CN100483236C - 可避免激光修补后产生黑白点闪烁的像素结构 - Google Patents
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Abstract
一种可避免激光修补后产生黑白点闪烁的薄膜晶体管阵列基板的像素结构，像素具有与位于栅极电极层的一浮接金属部分重叠的一半导体电极，且源极线与漏极电极均具有与此半导体电极及浮接金属部分重叠的凸出部，一旦发现此像素为亮点时，用一激光光束从基板的下表面照射源极线的凸出部以电性连接源极线与浮接金属而形成一具有滤波效果的二极管结构，因此，亮点在修补后分别在全白画面检查与全黑画面检查呈现不会闪烁的白点与黑点。
Description
技术领域
本发明有关一种像素结构，特别是有关一种薄膜晶体管阵列基板的像素结构。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)是目前最被广泛使用的一种平面显示器，它具有低消耗功率、薄形质轻、以及低电压驱动等优点。
目前薄膜晶体管液晶显示器已朝向电视的应用领域发展，面板也逐渐朝向大尺寸设计迈进，所以制作工艺的复杂度与难度也随着尺寸的不断增加而日益升高，因此，在设计上很难兼顾制作工艺的限制条件以及抑制制作工艺误差对面板显示品质的影响，而它们是影响产能与良率的重要关键。
液晶显示器的影像显示区域包含许多以矩阵型式安排的像素，一个像素(pixel)区域是由两条栅极线(gate line)与两条源极线(source line)包围的矩形区域所定义，除了像素电极以外，还包含了一个薄膜晶体管元件和一条储存电容线(storage capacitance line)，薄膜晶体管是一个开关元件，它的开关状态是由来自栅极线的栅极信号与来自源极线的源极信号来控制，储存电容线通过每个像素，它的功能是保持像素电极现存的信号直到下一信号的到来。
在液晶显示器的生产过程中，常易受到制作工序污染或是静电破坏，使得薄膜晶体管异常的短路或断路，因而造成像素的点缺陷(pixeldefect)。点缺陷可分为亮点(white defect)、暗点(dark defect)等，为了确保面板的显示品质，通常在完成薄膜晶体管阵列基板及彩色滤光片(Color Filter，CF)基板的制作工序后会进行全黑画面检查与全白画面检查来发现面板的点缺陷。因为人眼对亮点非常敏感而易于辨认，而亮点在全黑画面检查时是亮的，因此传统上在仅有少数亮点发生的时候会采用激光修补。
图1A是现有激光修补的像素结构部分上视示意图，源极线114传送源极信号到源极电极100，栅极信号经由位于基板上面的栅极电极层的栅极线104来传送，像素内的储存电容线110位于栅极电极层，是提供一共通电压Vcom，半导体电极102分别被部分的源极电极100与部分的漏极电极106覆盖，接触窗108是用以电性连接像素电极112与漏极电极106。
当在全黑画面检查发现此像素具有亮点时，激光光束可用来照射漏极电极106与栅极线104的重叠区域118以电性连接漏极电极106与栅极线104，因为像素电极112与漏极电极106为电性连接，所以修补后的像素电极112的电压恒与栅极电压相等。
因栅极电压在其高位准电压Vgh、低位准电压Vgl之间交替，且Vgh、Vgl与Vcom之间的电压差绝对值都会大于Vcom，因此修补过的像素恒呈现暗点。
以图1B来举例说明，假设Vgh等于24V，Vgl等于-6V，Vcom等于4V，Vgh、Vgl与Vcom之间的电压差绝对值分别为Vd1与Vd2，Vd1等于20V，Vd2等于10V，所以Vd1与Vd2均大于Vcom，因此修补过的像素恒呈现暗点，达到修补亮点的目的。
然而，此种把亮点转换成暗点的修补方式虽然免除了像素永远都呈现亮点的缺点，但是它在全白画面时会呈现明显的暗点，因而降低了薄膜晶体管液晶显示器的影像显示品质。
图2A是另一种现有激光修补的像素结构部分上视示意图，源极线214传送源极信号到源极电极200，栅极信号经由位于基板上面的栅极电极层的栅极线204来传送，像素内的储存电容线210位于栅极电极层，是提供一共通电压Vcom，半导体电极202分别被部分的源极电极200与部分的漏极电极206覆盖，接触窗208是用以电性连接像素电极212与漏极电极206，一位于栅极电极层的浮接金属216是预备在需要时作激光修补之用，此浮接金属216分别与源极线214与漏极电极206部分重叠于第一重叠区域218与第二重叠区域220。
