專利名稱：具有儲存電容器的像素結構與其形成方法及液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
一種顯示器裝置，且特別是有關于一種像素儲存電容器結構。
背景技術：
顯示器于日常生活中，是常見的裝置。特別是使用的電視或計算機必須備有一顯示器，使影像能顯示于顯示器的屏幕上，呈現(xiàn)給使用者。一般顯示器若是以陰極射線設計，其需要很大的空間，造成不便。尤其是，筆記型計算機無法與陰極射線的顯示器一起使用。因此由點數(shù)組設計形成的平面顯示器產品，例如液晶顯示器(liquid crystaldisplay，LCD)或是薄膜晶體管(thin film transistor，TFT)液晶顯示器，已被成功推出。薄膜晶體管液晶顯示器的圖像是由一像素數(shù)組所構成。每一個像素由一薄膜晶體管所控制。
請參閱圖1，圖1繪示公知薄膜晶體管液晶顯示器的驅動電路。薄膜晶體管液晶顯示器包括一掃描電路(scanning circuit)100及一信號保持電路(signal-holding circuit)102。掃描電路100驅動一組掃描線110，而信號保持電路102驅動一組信號線112。掃描線110與信號線112交叉構成一二維數(shù)組。二維數(shù)組的每一交叉點，包括有一薄膜晶體管104，一像素儲存電容108，及一液晶顯示單元106，如此形成一像素。薄膜晶體管104的柵極由對應的掃描線110控制，而薄膜晶體管104的源極由對應的信號線112控制。薄膜晶體管104的漏極連接于一像素電極層，也同時連接像素儲存電容器108的一電極。像素儲存電容108是用于維持控制液晶所需的電壓。像素儲存電容108的另一電極，在更早期技術可連接于相鄰的掃描線。
另外，隨著薄膜晶體管液晶顯示器的大尺寸化，為降低驅動的柵極延遲效應(gate delay)的影響，現(xiàn)今像素以一共通電極型像素儲存電容(Cst On Common)為設計主流。此種型式設計，因采取共通電極(common)與柵極分離的做法。電容的另一電極連接到一共通電壓，例如一共通電極(common electrode，Vcom)。
請參閱圖2，圖2繪示一公知薄膜晶體管液晶顯示器的布局結構。薄膜晶體管104的柵極連接于掃描線110。薄膜晶體管104的源極連接到對應的信號線112。薄膜晶體管104的漏極連接到像素電極層118。另外像素儲存電容器由一共通下電極114與上電極116所構成。像素電極層118透過一開口120與上電極116連接。
其中，下電極114形成于一透明基板126上。下電極114一般又稱為第一金屬層，其一般與薄膜晶體管104的柵極共同定義形成。接著，一電容介電層124形成覆蓋于下電極114上。一金屬電極層116形成于電容介電層124上作為儲存電容的上電極116，其與下電極114重疊的部份，為主要電荷儲存位置。一保護層122形成覆蓋過于電容上電極116，且覆蓋其它部分。保護層122有一開口120，暴露出電容上電極116。一像素電極層118透過開口120，可與電容上電極116連接。另外，其它結構以完成液晶顯示器，例如整合彩色濾光片基板于明基板126上，并填入一液晶層(未示)等，為公知技術者熟知，于此不再詳述。
上述公知結構中，當數(shù)組制造過程中，薄膜晶體管104的的信道區(qū)一般是由非晶硅氫化物(amorphous silicon hydride，a-SiH)所形成。于定義形成過程中，非晶硅的異物115，容易沿電容下電極114的邊緣而殘留在電容介電層24上。當進行習稱第二金屬層制作工藝(metal2)，以形成電容上電極116及信號線112時，電容上電極116會覆蓋過電容的下電容電極114，并跨過其邊緣。此時若有導電的殘留異物115沿電容下電極114邊緣殘留在電容介電層24上，將使電容上電極116與信號線112短路(short)，造成數(shù)組的缺陷。
另外，殘留異物115可能也會造成上下電容電極的短路，使像素儲存電容108失去效應，造成此像素的亮點缺陷。異物115殘留造成亮點缺陷時，一般除了用激光將異物除去以外，同時也會使共通電極114造成為斷線。斷線會造成柵極淡線的發(fā)生。因此為防止淡線的發(fā)生，當有缺陷的電容器所產生的點缺陷發(fā)生時，一般的做法則傾向于不修補此點缺陷，因而形成亮點。
