像素結構及其制造方法

專利名稱：像素結構及其制造方法
技術領域：
本發明是關于一種像素結構及其制造方法，特別是關于一種具有堆棧晶體管的像素結構及其制造方法。
背景技術：
有機發光二極管(OLED)顯示裝置是一種使用電流驅動有機薄膜發光的顯示裝置。由于OLED顯示裝置的有機薄膜為自體發光，故不需要背光源，因此可降低耗電量，簡化顯示裝置的制造流程，是一種極具潛力的顯示裝置。參閱圖1，其繪示公知技術中像素結構1的電路布局俯視圖。像素結構1包括切換晶體管2、驅動晶體管4、電容器6以及有機發光二極管(0LED)8。當掃描信號致能掃描線 12時，數據線16的數據信號透過切換晶體管2而儲存于電容器6中，電容器6以電壓方式儲存數據信號，并且使驅動晶體管4導通。驅動晶體管4分別連接至第一電壓準位Vdd以及有機發光二極管(0LED)8，且驅動晶體管4受到電容器6的電壓驅動，以提供驅動電流給有機發光二極管(0LED)8。有機發光二極管(OLED)S連結第二電壓準位Gnd(未圖示)，有機發光二極管(OLED)S接收驅動電流并且產生光能，形成自體發光。如圖1所示，在像素結構1中，切換晶體管2與驅動晶體管4并行排列，亦即分別位于像素結構的左右兩側。切換晶體管2與驅動晶體管4之間以走線區域3連接在一起，有機發光二極管(OLED)S設置于像素電極5且連接驅動晶體管4。如圖1所示，開口率定義為光線可透過液晶的有效區域的比例，亦即定義為像素電極5與像素單位面積7的比值。當開口率越大時，穿透率越大，亮度越高，面板顯示質量越佳。然而，上述的驅動晶體管4占用一部分的像素單位面積7，亦即切換晶體管2與驅動晶體管4兩者皆會占用像素單位面積7的面積，導致像素電極5縮小，使得有機發光二極管 (OLED)S的發光面受到驅動晶體管4的阻擋。而且走線區域3也會占用另一部份的像素單位面積7，進一步縮減像素電極區域5。當使用兩個以上的晶體管時，像素電極5更小，使得開口率更小，降低穿透率，大幅影響顯示裝置的顯示質量。此外，一部份走線區域3與共享線9所組成的電容器6也會占去部分像素單位面積7。因此需要提出一種新式的像素結構， 以解決上述的開口率過小而使穿透率下降的問題。

發明內容
本發明的目的在于提供一種像素結構及其制造方法，使其能達到有效減少晶體管所占面積，增加像素結構的穿透率。為了達到上述的目的，本發明提供一種具有堆棧晶體管的像素結構及其制造方法。在一實施例中，本發明的像素結構的制造方法，包括下列步驟
(a)形成一切換晶體管于一基材上，該基材定義一晶體管區域，切換晶體管設置于該晶體管區域，其中切換晶體管設有第一柵極、第一柵極絕緣層、第一信道結構、第一源極以及第一漏極；(b)形成第一介電層于基材上，并且覆蓋切換晶體管；
(C)形成一連接導線于第一介電層上，連接導線設置于晶體管區域的上方，連接導線包括第一接觸墊、電性連接第一接觸墊的第二柵極、以及電性連接第二柵極的第二接觸墊；
(d)形成驅動晶體管于第一介電層上，使驅動晶體管垂直堆棧于切換晶體管的上方并且設置于晶體管區域的上方，其中驅動晶體管設有分別相對應第一柵極、第一柵極絕緣層、 第一信道結構、第一源極以及第一漏極的第二柵極、第二柵極絕緣層、第二信道結構、第二源極以及第二漏極，使第一接觸墊連接第一漏極至第二柵極；
(e)形成共享線于第二柵極絕緣層上，使共享線電性連接第二源極，并且使一部分的共享線與第二接觸墊互相重迭配置以形成電容器；以及
