專利名稱：像素結構及其修補方法
技術領域：
本發明涉及一種像素結構及其修補方法，且特別涉及像素結構中的儲存電容器以及儲存電容器的修補方法。
背景技術：
具有高畫質、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性的薄膜晶體管液晶顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)已逐漸成為顯示器的主流。一般的薄膜晶體管液晶顯示器主要是由薄膜晶體管陣列基板、對向基板以及夾于前述兩基板之間的液晶層所構成。其中，薄膜晶體管陣列基板主要包括基板、陣列排列于基板上的像素結構、掃描配線(Scan line)與數據配線(Date line)。前述的像素結構主要是由薄膜晶體管、像素電極(Pixel Electrode)、儲存電容器(Cst)所構成，其中，薄膜晶體管例如采用非晶硅薄膜晶體管(a-Si TFT)或多晶硅薄膜晶體管(poly-Si TFT)。一般而言，掃描配線與數據配線可將信號傳輸至對應的像素結構中，以達到顯示的目的。此外，像素結構可通過其儲存電容器的輔助，而維持正常的顯示。
圖1A為公知薄膜晶體管陣列基板的局部示意圖，而圖1B為圖1A中對應于B-B剖面線的剖面示意圖。請同時參照圖1A與圖1B，公知的薄膜晶體管陣列基板上具有多個陣列排列的像素結構10、掃描配線14以及數據配線15。其中，像素結構10主要包括薄膜晶體管110、儲存電容120、像素電極130。此外，薄膜晶體管110電連接于像素電極130，而儲存電容120將在稍后詳述。如圖1A所示，掃描配線14與數據配線15可將適當電壓傳輸至對應的像素結構10。具體而言，像素結構10中的薄膜晶體管110主要包括柵極112、通道層114、源極116與漏極118，在圖1A中，薄膜晶體管110屬于頂柵極(Top Gate)的結構，且薄膜晶體管110的漏極118與像素電極130以及多晶硅電極122電連接。
請繼續參照圖1B，在本實施例中，儲存電容120設置于像素電極130的下方，且儲存電容120是由多晶硅電極122與金屬層124所構成。此外，多晶硅電極122對應設置于金屬層124的下方，且介電層126設置于多晶硅電極122與金屬層124之間。
圖2為公知儲存電容因微粒而導致電容泄漏的剖面示意圖。請參照圖2，值得注意的是，在制造過程中，由于微粒P掉落于儲存電容120內的介電層126或是其他因素導致介電層126破洞時，儲存電容120將會發生電容泄漏(1eakage)的現象。換言之，電容泄漏的情況將會使像素結構10無法有效地被充電(薄膜晶體管110開啟時)，且會發生異常漏電的現象(薄膜晶體管110關閉時)，進而造成液晶顯示器的顯示質量不佳。
發明內容
本發明的目的是提供一種像素結構，其具有易于修補的儲存電容器。
本發明的另一目的是提供一種像素結構的修補方法，其可有效維持修補后的像素結構的顯示特性。
為達上述之目的，本發明提出一種像素結構包括開關元件、像素電極與第一電容電極。其中，像素電極與開關元件電連接，第一電容電極與像素電極電絕緣，第一電容電極位于像素電極下方，且第一電容電極具有至少一個開口。
在本發明之一實施例中，其中開關元件例如是薄膜晶體管，而薄膜晶體管包括柵極、通道層、源極以及漏極，且像素電極與漏極電連接。
在本發明之一實施例中，薄膜晶體管例如是非晶硅薄膜晶體管。當薄膜晶體管為非晶硅薄膜晶體管時，像素電極的材質例如包括銦錫氧化物，第一電容電極的材質例如包括金屬。此外，本實施例的像素結構可進一步包括設置于像素電極與第一電容電極之間的介電層。
在本發明之一實施例中，介電層例如包括柵絕緣層及保護層。其中，柵絕緣層設置于第一電容電極上方，而保護層設置于柵絕緣層與像素電極之間。
本發明的像素結構可進一步包括位于第一電容電極下方的第二電容電極，此第二電容電極與第一電容電極電絕緣，且第二電容電極與像素電極電連接。
在本發明之一實施例中，開關元件例如是低溫多晶硅薄膜晶體管。當開關元件為低溫多晶硅薄膜晶體管時，像素電極的材質例如包括銦錫氧化物，而第一電容電極的材質例如包括金屬，且第二電容電極的材質例如包括多晶硅。此外，本實施例的像素結構可進一步包括柵絕緣層及保護層，其中柵絕緣層設置于第一電容電極與第二電容電極之間，而保護層設置于第一電容電極與像素電極之間。
本發明還提出一種修補方法，適于對上述像素結構進行修補，當第一電容電極與像素電極之間因缺陷而發生電容泄漏時，其修補方法例如包括移除受到缺陷影響的部分第一電容電極，以避免第一電容電極與像素電極之間因缺陷而發生電容泄漏。其中，第一電容電極的移除方法包括激光切割(laser cutting)。
