TWI542931B - 畫素結構之修補方法、修補後之畫素結構以及畫素陣列 - Google Patents

Description

畫素結構之修補方法、修補後之畫素結構以及畫素陣列

本發明是有關於一種畫素結構之修補方法、修補後之畫素結構以及畫素陣列，且特別是有關於一種液晶顯示器之畫素結構之修補方法、修補後之畫素結構以及畫素陣列。

液晶顯示器主要由薄膜電晶體陣列基板、彩色濾光陣列基板和液晶層所構成，其中薄膜電晶體陣列基板是由多個陣列排列之畫素結構所構成，每一畫素結構是由薄膜電晶體、畫素電極(pixel electrode)以及儲存電容器(storage capacitor)所組成。當畫素結構中因顆粒或介電層破洞而發生電性異常時，此畫素結構便會成為點瑕疵(dot defect)。一般來說，若能藉由修補方式將上述之點瑕疵修補成暗點，就可以不需要報廢丟棄這些有瑕疵的液晶顯示面板。

在習知技術中，液晶顯示面板的畫素結構之修補方式通常是採用雷射熔接(laser welding)及雷射切割(laser cutting)的搭配來進行。然而，傳統藉由雷射熔接及雷射切割方式進行畫素結構的暗點化需要進行多處切割以及多處熔接，因而此種暗點化的修補方式較為複雜且成本較高。

本發明提供一種畫素結構之修補方法，其可以藉由簡單的修補方式即達到將瑕疵畫素暗點化之目的。

本發明提供一種修補後之畫素結構以及畫素陣列，其是利用上述之修補方式所形成之畫素結構以及畫素陣列。

本發明提出一種畫素結構之修補方法，此方法包括提供位於基板上之畫素結構，此畫素結構包括掃描線以及資料線、主動元件、絕緣層以及畫素電極。掃描線以及資料線位於基板上。主動元件位於基板上且與掃描線以及資料線電性連接。絕緣層覆蓋主動元件、掃描線以及資料線，其中絕緣層中具有接觸窗開口。畫素電極位於絕緣層上，其中畫素電極填入接觸窗開口中以與主動元件電性連接。接著，進行雷射移除程序，以移除位於接觸窗開口內的至少部份畫素電極，以使畫素電極與主動元件電性絕緣。

本發明提出一種修補後的畫素結構，其包括掃描線以及資料線、主動元件、絕緣層以及畫素電極。掃描線以及資料線位於基板上。主動元件位於基板上且與掃描線以及資料線電性連接。絕緣層覆蓋主動元件、掃描線以及資料線，其中絕緣層中具有接觸窗開口。畫素電極位於絕緣層上，其中畫素電極未覆蓋住接觸窗開口的底部以使畫素電極與主動元件電性絕緣。

本發明提出一種畫素陣列，其包括多個第一畫素結構以及至少一個第二畫素結構。每一個第一畫素結構包括第一掃描線以及第一資料線、第一主動元件、絕緣層以及第一畫素電極。第二畫素結構包括第二掃描線以及第二資料線、第二主動元件、絕緣層以及第二畫素電極。第一掃描線以及第一資料線位於基板上。第一主動元件位於基板上且與第一掃描線以及第一資料線電性連接。絕緣層覆蓋第一主動元件、第一掃描線以及第一資料線，其中絕緣層中具有第一接觸窗開口。第一畫素電極位於絕緣層上，其中第一畫素電極填入第一接觸窗開口中以與第一主動元件電性連接。第二掃描線以及第二資料線位於基板上。第二主動元件位於基板上且與第二掃描線以及第二資料線電性連接。絕緣層覆蓋第二主動元件、第二掃描線以及第二資料線，其中絕緣層中具有第二接觸窗開口。第二畫素電極位於絕緣層上，其中第二畫素電極未覆蓋第二接觸窗開口的底部以使第二畫素電極與第二主動元件電性絕緣。

基於上述，本發明是利用雷射移除程序移除位於接觸窗開口內的畫素電極，以使畫素電極與主動元件電性絕緣，進而使此畫素結構暗點化。由於本發明僅需藉由雷射移除程序移除位於接觸窗開口內的畫素電極即可達到將瑕疵畫素結構暗點化，因此本發明之修補方法相較於傳統畫素修補方法較為簡便。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明所提出的修補方法是針對具有瑕疵的畫素結構來進行修補以達到將瑕疵畫素暗點化之目的。而上述瑕疵可能是粉塵顆粒、介電層破洞或是其他瑕疵而導致此畫素結構無法正常運作。因此，以下之修補方法是針對具有瑕疵之畫素結構來進行的。