(f)形成像素電極，使像素電極電性連接第二漏極。在另一實施例中，本發明的像素結構包括基材、切換晶體管、第一介電層、連接導線、驅動晶體管、電容器以及像素電極。基材用以定義晶體管區域。切換晶體管設置于基材的晶體管區域上，切換晶體管設有第一柵極、第一柵極絕緣層、第一信道結構、第一源極以及第一漏極。第一介電層設置于基材上，并且覆蓋切換晶體管。連接導線設置于第一介電層上且位于晶體管區域的上方，連接導線具有第一接觸墊、電性連接第一接觸墊的第二柵極、 以及電性連接第二柵極的第二接觸墊。驅動晶體管設置于第一介電層上，驅動晶體管垂直堆棧于切換晶體管的上方并且設置于晶體管區域的上方，驅動晶體管設有分別相對應第一柵極、第一柵極絕緣層、第一信道結構、第一源極以及第一漏極的第二柵極、第二柵極絕緣層、第二信道結構、第二源極以及第二漏極，且第一接觸墊電性連接第一漏極至第二柵極。像素電極電性連接第二漏極。在又一實施例中，本發明的像素結構包括基材、切換晶體管、第一介電層、連接導線、驅動晶體管、電容器以及像素電極。基材用以定義一晶體管區域。切換晶體管，設置于基材的晶體管區域上。第一介電層設置于基材上，并且覆蓋切換晶體管。連接導線設置于第一介電層上且位于晶體管區域的上方。驅動晶體管設置于第一介電層上，驅動晶體管垂直堆棧于切換晶體管的上方并且設置于晶體管區域的上方，且連接導線電性連接切換晶體管至驅動晶體管。像素電極電性連接驅動晶體管。根據上述，本發明的像素結構及其制造方法，使其能達到有效減少晶體管所占面積，增加像素結構的穿透率。為了讓上述的本發明和其它目的、特征、優點與實施例能更明顯易懂，下文將舉出實施例來加以說明，并配合所附圖式，作詳細說明如下。


圖1是繪示公知技術中像素結構的電路布局俯視圖2A是繪示本發明實施例中有機發光二極管(OLED)顯示裝置的像素結構的等效電路
圖2B是繪示本發明實施例中像素結構的切換晶體管的電路布局俯視圖； 圖2C是繪示本發明圖2B中沿著A-A’線段的制造流程步驟的剖面示意圖； 圖3A是繪示本發明實施例中像素結構的第一介電層的電路布局俯視圖；圖3B是繪示本發明圖3A中沿著B-B’線段的制造流程步驟的剖面示意圖； 圖4A是繪示本發明實施例中像素結構的連接導線的電路布局俯視圖； 圖4B是繪示本發明圖4A中沿著C-C’線段的制造流程步驟的剖面示意圖； 圖5A是繪示本發明實施例中像素結構的驅動晶體管以及共享線的電路布局俯視圖； 圖5B是繪示本發明圖5A中沿著D-D’線段的制造流程步驟的剖面示意圖； 圖6A是繪示本發明實施例中像素結構的第二介電層的電路布局俯視圖； 圖6B是繪示本發明圖6A中沿著F-F’線段的制造流程步驟的剖面示意圖； 圖7A是繪示本發明實施例中像素結構的像素電極的電路布局俯視圖； 圖7B是繪示本發明圖7A中沿著G-G’線段的制造流程步驟的剖面示意圖；以及圖8是繪示本發明另一實施例中具有五個堆棧晶體管的像素結構的剖面示意圖。
具體實施例方式參考圖2A，其繪示本發明實施例中有機發光二極管(OLED)液晶面板的像素結構 100的等效電路圖。像素結構100包括切換晶體管102s、驅動晶體管102d、電容器124以及有機發光二極管(OLED) 128。其中驅動晶體管102d堆棧于切換晶體管102s上，以避免驅動晶體管102d以及連接導線121 (標示于圖4A)占用基材108的面積，藉由增加像素結構100 的開口率，以提高液晶面板的顯示質量。像素結構100的制造方法及其結構詳細描述如下。參考圖2B以及圖2C，圖2B繪示本發明實施例中像素結構100的切換晶體管102s 的電路布局俯視圖，圖2C繪示本發明圖2B中沿著A-A’線段的制造流程步驟的剖面示意圖。本發明的像素結構100適用于有機發光二極管(OLED)陣列的液晶面板，該液晶面板是由復數掃描線104、復數數據線106以及復數像素結構100組成，每一像素結構100設置于每一掃描線104與每一數據線106之間的交錯處。為簡化說明本發明的特征，此處是以單一像素結構100為例，但不限于此。如圖2B以及圖2C所示，形成切換晶體管102s于基材108上，基材108定義一晶體管區域110，切換晶體管102s設置于晶體管區域110，晶體管區域110的面積大致等于一切換晶體管102s在基材108的面積大小。