专利名称：边缘电场切换式液晶显示器与其制造方法
技术领域：
本发明是关于一种横向电场式(In-Plane Switching；IPS)的液晶显示器，特别是关于一种边缘电场切换式(Fringed FieldSwitching；FFS)液晶显示器与其制造方法。
背景技术：
在目前的显示器产业中，液晶显示器(Liquid Crystal Display；LCD)，凭借着其具有完全纯平面、重量轻、节约能源、低电磁辐射等优点，已经逐渐地将阴极射线管(Cathode Ray Tube)取代，而成为显示器中的主流。
不过，由于液晶分子的长轴与短轴方向的折射率并不一致。因此，当从不同角度观看液晶显示器的屏幕时，随着视角不同，所看到的画面也就不一样。当视角不断变大时，将出现对比度下降、颜色改变甚至灰阶逆转等现象。针对这些弱点，陆续开发出了各式广视角技术，以解决上述问题。
其中，又以多区域垂直配向(Multi-Domain Vertical Alignment；MVA)技术与横向电场技术，为目前广视角技术的两大阵营。而边缘电场切换(Fringe Field Switching；FFS)技术，则是横向电场技术中的一个分支，由于其具有高穿透度、广视角与低色差等特性，更是被视为深具潜力的技术之一。
请参阅图1A，为习知技术的边缘电场切换式液晶显示器，其像素结构的平面示意图。边缘电场切换式液晶显示器，包含一共通电极12、一像素电极110、数条栅极线13、一共通线111、数条资料线17以及一接触孔19。其中，图1B为图1A的A-A截线的剖面示意图，图1C则为图1A的B-B截线的剖面示意图。
请参阅图1A、1B、1C，边缘电场切换式液晶显示器的制造步骤，简述如下首先，提供一基板11，并于其上形成共通电极12。其次，涂布一第一金属层于基板11上，并蚀刻该第一金属层，以形成栅极线13、共通线111；其中，共通线111与共通电极12直接连接，如图1C所示。其后，形成一栅极绝缘层14于基板11上，并用以被覆栅极线13与共通线111。然后，形成一信道部分15与一掺杂部分16于栅极绝缘层14之上，且对应于栅极线13其中之一。再形成一第二金属层于栅极绝缘层上，并被覆住整个基板11。其次，蚀刻该第二金属层，以同时形成资料线17、一源极171与一汲极172。其后，形成一钝化层18于资料线17、源极171、汲极172与部分之栅极绝缘层14上，并将整个基板11被覆住。然后，蚀刻该钝化层18，并于源极171处形成接触孔19。最后，再于钝化层18上，形成覆盖接触孔19之像素电极110。
如图1C所示，习知技术的边缘电场切换式液晶显示器，其在共通电极12与像素电极之间，有两层介电层，即栅极绝缘层14与钝化层18，共通线111则夹于栅极绝缘层14与共通电极12之间。由于其介电层厚度较厚的缘故，在偶(正)图场与奇(负)图场间的驱动电压，会变得不平衡，进一步造成影像残留(Image Sticking)的问题。
发明内容本发明的目的，即在于提供一种液晶显示器，特别是一种边缘电场切换式液晶显示器与其制造方法，将介电层的数目与厚度降低，以克服先前技术中有关影像残留的问题，另外，除了上述优点外，由于本发明所提供的液晶显示器制造方法，其是以现行的液晶显示器制造方法为基础，进行部分制程的更动，其可行性极高，故具有产业上的可利用性。
为了达到上述目的，本发明提供一种液晶显示器，特别是一种边缘电场切换式液晶显示器，以及其制造方法，可以降低夹于共通电极与像素电极间之介电层的数目与厚度，因此可改善影像残留的问题。
