CN100559598C - 像素结构、显示面板、光电装置及其修补方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及像素结构、显示面板、光电装置及其修补方法，像素结构包括有源元件及像素电极。有源元件包括图案化半导体层、栅绝缘层、栅极及接触导体层。栅极与扫描线电性连接。栅绝缘层位于图案化半导体层与栅极之间。图案化半导体层有彼此电性绝缘的第一半导体区块及第二半导体区块。第一半导体区块与栅极相连接。接触导体层具有与第一半导体块连接的第一接触导体区块以及与第二半导体区块连接的第二接触导体区块。第二半导体区块与数据线电性连接。像素电极与第一接触导体区块电性连接。像素结构进行修补时，修补位置不受限于像素电极的位置，且本发明将栅极与图案化半导体层的第一半导体区块连接的难度较低因此本发明的像素电极较易于修补。

Description

像素结构、显示面板、光电装置及其修补方法

技术领域

本发明是有关于一种显示面板及其修补方法，且特别是有关于一种像素结构及其修补方法。

背景技术

过去阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)一直独占显示器市场，然而因为阴极射线管的体积庞大、且有辐射与消耗能源的议题，无法满足消费者对于轻、薄、短、小以及低消耗功率的需求。因此，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(Thin FilmTransistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)已逐渐成为市场的主流。

薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)主要由薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光阵列基板和液晶层所构成，其中薄膜晶体管阵列基板是由多个阵列排列的像素结构所构成，每一像素结构由一薄膜晶体管、一像素电极(pixel electrode)以及一储存电容器(storage capacitor)所组成。当像素结构中的储存电容器因颗粒或介电层破洞而发生异常泄漏时，此像素结构便会成为点瑕疵(dot defect)。然而，若直接报废丢弃这些有瑕疵的液晶显示面板，将会使得制造成本大幅增加。一般来说，只依赖改善工艺技术来实现零瑕疵率是非常困难的，因此液晶显示面板的瑕疵修补技术变得相当地重要。在现有技术中，液晶显示面板的瑕疵修补通常采用激光熔接(laser welding)或激光切割(laser cutting)等方式进行。以薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)为例，激光熔接或切割的动作通常是在薄膜晶体管阵列(TFT array)制作完成后进行。然而，由于像素结构设计的缘故，并非每一种瑕疵都能快速修复，有些瑕疵甚至难以修复。

图1为现有技术的像素结构及其修补位置的剖面示意图。请参照图1，已知的像素结构100包括基板110、半导体层120、栅绝缘层130、第一金属层140、介电层150、第二金属层160、保护层170、平坦层180以及透明导电层190。

上述的图案化的半导体层120位于基板110上。栅绝缘层130覆盖住图案化的半导体层120。图案化的第一金属层140位于栅绝缘层130上方。介电层150覆盖住图案化的第一金属层140以及栅绝缘层130。介电层150与栅绝缘层130具有接触窗152及接触窗154，以暴露出部分半导体层120。图案化的第二金属层160位于介电层150之上，且图案化的第二金属层160经由接触窗152及接触窗154与半导体层120电性连接。保护层170位于介电层150及第二金属层160之上。平坦层180覆盖住保护层170，且平坦层180与保护层170具有开口H，且开口H暴露出部分第二金属层160。透明导电层190位于平坦层180之上，且透明导电层190经由接触窗H与第二金属层160电性连接。图1可知，像素结构100中的开关元件为低温多晶硅(Low TemperaturePolycrystalline Silicon，LTPS)顶栅型薄膜晶体管。

一般而言，当像素结构100出现瑕疵时，现有技术通常是沿切割线C作切割，并在虚线框格106的位置熔接透明导电层190与第一金属层140，以使透明导电层190直接与第一金属层140电性连接。但因为介于透明导电层190与第一金属层140之间的平坦层180太厚，时常造成熔接成功率不高。因此，如何提升像素结构100的修补良品率，俨然成为当前重要课题。

