CN100468763C - 垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构及其制造方法，其包括基板、位于基板上的自发光像素单元以及位于自发光像素单元的反射像素单元。通过这种垂直式结构，可以增加显示器的开口率，并且降低耗电量。

Description

垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种显示器的像素结构，特别涉及一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构及其制造方法。

背景技术

图1表示一种公知的半自发光半反射式显示器的像素结构，其包括基板10、自发光像素单元14、反射像素单元12与透明覆盖层16。此为一种水平式的像素结构，即自发光像素单元14与反射像素单元12是在同一平面的左右两边。因此，显示器的开口率无法提高，故降低显示器的图像质量。

一般使用在传统水平式半自发光半反射式显示器时，由于在半穿模式亦使用背光模块，故较耗电。同时，由于采用水平式结构，显示器的开口率亦无法提高。目前大部分自发光与反射式结合的显示器其基本上均采用水平式或共平面的半穿半反结构，如美国专利US24164292A1与PCT专利WO04077137A1均采用此结构，且以自发光元件为背光源作为半反半穿显示器。然而，此种显示器会有开口率无法提高的问题。另外，美国专利US6714268B2提出一种水平式，以自发光元件为背光源作为半反半穿显示器。而这种结构也有开口率低且耗电量大的缺点。

因此如何提出一种有效的像素结构，以增加开口率并且降低耗电量，便是当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构及其制造方法，其可解决传统水平式半自发光半反射显示器的低开口率与高耗电的缺点。

本发明的另一目的是提出一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构及其制造方法，其可以与目前的薄膜晶体管阵列、有机发光二极管制造工艺与液晶制造工艺兼容，故不需要额外的光刻掩膜，所以不会增加制造成本。

本发明的另一目的是提出一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构及其制造方法，在OLED制造工艺中其可以不需要湿式工艺，以增加合格率。

因此，本发明提出一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，包括:第一基板；开关层，位于第一基板上，并且具有第一、第二与第三开关元件，其分别具有沟道区、源极区与漏极区；第一绝缘层，位于开关层上；第二绝缘层，位于第一绝缘层上，并且暴露出部分第一绝缘层；导电层，位于暴露出的第一绝缘层上，并且区分为共同电极层、阳极层与阴极连接层，其中阳极层通过第一绝缘层电连接到第二开关元件的漏极区，且阴极连接层通过第一绝缘层电连接到第三开关元件的漏极区；自发光元件层，位于导电层的阳极层上；阴极层，位于自发光元件层上，并且电连接到阴极连接层；第三绝缘层，位于第二绝缘层与阴极层上，且暴露出共同电极层；反射式显示单元模块层，位于第三绝缘层上；以及第二基板，位于反射式显示单元模块层上。

在上述垂直式像素结构中，前述开关层还包括:缓冲层，位于第一基板上；沟道层，位于缓冲层上，区分作为各第一、第二与第三开关元件的沟道，并且分别具有沟道区、源极区与漏极区；栅电极层，具有多个栅电极，分别位于各沟道区的上方或下方；栅氧化层，位于栅电极层与沟道层之间；层间介电层，位于沟道层与栅电极层上；以及多个源极/漏极电极，位于层间介电层上，并分别电连接到各该第一、第二与第三开关元件的源极区与漏极区。

前述垂直式像素结构中，反射式显示单元模块层可为反射式液晶显示模块层，其可以还包括:液晶层，位于第三绝缘层上；彩色滤光层，位于液晶层上；以及透明电极层，位于第二基板与彩色滤光层之间，并且电连接到共同电极层。

此外，本发明还提出一种垂直式半自发光半反射式显示器的全彩像素结构，包括:第一基板；开关阵列层，位于第一基板上，其中在对应于全彩像素的各子像素，分别具有第一、第二与第三开关元件，且第一、第二与第三开关元件分别具有栅极、源极与漏极；阳极层，位于开关阵列层上，具有第一、第二与第三阳极，其中第一、第二与第三阳极分别电连接到所对应的第二开关元件的漏极；绝缘层，位于开关阵列层与阳极层上，将第一、第二与第三阳极加以电隔绝，并且暴露出第一、第二与第三阳极；自发光元件层，具有第一、第二与第三自发光元件单元，分别位于第一、第二与第三阳极上；阴极层，位于自发光元件层与绝缘层上，具有第一、第二与第三阴极，其中第一、第二与第三阴极分别电连接到所对应的第三开关元件的漏极；保护层，位于阴极层上，并将第一、第二与第三阴极电隔绝；反射式显示单元模块层，位于保护层上；以及第二基板，位于反射式显示单元模块层上。

前述垂直式半自发光半反射式全彩像素结构中，反射式显示单元模块层可为反射式液晶显示模块层，其还包括:液晶层，位于保护层上；彩色滤光层，位于液晶层上，具有第一、第二与第三滤光单元，其分别对准于第一、第二与第三自发光元件单元；以及透明电极，位于彩色滤光层与第二基板之间，并且电连接至共同电极。