为了达到上述目的，本发明所提供的液晶显示器制造方法，包含下列步骤提供一基板；形成一第一金属层于基板上；蚀刻该第一金属层，以形成数条栅极线；形成一共通电极于基板上；形成一第二金属层于基板上；蚀刻该第二金属层，以形成一第一电极、一第二电极、一共通线与数条资料线；以及形成一像素电极，其与共通电极重叠，其中栅极线与资料线彼此交错以围绕形成一像素区域，该共通电极与像素电极系配置于像素区域，第一电极与像素电极相连接，第二电极则与资料线之一相连接，且该共通电极与共通线直接连接。
其较佳者，该液晶显示器，是一边缘电场切换式液晶显示器。
其较佳者，该共通电极与像素电极，是由透明导电材料所制成。
其较佳者，该共通线系与资料线平行。
其较佳者，还包含下列步骤形成一钝化层，其位于共通电极与像素电极之间。
其较佳者，还包含下列步骤形成一栅极绝缘层，以被覆栅极线与基板。
其较佳者，还包含下列步骤形成一半导体层与一掺杂层于栅极绝缘层与基板上；蚀刻半导体层与掺杂层，以形成一信道部分与一掺杂部分，对应于栅极线之一；形成一第一透明导电层于掺杂部分与栅极绝缘层上；形成第二金属层于第一透明导电层上；形成一光阻层于第二金属层上；以及利用一半色调技术制程，完全蚀刻一第一预定位置上的光阻层，且部分蚀刻一第二预定位置上的光阻层。
其较佳者，还包含下列步骤蚀刻第一预定位置上的该第二金属层与第一透明导电层，以形成第一电极、第二电极、共通电极，其中第一预定位置是对应于栅极线之一。
其较佳者，还包含下列步骤利用一光阻灰化制程，移除位于第二预定位置上的光阻层，而残留下来的剩余光阻层，则对应至第一电极、第二电极与共通线。
其较佳者，还包含下列步骤蚀刻该掺杂部分，以形成一第一掺杂部分与一第二掺杂部分，其分别对应至第一电极与第二电极；以及蚀刻该第二金属层，以形成共通线。
其较佳者，还包含下列步骤移除剩余光阻层；形成一钝化层于基板上；蚀刻一第三预定位置上的钝化层，以形成一接触孔；形成一第二透明导电层于基板上；以及蚀刻第二透明导电层，以形成像素电极，其中接触孔是用以连接第一电极与像素电极。
其较佳者，还包含下列步骤蚀刻掺杂部分，以形成一第一掺杂部分与一第二掺杂部分，其分别对应至第一电极与第二电极。
其较佳者，还包含下列步骤利用一光阻灰化制程，移除位于第二预定位置上的光阻层，而残留下来的剩余光阻层，则对应至第一电极、第二电极与共通线。
其较佳者，还包含下列步骤蚀刻该第二金属层，以形成共通线。
其较佳者，还包含下列步骤移除剩余光阻层；形成一钝化层于基板上；蚀刻一第三预定位置上的钝化层，以形成一接触孔；形成一第二透明导电层于基板上；以及蚀刻第二透明导电层，以形成像素电极，其中接触孔系用以连接第一电极与像素电极。
为了达到上述目的，本发明所提供的液晶显示器，包含一基板；数条栅极线，配置于基板上；一共通电极，配置于基板上；一第一电极、一第二电极、一共通线与数条数据线，配置于基板上；以及一像素电极，其与共通电极重叠，其中该栅极线与资料线彼此交错以围绕形成一像素区域，该共通电极与像素电极是配置于像素区域，第一电极与像素电极相连接，第二电极则与资料线之一相连接，该共通电极与该共通线直接连接，且共通线与资料线平行。
其较佳者，还包含一栅极绝缘层，其被覆于栅极线与基板上。
其较佳者，该共通电极，是配置于栅极绝缘层上。
其较佳者，该共通线，是位于共通电极与栅极绝缘层之间。
其较佳者，还包含一钝化层，其位于共通电极与像素电极之间。
其较佳者，该共通线是位于钝化层与共通电极之间。
其较佳者，还包含一信道部分，其对应于栅极线之一。
其较佳者，还包含一第一掺杂部分与一第二掺杂部分。
其较佳者，该第一掺杂部分，是位于第一电极与信道部分之间，而第二掺杂部分，则位于第二电极与信道部分之间。
其较佳者，还包含一接触孔，是用以连接第一电极与像素电极。
