CN101295114B - 液晶显示面板的像素结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示面板的像素结构及其制作方法，像素结构的栅极与数据线由第一图案化导电层形成、其扫描线由第二图案化导电层形成，且其共通电极与像素电极形成于基板上，共通电极与像素电极之间具有一绝缘层，并形成一储存电容，且像素电极或共通电极的其中之一具有梳状狭缝。

Description

液晶显示面板的像素结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示面板的像素结构及其制作方法，特别是涉及一种广视角液晶显示面板的像素结构及其制作方法。

背景技术

随着市场上对于薄型平面显示器的需求不断增加，液晶显示器已成为目前显示器的主流商品，而其中广视角液晶显示器更是现今业界研发的重点技术。请参考图1与图2。图1与图2为公知液晶显示面板的像素结构示意图，其中图1为像素结构的上视图，图2为图1的像素结构沿切线AA’的剖面示意图。如图1与图2所示，公知液晶显示面板的像素结构包括一基板10，其上定义有一开关组件区12、一显示区13与一周边区14。开关组件区12内设置有一薄膜晶体管，其包含有一半导体层，且半导体层包括一通道区16、一源极区18与一漏极区20分别设置于通道区16的两侧，以及二轻度掺杂漏极(LDD)22分别设置于源极区18与通道区16之间，以及漏极区20与通道区16之间。

半导体层上覆盖有一第一绝缘层24，且第一绝缘层24上设置有一第一图案化导电层，其中第一图案化导电层包括一扫描线26设置于周边区14内，以及一栅极28设置于开关组件区12内并与扫描线26电性连接。第一绝缘层24与第一图案化导电层上设置有一第二绝缘层30，而第二绝缘层30上设置有一第二图案化导电层。第二图案化导电层包含有一数据线32设置于周边区14内，以及一漏极连接垫34设置于开关组件区12内。第二绝缘层30与第一绝缘层24对应源极区18与漏极区20曝露出源极区18与漏极区20，借此数据线32可与源极区18电性连接，而漏极连接垫34则与漏极区20电性连接。

公知像素结构还包含有一第三绝缘层36设置于第二绝缘层30、数据线32与漏极连接垫34上，一共通电极38设置于第三绝缘层36上、一第四绝缘层40设置于共通电极38与第三绝缘层36上，以及一像素电极42设置于第四绝缘层40上并与漏极连接垫34电性连接。

然而，公知液晶显示面板的像素结构具有如下缺点。由于共通电极38与数据线32由不同层材料构成，两者之间必须借助厚度相当大的第三绝缘层36加以隔绝以避免短路，因此使得基板10上必须额外形成一层绝缘层，因而增加了制作过程复杂度并影响透光率。

若直接省去第三绝缘层36，则在第二图案化导电层(包括数据线32)形成后，接续形成的透明图案化共通电极38会与共通电极38位在同一平面，如此一来数据线32与共通电极38之间必须间隔一定的距离避免短路(short)，但是相对地间隔距离过大则会牺牲开口率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液晶显示面板的像素结构及其制作方法，以简化像素结构及其制作流程。

为了实现上述目的，本发明提供了一种液晶显示面板的像素结构，其形成于一基板上，该基板包括一开关组件区、一显示区与一周边区。上述像素结构包括一半导体层、一第一绝缘层设置于该基板上且位于该开关组件区内、一第一图案化导电层设置于该第一绝缘层上、一第二绝缘层设置于该第一绝缘层、该栅极与该数据线上，以及一液晶驱动电极结构设置于该显示区。该半导体层包括一通道区，以及一源极区与一漏极区分别设置于该通道区的两侧。该第一绝缘层具有两开口分别曝露出该源极区与该漏极区。该第一图案化导电层包括一栅极设置于该开关组件区的该第一绝缘层上并对应该半导体层的该通道区，以及一数据线设置于该周边区的该第一绝缘层上，其中该栅极的表面具有一扫描线连接区，而该数据线的表面具有一源极连接区。该第二绝缘层具有四开口分别曝露出该源极区、该漏极区、该栅极的该扫描线连接区，以及该数据线的该源极连接区。该第二图案化导电层包括一数据线连接电极经由该第一绝缘层与该第二绝缘层的该开口电性连接该源极区与该数据线的该源极连接区、一扫描线经由该第二绝缘层的该开口电性连接该栅极的该扫描线连接区，以及一漏极连接垫经由该第一绝缘层与该第二绝缘层的该开口电性连接该半导体层的该漏极区。该液晶驱动电极结构包括一共通电极、一像素电极以及一第三绝缘层，设置该第二绝缘层上，其中该像素电极延伸至该开关组件区并借助该漏极连接垫与该漏极区电性连接。

