像素结构的制作方法

1.本发明涉及一种像素结构，且特别是涉及一种适用于半穿反显示器的像素结构。


背景技术：

2.随着科技的进展，便携式电子产品的应用越来越普及，例如智能型手机、平板计算机、手表等便携式电子产品已经充斥于人类的生活之中。一般来说，为了使电子产品更易于携带，许多厂商致力于缩小电子产品的体积，这也限缩了便携式电子产品的电池的尺寸以及电容量。因此，为了使电子产品有足够高的续航力，要如何降低电子产品消耗的电量便非常重要。在一些具有显示功能的电子产品中，强调省电功能以及户外可视性的半穿反显示技术便极具竞争力。


技术实现要素：

3.本发明提供一种像素结构，同时兼具高反射区域面积以及高穿透区域面积的优点。
4.本发明的至少一实施例提供一种像素结构。像素结构包括第一基板以及第一子像素。第一子像素位于第一基板上，且具有第一穿透区、第二穿透区、第三穿透区、第一反射区、第二反射区以及第三反射区。第一子像素包括第一主动(有源)元件、第二主动元件、第一透明电极、第二透明电极、第一反射电极、第二反射电极以及第三反射电极。第一透明电极电连接至第一主动元件，且从第一穿透区延伸至第三穿透区。第二透明电极电连接至第二主动元件，且重叠于第二穿透区。第一反射电极重叠于第一反射区，且电连接至第一透明电极。第二反射电极，重叠于第二反射区，且电连接至第二透明电极。第三反射电极，重叠于第三反射区，且电连接至第一透明电极。
附图说明
5.图1a至图1i是本发明的一实施例的一种像素结构的制造过程的上视示意图；
6.图2a至图2i是本发明的一实施例的一种像素结构的制造过程的剖面示意图；
7.图3是本发明的一实施例的一种像素结构的剖面示意图；
8.图4是本发明的一实施例的一种像素结构的剖面示意图。
9.符号说明
10.100:第一基板
11.110a:第一半导体层
12.112a、118a、112b、118b:源极区
13.115a、115b:漏极区
14.113a、117a、113b、117b:沟道区
15.110b:第二半导体层
16.120、140、160:绝缘层
17.132a、134a、132b、134b:栅极
18.152a、158a、152b、158b:源极
19.155a、155b:漏极
20.170a:第一透明电极
21.172a、176a、172b:块状部
22.176a、176b:连接部
23.170b:第二透明电极
24.180:平坦层
25.190a:第一反射电极
26.190b:第二反射电极
27.190c:第一反射电极
28.192a:第一连接结构
29.192b:第二连接结构
30.192c:第三连接结构
31.200:第二基板
32.210:遮光层
33.220:色彩转换元件
34.230:覆盖层
35.240:共用电极
36.ls:遮光区
37.o、h:开口
38.op1:第一开口
39.op2:第二开口
40.op3:第三开口
41.px、pxa、pxb:像素结构
42.r1、r2、r3:区域
43.rf1:第一反射区
44.rf2:第二反射区
45.rf3:第三反射区
46.sp1:第一子像素
47.sp2:第二子像素
48.sp3:第三子像素
49.t1:第一主动元件
50.t2:第二主动元件
51.th1:第一通孔
52.th2:第二通孔
53.th3:第三通孔
54.tp1:第一穿透区
55.tp2:第二穿透区
56.tp3:第三穿透区
57.w1、w2、w3、w4、w5、w6:宽度
具体实施方式
58.图1a至图1i是依照本发明的一实施例的一种像素结构的制造过程的上视示意图。图2a至图2i是依照本发明的一实施例的一种像素结构的制造过程的剖面示意图，其中图2a～图2i对应了图1a～图1i中线a-a’、b-b’以及c-c’的部分。
59.请参考图1a与图2a，于第一基板100上形成第一半导体层110a以及第二半导体层110b。在本实施例中，像素结构px(绘于图1i)包括第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3(绘于图1i)，且第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3各自包括一个第一半导体层110a以及一个第二半导体层110b。
