CN101726936B - 像素结构及其修补方法 - Google Patents

Abstract

一种像素结构及其修补方法，其包含一基底、至少一数据线、至少一栅极线、一透明像素电极、一薄膜晶体管以及一透明修补电极，其中该薄膜晶体管包含一栅极、一漏极以及一源极，该透明修补电极在垂直方向上对应至该漏极且与该漏极电连接，当该像素结构发生断路时，即可利用一激光束针对该透明修补电极进行一熔接制程，以修补该像素结构。

Description

像素结构及其修补方法

技术领域

本发明关于一种像素结构及其修补方法，特别是一种具漏极修补功能的像素结构及其修补方法。

背景技术

随着制造技术日益进展，液晶显示器(liquid crystal display，LCD)已经是一种被广泛应用的显示组件，其具有高画质、体积小、重量轻、低电压驱动以及低消耗功率等优点，常见于中、小型的可携式电视、行动电话、摄录放影机、笔记型计算机、桌上型显示器以及投影电视等消费性电子或计算机产品，其工作原理主要利用电场来改变液晶的排列状态，使得通过液晶的光线产生路线改变的现象，进而成明暗变化的显示效果。目前，液晶显示器的发展可略分为主动矩阵式液晶显示器(active matrix LCD)与被动矩阵式液晶显示器(passive matrix LCD)两种，其中又以主动矩阵式液晶显示器为本世代主要的产品。在主动矩阵式液晶显示器中，主要直接在像素电极处形成薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)或其它主动组件来控制液晶显示器数据写入。因此，液晶显示器中薄膜晶体管或其它主动组件已成为各界研发的重点之一。

请参考图1与图2。图1与图2是为一公知液晶显示器的像素结构10的示意图，其中图1是像素结构10的俯视图，图2是绘示图1中沿A-A’-A”的剖面示意图。请一并参考图1及图2，形成于一基底12的像素结构10是由包含一栅极(gate)14与一栅极线(gate line)16的一第一金属层、一栅极绝缘层(gate isolation layer)20、一半导体层22、含有一数据线24、一源极26、一漏极28的一第二金属层30、一保护层(passivation layer)32以及一像素电极34所构成。其中，该第一金属层设于基底12上，栅极绝缘层20则是形成于基底12上并覆盖住该第一金属层；栅极绝缘层20上方设有第二金属层30，且第二金属层30的源极26、漏极28分置于栅极14两侧。保护层32设于栅极绝缘层20上方并覆盖住第二金属层30，保护层32上方则覆盖有像素电极34，且像素电极34通过一接触洞(contact hole)36与漏极28电连接，而源极26则是与数据线24电连接。

在制作公知液晶显示器的过程中，常会由于制程参数控制不当或其它无法预期的因素导致上述像素结构10的电路产生短路或断路等缺陷，例如：图2中绘示漏极28利用接触洞36与像素电极34电连接，用以传送来自数据线的电压至像素电极34，然而公知液晶显示器的像素结构10的漏极28具有一高度差，在上下平面间的一转折处38(如第2图所示)很容易发生断裂，造成断路，导致像素结构10无法正常驱动而必须报废，造成整体生产过程中良率不佳、成本提高等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的在于提供一种可修补的像素结构及其修补方法，以解决公知液晶显示器常见的漏极断路问题。

为达上述目的，本发明提供一种像素结构，该像素结构包含一基底以及依序堆栈在该基底表面的一第一金属层、一第一介电层、一半导体层、一第二金属层以及一第二介电层。其中，该第一金属层具有一第一图案且包含至少一栅极线，而该第一介电层设于该基底上且覆盖该第一金属层，此外，该半导体层是设于该第一介电层上并包含至少一通道，其位于该栅极线上方。该像素结构的该第二金属层设于该第一介电层及该半导体层上，其具有一第二图案且包含至少一数据线、至少一源极以及至少一漏极，而该第二介电层设于该第二金属层、该半导体层以及该第一介电层上。该像素结构另包含一设于该第二介电层上的透明电极层，其包含有与该漏极电连接的一透明像素电极以及一透明修补电极，该透明修补电极在垂直方向上对应至该漏极且与该漏极电连接，当该像素结构的漏极发生断路时，即可利用该透明修补电极进行修补，以恢复该像素结构的正常功能。

