TWI414032B - 驅動電路結構 - Google Patents

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TWI414032B TW098119886A TW98119886A TWI414032B TW I414032 B TWI414032 B TW I414032B TW 098119886 A TW098119886 A TW 098119886A TW 98119886 A TW98119886 A TW 98119886A TW I414032 B TWI414032 B TW I414032B
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Description

驅動電路結構
本發明係關於一種整合於顯示面板之閘極驅動電路結構(gate driver-on-array,GOA)，更特別關於一種可修補設計的閘極驅動電路結構及應用其之顯示面板。
在科技發展日新月異的時代中，液晶顯示器已廣泛應用於電子顯示產品如電視、電腦螢幕、筆記靈電腦、行動電話或個人數位助理等。液晶顯示器具有資料驅動器、掃描驅動器、及液晶顯示面板，其中液晶顯示面板具有畫素陣列，而掃描驅動器係用以依序開啟畫素陣列中對應的畫素列，以將資料驅動器輸出之畫素資料傳送至畫素，進而顯示影像。
在目前眾多的面板設計中，大部份採用閘極驅動器與源極驅動器產生閘極脈衝訊號與資料訊號。在玻璃上製作電路的製程，多以低溫多晶矽(LTPS)的設計為主，主要原因是LTPS製程的多晶矽擁有較高的遷移率(mobility)，因此這種設計而成的電路可行性較高。但為了降低成本，即使是遷移率極低的非晶矽製程，也漸漸將電路設計在玻璃基板上，如閘極驅動之位移暫存器(shift register)，即所謂的整合驅動電路。
將位移暫存器電路設計於玻璃基板上(GOA；Gate on array)的產品，在工廠之陣列基板端(array端)進行各道製程時，往往因為製程穩定度的影響，使微粒(Particle)落在位移暫存器中的某一電晶體上而使整組的電路無法運作。這 將會嚴重影響GOA產品的良率及成本問題。
本發明提供一種驅動電路結構，整合於顯示面板中，驅動電路結構包括複數個電晶體，其中每一電晶體之源極電性連接至第一電極線、且每一電晶體之汲極電性連接至第二電極線；以及備用電晶體，其中備用電晶體之源極與第一電極線及/或備用電晶體之汲極與第二電極線無電性連接關係。
本發明更提供一種驅動電路結構之修補方法，包括檢測驅動電路結構，找出失效電晶體；隔絕失效電晶體與第一電極線及/或第二電極線之電性連接；以及電性連接備用電晶體之源極與第一電極線及/或電性連接備用電晶體之汲極與第二電極線；其中失效電晶體與電性連接之備用電晶體的數目相同。
如第1圖所示，顯示面板100具有顯示區102及位於顯示區外的的周邊線路區104。顯示區102內有多個顯示畫素110，而在周邊線路區104中具有閘極驅動電路結構。閘極驅動電路結構的設計具有高的通道寬長比，有助於提升顯示面板100的解析度以及反應速率。然而，閘極驅動電路結構的電極若受到汙染物的汙染而發生短路時不易進行修補，可能使顯示面板100中部份顯示畫素110的顯示效果受到影響。因此，本發明提供一種閘極驅動電路結構(位移暫存器)的設計，使閘極驅動電路結構由多個並聯的 薄膜電晶體結構所組成。即使閘極驅動電路結構中部份導電圖案因製程中產生的微粒發生短路現象，亦可對閘極驅動電路結構進行修補，使顯示面板100的良率提升，進而改善畫面品質。
