像素结构、其制作方法及多域垂直配向型液晶显示装置的制作方法

专利名称：像素结构、其制作方法及多域垂直配向型液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种像素结构及应用该像素结构的一种多域垂直配向型液晶显示装置(multi domain vertical alignment LCD)，本发明还关于所述的像 素结构的制作方法。
背景技术：
传统液晶显示装置(例如TN型的液晶显示装置)于不同视角观察时，会 发现不同的相位差值，从而感受到不同的亮度。更甚者，可发现灰阶反转(gray scale inversion)的现象。前述问题，使得传统的液晶显示装置的视角受限， 此在近年来液晶显示装置朝大尺寸面版及多人使用的目标发展的情形下，更 使得传统液晶显示装置的适用性受到质疑。
为解决上述问题，业界业己发展出多种增加视角的技术。其中之一称为 多域垂直配向(multi domain vertical alignment, MVA)技术。MVA技术主要 于显示装置中分隔多个配向区域，借此使液晶材料之间呈现一互相补偿的排 列方式，以于不同视角观察到相同的相位差值，从而扩大视角范围并避免灰 阶反转现象。于此，常用的MVA技术是于液晶显示装置中的适当处(例如彩 色滤光片上)设置凸块(protrusions)，以便分隔多个配向区域。简言之，前 述技术通过凸块使液晶材料产生倾角，以便于施加电压至液晶材料时，让不 同配向区域中的液晶材料朝不同方向倾斜，借此改善视角范围。此一方式虽 可以解决前述视角狭隘的问题，却常可发现因凸块所引起的漏光现象，此一 漏光现象则影响液晶显示装置的显示效果。
由上述说明可知，先前技术为扩大视角而于液晶显示装置的面版中设置 凸块，但却导致漏光现象。有鉴于此，提供一不需设置凸块但具有大视角的
液晶显示装置，为业界所殷切期盼。

发明内容
本发明的一目的在于提供一种像素结构，其包含 一下基板，其具有一 晶体管区及一像素区； 一第一图案化导电层，设置于该下基板上，该第一图 案化导电层包含一数据导线以及设置于该晶体管区内的一栅极； 一图案化绝 缘层，覆盖该第一图案化导电层； 一主动层，设置于该栅极上方的该图案化 绝缘层上； 一第二图案化导电层，设置于该图案化绝缘层以及该主动层上， 该第二图案化导电层包括一栅极导线以及设置于该主动层上的一源极与一漏 极； 一像素电极，设置于该图案化绝缘层上且与该漏极电性连接； 一图案化 保护层，覆盖于该图案化绝缘层、该第二图案化导电层与该像素电极之上； 以及一第三图案化导电层，设置于该图案化保护层上，该第三图案化导电层 包括一数据导线连接电极、 一栅极导线连接电极、至少一配向电极与一共通 电极，其中，该数据导线与该源极通过该数据导线连接电极呈电性连接，该 栅极导线与该栅极通过该栅极导线连接电极呈电性连接，该配向电极与该像 素电极呈电性连接，而部分该共通电极位于该数据导线上方。
本发明的另一 目的在于提供一种多域垂直配向型液晶显示装置，其包含 一上基板、 一定义有一晶体管区及一像素区的下基板、以及一设置于该上基 板及下基板间的液晶材料，该像素区内定义有复数配向区域，该装置另于该 上基板与该下基板之间包含 一像素电极，设置于该像素区内；以及至少一 配向电极，设置于该像素电极上，且与该像素电极电性连接。本发明的再一 目的在于提供一种像素结构的制造方法，用于多域垂直配 向型液晶显示装置，包含提供一定义有一晶体管区及一像素区的下基板； 于该下基板上形成一第一图案化导电层，其包含一数据导线以及设置于该晶 体管区内的一栅极；于该第一图案化导电层上覆盖一绝缘层；于部分该栅极 上方的该绝缘层上形成一主动层；形成一第二图案化导电层，其包含一栅极 导线以及设置于该晶体管区内的一源极与一漏极；于该像素区内形成一像素 电极，与该漏极电性连接；形成一保护层于该绝缘层、该第二图案化导电层 与该像素电极之上；施行一蚀刻制造工艺，以于该保护层与该绝缘层形成复 数接触窗，分别暴露部分该源极、部分该数据导线、部分该像素电极、部分 该栅极及部分该栅极导线；以及形成一第三图案化导电层于该保护层上以及 该复数接触窗之中。
