邊緣電場切換式液晶顯示器與其製造方法
2023-10-23 11:53:52 2
專利名稱：邊緣電場切換式液晶顯示器與其製造方法
技術領域：
本發明是關於一種橫向電場式(In-Plane Switching；IPS)的液晶顯示器，特別是關於一種邊緣電場切換式(Fringed FieldSwitching；FFS)液晶顯示器與其製造方法。
背景技術：
在目前的顯示器產業中，液晶顯示器(Liquid Crystal Display；LCD)，憑藉著其具有完全純平面、重量輕、節約能源、低電磁輻射等優點，已經逐漸地將陰極射線管(Cathode Ray Tube)取代，而成為顯示器中的主流。
不過，由於液晶分子的長軸與短軸方向的折射率並不一致。因此，當從不同角度觀看液晶顯示器的屏幕時，隨著視角不同，所看到的畫面也就不一樣。當視角不斷變大時，將出現對比度下降、顏色改變甚至灰階逆轉等現象。針對這些弱點，陸續開發出了各式廣視角技術，以解決上述問題。
其中，又以多區域垂直配向(Multi-Domain Vertical Alignment；MVA)技術與橫向電場技術，為目前廣視角技術的兩大陣營。而邊緣電場切換(Fringe Field Switching；FFS)技術，則是橫向電場技術中的一個分支，由於其具有高穿透度、廣視角與低色差等特性，更是被視為深具潛力的技術之一。
請參閱圖1A，為習知技術的邊緣電場切換式液晶顯示器，其像素結構的平面示意圖。邊緣電場切換式液晶顯示器，包含一共通電極12、一像素電極110、數條柵極線13、一共通線111、數條資料線17以及一接觸孔19。其中，圖1B為圖1A的A-A截線的剖面示意圖，圖1C則為圖1A的B-B截線的剖面示意圖。
請參閱圖1A、1B、1C，邊緣電場切換式液晶顯示器的製造步驟，簡述如下首先，提供一基板11，並於其上形成共通電極12。其次，塗布一第一金屬層於基板11上，並蝕刻該第一金屬層，以形成柵極線13、共通線111；其中，共通線111與共通電極12直接連接，如圖1C所示。其後，形成一柵極絕緣層14於基板11上，並用以被覆柵極線13與共通線111。然後，形成一信道部分15與一摻雜部分16於柵極絕緣層14之上，且對應於柵極線13其中之一。再形成一第二金屬層於柵極絕緣層上，並被覆住整個基板11。其次，蝕刻該第二金屬層，以同時形成資料線17、一源極171與一汲極172。其後，形成一鈍化層18於資料線17、源極171、汲極172與部分之柵極絕緣層14上，並將整個基板11被覆住。然後，蝕刻該鈍化層18，並於源極171處形成接觸孔19。最後，再於鈍化層18上，形成覆蓋接觸孔19之像素電極110。
如圖1C所示，習知技術的邊緣電場切換式液晶顯示器，其在共通電極12與像素電極之間，有兩層介電層，即柵極絕緣層14與鈍化層18，共通線111則夾於柵極絕緣層14與共通電極12之間。由於其介電層厚度較厚的緣故，在偶(正)圖場與奇(負)圖場間的驅動電壓，會變得不平衡，進一步造成影像殘留(Image Sticking)的問題。
發明內容本發明的目的，即在於提供一種液晶顯示器，特別是一種邊緣電場切換式液晶顯示器與其製造方法，將介電層的數目與厚度降低，以克服先前技術中有關影像殘留的問題，另外，除了上述優點外，由於本發明所提供的液晶顯示器製造方法，其是以現行的液晶顯示器製造方法為基礎，進行部分製程的更動，其可行性極高，故具有產業上的可利用性。
為了達到上述目的，本發明提供一種液晶顯示器，特別是一種邊緣電場切換式液晶顯示器，以及其製造方法，可以降低夾於共通電極與像素電極間之介電層的數目與厚度，因此可改善影像殘留的問題。
為了達到上述目的，本發明所提供的液晶顯示器製造方法，包含下列步驟提供一基板；形成一第一金屬層於基板上；蝕刻該第一金屬層，以形成數條柵極線；形成一共通電極於基板上；形成一第二金屬層於基板上；蝕刻該第二金屬層，以形成一第一電極、一第二電極、一共通線與數條資料線；以及形成一像素電極，其與共通電極重疊，其中柵極線與資料線彼此交錯以圍繞形成一像素區域，該共通電極與像素電極系配置於像素區域，第一電極與像素電極相連接，第二電極則與資料線之一相連接，且該共通電極與共通線直接連接。
