CN111771283A - 具有金属氧化物开关的小型存储电容器的薄膜晶体管 - Google Patents

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Abstract

本文中公开了用于显示装置的子像素电路。所述子像素电路具有驱动TFT和至少一个开关TFT。所述至少一个开关TFT为氧化物TFT。所述子像素电路另外地具有至少一个存储电容器，其中所述存储电容器具有在约1飞法与约55飞法之间的电容。

Description

具有金属氧化物开关的小型存储电容器的薄膜晶体管
技术领域
本公开总体涉及一种具有被微型化的存储电容器(storage capacitor)的薄膜晶体管。薄膜晶体管可用于显示屏中，例如有机发光二极管(OLED)显示屏。
背景技术
包括显示装置的输入装置可用于各种电子系统。显示分辨率表明了屏幕可水平地且垂直地显示的像素数量。它以N××M的形式编写。在此示例中，屏幕可水平地显示N个像素并垂直地显示M个像素。如果比较两个尺寸相同但分辨率相异的屏幕，具有较高分辨率的屏幕(具有较多像素的屏幕)将能够显示更多的处理内容，因此无需过多地滚动(scroll)。显示器的分辨率越高，显示器所产生的清晰质量图像的细节程度(degree of detail)就越高。
具有大于600ppi(每英寸像素)的有机发光二极管OLED的高分辨率显示装置，需要非常小的像素尺寸。每个像素可具有三个或更多个子像素以设置颜色于像素中。随着像素尺寸的缩小，高分辨率显示器的一切将随之变小。例如，驱动子像素的电路将具有较小的占地面积(foot print)。驱动子像素的电路具有多个薄膜晶体管、电容器和有机发光二极管(OLED)区域。基于高分辨率的像素尺寸的缩小，薄膜晶体管(TFT)的尺寸可被缩小。然而，由于所需的存储电容(storage capacitance)主要取决于帧速率(frame rate)和通过连接到存储电容的TFT的漏电流，因此难以使与TFT电路相关联的存储电容器变得更小。因此，进一步减少像素的占地面积是困难的。
因此，应发展可减少像素占地面积尺寸的新技术。
发明内容
本文中公开了一种用于显示装置的子像素电路。在一个实施例中，子像素电路具有驱动TFT和至少一个开关TFT。至少一个开关TFT为氧化物TFT。子像素电路另外地具有至少一个存储电容器，其中存储电容器具有在约1飞法与约55飞法之间的电容量。
在另一个实施例中，子像素电路形成在堆叠中。子像素电路具有驱动TFT。驱动TFT具有设置在堆叠的顶表面上的源极、在堆叠的顶表面上的漏极以及形成在堆叠中的导电通道。导电通道具有第一端部和第二端部。第一端部电耦接到源极，并且第二端部电耦接到漏极。子像素电路具有至少一个开关TFT。子像素电路另外地具有至少一个存储电容器，其中存储电容器在设置在导电通道上方和顶表面下方的驱动TFT内。
在另一个实施例中，显示器具有多个像素。像素具有多个子像素。多个像素的每个子像素具有有机发光二极管区域和子像素电路。子像素电路具有驱动TFT和至少一个开关TFT，其中至少一个开关TFT为氧化物TFT。子像素电路另外地具有至少一个存储电容器，其中存储电容器具有在约1飞法与约55飞法之间的电容量。
附图说明
因此，可详细地理解上述本公开的特征的方式，上文简单地概括的本公开的更详细的描述可参考实施例进行，一些实施例示出在附图中。然而，将注意，这些附图仅示出了示例性实施例，因此并非用以限定本发明的范围，本公开可允许其他等效的实施例。
图1是根据一个或多个实施例的有源矩阵有机发光二极管(OLED)面板的示意图。
图2A示出了底发光有机发光二极管显示器的示意图。
图2B示出了顶发光有机发光二极管显示器的示意图。
图3示出了根据一个或多个实施例的子像素电路示例。
图4示出了根据一个或多个实施例的另一子像素电路示例。
图5示出了根据一个或多个实施例的通过开关晶体管的电压变化图。
图6A和图6B示出了根据一个或多个实施例的形成在基板中的子像素电路的示例。
