專利名稱：像素結構及其制造方法
像素結構及其制造方法技術領域
本發明是有關于一種像素結構及其制造方法。
技術背景
一般而言，液晶顯示器的像素結構包括薄膜晶體管與像素電極。薄膜晶體管用來作為液晶顯示單元的開關元件。而為了控制個別的像素結構，通常會經由對應的掃描線與數據線來選取特定的像素，并通過提供適當的操作電壓，以顯示對應此像素的顯示數據。另外，像素結構中還包括儲存電容器(storagecapacitor)，使得像素結構具有電壓保持的功能。也就是，儲存電容器能夠儲存上述所施加的操作電壓，以維持像素結構顯示畫面的穩定性。
為了在像素結構中設置儲存電容器，一般會需要在像素結構中形成電容電極。然而，若是為了增加儲存電容器的電容值而增加電容電極的面積，將會降低像素結構的開口率。
目前已經有一種像素結構是將電容電極設計在數據線的下方，以增加像素結構的開口率。然而，因電容電極與數據線重疊會增加像素結構的負載(loading)，因此，此種像素結構會增加顯示面板驅動所需的電源而較為耗電。發明內容
本發明提供一種像素結構及其制造方法，其可以使像素結構具有高開口率且不會增加像素結構的負載。
本發明提出一種像素結構，其包括第一電極、第一絕緣層、柵極、第二電極、第二絕緣層、半導體層、源極以及漏極、第三電極、第三絕緣層以及像素電極。第一電極位于基板上。第一絕緣層覆蓋第一電極。柵極位于第一絕緣層上。第二電極位于第一電極的上方的第一絕緣層上。第二絕緣層覆蓋柵極以及第二電極。半導體層位于柵極上方的第二絕緣層上。源極以及漏極位于半導體層上，其中柵極、半導體層、源極以及漏極構成薄膜晶體管。第三電極位于第二電極的上方的第二絕緣層上，其中第三電極與第一電極電性連接，且第一電極、第二電極以及第三電極構成電容器。第三絕緣層覆蓋源極、漏極以及第三電極。像素電極位于第三絕緣層上且與漏極電性連接。
本發明另提出一種像素結構的制造方法。此方法包括在基板上形成第一導電層， 第一導電層包括第一電極。在第一導電層上形成第一絕緣層。于第一絕緣層上形成第二導電層，且第二導電層包括柵極以及第二電極，且第二電極位于第一電極的上方。在第二導電層上形成第二絕緣層。于柵極上方的第二絕緣層上形成半導體層。于第二絕緣層上形成第三導電層，第三導電層包括源極、漏極以及第三電極，源極與漏極位于半導體層上，第三電極位于第二電極的上方且與第一電極電性連接，其中柵極、半導體層、源極以及漏極構成薄膜晶體管，且第一電極、第二電極以及第三電極構成電容器。于第三導電層上形成第三絕緣層。于第三絕緣層上形成像素電極，其中像素電極與漏極電性連接。
基于上述，本發明的電容器是由第一電極、第二電極以及第三電極構成，且第一電極位于第二電極下方的第一絕緣層的下。因此本發明可以在不影響像素結構的開口率的前提下提高電容器的儲存電容值，并且可以制作成高解析度的顯示器。另外，因電容器的第一電極、第二電極以及第三電極都不是設置于數據線下方，因此本發明的電容器不增加像素結構的負載。
為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。
圖IA至圖II是根據本發明一實施例的像素結構制造流程剖面示意圖。
圖2是依照本發明一實施例的像素結構的上視示意圖，其中剖面線1-1’以及剖面線11-11’即是對應圖IA至圖II的剖面圖。
圖3是依照本發明一實施例的像素結構的上視示意圖。
圖4是圖3的像素結構沿著剖面線1-1’以及剖面線11-11’的剖面示意圖。
圖5是依照本發明一實施例的像素結構的上視示意圖。
圖6是圖5的像素結構沿著剖面線1-1’以及剖面線11-11’的剖面示意圖。
圖7是根據本發明另一實施例的像素結構的剖面示意圖。
圖8是依照本發明一實施例的像素結構的上視示意圖。
附圖標記說明
100 基板
102 第一絕緣層
104:第二絕緣層
106、110 第三絕緣層
El 第一電極
E2:第二電極
E3 第三電極
CS 電容器
G 柵極
S 源極
D 漏極
