CN105988253B - 显示面板及显示装置 - Google Patents

Abstract

一种显示面板及显示装置，该显示面板包括一薄膜晶体管基板以及一显示介质层。显示介质层设置于薄膜晶体管基板上。薄膜晶体管基板包含一薄膜晶体管及一基板，薄膜晶体管设置于基板上，并具有一栅极、一金属氧化物层、一源极、一漏极及一保护层，栅极与金属氧化物层相对设置，保护层设置于金属氧化物层上，源极及漏极分别经由保护层的一开口与金属氧化物层接触，部分的栅极或金属氧化物层的一侧边与这些开口的至少其中之一重迭设置。通过本发明的显示面板及显示装置具有降低像素的前馈电压或者提高开口率的功效而可提高显示品质。

Description

显示面板及显示装置

技术领域

本发明关于一种显示面板及显示装置。

背景技术

随着科技的进步，平面显示面板已经广泛地被运用在各种领域，因具有体型轻薄、低功率消耗及无辐射等优越特性，已经渐渐地取代传统阴极射线管显示装置，而应用至许多种类的电子产品中，例如移动电话、可携式多媒体装置、笔记本电脑、电视及显示屏幕等等。

以液晶显示面板为例，现有一种液晶显示面板包含一薄膜晶体管基板、一彩色滤光基板及一液晶层，薄膜晶体管基板与彩色滤光基板相对而设，而液晶层夹置于薄膜晶体管基板与彩色滤光基板之间。由于市场的快速竞争，显示面板及显示装置的尺寸与显示色彩饱和度的需求也快速增加，同时也增加对薄膜晶体管电性表现与稳定度的要求。其中，以金属氧化物(Metal oxide-based,MOSs)作为半导体层材料的薄膜晶体管可在室温中制备，并且拥有良好的电流输出特性、较低的漏电流与高于非晶硅薄膜晶体管(amorphoussilicon thin film transistor,a-Si TFT)十倍以上的电子迁移率，可分别降低显示面板的功率消耗与提升显示面板的操作频率，因此，已成为下一代显示面板及装置中主流的驱动元件。

然而，虽然金属氧化物半导体层具有较佳的电性，但是于薄膜晶体管的后续制造过程中常会造成金属氧化物半导体层的电性被破坏。为了避免金属氧化物半导体层的电性遭到破坏，现有技术中一般会在薄膜晶体管的半导体层上加入一保护层来保护。可是，由于薄膜晶体管的源极与漏极需与半导体层接触，故一旦加入保护层之后，源极与漏极就需通过保护层上的孔洞来接触半导体层，但是保护层上孔洞的设置将使得源极与漏极需要较大的布局面积，如此，将使源极或漏极与栅极之间的重迭面积变大，造成像素的前馈电压(feedthrough voltage)变大或开口率降低而影响显示品质。

因此，如何提供一种显示面板及显示装置，可不因保护层的设置而使像素的前馈电压变大或开口率降低，进而影响显示品质，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种显示面板及显示装置，相较于现有技术，本发明具有降低像素的前馈电压或提高开口率的功效。

为达上述目的，依据本发明的一种显示面板，包括一薄膜晶体管基板以及一显示介质层。显示介质层设置于薄膜晶体管基板上。薄膜晶体管基板包含一薄膜晶体管及一基板，薄膜晶体管设置于基板上，并具有一栅极、一金属氧化物层、一源极、一漏极及一保护层，栅极与金属氧化物层相对设置，保护层设置于金属氧化物层上，源极及漏极分别经由保护层的一开口与金属氧化物层接触，且部分的栅极或金属氧化物层的一侧边与这些开口的至少其中之一重迭设置。

