CN105226052A

CN105226052A - 显示设备

Info

Publication number: CN105226052A
Application number: CN201410282735.8A
Authority: CN
Inventors: 周政旭; 沈羲和; 张志雄
Original assignee: Chimei Innolux Corp
Current assignee: Innolux Corp
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2016-01-06

Abstract

本发明是有关于一种显示设备，包括：一基板；一薄膜晶体管单元，设置于该基板上，且该薄膜晶体管单元包括：一栅极、一绝缘层、一半导体层、一源极及一漏极；以及一遮光单元，设置于该基板与该薄膜晶体管单元之间，且该遮光单元包括：一遮光层及一第一缓冲层，该第一缓冲层设置于该遮光层及该薄膜晶体管单元之间；其中，波长范围介于200nm至510nm的光线通过该遮光层的穿透率介于0至15％之间。

Description

显示设备

技术领域

本发明是关于一种显示设备，尤指一种改善薄膜晶体管单元稳定性的显示设备。

背景技术

随着显示器技术不断进步，使用者对于电子产品的要求越来越高，所有的装置均朝体积小、厚度薄、重量轻等趋势发展，因此目前市面上主流的显示器装置已由以往的阴极射线管发展成液晶显示设备(LCD)或有机发光二极管装置(OLED)。

在LCD或OLED中，由于薄膜晶体管单元(TFT)的有源层材料的能隙一般与紫外光(UV)、蓝光相近，因此，TFT对于紫外光、紫光及蓝光十分敏感，在紫外光、紫光或蓝光照射下(例如在工艺中照射紫外光、紫光或蓝光、或来自外在环境的紫外光、紫光或蓝光)，TFT中会产生额外的空穴，造成TFT中的载流子通道(channel)上包含额外的空穴，进而影响TFT电性偏移，例如阀值电压(Vth)负偏、漏电流上升等；更使OLED在暗态操作时会有漏光现象、或移位寄存器(ShiftRegister，S/R)、数据多工器(DataMux)及其他驱动电路无法正常运作等问题。

有鉴于此，目前亟需发展一种改善上述问题的显示设备，提升显示设备的显示质量并延长其使用寿命，期盼带给消费者更稳定、更高质量的显示效果。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种显示设备，以能够减少显示设备中的薄膜晶体管单元受到紫外光、紫光或蓝光影响，进而有效提升显示设备的稳定性及显示质量。

为了达成上述目的，本发明提供一种显示设备，包括：一基板；一薄膜晶体管单元，设置于该基板上，且该薄膜晶体管单元包括：一栅极、一绝缘层、一半导体层、一源极及一漏极；以及一遮光单元，设置于该基板与该薄膜晶体管单元之间，且该遮光单元包括：一遮光层及一第一缓冲层，该第一缓冲层设置于该遮光层及该薄膜晶体管单元之间；其中，波长范围介于200nm至510nm的光线通过该遮光层的穿透率介于0至15％之间。

据此，本发明利用该遮光层吸收短波长光线(例如在工艺中照射紫外光、紫光或蓝光、或来自外在环境的紫外光、紫光或蓝光)，削弱短波长光线穿透该遮光层的强度，如此一来，可有效减少短波长光线接触到薄膜晶体管单元的有源层通道，进而减少薄膜晶体管单元的电性偏移，并改善显示设备在暗态操作时的漏光现象、或移位寄存器、数据多工器及其他驱动电路无法正常运作等问题，因此，本发明的显示设备可提供更稳定、更高质量的显示效果。

附图说明

图1为本发明一优选实施例的薄膜晶体管单元示意图。

图2为本发明另一优选实施例的薄膜晶体管单元示意图。

图3为本发明再一优选实施例的薄膜晶体管单元示意图。

图4为本发明一优选实施例的显示设备示意图。

图5为本发明另一优选实施例的显示设备示意图。

图6为本发明再一优选实施例的显示设备示意图。

图7为本发明图1结构的不同波长光线的反射率和穿透率结果图。

图8为本发明图1结构于LCD的LED背光源未经过遮光层及经过遮光层后的光强度与波长的关系图。

图9为本发明图1结构的负偏压照光Stress(NBIS)试验结果图。

【符号说明】

1基板35源极

2遮光单元36漏极

21遮光层37第二保护层

211开口4液晶单元

22第一缓冲层5彩色滤光片单元

23第二缓冲层6第二基板

3薄膜晶体管单元7背光模块

31半导体层8有机发光二极管

32绝缘层81发光区

33栅极9封装单元

34第一保护层

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可针对不同观点与应用，在不悖离本发明创造的精神下进行各种修饰与变更。

[实施例1]

