專利名稱：形成高分辨率有源矩陣液晶顯示器(lcd)的陰影掩模沉積系統(tǒng)和方法以及由此形成的像 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器(LCD)，并且更加具體地講，涉及通過 陰影掩模沉積工藝形成高分辨率有源矩陣LCD。
背景技術(shù)：
有源矩陣背板廣泛用在平板顯示器當(dāng)中，比如用在LCD當(dāng)中， 用來將信號引送到顯示器的像素上，以便產(chǎn)生可觀看的畫面。目前， 這樣的有源矩陣背板是利用光刻蝕法制造工藝來形成的，采用這種工 藝是受市場上對越來越高分辨率的顯示器的需求驅(qū)使的結(jié)果，而這種 需求是無法借助其它的制造工藝來滿足的。光刻蝕法是一種圖案定義 技術(shù)，這種技術(shù)使用電磁輻射(比如紫外線(UV)輻射)來對沉積在 基片表面上的抗蝕劑層進行曝光。示范性的用來生產(chǎn)有源矩陣背板的 光刻蝕法處理步驟包括涂敷光致抗蝕劑、預(yù)烘焙、浸泡、烘焙、對齊 /曝光、顯影、沖洗、烘焙、沉積層、清除光致抗蝕劑、刷洗/沖洗和 烘干?？梢钥闯?，有源矩陣背板制作工藝包括多個沉積和蝕刻步驟， 以便定義適當(dāng)?shù)谋嘲鍒D案。由于采用光刻蝕法制造工藝需要多個步驟 來形成有源矩陣背板，因此有足夠能力批量生產(chǎn)背板的生產(chǎn)車間需要 投入很大的資金。
陰影掩模沉積工藝是大家所熟知的并且已經(jīng)在微電子制造中應(yīng) 用了多年。與光刻蝕法工藝相比，陰影掩模沉積工藝是一種成本和復(fù) 雜程度都明顯低得多的制造工藝。不過，借助陰影掩模沉積工藝能夠 達到的分辨率是有限的。今天的陰影掩模制造技術(shù)局限于形成例如最
高80個像素每英寸(ppi)，這代表例如典型的膝上型計算機顯示器 的分辨率。不過，對于較小的顯示器，比如移動電話和PDA中使用的 那些顯示器，希望有更高的分辨率，要達到200到300 ppi左右。由于這一對更高分辨率的需求，有源矩陣背板制造商已經(jīng)拋棄了成本和 復(fù)雜程度都較低的陰影掩模沉積工藝，而采取了光刻蝕法工藝，但是 以成本和復(fù)雜程度為代價。
此外，陰影掩模沉積工藝具有其它一些產(chǎn)業(yè)中公認(rèn)的局限性。 例如，能夠在陰影掩模內(nèi)精確制造的最小孔隙大小和孔隙間隔取決于 多種因素，比如陰影掩模的厚度和陰影掩模的總面積，這是本領(lǐng)域技 術(shù)人員公知的。孔隙大小和孔隙間隔也影響陰影掩模的總強度和結(jié)構(gòu) 完整性。
因此，所需要的是一種通過使用成本效率比較高的陰影掩模沉 積工藝而不是通過使用復(fù)雜且昂貴的光刻蝕法工藝來提供高分辨率 顯示器(尤其是高分辨率LCD)的方式。還需要一種通過使用陰影掩 模沉積工藝在保持實際尺寸下的陰影掩模內(nèi)的孔隙的最小大小和間
隔的同時來形成高分辨率LCD的方式。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是由LCD子像素陣列構(gòu)成的LCD像素。各個LCD子像素 包括由一對通過第一絕緣體彼此電絕緣的第一導(dǎo)體的疊層形成的電 容器。各個LCD子像素還包括晶體管，該晶體管是由一對間隔開的第 二導(dǎo)體、在這對第二導(dǎo)體之間延伸而與它們接觸的半導(dǎo)體材料、處于 所述半導(dǎo)體材料頂部的第二絕緣體和處于所述第二絕緣體頂部的第 三導(dǎo)體來構(gòu)成的，其中所述第二導(dǎo)體之一與所述第一導(dǎo)體中的一個相 接觸。在所述一個第一導(dǎo)體頂部設(shè)置有液晶材料并且在所述液晶材料 頂部設(shè)置有第四導(dǎo)體。
所述LCD像素可以包括由絕緣體形成的基片。(i)所述第一導(dǎo) 體中的另一個、(ii)所述第二導(dǎo)體和(iii)所述半導(dǎo)體材料中的 每一個的至少一部分可被設(shè)置在所述基片上。合乎期望地，該基片是 透明的。
各個絕緣體可以是由透明的、不導(dǎo)電的材料形成的并且各個第 一導(dǎo)體可以是由透明的、導(dǎo)電的材料形成的。更加具體地講，各個絕 緣體可以是由氧化鋁(A1203)或二氧化硅(Si02)形成的，各個第一
8導(dǎo)體可以是由氧化銦錫(IT0)形成的，而各個導(dǎo)體，除了各個第一
導(dǎo)體之外，可以是由銅(Cu)、鎳(Ni)、鉻(Cr)或鋁(Al)形成 的。
所述LCD像素此外還可以包括一對間隔開的第一導(dǎo)電總線。所 述第三導(dǎo)體可以與所述一對第一總線之一連接，并且所述另一個第一 導(dǎo)體可以與所述一對第一總線中的另一個連接。
所述LCD像素此外還可以包括與所述一對第一總線垂直設(shè)置并 且由第二絕緣體與之電絕緣的第二導(dǎo)電總線。所述第二導(dǎo)體的另一個 可以與該第二導(dǎo)電總線連接。
本發(fā)明也是一種形成LCD像素的方法。該方法包括(a)形成 由第一導(dǎo)體的沉積、第一絕緣體在所述第一導(dǎo)體上的沉積和第二導(dǎo)體 在所述第一絕緣體上的沉積構(gòu)成的電容器；(b)與所述電容器成間 隔開的關(guān)系地沉積半導(dǎo)體材料；(c)以形成所述第二導(dǎo)體與所述半 導(dǎo)體材料的第一部分之間的連接和形成第一總線與所述半導(dǎo)體材料 的第二部分相連但不與所述半導(dǎo)體材料的所述第一部分相連的至少 一部分的方式沉積第三導(dǎo)體；(d)在所述半導(dǎo)體材料上和所述第一 總線上沉積第二絕緣體；和(e)在所述第二絕緣體上沉積第四導(dǎo)體， 所沉積的第四導(dǎo)體形成第二總線的至少一部分。
該方法此外還可以包括(f)在所述第二導(dǎo)體上沉積液晶材料； 和(g)在所述液晶材料上沉積第五導(dǎo)體。
所述第三導(dǎo)體可以由連接了所述半導(dǎo)體材料的所述第一部分與 所述第二導(dǎo)體的第一金屬段和定義了與所述半導(dǎo)體材料的第二部分 相連的第一總線的至少一部分的第二金屬段構(gòu)成。所述第四導(dǎo)體可以 由第三金屬段構(gòu)成。
所述第一總線此外還可以由與所述第二金屬段相接觸的第四金 屬段構(gòu)成。所述第二總線此外還可以由與所述第三金屬段相接觸的第 五金屬段構(gòu)成。
所述第一和第二導(dǎo)體可以各自是由第一導(dǎo)電材料形成的。所述 第一和第二絕緣體可以各自是由相同的絕緣體材料形成的。所述第三 和第四導(dǎo)體可以各自是由第二導(dǎo)電材料形成的。所述第一導(dǎo)電材料可以是氧化銦錫(IT0)。所述絕緣體材料可 以是氧化鋁(A1203)或二氧化硅(Si02)。所述第二導(dǎo)電材料可以是 銅(Cu)、鎳(Ni)、鉻(Cr)或鋁(Al)。
本發(fā)明也是一種包括形成在絕緣基片上的電容器的LCD像素。 該電容器包括所述基片上的第一導(dǎo)電段、所述第一導(dǎo)電段上的第一絕 緣體段和所述第一絕緣體段上的第二導(dǎo)電段。該LCD像素還包括形成 在所述基片上的晶體管。該晶體管包括所述基片上的半導(dǎo)體材料段、 將所述半導(dǎo)體材料段的第一部分與所述第二導(dǎo)電段連接起來的第三
導(dǎo)電段、與所述半導(dǎo)體材料段的第二部分相連的第四導(dǎo)電段、所述半 導(dǎo)體材料段上的第二絕緣體段和所述第二絕緣體段上的第五導(dǎo)電段。
在所述第二導(dǎo)電段上設(shè)置有液晶材料并且在所述液晶材料上設(shè)置有 第六導(dǎo)電段。
該LCD此外還可以包括與所述第四導(dǎo)電段連接的第一總線和與 所述第五導(dǎo)電段連接的第二總線，其中所述第一和第二總線是彼此電 絕緣的。合乎期望地，所述第一和第二總線是通過所述第二絕緣體段 彼此電絕緣的。
該LCD像素此外還可以包括與所述第一導(dǎo)電段連接的第三總線， 其中所述第三總線與所述第二總線平行并且所述第三總線與所述第 一總線電絕緣。
