专利名称：像素结构与场发射显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种像素结构，且尤其涉及一种适用于场发射显示器的像素结构。
背景技术：
显示器在人们现今生活中的重要性日益增加，除了使用计算机或因特网外，电视机、手机、个人数字助理(PDA)、数字相机等，均须通过显示器控制来传递信息。相较于传统映像管显示器，新世代的平面显示器具有重量轻、体积小、及符合人体健康的优点。在众多新兴的平面显示器技术中，场发射显示器(field emission display,FED) 不仅拥有传统映像管高画质的优点，且相较于液晶显示器的视角较小、使用温度范围过小、 及反应速度慢的缺点而言，场发射显示器具有高发光效率、反应时间迅速、良好的协调显示性能、超过IOOftL的高亮度、轻薄构造、宽广视角、工作温度范围大、高行动效率等优点。此外，场发射显示器使用时不需背光模块。所以即使在户外阳光下使用，依然能够提供优异的亮度表现。因此，目前场发射显示器已被视为相当有机会与液晶显示技术竞争，甚至将其取代的新显示技术。
发明内容
本发明提供一种像素结构，具有降低的寄生电容以维持良好的电性特性。本发明提出一种像素结构，设置于一第一基板上，适用于一场发射显示器。像素结构包括一扫描线、一数据线以及一绝缘结构层。扫描线具有一扫描主线以及至少一扫描分支。扫描主线沿一第一方线延伸，扫描分支连接扫描主线。数据线具有一数据主线以及至少一数据分支。数据主线沿一第二方向延伸，数据分支连接数据主线。扫描主线与数据主线相交重叠而定义出一主线重叠区，且扫描分支与数据分支重叠以定义出至少一显示发射区。绝缘结构层配置于扫描线与数据线之间，且在主线重叠区的数据主线与绝缘结构层具有至少一第一开孔，且在显示发射区的数据分支与绝缘结构层具有至少一第二开孔。在本发明的一实施例中，上述的第一开孔包括位于数据主线中的一主线开孔，以及位于绝缘结构层的第一绝缘开孔，该第二开孔包括位于数据分支中的一分支开孔，以及位于绝缘结构层的第二绝缘开孔。在本发明的一实施例中，上述的第一绝缘开孔由数据线向下延伸的深度小于或等于绝缘结构层的厚度。在本发明的一实施例中，上述的各第一绝缘开孔的轮廓包围其所连通的主线开孔的轮廓。在本发明的一实施例中，上述的第一绝缘开孔的孔径大于主线开孔，该第二绝缘开孔的孔径大于该分支开孔。在本发明的一实施例中，上述的绝缘结构层包括至少一层间绝缘层。至少一层间绝缘层的材质包括硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物或其组合。在本发明的一实施例中，上述的像素结构还包括一阻抗层，配置于绝缘结构层与扫描线之间。阻抗层的材质包括硅碳化合物、硅碳氧化合物或其组合。在本发明的一实施例中，上述的像素结构还包括多个发射源位于第二开孔中，且设置在扫描分支上。另外，像素结构还包括一阳极设置在一第二基板上，跟发射源相对设置，其中扫描分支作为一阴极，数据分支作为一栅极。基于上述，为了降低像素结构中的寄生电容以使像素结构具有理想的特性，本发明在数据线主线上形成多个主线开孔，这些主线开孔位于扫描线主线与数据线主线重叠的区域中以减少扫描线与数据线之间的重叠面积。另外，本发明的像素结构更在扫描线与数据线之间的绝缘结构层中设置连通于主线开孔以进一步降低像素结构中可能存在的寄生电容。本发明的适用于场发射显示器的像素结构中，扫描线与数据线之间的寄生电容可以显著地下降而使像素结构具有理想的电性特性。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1示出为本发明一实施例的像素结构。图2为图1的像素结构沿剖线1-1’的剖面示意图。图3为图1的像素结构应用于场发射显示器时，对应图1的剖线ΙΙ-ΙΓ图4示出为本发明一实施例的制作主线开孔与第一绝缘开孔的流程。图5为图1的像素结构应用于场发射显示器时，对应图1的剖线ΙΙ-ΙΓ主要附图标记说明10 基板20 微粒子30:导电材料层100 像素结构110:扫描线112:扫描主线114:扫描分支120 数据线122 数据主线122A:主线开孔124 数据分支124A 分支开孔130 绝缘结构层132 第一绝缘开孔134 第二绝缘开孔140 发射源142 第一开孔144 第二开孔