但是，現(xiàn)今市場對顯示器的畫像品質，其要求越益嚴苛。如何將亮點以激光修補的技術，將亮點修補成暗點，以達到零亮點的目標，是目前的主流趨勢。目前上述的激光修補技術，無法做暗點化，因為現(xiàn)有的暗點化技術，會使共通電極與柵極短路而造成亮線缺陷。因此如何解決蓄積電容器的點缺陷，無法做暗點化的問題，為進一步提升畫像品質的重要關鍵。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種像素儲存電容器結構。通過縮小電容上電極的邊緣，使電容下電極大于電容上電極。如此當導電異物殘留于電容下電極的邊緣時，因電容上電極不與電容下電極的邊緣重疊，即使異物殘留，也可降低電容與信號線短路的機率。
本發(fā)明提供一種像素儲存電容器結構，包括第一電容電極形成于一基板上。一電容介電層形成于第一電容電極上。一第二電容電極形成于電容介電層上，其中第二電容電極的面積范圍小于第一電容電極的面積范圍。一保護層覆蓋過于第二電容電極上，其中保護層有一開口，暴露出第二電容電極。一像素電極層覆蓋于保護層上，透過保護層的開口與第二電容電極連接。
上述中，該像素電極與一開關組件連接。
上述中，因第二電容電極的面積范圍小于第一電容電極的面積范圍，其邊緣不重疊，因此有效降低電容短路的機率。
本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置，包括復數(shù)條掃描線；復數(shù)條信號線；以及復數(shù)個像素，每一像素包括一液晶單元，具有一像素電極連接至一儲存電容，以及一開關組件，連接液晶單元與信號線之一，而開關組件之一連接至掃描線之一；其中，上述儲存電容還包括一第一電容電極、一電容介電層與一第二電容電極，第二電容電極與第一電容電極的一重疊區(qū)域大致上相等于第二電容電極的面積。
本發(fā)明另外提供一種形成一像素儲存電容器的方法，包括形成一第一電容電極于一基板上。于該第一電容電極上，形成一電容介電層。于該電容介電層上，形成一第二電容電極，其中該第二電容電極的一面積范圍小于該第一電容電極。于該第二電容電極上形成一覆蓋保護層。定義該保護層以形成一開口，暴露出該第二電容電極。形成一像素電極層，覆蓋于該保護層上，透過該保護層的該開口與該第二電容電極連接。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明。


圖1繪示公知薄膜晶體管液晶顯示器的驅動電路。
圖2繪示一公知薄膜晶體管液晶顯示器的布局結構。
圖3A繪示依照本發(fā)明，薄膜晶體管液晶顯示器的布局結構。
圖3B繪示依照本發(fā)明，于圖3A中沿II-II線的剖面圖。
標號說明100 掃描電路102 信號保持電路104 薄膜晶體管 106 像素液晶108 儲存電容110 掃描線112 信號線 114 共通電極線115 異物116，200 電容上電極118，204 像素電極120，202 開口122 保護層 124 電容介電層126 基板
具體實施例方式
本發(fā)明的像素儲存電容器結構，其主要特征之一為通過縮小電容上電極的邊緣，或是擴大電容下電極的邊緣，使電容下電極大于電容上電極。如此當導電異物沿電容下電極的邊緣殘留在電容介電層上時，因電容上電極不與電容下電極的邊緣重疊，即使導電異物殘留，也可降低電容與信號線短路的機率。以下舉一實施例作為本發(fā)明特征的描述。
請參閱圖3A，圖3A繪示依照本發(fā)明，薄膜晶體管液晶顯示器的布局結構。薄膜晶體管104的柵極連接于掃描線110。薄膜晶體管104包括一柵極104g，一源極104s，即一漏極104d。薄膜晶體管104的設計，一般有兩種，一種是柵極104g在下，而源極104s及漏極104d在上。另種設計為柵極104g在上，而源極104s及漏極104d在下。現(xiàn)今以柵極104g在下，先形成于透明基底上。柵極104g一般與電容下電極114一起定義形成，又稱為第一金屬(metal 1)制作工藝。源極104s及漏極104d之間有一信道區(qū)104a。一般信道區(qū)104a是由導電的非晶硅所形成，而源極104s及漏極104d則由具有N型摻雜-的非晶硅導電物質定義形成。一般液晶顯示器，又包括上下像素電極層，及其間的液晶層。另外又包括濾色層，相位差板，偏光板，等等，皆為熟此技術者熟知的技術，不詳細描述。而液晶顯示器控制機制，簡單描述于下。
