专利名称：像素结构及其修补方法
技术领域：
本发明涉及一种像素结构及其修补方法，且特别涉及像素结构中的储存电容器以及储存电容器的修补方法。
背景技术：
具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)已逐渐成为显示器的主流。一般的薄膜晶体管液晶显示器主要是由薄膜晶体管阵列基板、对向基板以及夹于前述两基板之间的液晶层所构成。其中，薄膜晶体管阵列基板主要包括基板、阵列排列于基板上的像素结构、扫描配线(Scan line)与数据配线(Date line)。前述的像素结构主要是由薄膜晶体管、像素电极(Pixel Electrode)、储存电容器(Cst)所构成，其中，薄膜晶体管例如采用非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)或多晶硅薄膜晶体管(poly-Si TFT)。一般而言，扫描配线与数据配线可将信号传输至对应的像素结构中，以达到显示的目的。此外，像素结构可通过其储存电容器的辅助，而维持正常的显示。
图1A为公知薄膜晶体管阵列基板的局部示意图，而图1B为图1A中对应于B-B剖面线的剖面示意图。请同时参照图1A与图1B，公知的薄膜晶体管阵列基板上具有多个阵列排列的像素结构10、扫描配线14以及数据配线15。其中，像素结构10主要包括薄膜晶体管110、储存电容120、像素电极130。此外，薄膜晶体管110电连接于像素电极130，而储存电容120将在稍后详述。如图1A所示，扫描配线14与数据配线15可将适当电压传输至对应的像素结构10。具体而言，像素结构10中的薄膜晶体管110主要包括栅极112、通道层114、源极116与漏极118，在图1A中，薄膜晶体管110属于顶栅极(Top Gate)的结构，且薄膜晶体管110的漏极118与像素电极130以及多晶硅电极122电连接。
请继续参照图1B，在本实施例中，储存电容120设置于像素电极130的下方，且储存电容120是由多晶硅电极122与金属层124所构成。此外，多晶硅电极122对应设置于金属层124的下方，且介电层126设置于多晶硅电极122与金属层124之间。
图2为公知储存电容因微粒而导致电容泄漏的剖面示意图。请参照图2，值得注意的是，在制造过程中，由于微粒P掉落于储存电容120内的介电层126或是其他因素导致介电层126破洞时，储存电容120将会发生电容泄漏(1eakage)的现象。换言之，电容泄漏的情况将会使像素结构10无法有效地被充电(薄膜晶体管110开启时)，且会发生异常漏电的现象(薄膜晶体管110关闭时)，进而造成液晶显示器的显示质量不佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种像素结构，其具有易于修补的储存电容器。
本发明的另一目的是提供一种像素结构的修补方法，其可有效维持修补后的像素结构的显示特性。
为达上述之目的，本发明提出一种像素结构包括开关元件、像素电极与第一电容电极。其中，像素电极与开关元件电连接，第一电容电极与像素电极电绝缘，第一电容电极位于像素电极下方，且第一电容电极具有至少一个开口。
在本发明之一实施例中，其中开关元件例如是薄膜晶体管，而薄膜晶体管包括栅极、通道层、源极以及漏极，且像素电极与漏极电连接。
在本发明之一实施例中，薄膜晶体管例如是非晶硅薄膜晶体管。当薄膜晶体管为非晶硅薄膜晶体管时，像素电极的材质例如包括铟锡氧化物，第一电容电极的材质例如包括金属。此外，本实施例的像素结构可进一步包括设置于像素电极与第一电容电极之间的介电层。
在本发明之一实施例中，介电层例如包括栅绝缘层及保护层。其中，栅绝缘层设置于第一电容电极上方，而保护层设置于栅绝缘层与像素电极之间。
本发明的像素结构可进一步包括位于第一电容电极下方的第二电容电极，此第二电容电极与第一电容电极电绝缘，且第二电容电极与像素电极电连接。
在本发明之一实施例中，开关元件例如是低温多晶硅薄膜晶体管。当开关元件为低温多晶硅薄膜晶体管时，像素电极的材质例如包括铟锡氧化物，而第一电容电极的材质例如包括金属，且第二电容电极的材质例如包括多晶硅。此外，本实施例的像素结构可进一步包括栅绝缘层及保护层，其中栅绝缘层设置于第一电容电极与第二电容电极之间，而保护层设置于第一电容电极与像素电极之间。
本发明还提出一种修补方法，适于对上述像素结构进行修补，当第一电容电极与像素电极之间因缺陷而发生电容泄漏时，其修补方法例如包括移除受到缺陷影响的部分第一电容电极，以避免第一电容电极与像素电极之间因缺陷而发生电容泄漏。其中，第一电容电极的移除方法包括激光切割(laser cutting)。