此外，针对前面两种像素结构，本发明还提出一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构的制造方法，包括:提供第一基板与第二基板；形成开关层于第一基板上，其中开关层具有第一、第二与第三开关元件，且分别具有沟道区、源极区与漏极区；形成第一绝缘层于开关层上；形成导电层于第一绝缘层上，并将导电层进行图案化，以暴露出部分第一绝缘层，其中残留的导电层分别作为共同电极层、阳极层与阴极连接层；形成第二绝缘层于暴露出的第一绝缘层上；形成自发光元件层于阳极层上；形成阴极层于自发光元件层与阴极连接层上，使电连接到阴极连接层；形成第三绝缘层于第二绝缘层与阴极层上，并且暴露出共同电极层；以及形成反射式显示单元模块层于第二基板上，并将该反射式显示单元模块层形成于该第三绝缘层上。

此外，本发明还提出一种垂直式半自发光半反射式显示器的全彩像素结构的制造方法，包括:形成第一基板；形成开关阵列层于第一基板上，其中在对应于全彩像素的各子像素，分别具有第一、第二与第三开关元件，且第一、第二与第三开关元件分别具有栅极、源极与漏极；形成阳极层于开关阵列层上，并将阳极层图案化成第一、第二与第三阳极，其中第一、第二与第三阳极分别电连接到所对应的第二开关元件的漏极；形成绝缘层于开关阵列层与阳极层上，将第一、第二与第三阳极加以电隔绝，并且暴露出第一、第二与第三阳极；形成自发光元件层，使具有第一、第二与第三自发光元件单元，且分别位于第一、第二与第三阳极上；形成阴极层于自发光元件层与绝缘层上，并且图案化成第一、第二与第三阴极，其中第一、第二与第三阴极分别电连接到所对应的第三开关元件的漏极；形成保护层于阴极层上，并将第一、第二与第三阴极电隔绝；形成液晶层于保护层上；形成彩色滤光层于液晶层上，具有第一、第二与第三滤光单元，其位置分别对准于第一、第二与第三自发光元件单元；以及形成透明电极于彩色滤光层上，并且电连接至共同电极；以及形成第二基板于透明电极上。

在上述像素结构或其制造方法中，第一、第二与第三开关元件可以是有机薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、硅基式薄膜晶体管、微硅薄膜晶体管(μ-Si-TFT)或透明薄膜晶体管等。

前述第一与该第二基板为可挠式基板。第一与第二基板可以是玻璃基板、金属薄基板、塑料基板或硅基式基板等等。

在上述垂直式像素结构或其制造方法中，缓冲层的材料为二氧化硅或氮化硅。导电层的阳极层可以为反射电极层。阴极层可为半透金属层。第三绝缘层的材料为二氧化硅或氮化硅。

在上述垂直式像素结构或其制造方法中中，自发光元件层可为有机发光元件层，例如是由反相式有机发光二极管所构成。此外，该自发光元件层为白光自发光层，或者为由多原色所构成的自发光层，例如是红光、绿光与蓝光等。

通过上述垂直式结构与其制造方法，可以提供具有高开口率的显示器，且可以达到是最佳省能源的显示器，并且可同时应用于户外或户内的显示器。此外，制造工艺与目前的薄膜晶体管阵列、有机发光二极管制造工艺与液晶制造工艺兼容，不会增加制造成本。又因为可以不需要湿式工艺，所以合格率可以增加。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为公知像素结构的示意图。

图2为依据本发明所表示的半自发光半反射式显示器的像素结构的示意图。

图3是依据本发明实施例所表示的垂直式半自发光半反射式显示器的单一像素结构的示意图。

图4为依据本发明实施例所表示的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构的示意图。

图5为依据本发明实施例所表示的垂直式半自发光半反射式显示器的全彩像素结构的示意图。

图6至10为依据本发明实施例所表示的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构的制造方法的流程示意图。

图11-16为依据本发明实施例所表示的垂直式半自发光半反射式显示器的全彩像素结构的制造方法的流程示意图。

主要元件标记说明

10 基板                   12 反射像素单元

14 自发光显示单元         16 透明覆盖层

100 基板                  102 自发光显示单元

104 反射像素单元        106 透明覆盖层

200 第一基板            202 第二基板

212 缓冲层              216 栅氧化层

218 层间介电层          218a 接触窗

219 共同电极            220 第一绝缘层

232 共同电极层          234 阳极层

236 阴极连接层          240 第二绝缘层

245 自发光元件层        250 阴极层

260 第三绝缘层          270 彩色滤光层

280 透明电极层

300 第一基板            310 开关阵列层

320a、320b、320c 阳极

325a、325b、325c 导电层

330 绝缘层

340a、340b、340c 自发光元件单元

350 阴极层

350a、350b、350c 阴极

360 保护层

370 彩色滤光层

370a、370b、370c 滤光单元

380 透明电极

390 共同电极

具体实施方式

接着，配合附图来进一步地说明本发明的技术特征。本发明的概念是把自发光显示单元与反射式显示单元以垂直于基板的方式排列。

图2为依据本发明所表示的半自发光半反射式显示器的像素结构的示意图。此图是一个像素为单元来解释，但是以整个面板上，也是具有多个相同的像素结构。此外，在此所谓的半自发光半反射式是指在一个像素结构中具有自发光显示单元与反射式显示单元的意思。