综上所述，本发明所提供的液晶显示器、边缘电场切换式液晶显示器、以及其制造方法，其主要特征在于蚀刻该第二金属层，以形成第一电极、第二电极、共通线与数条资料线。因此，上述各项组件是位于同一平面上，其可于同一道微影蚀刻制程、或于不同的微影蚀刻制程所形成，故可降低夹于共通电极与像素电极间的介电层的数目，改善影像残留的问题。
图1A为先前技术的平面示意图；图1B为图1A沿A-A线的剖面示意图；图1C为图1A沿B-B线的剖面示意图；图2A为本发明之第一实施例的平面示意图；图2B为图2A沿A-A线的剖面示意图；图2C为图2A沿B-B线的剖面示意图；图3A至图3E为本发明第二实施例的制程示意图；图4A为本发明第三实施例的平面示意图；图4B为图4A沿A-A线的剖面示意图；以及图4C为图4A沿B-B线的剖面示意图。
具体实施方式
为了更进一步描述本发明所提供的液晶显示器、边缘电场切换式液晶显示器、以及制造方法，其详细内容与实施方式，将会借由下述的各较佳实施例加以说明。值得注意的是，以下的各较佳实施例，其目的仅在于说明本发明的详细内容与实施方式，使其易于了解。
透过本发明所提供的液晶显示器制造方法，其可降低夹于共通电极与像素电极间的介电层的数目与厚度，以进一步改善影像残留的问题，以达到本发明的预定目的。
第一实施例请参阅图2A，其为本发明所提供的第一实施例中，某一像素区域的平面示意图。每一像素区域是由数条栅极线22与数条资料线272彼此交错以围绕而成，且包含一共通电极26、一具有数个开口的像素电极210、一共通线271平行于资料线272以及一接触孔29。
请参阅图2B，为图2A沿A-A线的剖面示意图。现将本发明所提供的第一实施例，其制造方法叙述如下。首先，提供基板21，并将第一金属层形成于其上。其次，蚀刻该第一金属层，以形成数条栅极线22，接着再涂敷一栅极绝缘层23，以被覆住栅极线22以及部分的基板21。然后，依序于栅极绝缘层23上，形成信道部分24、掺杂部分25与共通电极26，其中掺杂部分25还包含第一掺杂部分251与第二掺杂部分252。再者，分别于第一掺杂部分251与第二掺杂部分252上，形成第一电极2721、第二电极2722、资料线272与如图2C所示的共通线271，其中第一电极2721若为源极，则第二电极2722则可为汲极。其次，于第一电极2721、第二电极2722上形成一钝化层28，并用以被覆住整面基板21，接着再对钝化层28进行蚀刻，于第一电极2721上形成接触孔29。最后，在钝化层28上，形成一覆盖住接触孔29的像素电极210，以连接第一电极2721。
另外，参考图2C，其为图2A沿B-B线的剖面示意图。在本实施例中所提供的液晶显示器中，于共通电极26与像素电极210之间，仅存在一层介电层-钝化层28，而共通线271则是夹于钝化层28与共通电极26之间，故可借此改善影像残留的现象。在本实施例中，共通电极26与像素电极210，建议由铟锡氧化物(Indium-Tin Oxide；ITO)等透明导电材料所制成。
第二实施例图3A至图3E为本发明的第二实施例的边缘电场切换式液晶显示器，其利用半色调技术制程(Half-Tone Technology Process)，以同时定义共通电极与资料线的制程示意图。其中，图3A至图3E的右半部为图2A沿A-A线的剖面示意图，而其左半部则为图2A沿B-B线的剖面示意图。
首先如图3A所示，依序于栅极绝缘层23与基板21上，形成半导体层与掺杂层。其次，对半导体层与掺杂层进行蚀刻，以于一栅极线22之上，形成信道部分24与掺杂部分253。再者，于掺杂部分253与栅极绝缘层23上，形成一第一透明导电层261，并再于其上形成第二金属层2711。其中，第一透明导电层261，亦建议由铟锡氧化物等透明导电材料等所制成。然后，于第二金属层2711上，再形成一光阻层31。紧接着，再利用半色调技术制程，于一第一预定位置上，对光阻层31进行完全蚀刻，而在另一第二预定位置上，对光阻层31进行部分蚀刻。
