CN100559569C - 薄膜晶体管基板、液晶显示面板及半穿透半反射型液晶显示器的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种薄膜晶体管基板，包含透明基板、至少一薄膜晶体管、绝缘层及像素电极。该薄膜晶体管配置于该透明基板上，并包含闸极绝缘膜。该绝缘层配置于该闸极绝缘膜上，并覆盖该薄膜晶体管，其中该绝缘层具有凹凸表面、接触孔及光穿透区域，且该光穿透区域直接位于该闸极绝缘膜上。该像素电极配置于该绝缘层的凹凸表面及该光穿透区域上，并通过该接触孔电性连接于该薄膜晶体管。

Description

薄膜晶体管基板、液晶显示面板及半穿透半反射型液晶显示器的制造方法

技术领域

本发明关于一种半穿透半反射型液晶显示器装置，特别关于一种薄膜晶体管基板，其绝缘层具有凹凸表面、接触孔及光穿透区域。

背景技术

随着高科技的发展，视讯产品，诸如数字化的视讯或影像装置，已经成为在一般日常生活中所常见的产品。该数字化的视讯或影像装置中，其液晶显示器装置为一重要组件，以显示相关信息。使用者可由该液晶显示器装置读取所需的信息。

参考图1，美国专利第6,284,558B1号，标题为“主动数组式液晶显示器装置及其制造方法(Active Matrix Liquid Crystal Display Device AndMethod For Making The Same)”，其现有技术揭示一种公知液晶显示器装置10，包含薄膜晶体管基板20、彩色滤光片基板40、及液晶层12位于该薄膜晶体管基板20与彩色滤光片基板40的间。该薄膜晶体管基板20包含栅极22(gate electrode)、栅极绝缘膜24、半导体层(a-Si layer)25、源极(sourceelectrode)26、一漏漏极(drain electrode)28、中间绝缘层30及像素电极32，依序形成于玻璃基板34上。该中间绝缘层30包含有机材料膜及无机材料膜(SiN_x film)。该中间绝缘层30为低电容率材质所制，用以保护该半导体层24、源极26及漏极28，并隔离该像素电极32与扫描线路(scan line)或数据线路(data line)，以降低该像素电极32与扫描线路(scan line)或数据线路(data line)的重迭处的电容效应。该彩色滤光片基板40包含彩色滤光片42层及相应的透明电极44，依序形成于另一玻璃基板46上。

一般而言，液晶显示器装置可根据其照明(illumination)光源加以分类。穿透型液晶显示器装置具有较高的对比度与较佳的色彩饱和度。然而，当外界光线明亮时，穿透型液晶显示器装置会呈现低的影像对比。另外，由于穿透式液晶显示器装置需使用背光源，因此其具有较高的耗电量。另一方面，反射型液晶显示器装置利用外界光线取代背光，以显示影像；因此，反射型液晶显示器装置具有相当低的耗电量。然而，当外界光线昏暗时，反射型液晶显示器装置的影像可见度会减低。

为了克服穿透型与反射型液晶显示器装置的缺失，因此半穿透半反射型液晶显示器装置被揭露。半穿透半反射型液晶显示器装置可同时利用背光与外界光线，因此纵使在昏暗的环境且降低耗电量的同时，其也可呈现清晰的影像显示。

参考图2，日本特许公开第2003-156766号，标题为“反射型液晶显示器装置及其制造方法(Active Matrix Liquid Crystal Display Device AndMethod For Making The Same)”，揭示一种公知反射型液晶显示器装置50，包含薄膜晶体管基板60、彩色滤光片基板80、及液晶层52位于该薄膜晶体管基板60与彩色滤光片基板80的间。该薄膜晶体管基板60包含多个像素区域，每一像素区域包含薄膜晶体管62、绝缘层64及反射电极(reflectionelectrode)66，依序形成于透明基板68上。该绝缘层64具有凹凸表面的结构，且该反射电极66具有类似凹凸表面的外形，其位于该绝缘层64的凹凸表面上，并电性连接于该薄膜晶体管62。该反射电极66用于非对称性反射外部的光线。该绝缘层64为有机材料或无机材料所制，并用以保护该薄膜晶体管62。该彩色滤光片基板80包含彩色滤光片层82及相应的透明电极84，依序形成于透明基板86上。