如图2所示，本发明的半自发光半反射式显示器像素也同样地建立在一个基板100之上。此基板100可以例如是可挠式基板。另外，基板100也可以是玻璃基板、塑料基板、硅基式(silicon-based)基板或金属薄基板等。

接着，自发光像素单元102位于前述基板100上。反射像素单元104则位于自发光像素单元102上。最后，透明覆盖层106再覆盖于反射像素单元104上。因此，明显地此像素结构为一种垂直式的结构。这里所谓的垂直式结构乃是指自发光像素单元102与反射像素单元104是采用上下堆栈的方式，而非公知左右水平置放的方式。通过将自发光像素单元102设置在反射像素单元104下，便不需要设置反射像素单元104的背光源。

在前述的构造中，自发光像素单元102可以是一种主动式发光元件，例如是由有机发光二极管。在此，任何形式的有机发光元件均适用于本发明的垂直式像素结构，举例来说如反相式有机发光二极管(inverted-typeOLED)，但是并不局限于此种。此外，前述的反射式像素单元可以例如由液晶构成，实际实施时并不特别限定液晶的种类。

对于所属技术领域的技术人员，自发光像素单元102与反射像素单元104大部分均通过一个开关电路来控制他们的发光或不发光，亦即是否将图像数据写入。对于本发明而言，此开关电路并不特别限定，例如可以是晶体管。

此外，在上述结构中，自发光像素单元102与反射像素单元104之间还可以包括绝缘层(图中未表示)，其可以是绝缘薄膜。自发光像素单元102的上电极与下电极均需图案化，可独立控制每个像素。在此，每一自发光像素单元102独立由像素电路控制，每一反射像素单元104独立由另一像素电路控制。

通过这样的设置，在每一像素层都只包含一种特定的显示单元，亦即在同一像素层水平上，不会像公知结构一般，有两种不同的显示单元各占据一半的面板面积。因此，当在工作时，每一显示单元层(自发光像素单元102元或反射像素单元104)均是占据整个面板面积。因此，本发明的垂直式半自发光半反射式显示器像素可以提供高开口率。换句话说，由于此种结构反射区与穿透区均在同一平面的上下两边，故反射区与穿透区发光区域很容易达到或超过50％，故可解决传统水平式的低开口率(≦30％)。

此外，因为将自发光显示单元放置在反射式显示单元下方，故不需要额外提供背光模块。因此，公知的高耗电的缺点，便可以解决。

图3是依据本发明实施例所表示的垂直式半自发光半反射式显示器的单一像素结构的示意图。如图3所示，垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，包括:第一晶体管T1、第二晶体管T2、第一存储电容Cst1、自发光显示单元OLED、第三晶体管T3、第二存储电容Cst2、反射式显示单元LC。此外，每个像素还包括两条数据线Data1、Data2与两条扫描线Scan1、Scan2。

如图3所示，第一晶体管T1具有栅极、源极与漏极，其中第一晶体管T1的栅极与源极分别耦接到第一扫描线Scan1与第一数据线Data1。第二晶体管T2具有栅极、源极与漏极，其中第二晶体管T2的栅极耦接至第一晶体管T1的源极。第一存储电容Cst1具有一端耦接至第二晶体管T2的栅极，另一端耦接至第二晶体管T2的源极。第一存储电容Cst1的另一端与第二晶体管T2的源极则一起耦接到操作(电源)电压VDD。自发光显示单元OLED具有阳极、自发光层(例如有机发光层)与阴极，其中阳极耦接至第二晶体管T2的漏极。第三晶体管T3具有栅极、源极与漏极，其中第三晶体管T3的栅极与源极分别耦接到第二扫描线Scan2与第二数据线Data2。第二存储电容Cst2具有一端耦接至第三晶体管T3的漏极，另一端耦接至共同电压Vcom。反射式显示单元LC具有一端耦接至第三晶体管T3的漏极与该有机发光单元的阴极，另一端耦接至该共同电压Vcom。