60.第一基板100的材质可为玻璃、石英、有机聚合物、或是不透光/反射材料(例如：导电材料、金属、晶片、陶瓷或其他可适用的材料)或是其他可适用的材料。若使用导电材料或金属时，则在第一基板100上覆盖一层绝缘层(未绘示)，以避免短路问题。
61.第一半导体层110a以及第二半导体层110b为单层或多层结构，其包含非晶硅、多晶硅、微晶硅、单晶硅、有机半导体材料、氧化物半导体材料(例如：铟锌氧化物、铟镓锌氧化物或是其他合适的材料或上述的组合)或其他合适的材料或上述材料的组合。
62.在本实施例中，第一半导体层110a包括漏极区115a、源极区112a、源极区118a、沟道区113a以及沟道区117a。漏极区115a位于沟道区113a以及沟道区117a之间，沟道区113a位于漏极区115a以及源极区112a之间，沟道区117a位于漏极区115a以及源极区118a之间。漏极区115a、源极区112a以及源极区118a的宽度w2大于沟道区113a以及沟道区117a的宽度w1，使漏极区115a、源极区112a以及源极区118a更易于与其他导电元件对准/接触。
63.在本实施例中，第二半导体层110b包括漏极区115b、源极区112b、源极区118b、沟道区113b以及沟道区117b。漏极区115b位于沟道区113b以及沟道区117b之间，沟道区113b位于漏极区115b以及源极区112b之间，沟道区117b位于漏极区115b以及源极区118b之间。漏极区115b、源极区112b以及源极区118b的宽度w2大于沟道区113b以及沟道区117b的宽度w1，使漏极区115b、源极区112b以及源极区118b更易于与其他导电元件对准/接触。
64.在一些实施例中，同个子像素的第一半导体层110a与第二半导体层110b沿着第一方向dr1对齐，但本发明不以此为限。在一些实施例中，相邻子像素的第一半导体层110a沿着第二方向dr2对齐，相邻子像素的第二半导体层110b沿着第二方向dr2对齐，但本发明不以此为限。第一方向dr1实质上垂直于第二方向dr2。
65.请参考图1b与图2b，形成绝缘层120于第一半导体层110a以及第二半导体层110a上。形成栅极132a、134a、132b、134b于绝缘层120上。
66.栅极132a以及栅极134a分别重叠于第一半导体层110a的沟道区113a以及沟道区117a。栅极132b以及栅极134b分别重叠于第二半导体层110b的沟道区113b以及沟道区117b。
67.在本实施例中，栅极132a以及栅极134a电连接至同一条扫描线(图中未绘出)，前述扫描线例如与栅极132a以及栅极134a直接连接或间接连接。栅极132b以及栅极134b电连接至另一条扫描线(图中未绘出)，前述扫描线例如与栅极132b以及栅极134b直接连接或间
接连接。
68.在一些实施例中，同个像素结构px(绘于图1i)中，不同颜色的第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3(绘于图1i)的多个栅极132a以及栅极134a电连接至同一条扫描线，且不同颜色的第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3(绘于图1i)的多个栅极132b以及栅极134b电连接至另一条扫描线。换句话说，每个像素结构px包括两条扫描线，其中相邻的像素结构px(例如同一列像素结构px)的两条扫描线互相连接。
69.请参考图1c与图2c，形成绝缘层140于栅极132a、134a、132b、134b以及绝缘层120上。绝缘层140具有多个开口o，开口o分别重叠于第一半导体层110a的漏极区115a、源极区112a以及源极区118a以及第二半导体层110b的漏极区115b、源极区112ba以及源极区118b。
70.请参考图1c、图1d与图2d，形成源极152a、源极158a以及漏极155a于第一半导体层110a上。源极152a与源极158a分别位于漏极155a的两侧。源极152a以及源极158a通过开口o而分别电连接至第一半导体层110a的源极区112a以及源极区118a，且漏极155a通过开口o而电连接至第一半导体层110a的漏极区115a。换句话说，第一半导体层110a电连接至漏极155a、源极152a以及源极158a。
