TW201316109A - 反射式電泳顯示裝置之畫素結構及其製作方法 - Google Patents

Abstract

一種製作反射式電泳顯示裝置之畫素結構之方法。首先，依序形成一第一金屬圖案層、一絕緣層、一半導體圖案層與一第二金屬圖案層於一基板上。接著，覆蓋一保護層於基板、半導體圖案層與第二金屬圖案層上，且形成一有機光阻圖案層於保護層上，其中有機光阻圖案層具有一第一接觸洞，曝露出保護層。隨後，以有機光阻圖案層為遮罩，移除曝露出之保護層，以於保護層中形成一第二接觸洞，並曝露出第二金屬圖案層。接著，依序形成一第三金屬圖案層與一透明導電圖案於有機光阻圖案層與曝露出之第二金屬圖案層上。

Description

反射式電泳顯示裝置之畫素結構及其製作方法

本發明係關於一種電泳顯示裝置之畫素結構及其製作方法，尤指一種反射式電泳顯示裝置之畫素結構及其製作方法。

隨著科技之發展，各種類型之平面顯示裝置，例如液晶顯示器、有機發光二極體顯示器以及電漿顯示器等，已逐漸取代傳統的陰極射線管(cathode ray tube，CRT)顯示器。在近幾年中，顯示器業者另開發了電泳顯示裝置(又稱電子紙，Electronic Paper)，以進一步提供更輕薄、柔軟與便於攜帶之顯示器。

一般而言，主動式矩陣(active matrix)電泳顯示裝置通常包括薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)矩陣設於畫素電極之下方，當一畫素區中的TFT的閘極被導通開啟時，會使畫素電極充電而使對應之帶電微粒子發生上升或下沈運動。傳統製作主動式矩陣電泳顯示裝置之步驟於形成薄膜電晶體之閘極、半導體層、薄膜電晶體之源極與汲極、保護層、光阻層、反射電極以及畫素電極時需花費光罩來進行圖案化製程，因此總共需花費七道光罩才能完成。然而，光罩之數量係影響著主動式矩陣電泳顯示裝置之製作成本，因此為了有效降低主動式矩陣電泳顯示裝置之製作成本，減少光罩之使用數量來製作出主動式矩陣電泳顯示裝置實為業界努力之目標。

本發明之主要目的之一在於提供一種反射式電泳顯示裝置之畫素結構及其製作方法，以減少光罩之使用數量，進而降低製作成本。

為達上述之目的，本發明提供一種製作反射式電泳顯示裝置之畫素結構之方法。首先，提供一基板。接著，形成一第一金屬圖案層於基板上。隨後，形成一絕緣層於第一金屬圖案層與基板上。然後，形成一半導體圖案層與一第二金屬圖案層於絕緣層上。接著，覆蓋一保護層於基板、半導體圖案層與第二金屬圖案層上。其後，形成一有機光阻圖案層於保護層上，且有機光阻圖案層具有一第一接觸洞，曝露出保護層。隨後，以有機光阻圖案層為一遮罩，移除曝露出之保護層，以於保護層中形成一第二接觸洞，並曝露出第二金屬圖案層。接著，形成一第三金屬圖案層於有機光阻圖案層與曝露出之第二金屬圖案層上。然後，形成一透明導電圖案層於第三金屬圖案層上，且透明導電圖案層覆蓋第三金屬圖案層。

為達上述之目的，本發明提供一種反射式電泳顯示裝置之畫素結構。畫素結構包括一基板、一薄膜電晶體、一有機光阻圖案層、一保護層、一金屬圖案層以及一透明導電圖案層。薄膜電晶體設於基板上，且薄膜電晶體具有一閘極、一源極以及一汲極。有機光阻圖案層設於基板與薄膜電晶體上，且有機光阻圖案層具有一第一接觸洞。保護層設於基板與有機光阻圖案層之間，且保護層具有一第二接觸洞，其中第一接觸洞對應於第二接觸洞。金屬圖案層設於有機光阻圖案層上，並透過第一接觸洞與第二接觸洞與汲極相接觸。透明導電圖案層設於金屬圖案層上。

本發明藉由半色調光罩來形成具有厚度不同之光阻圖案層，且利用有機光阻圖案層作為遮罩來形成第二接觸洞，因此僅需五道光罩即可形成反射式電泳顯示裝置之畫素結構，使光罩之使用數量可有效縮減，且製作成本得以降低。

