TWI379135B

TWI379135B - Pixel structure and repair method thereof, display panel and repair method thereof, and electro-optical apparatus and repair method thereof

Info

Publication number: TWI379135B
Application number: TW97112487A
Authority: TW
Inventors: Chao Yen Chen; Kun Chun Lin; Hung Wei Chen; Chia Feng Chao
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2012-12-11
Also published as: TW200942932A

Description

99-6-28 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】 ,B本發明是有關於一種顯示面板及其修補方法，且特別是有關於一種畫素結構及其修補方法。【先前技術】過去陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)—直獨佔顯不器市場’然而目為陰極射線管之體積龐大、且有輻射與消耗能源的議題，無法滿足消費者對於輕、薄、短、小以及低消耗功率的需求。因此，具有高畫質、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性之薄膜電晶體液阳顯示斋(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display， TFT-LCD)已逐漸成為市場之主流。 ’ 薄膜電晶體液晶顯示器（TFT_LCD)主要由薄膜電晶，陣列基板、彩色濾光陣列基板和液晶層所構成，其中薄膜電晶體陣列基板是由多個陣列排列之晝素結構所構成，每一畫素結構係由一薄膜電晶體、一晝素電極(pixd electrode)以及一儲存電容器（st〇mge capacit〇r)所組成。當晝素結構中的儲存電容器因顆粒或介電層破洞而發生異常茂漏時，此畫素結構便會成為點瑕疵(d〇t defect)。然而’若直接報廢吾棄這些有瑕疵的液晶顯示面板，將會使得製造成本大幅增加一般來說，只依賴改善製程技術來實現零瑕疲率是非常困難的，因此液晶顯示面板的瑕疵修補技術變得相當地重要。在習知技術中，液晶顯示面板的瑕疲修補通常採用雷射熔接(la ser welding)或雷 5 1379135 99-6-28 射切割(laser cutting)等方式進行。以薄膜電晶體液晶顯示裔（TFT-LCD)為例，雷射炫接或切割的動作通常是在‘薄膜電晶體陣列(TFTarray)製作完成後進行。然而，由於畫素結構設計的緣故，並非每一種瑕疵都能快速修復，有些瑕疵甚至難以修復。 —

圖1為習知技術冬晝素結構及其修補位置之剖面示意圖。請參照圖1，習知的畫素結構10〇包括基板u〇、半導體層120、閘絕錶層130、第一金屬層14〇、介電層 150、第^一金屬層160、保護層170、平坦層18〇以及透明導電層190。

上述之圖案化的半導體層120位於基板11〇上。閘絕緣層130覆蓋住圖案化的半導體層12〇。圖案化的第一金屬層140位於閘絕緣層130上方。介電層150覆蓋住圖案化的第一金屬層140以及閘絕緣層丨3〇。介電層15〇與閘絕緣層130具有接觸窗152及接觸窗154,以暴露出部分半導體層120。圖案化的第二金屬層位於介電層 150，且圖案化的第二金屬層160經由接觸窗152及接觸窗154與半導體層120電性連接。保護層17〇位於介電層150及第二金屬層160之上。平坦層180覆蓋住保護層170 ’且平坦層180與保護層no具有接觸窗172，且接觸窗172暴露出部分第二金屬層16〇。透明導電層19〇位於平坦層180之上，且透明導電層190經由接觸窗172 與第二金屬層160電性連接。圖1可知，晝素結構100 中的開關元件為低溫多晶石夕（L〇w Temperature