71.形成源极152b、源极158b以及漏极155b于第二半导体层110b上。源极152b与源极158b分别位于漏极155b的两侧。源极152b以及源极158b通过开口o而分别电连接至第二半导体层110b的源极区112b以及源极区118b，且漏极155b通过开口o而电连接至第二半导体层110b的漏极区115b。换句话说，第二半导体层110b电连接至漏极155b、源极152b以及源极158b。
72.在本实施例中，源极152a以及源极152b直接相连，且源极158a以及源极158b直接相连。在本实施例中，源极152a、源极152b、源极158a以及源极158b电连接至同一条数据线(图中未绘出)，前述数据线例如与源极152a、源极152b、源极158a以及源极158b直接连接或间接连接。
73.在本实施例中，第一主动元件t1包括第一半导体层110a、栅极132a、栅极134a、源极152a、源极158a以及漏极155a，且第二主动元件t2包括第二半导体层110b、栅极132b、栅极134b、源极152b、源极158b以及漏极155b。在本实施例中，第一主动元件t1与第二主动元件t2分别电连接至不同条扫描线。举例来说，第一主动元件t1的栅极132a与栅极134a电连接至同一条第一扫描线，且第二主动元件t2的栅极132b与栅极134b电连接至同一条第二扫描线。
74.在本实施例中，同个像素结构px(绘于图1i)中，第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3(绘于图1i)各自的第一主动元件t1的源极152a以及源极158a与第二主动元件t2的源极152b以及源极158b电连接至同一条数据线，且不同颜色的第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3(绘于图1i)的第一主动元件t1与第二主动元件t2电连接至不同条数据线。举例来说，在一个像素结构px中，第一子像素sp1的第一主动元件t1的源极152a以及源极158a与第二主动元件t2的源极152b以及源极158b电连接至同一条第一数据线。在第二子像素sp2中，第一主动元件t1的源极152a以及源极158a与第二主动元件t2的源极152b以及源极158b电连接至同一条第二数据线。在第三子像素sp3中，第一主动元件t1的源极152a以及源极158a与第二主动元件t2的源极152b以及源极158b电连接至同一条第三数据线。换句话说，每个像素结构px包括三条数据线，其中相邻的像素结构px(例如同一
行像素结构px)的三条数据线互相连接。
75.在本实施例中，第一主动元件t1与第二主动元件t2为顶部栅极型薄膜晶体管，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一主动元件t1与第二主动元件t2为底部栅极型薄膜晶体管、双栅极型薄膜晶体管或其他类型的薄膜晶体管。
76.请参考图1e与图2e，形成绝缘层160于绝缘层140、源极152a、源极158a、漏极155a、源极152b、源极158b以及漏极155b上。绝缘层160具有分别重叠于漏极155a以及漏极155b的多个开口h。
77.请参考图1e、图1f与图2f，形成第一透明电极170a与第二透明电极170b于绝缘层160上。第一透明电极170a通过开口h而电连接至第一主动元件t1的漏极155a，且第二透明电极170b通过开口h而电连接至第二主动元件t2的漏极155b。
78.在一些实施例中，第一透明电极170a与第二透明电极170b的材质包括金属氧化物，例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟镓锌氧化物、或是上述至少二者的堆叠层。在一些实施例中，第一透明电极170a与第二透明电极170b的厚度为0.03微米至0.08微米。
79.在本实施例中，第一透明电极170a包括块状部172a、块状部174a以及连接部176a。块状部172a以及块状部174a的宽度w4大于连接部176a的宽度w3，且连接部176a连接块状部172a以及块状部174a。在本实施例中，块状部172a以及块状部174a位于连接部176a的两端，且连接部176a填入开口h并与漏极155a连接。
80.在本实施例中，第二透明电极170b包括块状部172b以及连接部176b。块状部172b的宽度w6大于连接部176b的宽度w5，且连接部176b连接块状部172b，且连接部176b填入开口h并与漏极155b连接。在本实施例中，第二透明电极170b的块状部172b在第一方向dr1上位于第一透明电极170a的块状部172a以及块状部174a之间。