的示意图< 的示意图<
150 :阻抗层
152 垫层
160 阳极
170 第二基板
A 主线重叠区
B 显示发射区
Dl第一方向
D2第二方向
H:深度
Ι-IMI-II'
ΟΙ>02 孔径
T 厚度
具体实施例方式图1示出为本发明一实施例的像素结构，图2为图1的像素结构沿剖线1-1’的剖面示意图，而图3为图1的像素结构应用于场发射显示器时，对应图1的剖线11-11’的示意图。请同时参照图1与图2，像素结构100配置于基板10上并且包括一扫描线110、一数据线120、一绝缘结构层130。扫描线110配置于基板10与数据线120之间。绝缘结构层130配置于扫描线110 与数据线120之间，以使扫描线110与数据线120彼此电性绝缘。此外，可以选择性地增加设置阻抗层150 (或称为电阻层；Resistor layer)，配置于绝缘结构层130与扫描线110之间。在本实施例中，绝缘结构层130虽示出为单层，但在其他实施例或是实际的应用中，绝缘结构层130可以是单层或是多层的叠层，绝缘结构层130包括至少一层或是多层的层间绝缘层，其材质包括硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物或其组合。另外，阻抗层150的材质包括硅碳化合物、硅碳氧化合物或其组合，其中阻抗层150可以选择性地配置于像素结构100 中。亦即，在其他的实施例中，像素结构100可选择性地不设置有阻抗层150。当然，阻抗层150的设置以及绝缘结构层130的层数可以是实际设计需求而决定，不应特别地用以局限本发明的精神。在本实施例中，扫描线110具有一扫描主线112以及至少一扫描分支114。扫描主线112沿一第一方线Dl延伸，扫描分支114连接扫描主线112。数据线120具有一数据主线122以及至少一数据分支124。数据主线122沿一第二方向D2延伸，数据分支IM连接数据主线122。扫描主线112与数据主线122相交重叠而定义出一主线重叠区A，且扫描分支114与数据分支IM重叠以定义出至少一显示发射区B，扫描分支114与数据分支IM更可以构成沿着第二方向D2其他的显示发射区(未示出)。此外，至少一第一开孔142定义在主线重叠区A的数据主线122与绝缘结构层130中，且至少一第二开孔144定义在显示发射区B的数据分支IM与绝缘结构层130中。其中，第一开孔142包括位于数据主线122 中的一主线开孔122A，以及位于绝缘结构层130中的一第一绝缘开孔132，第二开孔144包括位于数据分支124中的一分支开孔124A，以及位于绝缘结构层130中的一第二绝缘开孔 134。
另外，由图1与图3可知，第一绝缘开孔132位于主线重叠区A并连通主线开孔 122A，第二绝缘开孔134位于显示发射区B并连通分支开孔124A。同时，发射源140例如是位于第二开孔144的第二绝缘开孔134中，且可设置在扫描分支114上。具体而言，由图 3可知，像素结构100应用于场发射显示器时，可以还包括一阳极160，其设置在一第二基板 170上，且阳极160跟发射源140相对设置。此时，扫描分支114例如作为一阴极，而数据分支IM例如作为一栅极。此外，如图5所示，在发射源140与扫描分支114之间可以选择性地增设一垫层152，例如是铬层，以增进发射源140的发射效率。