形成像素結構的方法

專利名稱：形成像素結構的方法
技術領域：
本發明涉及一種形成像素結構的方法，且特別是涉及一種形成屏蔽位于數據線上 方(shield above data line, SAD)的像素結構的方法。
背景技術：
在液晶顯示器的制造上，元件像素開口率的大小直接影響到背光源的利用率，也 影響到面板的顯示亮度。影響開口率大小的主要因素，在于像素電極(Pixel electrode) 與數據線(data line)之間的距離。但是，當像素與數據線過于接近時，其所受到的雜散電 容(capacitance between pixel and data line, Cpd)會變大，導至文像素電極上充飽的電 荷在下個畫面(frame)轉換前，會因數據線傳送不同電壓，而產生串音效應(cross talk)。
為減少雜散電容的效應，已有許多方式被研究，例如當像素電極與數據線間有穩 定電場作為屏蔽時，可降低數據線對像素電極的寄生電容(parasiticc即acitance)。以下 即以圖1及圖2說明現有具有遮蔽電極的像素結構。圖1為現有像素結構的上視圖，圖2 為圖1沿剖面線Z-Z'切割所得的剖面示意圖。如圖l及圖2所示，像素結構包括下基板 10、掃描線12、共同電極14、柵極絕緣層32、通道結構16、數據線18、漏極電極20、保護層 (passivationlayer)34、像素電極28、連接層30、上基板40、黑色矩陣(black matrix)42、 彩色濾光片44與共同電極46。 掃描線12與共同電極14均由第一導電層所形成，設置于下基板10上。其中，各 掃描線12可橫向延伸而跨越多個次像素區域。各掃描線12具有多個柵極電極部分，分別 對應各次像素區域。共同電極14對應于各次像素區域的三邊而設置，且不連接也不跨越掃 描線12。柵極絕緣層32全面覆蓋于掃描線12與共同電極14上，而通道結構16則設置于 柵極絕緣層32上方，對應于掃描線12的各柵極電極部分。數據線18與漏極電極20均由 第二導電層所形成，設置于掃描線12、共同電極14、柵極絕緣層32與通道結構16之上。數 據線18可縱向延伸而跨越掃描線12。各數據線18具有多個源極電極部分，源極電極部分 與漏極電極20均接觸通道結構16，以形成薄膜晶體管的結構。 保護層34覆蓋柵極絕緣層32、通道結構16、數據線18與漏極電極20，具有接觸孔 22、接觸孔24與接觸孔26。各次像素區域中均設置有一個接觸孔22，用以暴露出漏極電極 20，而像素結構中僅一個次像素區域中設置有接觸孔24與接觸孔26，用以暴露出共同電極 14。像素電極28與連接層30均由透明導電層所形成，設置于保護層34上。像素電極28 通過接觸孔22連接而漏極電極20，與上基板40的共同電極46搭配而控制液晶層36。連 接層30對應于接觸孔24與接觸孔26而僅位于單一次像素區域中。連接層30跨越掃描線 12，通過接觸孔24與接觸孔26而串連不同像素結構的共同電極14。 黑色矩陣42位于上基板40的內側，對應于各次像素區域而設置，用以遮蔽漏光 區。各彩色濾光片44也對應于各次像素區域而設置，可具有各種所需的色彩，搭配次像素 區域所提供的灰階亮度而呈像。 共同電極14位于數據線18下方，作為遮蔽電極之用，形成屏蔽位于數據線下方
4(shield under data line, SUD)的像素結構。雖然共同電極14可降低數據線18對像素 電極28的寄生電容效應，使像素電極28與共同電極14得以部分重疊，然而在此結構中，各 導電結構之間仍須具有一段適當的間距，更具體地說，各導電結構的布局具有下列限制
(1)由于掃描線12與共同電極14均由第一導電層所形成，為考量制作工藝良率問 題，掃描線12與共同電極14兩者間需距離一定的間距。 (2)為避免信號耦合產生雜散電容，像素電極28與數據線18之間需保持一定的間 距。 (3)同理，為避免信號耦合產生雜散電容，像素電極28與掃描線12之間需保持一 定的間距。 (4)由于連接層30的存在會減少像素電極28的面積，為了避免開口率大幅下降， 共同電極14僅能在單一次像素區域中利用連接層30進行連接，亦即僅能在單一次像素區 域中制作網狀連接。 因此，現有像素結構仍需要較大面積的黑色矩陣來遮蔽漏光區，使得開口率無法 有效降低。

發明內容
本發明的目的在于提供一種形成像素結構的方法，進而解決前述現有問題。