其較佳者，該液晶顯示器，是一邊緣電場切換式液晶顯示器。
其較佳者，該共通電極與像素電極，是由透明導電材料所製成。
其較佳者，該共通線系與資料線平行。
其較佳者，還包含下列步驟形成一鈍化層，其位於共通電極與像素電極之間。
其較佳者，還包含下列步驟形成一柵極絕緣層，以被覆柵極線與基板。
其較佳者，還包含下列步驟形成一半導體層與一摻雜層於柵極絕緣層與基板上；蝕刻半導體層與摻雜層，以形成一信道部分與一摻雜部分，對應於柵極線之一；形成一第一透明導電層於摻雜部分與柵極絕緣層上；形成第二金屬層於第一透明導電層上；形成一光阻層於第二金屬層上；以及利用一半色調技術製程，完全蝕刻一第一預定位置上的光阻層，且部分蝕刻一第二預定位置上的光阻層。
其較佳者，還包含下列步驟蝕刻第一預定位置上的該第二金屬層與第一透明導電層，以形成第一電極、第二電極、共通電極，其中第一預定位置是對應於柵極線之一。
其較佳者，還包含下列步驟利用一光阻灰化製程，移除位於第二預定位置上的光阻層，而殘留下來的剩餘光阻層，則對應至第一電極、第二電極與共通線。
其較佳者，還包含下列步驟蝕刻該摻雜部分，以形成一第一摻雜部分與一第二摻雜部分，其分別對應至第一電極與第二電極；以及蝕刻該第二金屬層，以形成共通線。
其較佳者，還包含下列步驟移除剩餘光阻層；形成一鈍化層於基板上；蝕刻一第三預定位置上的鈍化層，以形成一接觸孔；形成一第二透明導電層於基板上；以及蝕刻第二透明導電層，以形成像素電極，其中接觸孔是用以連接第一電極與像素電極。
其較佳者，還包含下列步驟蝕刻摻雜部分，以形成一第一摻雜部分與一第二摻雜部分，其分別對應至第一電極與第二電極。
其較佳者，還包含下列步驟利用一光阻灰化製程，移除位於第二預定位置上的光阻層，而殘留下來的剩餘光阻層，則對應至第一電極、第二電極與共通線。
其較佳者，還包含下列步驟蝕刻該第二金屬層，以形成共通線。
其較佳者，還包含下列步驟移除剩餘光阻層；形成一鈍化層於基板上；蝕刻一第三預定位置上的鈍化層，以形成一接觸孔；形成一第二透明導電層於基板上；以及蝕刻第二透明導電層，以形成像素電極，其中接觸孔系用以連接第一電極與像素電極。
為了達到上述目的，本發明所提供的液晶顯示器，包含一基板；數條柵極線，配置於基板上；一共通電極，配置於基板上；一第一電極、一第二電極、一共通線與數條數據線，配置於基板上；以及一像素電極，其與共通電極重疊，其中該柵極線與資料線彼此交錯以圍繞形成一像素區域，該共通電極與像素電極是配置於像素區域，第一電極與像素電極相連接，第二電極則與資料線之一相連接，該共通電極與該共通線直接連接，且共通線與資料線平行。
其較佳者，還包含一柵極絕緣層，其被覆於柵極線與基板上。
其較佳者，該共通電極，是配置於柵極絕緣層上。
其較佳者，該共通線，是位於共通電極與柵極絕緣層之間。
其較佳者，還包含一鈍化層，其位於共通電極與像素電極之間。
其較佳者，該共通線是位於鈍化層與共通電極之間。
其較佳者，還包含一信道部分，其對應於柵極線之一。
其較佳者，還包含一第一摻雜部分與一第二摻雜部分。
其較佳者，該第一摻雜部分，是位於第一電極與信道部分之間，而第二摻雜部分，則位於第二電極與信道部分之間。
其較佳者，還包含一接觸孔，是用以連接第一電極與像素電極。
綜上所述，本發明所提供的液晶顯示器、邊緣電場切換式液晶顯示器、以及其製造方法，其主要特徵在於蝕刻該第二金屬層，以形成第一電極、第二電極、共通線與數條資料線。因此，上述各項組件是位於同一平面上，其可於同一道微影蝕刻製程、或於不同的微影蝕刻製程所形成，故可降低夾於共通電極與像素電極間的介電層的數目，改善影像殘留的問題。