如第2圖所示，係整合於顯示面板中之驅動電路結構的電路圖，可作為顯示面板之閘極驅動電路(gate on array，簡稱GOA)或位移暫存器(shift register)。驅動電路結構包括複數個電晶體11B，每一電晶體11B之源極電性連接至第一電極線17A，且每一電晶體11B之汲極電性連接至第二電極線17B。上述驅動電路結構更包括備用電晶體11A，且備用電晶體11A之源極與第一電極線17A無電性連接關係。當某一電晶體11B受到微粒污染失效時，可切斷受污染之電晶體11B之源極與第一電極線17A之電性連接，並電性連接備用電晶體11A之源極與第一電極線。如此一來，修復後的驅動電路結構之電晶體數目仍維持應有數目而不會減少。舉例來說，若驅動電路結構之電晶體11B數目為8且備用電晶體11A數目為4，製程後有2個電晶體11B受微粒污染，則可隔絕2個受污染的電晶體11B之源極與第一電極線17A之電性連接，並電性連接2個備用電晶體之源極與第一電極線17A。如此一來，修復後的驅動電路結構之電晶體數目仍維持8個。
備用電晶體11A的數目取決於製程良率的控制，當製程的微粒數目越少，備用電晶體11A占驅動電路結構之比例越低。一般來說，若備用電晶體11A太少，則可能無法完全頂替受污染的電晶體11B。但若備用電晶體11A太多，則會增加成本。在本發明一實施例中，備用電晶體11A 的位置均位於驅動電路末端。在本發明另一實施例中，備用電晶體11A係插置於電晶體11B之間。
上述修復中，除了隔絕受污染之電晶體11B之源極與第一電極線17A之電性連接外，可進一步隔絕其汲極與第二電極線17B之電性連接。
在第2圖中，修復前的備用電晶體11A之源極與第一電極線17A未電性連接。但在本發明另一實施例中，修復前的備用電晶體11A之汲極與第二電極線17B未電性連接。在本發明另一實施例中，修復前的備用電晶體11A之源極與汲極均未電性連接第一電極線17A與17B。不論採用上述何種模式，重點在於修復前之備用電晶體11A無法作用，而修復後之備用電晶體11A之源極與汲極會電性連接第一電極線17A及第二電極線17B，以頂替電性隔絕之電晶體11B。
如第3圖所示，係上述之驅動電路結構的上視圖，其a-b方向之切線如第4圖所示，而c-d方向之切線如第5圖所示。值得注意的是，第3圖之驅動電路結構僅用以說明而非限縮本發明，只要能完成第2圖之電路佈局即可。舉例來說，第3圖之電路驅動結構之基板上依序為閘極層、半導體層、源極/汲極層。但在本發明其他實施例中，基板上依序為源極/汲極層、半導體層、及閘極層。
第3圖之驅動電路結構之形成方法如下，請一併參考第4及5圖。首先，提供基板10。基板10材質可為透光材質如玻璃、石英或其它透明材質、不透光材質如陶瓷、晶圓或其它不透明材質、或可撓性材質如塑膠、橡膠、聚酯、聚碳酸酯或其它可撓性材質。接著形成第一導電層(未 圖示)於基板10上，其材質可為金屬如鈦、鉭、銀、金、鉑、銅、鋁、鉬、釹、鎢、鉻、銠、錸、釕、鈷、其他合適金屬、或上述合金；金屬氧化物如銦錫氧化物(indium tin oxide,ITO)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide,IZO)、或上述之多層結構。接著進行微影製程及蝕刻步驟以圖案化第一導電層，以定義閘極電極層13A及接觸墊13B。如第3圖所示，閘極電極層13A與接觸墊相隔一段距離且不電性連接。
接著形成第一絕緣層14於閘極電極層13A及接觸墊13B上，之後形成半導體層15於閘極電極層13A上之第一絕緣層14上。第一絕緣層14之材質可為有機材質如光阻、有機矽化合物、或其它有機材質、無機材質如氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、碳氧化矽、碳化矽或其他無機材質、或上述材質之組合。半導體層15一般為半導體材料如非晶矽、多晶矽、微晶矽、單晶矽、或上述材料之組合，其形成方式可為化學氣相沉積法(CVD)、電漿增強化學氣相沉積法(PECVD)、快速昇溫式化學氣相沉積法(RTCVD)、超高真空化學氣相沉積法(UHV/CVD)、或分子束磊晶成長法(MBE)。