本发明还提出一种修补方法，适于对上述像素结构进行修补，当第一电容电极与第二电容电极之间因缺陷而发生电容泄漏时，此修补方法包括移除受到缺陷影响的部分第一电容电极及/或部分该第二电容电极，以避免第一电容电极与第二电容电极之间因缺陷而发生电容泄漏。其中，第一电容电极及/或部分该第二电容电极的移除方法包括激光切割。
由于本发明的像素结构中的储存电容器采用电容电极，因此当储存电容器具有缺陷时，仅需移除受到缺陷影响的少部分电容电极，故本发明可避免储存电容器完全失效。
为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1A为公知薄膜晶体管阵列基板的局部示意图。
图1B为图1A中对应于B-B剖面线的剖面示意图。
图2为公知薄膜晶体管阵列基板的储存电容器因微粒而导致电容泄漏的剖面示意图。
图3为本发明第一实施例的像素结构示意图。
图4为图3中对应于A-A剖面线的剖面示意图。
图5为本发明第一实施例的瑕疵储存电容器示意图。
图6为图5中对应于B-B剖面线的剖面示意图。
图7为本发明第一实施例的瑕疵储存电容器经修补程序后的示意图。
图8为本发明第二实施例的像素结构示意图。
图9为图8中对应于C-C剖面线的剖面示意图。
图10A与图10B为本发明第二实施例的瑕疵储存电容器示意图。
图11为图10A与图10B中对应于D-D剖面线的剖面示意图。
主要元件标记说明10、20、30像素结构110薄膜晶体管120储存电容器122多晶硅电极124金属层
126介电层130像素电极210、310开关元件212、312栅极214、314通道层216、316源极218、318漏极220、320储存电容器222电容电极225介电层226、326栅绝缘层227、327保护层230、330像素电极14、24扫描配线15、25数据配线26共用配线280、380接触窗322第一电容电极324第二电容电极P微粒L1、L2、L3、L4、L5、L6切割线具体实施方式
第一实施例图3为本发明第一实施例的像素结构示意图，图4为图3中对应于A-A剖面线的剖面示意图。请同时参照图3及图4，本实施例的像素结构20包括开关元件210、电容电极222以及像素电极230。其中，像素电极230与开关元件210电连接，而电容电极222与像素电极230电绝缘，且电容电极222位于像素电极230下方。此外，电容电极222具有至少一个开口222a，图3与图4中虽表示出3个开口222a，但本发明并不限定开口222a的数量、尺寸与分布位置。
在本实施例中，开关元件210例如是非晶硅薄膜晶体管，且开关元件210主要包括栅极212、位于栅极212上方的通道层214，以及位于通道层214两侧的源极216与漏极218。其中，栅极212与扫描配线24电连接，而源极216与数据配线25电连接，且漏极218通过接触窗280与像素电极230电连接。
如图4所示，本实施例的像素结构20可进一步包括介电层225，而介电层225例如设置于像素电极230与电容电极222之间，且介电层225例如由栅绝缘层226及保护层227所构成。具体而言，栅绝缘层226部分设置于电容电极222上方，且覆盖开口222a，而保护层227则设置于栅绝缘层226与像素电极230之间。此外，栅绝缘层226及保护层227的材质例如是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅，或是其他介电材料。
在本实施例中，电容电极222例如是与共用配线26电连接。在实际制造上，电容电极222与共用配线26例如为相同材质的金属薄膜，并通过同一道光刻掩膜工艺制造。
请继续参照图3及图4，本实施例的像素电极230位于电容电极222上方，且像素电极230与电容电极222之间的栅绝缘层226与保护层227可以使得像素电极230与电容电极222彼此电绝缘。如此一来，像素电极230、电容电极222以及两者之间的栅绝缘层226与保护层227便构成储存电容器220。当扫描信号输入至扫描配线24时，开关元件210会被开启，此时，图像数据便可通过数据配线25写至像素电极230上。值得注意的是，当开关元件210被关闭时，像素结构20中的储存电容器220可有效地维持像素电极230的电压，以避免像素电极230的变压衰减而影响到显示质量。