圖1A為先前技術的平面示意圖；圖1B為圖1A沿A-A線的剖面示意圖；圖1C為圖1A沿B-B線的剖面示意圖；圖2A為本發明之第一實施例的平面示意圖；圖2B為圖2A沿A-A線的剖面示意圖；圖2C為圖2A沿B-B線的剖面示意圖；圖3A至圖3E為本發明第二實施例的製程示意圖；圖4A為本發明第三實施例的平面示意圖；圖4B為圖4A沿A-A線的剖面示意圖；以及圖4C為圖4A沿B-B線的剖面示意圖。
具體實施方式
為了更進一步描述本發明所提供的液晶顯示器、邊緣電場切換式液晶顯示器、以及製造方法，其詳細內容與實施方式，將會藉由下述的各較佳實施例加以說明。值得注意的是，以下的各較佳實施例，其目的僅在於說明本發明的詳細內容與實施方式，使其易於了解。
透過本發明所提供的液晶顯示器製造方法，其可降低夾於共通電極與像素電極間的介電層的數目與厚度，以進一步改善影像殘留的問題，以達到本發明的預定目的。
第一實施例請參閱圖2A，其為本發明所提供的第一實施例中，某一像素區域的平面示意圖。每一像素區域是由數條柵極線22與數條資料線272彼此交錯以圍繞而成，且包含一共通電極26、一具有數個開口的像素電極210、一共通線271平行於資料線272以及一接觸孔29。
請參閱圖2B，為圖2A沿A-A線的剖面示意圖。現將本發明所提供的第一實施例，其製造方法敘述如下。首先，提供基板21，並將第一金屬層形成於其上。其次，蝕刻該第一金屬層，以形成數條柵極線22，接著再塗敷一柵極絕緣層23，以被覆住柵極線22以及部分的基板21。然後，依序於柵極絕緣層23上，形成信道部分24、摻雜部分25與共通電極26，其中摻雜部分25還包含第一摻雜部分251與第二摻雜部分252。再者，分別於第一摻雜部分251與第二摻雜部分252上，形成第一電極2721、第二電極2722、資料線272與如圖2C所示的共通線271，其中第一電極2721若為源極，則第二電極2722則可為汲極。其次，於第一電極2721、第二電極2722上形成一鈍化層28，並用以被覆住整面基板21，接著再對鈍化層28進行蝕刻，於第一電極2721上形成接觸孔29。最後，在鈍化層28上，形成一覆蓋住接觸孔29的像素電極210，以連接第一電極2721。
另外，參考圖2C，其為圖2A沿B-B線的剖面示意圖。在本實施例中所提供的液晶顯示器中，於共通電極26與像素電極210之間，僅存在一層介電層-鈍化層28，而共通線271則是夾於鈍化層28與共通電極26之間，故可藉此改善影像殘留的現象。在本實施例中，共通電極26與像素電極210，建議由銦錫氧化物(Indium-Tin Oxide；ITO)等透明導電材料所製成。
第二實施例圖3A至圖3E為本發明的第二實施例的邊緣電場切換式液晶顯示器，其利用半色調技術製程(Half-Tone Technology Process)，以同時定義共通電極與資料線的製程示意圖。其中，圖3A至圖3E的右半部為圖2A沿A-A線的剖面示意圖，而其左半部則為圖2A沿B-B線的剖面示意圖。
首先如圖3A所示，依序於柵極絕緣層23與基板21上，形成半導體層與摻雜層。其次，對半導體層與摻雜層進行蝕刻，以於一柵極線22之上，形成信道部分24與摻雜部分253。再者，於摻雜部分253與柵極絕緣層23上，形成一第一透明導電層261，並再於其上形成第二金屬層2711。其中，第一透明導電層261，亦建議由銦錫氧化物等透明導電材料等所製成。然後，於第二金屬層2711上，再形成一光阻層31。緊接著，再利用半色調技術製程，於一第一預定位置上，對光阻層31進行完全蝕刻，而在另一第二預定位置上，對光阻層31進行部分蝕刻。
如圖3B所示，再於第一預定位置上，對第二金屬層與第一透明導電層261進行蝕刻，以形成第一電極2721、第二電極2722，以及如圖2C所示的共通電極26，其中第一預定位置，是對應至一柵極線22之一。
如圖3C所示，利用光阻灰化製程(Photo Resistance AshingProcess)，移除位於第二預定位置上的光阻層。其中，殘留下來的剩餘光阻層32，則對應至第一電極2721、第二電極2722與共通線271。亦即，第二預定位置，是對應至一電極2721、二電極2722與通線271以外之處。