然而，上述日本专利的大部分实施例揭示该绝缘层的凹凸表面只应用于反射型液晶显示器装置。虽然其中的实施例揭示该绝缘层的凹凸表面应用于一种半穿透半反射型液晶显示器装置，但是只揭示该部分的反射电极具有开口或该绝缘层具有透光性，并无揭示该绝缘层另具有光穿透区域，可增加背光源的透光率。

因此，便有需要提供一种薄膜晶体管基板，其应用于半穿透半反射型液晶显示器装置，能够解决前述的缺点。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种薄膜晶体管基板，其绝缘层具有凹凸表面、接触孔及光穿透区域，该光穿透区域直接位于栅极绝缘膜上，用以完全通过该背光源的光线。

为达上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管基板，包含透明基板、至少一薄膜晶体管、绝缘层及像素电极。该薄膜晶体管配置于该透明基板上，并包含栅极绝缘膜。该绝缘层配置于该栅极绝缘膜上，覆盖该薄膜晶体管，其中该绝缘层具有凹凸表面、接触孔及光穿透区域，且该光穿透区域直接位于该栅极绝缘膜上。该像素电极配置于该绝缘层的凹凸表面及该光穿透区域上，并通过该接触孔电性连接于该薄膜晶体管，且所述光穿透区域上的像素电极直接位于所述栅极绝缘膜上。

特别地，本发明的绝缘层可通过灰阶光罩，形成凹凸表面、接触孔及光穿透区域，该光穿透区域位于该栅极绝缘膜上，用以完全通过该背光源的光线。相较于现有技术，本发明的绝缘层具有该光穿透区域，可增加该背光源的透光率。

再者，本发明的储存电容的预定电容值不须新增另一微影蚀刻制程而完成，只须利用相同的原有灰阶光罩及微影蚀刻制程即可完成。

为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显，下文将配合所附图示，作如下详细说明。

附图说明

图1为现有技术的一公知液晶显示器装置的剖面示意图；

图2为先前技术的另一公知液晶显示器装置的剖面示意图；

图3为本发明的实施例的液晶显示器装置的剖面示意图；

图4为本发明的替代实施例的液晶显示器装置的剖面示意图；

图5为本发明的另一替代实施例的液晶显示器装置的剖面示意图；

图6至图10为本发明的实施例的液晶显示器装置制造方法的剖面示意图。

主要组件符号说明

10液晶显示器装置         12液晶层

20薄膜晶体管基板         22栅极

24栅极绝缘膜             25半导体层

26源极

28漏极                   30中间绝缘层

32像素电极               34玻璃基板

40彩色滤光片基板         42彩色滤光片

44透明电极               46玻璃基板

50液晶显示器装置         52液晶层

60薄膜晶体管基板         62薄膜晶体管

64绝缘层                 66反射电极

68透明基板

80彩色滤光片基板         82彩色滤光片

84透明电极               86透明基板

100液晶显示器装置        102液晶层

108背光源                110液晶显示面板

120薄膜晶体管基板        122薄膜晶体管

123接触孔              124绝缘层

125凹凸表面            126像素电极

127光线                128透明基板

130栅极绝缘膜          132栅极

133辅助电容线          134半导体层

136漏极                138源极

140上基板              142彩色滤光片

144透明电极            146透明基板

152透明电极            154半反射半穿透膜

156反射膜              160光线

162光穿透区域          170灰阶光罩

具体实施方式

参考图3，其显示本发明的实施例的半穿透半反射型液晶显示器装置100。该液晶显示器装置100包含液晶显示面板110及背光源108。该液晶显示面板110包含薄膜晶体管基板120、上基板140、及液晶层102位于该薄膜晶体管基板120与上基板140之间。该薄膜晶体管基板120包含至少一像素区域，每一像素区域包含薄膜晶体管122、绝缘层124、像素电极(pixelelectrode)126，依序配置于一透明基板128上。该透明基板128通常包含偏光板(图中未示)及四分之一波片(quarter wave plate)(图中未示)。该薄膜晶体管122通常包含栅极(gate electrode)132、栅极绝缘膜130、半导体层(a-Silayer)134、源极(source electrode)138及漏极(drain electrode)136。该栅极132配置于该透明基板128上。该栅极绝缘膜130配置于该透明基板128上，并覆盖该栅极132。该半导体层134、源极138及漏极136配置于该栅极绝缘膜130上。该栅极绝缘膜130为可透光材质所制。

