TWI228313B

TWI228313B - Pixel and repairing method thereof

Info

Publication number: TWI228313B
Application number: TW092132682A
Authority: TW
Inventors: Seok-Lyul Lee; Tean-Sen Jen; Ming-Tien Lin
Original assignee: Hannstar Display Corp
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-02-21
Also published as: TW200518327A; US7253851B2; US20050110915A1

Description

1228313 五、發明說明（1) [發明所屬之技術領域] 本發明係有關於一種修補畫素（r e p a i r i n g p i X e 1 )的方法。 [先前技術] 一般來說，液晶顯示（LCD)裝置係藉由電場來控制光線透過率而顯示出圖畫。為達此目的，LCD裝置包含具有矩陣排列的液晶胞（LC cell)之一液晶面板（LC panel)，以及一驅動迴路用以驅動該液晶面板。在液晶面板中，係使用畫素電極與共通電極來使得電場作用於每一液晶胞。在扭轉向列型液晶顯示（TN-LCD)裝置中，畫素電極是位於下基板上’而共通電極是位於上基板的内側表面上。然而’在橫向電場型液晶顯示（IPS-LCD)裝置中，晝素電極與共通電極皆位於下基板上，而以梳形電極的方式互相交錯’ IPS-LCD裝置結構例如已揭示於瀚宇彩晶公司之美國專利第6506617號中，在此不再贅化。其中，每一晝素電極皆電性連接一用以當作是開關的薄膜電晶體元件 (TFT)，然後晝素電極係藉由TFT所提供之訊號而與共通電極來驅動液晶胞。隨著高亮度及高解析度產品的開發，高開口率（HAR， high aperture ratio)與彩色濾光層形成於陣列上（c〇A， color filter on array)等技術已普遍應用於LCD產品上。然而，由於該等技術通常將一厚有機絕緣層（厚度例如是卜4 //m)形成於整個基底上方，因此在形成具有高深

0611-A30105TWF(N1);A03055;J acky.ptd 第6頁 1228313 五、發明說明（2) 見比（aspect ratio)的接觸窗（contact hole)時，經常留有機物（例如polymer residue)於該接觸窗中，因而吊皮歹成後續製造的畫素電極（IT0電極）與TFT無法電性連 & 路，因而形成晝素缺陷（pixel defect)。現行的畫素修補技術中，有一種方式是將晝素性連接到前一晝素中的TFT(previ〇us TFT)，而使壞的書素與前一晝素具有相同之顯色，例如美國專利早 "· 2002/0163602號所揭示之技術。而另一種方式是將書極電性連接到資料線（data line)或共通線（c〇mm〇n 、 1 me)，而使其呈現黑色或灰色。然而，針對上述之主缺陷，習知之畫素修補技術都無法讓原有晝素呈現原一本'相要的顯色，故降低影像品質。〜 [發明内容] 在於提供一種畫素設有鑑於此，本發明之主要目的計。本發明之另一目的，在於為達上述目的，本發明提有一儲存電容區，該儲存電容一第一穿孔的一第一金屬層，該第一穿孔係露出該透明基底金屬層與該透明基底上；一第上，具有一第二穿孔的一有機上’其中該第二穿孔係位於該提供一種晝素修補的方法。供一種晝素設計，該晝素具區包括：一透明基底;具有形成於該透明基底上，其中 ;一絕緣層，形成於該第一一金屬層，形成於該絕緣層絕緣層，形成該第二金屬層第一穿孔之正上方；以及一

0611 -A30105TW(N1);A03055; Jacky. ptd 第7頁 1228313 五、發明說明（3) 透明電極，形中。其中，當未連接時，則第二金屬層與本發明亦一第一金屬層成於該第藉由該第提供於一覆蓋該絕緣層第一金屬層上；形分該有機絕緣第一穿孔之正成一層而上方物；形孔中；金屬層根雷射光明電極是將晝畫素呈然 (fail) 此，本成暗點將位於成一透明電以及提與該第據本發穿越第 ’因而素電極現原本而，若時，運案發明的目的閘極線供一二穿明的一穿解決電性想要晝素用上者等。其與共該有機絕緣層上並延伸至該第二穿孔一金屬層與遠第二穿孔中的該透明電極一雷射光穿越該第一穿孔，用以熔接該二穿孔中的該透明電極。修補晝素的方法，包括下列步驟：形成透明基底上；形成一第一穿孔於該第一穿孔係露出該透明基底；形成一絕緣層與該透明基底；形成一第二金屬層於該有機絕緣層覆蓋該第二金屬層；去除部形成一第二穿孔，該第二穿孔係位於該，其中該第二穿孔中具有一殘留有機極於該有機絕緣層上並延伸至該第二穿雷射光穿越該第-穿孔，而溶接該第二孔中的該透明電極。晝素設計與修補全^ 丨一 ^補畫素的方法，可以藉由孔而溶接第二全扈 .^ 1屬層與第二穿孔中的透畫素缺陷。更去，丄 ^ ^ t 尺有由於本發明方法仍然連接原本書素中& ^航么— 的TFT，因此可讓原有 :顯色’而提升影像品質。中的T F T發生姑ρ 、汁古彳θ卜文^ /損壞而失去作用述方式是無法逵、提供另一方法步 > 補晝素的目的。在係利用雷射光^達到將故障的畫素修補通線之間的第f越透明基底與絕緣層而〜金屬層燒斷（broken)。