通过上述连接方式，便可以达到图2所示的垂直式像素结构。在像素工作时，当自发光显示模式时，反射式显示单元为关闭；当反射式显示模式时，自发光显示单元为关闭。

如前面所述，图3中的第一、第二与第三晶体管T1、T2、T3相当于像素的开关元件，其可以例如是薄膜晶体管。相同地，此薄膜晶体管可以是有机薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、硅基式薄膜晶体管、微硅薄膜晶体管(μ-Si-TFT)与透明薄膜晶体管等等。

在前述的构造中，自发光像素单元可以是一种主动式发光元件，例如是有机发光二极管。在此，任何形式的有机发光元件均适用于本发明的垂直式像素结构，举例来说如反相式有机发光二极管(inverted-type OLED)，但是并不局限于此种。此外，前述的反射式像素单元可以例如由液晶构成，实际实施时并不特别限定液晶的种类。

图4为依据本发明实施例所表示的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构的示意图。图4即为将图3的像素结构以工艺技术实施后的剖面结构图。对应于图4的制造方法会在后文详细介绍。

如图4所示，其在第一基板200上，具有开关层。前述第一基板200与第二基板202为可挠式基板。第一基板200与第二基板202还可以是玻璃基板、金属薄基板、塑料基板或硅基式基板等等。开关层具有第一、第二与第三开关元件，其分别具有沟道区、源极区S与漏极区D。第一、第二与第三开关元件可以是薄膜晶体管，例如是有机薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、硅基式薄膜晶体管、微硅薄膜晶体管(μ-Si-TFT)或透明薄膜晶体管等等。图4中仅绘出较重要的第二开关元件TFT2与第三开关元件TFT3，这些开关元件可以对应到图3的晶体管T2与T3。第一开关元件对应于图3的晶体管T1，一般所属技术领域的技术人员可以从图3得知要如何设置它的位置，其详细结构会在下文还进一步描述。

前述开关层还包括以下各层。缓冲层212位于第一基板上200。缓冲层212的材料可以例如是二氧化硅或氮化硅。沟道层216位于缓冲层212上，区分作为各该第一、第二与第三开关元件TFT1～TFT3的沟道，并且分别具有沟道区、源极区S与漏极区D。栅电极层具有多个栅电极G(图中已把栅电极层图案化成各开关元件的栅电极G)。栅电极层可以位于各沟道区的上方或下方，以形成上栅电极(top gate)或下栅电极(bottom gate)结构。栅氧化层216位于栅电极层与沟道层之间。层间介电层218位于沟道层与栅电极层上。多个源极/漏极电极，位于层间介电层218上，并分别电连接到各该第一、第二与第三开关元件的源极区S与漏极区D。

接着，在开关层上具有第一绝缘层220与第二绝缘层240。第二绝缘层240位于第一绝缘层220上，并且会暴露出一部分第一绝缘层220。

暴露出的该第一绝缘层上具有导电层，此导电层被区分为共同电极层232、阳极层234与阴极连接层236。阳极层234通过第一绝缘层220电连接到第二开关元件TFT2的漏极区D，且阴极连接层236通过第一绝缘层220电连接到第三开关元件TFT3的漏极区D。导电层的阳极层234可以是反射电极层。

作为自发光显示单元的自发光元件层245是位于阳极层234上。阴极层250位于自发光元件层245上，并且电连接到阴极连接层236。该阴极层可以例如是半透金属层。第三绝缘层260位于第二绝缘层240与阴极层250上，且暴露出共同电极层232。第三绝缘层260的材料可以例如是二氧化硅或氮化硅。

至此，以上描述大致上为自发光显示单元的结构部分。本发明的反射式显示单元结构则是叠在上述自发光显示单元的上面。反射式显示单元模块层位于该第三绝缘层上。第二基板202位于反射式显示单元模块层上。至此，呈现出整个垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构。

前述反射式显示单元模块层可以例如是反射式液晶显示模块层。如图4所是，反射式液晶显示模块层还包括以下数层。液晶层LC位于第三绝缘层260上。彩色滤光层270位于液晶层LC。透明电极层280位于第二基板202与彩色滤光层270之间，并且电连接到共同电极层232。

前述自发光元件层245可以是有机发光元件层，例如是由反相式有机发光二极管所构成。自发光元件层为白光自发光层。此外，自发光元件层为由多原色所构成的自发光层，上述这些原色例如是为红光、绿光与蓝光。在把本发明上述子像素应用到整个像素结构时，例如需要三个子像素构成一个完整的全彩像素。此时有机发光元件层可以使用白光的有机发光元件，而其各色光的像素则可以通过液晶部分的滤光层270来提供。此外，当自发光元件层也使用红、绿、蓝色光的自发光元件时，此些红、绿、蓝色光的自发光元件所发出的光在经过液晶部分的滤光层270时，会使各色光更加纯化。