若像素结构100中有设置阻抗层150，垫层152则设置在发射源140与阻抗层150之间。此外，在第一基板10与第二基板170之间设置有间隔物(未示出)，用以支撑第一基板10与第二基板170，此为本领域普通技术人员所熟知，因此不再赘述。由于设置发射源140的显示发射区B是位在扫描分支114上，且对应数据分支 124，当显示发射区B中发生的任何缺陷，例如构件之间的不当短路或是构件之间的不当断路等，可以独立地进行修补，而不影响扫描主线112与数据主线122。举例而言，显示发射区 B中的构件之间发生不当短路时可以利用激光切割或是其他合适的方法将对应的扫描分支 114与数据分支IM切断。此时，扫描主线112与数据主线122仍为连续的传输线路而不受修补动作影响。相较于以往设计将发射源直接设置在扫描线与数据线相交处的像素结构而言，本实施例将扫描线110与数据线120延伸出扫描分支114与数据分支124作为设置发射源140的显示发射区B使得像素结构100具有可修补的结构设计，有助于提升像素结构 100的良率。除此之外，对像素结构100而言，扫描线110与数据线120两者之间所产生的寄生电容越大，则因为寄生电容而产生的不良电性特性，例如RC延迟等，将因应而生。其中，扫描线110与数据线120之间的寄生电容符合下列公式C = A/d，其中C为寄生电容，ε为扫描线110与数据线120之间的介质的介电系数，A为扫描线110与数据线120的重叠面积，而d为扫描线110与数据线120之间的距离。由上述公式可知，扫描线110与数据线120的重叠面积越大，则对于像素结构100 的特性越不利。因此，为了降低扫描线Iio与数据线120之间的寄生电容，在本实施例中， 数据主线122具有至少一主线开孔122A，其位于主线重叠区A中。在数据主线122上设置主线开孔122A有助于减少数据主线122与扫描主线112之间的重叠面积，因而可以降低两者之间的寄生电容。此外，绝缘结构层130具有至少一第一绝缘开孔132。第一绝缘开孔132连通于主线开孔122A，且各第一绝缘开孔I32的孔径01大于其所连通的主线开孔122A的孔径02。 同时，第一绝缘开孔132的轮廓实质上包围其所连通的主线开孔122A的轮廓。所以，在第一绝缘开孔132的面积范围内，扫描主线112与数据主线122间的介质为空气，而无绝缘结构层130。由于，空气的介电系数小于绝缘结构层130的介电系数，所以根据上述公式，扫描主线112与数据主线122间的介质为空气时两者之间的寄生电容会小于扫描主线112与数据主线122间的介质为绝缘结构层130时两者之间的寄生电容。也就是说，绝缘结构层130 中的第一绝缘开孔132大于主线开孔122A的设计有助于进一步降低扫描线110与数据线 120之间的寄生电容而提升像素结构100的品质，特别是改善像素结构100的电性特性。以绝缘结构层130使用氧化硅层为例，氧化硅的介电系数约为3. 9，空气的介电系数约为1. 0，当未使用第一开孔142时，电容值例如是162500pF/y m，制作第一开孔142之后，电容值可降低到102083ρΡ/μπι，约可降低30%的电容值，可以大幅度地降低驱动所需的电力。具体而言，第一绝缘开孔132由数据线120向下延伸的深度H实质上可以小于或等于绝缘结构层130的厚度Τ。举例而言，绝缘结构层132由N层层间绝缘层所构成时，第一绝缘开孔132的深度H可以是M层层间绝缘层的厚度，其中M小于或等于N。当M小于N 时，则绝缘结构层130中至少有一层层间绝缘层仍覆盖于扫描线110上方，有助于地避免扫描线110被第一绝缘开孔132暴露出来。此时，扫描线110不容易与数据线120短路在一起。当然，本发明不以此为限，以像素结构100的设计而言，绝缘结构层130与扫描线110 之间设置有阻抗层150。