專利名稱：形成像素結構的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種形成像素結構的方法，且特別涉及一種形成屏蔽位于數(shù)據(jù)線上方 (shield above data line, SAD)的像素結構的方法。
背景技術：
在液晶顯示器的制造上，元件像素開口率的大小直接影響到背光源的利用率，也 影響到面板的顯示亮度。影響開口率大小的主要因素，在于像素電極(Pixel electrode) 與數(shù)據(jù)線(data line)之間的距離。但是，當像素與數(shù)據(jù)線過于接近時，其所受到的雜散電 容(capacitance between pixel and data line, Cpd)會變大，導至文像素電極上充飽的電 荷在下個幀(frame)轉換前，會因數(shù)據(jù)線傳送不同電壓，而產(chǎn)生串音效應(cross talk)。
為減少雜散電容的效應，已有許多方式被研究，例如當像素電極與數(shù)據(jù)線間有穩(wěn) 定電場作為屏蔽時，可降低數(shù)據(jù)線對像素電極的寄生電容(parasiticc即acitance)。以 下即以圖l及圖2說明公知具有遮蔽電極的像素結構。圖l為公知像素結構的俯視圖，圖 2為圖1沿剖面線Z-Z'切割所得的剖面示意圖。如圖l及圖2所示，像素結構包括下基 板10、掃描線12、共同電極14、柵極絕緣層32、溝道層16、數(shù)據(jù)線18、漏極電極20、保護層 (passivationlayer)34、像素電極28、連接層30、上基板40、黑色矩陣(black matrix)42、 彩色濾光片44與共同電極46 。 掃描線12與共同電極14均由第一導電層所形成，設置于下基板10上。其中，各 掃描線12可橫向延伸而跨越多個次像素區(qū)域。各掃描線12具有多個柵極電極部分，分別 對應各次像素區(qū)域。共同電極14對應于各次像素區(qū)域的三邊而設置，且不連接也不跨越掃 描線12。柵極絕緣層32全面覆蓋于掃描線12與共同電極14上，而溝道層16則設置于柵 極絕緣層32上方，對應于掃描線12的各柵極電極部分。數(shù)據(jù)線18與漏極電極20均由第 二導電層所形成，設置于掃描線12、共同電極14、柵極絕緣層32與溝道層16之上。數(shù)據(jù)線 18可縱向延伸而跨越掃描線12。各數(shù)據(jù)線18具有多個源極電極部分，源極電極部分與漏 極電極20均接觸溝道層16，以形成薄膜晶體管的結構。 保護層34覆蓋柵極絕緣層32、溝道層16、數(shù)據(jù)線18與漏極電極20，具有接觸孔 22、接觸孔24與接觸孔26。各次像素區(qū)域中均設置有一個接觸孔22，用以暴露出漏極電極 20，而像素結構中僅一個次像素區(qū)域中設置有接觸孔24與接觸孔26，用以暴露出共同電極 14。像素電極28與連接層30均由透明導電層所形成，設置于保護層34上。像素電極28 通過接觸孔22連接，而漏極電極20與上基板40的共同電極46搭配而控制液晶材料。連 接層30對應于接觸孔24與接觸孔26而僅位于單一次像素區(qū)域中。連接層30跨越掃描線 12，通過接觸孔24與接觸孔26而串連不同像素結構的共同電極14。 黑色矩陣42位于上基板40的內(nèi)側，對應于各次像素區(qū)域而設置，用以遮蔽漏光 區(qū)。各彩色濾光片44也對應于各次像素區(qū)域而設置，可具有各種所需的色彩，搭配次像素 區(qū)域所提供的灰度亮度而呈像。 共同電極14位于數(shù)據(jù)線18下方，作為遮蔽電極之用，形成屏蔽位于數(shù)據(jù)線下方(shield under data line, SUD)的像素結構。雖然共同電極14可降低數(shù)據(jù)線18對像素 電極28的寄生電容效應，使像素電極28與共同電極14得以部分重疊，然而在此結構中，各 導電結構之間仍須具有一段適當?shù)拈g距，更具體地說，各導電結構的布局具有下列限制