Polycrystalline Silicon，LTPS)頂閘型薄膜電晶體。 6 1379135 99-6-28 當二:二二畫素結構100出現瑕疵時’習知技術 ^ aaZ°^ 作切割，並在虛線框格106的位置熔接透明導電層190蛊窜人摄α 置格 !9〇直接與第-金屬;^^ 〇，以使透明導電層常造成熔接成功平坦層18G太厚，時 .^ 因此，如何提昇畫·素結構100 的修補良率，㈣从當前重要課題。【發明内容】其閘極會與通道層相連本發明提供一種晝接良率本發明提供1晝素修補方法，其具有較高的修補士發明提供-種晝素結構，其配置於一基板上，並 ^ _，描線以及1料線電性連接。晝素結構包括-主 =件以及-晝素電極。主動元件配置於基板上。主動 =件包括-圖案化半導體層、—閘絕緣層、—閘極以及接觸導體層。間極與掃描線電性連接。閘絕緣層位於二案化半導體層相極之間。®s化半導體層具有彼此第j絕緣之-第—半導體區塊以及—第二半導體區塊。一半導體區塊與閘極相連接。接觸導體層具有一與第 :半，體區塊連接之第一接觸導體區塊以及一與第二半 3區塊連接之第二接觸導魏塊。第二半導體區塊與 '貝料線電性連接。晝素電極與第—接觸導體區塊電性連接。 7 1379135 99-6-28 ^發明提供_種修補方法，其適於修補—種畫素结 ^晝素結構配置^基板，並與—掃描線以及:資料、性連接。晝素結構包括-主較件與—晝素電極。主動元件配置於基板上’且主動元件包括—时化半導 $層、-閘絕緣層、-閘極以及一接觸導體層。閘極盘知描線電性連接。閘絕緣層位於圖案化半導體層與閑招之間。接觸導體層具有-連接於畫素電極與圖案化 3 =第一接觸導體區塊以及一連接於資料線與圖 - 導體層之間的第二接觸導體區塊^修補方法包切斷圖案化半導體層，使圖案化半導體層分為—第導體區塊以及—第二半導體區塊，以使電性連接於畫素電極之第-半導體區塊與電性連接於資料線之第二半導二區塊電性絕緣。然後’將閘極與第一半導體區塊相連由於本發明之晝素結構具有閘極與第一半導體區塊相連接的結構，可使閘極經由第一半導體區塊以及第一接觸導體H塊與晝素電極電性連接，進而使閘極與晝素電極具有相同的電壓。與習知的晝素結構相比，本&明之畫素結構在進行修補時，修補位置不會受限於晝素電極的位置，且本發明將閘極與圖案化半導體層之第—半導塊連接的難度較低，因此本發明之晝素電極較易為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，細說明如下。 8 1379135 99-6-28 【實施方式】〔第一實施例〕圖2A為本發明第一實施例的晝素結為本發㈣—實_的晝素結構之剖同=照圖2A及圖2B，本實施例之晝素結構2〇〇配^ 於基板s上，且晝素結構200與掃描線％ α及資 DL電性連接。由圖2Β可清楚得知，本實施例之畫辛^ 構200包括-主動元件21〇以及一晝素電極22〇，其中主動元件210包括一圖案化半導體層212、一閑絕緣声 214、-閘極216以及一接觸導體層218。閘極216與^ 描線SL電性連接。閘絕緣層214位於圖案化半導體層^2 與閘極216之間。此外，接觸導體層218具有一連接於晝素電極220與圖案化半導體層212之間的第一接觸導體區塊218D以及一連接於資料線DL與圖案化半導體層 212之間的第二接觸導體區塊218S。換言之，在圖2B中， J一接觸導體區塊2180、第二接觸導體區塊218S以及資料線DL皆是經由圖案化接觸導體層218後所定義出來的。此外，第一接觸導體區塊218D亦可稱為汲極，而第二接觸導體區塊218S亦可稱為源極。在本實施例中，半導體層212可為單層結構或多層結構’且其材料可為多晶矽。換言之，主動元件21〇為多晶石夕薄膜電晶體，但不限於此，亦可使用其它晶格之材質，如：非晶矽、單晶矽、微晶矽、奈米晶矽、或上述晶格具有摻雜物之矽化合物、或上述晶格之含鍺矽化合物、或上述晶系之有機半導體、或其它合適材料、或 9 1379135 99-6-28 上述之組合。閘絕緣層214可為單層結構或多層結構，且其材料例如是無機材質(如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化銘、氧化组、氟梦玻璃(fIu〇rinated 〇xi(Je，FS(})、或其它材料、或上述之組合）、有機材質(如：如：光阻、聚丙醯醚(p〇lyaryleneether;PAE)、聚醯類、聚g旨魅、 .聚醇類、聚_、苯並環丁婦（benzocyclbt= BCB) ^ HSQ (hydrogen silsesquioxane) > MSQ(methyl . sihquioxane)、矽氧碳氫化物（SiOC_H)、聚醚類、聚 I 峨、《類、聚_、聚魏類 '聚環氧錄此外’接觸導體層218可為單層帛、㈣_、或其它材料、或上述之組合）、或上述之組合，而開極216可為單層結構或多層結構，且其材質例如是金、銀、銅、錫、鋁、鉛、鈦、鉬、鉉、鎢、鈮、铪、鉻、域其他金屬材料、或上述之氮化物、或上述之氧化物、或上述之合金、導電聚合物、或上述之組合。了為單層結構或多層結構，且其

