CN106057909A - 一种薄膜晶体管、阵列基板及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄膜晶体管、阵列基板及显示装置，用以解决目前液晶显示器中TFT的有源区多采用非晶硅材料，当有光线照射到有源区时，TFT的开态电流与关态电流之比较小，严重影响液晶显示器显示品质的问题。该薄膜晶体管包括：衬底基板，栅极，有源层，以及设置在栅极和有源层之间的栅极绝缘层；其中栅极绝缘层在与有源层对应的区域设置有包括至少一个膜层的反射膜层；有源层在栅极绝缘层上的正投影位于反射膜层在栅极绝缘层上的正投影内。本发明的薄膜晶体管中，将与有源层对应的栅极绝缘层设置为反射膜层，该反射膜层能够反射一部分对应区域的光线，从而减少进入有源区的光照量，提高非晶硅TFT器件的性能，进而提高了液晶显示器的显示品质。
Description
技术领域
本发明涉及显示面板领域，尤其涉及一种薄膜晶体管、阵列基板及显示装置。
背景技术
目前，现有技术中的液晶显示器中的TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)的有源区多采用非晶硅材料，其工艺成熟稳定，成本低。但背光源的光经过源漏极金属的反射，会进入非晶硅有源区，在光照条件下，非晶硅TFT的关态电流会上升2～3个数量级，大大减小了TFT的开态电流与关态电流之比，严重影响显示品质。
综上所述，目前液晶显示器中TFT的有源区多采用非晶硅材料，当有光线照射到有源区时，TFT的开态电流与关态电流之比较小，严重影响液晶显示器的显示品质。
发明内容
本发明实施例提供的一种薄膜晶体管、阵列基板及显示装置，用以解决目前液晶显示器中TFT的有源区多采用非晶硅材料，当有光线照射到有源区时，TFT的开态电流与关态电流之比较小，严重影响液晶显示器的显示品质的问题。
本发明实施例提供的一种薄膜晶体管，包括：衬底基板、设置在所述衬底基板上的栅极，有源层，以及设置在所述栅极和所述有源层之间的栅极绝缘层；其中，
所述栅极绝缘层在与所述有源层对应的区域设置有包括至少一个膜层的反射膜层；所述有源层在所述栅极绝缘层上的正投影位于所述反射膜层在所述栅极绝缘层上的正投影内。
本发明的薄膜晶体管中，将与有源层对应的栅极绝缘层设置为反射膜层，该反射膜层能够反射一部分对应区域的光线，从而减少进入有源区的光照量，提高非晶硅TFT器件的性能，进而提高了液晶显示器的显示品质。
较佳的，所述反射膜层包括一个膜层，所述反射膜层的折射率小于所述衬底基板的折射率。
较佳的，所述反射膜层包括两个膜层，设置在所述反射膜层靠近所述有源层一侧的膜层的折射率，小于设置在所述反射膜层背离所述有源层一侧的膜层的折射率。
较佳的，所述反射膜层的结构为多层平板光波导结构。
较佳的，所述反射膜层的结构为三层平板光波导结构。
较佳的，设置在所述反射膜层靠近所述有源层一侧的膜层和背离所述有源层一侧的膜层的折射率，均小于所述反射膜层中所有剩余膜层的折射率。
较佳的，所述反射膜层的材料为能够制作栅极绝缘层的一种或多种材料。
本发明实施例提供的一种阵列基板，包括：呈阵列排布的多个像素单元，黑矩阵和本发明实施例提供的上述薄膜晶体管。
较佳的，所述反射膜层设置在所述像素单元之间被所述黑矩阵覆盖的区域。
本发明实施例提供的一种显示装置，该显示装置包括本发明实施例提供的上述阵列基板。
附图说明
图1为本发明实施例提供的第一种薄膜晶体管的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第二种薄膜晶体管的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第三种薄膜晶体管的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种阵列基板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
附图中各层薄膜厚度和区域大小形状不反映薄膜晶体管和阵列基板的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种薄膜晶体管，是在现有的薄膜晶体管上进行重新设计优化，改变了现有的栅极绝缘层的结构，此设计适用于任意类型的薄膜晶体管。下面对其具体结构进行详细的说明。
如图1所示，为本发明实施例提供的第一种薄膜晶体管的结构示意图，该薄膜晶体管包括：衬底基板11，设置在衬底基板11上的栅极12，有源层13，以及设置在栅极12和有源层13之间的栅极绝缘层14；