图7A和图7B示出了根据一个或多个实施例的形成在基板中的子像素电路的示例。
图8A和图8B示出了根据一个或多个实施例的形成在基板中的子像素电路的示例。
图9A和图9B示出了根据一个或多个实施例的形成在基板中的子像素电路的示例。
为帮助理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记以标示共同出现于附图中的相同元件。可以预期的是，一个实施方式所公开的元件可被有利地利用于其他实施方式上，不需特别详述。除非特别说明，本文所提到的附图不应被理解为按照比例绘制。此外，附图系常常被简化，且省略一些细节或部件以进行清楚地表达与解释。附图及讨论用来解释以下所讨论的原理，类似的符号表示类似的元件。
具体实施例
以下的详细叙述本质上仅是示例性的，并非用以限制本公开或本公开的应用及使用。再者，并无意图被先前背景技术、发明内容或以下详细叙述中所呈现的任何明示性或暗示性的理论所限制。
金属氧化物(MOx)TFT的截止漏电流(Off leakage current,Ioff)通常比低温多晶硅(low temperature polysilicon,LTPS)TFT少三个数量级(order of magnitude)。由于有机发光二极管像素装置的低截止漏电流，由金属氧化物TFT所制成的开关TFT可以有效地保持存储电容。因此，相较于低温多晶硅，由于通过使用金属氧化物所制造的开关TFT的较低的漏电流，存储电容的尺寸(storage capacitance size)可被减小。
有机发光二极管的高分辨率显示装置(即，大于600每英寸像素(ppi))将会具有较小的像素尺寸。由于缩小的像素尺寸，高分辨率显示器的一切随之缩小。基于来自高分辨率的像素尺寸的缩小，TFT的尺寸可被缩小。然而，存储电容器的电容量(即尺寸)，主要取决于帧速率以及通过连接到有机发光二极管显示器的存储电容器的开关TFT的漏电流，因此，本公开是，允许在具有较小的存储电容器尺寸的高分辨率有机发光二极管进行操作的一种像素电路和装置结构。
相较于低温多晶硅开关TFT(LTPS switching TFT)，使用金属氧化物开关TFT(MOxswitching TFT)可达到降低三个数量级的截止漏电流(Ioff)。因此，相较于低温多晶硅开关TFT，金属氧化物开关TFT可以不损失电容量地维持1帧保持时间(frame holding time)的存储电容。此特性可减少约5至约10倍之间的存储电容器尺寸。减少的电容器尺寸为更高的像素密度提供空间。较小的电容器尺寸的高介电常数方案(high k solution)对于接近于约1200每英寸像素(ppi)的有机发光二极管有效，而开关金属氧化物TFT可以被应用于更高的分辨率，例如大于1200每英寸像素的分辨率。
为了操作显示器的有机发光二极管像素的子像素，至少需要两个晶体管和一个电容器。开关TFT将数据电压传递至电容器(存储)。存储电容器连接至驱动TFT的栅极。连接到存储电容的驱动TFT的栅极电压决定了流动至有机发光二极管的驱动TFT的电流流量，以控制亮度。存储电容器所需的电容量取决于帧速率以及开关TFT的漏电流，此开关TFT皆连接至显示器的存储电容器及驱动TFT的栅极，存储电容器所需的电容量以下列等式表示：
ΔQ＝C××ΔV＝漏电流(leakage current)××Δt
如果漏电流降低一个数量级，则电容量(C)也可减少一个数量级。将传统的低温多晶硅开关TFT替换为金属氧化物开关TFT，可至少减少1至2个数量级的漏电流。所需的电容量也可被减少相同的程度(level)。因此，通过使用金属氧化物开关TFT，存储电容器的尺寸可被减小。可在以下附图的叙述中，查找此布置的进一步叙述。
