显示面板及其制造方法与流程

本发明是有关于一种显示面板及其制造方法，且特别是有关于显示面板的晶体管阵列基板结构及其制造方法。

背景技术：

不论在工作处理学习上或是个人休闲娱乐上，具显示面板的电子产品，包括智能手机(SmartPhone)、平板电脑(Pad)、笔记本电脑(Notebook)、显示器(Monitor)到电视(TV)等许多相关产品，已是现代人不可或缺的必需品。其中又以简洁、轻盈、易携带、和低价的液晶显示面板最为广泛使用。液晶显示面板同时提供多样性包括尺寸、形状、解析度等多种选择。

铜制程为目前大尺寸显示面板常用的制程技术，而显示面板的基板中以半导体(例如氧化铟镓锌，IGZO)做为薄膜晶体管(例如IGZO TFT)的有源层，由于具有高场效移动率及大面积制程的可行性，应用于大尺寸显示器具极大优势。而目前以铜做为金属导线时，由于其与底层绝缘膜的附着性不佳，需于铜与绝缘层之间增加一中介金属层(如钼)，以增加金属与绝缘层的附着性，另一方面，此中介金属层可做为扩散阻挡层，以防止铜离子进入有源层而影响元件可靠性。目前常见的金属导线和中介金属层的组合为：铜/钼(Cu/Mo)，铜/钛(Cu/Ti)，和铜/钼钛合金(Cu/Mo:Ti)等。在IGZO薄膜晶体管结构中，当有源层为IGZO层时，钼或钛等金属接触IGZO时容易抢IGZO内的氧而造成有源层导电性的改变。因此，于第二金属层定义完成后(即形成源极漏极)和沉积保护层如氧化硅(SiOx)于第二金属层上之前，目前制程会使用氧化氮(N₂O)等离子对有源层表面进行表面处理来补氧，但此道步骤同时也容易造成铜导线表面严重氧化。

技术实现要素：

本发明是有关于一种显示面板及其制造方法，其晶体管阵列基板结构设计， 可防止导线的金属离子进入有源层而改变元件电子特性，影响元件的可靠性，但又可避免导线表面在制程中产生氧化。

本发明提出一种显示面板，包括一第一基板、与第一基板相对设置的一第二基板，和设置于第一基板与第二基板之间的一显示介质层。第一基板包括交错设置的多条第一导线、多条第二导线和多个晶体管设置在一基材上以定义出多个像素区域，且第一导线和第二导线分别沿第一方向和第二方向延伸。各像素区域的晶体管包含：设置在基材上的一栅极电极、设置在栅极电极上的一第一绝缘层、设置在第一绝缘层上的一有源层、设置在该有源层上并与有源层电性连接的一第一电极和一第二电极。有源层包含一沟道区，且沟道区位于第一电极和第二电极之间。第一电极由双层透光导电材料组成，包括一第一透光导电材料层形成于有源层上方和一第二透光导电材料层形成于第一透光导电材料层上，其中与第一电极连接的第二导线包括一第三透光导电材料层、一金属层与一第四透光导电材料层，金属层设置于第三透光导电材料层和第四透光导电材料层之间。于一实施例中，各像素区域的第一电极的第一透光导电材料层和第二透光导电材料层延伸至对应的第二导线的金属层并包覆金属层，以分别形成第三透光导电材料层与第四透光导电材料层。

本发明提出一种显示面板的制造方法，包含形成一第一基板，提供一第二基板并与第一基板对组，以及提供一显示介质层于第一基板与第二基板之间。其中形成第一基板包括：形成第一金属层于一基材，图案化第一金属层以形成多条第一导线与多个栅极电极，这些第一导线沿第一方向延伸并连接相对应的栅极电极；形成第一绝缘层覆盖于这些栅极电极与这些第一导线上；形成多个有源层于第一绝缘层上；形成一第一透光导电材料层于第一绝缘层上；形成多条金属层于第一透光导电材料层上；形成一第二透光导电材料层于这些金属层与第一透光导电材料层上；图案化第一透光导电材料层与第二透光导电材料层以形成多条第二导线于基材上并沿第二方向延伸、多个第一电极和多个第二电极，其中每一第二导线包括一由第一透光导电材料层形成的第一透光导电层、金属层、一由第二透光导电材料层形成的第二透光导电层，且这些第二导线与这些第一导线交错设置以定义出多个像素区域；其中，于各像素区域中第一电极和第二电极在有源层上，且沟道区位于第一电极和第二电极之间。第一电极 由一第一透光导电材料层和一第二透光导电材料层组成。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A为本发明第一实施例中显示面板的基板的简单俯视图。