其中，栅极绝缘层14在与有源层13对应的区域设置有包括至少一个膜层的反射膜层141；有源层13在栅极绝缘层14上的正投影位于反射膜层141在栅极绝缘层14上的正投影内。
在具体实施时，现有技术中的TFT，由于当有光线照射到有源区时，TFT的开态电流与关态电流之比较小，严重影响液晶显示器的显示品质。因此，本发明的薄膜晶体管中，将与有源层对应的栅极绝缘层设置为反射膜层141，如图1所示，栅极绝缘层中至少包括一部分能够反射光线的反射膜层141，且该反射膜层141的尺寸不小于有源层13的尺寸大小。当光线照射到反射膜层141后会被反射回来，而不会进入到有源区，从而减少进入有源区的光照量，提高非晶硅TFT器件的性能，进而提高了液晶显示器的显示品质。
具体的，上述衬底基板是指的用于制作薄膜晶体管时的载体基板。而反射膜层141是指的具有反射、部分反射或全反射功能的膜层，该反射膜层141包括至少一个膜层，可以根据需要进行设置，只要是能够反射光线，减少进入有源区光照量的结构均可，在此可以不做限定。下面列举几种较佳的反射膜层的结构。
第一种，反射膜层包括一个膜层。
由于本发明实施例提供的薄膜晶体管中的反射膜层，其主要作用是为了减少进入有源区的光照量，因而可以采用具有绝缘特性，且能够反射光线的材料制作该反射膜层；也可以借助于反射膜层和沉底基板之间的折射率差，使反射膜层能够反射从沉底基板侧照射的光线，较佳的，反射膜层包括一个膜层，反射膜层的折射率小于衬底基板的折射率。
如图1所示，反射膜层为一层的结构，由于光线从光密介质(即光在此介质中的折射率大的)射到光疏介质(即光在此介质中折射率小的)、且光线的入射角大于临界角时，会发生全反射，全部被反射回原介质。因而，可以设置反射膜层的折射率小于衬底基板的折射率。
第二种，反射膜层包括两个膜层。
如图2所示，为本发明实施例提供的第二种薄膜晶体管的结构示意图，图中反射膜层141包括两个膜层，通过选取折射率有一定差值的两个膜层，可以实现光线从一个膜层射到另一个膜层时发生全反射。较佳的，反射膜层141包括两个膜层，设置在反射膜层靠近有源层一侧的膜层1411的折射率，小于设置在反射膜层背离有源层一侧的膜层1412的折射率。
例如，图2中反射膜层为两层的结构，由于光线从光密介质(即光在此介质中的折射率大的)射到光疏介质(即光在此介质中折射率小的)、且光线的入射角大于临界角时，会发生全反射，全部被反射回原介质。因而，可以设置反射膜层靠近有源层一侧的膜层1411的折射率，小于反射膜层背离有源层一侧的膜层1412的折射率，即两膜层中上层的折射率小于下层的折射率。
第三种，反射膜层为平板光波导结构。
由于光波导结构能够引导光束的传播，从而使光束的能量在横的方向上受到限制，因而本发明实施例提供的栅极绝缘层中的反射膜层可以采用平板光波导结构。较佳的，反射膜层的结构为多层平板光波导结构。
在具体实施时，当反射膜层的结构为多层平板光波导结构时，入射的光线在中间的几个膜层之间发生全反射，而由于结构最简单的波导是由三层均匀介质组成的，中间的介质层称为波导层或芯层，芯两侧的介质层称为包层。芯层的介电常数比芯两侧包层的介电常数稍高，使得光束能够集中在芯层中传输，因而起到导波的作用。为了尽量不增加薄膜晶体管的厚度，反射膜层可以采用三层平板光波导结构。较佳的，反射膜层的结构为三层平板光波导结构。
如图3所示，为本发明实施例提供的第三种薄膜晶体管的结构示意图，针对上述多层平板光波导结构或三层平板光波导结构，较佳的，设置在反射膜层141靠近有源层一侧的膜层1411和背离有源层一侧的膜层1411的折射率，均小于反射膜层中所有剩余膜层的折射率。图3中反射膜层141的最上层的膜层(即反射膜层141靠近有源层一侧的膜层1411)和最下层的膜层(即背离有源层一侧的膜层1411)的折射率，小于中间膜层1413(即反射膜层中所有剩余膜层)的折射率，因而，当有光线射到反射膜层141时，光线会在从中间膜层向最上层照射，当光线的入射角大于临界角时，光线发生全反射，并会由于中间膜层的折射率最大，而被限制到中间膜层，从而减少进入有源层的光照。
其中，上述反射膜层可以根据需要选取任意能够制作栅极绝缘层的材料，也可以采用其它具有绝缘特性，又能应用到TFT中的材料，只要能够通过不同制作工艺，调节该材料的折射率，使其能够实现反射功能即可。较佳的，反射膜层的材料为能够制作栅极绝缘层的一种或多种材料。