图1是有源矩阵有机发光二极管面板(active matrix organic light emittingdiode panel)100的示意图。有机发光二极管面板100具有布置于行(rows)160及列(columns)180的像素阵列(array of pixels)190，即第一像素1901、第二像素1902、第三像素1903等。每一像素190具有多个子像素150，以决定像素190的值。例如，第一像素1901具有第一子像素1501A、第二子像素1501B和第三子像素1501C。每一子像素150为各自的像素190的单一颜色元件(color element)。然而，第一像素1901可具有多于三的子像素150，例如子像素1501N，其中“1N”可代表第一像素1901的任何数量的子像素150。有机发光二极管面板100中每一行160可使用栅极线110来独立存取。有机发光二极管面板100中的每一列180可使用数据线120来存取。寻址(address)第一栅极线112与第一数据线122，以存取有机发光二极管面板100的第一像素1901中的第一子像素1501A。每一子像素150可被类似地寻址于有机发光二极管面板100中。在多个实施例中，虽然每一子像素150被示出为耦接到单一选择线，每一子像素可被耦接到多个选择线，所述选择线可用以控制每一子像素150的更新。在这些实施例中，可于不同时间与不同的选择信号(select signal)来驱动选择线，以控制子像素150的更新时间(update timing)。
在一个或多个实施例中，有机发光二极管面板100可以是有机发光二极管显示装置。在此实施例中，每一子像素150可包括阳极电极，此阳极电极经由一个或多个晶体管被耦接至对应的一个或多个选择线和数据线。将一个或多个子像素数据信号应用于每一活化的阳极电极，以驱动阳极电极至特定的电压水平。有机发光二极管显示装置另外地包括阴极电极，此阴极电极通过用于显示器更新的处理系统和一个或多个有机层而被驱动至电压水平。电源电压(supply voltage)被施加至每个子像素，以驱动子像素的更新。在一个实施例中，正电源电压可被称为ELVDD，负电源电压可被称为ELVSS。
图2A示出了底发光有机发光二极管显示器(bottom emission OLED display)的示意图。有机发光二极管位于子像素电路220的顶部上。由于发光的方向，来自有机发光二极管的光线无法往下通过子像素电路区域220。单一子像素150可以是第一子像素1501A。然而，图2A所示出的单一子像素150是通用于每个子像素150，例如第一子像素1501A，进一步的讨论将关于通用的子像素150。子像素150具有子像素区域250。部分的子像素区域250被有机发光二极管区域210所占据。有机发光二极管区域210为子像素150的发光元件(light-emitting element)。有机发光二极管区域210为电流驱动的发光装置。子像素区域250的剩余部分被子像素电路220所占据，子像素电路220具有一个或多个的晶体管、电容器以及连接晶体管和电容器的金属布线(metal routing)，以形成子像素电路220。形成子像素电路220中，一个或多个晶体管、电容器和金属布线可与另一个晶体管、电容器和金属布线被设置在基板(装置)的不同金属层内。子像素电路220控制有机发光二极管区域210，有机发光二极管区域210提供驱动子像素150所需的电源，即发出或不发出光线。
图2B示出了顶发光有机发光二极管显示器(top emission OLED display)的示意图。对于顶发光有机发光二极管显示器，有机发光二极管位于子像素电路220的顶部上。来自有机发光二极管的光线的方向是向上的，所以子像素电路220并不会遮挡到光线。因此，来自顶发光有机发光显示器的子像素电路220的区域可相当于(comparable)有机发光二极管区域210，允许比底发光有机发光二极管显示器具有更高的密度。
