专利名称：电泳式显示器、主动元件阵列背板及其制造方法
技术领域：
本发明关于一种电泳式显示器、主动元件阵列背板及其制造方法，特别是有关于 一种适于低温制程的主动元件阵列背板结构及其制造方法。
背景技术：
目前市面上已商用化的电子书或电子标签等电子墨水或电泳式显示器，其所采用 的主动式基板制程为非晶硅薄膜晶体管(TFT)制程，所需的光罩数为5-6道，且最高制程温 度为300°C以上。这不仅成本较高，且无法应用于塑料基板上，达到柔性(flexible)的目 的。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种主动元件阵列背板，包含基板、第一金属层、 介电层、第二金属层、半导体通道区及保护层。基板包含薄膜晶体管区、储存电容区、扫描线 区、数据线区和共通区。第一金属层设置于该基板上并被图样化，该第一金属层包含设置于 该薄膜晶体管区的栅极、设置于该储存电容区的下电极、设置于该扫描线区的第一栅极引 线和设置于该共通区的第一共通电极。介电层覆盖于该栅极和该下电极。第二金属层设置 于该基板上并被图样化，该第二金属层包含设置于该薄膜晶体管区的源极及漏极、设置于 该储存电容区的上电极、设置于该扫描线区的第二栅极引线、设置于该数据线区的数据引 线和设置于该共通区的第二共通电极，其中该上电极与该下电极夹着该介电层而形成储存 电容，该储存电容与该源极相接，该数据引线垂直于该栅极引线且与该漏极相接。半导体通 道区及保护层依次设置于该源极及该漏极上。根据本发明所述的主动元件阵列背板，基板为塑料基板或者玻璃基板。根据本发明所述的主动元件阵列背板，第一金属层材料为铝、钽、铜或者钛。根据本发明所述的主动元件阵列背板，保护层的材料为氧化硅、氮化硅或者氧化
ρ O本发明还提供一种电泳式显示器，包含上述的主动元件阵列背板和电泳显示膜。 电泳显示膜包含透明电极，该电泳显示膜贴附于该主动元件阵列背板，其中，该主动元件阵 列背板的信号透过施加于该共通区的导电介质传送至该透明电极。根据本发明所述的电泳式显示器，还包含防护膜，设置于该电泳显示膜的正面，该 防护膜包含阻水膜、阻气膜或抗紫外线膜。根据本发明所述的电泳式显示器，还包含阻水阻气胶，设置于该电泳显示膜的周 边。本发明还提供一种主动元件阵列背板的制造方法，包含以下步骤。在基板上沉积 第一金属层。以第一道光罩图样化该第一金属层，形成薄膜晶体管的栅极、储存电容的下电 极、第一栅极引线和第一共通电极。在该第一金属层上涂布光阻层，以第二道光罩图样化该 光阻层，裸露出薄膜晶体管区和储存电容区的该第一金属层。对裸露出的该第一金属层进行阳极氧化，形成介电层。沉积第二金属层于该介电层及该第一金属层上，以第三道光罩图 样化该第二金属层，在该薄膜晶体管区形成源极及漏极，并形成垂直于栅极引线的数据引 线，该漏极与该数据引线相接，该源极与该储存电容相接，该储存电容由该第一金属层与该 第二金属层夹着该介电层而形成。沉积透明金属氧化物层于该第二金属层上，以第四道光 罩图样化该第二金属层，在源极及漏极上形成半导体通道区。在该半导体通道区上设置保 护层。根据本发明所述的制造方法，在以该第四道光罩图样化时所使用的保护材料，于 该透明金属氧化物层蚀刻后不去除，以形成在该半导体通道区上的该保护层。根据本发明所述的制造方法，连续沉积该透明氧化金属层及该保护层，以该第四 道光罩图样化并经由蚀刻制程，在源极及漏极上形成半导体通道区及其上的该保护层。通过本发明，可以仅采用4道光罩制程，且制程温度最高约在150°C 200°C，同时 适用于塑料基板及玻璃基板。
图1为本发明一实施例的电泳式显示器的示意图；图2A至图2D为本发明一实施例的主动元件阵列背板的制造工艺示意图；图3为本发明一实施例的电泳式显示器的制造工艺示意图；图4A至图4D为本发明不同实施例的主动元件阵列背板的制造工艺示意图。
