本發(fā)明涉及一種像素結(jié)構(gòu)及其形成方法，且特別涉及一種在閘極絕緣層中埋設(shè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)的像素結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)：

液晶顯示器由于其重量低、體積小、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，而具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用性。在傳統(tǒng)上，邊緣場(chǎng)切換(fringefieldswitching,ffs)液晶顯示器(liquidcrystaldisplay,lcd)的像素結(jié)構(gòu)中的像素電極通常包含條型電極以改善色移的問(wèn)題。然而，在條型電極的中心區(qū)域和邊緣區(qū)域附近，電力線方向與其他地方不同，因此容易造成液晶分子的排列方向與其他地方不同，使得光線無(wú)法順利通過(guò)，而在面板上出現(xiàn)黑紋，導(dǎo)致邊緣場(chǎng)切換液晶顯示器的輝度及對(duì)比度降低，此黑紋一般又稱之為向錯(cuò)線(disclinationline)。在觀看邊緣場(chǎng)切換液晶顯示器時(shí)，黑紋常出現(xiàn)在條型電極的上方以及相鄰兩條型電極之間狹縫的上方。有鑒于此，邊緣場(chǎng)切換液晶顯示器中的元件需要進(jìn)一步的改良，并需要新的形成元件的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種像素結(jié)構(gòu)及其形成方法，能夠輕易地通過(guò)調(diào)整金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，最佳化地提高液晶顯示器的輝度和對(duì)比度。

本發(fā)明提供一種像素結(jié)構(gòu)，其包含：閘極配置于基板上；閘極絕緣層位于閘極上；源極及漏極配置于閘極絕緣層上；多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)埋設(shè)于閘極絕緣層中；像素電極電性連接漏極，且配置于多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)上；以及共同電極配置于多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)下。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，閘極絕緣層具有多個(gè)溝槽，各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)位于多個(gè)溝槽的其中一個(gè)中。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)填滿閘極絕緣層的多個(gè)溝槽。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)覆蓋閘極絕緣層的各溝槽的內(nèi)側(cè)表面，但未填滿各溝槽，以在各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)上形成凹口。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，溝槽的剖面形狀為倒梯形、階梯形、半橢圓形或其組合。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，源極及漏極的材料與多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)的材料相同。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，像素電極包含多個(gè)條狀電極，且相鄰的兩個(gè)條狀電極之間具有狹縫，多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)與多條狀電極平行排列。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)包含至少一個(gè)第一金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)以及至少一個(gè)第二金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)，且其中在垂直基板的一方向上，第一金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)與多條狀電極的其中一條重疊，第二金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)與這些狹縫的其中一個(gè)重疊。

本發(fā)明提供一種形成像素結(jié)構(gòu)的方法，其包含：在基板上形成閘極及共同電極；在閘極上形成閘極絕緣層；圖案化閘極絕緣層以形成多個(gè)溝槽；形成源極、漏極及多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)位于多個(gè)溝槽的其中一個(gè)中，源極及漏極位于閘極絕緣層上；以及在多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)上形成像素電極。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，圖案化閘極絕緣層以形成多個(gè)溝槽的步驟是借由灰階光罩進(jìn)行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)及其形成方法，金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)具有散射到達(dá)像素結(jié)構(gòu)的光線的功能，因此，當(dāng)此像素結(jié)構(gòu)設(shè)置于液晶顯示器中時(shí)，能夠有效增加背光源利用率，進(jìn)而提升液晶 顯示器的輝度。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明上述和其他實(shí)施例、特征及其他優(yōu)點(diǎn)參照說(shuō)明書(shū)內(nèi)容并配合附加圖式得到更清楚的了解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式所繪示的形成像素結(jié)構(gòu)的流程圖；

圖2a至圖2d是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式所繪示的像素結(jié)構(gòu)在工藝各個(gè)階段中的剖面示意圖；

圖3a繪示圖2d中的像素電極的俯視示意圖；

圖3b繪示圖2d中的源極、漏極和金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；

圖3c繪示圖2d中的閘極絕緣層的俯視示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式所繪示的液晶顯示器的局部剖面示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式所繪示的金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；以及