图5为本实施例的瑕疵储存电容器示意图，图6为图5中对应于B-B剖面线的剖面示意图。请同时参照图5及图6，在像素结构20的制造过程中，很有可能发生因为微粒P掉落于栅绝缘层226与保护层227上或是栅绝缘层226与保护层227中出现破洞，而导致电容电极222与像素电极230之间发生电容泄漏的问题。当储存电容器220因微粒P或破洞的影响而成为瑕疵电容器时，本实施例可沿着切割线L1及L2移除电容电极222的部分区域A，以使得此受到缺陷(微粒P或破洞)影响的部分区域A与电容电极222的其他部分分离，进而避免电容电极222与像素电极230之间因缺陷(微粒P或破洞)而发生电容泄漏。值得注意的是，前述移除电容电极222的操作例如是通过激光切割工艺(1aser cutting process)来进行。在适当地控制激光能量与聚焦深度的情况下，本实施例可精准地将部分电容电极222移除。
图7为本实施例的瑕疵储存电容器经修补程序后的示意图。请参照图7，在经过上述的修补程序后，仅有很少部分的电容耦合面积(区域A)被舍弃，且经过修补后的储存电容器220仍可保有相当高比率的储存电容值(capacitance)。与公知技术相比，本实施例的储存电容器220不易完全失效且修复率很高，因此有助于产品合格率的提高。
第二实施例图8为本发明第二实施例的像素结构示意图，图9为图8中对应于C-C剖面线的剖面示意图。请同时参照图8与图9，本实施例的像素结构30包括开关元件310、第一电容电极322、第二电容电极324以及像素电极330。其中，像素电极330与开关元件310及第二电容电极324电连接，且第一电容电极322位于像素电极330下方，而第二电容电极324位于第一电容电极322下方，且第一电容电极322与第二电容电极324电绝缘。值得注意的是，第一电容电极322具有至少一个第一开口322a，而第二电容电极324具有至少一个第二开口324a，且第一开口322a位于第二开口324a上方。图8与图9中虽表示出3个第一开口322a以及3个第二开口324a，但本发明并不限定第一开口322a与第二开口324a的数量、尺寸与分布位置。
本实施例的开关元件310例如是低温多晶硅薄膜晶体管，且其例如是顶栅极形态的低温多晶硅薄膜晶体管。开关元件310主要包括栅极312、位于栅极312下方的通道层314，以及位于通道层314两侧的源极316与漏极318，其中，栅极312与扫描配线24电连接，源极316与数据配线25电连接，漏极318通过接触窗380与像素电极330电连接。
本实施例的储存电容器320由第一电容电极322与第二电容电极324所构成，其中第二电容电极324设置于第一电容电极322下方。具体而言，第一电容电极322与共用配线26电连接，第一电容电极322与共用配线26例如皆为相同材质的金属薄膜。此外，在低温多晶硅薄膜晶体管的工艺中，第二电容电极324通过部分的低温多晶硅薄膜所形成，因此开关元件310的漏极318与第二电容电极324是彼此相连接的低温多晶硅薄膜，且漏极318通过接触窗380与像素电极330电连接，因此第二电容电极324与像素电极330电连接。第一电容电极322与第二电容电极324之间例如可进一步包括栅绝缘层326，其中栅极绝缘层326部分设置于第一电容电极322的上方，且覆盖第一开口322a，因此第一电容电极322与第二电容电极324电绝缘。另外，第一电容电极322与像素电极330之间例如可进一步包括保护层327。此外，栅绝缘层326与保护层327的材质例如是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅，或是其他介电材料。
图10A与图10B为本实施例的瑕疵储存电容器示意图，图11为图10A与图10B中对应于D-D剖面线的剖面示意图。请同时参照图10A、图10B及图11，在像素结构30制造过程中，很有可能发生因为微粒P掉落于栅绝缘层326上或是栅绝缘层326中出现破洞，而导致第一电容电极322与第二电容电极324之间发生电容泄漏的问题。进而导致储存电容器320成为瑕疵电容器。此时，我们可沿着切割线L3及L4移除第一电容电极322的部分区域B(于图10A中示出)，以使得此受到缺陷(微粒P或破洞)影响的区域B与第一电容电极322的其他部分分离，进而避免第一电容电极322与第一电容电极324之间因缺陷(微粒P或破洞)而发生电容泄漏。值得注意的是，我们亦可选择沿着切割线L5及L6移除第二电容电极324的部分区域C(于图10B中示出)，以使得此受到缺陷(微粒P或破洞)影响的区域C与第二电容电极324的其他部分分离，进而避免第一电容电极322与第一电容电极324之间因缺陷而发生电容泄漏。当然，本发明也可同时沿着切割线L3、L4、L5、L6进行切除，以使区域B与区域C与第一电容电极322与第二电容电极324的其他部分分离。