(1)由于掃描線12與共同電極14均由第一導電層所形成，為考慮工藝良率問題， 掃描線12與共同電極14兩者間需距離一定的間距。 (2)為避免信號耦合產(chǎn)生雜散電容，像素電極28與數(shù)據(jù)線18之間需保持一定的間 距。 (3)同理，為避免信號耦合產(chǎn)生雜散電容，像素電極28與掃描線12之間需保持一 定的間距。 (4)由于連接層30的存在會減少像素電極28的面積，為了避免開口率大幅下降， 共同電極14僅能在單一次像素區(qū)域中利用連接層30進行連接，也即僅能在單一次像素區(qū) 域中制作網(wǎng)狀連接。 因此，公知像素結構仍需要較大面積的黑色矩陣來遮蔽漏光區(qū)，使得開口率無法 有效降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在提供一種形成像素結構的方法，進而解決前述公知問題。
本發(fā)明提出一種形成像素結構的方法，此方法首先提供基板，于基板上形成圖案 化第一導電層，包括掃描線與數(shù)據(jù)線段。之后，于掃描線與數(shù)據(jù)線段上形成柵極絕緣層。接 著，于柵極絕緣層上形成溝道層，再于溝道層與柵極絕緣層上形成第二導電層。然后，去除 部分的第二導電層，以形成源極電極、漏極電極與共同電極，其中共同電極部分重疊于掃描 線與數(shù)據(jù)線段。其后于溝道層、柵極絕緣層、源極電極、漏極電極與共同電極上形成介電層。 隨后去除部分的介電層與部分的柵極絕緣層，以形成第一開口，其中第一開口暴露出部分 的源極電極與數(shù)據(jù)線段。接著，于介電層上形成透明導電層，之后再去除部分的透明導電 層，以形成像素電極與連接層，其中連接層通過第一開口而電連接源極電極與數(shù)據(jù)線段。
根據(jù)上述方法，本發(fā)明僅需利用五道光掩模即可制作出SAD的像素結構。本發(fā)明 可利用連接層來連結第一導電層的數(shù)據(jù)線段與第二導電層的源極電極，作為傳輸數(shù)據(jù)信號 的數(shù)據(jù)線；可利用第二導電層的共同電極屏蔽像素電極與第一導電層的數(shù)據(jù)線段之間的信 號耦合；且可利用第二導電層的共同電極屏蔽像素電極與第一導電層的掃描線之間的信號 耦合。再者，因為SAD結構的共同電極與像素電極間的電容可以僅相隔一層介電層，而SUD 結構的共同電極與像素電極間的電容至少相隔兩層介電層，所以SAD結構所需要的電容電 極板的面積較小。據(jù)此，本發(fā)明可以大幅提升像素結構的開口率，提供更好的顯示效果。此 外，由于開口率的提升，本發(fā)明的各個像素結構或各個次像素結構均可利用共同電極而形 成網(wǎng)狀連接(mesh common electrode)效果，因此可靠度與電性傳輸能力也可同時提升。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合附圖，作詳細說明如下。


圖1為公知像素結構的俯視圖。
圖2為圖1沿剖面線Z-Z'切割所得的剖面示意圖。 圖3至圖12B為本發(fā)明一較佳實施例形成像素結構的方法示意圖。 圖13至圖15為本發(fā)明另一較佳實施例形成像素結構的方法示意圖。 上述附圖中的附圖標記說明如下 10 :下基板 12、112:掃描線 14、46、118 :共同電極 16、116:溝道層 18 :數(shù)據(jù)線 20、120:漏極電極 22 、24、26 :接觸孔 28、128:像素電極 30、130、131、230、231 :連接層 32、132、232 :柵極絕緣層 34 :保護層 36 :液晶層 40 :上基板 42 :黑色矩陣 44 :彩色濾光片 110 :基板 114、214、219 :數(shù)據(jù)線段 118a:第一電極條 118b:第二電極條 118c:第三電極條 119:源極電極 124、126、224、226 :第一開口 122:第二開口 134、234:介電層 S :源極接觸區(qū) D :漏極接觸區(qū)
