TWI691762B - 畫素結構 - Google Patents
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Abstract
一種畫素結構包括基板、設置於基板上且具有第一端、第二端及控制端的薄膜電晶體、電性連接至薄膜電晶體之第一端的第一訊號線、電性連接至薄膜電晶體之控制端的第二訊號線、電性連接至薄膜電晶體之第二端的畫素電極及遮光層。薄膜電晶體的第一端、薄膜電晶體的第二端、薄膜電晶體的控制端、第一訊號線及第二訊號線的至少一者由一導電層所形成。遮光層設置導電層的頂面及側壁上。遮光層包括光阻及混入光阻的多個粒子。
Description
本發明是有關於一種畫素結構。
顯示面板包括畫素陣列基板、對向基板及設置於畫素陣列基板與對向基板之間的顯示介質。畫素陣列基板包括基板及設置於基板上的多個畫素結構。每一畫素結構包括訊號線、與訊號線電性連接的主動元件以及與主動元件電性連接的畫素電極。
一般而言，基於導電性的考量，訊號線及/或主動元件的一部分多使用金屬層製作。金屬層的導電性雖佳，但會反光。於一照明環境下，使用顯示面板時，訊號線及/或主動元件的一部分會反射環境光束，造成顯示面板的環境對比（Ambient Contrast Ratio；ACR）下降。
本發明提供一種畫素結構，採用所述畫素結構能製作出光學表現良好的顯示面板。
本發明的畫素結構包括基板、設置於基板上且具有第一端、第二端及控制端的薄膜電晶體、電性連接至薄膜電晶體之第一端的第一訊號線、電性連接至薄膜電晶體之控制端的第二訊號線、電性連接至薄膜電晶體之第二端的畫素電極以及第一遮光層。薄膜電晶體的第一端、薄膜電晶體的第二端、薄膜電晶體的控制端、第一訊號線及第二訊號線的至少一者由一第一導電層所形成。第一遮光層設置第一導電層的頂面及側壁上，其中第一遮光層包括第一光阻及混入第一光阻的多個第一粒子。
在本發明的一實施例中，上述的第一光阻的材料包括酚醛樹脂、壓克力系樹脂、矽氧烷或其組合。
在本發明的一實施例中，上述的多個第一粒子的材料包括碳、氧化鈦、氮化鈦或其組合。
在本發明的一實施例中，上述的多個第一粒子為多個吸光粒子。
在本發明的一實施例中，上述的第一遮光層包括第一遮光圖案及第二遮光圖案。第一遮光圖案設置於薄膜電晶體之第一端的頂面及薄膜電晶體之第一端的側壁上。第二遮光圖案設置於薄膜電晶體之第二端的頂面及薄膜電晶體之第二端的側壁上。第一遮光圖案與第二遮光圖案之間具有間隙。
在本發明的一實施例中，上述的間隙的寬度為L，且L≥0.5µm。
在本發明的一實施例中，上述的第一導電層於基板上之垂直投影的邊緣與第一遮光層於基板上之垂直投影的邊緣具有一距離d，且0.1µm ≤ d ≤1.5µm。
在本發明的一實施例中，上述的薄膜電晶體的第一端、薄膜電晶體的第二端、薄膜電晶體的控制端、第一訊號線及第二訊號線由第一導電層及第二導電層所形成。畫素結構更包括絕緣層及第二遮光層。絕緣層設置於第一導電層與第二導電層之間。第二遮光層設置於第二導電層的頂面及第二導電層的側壁上，其中第二遮光層包括第二光阻及混入第二光阻的多個第二粒子。
在本發明的一實施例中，上述的第二光阻的材料包括酚醛樹脂、壓克力系樹脂、矽氧烷或其組合。
在本發明的一實施例中，上述的多個第二粒子的材料包括碳、氧化鈦、氮化鈦或其組合。
基於上述，由於遮光層設置導電層的頂面及側壁，因此遮光層不但能減少環境光束被導電層之頂面所反射的量，還能減少環境光束被導電層之側壁所反射的量。藉此，採用上述畫素結構的顯示面板能具有良好的光學表現，例如：高環境對比（Ambient Contrast Ratio；ACR）。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。
應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電性連接。再者，“電性連接”或“耦合”係可為二元件間存在其它元件。
本文使用的“約”、“近似”、或“實質上”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，“約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的“約”、“近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。
除非另有定義，本文使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。
圖1A至圖1F為本發明一實施例之畫素結構PX的製造流程的上視示意圖。
圖2A至圖2F為本發明一實施例之畫素結構PX的製造流程的剖面示意圖。圖2A至圖2F分別對應圖1A至圖1F的剖線Ι-Ι’。
以下配合圖1A至圖1F及圖2A至圖2F舉例說明本發明一實施例之畫素結構PX的製造流程及其構造。