请参照图1，本发明的显示设备包括：一基板1；一薄膜晶体管单元3，设置于该基板1上，且该薄膜晶体管单元3包括：一半导体层31、一绝缘层32、一栅极33、一第一保护层34、一源极35、一漏极36、及一第二保护层37；以及一遮光单元2，设置于该基板1与该薄膜晶体管单元3之间，且该遮光单元2包括：一遮光层21、一第一缓冲层22、及选择性地包含一第二缓冲层23，该第一缓冲层22设置于该遮光层21及该薄膜晶体管单元3之间，该第二缓冲层23设置于该遮光层21及该基板1之间。

在本实施例中，薄膜晶体管单元3可采用现有的薄膜晶体管工艺制作，故在此不再赘述；图1所示为一顶栅极式(topgate)薄膜晶体管单元，而一底栅极式(bottomgate)薄膜晶体管单元也可用于本发明，薄膜晶体管单元3的结构可由本领域的技术人员简单调整。例如，目前已知如图2所示的刻蚀阻挡层结构(etchingstoplayerstructure，ESL)、或如图3所示的背通道刻蚀结构(backchanneletchingstructure，BCE)都可应用于本发明。

此外，基板1可使用本技术领域常用的基板，如玻璃基板、塑料基板、硅基板及陶瓷基板等。再者，栅极33、源极35及漏极36的材料可分别使用本技术领域常用的导电材料，如金属、合金、金属氧化物、金属氮氧化物、或其他本技术领域常用的电极材料；且优选为金属材料，但本发明不仅限于此。至于绝缘层32的材料，则可采用本技术领域常用的栅极绝缘层材料，如氮化硅(SiN_X)、氧化硅(SiO_X)或其组合；而半导体层31，也可采用本技术领域常用的半导体层材料，例如氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟锡锌ITZO、其他金属氧化物半导体、非晶硅、多晶硅、结晶硅及其他有机半导体例如P13、DH4T、五苯环的有机材料等；另外，第一保护层34及第二保护层37的材料可为本技术领域常用的如氮化硅(SiN_X)、氧化硅(SiO_X)或其组合的钝化层材料。然而，本发明并不仅限于此。

在本实施例中，波长510nm以下光线(尤其是介于200nm至510nm的紫外光、紫光及蓝光)经过遮光层21后的穿透率为15％以下。因此，来自外在环境的光线中，波长范围于200nm至510nm的光线(例如在工艺中照射紫外光或蓝光、或来自外在环境的紫外光或蓝光)会被遮光层21阻挡大部分的强度，减少该些光线对薄膜晶体管单元3的影响。

在遮光单元2中，该遮光层21的性质并无特别限制；在365nm至510nm的光波长下，该遮光层21的折射率(n)优选为介于4.5至6之间；在200nm至510nm的光波长下，该遮光层21的消光系数(k)优选为介于0.5至6之间；及该遮光层21的厚度优选为介于120nm至400nm之间。在满足上述优选范围下，该遮光层21的材料可为非晶硅(amorphousSi)、多晶硅(Polysilicon)、结晶硅(CrystallineSi)、或其组合，但本发明并未受限于此。

在遮光单元2中，该第一缓冲层22及该第二缓冲层23并无特别限制；在200nm至510nm的光波长下，该该第一缓冲层22及该第二缓冲层23的折射率(n)优选各自介于1至2.3之间；在200nm至510nm的光波长下，该第一缓冲层22及该第二缓冲层23的消光系数(k)优选介于0至2.7之间。在满足上述优选范围下，该第一缓冲层22及该第二缓冲层23的材料可为氧化硅(SiO_X)、氮化硅(SiN_X)、氧化钛(TiO_X)、氮化钛(Titaniumnitride)、硅化钛(TitaniumSilicide)、氧化铝(AluminumOxide)、硅化镍(NickelSilicide)、或其组合。

因此，遮光层21的折射率(n)优选为大于缓冲层(第一缓冲层22及第二缓冲层23)的折射率(n)，利用遮光层21与缓冲层(第一缓冲层22及第二缓冲层23)的折射率(n)差异，使波长范围落入上述范围的侧向光线(例如在工艺中照射紫外光或蓝光、或来自外在环境的紫外光或蓝光)以波导模式(GuidingMode)被局限在遮光层21。

此外，当薄膜晶体管单元3为底栅极式薄膜晶体管单元时，虽然栅极33的金属层可以挡住由基板1下方入射的正向光，但因栅极33的金属层通常会进行图案化，加上金属具有高反射率，而使得侧向入射的光线以反射、散射的方式照射到薄膜晶体管单元3，进而影响装置性能；因此，当设置于该基板1与该薄膜晶体管单元3之间设置遮光单元2，可有效阻挡侧向入射的光线。