最後形成第二導電層(未圖示)於半導體層15上及第一絕緣層14上，其材質可為金屬如鈦、鉭、銀、金、鉑、銅、鋁、鉬、釹、鎢、鉻、銠、錸、釕、鈷、或其它金屬、上述之合金、或上述之多層結構。接著進行微影製程及蝕刻步驟以圖案化第二導電層，以定義第一電極線17A、電晶體11B與備用電晶體11A之源極21、第二電極線17B、備用電晶體11A之汲極19A、及電晶體11B之汲極19B。由 第2圖可知，第一電極線17A電性連接電晶體11B與備用電晶體11A之源極21，而第二電極線17B僅電性連接電晶體11B之汲極19B。如第3圖所示，備用電晶體11A係位於電晶體11B之外側，且接觸墊13B位於第二電極線17B之末端側。第二電極線17B與部份接觸墊13B重疊，且備用電晶體11A之汲極19A延伸至部份接觸墊13B上方。為了使後續之雷射焊接(laser welding)能順利電性連接接觸墊13B、第二電極線17B、及備用電晶體11A之汲極19A延伸至接觸墊13B上方之部份，備用電晶體11A之汲極19A延伸至接觸墊13B上方之部份的寬度W3 大於備用電晶體11A之汲極19A的寬度W4 ，且備用電晶體11A之汲極19A延伸至接觸墊13B上方之部份的長度L、接觸墊13B的寬度W2 、及第二電極線17B的寬度W1 相同。
最後，形成第二絕緣層23覆蓋上述結構，且第二絕緣層23之材質選擇及形成方法類似第一絕緣層14，兩者可採用相同或不同材質。至此則完成本發明一實施例之驅動電路結構。
在完成上述結構後，可採用影像比對等方式確認電晶體11B是否遭到污染。若某一電晶體11B遭到污染，可採用雷射剝除的方式切斷受到微粒污染的電晶體11B之汲極19B與第二電極線17B的電性連接部份，並以雷射焊接(laser welding)等方式電性連接第二電極線17B與備用電晶體11A之汲極19A與接觸墊13B重疊的部份⊕。第5及6圖分別為雷射焊接步驟前後的結構。以雷射燒穿備用電晶體11A之汲極19A以及第二電極線17B之末端側與接觸墊13B之間的第一絕緣層14，同時熔融備用電晶體11A之汲 極19A以及第二電極線17B之末端側以電性連接接觸墊13B。
在本發明另一實施例中，第一電極線17A可位於閘極電極層13A及半導體層15以外的部份。如此一來，備用電晶體11A之源極21可選擇性的與第一電極線17A電性隔絕，並延用第二電極線17B與接觸墊13B之設計：第一電極線17A與部份另一接觸墊(未圖示)重疊，且備用電晶體11A之源極21延伸至部份另一接觸墊(未圖示)上方。此時備用電晶體11A係位於電晶體11B之外側，且另一接觸墊(未圖示)位於第一電極線17A之末端側。第一電極線17A與部份另一接觸墊(未圖示)重疊，且備用電晶體11A之源極21延伸至部份另一接觸墊(未圖示)上方。為了使後續之雷射焊接(laser welding)能順利電性連接另一接觸墊(未圖示)、第一電極線17A、及備用電晶體11A之源極21延伸至另一接觸墊(未圖示)上方之部份，備用電晶體11A之源極21延伸至另一接觸墊(未圖示)上方之部份的寬度大於備用電晶體11A之源極21的寬度，且備用電晶體11A之汲極19A延伸至另一接觸墊(未圖示)上方之部份的長度、另一接觸墊的寬度、及第一電極線17A的寬度相同。在完成上述結構後，可採用影像比對等方式確認電晶體11B是否遭到污染。若某一電晶體11B遭到污染，可採用雷射剝除的方式切斷受到微粒污染的電晶體11B之源極21與第一電極線17A連接的位置(未圖示)，並以雷射焊接(laser welding)等方式電性連接第一電極線17A與備用電晶體11A之源極21與另一接觸墊(未圖示)重疊的部份(未圖示)。與第5及6圖中雷射焊接步驟前後的結構類似，以雷射燒穿備用電晶 體11A之源極21以及第一電極線17A之末端側與另一接觸墊(未圖示)之間的第一絕緣層14，同時熔融備用電晶體11A之源極21以及第一電極線17A之末端側以電性連接另一接觸墊(未圖示)。可以理解的是，若備用電晶體11A之源極21與第一電極線17A電性隔絕並採用另一接觸墊，則第二電極線17B可電性連接備用電晶體11A之汲極19A且不採用接觸墊13B之設計。