如圖3D所示，蝕刻摻雜部分253，以形成第一摻雜部分251與第二摻雜部分252，分別對應至第一電極2721與第二電極2722，以及蝕刻該第二金屬層2711，以形成共通線271。或者是先蝕刻該第二金屬層2711，以形成共通線271，再蝕刻摻雜部分253，以形成第一摻雜部分251與第二摻雜部分252亦可。
如圖3E所示，首先將剩餘光阻層32完全移除後，形成一鈍化層28，以完全被覆住基板21。其次，再於一第三預定位置上，對鈍化層28進行蝕刻，以形成接觸孔29。然後，再於整面基板21上，形成第二透明導電層，而對其蝕刻後，即可形成像素電極210。其中，像素電極210可藉由接觸孔29，而與第一電極2721電性連接。
第三實施例請參閱圖4A，其為本發明所提供的第三實施例中，某一像素區域的平面示意圖。每一像素區域系由數條柵極線42與數條資料線462彼此交錯以圍繞而成，且包含一共通電極47、一具有數個開口的像素電極410、一平行於資料線462的共通線461以及一接觸孔49。
請參閱圖4B，為圖4A沿A-A線的剖面示意圖。現將本發明所提供的第三實施例，其製造方法敘述如下。首先，提供基板41，並將第一金屬層形成於其上。其次，蝕刻該第一金屬層，以形成數條柵極線42，接著再塗敷一柵極絕緣層43，以被覆住柵極線42以及部分的基板41。然後，依序於柵極絕緣層43上，形成信道部分44與摻雜部分45，其中摻雜部分45還包含第一摻雜部分451與第二摻雜部分452。再者，分別於第一摻雜部分451與第二摻雜部分452上，形成第一電極4621、第二電極4622、資料線462與如圖4C所示的共通線461，其中第一電極4621若為源極，則第二電極4622則可為汲極。再形成共通電極47，並於第一電極4621、第二電極4622上形成一鈍化層48，並用以被覆住整面基板41，接著再對鈍化層48進行蝕刻，於第一電極4621上形成接觸孔49。最後，在鈍化層48上，形成一覆蓋住接觸孔49的像素電極410，以連接第一電極4621。
另外，參考圖4C，其為圖4A沿B-B線的剖面示意圖。在本實施例中所提供的液晶顯示器中，於共通電極47與像素電極410之間，僅存在一層介電層-鈍化層48，而共通線461則是夾於共通電極47與柵極絕緣層43之間，故可藉此改善影像殘留的現象。在本實施例中，共通電極47與像素電極410，建議由銦錫氧化物等透明導電材料所製成。
綜上所述，本發明所提供的第一實施例、第二實施例與第三實施例，其製程的主要重點皆在於蝕刻該第二金屬層，以形成第一電極、第二電極、共通線與數條資料線。在本發明的第一實施例與第三實施例中，第一電極、第二電極、共通線與數條資料線，其即是於同一道微影蝕刻製程中所形成，而在本發明的第二實施例，則是於不同的微影蝕刻製程所形成。其中，第一實施例與第三實施例的差異，在於定義第一電極、第二電極、共通線與數條資料線，以及定義共通電極的微影蝕刻製程的順序不同。而第二實施例，則是整合定義第一透明導電與第二金屬層的微影蝕刻製程，以同時蝕刻出共通電極、第一電極、第二電極、共通線與數條資料線。
藉由本發明所提供的液晶顯示器製造方法，可以降低夾於共通電極與像素電極間的介電層的數目與厚度，並可據以克服先前技術中有關影像殘留的問題。因此，本發明所提供的液晶顯示器、邊緣電場切換式液晶顯示器、以及其製造方法，可以解決習知技術中的問題與缺點，故對顯示器產業具有不可磨減的貢獻，深具產業上的利用價值。
以上所述，僅是利用較佳實施例詳細說明本發明的技術內容，因此，本發明得由熟習此技術之人士，任施匠思而為諸般修飾，而作些微的改變與調整，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故仍都應視為本發明之進一步實施狀況。