具體實施例方式
下文依本發(fā)明形成像素結構的方法，特舉實施例配合附圖作詳細說明，但所提供 的實施例并非用以限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，而方法流程步驟描述非用以限制其執(zhí)行的順 序，任何由方法步驟重新組合的執(zhí)行流程，所產(chǎn)生具有均等功效的方法，都為本發(fā)明所涵蓋 的范圍。其中附圖僅以說明為目的，并未依照原尺寸作圖。 請參照圖3至圖12B，圖3至圖12B為本發(fā)明一較佳實施例形成像素結構的方法 示意圖。其中，圖3、圖5、圖7、圖9與圖11為布局示意圖，圖4A、圖6A、圖8A、圖IOA與圖 12A分別為圖3、圖5、圖7、圖9與圖11沿剖面線A-A'切割所得的剖面示意圖，而圖4B、圖6B、圖8B、圖10B與圖12B分別為圖3、圖5、圖7、圖9與圖11沿剖面線B-B'、剖面線C-C' 與剖面線D-D'切割所得的剖面示意圖。附圖中相同的元件或部位沿用相同的符號來表示。 為了清楚顯示出本發(fā)明的布局結構，本實施例的柵極絕緣層、介電層與透明導電層均以透 視方式示出，然而實際上柵極絕緣層與介電層并不局限為透明材料。 如圖3、圖4A與圖4B所示，首先提供基板110，基板110可定義有一個或多個像素 區(qū)域，而各像素區(qū)域內(nèi)可進一步定義出一個或多個次像素區(qū)域。圖中僅示出一個次像素區(qū) 域作為表示，而于本實施例中，基板110上的各個次像素區(qū)域均可具有相似的結構。各次像 素區(qū)域將可對應一個彩色濾光片(圖未示)，搭配液晶材料與背光源的控制而可以呈現(xiàn)單 一色彩的各種灰度亮度，各像素區(qū)域則可能對應至一個或多個彩色濾光片，可通過不同顏 色的彩色濾光片而呈現(xiàn)出更豐富的色彩。 其后于基板110上形成圖案化第一導電層，例如先全面沉積第一導電層，再去除 部分的第一導電層而成為圖案化第一導電層。圖案化第一導電層包括掃描線112與數(shù)據(jù)線 段114。以一個像素陣列為例，形成掃描線112與數(shù)據(jù)線段114的步驟可包括形成多條數(shù) 據(jù)線段114與多條掃描線112。各掃描線112可橫向延伸而跨越多個像素區(qū)域與次像素區(qū) 域，而數(shù)據(jù)線段114可位于掃描線112的相對兩側，大致上與掃描線112垂直設置，并對應 至各次像素區(qū)域的兩側邊。各掃描線112可具有一個或多個柵極電極部分，分別對應各次 像素區(qū)域。 如圖5、圖6A與圖6B所示，之后，形成柵極絕緣層132，全面覆蓋于掃描線112與 數(shù)據(jù)線段114上。接著，于柵極絕緣層132上形成溝道層116。溝道層116設置于柵極絕緣 層132上方，且對應于掃描線112的各柵極電極部分。形成溝道層116的步驟可包括先于 柵極絕緣層132上形成半導體層，例如多晶硅層或非晶硅層，再去除部分的半導體層，以形 成溝道層116，使溝道層116可以部分重疊于掃描線112的柵極電極部分。此外，形成溝道 層116之后也可針對溝道層116進行進一步的摻雜工藝。 如圖7、圖8A與圖8B所示，然后，于溝道層116與柵極絕緣層132上形成第二導電 層，設置于掃描線112、數(shù)據(jù)線段114、柵極絕緣層132與溝道層116之上，再去除部分的第 二導電層，以形成源極電極119、漏極電極120與共同電極118，其中共同電極118可部分重 疊于掃描線112與數(shù)據(jù)線段114，且源極電極119可不重疊數(shù)據(jù)線段114。
去除部分的第二導電層之后，源極電極119與漏極電極120均可接觸溝道層116， 例如分別接觸溝道層116的源極接觸區(qū)S與漏極接觸區(qū)D，以形成薄膜晶體管的結構。源極 電極119可縱向延伸而跨越掃描線112，并且鄰近或甚至部分重疊于兩側的數(shù)據(jù)線段114。