其中切換晶體管102s設有第一柵極G1、第一柵極絕緣層114a、第一信道結構116a、第一源極Sl以及第一漏極D1。在一實施例中，當形成切換晶體管102s時，首先形成該第一柵極Gl于基材108 上，第一柵極Gl連接掃描線104。接著形成第一柵極絕緣層114a于第一柵極Gl以及基材 108上。然后形成第一信道結構116a于第一柵極絕緣層114a上。隨后形成第一源極Sl與第一漏極Dl于第一信道結構116a上，以形成切換晶體管102s，其中第一源極Sl連接數據線 106。參考圖3A以及圖3B，圖3A繪示本發明實施例中像素結構100的第一介電層118a 的電路布局俯視圖，圖3B繪示本發明圖3A中沿著B-B’線段的制造流程步驟的剖面示意圖。 如圖3A以及圖3B所示，形成第一介電層118a于基材108上，并且覆蓋切換晶體管102s。在一實施例中，蝕刻第一介電層118a，以形成第一介層孔(via hole) 120a于第一介電層118a中，并且曝露一部分的第一漏極D1，以使第一漏極Dl經由第一介層孔120a分別電性連接第二柵極G2以及電容器124。在一實施例中，例如是以微影蝕刻技術形成第一介層孔120a。參考圖4A以及圖4B，圖4A繪示本發明實施例中像素結構100的連接導線121的電路布局俯視圖，圖4B繪示本發明圖4A中沿著C-C’線段的制造流程步驟的剖面示意圖。 如圖4A以及圖4B所示，形成連接導線121于第一介電層118a上，連接導線120設置于晶體管區域110的上方，連接導線121包括第一接觸墊121a、電性連接第一接觸墊121a的第二柵極G2、以及電性連接第二柵極G2的第二接觸墊121b。第一接觸墊121a填滿第一介層孔120a，使第二柵極G2與第一漏極Dl之間形成電性連接。具體來說，連接導線121的第一接觸墊121a以及第二柵極G2設置于相對應于晶體管區域Iio的第一介電層118a上，第二接觸墊121b由第二柵極G2朝向數據線106延伸并且與數據線106重迭配置。應注意的是，在晶體管區域110的第一接觸墊121a可為任意的幾何形狀，在不影響信號傳輸電阻值的條件下，縮減第一接觸墊121a的面積。在一實施例中，連接導線121例如是金屬材質。參考圖5A以及圖5B，圖5A繪示本發明實施例中像素結構100的驅動晶體管102d 以及共享線122的電路布局俯視圖，圖5B繪示本發明圖5A中沿著D-D’線段的制造流程步驟的剖面示意圖。如圖5A以及圖5B所示，形成驅動晶體管102d于第一介電層118a上，以使驅動晶體管102d垂直堆棧于切換晶體管102s的上方并且設置于晶體管區域110的上方。具體來說，驅動晶體管102d設有分別相對應于第一柵極G1、第一柵極絕緣層 114a、第一信道結構116a、第一源極Sl以及第一漏極Dl的第二柵極G2、第二柵極絕緣層 114b、第二信道結構116b、第二源極S2以及第二漏極D2，使第一接觸墊121a連接第一漏極 Dl至第二柵極G2。在一較佳實施例中，在晶體管區域110之內，第一柵極Gl、第一信道結構 116a、第一源極Sl以及第一漏極Dl分別對準于第二柵極G2、第二信道結構116b、第二源極 S2以及第二漏極D2。亦即，驅動晶體管102d垂直對準切換晶體管102s，可避免驅動晶體管 102d占用的基材108面積，而只有一個切換晶體管102s的面積。在一實施例中，形成第二柵極絕緣層114b于連接導線121上以及第一介電層118a 上。接著形成第二信道結構116b于第二柵極絕緣層114b上。然后形成第二源極S2與第二漏極D2于第二信道結構116b上，以于晶體管區域110形成相對應于切換晶體管102s的驅動晶體管102d。