專利名稱：像素結(jié)構(gòu)與顯示面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種像素結(jié)構(gòu)，且特別是涉及一種整合具彩色濾光層的像素結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，體積龐大的陰極射線管(Cathode Ray Tube,CRT)顯示器已經(jīng)漸漸地走入歷史。因此，液晶顯示器(Liquid Crystal Display,IXD)、有機(jī)電激發(fā)光顯示器、 場(chǎng)發(fā)射顯不器(Field Emission Display,FED)、等離子體顯不器(Plasma Display Panel, PDP)等平面顯示器則逐漸地成為未來(lái)顯示器的主流?！愣?液晶顯示面板主要是由彩色濾光基板(Color Filter Substrate)、薄膜晶體管陣列基板(Thin Film Transistor Array Substrate)以及配置于此兩基板間的液晶層(Liquid Crystal Layer)所構(gòu)成?，F(xiàn)今更提出了將彩色濾光層直接整合于薄膜晶體管陣列基板上(Color Filter on Array,C0A)或是將黑矩陣直接整合于薄膜晶體管陣列基板上(Black matrix on Array, BOA)的技術(shù)。COA技術(shù)包括薄膜晶體管陣列基板的制作以及彩色濾光層的制作，其中薄膜晶體管陣列基板的制作包括第一圖案化金屬層(包含掃描線、柵極、電容下電極等)、柵極絕緣層、圖案化半導(dǎo)體層、第二圖案化金屬層(包含數(shù)據(jù)線、源極、漏極、電容上電極等)、第一保護(hù)層、第二保護(hù)層以及像素電極的制作，而彩色濾光層則是形成在第一保護(hù)層與第二保護(hù)層之間。詳言之，在制作完第一保護(hù)層之后，制造者必須將基板輸送至另一條生產(chǎn)線上進(jìn)行彩色濾光層的制作，而在完成彩色濾光層的制作后，需再將基板輸送回原本的生產(chǎn)線上進(jìn)行第二保護(hù)層與像素電極的制作。承上述，現(xiàn)行的COA技術(shù)通常需面臨成本偏高的窘境，因此，如何快速且有效地降低COA技術(shù)的成本，實(shí)為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)案提供一種像素結(jié)構(gòu)以及具有此像素結(jié)構(gòu)的顯示面板。本申請(qǐng)案提供一種像素結(jié)構(gòu)，其包括一基板、至少一切換元件、至少一彩色濾光層以及至少一像素電極。基板具有至少一子區(qū)域，切換元件設(shè)置基板的子區(qū)域上，而切換元件具有一柵極絕緣層覆蓋于基板的子區(qū)域上，且切換元件連接于至少一數(shù)據(jù)線與至少一掃描線。彩色濾光層設(shè)置于柵極絕緣層上，其中彩色濾光層與切換元件接觸，且與柵極絕緣層部分接觸。保護(hù)層設(shè)置于彩色濾光層上，其中彩色濾光片層與保護(hù)層被至少一接觸窗所貫穿， 且接觸窗暴露出切換元件的一部分。像素電極設(shè)置于保護(hù)層上，且經(jīng)由接觸窗電性連接切換元件。在本申請(qǐng)的一實(shí)施例中，前述的柵極絕緣層的厚度實(shí)質(zhì)上為3500埃。在本申請(qǐng)的一實(shí)施例中，當(dāng)柵極絕緣層的厚度實(shí)質(zhì)上為3500埃時(shí)，前述的保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于900至1100埃之間。在本申請(qǐng)的一實(shí)施例中，柵極絕緣層的厚度實(shí)質(zhì)上為3500埃時(shí)，前述的保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于700至1000埃之間。在本申請(qǐng)的一實(shí)施例中，前述的柵極絕緣層的厚度實(shí)質(zhì)上大于或等于3500埃，且柵極絕緣層的厚度實(shí)質(zhì)上小于4000埃。在此實(shí)施例中，保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于900至 1100埃之間，或者保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于700至1000埃之間。本申請(qǐng)案另提供一種顯示面板，其包括多個(gè)如前述的像素結(jié)構(gòu)、一顯示介質(zhì)層以及一對(duì)向基板。顯示介質(zhì)層設(shè)置像素結(jié)構(gòu)之上，而對(duì)向基板則設(shè)置顯示介質(zhì)層之上。在本申請(qǐng)的一實(shí)施例中，前述的顯示介質(zhì)層的材料例如為液晶材料、自發(fā)光材料、 電泳材料或電潤(rùn)濕材料。