所以，第一绝缘开孔132由数据线120向下延伸的深度H等于绝缘结构层130的厚度T时，扫描线110仍被阻抗层110所覆盖而不会被第一绝缘开孔132暴露出来，也就不容易与数据线120短路在一起。因此，第一绝缘开孔132的深度H可以视整体结构设计而决定。详言之，图4示出为本发明一实施例的制作主线开孔与第一绝缘开孔的流程。请参照图4，在步骤a中，将多个微粒子20洒布于基板10上。此时，基板10上已经形成有扫描线110、绝缘结构层130以及阻抗层150，其中绝缘结构层130可以由多层层间绝缘层所构成，但本发明不特别地局限层间绝缘层的数量。另外，微粒子20可以是纳米粒子或是其他微小的粒子。接着，进行步骤b，于基板10上沉积导电材料层30，其中导电材料层30局部地沉积于微粒子20上而局部地沉积于绝缘结构层130上。然后，如步骤c所示，以毛刷或是其他合适的工具移除微粒子20。如此一来，导电材料层30可以形成如步骤d所示出的具有多个主线开孔122A的数据主线122。然后，如步骤e所示，以数据主线122为掩模进行蚀刻工艺以在绝缘结构层130中形成多个第一绝缘开孔132。在此所采用的蚀刻工艺可以包括先后进行的干蚀刻步骤以及湿蚀刻步骤。干蚀刻步骤可以先在深度方向上移除部份的绝缘结构层130，而后续的湿蚀刻步骤可以在宽度方向上移除部份的绝缘结构层130。在步骤e中，由于第一绝缘开孔132是以数据主线122为掩模所蚀刻而成的，第一绝缘开孔132可以连通于主线开孔122A。此外，在上述湿蚀刻步骤完成后，可形成弧形侧壁，如图2所示。此外，亦可适当控制蚀刻条件，使第一绝缘开孔132呈角锥状，形成斜向侧壁(未图示)。第一绝缘开孔132的孔径大于主线开孔122A的孔径而第一绝缘开孔132的轮廓可以包围主线开孔122A的轮廓。进一步而言，步骤e所采用的蚀刻工艺可以经由适当的调整以决定第一绝缘开孔13的深度以及侧壁轮廓。值得一提的是，图4虽表示为第一绝缘开孔132与主线开孔122A的制作流程，但在这样的制作流程中可以同时地形成图3所示出的分支开孔124A与第二绝缘开孔134。也就是说，本实施例不需以额外的步骤来制作第一绝缘开孔132与主线开孔122A，而不会造成制作时程的延长或是工艺成本的增加。当然，上述制作流程仅是举例说明之用，并非意图以上面所描述的步骤来局限本发明。任何所属技术领域中所使用的图案化工艺都可以应用于本发明而在绝缘结构层130与数据线120上形成所需的第一开孔与第二开孔。综上所述，本发明将扫描线与数据线所延伸出来的分支重叠以构成设置发射源的显示发射区。如此一来，一旦显示发射区内的构件发生缺陷，可以对扫描线与数据线所延伸出来的分支进行修补而使像素结构具有可修补的特性。另外，在扫描线与数据线的主线重叠区上设置有多个位在数据线上的开孔，可减少扫描线与数据线的主线重叠面积而降低扫描线与数据线之间的寄生电容。同时，主线重叠区中的绝缘结构层可以设置有绝缘开孔，以进一步降低扫描线与数据线之间的寄生电容。因此，本发明的适用于场发射显示器的像素结构中，扫描线与数据线之间的寄生电容可以显著地下降而使像素结构具有理想的电性特性。 虽然本发明已以实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的改变与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求界定的范围为准。
权利要求
1.一种像素结构，设置于一第一基板上，适用于一场发射显示器，其包括一扫描线，具有一扫描主线以及至少一扫描分支，该扫描主线沿一第一方线延伸，该扫描分支连接该扫描主线；一数据线，具有一数据主线以及至少一数据分支，该数据主线沿一第二方向延伸，该数据分支连接该数据主线，该扫描主线与该数据主线相交重叠而定义出一主线重叠区，且该扫描分支与该数据分支重叠以定义出至少一显示发射区；以及一绝缘结构层，配置于该扫描线与该数据线之间，且该主线重叠区的该数据主线与该绝缘结构层具有至少一第一开孔，且该显示发射区的该数据分支与该绝缘结构层具有至少一第二开孔。