为达上述目的，本发明还提供一种制作液晶显示面板的像素结构的方法，其包括：

提供一基板，其上定义有一开关组件区、一显示区与一周边区，该基板包括：

一半导体层，设置于该基板上且位于该开关组件区内；

一源极区与一漏极区，分别设置于该半导体层的两侧；

一第一绝缘层，设置于该基板上且覆盖该半导体层，该第一绝缘层具有两开口分别曝露出该源极区与该漏极区；

在该第一绝缘层上形成一第一图案化导电层，该第一图案化导电层包括一栅极设置于该开关组件区的该第一绝缘层上并对应该半导体层，以及一数据线设置于一周边区的该第一绝缘层上，其中该栅极的表面具有一扫描线连接区，而该数据线的表面具有一源极连接区；

在该第一绝缘层、该栅极与该数据线上形成一第二绝缘层，并在该第二绝缘层中形成四开口分别曝露出该源极区、该栅极、该栅极的该扫描线连接区，以及该数据线的该源极连接区；

在该第二绝缘层上形成一第二图案化导电层，包括一数据线连接电极经由该第一绝缘层与该第二绝缘层的该开口电性连接该源极区与该数据线的该源极连接区、一扫描线经由该第二绝缘层的该开口电性连接该栅极的该扫描线连接区，以及一漏极连接垫经由该第一绝缘层与该第二绝缘层的该开口电性连接该漏极区；以及

在该第二绝缘层上的该显示区内形成一液晶驱动电极结构，该液晶驱动电极结构包括一共通电极、一像素电极以及一第三绝缘层，并使该像素电极延伸至该开关组件区而与该漏极连接垫电性连接。

本发明的像素结构利用第一图案化导电层作为数据线、第二图案化导电层作为扫描线，并将共通电极设置于基板上，但仅需使用三层绝缘层，因此具有结构与制作过程简化的优点，并可提升透光率。

附图说明

图1与图2为公知液晶显示面板的像素结构示意图；

图3与图4为本发明液晶显示面板的像素结构的一较佳实施例的示意图；

图5至图12为本发明制作上述实施例的像素结构的方法示意图；

图13与图14为本发明液晶显示面板的像素结构的另一较佳实施例的示意图；

图15至图17为本发明制作上述实施例的像素结构的方法示意图；

其中，附图标记：

10    基板                  12    开关组件区

13    显示区                14    周边区

16    通道区                18    源极区

20    漏极区                22    轻度掺杂漏极

24    第一绝缘层            26    扫描线

28    栅极                  30    第二绝缘层

32    数据线                34    漏极连接垫

36    第三绝缘层            38    共通电极

40    第四绝缘层            42    像素电极

50    基板                  52    开关组件区

54    显示区                56    周边区

58    半导体层              60    通道区

61    光阻图案              62    源极区

64    漏极区                66    轻度掺杂漏极

68    第一绝缘层            70    栅极

70A   扫描线连接区          72    数据线

72A   源极连接区            74    第二绝缘层

76    数据线连接电极        78    扫描线

80    漏极连接垫            82    共通电极

82A   狭缝发                84    第三绝缘层

86    像素电极              86A   狭缝

具体实施方式

下面结合本发明的数个较佳实施例，并配合所附图标、组件符号等，详细说明本发明的构成内容及所要达成的功效，其中下述各实施例以边缘电场驱动模式(fringe-field switching，FFS)液晶显示面板的像素结构为例说明本发明的特征，但本发明的应用并不局限于此而可应用于各类型的显示面板。另外，在下述各实施例的说明中，为比较各实施例的异同处，在各实施例中相同的组件使用相同的标号标注。

请参考图3与图4。图3与图4为本发明液晶显示面板的像素结构的一较佳实施例的示意图，其中图3为像素结构的上视图，而图4为沿图3的剖线BB’与CC’的剖面示意图。如图3与图4所示，本实施例的像素结构形成于基板50之上，且基板50上定义有开关组件区52、显示区54与周边区56。上述像素结构包括一半导体层58，设置于基板50上且位于开关组件区52内。半导体层58包括一通道区60，以及一源极区62与一漏极区64分别设置于通道区60的两侧。另外，源极区62与通道区60之间，以及漏极区64与通道区60之间分别具有轻度掺杂漏极66。另外，基板50上设置有第一绝缘层68，第一绝缘层68覆盖半导体层58及基板50，且其具有两开口分别曝露出源极区62与漏极区64。