图5为依据本发明实施例所表示的垂直式半自发光半反射式显示器的全彩像素结构的示意图。图5所示的结构是把图4的子像素结构应用到全彩像素结构的示意图。

如图5所示，垂直式半自发光半反射式显示器的全彩像素结构包括以下构件，且形成在第一基板300与第二基板302之间。开关阵列层310位于第一基板300上，其中在对应于该全彩像素的各子像素，分别具有第一、第二与第三开关元件(图中未表示，可以参照图4)，且第一、第二与第三开关元件分别具有栅极、源极与漏极。

接着是自发光结构的部分。阳极层320位于开关阵列层310上，具有第一、第二与第三阳极(320a、320b、320c，参照图11)，其中第一、第二与第三阳极分别电连接到所对应的子像素的第二开关元件的漏极。绝缘层330位于开关阵列层310与阳极层320上，将第一、第二与第三阳极320a、320b、320c加以电隔绝，并且暴露出第一、第二与第三阳极320a、320b、320c。自发光元件层340，具有第一、第二与第三自发光元件单元(320a、320b、320c，参照图13)，分别位于第一、第二与第三阳极上320a、320b、320c。阴极层350，位于自发光元件层340与绝缘层330上，具有第一、第二与第三阴极(350a、350b、350c，参照图14)。第一、第二与第三阴极350a、350b、350c分别电连接到所对应的子像素的第三开关元件的漏极。保护层360位于阴极层350上，并将第一、第二与第三阴极电隔绝。

从第5图可以看出本发明自发光元件的阴极层部分的结构特征。如图3所示，因为本发明的自发光元件OLED的阴极并不是像传统OLED的结构连接在一起的，而是连接到第三晶体管T3(或图4的TFT3)的漏极以及液晶层。因此，本发明的阴极层结构便不是传统的连续式阴极层，而是象图5一般，阴极350a、350b、350c是呈现出不连续的结构。

接着，反射式显示单元模块层是位于保护层360上。此反射式显示单元模块层例如是由反射式液晶所构成，其可以包括以下各层。液晶层LC，位于保护层360上。彩色滤光层370位于液晶层LC上，具有第一、第二与第三滤光单元(370a、370b、370c，参照图16)，其分别对准于第一、第二与该第三自发光元件单元320a、320b、320c。透明电极位于彩色滤光层370与第二基板302之间，并且电连接至共同电极390。前述晶体管、基板与各层所能使用的种类与材料，均与对应图4的说明相同，在此便不再冗述。

上述有机发光元件层可以使用白光的有机发光元件，而其各色光的像素则可以通过液晶部分的滤光层370来提供。此外，当自发光元件层也使用红、绿、蓝色光的自发光元件时，此些红、绿、蓝色光的自发光元件所发出的光在经过液晶部分的滤光层370时，会使各色光更加纯化。

接着说明前述像素结构的制造方法的实施例。在此仅为大致上的描述，对于所属技术领域的技术人员，工艺详细部分可以自行加以变化。图6至10为依据本发明实施例所表示的垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构的制造方法的流程示意图。

如图6A与图6B所示，首先提供第一基板200与第二基板202(参照图10)。第一基板200与第二基板202为可挠式基板。第一基板200与第二基板202还可以例如是玻璃基板、金属薄基板、塑料基板或硅基式基板等等。

接着，形成开关层210于第一基板200上。开关层210具有第一、第二与第三开关元件，且分别具有源极区S、漏极区D与沟道区(源极区S与漏极区D的中间)。图中仅绘出TFT2、TFT3，其分别对应于图3的晶体管T2与T3。晶体管T1的位置省略，但对所属技术领域的技术人员，图3晶体管T1的设置位置是可以轻易做出的，故在此便不详述。

接着说明开关层210的细部。开关层210中的晶体管可以是如图6A所示的上栅极或图6B所示的下栅极的结构。在上栅极结构的情形下，如图6A所示，形成缓冲层212于第一基板200上。接着形成沟道层于缓冲层212上，并且图案化成作为各该第一、第二与第三开关元件的沟道(TFT2、TFT3)，并且分别具有沟道区、源极区S与漏极区D。接着形成栅氧化层216于沟道层上。之后，在栅氧化层216上形成栅电极层，并且栅电极层图案化成多个栅电极G，使分别位于各该沟道区的上方，作为各开关元件的栅极。接着，形成层间介电层(interlayer dielectric layer)218于栅电极层与栅氧化层216上。在该栅氧化层与该层间介电层中形成多个接触窗218a，以暴露出各第一、第二与第三开关元件(TFT2、TFT3)的源极S与漏极D，并且在各上述这些接触窗中形成金属插塞。接着，形成电极层于层间介电层218上，并对电极层进行图案化以形成共同电极219，并且自动对准于各该金属插塞以形成多个源极/漏极电极MII。