图1B为图1A中圈选处的局部放大图。

图1C为沿图1B的剖面线1C-1C绘示第一实施例的显示面板的剖面示意图。

图2A-2F为制作第一实施例显示面板的晶体管阵列基板的流程示意图。

图3是绘示本发明第一实施例显示面板的另一基板的剖面示意图。

图4为本发明第二实施例显示面板的基板的剖面示意图。

图5是绘示本发明第二实施例显示面板的另一基板的剖面示意图。

图中元件标号说明如下：

S1：第一基板

10：基材

12：栅极电极

13：第一绝缘层

14：有源层

A_CH：沟道区

141：有源层的上表面

E1：第一电极

E2：第二电极

151：第一透光导电材料层

152：第二透光导电材料层

15E：延伸部

16：金属层

160：金属层的底面

161、162：金属层的侧壁

163：金属层的上表面

17：蚀刻阻挡层

18：第二绝缘层

19：第三绝缘层

19h：孔洞

PE：像素电极

SL：扫描线

DL：数据线

PX：像素区域

D_E：延伸宽度

17h₁：第一开口

17h₂：第二开口

D_C1：第一接触宽度

D_C2：第二接触宽度

S2：第二基板

LC：液晶层

D1：第一方向

D2：第二方向

具体实施方式

本发明的实施例提出一种显示面板，其关于晶体管阵列基板的特殊结构设计，其导线(例如金属铜)包括侧面系以透光导电材料覆盖，如此所制得的导线(例如数据线)可避免产生铜氧化。再者，于在各像素区域中的电极例如源极电极和漏极电极仅由透光导电材料所组成，如此可避免铜扩散至有源层而造成电子特性改变。以下是参照附图详细叙述本发明的实施例。本发明的实施例可应用于具不同形态的晶体管阵列基板的显示面板，例如是背沟道蚀刻型晶体管(BCE-type TFT)阵列基板和蚀刻停止型晶体管(Etch Stop-type TFT)阵列基板等的液晶显示面板。需注意的是，实施例所提出的实施态样的结构和内容仅为举 例说明的用。本发明并非显示出所有可能的实施例，相关领域者可在不脱离本发明的精神和范围内对实施例的结构加以变化与修饰，以符合实际应用所需。因此，未于本发明提出的其他实施态样也可能可以应用。再者，附图系已简化以利清楚说明实施例之内容，附图上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制。因此，说明书和附图内容仅作叙述实施例之用，而非作为限缩本发明保护范围之用。再者，实施例中相同或类似的标号用以标示相同或类似的部分。

另外，说明书与权利要求中所使用的序数例如”第一”、”第二”、”第三”等的用词，以修饰权利要求的元件，其本身并不意含及代表该请求元件有任何之前的序数，也不代表某一请求元件与另一请求元件的顺序、或是制造方法上的顺序，这些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求元件得以和另一具有相同命名的请求元件能作出清楚区分。

<第一实施例>

第一实施例是以背沟道蚀刻型晶体管阵列基板的显示面板做说明。图1A为本发明第一实施例中显示面板的基板的简单俯视图。图1B为图1A中圈选处的局部放大图。图1C为沿图1B的剖面线1C-1C绘示第一实施例的显示面板的剖面示意图。请同时参照图1A-1C。

如图1A、1B所示，实施例的显示面板包括一阵列基板，包括多条第一导线例如扫描线SL与多条第二导线例如数据线DL交错设置，以定义出阵列的多个像素区域PX，其中第一导线(例如扫描线SL)沿第一方向D1(即X方向)延伸，第二导线例如数据线DL是沿第二方向D2(即Y方向)延伸。而各像素区域PX中包含至少一开关元件例如是薄膜晶体管，以独立控制所属像素区域PX。