繼續參考圖5A以及圖5B，形成共享線122于第二柵極絕緣層114b上，使共享線 122電性連接第二源極S2，并且使一部分的共享線122與連接導線121的第二接觸墊121b 互相重迭配置以形成電容器124。亦即共享線122與第二接觸墊121b的重迭部分是位于第二柵極絕緣層114b的上下表面，而可作為電容器124的兩個電極。在一較佳實施例中，由于共享線122與第二接觸墊121b的重迭部分是位于數據線106上，故可減少電容器124占用基材108的面積。參考圖6A以及圖6B，圖6A繪示本發明實施例中像素結構100的第二介電層118b 的電路布局俯視圖，圖7B繪示本發明圖6A中沿著F-F’線段的制造流程步驟的剖面示意圖。如圖6A以及圖6B所示，形成第二介電層118b于第二柵極絕緣層114b，并且第二介電層118b覆蓋共享線122、第二柵極絕緣層以及驅動晶體管102d。在一實施例中，蝕刻第二介電層118b，以形成第二介層孔120b于第二介電層118b中，并且曝露一部分的第二漏極D2，使像素電極126經由第二介層孔120b電性連接第二漏極D2。在一實施例中，例如是以微影蝕刻技術形成第二介層孔120b。參考圖7A以及圖7B，圖7A繪示本發明實施例中像素結構100的像素電極126的電路布局俯視圖，圖7B繪示本發明圖7A中沿著G-G’線段的制造流程步驟的剖面示意圖。 如圖7A以及圖7B所示，形成像素電極126于像素區域112，以使像素電極126電性連接第二漏極D2。像素電極126的材質例如是透明導電材質，如氧化銦錫(Indium tin oxide, IT0)材質。像素電極126提供驅動電流給有機發光二極管(OLED) 128。在圖7Α以及圖7Β中，本發明的像素結構100包括基材108、切換晶體管102s、第一介電層118a、連接導線121、驅動晶體管102d、電容器124以及像素電極126。基材108 用以定義晶體管區域110。切換晶體管102s設置于基材108的晶體管區域110上，切換晶體管102s設有第一柵極G1、第一柵極絕緣層114a、第一信道結構116a、第一源極Sl以及第一漏極D1。第一介電層118a設置于基材108上，并且覆蓋切換晶體管102s。連接導線 121設置于第一介電層118a上且位于晶體管區域110的上方，連接導線121具有第一接觸墊121a、電性連接第一接觸墊121a的第二柵極G2、以及電性連接第二柵極G2的第二接觸墊 121b。驅動晶體管102d設置于第一介電層118a上，驅動晶體管102d垂直堆棧于切換晶體管102s的上方并且設置于晶體管區域110的上方，驅動晶體管102d設有分別相對應第一柵極G1、第一柵極絕緣層114a、第一信道結構116a、第一源極Sl以及第一漏極Dl的第二柵極G2、第二柵極絕緣層114b、第二信道結構116b、第二源極S2以及第二漏極D2，且第一接觸墊121a電性連接第一漏極Dl至第二柵極G2。像素電極126設置于像素區域112，使像素電極126電性連接第二漏極D2。開口率定義為像素電極126與像素單位面積112的比值。當晶體管區域110愈大時，像素電極126愈小，開口率越小；相反地，當晶體管區域110愈小時，像素電極126愈大， 開口率越大。本發明利用驅動晶體管102d堆棧于切換晶體管102s上，以避免驅動晶體管 102d以及連接導線121占用基材108的面積，以提高像素電極126的面積，增加像素結構 100的開口率，以提高液晶面板的顯示質量。本發明的像素結構及其制造方法可將切換晶體管102s與驅動晶體管102d的位置互換，亦即將切換晶體管102s垂直堆棧于驅動晶體管102d上，使切換晶體管102s與驅動晶體管102d皆位于晶體管區域110，以減少切換晶體管102s占用基材108的面積。在另一實施例中，當像素結構100使用兩個以上的晶體管時，可將兩個晶體管互相堆棧之后，再將堆棧的兩個晶體管并行排列于晶體管區域110之內，亦即兩個晶體管占用一個晶體管區域110。