本發明提出一種形成像素結構的方法，此方法首先提供基板，在基板上形成圖案 化第一導電層，包括掃描線與數據線段。之后，在掃描線與數據線段上形成柵極絕緣層。接 著，在柵極絕緣層上形成半導體層，再去除部分的半導體層與部分的柵極絕緣層，以形成通 道結構、第一隔離結構與第二隔離結構，并暴露出部分的數據線段，其中通道結構與第一隔 離結構均部分重疊于掃描線上，而第二隔離結構部分重疊于數據線段上。其后，在數據線 段、通道結構、第一與第二隔離結構上形成第二導電層。然后，去除部分的第二導電層，以形 成源極電極、漏極電極與共同電極，其中共同電極部分重疊于第一與第二隔離結構，源極電 極接觸數據線段與通道結構，且漏極電極接觸通道結構。其后，在通道結構、源極電極、漏極 電極與共同電極上形成介電層，介電層暴露出部分的漏極電極。隨后，在介電層上形成像素 電極，且像素電極電連接漏極電極。 根據上述方法，本發明不需利用半透光掩模(光罩)或半色調光掩模即可制作出 SAD的像素結構。其中，第二導電層的源極電極可以直接接觸第一導電層的數據線段，作為 傳輸數據信號的數據線。如此一來，本發明可維持數據線的低阻抗。此外，由于本發明可利 用第二導電層的共同電極屏蔽像素電極與第一導電層的數據線段之間的信號耦合，且可利 用第二導電層的共同電極屏蔽像素電極與第一導電層的掃描線之間的信號耦合，故本發明 可以大幅提升像素結構的開口率，提供更好的顯示效果。 為讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合所附附圖，作詳細說明如下。


圖1為現有像素結構的上視圖； 圖2為圖1沿剖面線Z-Z'切割所得的剖面示意 圖3至圖12為本發明一較佳實施例形成像素結構的方法示意圖。 主要元件符號說明 IO:下基板 12、112:掃描線 14、46、118 :共同電極 16、116:通道結構 18 :數據線 20、120:漏極電極 22 、24、26 :接觸孔 28、128:像素電極 30 :連接層 32、132:柵極絕緣層 34:保護層 36 :液晶層 40 :上基板 42 :黑色矩陣 44 :彩色濾光片 110 :基板 114:數據線段 115:第二隔離結構 117:第一隔離結構 118a:第一電極條 118b:第二電極條 118c:第三電極條 119:源極電極 122 :開口 134:介電層 S :源極接觸區 D :漏極接觸區
具體實施例方式
下文依本發明形成像素結構的方法，特舉實施例配合所附附圖作詳細說明，但所 提供的實施例并非用以限制本發明所涵蓋的范圍，而方法流程步驟描述非用以限制其執行 的順序，任何由方法步驟重新組合的執行流程，所產生具有均等功效的方法，皆為本發明所 涵蓋的范圍。其中附圖僅以說明為目的，并未依照原尺寸作圖。 請參照圖3至圖12，圖3至圖12為本發明一較佳實施例形成像素結構的方法示意 圖。其中，圖3、圖5、圖7、圖9與圖11為布局示意圖，圖4、圖6、圖8、圖10與圖12分別為 圖3、圖5、圖7、圖9與圖11沿剖面線A-A'、剖面線B-B'、剖面線C-C'與剖面線D-D'切割 所得的剖面示意圖。附圖中相同的元件或部位沿用相同的符號來表示。為了清楚顯示出本
6發明的布局結構，本實施例的柵極絕緣層、介電層、第一導電層、第二導電層與透明導電層
均以透視方式繪示，然而實際上柵極絕緣層與介電層并不局限為透明材料。 如圖3與圖4所示，首先提供基板110，基板110可定義有一個或多個像素區域，而
各像素區域內可進一步定義出一個或多個次像素區域。圖中僅繪示出一個次像素區域作為
表示，而在本實施例中，基板110上的各個次像素區域均可具有相似的結構。各次像素區域
將可對應一個彩色濾光片(圖未示)，搭配液晶層與背光源的控制而可以呈現單一色彩的
各種灰階亮度，各像素區域則可能對應至一個或多個彩色濾光片，可通過不同顏色的彩色
濾光片而呈現出更豐富的色彩。 其后在基板110上形成圖案化第一導電層，例如先全面沉積第一導電層，再去除 部分的第一導電層而成為圖案化第一導電層。圖案化第一導電層包括掃描線112與數據線 段114。以一個像素陣列為例，形成掃描線112與數據線段114的步驟可包括形成多條數 據線段114與多條掃描線112。各掃描線112可橫向延伸而跨越多個像素區域與次像素區 域，而數據線段114可位于掃描線112的相對兩側，大致上與掃描線112垂直設置，并對應 至各次像素區域的兩側邊。各掃描線112可具有一個或多個柵極電極部分，分別對應各次 像素區域。 