第一绝缘层68上设置有第一图案化导电层，其包括栅极70设置于开关组件区52并对应半导体层58的通道区60，以及数据线72设置于周边区56。栅极70的表面具有一扫描线连接区70A，用以电性连接扫描线，而数据线72的表面则具有一源极连接区72A，用以电性连接源极。第一绝缘层68，以及第一图案化导电层的栅极70与数据线72上设置有第二绝缘层74，其中第二绝缘层74具有四开口分别曝露出源极区62、漏极区64、栅极70的扫描线连接区70A，以及数据线72的源极连接区72A。此外，第二绝缘层74上具有第二图案化导电层，第二图案化导电层包括一数据线连接电极76位于开关组件区52、一扫描线78位于周边区56，以及一漏极连接垫80位于开关组件区52。数据线连接电极76经由第一绝缘层68与第二绝缘层74的开口电性连接源极区62与数据线72的源极连接区72A，使得数据线72能够与源极区62电性连接。扫描线78经由第二绝缘层74的开口直接搭接于栅极70的扫描线连接区70A，借此与栅极70电性连接。漏极连接垫80则填入第一绝缘层68与第二绝缘层74的开口内并设置于漏极区64上，并与漏极区64电性连接。

本发明的像素结构还包括一液晶驱动电极结构设置于显示区54，其中本实施例的液晶驱动电极结构包括一共通电极82设置于第二绝缘层74上、一第三绝缘层84设置于共通电极82与第二绝缘层74上，以及一像素电极86设置于第三绝缘层84上，其中共通电极82与像素电极86皆为透明电极，例如氧化铟锡(ITO)电极。第三绝缘层84具有一开口曝露出漏极连接垫80，且像素电极86延伸至开关组件区52并搭接于漏极连接垫80上，借此与漏极区64电性连接。此外，像素电极86包括数条狭缝(slit)86A，且像素电极86未与数据线72重叠。共通电极82在显示区54内则具有完整平面，且共通电极82与像素电极86部分重叠，借此共通电极82、像素电极86与设置于其间的第三绝缘层84形成一储存电容。另外，由于共通电极82系横跨于数据线72之上，因此共通电极82与数据线72部分重叠。

请参考第5图至第12图。第5图至第12图绘示本发明制作上述实施例之像素结构的方法示意图。如第5图所示，首先提供一基板50，并于基板50上定义出一开关组件区52、一显示区54与一周边区56。接着，于基板50表面形成一半导体层58，例如一低温多晶硅层，并利用光刻暨蚀刻技术于开关组件区52内定义出半导体层58之图案。

如图6所示，接着于基板50与半导体层58上形成一第一绝缘层68，例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅层，再于第一绝缘层68上形成一第一导电层(图中未示)，例如一金属层。随后于第一导电层上形成一光阻图案61，并利用光阻图案61作为蚀刻屏蔽进行一蚀刻工艺去除部分第一导电层，以定义出一第一图案化导电层，其中第一图案化导电层包括一栅极70位于开关组件区52内，以及一数据线72位于周边区56内，且栅极70的表面定义有一扫描线连接区70A，而数据线72的表面定义有一源极连接区72A。另外，对应于栅极70的半导体层58作为通道区60，且位于栅极70与通道区60之间的第一绝缘层68作为栅极绝缘层。在本实施例中，薄膜晶体管具有轻度掺杂漏极设计，因此在蚀刻第一导电层时可借助调整制作过程参数产生侧向蚀刻效果，使栅极70的尺寸略小于光阻图案61的尺寸，随后利用光阻图案61为屏蔽进行一高浓度离子布植，以在栅极70两侧的半导体层58内分别形成一源极区62与一漏极区64，但本发明的方法并不限于此。

如图7所示，接着去除光阻图案61，并进行一低浓度离子布植，以于源极区62与通道区60之间，以及漏极区64与通道区60之间形成轻度掺杂漏极66。如图8所示，在第一绝缘层68、栅极70与数据线72上形成一第二绝缘层74，并利用光刻和蚀刻技术去除部分第二绝缘层74，以于第二绝缘层74中形成四个开口分别曝露出源极区62、栅极70、栅极70的扫描线连接区70A，以及数据线72的源极连接区72A。