共同電極118位于數(shù)據(jù)線段114與掃描線112上方，可作為遮蔽電極之用，形成 SAD的像素結構。以本實施例為例，共同電極118可形成網(wǎng)狀電極結構，環(huán)繞各個次像素區(qū) 域的四邊，但不限于此。更具體地說，本實施例的共同電極118可包括第一電極條118a、第 二電極條118b與第三電極條118c。第一電極條118a平行且部分重疊于掃描線112 ;第二 電極條118b平行于掃描線112，且部分重疊于掃描線112與像素電極128，第一電極條118a 與第二電極條118b分別設置于掃描線112的相對兩側；第三電極條118c平行于數(shù)據(jù)線段 114，且部分重疊于數(shù)據(jù)線段114與像素電極128。位于第一、第二與第三電極條118a、118b、 118c間的第二導電層并未被蝕刻去除，例如第一、第二與第三電極條118a、118b、118c間可 利用C字型的第二導電層作連接，因此可以使第一、第二與第三電極條118a、118b、118c彼
7此連接而形成網(wǎng)狀電極。 如圖9、圖10A與圖10B所示，其后可于溝道層116、柵極絕緣層132、源極電極119、 漏極電極120與共同電極118上形成介電層134，再去除部分的介電層134與部分的柵極絕 緣層132，以于各次像素區(qū)域中形成第一開口 124、126與第二開口 122。介電層134主要可 作為各元件的保護層，提升像素結構的可靠度。此外，介電層134也可作為存儲電容的介電 層。第一開口 124、126可分別位于掃描線112的相對兩側，且第一開口 124、126分別用以 暴露出源極電極119的相對兩端，其中第一開口 124與第一開口 126均可暴露出部分的源 極電極119與數(shù)據(jù)線段114。第二開口 122則可暴露出部分的漏極電極120。
換言之，于第一開口 124、126會同時去除部分的介電層134與部分的柵極絕緣層 132 ;而于第二開口 122處主要則是去除部分的介電層134，可不需去除柵極絕緣層132。因 此，此處的去除步驟可以利用半透光掩模或半色調(diào)光掩模進行，但不限于此。例如，可先于 介電層134上形成光致抗蝕劑層，利用半透光掩?；虬肷{(diào)光掩模作為掩模而圖案化光致 抗蝕劑層；再利用圖案化的光致抗蝕劑層作為蝕刻掩模而進行各向異性蝕刻工藝，以同時 形成第一開口 124、126與第二開口 122。在其他實施例中也可不需利用半透光掩模或半色 調(diào)光掩模進行此步驟，例如可利用兩次以上的圖案化工藝形成第一開口 124U26與第二開 口 122，或是利用蝕刻選擇比的控制而同時形成第一開口 124U26與第二開口 122。
如圖11、圖12A與圖12B所示，接著，于介電層134上形成透明導電層，例如是由 銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)所構成，再去除部分的透明導電層，以形成像素電極 128與連接層130、131。像素電極128通過第二開口 122連接而漏極電極120，用以與彩色 濾光片基板的共同電極搭配而控制液晶層。連接層130與連接層131均不需跨越掃描線 112，僅需分別對應第一開口 124與第一開口 126而設置，直接通過第一開口 124與第一開 口 126而電連接源極電極119與兩側的數(shù)據(jù)線段114，進而達到串連不同像素結構的數(shù)據(jù)線 段114的目的。 本發(fā)明可利用連接層、數(shù)據(jù)線段與源極電極的連接作為傳輸數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)線， 但其具體連接方式不需局限于前述實施例與附圖。請參照圖13至圖15，圖13至圖15為本 發(fā)明另一較佳實施例形成像素結構的方法示意圖。其中，圖13至圖14為布局示意圖，而圖 15為圖14沿剖面線E-E'切割所得的剖面示意圖。