請同時參見圖1，薄膜晶體管104的柵極104g連接掃描線110。掃描線110由掃描電路100控制。源極104s則連接到對應的信號線112。信號線112由保持電路102控制。薄膜晶體管104的漏極104d連接到一像素電極層204。另外像素儲存電容器由一電容下電極114與一電容上電極200所構成。電容下電極114也例如連接到一共通電極Vcom。像素電極層204透過一開口202與電容上電極200連接。于像素電極層204上有一液晶層，及液晶層上方的一像素電極層(未示)。像素電極層204一般由銦錫氧化物(Indium tin oxide)所形成。
掃描電路100與保持電路102各由不同的時鐘脈沖，以一順序供給掃描線110與信號線112。掃描線110控制薄膜晶體管104的開與關。信號線112施加電壓給薄膜晶體管104。而薄膜晶體管104的漏極與像素儲存電容器108連接。如果薄膜晶體管104被打開時，可經信號線112供給像素儲存電容器108的所需的電壓，進而控制像素電極ITO的電壓。由上下像素電極ITO所施加的電壓，因此可控制像素范圍內的其間液晶分子的轉動特性。當像素儲存電容器，經薄膜晶體管104的開啟充電，可依選擇，控制液晶在此像素的亮暗，并保持之。
由于像素數(shù)組的制造過程需經至少四道制作工藝，可能會有一些異物殘留其間，造成組件的缺陷，例如前述圖2所引起的一些問題。為了解決異物的殘留，造成不當短路，利用本發(fā)明設計電容上電極，可解決上述問題。
本發(fā)明設計使電容上電極200涵蓋的范圍，比電容下電極114小，使電容下電極114的邊緣不會與電容上電極200重疊，也即電容上電極200與電容下電極114的重疊區(qū)域大約相當于電容上電極200的面積。于形成電容的過程中，下電極114的邊緣容易殘留異物115。異物115一般是導電殘留物，例如形成信道區(qū)的非晶硅材料，其容易沿電容下電極114的邊緣殘留在電容介電層124上而形成導電殘留物。由于電容上電極200一般是與信號線112一起形成，如果電容上電極200與電容下電極114的邊緣有重疊。異物115可能會造成電容上電極200與信號線112的短路。
另外，若是異物115與電容上電極200與電容下電極114觸碰，會使電容短路失效。本發(fā)明設計，使電容上電極200比電容下電極114小，如此只少可避免電容短路，或是像素電極層204短路到信號線。
本發(fā)明要求電容上電極200的面積范圍比電容下電極114小，是為了避免其邊緣的重疊。因此面積的形狀或大小可視實際的設計而改變，而只要避免邊緣的重疊即可。
薄膜晶體管104的作用，一般而言類似于一開關組件，可控制電容器的充電狀態(tài)。而開口202的形成可由一般的定義制作工藝達成，例如微影蝕刻。開口202的位置，是為了使像素電極與電容上電極200的連接，一般是位于電容上電極200的范圍之內，例如可形成于約中間部位。
上述中，本發(fā)明的主要特征在于，電容上電極200比電容下電極114小，使異物115不會觸碰到電容上電極200造成短路。圖3B繪示依照本發(fā)明，于圖3A中沿II-II線的剖面圖。請參閱圖3A與圖3B，一電容下電極114形成于一基板126上。一電容介電層124形成覆蓋過電容下電極114。電容上電極200形成于電容介電層124上。電容下電極114，電容介電層124與電容上電極200形成一儲存電容。一保護層122形成于電容上電極200之上，且覆蓋過基板126。保護層122有一開口202，暴露出電容上電極200。一像素電極層204，形成于保護層122之上。像素電極層204且透過開口202與電容上電極200連接。
上述中，電容上電極200比電容下電極114的范圍小，因此不與電容下電極114的邊緣重疊。當電容下電極114的邊緣殘留有異物115時，也不會與電容上電極200觸碰造成不當短路。例如異物115延伸至信號線112時，電容上電極200若與異物115觸碰，會造成電容上電極200與信號線112之間的短路。
上述殘留異物115的位置分布，僅是一示意圖。殘留異物115也可能不連續(xù)，但是異物115殘留于電容下電極114的邊緣造成不當?shù)亩搪肥莻鹘y(tǒng)制作工藝常碰到的問題。
本發(fā)明的特征之一在于，設計電容下電極114的邊緣不與電容上電極200重疊。因其邊緣不重疊，可以有效防止不當短路。為了有足夠的蓄積電容值，除了可縮小電容上電極200的面積范圍為外，也可放大電容下電極114的面積范圍。甚至改變面積的邊緣形狀皆不脫離本發(fā)明提出的特征。
