专利名称：平面方向转换液晶显示面板之像素结构及其制造方法
技术领域：
本发明是关于一种像素结构及其制造方法，且特别是关于一种平面方向转换液晶显示面板之像素结构及其制造方法的发明。
背景技术：
随着多媒体技术的高度发展，目前图像信息的传递大多已由模拟转为数字传输，而为了配合现代生活模式，视频或图像装置之体积也日渐趋于轻薄。传统的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器虽然具有优异的显示质量与低成本等优点，但是由于其内部电子枪的结构，使得显示器无法符合薄型化、轻量化以及低消耗功率的需求，且使用者观看时亦存在辐射线伤眼等问题。因此，随着近年来光电技术与半导体制造技术之成熟，平面显示器(Flat Panel Display)便蓬勃发展起来，其中液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)基于其低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等优点，更逐渐取代传统的阴极射线管显示器而成为近年来显示器产品之主流。
然而，液晶显示器目前仍存在视角范围狭窄与价格偏高等问题，因此如何增加其视角范围，是目前急需改善的课题之一。现今已有许多广视角液晶显示器方案被提出，其包括有多域垂直配向型(Multi-domain Vertica1Alignment，MVA)液晶显示器、平面方向转换(In-PlaneSwitching，IPS)液晶显示器以及边缘电场切换模式(Fringe Field Switching，FFS)液晶显示器等等。
图1为一种公知的平面方向转换液晶显示器之像素结构。请参照图1，此像素结构100包括薄膜晶体管110、多个驱动电极130以及多个共享电极140。其中，驱动电极130以及共享电极140设置于同一玻璃基板102(表示于图2E)上，且彼此交互平行排列，而驱动电极130电连接至薄膜晶体管110。此外，薄膜晶体管110通过扫描线104与数据线106进行驱动，其中当画面数据沿数据线106写入薄膜晶体管110时，驱动电极130与共享电极140之间将产生水平方向之电场，以驱动液晶分子沿电场方向转动，进而达到广视角显示的效果。
图2A～图2E所示为一种公知的平面方向转换液晶显示器之像素结构制造工艺的剖面流程图。首先，如图2A所示，进行第一道光掩膜制造工艺，以于玻璃基板102上形成栅极112。接着，如图2B所示，于玻璃基板102上沉积栅绝缘层122，并进行第二道光掩膜制造工艺，以于栅极112上方之栅绝缘层122上形成通道层114及欧姆接触层118。然后，如图2C所示，进行第三道光掩膜制造工艺，以于欧姆接触层118上形成源极/漏极116。之后，如图2D所示，进行第四道光掩膜制造工艺，以形成图案化之保护层124。接着，如图2E所示，进行第五道光掩膜制造工艺，以于保护层124上形成交互穿插排列的驱动电极130与共享电极140。此外，在上述像素结构之制造工艺后，还可于此像素结构100上全面性地沉积一层配向膜150。
请同时参照图1及图2E，由于驱动电极130与共享电极140有一定的厚度，因此沉积于其上的配向膜150与电极两侧的区域相比会有断差产生。如此一来，当进行配向工程时，由于配向膜150之配向方向D和电极130、140的延伸方向之间具有夹角θ，使得电极两侧区域144可能发生液晶配向不良的情形，造成液晶分子无法正常转动，因而降低了液晶显示器的显示质量。此外，公知的平面方向转换液晶显示面板之像素结构的制造工艺通常需进行五道光掩膜制造工艺，且在定义源极/漏极时，亦可能蚀刻到部分的通道层，因此不仅制造工艺时间较长，且其制造工艺合格率亦无法有效提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种平面方向转换液晶显示面板之像素结构，用以改善因电极两侧之高度断差所造成之液晶分子配向不良的情形。
本发明的另一目的是提供一种平面方向转换液晶显示面板之像素结构的制造方法，其可降低所需使用之光掩膜数目，以缩短制造工艺时间，并可避免通道层在制造工艺中受到蚀刻，进而提供较佳之制造工艺合格率。
