CN106684103B - 阵列基板、显示面板及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了阵列基板、显示面板及显示装置。阵列基板包括衬底基板以及位于衬底基板上的薄膜晶体管阵列；薄膜晶体管阵列中的薄膜晶体管包括源极、漏极、栅极以及有源层，有源层由栅极控制、在源极和漏极之间形成沟道区；显示面板包括光阻隔层，光阻隔层位于栅极远离衬底基板的一侧且位于有源层远离衬底基板的一侧，且光阻隔层向衬底基板的正投影覆盖沟道区向衬底基板的正投影。按照本申请的方案，可以降低阵列基板中薄膜晶体管由于有源层受到光照而产生的光漏电流，改善显示效果。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及阵列基板、显示面板和显示装置。
背景技术
随着显示技术的应用领域的不断扩展，对显示性能的要求越来越高。通常显示面板上设有很多薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)，包括设置于显示区的薄膜晶体管阵列、设置于非显示区的驱动电路中的薄膜晶体管。这些薄膜晶体管大多采用单晶硅或多晶硅作为有源层，由于有源层的硅在光的照射下会产生光生载流子，所以会导致薄膜晶体管器件在关闭时漏电流增大，进而影响显示性能，因此需要遮挡照射到薄膜晶体管的光线。
现有的显示面板中通常在有源层的靠近底部背光的一侧设置遮光层，一些底栅结构的薄膜晶体管中可以利用不透光的栅极复用为遮光层，来遮挡来自于显示面板底部的背光，对于显示面板顶部的光线，则利用设置在彩膜基板上的黑矩阵来将整个薄膜晶体管遮住。然而由于遮光层通常仅遮挡垂直入射至有源层的沟道区的光线，薄膜晶体管的金属层(例如源漏金属层)以及由不同折射率堆叠的膜层都会反射一部分来自于底部背光的光线，这些反射光入射到沟道区时仍会引起薄膜晶体管的漏电流增大；对于来自顶部的入射光，如果彩膜基板与薄膜晶体管设置于其上的阵列基板的对位不佳，则黑矩阵无法完全遮挡来自顶部的环境光，同样会引起薄膜晶体管的漏电流增大。
发明内容
为了解决上述背景技术部分提到的一个或多个问题，本申请实施例提供了阵列基板、显示面板和显示装置。
一方面，本申请提供了一种阵列基板，包括衬底基板以及位于衬底基板上的薄膜晶体管阵列；薄膜晶体管阵列中的薄膜晶体管包括源极、漏极、栅极以及有源层，有源层由栅极控制、在源极和漏极之间形成沟道区；显示面板包括光阻隔层，光阻隔层位于栅极远离衬底基板的一侧且位于有源层远离衬底基板的一侧，且光阻隔层向衬底基板的正投影覆盖沟道区向衬底基板的正投影。
在一些实施例中，栅极设置于第一金属层，第一金属层位于有源层远离衬底基板的一侧；源极和漏极设置于第二金属层，第二金属层位于栅极远离衬底基板的一侧；第一金属层和第二金属层之间具有第一绝缘层，第二金属层远离衬底基板的一侧具有第二绝缘层；上述光阻隔层位于第一金属层和第二绝缘层之间。
在一些实施例中，光阻隔层位于第一绝缘层和第二绝缘层之间。
在一些实施例中，光阻隔层位于栅极和第一绝缘层之间。
在一些实施例中，有源层远离第一金属层的一侧具有第三金属层，第三金属层用于遮挡由衬底基板向有源层方向传播的光线。
在一些实施例中，栅极设置于第一金属层，第一金属层位于有源层靠近衬底基板的一侧；源极和漏极设置于第二金属层，第二金属层位于有源层远离衬底基板的一侧；第二金属层远离衬底基板的一侧设有第三绝缘层；上述光阻隔层位于有源层和第三绝缘层之间。
在一些实施例中，光阻隔层与有源层之间设有第四绝缘层，光阻隔层与第三绝缘层之间设有第五绝缘层。
在一些实施例中，第二金属层与有源层之间设有第六绝缘层；光阻隔层位于第六绝缘层和第三绝缘层之间。
在一些实施例中，光阻隔层为光吸收层，光吸收层对可见光的吸收率大于或者等于60％。
在一些实施例中，上述光吸收层为非晶硅层。
在一些实施例中，上述光阻隔层为光遮挡层。
在一些实施例中，上述光遮挡层为金属层。
在一些实施例中，上述光阻隔层的厚度不小于40纳米。
第二方面，本申请提供了一种显示面板，包括上述阵列基板。
第三方面，本申请提供了一种显示装置，包括上述显示面板。