一旦在全黑画面检查时发现此像素为亮点，激光光束可从透明玻璃基板的下表面分别照射第一重叠区域218与第二重叠区域220，电性连接源极线214与浮接金属216以及漏极电极206与浮接金属216，源极线214与漏极电极206经由浮接金属216电性连接，进而使源极信号能透过接触窗208直接传送到像素电极212，进而把亮点转换成微辉点，达到修补亮点的目的。
然而，无论是全黑画面检查或全白画面检查，微辉点都会因为正负极性交替而产生闪烁的现象，以图2B和图2C来举例说明，图2B是微辉点在全黑画面检查时的正负极性交替示意图，源极信号在其高、低位准电压Vsh、Vsl之间交替，Vsh等于8V，Vsl等于0V，Vcom等于4V，Vsh、Vsl与Vcom的电压差分别为Vd3、Vd4，Vd3等于4V，Vd4等于-4V，所以微辉点会因正负极性交替而闪烁。图2C是微辉点在全白画面检查时的正负极性交替示意图，源极信号在其高、低位准电压Vsh、Vsl之间交替，Vsh等于5V，Vsl等于3V，Vcom等于4V，Vsh、Vsl与Vcom的电压差分别为Vd5、Vd6，Vd5等于1V，Vd6等于-1V，所以微辉点会因正负极性交替而闪烁。
因此，此种把亮点转换成微辉点的修补方式虽然免除了像素永远都呈现亮点或暗点的缺点，但是它在源极信号正负极性交替的时候会有闪烁的现象，因而降低了薄膜晶体管液晶显示器的影像显示品质。
发明内容
为了解决先前技术把亮点修补成暗点后在全白画面检查呈现明显黑点的缺点，本发明的目的是提供一种像素结构，使亮点在激光照射修补后分别在全白画面检查与全黑画面检查呈现不会闪烁的白点与黑点。
为了达到上述及其他目的，本发明提供一种可避免激光修补后产生黑白点闪烁的像素结构，像素具有一与位于栅极电极层的一浮接金属部分重叠的半导体电极，且源极线与漏极电极均具有与此半导体电极及浮接金属部分重叠的凸出部，一旦发现此像素为亮点时，用一激光光束从基板的下表面照射源极线的凸出部以电性连接源极线与浮接金属而形成一具有滤波效果的二极管结构，因此，亮点在修补后分别在全白画面检查与全黑画面检查呈现不会闪烁的白点与黑点。
因此，本发明的像素结构与其修补方法能够有效的提高修补品质与效率。
附图说明
图1A是本发明的现有激光修补的像素结构部分上视示意图。
图1B是本发明的现有技术的像素电压示意图。
图2A是本发明的另一种现有激光修补的像素结构部分上视示意图。
图2B是本发明的另一种现有技术的微辉点在全黑画面检查时的正负极性交替示意图。
图2C是本发明的另一种现有技术的微辉点在全白画面检查时的正负极性交替示意图。
图3A是本发明第一实施例的激光修补的部分像素结构上视示意图。
图3B是沿图3A的A-A’线段的剖面示意图。
图3C是沿图3A的B-B’线段的剖面示意图。
图3D是沿图3A的C-C’线段的剖面示意图。
图3E是本发明第一实施例经过激光修补后的等效电路图。
图3F是本发明第一实施例经过激光修补后像素电极电压在全黑画面检查的充放电波形。
图3G是本发明第一实施例经过激光修补后像素电极电压在全白画面检查的充放电波形。
图4A是本发明第二实施例的激光修补的部分像素结构上视示意图。
图4B是沿图4A的D-D’线段的剖面示意图。
图4C是本发明第二实施例经过激光修补后的等效电路图。
具体实施方式
图3A是本发明第一实施例的激光修补的像素结构部分上视示意图，此薄膜晶体管阵列基板像素为多层结构，具有栅极电极层与源极/漏极电极层的两金属层，栅极电极层包含一栅极线304、一储存电容线310与一第一浮接金属316，栅极线304是沿一列的方向设置，储存电容线310传送一共通电压Vcom，源极/漏极电极层包含一源极线314、一源极电极300与一漏极电极306，源极线314传送源极信号到源极电极300，源极电极300与漏极电极306分别与一第一半导体电极302部分重叠，栅极线304具有一位于第一半导体电极302下方的栅极电极(图中未示)，栅极信号经由栅极线304传送到栅极电极。一接触窗308是用以电性连接此像素的像素电极312与漏极电极306；一第二半导体电极318是与第一浮接金属316部分重叠，源极线314具有与第二半导体电极318及第一浮接金属316部分重叠的第一源极线凸出部320，漏极电极306具有与第二半导体电极318及第一浮接金属316部分重叠的第一漏极电极凸出部322。