为达上述目的，本发明另提供一种液晶显示器像素结构的修补方法，首先提供一像素结构，该像素结构包含一基底、至少一栅极线、至少一数据线、一透明像素电极、一薄膜晶体管以及一修补用的透明修补电极，其中该薄膜晶体管包含一栅极、一漏极以及一源极，且该漏极发生断裂，分割为电连接该透明修补电极的一上漏极与电连接该透明像素电极的一下漏极二部分，接着再一提供一激光束以进行一熔接制程，熔接该透明修补电极与该下漏极。

综上所述，本发明提供一种可修补的液晶显示器的像素结构及其修补方法，当像素结构的漏极发生断裂导致断路时，可利用激光束熔接本发明的透明修补电极与漏极，以修补不良的像素结构。

附图说明

图1与图2为一公知液晶显示器的像素结构的示意图；

图3及图4是依据本发明的一较佳实施例所绘示的像素结构的示意图；

图5至图8是依据本发明的另一较佳实施例所绘示的一种像素结构的修补方法的流程示意图；

图9为本发明的像素结构的修补方法的流程示意图。

【主要组件符号说明】

10、40   像素结构               12、52      基底

14、64   栅极                   16、54      栅极线

20       栅极绝缘层             22、46      半导体层

24、62   数据线                 26、58      源极

28、60   漏极                   30、48      第二金属层

32       保护层                 34          像素电极

36       接触洞                 38、72      转折处

42       第一金属层             44          第一介电层

50       第二介电层             56          共通电极

601      上漏极                 602         下漏极

65       透明电极层             66          透明像素电极

68       透明修补电极           70          第一接触洞

71       第二接触洞             74          激光束

76       第三接触洞

具体实施方式

下列实施例是以应用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)装置为例，且为简化说明，本发明所示的图示及较佳实施例仅对应单一个液晶显示器的像素结构，但非限定本发明。请参考图3及图4，图3及图4是依据本发明的一较佳实施例所绘示的一液晶显示器的像素结构40的示意图，其中图3是为像素结构40有俯视图，图4是绘示图3中沿B-B’-B”的剖面示意图。请同时参考图3及图4，像素结构40包含一第一金属层42、一第一介电层44、一半导体层46、一第二金属层48以及一第二介电层50依序堆栈在一基底52上。第一金属层42是具有一第一图案，其包含形成像素结构40的一栅极线54以及一共通电极(common electrode)56，其中本较佳实施例的基底52是一可透光的玻璃基底，形成第一金属层42的材料则可包含铝、铜、钽、钛或钼化物合金等导电性良好的金属材料。

像素结构40的第一介电层44覆盖于基底52及第一金属层42的栅极线54及共通电极56上，其中第一介电层44可包含氧化硅或氮化硅等介电材料，利用一沉积制程形成于基底52、栅极线54及共通电极56表面，做为一栅极绝缘层。

像素结构40的半导体层46是形成于第一介电层44上且已被定义成一硅岛，做为控制像素结构40的薄膜晶体管中的通道之用。另外，在第一介电层44上另设有一第二金属层48，其具有一第二图案且包含有一源极58、一漏极60以及一数据线62，形成第二金属层50的材料可包含铝、铜、钽、钛或钼化物合金等金属材料，其中源极58与数据线62电连接，且源极58、漏极60、半导体层46及自栅极线54向外延伸并设于半导体层46下方的一栅极64构成本发明的像素结构40的薄膜晶体管，此外，如图4所示，本较佳实施例的漏极60具有一呈现如Z字型的梯级结构，且位于该信道的一侧，且漏极60包含有一上漏极601与通道的一侧邻接，以及一下漏极602与上漏极601电连接。