为达上述目的，依据本发明的一种显示装置，包括一显示面板以及一背光模块。显示面板包含一薄膜晶体管基板及一显示介质层。显示介质层设置于薄膜晶体管基板上。薄膜晶体管基板包含一薄膜晶体管及一基板，薄膜晶体管设置于基板上，并具有一栅极、一金属氧化物层、一源极、一漏极及一保护层，栅极与金属氧化物层相对设置，保护层设置于金属氧化物层上，源极及漏极分别经由保护层的一开口与金属氧化物层接触，且部分的栅极或金属氧化物层的一侧边与这些开口的至少其中之一重迭设置。背光模块与显示面板相对而设。

在一实施例中，金属氧化物层为薄膜晶体管的一通道层，栅极与通道层之间具有一介电层，且通道层的材料为金属氧化物半导体。

在一实施例中，源极或漏极设置于这些开口的其中之一内，并接触介电层或通道层。

在一实施例中，栅极具有两相对第一侧边，且部分的这些第一侧边分别与保护层的两个开口重迭。

在一实施例中，金属氧化物层为薄膜晶体管的一通道层，并具有两相对第二侧边，且部分的这些第二侧边分别与保护层的两个开口重迭。

在一实施例中，栅极具有两相对第一侧边，金属氧化物层为薄膜晶体管的一通道层，并具有两相对第二侧边，且部分的这些第一侧边及部分的这些第二侧边分别与保护层的两个开口重迭。

在一实施例中，位于这些开口的其中之一内的介电层具有一第一厚度，位于通道层与栅极之间的介电层具有一第二厚度，第二厚度与第一厚度的差大于等于0，且小于3000埃，或大于等于0，且小于保护层的厚度。

在一实施例中，金属氧化物层通过一缓冲层设置于基板上，金属氧化物层具有一通道区，栅极通过一介电层设置于通道区上，且通道区的材料为金属氧化物半导体。

在一实施例中，金属氧化物层还具有位于通道区两侧的二导电区，源极或漏极设置于这些开口的其中之一内，并接触缓冲层及这些导电区的其中之一。

承上所述，因本发明的显示面板及显示装置中，薄膜晶体管基板的保护层设置于金属氧化物层上，而源极及漏极分别经由保护层的一开口与金属氧化物层接触，且部分的栅极或金属氧化物层的一侧边与这些开口的至少其中之一重迭设置。借此，在一些实施例中，相较于现有技术而言，由于薄膜晶体管的部分栅极或金属氧化物层的侧边与这些开口的其中之一为重迭设置，使得本发明的显示面板及显示装置具有降低像素的前馈电压或者提高开口率的功效而可提高显示品质。

附图说明

图1A为本发明较佳实施例的一种显示面板的俯视示意图。

图1B为图1A中，沿直线A-A的剖视示意图。

图2A至图4B分别为本发明较佳实施例不同实施态样的显示面板的俯视示意图及对应的剖视示意图。

图5为本发明较佳实施例的一种显示装置的示意图。

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的显示面板及显示装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图1A及图1B所示，其中，图1A为本发明较佳实施例的一种显示面板1的俯视示意图，而图1B为图1A中，沿直线A-A的剖视示意图。于此，图1B可对应于显示面板1的一(次)像素结构。

本实施例的显示面板1包括一薄膜晶体管基板11、一对向基板12以及一显示介质层13。薄膜晶体管基板11与对向基板12相对设置，而显示介质层13则夹置于薄膜晶体管基板11与对向基板12之间。薄膜晶体管基板11与对向基板12可分别包含透光材质，并例如为一玻璃基板、一石英基板或一塑料基板，并不限定。另外，显示面板1可为一液晶显示面板或一有机发光二极管显示面板。在本实施例中，显示面板1是以液晶显示面板为例，故显示介质层13为一液晶层，且对向基板12为一彩色滤光基板。不过，若显示面板1为一有机发光二极管显示面板时，则显示介质层13可为一有机发光二极管层。在一实施例中，若有机发光二极管层发出白光时，则对向基板12可为一彩色滤光基板；在另一实施例中，若有机发光二极管层发出例如红、绿、蓝色光时，则对向基板12可为一保护基板(Cover plate)，以保护有机发光二极管层不受外界水气或异物的污染。或者，在又一实施例中，有机发光二极管显示面板也可不设置对向基板12，而是通过可透光的材质(例如胶质)覆盖在有机发光二极管层(显示介质层13)上，以保护有机发光二极管层不受外界水气或异物的污染。