本發明還提出一種修補方法，適于對上述像素結構進行修補，當第一電容電極與第二電容電極之間因缺陷而發生電容泄漏時，此修補方法包括移除受到缺陷影響的部分第一電容電極及/或部分該第二電容電極，以避免第一電容電極與第二電容電極之間因缺陷而發生電容泄漏。其中，第一電容電極及/或部分該第二電容電極的移除方法包括激光切割。
由于本發明的像素結構中的儲存電容器采用電容電極，因此當儲存電容器具有缺陷時，僅需移除受到缺陷影響的少部分電容電極，故本發明可避免儲存電容器完全失效。
為讓本發明之上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
圖1A為公知薄膜晶體管陣列基板的局部示意圖。
圖1B為圖1A中對應于B-B剖面線的剖面示意圖。
圖2為公知薄膜晶體管陣列基板的儲存電容器因微粒而導致電容泄漏的剖面示意圖。
圖3為本發明第一實施例的像素結構示意圖。
圖4為圖3中對應于A-A剖面線的剖面示意圖。
圖5為本發明第一實施例的瑕疵儲存電容器示意圖。
圖6為圖5中對應于B-B剖面線的剖面示意圖。
圖7為本發明第一實施例的瑕疵儲存電容器經修補程序后的示意圖。
圖8為本發明第二實施例的像素結構示意圖。
圖9為圖8中對應于C-C剖面線的剖面示意圖。
圖10A與圖10B為本發明第二實施例的瑕疵儲存電容器示意圖。
圖11為圖10A與圖10B中對應于D-D剖面線的剖面示意圖。
主要元件標記說明10、20、30像素結構110薄膜晶體管120儲存電容器122多晶硅電極124金屬層
126介電層130像素電極210、310開關元件212、312柵極214、314通道層216、316源極218、318漏極220、320儲存電容器222電容電極225介電層226、326柵絕緣層227、327保護層230、330像素電極14、24掃描配線15、25數據配線26共用配線280、380接觸窗322第一電容電極324第二電容電極P微粒L1、L2、L3、L4、L5、L6切割線具體實施方式
第一實施例圖3為本發明第一實施例的像素結構示意圖，圖4為圖3中對應于A-A剖面線的剖面示意圖。請同時參照圖3及圖4，本實施例的像素結構20包括開關元件210、電容電極222以及像素電極230。其中，像素電極230與開關元件210電連接，而電容電極222與像素電極230電絕緣，且電容電極222位于像素電極230下方。此外，電容電極222具有至少一個開口222a，圖3與圖4中雖表示出3個開口222a，但本發明并不限定開口222a的數量、尺寸與分布位置。
在本實施例中，開關元件210例如是非晶硅薄膜晶體管，且開關元件210主要包括柵極212、位于柵極212上方的通道層214，以及位于通道層214兩側的源極216與漏極218。其中，柵極212與掃描配線24電連接，而源極216與數據配線25電連接，且漏極218通過接觸窗280與像素電極230電連接。
如圖4所示，本實施例的像素結構20可進一步包括介電層225，而介電層225例如設置于像素電極230與電容電極222之間，且介電層225例如由柵絕緣層226及保護層227所構成。具體而言，柵絕緣層226部分設置于電容電極222上方，且覆蓋開口222a，而保護層227則設置于柵絕緣層226與像素電極230之間。此外，柵絕緣層226及保護層227的材質例如是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅，或是其他介電材料。
在本實施例中，電容電極222例如是與共用配線26電連接。在實際制造上，電容電極222與共用配線26例如為相同材質的金屬薄膜，并通過同一道光刻掩膜工藝制造。
請繼續參照圖3及圖4，本實施例的像素電極230位于電容電極222上方，且像素電極230與電容電極222之間的柵絕緣層226與保護層227可以使得像素電極230與電容電極222彼此電絕緣。如此一來，像素電極230、電容電極222以及兩者之間的柵絕緣層226與保護層227便構成儲存電容器220。當掃描信號輸入至掃描配線24時，開關元件210會被開啟，此時，圖像數據便可通過數據配線25寫至像素電極230上。值得注意的是，當開關元件210被關閉時，像素結構20中的儲存電容器220可有效地維持像素電極230的電壓，以避免像素電極230的變壓衰減而影響到顯示質量。