請參照圖1A及圖2A，首先，提供基板110。舉例而言，在本實施例中，基板110的材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料（例如：晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料）、或是其它可適用的材料。
接著，在基板110上形成導電層120。導電層120包括導電圖案121及與導電圖案121連接的第二訊號線122。在本實施例中，導電圖案121可做為薄膜電晶體T（標示於圖1D及圖2D）的控制端，而第二訊號線122可以是一掃描線。
舉例而言，在本實施例中，導電層120可包括鉬（Mo）及堆疊於鉬上的銅（Cu）。然而，本發明不限於此，根據其他實施例，導電層120也可以使用其他導電材料。例如：合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或是金屬材料與其它導電材料的堆疊層。
接著，形成絕緣層130，以覆蓋導電層120及部分的基板110。在本實施例中，絕緣層130又可稱閘絕緣層。絕緣層130的材料可以是無機材料（例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層）、有機材料或上述之組合。
請參照圖1B及圖2B，接著，在絕緣層130上形成半導體圖案140。舉例而言，在本實施例中，半導體圖案140的材料可以是單層或多層結構，其包含非晶矽、多晶矽、微晶矽、單晶矽、有機半導體材料、氧化物半導體材料（例如：銦鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物、或是其它合適的材料、或上述之組合）、或其它合適的材料、或含有摻雜物（dopant）於上述材料中、或上述之組合。
請參照圖1C及圖2C，接著，形成導電材料層150，以覆蓋半導體圖案140及部分的絕緣層130。舉例而言，在本實施例中，導電材料層150可包括鉬（Mo）及堆疊於鉬上的銅（Cu）。然而，本發明不限於此，根據其他實施例，導電層120也可以使用其他導電材料。例如：合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或是金屬材料與其它導電材料的堆疊層。
請參照圖1C及圖2C，接著，在導電材料層150上形成遮光層160。遮光層160係做為一遮罩，用以圖案化導電材料層150。在本實施例中，遮光層160可包括遮光圖案161、與遮光圖案161分離的遮光圖案162以及與遮光圖案161連接的遮光線163。
圖3為本發明一實施例之遮光層160的局部的放大示意圖。請參照圖1C、圖2C及圖3，遮光層160包括光阻160a及混入光阻160a的多個粒子160b。遮光層160能吸光。多個粒子160b是多個吸光粒子。在本實施例中，遮光層160可以是黑色光阻，但本發明不以此為限。
舉例而言，在本實施例中，光阻160a的材料可包括酚醛樹脂、壓克力系樹脂、矽氧烷或其組合；多個粒子160b的材料可包括碳、氧化鈦、氮化鈦或其組合，但本發明不以此為限。
請參照圖1C、圖1D、圖2C及圖2D，接著，以遮光層160遮罩，圖案化導電材料層150，以形成導電層150’。絕緣層130設置於導電層150’與導電層120之間。導電層150’包括導電圖案151、導電圖案152及第一訊號線153。導電圖案151、導電圖案152及第一訊號線153分別與遮光圖案161、遮光圖案162及遮光線163實質上重合。
導電圖案151與導電圖案152彼此分離，且分別與半導體圖案140的不同兩區電性連接。導電圖案151與第一訊號線153連接。在本實施例中，導電圖案151可做為薄膜電晶體T的第一端，導電圖案152可做為薄膜電晶體T的第二端，而第一訊號線153可以是一資料線。
導電圖案121（即控制端）、絕緣層130、半導體圖案140、導電圖案151（即第一端）和導電圖案152（即第二端）構成一薄膜電晶體T。在本實施例中，做為控制端的導電圖案121設置於半導體圖案140的下方，而薄膜電晶體T可以是一底部閘極型薄膜電晶體（bottom gate TFT）。然而，本發明不限於此，根據其它實施例，薄膜電晶體T也可以是一頂部閘極型薄膜電晶體（top gate TFT）或其它適當型式的薄膜電晶體。
請參照圖1D、圖1E、圖2D及圖2E，接著，加熱遮光層160，以使遮光層160回流（reflow）而形成遮光層160’。回流的遮光層160’不僅設置於導電層150’的頂面151a、152a、153a還設置於導電層150’的側壁151b、152b、153b。在本實施例中，加熱溫度可介於130
oC～230
oC；加熱的時間可以是10分鐘或20分鐘，但本發明不以此為限。在一實施例中，加熱溫度可介於160
oC～230
