CN100416354C - 像素结构及其修补方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种像素结构，适于藉由一基板上的一扫描线与一数据线驱动，此像素结构包括一主动元件、一保护层以及一像素电极。其中，主动元件配置于基板上，且与扫描线及数据线电性相连。保护层覆盖扫描线、数据线以及主动元件，且保护层具有一第一开孔，而第一开孔暴露部分数据线。像素电极则与主动元件电性连接。基于上述，本发明所提出的像素结构可用以提升液晶显示面板的显示品质。
Description
技术领域
本发明是有关于一种像素结构及其修补方法，且特别是有关于一种用于液晶显示器的像素结构及其修补方法。
背景技术
自从第一台以阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)为工作模式的黑白电视机发明以来，显示技术便以飞快的速度不断演进。然而，由于以阴极射线管制造的显示器具有体积大、重量重、辐射量高及画质较差等缺点，因此新的平面显示技术便不断被开发出。在这些平面显示技术中，又以具有轻薄短小、省电、低辐射、全彩及方便携带等优点的液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)技术最为纯熟且普及化。举凡手机、数位相机、数位摄影机、个人数位助理(PDA)、笔记型电脑、液晶电视等都有其应用范围。
虽然液晶显示器技术已趋成熟，但液晶显示面板在制造过程之中难免会产生一些瑕疵(defect)，而这些瑕疵在液晶显示器显示时会造成影像品质下降。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，只依赖改善制程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的重要。在习知技术中，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(thin filmtransistor liquid crystal display，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，甚至有些瑕疵无法修复。
图1A绘示一种习知薄膜晶体管阵列基板的上视图，而图1B绘示沿图1A的A-A’线的剖面图。请同时参照图1A与图1B，习知的薄膜晶体管阵列基板100包括一基板110、多条扫描线120、多条数据线130以及多个像素结构140。其中，扫描线120、数据线130以及像素结构140皆配置于基板110上。
像素结构140与对应的扫描线120及数据线130电性连接，且每一像素结构140包括一薄膜晶体管142以及一透明电极144。其中，薄膜晶体管142包括一栅极142a、一非晶硅通道层142b、一源极142c以及一漏极142d。栅极142a与扫描线120连接，且栅极142a与扫描线120为第一金属层。此外，源极142c与数据线130连接，且数据线130、源极142c以及漏极142d为第二金属层。另外，透明电极144与漏极142d电性连接。
在薄膜晶体管基板100与彩色滤光片(未绘示)组立并注入液晶(未绘示)之后，液晶显示面板(未绘示)便可被形成。然而，当上述的薄膜晶体管基板100中的薄膜晶体管142发生故障时，像素结构140便无法正常运作。以常态白画面的显示模式(normally white)的液晶显示面板为例，当此液晶显示面板显示黑画面时，此无法正常运作的像素结构140会在液晶显示面板上形成一亮点。为了避免造成在液晶显示面板上形成亮点，必须藉由激光修补制程将此亮点修成暗点。习知的激光修补是利用激光将漏极142d与栅极142a熔接在一起，使透明电极144永远被施加一栅极低电压(gate lowvoltage，Vgl)。如此修补过的像素结构140将形成液晶显示面板上的暗点。
然而，当液晶显示面板显示某些画面时，例如全白画面时，被修补过的像素结构140依然形成液晶显示面板上的暗点，而造成显示画面的缺陷。此外，为了增加液晶显示面板的视角，通常还会在液晶显示面板上配置一补偿膜。此补偿膜将导致修补过的像素结构140形成液晶显示面板上的一微亮点，进而降低了显示画面的品质。