本申請(qǐng)案中的像素結(jié)構(gòu)與顯示面板具有較低的制造成本。為讓本申請(qǐng)案的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1為本申請(qǐng)案一實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖2為像素結(jié)構(gòu)中掃描線、數(shù)據(jù)線、切換元件以及像素電極的布局示意圖。圖3為本申請(qǐng)案一實(shí)施例的顯示面板的剖面示意圖。主要附圖標(biāo)記說明100 像素結(jié)構(gòu)110:基板112:子區(qū)域120 切換元件120G 柵極120S 源極120D 漏極120C 半導(dǎo)體層122 柵極絕緣層130 彩色濾光層140 保護(hù)層150:像素電極W 接觸窗SL 掃描線DL 數(shù)據(jù)線D 顯示面板200 顯示介質(zhì)層300 對(duì)向基板
具體實(shí)施例方式圖1為本申請(qǐng)案一實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，而圖2為像素結(jié)構(gòu)中掃描線、 數(shù)據(jù)線、切換元件以及像素電極的布局示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1與圖2，本實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)100包括一基板110、至少一切換元件120、至少一彩色濾光層130、一保護(hù)層140以及至少一像素電極150?；?10具有至少一子區(qū)域112，切換元件120設(shè)置基板110的子區(qū)域112上， 而切換元件120具有一柵極絕緣層122覆蓋于基板110的子區(qū)域112上，且切換元件120連接于至少一數(shù)據(jù)線DL(示出于圖2中)與至少一掃描線SL(示出于圖2中)。彩色濾光層 130設(shè)置于柵極絕緣層122上，其中彩色濾光層130與切換元件120接觸，且與柵極絕緣層 122部分接觸，保護(hù)層140設(shè)置于彩色濾光層130上，其中彩色濾光片層130與保護(hù)層140 被至少一接觸窗W所貫穿，且接觸窗W暴露出切換元件120的一部分。像素電極150設(shè)置于保護(hù)層140上，且經(jīng)由接觸窗W電性連接切換元件120。在本實(shí)施例中，切換元件120為一底柵極型態(tài)的薄膜晶體管。詳言之，切換元件 120具有柵極120G、源極120S、漏極120D以及半導(dǎo)體層120C，其中柵極120G設(shè)置于基板 110的部分子區(qū)域112上，柵極絕緣層122覆蓋住柵極120G上并且延伸至基板110的子區(qū)域112上，半導(dǎo)體層120C設(shè)置于柵極絕緣層122上，且位于柵極120G上方。源極120S與漏極120D分別設(shè)置于半導(dǎo)體層120C的不同區(qū)域上，并且與半導(dǎo)體層120C形成良好的歐姆接觸(ohmic contact)，其中柵極120G與掃描線SL連接，源極120S與數(shù)據(jù)線DL連接，而漏極 120D的部分區(qū)域會(huì)被接觸窗W所暴露，且漏極120D經(jīng)由接觸窗W與像素電極150電性連接。 在本實(shí)施例中，像素電極150例如為穿透式電極，或者是半穿透半反射(transflective)電極。從圖I可以清楚得知，本實(shí)施例的彩色濾光層130與柵極絕緣層122之間不具有其他的介電材料，故彩色濾光層130與切換元件120是直接接觸。此外，彩色濾光層130除了覆蓋柵極絕緣層122以外，還會(huì)進(jìn)一步覆蓋切換元件120。詳言之，彩色濾光層130與源極120S、漏極120D、部分的半導(dǎo)體層120C以及柵極絕緣層122直接接觸。在本實(shí)施例中， 彩色濾光層130包括多個(gè)彩色濾光薄膜(例如紅色濾光薄膜、綠色濾光薄膜、藍(lán)色濾光薄膜)，且各個(gè)彩色濾光薄膜130分別對(duì)應(yīng)于其中一個(gè)像素電極150分布。在本實(shí)施例中,各個(gè)彩色濾光薄膜130的分布面積可以略大于像素電極150的的分布面積，且各個(gè)彩色濾光薄膜可以是呈條狀排列、三角排列(delta arrangement)或其他排列方式。在本實(shí)施例中，柵極絕緣層122的厚度例如大于或等于3500埃，但不大于4000 埃。當(dāng)柵極絕緣層122的厚度實(shí)質(zhì)上大于或等于3500埃，但不大于4000埃時(shí)，保護(hù)層140 的厚度例如介于900至1100埃之間。