如圖5與圖6所示，之后，形成柵極絕緣層132，全面覆蓋于掃描線112與數據線 段114上。接著，在柵極絕緣層132上形成半導體層，例如多晶硅層或非晶硅層。其后，例 如可在半導體層上形成圖案化光致抗蝕劑(圖未示)，部分重疊于掃描線112與數據線段 114上，再利用圖案化光致抗蝕劑作為蝕刻掩模進行各向異性蝕刻制作工藝，去除未被圖案 化光致抗蝕劑所覆蓋的半導體層與柵極絕緣層132，直到暴露出部分的數據線段114與基 板110的透光區域，以形成通道結構116、第一隔離結構117與第二隔離結構115。透光區 域對應于后續形成的像素電極的位置。本發明將透光區域的柵極絕緣層132去除，可以增 加透光區域的光線穿透率。 如此一來，通道結構116、第一隔離結構117與第二隔離結構115均包括半導體層 與柵極絕緣層132。其中，通道結構116與第一隔離結構117均部分重疊于掃描線112上， 而第二隔離結構115則可部分重疊于數據線段114上。通道結構116可對應于掃描線112 的各柵極電極部分。此外，形成通道結構116之后也可針對通道結構116進行進一步的摻 雜制作工藝，以于通道結構116上形成源極接觸區S與漏極接觸區D。 如圖7與圖8所示，然后，在數據線段114、通道結構116、第一與第二隔離結構
117U15上形成第二導電層，再去除部分的第二導電層，以形成源極電極119、漏極電極120
與共同電極118，其中共同電極118可部分重疊于第一與第二隔離結構117、115。 去除部分的第二導電層之后，源極電極119與漏極電極120均可直接接觸通道結
構116，例如分別接觸通道結構116的源極接觸區S與漏極接觸區D，以形成薄膜晶體管的
結構。源極電極119可縱向延伸而跨越掃描線112，并且源極電極119可直接接觸而電連接
兩側的數據線段114。亦即，第二導電層的源極電極119可以直接接觸第一導電層的數據線
段114，形成傳輸數據信號的數據線，所以本發明可維持數據線的低阻抗，然而其具體連接
方式不需局限于此。 共同電極118位于數據線段114與掃描線112上方，可作為遮蔽電極之用，形成 SAD的像素結構。第一隔離結構117可電性隔離共同電極118與掃描線112，而第二隔離結構115可電性隔離共同電極118與數據線段114。以本實施例為例，共同電極118可形成網狀電極結構，環繞各個次像素區域的四邊，但不限于此。更具體地說，本實施例的共同電極118可包括第一電極條118a、第二電極條118b與第三電極條118c。第一電極條118a平行且部分重疊于掃描線112 ;第二電極條118b平行于掃描線112，且部分重疊于掃描線112與像素電極128，第一電極條118a與第二電極條118b分別設置于掃描線112的相對兩側；第三電極條118c平行于數據線段114，且部分重疊于數據線段114與像素電極128。位于第一、第二與第三電極條118a、118b、118c間的第二導電層并未被蝕刻去除，例如第一、第二與第三電極條118a、118b、118c間可利用C字型的第二導電層作連接，因此可以使第一、第二與第三電極條118a、118b、118c彼此連接而形成網狀電極。 如圖9與圖10所示，其后可在通道結構116、源極電極119、漏極電極120與共同電極118上形成介電層134，再去除部分的介電層134與部分的柵極絕緣層132，以于各次像素區域中形成開口 122。介電層134主要可作為各元件的保護層，提升像素結構的可靠度。此外，介電層134也可作為儲存電容的介電層，開口 122則可暴露出部分的漏極電極120。
如圖11與圖12所示，接著，在介電層134上形成透明導電層，再去除部分的透明導電層，以形成像素電極128。像素電極128通過開口 122連接而漏極電極120，用以與彩色濾光片基板的共同電極搭配而控制液晶層。
綜上所述，本發明所形成的像素結構具有以下優勢 (1)第二導電層的源極電極可以直接接觸第一導電層的數據線段，作為傳輸數據信號的數據線，故本發明不但可以維持數據線的低阻抗。 (2)由于源極電極直接接觸數據線段，作為傳輸數據信號的數據線，所以數據線的連接不易影響到像素電極的面積，進而維持像素結構的開口率。 (3)可利用第二導電層的共同電極屏蔽像素電極與第一導電層的數據線段之間的信號耦合，減少產生雜散電容的機會，所以像素電極可以鄰近或甚至部分重疊于兩側的數據線段。 (4)可利用第二導電層的共同電極屏蔽像素電極與第一導電層的掃描線之間的信號耦合，減少產生雜散電容的機會，所以像素電極可以鄰近或甚至部分重疊于兩側的掃描線。
