TWI383205B - 畫素結構與其修補方法 - Google Patents

Description

畫素結構與其修補方法

本發明係關於薄膜電晶體液晶顯示器，特別是關於薄膜電晶體液晶顯示器的畫素結構與畫素修補方法。

薄膜電晶體液晶顯示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)包含一薄膜電晶體基板與一彩色濾光片基板，兩基板各含有電極且兩基板間填充有液晶，而液晶對光的穿透性是由供給到電極的電壓所決定。

薄膜電晶體基板具有複數條閘極線(gate line)與資料線(data line)，每兩條閘極線與兩條資料線交叉包圍構成一個畫素(pixel)，而畫素的陣列排列構成薄膜電晶體的顯示區域。

第一圖至第三圖顯示三種習知技術的畫素結構示意圖，為求簡潔，圖中僅顯示重要的元件，省略次要的元件。參考第一圖，每兩條閘極線1與兩條資料線3定義一個畫素，因此第一圖顯示了兩個畫素結構。每個畫素各包含有一閘極5、一源極7、一汲極9、一畫素電極11、一共電極線13。其中，源極7、汲極9、資料線3位於同一層且源極7與資料線3電性連接。另外，畫素電極11位在源極7、汲極9、資料線3上方且透過接觸窗(未顯示)與汲極電性連 接。另外，共電極線13、閘極5、閘極線1位於同一層且位於源極7、汲極9、資料線3下方。在每個畫素中，畫素電極11與共電極線13形成平行板電容，作為畫素的儲存電容，儲存電容主要是為了讓充好電的畫素的電壓能保持到下一次更新畫面的時候。第一圖顯示由共電極線13構成的儲存電容結構，大致呈一英文字母「H」型。

關於第一圖中各元件的功能、關聯性與形成方法，可參考已經公開的文件，例如美國專利US7,253,851所述。

第二圖顯示另一種習知的畫素結構，與第一圖不同處在於，由共電極線13構成的儲存電容結構，大致呈一鐘型；第三圖顯示另一種習知的畫素結構，與第一圖不同處在於，由共電極線13構成的儲存電容結構，大致呈「一」字型。

在生產過程中，製程污染、塵埃、靜電等因素可能會造成畫素的信號斷路或短路，使畫素的顯示異常，造成亮點、暗點、微輝點等缺陷。其中，亮點缺陷因為在全黑畫面時也是亮的，人眼容易察覺，因此必須將具有亮點缺陷的畫素修補成暗點。但是，習知的畫素結構，在進行畫素修補時，會產生一些問題。

第四圖至第六圖以第一圖的「H」型儲存電容結構為例，顯示習知一畫素結構產生亮點缺陷的雷射修補方法。 如第四圖所示，畫素電極11與共電極線13因為製程的塵埃污染而短路15，因此產生亮點缺陷。如第五圖所示，為將亮點修補成暗點，進行雷射修補，以雷射光使得畫素電極11與閘極線1短路17，但是因為共電極線13與畫素電極11的短路15也會影響到閘極訊號，並會造成亮線的缺陷，因此還必須將傳送至此畫素的共電極線13切斷。如第六圖所示，以雷射光切斷19傳至修補畫素的共電極線13，當切斷共電極線13後，共電極訊號無法傳至此修補畫素，形成暗點。

上述的習知畫素結構與修補方法，當共電極線13被切斷後，共電極訊號傳至此修補畫素時會中斷不連貫，影響到其他沒有缺陷的畫素；此外，習知的畫素結構與修補方法，很可能會造成其他缺陷。

第七A圖與第七B圖以第二圖的鐘型儲存電容結構為例，顯示習知畫素結構與修補方法的其他缺失，其中第七B圖是第七A圖在A-A’方向的剖面圖。第七B圖並顯示了第七A圖沒有繪出的一些次要元件，包含一閘極絕緣層23、一被動層25、一介電層27。

如第七A圖所示，當上方的畫素發生畫素電極11與共電極線13短路15而產生亮點缺陷時，會以雷射光使得畫 素電極11與閘極線1短路，並以雷射29(見第七B圖)切斷19傳送至此畫素的共電極線13。

但是，如第七B圖所示，由於畫素設計上為了獲得最大的開口率，往往會將共電極線13與資料線3的距離設計至最小值，由於共電極線13與資料線3的距離相當小，使得雷射29切斷19畫素電極11下方的共電極線13時，很容易導致共電極線13與資料線3短路21，造成更嚴重的亮線缺陷。