如图1C所示，一实施例的显示面板包括一第一基板S1、与第一基板S1相对设置一第二基板S2和设置于第一基板S1与第二基板S2之间的一显示介质层。第一实施例中，第一基板S1例如是一晶体管阵列基板，第二基板S2例如是一彩色滤光基板，显示介质层例如是液晶层LC。第一实施例是以源极电极和漏极电极直接形成于半导体层(i.e.有源层)上且位于沟道区A_CH的两侧为例作第一基板S1的结构说明。

如图1C所示，设置在一基材10上的多个晶体管其中之一包含一栅极电极12(例如是金属铜或其他适合金属材料)设置在基材10上，一第一绝缘层13设 置在栅极电极12上，一有源层14(i.e.半导体层)设置在第一绝缘层13上且有源层14包含一沟道区A_CH，一第一电极E1(例如源极电极)和一第二电极E2(例如漏极电极)设置在有源层14上，沟道区A_CH位于第一电极E1和第二电极E2之间。于一实施例中，有源层14的材料包含氧化物半导体(或金属氧化物半导体)，例如是氧化锌(zinc oxide，ZnO)、氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)、氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide，IGZO)。另外，晶体管更包括一第二绝缘层18覆盖第一电极E1和第二电极E2，以及位于第二绝缘层18上的一第三绝缘层19。要说明的是，第二绝缘层18、第三绝缘层19可以是单层、双层、或两层以上的膜层组成，例如，于本实施例中，第二绝缘层18是包含氧化硅、氮化硅两种膜层。于各像素区域中，更包括一像素电极PE(材料例如是ITO)通过第二绝缘层18和第三绝缘层19的孔洞19h而电性连接第二电极E2，如图1B、1C所示。

本发明并不局限于图1A～1C所绘示的细部结构，例如于第一实施例中虽绘示第一方向D1与第二方向D2垂直，但于其他实施例中第一方向D1亦可与第二方向D2形成一夹角，其范围例如是在75度至90度之间。再者，第二基板S2亦省略了其他元件，以利清楚显示本发明。

根据本发明，显示面板的显示区中，第一电极E1(例如源极电极)和一第二电极E2(例如漏极电极)由透光导电材料所组成；而与两电极其中一者连接的导线例如数据线DL，其组成则包括一金属层和两层透光导电材料。第一实施例中，第一电极E1(例如源极电极)由双层透光导电材料组成，包括一第一透光导电材料层151形成于有源层14上方，和第二透光导电材料层152形成于第一透光导电材料层151上。与第一电极E1连接的第二导线例如数据线DL，包括一第三透光导电材料层、一金属层16与一第四透光导电材料层，金属层16设置于第三透光导电材料层和第四透光导电材料层之间；而于一实施例中，各像素区域的第一电极E1的第一透光导电材料层151和第二透光导电材料层152延伸至对应的第二导线的金属层16并包覆金属层16，以分别形成第三透光导电材料层与第四透光导电材料层。如图1C所示，第二导线如数据线DL包括一金属层16设置于第一透光导电材料层151和第二透光导电材料层152之间。类似地，第二电极E2(ex漏极电极)亦由形成于有源层14上方的第一透光导电 材料层151和形成于第一透光导电材料层151上的第二透光导电材料层152所组成。需说明的是，虽然实施例的第一电极E1与第二电极E2都包括有第一透光导电材料层151和第二透光导电材料层152，但第一电极E1与第二电极E2之间并没有物理性上地连接。

如图1C所示，各像素区域的第一电极E1的第一透光导电材料层151和第二透光导电材料层152延伸至对应的金属层16并包覆金属层16，以形成第二导线例如数据线DL。其中金属层16系形成于第一透光导电材料层151上，包括底面160与第一透光导电材料层151直接接触；而第二透光导电材料层152则形成于金属层16上，直接接触并覆盖金属层16的侧壁161、162和上表面163。