本发明提出一种平面方向转换液晶显示面板之像素结构，其适于架构于基板上，并通过扫描线与数据线进行驱动。像素结构包括薄膜晶体管、介电层、多个驱动电极以及多个共享电极，其中薄膜晶体管设置于基板上，且连接至扫描线与数据线，而介电层由薄膜晶体管内向外延伸而覆盖于基板上。此外，驱动电极与共享电极嵌设(embedded)于介电层内，其中驱动电极连接至薄膜晶体管，且共享电极与驱动电极交互穿插设置。
本发明提出一种像素结构的制造方法，适用于平面方向转换液晶显示面板。首先，提供基板，其上划分有主动元件区，且主动元件区内已形成有栅极、覆盖栅极之栅绝缘层以及位于栅绝缘层上之通道层。接着，于栅绝缘层上形成保护层，且保护层覆盖通道层。然后，图案化保护层与栅绝缘层，以于通道层上方的保护层中形成源极/漏极接触窗开口，并且于主动元件区之外的保护层与栅绝缘层中形成多个条状电极开口。之后，于主动元件区内之保护层上形成源极/漏极，其经由源极/漏极接触窗开口连接至通道层，并且于条状电极开口内形成交互穿插设置的多个驱动电极与多个共享电极。
综上所述，本发明于主动元件区之外的保护层与栅绝缘层中形成多个条状电极开口，并于条状电极开口内形成交互穿插设置的多个驱动电极与多个共享电极。因此，本发明能减少电极两侧的高度断差，从而减少配向不良的情况发生。此外，本发明之像素结构的制造方法需历经四道光掩膜制造工艺，因此可有效降低制造成本。
为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
具体实施例方式
图3为本发明之一种平面方向转换液晶显示器之像素结构的剖面示意图。请参照图3，像素结构300架构于基板302上，其例如是玻璃基板，且此像素结构300例如是通过扫描线与数据线(图中未表示出)进行驱动。像素结构300包括薄膜晶体管310、介电层320、多个驱动电极330以及多个共享电极340，其中薄膜晶体管310设置于基板302上，并连接至扫描线与数据线(图中未表示出)。此外，介电层320例如是由薄膜晶体管310内之栅绝缘层322与保护层324向外延伸所形成，其中介电层320例如具有多个条状开口324b，而驱动电极330与共享电极340嵌设于开口324b内，并呈交互状穿插设置。另外，驱动电极330连接至薄膜晶体管310，并与共享电极340提供水平方向之驱动电场，用以驱动像素结构300上方之液晶分子(图中未表示出)扭转。
请再参照图3，薄膜晶体管310之栅极312设置于基板302上，而栅绝缘层322覆盖栅极322，且通道层314对应于栅极312而设置于栅绝缘层322上。此外，保护层324设置于通道层314上，且保护层324中具有源极/漏极接触窗开口324a，而源极/漏极316设置于保护层324上，并通过源极/漏极接触窗开口324a连接通道层314。在本实施例中，源极/漏极316、驱动电极330以及共享电极340例如是同一图案化线路，且此图案化线路例如是由金属材料层328与透明导电材料层338所构成之复合导电层，其中金属材料层328之材质例如是铬(Cr)或铝(Al)等金属材质，而透明导电材料层338之材质例如是铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)或铟锌氧化物(Indium ZincOxide，IZO)等。当然，在本发明之其它实施例中，此图案化线路亦可以是仅由金属或透明氧化物中的一种导电材质所构成之单一导电层。
值得一提的是，上述之薄膜晶体管310例如还可包括欧姆接触层318，其设置于源极/漏极316与通道层314之间，用以增加源极/漏极316与通道层314之间的导电性。此外，共享电极340与基板302之间以及驱动电极330与基板302之间例如具有黏着层360，用以增加共享电极340、驱动电极330与基板302之间的黏着性。在一实施例中，黏着层360与欧姆接触层318例如可以是同一膜层，其材质例如是掺杂非晶硅。
承上所述，本发明使驱动电极330与共享电极340嵌设于介电层320中，以提供较为平坦的表面，当在像素结构300上形成配向膜350时，将可减少配向膜350在驱动电极330与共享电极340两侧可能形成的高度断差。如此一来，便可避免配向不良的情形，进而提供较佳的显示质量。