圖6a至圖6e是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式所繪示的像素結(jié)構(gòu)的局部剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將以圖式公開(kāi)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式，為明確說(shuō)明起見(jiàn)，許多實(shí)務(wù)上的細(xì)節(jié)將在以下敘述中一并說(shuō)明。然而，應(yīng)了解到，這些實(shí)務(wù)上的細(xì)節(jié)不應(yīng)用以限制本發(fā)明。此外，為簡(jiǎn)化圖式起見(jiàn)，一些現(xiàn)有慣用的結(jié)構(gòu)與元件在圖式中將以簡(jiǎn)單示意的方式繪示。

為了解決液晶顯示器中的黑紋問(wèn)題，本發(fā)明提供一種像素結(jié)構(gòu)及其形成方法。在閘極絕緣層中埋設(shè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)時(shí)，由于金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)具有散射到達(dá)像素結(jié)構(gòu)的光線的功能，因此，當(dāng)此像素結(jié)構(gòu)設(shè)置于液晶顯示器中時(shí)，金 屬光學(xué)結(jié)構(gòu)能夠有效增加背光源利用率，進(jìn)而提升液晶顯示器的輝度。

本發(fā)明提供一種形成像素結(jié)構(gòu)的方法，請(qǐng)同時(shí)參閱圖1和圖2a至圖2d。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式所繪示的形成像素結(jié)構(gòu)的方法100。方法100包含操作110、操作120、操作130以及操作140。圖2a至圖2d是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式所繪示的像素結(jié)構(gòu)200在工藝各個(gè)階段中的剖面示意圖。雖然下文中利用一系列的操作或步驟來(lái)說(shuō)明在此公開(kāi)的方法，但是這些操作或步驟所示的順序不應(yīng)被解釋為本發(fā)明的限制。例如，某些操作或步驟可以按不同順序進(jìn)行及/或與其它步驟同時(shí)進(jìn)行。此外，并非必須執(zhí)行所有繪示的操作、步驟及/或特征才能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，在此所述的每一個(gè)操作或步驟可以包含多個(gè)子步驟或動(dòng)作。

在操作110，如圖2a所示，在基板210上形成閘極220、儲(chǔ)存電容電極222和共同電極224。儲(chǔ)存電容電極222電性連接共同電極224。

在操作120，如圖2b所示，形成閘極絕緣層230覆蓋閘極220、儲(chǔ)存電容電極222和共同電極224，圖案化閘極絕緣層230以形成多個(gè)溝槽232，并在閘極絕緣層230上形成主動(dòng)層240。更詳細(xì)地說(shuō)，多個(gè)溝槽232是位于共同電極224上，且暴露出內(nèi)側(cè)表面234，主動(dòng)層240是位于閘極220上。在一實(shí)施方式中，圖案化閘極絕緣層230以形成這些溝槽232是借由灰階光罩進(jìn)行。值得注意的是，在傳統(tǒng)形成像素結(jié)構(gòu)的工藝中，本來(lái)就需要利用光罩對(duì)于閘極絕緣層進(jìn)行圖案化工藝，而本發(fā)明利用灰階光罩取代傳統(tǒng)工藝中的光罩，因此可以同時(shí)對(duì)于閘極絕緣層230進(jìn)行傳統(tǒng)工藝中所需的圖案化工藝，并且形成溝槽232，因此，形成溝槽232的步驟能夠整合到傳統(tǒng)工藝中的步驟中，而不會(huì)增加傳統(tǒng)工藝中所需的光罩?jǐn)?shù)目。

在操作130，如圖2c所示，在主動(dòng)層240上形成源極252、漏極254，并形成多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256，各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256位于這些溝槽232的其中一個(gè)中。其中在一實(shí)施方式中，同時(shí)形成源極252、漏極254及金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256，因此源極252及漏極254的材料與金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的材料相同，由于形成金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的步驟能夠整合到傳統(tǒng)工藝的形成源極及漏極的步驟 中，因此，形成金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的步驟并不會(huì)使現(xiàn)有的形成像素結(jié)構(gòu)的方法變得更為復(fù)雜。

在操作140，如圖2d所示，形成保護(hù)層260覆蓋源極252、漏極254、閘極絕緣層230及金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256，并在保護(hù)層上形成像素電極270，且電性連接漏極254。保護(hù)層260有經(jīng)過(guò)圖案化，因此能夠暴露出漏極254，使得漏極254與像素電極270能夠直接接觸。通過(guò)進(jìn)行上述操作110至140，形成像素結(jié)構(gòu)200。在一實(shí)施方式中，像素電極270的材料可為氧化銦錫。