T 薄膜晶體管
SE:半導體層
CH 通道層
0H:歐姆接觸層
PE:像素電極
C1、C2:接觸窗
SH1、SH2:遮光部
Ml:第一導電層
M2:第二導電層
M3:第三導電層
SL 掃描線
DL:數據線
CL 電極線具體實施方式
圖IA至圖II是根據本發明一實施例的像素結構制造流程剖面示意圖。圖2是依照本發明一實施例的像素結構的上視示意圖，其中剖面線1-1’以及剖面線11-11’即是對應圖IA至圖II的剖面圖。
請參照圖1A，在本實施例中，首先在基板100上形成第一導電層Ml，所述第一導電層Ml包括第一電極E1。在此，基板100的材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/ 反射材料(例如導電材料、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料)、或是其它可適用的材料。第一導電層Ml (第一電極El)的材質包括金屬、合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、 金屬材料的氮氧化物、或其它合適的材料)、或是金屬材料與其它導材料的堆迭層。形成第一導電層Ml (第一電極El)的方法例如是采用沉積程序沉積一層導電材料層，之后再以微影及蝕刻程序以圖案化所述導電材料層。
請參照圖1B，在第一導電層Ml (第一電極El)上形成第一絕緣層102。第一絕緣層102的材料包括無機絕緣材料(例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或是其它合適的介電材料)或是有機絕緣材料。形成第一絕緣層102的方法例如是采用化學氣相沉積法、物理氣相沉積法或是涂布法。
請參照圖1C，于第一絕緣102層上形成第二導電層M2，所述第二導電層M2包括柵極G以及第二電極E2，且第二電極E2位于第一電極El的上方。根據本實施例，第二導電層 M2更進一步包括掃描線SL以及電極線CL (如圖2所示)，掃描線SL與柵極G電性連接，且電極線CL與第二電極E2電性連接。第二導電層M2的材質包括金屬、合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或其它合適的材料)、或是金屬材料與其它導材料的堆迭層。形成第二導電層M2的方法例如是采用沉積程序沉積一層導電材料層，之后再以微影及蝕刻程序以圖案化所述導電材料層。
請參照圖1D，在第二導電層M2(柵極G以及第二電極E2)上形成第二絕緣層104。 第二絕緣層104的材料包括無機絕緣材料(例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或是其它合適的介電材料)或是有機絕緣材料。形成第二絕緣層104的方法例如是采用化學氣相沉積法、 物理氣相沉積法或是涂布法。
請參照圖1E，于柵極G上方的第二絕緣層104上形成半導體層SE。根據本實施例， 半導體層SE包括通道層CH以及歐姆接觸層0H。形成半導體層SE的方法例如是采用沉積程序依序沉積一層通道材料層以及一層歐姆接觸材料層，之后再以微影及蝕刻程序來圖案化所述兩層材料層。但本發明不限半導體層SE需包括通道層CH以及歐姆接觸層0H，亦即在其他實施例中，半導體層SE也可僅包含通道層CH。
請參照圖1F，對第二絕緣層104進行圖案化程序，以形成一接觸窗開口 Cl，所述接觸窗開口 Cl裸露出第一電極El。
請參照圖1G，于第二絕緣層104上形成第三導電層M3，第三導電層M3包括源極S、漏極D以及第三電極E3。在此，第三導電層M3可進一步包括數據線DL。源極S與漏極 D位于半導體層SE上，且第三電極E3位于第二電極E2的上方，且數據線DL與源極S電性連接。在本實施例中，漏極D是與第三電極E3連接在一起。因此漏極D與第三電極E3彼此電性連接。此時，柵極G、半導體層SE、源極S以及漏極D構成薄膜晶體管T，且第一電極 E1、第二電極E2以及第三電極E3構成電容器CS。另外，第三電極E3通過形成在第二絕緣層104中的接觸窗開口 Cl而與第一電極El電性連接。