81.请参考图1g与图2g，形成平坦层180于第一透明电极170a、第二透明电极170b以及绝缘层160上。平坦层180具有重叠于第一透明电极170a的第一开口op1、重叠于第一透明电极170a的第三开口op3以及重叠于第二透明电极170b的第二开口op2。在本实施例中，第一开口op1重叠于第一透明电极170a的块状部172a，第三开口op3重叠于第一透明电极170a的块状部174a，且第二开口op2重叠于第二透明电极170b的块状部172b。
82.请参考图1h与图2h，形成第一反射电极190a、第二反射电极190b以及第三反射电极190c于平坦层180上。第一反射电极190a与第三反射电极190c电连接至第一透明电极170a，且第二反射电极190b电连接至第二透明电极170b。在一些实施例中，第一反射电极190a、第二反射电极190b以及第三反射电极190c的材质包括银、铝或其合金或其他可以导电且反光的材质。在一些实施例中，第一反射电极190a、第二反射电极190b以及第三反射电极190c的厚度为0.1微米至0.2微米。
83.在本实施例中，第一反射电极190a通过第一开口op1中的第一连接结构192a而电连接第一透明电极170a，第三反射电极190c通过第三开口op3中的第三连接结构192c而电连接第一透明电极170a，且第二反射电极190b通过第二开口op2中的第二连接结构192b而电连接第二透明电极170b。
84.在本实施例中，第一连接结构192a与第一反射电极190a一体成形，且第一连接结构192a具有重叠于第一开口op1的第一通孔th1。第二连接结构192b与第二反射电极190b一
体成形，且第二连接结构192b具有重叠于第二开口op2的第二通孔th2，第三连接结构192c与第三反射电极190c一体成形，且第三连接结构192c具有重叠于第三开口op3的第三通孔th3。
85.在本实施例中，像素结构px包括第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3(绘于图1i)，且第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3各自包括第一反射电极190a、第二反射电极190b以及第三反射电极190c。换句话说，像素结构px包括三个第一反射电极190a、三个第二反射电极190b以及三个第三反射电极190c。三个第一反射电极190a、三个第二反射电极190b以及三个第三反射电极190c彼此结构上分离。
86.请参考图1i与图2i，提供第二基板200、遮光层210、色彩转换元件220、覆盖层230以及共用电极240，其中图1i省略绘出第二基板200、色彩转换元件220、覆盖层230以及共用电极240。遮光层210位于第二基板200上。色彩转换元件220位于遮光层210以及第二基板200上，色彩转换元件220例如为滤光元件及/或量子点材料。覆盖层230位于色彩转换元件220上。共用电极240位于覆盖层230上。液晶层(未绘出)位于第一基板100与第二基板200之间。
87.在本实施例中，像素结构px包括第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3，第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3分别对应不同颜色的子像素。举例来说，第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3分别具有不同颜色的色彩转换元件220。
88.在本实施例中，第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3位于第一基板100上，第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3各自具有第一穿透区tp1、第二穿透区tp2、第三穿透区tp3、第一反射区rf1、第二反射区rf2以及第三反射区rf3。在本实施例中，第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3各自还具有遮光区ls。