在一较佳实施例中，栅极电极层与源极/漏极电极层的材质包含铝、铜、金、铬、钽、钛、锰、镍、钼、铌、钕、银或其组合，而导电的像素电极312为铟锡氧化物(Indium Tin 0xide，IT0)或铟锌氧化物(Indium ZincOxide，IZO)。
图3B是沿图3A的A-A’线段的剖面示意图，一栅极电极326介于基板324与一栅极绝缘层328之间。于一较佳实施例中，基板324的材质为透明玻璃，第一半导体电极302位于栅极绝缘层328之上，漏极电极306与源极电极300以一保护绝缘层330相隔而电性绝缘，于一较佳实施例中，栅极绝缘层328与保护绝缘层330包含氧化硅(Silicon oxide)或氮化硅(Siliconnitride)。
图3C是沿图3A的B-B’线段的剖面示意图，一接触窗308用以电性连接像素电极312与漏极电极306。
一旦在全黑画面检查发现此像素为亮点时，用一激光光束照射图3A的第一源极线凸出部320来进行像素修补，图3D是沿图3A的C-C’线段的剖面示意图，用以绘示第一源极线凸出部320被激光照射的后的剖面结构，激光光束从基板324的下表面射入，第一源极线凸出部320与第一漏极电极凸出部322位于第二半导体电极318之上且以一保护绝缘层330相隔而电性绝缘，第一源极线凸出部320与第一浮接金属316藉由熔融金属332来电性连接。
因此，经过激光修补后，第一浮接金属316、第二半导体电极318与漏极电极306形成一个与源极线314电性连接的二极管结构，图3E是激光修补后的等效电路图，SL代表源极线314，GE1代表第一浮接金属316，SE2代表第二半导体电极318，DE代表漏极电极306，PE代表像素电极312，此二极管结构具有滤波的功能。
以图3F来举例说明激光修补后像素电极电压Vp在全黑画面检查的充放电波形，源极信号在其高、低位准电压Vsh、Vsl之间交替，Vp在Vsh期间充电且在Vsl期间放电，而且Vp始终大于共通电压Vcom，在一较佳实施例中，Vsh等于8V，Vsl等于0V，共通电压Vcom等于4V。
以图3G来举例说明激光修补后像素电极电压Vp在全白画面检查的充放电波形，源极信号在其高、低位准电压Vsh、Vsl之间交替，Vp在Vsh期间充电且在Vsl期间放电，而且Vp始终大于共通电压Vcom，在一较佳实施例中，Vsh等于5V，Vsl等于3V，共通电压Vcom等于4V。
因此，二极管结构产生了滤波的效果，像素电极的电压Vp始终大于共通电压Vcom，所以此像素亮点在激光修补后会与其它正常的像素一样在全黑画面检查与全白画面检查时分别呈现黑点与白点，因此也不会产生微辉点的闪烁的问题。
在第一实施例的二极管结构中，像素电极电压Vp在Vsl期间是靠反向漏电流放电，为了使放电程序更容易，本发明的第二实施例比第一实施例更多设置了一个二极管结构，提供一条Vp在Vsl期间的放电路径，图4A是第二实施例的上视示意图，一第三半导体电极418是与一第二浮接金属416部分重叠，源极线314具有与第三半导体电极418及第二浮接金属416部分重叠的第二源极线凸出部420，漏极电极306具有与第三半导体电极418及第二浮接金属416部分重叠的第二漏极电极凸出部422。
一旦在全黑画面检查发现此像素为亮点时，激光光束除了要照射第一源极线凸出部320以外，也要照射第二漏极电极凸出部422来进行像素修补。
图4B是沿图4A的D-D’线段的剖面示意图，用以绘示第二漏极电极凸出部422被激光照射的后的剖面结构，激光光束从基板324的下表面射入，第二源极线凸出部420与第二漏极电极凸出部422位于第三半导体电极418之上且以一保护绝缘层330相隔而电性绝缘，第二漏极电极凸出部422与第二浮接金属416藉由熔融金属432来电性连接。
因此，经过激光修补后，第二浮接金属416、第三半导体电极418与源极线314形成一个与像素电极312电性连接的二极管结构，图4C是激光修补后的等效电路图，GE2代表第二浮接金属416，SE3代表第三半导体电极418，因此，GE1-SE2-DE形成一第一二极管，而GE2-SE3-SL形成一第二二极管；请再参考图3F与图3G，像素电极电压Vp会在Vsh期间经由第一二极管充电且在Vsl期间经由第二二极管放电，也就是说第二实施例比第一实施例多了一条放电路径，所以放电程序比较容易。