最后，本發(fā)明也是一種LCD像素，包括與第一總線連接的第 一導(dǎo)電段；所述第一導(dǎo)電段上的第一絕緣體段；所述第一絕緣體段上 的第二導(dǎo)電段；所述第二導(dǎo)電段上的液晶材料；所述液晶材料上的第 三導(dǎo)電段；和具有分別與第二總線、第三總線和所述第二導(dǎo)電段連接 的控制端子、第一電源端子和第二電源端子的薄膜晶體管，其中所述 第一、第二和第三總線是彼此電絕緣的。
在所述第一總線上存在第一參考電壓、在所述第三導(dǎo)電段上存 在第二參考電壓和在所述第三總線上存在施加電壓的情況下，響應(yīng)于
信號在所述第二總線上的施加，操作所述薄膜晶體管來(i)由所 述第三總線上所施加的電壓對由所述第一導(dǎo)電段、所述第一絕緣體段 和所述第二導(dǎo)電段的組合構(gòu)成的電容器進行充電和(ii)由所述第三總線上所施加的電壓激活所述液晶材料。
所述第一參考電壓可以是地參考電位。所述第二參考電壓可以 是地參考電位。所施加的電壓可以相對于地參考電位是正電壓或負(fù)電 壓。信號可以相對于地參考電位是正電壓脈沖或負(fù)電壓脈沖。
圖1A是用于形成髙分辨率有源矩陣LCD的像素結(jié)構(gòu)的陰影掩模 沉積系統(tǒng)的示意性圖解說明；
圖IB是圖1A的陰影掩模沉積系統(tǒng)的單獨一個沉積真空室的放
大圖2是通過使用圖1A的陰影掩模沉積系統(tǒng)而由四個子像素構(gòu)成 的示范性300 ppi LCD像素的電路原理圖3是圖2的子像素之一的示范性物理布局的平面圖4是構(gòu)成圖2的LCD像素的子像素的示范性物理布局的平面
圖5A到51是構(gòu)成圖4的子像素的各個不同段的示范性相繼沉 積過程的平面圖6是形成圖4的子像素的方法的流程圖7是通過使用圖1A的陰影掩模沉積系統(tǒng)而由三個子像素構(gòu)成
的示范性200 ppi LCD像素的電路原理圖8是圖7的子像素之一的示范性物理布局的平面圖9是構(gòu)成圖7的LCD像素的子像素的示范性物理布局的平面
圖；和
圖10A到101是構(gòu)成圖9的子像素的各個不同段的示范性相繼 沉積過程的平面圖。
具體實施例方式
將參照附圖對本發(fā)明進行介紹，其中相同的附圖標(biāo)記對應(yīng)于相 同的元件。
參照圖1A和1B，用于形成高分辨率有源矩陣LCD的LCD像素的
11陰影掩模沉積系統(tǒng)100包括多個沉積真空室110 (例如，沉積真空室
110a到110n)。沉積真空室110的數(shù)量和排列方式取決于由它們形 成的任何給定產(chǎn)品所需要的沉積事件和蝕刻事件的數(shù)量。
在使用陰影掩模沉積系統(tǒng)100時，基片112通過使用開盤式 (reel-to-reel)機構(gòu)平移穿過連續(xù)排列的沉積真空室110，該開盤 式機構(gòu)包括分配盤114和接收盤116。
各個沉積真空室110包括沉積源118、基片架和對齊系統(tǒng)120 以及陰影掩模122。例如，沉積真空室110a包括沉積源118a、基片 架和對齊系統(tǒng)120a和陰影掩模122a;沉積真空室110b包括沉積源 118b、基片架和對齊系統(tǒng)120b以及陰影掩模122b;沉積真空室110c 包括沉積源118c、基片架和對齊系統(tǒng)120c和陰影掩模122c;對于任 何數(shù)量的沉積真空室110依此類推。
沉積真空室110是串聯(lián)排列和連接的。為各個沉積源118裝填 要通過它的相關(guān)陰影掩模122沉積到柔性基片112上的期望材料，陰 影掩模122與相應(yīng)沉積真空室110內(nèi)的基片112的部分保持緊密接 觸。
在2004年10月22日提交的名稱為《Substrate-To-Mask Alignment And Securing System With Temperature Control For Use In An Automated Shadow Mask Vacuum Deposition Process》的美 國專利申請序列號第10/971,218號中公開了一種示范性的基片架和 對齊系統(tǒng)120，該美國申請以引用的方式并入本文(下文中稱為'218 申請)。'218申請公開了一種基片架和對齊系統(tǒng)120，它包括安排在 磁性卡盤組件與掩模架組件之間的基片。磁性卡盤組件包括磁性卡 盤、熱電裝置、多個熱傳ii器和多個光源?；芎蛯R系統(tǒng)120 此外還包括用于承載陰影掩模122的掩模架、運動控制系統(tǒng)和光學(xué)對 齊系統(tǒng)。在各個連續(xù)沉積事件期間使用基片架和對齊系統(tǒng)120使各個 陰影掩模122與基片112精確對齊的能力使得在適當(dāng)小間距上形成 LCD像素結(jié)構(gòu)的過程能夠以下面將要更加詳細介紹的方式獲得高分 辨率的有源矩陣LCD。
陰影掩模沉積系統(tǒng)100中的各個陰影掩模122包括孔隙的圖案
12(未示出)，例如，槽和孔。各個陰影掩模122中形成的孔隙的圖案 對應(yīng)于要在基片112穿過陰影掩模沉積系統(tǒng)100前進的時候從相應(yīng)沉 積真空室110中的相應(yīng)沉積源118中沉積到基片112上的材料的期望 圖案。
各個陰影掩模122是由例如鎳、鉻、鋼、銅、Kovar戀或Invar 形成的，并且具有例如150 —200微米的厚度。Kovar⑧和Invar⑧可以 從例如俄勒岡州阿什蘭市的ESPICorpInc.獲得。在美國，Kova^是 注冊商標(biāo)，登記號為第337,962號，目前由特拉華州威爾明頓市的 CRS Holdings, Inc.擁有，Invar⑧是注冊商標(biāo)，登記號為第63,970 號，目前由法國的Imphy S. A. Corporation擁有。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到，生產(chǎn)系統(tǒng)ioo可以包括眾所周知 的其它階段(未示出)，例如退火階段、測試階段、 一個或多個清洗 階段、切割和安裝階段等等。此外，為了沉積某種具體應(yīng)用所需要的 一種或多種材料，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要改變沉積真空室110 的數(shù)量、用途和排列方式。名稱為《Active Matrix Backplane For Controlling Controlled Elements And Method Of Manufacture Thereof》的美國專利申請公開第2003/0228715號中公開了 一種示范 性的生產(chǎn)系統(tǒng)100，該美國專利申請以引用的方式并入本文。
可以利用沉積真空室110在基片112上沉積材料，以便在基片 112上形成一個或多個電子元件。各個電子元件可以例如是薄膜晶體 管(TFT)、存儲元件或電容器?？梢詢H僅借助多個沉積真空室110 中的連續(xù)沉積事件通過在基片112上連續(xù)沉積材料來形成多層電路。
各個沉積真空室110與真空源(未示出)連通，真空源可以起 到在其中建立適當(dāng)真空以便使得在相應(yīng)沉積源118中設(shè)置的期望材 料的裝填能夠通過相應(yīng)陰影掩模122中的孔隙以本領(lǐng)域中公知的方 式，例如濺渡或汽相沉積方式沉積到基片112上。
在下面的介紹中，將基片112描述為連續(xù)的柔性薄板，該柔性 薄板被從設(shè)置在預(yù)裝載的真空室中的分配盤114配給到第一沉積真 空室110中。不過，不能將此解釋為限定本發(fā)明，因為可以將陰影掩 模沉積系統(tǒng)100構(gòu)成為連續(xù)處理多個孤立的或單獨的基片112。各個
13沉積真空室110可以包括防止基片112在從中穿過的時候發(fā)生下垂的 支架或?qū)к墶?br>