值得一提的是，在本實施例中，用來使第三電極E3與第一電極El電性連接的接觸窗開口 Cl是設置在遠離薄膜晶體管T的區域。這主要是因為考量到避免接觸窗開口 Cl造成薄膜晶體管T的電極(柵極G)與電容器CS的電極(第二電極似)產生短路。但，本發明不限制接觸窗開口 Cl的位置，實際上，只要是第三電極E3與第一電極El重疊的區域且不會造成其他元件短路的區域皆可。
請參照圖1H，于第三導電層M3(源極S、漏極D以及第三電極E3)上形成第三絕緣層106、110。根據本實施例，第三絕緣層包括保護層106以及平坦層110，但本發明不限于此。根據其他實施例，第三絕緣層也可以是保護層106或是平坦層110單一膜層。接著，圖案化第三絕緣層110、106以形成接觸窗開口 C2。所述接觸窗開口 C2裸露出第三電極E3。
請參照II，于第三絕緣層106、110上形成像素電極PE，其中像素電極PE與漏極D 電性連接。根據本實施例，接觸窗開口 C2是位于第三電極E3并且裸露出第三電極E3，因此像素電極PE通過接觸窗開口 C2可與第三電極E3電性連接。而由于漏極D由直接與第三電極E3連接在一起，因而像素結構PE便可通過接觸窗開口 C2以及第三電極E3而與漏極D電性連接。像素電極PE可為透明像素電極、反射像素電極或是透明像素電極與反射像素電極的組合。所述透明像素電極的材質可包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者的堆迭層。反射像素電極的材質例如是具有高反射性的金屬材料。
以上述方法所制成的像素結構如圖II以及圖2所示，其包括第一電極E1、第一絕緣層102、柵極G、第二電極E2、第二絕緣層104、半導體層SE、源極S以及漏極D、第三電極 E3、第三絕緣層106、110以及像素電極PE。第一電極El位于基板100上。第一絕緣層102 覆蓋第一電極E1。柵極G位于第一絕緣層102上。第二電極E2位于第一電極El的上方的第一絕緣層102上。第二絕緣層104覆蓋柵極G以及第二電極E2。半導體層SE位于柵極G上方的第二絕緣層104上。源極S以及漏極D位于半導體層SE上，其中柵極G、半導體層SE、源極S以及漏極D構成薄膜晶體管T。第三電極E3位于第二電極E2的上方的第二絕緣層104上，其中第三電極E3與第一電極El電性連接，且第一電極E1、第二電極E2以及第三電極E3構成電容器CS。第三絕緣層106、110覆蓋源極S、漏極D以及第三電極E3。 像素電極PE位于第三絕緣層110上且與漏極D電性連接。
值得一提的是，在圖2的像素結構中，薄膜晶體管T以及電容器CS是位于像素結構(像素電極PE)的邊緣區域。但，本發明不限于此。根據其他實施例，薄膜晶體管T以及電容器CS是位于像素結構(像素電極PE)的中央區域。
承上所述，在上述的實施例中，由于電容器CS是由第一電極E1、第二電極E2以及第三電極E3構成，且第一電極El位于第二電極E2下方的第一絕緣層102的下。因此本發明可以在不影響像素結構的開口率的前提下提高電容器CS的儲存電容值。另外，由于電容器CS的電極E1、E2、E3都沒有與數據線重疊，因此電容器CS的電容不會對數據線DL產生干擾，因而不會增加像素結構的負載。
圖3是依照本發明一實施例的像素結構的上視示意圖。圖4是圖3的像素結構沿著剖面線1-1’以及剖面線11-11’的剖面示意圖。請參照圖3以及圖4，此實施例與上述圖 2的實施例相似，因此相同的元件以相同的標號表示，且不在重復說明。在本實施例中，第一導電層Ml除了第一電極El的外，更包括遮光部SH1，遮光部SHl是對應設置于柵極G的下方的其中一側且未延伸至數據線DL的下方。在此，遮光部SHl可以與第一電極El連接在一起，因此第一導電層Ml的第一電極El與遮光部SHl為一塊狀圖案。換言的，遮光部SHl 是從第一電極El延伸至柵極G的下方。