1228313 五、發明說明（4) 如此，可使此畫素呈現黑色（即變成暗點）。為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：實施方式：以下，本發明畫素設計與晝素修補方法係以應用於 I P S - L C D裝置為例，但並非限定本發明。

首先’睛參閱第1圖與第2圖。第1圖係顯示根據本發明實施例之IPS-LCD裝置之上視圖，而第2圖係顯示沿著第 1圖中的2-2斷線之剖面圖。本發明之ips-LCD裝置係由排列成陣列（a r r a y )方式的複數個畫素（p i X e 1 )所組成，而該等晝素係由互相交叉排列的複數條閘極線（gate丨ines)與複數條資料線（data 1 ines)所定義。為簡化圖示起見，第 1圖係僅對應一晝素。請參閱第1圖與第2圖，形成包含一閘極1 1 〇，的一閘極線（gate line)110 與一共通線（common line)112 於一透明基底1 0 0上’其中該閘極線1 1 〇與該共通線1 1 2係互相平行。該透明基底1 〇〇例如是當作是下基板丨〇〇的一玻璃基

底。該閘極線1 1 〇與該共通線11 2可以由同一沉積與微影步驟所形成’而其材質例如是鋁、銅、鈕、鈦或鉬化鎢合金等金屬材料。 ’口、這裡要特別強調的是，在上述步驟中，亦同時定義一第一穿孔114於該共通線112中，該第一穿孔114係露出該

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五、發明說明（5) 透明基底1 0 0。該第一穿孔1 1 4的形狀可以是方形，其尺寸例如是 3 // m * 3 // m。之後’形成一閘極絕緣層1 2 0覆蓋該閘極線丨丨〇 (包含 110’）、該共通線1 12與該透明基底100。其中，該閘極絕緣層1 2 0例如是由沉積法所形成之氧化矽（s丨〇χ)或氮化矽 (S i Νχ)層。 Χ 接著’形成例如是矽島的一半導體島1 3 〇於部分該閘極絕緣層120上。然後形成一資料線140於該透明基底1〇() 上，並同時地形成可互換之一源/汲極（在本實施例中係以符號1 4 2代表汲極，符號1 4 4代表源極，而汲極1 4 2係電性連接該資料線1 4 0)於部分該半導體島1 30上而構成一薄膜電晶體（TFT)結構，而定義出晝素中的TFT區20。其中，該資料線140與該源/汲極1 42/ 1 44之材質例如是鋁、銅、纽、鈦或鉬化鎢合金等金屬材料。更者，該源極1 4 4更延伸至位在該共通線1 1 2上的部分閘極絕緣層1 2 〇上，因而定義出晝素中的儲存電容（CST)區4 0。接著，可先形成一純化層（passivation layer)150於整個該透明基底100上方，而覆蓋該TFT區20與該儲存電容 (Cst)區4 0。其中，該鈍化層1 5 0例如是由沉積法所形成之氧化矽（S i 0X)、氮化矽（S i Nx)或氮氧化矽（S i 0 Nx)層，而其厚度例如是0 . 1〜0. 6 // m。再來，形成一厚有機絕緣層（thick organic insulating layer)160於該鈍化層150上，且可藉由平坦化製成使該有機絕緣層1 6 0具有平坦之表面。其中，該有

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機絕緣層1 6 0例如是由塗佈層’其厚度大於2.5//m。矣所形成之聚合物（P〇lymer) 接者，藉由蝕刻製程，去昤却八#亡⑽ ^ ^ 戈除部分该有機絕緣層16 0而形成一第二穿孔162與一第二穿了丨壯，气唑咖 y 中一穿孔164。特別要注意的是，邊第二穿孔1 6 2係位在該第一穿4 ^ ^ ^ 汁以穿孔11 4的正上方。然而，上 J =刻有機絕緣層16〇之製程，通常會造成該第二穿孔162 一殘留有機物（例如是polymer residue)166，以及該第二穿孔164中有另一殘留有機物168。