如图1B所示，薄膜晶体管基板11包含一薄膜晶体管T、一基板111、一钝化层PAS及一第一电极PE。

薄膜晶体管T为像素的开关元件，并设置于基板111上，并具有一栅极G、一金属氧化物层A、一源极S、一漏极D及一保护层P。本实施例是以一下栅极(bottom-gate)薄膜晶体管为例。其中，为了清楚说明本发明的特点，于图1A中并未显示图1B的基板111、显示介质层13、介电层I及钝化层PAS。

基板111为透光材质所制成，其材料例如为玻璃、石英或塑料，并不限定。栅极G设置于基板111上，且栅极G的材质可为金属(例如为铝、铜、银、钼、或钛)或其合金所构成的单层或多层结构。部分用以传输驱动信号的导线，可以使用与栅极G同层(俗称为第一金属层M1，未显示)且同一工艺的结构，彼此电性相连，例如扫描线(图未显示)。介电层I设置于栅极G及基板111上，且介电层I可为有机材质例如为有机硅氧化合物，或无机材质例如为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化铪、或上述材质的多层结构，并不限定。其中，介电层I需完整覆盖栅极G，并可选择部分或全部覆盖基板111。

金属氧化物层A设置于介电层I上，并与栅极G相对设置，而源极S及漏极D设置于金属氧化物层A上，并分别接触金属氧化物层A。其中，源极S及漏极D之间具有一间隔。于此，所谓“间隔”表示源极S及漏极D之间未连接而相隔一距离。源极S与漏极D的材质可为金属(例如铝、铜、银、钼、或钛)或其合金所构成的单层或多层结构(多层结构例如氮化钼/铝/氮化钼的多层金属层)。部分用以传输驱动信号的导线，可以使用与源极S与漏极D同层(俗称为第二金属层M2，未显示)且同一工艺的结构，例如数据线DL。另外，本实施例的金属氧化物层A为薄膜晶体管T的一通道层C(或称主动层)，且介电层I位于栅极G与通道层C之间。金属氧化物层A(通道层C)的材料例如可包含一金属氧化物半导体。其中，前述的金属氧化物半导体包括金属氧化物，且金属氧化物包括铟、镓、锌及锡其中之一，例如为氧化铟镓锌(IndiumGallium Zinc Oxide,IGZO)。

保护层P设置于金属氧化物层A(通道层C)上。于此，保护层P为薄膜晶体管T的一刻蚀阻挡(etch stop)层，而源极S与漏极D分别设置于金属氧化物层A(通道层C)上，且源极S及漏极D分别设置于保护层P的一开口H内，且经由保护层P的开口H与金属氧化物层A接触。在本实施例中，保护层P设置于通道层C上，并对应于源极S与漏极D而具有两个开口H，且这些开口H使得通道层C露出，使得源极S或漏极D设置于这些开口H的其中之一内，并接触通道层C。于薄膜晶体管T的通道层C未导通时，源极S和漏极D电性分离。保护层P可为有机材质例如为有机硅氧化合物，或单层无机材质例如氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化铪、或上述材质组合的多层结构，并不限定。

部分的栅极G或金属氧化物层A的一侧边与开口H重迭设置。在本实施例中，如图1A所示，于俯视的情况下，栅极G具有两个相对的第一侧边s1，且部分的这些第一侧边s1分别与保护层P的两个开口H为重迭(由俯视来看，第一侧边s1穿过开口H)。另外，如图1B所示，于剖视的情况下，栅极G的两个第一侧边s1的部分对应位于开口H之内。