圖5為本實施例的瑕疵儲存電容器示意圖，圖6為圖5中對應于B-B剖面線的剖面示意圖。請同時參照圖5及圖6，在像素結構20的制造過程中，很有可能發生因為微粒P掉落于柵絕緣層226與保護層227上或是柵絕緣層226與保護層227中出現破洞，而導致電容電極222與像素電極230之間發生電容泄漏的問題。當儲存電容器220因微粒P或破洞的影響而成為瑕疵電容器時，本實施例可沿著切割線L1及L2移除電容電極222的部分區域A，以使得此受到缺陷(微粒P或破洞)影響的部分區域A與電容電極222的其他部分分離，進而避免電容電極222與像素電極230之間因缺陷(微粒P或破洞)而發生電容泄漏。值得注意的是，前述移除電容電極222的操作例如是通過激光切割工藝(1aser cutting process)來進行。在適當地控制激光能量與聚焦深度的情況下，本實施例可精準地將部分電容電極222移除。
圖7為本實施例的瑕疵儲存電容器經修補程序后的示意圖。請參照圖7，在經過上述的修補程序后，僅有很少部分的電容耦合面積(區域A)被舍棄，且經過修補后的儲存電容器220仍可保有相當高比率的儲存電容值(capacitance)。與公知技術相比，本實施例的儲存電容器220不易完全失效且修復率很高，因此有助于產品合格率的提高。
第二實施例圖8為本發明第二實施例的像素結構示意圖，圖9為圖8中對應于C-C剖面線的剖面示意圖。請同時參照圖8與圖9，本實施例的像素結構30包括開關元件310、第一電容電極322、第二電容電極324以及像素電極330。其中，像素電極330與開關元件310及第二電容電極324電連接，且第一電容電極322位于像素電極330下方，而第二電容電極324位于第一電容電極322下方，且第一電容電極322與第二電容電極324電絕緣。值得注意的是，第一電容電極322具有至少一個第一開口322a，而第二電容電極324具有至少一個第二開口324a，且第一開口322a位于第二開口324a上方。圖8與圖9中雖表示出3個第一開口322a以及3個第二開口324a，但本發明并不限定第一開口322a與第二開口324a的數量、尺寸與分布位置。
本實施例的開關元件310例如是低溫多晶硅薄膜晶體管，且其例如是頂柵極形態的低溫多晶硅薄膜晶體管。開關元件310主要包括柵極312、位于柵極312下方的通道層314，以及位于通道層314兩側的源極316與漏極318，其中，柵極312與掃描配線24電連接，源極316與數據配線25電連接，漏極318通過接觸窗380與像素電極330電連接。
本實施例的儲存電容器320由第一電容電極322與第二電容電極324所構成，其中第二電容電極324設置于第一電容電極322下方。具體而言，第一電容電極322與共用配線26電連接，第一電容電極322與共用配線26例如皆為相同材質的金屬薄膜。此外，在低溫多晶硅薄膜晶體管的工藝中，第二電容電極324通過部分的低溫多晶硅薄膜所形成，因此開關元件310的漏極318與第二電容電極324是彼此相連接的低溫多晶硅薄膜，且漏極318通過接觸窗380與像素電極330電連接，因此第二電容電極324與像素電極330電連接。第一電容電極322與第二電容電極324之間例如可進一步包括柵絕緣層326，其中柵極絕緣層326部分設置于第一電容電極322的上方，且覆蓋第一開口322a，因此第一電容電極322與第二電容電極324電絕緣。另外，第一電容電極322與像素電極330之間例如可進一步包括保護層327。此外，柵絕緣層326與保護層327的材質例如是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅，或是其他介電材料。
圖10A與圖10B為本實施例的瑕疵儲存電容器示意圖，圖11為圖10A與圖10B中對應于D-D剖面線的剖面示意圖。請同時參照圖10A、圖10B及圖11，在像素結構30制造過程中，很有可能發生因為微粒P掉落于柵絕緣層326上或是柵絕緣層326中出現破洞，而導致第一電容電極322與第二電容電極324之間發生電容泄漏的問題。進而導致儲存電容器320成為瑕疵電容器。此時，我們可沿著切割線L3及L4移除第一電容電極322的部分區域B(于圖10A中示出)，以使得此受到缺陷(微粒P或破洞)影響的區域B與第一電容電極322的其他部分分離，進而避免第一電容電極322與第一電容電極324之間因缺陷(微粒P或破洞)而發生電容泄漏。值得注意的是，我們亦可選擇沿著切割線L5及L6移除第二電容電極324的部分區域C(于圖10B中示出)，以使得此受到缺陷(微粒P或破洞)影響的區域C與第二電容電極324的其他部分分離，進而避免第一電容電極322與第一電容電極324之間因缺陷而發生電容泄漏。當然，本發明也可同時沿著切割線L3、L4、L5、L6進行切除，以使區域B與區域C與第一電容電極322與第二電容電極324的其他部分分離。
前述移除第一電容電極322及/或第二電容電極324的操作例如通過激光切割工藝(laser cutting process)來進行。在適當地控制激光能量與聚焦深度的情況下，本實施例可精準地將部分第一電容電極322及/或部分第二電容電極324移除。