当然，第二实施例与第一实施例一样，此像素亮点在激光修补后会与其它正常的像素一样在全黑画面检查与全白画面检查时分别呈现黑点与白点，而且不会产生微辉点的闪烁的问题。
因此，本发明的亮点修补的像素结构能够有效的提高修补品质与效率。
综上所述，本发明提供一像素结构，像素具有与位于栅极电极层的一浮接金属部分重叠的一半导体电极，且源极线与漏极电极均具有与此半导体电极及浮接金属部分重叠的凸出部，一旦发现此像素为亮点时，用一激光光束照射源极线的凸出部以电性连接源极线与浮接金属而形成一具有滤波效果的二极管结构，若要提供一单独的放电路径，也可以再另外设置一个对称的二极管结构，因此，亮点在修补后分别在全白画面检查与全黑画面检查呈现不会闪烁的白点与黑点。
以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟悉本技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以其限定本发明的专利范围，凡依本发明所揭示的精神所作的等同的变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (12)
1.一种像素结构，包含：
一栅极电极层，其设置于一基板上，该栅极电极层包含一栅极线以及与该栅极线电性隔绝的一第一浮接金属；
一栅极绝缘层，其设置于该栅极电极层上；
一半导体层，其设置于该栅极绝缘层上且包含一第一半导体电极以及与该第一半导体电极隔绝的一第二半导体电极，该第二半导体电极是与该第一浮接金属部分重叠；及
一源极/漏极电极层，其包含一源极线与一漏极电极，该源极线设置于该栅极绝缘层上且具有与该第一浮接金属及该第二半导体电极部分重叠的一第一源极线凸出部，该漏极电极是部分位于该第一半导体电极上与部分位于该栅极绝缘层上，且该漏极电极具有与该第一浮接金属及该第二半导体电极部分重叠的一第一漏极电极凸出部。
2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于该栅极电极层还包含一储存电容线，该储存电容线、该栅极线与该第一浮接金属是电性隔绝。
3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于该源极/漏极电极层还包含与该源极线相连的一源极电极，该源极电极与该漏极电极相对设置且部分位于该第一半导体电极上及部分位于该栅极绝缘层上。
4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于还包含一保护绝缘层覆盖该源极/漏极电极层。
5.如权利要求4所述的像素结构，其特征在于还包含一像素电极设置于该保护绝缘层上。
6.如权利要求5所述的像素结构，其特征在于该像素电极是以一接触窗与该漏极电极电性连接。
7.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于还包含：
一第二浮接金属，该栅极线、该第一浮接金属与该第二浮接金属是电性隔绝；
一第三半导体电极，该第三半导体电极是与该第二浮接金属部分重叠且该第一半导体电极、该第一半导体电极与该第三半导体电极彼此电性隔绝；以及
一第二源极线凸出部，该第二源极线凸出部是与该第二浮接金属及该第三半导体电极部分重叠，该漏极电极是部分位于该第一半导体电极上与部分位于该栅极绝缘层上，且该漏极电极还具有一第二漏极电极凸出部，该第二漏极电极凸出部是与该第二浮接金属及该第三半导体电极部分重叠。
8.如权利要求7所述的像素结构，其特征在于该栅极电极层还包含一储存电容线，且该储存电容线、该栅极线、该第一浮接金属与该第二浮接金属是电性隔绝。
9.如权利要求7所述的像素结构，其特征在于该源极/漏极电极层还包含与该源极线相连的一源极电极，该源极电极与该漏极电极相对设置且部分位于该第一半导体电极上及部分位于该栅极绝缘层上。
10.如权利要求7所述的像素结构，其特征在于还包含一保护绝缘层覆盖该源极/漏极电极层。
11.如权利要求10所述的像素结构，其特征在于还包含一像素电极设置于该保护绝缘层上。
12.如权利要求11所述的像素结构，其特征在于该像素电极是以一接触窗与该漏极电极电性连接。
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