具体实施例方式为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细 说明如下。请参见图1，图1为本发明一实施例的电泳式显示器10的示意图。电泳式显示器 10包含主动元件阵列背板和电泳显示膜。该主动元件阵列背板包含基板、第一金属层、介电 层、第二金属层、半导体通道区及保护层。该基板可以为塑料基板或者玻璃基板。基板11包 含薄膜晶体管区111、储存电容区112、扫描线区113、数据线区114和共通区115。第一金 属层设置于基板11上并被图样化，该第一金属层包含设置于薄膜晶体管区111的栅极121、 设置于储存电容区112的下电极122、设置于扫描线区113的第一栅极引线123和设置于共 通区115的第一共通电极125。该第一金属层材料为铝、钽、铜或者钛。介电层13覆盖于栅 极121和下电极122。第二金属层设置于该基板11上并被图样化，该第二金属层包含设置 于薄膜晶体管区111的源极142及漏极141、设置于储存电容区112的上电极143、设置于 扫描线区113的第二栅极引线144、设置于数据线区114的数据引线145和设置于共通区 115的第二共通电极146，其中上电极143与下电极122夹着介电层13而形成储存电容，该 储存电容与源极142相接，数据引线145垂直于栅极引线144且与漏极141相接。半导体 通道区151及保护层152，依次设置于源极142及漏极141上。该保护层的材料为氧化硅、 氮化硅或者氧化铝。电泳显示膜16包含透明电极161，电泳显示膜16贴附于该主动元件阵列背板，其 中，该主动元件阵列背板的信号透过施加于共通区115的导电介质17传送至该透明电极 161。在一实施例中，电泳式显示器10还包含防护膜，设置于电泳显示膜16的正面，该防护
5膜包含阻水阻气膜182和抗紫外线膜181。在电泳显示膜16的周边还包含阻水阻气胶19。本发明的主动元件阵列背板的制造方法包含以下步骤。在基板上沉积第一金属 层。以第一道光罩图样化该第一金属层，形成薄膜晶体管的栅极、储存电容的下电极、第一 栅极引线和第一共通电极。在该第一金属层上涂布光阻层，以第二道光罩图样化该光阻层， 裸露出薄膜晶体管区和储存电容区的该第一金属层。对裸露出的该第一金属层进行阳极氧 化，形成介电层。沉积第二金属层于该介电层及该第一金属层上，以第三道光罩图样化该第 二金属层，在该薄膜晶体管区形成源极及漏极，并形成垂直于栅极引线的数据引线，该漏极 与该数据引线相接，该源极与该储存电容相接，该储存电容由该第一金属层与该第二金属 层夹着该介电层而形成。沉积透明金属氧化物层于该第二金属层上，以第四道光罩图样化 该第二金属层，在源极及漏极上形成半导体通道区。在该半导体通道区上设置保护层。在一实施例中，在以该第四道光罩图样化时所使用的保护材料，于该透明金属氧 化物层蚀刻后不去除，以形成在该半导体通道区上的该保护层。在另一实施例中，连续沉积该透明氧化金属层及该保护层，以该第四道光罩图样 化并经由蚀刻制程，在源极及漏极上形成半导体通道区及其上的该保护层。实施例一请参见图2A至图2D，图2A至图2D为本发明一实施例的主动元件阵列背板的制 造工艺示意图。如图2A所示，在洗净的玻璃基板21上，沉积第一金属层22，第一金属层可 选用的材料有Al、Ta、Cu、Ti等。以第一光罩定义图形，经由蚀刻等方式形成第一金属层的 图形，并可分成薄膜晶体管区211、储存电容区212、扫描线区213、数据线区214和共通区 215。这些区域经由设计，全连接到由第一金属层所形成的一电极区。如图2B所示，以第二道光罩定义图形，将扫描线区213、数据线区214和共通区 215以光阻保护，其余部分则裸露不受光阻保护。置入阳极氧化制程中，并将该电极区与电 源供应系统连接，先以定电流方式通入电荷到达某一特定电压后，再切换至定电压方式，以 对未受光阻保护的第一金属层裸露区进行阳极氧化，形成特定厚度的介电层23。如图2C所示，沉积第二金属层24于介电层及第一金属层上，以第三道光罩定义图 形，于薄膜晶体管区211形成源极(source)及漏极(drain)，并形成垂直于栅极引线(gate line)的数据引线(data line)，漏极与数据引线相接，源极与储存电容相接。第二金属层 可选用的材料有 Mo/Al/Mo、Mo/AINd、Ti/Al/Ti、Mo、Ta、ΙΤΟ、Μο/ΙΤ0、Ta/IT0、Cu、Ag 等。如图2D所示，沉积透明金属氧化物层于第二金属层上，以第四道光罩定义图形， 于源极及漏极上形成半导体通道(Channel)区251。在以第四道光罩定义图形时所使用的 钝化材料(passivation)，于透明金属氧化物层蚀刻后不去除，以形成在半导体通道251上 的保护层252。可选用的透明金属氧化物有ZnO、InO, ΙΖ0、IGZO等。