如图3B所示，再于第一预定位置上，对第二金属层与第一透明导电层261进行蚀刻，以形成第一电极2721、第二电极2722，以及如图2C所示的共通电极26，其中第一预定位置，是对应至一栅极线22之一。
如图3C所示，利用光阻灰化制程(Photo Resistance AshingProcess)，移除位于第二预定位置上的光阻层。其中，残留下来的剩余光阻层32，则对应至第一电极2721、第二电极2722与共通线271。亦即，第二预定位置，是对应至一电极2721、二电极2722与通线271以外之处。
如图3D所示，蚀刻掺杂部分253，以形成第一掺杂部分251与第二掺杂部分252，分别对应至第一电极2721与第二电极2722，以及蚀刻该第二金属层2711，以形成共通线271。或者是先蚀刻该第二金属层2711，以形成共通线271，再蚀刻掺杂部分253，以形成第一掺杂部分251与第二掺杂部分252亦可。
如图3E所示，首先将剩余光阻层32完全移除后，形成一钝化层28，以完全被覆住基板21。其次，再于一第三预定位置上，对钝化层28进行蚀刻，以形成接触孔29。然后，再于整面基板21上，形成第二透明导电层，而对其蚀刻后，即可形成像素电极210。其中，像素电极210可借由接触孔29，而与第一电极2721电性连接。
第三实施例请参阅图4A，其为本发明所提供的第三实施例中，某一像素区域的平面示意图。每一像素区域系由数条栅极线42与数条资料线462彼此交错以围绕而成，且包含一共通电极47、一具有数个开口的像素电极410、一平行于资料线462的共通线461以及一接触孔49。
请参阅图4B，为图4A沿A-A线的剖面示意图。现将本发明所提供的第三实施例，其制造方法叙述如下。首先，提供基板41，并将第一金属层形成于其上。其次，蚀刻该第一金属层，以形成数条栅极线42，接着再涂敷一栅极绝缘层43，以被覆住栅极线42以及部分的基板41。然后，依序于栅极绝缘层43上，形成信道部分44与掺杂部分45，其中掺杂部分45还包含第一掺杂部分451与第二掺杂部分452。再者，分别于第一掺杂部分451与第二掺杂部分452上，形成第一电极4621、第二电极4622、资料线462与如图4C所示的共通线461，其中第一电极4621若为源极，则第二电极4622则可为汲极。再形成共通电极47，并于第一电极4621、第二电极4622上形成一钝化层48，并用以被覆住整面基板41，接着再对钝化层48进行蚀刻，于第一电极4621上形成接触孔49。最后，在钝化层48上，形成一覆盖住接触孔49的像素电极410，以连接第一电极4621。
另外，参考图4C，其为图4A沿B-B线的剖面示意图。在本实施例中所提供的液晶显示器中，于共通电极47与像素电极410之间，仅存在一层介电层-钝化层48，而共通线461则是夹于共通电极47与栅极绝缘层43之间，故可藉此改善影像残留的现象。在本实施例中，共通电极47与像素电极410，建议由铟锡氧化物等透明导电材料所制成。
综上所述，本发明所提供的第一实施例、第二实施例与第三实施例，其制程的主要重点皆在于蚀刻该第二金属层，以形成第一电极、第二电极、共通线与数条资料线。在本发明的第一实施例与第三实施例中，第一电极、第二电极、共通线与数条资料线，其即是于同一道微影蚀刻制程中所形成，而在本发明的第二实施例，则是于不同的微影蚀刻制程所形成。其中，第一实施例与第三实施例的差异，在于定义第一电极、第二电极、共通线与数条资料线，以及定义共通电极的微影蚀刻制程的顺序不同。而第二实施例，则是整合定义第一透明导电与第二金属层的微影蚀刻制程，以同时蚀刻出共通电极、第一电极、第二电极、共通线与数条资料线。