之後，形成透明的一畫素電極（Pixel elect rode )1 72 於部分該有機絕緣層160上並延伸至該第二穿孔162中，以及同時地形成透明的一共通電極（c〇mm〇n eiectrodeM74 於部分該有機絕緣層160上並延伸至該第三穿孔164中。其中’該晝素電極17 2與該共通電極丨74係以梳狀方式交錯排列，而其材質例如是銦錫氧化物（IT0)或銦鋅氧化物 (I Z0)。這裡要特別說明的是，由於上述殘留有機物丨β 6而使得晝素電極1 7 2無法與下層之源極1 4 4電性連接，因而造成晝素缺陷（pixel defect)。

接著，為修復該晝素缺陷，則提供一雷射（laser)光 21 0從該透明基底1 〇〇下方穿越設計於該共通線丨丨2中的該第一穿孔11 4，經由高溫燒掉殘留有機物1 6 6而熔接 (we Id i ng)該源極1 44與該第二穿孔1 62中的該晝素電極 1 7 2，而使其電性連接。其修復後的結果如第3圖所示，符 ί虎3 1 0係表不溶接點。另外，該第三穿孔1 64中的殘留有機物168亦可藉由雷

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2 =2 1 0 k去’而熔接該共通線"2與該共通電極⑺。還 :為了避免漏光，形成於對向基板（即：上基板)29〇内側 t面之彩色據光片280，其中對應於該第-穿孔H4以及該第二穿孔164位置之彩色濾光片28〇要具有黑色矩陣⑼丨 matrix)區285 ° 、經由上述方法，可以藉由雷射光2丨〇穿越預先設計於共通線1 1 2之第一穿孔丨丨4而熔接第二金屬層（例如源極）1 44與第二穿孔162中的晝素電極172，因而達成晝素修補之目的。更者，由於本發明方法仍然是將晝素電極丨電性連接原本畫素中的TFT，因此可讓原有畫素呈現原本想要的顯色，而提升影像品質。然而’若晝素中的T F T發生故障/損壞而失去作用 (f a 1 1)時’運用上述方式是無法達到修補晝素的目的。在此，本案發明者等提供另一方法來達到將故障的晝素修補成暗點的目的。請參閱第1圖與第2B圖，利用雷射光2 10，從該透明基底1 〇〇下方穿越該透明基底1 〇〇與閘極絕緣層丨2 〇而將位於炫斷區域50中的金屬線144燒斷（broken)，其中該溶斷區域50係位於互相平行的閘極線η 〇與共通線112之間。如

此，故障的TFT就無法電性連接（或充電·· charging)畫素電極1 7 2。 ' 此時，位於晝素電極172周圍的共通電極174，可以藉由液晶漏電而使晝素電極172與共通電極174的電位相等，而使此畫素呈現黑色（即暗點）。

0611-A30105TWF(Nl);A03055;Jacky.ptd 第12頁 1228313 五、發明說明（8) [本發明之特徵與優點] +根據本發明所揭露之畫素設計與修補畫素的方法，可以藉由雷射光2 1 〇穿越預先設計於共通線1 1 2之第一穿孔 11 4而炫接金屬層（例如源極）丨〇與第二穿孔丨β 2中的畫素電f 1 7 2 ’因而解決晝素缺陷。更者，由於本發明方法仍然疋將晝素電極1 7 2電性連接原本畫素中的TFT，因此可讓原有旦素呈現原本想要的顯色，而提升影像品質。

/外，當TFT發生故障時，可藉由雷射光21〇，燒斷位 j斷區域50中的金屬線144，使故障的TFT無法電連接畫素電極172，而使此晝素呈現黑色（即暗點）。本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用w — 本發明的範圍，任何熟習此項技藝限疋保遠範圍當視後附之中請專利範圍所界定者為明之

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1228313 圖式簡單說明第1圖係顯示根據本發明實施例之IPS-LCD裝置之一晝素的上視圖；第2A與2B圖係顯示沿著第1圖中的2-2斷線之剖面圖，其中第2 A圖係顯示根據本發明一方法而修復晝素缺陷之示意圖，而第2 B圖係顯示根據本發明另一方法而修復晝素缺陷之示意圖；以及第3圖係顯示根據本發明第2 A圖所示之方法而修復晝素缺陷之示意圖。 [圖示符號說明]: 20〜TFT區； 5 0〜熔斷區； 11 0〜閘極線； 11 2〜共通線； 1 2 0〜閘極絕緣層； 1 4 0〜資料線； 1 4 4〜源極； 1 6 0〜有機絕緣層； 1 6 4〜第三穿孔； 1 7 2〜晝素電極； 2 1 0、2 1 0 ’〜雷射光 28 0〜彩色濾光片； 3 1 0〜熔接點。 40〜儲存電容區； I 0 0〜透明基底（下基板）； II 0 ’〜閘極； 11 4〜第一穿孔； 130〜半導體島； 1 4 2〜汲極； 1 5 0〜鈍化層； 1 6 2〜第二穿孔； 1 6 6、1 6 8〜殘留有機絕緣層 1 7 4〜共通電極； 2 9 0〜上基板； 2 8 5〜黑色矩陣區； _