发明内容

本发明提供一种像素结构，其栅极会与通道层相连接。

本发明提供一种像素修补方法，其具有较高的修补良品率。

本发明提供一种像素结构，其配置于一基板上，并与一扫描线以及一数据线电性连接。像素结构包括一有源元件以及一像素电极。有源元件配置于基板上。有源元件包括一图案化半导体层、一栅绝缘层、一栅极以及一接触导体层。栅极与扫描线电性连接。栅绝缘层位于图案化半导体层与栅极之间。图案化半导体层具有彼此电性绝缘的一第一半导体区块以及一第二半导体区块。第一半导体区块与栅极相连接。接触导体层具有一与第一半导体区块连接的第一接触导体区块以及一与第二半导体区块连接的第二接触导体区块。第二半导体区块与数据线电性连接。像素电极与第一接触导体区块电性连接。

本发明提供一种修补方法，其适于修补一种像素结构。像素结构配置于一基板，并与一扫描线以及一数据线电性连接。像素结构包括一有源元件与一像素电极。有源元件配置于基板上，且有源元件包括一图案化半导体层、一栅绝缘层、一栅极以及一接触导体层。栅极与扫描线电性连接。栅绝缘层位于图案化半导体层与栅极之间。接触导体层具有一连接于像素电极与图案化半导体层之间的第一接触导体区块以及一连接于数据线与图案化半导体层之间的第二接触导体区块。修补方法包括切断图案化半导体层，使图案化半导体层分为一第一半导体区块以及一第二半导体区块，以使电性连接于像素电极的第一半导体区块与电性连接于数据线的第二半导体区块电性绝缘。然后，将栅极与第一半导体区块相连接。

由于本发明的像素结构具有栅极与第一半导体区块相连接的结构，可使栅极经由第一半导体区块以及第一接触导体区块与像素电极电性连接，进而使栅极与像素电极具有相同的电压。与已知的像素结构相比，本发明的像素结构在进行修补时，修补位置不会受限于像素电极的位置，且本发明将栅极与图案化半导体层的第一半导体区块连接的难度较低，因此本发明的像素电极较易于修补。

附图说明

图1为现有技术的像素结构及其修补位置的剖面示意图。

图2A为本发明第一实施例的像素结构的示意图。

图2B为本发明第一实施例的像素结构的剖面示意图。

图2C为图2B的像素结构经过修补后的示意图。

图3A为本发明第二实施例的像素结构的剖面示意图。

图3B为图3A的像素结构经过修补后的示意图。

图4为本发明的一种光电装置的示意图。

附图标号：

100、200、200’：像素结构

106：熔接处

110、S：基板

120：半导体层

130、214：栅绝缘层

140：第一金属层

150：介电层

152、154：接触窗

160：第二金属层

170、270：图案化保护层

180：平坦层

190：透明导电层

212：图案化半导体层

212a：第一半导体区块

212b：第二半导体区块

214：栅绝缘层

216：栅极

218：接触导体层

218D：漏极接触导体区块

218S：源极接触导体区块

220：像素电极

270图案化保护层

400：显示面板

410：电子元件

500：光电装置

C：切割线

H：开口

S：基板

W：连接处

292：下电极

294：上电极

290：储存电容器

具体实施方式

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

第一实施例

图2A为本发明第一实施例的像素结构的示意图，而图2B为本发明第一实施例的像素结构的剖面示意图。请同时参照图2A及图2B，本实施例的像素结构200配置于基板S上，且像素结构200与扫描线SL以及数据线DL电性连接。由图2B可清楚得知，本实施例的像素结构200包括一有源元件210以及一像素电极220，其中有源元件210包括一图案化半导体层212、一栅绝缘层214、一栅极216以及一接触导体层218。栅极216与扫描线SL电性连接。栅绝缘层214位于图案化半导体层212与栅极216之间。此外，接触导体层218具有一连接于像素电极220与图案化半导体层212之间的第一接触导体区块218D以及一连接于数据线DL与图案化半导体层212之间的第二接触导体区块218S。换言之，在图2B中，第一接触导体区块218D、第二接触导体区块218S以及数据线DL皆是经由图案化接触导体层218后所定义出来的。此外，第一接触导体区块218D亦可称为漏极，而第二接触导体区块218S亦可称为源极。

