CN103543565A - 显示器 - Google Patents

Abstract

本发明一实施例公开一种显示器，其包括：一第一基板；多条栅极线与多条数据线；多个晶体管分别位于像素区中，各晶体管包括：一有源层，配置于第一基板上，其中有源层具有一第一端部、一第二端部、以及一连接于第一端部与第二端部之间的一颈缩部；一第二基板，配置于第一基板上；以及一显示介质，配置于第一基板与第二基板之间。

Description

显示器

技术领域

本发明涉及显示器，且特别是涉及具有黑色矩阵的显示器。

背景技术

液晶显示装置由于其轻薄及低耗电等优点，已成为当前主流显示装置。液晶显示装置包含一液晶显示面板。液晶显示面板包含一薄膜晶体管(ThinFilm Transistor，TFT)基板、一彩色滤光(Color Filter，CF)基板以及一夹置于两基板之间的液晶层。

彩色滤光基板具有一基板以及一形成于基板上的彩色滤光层，彩色滤光层由多个红色、绿色、蓝色的彩色像素以及将其等隔开的黑矩阵所构成。黑矩阵具有防止光线照射到薄膜晶体管（当光线照射到薄膜晶体管会使其漏电而造成画质变差）、防止相邻的彩色像素混色、提升对比度等功效。

随着显示器的制作技术提升，逐渐缩小单位像素的面积以期获得更加细腻的画质，然而，随着单位像素的面积逐渐缩小，黑矩阵占据像素的面积比例逐渐增加，以至于大幅压缩像素的开口率。

发明内容

为解决上述问题，本发明一实施例提供一种显示器，包括：一第一基板；多条栅极线与多条数据线，配置于第一基板上且彼此交错，以定义出多个像素区；多个晶体管分别位于像素区中，并分别与对应的栅极线与数据线电连接，其中各晶体管包括：一有源层，配置于第一基板上，其中有源层具有一第一端部、一第二端部、以及一连接于第一端部与第二端部之间的一颈缩部（necked-down portion），其中颈缩部于一垂直于栅极线的轴向上的一第一宽度小于第一端部于轴向上的一第二宽度与第二端部于轴向上的一第三宽度；一第二基板，配置于第一基板上；以及一显示介质，配置于第一基板与第二基板之间。

附图说明

图1A为本发明一实施例的显示器的上视图；

图1B为图1A中区域B的有源层的上视图，并标示出蚀刻保护层的两贯孔在有源层上的位置；

图1C为图1A中区域C的有源层的上视图，并标示出蚀刻保护层的两贯孔在有源层上的位置；

图1D为沿图1A的A-A'线段的剖视图；

图2A为本发明另一实施例的显示器的上视图；

图2B为图2A中区域C的有源层的上视图，并标示出蚀刻保护层的两贯孔在有源层上的位置；

图3A为本发明又一实施例的显示器的上视图；

图3B为图3A中区域C的有源层的上视图，并标示出蚀刻保护层的两贯孔在有源层上的位置；

图3C为沿图3A的A-A'线段的剖视图；

图4A为本发明再一实施例的显示器的上视图；

图4B为图4A中区域C的有源层的上视图，并标示出蚀刻保护层的两贯孔在有源层上的位置。

主要元件符号说明

100、200、300、400~显示器；

110~第一基板；

120~栅极线；

130~数据线；

140、140a～晶体管；

142~栅极；

144~栅绝缘层；

146~有源层；

146a~第一端部；

146b~第二端部；

146c~颈缩部；

147~蚀刻保护层；

148~漏极；

149~源极；

150~第二基板；

160~显示介质；

170~彩色滤光阵列；

172~彩色滤光膜；

174~黑色矩阵；

174a~遮蔽部分；

180~像素电极；

190~共用电极；

B、C~区域；

E~接触窗；

D1、D2~间距；

P~像素区；

R1~第一绝缘层；

R2~第二绝缘层；

R3~缓冲层；

L1~长度；

L2~贯孔间距；

S1、S2、S3、S4~侧边；

T1、T2~贯孔；

V~轴向；

W1~第一宽度；

W2~第二宽度；

W3~第三宽度；

W4~第四宽度。

具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例的制作与使用方式。然应注意的是，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定型式实施。文中所举例讨论的特定实施例仅为制造与使用本发明的特定方式，非用以限制本发明的范围。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关连性。再者，当述及一第一材料层位于一第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接触或间隔有一或更多其他材料层的情形。在附图中，实施例的形状或是厚度可能扩大，以简化或是突显其特征。再者，图中未绘示或描述的元件，可为所属技术领域中具有通常知识者所知的任意形式。