本說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含以及包括」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「電連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置電連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。

請參考1圖至第9圖，第1圖至第9圖為本發明較佳實施例之製作反射式電泳顯示裝置之畫素結構之方法示意圖。反射式電泳顯示裝置係具有複數個畫素結構，分別設置於複數個畫素區中。為了清楚說明本發明之方法，下述以單一畫素區中之畫素結構為例來做說明。如第1圖所示，首先提供一基板12，例如玻璃基板。然後，形成一第一金屬層覆蓋於基板12上。隨後，利用一第一光罩，圖案化第一金屬層，以形成一第一金屬圖案層14。接著，形成一絕緣層16，例如：氧化物或氮化物，覆蓋於基板12與第一金屬圖案層14上。於本實施例中，形成絕緣層16之步驟可利用一沉積製程，例如物理氣相沉積製程或化學氣相沉積製程，但不限於此。

如第2圖所示，接下來，依序形成一半導體層18與一第二金屬層20於絕緣層16上。於本實施例中，半導體層18可包括一非晶矽層與一P型或N型摻雜之非晶矽層，且形成半導體層18之步驟可為先形成一非晶矽層於絕緣層16上，然後進行一離子佈植製程，於非晶矽層中摻雜P型或N型離子，以形成P型或N型摻雜之非晶矽層，但本發明並不限於此。

如第3圖所示，接著，形成一光阻層於第二金屬層20上，且將一半色調光罩22設於光阻層上，並利用半色調光罩22作為一第二光罩，蝕刻光阻層，以形成一光阻圖案層24於第二金屬層20上，且曝露出第二金屬層20。半色調光罩22具有一透光區22a、一半透光區22b以及一遮光區22c，因此所形成之光阻圖案層24具有對應於遮光區22c之一第一厚度部24a與對應於半透光區22b之一第二厚度部24b，且第一厚度部24a之厚度大於第二厚度部24b之厚度。

如第4圖所示，隨後，以光阻圖案層24為遮罩，進行一蝕刻製程，先移除對應於透光區22a之第二金屬層20與半導體層18以及對應於半透光區22b之第二厚度部24b，以曝露出第二厚度部24b下方之第二金屬層20，然後利用具有絕緣層16與第二金屬層20之高蝕刻選擇比之蝕刻液，移除曝露出第二金屬層20以及部分半導體層18，以形成一半導體圖案層26以及一第二金屬圖案層28。值得注意的是，本實施例利用半色調光罩22，形成具有不同厚度之光阻圖案層24，藉此第二厚度部24b可較第一厚度部22b先被移除，因此位於第二厚度部24b下方之第二金屬層20與部分半導體層18可藉由持續進行蝕刻製程而被移除。

如第5圖所示，接著，移除光阻圖案層24之第一厚度部24a。然後，進行一沉積製程，覆蓋一保護層30，例如：氮化矽，於基板12、半導體圖案層26與第二金屬圖案層28上。隨後，進行另一沉積製程，形成一有機光阻層32於保護層30上。

如第6圖所示，利用一第三光罩，圖案化有機光阻層32，以形成有機光阻圖案層34於保護層30上，且有機光阻圖案層34具有一第一接觸洞34a，曝露出保護層30。

如第7圖所示，接著，烘烤有機光阻圖案層34a，例如：將具有有機光阻圖案層34a之半成品設置於溫度約略為220度之烤箱中，使有機光阻圖案層34a硬化，而可作為硬遮罩。然後，以有機光阻圖案層34a為遮罩，移除曝露出之保護層30，以於保護層30中形成一第二接觸洞30a，並曝露出第二金屬圖案層28。由於第二接觸洞30a係藉由以有機光阻圖案層34a為遮罩所蝕刻出，因此第一接觸洞34a之寬度與第二接觸洞30a之寬度相同，但本發明不以此為限。

如第8圖所示，然後，沉積一第三金屬層於有機光阻圖案層34a與曝露出之第二金屬圖案層28上，亦即第三金屬層延伸至第一接觸洞34a與第二接觸洞30a中，且覆蓋於曝露出之第二金屬圖案層28上，以與第二金屬圖案層28相接觸。並且，利用一第四光罩，圖案化第三金屬層，以形成第三金屬圖案層36於有機光阻圖案層34a與第二金屬圖案層28上。接著，沉積一透明導電層，例如：氧化銦鋅或氧化銦錫，於第三金屬圖案層36上。然後，利用一第五光罩，圖案化透明導電層，以形成透明導電圖案層38於第三金屬圖案層36上。