在本发明的像素结构的制造方法中，形成该第三图案化导电层的步骤包 含形成一数据导线连接电极于该经暴露的部分该数据导线上及该经暴露的 部分该源极上，以电性连接该数据导线与该源极；形成一栅极导线连接电极 于该经暴露的部分该栅极导线上以及经暴露的部分该栅极上，以电性连接该 栅极导线与该栅极；以及形成至少一配向电极于该经暴露的部分该像素电极 上，该至少一配向电极与该像素电极电性连接。


图1A为本发明像素结构的俯视示意图； 图1B则为图1 A中剖面线AA'、 BB'及CC'处的剖面示意图； 图2A及图2B为数据导线上方的部份共通电极于该数据导线的横切方向上 存在不连续部份的示意图；以及图3至图8为制造本发明像素结构流程的示意图。
附图标号 101 上基板 1031 晶体管区 105 液晶材料层 111、 llla 数据导线 12—'"103 下基板 1033像素区11 第一图案化导电层113 栅极 12， 13主动层131半导体通道层133欧姆接触层14第二图案化导电层141源极143漏极145栅极导线15像素电极16图案化保护层17配向区域18第三图案化导电层181、181a 配向电极183共通电极185数据导线连接电极187栅极导线连接电极191第一接触窗193第二接触窗195第三接触窗195第四接触窗199第五接触窗具体实施方式
为让本发明的上述目的、技术特征、和优点能更明显易懂，下文将以较 佳实施例配合附图以对本发明进行详细说明。为有效解决前述视角狭隘及漏光现象的问题，本发明提出一种像素结构，尤其是应用该像素结构的一种多域垂直配向型液晶显示装置。 一并参考图1A 及图1B，其为具有本发明像素结构的多域垂直配向型液晶显示装置的示意图， 其中图1A为位于下基板上的本发明像素结构的俯视图；图IB则为图1A中 剖面线AA'、 BB'及CC'处的剖面图。多域垂直配向型液晶显示装置包含一上 基板101、 一定义有一晶体管区1031与一像素区1033的下基板103以及一设 置于上基板101及下基板103间的液晶材料层105。像素区1033内则定义有 复数个配向区域17。于多域垂直配向型液晶显示装置的上基板101与下基板103间，即下基 板103面向上基板101的侧面上，设置有一第一图案化导电层11，其包含一 数据导线111以及一设置于晶体管区1031内的栅极113。一图案化绝缘层12， 覆盖该第一图案化导电层11。于栅极113上方的图案化绝缘层12上则设有一主动层13。主动层13包含一半导体通道层131以及一位于半导体通道层131 上的欧姆接触层133。一第二图案化导电层14，设置于图案化绝缘层12以及主动层13上，其 包含设置于该主动层13上的一源极141与一漏极143以及一栅极导线145。 一像素电极15设置于图案化绝缘层12上，且与漏极143呈电性连接。如图1B所示，本发明多域垂直配向型液晶显示装置中的像素电极15与 数据导线111设置于不同层，数据导线111设置于下基板103上，而像素电 极15则设置于图案化绝缘层12上。此一结构设计，可使数据导线111与像 素电极15上下分开设置于不同层，且于两者之间存在一绝缘材料(即图案化 绝缘层12)。从而，可进一步缩短数据导线111与像素电极15间的距离，但 不致产生短路情况。此一结果将可进一步增加像素结构的幵口率(aperture ratio)，即可使显示装置的光源更充分、更有效率地投射出，并减少光源消耗 于显示装置内的比例。一图案化保护层16覆盖于图案化绝缘层12、第二图案化导电层14与像 素电极15之上。于数据导线111上方的图案化绝缘层12与图案化保护层16 中设有一第一接触窗191以暴露部分数据导线111，以及于源极141上方的图 案化保护层16中设有一第二接触窗193以暴露部分源极141。另外，于栅极 导线145上方的图案化保护层16中设有一第三接触窗195以暴露部分栅极导 线145，以及于栅极113上方的图案化绝缘层12与图案化保护层16中设有一 第四接触窗197以暴露部分栅极113。像素电极15上方的图案化保护层16中 则设有至少一第五接触窗199以暴露部分像素电极15。一第三图案化导电层18设置于图案化保护层16上，其包含一共通电极 181、 一配向电极183、 一数据导线连接电极185与一栅极导线连接电极187。 其中， 一部分共通电极181位于该数据导线Ul上方， 一部分共通电极181 则位于部分像素电极15上方，以便构成一储存电容(图中虚线圈起处)。另 外，于此实施例中，使于数据导线111上方的部份共通电极181于该数据导