圖1A至圖1B是根據本發明一實施例之畫素結構的修補方法的示意圖。圖2A是圖1A中沿著剖面線A-A’的剖面示意圖。圖2B是圖1B中沿著剖面線A-A’的剖面示意圖。請參照圖1A以及圖2A，首先提供如圖1A所示之畫素結構，此畫素結構為具有瑕疵的畫素結構。此畫素結構包括配置在基板100上之掃描線SL以及資料線DL、主動元件T、絕緣層106以及畫素電極PE。

基板100之材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料(例如：導電材料、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料)、或是其它可適用的材料。

掃描線SL以及資料線DL位於基板100上。掃描線SL以及資料線DL彼此交錯設置。換言之，資料線DL的延伸方向與掃描線SL的延伸方向不平行，較佳的是，資料線DL的延伸方向與掃描線SL的延伸方向大體上垂直。另外，於本實施例中，掃描線SL與資料線DL屬於不同的膜層。基於導電性的考量，掃描線SL與資料線DL一般是使用金屬材料。然，本發明不限於此，根據其他實施例，掃描線SL與資料線DL也可以使用其他導電材料，例如：合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或是金屬材料與其它導電材料的堆疊層。

主動元件T位於基板100上且與掃描線SL以及資料線DL電性連接。根據本實施例，主動元件T包括閘極G、通道CH、源極S以及汲極D。閘極G與掃描線SL電性連接。通道CH位於閘極G的上方。源極S以及汲極D位於通道CH的上方，且源極S與資料線DL電性連接。在本實施例中，在閘極G與通道CH之間包括有一層絕緣層102，其又可稱為閘極絕緣層。絕緣層102之材質例如是氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層。上述之主動元件T是以底部閘極型薄膜電晶體為例來說明，但本發明不限於此。根據其他實施例，上述之主動元件T也可是以頂部閘極型薄膜電晶體。

絕緣層110覆蓋主動元件T、掃描線SL以及資料線DL，其中絕緣層110中具有接觸窗開口C。在此，接觸窗開口C暴露出主動元件T之汲極D。在本實施例中，絕緣層110包括絕緣層104、106、108，絕緣層104又可稱為保護層，其材質例如是氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層。絕緣層106可為平坦層或者是彩色濾光層。倘若絕緣層106為平坦層，其材質可無機絕緣材料、有機材料絕緣材質或上述之組合。倘若絕緣層106為彩色濾光層，其材質可為紅色濾光材料、綠色濾光材料或是藍色濾光材料。絕緣層108亦作為保護層，其材質例如是氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層。

值得一提的是，雖然本實施例之絕緣層110是由保護層104、平坦層/彩色濾光層106以及保護層108所構成，但本發明不限制覆蓋在主動元件T上之絕緣層110的層數。換言之，根據其他實施例，絕緣層110可以單純為保護層104。根據另一實施例，覆蓋在主動元件T上之絕緣層110可以為保護層104以及平坦層106。根據又一實施例，覆蓋在主動元件T上之絕緣層110可以為彩色濾光層106以及保護層108。

畫素電極PE位於絕緣層110上，且畫素電極PE填入接觸窗開口C中以與主動元件T之汲極D電性連接。上述之畫素電極PE可為透明畫素電極、反射畫素電極或是透明畫素電極與反射畫素電極之組合。透明畫素電極之材質包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或者是上述至少二者之堆疊層。反射畫素電極之材質包括具有高反射性之金屬材料。

接著，如圖2A所示，進行雷射移除程序L，以移除位於接觸窗開口C內的畫素電極PE，以使畫素電極PE與主動元件T電性絕緣，如圖1B以及圖2B所示。在本實施例中，進行雷射移除程序L之後即於畫素電極PE之中形成開口R，其中開口R暴露出接觸窗開口C。

在本實施例中，所述雷射移除程序L所使用的雷射波長為266nm~1064nm。此外，根據本實施例，所述雷射移除程序L是由基板100的前方來進行。更詳細而言，基板100具有前表面101a以及後表面101b，上述之畫素結構(如圖1A所示)是位於基板100之前表面101a上。而上述之雷射移除程序L之雷射光束是從基板100的前表面101a的上方射向畫素結構。所述雷射移除程序L可以透過精準的控制雷射能量以移除接觸窗開口C內的畫素電極PE，藉以使此雷射移除程序不容易有殘留物顆粒產生，且不會對絕緣層110造成損傷。

