TW526615B - Structure and manufacturing method for thin film transistor liquid crystal display - Google Patents

Description

526615 五、發明說明（1) 發明領域 器 本案隸供-=膜電晶體液晶顯示器之結構及製造 =法’尤^-種反射式或半穿透式式薄膜電晶體液晶顯示 發明背景 隨著製造技術之日益進展，液晶顯示器（Liquid Crystal Display’LCD)已經是—種被廣泛應用的顯示元 件’而其工作原理主要利用電場來控制液晶分子之排列狀 態，藉由光線可通過液晶分子與否以達成螢幕上明暗之 不效果。因此，對於液晶顯示器來說，如何有效獲得較明 亮之顯示效果，實為一重要之研究目標。 對於反射式或穿透反射式薄膜電晶體液晶顯示器而 言，由於其亮度係由光源之入射光及其反射光所決定，因 此若要獲得較明亮之顯示效果，則必須增加光在垂直於營 幕方向之光散射強度。為達到上述目的，勢必加強反射特 性，於是便有在一第一透明電極板U1上形成包含有複數 個具穿透性的樹脂珠粒11 3之一樹脂層1 1 4，如第一圖（a )所示，以使一光線透過該彩色濾光片丨丨2及該第一透明 電極板111後而進入該樹脂層11 4時，藉由該複數個具穿透 性的樹脂珠粒11 3而使該光線因碰撞而產生偏移，且經由 薄膜電晶體之陣列基板11 5上的第二透明電極板11 6及第一 透明電極板間的電場效應使的液晶分子產生光的散射，並 透過反射板11 7將散射光反射出去。此法的優點是可以增>

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加光散射角度，以間接控制光反射方向，但缺點是很 由調整複數個具穿透性的小球丨14位置以達到準確控曰 射方向之目的。 針對以上之缺失，後來更有直接在薄膜電晶體之陣列 基板125之第一透明電極板126上成長一樹脂層124之製 程，如第一® (b)所示，當一光線透過該彩色滤光片122 時，經由第二透明電極板126及第一透明電極板i2i間的電 場效應使的液晶分子產生光的散射，再由該樹脂層丨24將 該散射光反射出來，因該樹脂層丨2 4係為—曲狀結構，其 不平整之表面可用以控制反射角度之大小，因此°可有效控 制光反射方向。 雖然習用技術以形成一樹脂層來增加光在垂直於螢幕 方向之光散射強度，但其製程成本相對提高，而製程技術 也較為繁複（多-道光罩）。因此，如何能更節省成本及 使用更簡皁之製程技術而能同樣達到上述之目的，實為本 發明之首要目標。 ' 職是之故、’申請人鑑於習知技術之缺失，乃經悉心試

驗與研究，並一本鍥而不捨之精神，終研發出本案之『 膜電晶體液晶顯示器之結構及製造方法』。X 木 發明概述 本案之主^目的為提供一種薄膜電晶體液晶顯示器之 製造方法，该製程方法包括下列步礴：（a)提供〆絕緣 基板；（b)於該絕緣基板上形成一薄膜電晶體結構及一透

2261.ptd 第5頁 526615 五、發明說明（3) 明電極結構，且該透明電極結構連接該薄膜電晶體結構之 源/汲極端；（c )於該透明電極結構上形成一導體層；以 及（d )蝕刻該導體層，藉以定義出一具有特定傾斜角度 之曲狀結構。 根據上述構想，該薄膜電晶體液晶顯示器為一反射式 或半穿透式薄膜電晶體液晶顯示器。 根據上述構想，該導體層係為一金屬層。 根據上述構想，該特定傾斜角度為3〜2 0 °之曲狀結 構之材質係為一金屬材料，且其形狀係為一圓椎狀或椎柱 狀結構。 本案之又一目的為提供一種薄膜電晶體液晶顯示器之 製造方法，該製程方法包括下列步驟：（a )提供一絕緣 基板；（b )於該絕緣基板上形成一閘極導體結構；（c ) 於具有該閘極導體結構之該絕緣基板上依序形成一絕緣層 及一導體層；（d)蝕刻該導體層，藉以定義出一導體結 構及一具有特定傾斜角度之曲狀結構；以及（e )於該具 有特定傾斜角度之曲狀結構上形成一透明電極層，且該透 明電極層連接該導體層之源/汲極端。 根據上述構想，該薄膜電晶體液晶顯示器為一反射式 或半穿透式薄膜電晶體液晶顯示器。 根據上述構想，該絕緣層與該導體層間又包含有一半 導體層及一高摻雜半導體層，並於該高摻雜半導體層與該 導體層形成一通道結構及該導體結構。 根據上述構想，該導體層係為一金屬層。