线111的横切方向上不存在不连续部份。也可视需求，于横切方向上存在不 连续部分。其中，共通电极181于数据导线111的横切方向上存在不连续部份的一态样如图2A及图2B所示，图2B为图2A沿DD，的剖面图，共通电极 181的二部分通过一条状区域桥接，形成一如"H"状的局部共通电极181a， 局部共通电极181a于数据导线llla的横切方向仅在桥接区域连续，其余部份 均不连续。数据导线连接电极185设置于第一接触窗191与第二接触窗193内，从 而使数据导线111与源极143电性连接；栅极导线连接电极187设置于第三 接触窗195与第四接触窗197内，使栅极导线145与栅极113电性连接；配 向电极183则设置于第五接触窗199内，并与像素电极15电性连接。通过配 向电极183与像素电极15间的电性连接，当于像素电极15中施加电压时， 将使配向电极183与像素电极15具有同一电位，并产生一可供液晶材料配向 用的电场。此一电场将使位于该配向电极183四周的不同配向区域中的液晶 材料倾向不同的方向，以增加视角的范围。此即，本发明可于不使用现有技 术的凸块手段的情形下，通过在像素区中设置配向电极的方式以提供液晶材 料配向用的电场，从而增加视角范围且无漏光问题。一并参考图1A，以下将说明前述本发明像素结构的制造方法。首先参考 图3，提供一定义有一晶体管区1031及一像素区1033的下基板103。接着， 于下基板103上形成一第一图案化导电层11，其包含一数据导线111以及一 设置于该晶体管区1031内的栅极113。续参图4，于该第一图案化导电层11上覆盖一绝缘层12'。之后，于部分 该栅极上方的绝缘层12'上形成一主动层13。于此，可于该主动层13的形成 操作中包含依序于绝缘层12，上形成一半导体通道层131以及一欧姆接触层 133。然后，参考图5，形成一第二图案化导电层14，其包含一源极141、 一漏 极143、以及一栅极导线145，其中，源极141与漏极143设置于该晶体管区1031内且分别与欧姆接触层133电性连接。详言之，先于绝缘层12'上形成一 导电层，之后，利用光刻及蚀刻技术以图案化该导电层，形成一第二图案化 导电层14。于进行前述蚀刻技术的同时，还将蚀刻位于源极141及漏极143 间的欧姆接触层133，从而使欧姆接触层133分开为源极部分及漏极部分(图之后，参考图6，于像素区1031内形成一像素电极15并与漏极143电性 连接。像素电极15由透明导电材料所构成。该透明导电材料可为氧化铟锡、 氧化铟锌或前述的组合。其后，参考图7，形成一保护层(图未绘示)，覆盖绝缘层12'、第二图 案化导电层14与像素电极15。接着，施行一蚀刻制造工艺，以形成一图案化 绝缘层12及一图案化保护层16。其中，图案化绝缘层12及图案化保护层16 包含一第一接触窗191、 一第二接触窗193、 一第三接触窗195、 一第四接触 窗197以及至少一第五接触窗199，以分别暴露部分数据导线lll、部分源极 141、部分栅极导线145、部分栅极113及部分像素电极15。该蚀刻制造工艺 可为任何适宜的湿式蚀刻制造工艺或干式蚀刻制造工艺。最后，参考图8，形成一第三图案化导电层18，覆盖该图案化保护层16 及各接触窗191、 193、 195、 197、 199内。详言之，该第三图案化导电层18 包含一共通电极181、至少一配向电极183、数据导线连接电极185及一栅极 导线连接电极187。其中，数据导线连接电极185形成于第一接触窗191及第 二接触窗193内，使数据导线111与源极141电性连接；栅极导线连接电极 187形成于第三接触窗195及第四接触窗197内，使栅极113及栅极导线145 电性连接；且配向电极183形成于第五接触窗199内，并与像素电极15电性 连接。第三图案化导电层18由选自以下群组的材料所构成透明导电材料、导 电金属、导电金属合金及前述的组合。其中，透明导电材料可为氧化铟锡 (indium tin oxide， ITO )、氧化铟锌(indium zinc oxide, IZO)或前述的组合；导电 金属则可为铝、铜、钨、铬、钼或其组合。