在陰影掩模沉積系統(tǒng)100的操作過程中，安排在各個沉積源118 中的材料是在基片112借助分配盤114和接收盤116的動作穿過沉積 真空室110前進的時候在存在適當(dāng)真空的情況下通過相應(yīng)陰影掩模 122沉積到基片112上的，由此在基片112上形成多個連續(xù)圖案。更 加具體地講，基片112具有多個部分，各個部分以預(yù)定時間間隔位于 各個沉積真空室110內(nèi)。在這個預(yù)定時間間隔期間，將材料從相應(yīng)的 沉積源118中沉積到位于相應(yīng)沉積真空室110內(nèi)的基片112的部分 上。在這個預(yù)定時間間隔之后，使基片112步進前行，從而使基片 112的部分前進到串聯(lián)的下一個真空室內(nèi)，以便進行適當(dāng)?shù)母郊犹?理。這個步進前行連續(xù)進行，直到基片112的各個部分都通過了所有 的沉積真空室IIO。此后，在接收盤116上接收退出沉積真空室110 的基片112的各個部分，該接收盤116位于存儲真空室(未示出)內(nèi)。 按照另外一種可供選用的方案，由切割機(未示出)將退出陰影掩模 沉積系統(tǒng)100的基片112的各個部分與基片112的剩余部分分離。
參照圖2，可以由陰影掩模沉積系統(tǒng)100形成的示范性300 ppi LCD像素200包括子像素210的2X2排列，g卩，子像素210aa、210ab、 210ba和210bb。子像素210aa、 210ab、 210ba和210bb可以分別是 RED子像素、第一 GREEN子像素、第二 GREEN子像素和BLUE子像素。 按照另外一種可供選用的方案，子像素210aa、210ab、210ba和210bb 可以分別是RED子像素、GREEN子像素、BLUE子像素和WHITE子像素。 由于LCD像素200代表按照任何用戶定義的用來形成完整有源矩陣 LCD裝置的陣列構(gòu)形而排列的數(shù)個相同的像素之一，所以不要將對 LCD像素200的介紹解釋為限定本發(fā)明。
子像素210aa、 210ab、 210ba和210bb是經(jīng)由施加在ROW A和 ROW B上的脈沖信號和經(jīng)由施加在COLUMN A和COLUMN B上的電壓電 平來尋址的。各個子像素210包括開關(guān)晶體管212，比如，但不局 限于，標(biāo)準(zhǔn)薄膜晶體管(TFT);由夾在兩個透明電極之間的液晶材 料215形成的LCD元件214;和起到電壓存儲元件作用的電容器216。在圖2中，子像素210aa包括開關(guān)晶體管212aa、包括了液晶材料 215aa的LCD元件214aa和電容器216aa;子像素210ab包括開關(guān)晶 體管212ab、包括了液晶材料215ab的LCD元件214ab和電容器216ab; 子像素210ba包括開關(guān)晶體管212ba、包括了液晶材料215ba的LCD 元件214ba和電容器216ba;子像素210bb包括開關(guān)晶體管212bb、 包括了液晶材料215bb的LCD元件214bb和電容器216bb。
現(xiàn)在參照子像素210aa介紹各個子像素210的電子元器件的布 置方式。開關(guān)晶體管212aa的控制或柵極端子(g)與ROWA電連接， 開關(guān)晶體管212aa的電源或源極端子(s)與COLUMN A電連接，并且 開關(guān)晶體管212aa的電源或漏極端子(d)與LCD元件214aa的第一 電極224aa和電容器216aa的第一 電極224' aa電連接。LCD元件214aa 的第二電極217與參考電壓或地Gl連接。電容器216aa的第二電極 222aa與ROW B連接。子像素210aa、 210ab、 210ba和210bb的電子 元器件的布置方式是相同的，只是它們與它們各自的ROW和COLUMN 相連接。
現(xiàn)在參照子像素210aa介紹像素200的各個子像素210的操作。 為了激活LCD元件214aa，使施加給COLUMN A的電壓從第一 電壓230 (例如，零伏)變?yōu)榈诙妷?32 (例如，十伏)。在對COL麗N A 施加第二電壓232期間，將脈沖信號234施加給ROWA并且將參考電 壓Gl施加給ROW B。脈沖信號234促使開關(guān)晶體管212aa導(dǎo)通，于 是，在經(jīng)過了晶體管212aa兩端的電壓降之后，經(jīng)由開關(guān)晶體管212aa 的漏極端子(d)將加在COLUMN A上的第二電壓232加到了 LCD元件 214aa的第一電極224aa上，從而激活了 LCD元件214aa。因為電容 器216aa連接在開關(guān)晶體管212aa的漏極端子(d)與ROWB之間， 所以在將脈沖信號234施加到R0WA上時，電容器216aa充電到加在 COLUMNA上的電壓(即，第二電壓232)減去開關(guān)晶體管212aa兩端 的任何電壓降。
在ROW A上的脈沖信號234終止時，電容器216aa存儲著從 COLUMN A接收到的電壓。此后，電容器216aa將其存儲的電壓加到 LCD元件214aa的第一電極224aa上，由此使LCD元件214aa在ROW A上沒有脈沖信號234的情況下保持啟用的、發(fā)光的狀態(tài)。相反，當(dāng)在 COLU麗A上存在第一電壓230 (例如，零伏)的情況下將脈沖信號 234施加到ROW A上時，LCD元件214aa停止工作。更加具體地講， 在將第一電壓230施加給COLU麗A的時候?qū)OW A施加脈沖信號234 會造成開關(guān)晶體管212aa導(dǎo)通，于是電容器216aa通過開關(guān)晶體管 212aa放電，從而停用LCD元件214aa。在脈沖信號234終止時，電 容器216aa充電到加在COLUMN A上的電壓(即，第一電壓230)加 上開關(guān)晶體管212aa兩端的任何電壓降，于是即使在ROW A上的脈沖 信號234終止并且開關(guān)晶體管212aa截止從而將LCD元件214aa和電 容器216aa與ROW A隔離之后，也使LCD元件214aa保持在它的不工 作狀態(tài)下。
按照類似的方式，LCD元件214ab能夠在將第二電壓232和第一 電壓230分別施加到COLUMN B上并且將參考電壓Gl施加到ROW B 上時，響應(yīng)于脈沖信號234在R0WA上的施加而開啟和關(guān)閉；LCD元 件214ba能夠在將第二電壓232和第一 電壓230分別施加到COLUMN A 上并且將參考電壓Gl施加到ROW C上時，響應(yīng)于脈沖信號234在ROW B上的施加而開啟和關(guān)閉；并且LCD元件214bb能夠在將第二電壓232 和第一電壓230分別施加到COLUMN B上并且將參考電壓Gl施加到 ROW C上時，響應(yīng)于脈沖信號234在ROW B上的施加而開啟和關(guān)閉。 在實踐中，在沒有脈沖信號234正被施加到各個R0W A、 ROW B、 ROW C等上的情況下，使ROWA、 ROW B、 ROW C等每一個都保持為參考電 壓G1。類似地，在沒有對各個COLUMN A、 COLUMN B等施加第二電壓 232 (例如，十伏)的情況下，使COLUMN A、 COLUMN B等的每一個都 保持為第一電壓230 (例如，零伏)。
參照圖3并且繼續(xù)參照圖2，代表構(gòu)成像素200的各個子像素 210的物理結(jié)構(gòu)的子像素結(jié)構(gòu)300包括細長的第一金屬段310、細長 的第二金屬段312、細長的第三金屬段314、 L形的第四金屬段316、 L形的第五金屬段318、細長的半導(dǎo)體段320、細長的第一氧化銦錫 (ITO)段322、 L形的第二 IT0段324、 L形的第一絕緣體段326和 L形的第二絕緣體段328。
16金屬段310、 312、 314、 316和318是由任何可經(jīng)由陰影掩模沉 積工藝沉積的導(dǎo)電材料形成的，比如，但不局限于，鉬(Mo)、銅(Cu)、 鎳(Ni)、鉻(Cr)或鋁(Al)。半導(dǎo)體段320是由可經(jīng)由陰影掩模 沉積工藝沉積的并且適于通過真空蒸鍍形成薄膜晶體管(TFT)的半 導(dǎo)體材料形成的，比如，但不局限于，硒化鎘(CdSe)、硫化鎘(CdS) 或碲(Te) 。 ITO段322和324是由氧化銦錫(ITO)形成的，氧化 銦錫是透明的、可經(jīng)由陰影掩模沉積工藝沉積的導(dǎo)電材料。絕緣體段 326和328是由任何透明的、可經(jīng)由陰影掩模沉積工藝沉積的不導(dǎo)電 材料形成的，比如，但不局限于，氧化鋁(A1203)或二氧化硅(Si02)。