在其他可行的實(shí)施例中，當(dāng)柵極絕緣層122的厚度實(shí)質(zhì)上大于或等于3500埃，但不大于4000埃時(shí)，保護(hù)層140的厚度例如介于700至1000 埃之間。在一較佳實(shí)施例中，柵極絕緣層122的厚度約為3500埃。當(dāng)柵極絕緣層122的厚度實(shí)質(zhì)上為3500埃時(shí)，保護(hù)層140的厚度例如介于900至1100埃之間，或者介于700至 1000埃之間。圖3為本申請(qǐng)案一實(shí)施例的顯示面板的剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3，本實(shí)施例的顯示面板D包括多個(gè)如前述的像素結(jié)構(gòu)100、一顯示介質(zhì)層200以及一對(duì)向基板300。顯示介質(zhì)層200設(shè)置像素結(jié)構(gòu)100之上，而對(duì)向基板300則設(shè)置顯示介質(zhì)層200之上。舉例而言， 在本實(shí)施例中，顯示介質(zhì)層200的材料例如為液晶材料、自發(fā)光材料、電泳材料或電潤(rùn)濕材料。當(dāng)顯示介質(zhì)層200為液晶材料時(shí)，由于液晶材料為非自發(fā)光型材料，因此顯示面板D需搭配背光模塊(未示出)方可顯示出圖像。當(dāng)顯示介質(zhì)層200為自發(fā)光材料、電泳材料或電潤(rùn)濕材料時(shí)，由于顯示介質(zhì)層200本身會(huì)發(fā)光，或者本身會(huì)反射外界光線，故無(wú)須搭配背光模塊即可顯示圖像。在本申請(qǐng)案的像素結(jié)構(gòu)與顯示面板中，由于省略了彩色濾光層與柵極絕緣層之間保護(hù)層的制作，因此可以進(jìn)一步地降低制造成本。實(shí)驗(yàn)例1本實(shí)驗(yàn)例1中，所使用的顯示面板為穿透式液晶顯示面板，而與此穿透式液晶顯示面板搭配的背光模塊是采用冷陰極燈管作為光源。此外，在此穿透式液晶顯示面板中，其像素結(jié)構(gòu)如前述的圖1與圖2所示出，柵極絕緣層122的厚度為3500埃，申請(qǐng)人改變保護(hù)層140的厚度并且模擬出穿透式液晶顯示面板所顯示的紅色色坐標(biāo)、綠色色坐標(biāo)、藍(lán)色色坐標(biāo)、白色色坐標(biāo)、色域(NTSC% )、背光效率(BL eff.)以及總效率(Total eff.)。模擬結(jié)果如下表1所示，其中PV2 = 100代表保護(hù)層140 (材質(zhì)為氮化硅)的厚度為100埃，而STD 代表保護(hù)層140的厚度為1000埃(PV2 = 1000)，但在彩色濾光層130與柵極絕緣層122之間具有厚度約為1000埃的保護(hù)層(材質(zhì)為氮化硅)。
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從表1可知，相較于STD (即彩色濾光層130與柵極絕緣層122之間具有厚度約為 1000埃的保護(hù)層，且PV2 = 1000)，當(dāng)保護(hù)層400的厚度為900埃、1000埃、1100埃(即PV2 =900、PV2 = 1000、PV2 = 1100)，且彩色濾光層130與柵極絕緣層122之間不具有任何介電層時(shí)，其總效率(Total eff.)分別為+0^6%、+0.38%、+0.09%。換言之，當(dāng)柵極絕緣層122的厚度實(shí)質(zhì)上為3500埃，且背光模塊是采用冷陰極燈管作為光源時(shí)，保護(hù)層140的較佳厚度是介于900至1100埃之間。實(shí)驗(yàn)例2本實(shí)驗(yàn)例2中，所使用的顯示面板為穿透式液晶顯示面板，而與此穿透式液晶顯示面板搭配的背光模塊是采用白色發(fā)光二極管作為光源，且此白色發(fā)光二極管的組成如藍(lán)色發(fā)光二極管芯片、紅色熒光粉以及綠色熒光粉，或其他可作為白光光源的組成。此外，在此穿透式液晶顯示面板中，其像素結(jié)構(gòu)如前述的圖I與圖2所示出，柵極絕緣層122的厚度
為3500埃，申請(qǐng)人改變保護(hù)層140的厚度并且模擬出穿透式液晶顯示面板所顯示的紅色色
坐標(biāo)、綠色色坐標(biāo)、藍(lán)色色坐標(biāo)、白色色坐標(biāo)、色域(NTSC% )、背光效率(；BL eff.)以及總效
率(Total eff.)。模擬結(jié)果如下表I所示，其中PV2 = 100代表保護(hù)層140 (材質(zhì)為氮化
硅)的厚度為100埃，而STD代表保護(hù)層140的厚度為1000埃(PV2 = 1000)，但在彩色濾
光層130與柵極絕緣層122之間具有厚度約為1000埃的保護(hù)層(材質(zhì)為氮化硅)。
權(quán)利要求