为了详细说明本发明之特征，下文提出上述之像素结构的一种制造方法加以说明。请参考图4A～4D，其依次表示本发明之像素结构的制造工艺剖面流程图。
首先，如图4A所示，提供基板302，其中基板302上划分有主动元件区304及电极区306。之后，在基板302上沉积金属层(图中未表示出)，其材质例如是铬(Cr)，并通过第一道光掩膜制造工艺来图案化此金属层，以于主动元件区304内形成栅极312。
接着，如图4B所示，于基板302上形成栅绝缘层322，其覆盖栅极312，而此栅绝缘层322的材质例如是氧化硅(SiO)或氮化硅(SiN)等其它绝缘材料。之后，于栅绝缘层322上形成非晶硅(a-Si)材料层(图中未表示出)，并通过第二道光掩膜制造工艺来图案化此非晶硅材料层，以形成通道层314。
然后，如图4C所示，于栅绝缘层322上形成保护层324，其覆盖通道层314，且此保护层324的材质例如为氮化硅(SiN)。接着，进行第三道光掩膜制造工艺，以于通道层314上方的保护层324中形成源极/漏极接触窗开口324a，并且于电极区306内之保护层324与栅绝缘层322中形成多个条状电极开口324b。
之后，如图4D所示，于基板302上依序形成掺杂非晶硅层368、金属材料层328以及透明导电材料层338，并且进行第四道光掩膜制造工艺，其中通过掺杂非晶硅层368可于源极/漏极接触窗开口324a内与条状电极开口324b内分别形成欧姆接触层318与黏着层360。此外，通过金属材料层328与透明导电材料层338则可形成源极/漏极316，并且同时于条状电极开口324b内形成交互穿插设置的驱动电极330与共享电极340。
本发明之像素结构的制造方法仅使用四道光掩膜制造工艺，因此可具有较佳之制造工艺效率与较低的制造成本。此外，当进行第四道光掩膜制造工艺(如图4D所示)以形成源极/漏极316时，通道层314可受到上方之保护层324的保护，因此可避免通道层314受到蚀刻。值得一提的是，在制造驱动电极330与共享电极340时，本发明亦可选择性地仅形成金属材料层328或透明导电材料层338中之一种，且还可调整其它膜层(例如保护层324或栅绝缘层322)与此金属材料层328或透明导电材料层338之间的工艺参数，以求得最佳化的尺寸(例如厚度)搭配，进而提供较为平坦之表面。
综上所述，本发明之平面方向转换液晶显示面板的像素结构及其制造方法至少具有下列特征与优点(1)驱动电极与共享电极嵌设于介电层中，因此可有效减少配向膜在电极两侧的区域产生的断差高度，从而减少配向不良的情况发生。
(2)仅需使用四道光掩膜制造工艺，因此可有效节省制造成本，并提高生产效率。
(3)可有效确保通道层之完整，以提供较佳之制造工艺合格率，且因通道层之厚度可相对缩减，更有助于降低漏电流或光漏电流，进而提升像素结构之整体电性表现。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何发明所属技术领域的普通专业人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定者为准。
图1为一种公知的平面方向转换液晶显示器之像素结构。
图2A～图2E所示为一种公知的平面方向转换液晶显示器之像素结构制造工艺的剖面流程图。
图3为本发明之一种平面方向转换液晶显示器之像素结构的剖面示意图。
图4A～图4D，依次为本发明之像素结构的制造工艺剖面流程图。
主要元件标记说明100像素结构102玻璃基板104扫描线106数据线110薄膜晶体管112栅极114通道层116源极/漏极118欧姆接触层122栅绝缘层124保护层130驱动电极
140共享电极144电极两侧区域150配向膜D配向方向θ夹角300像素结构302基板304主动元件区306电极区310薄膜晶体管312栅极314通道层316源极/漏极318欧姆接触层320介电层322栅绝缘层324保护层324a源极/漏极接触窗开口
324b条状电极开口328金属材料层330驱动电极338透明导电材料层340共享电极350配向膜360黏着层368掺杂非晶硅层