此外，对于在下栅极结构的情形下，则如图6B所示，形成缓冲层212于第一基板200上。形成栅电极层于缓冲层212上，并进行图案化以形成多个栅电极G。接着形成栅氧化层216于缓冲层212与上述这些栅电极G上。接着，形成沟道层于栅氧化层216上，并且图案化成作为各第一、第二与第三开关元件的沟道，并且分别具有沟道区、源极区S与漏极区D。形成层间介电层218于沟道层与栅氧化层216上。在层间介电层218中形成多个接触窗218a，以暴露出各该第一、第二与第三开关元件的源极S与漏极D，并且在各接触窗218a中形成金属插塞。形成电极层于层间介电层218上，并对电极层进行图案化以形成共同电极219，并且自动对准于各金属插塞以形成多个源极/漏极电极MII。

前述的缓冲层的材料可以例如是二氧化硅或氮化硅。接着，如图6A或图6B所示，在开关层210上形成第一绝缘层220，并且在第一绝缘层220中对应于共同电极219、源极/漏极电极MII的位置形成接触窗。接着，如图7所示，在第一绝缘层220形成导电层，并将该导电层进行图案化，以暴露出部分第一绝缘层220，其中残留的导电层分别作为共同电极层232、阳极层234与阴极连接层236。阳极层234可由反射电极层构成。

如图8所示，形成第二绝缘层240于暴露出的第一绝缘层220上。接着，形成自发光元件层245于阳极层234上。该自发光元件层245可以由有机发光元件层所形成。该有机发光元件层可以例如是由反相式有机发光二极管所构成。此外，自发光元件层可以是白光的自发光层，或者是由多原色所构成的自发光层，例如红光、绿光与蓝光等。

接着如图9所示，形成阴极层250于自发光元件层245与阴极连接层236上，使阴极层250电连接到阴极连接层236。阴极层250例如是可以由半透金属层所形成。如此，使自发光元件层245的阴极连接到晶体管TFT3的漏极D。接着，形成第三绝缘层260于第二绝缘层240与阴极层250上，并且暴露出共同电极层232。至此，完成图3的像素结构的自发光显示单元部分。前述第三绝缘层的材料可以例如是二氧化硅或氮化硅。

如图10所示，最后形成反射式显示单元模块层于第二基板202上，并将反射式显示单元模块层形成于第三绝缘层260上。此反射式显示单元模块层可以是反射式液晶所构成。如图10所示，其包括液晶层LC、彩色滤光层270以及透明电极层280等。透明电极层280形成于第二基板202与彩色滤光层270之间，并且电连接到该共同电极层232。液晶显示元件的形成方法，可以使用一般既有的方式，不限定于某种特定方法。

接下来说明图5的全彩像素结构的制造方法的例子。图11-16为依据本发明实施例所表示的垂直式半自发光半反射式显示器的全彩像素结构的制造方法的流程示意图。

如图11所示，提供第基板300。第一基板300可以是可挠式基板，又例如可以是玻璃基板、金属薄基板、塑料基板或硅基式基板等等。

接着形成开关阵列(switch array)层310于第一基板300上，其中在对应于该全彩像素的各子像素，分别具有第一、第二与第三开关元件，且第一、第二与第三开关元件分别具有栅极、源极与漏极。各子像素的细部结构与制造方法可以参照图4与图6至图10。之后，形成阳极层于开关阵列层310上，并将阳极层图案化成第一、第二与第三阳极320a、320b、320c，其中第一、第二与第三阳极320a、320b、320c分别电连接到所对应的第二开关元件的漏极。阳极层可以是反射电极层。此外，另有一部分的导电层325a、325b、325c是作为后述阴极与开关阵列中的晶体管间的连接之用。

如图12所示，形成绝缘层330于开关阵列层310与阳极层(由阳极320a、320b、320c构成)上，将第一、第二与第三阳极加以电隔绝，并且暴露出第一、第二与第三阳极。

接着如图13所示，形成自发光元件层，使具有第一、第二与第三自发光元件单元340a、340b、340c，且分别位于第一、第二与第三阳极320a、320b、320c上。自发光元件层可以由有机发光元件层所形成。该有机发光元件层可以例如是由反相式有机发光二极管所构成。此外，自发光元件层可以是白光的自发光层，或者是由多原色所构成的自发光层，例如红光、绿光与蓝光等。

接着如图14所示，形成阴极层350于自发光元件层与绝缘层330上，并且图案化成第一、第二与第三阴极350a、350b、350c，其中第一、第二与第三阴极350a、350b、350c分别通过导电层325a、325b、325c(相当于图4所描述的阴极连接层)电连接到所对应的第三开关元件的漏极。阴极层可以例如是半透金属层。接着，如图15所示，形成保护层360于阴极层上，并各阴极350a、350b、350c电隔绝。保护层360的材料可以例如是二氧化硅或氮化硅。

最后，如图16所示，形成液晶层LC于保护层360上。形成彩色滤光层370于液晶层LC上，其具有第一、第二与第三滤光单元370a、370b、370c，其位置分别对准于第一、第二与第三自发光元件单元340a、340b、340c。第一、第二与第三滤光单元370a、370b、370c分别对应红光、滤光与蓝光。