图1A绘示本发明一实施例的显示器的上视图。图1C绘示图1A中区域C的有源层的上视图，并标示出蚀刻保护层的两贯孔在有源层上的位置。图1D绘示沿图1A的A-A'线段的剖视图。值得注意的是，为简化起见，图1A省略绘示第一基板、第二基板、显示介质与绝缘层。

请同时参照图1A与图1D，本实施例的显示器100包括一第一基板110、多条栅极线120与多条数据线130、多个晶体管140、一第二基板150、以及一显示介质160，其中第二基板150配置于第一基板110上，且显示介质160配置于第一基板110与第二基板150之间。

详细而言，栅极线120与数据线130配置于第一基板110上且彼此交错，以定义出多个像素区P。像素区P可包括红色像素区、绿色像素区、蓝色像素区。晶体管140分别位于像素区P中，并分别与对应的栅极线120与数据线130电连接。如图1D所示，各晶体管140包括一栅极142、一栅绝缘层144、一有源层146、一蚀刻保护层147、一漏极148、与一源极149。

具体而言，栅极142配置于第一基板110上，栅绝缘层144覆盖栅极142，其中栅极142为栅极线120的一部分。有源层146配置于栅绝缘层144上并位于栅极142上方，有源层146的材质例如为铟镓锌氧化物（IGZO）、或是其他适合的半导体氧化物材料。

请参照图1C，有源层146具有一第一端部146a、一第二端部146b、以及一连接于第一端部146a与第二端部146b之间的一颈缩部146c（necked-down portion），其中颈缩部146c于一垂直于栅极线120的轴向V（如图1A所示）上的一第一宽度W1小于第一端部146a于轴向V上的一第二宽度W2与第二端部146b于轴向V上的一第三宽度W3。

在一实施例中，第一宽度W1约为3微米至6微米，第二宽度W2与第三宽度W3各约为7微米至15微米。第二宽度W2相对于该第一宽度W1的差值约为1微米至12微米。应可了解的是，上述第一、第二及第三宽度W1、W2及W3与其差异可随单位像素面积缩小而改变，但第一宽度W1与第二宽度W2或第三宽度W3的比值可控制在例如约为0.2至0.86。颈缩部146c于栅极线120的延伸方向上的长度L1约为2微米至7微米。贯孔间距L2约为4微米至13微米。晶体管140的通道宽长比（亦即，第一宽度W1/贯孔间距L2）例如约为0.3至1。在一实施例中，晶体管140的有源层146于上视图中大抵上呈U形。

请参照图1A、图1C与图1D，蚀刻保护层147覆盖有源层146，并具有两个贯孔T1、T2分别暴露出有源层146的第一端部146a与第二端部146b。蚀刻保护层147的材质可为氧化物（例如氧化硅）或是其他适合的绝缘材料。请参照图1A与图1D，漏极148与源极149配置于蚀刻停止层147上且分别经由两个贯孔T1、T2而电连接至有源层146，源极149连接数据线130。漏极148与源极149分别遮蔽第一端部146a与第二端部146b，且皆未遮蔽颈缩部146c。

此外，显示器100还可选择性地包括一彩色滤光阵列170。彩色滤光阵列170配置于第一基板110与第二基板150之间，且彩色滤光阵列170包括分别对应多个像素区P的多个彩色滤光膜172、以及一对应栅极线120与数据线130的黑色矩阵174，其中黑色矩阵174遮蔽各晶体管140的颈缩部146c。彩色滤光膜172可包括红色滤光膜、绿色滤光膜、与蓝色滤光膜。