半導(dǎo)體段320是開關(guān)晶體管212的載流層。第五金屬段318以 圖3中所示的方式重疊第一金屬段310的組合構(gòu)成了 ROW總線段并且 構(gòu)成了開關(guān)晶體管212的柵極端子(g)。第四金屬段316以圖3所 示的方式重疊第三金屬段314的組合構(gòu)成了 COLUMN總線段并且構(gòu)成 了開關(guān)晶體管212的源極端子(s)。第二金屬段312構(gòu)成了開關(guān)晶 體管212的漏極端子(d)并且構(gòu)成了與第二 ITO段324的觸點，第 二 ITO段324起到了 LCD元件214的第一電極224和電容器216的第 一電極224' 二者的作用。第一 ITO段322起到了電容器216的與下 一個相繼的ROW總線連接的第二電極222的作用。第一絕緣體段326 將第一 ITO段322與第二 ITO段324電絕緣，從而起到電容器216 的電介質(zhì)的作用。第二絕緣體段328將第一金屬段310和第五金屬段 318的組合與第三金屬段314和第四金屬段316的組合電絕緣，從而 將ROW總線段與COLUMN總線段電絕緣。第二絕緣體段328還用作開 關(guān)晶體管212的柵極電介質(zhì)。
希望的是，將各個子像素結(jié)構(gòu)300的各個段310 — 328形成在透 明基片(未示出)上，該基片例如但不局限于，玻璃基片或典型地用 于形成液晶顯示器中的紅色、綠色和藍色像素區(qū)域的那種類型的濾色 片。各個子像素結(jié)構(gòu)300的各個段是在像陰影掩模沉積系統(tǒng)100那樣 的陰影掩模沉積系統(tǒng)中通過陰影掩模沉積工藝形成的。
LCD是包括收集在以間隔平行關(guān)系定位的兩個透明偏振薄板之 間的單元格內(nèi)的電控制的、光偏振液體(比如液晶材料215)的顯示
17裝置。各個單元格在各個偏振薄板上包括至少一個用于幫助向光偏振
液體內(nèi)部施加電位的電觸點。起作用的LCD像素200的形成可以是這 樣完成的將液晶材料215放在LCD像素200的各個子像素結(jié)構(gòu)300 頂部，并且隨后將一個IT0連續(xù)薄膜放在液晶材料215頂部，于是將 液晶材料夾在ITO連續(xù)薄膜(可以用作接地平面)和各個子像素結(jié)構(gòu) 300之間。ITO連續(xù)薄膜起到各個LCD元件214相對于相應(yīng)的第二 ITO 段324的相對電極的作用。ITO的連續(xù)薄膜在圖2的LCD像素中是用 與各個LCD元件214的第二電極217相關(guān)的附圖標(biāo)記217代表的。當(dāng) 在第二 ITO段324與ITO連續(xù)薄膜之間施加適當(dāng)?shù)碾娢粫r，介于其間 的液晶材料215得到激活。
參照圖4并且繼續(xù)參照圖1 — 3，與圖2中所示的300 ppi LCD 像素結(jié)構(gòu)200的電路簡圖相應(yīng)的300 ppi LCD像素結(jié)構(gòu)400的物理實 現(xiàn)包括子像素結(jié)構(gòu)300的2X2陣列，B卩，子像素結(jié)構(gòu)300aa、 300ab、 300ba和300bb。
將像素結(jié)構(gòu)400表示為處于基片112之上。在圖4中，基片112 包括網(wǎng)格，示出該網(wǎng)格僅僅是為了表明子像素結(jié)構(gòu)300的2X2陣列 的各段的總體幾何形狀、尺寸和相對位置。由此，不要將圖4中基片 112上的網(wǎng)格解釋為限定本發(fā)明。
在一種示范性實施方式中，像素結(jié)構(gòu)400的整體尺寸為84.66 X84. 66微米并且各個子像素結(jié)構(gòu)300的整體尺寸為42.33X42.33 微米。各個子像素結(jié)構(gòu)300的各段的幾何形狀、尺寸和相對位置并不 局限于圖4中以及后面圖5A—5I中所示的那樣，只要沿著X和Y兩 個方向從一個像素結(jié)構(gòu)400到下一個像素結(jié)構(gòu)的間距不超出84.66 微米即可。不過，前述像素結(jié)構(gòu)400和子像素結(jié)構(gòu)300的尺寸僅僅是 示范性的并且不應(yīng)解釋為限定本發(fā)明。
現(xiàn)在將參照圖5A-5I介紹形成LCD像素結(jié)構(gòu)400的一系列示范 性的、非限定性的沉積過程。
參照圖5A并且繼續(xù)參照所有之前的附圖， 一開始，在陰影掩模 沉積系統(tǒng)100中借助具有與第一金屬段相同的幾何形狀、尺寸和間距 的孔隙圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第一金屬段310aa、 310ab、 310ba禾卩310bb。
參照圖5B并且繼續(xù)參照所有之前的附圖，接著，在陰影掩模沉 積系統(tǒng)100中借助具有與第一 ITO段相同的幾何形狀、尺寸和間距的 孔隙圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第一 ITO段322aa、 322ab、 322ba和322bb。
參照圖5C并且繼續(xù)參照所有之前的附圖，接著，在陰影掩模沉 積系統(tǒng)100中借助具有與第一絕緣體段相同的幾何形狀、尺寸和間距 的孔隙圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第一絕緣體段 326aa、 326ab、 326ba禾卩326bb。
比較圖5B和5C，可以看出，第一絕緣體段326aa、 326ab、 326ba 和326bb被沉積在第一 ITO段322aa、 322ab、 322ba和322bb的頂部 上。更加具體地講，各個第一絕緣體段326完全覆蓋了相應(yīng)的第一 ITO段322的部分A和B。不過，各個第一 ITO段322的段C并沒有 被相應(yīng)的第一絕緣體段326覆蓋。
參照圖5D并且繼續(xù)參照所有之前的附圖，接著，在陰影掩模沉 積系統(tǒng)100中借助具有與第二 ITO段相同的幾何形狀、尺寸和間距的 孔隙圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第二 ITO段324aa、 324ab、 324ba和324bb。
比較圖5C和5D，可以看出，各個第二 IT0段324被沉積在相應(yīng) 的第一絕緣體段326的頂部上，從而各個第一絕緣體段326的一部分 從相應(yīng)的第二 IT0段324的下方并且圍繞著該相應(yīng)的第二 IT0段324 的外周伸出。
參照圖5E并且繼續(xù)參照所有之前的附圖，接著，在陰影掩模沉 積系統(tǒng)100中借助具有與半導(dǎo)體段相同的幾何形狀、尺寸和間距的孔 隙圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述半導(dǎo)體段320aa、 320ab、 320ba和320bb。更加具體地講，將各個半導(dǎo)體段320沉積在 之前沉積的第一金屬段310和對應(yīng)的第二 ITO段324的拐角D之間。
參照圖5F并且繼續(xù)參照所有之前的附圖，接著，在陰影掩模沉 積系統(tǒng)100中借助具有與第二和第三金屬段相同的幾何形狀、尺寸和 間距的孔隙圖案的陰影掩模來在基片112上一起沉積出所述第二金
19屬段312aa、 312ab、 312ba和312bb以及所述第三金屬段314aa、 314ab、 314ba和314bb。各個第二金屬段312是重疊著相應(yīng)的半導(dǎo)體 段320和相應(yīng)的第二 IT0段324沉積的。各個第三金屬段314是相鄰 著相應(yīng)的半導(dǎo)體段320和第二 IT0段324沉積的。
