专利名称：像素结构与显示面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种像素结构，且特别是涉及一种整合具彩色滤光层的像素结构。
背景技术：
随着科技的进步，体积庞大的阴极射线管(Cathode Ray Tube,CRT)显示器已经渐渐地走入历史。因此，液晶显示器(Liquid Crystal Display,IXD)、有机电激发光显示器、 场发射显不器(Field Emission Display,FED)、等离子体显不器(Plasma Display Panel, PDP)等平面显示器则逐渐地成为未来显示器的主流。—般而言,液晶显示面板主要是由彩色滤光基板(Color Filter Substrate)、薄膜晶体管阵列基板(Thin Film Transistor Array Substrate)以及配置于此两基板间的液晶层(Liquid Crystal Layer)所构成。现今更提出了将彩色滤光层直接整合于薄膜晶体管阵列基板上(Color Filter on Array,C0A)或是将黑矩阵直接整合于薄膜晶体管阵列基板上(Black matrix on Array, BOA)的技术。COA技术包括薄膜晶体管阵列基板的制作以及彩色滤光层的制作，其中薄膜晶体管阵列基板的制作包括第一图案化金属层(包含扫描线、栅极、电容下电极等)、栅极绝缘层、图案化半导体层、第二图案化金属层(包含数据线、源极、漏极、电容上电极等)、第一保护层、第二保护层以及像素电极的制作，而彩色滤光层则是形成在第一保护层与第二保护层之间。详言之，在制作完第一保护层之后，制造者必须将基板输送至另一条生产线上进行彩色滤光层的制作，而在完成彩色滤光层的制作后，需再将基板输送回原本的生产线上进行第二保护层与像素电极的制作。承上述，现行的COA技术通常需面临成本偏高的窘境，因此，如何快速且有效地降低COA技术的成本，实为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
发明内容
本申请案提供一种像素结构以及具有此像素结构的显示面板。本申请案提供一种像素结构，其包括一基板、至少一切换元件、至少一彩色滤光层以及至少一像素电极。基板具有至少一子区域，切换元件设置基板的子区域上，而切换元件具有一栅极绝缘层覆盖于基板的子区域上，且切换元件连接于至少一数据线与至少一扫描线。彩色滤光层设置于栅极绝缘层上，其中彩色滤光层与切换元件接触，且与栅极绝缘层部分接触。保护层设置于彩色滤光层上，其中彩色滤光片层与保护层被至少一接触窗所贯穿， 且接触窗暴露出切换元件的一部分。像素电极设置于保护层上，且经由接触窗电性连接切换元件。在本申请的一实施例中，前述的栅极绝缘层的厚度实质上为3500埃。在本申请的一实施例中，当栅极绝缘层的厚度实质上为3500埃时，前述的保护层的厚度实质上介于900至1100埃之间。在本申请的一实施例中，栅极绝缘层的厚度实质上为3500埃时，前述的保护层的厚度实质上介于700至1000埃之间。在本申请的一实施例中，前述的栅极绝缘层的厚度实质上大于或等于3500埃，且栅极绝缘层的厚度实质上小于4000埃。在此实施例中，保护层的厚度实质上介于900至 1100埃之间，或者保护层的厚度实质上介于700至1000埃之间。本申请案另提供一种显示面板，其包括多个如前述的像素结构、一显示介质层以及一对向基板。显示介质层设置像素结构之上，而对向基板则设置显示介质层之上。在本申请的一实施例中，前述的显示介质层的材料例如为液晶材料、自发光材料、 电泳材料或电润湿材料。本申请案中的像素结构与显示面板具有较低的制造成本。为让本申请案的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1为本申请案一实施例的像素结构的剖面示意图。图2为像素结构中扫描线、数据线、切换元件以及像素电极的布局示意图。图3为本申请案一实施例的显示面板的剖面示意图。主要附图标记说明100 像素结构110:基板112:子区域120 切换元件120G 栅极120S 源极120D 漏极120C 半导体层122 栅极绝缘层130 彩色滤光层140 保护层150:像素电极W 接触窗SL 扫描线DL 数据线D 显示面板200 显示介质层300 对向基板