在本实施例中，半导体层212可为单层结构或多层结构，且其材料可为多晶硅。换言之，有源元件210为多晶硅薄膜晶体管，但不限于此，亦可使用其它晶格的材质，如：非晶硅、单晶硅、微晶硅、纳米晶硅、或上述晶格具有掺杂物的硅化合物、或上述晶格的含锗硅化合物、或上述晶系的有机半导体、或其它合适材料、或上述的组合。栅绝缘层214可为单层结构或多层结构，且其材料例如是无机材质(如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钽、氟硅玻璃(fluorinated oxide，FSG)、或其它材料、或上述的组合)、有机材质(如：如：光阻、聚丙酰醚(polyarylene ether；PAE)、聚酰类、聚酯类、聚醇类、聚烯类、苯并环丁烯(benzocyclclobutene；BCB)、HSQ(hydrogensilsesquioxane)、MSQ(methyl silesquioxane)、硅氧碳氢化物(SiOC-H)、聚醚类、聚酮类、聚醛类、聚酚类、聚环烷类、聚环氧烷类、聚炔类、聚酚醛类、或其它材料、或上述的组合)、或上述的组合，而栅极216可为单层结构或多层结构，且其材质例如是金、银、铜、锡、铝、铅、钛、钼、钕、钨、铌、铪、铬、钽或其他金属材料、或上述的氮化物、或上述的氧化物、或上述的合金、导电聚合物、或上述的组合。此外，接触导体层218可为单层结构或多层结构，且其材质例如是金、银、铜、锡、铝、铅、钛、钼、钕、钨、铌、铪、铬、钽或其他金属材料、或上述的氮化物、或上述的氧化物、或上述的合金、导电聚合物、或上述的组合，而像素电极220可为单层结构或多层结构，且其材质例如是非透明材质(如：金、银、铜、锡、铝、铅、钛、钼、钕、钨、铌、铪、铬、钽或其他金属材料、或上述的氮化物、或上述的氧化物、或上述的合金、或上述的组合)、透明材质(如：铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡锌氧化物、氧化铪、氧化锌、氧化铝、铝锡氧化物、铝锌氧化物、镉锡氧化物、镉锌氧化物等或上述的组合)、导电聚合物、或上述的组合。本实施例是以透明材质的铟锡氧化物作为像素电极220当作实施范例，但不限于此。当像素结构200为穿透式像素结构时，像素电极220亦可采用具有透明特性的导电材料来制作。当像素结构200为反射式像素结构时，像素电极220亦可采用具有反射特性或非透明的导电材料来制作。再者，当像素结构200为半穿透半反射式像素结构时，像素电极220亦可同时采用具有反射特性或非透明的导电材料以及透明导电材料来制作。

图2C为图2B的像素结构经过修补后的示意图。请参照图2C，当像素结构200出现瑕疵而无法正常运作时，本实施例可先在切割线C处将图案化半导体层212切割成两个彼此分离的第一半导体区块212a以及第二半导体区块212b，以使电性连接于像素电极220的第一半导体区块212a与电性连接于数据线DL的第二半导体区块212b电性绝缘。之后，再将栅极216与第一半导体区块212a相连接，由图2C可知，栅极216与第一半导体区块212a的连接处W通常是在栅极216下方。但是必需说明的是上述步骤，亦可先连接栅极216与第一半导体区块212a相连接后，再在切割线C处将图案化半导体层212切割成两个彼此分离的第一半导体区块212a以及第二半导体区块212b，以使电性连接于像素电极220的第一半导体区块212a与电性连接于数据线DL的第二半导体区块212b电性绝缘。此外，在本实施例中，较佳地，像素结构200还包括一图案化保护层270覆盖于有源元件210上，其中图案化保护层270具有一开口H，且像素电极220通过开口H与第一半导体区块212a电性连接，但不限于此，像素结构亦可不包含图案化保护层270。

