CN101425542A - 薄膜晶体管及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄膜晶体管及使用该薄膜晶体管的液晶显示装置。本发明的薄膜晶体管包括第一漏极、第二漏极、源极以及栅极，其中，所述第一漏极和第二漏极形成一半封闭区域，所述源极的一端位于该半封闭区域中。本发明的薄膜晶体管可减小源极和栅极之间产生的寄生电容，提高显示画质。

Description

薄膜晶体管及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管及液晶显示装置，特别涉及减小寄生电容的薄膜晶体管及液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置是一种被动的显示装置，它自身不能发光，只能使用周围环境的光或者外部的光源，但它显示图案或字符只需很小能量，正因为它的低功耗和小型化特点使液晶显示装置成为较佳的显示方式。液晶显示装置所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状结构在液晶盒内排列，但在电场作用下能改变其排列方向。

通常，液晶显示装置具有上基板和下基板，彼此有一定间隔和互相正对。形成在两个基板上的多个电极相互正对。液晶夹在上基板和下基饭之间。在两块偏光片之间夹有玻璃基板、彩色滤光片、电极、液晶层和晶体管薄膜，液晶分子是具有折射率及介电常数各向异性的物质。因为液晶材料本身并不发光，所以设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。液晶显示装置中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

如图1所示，阵列基板上包括：数据线1，扫描线2，像素电极3，与数据线1、扫描线2、像素电极3连接的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下简称TFT)，其中TFT由漏极4，源极5以及栅极6组成，漏极4和数据线1相连接，源极5和像素电极3通过接触孔8相连接，栅极6和扫描线2相连接，形成控制像素电压写入的开关。其中TFT漏极4、源极5之间的非晶硅或多晶硅有源层7(Active Layer，以下简称有源层)形成沟道。在需要写入数据时，TFT开启，信号经数据线1-漏极4-有源层7-源极5-接触孔8，进入像素电极3，实现向像素内信号的写入。当写入时间截止时TFT关断，信号写入路径被关闭，停止信号电流的写入，像素处于保持状态。

如前所述目前采用的TFT构造利用源极和漏极相互正对的一条边来形成，除此之外的其他各边并没有被有效利用。特别是漏极，占用面积越大，造成的栅-源电容也就越大。源极b和栅极c产生的寄生电容，是影响屏内电压均一性，造成闪烁，残像等问题的主要起因之一。

在正常写入完成TFT关断瞬间，像素电压会由于源极和栅极形成的寄生电容的影响而发生变化，如果用⊿V来表示最终电压与写入时电压的比值则可以将其表述为⊿V＝(Cgs/Ctotal)×(Vgon-Vgoff)，其中Cgs表示源-栅寄生电容，Ctotal表示像素部分相关的所有电容，Vgon表示栅极工作电压，Vgoff表示栅极关闭电压。因此，该值的大小与Cgs成正比关系，另外由于Vgon，Vgoff电压在传输线上存在一定程度的延迟，因此该⊿V在传输线上各点不尽相同。为减少该⊿V带来的影响，降低Cgs亦称为必要而有效的方法。由于曝光和刻蚀工艺中出现的偏差造成TFT特性变化的影响，像素电压会产生突变，正负的写入电压中心偏离了原com电压，从而在显示时出现闪烁现象。

另外工艺的不稳定性导致源、漏极与栅极之间的交叠面积发生变化则会引起写入电阻过大等问题，从而影响到最终的写入电压。如果能够有效地减小源极和栅极之间的交叠面积，则可以抑制栅-源寄生电容。同等条件下，沟道长度与源极占用面积比值越大，效果就越明显。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种薄膜晶体管及使用该薄膜晶体管液晶显示装置，通过该薄膜晶体管及使用该薄膜晶体管液晶显示装置减小源极和栅极之间产生的寄生电容。

为达到上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管，一种薄膜晶体管，其包括第一漏极、第二漏极、源极以及栅极，其实质性特点在于，所述第一漏极和第二漏极形成一半封闭区域，所述源极的一端位于该半封闭区域中。

本发明的另一方案是提供一种液晶显示装置，其实质性特点在于，其包括本发明的薄膜晶体管，与该薄膜晶体管连接的数据线、扫描线和像素电极。

本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：在本发明的薄膜晶体管及使用该薄膜晶体管液晶显示装置中，第一漏极、第二漏极、源极在栅极扫描线上通过较小的占有面积，特别是原有设计中不能利用的第一漏极、第二漏极、源极区域，实现了原有设计中的沟道宽长比，可以减小TFT第一漏极、第二漏极、源极在栅极扫描线上的占有面积，而且减小扫描线的线宽，从而提高像素的开口面积。本发明减小了源极和扫描线重叠区域的非利用面积。并且有源层完全处于扫描线之上，避免了高背光在非晶硅中产生的光生载流子，消除了原有设计中光生载流子带来的漏电影响。在TFT第一漏极、第二漏极、源极的下面和栅极的上面有有源层存在，对于TFT而言，最大限度地减小了原有设计源极的宽度，从而减小了源极和栅极之间产生的寄生电容。其能够消除屏内均一性差、闪烁残像等带来的不良问题，提高显示画质。

附图说明

图1为现有液晶显示装置的示意图；

图2为本发明第一实施例的薄膜晶体管及其液晶显示装置示意图；

图3为沿图2的A-A线的剖视图；

图4为本发明第二实施例的薄膜晶体管及其液晶显示装置示意图；

图5为本发明第三实施例的薄膜晶体管及其液晶显示装置示意图；

图6为本发明第四实施例的薄膜晶体管及其液晶显示装置示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的薄膜晶体管及液晶显示装置作进一步的详细描述。