借由本发明所提供的液晶显示器制造方法，可以降低夹于共通电极与像素电极间的介电层的数目与厚度，并可据以克服先前技术中有关影像残留的问题。因此，本发明所提供的液晶显示器、边缘电场切换式液晶显示器、以及其制造方法，可以解决习知技术中的问题与缺点，故对显示器产业具有不可磨减的贡献，深具产业上的利用价值。
以上所述，仅是利用较佳实施例详细说明本发明的技术内容，因此，本发明得由熟习此技术之人士，任施匠思而为诸般修饰，而作些微的改变与调整，仍将不失本发明之要义所在，亦不脱离本发明之精神和范围，故仍都应视为本发明之进一步实施状况。
主要组件符号说明11，21，41基板12，26，47共通电极13，22，42栅极线14，23，43栅极绝缘层15，24，44信道部分16，25，45，253 掺杂部分17，272，462 资料线18，28，48钝化层19，29，49接触孔31光阻层32剩余光阻层110，210，410 像素电极
111，271，461 共通线171源极172汲极261第一透明导电层251，451 第一掺杂部分252，452 第二掺杂部分2711 第二金属层2721，4621 第一电极2722，4622 第二电极
权利要求
1.一种液晶显示器制造方法，其特征在于包含下列步骤a.提供一基板；b.形成一第一金属层于该基板上；c.蚀刻该第一金属层，以形成数条栅极线；d.形成一共通电极于该基板上；e.形成一第二金属层于该基板上；f.蚀刻该第二金属层，以形成一第一电极、一第二电极、一共通线与数条资料线；以及g.形成一像素电极，其与该共通电极重叠，其中该栅极线与该资料线彼此交错以围绕形成一像素区域，该共通电极与该像素电极是配置于该像素区域，该第一电极与该像素电极相连接，该第二电极则与该资料线之一相连接，且该共通电极与该共通线直接连接。
2.如权利要求1所述的液晶显示器制造方法，其特征在于该液晶显示器，是一边缘电场切换式液晶显示器。
3.如权利要求1所述的液晶显示器制造方法，其特征在于该共通电极与该像素电极，是由透明导电材料所制成。
4.如权利要求1所述的液晶显示器制造方法，其特征在于该共通线是与该资料线平行。
5.如权利要求1所述的液晶显示器制造方法，其特征在于还包含下列步骤形成一钝化层，其位于该共通电极与该像素电极之间。
6.如权利要求1所述的液晶显示器制造方法，其特征在于还包含下列步骤形成一栅极绝缘层，以被覆该栅极线与该基板。
7.如权利要求6所述的液晶显示器制造方法，其特征在于还包含下列步骤形成一半导体层与一掺杂层于该栅极绝缘层与该基板上；蚀刻该半导体层与该掺杂层，以形成一信道部分与一掺杂部分，对应于该栅极线之一；形成一第一透明导电层于该掺杂部分与该栅极绝缘层上；形成该第二金属层于该第一透明导电层上；形成一光阻层于该第二金属层上；以及利用一半色调技术制程，完全蚀刻一第一预定位置上之该光阻层，且部分蚀刻一第二预定位置上之该光阻层。
8.如权利要求7所述的液晶显示器制造方法，其特征在于还包含下列步骤蚀刻该第一预定位置上的该第二金属层与该第一透明导电层，以形成该第一电极、该第二电极、该共通电极，其中该第一预定位置是对应于该栅极线之一。
9.如权利要求8所述的液晶显示器制造方法，其特征在于还包含下列步骤利用一光阻灰化制程，移除位于该第二预定位置上之该光阻层，而残留下来之剩余光阻层，则对应至该第一电极、该第二电极与该共通线。
10.如权利要求9所述的液晶显示器制造方法，其特征在于还包含下列步骤蚀刻该掺杂部分，以形成一第一掺杂部分与一第二掺杂部分，其分别对应至该第一电极与该第二电极；以及蚀刻该第二金属层，以形成该共通线。