參照圖5G并且繼續(xù)參照所有之前的附圖，接著，在陰影掩模沉 積系統(tǒng)100中借助具有與第四金屬段相同的幾何形狀、尺寸和間距的 孔隙圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第四金屬段316aa、 316ab、 316ba和316bb。各個第四金屬段316是重疊著相應(yīng)的第三金 屬段314和相應(yīng)的半導(dǎo)體段320沉積的。
參照圖5H并且繼續(xù)參照所有之前的附圖，接著，在陰影掩模沉 積系統(tǒng)100中借助具有與第二絕緣體段相同的幾何形狀、尺寸和間距 的孔隙圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第二絕緣體段 328aa、 328ab、 328ba和328bb。各個第二絕緣體段328是這樣的沉 積的不覆蓋相應(yīng)的第四金屬段316的部分E，而連同對著第二金屬 段312的相應(yīng)半導(dǎo)體段320的大部分一起覆蓋相應(yīng)第四金屬段316 的部分F和G。
最后，參照圖51并且參照所有之前的附圖，在陰影掩模沉積系 統(tǒng)100中借助具有與第五金屬段相同的幾何形狀、尺寸和間距的孔隙 圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第五金屬段318aa、 318ab、 318ba和318bb。各個第五金屬段318是重疊著與相應(yīng)半導(dǎo)體 段320相鄰的相應(yīng)第一金屬段310的末端并且重疊著但不完全覆蓋相 應(yīng)第二絕緣體段328的部分H和I地被沉積的。
參照圖6并且繼續(xù)參照所有之前的附圖，形成LCD像素結(jié)構(gòu)400 的方法600包括步驟610，其中將陰影掩模沉積系統(tǒng)100配置為包括 九個串聯(lián)排列的有基片112從中穿過的真空沉積室110。各個真空沉 積室IIO包括唯一的陰影掩模122和唯一的沉積源118。不過，不要 將陰影掩模沉積系統(tǒng)IOO解釋為限定本發(fā)明，因為也可以利用包括一 個或多個真空沉積室、各個沉積室包括一個或多個陰影掩模和一個或
多個沉積源的陰影掩模沉積系統(tǒng)。
然后該方法前進到步驟612，其中將基片112平移到第一真空沉
20積室(比如沉積真空室110a)中，在該真空室中，借助陰影掩模(比 如陰影掩模122a)將多個第一金屬段310沉積到基片上，對于各個 第一金屬段310，該陰影掩模具有用于使來自相應(yīng)沉積源(比如沉積 源118a)的蒸發(fā)材料通過從而在基片112上形成第一金屬段310的 孔隙。
然后該方法前進到步驟614，其中使基片112平移到第二真空沉 積室(比如沉積真空室110b)中，在該真空室中，借助陰影掩模(比 如陰影掩模122b)將多個第一 ITO段322沉積到基片上，對于各個 第一IT0段322，該陰影掩模具有用于使來自相應(yīng)沉積源(比如沉積 源118b)的蒸發(fā)材料通過從而在基片112上形成第一 ITO段322的 孔隙。
然后該方法前進到步驟616，其中使基片112平移到第三真空沉 積室(比如沉積真空室110c)中，在該真空室中，借助陰影掩模(比 如陰影掩模122c)將多個第一絕緣體段326沉積到基片上，對于各 個第一絕緣體段326，該陰影掩模具有用于使來自相應(yīng)沉積源(比如 沉積源118c)的蒸發(fā)材料通過從而在基片112上形成第一絕緣體段 326的孔隙。
然后該方法前進到步驟618，其中使基片112平移到第四真空沉 積室(比如沉積真空室110d)中，在該真空室中，借助陰影掩模(比 如陰影掩模122d)將多個第二 ITO段324沉積到基片上，對于各個 第二IT0段324，該陰影掩模具有用于使來自相應(yīng)沉積源(比如沉積 源118d)的蒸發(fā)材料通過從而在基片112上形成第二 ITO段324的 孔隙。
然后該方法前進到步驟620，其中使基片112平移到第五真空沉 積室(比如沉積真空室110e)中，在該真空室中，借助陰影掩模(比 如陰影掩模122e)將多個半導(dǎo)體段320沉積到基片上，對于各個半 導(dǎo)體段320，該陰影掩模具有用于使來自相應(yīng)沉積源(比如沉積源 118e)的蒸發(fā)材料通過從而在基片112上形成半導(dǎo)體段320的孔隙。
然后該方法前進到步驟622，其中使基片112平移到第六真空沉 積室(比如沉積真空室110f)中，在該真空室中，借助陰影掩模(比如陰影掩模122f)將多個第二金屬段312和多個第三金屬段314同 時沉積到基片上，對于各個第二金屬段并且對于各個第三金屬段，該 陰影掩模具有用于使來自相應(yīng)沉積源(比如沉積源118f)的蒸發(fā)材 料通過從而在基片112上形成第二金屬段312和第三金屬段314的相 應(yīng)孔隙。
然后該方法前進到步驟624，其中使基片112平移到第七真空沉 積室(比如沉積真空室110g)中，在該真空室中，借助陰影掩模(比 如陰影掩模122g)將多個第四金屬段316沉積到基片上，對于各個 第四金屬段316，該陰影掩模具有用于使來自相應(yīng)沉積源(比如沉積 源118g)的蒸發(fā)材料通過從而在基片112上形成第四金屬段316的 孔隙。
然后該方法前進到步驟626,其中使基片112平移到第八真空沉 積室(比如沉積真空室110h)中，在該真空室中，借助陰影掩模(比 如陰影掩模122h)將多個第二絕緣體段328沉積到基片上，對于各 個第二絕緣體段328，該陰影掩模具有用于使來自相應(yīng)沉積源(比如 沉積源118h)的蒸發(fā)材料通過從而在基片112上形成第二絕緣體段 328的孔隙。
最后，該方法前進到步驟628，其中使基片112平移到第九真空 沉積室(比如沉積真空室110i)中，在該真空室中，借助陰影掩模 (比如陰影掩模122i)將多個第五金屬段沉積到基片上，對于各個 第五金屬段318，該陰影掩模具有用于使來自相應(yīng)沉積源(比如沉積 源118i)的蒸發(fā)材料通過從而在基片112上形成第五金屬段318的 孔隙。
在前面的介紹中，僅僅將第二金屬段312和第三金屬段314介 紹為是在同一沉積真空室110內(nèi)同時沉積的。不過，不要將此解釋為 限定本發(fā)明，因為可以在分別的沉積真空室110內(nèi)沉積出第二金屬段 312和第三金屬段314。而且，可以借助單獨一個陰影掩模在單獨一 次沉積事件中沉積出金屬段310、 312、 314、 316和/或318的任何邏 輯組合，只要這一陰影掩模具有足以定義幫助實現(xiàn)這樣的沉積所需的 (多個)孔隙的結(jié)構(gòu)剛度。例如，第一 IT0段322、第一絕緣體段326和第二 IT0段324可以是按照前面介紹的方式和順序沉積的?？梢栽?第一 IT0段322、第一絕緣體段326和第二 ITO段324之上或沉積第 一 IT0段322、第一絕緣體段326和第二 IT0段324之前沉積半導(dǎo)體 段320。接著，第一金屬沉積事件可以借助具有相應(yīng)孔隙圖案的適當(dāng) 陰影掩模來沉積與金屬段310、 312、 314和/或316相應(yīng)的金屬。此 后，可以按照前面介紹的方式沉積第二絕緣體段328和第五金屬段 318。這樣，僅用兩次金屬沉積事件就可以形成LCD像素結(jié)構(gòu)400， 只要各個金屬沉積事件所對應(yīng)的陰影掩模具有足以幫助實現(xiàn)高質(zhì)量 金屬沉積的結(jié)構(gòu)剛度。由此，前面介紹的沉積步驟的數(shù)量、各個沉積 步驟中沉積的材料的圖案和沉積步驟的順序不應(yīng)解釋為限定本發(fā)明。
參照圖7并且繼續(xù)參照所有之前的附圖，由陰影掩模沉積系統(tǒng) 100形成的示范性200 ppi LCD像素700包括子像素710的3X1排 列，即，子像素710aa、710ab和710ac。子像素710aa、710ab和710ac 可以分別代表例如RED、 GREEN和BLUE子像素。