钝化层PAS设置并覆盖于薄膜晶体管T上，并具有一通孔O。钝化层PAS的材料可为有机材质例如为PFA或有机硅氧化合物，或可为无机材料，并例如为氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)的单层或多层结构，并不限定。另外，第一电极PE设置于钝化层PAS上，并填入钝化层PAS的通孔O内而连接漏极D。在本实施例中，第一电极PE为一像素电极。另外，对向基板12具有一第二电极(图未显示)，且第二电极为一共同电极。第一电极PE或第二电极的材料例如可为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、镉锡氧化物(CTO)、氧化锡(SnO2)、或氧化锌(ZnO)等透明导电材料，并不限定。

因此，当显示面板1的复数扫描线接收一扫描信号时可分别使各扫描线对应的这些薄膜晶体管T导通，并将对应每一行像素的一数据信号通过多条数据线DL传送至对应像素的第一电极PE，使显示面板1可显示影像画面。

承上，于现有技术中，薄膜晶体管T的栅极G的宽度几乎与金属氧化物层A(通道层C)一样宽，因此，栅极G的两相对第一侧边s1并不与开口H重迭，而是位于开口H的外侧。但是本实施例的栅极G的第一侧边s1的部分分别与保护层P的两个开口H为重迭设置，使得栅极G的面积相对于现有技术来得小。由于前馈现象造成的前馈电压与第一金属层M1与第二金属层M2的重迭面积有关，若第一金属层M1与第二金属层M2的重迭面积较大，则前馈电压的值也相对较大，一般会对像素的显示品质造成不利的影响。因此，相较于现有，本实施例的栅极G(第一金属层M1)与源极S、漏极D(第二金属层M2)的重迭面积较小，因此具有降低像素前馈电压的功效而对显示品质的影响较小，故可提高显示面板1的显示品质。

另外，请分别参照图2A至图4B所示，其分别为本发明较佳实施例不同实施态样的显示面板1a、1b、1c的俯视示意图及对应的剖视示意图。

如图2A及图2B所示，显示面板1a与显示面板1主要的不同在于，显示面板1a的栅极G的两相对第一侧边s1位于对应的开口H的外侧，但是，金属氧化物层A(通道层C)具有两相对的第二侧边s2，且部分的这些第二侧边s2分别与保护层P的两个开口H为重迭设置，使得位于开口H内的源极S与漏极D分别接触介电层I与金属氧化物层A。

另外，于本实施例中，位于这些开口H的其中之一内的介电层I具有一第一厚度d1，位于通道层C与栅极G之间的介电层I具有一第二厚度d2，第二厚度d2与第一厚度d1的差大于等于0，且小于3000埃(

)；或者，第二厚度d2与第一厚度d1的差也可大于等于0，但小于保护层P的厚度(0≦(d2-d1)＜保护层P的厚度，保护层P的厚度例如为

)。

因此，在本实施例中，如图2A所示，于俯视的情况下，通道层C具有两相对的第二侧边s2，且部分的这些第二侧边s2分别与保护层P的两个开口H为重迭(由俯视来看，第二侧边s2穿过开口H)。另外，如图2B所示，于剖视的情况下，通道层C的两个第二侧边s2的部分对应位于开口H之内。此外，显示面板1a的其他技术特征可参照显示面板1的相同元件，不再赘述。

承上，于现有技术中，薄膜晶体管T的金属氧化物层A(通道层C)与栅极G的宽度几乎一样宽，因此，金属氧化物层A(通道层C)两相对第二侧边s2并不与开口H重迭，而是位于开口H的外侧。但是本实施例的金属氧化物层A的第二侧边s2的部分分别与保护层P的两个开口H为重迭设置，使得金属氧化物层A的面积相较于现有技术较小，故相对地，源极S与漏极D的设置面积亦可较小。因此，相对于现有技术而言，本实施例的栅极G(第一金属层M1)与源极S、漏极D(第二金属层M2)的重迭面积亦较小，因此，亦具有降低像素前馈电压的功效而可提高显示品质的功效。