主要組件符號說明11，21，41基板12，26，47共通電極13，22，42柵極線14，23，43柵極絕緣層15，24，44信道部分16，25，45，253 摻雜部分17，272，462 資料線18，28，48鈍化層19，29，49接觸孔31光阻層32剩餘光阻層110，210，410 像素電極
111，271，461 共通線171源極172汲極261第一透明導電層251，451 第一摻雜部分252，452 第二摻雜部分2711 第二金屬層2721，4621 第一電極2722，4622 第二電極
權利要求
1.一種液晶顯示器製造方法，其特徵在於包含下列步驟a.提供一基板；b.形成一第一金屬層於該基板上；c.蝕刻該第一金屬層，以形成數條柵極線；d.形成一共通電極於該基板上；e.形成一第二金屬層於該基板上；f.蝕刻該第二金屬層，以形成一第一電極、一第二電極、一共通線與數條資料線；以及g.形成一像素電極，其與該共通電極重疊，其中該柵極線與該資料線彼此交錯以圍繞形成一像素區域，該共通電極與該像素電極是配置於該像素區域，該第一電極與該像素電極相連接，該第二電極則與該資料線之一相連接，且該共通電極與該共通線直接連接。
2.如權利要求1所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於該液晶顯示器，是一邊緣電場切換式液晶顯示器。
3.如權利要求1所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於該共通電極與該像素電極，是由透明導電材料所製成。
4.如權利要求1所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於該共通線是與該資料線平行。
5.如權利要求1所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於還包含下列步驟形成一鈍化層，其位於該共通電極與該像素電極之間。
6.如權利要求1所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於還包含下列步驟形成一柵極絕緣層，以被覆該柵極線與該基板。
7.如權利要求6所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於還包含下列步驟形成一半導體層與一摻雜層於該柵極絕緣層與該基板上；蝕刻該半導體層與該摻雜層，以形成一信道部分與一摻雜部分，對應於該柵極線之一；形成一第一透明導電層於該摻雜部分與該柵極絕緣層上；形成該第二金屬層於該第一透明導電層上；形成一光阻層於該第二金屬層上；以及利用一半色調技術製程，完全蝕刻一第一預定位置上之該光阻層，且部分蝕刻一第二預定位置上之該光阻層。
8.如權利要求7所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於還包含下列步驟蝕刻該第一預定位置上的該第二金屬層與該第一透明導電層，以形成該第一電極、該第二電極、該共通電極，其中該第一預定位置是對應於該柵極線之一。
9.如權利要求8所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於還包含下列步驟利用一光阻灰化製程，移除位於該第二預定位置上之該光阻層，而殘留下來之剩餘光阻層，則對應至該第一電極、該第二電極與該共通線。
10.如權利要求9所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於還包含下列步驟蝕刻該摻雜部分，以形成一第一摻雜部分與一第二摻雜部分，其分別對應至該第一電極與該第二電極；以及蝕刻該第二金屬層，以形成該共通線。
11.如權利要求10所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於還包含下列步驟移除該剩餘光阻層；形成一鈍化層於該基板上；蝕刻一第三預定位置上之該鈍化層，以形成一接觸孔；形成一第二透明導電層於該基板上；以及蝕刻該第二透明導電層，以形成該像素電極，其中該接觸孔系用以連接該第一電極與該像素電極。