除了上述缺失，習知的畫素結構，共電極線13與資料線3之間的寄生電容過大，造成共電極訊號與資料訊號的失真。

因此，亟需一種新的畫素結構與畫素修補方法，在不影響開口率的情形下，改善雷射修補時產生的資料線3容易與共電極線13短路21、共電極訊號中斷不連貫等缺失，並減少共電極線13與資料線3之間的寄生電容，避免共電極訊號與資料訊號的失真。

本發明之一目的在於提供一種畫素結構，該畫素結構在不影響開口率的情形下，改善雷射修補時資料線容易與共電極線短路、共電極訊號中斷後不連貫的問題，並減少 共電極線與資料線之間的寄生電容，避免共電極訊號與資料訊號的失真。

本發明另一目的在於提供一種畫素的修補方法，該方法可以改善雷射修補時產生的資料線容易與共電極線短路、共電極訊號中斷不連貫等問題。

根據上述目的，本發明實施例揭露一畫素結構，包含兩縱向排列的資料線；兩橫向排列的閘極線；兩畫素，由兩資料線與閘極線交叉包圍所定義；兩畫素電極，分別設置於兩畫素內；及一共電極線，包含兩分枝結構與兩延伸結構，共電極線分別電性連接兩分枝結構，兩分枝結構分別電性連接兩延伸結構，兩延伸結構分別設置於兩畫素內。

本發明其他實施例中，對於共電極線的分枝結構其形狀、數量、所在位置沒有限制。

根據本發明畫素結構，本發明實施例揭露一種畫素修補方法，首先提供具有上述結構特徵的兩畫素，而當兩畫素至少其中之一具有缺陷，切斷該具有缺陷畫素的分枝結構，藉此中斷傳送至該缺陷畫素的共電極訊號，上述修補方法可能再包含將畫素電極與閘極線短路的步驟。

第八圖顯示本發明畫素結構的實施例。本發明畫素結構的實施例，每兩條縱向排列的資料線41與兩條橫向排列的閘極線43交叉包圍定義了兩個畫素，此兩個畫素各具有一畫素電極39並且共用一條共電極線45。其中，於兩畫素區域內，共電極線45包含兩分枝結構47與兩延伸結構49，共電極線45分別電性連接兩分枝結構47，兩分枝結構47分別電性連接兩延伸結構49，兩延伸結構49分別設置於該兩畫素內，與畫素電極49形成一夾層電容，或稱儲存電容，使該畫素充好電的電壓能保持到下一次更新畫面的時候。

此外，每個畫素具有一閘極51、一源極53、一汲極55，其中閘極51與閘極線43電性連接，源極53與資料線41電性連接，畫素電極經由接觸窗(未顯示)與汲極電性連接。其中源極53與汲極55的角色可以互換，嚴格來說，當畫素充電時，與資料線相連接的稱為源極，但畫素放電時，與資料線電性連接的可稱為汲極。

在垂直位置關係上，本發明實施例符合底閘式(bottom)的結構，但在其他實施例中，也可以是頂閘式的結構。在第八圖的結構，閘極51、閘極線43、共電極線45設置於同一層並位於一基板(未圖示)上；一閘極絕緣層57(見第十一B圖)覆蓋閘極51、閘極線43、共電極線45；資料線41、 源極53、汲極55位於同一層並設置於閘極絕緣層57上；一被動層59(見第十一B圖)覆蓋資料線51、源極53、汲極55；一介電層61(見第十一B圖)覆蓋被動層59；畫素電極39設置於介電層61上。

上述實施例中，延伸結構49的形狀為鐘型，但在其他實施例中，也可以是其他外型，例如英文字母「H」型、「一」字型或其他幾何形狀。此外，共電極線45的分枝結構47其形狀、數量、所在位置也沒有限制。此外，上述實施例中，兩分枝結構47與兩延伸結構49以共電極線45為鏡射線，對稱設置於該兩畫素內，但於其他實施例，也可以不對稱的設置。

第九圖顯示本發明畫素結構的另一實施例。如第9圖所示，每兩條縱向排列的資料線41與兩條橫向排列的閘極線43交叉包圍定義了兩個畫素，此兩個畫素各具有一畫素電極39並且共用一條共電極線45。其中，於一畫素區域內，共電極線45分別連接複數個，例如兩個分枝結構47，兩個分枝結構47又連接一個延伸結構49，延伸結構49設置於該畫素內，與畫素電極39形成一夾層電容。