換句話說，本發(fā)明的特征在于電容下電極114與電容上電極200的邊緣不重疊即是。至于面積范圍的調整僅是設計上的變化條件。另外，本發(fā)明并不限用于儲存電容在共通電極上(Cs on common)的設計，也可應用于儲存電容在柵極(Cs on gate)上的設計。
權利要求
1.一種具有儲存電容器的像素結構，其特征在于包括一第一電容電極，形成于一基板上；一電容介電層，形成于該第一電容電極上；一第二電容電極，形成于該電容介電層上，其中該第二電容電極的一面積范圍小于該第一電容電極的一面積范圍；一保護層覆蓋過于該第二電容電極上，其中該保護層有一開口，暴露出該第二電容電極；一像素電極層覆蓋于該保護層上，透過該保護層的該開口與該第二電容電極連接。
2.如權利要求1所述的具有儲存電容器的像素結構，其特征在于該第一電容電極與該第二電容電極的一重疊區(qū)域具有與該第二電容電極大致上相等的一面積。
3.如權利要求1所述的具有儲存電容器的像素結構，其特征在于該像素電極與一開關組件連接。
4.如權利要求1所述的具有儲存電容器的像素結構，其特征在于該像素電極與一薄膜晶體管連接。
5.如權利要求1所述的具有儲存電容器的像素結構，其特征在于該第一電容電極連接于一共通電壓。
6.一種具有儲存電容器的像素結構，其特征在于包括一第一電容電極，形成于一基板上；一電容介電層，形成于該第一電容電極上；一第二電容電極，形成于該電容介電層上，其中該第二電容電極的一邊緣不跨過該第一電容電極的一邊緣。
7.如權利要求6所述的具有儲存電容器的像素結構，其特征在于還包括一保護層覆蓋過于該第二電容電極上，其中該保護層有一開口，暴露出該第二電容電極；一像素電極層覆蓋于該保護層上，透過該保護層的該開口與該第二電容電極連接。
8.如權利要求6所述的具有儲存電容器的像素結構，其特征在于該第一電容電極的該邊緣，殘留有一異物。
9.如權利要求8所述的具有儲存電容器的像素結構，其特征在于該一異物包括非晶硅。
10.如權利要求6所述的具有儲存電容器的像素結構，其特征在于該第一電容電極與該第二電容電極所形成的一電容器，受控于一薄膜晶體管。
11.一種具有儲存電容器的像素結構的形成方法，其特征在于包括形成一第一電容電極，于一基板上；形成一電容介電層，于該第一電容電極上；形成一第二電容電極，于該電容介電層上，其中該第二電容電極的一面積范圍小于該第一電容電極；形成一保護層覆蓋過于該第二電容電極上；定義該保護層以形成一開口，暴露出該第二電容電極；形成一像素電極層，覆蓋于該保護層上，透過該保護層的該開口與該第二電容電極連接。
12.如權利要求11所述的具有儲存電容器的像素結構的形成方法，其特征在于該第一電容電極與該第二電容電極的一重疊區(qū)域，具有與該第二電容電極大致上相等的一面積。
13.如權利要求11所述的具有儲存電容器的像素結構的形成方法，其特征在于該像素電極與一開關組件連接。
14.如權利要求11所述的具有儲存電容器的像素結構的形成方法，其特征在于還包括連接該像素電極至一薄膜晶體管。
15.如權利要求11所述的具有儲存電容器的像素結構的形成方法，其特征在于還包括連接該第一電容電極至一共通電壓。
16.一種液晶顯示裝置，其特征在于包括復數(shù)條掃描線；復數(shù)條信號線；復數(shù)個像素，每一像素包括一液晶單元，具有一像素電極連接至一儲存電容，以及一開關組件，連接該液晶單元與該些信號線之一，該開關組件的一連接至該些掃描線之一；其中，該儲存電容包括一第一電容電極、一電容介電層與一第二電容電極，該第二電容電極與該第一電容電極的一重疊區(qū)域大致上相等于該第二電容電極的面積。
全文摘要
一種像素儲存電容器結構，包括一第一電容電極形成于一基板上。一電容介電層形成于第一電容電極上。一第二電容電極形成于電容介電層上，其中第二電容電極的面積范圍小于第一電容電極的面積范圍。一保護層覆蓋過于第二電容電極上，其中保護層有一開口，暴露出第二電容電極。一像素電極層覆蓋于保護層上，透過保護層的開口與第二電容電極連接。
文檔編號G02F1/133GK1490645SQ0214632
公開日2004年4月21日 申請日期2002年10月18日 優(yōu)先權日2002年10月18日
發(fā)明者吳永良, 王東榮, 郭晉榮 申請人:奇美電子股份有限公司