如图9所示，接着于第二绝缘层74上形成一第二导电层(图未示)例如一金属层，并利用光刻和蚀刻技术定义第二导电层以形成一第二图案化导电层。第二图案化导电层包括一数据线连接电极76位于开关组件区52与周边区56、一扫描线78位于周边区56，以及一漏极连接垫80位于开关组件区52。数据线连接电极76经由第一绝缘层68与第二绝缘层74的开口电性连接源极区62与数据线72的源极连接区72A，扫描线78经由第二绝缘层74的开口电性连接栅极70的扫描线连接区70A，而漏极连接垫80则填入第一绝缘层68与第二绝缘层74的开口设置于漏极区64上并与漏极区64电性连接。

接着进行液晶驱动电极结构的制作。如图10所示，在显示区54的第二绝缘层74上形成一共通电极82，其中共通电极82的材料为透明导电材质，例如氧化铟锡(ITO)。如图11所示，随后在第二绝缘层74与共通电极82上形成一第三绝缘层84，并于第三绝缘层84对应漏极连接垫80的位置形成一开口以曝露出漏极连接垫80。如图12所示，于第三绝缘层84上形成一像素电极86，使像素电极86经由第三绝缘层84的开口与漏极连接垫80电性连接，并利用光刻和蚀刻技术蚀刻掉部分像素电极86使其具有数条狭缝86A，其中像素电极86的材料为透明导电材质，例如ITO。

请参考图13与图14。图13与图14为本发明液晶显示面板的像素结构的另一较佳实施例的示意图，其中图13为像素结构的上视图，而图14为沿图13的剖线DD’与EE’的剖面示意图。为强调本实施例与前述实施例的差异，以下说明仅针对两实施例的相异处进行说明，而不再对相同部分进行重复赘述。如图13与图14所示，本实施例与前述实施例不同之处在于液晶驱动电极结构的设计。本实施例的液晶驱动电极结构的像素电极86位于第二绝缘层74与第三绝缘层84之间，而共通电极82则位于第三绝缘层84之间，换言之像素电极86位于共通电极82的下方。另外，像素电极86直接搭接于漏极连接垫80上，且像素电极86于显示区54内则具有完整平面。共通电极82包括有数条狭缝82A，且共通电极82横跨于数据线72之上，因此共通电极82与数据线72部分重叠。

请参考图15至图17。图15至图17为本发明制作上述实施例的像素结构的方法示意图，其中由于本实施例的制作方法前段制作过程与前述实施例相同，因此请接续图5至图9参考图15至图17。如图15所示，不同于前述实施例，在本实施例中于第二绝缘层74形成后，先在第二绝缘层74上形成像素电极86，像素电极86于显示区54内具有完整平面，并搭接于漏极连接垫80上借此以其电性连接，但像素电极86未与数据线72重叠。如图16所示，接着于第二绝缘层74与像素电极86上形成一第三绝缘层84。如图17所示，最后于第三绝缘层84上形成一共通电极82，并利用光刻和蚀刻技术蚀刻掉部分共通电极84使共通电极82位于显示区54内，并具有数条狭缝82A。

综上所述，相比于公知像素结构，本发明可减少一道绝缘层制程步骤，而且不会牺牲开口率，因此具有结构与制作过程简化的优点，并可提升透光率。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种液晶显示面板的像素结构，形成于一基板上，该基板包括一开关组件区、一显示区与一周边区，其特征在于，该像素结构包括：

一半导体层，设置于该基板上且位于该开关组件区内，该半导体层包括一通道区，以及一源极区与一漏极区分别设置于该通道区的两侧；

一第一绝缘层，设置于该基板上且覆盖该半导体层，该第一绝缘层具有两开口分别曝露出该源极区与该漏极区；

一第一图案化导电层设置于该第一绝缘层上，该第一图案化导电层包括一栅极设置于该开关组件区的该第一绝缘层上并对应该半导体层的该通道区，以及一数据线设置于该周边区的该第一绝缘层上，其中该栅极的表面具有一扫描线连接区，而该数据线的表面具有一源极连接区；