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Claims

1228313 六、申請專利範圍 1. 一種晝素設計，該畫素具有一儲存電容區，該儲存電容區包括：一透明基底；具有一第一穿孔的一第一金屬層，形成於該透明基底上，其中該第一穿孔係露出該透明基底；一絕緣層，形成於該第一金屬層與該透明基底上；一第二金屬層，形成於該絕緣層上；具有一第二穿孔的一有機絕緣層，形成該第二金屬層上，其中該第二穿孔係位於該第一穿孔之正上方；以及一透明電極，形成於該有機絕緣層上並延伸至該第二穿孔中；其中，當該第二金屬層與該第二穿孔中的該透明電極未連接時，則藉由一第一雷射光穿越該第一穿孔，用以熔接該第二金屬層與該第二穿孔中的該透明電極。 2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素設計，更包括一薄膜電晶體形成於該透明基底上，其中該薄膜電晶體之一源/没極係藉由該第二金屬層而電性連接該透明電極。 3. 如申請專利範圍第2項所述之晝素設計，其中當該薄膜電晶體故障時，則藉由一第二雷射光燒斷該第二金屬層，而使該源/汲極不電性連接該透明電極。 4. 如申請專利範圍第1項所述之晝素設計，其中該第一金屬層與該第二金屬層之材質係鋁、銅、鈕、鈦或鉬化鎢合金。 5. 如申請專利範圍第1項所述之晝素設計，其中該透

0611-A30105TWF(Nl);A03055;Jacky.ptd 第 15 頁 1228313 六、申請專利範圍明電極係一畫素電極。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之畫素設計，其中該透明電極之材質係銦錫氧化物（I TO)或銦鋅氧化物（IZO)。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之晝素設計，其中該絕緣層之材質係氧化矽（S i 0X)或氮化矽（S i Nx)。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之畫素設計，其中該有機絕緣層之材質係聚合物（polymer)。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之畫素設計，其中該有機絕緣層的厚度大於2. 5 // m。

1 0 ·如申請專利範圍第丨項所述之晝素設計，更包括：一鈍化層，形成於該第二金屬層與該有機絕緣層之 11 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之畫素設計三其中該鈍化層之材質係氧化矽（si〇x)、氮化矽（SlNx)或氮氧化矽 ______ % (SiONx) ' 1 1 2 ·如申請專利範圍第1 〇項所述純化層的厚度係〇· ：1〜0· 6 //in。書素設計 1 3 ·如申請專利範圍第1項所述之多’、口又明基底係一玻璃基底。，本挪· ϋ 列步驟·種修補畫素的方法，包拉 · 之畫素設計，其中該其中該透 14.- 形成一第形成一第一穿孔於該第出該透明基底形成-絕緣層覆蓋該第一金廣廣與該透明基底;

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^ —发鴒層於該絕緣層> =^ —有機絕緣層覆蓋該第；金屬層；：?丨彳^ *部分該有機絕緣層而形成""第二穿孔，該第二穿孔係；於該第-穿孔之正上方；形成一透明電極於該層上並延伸至該第二穿孔中；以及 ”啊、〇提供一第—雷射光穿越該第^聲孔，而熔接該第二4 屬\、該第二穿孔中的該透明電棰。 5·如申請專利範圍第1 4項所述之修補晝素的方法，更匕括下列步驟：形成一薄祺電晶體於該透明基底上，其中該薄膜電I 體之一源/汲極係藉由該第二金屬層而電性連接該透明電極。 16 ·如申睛專利範圍第1 $項所述之修補晝素的方法， ^ =當該薄膜電晶體故障時，則藉由一第二雷射光燒斷言第二金屬層，而使該源/汲極不電性連接該透明電極。 1 7 ·如申請專利範圍第1 4項所述之修補晝素的方法，中η玄第一金屬層與該第二金屬唐之材貝係叙、銅、組’ 鈦或鉬化鎢合金。 1 8 ·如申請專利範圍第1 4項所述之修補畫素的方法，其中該透明電極係一畫素電極。 1 9 ·如申請專利範圍第1 4項所述之修補晝素的方法，其中该透明電極之材質係銦錫氧化物（I Τ 0)或銦鋅氧化物 (ΙΖΟ)。