如图2所示，在本发明第一实施例的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下简称TFT)中，其中TFT包括第一漏极14a、第二漏极14b、源极15a以及栅极16，漏极14和数据线11相连接，源极15a一端和像素电极13通过接触孔18相连接，栅极16和扫描线12相连接，形成控制像素电压写入的开关。其中TFT的第一漏极14a、第二漏极14b为半封闭式走线并形成半封闭式区域，源极15a的另一端为“T“字型走线且位于第一漏极14a和第二漏极14b形成的半封闭式区域中，在第一漏极14a、第二漏极14b和源极15a之间的非晶硅或多晶硅有源层17均为沟道。在使用该薄膜晶体管的液晶显示装置中，数据线11和扫描线12垂直交叉，与数据线11、扫描线12连接的TFT，位于数据线11和扫描线12围成的区域内且通过接触孔18与TFT连接的像素电极13，有源层17上具有TFT的第一漏极14a、第二漏极14b和部分源极15a。

下面结合图3具体说明本发明第一实施例的薄膜晶体管及液晶显示装置的制造过程，其中图3为沿图2的A-A线的剖视图，首先在在玻璃基板19上溅射第一层金属，对第一层金属进行曝光、刻蚀工艺流程形成TFT利用的栅极16(图中未示出)和扫描线12，随后在扫描线12上沉淀氮化硅或氧化硅积绝缘材料形成绝缘层20，随后在绝缘层20上淀积非晶硅或多晶硅材料，然后通过曝光、刻蚀工艺流程形成TFT利用的半导体有源层17，随后在有源层17上溅射第二层金属，接下来，对第二层金属进行曝光、刻蚀工艺形成TFT利用的数据线11、第一漏极14a和第二漏极14b、源极15a，随后在数据线11上淀积氮化硅或氧化硅积绝缘材料形成绝缘层21，随后对绝缘层21进行曝光、刻蚀工艺形成接触孔18，随后在绝缘层21上溅射一层氧化铟锡(Indium Tin Oxide，简称ITO)，通过曝光、刻蚀工艺流程后形成像素电极13。

本发明的TFT具体工作原理描述如下：当有画面显示时，数据线11加载数据信号，扫描线12加载扫描信号，TFT被数据线11和扫描线12驱动并开启，信号会从数据信号线11，经过本发明TFT的第一漏极14a、第二漏极14b、有源层17、源极15a、接触孔18、像素电极13这一路径写入。当写入时间截止时TFT关断，电流流入路径被关闭，停止信号的写入处于保持状态。在此过程中，第一漏极14a、第二漏极14b、源极15a在栅极扫描线12上通过较小的占有面积，特别是原有设计中不能利用的第一漏极14a、第二漏极14b、源极15a区域，实现了原有设计中的沟道宽长比，可以减小TFT第一漏极14a、第二漏极14b、源极15a在栅极扫描线12上的占有面积，减小扫描线12的线宽，从而提高像素的开口面积。本发明减小了源极15a和扫描线12重叠区域的非利用面积。并且有源层17完全处于扫描线12之上，避免了高背光在非晶硅中产生的光生载流子，消除了原有设计中光生载流子带来的漏电影响。在TFT第一漏极14a、第二漏极14b、源极15a的下面和栅极16的上面有有源层存在，对于TFT而言，最大限度得减小了原有设计源极的宽度，从而减小了源极15a和栅极16之间产生的寄生电容。其能够消除屏内均一性差、闪烁残像等带来的不良问题，提高显示画质。

如图4所示为本发明第二实施例的TFT。其相同结构的部分、工作原理、制造过程如第一实施例，在此不在详述。其与第一实施例主要不同点在于，源极15a位于第一漏极14a和第二漏极14b的半封闭式区域中的一端为非对称结构，该非对称结构为“Г“字型，采用该非对称结构在保证满足设计中的沟道宽长比要求的同时，可减小工艺生产的难度并提高良品率。

如图5所示为本发明第三实施例的TFT。其相同结构的部分、工作原理、制造过程如第一实施例，在此不在详述。其与第一实施例主要不同点在于，源极15a位于第一漏极14a和第二漏极14b的半封闭式区域中的一端为“干“字型。

如图6所示为本发明第四实施例的TFT。其相同结构的部分、工作原理、制造过程如第一实施例，在此不在详述。其与第一实施例主要不同点在于，源极15a位于第一漏极14a和第二漏极14b的半封闭式区域中的一端为“Ч“字型。

以上介绍的仅仅是基于本发明的较佳实施例，并不能以此来限定本发明的范围。任何对本发明的测量装置作本技术领域内熟知的步骤的替换、组合、分立，以及对本发明实施步骤作本技术领域内熟知的等同改变或替换均不超出本发明的揭露以及保护范围。

Claims (10)

1.一种薄膜晶体管，其包括第一漏极、第二漏极、源极以及栅极，其特征在于，所述第一漏极和第二漏极形成一半封闭区域，所述源极的一端位于该半封闭区域中。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一漏极和第二漏极沿半封闭走线形成半封闭区域。

3.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述位于半封闭区域中的源极一端为“T“字型。

4.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述位于半封闭区域中的源极一端为“Γ“字型。

5.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述位于半封闭区域中的源极一端为“干“字型。

6.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述位于半封闭区域中的源极一端为“Ч“字型。

7.一种液晶显示装置，其特征在于，其包括如权利要求1至6任一项权利要求所述的薄膜晶体管，与该薄膜晶体管连接的数据线、扫描线和像素电极。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述薄膜晶体管通过接触孔与像素电极连接。

9.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述扫描线具有有源层。

10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，所述有源层上具有薄膜晶体管的第一漏极和第二漏极。

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