本申请实施例提供的阵列基板、显示面板和显示装置，通过在薄膜晶体管的栅极远离衬底基板的一侧且有源层远离衬底基板的一侧设置覆盖沟道区的光阻隔层，可以遮挡由显示面板中的其他膜层反射至薄膜晶体管的沟道区的光线和由顶部入射的部分环境光，能够降低薄膜晶体管由于光照产生的漏电流，改善显示性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本申请实施例的阵列基板的一个实施例的结构示意图；
图2是图1所示阵列基板的一个截面示意图；
图3是图1所示阵列基板的一种可选实现方式的截面示意图；
图4是图1所示阵列基板的另一种可选实现方式的截面示意图；
图5是图1所示阵列基板的再一种可选实现方式的截面示意图；
图6是图1所示阵列基板的又一种可选实现方式的截面示意图；
图7是本申请的显示面板的一个实施例的示意性结构图；
图8是本申请的显示装置的一个实施例的示意性结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1和图2，其分别示出了本申请实施例提供的阵列基板的一个实施例的结构示意图和截面示意图。
如图1所示，本申请实施例的阵列基板100包括衬底基板11以及位于衬底基板上的薄膜晶体管阵列。其中薄膜晶体管阵列包括呈阵列排布的多个薄膜晶体管120。
在一些实施例中，如图1所示，阵列基板100还可以包括呈阵列排布的多个像素电极131，每个薄膜晶体管120分别与一个像素电极131电连接。
图2示出了阵列基板100中薄膜晶体管120位置的截面示意图。如图2所示，薄膜晶体管120形成于衬底基板11上，包括栅极121、源极122、漏极123以及有源层124。其中有源层124由栅极121控制，在源极122和漏极123之间形成沟道区1241。有源层可以由半导体材料形成，例如可由非晶硅(amorphous silicon，a-Si)或多晶硅(poly silicon，p-Si)构成，多晶硅分为高温多晶硅(High Temperature Poly-silicon，HTPS)和低温多晶硅(LowTemperature Poly-silicon，LTPS)。可选地，上述有源层可以由LTPS构成。
在本实施例中，阵列基板还包括光阻隔层125，光阻隔层125位于栅极121远离衬底基板11的一侧，且光阻隔层125位于有源层124远离衬底基板11的一侧。并且，光阻隔层125向衬底基板的正投影覆盖沟道区1241向衬底基板的正投影。
光阻隔层125对光线具有阻隔作用，可以阻挡光线传输至薄膜晶体管的有源层124中的沟道区。可选地，光阻隔层可以为光吸收层或光遮挡层。光吸收层可以将设置该光吸收层的光线吸收，光遮挡层遮挡从光遮挡层的一侧传输至另一侧的光线，从而削弱经过光遮挡层的光的能量。
进一步地，栅极121可以设置于栅极金属层，源极122和漏极123可以设置于源漏金属层。不同的金属层以及金属层和半导体层之间设有绝缘层。通常源漏金属层设置于栅极金属层和有源层远离衬底基板11的一侧，将光阻隔层设置于栅极和有源层远离衬底基板的一侧，可以对源漏金属层等膜层反射的光线进行阻隔，以及对由沿着源漏金属层向栅极金属层的方向入射的外部环境光线进行阻隔，减少入射至沟道区的光线，从而减小薄膜晶体管的光漏电流，进而提升显示效果。
请继续参考图3，其中以图1中的区域130的截面结构为示例，示出了阵列基板的一种可选实现方式的示意性结构。
如图3所示，在阵列基板300中，薄膜晶体管设置于衬底基板30上，在这里，薄膜晶体管为顶栅结构。具体地，薄膜晶体管包括栅极311、源极321、漏极322以及有源层34。其中栅极311设置于第一金属层31，源极321和漏极322设置于第二金属层32。第一金属层31位于有源层34远离衬底基板30的一侧，第二金属层32位于栅极311远离衬底基板30的一侧。源极321和漏极322可以与有源层34相互接触。