絲鋅氧化物等或上述之組合）、 10 t 〇物、或上述之組合。本實施例是以透明材質之銦錫，化物作為畫素電極22〇當作實施範例，但不限於當畫素結構200為穿透式畫素結構時，晝素電極22〇，可採用具有透明特性的導電材料來製作。當晝素結構 20〇為反射式晝素結構時，畫素電極220亦可採=具^反射特性或非透明的導電材料來製作。再者，當晝^結構 2⑽為半穿透半反射式畫素結構時’晝素電極22G亦可同時採用具有反射特性或非透明的導電材料以及透明導雷材料來製作。圖2C為圖2B之畫素結構經過修補後之示意圖。請參照圖2C，當晝素結構200出現瑕疵而無法正常運作時，本實施例可先在切割線c處將圖案化半導體層212 切割成兩個彼此分離的第一半導體區塊212a以及第二半導體區塊212b，以使電性連接於晝素電極220之第一半導體區塊212a與電性連接於資料線DL之第二半導體區塊212b電性絕緣。之後，再將閘極216與第一半導體區塊212a相連接，由圖2C可知，閘極216.與第一半導體區塊212a的連接處w通常是在閘極216下方。但是必需說明的是上述步驟，亦可先連接閘極216與第一半導體區塊212a相連接後，再在切割線c處將圖案化半導體層 212切割成兩個彼此分離的第一半導體區塊212a以及第二半導體區塊212b，以使電性連接於晝素電極220之第一半導體區塊212a與電性連接於資料線Dl之第二半導體區塊212b電性絕緣。此外，在本實施例中，較佳地，晝素結構200更包括一圖案化保護層27()覆蓋於主動元 1379135 99-6-28 件210上，其中圖案化保護層270具有一開口 Η，且晝素電極220透過開口 Η與第一半導體區塊212a電性連接，但不限於此’畫素結構亦可不包含圖案化保護層270。

在本實施例中，將圖案化半導體層212切割為第一半導體區塊212a以及第二半導體區塊212b的方法例如是雷射切割(laser cutting)，如背面雷射切割（即用以切割圖案化半導體層212之雷射光束從基板S下方入射）、正面雷射切割（即用以切割圖案化半導體層212之雷射光束從基板S上方入射）或同時從正面及背面施加雷射切割。另外’在本實施例中，將閘極216與第一半導體區塊212a 相連接的方法例如是雷射溶接(laser welding)，如背面雷射溶接（即用以熔接閘極216與第一半導體區塊212a之雷射光束從基板S下方入射）、正面雷射熔接（即用以熔接閘極216與第一半導體區塊212a之雷射光束從基板S上方入射）、或同時從正面及背面施加雷射熔接。在其它實施例中，亦可a.先將閘極212上方之畫素電極22〇切割成至少一區域(未繪示)與非閘極212上方之晝素電極220之另一部份(未繪示）分離而電性絕緣，然後，施加如上述之正面雷射及背面雷射其中至少一者，來貫通該區域上之各膜層（如：該區域之晝素電極、覆蓋於閘極上方之至少一層的介電層（未標註）’例如：内層介電層、閘極絕緣層、圖案化保護層、平坦層等等及圖案化半導體層212之第一半導體區塊212a與閘極216，然後，再形成另一導體層於該區域上，來連接圖案化半導體層212之第一半導體區塊212a與閘極216，但該區域與該 12 1379135 99-6-28 另-區域電性連接、b如a所述之方式但於全電極220分成二個區域時，將位於閘極212上方之查:啻極220或連該區域内之各膜層—起移除，移除之方i = 如：侧、雷射_㈣、e.其它方式、或上述之組合。承上述，本發明亦可將切割圖案化半導體層212Q的步驟以及連接閘極216與第-半導體區塊212a的步驟對調，換言之，本發明並不限定前述之切割步驟與連接+ 驟的執行順序。乂