2261.ptd 第6頁 526615 五、發明說明（4) 根據上述構想，該特定傾斜角度為3〜2〇 °之曲狀結構之 材質係為一金屬材料，且其形狀係為一圓椎狀或椎柱狀結 構。 本案再一目的為提供一種反射式或穿透反射式薄膜電 晶體液晶顯示器之製造方法，該製程方法包括下列步驟： j a )提供一絕緣基板；（b )於該絕緣基板上形成一閘極 &體結構；（c )於具有該閘極導體結構之該絕緣基板上 依序形成一絕緣層及一第一導體層；（d )蝕刻該第一導 體層，藉以定義出一導體結構及一具有特定傾斜角度之曲 狀結構」以及（e )於該具有特定傾斜角度之曲狀結構上 形成一第二導體層，且該第二導體層連接該第一導體 源/沒極端。 根據上述構想，該第二導體層係為一金屬層。 本案另一目的為提供一種薄膜電晶體液晶顯示器之結 ，，其包括：一絕緣基板；一薄膜電晶體結構，形成於該 :巴緣基板上，一透明電極結構，形成於該絕緣基板上，且 該，明電極結構連接該薄膜電晶體結構之源/汲極端；以 2 一具有特定傾斜角度之曲狀結構，形成於該透明電極結 續，彳f上述構想，該薄膜電晶體液晶顯示器為一反射式 薄膜电晶體液晶顯示器。 ★ ίΐi述構想，該薄膜電晶體液晶顯*器為—半穿透 式薄膜电晶體液晶顯示器。 根據上述構想，該特定傾斜角度為3〜20。之曲狀結

第7頁 526615 五、發明說明（5) 構之材質係為 狀結構。 本案最後目 晶體液晶顯示 晶體結構，形 曲狀結構，形 於該具有特定 該薄膜電晶體 根據上述構 構之材質係為 狀結構。 根據上述構 根據上述構 構。 一金屬材料，且其形狀係為一圓椎狀或椎柱 的為提供一種反射式或穿透反射式薄膜電 器之結構，其包括：一絕緣基板；一薄膜電 成於4纟e*緣基板上；^—具有特定傾斜角度之 成於該絕緣基板上；以及一導體結構，形成 傾斜角度之曲狀結構上，且該導體結構 結構之源/沒極端。 Μ 想，該特定傾斜角度為3〜20。之曲狀結 一金屬材料，且其形狀係為一圓椎狀或椎柱 想’該導體結構係為一透明電極結構。 心4導體結構該導體結構係為一金屬結 實施例說明 請參閱第二圖，豆係太安 出來之薄膜電晶體製造方:為改善上述習用’段而發展 中第二圖（a ) —、 去之較佳實施例步驟示意圖，其 層（可用鉻、鉬化、在一絕緣基板211上形成—第一導體 罩微影蝕刻製程來定羞屮9、鋁或銅來完成）後以第一道光 —圖（b )所示，由 閘極導體結構2 1 2，接著如第 體層214 (通常為非依序形成一絕緣層213、-半導 層215 (通常為Ν+非Γ : (A—Sl))、—高掺雜半導體