如图1B所示，本实施例的黑色矩阵174的遮蔽晶体管140的遮蔽部分174a大体上是以尽可能完全遮蔽颈缩部146c为原则进行设计，因此，黑色矩阵174会位于颈缩部146c上方并沿着轴向V向远离颈缩部146c的相对两侧边S1、S2的方向分别延伸一外延遮光距离以预防外界光线照射到颈缩部146c。基于前述设计原则，本实施例通过缩小颈缩部146c的宽度（相对于第一、第二端部146a、146b的宽度）使黑色矩阵174的宽度随之缩小。

详细而言，黑色矩阵174具有多个遮蔽晶体管140的遮蔽部分174a，且遮蔽部分174a具有相对两侧边S3、S4，其分别对应于颈缩部146c的相对两侧边S1、S2。在一实施例中，侧边S3相对于侧边S1的间距D1大抵相同于侧边S2相对于侧边S4的间距D2，换言之，黑色矩阵174对颈缩部146c的相对两侧边S1、S2的外延遮光距离（亦即，间距D1、D2）相等。在一实施例中，间距D1、D2例如约为1微米～15微米。黑色矩阵174的遮蔽晶体管140的遮蔽部分174a于轴向V上的一第四宽度W4约为5微米至36微米，较佳约为4微米至20微米。

值得注意的是，由于本实施例将有源层146的易受到外界光线照射的部分（亦即，未被漏极148与源极149所遮蔽的颈缩部146c）的宽度缩小，因此，用以遮蔽有源层146的黑色矩阵174的宽度也可随之缩小（缩小值等于W1与W2及/或W3的差值），进而有效提升像素的开口率。

在一实施例中，当像素分辨率为264ppi（pixels per inch）时，本实施例的（颈缩部146c的）第一宽度W1相比较于（第一、第二端部146a、146b的）第二宽度W2及第三宽度W3缩小5微米，此时，相比较于现有未局部缩小有源层的显示器，本实施例的显示器的开口率可增加4％。

另外，显示器100还可选择性地包括多个像素电极180、多个共用电极190、一第一绝缘层R1、一第二绝缘层R2。详细而言，如图1A所示，这些像素电极180分别配置于前述多个像素区P中，并与对应的晶体管140电连接，而这些共用电极190分别位于对应的像素电极180下方。

具体而言，如图1D所示，可在蚀刻保护层147上形成第一绝缘层R1，第一绝缘层R1可覆盖漏极148与源极149，然后，在第一绝缘层R1上形成共用电极190。之后，在第一绝缘层R1上形成覆盖共用电极190的第二绝缘层R2。然后，形成贯穿第一、第二绝缘层R1、R2的接触窗E，并在第二绝缘层R2上形成像素电极180，像素电极180可经由接触窗E电连接漏极148。

在一实施例中，显示介质160可为一液晶层，且显示器100可为一液晶显示器。在另一实施例中，显示介质160可为一有机发光层，且显示器100可为一有机发光二极管显示器。

图2A绘示本发明另一实施例的显示器的上视图。图2B绘示图2A中区域C的有源层的上视图，并标示出蚀刻保护层的两贯孔在有源层上的位置。值得注意的是，为简化起见，图2A省略绘示第一基板、第二基板、显示介质与绝缘层。请同时参照图2A与图2B，本实施例的显示器200相似于图1A的显示器100，两者的差异之处在于本实施例的晶体管140的有源层146于上视图中大抵上呈H形。

图3A绘示本发明又一实施例的显示器的上视图。图3B绘示图3A中区域C的有源层的上视图，并标示出蚀刻保护层的两贯孔在有源层上的位置。图3C绘示沿图3A的A-A'线段的剖视图。值得注意的是，为简化起见，图3A省略绘示第一基板、第二基板、显示介质与绝缘层。

请同时参照图3A与图3C，本实施例的显示器300相似于图1A的显示器100，两者的差异之处在于本实施例的显示器300的晶体管140a为一顶栅极晶体管（显示器100的晶体管140为一底栅极晶体管）。