1228313 六、申請專利範圍 2 0 ·如申晴專利範圍第1 4項戶斤述之修補畫素的方法，其中該絕緣層之材質係氧化石夕（S丨〇χ)或亂化石夕（S i Nx)。 2 1 ·如申請專利範圍第1 4項所述之修補畫素的方法，其中該有機絕緣層之材質係聚合物（ρ ο 1 y m e r )。 22 ·如申請專利範圍第1 4項所述之修補晝素的方法，其中該有機絕緣層的厚度大於2 · 5 // m。 2 3 ·如申請專利範圍第1 4項所述之修補晝素的方法，更包括下列步驟：

形成一鈍化層於該第二金屬層與該有機絕緣層之間， 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項所述之修補畫素的方法，其中該鈍化層之材質係氧化矽（s i 〇χ)、氮化矽（s i N ) 氧化矽（SiONx)。 x 3鼠 25 ·如申請專利範圍第2 3項所述之修補畫素的方、、务其中該鈍化層的厚度係0.1〜0.6 //m。的方法，電場型液 2 6 ·如申請專利範圍第1 4項所述之修補晝素其中該透明基底係一玻璃基底。 2 7 · —種修補晝素的方法，適用於修補橫向晶顯示（IPS-LCD)裝置中的畫素，包括下列步驟

形成包含一閘極的一閘極線（gate line)與— (common 1 ine)於一透明基底上，其中該閘極線處通線線係互相平行； _共通形成一第一穿孔於該共通線中，該第透明基底；形成一閘極絕緣層覆蓋該閘極線、該^ 線與該透明

0611 -A30105TWF(N1);A03055;Jacky.ptd 第18頁 1228313 六、申請專利範圍基底；形成一半導體島於部分該閘極絕緣層上；形成一源/汲極於部分該半導體島上而構成一薄膜電晶體（TFT)結構，且該源/汲極更延伸至位在該共通線上的部分閘極絕緣層上；形成一有機絕緣層於整個該透明基底上方，而覆蓋該 TFT結構與該源/汲極；去除部分該有機絕緣層而形成一第二穿孔，該第二穿孔位於該第一穿孔之正上方；形成一畫素電極於該有機絕緣層上炎延伸至該第二穿孔中；以及提供一第一雷射光穿越該第一穿孔，而熔接該源/汲極與該第二穿孔中的該晝素電極。 2 8 ·如申請專利範圍第2 7項所述之修補晝素的方法，其中該透明基底係一玻璃基底\ 2 9 ·如申請專利範圍第2 7項所述之修補晝素的方法，其中該閘極線與該共通線係由同一步驟形成，而其材質係鋁、銅、鈕、鈦或鉬化鎢合金。 3 0 ·如申請專利範圍第2 7項所述之修補畫素的方法，

其中該源/汲極之材質係鋁、銅、钽、鈦或鉬化鎢合金。 3 1 ·如申請專利範圍第2 7項所述之修補晝素的方法，其中該畫素電極之材質係銦錫氧化物（I T 0)或銦辞氧化物 (IZO)。 3 2 ·如申請專利範圍第2 7項所述之修補晝素的方法，

0611-A30105TWF(N1);A03055;Jacky.ptd 1228313 六、申請專利範圍其中該閘極絕緣層之材質係氧化矽（si〇x)或氮化石夕 (s i 1VX )。 33·如申請專利範圍第27項所述之修補畫素的方法，其中該有機絕緣層之材質係聚合物（p〇lymer)。 34·如申請專利範圍第33項所述之修補畫素的方法，其中該有機絕緣層的厚度大於2. 5 # m。彳 3 5 ·如申請專利範圍第2 7項所述之修補畫素更包括下列步驟： ” 忠’ 形成一鈍化層於該源/汲極與該有機絕緣層之間。 36·如申請專利範圍第35項所述之修補畫二其令該純化層之材質係氧化石夕（si(U、氮化' N / ’ 氧化矽（SiONx)。或氮 37·如申請專利範圍第35項所述之修補書其中該鈍化層的厚度係〇. 6 "爪。 ~ I的方法， 38·如申請專利範圍第27項所述之修補蚩其中當該薄膜電晶體結構故障時，則藉由—的方法，斷位於戎閘極線與該共通線之間的該源/汲田射光燒汲極不電性連接該晝素電極。 ° 而使該源/

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