89.遮光区ls位于第一反射区rf1与第二反射区rf2之间以及第三反射区rf3与第二反射区rf2之间。在本实施例中，遮光区ls是由遮光层210所定义。遮光层210重叠于第一反射电极190a与第二反射电极190b之间的狭缝以及第二反射电极190b与第三反射电极190c之间的狭缝，由此将单个子像素(第一子像素sp1、第二子像素sp2或第三子像素sp3)分成三个区域r1、r2、r3。在本实施例中，区域r1包括第一反射区rf1以及第一穿透区tp1，区域r2包括第二反射区rf2以及第二穿透区tp2，区域r3包括第三反射区rf3以及第三穿透区tp3。在本实施例中，第一反射区rf1、第二反射区rf2以及第三反射区rf3分别环绕第一穿透区tp1、第二穿透区tp2以及第三穿透区tp3。第二反射区rf2位于第一反射区rf1与第三反射区rf3之间，且第二穿透区tp2位于第一穿透区tp1与第三穿透区tp3之间。
90.请参考图1g、图1i与图2i，第一透明电极170a从第一穿透区tp1延伸至第三穿透区tp3。第二透明电极170b重叠于第二穿透区tp2。平坦层180的第一开口op1以及第三开口op3分别位于第一穿透区tp1与第三穿透区tp3，平坦层180的第二开口op2位于第二穿透区tp2。第一反射电极190a、第二反射电极190b以及第三反射电极190c分别重叠于第一反射区rf1、第二反射区rf2以及第三反射区rf3。
91.第一穿透区tp1、第二穿透区tp2以及第三穿透区tp3则分别由第一连接结构192a的第一通孔th1、第二连接结构192b的第二通孔th2以及第三连接结构192c的第三通孔th2所定义。
92.在本实施例中，背光模块(未绘出)所发出的光线能够通过第一穿透区tp1、第二穿透区tp2以及第三穿透区tp3而穿过像素结构px，而外界照射进像素结构px的光线会被第一反射区rf1、第二反射区rf2以及第三反射区rf3中的第一反射电极190a、第二反射电极190b以及第三反射电极190c所反射。在本实施例中，遮光层210不重叠于平坦层180的第一开口op1、第二开口op2以及第三开口op3，因此，能避免遮光层210减少像素结构px的反射区域面积以及穿透区域面积，由此使像素结构px具有高反射区域面积以及高穿透区域面积。
93.请参考图1f、图1i与图2i，在本实施例中，第一子像素sp1、第二子像素sp2以及第三子像素sp3各自都包括区域r1、区域r2以及区域r3，其中通过第一主动元件t1控制区域r1以及区域r3中的液晶层，且通过第二主动元件t2控制区域r2中的液晶层。举例来说，在需要黑画面时，控制第一主动元件t1与第二主动元件t2使光线不能穿过区域r1、区域r2以及区域r3。在需要较小亮度时，控制第二主动元件t2使光线能穿过区域r2，并控制第一主动元件t1使光线不能穿过区域r1以及区域r3。在需要较大亮度时，控制第二主动元件t2使光线不能穿过区域r2，并控制第一主动元件t1使光线能穿过区域r1以及区域r3。在需要最大亮度时，控制第一主动元件t1与第二主动元件t2使光线能穿过区域r1、区域r2以及区域r3。
94.在本实施例中，第一主动元件t1与第二主动元件t2重叠于第二反射区rf2，由此能更佳的利用布线空间。在本实施例中，第一主动元件t1的漏极155a、源极152a以及源极158a以及第二主动元件t2的漏极155b、源极152b以及源极158b重叠于第二反射区rf2。此外，第一主动元件t1的漏极155a重叠于第二反射区rf2可增加开口率设计。相较于将第一主动元件t1设计于第一反射区rf1，将第一主动元件t1移置第二反射区rf2可增加像素电路布局的可调整空间，通过此线路布局设计可提供更大的光线穿透区域。
95.在一些实施例中，电连接至第一主动元件t1与第二主动元件t2的导线(例如扫描线与数据线)，重叠于第一反射区rf1、第二反射区rf2、第三反射区rf3以及遮光区ls，由此减少导线对像素结构px的穿透率的影响。
96.图3是依照本发明的一实施例的一种像素结构的剖面示意图。
97.在此必须说明的是，图3的实施例沿用图2a至图2i的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