而可选用的钝化材料 有正型光阻、负型光阻(SU-8)及彩色滤光片制程中常用的R、G、B、BM等色阻。请参见图3，图3为本发明一实施例的电泳式显示器的制造工艺示意图。在完成主 动元件阵列的背板31上，以点胶方式将导电介质32施加于共通区215。贴附尺寸裁切适当 的电泳显示膜33于主动元件阵列的背板31上。其中，主动元件阵列的背板31的信号透过 施加于共通区215上的导电介质32传送至电泳显示膜33前板上的透明电极(图未示)上。 贴附阻水、阻气、抗紫外线膜34于已贴附的电泳显示膜33上，防止水气、紫外线自正面侵入 而影响电泳显示膜33的稳定性，并同时于电泳显示膜33的周边上，涂布阻水阻气胶35，防止水气自外围侵入。实施例二 首先，在洗净的玻璃基板上，沉积第一金属层。以第一光罩定义图形，经由蚀刻等 方式形成第一金属层的图形，并可分成薄膜晶体管区、储存电容区、扫描线区、数据线区和 共通区。这些区域经由设计，全连接到由第一金属层所形成的一电极区。其次，以第二道光罩定义图形，将扫描线区、数据线区和共通区以光阻保护，其余 部分则裸露不受光阻保护。置入阳极氧化制程中，并将该电极区与电源供应系统连接，先以 定电流方式通入电荷到达某一特定电压后，再切换至定电压方式，以对未受光阻保护的第 一金属层裸露区进行阳极氧化，形成特定厚度的介电层。接着，沉积第二金属层于介电层及第一金属层上，以第三道光罩定义图形，于薄膜 晶体管区形成源极(source)及漏极(drain)，并形成垂直于栅极引线(gate line)的数据 引线(data line)，漏极与数据引线相接，源极与储存电容相接。第二金属层可选用的材料 有 Mo/Al/Mo、Mo/AINd、Ti/Al/Ti、Mo、Ta、ΙΤΟ、Μο/ΙΤ0、Ta/IT0、Cu、Ag 等。然后，连续沉积透明氧化金属层及保护介电层，以第四道光罩定义图形，经由蚀刻 制程，于源极及漏极上形成半导体通道(Channel)区及其上的保护介电层。可选用的保护 介电层有 Si02、SiOx、Si3N4、SiNx、AlOx 等。实施例三请参见图4A至图4D，图4A至图4D为本发明不同实施例的主动元件阵列背板的 制造工艺示意图。如图4A所示，在塑料基板41上，先涂布一层数千埃(A)至数微米(um)的 缓冲层42，以使表面平坦化，控制表面粗糙度小于500埃。沉积第一金属层43，第一金属层 43可选用的材料有Al、Ta、Cu、Ti等。以第一光罩定义图形，经由蚀刻等方式形成第一金属 层43的图形，并可分成薄膜晶体管区411、储存电容区412、扫描线区413、数据线区414和 共通区415。这些区域经由设计，全连接到由第一金属层43所形成的一电极区。如图4B所示，以第二道光罩定义图形，将扫描线区413、数据线区414和共通区 415以光阻保护，其余部分则裸露不受光阻保护。置入阳极氧化制程中，并将该电极区与电 源供应系统连接，先以定电流方式通入电荷到达某一特定电压后，再切换至定电压方式，以 对未受光阻保护的第一金属层裸露区进行阳极氧化，形成特定厚度的介电层43。如图4C所示，沉积第二金属层44于介电层及第一金属层上，以第三道光罩定义图 形，于薄膜晶体管区411形成源极(source)及漏极(drain)，并形成垂直于栅极引线(gate line)的数据引线(data line)，漏极与数据引线相接，源极与储存电容相接。第二金属层 可选用的材料有 Mo/Al/Mo、Mo/AINd、Ti/Al/Ti、Mo、Ta、ΙΤ0、Μο/ΙΤ0、Ta/IT0、Cu、Ag 等。如图4D所示，沉积透明金属氧化物层于第二金属层上，以第四道光罩定义图形， 于源极及漏极上形成半导体通道(Channel)区451。在以第四道光罩定义图形时所使用的 钝化材料(passivation)，于透明金属氧化物层蚀刻后不去除，以形成在半导体通道451上 的保护层452。可选用的透明金属氧化物有ZnO、InO, ΙΖ0、IGZO等。而可选用的钝化材料 有正型光阻、负型光阻(SU-8)及彩色滤光片制程中常用的R、G、B、BM等色阻。与现有技术相比，本发明具有下列特点1.采用4道光罩制程；2.栅极绝缘层以阳极氧化方法形成，与栅极金属自对位(self-align)，具有较高的挠曲特性；3.半导体层为透明金属氧化物，可采用室温溅镀(sputter)的方法成膜；4.保护层与半导体层图样化采用同一道光罩；5.制程温度最高约在150°C 200°C，可同时适用于塑料基板及玻璃基板。本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。 必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和 范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