子像素710aa、 710ab和710ac是經(jīng)由施加在ROW A上的如脈沖 信號234那樣的脈沖信號和經(jīng)由施加在COLUMN A、COLUMN B和COLUMN C上的如電壓電平230和232那樣的電壓電平來尋址的。各個子像素 710包括開關(guān)晶體管712,比如但不局限于，標(biāo)準(zhǔn)TFT;由夾在兩個 透明電極之間的如液晶材料215那樣的液晶材料形成的LCD元件714 以及用作電壓存儲元件的電容器716。在圖7中，子像素710aa包括 開關(guān)晶體管712aa、 LCD元件714aa和電容器716aa;子像素710ab 包括開關(guān)晶體管712ab、 LCD元件714ab和電容器716ab;并且子像 素710ac包括開關(guān)晶體管712ac、 LCD元件714ac和電容器716ac。
現(xiàn)在將參照子像素710aa介紹各個子像素710的電子元器件的 布置。開關(guān)晶體管712aa的控制或柵極端子(g)與ROWA電連接， 開關(guān)晶體管712aa的電源或源極端子(s)與COLU顧A電連接，并且 開關(guān)晶體管712aa的電源或漏極端子(d)與LCD元件714aa的第一 電極724aa并且與電容器716aa的第一電極724'aa電連接。LCD元 件714aa的第二電極717與參考電壓Gl相連。電容器716aa的第二 電極722aa與ROW B相連。子像素710aa、 710ab和710ac的電子元
23器件的布置是一樣的，只是它們與它們各自的COLUMN相連。
現(xiàn)在將參照子像素710aa介紹像素700的各個子像素710的操 作。為了激活LCD元件714aa，使施加到COLUMN A上的電壓從第一 電壓230改變?yōu)榈诙妷?32。在將第二電壓232施加給COL麗N A 期間，將脈沖信號234施加給ROW A并且將參考電壓Gl施加給ROW B。 脈沖信號234促使開關(guān)晶體管712aa導(dǎo)通，于是，在經(jīng)過了晶體管 712aa兩端的電壓降之后，經(jīng)由開關(guān)晶體管712aa的漏極端子(d) 將加在COLUMN A上的第二電壓232加到了 LCD元件714aa的第一電 極724aa上，從而激活了 LCD元件714aa。因為電容器716aa連接在 開關(guān)晶體管712aa的漏極端子(d)與ROWB之間，所以在將脈沖信 號234施加到R0W A上時，電容器716aa充電到加在COLU麗A上的 電壓(即，第二電壓232)減去開關(guān)晶體管712aa兩端的任何電壓降。 在ROW A上的脈沖信號234終止時，電容器716aa存儲著從 COLUMN A接收到的電壓。此后，電容器716aa將其存儲的電壓加到 LCD元件714aa的第一電極724aa上，由此使LCD元件714aa在ROWA 上沒有脈沖信號234的情況下保持啟用的、發(fā)光的狀態(tài)。相反，當(dāng)在 COLUMN A上存在第一電壓230 (例如，零伏)的情況下將脈沖信號 234施加到ROW A上時，LCD元件714aa停止工作。更加具體地講， 在將第一電壓230施加給COLUMN A的時候?qū)OW A施加脈沖信號234 會造成開關(guān)晶體管712aa導(dǎo)通，于是電容器716aa通過開關(guān)晶體管 712aa放電，從而停用LCD元件714aa。在脈沖信號234終止時，電 容器716aa充電到加在COLUMN A上的電壓(即，第一電壓230)加 上開關(guān)晶體管712aa兩端的任何電壓降，于是即使在R0WA上的脈沖 信號234終止并且開關(guān)晶體管712aa截止從而將LCD元件714aa和電 容器716aa與ROW A隔離之后，也使LCD元件714aa保持在它的不工 作狀態(tài)下。
按照類似的方式，LCD元件714ab能夠在將第二電壓232和第一 電壓230分別施加到COLUMN B上并且將參考電壓Gl施加到ROW B 上時，響應(yīng)于脈沖信號234在ROW A上的施加而開啟和關(guān)閉；并且 LCD元件714ac能夠在將第二電壓232和第一電壓230分別施加到COLUMN C上并且將參考電壓Gl施加到ROW B上時，響應(yīng)于脈沖信號 234在ROWA上的施加而開啟和關(guān)閉。在實踐中，在沒有脈沖信號234 正被施加到各個ROWA、 ROWB等上的情況下，使ROWA、 ROW B等每 一個都保持為參考電壓Gl。類似地，在沒有對各個C0LU麗A、 COLU麗 B、C0LU顧C等施加第二電壓232 (例如，IO伏)的情況下，使COLUMN A、 COLUMN B、 COLUMN C等每一個都保持為第一電壓230 (例如，零 伏)。
參照圖8并且繼續(xù)參照圖7，代表構(gòu)成像素700的各個子像素 710的物理結(jié)構(gòu)的子像素結(jié)構(gòu)800包括細長的第一金屬段810、細長 的第二金屬段812、細長的第三金屬段814、 L形的第四金屬段816、 L形的第五金屬段818、細長的半導(dǎo)體段820、細長的第一 ITO段822、 細長的第二 ITO段824、細長的第一絕緣體段826和L形的第二絕緣 體段828。
金屬段810、 812、 814、 816和818是由適于經(jīng)由陰影掩模沉積 工藝沉積的任何導(dǎo)電材料形成的，比如，但不局限于，鉬(Mo)、銅 (Cu)、鎳(Ni)、鉻(Cr)或鋁(Al)。半導(dǎo)體段820是由經(jīng)由陰 影掩模沉積工藝沉積的并且適于通過真空蒸鍍形成TFT的半導(dǎo)體材 料形成的，比如，但不局限于，硒化鎘(CdSe)、硫化鎘(CdS)或 碲(Te) 。 ITO段822和824是由ITO形成的。絕緣體段826和828 是由任何透明的、適于經(jīng)由陰影掩模沉積工藝沉積的不導(dǎo)電材料形成 的，比如，但不局限于，氧化鋁(A1203)或二氧化硅(Si02)。
半導(dǎo)體段820是開關(guān)晶體管712的載流層。第五金屬段818以 圖8中所示的方式重疊第一金屬段810的組合構(gòu)成了 ROW總線段并且 構(gòu)成了開關(guān)晶體管712的柵極端子(g)。第四金屬段816以圖8所 示的方式重疊第三金屬段814的組合構(gòu)成了 COLUMN總線段并且構(gòu)成 了開關(guān)晶體管712的源極端子(s)。第二金屬段812構(gòu)成了開關(guān)晶 體管712的漏極端子(d)并且構(gòu)成了與第二ITO段824的觸點，第 二 ITO段824起到了 LCD元件714的第一電極724和電容器716的第 一電極724' 二者的作用。第一 ITO段822起到了電容器716的與下 一個相繼的ROW總線連接的第二電極722的作用。第一絕緣體段826
25將第一 ITO段822與第二 ITO段824電絕緣，從而起到電容器716 的電介質(zhì)的作用。第二絕緣體段828將第一金屬段810和第五金屬段 818的組合與第三金屬段814和第四金屬段816的組合電絕緣，從而 將ROW總線段與COLUMN總線段電絕緣。第二絕緣體段828還用作開 關(guān)晶體管712的柵極電介質(zhì)。
希望的是，將各個子像素結(jié)構(gòu)800的各個段810 — 828形成在透 明基片(未示出)上，該基片例如但不局限于，玻璃基片或典型地用 于形成液晶顯示器中的RED、GREEN和BLUE像素區(qū)域的那種類型的濾 色片。各個子像素結(jié)構(gòu)800的各個段是在如陰影掩模沉積系統(tǒng)100 那樣的陰影掩模沉積系統(tǒng)中通過陰影掩模沉積工藝形成的。
起作用的LCD像素700的形成可以是這樣完成的將液晶材料 715放在LCD像素700的各個子像素結(jié)構(gòu)800頂部，并且隨后將一個 ITO連續(xù)薄膜放在液晶材料715頂部，于是將液晶材料夾在ITO連續(xù) 薄膜(可以用作接地平面)和各個子像素結(jié)構(gòu)800之間。ITO連續(xù)薄 膜起到LCD元件714相對于相應(yīng)的第二IT0段824的相對電極的作用。 ITO的連續(xù)薄膜在圖7中是用與各個LCD元件714的第二電極相關(guān)的 附圖標(biāo)記717代表的。當(dāng)在第二 IT0段824與ITO連續(xù)薄膜之間施加 適當(dāng)?shù)碾娢粫r，介于其間的液晶材料715得到激活。