在本实施例中，第一金属层31位于有源层34和第二金属层32之间。第一金属层31和第二金属层32之间具有第一绝缘层36，第二金属层32远离衬底基板30的一侧具有第二绝缘层37。光阻隔层35位于第一金属层31和第二绝缘层37之间。更进一步地，在本实施例中，光阻隔层35位于第一绝缘层36和第二绝缘层37之间，该光阻隔层35向衬底基板30的正投影覆盖有源层34中位于源极321和漏极322之间的沟道区向衬底基板30的正投影。
可选地，对于图3所示阵列基板300，薄膜晶体管的有源层34远离第一金属层31的一侧具有第三金属层33，第三金属层33用于遮挡由衬底基板30向有源层34方向传播的光线。在顶栅结构的薄膜晶体管中，有源层和衬底基板之间可以设有用于遮光的遮光金属层，即上述第三金属层33，以遮挡由衬底基板一侧向有源层的入射的光线。
可选地，上述阵列基板300还可以包括像素电极381(即图1所示的像素电极131)，像素电极381可以设置于第一电极层38，第一电极层38可以设置于第二金属层32以及光阻隔层35远离衬底基板30的一侧，像素电极381可以通过设置于第二绝缘层37的过孔与薄膜晶体管的漏极322电连接。
从图3可以看出，光阻隔层35设置于第一绝缘层36和第二绝缘层37之间，可以阻挡由沿着与第二金属层32向第一金属层31一致的方向入射的光线，并且，可以阻挡由衬底基板一侧入射并由第二金属层或其他膜层散射后的光线，能够减少进入薄膜晶体管沟道区的光线，降低薄膜晶体管的光漏电流，从而提升像素电极的充电电位的准确性，进而保证液晶的保持能力，改善显示效果。
继续参考图4，其示出了图1所示阵列基板的另一种可选实现方式的截面示意图。
如图4所示，在阵列基板400中，薄膜晶体管设置于衬底基板40上。薄膜晶体管包括栅极411、源极421、漏极422以及有源层44。其中栅极411设置于第一金属层41，源极421和漏极422设置于第二金属层42。第一金属层41位于有源层44远离衬底基板40的一侧，第二金属层42位于栅极411远离衬底基板40的一侧。源极421和漏极422可以与有源层44相互接触。
在本实施例中，第一金属层41位于有源层44和第二金属层42之间。第一金属层41和第二金属层42之间具有第一绝缘层46，第二金属层42远离衬底基板40的一侧具有第二绝缘层47。光阻隔层45位于栅极411和第一绝缘层46之间，该光阻隔层45向衬底基板40的正投影覆盖有源层44中位于源极421和漏极422之间的沟道区向衬底基板40的正投影。
可选地，上述光阻隔层45可以与栅极411相接触。在制作时，可以在第一金属层上沉积光阻隔材料并进行图形化处理后形成光阻隔层45。
可选地，对于图4所示阵列基板400，薄膜晶体管的有源层44远离第一金属层41的一侧具有第三金属层43，第三金属层43用于遮挡由衬底基板40向有源层44方向传播的光线。在顶栅结构的薄膜晶体管中，有源层和衬底基板之间可以设有用于遮光的第三金属层，以遮挡由衬底基板远离有源层的一侧入射的光线。
可选地，上述阵列基板400还可以包括像素电极481(即图1所示的像素电极131)，像素电极481可以设置于第一电极层48，第一电极层48可以设置于第二金属层42以及光阻隔层45远离衬底基板40的一侧，像素电极481可以通过设置于第二绝缘层47的过孔与薄膜晶体管的漏极422电连接。
本实施例中，光阻隔层45设置于第一金属层41与第一绝缘层46之间，不仅可以对由阵列基板的入光面入射至第二金属层42后反射向有源层的光线进行阻隔，还可以对由阵列基板的出光面射向有源层的环境光进行阻隔，进一步减小背光、反射光和环境光对薄膜晶体管的漏电流的影响，提升薄膜晶体管的充电性能。
在一些实施例中，阵列基板上的薄膜晶体管为底栅结构，即栅极设置于有源层远离第二金属层的一侧。具体地，请参考图5，其中以图1中的区域130的截面结构为示例，示出了阵列基板的再一种可选实现方式的示意性结构。
如图5所示，阵列基板500包括衬底基板50和设置于衬底基板50上的薄膜晶体管。在这里，薄膜晶体管为底栅结构，包括栅极511、源极521、漏极522以及有源层54，有源层54可以为半导体层，可以在栅极511的控制下在源极521和漏极522之间形成导电沟道。源极521和漏极522可以与有源层54相互接触。