发明内容
有鉴于上述，本发明的目的是提供一种能提升显示画面的品质的像素结构。
本发明的另一目的是提供一种像素结构的修补方法，以快速修补有瑕疵的像素结构。
基于上述目的或其他目的，本发明提出一种像素结构，此像素结构适于藉由一基板上的一扫描线与一数据线驱动，且此像素结构包括一主动元件、一保护层以及一像素电极。主动元件配置于基板上，且与扫描线及数据线电性相连。保护层覆盖扫描线、数据线以及主动元件，且保护层具有一第一开孔，而第一开孔暴露部分数据线。像素电极则与主动元件电性连接。
依照本发明一实施例，第一开孔更暴露部分主动元件。
依照本发明一实施例，第一开孔更暴露部分像素电极。
依照本发明一实施例，保护层更具有一第二开孔，此第二开孔暴露部分主动元件，且像素电极部分填入第二开孔中。
依照本发明一实施例，保护层更具有一第二开孔，此第二开孔暴露部分像素电极。
依照本发明一实施例，像素结构更包括一修补电极，此修补电极配置于保护层之上，且部分填入第一开孔中以电性连接于数据线，而修补电极与像素电极电性绝缘。此外，修补电极与像素电极为同一膜层。
依照本发明一实施例，第一开孔至少暴露出数据线的宽度的三分之一。
依照本发明一实施例，主动元件包括薄膜晶体管。
本发明另提出一种像素结构的修补方法，适于修补上述任一项的像素结构，此像素结构的修补方法包括在数据线上方与像素电极上形成一导体层，且数据线藉由导体层与像素电极电性连接。
依照本发明一实施例，形成导体层的方法包括激光化学气相沉积法。
基于上述，在本发明的像素结构中，由于保护层具有至少一开孔，其暴露出部分数据线。当主动元件无法正常作用时，可在开口上方形成一导体层，以电性连接数据线与像素电极。此修补后的像素结构在液晶显示面板搭配常态白画面的显示模式并显示黑画面时会形成一暗点。在液晶显示面板搭配常态白画面的显示模式，且数据线未施加讯号时，此修补过像素结构变会形成一亮点，避免造成全白画面的缺陷。此外，利用本发明的像素结构的修补方法，可快速修补有瑕疵的像素结构，进而可提高液晶显示面板的零辉点率(zero bright point ratio)，降低液晶显示面板的生产成本。
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。
附图说明
图1A绘示一种习知薄膜晶体管阵列基板的上视图。
图1B绘示沿图1A的A-A’线的剖面图。
图2A绘示本发明第一实施例的像素结构的结构示意图。
图2B绘示沿图2A的B-B’线的剖面图。
图2C绘示图2A的像素结构的修补方法示意图。
图2D绘示沿图2C的C-C’线的剖面图。
图3A绘示本发明第二实施例的像素结构的结构示意图。
图3B绘示沿图3A的D-D’线的剖面图。
图3C绘示图3A的像素结构的修补方法示意图。
图3D绘示沿图3C的E-E’线的剖面图。
图4A绘示本发明第三实施例的像素结构的结构示意图。
图4B绘示沿图4A的F-F’线的剖面图。
图4C绘示图4A的像素结构的修补方法示意图。
图4D绘示沿图4C的G-G’线的剖面图。
图5A绘示本发明第四实施例的像素结构的结构示意图。
图5B绘示沿图5A的H-H’线的剖面图。
图5C绘示图5A的像素结构的修补方法示意图。
图5D绘示沿图5C的I-I’线的剖面图。
图6A绘示本发明第五实施例的像素结构的结构示意图。
图6B绘示沿图6A的J-J’线的剖面图。
图6C绘示图6A的像素结构的修补方法示意图。
图6D绘示沿图6C的K-K’线的剖面图。
100：薄膜晶体管阵列基板 110：基板
120：扫描线 130：数据线
140、200、300、400、500、600：像素结构
142：薄膜晶体管 142a、210a：栅极
142b、210b：非晶硅通道层 142c、210c：源极
142d、210d：漏极 144：透明电极
210：主动元件 220、320、420、520：保护层
220a、320a、420a、520a：第一开口
420b、520b：第二开口 230、330、530：像素电极
240、340、440、540、640：导体层
610：修补电极
具体实施方式
第一实施例