一第二绝缘层设置于该第一绝缘层、该栅极与该数据线上，该第二绝缘层具有四开口分别曝露出该源极区、该漏极区、该栅极的该扫描线连接区，以及该数据线的该源极连接区；

一第二图案化导电层设置于该第二绝缘层上，包括一数据线连接电极经由该第一绝缘层与该第二绝缘层的该开口电性连接该源极区与该数据线的该源极连接区、一扫描线经由该第二绝缘层的该开口电性连接该栅极的该扫描线连接区，以及一漏极连接垫经由该第一绝缘层与该第二绝缘层的该开口电性连接该半导体层的该漏极区；以及

一液晶驱动电极结构设置于该显示区，包括一共通电极、一像素电极以及一第三绝缘层，设置该第二绝缘层上，其中该像素电极延伸至该开关组件区并借助该漏极连接垫与该漏极区电性连接。

2.根据权利要求1所述的液晶显示面板的像素结构，其特征在于，该共通电极、该第三绝缘层与该像素电极由下而上依序设置于该第二绝缘层上，且该第三绝缘层于对应该漏极连接垫的位置具有一开口以曝露出该漏极连接垫，借此该像素电极能够与该漏极连接垫电性连接。

3.根据权利要求2所述的液晶显示面板的像素结构，其特征在于，该像素电极包括数条狭缝。

4.根据权利要求1所述的液晶显示面板的像素结构，其特征在于，该像素电极、该第三绝缘层与该共通电极由下而上依序设置于该第二绝缘层上。

5.根据权利要求4所述的液晶显示面板的像素结构，其特征在于，该共通电极包括数条狭缝。

6.根据权利要求1所述的液晶显示面板的像素结构，其特征在于，该共通电极包括透明电极。

7.根据权利要求1所述的液晶显示面板的像素结构，其特征在于，该共通电极与该数据线部分重叠。

8.根据权利要求1所述的液晶显示面板的像素结构，其特征在于，该共通电极与该像素电极部分重叠，且与设置于其间的该第三绝缘层形成一储存电容。

9.根据权利要求1所述的液晶显示面板的像素结构，其特征在于，该像素电极未与该数据线重叠。

10.一种制作液晶显示面板的像素结构的方法，其特征在于，包括：

提供一基板，其上定义有一开关组件区、一显示区与一周边区，该基板包括：

一半导体层，设置于该基板上且位于该开关组件区内；

一源极区与一漏极区，分别设置于该半导体层的两侧；

一第一绝缘层，设置于该基板上且覆盖该半导体层，该第一绝缘层具有两开口分别曝露出该源极区与该漏极区；

在该第一绝缘层上形成一第一图案化导电层，该第一图案化导电层包括一栅极设置于该开关组件区的该第一绝缘层上并对应该半导体层，以及一数据线设置于一周边区的该第一绝缘层上，其中该栅极的表面具有一扫描线连接区，而该数据线的表面具有一源极连接区；

在该第一绝缘层、该栅极与该数据线上形成一第二绝缘层，并于该第二绝缘层中形成四开口分别曝露出该源极区、该栅极、该栅极的该扫描线连接区，以及该数据线的该源极连接区；

在该第二绝缘层上形成一第二图案化导电层，包括一数据线连接电极经由该第一绝缘层与该第二绝缘层的该开口电性连接该源极区与该数据线的该源极连接区、一扫描线经由该第二绝缘层的该开口电性连接该栅极的该扫描线连接区，以及一漏极连接垫经由该第一绝缘层与该第二绝缘层的该开口电性连接该漏极区；以及

在该第二绝缘层上的该显示区内形成一液晶驱动电极结构，该液晶驱动电极结构包括一共通电极、一像素电极以及一第三绝缘层，并使该像素电极延伸至该开关组件区而与该漏极连接垫电性连接。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，形成该液晶驱动电极结构的步骤包括：

在该第二绝缘层上形成该共通电极；

在该共通电极与该第二绝缘层上形成该第三绝缘层，并于该第三绝缘层对应该漏极连接垫的位置形成一开口以曝露出该漏极连接垫；以及

在该第三绝缘层上形成该像素电极，并使该像素电极经由该第三绝缘层的该开口与该漏极连接垫电性连接。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，形成该像素电极的步骤还包括去除部分该像素电极以形成数条狭缝。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，形成该液晶驱动电极结构包括：

在该第二绝缘层上形成该像素电极，并使该像素电极与该漏极连接垫电性连接；

在该像素电极与该第二绝缘层上形成该第三绝缘层；以及

在该第三绝缘层上形成该共通电极。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，形成该共通电极的步骤还包括去除部分该共通电极以形成数条狭缝。

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