第十圖顯示本發明畫素結構的另一實施例。每兩條縱向排列的資料線41與兩條橫向排列的閘極線43交叉包圍定 義了兩個畫素，此兩個畫素各具有一畫素電極39並且共用一條共電極線45。其中，與第八圖實施例不同處在於，於兩畫素區域內，兩分枝結構47與兩延伸結構49並未以共電極線45為鏡射線對稱設置於該兩畫素內，但呈現略為不對稱的結構。

上述第九圖與第十圖實施例的其他元件與其作用關係與第八圖的實施例相同，不再贅述。

根據本發明揭露的畫素結構，由於資料線41與共電極線45的重疊面積減少，使得共電極線45與資料線41之間的寄生電容減低，可以避免共電極訊號與資料訊號的失真。此外，本發明實施例所形成的夾層電容並非傳統串聯方式的架構，而是並聯方式的架構，由於這樣的原因，本發明提出的畫素結構進行雷射修補時，將可以改善習知技術於雷射修補後，共電極訊號中斷後不連貫的問題。

第十一A圖至第十一B圖以本發明第八圖畫素結構為例，顯示本發明畫素修補方法的實施例，其中第十一B圖是第十一A圖在B-B’方向的剖面圖。

如第十一A圖所示，畫素修補方法首先提供兩條資料線41與兩條閘極線43所包圍定義的兩個畫素，此兩個畫素各具有一畫素電極39並且共用一條共電極線45，其中， 於兩畫素區域內，共電極線45包含兩分枝結構47與兩延伸結構49，共電極線45分別連接兩分枝結構47，兩分枝結構47分別連接兩延伸結構49，兩延伸結構49分別設置於該兩畫素內。之後，當上方的畫素發生畫素電極39與延伸結構49短路67而產生亮點缺陷時，進行雷射修補，以雷射光使得畫素電極39與閘極線43短路69，並以雷射光65(見第十一B圖)切斷63分枝結構47，藉此中斷傳送至此畫素的共電極訊號。

如第十一B圖所示，由於本發明提供的畫素結構使左右兩畫素共用一條共電極線45，當以雷射光65切斷63共電極線45的左邊畫素的分枝結構47後，並不會影響共電極訊號傳送至右邊的畫素，改善了共電極線45中斷後訊號不連貫的問題。此外，由於資料線41與分枝結構47，或者說被切斷63處的距離已經被隔開至足夠遠的距離，足以避免雷射65切斷63時，共電極線45與資料線41短路造成更嚴重的的亮線缺陷。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其他未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

1‧‧‧閘極線

3‧‧‧資料線

5‧‧‧閘極

7‧‧‧源極

9‧‧‧汲極

11‧‧‧畫素電極

13‧‧‧共電極線

15‧‧‧短路

17‧‧‧短路

19‧‧‧切斷

21‧‧‧短路

23‧‧‧閘極絕緣層

25‧‧‧被動層

27‧‧‧介電層

29‧‧‧雷射

39‧‧‧畫素電極

41‧‧‧資料線

43‧‧‧閘極線

45‧‧‧共電極線

47‧‧‧分枝結構

49‧‧‧延伸結構

51‧‧‧閘極

53‧‧‧源極

55‧‧‧汲極

57‧‧‧閘極絕緣層

59‧‧‧被動層

61‧‧‧介電層

63‧‧‧切斷

65‧‧‧雷射

67‧‧‧短路

69‧‧‧短路

第一圖至第三圖顯示習知的畫素結構；第四圖至第六圖顯示習知的畫素修補方法；第七A圖至第七B圖顯示習知的畫素修補方法與缺失；第八圖至第十圖顯示本發明畫素結構實施例；及第十一A圖與第十一B圖顯示本發明畫素修補方法實施例。

39‧‧‧畫素電極

41‧‧‧資料線

43‧‧‧閘極線

45‧‧‧共電極線

47‧‧‧分枝結構

49‧‧‧延伸結構

51‧‧‧閘極

53‧‧‧源極

55‧‧‧汲極

Claims (21)