综上所述，本发明通过设置一与像素电极同电位的配向电极的手段，可 有效应用于多域垂直配向型液晶显示装置的像素结构中，以达到增加视角的 功效。另外，本发明还通过将数据导线设于下基板上，而像素电极设于图案 化绝缘层上的手段，进一步增加像素结构的幵口率。
上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，以及阐释本发明的 技术特征，而非用于限制本发明的保护范畴。任何熟悉本技术的人士均可在 不违背本发明的技术原理及精神的情况下，可轻易完成的改变或均等性的安 排均属于本发明所主张的范围。因此，本发明的权利保护范围应如权利要求所述。
权利要求
1.一种像素结构，包含一下基板，其具有一晶体管区及一像素区；一第一图案化导电层，设置于所述的下基板上，所述的第一图案化导电层包含一数据导线以及设置于所述的晶体管区内的一栅极；一图案化绝缘层，覆盖所述的第一图案化导电层；一主动层，设置于所述的栅极上方的所述的图案化绝缘层上；一第二图案化导电层，设置于所述的图案化绝缘层以及所述的主动层上，所述的第二图案化导电层包括一栅极导线以及设置于所述的主动层上的一源极与一漏极；一像素电极，设置于所述的图案化绝缘层上且与所述的漏极电性连接；一图案化保护层，覆盖于所述的图案化绝缘层、所述的第二图案化导电层与所述的像素电极之上；以及一第三图案化导电层，设置于所述的图案化保护层上，所述的第三图案化导电层包括一数据导线连接电极、一栅极导线连接电极、至少一配向电极与一共通电极，其中，所述的数据导线与所述的源极通过所述的数据导线连接电极呈电性连接，所述的栅极导线与所述的栅极通过所述的栅极导线连接电极呈电性连接，所述的至少一配向电极与所述的像素电极呈电性连接，而部分所述的共通电极位于所述的数据导线上方。
2. 如权利要求1所述的像素结构，其中所述的共通电极还与所述的像素 电极部分重迭，以构成一储存电容。
3. 如权利要求1所述的像素结构，其中所述的主动层包括一半导体通道 层以及位于所述的半导体通道层上的一欧姆接触层。
4. 如权利要求1所述的像素结构，其中所述的数据导线上方的所述的图 案化绝缘层与所述的图案化保护层具有一第一接触窗，所述的源极上方的所 述的图案化保护层具有一第二接触窗，而所述的数据导线连接电极设置于所 述的第一接触窗与第二接触窗内，并使所述的数据导线与所述的源极呈电性 连接。
5. 如权利要求1所述的像素结构，其中所述的栅极导线上方的所述的图 案化保护层具有一第三接触窗，所述的栅极上方的所述的图案化绝缘层与所 述的图案化保护层具有一第四接触窗，而所述的栅极导线连接电极设置于所 述的第三接触窗与第四接触窗内，并使所述的栅极导线与所述的栅极呈电性 连接。
6. 如权利要求1所述的像素结构，其中所述的像素电极上方的所述的图案化保护层中具有至少一第五接触窗，而所述的至少一配向电极设置于所述的至少一第五接触窗内，并与所述 的像素电极呈电性连接。
7. —种多域垂直配向型液晶显示装置，其包含一上基板、 一定义有一晶 体管区及一像素区的下基板、以及一设置于所述的上基板及下基板间的液晶 材料，所述的像素区内定义有复数配向区域，所述的装置另于所述的上基板与所述的下基板之间包含一像素电极，设置于所述的像素区内；以及至少一配向电极，设置于所述的像素电极上，且与所述的像素电极电性 连接。
8. 如权利要求7所述的液晶显示装置，还包含一第一图案化导电层，设置于所述的下基板上且包含一数据导线以及设置于所述的晶体管区内的一栅极；一图案化绝缘层位于所述的第一图案化导电层上； 一主动层，设置于所述的栅极上方的所述的图案化绝缘层上； 一源极及一漏极，其相对于主动层而实质上设置于所述的主动层两侧，其中所述的像素电极设置于所述的图案化绝缘层上且与所述的漏极电性连接；一栅极导线，设置于所述的图案化绝缘层上且与所述的栅极电性连接；一图案化保护层，设置于所述的漏极、所述的源极、所述的栅极导线及所述的像素电极上；以及一共通电极，设置于所述的图案化保护层上，其中部份所述的共通电极 位于所述的数据导线上方。
9. 如权利要求8所述的液晶显示装置，其中所述的共通电极更与所述的 像素电极部分重迭，以构成一储存电容。
10. 如权利要求8所述的液晶显示装置，还包含一数据导线连接电极，以 电性连接所述的数据导线与所述的源极。