例如，如图3所示的三层平板光波导结构的反射膜层，在具体制作时，可以制作成SiO2/Si3N4/SiO2的结构，即图3中的最上层的膜层和最下层的膜层采用SiO2材料，而中间膜层采用Si3N4材料。此时，可以设置SiO2膜层的折射率不大于1.46，而Si3N4膜层的折射率为2.0～2.5。当本发明实施例提供的薄膜晶体管应用到液晶显示屏中时，从背光源入射进来的光线当满足大于全反射临界角时，在Si3N4层进行全反射，光被限制在栅极绝缘层中的反射膜层，进入有源层的光照量减少。在具体实施时，也可采用其他具有折射率差异的绝缘材料代替，形成三层平面波导结构，经过全反射光被限制在中间层，从而减少反射进入有源层的概率。
上述例子中，三层平板光波导结构采用了两种不同的材料SiO2和Si3N4，而在实际制作过程中，也可以根据需要只采用一种材料(如SiO2)，即图3中反射膜层141包括的三个膜层均采用SiO2制作，此时，中间层的SiO2的折射率最大，而最上层的SiO2和最下层的SiO2的折射率相对较小，这样也可以形成三层平板光波导结构，将入射的光线限制在中间膜层中。
其中，本发明实施例提供的薄膜晶体管，除了栅极绝缘层之外，其它的各个膜层均可以参见现有技术中的薄膜晶体管，在此不做具体介绍。
基于同一构思，本发明实施例中还提供了一种阵列基板，该阵列基板包括呈阵列排布的多个像素单元，黑矩阵和本发明实施例提供的上述薄膜晶体管。由于该阵列基板解决问题的原理与本发明实施例提供的上述薄膜晶体管相似，因此，该阵列基板的实施可以参见上述薄膜晶体管的实施，重复之处不再赘述。
在具体实施时，反射膜层的尺寸大小可以根据需要进行设置，至少不小于有源层的尺寸，这样可以保证能够有效的减少进入有源区的光照量。而将本发明实施例提供的上述薄膜晶体管应用到阵列基板上时，反射膜层可以设置在黑矩阵所在的区域。较佳的，反射膜层设置在像素单元之间被黑矩阵覆盖的区域。
如图4所示，为本发明实施例提供的一种阵列基板的结构示意图，如图所示，反射膜层141需要设置在像素单元之间被黑矩阵15覆盖的区域，以防影响阵列基板上像素单元的显示。
基于同一构思，本发明实施例中还提供了一种包括本发明实施例提供的上述阵列基板的显示装置。由于该显示装置解决问题的原理与本发明实施例提供的上述阵列基板相似，因此，该显示装置的实施可以参见上述阵列基板的实施，重复之处不再赘述。
综上所述，本发明的薄膜晶体管中，将与有源层对应的栅极绝缘层设置为反射膜层，该反射膜层能够反射一部分对应区域的光线，从而减少进入有源区的光照量，提高非晶硅TFT器件的性能，进而提高了液晶显示器的显示品质。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：衬底基板，设置在所述衬底基板上的栅极，有源层，以及设置在所述栅极和所述有源层之间的栅极绝缘层；其中，
所述栅极绝缘层在与所述有源层对应的区域设置有包括至少一个膜层的反射膜层；所述有源层在所述栅极绝缘层上的正投影位于所述反射膜层在所述栅极绝缘层上的正投影内。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述反射膜层包括一个膜层，所述反射膜层的折射率小于所述衬底基板的折射率。
3.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述反射膜层包括两个膜层，设置在所述反射膜层靠近所述有源层一侧的膜层的折射率，小于设置在所述反射膜层背离所述有源层一侧的膜层的折射率。
4.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述反射膜层的结构为多层平板光波导结构。
5.如权利要求4所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述反射膜层的结构为三层平板光波导结构。
6.如权利要求4-5任一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，设置在所述反射膜层靠近所述有源层一侧的膜层和背离所述有源层一侧的膜层的折射率，均小于所述反射膜层中所有剩余膜层的折射率。
7.如权利要求1-5任一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述反射膜层的材料为能够制作栅极绝缘层的一种或多种材料。
8.一种阵列基板，其特征在于，包括：呈阵列排布的多个像素单元，黑矩阵和如权利要求1-7任一项所述的薄膜晶体管。
9.如权利要求8所述的阵列基板，其特征在于，所述反射膜层设置在所述像素单元之间被所述黑矩阵覆盖的区域。
10.一种显示装置，其特征在于，该显示装置包括权利要求8-9任一项所述的阵列基板。
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