前述移除第一电容电极322及/或第二电容电极324的操作例如通过激光切割工艺(laser cutting process)来进行。在适当地控制激光能量与聚焦深度的情况下，本实施例可精准地将部分第一电容电极322及/或部分第二电容电极324移除。
综上所述，本发明的像素结构及其修补方法至少具有下列优点1.在本发明的像素结构中，由于储存电容器具有电容电极，因此当储存电容器因微粒或破孔而产生缺陷时，仅需移除受到缺陷影响的部分电容电极，即可修复储存电容器，进而避免储存电容器完全失效。
2.本发明的修补方法可有效地维持像素结构中储存电容的功效，进而提高像素结构的制造合格率。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种像素结构，其特征是包括开关元件；像素电极，与该开关元件电连接；以及第一电容电极，与该像素电极电绝缘，其中该第一电容电极位于该像素电极下方，且该第一电容电极具有至少一个第一开口。
2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征是该开关元件包括薄膜晶体管，该薄膜晶体管具有栅极、通道层、源极以及漏极，且该像素电极与该漏极电连接。
3.根据权利要求2所述的像素结构，其特征是该薄膜晶体管为非晶硅薄膜晶体管或多晶硅薄膜晶体管。
4.根据权利要求1所述的像素结构，其特征是该像素电极的材质包括铟锡氧化物，该第一电容电极的材质包括金属。
5.根据权利要求1所述的像素结构，其特征是还包括介电层，设置于该像素电极与该第一电容电极之间。
6.根据权利要求1所述的像素结构，其特征是该像素电极与该第一电容电极形成储存电容。
7.根据权利要求5所述的像素结构，其特征是该介电层包括栅绝缘层，部分设置于该第一电容电极上方，且覆盖该第一开口；以及保护层，设置于该栅绝缘层与该像素电极之间。
8.根据权利要求1所述的像素结构，其特征是还包括第二电容电极，位于该第一电容电极下方，其中该第二电容电极与该第一电容电极电绝缘，而该第二电容电极具有至少一个第二开口，且该第二电容电极与该像素电极电连接。
9.根据权利要求8所述的像素结构，其特征是该第一电容电极与该第二电容电极形成储存电容。
10.根据权利要求8所述的像素结构，其特征是该第一电容电极的材质包括金属，且该第二电容电极的材质包括多晶硅。
11.根据权利要求8所述的像素结构，其特征是还包括栅绝缘层，设置于该第一电容电极与该第二电容电极之间，且覆盖该第一开口；以及保护层，设置于该第一电容电极与该像素电极之间。
12.一种修补方法，适于对像素结构进行修补，其特征是该像素结构包括开关元件、像素电极以及第一电容电极，其中该像素电极与该开关元件电连接，而该第一电容电极与该像素电极电绝缘，该第一电容电极具有至少一个第一开口，且该第一电容电极位于该像素电极下方，当该第一电容电极与该像素电极之间因缺陷而发生电容泄漏时，该修补方法包括移除受到该缺陷影响的部分该第一电容电极，以避免该第一电容电极与该像素电极之间因该缺陷而发生电容泄漏。
13.根据权利要求12所述的修补方法，其特征是该第一电容电极的移除方法包括激光切割。
14.一种修补方法，适于对像素结构进行修补，其特征是该像素结构包括开关元件、像素电极、第一电容电极以及第二电容电极，其中该像素电极与该开关元件电连接，而该第一电容电极与该像素电极电绝缘，该第一电容电极具有至少一个第一开口，且该第一电容电极位于该像素电极下方，其中该第二电容电极具有至少一个第二开口，且位于该第一电容电极的下方，并与该第一电容电极电绝缘，且该第二电容电极与该像素电极电连接，当该第一电容电极与该第二电容电极之间因缺陷而发生电容泄漏时，该修补方法包括移除受到该缺陷影响的部分该第一电容电极及/或部分该第二电容电极，以避免该第一电容电极与该第二电容电极之间因该缺陷而发生电容泄漏。
15.根据权利要求14所述的修补方法，其特征是该部分第一电容电极及/或部分该第二电容电极的移除方法包括激光切割。
全文摘要
一种像素结构包括开关元件、像素电极与第一电容电极。像素电极与开关元件电连接，第一电容电极位于像素电极下方，第一电容电极与像素电极电绝缘而形成储存电容器。若此储存电容器具有瑕疵时，只需移除部分第一电容电极，便可让此储存电容器正常工作，而维持此像素结构的正常显示。
文档编号G02F1/1362GK1971391SQ20051012396
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者陈诗罕, 骆鸿毅, 蔡善宏 申请人:统宝光电股份有限公司