98.图3的像素结构pxa与图2i的像素结构px的差异在于：图3的像素结构pxa的第一连接结构192a、第二连接结构192b以及第三连接结构192c的材料不同于第一反射电极190a、第二反射电极190b以及第一反射电极190c的材料。
99.在本实施例中，第一连接结构192a、第二连接结构192b以及第三连接结构192c为透明导电材料，例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟镓锌氧化物、或是上述至少二者的堆叠层。在一些实施例中，第一连接结构192a、第二连接结构192b以及第三连接结构192c的材料相同于第一透明电极170a以及第二透明电极170b的材料。
100.在本实施例中，第一连接结构192a覆盖第一反射电极190a的部分顶面，且第一连接结构192a覆盖第一透明电极170a重叠于第一开口op1的顶面。第一反射电极190a通过第一开口op1中的第一连接结构192a而电连接第一透明电极170a。在本实施例中，第一连接结构192a覆盖第一反射电极190a的部分顶面的宽度x1小于或等于1.5微米且大于0微米，由此避免第一连接结构192a减少第一反射区rf1的反射率。此外，第一连接结构192a覆盖第一反
射电极190a的部分顶面能减少制作工艺偏移导致第一反射电极190a没有电连接至第一透明电极170a的机率。
101.在本实施例中，第二连接结构192b覆盖第二反射电极190b的部分顶面，且第二连接结构192b覆盖第二透明电极170b重叠于第二开口op2的顶面。第二反射电极190b通过第二开口op2中的第二连接结构192b而电连接第二透明电极170b。在本实施例中，第二连接结构192b覆盖第二反射电极190b的部分顶面的宽度x1小于或等于1.5微米且大于0微米，由此避免第二连接结构192b减少第二反射区rf2的反射率。此外，第二连接结构192b覆盖第二反射电极190b的部分顶面能减少制作工艺偏移导致第二反射电极190b没有电连接至第二透明电极170b的机率。
102.在本实施例中，第三连接结构192c覆盖第三反射电极190c的部分顶面，且第三连接结构192c覆盖第一透明电极170a重叠于第三开口op3的顶面。第三反射电极190c通过第三开口op3中的第三连接结构192c而电连接第一透明电极170a。在本实施例中，第三连接结构192c覆盖第三反射电极190c的部分顶面的宽度x1小于或等于1.5微米且大于0微米，由此避免第三连接结构192c减少第三反射区rf3的反射率。此外，第三连接结构192c覆盖第三反射电极190c的部分顶面能减少制作工艺偏移导致第三反射电极190c没有电连接至第一透明电极170a的机率。
103.在一些实施例中，透明导电材料的厚度对穿透率造成影响，而穿透率最高的厚度则视材料的性质而定。在一些实施例中，调整第一连接结构192a、第二连接结构192b与第三连接结构192c的厚度以及第一透明电极170a与第二透明电极170b的厚度，使第一穿透区tp1、第二穿透区tp2以及第三穿透区tp3的穿透率最佳化。在一些实施例中，第一连接结构192a、第二连接结构192b与第三连接结构192c的厚度相同或不同于第一透明电极170a与第二透明电极170b的厚度。
104.在一些实施例中，第一透明电极170a与第二透明电极170b的材料为铟锡氧化物，且厚度为0.11微米至0.16微米。在一些实施例中，第一连接结构192a、第二连接结构192b以及第三连接结构192c的材料为铟锡氧化物，且厚度为0.11微米至0.16微米。
105.图4是依照本发明的一实施例的一种像素结构的剖面示意图。
106.在此必须说明的是，图4的实施例沿用图3的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
107.图4的像素结构pxb与图3的像素结构pxa的差异在于：图4的像素结构pxb的第一连接结构192a具有重叠于第一开口op1的第一通孔th1，第二连接结构192b具有重叠于第二开口op2的第二通孔th2，且第三连接结构192c具有重叠于第三开口op3的第三通孔th3。
108.在本实施例中，通过第一通孔th1、第二通孔th2以及第三通孔th3的设置，降低第一连接结构192a、第二连接结构192b以及第三连接结构192c对第一穿透区tp1、第二穿透区tp2以及第三穿透区tp3的穿透率造成的影响。
109.综上所述，本发明的素结构同时兼具高反射区域面积以及高穿透区域面积的优点。