oC；在其他實施例中，加熱溫度可介於190
oC～230
o。回流的遮光層160’的材質與前述遮光層160的材質相同，於此便不再重述。
請參照圖1E及圖2E，在本實施例中，回流的遮光層160’包括遮光圖案161’、與遮光圖案161’分離的遮光圖案162’以及與遮光圖案161’連接的遮光線163’。回流的遮光圖案161’覆蓋薄膜電晶體T之導電圖案151的頂面151a及側壁151b。回流的遮光圖案162’覆蓋薄膜電晶體T之導電圖案152的頂面152a及側壁152b。回流的遮光線163’覆蓋第一訊號線153的頂面153a及側壁153b。
在本實施例中，遮光層160’可具有導電性，而分別覆蓋薄膜電晶體T之導電圖案151、152（即第一端與第二端）的遮光圖案161’與遮光圖案162’之間具有一間隙（即標示L處）。所述間隙（即標示L處）與薄膜電晶體T的半導體圖案140重疊。舉例而言，在導電圖案151與導電圖案152的排列方向x上，遮光圖案161’與遮光圖案162’之間的間隙具有一寬度L，而L≥0.5µm，但本發明不以此為限。
導電層150’於基板110上之垂直投影的邊緣與回流的遮光層160’於基板110上之垂直投影的邊緣具有一距離d（標示於圖2E）。舉例而言，在本實施例中，0.1µm ≤ d ≤1.5µm，但本發明不以此為限。
請參照圖1F及圖2F，在本實施例中，接著，形成絕緣層170，以覆蓋回流的遮光層160’、部分的半導體圖案140及部分的絕緣層130。然後，在絕緣層170上，形成畫素電極180。在本實施例中，畫素電極180可透過絕緣層170的接觸窗172及遮光圖案162’電性連接至導電圖案152（即薄膜電晶體T的第二端）。於此，便完成了本實施例的畫素結構PX。
值得注意是，回流的遮光層160’不僅覆蓋導電層150’的頂面151a、152a、153a，還覆蓋導電層150’的側壁151b、152b、153b。也就是說，遮光層160’不但能減少環境光束（未繪示）被導電層150’之頂面151a、152a、153a所反射的量，還能減少環境光束被導電層150’之側壁151b、152b、153b所反射的量。藉此，採用畫素結構PX的顯示面板能具有良好的光學表現，例如：高環境對比（Ambient Contrast Ratio；ACR）。
圖4為本發明另一實施例之畫素結構PX-1的上視示意圖。
圖5為本發明另一實施例之畫素結構PX-1的剖面示意圖。圖5對應圖4的剖線Ι-Ι’。
請參照圖1F、圖2F、圖4及圖5，本實施例的畫素結構PX-1與前述的畫素結構PX類似，說明兩者的差異如下。
請參照圖4及圖5，在本實施例中，導電層120的頂面121a及側壁121b上設有回流的遮光層190’，而另一導電層150’的頂面151a、152a、153a及側壁151b、152b、153b上未設有回流的遮光層160’。
圖6為本發明一實施例之遮光層190’的局部的放大示意圖。請參照圖4、圖5及圖6，遮光層190’包括光阻190a及混入光阻190a的多個粒子190b。遮光層190’能吸光。多個粒子190b是多個吸光粒子。在本實施例中，遮光層190’可以是黑色光阻，但本發明不以此為限。
舉例而言，在本實施例中，光阻190a的材料可包括酚醛樹脂、壓克力系樹脂、矽氧烷或其組合；多個粒子190b的材料可包括碳、氧化鈦、氮化鈦或其組合，但本發明不以此為限。
在本實施例中，導電層120也包括導電圖案121（即薄膜電晶體T的控制端）及與導電圖案121連接的第二訊號線（圖4及圖5未標示，但可參考圖1F的第二訊號線122），回流的遮光層190’包括遮光圖案191’及遮光線192’，其中遮光圖案191’覆蓋導電圖案121的頂面121a及側壁121b，而遮光線192’覆蓋第二訊號線的頂面及側壁（未繪示）。
圖7為本發明又一實施例之畫素結構PX-2的上視示意圖。
圖8為本發明又一實施例之畫素結構PX-2的剖面示意圖。圖8對應圖7的剖線Ι-Ι’。
請參照圖7及圖8，本實施例的畫素結構PX-2與前述的畫素結構PX、PX-1類似，其差異在於：在本實施例中，導電層120的頂面121a及側壁121b上設有回流的遮光層190’，且另一導電層150’的頂面151a、152a、153a及側壁151b、152b、153b上也設有回流的遮光層160’。
綜上所述，本發明一實施例的畫素結構包括基板、設置於基板上且具有第一端、第二端及控制端的薄膜電晶體、電性連接至薄膜電晶體之第一端的第一訊號線、電性連接至薄膜電晶體之控制端的第二訊號線、電性連接至薄膜電晶體之第二端的畫素電極以及回流的遮光層。薄膜電晶體的第一端、薄膜電晶體的第二端、薄膜電晶體的控制端、第一訊號線及第二訊號線的至少一者由一導電層所形成。