该绝缘层124配置于该栅极绝缘膜130上，覆盖该薄膜晶体管122，其中该绝缘层124通过灰阶光罩及微影蚀刻制程而具有凹凸表面125的结构及接触孔123。该绝缘层124可为有机材料或无机材料所制，并用以保护该薄膜晶体管122，且隔离该薄膜晶体管122与该像素电极126。

特别地，本发明的绝缘层124同时可通过相同的该灰阶光罩及微影蚀刻制程，而也具有光穿透区域162，其直接位于该栅极绝缘膜130上，用以完全通过该背光源108的光线160。通常地，该像素区域可被分为穿透区域(即该绝缘层的光穿透区域162)及反射区域(即该绝缘层124的其它非透光区域)，该反射和穿透区域比例1∶4为优选但不限定在此比例，以利反射影像。相较于现有技术，本发明的绝缘层具有该光穿透区域162，可增加该背光源108的透光率。

该像素电极126配置于该绝缘层124的凹凸表面125及该光穿透区域162上，并通过该接触孔123电性连接于该薄膜晶体管122。而位于该绝缘层124的凹凸表面125上的该像素电极126具有类似凹凸表面的外形，用以非对称性反射外部的光线127，藉此增加光线均匀化。该像素电极126可为导电及半反射半穿透的材质所制，如图3所示。即，该像素电极126可用以导电、局部反射光线及局部穿透光线。

或者，本发明的替代实施例的液晶显示器装置，参考图4，该像素电极126可包含透明电极152及半反射半穿透膜154。即，该透明电极152用以导电及穿透光线，并配置于该绝缘层124的凹凸表面125及该光穿透区域162上，并通过该接触孔123电性连接于该薄膜晶体管122，用以导电及穿透光线。该半反射半穿透膜154用以局部反射光线及局部穿透光线，并配置于该整个透明电极152上。

或者，本发明的另一替代实施例的液晶显示器装置，参考图5，该像素电极126可包含透明电极152及反射膜156。亦即，该透明电极152用以导电及穿透光线，并配置于该绝缘层124的凹凸表面125及该光穿透区域162上，并通过该接触孔123电性连接于该薄膜晶体管122。该反射膜156用以反射光线，配置于该透明电极152上，并裸露出位于该光穿透区域162的透明电极152。该透明电极152可由铟锡氧化物(Indium Tin Oxide；ITO)所制。

再参考图3，上基板140包含相应于该像素电极126的透明电极144，其配置于透明基板146上。于本实施例中，彩色滤光片层142可配置于该透明电极144与该透明基板146之间，亦即该上基板140通过彩色滤光片基板的制造过程所形成。或者，在另一替代实施例中，彩色滤光片层(图中未示)可配置于该像素电极126与栅极绝缘膜130之间，亦即该彩色滤光片在该薄膜晶体管122(color filter on array；COA)的设计；或者，彩色滤光片层(图中未示)可配置于该透明基板146与薄膜晶体管122之间，形成该薄膜晶体管122在该彩色滤光片上(array on color filter；AOC)。该透明基板146通常包含偏光板(图中未示)及一四分之一波片(quarter wave plate)(图中未示)。