于一实施例中，第一透光导电材料层151和第二透光导电材料层152为金属氧化物，例如是(但不限制是)IZO或ITO材料层，而且第一透光导电材料层151和第二透光导电材料层152可以使用相同或不同的透光导电材料。一实施例中，金属层16例如是金属铜层，因此在各像素区域中源极电极和漏极电极仅由透光导电材料(ex:IZO)所组成(亦即有源层14上面没有金属材料层)，但数据线DL是由透光导电材料包覆金属铜(ex:IZO/Cu/IZO)所组成。

再者，于数据线DL处，金属层16包括相对的两侧壁161和162分别邻近与远离有源层14。第一透光导电材料层151和第二透光导电材料层152于金属层16的远离有源层14的侧壁162处系重合且可形成一延伸部15E，此延伸部15E具有一延伸宽度D_E。一实施例中，延伸宽度D_E约0.1μm-4μm的范围。相关技艺者当知，前述数值与范围是作示例与参考，可因应用产品的规格不同而做适当选择。因此这些数值与范围是做参考的用，而非限制本发明之用。

图2A-2F是为制作第一实施例显示面板的晶体管阵列基板的流程示意图。亦可同时参考图1A-1C。图2A-2F图与图1A-1C中相同元件系沿用相同标号，以利清楚说明。如图2A所示，首先提供一基材10，并形成第一金属层于基材10上以及对第一金属层进行图案化，以定义出多条相互平行的第一导线例如扫描线SL和定义出栅极电极12，其中扫描线SL沿第一方向D1(X方向)延伸。此第一金属层又可称为栅极金属导线。此导线可为铜金属或其他其他具低电阻的金属材料。

如图2B所示，形成第一绝缘层13于基材上并覆盖栅极电极12，其中第一绝缘层13是整面镀制，并作为栅极绝缘层。接着，镀制一氧化物半导体层并进行显影蚀刻制程，以形成多个有源层14于第一绝缘层13上。氧化物半导体层的材料泛指以离子键结的半导体材料，例如是氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓锌(IGZO)或其他适合材料。

之后，第一透光导电材料层151(如IZO)是整面镀制并覆盖于第一绝缘层和有源层14上方；并镀制金属(例如铜金属)和定义金属走线区，包括移除沟道区域、像素区域及其他不需要导线区域的金属，以形成多条金属层16的走线，而第一透光导电材料层151则全面留下，如图2C所示。

接着，整面覆盖第二透光导电材料层152(如IZO)于第一透光导电材料层151上，且第二透光导电材料层152并覆盖这些金属层16，并对第一透光导电材料层151和第二透光导电材料层152同时图案化，以定义金属走线区，包括薄膜晶体管的源极区、漏极区和金属层16，以及金属层16的侧面161、162也被第二透光导电材料层152覆盖，如图2D所示。再者，于此定义步骤中，亦使各像素区域中的沟道区A_CH暴露出对应的有源层14的上表面。因此前述(图1C)的第二导线如数据线DL是由第一透光导电材料层151和第二透光导电材料层152包覆金属层16(材料例如是IZO/Cu/IZO)所组成。而从上视图来看，透明导电层面积(如第二透光导电材料层152)会大于金属层16(ex:铜导线)的面积。

之后，于第二透光导电材料层152上方形成第二绝缘层18和第三绝缘层19(做为绝缘保护层(Passivation))，并定义接触孔洞，例如形成孔洞19h贯穿第三绝缘层19和第二绝缘层18以暴露出第二电极E2的第二透光导电材料层152的上表面，如图2E所示。

于各像素区域中镀制像素电极层(材料例如是ITO)，而形成如图2F所示的像素电极PE，其中像素电极PE是通过孔洞19h(例如与第二透光导电材料层152接触)而电性连接第二电极E2。

如上述完成第一基板S1后，再与第二基板S2(图1C)对组，并提供一显示介质层(如图1C所示的液晶层LC)于第一基板S1与第二基板S2之间，完成显示面板的制作。

另外，如图1C所示，第一电极E1的第一透光导电材料层151是与有源层 14的上表面141具有第一接触宽度D_C1，第二电极E2的第一透光导电材料层151是与有源层14的上表面141具有第二接触宽度D_C2，第一接触宽度D_C1可与第二接触宽度D_C2相同。