以上述圖1A至圖1B的方法來進行修補之後的畫素結構如圖1B以及圖2B所示。所述修補後的畫素結構包括掃描線SL以及資料線DL、主動元件T、絕緣層110以及畫素電極PE。掃描線SL以及資料線DL位於基板100上。主動元件T位於基板100上且與掃描線SL以及資料線DL電性連接。絕緣層110覆蓋主動元件T、掃描線SL以及資料線DL，且絕緣層110中具有接觸窗開口C。畫素電極PE位於絕緣層110上，且畫素電極PE未覆蓋住接觸窗開口C的底部B、側表面W以及接觸窗開口C的週邊區域，以使畫素電極PE與主動元件T電性絕緣。在另一實施例中，畫素電極PE未覆蓋住接觸窗開口C的底部B以及側表面W。

在上述之實施例中，雷射移除程序L是移除位於接觸窗開口C內的所有畫素電極PE，因此在進行雷射移除程序L之後，畫素電極PE未填入接觸窗開口C內。換言之，在進行雷射移除程序L之後，如圖2B所示，接觸窗開口C的底部B以及側表面W都被暴露出來而沒有被畫素電極PE所覆蓋。然，本發明不限於此。根據本發明之另一實施例，雷射移除程序L也可以僅移除位於接觸窗開口C之底部的畫素電極PE，以使畫素電極PE與主動元件T電性絕緣，如圖3所示。

圖3是根據本發明另一實施例之修補後之畫素結構的剖面示意圖。圖3之實施例與圖2B之實施例相似，因此與圖2B之實施例相同的元件以相同的符號表示，且不再重複贅述。圖3之實施例與圖2B之實施例不同之處在於，雷射移除程序是移除位於接觸窗開口C之底部B的畫素電極PE。因此，在雷射移除程序之後畫素電極PE是部分地覆蓋接觸窗開口C的側表面W。

值得一提的是，本發明主要是藉由雷射移除程序移除位於主動元件之汲極上方的畫素電極，以使主動元件與畫素電極電性絕緣，藉以達到將瑕疵畫素結構暗點化之目的。因此，上述實施例之畫素結構僅用於說明本發明，但並非用以限定本發明。

換言之，本發明不限制畫素結構的佈局形式。舉例而言，根據一實施例，畫素結構之主動元件的汲極亦可以延伸至畫素結構的中央位置，如圖4所示。在圖4之畫素結構中，汲極D是延伸至畫素結構的中央位置，因此接觸窗開口C是設置於畫素結構的中央。此外，根據此實施例，畫素結構還可包括共用電極CL。在畫素電極PE中還包括設置有配向狹縫或配向凸起。特別是，在此修補後之畫素結構中，畫素電極PE中之開口R暴露出接觸窗開口C，因此畫素電極PE與汲極D電性絕緣。

圖5是根據本發明一實施例之畫素陣列的示意圖。請參照圖5，畫素陣列是由多個畫素結構所構成，且此畫素陣列中具有多個正常畫素結構U1以及至少一個修補後的畫素結構U2。換言之，本實施例所提出的畫素陣列中，大多數的畫素結構U1是正常的畫素結構。而少部分的(至少一個)畫素結構U2是修補後(暗點化)之後的畫素結構，其可為如圖1B(圖2B)、圖3或圖4所示之畫素結構。有關本實施例之畫素陣列之詳細說明如下。

請參照圖5，此畫素陣列包括掃描線SL1～SL3以及資料線DL1~DL5、主動元件T1,T2、絕緣層以及畫素電極PE1,PE2。在此畫素陣列的畫素結構中，與上述圖1A-1B與圖2A-2B相同之元件以相似的符號表示。

掃描線SL1～SL3以及資料線DL1~DL5彼此交錯設置。換言之，資料線DL1~DL5的延伸方向與掃描線SL1～SL3的延伸方向不平行，較佳的是，資料線DL1~DL5的延伸方向與掃描線SL1～SL3的延伸方向大體上垂直。另外，掃描線SL1～SL3以及資料線DL1~DL5屬於不同的膜層。此外，掃描線SL1～SL3與資料線DL1~DL5之材質與上述圖1A與圖1B之實施例所述之掃描線以及資料線相同或相似。