請(qǐng)參閱圖2d，在像素結(jié)構(gòu)200中，閘極220、儲(chǔ)存電容電極222和共同電極224配置于基板210上。閘極絕緣層230位于閘極220、儲(chǔ)存電容電極222和共同電極224上。多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256埋設(shè)于閘極絕緣層230中。主動(dòng)層240配置于閘極絕緣層230上。源極252及漏極254配置于主動(dòng)層240上。閘極220、主動(dòng)層240、源極252和漏極254構(gòu)成薄膜電晶體。保護(hù)層260位于源極252、漏極254、閘極絕緣層230及金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256上，像素電極270位于保護(hù)層260上，且電性連接漏極254，共同電極224位于金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256下。值得注意的是，多個(gè)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256位于共同電極224和像素電極270之間。

當(dāng)像素結(jié)構(gòu)200設(shè)置于液晶顯示器中時(shí)，可以通過(guò)薄膜電晶體、共同電極224和像素電極270調(diào)控液晶分子的排列，以控制光線的穿透率。當(dāng)光線到達(dá)閘極絕緣層230時(shí)，金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256能夠散射光線，因此，能夠改善黑紋問(wèn)題，有效增加背光源利用率，進(jìn)而提升液晶顯示器的輝度。在一實(shí)施方式中，本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)200為像素陣列基板的像素單元，像素陣列基板包含多條資料線、多條掃描線和像素結(jié)構(gòu)200，資料線與掃描線絕緣相交以定義出多個(gè)像素區(qū)域，由閘極220、主動(dòng)層240、源極252和漏極254所構(gòu)成的薄膜電晶體設(shè)置于資料線和掃描線的相交處，閘極220電性連接至掃描線，源極252電性連接至資料線，漏極254電性連接至像素電極270，共同電極224、金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256和像素電極270配置于像素區(qū)域中。

在一實(shí)施方式中，金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的材料為鉬(mo)、鋁(al)、鈦(ti)、 鉭(ta)、銅(cu)、錫(sn)、鎳(ni)、金(au)、銀(ag)、鎢(w)、鉻(cr)鉑(pt)、合金或其組合。在一實(shí)施方式中，金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256為單層金屬層或是金屬疊層。

如圖2d所示，閘極絕緣層230具有多個(gè)溝槽232，各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256位于這些溝槽232的其中一個(gè)中，這些金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256填滿閘極絕緣層230的多個(gè)溝槽232，完全覆蓋溝槽232的內(nèi)側(cè)表面234。雖然圖2d所示的溝槽232形狀為倒梯形，但并不以此為限，因?yàn)槿魏涡螤畹臏喜壑兴纬傻慕饘俟鈱W(xué)結(jié)構(gòu)皆會(huì)具有散射光線的功能。

圖3a繪示圖2d中的像素電極270的俯視示意圖。像素電極270包含多個(gè)條狀電極272，且相鄰的兩個(gè)條狀電極272之間具有狹縫274。圖3a的像素電極270為一種實(shí)施例的狹縫電極，但本發(fā)明并不限于此，像素電極270可以為各種具有梳狀結(jié)構(gòu)的狹縫電極。傳統(tǒng)上，狹縫電極能夠改善色移的問(wèn)題，且能夠擴(kuò)大視角。

圖3b繪示圖2d中的源極252、漏極254和金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的俯視示意圖。將圖3a及圖3b重疊后，可以看出這些金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256與這些條狀電極272平行排列。更詳細(xì)地說(shuō)，金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256與條狀電極272的其中一條重疊，且與狹縫274的其中一個(gè)重疊。如同背景技術(shù)所述，在觀看液晶顯示器時(shí)，黑紋常出現(xiàn)在條型電極的上方以及相鄰兩條型電極之間狹縫的上方，因此，由于在黑紋可能發(fā)生的位置附近，光線本來(lái)就不易穿透，因此將金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256設(shè)置于黑紋可能發(fā)生的位置下，所遮蔽的光線較少。因此，本發(fā)明的具有金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的像素結(jié)構(gòu)200可以用以解決各種顯示器中所發(fā)生的黑紋問(wèn)題，并維持狹縫電極原本所具有的低色偏、高對(duì)比和廣視角的優(yōu)點(diǎn)。