12.如權利要求8所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於還包含下列步驟蝕刻該摻雜部分，以形成一第一摻雜部分與一第二摻雜部分，其分別對應至該第一電極與該第二電極。
13.如權利要求12所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於還包含下列步驟利用一光阻灰化製程，移除位於該第二預定位置上的該光阻層，而殘留下來的剩餘光阻層，則對應至該第一電極、該第二電極與該共通線。
14.如權利要求13所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於還包含下列步驟蝕刻該第二金屬層，以形成該共通線。
15.如權利要求14所述的液晶顯示器製造方法，其特徵在於還包含下列步驟移除該剩餘光阻層；形成一鈍化層於該基板上；蝕刻一第三預定位置上之該鈍化層，以形成一接觸孔；形成一第二透明導電層於該基板上；以及蝕刻該第二透明導電層，以形成該像素電極，其中該接觸孔系用以連接該第一電極與該像素電極。
16.一種邊緣電場切換式液晶顯示器，其特徵在於包含一基板；數條柵極線，配置於該基板上；一共通電極，配置於該基板上；一第一電極、一第二電極、一共通線與數條數據線，配置於該基板上；以及一像素電極，其與該共通電極重疊，其中該柵極線與該資料線彼此交錯以圍繞形成一像素區域，該共通電極與該像素電極是配置於該像素區域，該第一電極與該像素電極相連接，該第二電極則與該資料線之一相連接，該共通電極與該共通線直接連接，且該共通線與該資料線平行。
17.如權利要求16所述的邊緣電場切換式液晶顯示器，其特徵在於還包含一柵極絕緣層，其被覆於該柵極線與該基板上。
18.如權利要求17所述的邊緣電場切換式液晶顯示器，其特徵在於該共通電極，是配置於該柵極絕緣層上。
19.如權利要求18所述的邊緣電場切換式液晶顯示器，其特徵在於該共通線，是位於該共通電極與該柵極絕緣層之間。
20.如權利要求16所述的邊緣電場切換式液晶顯示器，其特徵在於還包含一鈍化層，其位於該共通電極與該像素電極之間。
21.如權利要求20所述的邊緣電場切換式液晶顯示器，其特徵在於該共通線，是位於該鈍化層與該共通電極之間。
22.如權利要求16所述的邊緣電場切換式液晶顯示器，其特徵在於還包含一信道部分，其對應於該柵極線之一。
23.如權利要求22所述的邊緣電場切換式液晶顯示器，其特徵在於還包含一第一摻雜部分與一第二摻雜部分。
24.如權利要求23所述的邊緣電場切換式液晶顯示器，其特徵在於該第一摻雜部分，是位於該第一電極與該信道部分之間，而該第二摻雜部分，則位於該第二電極與該信道部分之間。
25.如權利要求16所述的邊緣電場切換式液晶顯示器，其特徵在於還包含一接觸孔，是用以連接該第一電極與該像素電極。
全文摘要
一種邊緣電場切換式液晶顯示器與其製造方法，該方法包含形成一第一金屬層於一基板上，蝕刻該第一金屬層以形成數條柵極線，形成一共通電極與一第二金屬層於基板上，蝕刻該第二金屬層以形成一第一電極、一第二電極、一共通線以及數條資料線，以及形成一與共通電極重疊的像素電極；該柵極線與資料線圍成至少一封閉區域，用以容納共通電極與像素電極，第一電極與像素電極連接，而第二電極則與資料線連接，且該共通電極與該共通線直接連接。本發明可克服先前技術中有關影像殘留的問題，另外，本發明的方法是以現行的液晶顯示器製造方法為基礎，進行部分製程的更動，其可行性極高，具有產業上的可利用性。
文檔編號G02F1/1333GK1949040SQ20051011380
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月12日 優先權日2005年10月12日
發明者施博盛 申請人:瀚宇彩晶股份有限公司