但本发明并不仅限于此，亦可变化两侧的接触宽度使其不同。图3是绘示本发明第一实施例显示面板的另一基板的剖面示意图。于另一实施态样中，第一接触宽度D_C1与第二接触宽度不同D_C2。如此设计使栅极/像素电极电容(Cg pixel)较大，栅极/漏极电容(Cgd)较小，而较小的栅极/漏极电容可使数据线电容(Cdata)下降。

<第二实施例>

图4为本发明第二实施例显示面板的基板的剖面示意图。第二实施例是以蚀刻停止型晶体管(Etch Stop-type TFT)阵列基板的显示面板做说明。图4与图1C中相同元件沿用相同标号，以利清楚说明。且第二实施例与第一实施例相同元件的结构、材料与设置等相关细节，请参看前述，在此不再赘述。

第二实施例中，与第一实施例不同的是，各像素区域的晶体管更包含一蚀刻阻挡层17，位于有源层14和第一电极E1与第二电极E2之间，且蚀刻阻挡层17于第一电极E1和第二电极处E2处分别具有第一开口17h₁和第二开口17h₂。第二实施例中，第一透光导电材料层151经由第一开口17h₁和第二开口17h₂与有源层14接触。而两开口的宽度决定了第一透光导电材料层151与有源层14的上表面141的接触宽度。亦即，第一电极E1的第一透光导电材料层151与有源层14的上表面141具有第一接触宽度D_C1(对应的第一开口17h₁的大小)，第二电极E2的第一透光导电材料层151与有源层14的上表面141具有第二接触宽度D_C2(对应的第二开口17h₂大小的)。另外，有源层14对应第一开口17h₁和第二开口17h₂处的厚度小于沟道区A_CH的厚度。

如图4所示，第一开口17h₁可与第二开口17h₂相同；亦即，第一接触宽度D_C1可与第二接触宽度D_C2相同。当然，但本发明并不仅限于此，亦可变化两侧的开口宽度使其不相等。图5绘示本发明第二实施例显示面板的另一基板的剖面示意图。类似前述第一实施例的图3所示的态样，第二实施例中，第一开口17h₁与第二开口17h₂不同；亦即，第一接触宽度D_C1与第二接触宽度不同D_C2。如图5所示，第一开口17h₁小于第二开口17h₂，如此设计使栅极/像素电 极电容(Cg pixel)较大，栅极/漏极电容(Cgd)较小，而较小的栅极/漏极电容可使数据线电容(Cdata)下降。

如上述图示的结构与制程(例如提出底栅极五道掩模制程及制得结构)，是用以叙述本发明的部分实施例，而非用以限制本发明的范围。其他不同结构态样的实施例，例如不同形态的开关如TFT和显示面板、做为S/D电极的双层透光导电材料层其边界是否齐平或有段差等以符合制程需求、两电极的第一透光导电材料层与有源层之间的接触宽度、像素电极连接用的接触孔洞的位置变化以符合连结所需、或是蚀刻阻挡层对应电极处的开口位置和大小…等等，都是属本发明的保护范围。通常知识者当知，应用本发明的相关结构和制程系视实际应用的产品需求而可能有相应的调整，但调整后仍可符合应用产品的操作规格(例如晶体管的充电能力和电容负载仍符合一般应用产品的需求)，而可维持显示面板良好的电子特性。

根据上述，本发明提出的显示面板的晶体管阵列基板结构设计，其导线例如金属铜层系以透光导电材料覆盖，例如金属层16上下分别以第二透光导电材料层152和第一透光导电材料层151覆盖，且第二透光导电材料层152更包覆了金属层16的侧面161、162，如此所制得的导线例如数据线DL(ex:IZO/Cu/IZO)可避免后续制程(例如于电极定义后沉积保护层前，使用N2O等离子对有源层14表面进行处理)所造成的铜表面氧化。再者，于在各像素区域中第一电极E1(ex:源极电极)和第二电极E2(ex:漏极电极)仅由透光导电材料(ex:IZO)所组成(亦即有源层14上面没有金属材料如铜)，如此可避免铜扩散至有源层14(半导体材料)而造成电子特性改变。再者，实施例所提出的基板制程步骤简易不耗时，在制作上十分适合量产。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。