在柵極G的下方設置遮光部SHl可以遮蔽來自基板100下方的光線，以避免薄膜晶體管T產生光漏電。一般來說，由于液晶為非自發光顯示介質，因此在顯示面板的背面都需要另外加裝背光模組，以提供顯示面板所需的面光源。而隨著高解析度顯示面板的發展，背光模組的發光強度需提升，以滿足高解析度顯示面板所需的亮度。然而，當背光模組的發光強度提升時，其光線將更容易對顯示面板中的薄膜晶體管產生光漏電的問題。因此， 本實施例在第一導電層中設置遮光部SHl可以避免來自基板100下方的光線(背光模組的光線)對薄膜晶體管T產生光漏電的問題。換言的，通過遮光部SHl以及柵極G的遮蔽，可以防止來自基板100下方的光線(背光模組的光線)射入半導體層SE，而使得薄膜晶體管 T產生光漏電。
圖5是依照本發明一實施例的像素結構的上視示意圖。圖6是圖5的像素結構沿著剖面線1-1’以及剖面線11-11’的剖面示意圖。請參照圖5以及圖6，此實施例與上述圖 2的實施例相似，因此相同的元件以相同的標號表示，且不在重復說明。在本實施例中，第一導電層Ml除了第一電極El的外，更包括遮光部SHl以及遮光部SH2，遮光部SHl以及遮光部SH2是對應設置于柵極G的下方的兩側，并且延伸至數據線DL的下方。在此，遮光部 SHl、SH2可以與第一電極El連接在一起，因此第一導電層Ml的第一電極El與遮光部SHl、 SH2為一塊狀圖案。
類似地，在柵極G的下方設置遮光部SH1、SH2可以遮蔽來自基板100下方的光線， 以避免薄膜晶體管T產生光漏電。換言的，通過遮光部SH1、SH2以及柵極G的遮蔽，可以防止來自基板100下方的光線(背光模組的光線)射入半導體層SE，而使得薄膜晶體管T產生光漏電。
圖7是根據本發明另一實施例的像素結構的剖面示意圖。圖8是依照本發明一實施例的像素結構的上視示意圖。圖8的沿著剖面線1-1’以及11-11’的剖面圖即如圖7所示。請參照圖7以及圖8，此實施例與上述圖6的實施例相似，因此相同的元件以相同的標號表示，且不在重復說明。在本實施例中，接觸窗開口 Cl是位于柵極G以及第二電極E2之間。由于柵極G與第二電極E2都是屬于第二導電層(M2)，因此在定義接觸窗開口 Cl時則要特別注意避開柵極G以及第二電極E2所在的處，以避免后續柵極G與第二電極E2之間產生短路。另外，在本實施例中，接觸窗開口 C2是位于接觸窗開口 Cl的上方。然，本發明不限制接觸窗開口 C2必需位于接觸窗開口 Cl的正上方。
綜上所述，本發明的電容器是由第一電極、第二電極以及第三電極構成，且第一電極位于第二電極下方的第一絕緣層的下。因此本發明可以在不影響像素結構的開口率的前提下提高電容器的儲存電容值。另外，因電容器的第一電極、第二電極以及第三電極都不是設置于數據線下方，因此本發明的電容器不增加像素結構的負載。此外，在柵極的下方設置遮光部可以遮蔽來自基板下方的光線，以避免薄膜晶體管產生光漏電。
雖然本發明已以實施例公開如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域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潤飾，故本發明的保護范圍以權利要求書為準。
權利要求
1.一種像素結構，包括一第一電極，位于一基板上； 一第一絕緣層，覆蓋該第一電極； 一柵極，位于該第一絕緣層上；一第二電極，位于該第一電極的上方的該第一絕緣層上； 一第二絕緣層，覆蓋該柵極以及該第二電極； 一半導體層，位于該柵極上方的該第二絕緣層上；一源極以及一漏極，位于該半導體層上，其中該柵極、該半導體層、該源極以及該漏極構成一薄膜晶體管；一第三電極，位于該第二電極的上方的該第二絕緣層上，其中該第三電極與該第一電極電性連接，且該第一電極、該第二電極以及該第三電極構成一電容器； 一第三絕緣層，覆蓋該源極、該漏極以及該第三電極；以及一像素電極，位于該第三絕緣層上且與該漏極電性連接。
