屬層與透明下基板之間形成一緩沖層，以避免第一金屬層在后續(xù)工藝中因為高溫高壓造成與下基板剝離的現(xiàn)象；適用的緩沖層材料可以是現(xiàn)有材料，較佳為鈦、氮化鈦、鉬、鉻或其合金；此外，步驟(a)中的至少一軟性金屬的種類不限，可以是現(xiàn)有的任何一種具反射特性的軟性金屬，較佳為鋁、銀、鎳、銅或鉑；而步驟(a)中金屬保護層種類也可以是現(xiàn)有的任何一種，較佳如鈦、氮化鈦、鉬、鉻或其合金。
步驟(b)中部分曝光的掩膜可以是多個條狀圖案的組合、網(wǎng)狀、或為任何具半透光率的圖案；在本發(fā)明方法中，步驟(c)的氮化鋁層形成的方式可以是現(xiàn)有的任何沉積方法，較佳是在一含鋁表面進行反應(yīng)性濺鍍；而氮化鋁層形成的厚度范圍不限，較佳為150-1500。
本發(fā)明方法中，步驟(e)的薄膜晶體管區(qū)域內(nèi)，柵極、源極、漏極，以及金屬保護層之間，還包括一絕緣層，以及至少一半導體層；而儲存電容區(qū)域內(nèi)，電傳導性第二金屬層以及凹凸狀表面的第一金屬層之間，還包括一絕緣層，使第一金屬層與第二金屬層之間形成電容儲存區(qū)。
本發(fā)明還揭示一種液晶顯示裝置，包括一含多個像素單元的下基板，其中像素單元含一薄膜晶體管、一像素電極與一電容，且電容由鋁、銀、鎳、銅、鉑或其合金所形成，并具有一凹凸狀表面；一上基板，其表面具有至少一透明輔助電極；以及一液晶層，介于下基板與上基板之間。
在本發(fā)明方法中，上基板的結(jié)構(gòu)更包含一彩色濾光膜，夾置于上基板與透明輔助電極之間，且透明輔助電極材料為現(xiàn)有材料，較佳為氧化銦錫或氧化銦鋅；液晶層為現(xiàn)有材料，較佳為負介電各向異性液晶或正介電各向異性液晶。
本發(fā)明液晶顯示裝置可選擇性地設(shè)置有功能性組件以增加或改善其功能，較佳可在下基板表面設(shè)置有多個影像信號線、掃瞄信號線、共通線(common lines)與對向電極，其中該些影像信號線與該些掃瞄信號線形成一矩陣排列，且每二條相鄰的影像信號線與每二條相鄰的掃瞄信號線間定義出一個像素區(qū)域，在同一像素區(qū)域內(nèi)，位于像素區(qū)域邊界上的其中一影像信號線與位在此像素區(qū)域內(nèi)的一薄膜晶體管的源極相連接、位于像素區(qū)域邊界上的其中一掃瞄信號線與位在此像素區(qū)域內(nèi)的一薄膜晶體管的柵極相連接、且一像素區(qū)域內(nèi)的像素電極與同一像素區(qū)域內(nèi)的一薄膜晶體管的漏極相連接，該共通線與該對向電極相接以控制電壓，該像素電極與該對向電極交錯排列，且像素電極與對向電極的終點與起點位于該像素區(qū)域的一側(cè)邊。


圖1A為現(xiàn)有技術(shù)示意圖。
圖1B為現(xiàn)有技術(shù)示意圖。
圖2現(xiàn)有技術(shù)示意圖。
圖3A，3B，3C，3D，3E所示為本發(fā)明實施例制造方法流程。
主要組件符號說明P壓力 110模具120有機層130模具500基板510凸塊圖樣520樹脂層 530金屬層 100薄膜晶體管形成區(qū)200儲存電容形成區(qū) 10基板 11緩沖層20鋁金屬層(第一金屬層) 30鈦金屬層(金屬保護層)40氮化鋁層 50絕緣層 51源極52a漏極(第二電極層)52b第二電極層 53保護層60半導體層 70平坦層 80像素電極具體實施方式
利用本發(fā)明方法可在同一工藝下同時形成具凹凸表面金屬層的儲存電容結(jié)構(gòu)，以及薄膜晶體管結(jié)構(gòu)在一液晶顯示裝置的基板上，可達到在簡單工藝下完成結(jié)構(gòu)區(qū)域小但維持原電容容量的電容結(jié)構(gòu)的目的。