為清楚顯示出本實施例的特點，本實施 例與前述實施例的相似處不再贅述。為了清楚顯示出本發(fā)明的布局結構，本實施例的柵極 絕緣層、介電層與源極電極均以透視方式示出，然而實際上柵極絕緣層、介電層與源極電極 并不局限為透明材料。 如圖13所示，本實施例與前述實施例的主要差別處在于第一開口 224、226、連接 層230、231、數(shù)據(jù)線段214與數(shù)據(jù)線段219的形狀與位置。其中，數(shù)據(jù)線段214與掃描線均 由第一導電層所形成，而數(shù)據(jù)線段219、共同電極與漏極電極均由第二導電層所形成。數(shù)據(jù) 線段219可以跨越溝道層而兼作源極電極之用，也可另外電連接至源極電極。數(shù)據(jù)線段214 與數(shù)據(jù)線段219在相鄰處均具有較大的布局面積，且數(shù)據(jù)線段219可部分重疊于數(shù)據(jù)線段 214。第一開口 224與第一開口均226跨越了數(shù)據(jù)線段219與數(shù)據(jù)線段214的重疊處，并且 同時暴露出數(shù)據(jù)線段219與數(shù)據(jù)線段214的表面。如圖14與圖15所示，連接層230與連接 層231分別對應于第一開口 224與第一開口 226而設置，可通過柵極絕緣層232與介電層 234的第一開口 224與第一開口 226直接接觸數(shù)據(jù)線段214與數(shù)據(jù)線段219，使連接層230、
8231、數(shù)據(jù)線段214與數(shù)據(jù)線段219彼此連接而作為傳輸數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)線。由于數(shù)據(jù)線段 214與數(shù)據(jù)線段219間距極小，且均在第一開口 224內(nèi)，因此數(shù)據(jù)線不會因為連接層230使 用IT0等材料而造成信號的延遲，而連接層231也同。
綜上所述，本發(fā)明所形成的像素結構具有以下優(yōu)勢 (1)本發(fā)明可利用連接層、第一導電層的數(shù)據(jù)線段與第二導電層的源極電極的連 接作為傳輸數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)線。 (2)可利用第二導電層的共同電極屏蔽像素電極與第一導電層的數(shù)據(jù)線段之間的 信號耦合，減少產(chǎn)生雜散電容的機會，所以像素電極可以鄰近或甚至部分重疊于兩側的數(shù) 據(jù)線段。 (3)可利用第二導電層的共同電極屏蔽像素電極與第一導電層的掃描線之間的信 號耦合，減少產(chǎn)生雜散電容的機會，所以像素電極可以鄰近或甚至部分重疊于兩側的掃描 線。 (4)由于連接層與第一開口所占的面積微小，且位置鄰近于薄膜晶體管，所以不易 影響到像素電極的面積，進而維持開口率。
(5)本發(fā)明的各個像素結構或各個次像素結構均可直接利用共同電極而形成網(wǎng)狀
連接結構，因此不但能避免開口率大幅下降，可靠度與電性傳輸能力也可同時提升。 (6)因為SAD結構的共同電極與像素電極間的電容可以僅相隔一層介電層，而SUD
結構的共同電極與像素電極間的電容至少相隔兩層介電層，所以SAD結構所需要的電容電
極板的面積較小。 據(jù)此，本發(fā)明可以大幅提升像素結構的開口率，提供更好的顯示效果。此外，本發(fā) 明僅需利用五道光掩模即可制作出SAD的像素結構，因此更具有工藝簡易的優(yōu)點，有利于 提升產(chǎn)品良率與降低成本。 雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域普 通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保 護范圍當視所附的權利要求所界定的范圍為準。