2261.ptd 苐8頁 非日日矽層（n + -A-Si ))，然後如第二 526615 五、發明說明（6) (c )所示，接著連續利用第二 義出半導體結構216、一 喊影蝕刻製程來定 广』、 爹雜+導體結構21 7 〇如笙-阁 ⑷所示再沈積一第二導體層218 = 弟-圖 所示，以第三道光罩微影餘刻製 220，並於該高摻雜半導體 =^體U冓 道結構219以使該導體結構开工7與該導體結構形成-通 ("裊干+ 二成有一源/汲極結構。第二圖 U )表不出於遠源/汲極結構上間 化矽層）221後，再以第四道光置μ = t保5蒦層（通常為亂 觸窗結細。第二圖（丄2 =餘刻製程定義出-接 (通常為氧化銦錫（ΙΤ0)) 透月:極層 微影姓亥,]製程；t義出所需之—透明；^/主以第五遏先罩 後第二圖⑴）（h2) J月二極像素區域223。最 ①成-第三導體層’並以第 5 -錐狀之導體結構22 蝕刻製程疋義出 度...栌制的扑料At' 心蝕刻劑濃度、時間、溫 椎柱狀之導體：構mV不形π成有圓椎狀之導體結構224或 佳虚^ 2 4不同的錐狀之導體結構’但其較 处在於δ亥錐狀之導體結構 〜20。^ + Ζ 25其具有與水平面呈3 ^ …、角度，可藉以適當地改變光散射角度。 出來之薄膜電曰_制、、^為善上述習用手段而發展 圖，其中ΐ:: 另一較佳實施例步驟示意 一導體；^圖U )表不出在—絕緣基板311上形成一第 一銘或銅來完成）後以第 (b) Λ Λτ^ 5 ^ η 由下而上依序形成一絕緣層313、 2261.ptd 第9頁 526615 五、發明說明（7) 一半導體層314 (通常為非晶矽層（A — Si ))、一言 f導體層315 (通常為N+非晶矽層（n + —A —Si) ) ，^然"^ 第三圖（¢)所示，接者遠續刺用莖— ，、如 如水〜莫山七、Μ 按言連繽利用弟一迢先罩微影蝕刻掣 二^疋義出+導體結構316、一高摻雜半導體結構”？。& ”圖d)所示再沈積一第二導體層318，然後如 一 e 6 所不，以第三道光罩微影蝕刻製程來定義出 一導體結構320，並於該高摻雜半導體結構318與該導 :Γ;:通；結構319以使該導體結構形成有-源"及極： 構，接者以第四道光罩微影蝕刻製程定義出一 ^ 結構32mm，隨姓刻劑濃度、時間、溫度…控制2 變，可能會形成有圓椎狀之導體結構3211或椎柱狀之 結構3212等不同的錐狀之導體結構，但其較佳處在於鱼 狀之導體結構32U、3212其具有與水平面呈3〜2〇。之°傾錐 斜角度，可藉以適當地改變光散射角度。第三圖（η) ' (f 2 )表示出於該源/汲極結構上形成一保護層（通常 化矽層）322後，再以第五道光罩微影蝕刻製程定義二^ 觸窗結構323。第三圖（gl) (g2)係表示出進行一透明接 電極層（通常為氧化銦錫（f T〇 ))之沈積後，再以第六 道光罩微影蝕刻製程定義出所需之一透明電極像 诚、 324 1、3242。 ，、 ^ 本案之椎狀導體結構之形成，更可藉由下列實施 達成： 、 ^ 首先沈積雙層之薄膜金屬，例如鉬-鉻（M〇 — Cr )薄膜 合金2 0 0nm厚度在下層及鋁薄膜合金5〇nm厚度在上層，妙

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由光罩做曝光及顯影製程定義留存區域，再以適當之蝕刻 配方，例如磷酸（H3P04)、硝酸（HN03)及醋酸 (CH3C00H )中任其二種或三種之混酸，最後利用控制此 雙層薄膜之過蝕刻（over-etching )時間，並搭配適當之 光罩線寬（3 // m〜1 〇 # m )即可有效控制傾斜角度（$ 2 〇 )’進而可形成一圓椎狀或椎柱狀之結構。 本案之又一較佳處在於本案主要為提供一具有反射式 或半穿透式式薄膜電晶體液晶顯示器，因此，該透明電極 層（通常為氧化銦錫（IT0 ))亦可為一第三導電層，第

二圖（g3 ) ( g4 )係表示出進行該第三導電層之沈積後， 再以第六道光罩微影蝕刻製程定義出所需之一電極像素區 域3243 、 3244 。 一 α綜上所述’本案相較於習用技術之薄膜電晶體液晶顯 不器，乃具有一錐狀之導體結構，且該錐狀之導體結構所 具有之特定傾斜角度 可用以控制反射角度之大小，因此可有效控制光反射方 向。特別是利用本案之製造方法比習用技術少一道光罩及 不需使用昂貴之樹脂材料，因而更節省製造成本，是以本 案實具產業發展之價值。

本案得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾， 然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