栅极511设置于第一金属层51，源极和漏极设置于第二金属层52，第一金属层51位于有源层54靠近衬底基板50的一侧，第二金属层52位于有源层54远离衬底基板50的一侧(也即第一金属层位于有源层54远离第二金属层52的一侧)。第二金属层52远离衬底基板50的一侧设有第三绝缘层56。阵列基板500还包括光阻隔层55，光阻隔层55位于有源层54和第三绝缘层56之间。更进一步地，在本实施例中，光阻隔层55与有源层54之间设有第四绝缘层57，光阻隔层55与第三绝缘层56之间设有第五绝缘层58。并且，该光阻隔层55向衬底基板50的正投影覆盖有源层54中位于源极521和漏极522之间的沟道区向衬底基板的正投影。这样，光阻隔层55与有源层54相互绝缘，且光阻隔层55位于沟道区的正上方的第三绝缘层56和第四绝缘层57之间，可以遮挡由衬底基板一侧入射的光线经第二金属层等反射后的光以及由第三绝缘层一侧入射的环境光，降低薄膜晶体管的光漏电流。
在上述阵列基板500中，栅极511可以由透光率较低的金属材料制成，第一金属层51可以为不透光的金属层。栅极511向衬底基板50的正投影通常覆盖沟道区向衬底基板50的正投影，这样，栅极511可以同时作为遮光层遮挡来自于衬底基板50一侧的背光。
可选地，阵列基板500还包括像素电极591(即图1所示的像素电极131)，像素电极591可以设置于第一电极层59，第一电极层59可以设置于第三绝缘层56远离衬底基板50的一侧，像素电极591可以通过设置于第三绝缘层56的过孔与薄膜晶体管的漏极522电连接。当薄膜晶体管的光漏电流减小时，薄膜晶体管可以向像素电极591传输更稳定和更准确的驱动信号，保证显示亮度的准确性，提升显示效果。
请参考图6，其示出了图1所示阵列基板的又一种可选实现方式的截面示意图。
与图5类似，图6所示阵列基板600中的薄膜晶体管也为底栅结构，包括设置于衬底基板60上的栅极611、源极621、漏极622以及有源层64，有源层64可以为半导体层，可以在栅极611的控制下在源极621和漏极622之间的区域形成导电沟道。
栅极611形成于第一金属层61，源极621和漏极622形成于第二金属层62。在这里，第一金属层61位于有源层64靠近衬底基板60的一侧，第二金属层62位于有源层64远离衬底基板60的一侧。第二金属层62远离衬底基板60的一侧设有第三绝缘层66，光阻隔层65位于有源层64和第三绝缘层66之间。并且，该光阻隔层65向衬底基板60的正投影覆盖有源层64的沟道区向衬底基板60的正投影。这样，光阻隔层可以阻挡由第三绝缘层66射向有源层的光线，在用于遮挡环境光的黑矩阵与阵列基板对位不准确时也可以遮挡入射的环境光，降低薄膜晶体管的光漏电流。
进一步地，与图5所示实施例不同的是，第二金属层62与有源层之间设有第六绝缘层67，光阻隔层65位于第六绝缘层67和第三绝缘层66之间。在这里，第二金属层62也位于第六绝缘层67和第三绝缘层66之间，但第二金属层62与光阻隔层65相互不接触。这样，第二金属层62和有源层64之间只有一层绝缘层67，在制作阵列基板600时，可以在形成第六绝缘层67之后，在第六绝缘层67上形成光阻隔层，减少了绝缘层的数量，简化了制作工艺。
可选地，阵列基板600还可以包括像素电极681(即图1所示的像素电极131)，像素电极681可以设置于第一电极层68，第一电极层68可以设置于第三绝缘层66远离衬底基板60的一侧，像素电极681可以通过设置于第三绝缘层66的过孔与薄膜晶体管的漏极622电连接，在薄膜晶体管导通时，接收由薄膜晶体管的源极621传输的信号。
需要说明的是，上述图2至图6仅以图1中的区域130的结构为示例，对阵列基板的结构进行了描述，本申请各实施例的阵列基板中的各薄膜晶体管和像素电极可以具有与区域130相同或相类似的结构，此处不再赘述。
在上述各实施例和可选实现方式中，光阻隔层可以为光吸收层或光遮挡层。其中光吸收层对可见光的吸收率大于或等于60％，可选地，光吸收层可以为非晶硅层。非晶硅层对可见光波段的光的穿透率较低，可以有效吸收入射或发射的光线，降低薄膜晶体管的光漏电流。光遮挡层可以为金属层，金属层可以遮挡可见光波段的光。