具体实施例方式图1为本申请案一实施例的像素结构的剖面示意图，而图2为像素结构中扫描线、 数据线、切换元件以及像素电极的布局示意图。请参照图1与图2，本实施例的像素结构100包括一基板110、至少一切换元件120、至少一彩色滤光层130、一保护层140以及至少一像素电极150。基板110具有至少一子区域112，切换元件120设置基板110的子区域112上， 而切换元件120具有一栅极绝缘层122覆盖于基板110的子区域112上，且切换元件120连接于至少一数据线DL(示出于图2中)与至少一扫描线SL(示出于图2中)。彩色滤光层 130设置于栅极绝缘层122上，其中彩色滤光层130与切换元件120接触，且与栅极绝缘层 122部分接触，保护层140设置于彩色滤光层130上，其中彩色滤光片层130与保护层140 被至少一接触窗W所贯穿，且接触窗W暴露出切换元件120的一部分。像素电极150设置于保护层140上，且经由接触窗W电性连接切换元件120。在本实施例中，切换元件120为一底栅极型态的薄膜晶体管。详言之，切换元件 120具有栅极120G、源极120S、漏极120D以及半导体层120C，其中栅极120G设置于基板 110的部分子区域112上，栅极绝缘层122覆盖住栅极120G上并且延伸至基板110的子区域112上，半导体层120C设置于栅极绝缘层122上，且位于栅极120G上方。源极120S与漏极120D分别设置于半导体层120C的不同区域上，并且与半导体层120C形成良好的欧姆接触(ohmic contact)，其中栅极120G与扫描线SL连接，源极120S与数据线DL连接，而漏极 120D的部分区域会被接触窗W所暴露，且漏极120D经由接触窗W与像素电极150电性连接。 在本实施例中，像素电极150例如为穿透式电极，或者是半穿透半反射(transflective)电极。从图I可以清楚得知，本实施例的彩色滤光层130与栅极绝缘层122之间不具有其他的介电材料，故彩色滤光层130与切换元件120是直接接触。此外，彩色滤光层130除了覆盖栅极绝缘层122以外，还会进一步覆盖切换元件120。详言之，彩色滤光层130与源极120S、漏极120D、部分的半导体层120C以及栅极绝缘层122直接接触。在本实施例中， 彩色滤光层130包括多个彩色滤光薄膜(例如红色滤光薄膜、绿色滤光薄膜、蓝色滤光薄膜)，且各个彩色滤光薄膜130分别对应于其中一个像素电极150分布。在本实施例中,各个彩色滤光薄膜130的分布面积可以略大于像素电极150的的分布面积，且各个彩色滤光薄膜可以是呈条状排列、三角排列(delta arrangement)或其他排列方式。在本实施例中，栅极绝缘层122的厚度例如大于或等于3500埃，但不大于4000 埃。当栅极绝缘层122的厚度实质上大于或等于3500埃，但不大于4000埃时，保护层140 的厚度例如介于900至1100埃之间。在其他可行的实施例中，当栅极绝缘层122的厚度实质上大于或等于3500埃，但不大于4000埃时，保护层140的厚度例如介于700至1000 埃之间。在一较佳实施例中，栅极绝缘层122的厚度约为3500埃。当栅极绝缘层122的厚度实质上为3500埃时，保护层140的厚度例如介于900至1100埃之间，或者介于700至 1000埃之间。图3为本申请案一实施例的显示面板的剖面示意图。请参照图3，本实施例的显示面板D包括多个如前述的像素结构100、一显示介质层200以及一对向基板300。显示介质层200设置像素结构100之上，而对向基板300则设置显示介质层200之上。举例而言， 在本实施例中，显示介质层200的材料例如为液晶材料、自发光材料、电泳材料或电润湿材料。当显示介质层200为液晶材料时，由于液晶材料为非自发光型材料，因此显示面板D需搭配背光模块(未示出)方可显示出图像。当显示介质层200为自发光材料、电泳材料或电润湿材料时，由于显示介质层200本身会发光，或者本身会反射外界光线，故无须搭配背光模块即可显示图像。在本申请案的像素结构与显示面板中，由于省略了彩色滤光层与栅极绝缘层之间保护层的制作，因此可以进一步地降低制造成本。实验例1本实验例1中，所使用的显示面板为穿透式液晶显示面板，而与此穿透式液晶显示面板搭配的背光模块是采用冷阴极灯管作为光源。此外，在此穿透式液晶显示面板中，其像素结构如前述的图1与图2所示出，栅极绝缘层122的厚度为3500埃，申请人改变保护层140的厚度并且模拟出穿透式液晶显示面板所显示的红色色坐标、绿色色坐标、蓝色色坐标、白色色坐标、色域(NTSC% )、背光效率(BL eff.)以及总效率(Total eff.)。模拟结果如下表1所示，其中PV2 = 100代表保护层140 (材质为氮化硅)的厚度为100埃，而STD 代表保护层140的厚度为1000埃(PV2 = 1000)，但在彩色滤光层130与栅极绝缘层122之间具有厚度约为1000埃的保护层(材质为氮化硅)。
SimulationRGBW
----1---1--------1--- NTSC BLeff. total
_Sim__χ y 丨 Y___χ I y Y___χ y Y___χ | y Y_____
~ STD0.6440.32514.34■0.303 0.59552.26 -0.1450.0547.09 ·0.2810.27924.56-71.8 ~~ ■■