2261. ptd 第11頁 526615 圖式簡單說明 本案藉由下列圖示及詳細說明，俾得一更深入了解： 第一圖（a)(b):習用之於透明電極板上成長一樹脂層之薄 膜電晶體液晶顯示器之示意圖。 第二圖（a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(hl)(h2):本案較佳實施 例之薄膜電晶體液晶顯示器製造方法步驟示意圖。 第三圖（a)(b)(c)(d)(el)(e2)(fI)(f2)(gl)(g2)(g3)(g4) :本案又一較佳實施例之薄膜電晶體液晶顯示器製造方法 步驟示意圖。 圖式中所包含之各元 第一透明電極板1 11 、1 2 1 樹脂珠粒1 1 3 陣列基板11 5、1 2 5 反射板11 7 閘極導體結構2 12 、312 半導體層214、314 半導體結構216、316 第二導體層218 、318 導體結構220、320 接觸窗結構222、322 透明電極像素區域223、323 1 圓椎狀之導體結構224、3211 椎柱狀之導體結構22 5、3212 電極像素區域324 1、3242 件列示如下： 彩色濾光片112、122 樹脂層114、124 第二透明電極板1 1 6、1 2 6 絕緣基板2 11 絕緣層2 1 3、3 1 3 高摻雜半導體層215、315 高摻雜半導體結構217、317 通道結構219、319 保護層2 2 1、3 2 2 電極像素區域3233、3234 、323 2

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Claims (1)

1. 月ί

   〜.5 此I 526615 U\f _MM 90120948 车 7 fl /P 曰 絛正 ί 1 m \— 申請專利範圍 一種薄膜電晶體液晶顯示器之製造方法，該製造方法包 括下列步驟： (a )提供一絕緣基板； (b )於該絕緣基板上形成一薄膜電晶體結構及一透明 極結 構’且該透明電極層連接該薄膜電晶體結構之源/汲極 A由 * (C )於該薄膜電晶體結構上形成一導體層；以及 (d)韻刻該導體層，藉以定義出一具有特定傾斜角度 ^之曲狀結構，且其位於該透明電極結構上。 曰如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該薄膜電 晶體液晶顯示器為一反射式薄膜電晶體液晶顯示器。 3曰如申凊專利範圍第1項所述之製造方法，其中該薄膜電 晶體液晶^^員示器為一半穿透式薄膜電晶體液晶顯示器。 L、如申明專利範圍第1項所述之製造方法，其中該導體芦 係為一金屬層。 5 ·如申睛專利範圍第1項所述之製造方法，其中該特定傾 斜角度為3〜20。。 ' L t 1 Ϊ專利範圍第1項所述之製造方法，其中該具有特 7疋二1 ^度之曲狀結構之材質係為一金屬材料。 定傾钭ί ί利範圍第1項所述之製造方法’其中該具有特 8.如以狀結構之形狀係為-椎柱狀結構。 定傾斜角产之粍圍第ί項所述之製造方法，其中該具有特 、" 又曲狀結構之形狀係為一圓椎狀結構。

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   9· 一種薄膜電晶體液晶顯示器之製造方法，該製程方法包 括下列步驟： (a )提供一絕緣基板； (b )於該絕緣基板上形成一閘極導體結構； (c )於具有該閘極導體結構之該絕緣基板上依序形成 一絕緣層 修正 及一導體層； jd)蝕刻該導體層，藉以定義出一導體結構及一具有 特定傾斜角度之曲狀結構；以及 (e )於該具有特定傾斜角度之西狀結構上形成一透明 電極層，且該透明電極層連接該導體層之源/汲極端。 1 0·如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中該薄膜電 晶體液晶顯示器為一反射式薄膜電晶體液晶顯示器。 Π·如申請專利範圍第9項^述之製造方法，其中該薄膜電 晶體液晶顯示器為一半穿透式薄膜電晶體液晶顯示器。 12·如申請專利範圍第9 =之製造方法，其中該絕緣層 與該導體層間又包含有」半導體層及一高摻雜半導體層， 並於該高摻雜半導體層與該導踱層形成一通道結構及該導 體結構。 13. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中該導體層 係為—金屬層。 、 14. 如中請專利範圍㈣項所述之製造方法’其中該特定傾 斜角度為3〜2〇。。 、 15. 如申請專利範圍第9項^之製造方法，#中該具有特