权利要求
一种主动元件阵列背板，其特征在于包含基板，包含薄膜晶体管区、储存电容区、扫描线区、数据线区和共通区；第一金属层，设置于该基板上并被图样化，该第一金属层包含设置于该薄膜晶体管区的栅极、设置于该储存电容区的下电极、设置于该扫描线区的第一栅极引线和设置于该共通区的第一共通电极；介电层，覆盖于该栅极和该下电极；第二金属层，设置于该基板上并被图样化，该第二金属层包含设置于该薄膜晶体管区的源极及漏极、设置于该储存电容区的上电极、设置于该扫描线区的第二栅极引线、设置于该数据线区的数据引线和设置于该共通区的第二共通电极，其中该上电极与该下电极夹着该介电层而形成储存电容，该储存电容与该源极相接，该数据引线垂直于该栅极引线且与该漏极相接；半导体通道区及保护层，依次设置于该源极及该漏极上。
2.如权利要求1所述的主动元件阵列背板，其特征在于该基板为塑料基板或者玻璃基板。
3.如权利要求1所述的主动元件阵列背板，其特征在于该第一金属层材料为铝、钽、 铜或者钛。
4.如权利要求1所述的主动元件阵列背板，其特征在于该保护层的材料为氧化硅、氮 化硅或者氧化铝。
5.一种电泳式显示器，其特征在于包含如权利要求1-4中任一项所述的主动元件阵列背板；电泳显示膜，包含透明电极，该电泳显示膜贴附于该主动元件阵列背板，其中，该主动 元件阵列背板的信号透过施加于该共通区的导电介质传送至该透明电极。
6.如权利要求5所述的电泳式显示器，其特征在于还包含防护膜，设置于该电泳显示 膜的正面，该防护膜包含阻水膜、阻气膜或抗紫外线膜。
7.如权利要求5所述的电泳式显示器，其特征在于还包含阻水阻气胶，设置于该电泳 显示膜的周边。
8.—种主动元件阵列背板的制造方法，其特征在于包含在基板上沉积第一金属层；以第一道光罩图样化该第一金属层，形成薄膜晶体管的栅极、储存电容的下电极、第一 栅极引线和第一共通电极；在该第一金属层上涂布光阻层，以第二道光罩图样化该光阻层，裸露出薄膜晶体管区 和储存电容区的该第一金属层；对裸露出的该第一金属层进行阳极氧化，形成介电层；沉积第二金属层于该介电层及该第一金属层上，以第三道光罩图样化该第二金属层， 在该薄膜晶体管区形成源极及漏极，并形成垂直于栅极引线的数据引线，该漏极与该数据 引线相接，该源极与该储存电容相接，该储存电容由该第一金属层与该第二金属层夹着该 介电层而形成；沉积透明金属氧化物层于该第二金属层上，以第四道光罩图样化该第二金属层，在源 极及漏极上形成半导体通道区；在该半导体通道区上设置保护层。
9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于在以该第四道光罩图样化时所使用的 保护材料，于该透明金属氧化物层蚀刻后不去除，以形成在该半导体通道区上的该保护层。
10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于连续沉积该透明氧化金属层及该保护 层，以该第四道光罩图样化并经由蚀刻制程，在源极及漏极上形成半导体通道区及其上的 该保护层。
全文摘要
一种电泳式显示器、主动元件阵列背板及其制造方法，其中该主动元件阵列背板包含基板、第一金属层、介电层、第二金属层、半导体通道区及保护层，第一金属层设置于该基板上并被图样化，该第一金属层包含栅极、下电极、第一栅极引线和第一共通电极，介电层覆盖于该栅极和该下电极，第二金属层设置于该基板上并被图样化，该第二金属层包含源极及漏极、上电极、第二栅极引线、数据引线和第二共通电极，半导体通道区及保护层依次设置于该源极及该漏极上。通过本发明，可以仅采用四道光罩制程，且制程温较低，可同时适用于塑料基板及玻璃基板。
文档编号G02F1/167GK101894846SQ200910202879
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者朱俊鸿 申请人:友达光电股份有限公司