圖3A-E中，100表示為薄膜晶體管的形成區(qū)域，200表示為儲存電容的形成區(qū)域；請參考圖3A，首先提供一透明玻璃基板10，在透明玻璃基板10表面依序形成有一鈦金屬緩沖層11，一作為第一金屬層20的鋁金屬層20，與一作為金屬保護層的鈦金屬層30或氮化鈦金屬層。在200的區(qū)域，利用一部分曝光(halftone)的掩膜形成一第一圖樣于鈦金屬層30上，使儲存電容的形成區(qū)域200上方光刻膠厚度比薄膜晶體管形成區(qū)域100上方光刻膠薄。接著，同時在100區(qū)域以及200區(qū)域上，以現(xiàn)有的黃光工藝與刻蝕工藝定義出柵極與儲存電容區(qū)，并接著以O(shè)2灰化法與刻蝕工藝，去除儲存電容形成區(qū)域200上的光刻膠，以露出200區(qū)域的鋁金屬層20，而此時于100區(qū)域則留存有鈦金屬層30在鋁金屬層20上，如圖3B，可在后續(xù)工藝中保護100區(qū)域的鋁金屬層20。
接著以濺鍍方式，形成一氮化鋁層40于200部分的鋁金屬層20，以及100區(qū)域的鈦金屬層30上，如圖3C所示，由于氮化鋁層40中氮原子的存在改變鋁原子晶格，而造成氮化鋁層40本身材料因推擠而呈凹凸不平；部分氮原子也因進入200區(qū)域的鋁金屬層20，造成鋁金屬層20材料同樣遭受擠壓，而形成表面的凹凸不平；之后再以刻蝕工藝將氮化鋁層40移除后，即暴露出具有表面凹凸的鋁金屬層20，作為儲存電容的結(jié)構(gòu)200；而100區(qū)域由于鈦金屬層30覆蓋于鋁金屬層20上，因此氮化鋁層40并不會與鋁金屬層20發(fā)生反應(yīng)，也因此在氮化鋁層40移除后，100區(qū)域的鋁金屬層20將呈一平坦表面，而為薄膜晶體管形成區(qū)域的柵極結(jié)構(gòu)，如圖3D。
隨后，在100區(qū)域的柵極結(jié)構(gòu)，以及200區(qū)域儲存電容鋁金屬層20的上方沉積一絕緣層50及半導體層60，該絕緣層50可為氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、或PZT。接著再利用濺鍍方式，在100區(qū)域絕緣層50及半導體層60的上形成一第二電極層52，該電極層可為銦錫氧化物、Cr、Al、Mo、Au、Pt、Ag等金屬，并利用黃光工藝與刻蝕工藝圖樣化第二電極層52，以作為源極51與漏極52a的電極；同時，第二電極層52的沉積延伸至儲存電容形成區(qū)域200，具有表面凹凸的鋁金屬層20以及絕緣層50之上，接著再全面性的形成一保護層53于薄膜晶體管形成區(qū)域100中的源極51與漏極52a，以及儲存電容形成區(qū)200中第二電極層52b與絕緣層50的上方，以保護第二電極層52b。
隨后，形成一平坦層70于薄膜晶體管形成區(qū)域100保護層53以及儲存電容形成區(qū)200保護層53之上，并定義出像素接觸點區(qū)域；接著以ITO形成一透明像素電極80于平坦層70上，并使像素電極80在像素電極接觸點區(qū)域中與儲存電容區(qū)200的第二電極層52b相接觸，此時結(jié)構(gòu)即如圖3E所示。
透過本發(fā)明所揭示的電容結(jié)構(gòu)形成方法，可通過簡單工藝且不影響電容儲存量條件下，同時完成薄膜晶體管結(jié)構(gòu)及電容結(jié)構(gòu)，在縮小此結(jié)構(gòu)范圍的條件下才能提升面板孔徑比。
上述實施例僅為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明的權(quán)利范圍自應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準，而非僅限于上述實施例。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置下基板的制造方法，其特征在于，包括步驟如下(a)提供一表面具有一第一金屬層與一金屬保護層的透明基板，其中所述的第一金屬層夾置于所述的金屬保護層與所述的透明基板之間，且所述的第一金屬層由至少一軟性金屬或其合金所形成；(b)利用一部分曝光掩膜工藝形成一第一圖樣于所述的第一金屬層上，以及形成一第二圖樣于所述的金屬保護層上；(c)形成一氮化鋁層于所述的第一金屬層與所述的金屬保護層上；(d)移除所述的第一金屬層與所述的金屬保護層上的所述的氮化鋁層，使所述的第一金屬層呈一凹凸狀表面；(e)形成一柵極，一源極圖樣以及一漏極圖樣于所述的金屬保護層上，為一薄膜晶體管區(qū)域，并形成一電傳導性第二金屬層于所述的凹凸狀表面的第一金屬層上，為一儲存電容區(qū)域，其中所述的電傳導性第二金屬層與所述的漏極電接觸；以及(f)形成一具有圖樣的像素電極。