在本实施例中，将图案化半导体层212切割为第一半导体区块212a以及第二半导体区块212b的方法例如是激光切割(laser cutting)，如背面激光切割(即用以切割图案化半导体层212的激光光束从基板S下方入射)、正面激光切割(即用以切割图案化半导体层212的激光光束从基板S上方入射)或同时从正面及背面施加激光切割。另外，在本实施例中，将栅极216与第一半导体区块212a相连接的方法例如是激光熔接(laser welding)，如背面激光熔接(即用以熔接栅极216与第一半导体区块212a的激光光束从基板S下方入射)、正面激光熔接(即用以熔接栅极216与第一半导体区块212a的激光光束从基板S上方入射)、或同时从正面及背面施加激光熔接。在其它实施例中，亦可a.先将栅极216上方的像素电极220切割成至少一区域(未绘示)与非栅极216上方的像素电极220的另一部份(未绘示)分离而电性绝缘，然后，施加如上述的正面激光及背面激光其中至少一者，来贯通该区域上的各膜层(如：该区域的像素电极、覆盖于栅极上方的至少一层的介电层(未标注)，例如：内层介电层、栅极绝缘层、图案化保护层、平坦层等等及图案化半导体层212的第一半导体区块212a与栅极，然后，再形成另一导体层于该区域上，来连接图案化半导体层212的第一半导体区块212a与栅极216，但该区域与该另一区域电性连接、b.如a.所述的方式，但于像素电极220分成二个区域时，将位于栅极216上方的像素电极220或连该区域内的各膜层一起移除，移除的方法，例如：蚀刻、激光剥除等等、c.其它方式、或上述的组合。

承上述，本发明亦可将切割图案化半导体层212的步骤以及连接栅极216与第一半导体区块212a的步骤对调，换言之，本发明并不限定前述的切割步骤与连接步骤的执行顺序。

由图2C可知，在完成上述的修补动作后，像素结构200中的图案化半导体层212便具有彼此电性绝缘的第一半导体区块212a以及第二半导体区块212b，且栅极216会通过第一半导体区块212a以及第一接触导体区块218D与像素电极220电性连接。

举例而言，若像素结构200被应用于液晶显示面板中，且液晶显示面板的显示模式为正常显白(normally white)时，像素结构200在经过上述的修补动作后，可使液晶显示面板的点瑕疵(dot defect)被修补为暗点。详言之，当像素结构200被驱动时，与扫描线SL(绘示于图2A)连接的栅极216会被施加足以让第一半导体区块212a呈现导通状态的电压，此时，像素电极220便具有与扫描线SL相同的电压。若以由于足以让第一半导体区块212a呈现导通状态的电压与液晶显示面板中的共用电压(Vcom)之间存在明显的差异，其中共用电压被施予在像素结构200对向基板的共通电极(未绘示)上为范例，但不限于此，其中共用电压被施予在像素结构200于同一基板上的共通线(未绘示)上。因此修补后的像素结构200上方的液晶层会受到明显的电场作用，使得显示模式为正常显白的液晶显示面板中，修补后的像素结构200所对应到的点(dot)为暗点。当然，若像素结构200被应用于液晶显示面板中，且液晶显示面板的显示模式为正常显黑(normally black)时，则其修补后的像素结构200所对应到的点(dot)为亮点。