11.如权利要求10所述的液晶显示器制造方法，其特征在于还包含下列步骤移除该剩余光阻层；形成一钝化层于该基板上；蚀刻一第三预定位置上之该钝化层，以形成一接触孔；形成一第二透明导电层于该基板上；以及蚀刻该第二透明导电层，以形成该像素电极，其中该接触孔系用以连接该第一电极与该像素电极。
12.如权利要求8所述的液晶显示器制造方法，其特征在于还包含下列步骤蚀刻该掺杂部分，以形成一第一掺杂部分与一第二掺杂部分，其分别对应至该第一电极与该第二电极。
13.如权利要求12所述的液晶显示器制造方法，其特征在于还包含下列步骤利用一光阻灰化制程，移除位于该第二预定位置上的该光阻层，而残留下来的剩余光阻层，则对应至该第一电极、该第二电极与该共通线。
14.如权利要求13所述的液晶显示器制造方法，其特征在于还包含下列步骤蚀刻该第二金属层，以形成该共通线。
15.如权利要求14所述的液晶显示器制造方法，其特征在于还包含下列步骤移除该剩余光阻层；形成一钝化层于该基板上；蚀刻一第三预定位置上之该钝化层，以形成一接触孔；形成一第二透明导电层于该基板上；以及蚀刻该第二透明导电层，以形成该像素电极，其中该接触孔系用以连接该第一电极与该像素电极。
16.一种边缘电场切换式液晶显示器，其特征在于包含一基板；数条栅极线，配置于该基板上；一共通电极，配置于该基板上；一第一电极、一第二电极、一共通线与数条数据线，配置于该基板上；以及一像素电极，其与该共通电极重叠，其中该栅极线与该资料线彼此交错以围绕形成一像素区域，该共通电极与该像素电极是配置于该像素区域，该第一电极与该像素电极相连接，该第二电极则与该资料线之一相连接，该共通电极与该共通线直接连接，且该共通线与该资料线平行。
17.如权利要求16所述的边缘电场切换式液晶显示器，其特征在于还包含一栅极绝缘层，其被覆于该栅极线与该基板上。
18.如权利要求17所述的边缘电场切换式液晶显示器，其特征在于该共通电极，是配置于该栅极绝缘层上。
19.如权利要求18所述的边缘电场切换式液晶显示器，其特征在于该共通线，是位于该共通电极与该栅极绝缘层之间。
20.如权利要求16所述的边缘电场切换式液晶显示器，其特征在于还包含一钝化层，其位于该共通电极与该像素电极之间。
21.如权利要求20所述的边缘电场切换式液晶显示器，其特征在于该共通线，是位于该钝化层与该共通电极之间。
22.如权利要求16所述的边缘电场切换式液晶显示器，其特征在于还包含一信道部分，其对应于该栅极线之一。
23.如权利要求22所述的边缘电场切换式液晶显示器，其特征在于还包含一第一掺杂部分与一第二掺杂部分。
24.如权利要求23所述的边缘电场切换式液晶显示器，其特征在于该第一掺杂部分，是位于该第一电极与该信道部分之间，而该第二掺杂部分，则位于该第二电极与该信道部分之间。
25.如权利要求16所述的边缘电场切换式液晶显示器，其特征在于还包含一接触孔，是用以连接该第一电极与该像素电极。
全文摘要
一种边缘电场切换式液晶显示器与其制造方法，该方法包含形成一第一金属层于一基板上，蚀刻该第一金属层以形成数条栅极线，形成一共通电极与一第二金属层于基板上，蚀刻该第二金属层以形成一第一电极、一第二电极、一共通线以及数条资料线，以及形成一与共通电极重叠的像素电极；该栅极线与资料线围成至少一封闭区域，用以容纳共通电极与像素电极，第一电极与像素电极连接，而第二电极则与资料线连接，且该共通电极与该共通线直接连接。本发明可克服先前技术中有关影像残留的问题，另外，本发明的方法是以现行的液晶显示器制造方法为基础，进行部分制程的更动，其可行性极高，具有产业上的可利用性。
文档编号G02F1/1333GK1949040SQ20051011380
公开日2007年4月18日 申请日期2005年10月12日 优先权日2005年10月12日
发明者施博盛 申请人:瀚宇彩晶股份有限公司