另外，如图3A及图3B所示，显示面板1b与显示面板1a主要的不同在于，除了金属氧化物层A(通道层C)的部分二侧边s2分别与保护层P的两个开口H为重迭之外，显示面板1b的栅极G的部分第一侧边s1同样也分别与保护层P的两个开口H为重迭，使得位于开口H内的源极S与漏极D分别接触介电层I与金属氧化物层A。

因此，在本实施例中，如图3A所示，于俯视的情况下，栅极G的部分第一侧边s1与通道层C的部分第二侧边s2分别与保护层P的两个开口H为重迭(由俯视来看，第一侧边s1与第二侧边s2穿过开口H)。另外，如图3B所示，于剖视的情况下，栅极G的两个第一侧边s1的部分位于对应的开口H之内，且通道层C的两个第二侧边s2的部分亦位于对应的开口H之内。此外，显示面板1b的其他技术特征可参照显示面板1的相同元件，不再赘述。

承上，本实施例的栅极G的第一侧边s1的部分与通道层C的第二侧边s2的部分分别与保护层P的两个开口H为重迭，使得栅极G与通道层C的面积均相较现有技术来得小，相对地，源极S与漏极D的设置面积亦可对应于通道层C的面积而缩小。因此，相对于现有技术而言，本实施例的栅极G(第一金属层M1)与源极S、漏极D(第二金属层M2)的重迭面积亦较小，因此，具有降低像素前馈电压的功效而可提高显示品质。另外，也因栅极G与源极S、漏极D的重迭面积较小，使得钝化层PAS的通孔O形成时可较靠近邻近(左侧)的栅极G或通道层C的位置，因此使得像素的可透光区域变大而可提高像素的开口率。此外，由于像素面积可以较小，因此本实施例可应用于较高的解析度(PPI)的面板上。

另外，如图4A及图4B所示，显示面板1c与显示面板1主要的不同在于，显示面板1c的薄膜晶体管Tc为一上栅极(top-gate)薄膜晶体管。因此，显示面板1c的金属氧化物层A通过一缓冲层B设置于基板111上。其中，缓冲层B的材料例如但不限于为二氧化硅，以隔开金属氧化物层A与基板111。本实施例的金属氧化物层A具有一通道区C1及位于通道区C1两侧的二导电区C2。栅极G是通过一介电层I设置于通道区C1上而与通道区C1相对而设，且通道区C1的材料为金属氧化物半导体，例如为IGZO，并为薄膜晶体管Tc的主动层。另外，本实施例的源极S或漏极D亦设置于开口H内，并接触缓冲层B及这些导电区C2的其中之一。

此外，显示面板1c的其他技术特征可参照显示面板1的相同元件，不再赘述。

特别说明的是，如图4B所示，本实施例的源极S与漏极D接触导电区C2，并通过导电区C2与通道区C1电连接。其中，导电区C2与通道区C1可统称为金属氧化物层A，而导电区C2可由金属氧化物层A通过离子轰击而改变其特性，使得导电区C2与通道区C1的性质至少具有以下的差别：导电区C2的阻抗较通道区C1为低；导电区C2的载子浓度较通道区C1为高；导电区C2的氢离子浓度较通道区C1为高；且导电区C2的氧离子浓度较通道区C1为低。

因此，在本实施例中，如图4A所示，于俯视的情况下，金属氧化物层A的部分这些第二侧边s2分别与保护层P的两个开口H为重迭(由俯视来看，第二侧边s2穿过开口H)。另外，如图4B所示，于剖视的情况下，金属氧化物层A的两个第二侧边s2的部分位于对应的开口H之内。

承上，本实施例的金属氧化物层A的第二侧边s2的部分分别与保护层P的两个开口H为重迭，使得金属氧化物层A的面积相较于现有上栅极的薄膜晶体管来得小，因此，于金属氧化物层A在没有黑色矩阵层遮蔽的一个实施例中，由于金属氧化物层A的面积较小，相对地像素的开口率可较现有技术高，且可应用于较高的解析度(PPI)的面板上。