透明像素电极40的第二介电层50覆盖于第二金属层48、半导体层46以及第一介电层44上，做为保护层之用并保护设于下方的该些组件，本较佳实施例的第二介电层50藉由一沉积制程形成于第二金属层48、半导体层46以及第一介电层44上，并经由一平坦化制程使其具有平坦的表面，其厚度可视需求而调整。

此外，像素电极40另包含一透明电极65，其包含有一透明像素电极66以及一透明修补电极68设于第二介电层50上，其中透明像素电极66与漏极60利用一第一接触洞70电连接。此外，透明修补电极68透过纵贯第二介电层64的一第二接触洞71与漏极60电连接。本发明的透明像素电极66与透明修补电极68的材料可以是铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)或其它透明的导电材料，在制作时利用相同的制程步骤，藉由光罩上的图案分别或同时定义出透明像素电极66及透明修补电极68。于本较佳实施例中，透明修补电极68独立在透明像素电极66之外，在结构上于同一平面并未直接连接；值得注意的是，本发明的透明修补电极68的位置在垂直方向上对应到像素结构40的漏极60，且透明修补电极68的投影面积与漏极60部分重迭，横跨漏极60的Z字型梯级结构上下二个平面。另外，第3图及图4中所绘示像素结构40在一般情况下均可正常运作，透明修补电极68的设置并不会影响像素结构40的色彩表现或与其它相关组件的电路连结。

接着请参考图5至图8，图5至图8是依据本发明的另一较佳实施例所绘示的一种液晶显示器像素结构的修补方法的流程示意图，说明当本发明的可修补的液晶显示器的像素结构进行发生断路、短路或其它缺陷时，修补该像素结构使其得以正常运作的方法，其中图5及图7是为像素结构40的俯视图，图6是绘示图5中沿B-B’-B”的剖面示意图，而图8是绘示图7中沿B-B’-B”的剖面示意图。为简化说明，与前一较佳实施例相同的构件将沿用其组件符号，各该构件的功能、材质、结构均请参照前一较佳实施例。请参考图5、图6并同时参阅图3与图4，像素电极40的透明修补电极68经由第二接触洞71与漏极60电连接，而透明像素电极66则是经由第一接触洞70与漏极60电连接，在制程中，本发明呈现Z字型梯级结构的漏极60在转折处72发生断裂，漏极60分割为电连接透明修补电极68的上漏极601与电连接透明像素电极66的下漏极602二个平面区块，使得像素结构40各组件间的电性连结失效造成断路，而无法正常运作。一般来说，像素结构40电路的连通与否，例如检测上述于漏极60的转折处72的断裂，需要透过进行一电路检测的方式来判定。

接着，如图7及图8所示，提供一适当功率与波长的激光束74，照射在对应至下漏极602的透明修补电极68上，熔接透明修补电极68与下漏极602并形成一第三接触洞76，此时，原本因转折处72发而断裂而断路的漏极60，再度经由第二接触洞71、透明修补电极68及第三接触洞76，与电连接透明像素电极66的下漏极602再度电连接，因此原本断路的漏极60与透明像素电极66可再度经由透明修补电极68而重新导通，如此一来，便可以在不影响像素显示开口率或显示质量的情况下达成修补的目的。

为使读者能更加了解本发明，接着请参考图9。图9为本发明的液晶显示器像素结构的修补方法的流程示意图，其施行的步骤如下所示：

步骤100：提供一像素结构，该像素结构包含一基底、至少一栅极线、至少一栅极线、一像素电极透明像素电极、一薄膜晶体管以及一透明修补电极，其中该薄膜晶体管包含一栅极、一漏极以及一源极，该漏极包含有一上漏极与一下漏极，该透明修补电极与该上漏极电连接，且该透明像素电极与该下漏极电连接；