由圖2C可知，在完成上述的修補動作後，晝素結構 200中的圖案化半導體層212便具有彼此電性絕緣之第一半導體區塊212a以及第二半導體區塊212b，且閘極216 會透過第一半導體區塊212a以及第一接觸導體區塊 218D與晝素電極220電性連接。

舉例而言，若晝素結構200被應用於液晶顯示面板中’且液b日顯不面板的顯不模式為正常顯白（normally white)時’畫素結構200在經過上述的修補動作後，可使液晶顯示面板的點瑕疫(dot defect)被修補為暗點。詳言之，當晝素結構200被驅動時，與掃描線SL (繪示於圖 2A)連接的閘極216會被施加足以讓第一半導體區塊 212a呈現導通狀態之電壓，此時，晝素電極220便具有與掃描線SL相同的電壓。若以由於足以讓第一半導體區塊212a呈現導通狀態之電壓與液晶顯示面板中的共用電壓(Vcom)之間存在明顯的差異，其中共用電壓被施予在畫素結構200對向基板的共通電極（未繪示）上為範例，但不限於此，其中共用電壓被施予在晝素結構200於同 13 1379135 99-6-28 一基板上的共通線（未繪示）上。因此修補後之晝素結構200上方的液晶層會受到明顯的電場作用，使得顯示模式為正吊顯白之液B曰顯不面板中，修補後之書素辞構 200所對應到的點(dot)為暗點。當然，若晝素結構2〇〇被應用於液晶顯示面板中，且液晶顯示面板的顯示模式為正常顯黑(normally black)時，則其修補後之晝素結構2〇〇所對應到的點(dot)為亮點。〔第二實施例〕圖3A為本發明第二實施例的畫素結構之剖面示意圖。請參照圖3A，本實施例之晝素結構2〇〇，與第一實施例之晝素結構200類似，惟二者主要差異之處在於：晝素結構2GG，中的主動元件21〇,為水平排列之雙閘極薄^ 電晶體(two gate TFT)當作範例，但不限於此，亦可運用

於垂直排列之雙閘極薄膜電晶體，其修補方法亦如施例所述之方式。 T

圖3Β為圖3Α之晝素結構經過修補後之示意圖。於參照圖3Β’當晝素結構細，出現職而無法正常運^ 時，本實施例可先在切騎C處將圖案化半導體層切割成兩個彼此分離的第—半導體區塊212&以及第導體區魂212b，以使電性連接於晝素電極22〇之第導體區塊212a與電性連接於資料線DL之第二半塊2Hb電性絕緣。之後，再將閉極驗與第一半導^ 區塊212a相連接，由圖3Β可知，閘極驗與第暮體區塊212a的連接處W通常是在閘極216&下方。在本 14 1379135 99-6-28 實施例中，將圖案化半導體層212切割為第一半導體區塊212a以及第二半導體區塊212b的方法例如是雷射切割，如背面雷射切割及/或正面雷射切割。另外，在本實施例中，將閘極216a、216b與第一半導體區塊212a相連接的方法例如是雷射熔接，如正面雷射熔接及/或背面雷射溶接。而其它合適方式，亦可如上述實施例所述之式。