图2A绘示本发明第一实施例的像素结构的结构示意图，而图2B绘示沿图2A的B-B’线的剖面图。请同时参照图2A与图2B，像素结构200是制作于一基板110上，且藉由基板110上的一扫描线120与一数据线130驱动。此像素结构200包括一主动元件210、一保护层220以及一像素电极230。其中，主动元件210配置于基板110上，且与扫描线120以及数据线130电性相连。此外，保护层220覆盖扫描线120、数据线130以及主动元件210，且保护层220具有一第一开孔220a，其暴露了部分的数据线130。像素电极230则与主动元件210电性相连。
承上述，基板110例如为玻璃基板、石英基板或是其他适当材料的基板。扫描线120例如为铝合金导线或是其他适当导体材料所形成的导线。数据线130则可为铬金属导线、铝合金导线或是其他适当导体材料所形成的导线。
主动元件210例如为一薄膜晶体管或是其他具有三端子的开关元件(tri-polar switching device)。保护层220的材质例如为氮化硅(siliconnitride)或是其他适当的材质。像素电极230例如是一透明电极(transparent electrode)、反射电极(reflective electrode)或是半穿透半反射电极(transflective electrode)，而像素电极230的材质可为铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)、金属或是其他透明或不透明的导电材料。
更详细而言，在本实施例中，主动元件210为一薄膜晶体管。此主动元件210包括一栅极210a、一非晶硅通道层210b、一源极210c以及一漏极210d。其中，栅极210a与扫描线120连接，且栅极210a与扫描线120为第一金属层。此外，源极210c与数据线130连接，且数据线130、源极210c以及漏极210d为第二金属层。
此外，在本实施例中，保护层220的第一开口220a暴露了部分数据线130，而第一开口220a较佳是暴露出数据线130的宽度的三分之一以上。此外，第一开口220a也同时暴露出部分的主动元件210(例如是部分漏极210d)。另外，如图2B所示，像素电极230配置于保护层220之上，且部分填入第一开口220a中，以与主动元件210的漏极210d电性连接。值得注意的是，像素电极220并未与数据线130相连。再者，本实施例的像素电极230虽配置于保护层220之上，然而像素电极230也可配置于保护层220之下。
上述的像素结构200可应用于制作成一液晶显示面板(未绘示)。然而，在液晶显示面板的制造过程中，若像素结构200产生某些缺陷而无法正常运作，则此像素结构200会在搭配常态白画面显示模式(normally white)的液晶显示面板时将形成一亮点。此时，可以对有瑕疵的像素结构200进行修补，使修补过后的像素结构200在此液晶显示面板上形成一暗点。有关于此像素结构200的修补方法将详述如后。
图2C绘示图2A的像素结构的修补方法示意图，而图2D绘示沿图2C的C-C’线的剖面图。请同时参照图2C与图2D，像素结构200的修补方法是在部分数据线130上方、部分漏极210d之上与部分像素电极230之上形成一导体层240。在导体层240形成之后，数据线130即藉由此导体层240与像素电极230电性连接。此外，形成导体层240的方法例如激光化学气相沉积法(laser chemical vapor deposition，laser CVD)或是其他适当的方法。以激光化学气相沉积法为例，沉积导体层240的方法是利用紫外线激光(ultraviolet laser，UV laser)照射六羰基化钨气体(tungstenhexaca rbonyl，W(CO)6)，以便在像素结构200上形成由钨金属所构成的导体层240，其化学反应式如下：
由于导体层240电性连接于数据线130与像素电极230之间，当液晶显示面板搭配常态白画面的显示模式，且显示黑画面时，此像素电极230便会一直处于充电的状态。这将使像素结构200形成液晶显示面板上的一暗点。当液晶显示面板搭配常态白画面的显示模式，且显示全白画面时，由于所有的数据线130皆不传递数据讯号，因此像素电极230不会处于充电状态，修补过的像素结构200便会形成液晶显示面板上的一亮点。但此时由于液晶显示面板是显示全白的画面，所以修补过的像素结构200不会造成显示画面的缺陷。此外，像素电极230并非一直维持在栅极低电压，即使在液晶显示面板上配置补偿膜，液晶显示面板上也不会出现微亮点。