再者，本发明的薄膜晶体管122另包含一辅助电容线133，其中该栅极绝缘膜130及该绝缘层124位于该辅助电容线133与该像素电极126之间，以界定储存电容绝缘层(storage capacitor insulating layer)，亦即该储存电容绝缘层包含该栅极绝缘膜130及该绝缘层124，且该储存电容绝缘层的厚度为位于该辅助电容线133与该像素电极126的间的该栅极绝缘膜130的厚度及该绝缘层124的厚度的总合。本发明可同时通过相同的该灰阶光罩及微影蚀刻制程，使位于该辅助电容线133与像素电极126的间该绝缘层124具有一预定厚度，亦即使整个该储存电容绝缘层(其位于该辅助电容线133上方)具有一预定厚度，用以决定该储存电容的预定电容值。因此，本发明的储存电容的预定电容值不须新增另一微影蚀刻制程而完成，只须利用相同的原有灰阶光罩及微影蚀刻制程即可完成。该储存电容绝缘层的该预定厚度可介于该绝缘层124最大厚度及该栅极绝缘膜130厚度总和与该栅极绝缘膜130厚度之间。

本实施例的液晶显示器装置制造方法包含下列步骤，参考图6，首先提供透明基板128。通过一般光罩及微影蚀刻制程，将栅极132形成于该透明基板128上，且同时可将辅助电容线133形成于该透明基板128上。将栅极绝缘膜130形成于该透明基板128上，并覆盖该栅极132及辅助电容线133。通过一般光罩及微影蚀刻制程，将半导体层134、源极138及漏极136形成于该栅极绝缘膜130上，如此以形成一薄膜晶体管122。

参考图7，将绝缘层124配置于该栅极绝缘膜130上，并覆盖该薄膜晶体管122。参考图8，通过灰阶光罩170及微影蚀刻制程，将该绝缘层124图案化而形成有凹凸表面125的结构及接触孔123，同时通过相同的该灰阶光罩170及微影蚀刻制程，亦将该绝缘层形成有光穿透区域162(其直接位于该栅极绝缘膜130上)，且同时通过相同的该灰阶光罩170及微影蚀刻制程，使位于该辅助电容线133上方的该绝缘层124具有一预定厚度。举例而言，该绝缘层124可为一种光阻剂材料所制，通过适于将该光阻剂形成固化反应的光线127，诸如紫外光线，自该灰阶光罩170的外侧向该光阻剂照射，用以将该光阻剂曝光。该光阻剂经过该光线127照射后会产生键结(closelinking)，亦即该光阻剂被该光线127照射后将硬化，而不溶解显影剂中。经过显影及烘烤固化后，该光阻剂可形成具有一预定厚度的绝缘层124。该灰阶光罩170可为狭缝屏蔽(slit mask)，诸如光栅或部分透光膜所形成，可控制光线127的透光量，用以界定在任何区域中该绝缘层124所需的厚度。

参考图9，通过一般光罩及微影蚀刻制程，将像素电极126形成于该绝缘层124的凹凸表面125及该光穿透区域162上，如此以形成薄膜晶体管基板120的像素区域，其中该像素电极126通过该接触孔123电性连接于该薄膜晶体管122，位于该绝缘层124的凹凸表面125上的像素电极126具有类似凹凸表面的外形。本领域技术人员可知，该像素电极126可为半反射半穿透的材质所制。或者，该像素电极126可包含透明电极152及半反射半穿透膜154，如图4所示。或者，该像素电极126可包含透明电极152及反射膜156，如图5所示。

参考图10，将液晶层102配置于该薄膜晶体管基板120与上基板140之间，如此以形成液晶显示面板110，其中于本实施例中，该上基板140包含彩色滤光片层142及透明电极144依序形成于透明基板146上。或者，于另一替代实施例中，彩色滤光片层(图中未示)可形成于该薄膜晶体管基板120的像素电极126上。

然后，将背光源108配置于该液晶显示面板110下方，如此以形成液晶显示器装置100，如图3所示。

虽然本发明已以前述实施例揭示，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，应当可作各种更动与修改。因此本发明的保护范围应当根据后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (13)