光阻隔层的厚度越大，其对可见光的阻隔作用越显著。进一步可选地，上述光阻隔层的厚度不小于40纳米，当光阻隔层的厚度大于等于40纳米时，可以有效降低薄膜晶体管在可见光作用下的光漏电流。例如由非晶硅材料形成的光吸收层对可见光的透过率不大于30％，大幅降低了入射至有源层的沟道区的光线数量，能够有效降低薄膜晶体管中的光生载流子数量，从而降低薄膜晶体管的光漏电流。
上述阵列基板可以应用于液晶显示面板和有机发光显示面板。本申请实施例还提供了一种显示面板，包括上述实施例的阵列基板。
请参考图7，其示出了本申请的显示面板的一个实施例的示意性结构图。该显示面板700为液晶显示面板，包括阵列基板71、与阵列基板71对向设置的彩膜基板72以及设置于阵列基板71和彩膜基板72之间的液晶层73。其中阵列基板71可以为上述结合图1至图6描述的各实施例的阵列基板，彩膜基板72上设有与薄膜晶体管阵列对应的黑矩阵721。上述光阻隔层和黑矩阵721可以阻隔射向薄膜晶体管的有源层的光线，从而降低薄膜晶体管的光漏电流，改善显示效果。
本申请实施例还提供了一种显示装置，如图8所示，显示装置800包括上述显示面板，可以为手机、电视、平板电脑、智能穿戴显示器等。本领域技术人员应当理解，显示装置除了包括如上的显示面板之外，还可以包括一些其它的公知的结构。为了不模糊本申请的重点，将不再对这些公知的结构进行进一步描述。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (9)
1.一种阵列基板，其特征在于，包括衬底基板以及位于所述衬底基板上的薄膜晶体管阵列；
所述薄膜晶体管阵列中的薄膜晶体管包括源极、漏极、栅极以及有源层，所述有源层由所述栅极控制、在所述源极和所述漏极之间形成沟道区；
所述栅极设置于第一金属层，所述第一金属层位于所述有源层远离所述衬底基板的一侧；
所述源极和所述漏极设置于第二金属层，所述第二金属层位于所述栅极远离所述衬底基板的一侧；
所述阵列基板包括光阻隔层，所述光阻隔层位于所述栅极远离所述衬底基板的一侧且位于所述有源层远离所述衬底基板的一侧，所述光阻隔层位于所述有源层与所述第二金属层之间，且所述光阻隔层向所述衬底基板的正投影覆盖所述沟道区向所述衬底基板的正投影；
所述光阻隔层为光吸收层，所述光吸收层对可见光的吸收率大于或者等于60％，所述光吸收层为非晶硅层；
或者，所述光阻隔层为光遮挡层，所述光遮挡层为金属层。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述第一金属层和所述第二金属层之间具有第一绝缘层，所述第二金属层远离所述衬底基板的一侧具有第二绝缘层；
所述光阻隔层位于所述第一金属层和所述第二绝缘层之间。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述光阻隔层位于所述栅极和所述第一绝缘层之间。
4.根据权利要求2-3任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述有源层远离所述第一金属层的一侧具有第三金属层，所述第三金属层用于遮挡由所述衬底基板向所述有源层方向传播的光线。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述第二金属层远离所述衬底基板的一侧设有第三绝缘层；
所述光阻隔层位于所述有源层和所述第三绝缘层之间。
6.根据权利要求5所述的阵列基板，其特征在于，所述光阻隔层与所述有源层之间设有第四绝缘层，所述光阻隔层与所述第三绝缘层之间设有第五绝缘层。
7.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述光阻隔层的厚度不小于40纳米。
8.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的阵列基板。
9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求8所述的显示面板。
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