由于此修补方法只需利用激光化学气相沉积法沉积一层导体层240，因此可以快速修补有瑕疵的像素结构200，进而可提高液晶显示面板的零辉点率，降低液晶显示面板的生产成本。
需注意的是，在本实施例中，像素结构200的修补方法虽是在部分数据线130上方、部分漏极210d之上与部分像素电极230之上形成一导体层240，而使数据线130与像素电极230电性连接。然而，在其他实施例中，像素结构200的修补方法亦可只于部分数据线130上与部分像素电极230上形成一导体层240，而使数据线130与像素电极230电性相连。
第二实施例
图3A绘示本发明第二实施例的像素结构的结构示意图，而图3B绘示沿图3A的D-D’线的剖面图。图3C绘示图3A的像素结构的修补方法示意图，而图3D绘示沿图3C的E-E’线的剖面图。请先同时参照图3A与图3B，本实施例的像素结构300与第一实施例的像素结构200相似，不同之处在于：像素结构300的像素电极330是配置于保护层320之下，且位于主动元件210的漏极210d之上。此外，第一开口320a暴露了至少数据线130的线宽的三分之一，且此第一开口320a也暴露了部分的像素电极330。
请同时参照图3C与图3D，像素结构300的修补方法相同于像素结构200的修补方法。像素结构300的修补方法是在部分数据线130上方、部分漏极210d上与部分像素电极330上形成一导体层340，而数据线130即藉由此导体层340与像素电极330电性连接。此外，形成导体层340的方法例如采用激光化学气相沉积法或是其他适当的方法。
第三实施例
图4A绘示本发明第三实施例的像素结构的结构示意图，图4B绘示沿图4A的F-F’线的剖面图。请同时参照图4A与图4B，像素结构400类似于第一实施例的像素结构200，不同之处在于：保护层420的第一开口420a只暴露了部分的数据线130，并且至少暴露了数据线130的宽度的三分之一，但此第一开口420a并未暴露像素电极230。此外，保护层420还具有一第二开口420b，此第二开口420b暴露了部分的主动元件210(即暴露了部分的漏极210d)，而像素电极230部分填入第二开口420b中，以与主动元件210的漏极210d电性连接。
图4C绘示图4A的像素结构的修补方法示意图，而图4D绘示沿图4C的G-G’线的剖面图。请同时参照图4C与图4D，像素结构400的修补方法类似于像素结构200的修补方法，此像素结构400的修补方法是在保护层420上形成一导体层440，此导体层440覆盖部分数据线130与部分像素电极230，且此导体层440也部分填入第一开口420a中。数据线130可藉由此导体层440与像素电极230电性连接。而形成导体层440的方法例如采用激光化学气相沉积法或是其他适当的方法。
需注意的是，在本实施例中，暴露部分数据线130的第一开孔420a虽位在主动元件210旁，但在其他的实施例中，第一开口420a并非限定要在主动元件210的旁边。举例而言，第一开口420a可位于数据线130上且离主动元件210较远之处，而像素结构400的修补方法则与上述相同。
第四实施例
图5A绘示本发明第四实施例的像素结构的结构示意图，而图5B绘示沿图5A的H-H’线的剖面图。请同时参照图5A与图5B，像素结构500为第三实施例的像素结构400的变形。像素结构500的像素电极530是配置于保护层520之下，且位于主动元件210的漏极210d之上。而第一开口520a至少暴露了数据线130的宽度的三分之一。保护层520也具有一第二开口520b，此第二开口520b暴露了部分的像素电极530，而像素电极530与主动元件210的漏极210d电性连接。
图5C绘示图5A的像素结构的修补方法示意图，而图5D绘示沿图5C的I-I’线的剖面图。请同时参照图5C与图5D，像素结构500的修补方法类似于像素结构200的修补方法，此像素结构500的修补方法是在保护层520上形成一导体层540，也就是在部分数据线130上方与部分像素电极530上形成一导体层540。此导体层540部分填入第一开口520a与第二开口520b中，数据线130可藉由此导体层540与像素电极530电性连接。而形成导体层540的方法例如采用激光化学气相沉积法或是其他适当的方法。