如第9圖所示，隨後，覆蓋一電泳顯示薄膜(electrophoretic display film)40於透明導電圖案層38上，且覆蓋一保護膜42於電泳顯示薄膜40上，以保護電泳顯示薄膜40。至此，已完成本實施例之反射式電泳顯示裝置之畫素結構10。

值得注意的是，本實施例藉由半色調光罩22來形成具有厚度不同之光阻圖案層24，進而可於同一蝕刻製程中形成半導體圖案層26與第二金屬圖案層28，且可減少一光罩來移除位於第二厚度部24b下方之半導體圖案層26以及第二金屬圖案層28。並且，本實施例另利用有機光阻圖案層34作為遮罩來形成第二接觸洞30a，因此更可減少一光罩來形成第二接觸洞30a。由此可知，本實施例僅需五道光罩即可形成反射式電泳顯示裝置之畫素結構10，因此可有效縮減所使用之光罩之數量，且降低製作成本。

以下將進一步說明本實施例之反射式電泳顯示裝置之畫素結構。請參考第10圖，且一併參考第9圖。第10圖為本發明較佳實施例之反射式電泳顯示裝置之畫素結構之上視示意圖，且第9圖為沿著第10圖之剖面線A-A’之剖面示意圖。如第9圖與第10圖所示，本實施例之反射式電泳顯示裝置之畫素結構10包括基板12、第一金屬圖案層14、絕緣層16、半導體圖案層26、第二金屬圖案層28、有機光阻圖案層34、保護層30、第三金屬圖案層36、透明導電圖案層38、電泳顯示薄膜40以及保護膜42。於本實施例中，第一金屬圖案層14包括一薄膜電晶體44之一閘極14a、一掃描線14b以及一共通線14c，且第二金屬圖案層28包括薄膜電晶體44之一源極28a與一汲極28b以及一資料線28c。絕緣層16係作為薄膜電晶體44之閘極絕緣層，且位於源極28a與汲極28b之間的半導體圖案層26作為薄膜電晶體44之一通道區44a。並且，閘極14a與掃描線14b相連接，以藉由掃描線14b將掃描訊號傳遞至閘極14a，且源極28a與資料線28c相連接。值得一提的是，半透光區22b係對應於閘極14a之位置，而遮光區22c對應於源極28a、汲極28b以及資料線28c之位置。藉此，光阻圖案層24之第一厚度部24a係位於源極28a、汲極28b以及資料線28c之正上方，且第二厚度部24b位於作為通道區44a之半導體圖案層26之正上方。因此，移除通道區44a上之半導體層與第二金屬層之步驟並不需額外的光罩來定義，以減少一道光罩。此外，值得注意的是，第三金屬圖案層36係覆蓋整個畫素結構10之一開口區10a，以用於反射外界光源，進而使反射式電泳顯示裝置可操作於有光源之環境下，且不需額外設置背光源。並且，透明導電圖案層38係覆蓋第三金屬圖案層36，使第三金屬圖案層36於製作過程中不會產生剝離或腐蝕的情況。此外，本實施例之電泳顯示薄膜40包括複數個帶電黑粒子與一電介質液體，並藉由控制透明導電圖案層38之電壓，來調整帶電黑粒子之位置，進而呈現出黑白畫面。並且，保護膜42可用於保護電泳顯示薄膜40，以防止電泳顯示薄膜40受到刮傷。

綜上所述，本發明藉由半色調光罩來形成具有厚度不同之光阻圖案層，且利用有機光阻圖案層作為遮罩來形成第二接觸洞，因此僅需五道光罩即可形成反射式電泳顯示裝置之畫素結構，使光罩之使用數量可有效縮減，且製作成本得以降低。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10．．．畫素結構