权利要求
1.一种平面方向转换液晶显示面板之像素结构，适于架构于基板上，并通过扫描线与数据线进行驱动，其特征是该像素结构包括薄膜晶体管，设置于该基板上，且该薄膜晶体管连接至该扫描线与该数据线；介电层，由该薄膜晶体管内向外延伸而覆盖于该基板上；多个驱动电极，嵌设于该介电层内，并连接至该薄膜晶体管；以及多个共享电极，嵌设于该介电层内，其中上述这些共享电极与上述这些驱动电极交互穿插设置。
2.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是该薄膜晶体管包括栅极、通道层以及源极/漏极，而该介电层包括栅绝缘层与保护层，该栅极设置于该基板上，该栅绝缘层覆盖于该栅极上，该通道层对应该栅极而设置于该栅绝缘层上，该保护层设置于该通道层上，且该保护层具有源极/漏极接触窗开口，该源极/漏极设置于该保护层上，并通过该源极/漏极接触窗开口连接该通道层。
3.根据权利要求2所述之像素结构，其特征是该源极/漏极、上述这些驱动电极以及上述这些共享电极构成图案化线路。
4.根据权利要求3所述之像素结构，其特征是该图案化线路包括单一导电层以及复合导电层中之一种。
5.根据权利要求3所述之像素结构，其特征是该图案化线路之材质包括金属以及透明导电氧化物中的至少一种。
6.根据权利要求3所述之像素结构，其特征是该图案化线路之材质为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)或铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide，ITO)。
7.根据权利要求2所述之像素结构，其特征是该薄膜晶体管还包括欧姆接触层，其设置于该源极/漏极与该通道层之间。
8.根据权利要求7所述之像素结构，其特征是还包括黏着层，其设置于上述这些共享电极与该基板之间，以及上述这些驱动电极与该基板之间。
9.根据权利要求8所述之像素结构，其特征是该黏着层与该欧姆接触层之材质为掺杂非晶硅。
10.一种像素结构的制造方法，适用于平面方向转换液晶显示面板，其特征是该像素结构的制造方法包括提供基板，其中该基板上划分有主动元件区，且该主动元件区内已形成有栅极、覆盖该栅极之栅绝缘层以及位于该栅绝缘层上之通道层；于该栅绝缘层上形成保护层，且该保护层覆盖该通道层；图案化该保护层与该栅绝缘层，以于该通道层上方的该保护层中形成源极/漏极接触窗开口，并且于该主动元件区之外的该保护层与该栅绝缘层中形成多数个条状电极开口；以及于该主动元件区内之该保护层上形成源极/漏极，其中该源极/漏极经由该源极/漏极接触窗开口连接至该通道层，并且于上述这些条状电极开口内形成交互穿插设置的多个驱动电极与多个共享电极。
11.根据权利要求10所述之像素结构的制造方法，其特征是形成该源极/漏极、上述这些驱动电极以及上述这些共享电极的步骤包括于该基板上全面性地形成导电材料层；以及图案化该导电材料层，以分别形成该源极/漏极、上述这些驱动电极以及上述这些共享电极。
12.根据权利要求11所述之像素结构的制造方法，其特征是形成该导电材料层的步骤包括于该基板上形成金属材料层；以及于该金属材料层上形成透明导电材料层。
13.根据权利要求11所述之像素结构的制造方法，其特征是在形成该导电材料层之前，还包括于该基板上全面性地形成掺杂非晶硅层，并且在图案化该导电材料层的同时图案化该掺杂非晶硅层。
全文摘要
一种平面方向转换液晶显示面板之像素结构，适于架构于基板上，并通过扫描线与数据线进行驱动。此像素结构包括薄膜晶体管、介电层、多个驱动电极以及多个共享电极，其中薄膜晶体管设置于基板上，且薄膜晶体管连接至扫描线与数据线。此外，驱动电极与共享电极嵌设于介电层内，并交互穿插设置，且驱动电极连接至薄膜晶体管。此像素结构可改善电极两侧发生配向不良的情形，并减少制造工艺中所需光掩膜数。
文档编号H01L29/786GK1800954SQ200510000128
公开日2006年7月12日 申请日期2005年1月5日 优先权日2005年1月5日
发明者周瑞渊, 王明宗, 邱献清 申请人:中华映管股份有限公司