11. 如权利要求8所述的液晶显示装置，还包含一栅极导线连接电极，以 电性连接所述的栅极导线与所述的栅极。
12. 如权利要求8所述的液晶显示装置，其中所述的主动层包含一半导体 通道层及其上的一欧姆接触层。
13. 如权利要求12所述的液晶显示装置，其中所述的源极与所述的漏极 分别与所述的欧姆接触层电性连接。
14. 一种像素结构的制造方法，所述的像素结构用于多域垂直配向型液晶 显示装置，所述的方法包含提供定义有一晶体管区及一像素区的一下基板；于所述的下基板上形成一第一图案化导电层，其包含一数据导线以及设置于所述的晶体管区内的一栅极；于所述的第一图案化导电层上覆盖一绝缘层； 于部分所述的栅极上方的所述的绝缘层上形成一主动层； 形成一第二图案化导电层，其包含一栅极导线以及设置于所述的晶体管区内的一源极与一漏极；于所述的像素区内形成一像素电极，与所述的漏极电性连接；形成一保护层于所述的绝缘层、所述的第二图案化导电层与所述的像素电极之上；施行一蚀刻制造工艺，以于所述的保护层与所述的绝缘层形成复数接触 窗，分别暴露部分所述的源极、部分所述的数据导线、部分所述的像素电极、 部分所述的栅极及部分所述的栅极导线；以及形成一第三图案化导电层于所述的保护层上以及所述的复数接触窗之中。
15. 如权利要求14所述的方法，其中形成所述的第三图案化导电层的步 骤包含形成一数据导线连接电极于所述的经暴露的部分所述的数据导线上及 所述的经暴露的部分所述的源极上，以电性连接所述的数据导线与所述的源 极。
16. 如权利要求14所述的方法，其中形成所述的第三图案化导电层的步 骤包含形成一栅极导线连接电极于所述的经暴露的部分所述的栅极导线上以 及经暴露的部分所述的栅极上，以电性连接所述的栅极导线与所述的栅极。
17. 如权利要求14所述的方法，其中形成所述的第三图案化导电层的步 骤包含形成至少一配向电极于所述的经暴露的部分所述的像素电极上，所述 的至少一配向电极与所述的像素电极电性连接。
18. 如权利要求14所述的方法，其中形成所述的第三图案化导电层的步 骤包含形成一共通电极，其中部分所述的共通电极形成于所述的数据导线上 方。
19. 如权利要求18所述的方法，其中所述的共通电极与所述的像素电极 部分重迭，以构成一储存电容。
20. 如权利要求14所述的方法，其中所述的蚀刻制造工艺包括一湿式蚀 刻制造工艺或一干式蚀刻制造工艺。
21. 如权利要求14所述的方法，其中所述的形成所述的主动层的步骤系 包含 形成一半导体通道层；以及形成一欧姆接触层于所述的半导体通道层上。
22. 如权利要求21所述的方法，其中所述的源极与所述的漏极分别与所 述的欧姆接触层电性连接。
23. 如权利要求14所述的方法，其中第三图案化导电层由选自以下群组 的材料所构成透明导电材料、导电金属、导电金属合金及前述的组合。
24. 如权利要求23所述的方法，其中所述的透明导电材料为氧化铟锡、 氧化铟锌或前述的组合。
25. 如权利要求23所述的方法，其中所述的导电金属包含铝、铜、钩、 铬、钼或其组合。
26. 如权利要求14所述的方法，其中所述的像素电极由透明导电材料所 构成。
27. 如权利要求26所述的方法，其中所述的透明导电材料包含氧化铟锡、 氧化铟锌或前述的组合。
全文摘要
本发明关于一种像素结构，包含一下基板，其具有一晶体管区及一像素区；一第一图案化导电层，包含一数据导线以及设置于晶体管区内的一栅极；一图案化绝缘层，覆盖第一图案化导电层；一主动层，设置于栅极上方的图案化绝缘层上；一第二图案化导电层，包括一栅极导线以及设置于主动层上的一源极与一漏极；一像素电极，设置于图案化绝缘层上且与漏极电性连接；一图案化保护层，覆盖于图案化绝缘层、第二图案化导电层与像素电极的上；以及一第三图案化导电层，包括一数据导线连接电极、一栅极导线连接电极、至少一配向电极与一共通电极，其中，数据导线与源极通过数据导线连接电极呈电性连接，栅极导线与栅极系通过栅极导线连接电极呈电性连接。
文档编号G02F1/133GK101109883SQ20071014657
公开日2008年1月23日 申请日期2007年8月21日 优先权日2007年8月21日
发明者李锡烈, 杨敦钧, 林祥麟 申请人:友达光电股份有限公司