1. 一種畫素結構，包含：兩資料線；兩閘極線；兩畫素，由該兩資料線與該兩閘極線交叉包圍所定義；兩畫素電極，分別設置於該兩畫素內；及一共電極線，包含兩分枝結構與兩延伸結構，該共電極線平行該閘極線，並將該兩資料線與該兩閘極線包圍的區域分為兩個畫素區域，其中每一該畫素區域具有一個該畫素電極，該共電極線並聯該兩分枝結構，該兩分枝結構分別電性連接該兩延伸結構，該兩延伸結構分別設置於該兩個畫素區域的該兩畫素內。
2. 如申請專利範圍第1項的結構，其中該兩延伸結構分別為一鐘型結構。
3. 如申請專利範圍第1項的結構，其中該兩延伸結構分別為一英文字母「H」型結構。
4. 如申請專利範圍第1項的結構，其中該兩延伸結構分別為一「一」字型結構。
5. 如申請專利範圍第1項的結構，其中該兩分枝結構與該兩延伸結構以該共電極線為鏡射線，對稱設置於該兩畫素內。
6. 如申請專利範圍第1項的結構，其中每一該兩畫素尚包含：一閘極；一源極；及一汲極，其中該閘極與該閘極線電性連接，該源極與該資料線電性連接，該畫素電極經由一接觸窗與該汲極電性連接，該閘極、該閘極線、該共電極線設置於同一層，該資料線、該源極、該汲極位於同一層。
7. 如申請專利範圍第6項的結構，其中上述各元件的垂直位置關係符合一底閘式結構。
8. 如申請專利範圍第6項的結構，尚包含一基板，該閘極、該閘極線、該共電極線設置於該基板上； 一閘極絕緣層，覆蓋該閘極、該閘極線、該共電極線，且該資料線、該源極、該汲極設置於閘極絕緣層上；一被動層覆蓋該資料線、該源極、該汲極；及一介電層覆蓋該被動層，且該畫素電極設置於該介電層上。
9. 如申請專利範圍第6項的結構，其中上述各元件的垂直位置關係符合一頂閘式結構。
10. 如申請專利範圍第1項的結構，其中每一該兩分枝結構的所在位置與該資料線的距離足夠避免該分枝結構被切斷時，導致該共電極線與該資料線短路。
11. 一種畫素結構，包含：兩資料線；兩閘極線；兩畫素，由該兩資料線與該兩閘極線交叉包圍所定義；兩畫素電極，分別設置於該兩畫素內；及一共電極線，該共電極線平行該閘極線，並將該兩資料線與該兩閘極線包圍的區域分為兩個畫素區域，其中每一該畫素區域具有一個該畫素電極； 其中，於每一該畫素區域內，該共電極線並聯複數個分枝結構，該複數個分枝結構分別連接一個延伸結構，該延伸結構與該畫素電極形成一夾層電容。
12. 如申請專利範圍第11項的結構，其中該延伸結構為一鐘型結構。
13. 如申請專利範圍第11項的結構，其中該延伸結構為一英文字母「H」型結構。
14. 如申請專利範圍第11項的結構，其中該延伸結構為一「一」字型結構。
15. 如申請專利範圍第11項的結構，其中該複數個分枝結構與該延伸結構以該共電極線為鏡射線，對稱設置於該兩畫素內。
16. 如申請專利範圍第11項的結構，其中該分枝結構的數量為兩個。
17. 如申請專利範圍第11項的結構，其中每一該複數個分枝結構的所在位置與該資料線的距離足夠避免該分枝結構被切斷時，導致該共電極線與該資料線短路。
18. 一種畫素修補方法，包含：提供兩資料線；提供兩閘極線；提供兩畫素，由該兩資料線與該兩閘極線交叉包圍所定義；分別提供兩畫素電極於該兩畫素內；及提供一條共電極線，包含兩分枝結構與兩延伸結構，該共電極線平行該閘極線，並將該兩資料線與該兩閘極線包圍的區域分為兩個畫素區域，其中每一該畫素區域具有一個該畫素電極，該共電極線並聯該兩分枝結構，該兩分枝結構分別連接該兩延伸結構，該兩延伸結構分別設置於該兩個畫素區域的該兩畫素內；及當兩畫素至少其中之一具有缺陷，切斷該具有缺陷畫素的分枝結構，藉此中斷傳送至該缺陷畫素的共電極訊號。
19. 如申請專利範圍第18項的方法，尚包含將該畫素電極與該閘極線短路的步驟。
20. 如申請專利範圍第18項的方法，其中該缺陷畫素包含亮點缺陷。
21. 如申請專利範圍第18項的方法，其中每一該兩分枝結構的形成位置與該資料線的距離足夠避免該分枝結構被切斷時，導致該共電極線與該資料線短路。