接着，形成透明电极380于彩色滤光层370上，并且电连接至共同电极390。形成第二基板302于透明电极380上。

综上所述，通过上述垂直式结构与其制造方法，可以提供具有高开口率的显示器，且可以达到是最佳省能源的显示器，并且可同时应用于户外或户内的显示器。此外，工艺与目前的薄膜晶体管制造阵列、有机发光二极管制造工艺与液晶制造工艺兼容，不会增加制造成本。又因为可以不需要湿式工艺，所以合格率可以增加。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (32)

1.一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构，其特征是包括:

第一基板；

开关层，位于该第一基板上，并且具有第一、第二与第三开关元件，其分别具有沟道区、源极区与漏极区；

第一绝缘层，位于该开关层上；

第二绝缘层，位于该第一绝缘层上，并且暴露出部分该第一绝缘层；

导电层，位于暴露出的该第一绝缘层上，并且区分为共同电极层、阳极层与阴极连接层，其中该阳极层通过该第一绝缘层电连接到该第二开关元件的该漏极区，且该阴极连接层通过该第一绝缘层电连接到该第三开关元件的该漏极区；

自发光元件层，位于该导电层的该阳极层上；

阴极层，位于该自发光元件层上，并且电连接到该阴极连接层；

第三绝缘层，位于该第二绝缘层与该阴极层上，且暴露出该共同电极层；

反射式显示单元模块层，位于该第三绝缘层上；以及

第二基板，位于该反射式显示单元模块层上。

2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征是该导电层的该阳极层为反射电极层。

3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征是:

该自发光元件层具有第一、第二与第三自发光元件单元；

该反射式显示单元模块层为反射式液晶显示模块层；

该反射式液晶显示模块层还包括:

液晶层，位于该保护层或该第三绝缘层上；

彩色滤光层，位于该液晶层上，具有第一、第二与第三滤光单元，其分别对准于该第一、该第二与该第三自发光元件单元，其中该第一、该第二与该第三滤光单元分别对应红光、绿光与蓝光；以及

透明电极，位于该彩色滤光层与该第二基板之间，并且电连接至共同电极层。

4.根据权利要求1所述的像素结构，其特征是该开关层为包括缓冲层、沟道层、栅电极层、层间介电层与多个源极/漏极电极的堆栈结构，其中该栅电极层具有多个栅电极，分别位于该沟道区的上方或下方。

5.根据权利要求3所述的像素结构，其特征是该第三绝缘层的材料为二氧化硅或氮化硅。

6.一种垂直式半自发光半反射式显示器的全彩像素结构，其特征是包括:

第一基板；

开关阵列层，位于该第一基板上，其中在对应于该全彩像素的各子像素，分别具有第一、第二与第三开关元件，且该第一、该第二与该第三开关元件分别具有栅极、源极与漏极；

阳极层，位于该开关阵列层上，具有第一、第二与第三阳极，其中该第一、该第二与该第三阳极分别电连接到所对应的该第二开关元件的漏极；

绝缘层，位于该开关阵列层与该阳极层上，将该第一、该第二与该第三阳极加以电隔绝，并且暴露出该第一、该第二与该第三阳极；

自发光元件层，具有第一、第二与第三自发光元件单元，分别位于该第一、该第二与该第三阳极上；

阴极层，位于该自发光元件层与该绝缘层上，具有第一、第二与第三阴极，其中该第一、该第二与该第三阴极分别电连接到所对应的该第三开关元件的漏极；

保护层，位于该阴极层上，并将该第一、该第二与该第三阴极电隔绝；

反射式显示单元模块层，位于该保护层上；以及

第二基板，位于该反射式显示单元模块层上。

7.根据权利要求1或6所述的像素结构，其特征是该第一、该第二与该第三开关元件为选自于有机薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、硅基式薄膜晶体管、微硅薄膜晶体管与透明薄膜晶体管所构成的族群之一。

8.根据权利要求1或6所述的像素结构，其特征是该第一与该第二基板为可挠式基板。

9.根据权利要求1或6所述的像素结构，其特征是该第一与该第二基板包括选自于由玻璃基板、金属薄基板、塑料基板、硅基式基板所构成的群组之一。

10.根据权利要求1或6所述的像素结构，其特征是该阴极层为半透金属层。

11.根据权利要求1或6所述的像素结构，其特征是该自发光元件层为有机发光元件层。

12.根据权利要求11所述的像素结构，其特征是该有机发光元件层为由反相式有机发光二极管所构成。

13.根据权利要求1或6所述的像素结构，其特征是该自发光元件层为白光自发光层。

14.根据权利要求1或6所述的像素结构，其特征是该自发光元件层为由多原色所构成的自发光层。

15.根据权利要求14所述的像素结构，其特征是上述这些原色为红光、绿光与蓝光。

16.根据权利要求1或6所述的像素结构，其特征是该反射式显示单元模块层为反射式液晶显示模块层。

17.一种垂直式半自发光半反射式显示器的像素结构的制造方法，其特征是包括:

提供第一基板与第二基板；

形成开关层于该第一基板上，其中该开关层具有第一、第二与第三开关元件，且分别具有沟道区、源极区与漏极区；

形成第一绝缘层于该开关层上；

形成导电层于该第一绝缘层上，并将该导电层进行图案化，以暴露出部分该第一绝缘层，其中残留的导电层分别作为共同电极层、阳极层与阴极连接层；

形成第二绝缘层于暴露出的该第一绝缘层上；

形成自发光元件层于该阳极层上；

形成阴极层于该自发光元件层与该阴极连接层上，使电连接到该阴极连接层；

形成第三绝缘层于该第二绝缘层与该阴极层上，并且暴露出该共同电极层；以及

形成反射式显示单元模块层于该第二基板上，并将该反射式显示单元模块层覆盖到该第三绝缘层上。

18.根据权利要求17所述的制造方法，其特征是该导电层的该阳极层为反射电极层。

19.根据权利要求17所述的制造方法，其特征是该反射式显示单元模块层为反射式液晶显示模块层。

20.根据权利要求19所述的制造方法，其特征是:

该自发光元件层具有第一、第二与第三自发光元件单元；

该反射式液晶显示模块层还包括:

液晶层，位于该第三绝缘层上；

彩色滤光层，位于该液晶层上，具有第一、第二与第三滤光单元，其分别对准于该第一、该第二与该第三自发光元件单元，其中该第一、该第二与该第三滤光单元分别对应红光、绿光与蓝光；以及

透明电极，位于该彩色滤光层与该第二基板之间，并且电连接至共同电极层。

21.根据权利要求17所述的制造方法，其特征是该开关层为包括缓冲层、沟道层、栅电极层、层间介电层与多个源极/漏极电极的堆栈结构，其中该栅电极层具有多个栅电极，分别位于该沟道区的上方或下方。

22.根据权利要求21所述的制造方法，其特征是该缓冲层及/或该第三绝缘层的材料为二氧化硅或氮化硅。

23.一种垂直式半自发光半反射式显示器的全彩像素结构的制造方法，其特征是包括:

形成第一基板；

形成开关阵列层于该第一基板上，其中在对应于该全彩像素的各子像素，分别具有第一、第二与第三开关元件，且该第一、该第二与该第三开关元件分别具有栅极、源极与漏极；

形成阳极层与共同电极于该开关阵列层上，并将该阳极层图案化成第一、第二与第三阳极，其中该第一、该第二与该第三阳极分别电连接到所对应的该第二开关元件的漏极；

形成绝缘层于该开关阵列层、该共同电极与该阳极层上，将该第一、该第二与该第三阳极以及该共同电极加以电隔绝，并且暴露出该第一、该第二与该第三阳极以及该共同电极；

形成自发光元件层，使具有第一、第二与第三自发光元件单元，且分别位于该第一、该第二与该第三阳极上；

形成阴极层于该自发光元件层与该绝缘层上，并且图案化成第一、第二与第三阴极，其中该第一、该第二与该第三阴极分别电连接到所对应的该第三开关元件的漏极；

形成保护层于该阴极层上，并将该第一、该第二与该第三阴极电隔绝；

形成液晶层于该保护层上；

形成彩色滤光层于该液晶层上，具有第一、第二与第三滤光单元，其位置分别对准于该第一、该第二与该第三自发光元件单元；

形成透明电极于该彩色滤光层上，并且电连接至共同电极；以及

形成第二基板于该透明电极上。

24.根据权利要求17或23所述的制造方法，其特征是该第一、该第二与该第三开关元件为选自于有机薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、硅基式薄膜晶体管、微硅薄膜晶体管与透明薄膜晶体管所构成的族群之一。

25.根据权利要求17或23所述的制造方法，其特征是该第一与该第二基板为可挠式基板。

26.根据权利要求17或23所述的制造方法，其特征是该第一与该第二基板包括选自于由玻璃基板、金属薄基板、塑料基板、硅基式基板所构成的群组之一。

27.根据权利要求17或23所述的制造方法，其特征是该阴极层为半透金属层。

28.根据权利要求17或23所述的制造方法，其特征是该自发光元件层为有机发光元件层。

29.根据权利要求28所述的制造方法，其特征是该有机发光元件层为由反相式有机发光二极管所构成。

30.根据权利要求17或23所述的制造方法，其特征是该自发光元件层为白光自发光层。

31.根据权利要求17或23所述的制造方法，其特征是该自发光元件层为由多原色所构成的自发光层。

32.根据权利要求31所述的制造方法，其特征是上述这些原色为红光、绿光与蓝光。

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