對於正常的畫素結構U1而言，其包括主動元件T1以及畫素電極PE1。主動元件T1與掃描線SL1～SL3其中之一以及資料線DL1~DL5其中之一電性連接。主動元件T1包括閘極G1、通道CH1、源極S1以及汲極D1。以圖5所標示的畫素結構U1為例，閘極G1與掃描線SL1電性連接。通道CH1位於閘極G1的上方。源極S1以及汲極D1位於通道CH1的上方，且源極S1與資料線DL3電性連接。畫素電極PE1與主動元件T1電性連接。

對於修補後(暗點化)的畫素結構U2而言，其包括主動元件T2以及畫素電極PE2。主動元件T2與掃描線SL1～SL3其中之一以及資料線DL1~DL5其中之一電性連接。主動元件T2包括閘極G2、通道CH2、源極S2以及汲極D1。以圖5所標示的畫素結構U2為例，閘極G2與掃描線SL1電性連接。通道CH2位於閘極G2的上方。源極S2以及汲極D2位於通道CH2的上方，且源極S2與資料線DL1電性連接。畫素電極PE2與主動元件T2電性連接。

類似地，在本實施例中，在主動元件T1,T2之閘極G1,G2與通道CH1,CH2之間包括有一層絕緣層(如圖2A與圖2B所示之絕緣層102)，其又可稱為閘極絕緣層。上述之主動元件T1,T2是以底部閘極型薄膜電晶體為例來說明，但本發明不限於此。根據其他實施例，上述之主動元件T1,T2也可是以頂部閘極型薄膜電晶體。

在畫素電極PE1與主動元件T1之間以及在畫素電極PE2與主動元件T2之間更設置有絕緣層(如圖2A與圖2B所示之絕緣層110)。特別是，在正常畫素結構U1之絕緣層中具有接觸窗開口C1，其暴露出主動元件T1之汲極D1，其中畫素電極PE1填入接觸窗開口C1中以與主動元件T1之汲極D1電性連接。在修補後之畫素結構U2之絕緣層中具有接觸窗開口C2，其暴露出主動元件T2之汲極D2，其中畫素電極PE2未覆蓋接觸窗開口C2的底部，以使畫素電極PE2與主動元件T2電性絕緣。

類似地，針對修補後的畫素結構U2而言，其畫素電極PE2可以是完全未填入接觸窗開口C2中以使畫素電極PE2與主動元件T2電性絕緣(如圖1B以及圖2B所示)。或者是，畫素電極PE2未覆蓋接觸窗開口C2的底部但部分地覆蓋接觸窗開口C2的側表面，以使畫素電極PE2與主動元件T2電性絕緣(如圖3所示)。

綜上所述，本發明是利用雷射移除程序移除位於畫素結構之接觸窗開口內的畫素電極，以使畫素電極與主動元件電性絕緣，進而使瑕疵畫素結構暗點化。由於本發明僅需藉由雷射移除程序移除位於接觸窗開口內的畫素電極即可達到將瑕疵畫素結構暗點化，因此本發明之修補方法相較於傳統畫素修補方法較為簡便。

另外，本發明之修補方法可透過精準的控制雷射能量以移除接觸窗開口內的畫素電極，藉以使此雷射移除程序不容易有殘留物顆粒產生，且不會對位於畫素電極底下的絕緣層造成損傷。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．基板

101a．．．前表面

101b．．．後表面

102．．．閘極絕緣層

104、108．．．保護層

106．．．平坦層/彩色濾光層

110．．．絕緣層

SL、SL1～SL3．．．掃描線

DL、DL1～DL5．．．資料線

T、T1、T2．．．主動元件

GT、G1、G2．．．閘極

CH、CH1、CH2．．．通道

S、S1、S2．．．源極

D、D1、D2．．．汲極

PE、PE1、PE2．．．畫素電極

C、C1、C2．．．接觸窗開口

B．．．底部

W．．．側表面

R．．．開口

L．．．雷射移除程序

CL．．．共用電極

圖1A至圖1B是根據本發明一實施例之畫素結構的修補方法的示意圖。

圖2A是圖1A中沿著剖面線A-A’的剖面示意圖。

圖2B是圖1B中沿著剖面線A-A’的剖面示意圖。

圖3是根據本發明另一實施例之修補後之畫素結構的剖面示意圖。

圖4是根據本發明另一實施例之修補後之畫素結構的上視示意圖

圖5是根據本發明一實施例之畫素陣列的示意圖。

100．．．基板

102．．．閘極絕緣層

104、108．．．保護層

106．．．平坦層/彩色濾光層

110．．．絕緣層

T．．．主動元件

G．．．閘極

CH．．．通道

S．．．源極

D．．．汲極

PE．．．畫素電極

C．．．接觸窗開口

B．．．底部

W．．．側表面

R．．．開口

Claims (15)