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權利要求
一種形成像素結構的方法，包括提供一基板；于該基板上形成一圖案化第一導電層，包括一掃描線與一數(shù)據(jù)線段；于該掃描線與該數(shù)據(jù)線段上形成一柵極絕緣層；于該柵極絕緣層上形成一溝道層；于該溝道層與該柵極絕緣層上形成一第二導電層；去除部分的該第二導電層，以形成一源極電極、一漏極電極與一共同電極，其中該共同電極部分重疊于該掃描線與該數(shù)據(jù)線段；于該溝道層、該柵極絕緣層、該源極電極、該漏極電極與該共同電極上形成一介電層；去除部分的該介電層與部分的該柵極絕緣層，以形成一第一開口，其中該第一開口暴露出部分的該源極電極與該數(shù)據(jù)線段；于該介電層上形成一透明導電層；以及去除部分的該透明導電層，以形成一像素電極與一連接層，其中該連接層通過該第一開口而電連接該源極電極與該數(shù)據(jù)線段。
2. 如權利要求1所述的方法，其中形成該掃描線與該數(shù)據(jù)線段的步驟包括形成至少兩條數(shù)據(jù)線段，分別位于該掃描線的相對兩側。
3. 如權利要求2所述的方法，其中去除部分的該第二導電層的步驟包括使該源極電極跨越該掃描線。
4. 如權利要求3所述的方法，其中去除部分的該介電層與部分的該柵極絕緣層的步驟包括形成至少兩個第一開口 ，分別位于該掃描線的相對兩側，且所述第一開口分別暴露出該源極電極的相對兩端。
5. 如權利要求4所述的方法，其中去除部分的該透明導電層的步驟包括形成至少兩個連接層，分別對應所述第一開口 ，所述連接層通過所述第一開口而電連接該源極電極與所述數(shù)據(jù)線段。
6. 如權利要求1所述的方法，其中去除部分的該介電層與部分的該柵極絕緣層的步驟包括形成一第二開口，對應于該漏極電極，且該像素電極通過該第二開口而電連接該漏極電極。
7. 如權利要求l所述的方法，其中該共同電極包括一第一電極條，平行且部分重疊于該掃描線；一第二電極條，平行于該掃描線，且部分重疊于該掃描線與該像素電極，該第一與該第二電極條分別設置于該掃描線的相對兩側；以及一第三電極條，平行于該數(shù)據(jù)線段，且部分重疊于該數(shù)據(jù)線段與該像素電極。
8. 如權利要求7所述的方法，其中去除部分的該第二導電層的步驟包括保留位于該第一、該第二與該第三電極條間的部分的該第二導電層，以使該第一、該第二與該第三電極條彼此連接而形成一網(wǎng)狀電極。
9. 如權利要求1所述的方法，其中該源極電極不與該數(shù)據(jù)線段重疊。
10. 如權利要求1所述的方法，其中于該第一開口內(nèi)，該源極電極部分重疊于該數(shù)據(jù)線段。
11. 如權利要求1所述的方法，其中形成該溝道層的步驟包括于該柵極絕緣層上形成一半導體層；以及去除部分的該半導體層，以形成該溝道層，其中該溝道層部分重疊于該掃描線。
12.如權利要求1所述的方法，其中去除部分的該介電層與部分的該柵極絕緣層的步驟包括于該介電層上形成一光致抗蝕劑層；利用一半透光掩?；蛞话肷{(diào)光掩模作為掩模而圖案化該光致抗蝕劑層；以及進行一各向異性蝕刻工藝，以形成該第一開口。
全文摘要
一種形成像素結構的方法，此方法利用第一導電層形成掃描線與數(shù)據(jù)線段，利用第二導電層形成源極電極、漏極電極與共同電極，并利用透明導電層，以形成像素電極與連接層，其中共同電極部分重疊于掃描線與數(shù)據(jù)線段，而連接層通過介電層的開口而電連接源極電極與數(shù)據(jù)線段。據(jù)此，本發(fā)明僅需利用五道光掩模即可制作出屏蔽位于數(shù)據(jù)線上方的像素結構，以大幅提升像素結構的開口率。
文檔編號G02F1/13GK101752308SQ20091026247
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者萬仁文, 劉竹育, 吳宙秦, 施明宏, 陳怡君 申請人:友達光電股份有限公司