(5)本發明的各個像素結構或各個次像素結構均可直接利用共同電極而形成網狀
連接結構，因此不但能避免開口率大幅下降，可靠度與電性傳輸能力也可同時提升。 (6)因為SAD結構的共同電極與像素電極間的電容可以僅相隔一層介電層，而SUD
結構的共同電極與像素電極間的電容至少相隔兩層介電層，所以SAD結構所需要的電容電
極板的面積較小。 據此，本發明不需利用半透光掩模或半色調光掩模即可制作出SAD的像素結構，可以大幅提升像素結構的開口率，提供更好的顯示效果。 雖然已結合以上較佳實施例揭露了本發明，然而其并非用以限定本發明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應以所附的權利要求所界定的為準。
權利要求
一種形成像素結構的方法，包括提供一基板；在該基板上形成一圖案化第一導電層，包括一掃描線與一數據線段；在該掃描線與該數據線段上形成一柵極絕緣層；在該柵極絕緣層上形成一半導體層；去除部分的該半導體層與部分的該柵極絕緣層，以形成一通道結構、一第一隔離結構與一第二隔離結構，并暴露出部分的該數據線段，其中該通道結構與該第一隔離結構均部分重疊于該掃描線上，而該第二隔離結構部分重疊于該數據線段上；在該數據線段、該通道結構、該第一與該第二隔離結構上形成一第二導電層；去除部分的該第二導電層，以形成一共同電極、一源極電極與一漏極電極，其中該共同電極部分重疊于該第一與該第二隔離結構，該源極電極接觸該數據線段與該通道結構，且該漏極電極接觸該通道結構；在該通道結構、該源極電極、該漏極電極與該共同電極上形成一介電層，該介電層暴露出部分的該漏極電極；在該介電層上形成一像素電極，該像素電極電連接該漏極電極。
2. 如權利要求1所述的方法，其中形成該掃描線與該數據線段的步驟包括形成至少二條數據線段，分別位于該掃描線的相對兩側。
3. 如權利要求2所述的方法，其中去除部分的該半導體層與部分的該柵極絕緣層的步驟包括暴露出各該數據線段。
4. 如權利要求3所述的方法，其中該源極電極跨越該掃描線與該通道結構而接觸該多個數據線段。
5. 如權利要求1所述的方法，其中去除部分的該半導體層與部分的該柵極絕緣層的步驟包括在該半導體層上形成一圖案化光致抗蝕劑，部分重疊于該掃描線與該數據線段上；以及進行一各向異性蝕刻制作工藝，去除未被該圖案化光致抗蝕劑所覆蓋的該半導體層與該柵極絕緣層，以暴露出部分的該數據線段。
6. 如權利要求1所述的方法，其中去除部分的該半導體層與部分的該柵極絕緣層的步驟包括利用該第一隔離結構來隔離該掃描線與后續形成的該共同電極。
7. 如權利要求1所述的方法，其中去除部分的該半導體層與部分的該柵極絕緣層的步驟包括利用該第二隔離結構來隔離該數據線段與后續形成的該共同電極。
8. 如權利要求1所述的方法，其中該通道結構、該第一隔離結構與該第二隔離結構均包括該半導體層與該柵極絕緣層。
9. 如權利要求1所述的方法，其中去除部分的該半導體層與部分的該柵極絕緣層的步驟包括暴露出一透光區域，對應于后續形成的該像素電極。
10. 如權利要求l所述的方法，其中該共同電極包括第一電極條，平行于該掃描線，且部分重疊于該掃描線與該像素電極；第二電極條，平行于該掃描線，且部分重疊于該掃描線與該像素電極，該第一與該第二電極條分別設置于該掃描線的相對兩側；以及第三電極條，平行于該數據線段，且部分重疊于該數據線段與該像素電極。
11.如權利要求io所述的方法，其中去除部分的該第二導電層的步驟包括保留位于該第一、該第二與該第三電極條間的部分的該第二導電層，以使該第一、該第二與該第三電極條彼此連接。
全文摘要
本發明公開一種形成像素結構的方法，利用第一導電層形成掃描線與數據線段，利用半導體層與柵極絕緣層形成通道結構、第一隔離結構與第二隔離結構，利用第二導電層形成源極電極、漏極電極與共同電極。第一隔離結構與第二隔離結構可避免共同電極電連接至掃描線與數據線段，并同時暴露出部分的數據線段，使源極電極可直接接觸數據線段而形成數據線。據此，本發明不需利用半透光掩模或半色調光掩模即可制作出屏蔽位于數據線上方的像素結構，且可維持數據線的低阻抗。
文檔編號H01L21/70GK101740509SQ200910262449
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者萬仁文, 劉竹育, 吳宙秦, 施明宏, 陳怡君 申請人:友達光電股份有限公司