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的步驟(f)還包括形成一平坦層，其中所述的平坦層夾置于所述的像素電極與所述的第二金屬層之間。
3.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的第一金屬層與所述的透明基板之間還包括一緩沖層，且所述的緩沖層材料為鈦、氮化鈦、鉬、鉻或其合金。
4.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，步驟(a)中的所述的至少一軟性金屬是鋁、銀、鎳、銅或鉑。
5.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的金屬保護層是由鈦、氮化鈦、鉬、鉻或其合金所形成。
6.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，步驟(c)中的所述的氮化鋁層形成厚度范圍為150-1500。
7.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步驟(e)中的所述的薄膜晶體管區(qū)域內(nèi)，所述的柵極、所述的源極、所述的漏極，以及所述的金屬保護層之間，還包括一絕緣層，以及至少一半導體層。
8.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步驟(e)中的所述的儲存電容區(qū)域內(nèi)，所述的電傳導性第二金屬層以及所述的凹凸狀表面的第一金屬層之間，還包括一絕緣層。
9.一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括一含多個像素單元的下基板，其中，所述的像素單元包含一薄膜晶體管、一像素電極與至少一電容電極，且所述的電容電極由鋁、銀、鎳或其合金所形成，并具有一凹凸狀表面；一上基板，其表面具有至少一透明電極；以及一液晶層，系介于該下基板與該上基板之間。
10.如申權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于，該上基板更包含一彩色濾光膜，夾置于該上基板與該透明電極之間。
11.如權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述的透明電極材料為氧化銦錫或氧化銦鋅。
12.如權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于，所述的液晶層為負介電各向異性液晶或正介電各向異性液晶。
全文摘要
一種液晶顯示裝置及其下基板的制造方法，包含(a)提供一表面具有一第一金屬層與一金屬保護層的透明基板，且第一金屬層由至少一軟性金屬或其合金所形成；(b)利用一部分曝光掩膜工藝形成一第一圖樣在第一金屬層上，且形成一第二圖樣在金屬保護層上；(c)形成一氮化鋁層在第一金屬層與金屬保護層上；(d)移除第一金屬層與金屬保護層上的氮化鋁層，使第一金屬層呈一凹凸狀表面；(e)形成一薄膜晶體管及一具有圖樣的像素電極。本方法可維持原電容容積，縮小電容體積，以提高每一像素孔徑比(aperture ratio)。
文檔編號H01L29/786GK1651985SQ20051005376
公開日2005年8月10日 申請日期2005年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
發(fā)明者陳建宏, 陳立凱 申請人:廣輝電子股份有限公司