第二实施例

图3A为本发明第二实施例的像素结构的剖面示意图。请参照图3A，本实施例的像素结构200’与第一实施例的像素结构200类似，二者主要差异之处在于：像素结构200’中的有源元件210’为水平排列的双栅极薄膜晶体管(twogate TFT)当作范例，但不限于此，亦可运用于垂直排列的双栅极薄膜晶体管，其修补方法亦如本实施例所述的方式。

图3B为图3A的像素结构经过修补后的示意图。请参照图3B，当像素结构200’出现瑕疵而无法正常运作时，本实施例可先在切割线C处将图案化半导体层212切割成两个彼此分离的第一半导体区块212a以及第二半导体区块212b，以使电性连接于像素电极220的第一半导体区块212a与电性连接于数据线DL的第二半导体区块212b电性绝缘。之后，再将栅极216a与第一半导体区块212a相连接，由图3B可知，栅极216a与第一半导体区块212a的连接处W通常是在栅极216a下方。在本实施例中，将图案化半导体层212切割为第一半导体区块212a以及第二半导体区块212b的方法例如是激光切割，如背面激光切割及/或正面激光切割。另外，在本实施例中，将栅极216与第一半导体区块212a相连接的方法例如是激光熔接，如正面激光熔接及/或背面激光熔接。而其它合适方式，亦可如上述实施例所述的方式。

此外，本发明是以顶栅型的薄膜晶体管为实施范例，但不限于此，在其它实施例中，亦可使用底栅型的薄膜晶体管，较佳地，是逆同平面的底栅型结构的薄膜晶体管，但仍不限于此。

值得一提的是，在本实施例中，较佳地，像素结构200’更包括一储存电容器290为例，且其配置于像素电极220的下方，其中储存电容器290包括一上电极294以及一下电极292，且下电极292与第一接触导体区块218D电性连接。如图3A与图3B所示，较佳地，下电极292的组成与图案化半导体层212的组成相同为例，但不限于此。换言之，下电极292与图案化半导体层212较佳地是由同一薄膜于同一道掩膜工艺中所制成为例，但不限于此。另外，较佳地，上电极294的组成与栅极216的组成相同为例，但不限于此。换言之，上电极294与栅极216较佳地是由同一薄膜于同一道掩膜工艺中所制成为例，但不限于此。此外，储存电容器290亦可选择性配置或不配置，依设计上需求，且亦可选择性地运用于第一实施例中。

再者，上述实施例是以运用于液晶显示面板为范例，但不限于此，亦可使用于有机/无机电激发光显示面板(如：荧光电激发光显示面板、磷光电激发光显示面板、或上述的组合)中。其中，有机电激发光显示面板的有机电激发光材料包含小分子发光材料、高分子发光材料、或上述的组合。液晶显示面板例如包含：穿透型显示面板、半穿透型显示面板、反射型显示面板、彩色滤光片于主动层上(color filter on array)的显示面板、主动层于彩色滤光片上(array on color filter)的显示面板、垂直配向型(VA)显示面板、水平切换型(IPS)显示面板、多域垂直配向型(MVA)显示面板、扭曲向列型(TN)显示面板、超扭曲向列型(STN)显示面板、图案垂直配向型(PVA)显示面板、超级图案垂直配向型(S-PVA)显示面板、先进大视角型(ASV)显示面板、边缘电场切换型(FFS)显示面板、连续焰火状排列型(CPA)显示面板、轴对称排列微胞型(ASM)显示面板、光学补偿弯曲排列型(OCB)显示面板、超级水平切换型(S-IPS)显示面板、先进超级水平切换型(AS-IPS)显示面板、极端边缘电场切换型(UFFS)显示面板、高分子稳定配向型显示面板、双视角型(dual-view)显示面板、三视角型(triple-view)显示面板、三维显示面板(three-dimensional)或其它型面板、或上述的组合。又，上述的显示面板及其方法亦可运用光电装置及其方法上。如图4所示，光电装置的示意图。由上述的像素结构200阵列排列而成的显示面板400可以跟电子元件410组合成一光电装置500。在此，电子元件410包括如：控制元件、操作元件、处理元件、输入元件、记忆元件、驱动元件、发光元件、保护元件、感测元件、检测元件、或其它功能元件、或前述的组合。而光电装置的类型包括便携式产品(如手机、摄影机、照相机、笔记型计算机、游戏机、手表、音乐播放器、电子信件收发器、地图导航器、数码相片、或类似的产品)、影音产品(如影音放映器或类似的产品)、萤幕、电视、看板、投影机内的面板等。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求的界定为准。