详细而言，本实施例的显示器300的栅绝缘层144位于蚀刻保护层147上且覆盖漏极148与源极149，且栅极142配置于栅绝缘层144上且位于有源层146上方。本实施例的接触窗E贯穿第一、第二绝缘层R1、R2、以及栅绝缘层144，以使像素电极180可经由接触窗E而电连接至漏极148。本实施例的显示器300还可包括一缓冲层R3形成在基板110上，且有源层146形成于缓冲层R3上。请参照图3B，在一实施例中，晶体管140a的有源层146于上视图中大抵上呈U形。

图4A绘示本发明再一实施例的显示器的上视图。图4B绘示图4A中区域C的有源层的上视图，并标示出蚀刻保护层的两贯孔在有源层上的位置。值得注意的是，为简化起见，图4A省略绘示第一基板、第二基板、显示介质与绝缘层。请同时参照图4A与图4B，本实施例的显示器400相似于图3A的显示器300，两者的差异之处在于本实施例的晶体管140a的有源层146于上视图中大抵上呈H形。

值得注意的是，本实施例是以横向电场驱动型（IPS，In-Plane Switching）的液晶显示器为例，但不限于此，本发明可应用于各种显示器中，例如扭曲向列型（TN，Twisted Nematic）的液晶显示器、或是垂直配向型（VA，VerticalAlignment）的液晶显示器。

综上所述，本发明将有源层的易受到外界光线照射的部分的宽度缩小，以缩小用以遮蔽有源层的黑色矩阵的宽度，进而有效提升像素的开口率。

虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (16)

1.一种显示器，包括：

第一基板；

多条栅极线与多条数据线，配置于该第一基板上且彼此交错，以定义出多个像素区；

多个晶体管，分别位于该些像素区中，并分别与对应的该些栅极线与该些数据线电连接，其中各该晶体管包括：有源层，配置于该第一基板上，其中该有源层具有第一端部、第二端部以及连接于该第一端部与该第二端部之间的颈缩部，其中该颈缩部在一垂直于该些栅极线的轴向上的第一宽度小于该第一端部于该轴向上的第二宽度与该第二端部于该轴向上的第三宽度；

第二基板，配置于该第一基板上；以及

显示介质，配置于该第一基板与该第二基板之间。

2.如权利要求1所述的显示器，还包括：

栅极，配置于该第一基板上并位于该有源层下方；以及

栅绝缘层，覆盖该栅极。

3.如权利要求1所述的显示器，还包括：

蚀刻保护层，覆盖该有源层，并具有两个贯孔，分别暴露出该有源层的该第一端部与该第二端部。

4.如权利要求3所述的显示器，还包括：

源极与漏极，配置于该蚀刻保护层上且分别经由该两个贯孔而电连接至该有源层，该源极与该漏极分别遮蔽该第一端部与该第二端部，且皆未遮蔽该颈缩部。

5.如权利要求4所述的显示器，还包括：

栅绝缘层，覆盖该源极与该漏极且位于该蚀刻保护层上；以及

栅极，配置于该栅绝缘层上，且位于该有源层上方。

6.如权利要求1所述的显示器，还包括：

黑色矩阵，配置于该第一基板与该第二基板之间并对应该些栅极线与该些数据线，其中该黑色矩阵具有遮蔽部分，遮蔽各该晶体管的该颈缩部。

7.如权利要求6所述的显示器，其中该遮蔽部分在该轴向上的第四宽度约为3微米至36微米。

8.如权利要求7所述的显示器，其中该遮蔽部分于该轴向上的该第四宽度约为4微米至20微米。

9.如权利要求1所述的显示器，还包括：

彩色滤光阵列，配置于该第一基板与该第二基板之间，该彩色滤光阵列包括分别对应该些像素区的多个彩色滤光膜。

10.如权利要求1所述的显示器，其中该有源层的材质为半导体氧化物。

11.如权利要求10所述的显示器，其中该有源层的材质为铟镓锌氧化物。

12.如权利要求1所述的显示器，其中该有源层于上视图中大抵上呈U形。

13.如权利要求1所述的显示器，其中该有源层于上视图中呈H形。

14.如权利要求1所述的显示器，其中该第一宽度与该第二宽度的比值约为0.2至0.86。

15.如权利要求1所述的显示器，其中该晶体管的通道宽长比约为0.3至1。

16.如权利要求1所述的显示器，其中该显示介质为液晶层或有机发光层。

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