綜上所述，本發明的像素結構及其修補方法至少具有下列優點1.在本發明的像素結構中，由于儲存電容器具有電容電極，因此當儲存電容器因微粒或破孔而產生缺陷時，僅需移除受到缺陷影響的部分電容電極，即可修復儲存電容器，進而避免儲存電容器完全失效。
2.本發明的修補方法可有效地維持像素結構中儲存電容的功效，進而提高像素結構的制造合格率。
雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然其并非用以限定本發明，任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與改進，因此本發明的保護范圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種像素結構，其特征是包括開關元件；像素電極，與該開關元件電連接；以及第一電容電極，與該像素電極電絕緣，其中該第一電容電極位于該像素電極下方，且該第一電容電極具有至少一個第一開口。
2.根據權利要求1所述的像素結構，其特征是該開關元件包括薄膜晶體管，該薄膜晶體管具有柵極、通道層、源極以及漏極，且該像素電極與該漏極電連接。
3.根據權利要求2所述的像素結構，其特征是該薄膜晶體管為非晶硅薄膜晶體管或多晶硅薄膜晶體管。
4.根據權利要求1所述的像素結構，其特征是該像素電極的材質包括銦錫氧化物，該第一電容電極的材質包括金屬。
5.根據權利要求1所述的像素結構，其特征是還包括介電層，設置于該像素電極與該第一電容電極之間。
6.根據權利要求1所述的像素結構，其特征是該像素電極與該第一電容電極形成儲存電容。
7.根據權利要求5所述的像素結構，其特征是該介電層包括柵絕緣層，部分設置于該第一電容電極上方，且覆蓋該第一開口；以及保護層，設置于該柵絕緣層與該像素電極之間。
8.根據權利要求1所述的像素結構，其特征是還包括第二電容電極，位于該第一電容電極下方，其中該第二電容電極與該第一電容電極電絕緣，而該第二電容電極具有至少一個第二開口，且該第二電容電極與該像素電極電連接。
9.根據權利要求8所述的像素結構，其特征是該第一電容電極與該第二電容電極形成儲存電容。
10.根據權利要求8所述的像素結構，其特征是該第一電容電極的材質包括金屬，且該第二電容電極的材質包括多晶硅。
11.根據權利要求8所述的像素結構，其特征是還包括柵絕緣層，設置于該第一電容電極與該第二電容電極之間，且覆蓋該第一開口；以及保護層，設置于該第一電容電極與該像素電極之間。
12.一種修補方法，適于對像素結構進行修補，其特征是該像素結構包括開關元件、像素電極以及第一電容電極，其中該像素電極與該開關元件電連接，而該第一電容電極與該像素電極電絕緣，該第一電容電極具有至少一個第一開口，且該第一電容電極位于該像素電極下方，當該第一電容電極與該像素電極之間因缺陷而發生電容泄漏時，該修補方法包括移除受到該缺陷影響的部分該第一電容電極，以避免該第一電容電極與該像素電極之間因該缺陷而發生電容泄漏。
13.根據權利要求12所述的修補方法，其特征是該第一電容電極的移除方法包括激光切割。
14.一種修補方法，適于對像素結構進行修補，其特征是該像素結構包括開關元件、像素電極、第一電容電極以及第二電容電極，其中該像素電極與該開關元件電連接，而該第一電容電極與該像素電極電絕緣，該第一電容電極具有至少一個第一開口，且該第一電容電極位于該像素電極下方，其中該第二電容電極具有至少一個第二開口，且位于該第一電容電極的下方，并與該第一電容電極電絕緣，且該第二電容電極與該像素電極電連接，當該第一電容電極與該第二電容電極之間因缺陷而發生電容泄漏時，該修補方法包括移除受到該缺陷影響的部分該第一電容電極及/或部分該第二電容電極，以避免該第一電容電極與該第二電容電極之間因該缺陷而發生電容泄漏。
15.根據權利要求14所述的修補方法，其特征是該部分第一電容電極及/或部分該第二電容電極的移除方法包括激光切割。
全文摘要
一種像素結構包括開關元件、像素電極與第一電容電極。像素電極與開關元件電連接，第一電容電極位于像素電極下方，第一電容電極與像素電極電絕緣而形成儲存電容器。若此儲存電容器具有瑕疵時，只需移除部分第一電容電極，便可讓此儲存電容器正常工作，而維持此像素結構的正常顯示。
文檔編號G02F1/1362GK1971391SQ20051012396
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月24日 優先權日2005年11月24日
發明者陳詩罕, 駱鴻毅, 蔡善宏 申請人:統寶光電股份有限公司