第五实施例
图6A绘示本发明第五实施例的像素结构的结构示意图，而图6B绘示沿图6A的J-J’线的剖面图。请同时参照图6A与图6B，像素结构600为第三实施例的像素结构400的变形，不同之处在于：像素结构600包括一修补电极610。此修补电极610配置于保护层420上，且部分填入第一开口420a中以电性连接于数据线130，而修补电极610与像素电极230电性绝缘。更详细而言，修补电极610与像素电极230为同一膜层。
图6C绘示图6A的像素结构的修补方法示意图，而图6D绘示沿图6C的K-K’线的剖面图。请同时参照图6C与图6D，像素结构600的修补方法类似于像素结构400的修补方法，此像素结构600的修补方法是在保护层420上形成一导体层640，以覆盖部分修补电极610与部分像素电极230。数据线130与修补电极610电性相连，而导体层640与修补电极610电性相连，因此数据线130可藉由此导体层640与像素电极230电性连接。而形成导体层640的方法例如采用激光化学气相沉积法或是其他适当的方法。
由于导体层640是形成于修补电极610上，而非部分填入第一开口420a中，因此可以避免导体层640在第一开口420a的边缘处因坡度太陡而造成断线。故修补良率会更高。
综上所述，本发明提出的像素结构与像素结构的修补方法至少具有下列优点：
一、在本发明的像素结构中，由于保护层具有至少一开孔，其暴露出部分数据线，因此当主动元件无法正常作用时，可在开口上方形成一导体层，以电性连接数据线与像素电极之间。当液晶显示面板采用常态白画面显示模式，并显示黑画面时，此修补后的像素结构将不会形成亮点，因此使用者不易察觉到此修补后的像素结构。
二、本发明的像素结构的修补方法可用以修补有瑕疵的像素结构，因此当液晶显示面板采用常态白画面显示模式，并显示黑画面时，在液晶显示面板上将不会形成亮点或微亮点。如此可提高液晶显示面板的零辉点率，进而降低液晶显示面板的生产成本。
三、本发明的像素结构的制作及其修补方法与现行制程相容，除了变更其中数道光罩的设计以外，不需添购额外的制程设备。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，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视权利要求所界定者为准。
Claims (11)
1. 一种像素结构，适于藉由一基板上的一扫描线与一数据线驱动，该像素结构包括：
一主动元件，配置于该基板上，且与该扫描线及该数据线电性相连；
一保护层，覆盖该扫描线、该数据线以及该主动元件，且该保护层具有一第一开孔，而该第一开孔暴露部分该数据线；以及
一像素电极，与该主动元件电性连接。
2. 根据权利要求1所述的像素结构，其中该第一开孔更暴露部分该主动元件。
3. 根据权利要求1所述的像素结构，其中该第一开孔更暴露部分该像素电极。
4. 根据权利要求1所述的像素结构，其中该保护层更具有一第二开孔，该第二开孔暴露部分该主动元件，且该像素电极的一部分填入该第二开孔。
5. 根据权利要求1所述的像素结构，其中该保护层更具有一第二开孔，该第二开孔暴露部分该像素电极。
6. 根据权利要求1所述的像素结构，更包括一修补电极，配置于该保护层之上，且部分填入该第一开孔中以电性连接于该数据线，而该修补电极与该像素电极电性绝缘。
7. 根据权利要求6所述的像素结构，其中该修补电极与该像素电极为同一膜层。
8. 根据权利要求1所述的像素结构，其中该第一开孔至少暴露出该数据线的宽度的三分之一。
9. 根据权利要求1所述的像素结构，其中该主动元件包括薄膜晶体管。
10. 一种像素结构的修补方法，适于修补权利要求1至6中任一所述的像素结构，该像素结构的修补方法包括：
在该数据线上方与该像素电极上形成一导体层，且该数据线藉由该导体层与该像素电极电性连接。
11. 根据权利要求10所述的像素结构的修补方法，其中形成该导体层的方法包括激光化学气相沉积法。
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