1.一種像素結(jié)構(gòu)，包括一基板，具有至少一子區(qū)域；至少一切換元件，設(shè)置于基板的該子區(qū)域上，其中該切換元件具有一柵極絕緣層覆蓋于該基板的該子區(qū)域上，且該切換元件連接于至少一數(shù)據(jù)線與至少一掃描線；至少一彩色濾光層，設(shè)置于該柵極絕緣層上，其中該彩色濾光層與該切換元件接觸，并與該柵極絕緣層部分接觸；一保護(hù)層，設(shè)置于該彩色濾光層上，其中該彩色濾光片層與該保護(hù)層被至少一接觸窗所貫穿，且該接觸窗暴露出該切換元件的一部分；以及至少一像素電極，設(shè)置于該保護(hù)層上，且經(jīng)由該接觸窗電性連接該切換元件。
2.如權(quán)利要求I所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該柵極絕緣層的厚度實(shí)質(zhì)上為3500埃。
3.如權(quán)利要求I所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于900至1100埃之間。
4.如權(quán)利要求I所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于700至1000埃之間。
5.如權(quán)利要求I所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該柵極絕緣層的厚度實(shí)質(zhì)上大于或等于3500 埃，且該柵極絕緣層的厚度實(shí)質(zhì)上小于4000埃。
6.如權(quán)利要求5所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于900至1100埃之間。
7.如權(quán)利要求5所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于700至1000埃之間。
8.—種顯不面板,包括多個(gè)如權(quán)利要求I所述的像素結(jié)構(gòu)；一顯示介質(zhì)層，設(shè)置于該些像素結(jié)構(gòu)之上；以及一對(duì)向基板，設(shè)置該顯示介質(zhì)層之上。
9.如權(quán)利要求8所述的顯示面板，其中該顯示介質(zhì)層的材料包括液晶材料、自發(fā)光材料、電泳材料或電潤(rùn)濕材料。
10.如權(quán)利要求8所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該彩色濾光層與該切換元件接觸。
11.如權(quán)利要求8所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該柵極絕緣層的厚度實(shí)質(zhì)上為3500埃。
12.如權(quán)利要求8所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于900至1100埃之間。
13.如權(quán)利要求8所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于700至1000埃之間。
14.如權(quán)利要求8所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該柵極絕緣層的厚度實(shí)質(zhì)上大于或等于3500 埃，且該柵極絕緣層的厚度實(shí)質(zhì)上小于4000埃。
15.如權(quán)利要求14所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于900至1100埃之間。
16.如權(quán)利要求15所述的像素結(jié)構(gòu)，其中該保護(hù)層的厚度實(shí)質(zhì)上介于700至1000埃之間。
全文摘要
一種像素結(jié)構(gòu)與顯示面板，該像素結(jié)構(gòu)包括一基板、至少一切換元件、至少一彩色濾光層、一保護(hù)層以及至少一像素電極。基板具有至少一子區(qū)域，切換元件設(shè)置基板的子區(qū)域上，而切換元件具有一柵極絕緣層覆蓋于基板的子區(qū)域上，且切換元件連接于至少一數(shù)據(jù)線與至少一掃描線。彩色濾光層設(shè)置于柵極絕緣層上，其中彩色濾光層與切換元件接觸，且與柵極絕緣層接觸。保護(hù)層設(shè)置于彩色濾光層上，其中彩色濾光片層與保護(hù)層被至少一接觸窗所貫穿，且接觸窗暴露出切換元件的一部分。像素電極設(shè)置于保護(hù)層上，且經(jīng)由接觸窗電性連接切換元件。本申請(qǐng)案中的像素結(jié)構(gòu)與顯示面板具有較低的制造成本。
文檔編號(hào)G02B26/02GK102540601SQ20111039660
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者林宣甫, 林承岳, 陳奎百 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司