2.如權利要求1所述的像素結構，其特征在于，更包括一遮光部，其對應設置于該柵極的下方，且該遮光部被該第一絕緣層覆蓋。
3.如權利要求2所述的像素結構，其特征在于，該遮光部從該第一電極延伸至該柵極的下方。
4.如權利要求2所述的像素結構，其特征在于，該遮光部遮蔽該柵極的其中一側邊且未延伸至該數據線的下方。
5.如權利要求2所述的像素結構，其特征在于，該遮光部遮蔽該柵極的兩側邊且延伸至該數據線的下方。
6.如權利要求1所述的像素結構，其特征在于，該漏極與該第三電極連接在一起。
7.如權利要求6所述的像素結構，其特征在于，該第三絕緣層中具有一接觸窗開口，該像素電極通過該接觸窗與該第三電極以及該漏極電性連接。
8.如權利要求1所述的像素結構，其特征在于，該第一絕緣層以及該第二絕緣層中具有一接觸窗開口，且該第三電極通過該接觸窗開口與該第一電極電性連接。
9.如權利要求7所述的像素結構，其特征在于，該接觸窗位開口于該柵極以及該第二電極之間。
10.一種像素結構的制造方法，包括在一基板上形成一第一導電層，該第一導電層包括一第一電極； 在該第一導電層上形成一第一絕緣層；于該第一絕緣層上形成一第二導電層，該第二導電層包括一柵極以及一第二電極，且該第二電極位于該第一電極的上方；在該第二導電層上形成一第二絕緣層； 于該柵極上方的該第二絕緣層上形成一半導體層；于該第二絕緣層上形成一第三導電層，該第三導電層包括一源極、一漏極以及一第三電極，該源極與該漏極位于該半導體層上，該第三電極位于該第二電極的上方且與該第一電極電性連接，其中該柵極、該半導體層、該源極以及該漏極構成一薄膜晶體管，且該第一電極、該第二電極以及該第三電極構成一電容器；于該第三導電層上形成一第三絕緣層；以及于該第三絕緣層上形成一像素電極，其中該像素電極與該漏極電性連接。
11.如權利要求10所述的像素結構的制造方法，其特征在于，該第一導電層更包括一遮光部，其對應設置于該柵極的下方。
12.如權利要求11所述的像素結構的制造方法，其特征在于，該遮光部從該第一電極延伸至該柵極的下方。
13.如權利要求11所述的像素結構的制造方法，其特征在于，該遮光部遮蔽該柵極的其中一側邊且未延伸至該數據線的下方。
14.如權利要求11所述的像素結構的制造方法，其特征在于，該遮光部遮蔽該柵極的兩側邊且延伸至該數據線的下方。
15.如權利要求10所述的像素結構的制造方法，其特征在于，該漏極與該第三電極連接在一起。
16.如權利要求15所述的像素結構的制造方法，其特征在于，在形成該第三絕緣層之后，更包括在該第三絕緣層中形成一接觸窗開口，以暴露出該第三電極，且該像素電極通過該接觸窗開口與該第三電極電性連接。
17.如權利要求10所述的像素結構的制造方法，其特征在于，于形成該第二絕緣層之后，更包括在該第一絕緣層以及該第二絕緣層中形成一接觸窗開口，以暴露出該第一電極， 且該第三電極通過該接觸窗開口與該第一電極電性連接。
18.如權利要求17所述的像素結構的制造方法，其特征在于，該接觸窗開口位于該柵極以及該第二電極之間。
全文摘要
一種像素結構，其包括第一電極、第一絕緣層、柵極、第二電極、第二絕緣層、半導體層、源極以及漏極、第三電極、第三絕緣層以及像素電極。第一電極位于基板上。第一絕緣層覆蓋第一電極。柵極位于第一絕緣層上。第二電極位于第一電極的上方的第一絕緣層上。第二絕緣層覆蓋柵極以及第二電極。半導體層位于柵極上方的第二絕緣層上。源極以及漏極位于半導體層上。第三電極位于第二電極的上方的第二絕緣層上且與第一電極電性連接。第三絕緣層覆蓋源極、漏極以及第三電極。像素電極位于第三絕緣層上且與漏極電性連接。
文檔編號H01L21/77GK102520556SQ201110396188
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月17日
發明者林志宏, 蔡五柳, 陳茂松, 魏全生, 黃朝祥 申請人:友達光電股份有限公司