此外，本發明是以頂閘型之薄膜電晶體為實施範例，但不限於此，在其它實施例中，亦可使用底閘型之薄膜電晶體，較佳地，是逆同平面之底閘型結構之薄膜電晶體，但仍不限於此。

值得一提的是，在本實施例中，較佳地，晝素結構 2〇〇’更包括一儲存電容器29〇為例，且其配置於晝素電極 220之下方，其中儲存電容器29〇包括一上電極294以及下電極292，且下電極292與第一接觸導體區塊218D 電性連接。如圖3A與3B所示，較佳地，下電極292之組成與圖案化半導體層212之组成相同為例，但不限於此。換言之’下電極292與圖案化半導體層212較佳地是由同一薄膜於同一道光罩製程中所製成為例，但不限於此。另外’較佳地，上電極292之組成與閘極216a、 216b之组成相同為例，但不限於此。換言之，上電極292 與閘極216a、216b較佳地是由同一薄膜於同一道光罩製程中所製成為例，但不限於此。此外，儲存電容器290 亦可選擇性配置或不配置，依設計上需求，且亦可選擇性地運用於第一實施例中。再者，上述實施例是以運用於液晶顯示面板為範 15 99-6-28 99-6-28

例，但不限於此，亦可使用於有機/無機電激發光顯示面杈（如··螢光電激發光顯示面板、磷光電激發光顯示面板、或上述之组合）中。其中，有機電激發光顯示面板之有機電激發光材料包含小分子發光材料、高分子發光持料、或上述之組合《液晶顯示面板例如包含：穿透型藥示.面板、半穿透型顯示面板、反射型顯示面板.、彩色據光片於主動層上（c〇l〇r filter on array)之顯示面板、主動層於彩色濾光片上（array on color filter)之顯示面板、垂直配向型（VA)顯示面板、水平切換型（IPS)顯示面板、多域垂直配向型（MVA)顯示面板、扭曲向列型（TN)顯示面板、超扭曲向列型（STN)顯示面板、圖案垂直配向型（PVA)顯示面板、超級圖案垂直配向型（S-PVA)顯示面板、先進大視角型（ASV)顯示面板、邊緣電場切換型（FFS)顯示面板、連續焰火狀排列型（CPA)顯示面板、轴對稱排列微胞型（ASM)顯示面板、光學補償彎曲排列型（OCB)顯示面板、超級水平切換型（S-IPS)顯示面板、先進超級水平切換型 (AS-IPS)顯示面板、極端邊緣電場切換型（upFS)顯示面板、高分子穩定配向型顯示面板、雙視角型 (dual-view)顯示面板、三視角型（triple_view)顯示面板、三維顯示面板（three-dimensional)或其它型面板、或上述之組合。又，上述之顯示面板及其方法亦可運用光電裝置及其方法上。如圖4所示’光電裝置的示意圖。由上述之晝素結構200陣列排列而成的顯示面板可以跟電子元件410組合成一光電裝置5〇〇。在此，電子元 16 1379135 99-6-28 件稱包括如：㈣元件、操作元件元件、記憶元件、驅動元件、發光元件、保二件二測元件Μ貞測元件、或其它功能元件、或前= 而光電裝置之類型包括可攜式產品（如手^ ° 照減、筆，電腦、遊戲機、手錶、音樂播=機電子销件收發器、地圖導航器、數位相片、或類似之產品）、影音產品（如影音放映器或類似之產品）、 :σ

看板、投影_之面板I

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視彳灸附之申請專利範圍所界定者為準。【圖式簡單說明】

圖1為習知技術之晝素結構及其修補位置之剖面示意圖。圖2Α為本發明第一實施例的晝素結構之示意圖。圖2Β為本發明第一實施例的晝素結構之剖面示意圖。圖2C為圖2Β之晝素結構經過修補後之示意圖。圖3Α為本發明第二實施例的晝素結構之剖面示意圖。圖3Β為圖3Α之晝素結構經過修補後之示意圖。圖4為本發明之一種光電裝置的示意圖。 17 1379135 99-6-28 【主要元件符號說明】 100、200、200’ ：畫素結構 106 :虛線框格 110、S :基板 120 :半導體層 130、214 :閘絕緣層 140 :第一金屬層 150 :介電層

152、154、172 :接觸窗 160:第二金屬層 170、270 :圖案化保護層 180 :平坦層 190 :透明導電層 212 :圖案化半導體層 212a :第一半導體區塊 212b :第二半導體區塊 214 :閘絕緣層