10a．．．開口區

12．．．基板

14．．．第一金屬圖案層

14a．．．閘極

14b．．．掃描線

14c．．．共通線

16．．．絕緣層

18．．．半導體層

20．．．第二金屬層

22．．．半色調光罩

22a．．．透光區

22b．．．半透光區

22c．．．遮光區

24．．．光阻圖案層

24a．．．第一厚度部

24b．．．第二厚度部

26．．．半導體圖案層

28．．．第二金屬圖案層

28a．．．源極

28b．．．汲極

28c．．．資料線

30．．．保護層

30a．．．第二接觸洞

32．．．有機光阻層

34．．．有機光阻圖案層

34a．．．第一接觸洞

36．．．第三金屬圖案層

38．．．透明導電圖案層

40．．．電泳顯示薄膜

42．．．保護膜

44．．．薄膜電晶體

44a．．．通道區

A-A’．．．剖面線

第1圖至第9圖為本發明較佳實施例之製作反射式電泳顯示裝置之畫素結構之方法示意圖。

第10圖為本發明較佳實施例之反射式電泳顯示裝置之畫素結構之上視示意圖。

10．．．畫素結構

10a．．．開口區

14．．．第一金屬圖案層

14a．．．閘極

14b．．．掃描線

14c．．．共通線

28．．．第二金屬圖案層

28a．．．源極

28b．．．汲極

28c．．．資料線

34a．．．第一接觸洞

36．．．第三金屬圖案層

38．．．透明導電圖案層

44．．．薄膜電晶體

A-A’．．．剖面線

Claims (10)

1. 一種製作反射式電泳顯示裝置之畫素結構之方法，包括：提供一基板；形成一第一金屬圖案層於該基板上；形成一絕緣層於該第一金屬圖案層與該基板上；形成一半導體圖案層與一第二金屬圖案層於該絕緣層上；覆蓋一保護層於該基板、該半導體圖案層與該第二金屬圖案層上；形成一有機光阻圖案層於該保護層上，且該有機光阻圖案層具有一第一接觸洞，曝露出該保護層；以該有機光阻圖案層為一遮罩，移除曝露出之該保護層，以於該保護層中形成一第二接觸洞，並曝露出該第二金屬圖案層；形成一第三金屬圖案層於該有機光阻圖案層與曝露出之該第二金屬圖案層上；以及形成一透明導電圖案層於該第三金屬圖案層上，且該透明導電圖案層覆蓋該第三金屬圖案層。
2. 如請求頂1所述之製作反射式電泳顯示裝置之畫素結構之方法，其中該第一接觸洞之寬度與該第二接觸洞之寬度相同。
3. 如請求項1所述之製作反射式電泳顯示裝置之畫素結構之方法，其中形成該半導體圖案層與該第二金屬圖案層之步驟包括：依序形成一半導體層與一金屬層於該絕緣層上；利用一半色調光罩，形成一光阻圖案層於該金屬層上，曝露出該金屬層，其中該光阻圖案層具有一第一厚度部與一第二厚度部，且該第一厚度部之厚度大於該第二厚度部之厚度；以及以該光阻圖案層為一遮罩，移除曝露出之該金屬層、該第二厚度部以及位於該第二厚度部下方之該金屬層與部分該半導體層，以形成該半導體圖案層以及該第二金屬圖案層。
4. 如請求項3所述之製作反射式電泳顯示裝置之畫素結構之方法，其中該第一金屬圖案層包括一閘極，且該第二厚度部係位於該閘極之正上方。
5. 如請求項1所述之製作反射式電泳顯示裝置之畫素結構之方法，其中於形成該有機光阻圖案層之步驟與移除曝露出之該保護層之步驟之間，該方法另包括烘烤該有機光阻圖案層。
6. 如請求項1所述之製作反射式電泳顯示裝置之畫素結構之方法，另包括覆蓋一電泳顯示薄膜(electrophoretic display film)於該透明導電圖案層上。
7. 如請求項1所述之製作反射式電泳顯示裝置之畫素結構之方法，另包括覆蓋一保護膜於該電泳顯示薄膜上。
8. 一種反射式電泳顯示裝置之畫素結構，包括：一基板；一薄膜電晶體，設於該基板上，且該薄膜電晶體具有一閘極、一源極以及一汲極；一有機光阻圖案層，設於該基板與該薄膜電晶體上，且該有機光阻圖案層具有一第一接觸洞；一保護層，設於該基板與該有機光阻圖案層之間，且該保護層具有一第二接觸洞，其中該第一接觸洞對應於該第二接觸洞；一金屬圖案層，設於該有機光阻圖案層上，並透過該第一接觸洞與該第二接觸洞與該汲極相接觸；以及一透明導電圖案層，設於該金屬圖案層上。
9. 如請求項8所述之反射式電泳顯示裝置之畫素結構，另包括一電泳顯示薄膜，設於該透明導電圖案層上。
10. 如請求項9所述之反射式電泳顯示裝置之畫素結構，另包括一保護膜，設於該電泳顯示薄膜上。