特別是，回流的遮光層設置所述導電層的頂面及側壁。也就是說，回流的遮光層不但能減少環境光束被導電層之頂面所反射的量，還能減少環境光束被導電層之側壁所反射的量。藉此，採用畫素結構的顯示面板能具有良好的光學表現，例如：高環境對比（Ambient Contrast Ratio；ACR）。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
110:基板
120、150’:導電層
121:導電圖案
121a、151a、152a、153a:頂面
121b、151b、152b、153b:側壁
122:第二訊號線
130、170:絕緣層
140:半導體圖案
150:導電材料層
151、152:導電圖案
153:第一訊號線
160、160’、190’:遮光層
160a、190a:光阻
160b、190b:粒子
161、162、161’、162’、191’:遮光圖案
163、163’、192’:遮光線
172:接觸窗
180:畫素電極
d:距離
L:寬度
PX、PX-1、PX-2:畫素結構
T:薄膜電晶體
x:方向
Ι-Ι’:剖線
圖1A至圖1F為本發明一實施例之畫素結構PX的製造流程的上視示意圖。
圖2A至圖2F為本發明一實施例之畫素結構PX的製造流程的剖面示意圖。
圖3為本發明一實施例之遮光層160的局部的放大示意圖。
圖4為本發明另一實施例之畫素結構PX-1的上視示意圖。
圖5為本發明另一實施例之畫素結構PX-1的剖面示意圖。
圖6為本發明一實施例之遮光層190’的局部的放大示意圖。
圖7為本發明又一實施例之畫素結構PX-2的上視示意圖。
圖8為本發明又一實施例之畫素結構PX-2的剖面示意圖。
110:基板
120、150’:導電層
121:導電圖案
151a、152a、153a:頂面
151b、152b、153b:側壁
130、170:絕緣層
140:半導體圖案
151、152:導電圖案
153:第一訊號線
160’:遮光層
161’、162’:遮光圖案
163’:遮光線
172:接觸窗
180:畫素電極
d:距離
L:寬度
PX:畫素結構
T:薄膜電晶體
x:方向
I-I’:剖線
Claims (10)
- 一種畫素結構，包括： 一基板； 一薄膜電晶體，設置於該基板上，且具有一第一端、一第二端及一控制端； 一第一訊號線，電性連接至該薄膜電晶體的該第一端； 一第二訊號線，電性連接至該薄膜電晶體的該控制端； 一畫素電極，電性連接至該薄膜電晶體的該第二端，其中該該薄膜電晶體的該第一端、該薄膜電晶體的該第二端、該薄膜電晶體的該控制端、該第一訊號線及該第二訊號線的至少一者由一第一導電層所形成；以及 一第一遮光層，設置於該第一導電層的一頂面及該第一導電層的一側壁上，其中該第一遮光層包括一第一光阻及混入該第一光阻的多個第一粒子。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該第一光阻的材料包括酚醛樹脂、壓克力系樹脂、矽氧烷或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該些第一粒子的材料包括碳、氧化鈦、氮化鈦或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該些第一粒子為多個吸光粒子。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該第一遮光層包括： 一第一遮光圖案，設置於該薄膜電晶體之該第一端的一頂面及該薄膜電晶體之該第一端的一側壁上；以及 一第二遮光圖案，設置於該薄膜電晶體之該第二端的一頂面及該薄膜電晶體之該第二端的一側壁上； 其中，該第一遮光圖案與該第二遮光圖案之間具有一間隙。
- 如申請專利範圍第5項所述的畫素結構，其中該間隙的寬度為L，且L≥0.5µm。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該第一導電層於該基板上之一垂直投影的邊緣與該第一遮光層於該基板上之一垂直投影的邊緣具有一距離d，且0.1µm ≤ d ≤1.5µm。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該薄膜電晶體的該第一端、該薄膜電晶體的該第二端、該薄膜電晶體的該控制端、該第一訊號線及該第二訊號線由該第一導電層及一第二導電層所形成，而該畫素結構更包括： 一絕緣層，設置於該第一導電層與該第二導電層之間；以及 一第二遮光層，設置於該第二導電層的一頂面及該第二導電層的一側壁上，其中該第二遮光層包括一第二光阻及混入該第二光阻的多個第二粒子。
- 如申請專利範圍第8項所述的畫素結構，其中該第二光阻的材料包括酚醛樹脂、壓克力系樹脂、矽氧烷或其組合。
- 如申請專利範圍第8項所述的畫素結構，其中該些第二粒子的材料包括碳、氧化鈦、氮化鈦或其組合。
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