216、216a、216b :閘極 218 :接觸導體層 218D ··第一接觸導體區塊 218S :第二接觸導體區塊 220:晝素電極 270圖案化保護層 400 :顯示面板 410 :電子元件 18 1379135 99-6-28

500 :光電裝置 C :切割線 Η :開口 S :基板 W :連接處 292 :下電極 294 :上電極 290 :儲存電容器 19

Claims

28 十、申請專利範圍次種晝素結構，配置於一基板上，並與一掃描線以一貝料線電性連接，該畫素結構包括：圖案:配=板上’該主動元件包括一芦，盆 θ 一閘絕緣層、一閘極以及一接觸導體 i圖案化3=掃描線電性連接’該閘絕緣層位於有彼閘極之間’該㈣化半導體層具區塊，2第=一第一半導體區塊以及-第二半導體層具有^ ^該閘極相連接’該接觸導體以及-it 塊連接之第—接觸導體區塊該第連接之第二接觸導體區塊，弟=牛導體Q塊與該資料線電性連接；以及中電2=書==導=”連接，其接於料偏電極該第-+㈣區塊與電性連、該貝抖線之該第二半導體區塊電性絕緣。 i請專利範圍第1項所述之晝素結構，其中該主兀件匕括頂間型薄模電晶體。 ' 3. 如申請專利範圍第i項述器’其中該错存電容器包括t電構極2括; ί，=ΓΓ與該第-接觸導體區塊電性連接 4. 如申μ翻朗第3項所狀晝素電極之組成與_案化半導體狀組成_。該下 5. 如申請專利範圍第3項所述之電極之組成與該_之組成相同。，、中該上 6·如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，更包括一 1379135 99-6-28 圖案化保護層覆蓋於該主動元件上，其中該圖案化保護層具有一開口，且該晝素電極透過該開口與該第一半導體區塊電性連接。

7. —種晝素結構的修補方法，適於修補一種晝素結構，該晝素結構配置於一基板，並與一掃描線以及一資料線電性連接，該晝素結構包括一主動元件與一.晝素電極，該主動元件配置於該基板上，且該主動元件包括一圖案化半導體層、一閘絕緣層、一閘極以及一接觸導體層，其中該閘極與該掃描線電性連接，該閘絕緣層位於該圖案化半導體層與該閘極之間，該接觸導體層具有一連接於該晝素電極與該圖案化半導體層之間的第一接觸導體區塊以及一連接於該資料線與該圖案化半導體層之間的第二接觸導體區塊，該修補方法包括：

切斷該圖案化半導體層，使該半導體層分為一第一半導體區塊以及一第二半導體區塊，以使電性連接於該晝素電極之第一半導體區塊與電性連接於該資料線之該第二半導體區塊電性絕緣；以及將該閘極與該第一半導體區塊連接。 8. 如申請專利範圍第7項所述之修補方法，其中切斷該半導體層的方法包括雷射切割。 9. 如申請專利範圍第8項所述之修補方法，其中該雷射切割包括背面雷射切割及正面雷射切割其中至少一者。 10. 如申請專利範圍第7項所述之修補方法，其中將該閘極與該第一半導體區塊連接的方法包括雷射熔接。 21 99-6-28 _ u.如申請專利範圍第10項所述之修補方法，其中該雷射熔接包括正面雷射熔接及背面雷射熔接其中至少一者。 /2.—種顯示面板，包括陣列排列的多個畫素結構，其中該些晝素結構中包含如中請專利範圍第i項所述之畫素結構。種光電裝置，包含 13.— 如申請專利範圍第..U項所述之顯示面板；以及.

電子70件，其巾該電子元件與_示面板連接。不面板之修補方法’其中該顯示面板包括陣列排列的多個畫素結構，#賴瑕疯時’該_面板之修補方Μι Ό構出現項所述畫_構:^補=料職圍第7 15.種光電農置之修補方法，其中兮朵雷萝詈勹紅 :面與該顯示面板連接的電子::穿法包含如申請專利範—示=

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