2.如权利要求1所述的像素结构，其中该第一开孔包括位于该数据主线中的一主线开孔，以及位于该绝缘结构层的该第一绝缘开孔，该第二开孔包括位于该数据分支中的一分支开孔，以及位于该绝缘结构层的该第二绝缘开孔。
3.如权利要求2所述的像素结构，其中该第一绝缘开孔由该数据线向下延伸的深度小于或等于该绝缘结构层的厚度。
4.如权利要求2所述的像素结构，其中各该第一绝缘开孔的轮廓包围其所连通的该主线开孔的轮廓。
5.如权利要求2所述的像素结构，其中该第一绝缘开孔的孔径大于该主线开孔，该第二绝缘开孔的孔径大于该分支开孔。
6.如权利要求1所述的像素结构，其中该绝缘结构层包括至少一层间绝缘层。
7.如权利要求6所述的像素结构，其中该至少一层间绝缘层的材质包括硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物或其组合。
8.如权利要求1所述的像素结构，还包括一阻抗层，配置于该绝缘结构层与该扫描线之间。
9.如权利要求8所述的像素结构，其中该阻抗层的材质包括硅碳化合物、硅碳氧化合物或其组合。
10.如权利要求1所述的像素结构，还包括多个发射源位于该第二开孔中，且设置在该扫描分支上。
11.如权利要求10所述的像素结构，还包括一垫层，配置于该发射源与该扫描线之间。
12.如权利要求10所述的像素结构，还包括一第二基板，跟该第一基板相对设置，该第二基板包括一阳极设置在该第二基板上，跟所述多个发射源相对设置，其中该扫描分支作为一阴极，该数据分支作为一栅极。
13.一种场发射显示器，包括一第一基板；多条扫描线，每一扫描线具有一扫描主线以及至少一扫描分支，该扫描主线沿一第一方线延伸，该扫描分支连接该扫描主线；多条数据线，每一条数据线具有一数据主线以及至少一数据分支，该数据主线沿一第二方向延伸，该数据分支连接该数据主线，所述多个扫描主线与所述多个数据主线相交重叠而定义出多个主线重叠区，且所述多个扫描分支与所述多个数据分支重叠以定义出多个显示发射区；一绝缘结构层，配置于所述多个扫描线与所述多个数据线之间，且每一该主线重叠区的该数据主线与该绝缘结构层具有至少一第一开孔，且每一该显示发射区的该数据分支与该绝缘结构层具有至少一第二开孔；以及多个发射源，分别位于该第二开孔中。
14.如权利要求13所述的场发射显示器，还包括一第二基板，跟该第一基板相对设置， 该第二基板包括一阳极设置在该第二基板上，跟所述多个发射源相对设置，其中该扫描分支作为一阴极，该数据分支作为一栅极。
全文摘要
本发明提供一种像素结构，设置于一第一基板上，适用于一场发射显示器，并包括扫描线、数据线以及绝缘结构层。扫描线具有沿第一方线延伸的扫描主线以及连接扫描主线的扫描分支。数据线具有沿第二方向延伸的数据主线以及连接数据主线的数据分支。扫描主线与数据主线相交重叠而定义出主线重叠区，且扫描分支与数据分支重叠以定义出显示发射区。绝缘结构层配置于扫描线与数据线之间，且在主线重叠区的数据主线与绝缘结构层于具有至少一第一开孔，且在显示发射区的数据分支与绝缘结构层于具有至少一第二开孔。本发明的适用于场发射显示器的像素结构中，扫描线与数据线之间的寄生电容可以显著地下降而使像素结构具有理想的电性特性。
文档编号H01J31/12GK102436996SQ20111039658
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月11日
发明者刘志伟, 王仓鸿, 陈盈颖 申请人:友达光电股份有限公司