1.一种薄膜晶体管基板制造方法，包含下列步骤：

提供透明基板；

将至少一薄膜晶体管形成于该透明基板上，其中所述薄膜晶体管包含栅极绝缘膜；

将绝缘层配置于所述栅极绝缘膜上，并覆盖所述薄膜晶体管；

将所述绝缘层图案化而形成凹凸表面结构及接触孔，并定义光穿透区域；以及

将像素电极形成于所述绝缘层的凹凸表面及所述光穿透区域上，如此以形成所述薄膜晶体管基板的像素区域，其中所述像素电极通过所述接触孔电性连接于所述薄膜晶体管，位于所述绝缘层的凹凸表面上的像素电极具有类似凹凸表面的外形；

其特征在于：

在所述绝缘层图案化步骤中同时也形成所述光穿透区域；以及

在所述像素电极的形成步骤中同时也将所述像素电极形成于所述栅极绝缘膜上，其中所述光穿透区域上的像素电极直接位于所述栅极绝缘膜上。

2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管基板制造方法，其特征在于：所述绝缘层通过灰阶光罩及微影蚀刻制程图案化而形成凹凸表面的结构及接触孔，同时也形成所述光穿透区域。

3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管基板制造方法，其特征在于：还包含下列步骤：

将辅助电容线同时形成于所述透明基板上；

将所述栅极绝缘膜同时覆盖该辅助电容线；以及

同时通过相同的灰阶光罩及微影蚀刻制程，位于该辅助电容线上方的储存电容绝缘层具有一预定厚度，其中所述栅极绝缘膜及所述绝缘层位于所述辅助电容线与所述像素电极之间，以界定该储存电容绝缘层。

4.根据权利要求3所述的薄膜晶体管基板制造方法，其特征在于：所述储存电容绝缘层包括所述绝缘层和所述栅极绝缘膜。

5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管基板制造方法，其特征在于：该像素电极为导电及半反射半穿透的材质所制。

6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管基板制造方法，其特征在于：该像素电极包含透明电极及半反射半穿透膜。

7.根据权利要求6所述的薄膜晶体管基板制造方法，其特征在于：

所述透明电极配置于绝缘层的凹凸表面及光穿透区域上，并通过所述接触孔电性连接于所述薄膜晶体管；以及

所述半反射半穿透膜配置于所述的整个透明电极上。

8.根据权利要求1所述的薄膜晶体管基板制造方法，其特征在于：所述像素电极包含透明电极及反射膜。

9.根据权利要求8所述的薄膜晶体管基板制造方法，其特征在于：

所述透明电极配置于所述绝缘层的凹凸表面及所述光穿透区域上，并通过所述接触孔电性连接于所述薄膜晶体管；以及

所述反射膜配置于所述透明电极上，并裸露出位于该光穿透区域的透明电极。

10.根据权利要求2所述的薄膜晶体管基板制造方法，其特征在于：该灰阶光罩为狭缝屏蔽。

11.根据权利要求1所述的薄膜晶体管基板制造方法，其特征在于：所述绝缘层为无机材料所制。

12.一种液晶显示面板制造方法，包含下列步骤：

提供透明基板；

将至少一薄膜晶体管形成于该透明基板上，其中所述薄膜晶体管包含栅极绝缘膜；

将绝缘层配置于所述栅极绝缘膜上，并覆盖所述薄膜晶体管；

将所述绝缘层图案化而形成有凹凸表面结构及接触孔，同时也形成有光穿透区域，其中该光穿透区域直接位于该栅极绝缘膜上；

将像素电极形成于该绝缘层的凹凸表面及所述光穿透区域上，如此以形成所述薄膜晶体管基板的像素区域，其中所述像素电极通过所述接触孔电性连接于所述薄膜晶体管，位于所述绝缘层的凹凸表面上的所述像素电极具有类似凹凸表面的外形；以及

将液晶层配置于该薄膜晶体管基板与上基板之间，如此以形成液晶显示面板；

其特征在于：

在所述绝缘层图案化步骤中同时也形成所述光穿透区域；以及

在所述像素电极的形成步骤中同时也将所述像素电极形成于所述栅极绝缘膜上，其中所述光穿透区域上的像素电极直接位于所述栅极绝缘膜上。

13.一种半穿透半反射型液晶显示器制造方法，其特征在于：包含权利要求12所述的液晶显示面板制造方法。

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