第3圖之驅動電路結構僅含有一個備用電晶體11A。在發明另一實施例中，可含有兩個以上的備用電晶體11A如第7圖。當超過一個電晶體11B受微粒污染而失效時，第7圖之驅動電路結構可提供一個以上的備用電晶體11A以取代一個以上的失效電晶體11B。經影像比對後，以雷射剝除法隔絕失效電晶體11B之汲極19B與第二電極線17B的連接部份，並以雷射焊接法電性連接第二電極線17B及備用電晶體11A之汲極19A與接觸墊13B重疊的部份⊕。可以理解的是，電性連接的備用電晶體數目取決於失效的電晶體數目。以第7圖為例，若失效之電晶體11B只有一個，則只需電性連接較左側之備用電晶體11A，而不需進一步電性連接右側之備用電晶體。同樣地，第7圖之第一電極線17A可位於閘極電極層13A及半導體層15之外，如此一來，備用電晶體11A可不電性連接第一電極線17A並採用另一接觸墊(未圖示)之設計如前述。為簡潔起見在此不另行描述對應另一接觸墊(未圖示)之設計及相關修復步驟，請參考前述內容。
雖然第7圖之驅動電路結構可提供複數個備用電晶體，但此設計有個缺點：若有一個電晶體11B及較左側之備 用電晶體11A受到污染時，仍需電性連接較左側之備用電晶體11A才能電性連接較右側之備用電晶體11A，而無法單單電性連接較右側之備用電晶體11A。如此一來，必需額外切斷左側失效之備用電晶體11A之汲極19A延伸至接觸墊13B上方之部份與汲極19A連接部份。
為了解決上述備用電晶體也可能遭到污染的問題，本發明提供了一種繞線結構及對應之接觸墊結構如第8圖所示。在第8圖中，備用電晶體11A係夾設於電晶體11B間，且第二電極線17B與接觸墊13B重疊之部份具有繞線結構。繞線結構具有凸部及凹部，且繞線結構之凸部凸出第二電極線17B，且繞線部份之凹部與該接觸墊13B重疊。為了使後續之雷射焊接(laser welding)能順利電性連接接觸墊13B、第二電極線17B、及備用電晶體11A之汲極19A延伸至接觸墊13B上方之部份，備用電晶體11A之汲極19A延伸至接觸墊13B上方之部份的寬度W3 大於備用電晶體11A之汲極19A的寬度W4 ，且備用電晶體11A之汲極19A延伸至該接觸墊13B上方之部份的長度L小於第二電極線17B的寬度W1 。
在完成上述結構後，可採用影像比對等方式確認電晶體11B是否遭到污染。若某一電晶體11B遭到污染，可採用雷射剝除的方式切斷受到微粒污染的電晶體11B之汲極19B與第二電極線17B的電性連接部份，並以雷射焊接等方式電性連接第二電極線17B與接觸墊13B重疊的部份⊕，以及備用電晶體11A之汲極19A與接觸墊13B重疊的部份⊕。電性連接備用電晶體11A之汲極19A與該第二電極線17B之雷射焊接步驟可參考c-d切線之剖面圖如第 5-6圖所示，係以雷射燒穿備用電晶體11A之汲極19A與接觸墊13B之間，以及第二電極線17B之繞線結構凹部與接觸墊13B之間的第一絕緣層14，同時熔融部份備用電晶體11A之汲極19A與第二電極線17B之繞線結構凹部以電性連接接觸墊13B。
當採用上述繞線設計時，可形成各自獨立的複數個備用電晶體11A。即使有部份備用電晶體11A受到微粒污染，仍可電性連接未受微粒污染之備用電晶體11A、第二電極線17B、及連接墊13B。如此一來，不需額外電性連接受污染之備用電晶體11A後，再切斷受污染之備用電晶體11A之汲極19A延伸至接觸墊13B上方之部份與汲極19A的連接部份，如第7圖所示。同樣地，第8圖之第一電極線17A可位於閘極電極層13A及半導體層15之外，並具有類似第二電極線17B之繞線結構。如此一來，位於電晶體11B之間的備用電晶體11A可不電性連接第一電極線17A並採用另一接觸墊(未圖示)之設計如前述。為簡潔起見在此不另行描述對應另一接觸墊(未圖示)之設計及相關修復步驟，請參考前述內容。
在本發明又一實施例中，可視情況需要將第8圖之繞線結構搭配第3或7圖之設計。經由上述之驅動電路結構及對應之修補方法，可確保修補後之電晶體數目不會因修補動作減少，並有效提升良率。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧基板
11A‧‧‧備用電晶體
11B‧‧‧電晶體
13A‧‧‧閘極電極層
13B‧‧‧接觸墊
14‧‧‧第一絕緣層
15‧‧‧半導體層
17A‧‧‧第一電極線
17B‧‧‧第二電極線