如圖8所示，其繪示具有五個堆棧切換晶體管102s的像素結構的剖面示意圖。第一切換晶體管102s與第二切換晶體管102s互相堆棧，第三切換晶體管102s 與第四切換晶體管102s互相堆棧。然后兩組堆棧的第一、第二切換晶體管102s與堆棧的第三、第四切換晶體管102s并排，驅動晶體管102d連接像素電極126。上述的堆棧兩個以上的晶體管的制造流程步驟與兩個晶體管的制造流程步驟相同，此處不予贅述。根據上述，本發明的像素結構及其制造方法，使其能達到有效減少晶體管所占面積，增加像素結構的穿透率，以提高液晶面板的顯示質量。綜上所述，雖然本發明已用較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視前述的申請專利范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種像素結構的制造方法，其特征在于，包括下列步驟(a)形成一切換晶體管于一基材上，該基材定義一晶體管區域以及一像素區域，該切換晶體管設置于該晶體管區域，其中該切換晶體管設有一第一柵極、一第一柵極絕緣層、一第一信道結構、一第一源極以及一第一漏極；(b)形成一第一介電層于該基材上，并且覆蓋該切換晶體管；(c)形成一連接導線于該第一介電層上，該連接導線設置于該晶體管區域的上方，該連接導線包括一第一接觸墊、電性連接該第一接觸墊的一第二柵極、以及電性連接該第二柵極的一第二接觸墊；(d)形成一驅動晶體管于該第一介電層上，使該驅動晶體管垂直堆棧于該切換晶體管的上方并且設置于該晶體管區域的上方，其中該驅動晶體管設有分別相對應該第一柵極、 該第一柵極絕緣層、該第一信道結構、該第一源極以及該第一漏極的該第二柵極、一第二柵極絕緣層、一第二信道結構、一第二源極以及一第二漏極，使該第一接觸墊連接該第一漏極至該第二柵極；(e)形成一共享線于該第二柵極絕緣層上，使該共享線電性連接該第二源極，并且使一部分的該共享線與該第二接觸墊互相重迭配置以形成一電容器；以及(f)形成一像素電極，使該像素電極電性連接該第二漏極。
2.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步驟(a)中還包括下列步驟 (al)形成該第一柵極于該基材上，該第一柵極連接一掃描線；(a2)形成該第一柵極絕緣層于該第一柵極以及該基材上； (a3)形成該第一信道結構于該第一柵極絕緣層上；以及(a4)形成該第一源極與該第一漏極于該第一信道結構上，以形成該切換晶體管，其中該第一源極連接一數據線，且該數據線與該掃瞄線互相交錯。
3.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步驟(b)之后，還包括步驟(bl)蝕刻該第一介電層，以形成一第一介層孔于該第一介電層中，并且曝露一部分的該第一漏極， 以使該第一接觸墊經由該第一介層孔電性連接該第一漏極。
4.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步驟(d)中還包括下列步驟 (dl)形成該第二柵極絕緣層于該連接導線上以及該第一介電層上；(d2)形成該第二信道結構于該第二柵極絕緣層上；以及(d3)形成該第二源極與該第二漏極于該第二信道結構上，以于該晶體管區域形成相對應于該切換晶體管的該驅動晶體管。
5.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步驟(e)之后，還包括步驟(fl)形成一第二介電層于該第二柵極絕緣層上，并且該第二介電層覆蓋該共享線。
6.如權利要求5所述的制造方法，其特征在于，在步驟(fl)之后，還包括步驟(f2)蝕刻該第二介電層，以形成一第二介層孔于該第二介電層中，并且曝露一部分的該第二漏極， 使該像素電極經由該第二介層孔電性連接該第二漏極。