Claims (15)

1.一种像素结构，配置于一基板上，并与一扫描线以及一数据线电性连接，其特征在于，所述像素结构包括：

一有源元件，配置于所述基板上，所述有源元件包括一图案化半导体层、一栅绝缘层、一栅极以及一接触导体层，其中所述栅极与所述扫描线电性连接，所述栅绝缘层位于所述图案化半导体层与所述栅极之间，所述图案化半导体层具有彼此电性绝缘的一第一半导体区块以及一第二半导体区块，所述第一半导体区块与所述栅极相连接，所述接触导体层具有一与所述第一半导体区块连接的第一接触导体区块以及一与所述第二半导体区块连接的第二接触导体区块，所述第二半导体区块与所述数据线电性连接；以及

一像素电极，与该第一接触导体区块电性连接。

2.如权利要求1所述的像素结构，有源元件包括顶栅型薄膜晶体管。

3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构还包括一储存电容器，其中所述储存电容器包括一上电极以及一下电极，且所述下电极与所述第一接触导体区块电性连接。

4.如权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述下电极的组成与所述图案化半导体层的组成相同。

5.如权利要求3所述的像素结构，其特征在于，所述上电极的组成与该栅极的组成相同。

6.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述像素结构还包括一图案化保护层覆盖于所述有源元件上，其中所述图案化保护层具有一开口，且所述像素电极通过所述开口与所述第一半导体区块电性连接。

7.一种修补方法，适于修补一种像素结构，其特征在于，所述像素结构配置于一基板，并与一扫描线以及一数据线电性连接，所述像素结构包括一有源元件与一像素电极，所述有源元件配置于所述基板上，且所述有源元件包括一图案化半导体层、一栅绝缘层、一栅极以及一接触导体层，其中所述栅极与所述扫描线电性连接，所述栅绝缘层位于所述图案化半导体层与所述栅极之间，所述接触导体层具有一连接于所述像素电极与所述图案化半导体层之间的第一接触导体区块以及一连接于所述数据线与所述图案化半导体层之间的第二接触导体区块，该修补方法包括：

切断该图案化半导体层，使所述半导体层分为一第一半导体区块以及一第二半导体区块，以使电性连接于所述像素电极的第一半导体区块与电性连接于所述数据线的所述第二半导体区块电性绝缘；以及

将所述栅极与所述第一半导体区块连接。

8.如权利要求7所述的修补方法，其特征在于，所述切断所述半导体层的方法包括激光切割。

9.如权利要求8所述的修补方法，其特征在于，所述激光切割包括背面激光切割及正面激光切割其中至少一者。

10.如权利要求7所述的修补方法，其特征在于，将所述栅极与所述第一半导体区块连接的方法包括激光熔接。

11.如权利要求10所述的修补方法，其特征在于，所述激光熔接包括正面激光熔接及背面激光熔接其中至少一者。

12.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包含如权利要求1所述的像素结构。

13.一种光电装置，其特征在于，所述光电装置包含如权利要求12所述的显示面板。

14.一种显示面板的修补方法，其特征在于，所述显示面板的修补方法包含如权利要求7所述像素结构的修补方法。

15.一种光电装置的修补方法，其特征在于，所述光电装置的修补方法包含如权利要求14所述显示面板的修补方法。

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