另外，请参照图5所示，其为本发明较佳实施例的一种显示装置2的示意图。

显示装置2包括一显示面板3以及一背光模块4(Backlight Module)，显示面板3与背光模块4相对设置。其中，显示装置2为一液晶显示装置，且显示面板3可为上述的显示面板1、1a～1c的其中之一，或其变化态样，具体技术内容可参照上述，不再多作说明。当背光模块4发出的光线E穿过显示面板3时，可通过显示面板3的各像素显示色彩而形成影像。

综上所述，因本发明的显示面板及显示装置中，薄膜晶体管基板的保护层设置于金属氧化物层上，而源极及漏极分别经由保护层的一开口与金属氧化物层接触，且部分的栅极或金属氧化物层的一侧边与这些开口的至少其中之一重迭设置。借此，在一些实施例中，相较于现有技术而言，由于薄膜晶体管的部分栅极或金属氧化物层的侧边与这些开口的其中之一为重迭设置，使得本发明的显示面板及显示装置具有降低像素的前馈电压或者提高开口率的功效而可提高显示品质。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求中。

Claims (5)

1.一种显示面板，其特征在于，包括：

一薄膜晶体管基板，包含一薄膜晶体管及一基板，该薄膜晶体管设置于该基板上，并具有一栅极、一金属氧化物层、一源极、一漏极及一保护层，该栅极与该金属氧化物层相对设置，该保护层设置于该栅极与该金属氧化物层之上且该保护层接触该栅极，该源极及该漏极分别经由该保护层的一开口与该金属氧化物层接触，且部分的该金属氧化物层的一侧边与所述开口的至少其中之一重迭设置，且该保护层不在该金属氧化物层与该源极及漏极之间；

其中，该金属氧化物层通过一缓冲层设置于该基板上，该金属氧化物层具有一通道区及位于该通道区两侧的二导电区，该栅极通过一介电层设置于该通道区上，该源极或该漏极设置于所述开口的其中之一内，并接触该缓冲层及所述导电区的其中之一，该通道区的材料为金属氧化物半导体，且该二导电区是由该金属氧化物层通过离子轰击改变其特性而得到；以及

一显示介质层，设置于该薄膜晶体管基板上。

2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该金属氧化物层为该薄膜晶体管的一通道层，且该通道层的材料为金属氧化物半导体。

3.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，该源极或该漏极设置于所述开口的其中之一内，并接触该通道层。

4.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该金属氧化物层为该薄膜晶体管的一通道层，并具有两相对第二侧边，且部分的所述第二侧边分别与该保护层的两个该开口重迭。

5.一种显示装置，其特征在于，包括：

一显示面板，包含一薄膜晶体管基板及一显示介质层，该显示介质层设置于该薄膜晶体管基板上，该薄膜晶体管基板包含一薄膜晶体管及一基板，该薄膜晶体管设置于该基板上，并具有一栅极、一金属氧化物层、一源极、一漏极及一保护层，该栅极与该金属氧化物层相对设置，该保护层设置于该栅极与该金属氧化物层之上且该保护层接触该栅极，该源极及该漏极分别经由该保护层的一开口与该金属氧化物层接触，且部分的该金属氧化物层的一侧边与所述开口的至少其中之一重迭设置，且该保护层不在该金属氧化物层与该源极及漏极之间；

其中，该金属氧化物层通过一缓冲层设置于该基板上，该金属氧化物层具有一通道区及位于该通道区两侧的二导电区，该栅极通过一介电层设置于该通道区上，该源极或该漏极设置于所述开口的其中之一内，并接触该缓冲层及所述导电区的其中之一，该通道区的材料为金属氧化物半导体，且该二导电区是由该金属氧化物层通过离子轰击改变其特性而得到；以及

一背光模块，与该显示面板相对而设。

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