7.一種像素結構，其特征在于，包括 一基材，用以定義一晶體管區域；一切換晶體管，設置于該基材的該晶體管區域上，該切換晶體管設有一第一柵極、一第一柵極絕緣層、一第一信道結構、一第一源極以及一第一漏極；一第一介電層，設置于該基材上，并且覆蓋該切換晶體管；一連接導線，設置于該第一介電層上且位于該晶體管區域的上方，該連接導線具有一第一接觸墊、電性連接該第一接觸墊的一第二柵極、以及電性連接該第二柵極的一第二接觸墊；一驅動晶體管，設置于該第一介電層上，該驅動晶體管垂直堆棧于該切換晶體管的上方并且設置于該晶體管區域的上方，該驅動晶體管設有分別相對應該第一柵極、該第一柵極絕緣層、該第一信道結構、該第一源極以及該第一漏極的該第二柵極、一第二柵極絕緣層、一第二信道結構、一第二源極以及一第二漏極，且該第一接觸墊電性連接該第一漏極至該第二柵極；一電容器；以及一像素電極，電極電性連接該第二漏極。
8.如權利要求7所述的像素結構，其特征在于，還包括一共享線，設置于該第二柵極絕緣層上，使該共享線電性連接該第二源極，并且使一部分的該共享線與該第二接觸墊互相重迭配置以形成該電容器。
9.如權利要求8所述的像素結構，其特征在于，還包括一第二介電層，設置于該第二柵極絕緣層，并且該第二介電層覆蓋該共享線。
10.如權利要求7所述的像素結構，其特征在于，該第一柵極于該基材上，該第一柵極連接一掃描線，該第一柵極絕緣層位于該第一柵極以及該基材上。
11.如權利要求7所述的像素結構，其特征在于，該第一信道結構于該第一柵極絕緣層上，該第一源極與該第一漏極位于該第一信道結構上，以形成該切換晶體管，且該第一源極連接一數據線。
12.如權利要求7所述的像素結構，其特征在于，該第一介電層還包括一第一介層孔， 并且曝露一部分的該第一漏極，以使該第一接觸墊經由該第一介層孔電性連接該第一漏極。
13.如權利要求7所述的像素結構，其特征在于，該第二柵極絕緣層位于該連接導線上以及該第一介電層上。
14.如權利要求7所述的像素結構，其特征在于，該第二信道結構位于該第二柵極絕緣層上，且該第二源極與該第二漏極位于該第二信道結構上，以于該晶體管區域形成相對應于該切換晶體管的該驅動晶體管。
15.如權利要求7所述的像素結構，其特征在于，該第二介電層還包括一第二介層孔， 并且曝露一部分的該第二漏極，使該像素電極經由該第二介層孔電性連接該第二漏極。
16.一種像素結構，其特征在于，包括一基材，用以定義一晶體管區域；一切換晶體管，設置于該基材的該晶體管區域上；一第一介電層，設置于該基材上，并且覆蓋該切換晶體管；一連接導線，設置于該第一介電層上且位于該晶體管區域的上方；一驅動晶體管，設置于該第一介電層上，該驅動晶體管垂直堆棧于該切換晶體管的上方并且設置于該晶體管區域的上方，且該連接導線電性連接該切換晶體管至該驅動晶體管；一電容器；以及一像素電極，電極電性連接該驅動晶體管。
全文摘要
本發明提供一種像素結構及其制造方法，像素結構包括基材、切換晶體管、介電層、連接導線、驅動晶體管、電容器以及像素電極。基材用以定義晶體管區域。切換晶體管設置于晶體管區域上。介電層設置于基材上，并且覆蓋切換晶體管。連接導線設置于介電層上且位于晶體管區域的上方。驅動晶體管設置于介電層上，驅動晶體管垂直堆棧于切換晶體管的上方并且設置于晶體管區域的上方，且連接導線電性連接切換晶體管至驅動晶體管。像素電極電性連接驅動晶體管。
文檔編號H01L27/02GK102496601SQ20111042052
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者劉光華, 李懷安 申請人:中華映管股份有限公司, 華映視訊(吳江)有限公司