1. 一種畫素結構之修補方法，包括：提供一畫素結構，其位於一基板上，其中該畫素結構包括：一掃描線以及一資料線，位於該基板上；一主動元件，位於該基板上，且與該掃描線以及該資料線電性連接；一絕緣層，覆蓋該主動元件、該掃描線以及該資料線，其中該絕緣層中具有一接觸窗開口；一畫素電極，位於該絕緣層上，其中該畫素電極填入該接觸窗開口中以與該主動元件電性連接；以及進行一雷射移除程序，以移除位於該接觸窗開口內的至少部份該畫素電極，以使該畫素電極與該主動元件電性絕緣。
2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構之修補方法，其中該雷射移除程序所使用的雷射波長為266nm~1064nm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構之修補方法，其中該基板具有一前表面以及一後表面，該畫素結構為該基板之該前表面上，且該雷射移除程序之雷射光束是從該基板的前表面上方射向該畫素結構。
4. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構之修補方法，其中該絕緣層包括：一彩色濾光層；以及一保護層，覆蓋該彩色濾光層。
5. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構之修補方法，其中該主動元件具有一閘極、一源極以及一汲極，且該接觸窗開口位於該汲極之上並曝露出該汲極。
6. 一種修補後的畫素結構，包括：一掃描線以及一資料線，位於一基板上；一主動元件，位於該基板上，且與該掃描線以及該資料線電性連接；一絕緣層，覆蓋該主動元件、該掃描線以及該資料線，其中該絕緣層中具有一接觸窗開口；以及一畫素電極，位於該絕緣層上，其中該畫素電極未覆蓋住該接觸窗開口的底部，以使該畫素電極與該主動元件電性絕緣。
7. 如申請專利範圍第6項所述之修補後的畫素結構，其中該畫素電極未填入該接觸窗開口內。
8. 如申請專利範圍第6項所述之修補後的畫素結構，其中該畫素電極部分地覆蓋該接觸窗開口的側表面。
9. 如申請專利範圍第6項所述之修補後的畫素結構，其中該絕緣層包括：一彩色濾光層；以及一保護層，覆蓋該彩色濾光層。
10. 如申請專利範圍第6項所述之修補後的畫素結構，其中該主動元件具有一閘極、一源極以及一汲極，且該接觸窗開口位於該汲極之上並曝露出該汲極。
11. 一種畫素陣列，包括：多個第一畫素結構，每一第一畫素結構包括：一第一掃描線以及一第一資料線，位於一基板上；一第一主動元件，位於該基板上，且與該第一掃描線以及該第一資料線電性連接；一絕緣層，覆蓋該第一主動元件、該第一掃描線以及該第一資料線，其中該絕緣層中具有一第一接觸窗開口；一第一畫素電極，位於該絕緣層上，其中該第一畫素電極填入該第一接觸窗開口中以與該第一主動元件電性連接；至少一第二畫素結構，該第二畫素結構包括：一第二掃描線以及一第二資料線，位於該基板上；一第二主動元件，位於該基板上，且與該第二掃描線以及該第二資料線電性連接；該絕緣層覆蓋該第二主動元件、該第二掃描線以及該第二資料線，其中該絕緣層中具有一第二接觸窗開口；以及一第二畫素電極，位於該絕緣層上，其中該第二畫素電極未覆蓋該第二接觸窗開口的底部，以使該第二畫素電極與該第二主動元件電性絕緣。
12. 如申請專利範圍第11項所述之畫素陣列，其中該第二畫素電極未填入該第二接觸窗開口內。
13. 如申請專利範圍第11項所述之畫素陣列，其中該 第二畫素電極部分地覆蓋該第二接觸窗開口的側表面。
14. 如申請專利範圍第11項所述之畫素陣列，其中該絕緣層包括：一彩色濾光層；以及一保護層，覆蓋該彩色濾光層。
15. 如申請專利範圍第11項所述之畫素陣列，其中該第一主動元件具有第一閘極、第一源極和第一汲極，該第二主動元件具有第二閘極、第二源極和第二汲極，該第一接觸窗開口位於該第一汲極之上並曝露出該第一汲極，且該第二接觸窗開口位於該第二汲極之上並曝露出該第二汲極。