參照圖9并且繼續(xù)參照圖7和8，與圖7中所示的200 ppi LCD 像素結(jié)構(gòu)700的電路簡圖相應(yīng)的200 ppi LCD像素結(jié)構(gòu)900的物理實 現(xiàn)包括子像素結(jié)構(gòu)800的3X1陣列，艮卩，子像素結(jié)構(gòu)800aa、 800ab 和800ac。
將像素結(jié)構(gòu)900表示為處于基片112之上。在圖9中，基片112 包括網(wǎng)格，示出該網(wǎng)格僅僅是為了表明子像素結(jié)構(gòu)800的3X1陣列 的各段的總體幾何形狀、尺寸和相對位置。由此，不要將圖9中基片 112上的網(wǎng)格解釋為限定本發(fā)明。
在一種示范性實施方式中，像素結(jié)構(gòu)900的整體尺寸為127X 127微米并且各個子像素結(jié)構(gòu)800的整體尺寸為127X42. 33微米。 各個子像素結(jié)構(gòu)800的各段的幾何形狀、尺寸和相對位置并不局限于 圖9中以及后面圖10A-10I中所示的那樣，只要從一個像素結(jié)構(gòu)900到下一個像素結(jié)構(gòu)的間距在Y方向上不超過127微米并且在X方向上 不超過42. 33微米即可。不過，像素結(jié)構(gòu)900和子像素結(jié)構(gòu)800的前 述尺寸僅僅是示范性的并且不應(yīng)解釋為限定本發(fā)明。
現(xiàn)在將參照圖10A— 101介紹形成LCD像素結(jié)構(gòu)900的一系列示 范性的、非限定性的沉積過程。
參照圖IOA并且繼續(xù)參照圖7 — 9， 一開始，在陰影掩模沉積系 統(tǒng)100中借助具有與第一金屬段相同的幾何形狀、尺寸和間距的孔隙 圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第一金屬段810aa、810ab 和810ac。
參照圖IOB并且繼續(xù)參照圖7—10A，接著，在陰影掩模沉積系 統(tǒng)100中借助具有與第一 ITO段相同的幾何形狀、尺寸和間距的孔隙 圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第一 IT0段822aa、822ab 和822ac。
參照圖IOC并且繼續(xù)參照圖7—10B，接著，在陰影掩模沉積系 統(tǒng)100中借助具有與第一絕緣體段相同的幾何形狀、尺寸和間距的孔 隙圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第一絕緣體段826aa、 826ab和826ac。
比較圖10B和10C，可以看出，第一絕緣體段826aa、 826ab和 826ac被沉積在第一 ITO段822aa、 822ab和822ac的頂部上的。更 加具體地講，各個第一絕緣體段826完全覆蓋了相應(yīng)第一 IT0段822 的部分A和B。不過，各個第一 ITO段822的段C并沒有被相應(yīng)的第 一絕緣體段826覆蓋。
參照圖IOD并且繼續(xù)參照圖7—10C，接著，在陰影掩模沉積系 統(tǒng)100中借助具有與第二 ITO段相同的幾何形狀、尺寸和間距的孔隙 圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第二 IT0段824aa、824ab 和824ac。
比較圖IOC和IOD，可以看出，各個第二 ITO段824被完全沉積 在相應(yīng)的第一絕緣體段826的頂部上，從而各個第一絕緣體段826 的一部分從相應(yīng)的第二 ITO段824的下方并且圍繞著該相應(yīng)的第二 ITO段824的外周伸出。
27參照圖IOE并且繼續(xù)參照圖7—10D，接著，在陰影掩模沉積系 統(tǒng)100中借助具有與半導(dǎo)體段相同的幾何形狀、尺寸和間距的孔隙圖 案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述半導(dǎo)體段820aa、 820ab和 820ac。更加具體地講，將各個半導(dǎo)體段820沉積在之前沉積的第一 金屬段810和對應(yīng)的第二 ITO段824的拐角D之間。
參照圖IOF并且繼續(xù)參照圖7—10E，接著，在陰影掩模沉積系 統(tǒng)100中借助具有與第二和第三金屬段相同的幾何形狀、尺寸和間距 的孔隙圖案的陰影掩模來在基片112上一起沉積出所述第二金屬段 812aa、 812ab和812ac以及所述第三金屬段814aa、 814ab和814ac。 各個第二金屬段812是重疊著相應(yīng)的半導(dǎo)體段820和相應(yīng)的第二 ITO 段824沉積的。各個第三金屬段814是相鄰著相應(yīng)的半導(dǎo)體段820 和第二 ITO段824沉積的。
參照圖IOG并且繼續(xù)參照圖8—IOF，接著，在陰影掩模沉積系 統(tǒng)100中借助具有與第四金屬段相同的幾何形狀、尺寸和間距的孔隙 圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第四金屬段816aa、816ab 和816ac。各個第四金屬段816是重疊著相應(yīng)的第三金屬段814和相 應(yīng)的半導(dǎo)體段820沉積的。
參照圖IOH并且繼續(xù)參照圖7—10G，接著，在陰影掩模沉積系 統(tǒng)100中借助具有與第二絕緣體段相同的幾何形狀、尺寸和間距的孔 隙圖案的陰影掩模來在基片112上沉積出所述第二絕緣體段828aa、 828ab和828ac。各個第二絕緣體段828是這樣的沉積的不覆蓋相 應(yīng)的第四金屬段816的部分E,而連同對著第二金屬段812的相應(yīng)半 導(dǎo)體段820的大部分一起覆蓋相應(yīng)第四金屬段816的部分F和G。
最后，參照圖101并且參照圖7—10H,在陰影掩模沉積系統(tǒng)100 中借助具有與第五金屬段相同的幾何形狀、尺寸和間距的孔隙圖案的
陰影掩模來在基片112上沉積出所述第五金屬段818aa、 818ab和 818ac。各個第五金屬段818是重疊著與相應(yīng)半導(dǎo)體段820相鄰的相 應(yīng)第一金屬段810的末端并且重疊著但不完全覆蓋相應(yīng)第二絕緣體 段828的部分H和I地沉積的。
除了用LCD像素結(jié)構(gòu)900的子像素結(jié)構(gòu)800的各段替換LCD像素結(jié)構(gòu)400的子像素結(jié)構(gòu)300的各段之外，通過使用陰影掩模沉積工 藝形成用戶定義的像素結(jié)構(gòu)布置的方法與圖6的方法600中介紹方法 是一樣的。
出于前面結(jié)合方法600討論的原因，前面結(jié)合LCD像素結(jié)構(gòu)900 的子像素結(jié)構(gòu)800介紹的沉積步驟的數(shù)量、在各個沉積步驟中沉積的 材料的圖案和沉積步驟的順序不應(yīng)解釋為限定本發(fā)明。