圖3c繪示圖2d中的閘極絕緣層230的俯視示意圖。閘極絕緣層230具有多個(gè)溝槽232以供金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256填入。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式所繪示的液晶顯示器的局部剖面示意圖。 液晶顯示器包含像素結(jié)構(gòu)200的元件、偏光片410、增亮膜420、背光源430、彩色層440、蓋板450、液晶分子470。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，在圖4的局部剖面示意圖中僅繪示出部分的像素結(jié)構(gòu)200的元件。金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256包含第一金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256a以及第二金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256b。在垂直基板210的一方向d上，第一金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256a與條狀電極272的其中一條重疊，第二金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256b與狹縫274的其中一個(gè)重疊。當(dāng)光460從背光源430發(fā)射出來(lái)，穿過(guò)增亮膜420、偏光片410、基板210、共同電極224和閘極絕緣層230之后，光460會(huì)被金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256散射，經(jīng)由金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的側(cè)壁所反射的光線能夠穿過(guò)金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256之間的空隙出射，而經(jīng)由金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的底部所反射的光線會(huì)到達(dá)增亮膜420，被增亮膜420反射后再度出射，而增加了背光源利用率，進(jìn)而提升液晶顯示器400的輝度。在一實(shí)施方式中，條狀電極272的寬度大于該些金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的寬度。在一實(shí)施方式中，液晶顯示器為邊緣場(chǎng)切換液晶顯示器。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式所繪示的金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的剖面示意圖，其剖面形狀為倒梯形。在一實(shí)施方式中，金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的底部寬度d為1微米至3微米。在一實(shí)施方式中，金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256的側(cè)壁與上表面之間具有一夾角θ，夾角θ為45度至80度。

圖6a至圖6e是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式所繪示的像素結(jié)構(gòu)的局部剖面示意圖。如圖6a所示，溝槽232a的剖面形狀為倒梯形，各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256a覆蓋閘極絕緣層230的各溝槽232a的內(nèi)側(cè)表面234a，但未填滿各溝槽232a，以在各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)235a上形成凹口510，凹口510被保護(hù)層260填滿。如圖6b所示，溝槽232b的剖面形狀為階梯形，各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256b覆蓋閘極絕緣層230的各溝槽232b的內(nèi)側(cè)表面234b，但未填滿各溝槽232b，以在各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)235b上形成凹口520，凹口520被保護(hù)層260填滿。如圖6c所示，溝槽232c的剖面形狀為半橢圓形，各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256c覆蓋閘極絕緣層230的各溝槽232c的內(nèi)側(cè)表面234c，但未填滿各溝槽232c，以在各金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)235c上形成凹口530，凹口530被保護(hù)層260填滿。

如圖6d所示，溝槽232d包含大小不一的半橢圓形溝槽，金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256d覆蓋閘極絕緣層230的各溝槽232d的內(nèi)側(cè)表面234d。如圖6e所示，溝槽232d包含大小不一的倒梯形溝槽，金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)256e填滿閘極絕緣層230的溝槽232e。本發(fā)明的金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)的形狀是由溝槽的形狀所決定，因此，可以根據(jù)不同的設(shè)計(jì)需求，將金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成各種不同的大小和形狀，也可以在基板之中同時(shí)埋設(shè)不同形狀的金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)。利用本發(fā)明的形成像素結(jié)構(gòu)的方法，金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)能夠被彈性地設(shè)計(jì)，以達(dá)到最佳的降低黑紋且提高液晶顯示器輝度的效果。

綜上所述，本發(fā)明提供一種像素結(jié)構(gòu)及其形成方法，金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)具有散射到達(dá)像素結(jié)構(gòu)的光線的功能，因此，當(dāng)此像素結(jié)構(gòu)設(shè)置于液晶顯示器中時(shí)，能夠有效增加背光源利用率，進(jìn)而提升液晶顯示器的輝度。此外，形成金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)的步驟也能夠整合到現(xiàn)有的形成像素結(jié)構(gòu)的工藝中，并且本發(fā)明的方法能夠輕易地通過(guò)調(diào)整金屬光學(xué)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，最佳化地提高液晶顯示器的輝度和對(duì)比度。

雖然本發(fā)明已經(jīng)以實(shí)施方式公開(kāi)如上，以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種變動(dòng)與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。