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   --- 案號 90120948 A ( 六、申睛專利範圍 疋傾斜角度之曲狀結構之材質係為一金屬材料。 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中該且 疋傾斜角度之曲狀結構之形狀係為一椎柱狀結構了八 17. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中該且 定傾斜角度之曲狀結構之形狀係為一圓椎狀結構^八寺 18. —種反射式或穿透反射式薄膜電晶體液晶顯示器之 造方法’該製程方法包括下列步驟： W (a )提供一絕緣基板； (b )於該絕緣基板上形成一閘極導體結構； (c )於具有該閘極導體結構之該絕緣基板上依序形成 一絕緣層及一第一導體層； (d)餘刻該第一導體層，藉以定義出一導體結構及— 具有特定傾斜角度之曲狀結構；以及 (e )於該具有特定傾斜角度之曲狀結構上形成一第二 導體層，且該第二導體層連接該第一導體層之源/汲極 端。 1 9·如申請專利範圍第1 8項所述之製造方法，其中該絕緣 層與該導體層間又包含有一半導體層及一高摻雜半導體 層’並於該高摻雜半導體層與該導體層形成一通道結構及 該導體結構。 2 0 ·如申請專利範圍第i 8項所述之製造方法，其中該第一 導體層係為一金屬層。 2 1 ·如申請專利範圍第1 §項所述之製造方法，其中該特定 傾斜角度為3〜2 〇。。

   526615 申請專利範圍 22·如申請專利範圍第18項所述之製造方法， 24ΓΛ斜角度之曲狀結構之材質係為-金屬材料 如申請專利範圍第18項所述之製造方法，复 特定傾斜角度之曲狀結構之形狀係為一椎柱狀結該。具有 2 4 ·如申請專利範圍第1 8項所述之製造方法，其中且 特定傾斜角度之曲狀結構之形狀係為一圓椎狀結構 2 5·如申請專利範圍第18項所述之製造方法，复0 導體層係為一金屬層。 、中該第二 2 6· 種薄膜電晶體液晶顯示器之結構’其包括：

   一絕緣基板； 薄膜電晶體結構，形成於該絕緣基板上； 一透明電極結構，形成於該絕緣基板上，且該透明電 極結構連接該薄獏電晶體結構之源/汲極端；以及 士 具有特定傾斜角度之曲狀結構，形成於該透明電極 結構上。 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項所述之結構，其中該薄膜電曰 體液晶顯示器為一反射式薄膜電晶體液晶顯示器。、阳 2 8 ·如申請專利範圍第2 6項所述之結構，其中該薄膜電曰 體液日日顯示器為一半穿透式薄膜電日日體液晶顯示器。

   29·如申請專利範圍第26項所述之結構，其中該 角度為3〜20。。 斜 3〇·如申請專利範圍第26項所述之結構，其中該具有特定 傾斜角度之曲狀結構之材質係為一金屬材料。 3 1 ·如申請專利範圍第26項所述之結構，其中該具有特定

   526615 案號 90120948

   六、申請專利範圍 傾斜角度之曲狀結構之形狀係為一椎柱狀結構c 3 2 ·如申請專利範圍第2 6項所述之結構，其中該 傾斜角度之曲狀結構之形狀係為一圓椎狀結構c 3 3 · —種反射式或穿透反射式薄膜電晶體液晶顯 ，其包括： ^ 一絕緣基板； 一薄膜電晶體結構，形成於該絕緣基板上； 一具有特定傾斜角度之曲狀結構，形成於該 ;以及 一導體結構，形成於該具有特定傾斜角度之 ，且該導體結構連接該薄膜電晶體結構之源/ 34·如申請專利範圍第33項所述之結構，其中該 角度為3〜20。 。 ~ 3 5 ·如申請專利範圍第3 3項所述之結構，其中該 傾斜角度之曲狀結構之材質係為一金屬材料。 3 6·如申請專利範圍第33項所述之結構，其中該 傾斜角度之曲狀結構之形狀係為一椎柱狀結構。 3 7·如申請專利範圍第33項所述之結構，其中該 、斜角度之曲狀結構之形狀係為一圓椎狀結構。 38·如申請專利範圍第”項所述之結構， 係為一透明電極結構。 中該 39.如申凊專利範圍 所述之結構， 係為一金屬結構。 ？該 具有特定 構 上 上

   2261-修正.Ptc 第17頁 示器之結 絕緣基板 曲狀結構 沒極端。 特定傾斜 具有特定 具有特定 具有特定 導體結構 導體結構