图1的附图省略了显示设备中的其他元件，显示设备可举例如一液晶显示设备(LCD)或一有机发光二极管装置(OLED)。请参照图4，其为液晶显示设备示意图，除了上述的基板1、遮光单元2、及有机薄膜晶体管单元3以外，还包含液晶单元4、彩色滤光片单元5、第二基板6、及背光模块7。再参照图5，其为有机发光二极管装置示意图，除了上述的基板1、遮光单元2、及薄膜晶体管单元3以外，还包含有机发光二极管8和封装单元9。此外，本技术领域中普通技术人员可轻易了解其他省略的元件，现有常用的元件都可应用于本发明。

[实施例2]

请参照图6的显示设备，除了遮光层21外，其余都与图2相同，相同部分不再重复赘述，实施例1内容都可应用于此。在本实施例中，提供的显示设备为一下发光式有机发光二极管装置(bottomemittingOLED)，设置于该薄膜晶体管单元3上的该有机发光二极管8包含一发光区81；于该遮光层21进行一图案化程序，使遮光层21具有一开口211，其对应至该发光区81。于此，开口211的尺寸、形状不受限，可由本领域的技术人员依实际条件或需求而简单调整。因此，由于对应至发光区81的部分不存在遮光层21，当显示设备朝下发光时，光线并不会受到遮光层21阻挡而影响外在发光效率等性质。

针对图1的遮光单元进行穿透率和反射率的测量，其中，基板1为玻璃基板，第一缓冲层22和第二缓冲层23各自为厚度的氧化硅(SiO_X)，遮光层21为厚度的非晶硅。在不同波长光线照射下，光线的反射率(R％)和穿透率(T％)如图7所示。请参照图7，可明显观察到波长为510nm以下的光线，因受到遮光层的阻挡，穿透率约在10％以下，证实本发明的显示设备可有效阻隔短波长光线。

再者，使用发光二极管(LED)背光源进行照射，发光二极管(LED)背光源的照度为973nits，而发出的光线通过图1的遮光单元后，照度为234nits，且参照图8显示的不同波长光线强度，明显证实波长为510nm以下的光线可有效受到遮光层的阻挡。

接着，进行负偏压照光Stress(NegativeBiasIlluminationStress，NBIS)试验，结果如图9所示。在5160nits照度下，当于栅极施加-30V偏压后，未设置有遮光单元的组别明显为阀值电压(Vth)负偏严重；相比之下，证实本发明装置的阀值电压(Vth)负偏情形不明显，有效改善现有装置的间题。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1.一种显示设备，其特征在于，包括：

一基板；

一薄膜晶体管单元，设置于该基板上，且该薄膜晶体管单元包括：一栅极、一绝缘层、一半导体层、一源极及一漏极；以及

一遮光单元，设置于该基板与该薄膜晶体管单元之间，且该遮光单元包括：一遮光层及一第一缓冲层，该第一缓冲层设置于该遮光层及该薄膜晶体管单元之间；

其中，波长范围介于200nm至510nm的光线通过该遮光层的穿透率介于0至15％之间。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，在365nm至510nm的光波长下，该遮光层的折射率(n)介于4.5至6之间。

3.根据权利要求1所述的显示设备，其中，在200nm至510nm的光波长下，该遮光层的消光系数(k)介于0.5至6之间。

4.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该遮光层的厚度介于120nm至400nm之间。

5.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，还包括：一有机发光二极管，设置于该薄膜晶体管单元上，且该有机发光二极管包含一发光区。

6.根据权利要求5所述的显示设备，其中，该遮光层具有一开口，其对应至该发光区。

7.根据权利要求1所述的显示设备，其中，在200nm至510nm的光波长下，该第一缓冲层的折射率(n)介于1至2.3之间。

8.根据权利要求1所述的显示设备，其中，在200nm至510nm的光波长下，该第一缓冲层的消光系数(k)介于0至2.7之间。

9.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该遮光单元还包括：一第二缓冲层，且该遮光层设置于该第一缓冲层及该第二缓冲层之间。

10.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该遮光层的材料为非晶硅(amorphousSi)、多晶硅(Polysilicon)、结晶硅(CrystallineSi)、或其组合。

11.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该第一缓冲层的材料为氧化硅、氮化硅、氮化钛、硅化钛、氧化铝、硅化镍、或其组合。

12.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该薄膜晶体管单元是一顶栅极式(topgate)薄膜晶体管单元或一底栅极式(bottomgate)薄膜晶体管单元。

13.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该半导体层是氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟锡锌(ITZO)、或其他金属氧化物半导体。

14.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该半导体层是非晶硅、多晶硅、或结晶硅。

15.根据权利要求1所述的显示设备，其中，该半导体层是P13、DH4T、或五苯环的有机半导体。

16.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，该显示设备为一有机发光二极管装置(OLED)或一液晶显示设备(LCD)。