已經(jīng)參照優(yōu)選實施方式介紹了本發(fā)明。對于閱讀和理解了前述 詳細介紹的人們來說，各種不同的修改和改變是顯而易見的。例如， 將脈沖信號234和第二電壓232圖解說明為正電壓。不過，不應(yīng)將此 解釋為限定本發(fā)明，因為取決于相應(yīng)的晶體管是PNP還是NPN晶體管， 第二電壓232可以是正電壓或負(fù)電壓并且脈沖信號234可以是正電壓 或負(fù)電壓。我們的打算是，將本發(fā)明解釋為包括所有這些修改和改變， 只要它們落在所附權(quán)利要求或它們的等價內(nèi)容的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種LCD像素，其由LCD子像素的陣列構(gòu)成，所述各個子像素包括電容器，其由一對通過第一絕緣體彼此電絕緣的第一導(dǎo)體的疊層形成；晶體管，其由一對間隔開的第二導(dǎo)體、在所述一對第二導(dǎo)體之間延伸而與它們接觸的半導(dǎo)體材料、處于所述半導(dǎo)體材料頂部的第二絕緣體和處于所述第二絕緣體頂部的第三導(dǎo)體來構(gòu)成，其中所述第二導(dǎo)體之一與所述第一導(dǎo)體之一相接觸；液晶材料，其處于所述一個第一導(dǎo)體頂部；和第四導(dǎo)體，其處于所述液晶材料頂部。
2. 按照權(quán)利要求1所述的LCD像素，此外還包括由絕緣體形成 的基片，其中(i)所述第一導(dǎo)體中的另一個、(ii)所述第二導(dǎo)體 和(iii)所述半導(dǎo)體材料中的每一個的至少一部分被設(shè)置在所述基 片上。
3. 按照權(quán)利要求1所述的LCD像素，其中 各個絕緣體是由透明的、不導(dǎo)電的材料形成的；并且 各個第一導(dǎo)體是由透明的、導(dǎo)電的材料形成的。
4. 按照權(quán)利要求3所述的LCD像素，其中 各個絕緣體是由氧化鋁(A1203)或二氧化硅(Si02)形成的；各個第一導(dǎo)體是由氧化銦錫(no)形成的；并且各個導(dǎo)體，除了各個第一導(dǎo)體之外，是由銅(Cu)、鎳(Ni)、 鉻(Cr)或鋁(Al)形成的。
5. 按照權(quán)利要求1所述的LCD像素，此外還包括一對間隔開的 第一導(dǎo)電總線，其中所述第三導(dǎo)體與所述一對第一總線之一連接，并且所述另一個第一導(dǎo)體與所述一對第一總線中的另一個連接。
6. 按照權(quán)利要求5所述的1XD像素，此外還包括第二導(dǎo)電總線， 其與所述一對第一總線垂直設(shè)置并且通過所述第二絕緣體與之電絕 緣，其中所述另一個第二導(dǎo)體與所述第二導(dǎo)電總線連接。
7. —種形成LCD像素的方法，包括步驟(a) 形成由第一導(dǎo)體的沉積、第一絕緣體在所述第一導(dǎo)體上的 沉積和第二導(dǎo)體在所述第一絕緣體上的沉積構(gòu)成的電容器；(b) 與所述電容器以間隔開的關(guān)系沉積半導(dǎo)體材料；(c) 以形成所述第二導(dǎo)體與所述半導(dǎo)體材料的第一部分之間的 連接和形成第一總線與所述半導(dǎo)體材料的第二部分相連但不與所述 半導(dǎo)體材料的所述第一部分相連的至少一部分的方式沉積第三導(dǎo)體；(d) 在所述半導(dǎo)體材料上和所述第一總線上沉積第二絕緣體；和(e) 在所述第二絕緣體上沉積第四導(dǎo)體，所沉積的第四導(dǎo)體形 成第二總線的至少一部分。
8. 按照權(quán)利要求7所述的方法，此外還包括步驟(f) 在所述第二導(dǎo)體上沉積液晶材料；和(g) 在所述液晶材料上沉積第五導(dǎo)體。
9. 按照權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第三導(dǎo)體由第一金屬段和第二金屬段構(gòu)成，所述第一金屬 段連接了所述半導(dǎo)體材料的所述第一部分與所述第二導(dǎo)體，所述第二 金屬段定義了與所述半導(dǎo)體材料的第二部分相連的第一總線的至少 一部分；并且所述第四導(dǎo)體由第三金屬段構(gòu)成。
10. 按照權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一總線此外還由與所述第二金屬段相接觸的第四金屬段構(gòu)成；并且所述第二總線此外還由與所述第三金屬段相接觸的第五金屬段構(gòu)成。
11.按照權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一和第二導(dǎo)體各自是由第一導(dǎo)電材料形成的；所述第一和第二絕緣體各自是由相同的絕緣體材料形成的；并且所述第三和第四導(dǎo)體各自是由第二導(dǎo)電材料形成的。
12.按照權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述第一導(dǎo)電材料是氧化銦錫(IT0);所述絕緣體材料是氧化鋁(A1203)或二氧化硅(Si02);并且所述第二導(dǎo)電材料是銅(Cu)、鎳(Ni)、鉻(Cr)或鋁(Al)。
13. —種LCD像素，包括形成在絕緣基片上的電容器，該電容器包括所述基片上的第一導(dǎo)電段、所述第一導(dǎo)電段上的第一絕緣體段和所述第一絕緣體段上的第二導(dǎo)電段；形成在所述基片上的晶體管，該晶體管包括所述基片上的半導(dǎo)體材料段、將所述半導(dǎo)體材料段的第一部分與所述第二導(dǎo)電段連接起來的第三導(dǎo)電段、與所述半導(dǎo)體材料段的第二部分相連的第四導(dǎo)電段、所述半導(dǎo)體材料段上的第二絕緣體段和所述第二絕緣體段上的第五導(dǎo)電段；在所述第二導(dǎo)電段上的液晶材料；和在所述液晶材料上的第六導(dǎo)電段。
14.按照權(quán)利要求13所述的LCD像素，此外還包括:與所述第四導(dǎo)電段連接的第一總線；和4與所述第五導(dǎo)電段連接的第二總線，其中所述第一和第二總線是彼此電絕緣的。
15. 按照權(quán)利要求14所述的LCD像素，其中，所述第一和第二總線是通過所述第二絕緣體段彼此電絕緣的。
16. 按照權(quán)利要求14所述的LCD像素，此外還包括與所述第一導(dǎo)電段連接的第三總線，其中所述第三總線與所述第二總線平行并且所述第三總線與所述第一總線電絕緣。
17. —種LCD像素，包括與第一總線連接的第一導(dǎo)電段；在所述第一導(dǎo)電段上的第一絕緣體段；在所述第一絕緣體段上的第二導(dǎo)電段；在所述第二導(dǎo)電段上的液晶材料；在所述液晶材料上的第三導(dǎo)電段；和薄膜晶體管，其具有分別與第二總線、第三總線和所述第二導(dǎo)電段連接的控制端子、第一電源端子和第二電源端子，其中所述第一、第二和第三總線是彼此電絕緣的。
18. 按照權(quán)利要求17所述的LCD像素，其中，在所述第一總線上存在第一參考電壓、在所述第三導(dǎo)電段上存在第二參考電壓和在所述第三總線上存在施加的電壓的情況下，響應(yīng)于信號在所述第二總線上的施加，操作所述薄膜晶體管從而來(i)由在所述第三總線上所施加的電壓對由所述第一導(dǎo)電段、所述第一絕緣體段和所述第二導(dǎo)電段的組合構(gòu)成的電容器充電和(ii)由在所述第三總線上所施加的電壓激活所述液晶材料。
19. 按照權(quán)利要求18所述的LCD像素，其中，至少存在下列之所述第一參考電壓是地參考電位；所述第二參考電壓是地參考電位；所施加的電壓相對于地參考電位是正電壓或負(fù)電壓；和信號相對于地參考電位是正電壓脈沖或負(fù)電壓脈沖。
全文摘要
一種LCD像素包括與第一總線連接的第一導(dǎo)電段；所述第一導(dǎo)電段上的第一絕緣體段；所述第一絕緣體段上的第二導(dǎo)電段；所述第二導(dǎo)電段上的液晶材料；所述液晶材料上的第三導(dǎo)電段；和具有分別與第二總線、第三總線和所述第二導(dǎo)電段連接的控制端子、第一電源端子和第二電源端子的薄膜晶體管。當(dāng)在所述第一總線上和所述第三導(dǎo)電段上存在參考電壓并且對所述第三總線施加電壓的時候，響應(yīng)于適當(dāng)信號在所述第二總線上的施加，操作所述薄膜晶體管來對由所述第一導(dǎo)電段、所述第一絕緣體段和所述第二導(dǎo)電段構(gòu)成的電容器充電和激活所述液晶材料。
文檔編號G02F1/1343GK101490608SQ200680002020
公開日2009年7月22日 申請日期2006年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月10日
發(fā)明者托馬斯·P·布羅迪 申請人:阿德文泰克全球有限公司