PV2=100“ 0.6450.3251 4.42Τ57%"0.305 0.59450.21“-3.93% 0.1460.0526.69-5,72% ~02850.27823.77-3.23%71.8 "θ24%"-3.00%
~ PV2=200“ 0.6450.32514,35"009 0.305 0.59349.20“ -5.87% 0,1460.0526.64-6.43% ~02840.27623.39-4.77 71.7 ~08^Γ.193%
~ PV2:300“ 0.6450.32514.30~028%~0.3050,592棍38"-7,43% 0.1460.0526.65~-6.31% ~02840.27323.11-5,93 71.4 Ττ5%"-4.28%
PV2=400“ 0.6450.3251 4.26~050 Γ0.305 0.69047.88..8.38% 0,1460.0526.71~-5.38% ~02820,27022.95-6.66%71.2 "Ι %"-4.06%
PV2=500“ 0,6440.32414.26-0.53 0.305 0.58947.76“ -8.62% 0.1460.0516.8；~-3.86% ~02810.26722.95-6.59%71.0 HMT-3.33%
PV2=6000.6440.32414.28-0.39%0.3C4 0.58848.02 -8.11% 0.1460.0516.95.2.06 0.2800.26623.08-6.03%~709~ 3.96 -2.3C%
PV2=7000.6440,32414.32-0.08%0.304 0.589TO“ -6.94% 0.1460.0527.06~-0.40% ~02790.26623.34.4.97%70.9-1.21%
PV2=8000.6440.32414.390.35%0.304 0,58949.51~ -5.26% “ 0.1460.0527,140.72 0.2790.26823.68-3.59%~7lJ~ 3.42% ~0.30%
PV2=9000.6440.32414.460.83 0.3040.59150.52 .3.34%0.1450.0537.16~1.01%"o28Q0.27124.05-2.11%71.20,26%
PV2:謂00.6450.3241 4.5；1.31%0,3040.59251.48 -1.50iT 0.1450.0537,120.2810.27524.38""-0.77%71,4 1.15 0.38
PV2=1100￠.64 0.32514.581.71 0.3050.59452.21 -0.10 0.1450.053T.of-0.87 ~02830.27924.610.18%71.7 .0.09%0.09%
PV2=12000.6450.32514.621.97 0.3050.59552.56 0.57 0.1450.0546.91 ~.2.55%"θ2850.28224.700.54%71.9 To2%"-0.49%
PV2=I3000.6460.32514.632.05%0.3060.59652.44~ 0.35960.1450.0536.7S-4.21 0.2860·28424.620.24 ~7Z0~ -1.41 -1.18%
PV2=t4000.6460.32514.611.93%0.3070.59651.89"-0.71%0,1460.0536,70~.5.51%0.2870.28324.40-0.66 72.0 "Tl8 T-1.82%
PV2=t5000.646￠.3251 4,571.64%0.3070.59551.03"-2.37%0,1460,0526.65~-6.21%"θ2860.28024.08-1.96 71.8 "^036 "-2.31
PV2=16000.6450.32514,511.20%0,3070.59350.02'-4.29%0,1460,0526.65~-6.20 ~02850.27623.73-3.41%71.6 0.859Γ.2.59%
PV2-17000.6450.32414.440.70%0.3060.59249.05 .6.14 "0.1460.0516.70-5.51 0.2830.27223.4C-4,75 ~7lT~ 2,20 ~2.66%
PV2^18000.6440.32414.360.18%0.3050.59048.28"-7.62%0.1460.0516.78-4.31%0.2810.26823.14-5.79%71.2 3.40iT-2.58%
PV2=I9000.6440.32414.30-0.27%0.3050.58947.80 -8.54%"0.1460.0516.88.2.88%0.2800.26523.00-6.39%4.19% ~2.46%