19A‧‧‧備用電晶體之汲極
19B‧‧‧電晶體之汲極
21‧‧‧源極
23‧‧‧第二絕緣層
100‧‧‧顯示面板
102‧‧‧顯示區
104‧‧‧周邊線路區
110‧‧‧顯示畫素
L‧‧‧備用電晶體之汲極延伸至接觸墊上方之部份的長度
W1 ‧‧‧第二電極線之寬度
W2 ‧‧‧接觸墊寬度
W3 ‧‧‧備用電晶體之汲極延伸至接觸墊上方之部份的寬度
W4 ‧‧‧備用電晶體之汲極寬度
‧‧‧電晶體汲極與第二電極線電性連接的位置
⊕‧‧‧備用電晶體/第二電極線與連接墊電性連接的位置
第1圖係本發明一實施例中，顯示面板之示意圖；第2圖係本發明一實施例中，驅動電路結構之電路圖；第3圖係本發明一實施例中，驅動電路結構之上視圖；第4圖係本發明一實施例中，驅動電路結構之a-b切線剖視圖；第5圖係本發明一實施例中，修復動作前的驅動電路結構之c-d切線剖視圖；第6圖係本發明一實施例中，修復動作後的驅動電路結構之c-d切線剖視圖；第7圖係本發明一實施例中，驅動電路結構之上視圖；以及第8圖係本發明一實施例中，驅動電路結構之上視圖。
13A‧‧‧閘極電極層
11A‧‧‧電晶體
11B‧‧‧備用電晶體
17A‧‧‧第一電極線
17B‧‧‧第二電極線

Claims (8)

  1. 一種驅動電路結構，整合於一顯示面板中，該驅動電路結構包括：複數個電晶體，其中每一電晶體之源極電性連接至一第一電極線、且每一電晶體之汲極電性連接至一第二電極線；一備用電晶體，其中該備用電晶體之源極與該第一電極線及/或該備用電晶體之汲極與該第二電極線無電性連接關係；一閘極電極層及一接觸墊，位於一基板上；一第一絕緣層，位於該閘極電極層及該接觸墊上；以及一半導體層，位於該閘極電極層上之該第一絕緣層上；其中該些電晶體之源極及汲極位於該半導體層上方且分別電性連接至該第一電極線及該第二電極線，該第一電極線及/或該第二電極線與部份該接觸墊重疊；以及其中該備用電晶體之源極及/或汲極延伸至該接觸墊上方。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路結構，其中該備用電晶體係位於該些電晶體之外側，且該接觸墊位於該第一電極線及/或該第二電極線之末端側。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之驅動電路結構，其中該備用電晶體之源極及/或汲極延伸至該接觸墊上方之部份的寬度大於該備用電晶體之源極及/或汲極的寬度，且該備用電晶體之源極及或/汲極延伸至該接觸墊上方之部份的長度、該接觸墊的寬度、及該第一電極線及/或該第二電極 的寬度相同。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路結構，其中該備用電晶體係夾設於該些電晶體之間，且該第一電極線及/或該第二電極線與該接觸墊重疊之部份具有一繞線結構，該繞線結構具有一凸部及一凹部，該繞線結構之凸部凸出該第一電極線及/或該第二電極線，且該繞線部份之凹部與該接觸墊重疊。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之驅動電路結構，其中該備用電晶體之源極及/或汲極延伸至該接觸墊上方之部份的寬度大於該備用電晶體之源極及/或汲極的寬度，且該備用電晶體之源極及/或汲極延伸至該接觸墊上方之部份的長度小於該第一電極線及/或該第二電極線的寬度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路結構，其中該些電晶體之源極及/或汲極為並聯。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路結構，係作為一顯示面板之閘極驅動電路或一位移暫存器。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路結構，其中該些電晶體與該些備用電晶體之結構相同。
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