步骤110：进行一电路检测，检测该像素结构的电路连结，特别是要确认在该漏极处是否有发生断裂情形，造成该上漏极与该下漏极两者间的断路；以及

若该像素结构的漏极发生断裂情形则进行步骤121；

步骤121：则提供一激光束以进行一熔接制程，熔接该透明修补电极与该下漏极，完成熔接修补的像素即可正常运作：或

若像素结构的电路连结正常，则进行步骤122；

步骤122：电路检测正常的像素结构可再接续其它制程步骤，例如封装或与其它相关的组件结合，制作成可供消费者使用的消费性电子产品。

值得说明的是，本较佳实施例所采用的激光束是自透明修补电极68的一上表面正向入射像素结构40，对透明修补电极68及其下方的下漏极602做熔接修补的动作，可有效节省修补的空间，并减少再次修补的可能性；其次，本发明所述的液晶显示器像素结构的修补方法并不限于以激光束正向入射像素结构40，利用激光束进行该熔接制程时，亦可自基底52的一下表面入射，穿过第一介电层44，利用激光束的能量熔接下漏极602及透明修补电极68。另外，熔接透明修补电极68与下漏极602所使用的工具不限于本较佳实施例所揭示的激光束，其它可提供能量以完成熔接，且对于像素结构40本身或其周边组件不会造成损伤的制程方法或工具，均可适用于本发明。

综上所述，本发明提供一种可修补的液晶显示器的像素结构及其修补方法，当像素结构的漏极发生断裂导致断路时，可利用激光束熔接本发明的透明修补电极与漏极，以修补不良的像素结构，此外，本发明的像素结构经修补后无漏光的疑虑，且本发明的修补方法不会影响像素开口率，经修补完成的像素结构可正常显示，有降低生产成本及提高产品良率的正面功效。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种像素结构，其特征在于，包含有：

一基底；

一第一金属层设于该基底上，该第一金属层包含至少一栅极线；

一第一介电层，设于该基底上且覆盖该第一金属层；

一半导体层，设于该第一介电层上，该半导体层包含至少一信道，且该信道位于该栅极线上方；

一第二金属层，设于该第一介电层及该半导体层上，该第二金属层包含至少一数据线、至少一源极以及至少一漏极；

一第二介电层，设于该第二金属层、该半导体层以及该第一介电层上；

一透明电极层，设于该第二介电层上，该透明电极层包括一透明像素电极，以及一透明修补电极，其中该透明像素电极与该漏极电连接，该透明修补电极亦与该漏极电连接；

该漏极具有一梯级结构位于该信道的一侧，其中该漏极包含有一上漏极与该通道的一侧邻接，以及一下漏极与该上漏极电连接；

该透明修补电极与该上漏极经由至少一接触洞电连接；

该透明像素电极与该透明修补电极为同一层导电材料但并未直接连接，且该透明像素电极与该透明修补电极透过该漏极电连接；以及

该透明修补电极的投影面积与该漏极在垂直方向上有部分重迭。

2.一种像素结构的修补方法，其特征在于，包含有：

提供一像素结构，该像素结构包含一基底、至少一栅极线、至少一栅极线、一透明像素电极、一薄膜晶体管以及一透明修补电极，其中该薄膜晶体管包含一栅极、一漏极以及一源极，该漏极包含有一上漏极与一下漏极，该透明修补电极与该上漏极电性连接，且该透明像素电极与该下漏极电连接；

对该像素结构进行一电路检测，检测该漏极是否发生断裂情形造成该上漏极与该下漏极两者未电连接；

若该漏极发生断裂情形，则进行一熔接制程，熔接该透明修补电极与该下漏极；

该熔接制程在该透明修补电极与该下漏极间形成一接触洞，以电连接该透明修补电极与该下漏极；以及

该像素结构的该透明像素电极与该透明修补电极为同一层导电材料，且该透明像素电极与该透明修补电极在同一水平面的结构上未直接连接。

3.如权利要求2所述的修补方法，其特征在于，透明修补电极的投影面积与该上漏极及该下漏极在垂直方向上有部分重迭。

4.如权利要求2所述的修补方法，其特征在于，该薄膜晶体管包含有一通道，且该上漏极与该通道的一侧邻接。

5.如权利要求2所述的修补方法，其特征在于，该熔接制程利用一激光束达成。

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