~ PV2=20000.6440,32414.25-0,62%0.3040.58847.68 -8.77%0.146￠.0516.98.1.57%0.2790.26422.97-6,49%70.9 4.41%-2.37%表 1从表1可知，相较于STD (即彩色滤光层130与栅极绝缘层122之间具有厚度约为 1000埃的保护层，且PV2 = 1000)，当保护层400的厚度为900埃、1000埃、1100埃(即PV2 =900、PV2 = 1000、PV2 = 1100)，且彩色滤光层130与栅极绝缘层122之间不具有任何介电层时，其总效率(Total eff.)分别为+0^6%、+0.38%、+0.09%。换言之，当栅极绝缘层122的厚度实质上为3500埃，且背光模块是采用冷阴极灯管作为光源时，保护层140的较佳厚度是介于900至1100埃之间。实验例2本实验例2中，所使用的显示面板为穿透式液晶显示面板，而与此穿透式液晶显示面板搭配的背光模块是采用白色发光二极管作为光源，且此白色发光二极管的组成如蓝色发光二极管芯片、红色荧光粉以及绿色荧光粉，或其他可作为白光光源的组成。此外，在此穿透式液晶显示面板中，其像素结构如前述的图I与图2所示出，栅极绝缘层122的厚度
为3500埃，申请人改变保护层140的厚度并且模拟出穿透式液晶显示面板所显示的红色色
坐标、绿色色坐标、蓝色色坐标、白色色坐标、色域(NTSC% )、背光效率(；BL eff.)以及总效
率(Total eff.)。模拟结果如下表I所示，其中PV2 = 100代表保护层140 (材质为氮化
硅)的厚度为100埃，而STD代表保护层140的厚度为1000埃(PV2 = 1000)，但在彩色滤
光层130与栅极绝缘层122之间具有厚度约为1000埃的保护层(材质为氮化硅)。
权利要求
1.一种像素结构，包括一基板，具有至少一子区域；至少一切换元件，设置于基板的该子区域上，其中该切换元件具有一栅极绝缘层覆盖于该基板的该子区域上，且该切换元件连接于至少一数据线与至少一扫描线；至少一彩色滤光层，设置于该栅极绝缘层上，其中该彩色滤光层与该切换元件接触，并与该栅极绝缘层部分接触；一保护层，设置于该彩色滤光层上，其中该彩色滤光片层与该保护层被至少一接触窗所贯穿，且该接触窗暴露出该切换元件的一部分；以及至少一像素电极，设置于该保护层上，且经由该接触窗电性连接该切换元件。
2.如权利要求I所述的像素结构，其中该栅极绝缘层的厚度实质上为3500埃。
3.如权利要求I所述的像素结构，其中该保护层的厚度实质上介于900至1100埃之间。
4.如权利要求I所述的像素结构，其中该保护层的厚度实质上介于700至1000埃之间。
5.如权利要求I所述的像素结构，其中该栅极绝缘层的厚度实质上大于或等于3500 埃，且该栅极绝缘层的厚度实质上小于4000埃。
6.如权利要求5所述的像素结构，其中该保护层的厚度实质上介于900至1100埃之间。
7.如权利要求5所述的像素结构，其中该保护层的厚度实质上介于700至1000埃之间。
8.—种显不面板,包括多个如权利要求I所述的像素结构；一显示介质层，设置于该些像素结构之上；以及一对向基板，设置该显示介质层之上。
9.如权利要求8所述的显示面板，其中该显示介质层的材料包括液晶材料、自发光材料、电泳材料或电润湿材料。
10.如权利要求8所述的像素结构，其中该彩色滤光层与该切换元件接触。
11.如权利要求8所述的像素结构，其中该栅极绝缘层的厚度实质上为3500埃。
12.如权利要求8所述的像素结构，其中该保护层的厚度实质上介于900至1100埃之间。
13.如权利要求8所述的像素结构，其中该保护层的厚度实质上介于700至1000埃之间。
14.如权利要求8所述的像素结构，其中该栅极绝缘层的厚度实质上大于或等于3500 埃，且该栅极绝缘层的厚度实质上小于4000埃。
15.如权利要求14所述的像素结构，其中该保护层的厚度实质上介于900至1100埃之间。
16.如权利要求15所述的像素结构，其中该保护层的厚度实质上介于700至1000埃之间。
全文摘要
一种像素结构与显示面板，该像素结构包括一基板、至少一切换元件、至少一彩色滤光层、一保护层以及至少一像素电极。基板具有至少一子区域，切换元件设置基板的子区域上，而切换元件具有一栅极绝缘层覆盖于基板的子区域上，且切换元件连接于至少一数据线与至少一扫描线。彩色滤光层设置于栅极绝缘层上，其中彩色滤光层与切换元件接触，且与栅极绝缘层接触。保护层设置于彩色滤光层上，其中彩色滤光片层与保护层被至少一接触窗所贯穿，且接触窗暴露出切换元件的一部分。像素电极设置于保护层上，且经由接触窗电性连接切换元件。本申请案中的像素结构与显示面板具有较低的制造成本。
文档编号G02B26/02GK102540601SQ20111039660
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月11日
发明者林宣甫, 林承岳, 陈奎百 申请人:友达光电股份有限公司