图3和图4示出了根据一个或多个实施例的子像素150的子像素电路220的示例示意图。子像素电路220具有多个TFT(TFT)和存储电容器。然而，应当理解的是，子像素电路220可具有多于两个的晶体管和/或多于一个的电容器。一般来说，子像素电路220包括开关晶体管310、电流调节器或驱动晶体管330，和存储电容器320。晶体管310、330可为相对低漏电流的晶体管，例如氧化物晶体管、低温多晶硅晶体管(LTPS)、或低温多晶硅与氧化物的混合物，即低温多晶氧化物(LTPO)晶体管。较佳地，开关晶体管310具有不超过约10-12安培的漏电流。驱动TFT 330可为p型低温多晶硅TFT(Tp2)、或n型低温多晶硅TFT、或n型氧化物TFT(Tn2)。开关TFT 310可为氧化物TFT(Tn1)或低温多晶氧化物混合物(hybrid LTPO)。
开关TFT 310的栅极(G1)连接至选择扫描线(Vscan)386，源极-漏极连接至Vdata线384与驱动TFT 330的栅极(G2)之间。设置在全彩显示器中的子像素150像素的有机发光二极管区域210中的有机发光二极管338电连接到驱动晶体管330。有机发光二极管338的电路进一步延续于低电平电源电压(VSS)或接地(GND)。有机发光二极管388是由子像素电路220所控制，有机发光二极管388具有连接至公共端(common terminal)或导体的阴极，而阳极是通过驱动TFT330的源极-漏极连接至高电平电源(high level power supply)(VDD)382。存储电容器(Cst)320的角色(role)为保持驱动TFT(Tn2/Tp2)330的栅极电压。于图3中，存储电容器320连接在高电平电源(VDD)382与驱动TFT 330的栅极(G2)之间。于图4中，存储电容器320连接在有机发光二极管388与驱动TFT 330的栅极(G2)之间。
当选择信号出现于Vscan线386上并且数据信号出现于Vdata线384上时，有机发光二极管388被寻址或选择。通过施加经由选择线的选择信号至晶体管310/330的栅极，晶体管可被导通或截止。Vscan线386上的信号被施加至开关晶体管310的栅极(G1)，以“导通”晶体管。Vdata线384上的数据信号通过开关晶体管310的源极-漏极被施加至驱动晶体管330的栅极(G2)，根据数据信号的振幅和/或持续时间将驱动晶体管330“导通”。接着，驱动晶体管330通常是以驱动电流的形式供应电源至有机发光二极管338，有机发光二极管338所产生的光线的亮度或强度可取决于供应电流的流量和/或持续时间。在开关晶体管310被“截止”后，存储电容器320则记忆Vdata线384上的电压。
图5示出了根据一个或多个实施例的通过开关晶体管的电压变化图。图500示出了在时间570中，Vdata线384与Vscan线386的电压。于时间570中，Vscan线386在低Vscan电压518与高Vscan电压512之间往返(traverse)。于相同时段(period of time)570中，Vdata线384在低Vdata电压528与高Vdata电压522之间往返。图5的项目(item)550所示，像素电压减少的电压值被称为反冲电压(kickback voltage)(ΔVp)。反冲电压550是基于数据信号而改变并且被诱发于栅极信号下降时，即Vscan线386从高Vscan电压512移至低Vscan电压518。用于驱动有机发光二极管的栅极(G2)电压(VG2)被存储电容器(Cst)320维持。开关TFT310的漏电(leakage)导致VG2数值下降。图线530示出了通过开关TFT 310(氧化物TFTTN1)的无漏电的VG2。图线540示出了通过开关TFT 310(低温多晶硅TFTTN1)的具有微漏电的VG2。由电容器(Cst)320来补偿无漏电的VG2(线530)以及具有漏电的VG2(线540)之间的电压差560。调整电容器(Cst)320的尺寸以补偿反冲电压与漏电，以维持栅极(G2)的电压。其中Cgd1为G1与D1之间的TFT电容器，且Cgs2为G2与D2之间的TFT电容器，VG2与反冲电压(ΔVp)皆可用以下等式计算：
VG2＝(Vdata,High–Vdata,Low)×{(Cst+Cgs2)/(Cst+Cgd1+Cgs2)
ΔVp＝(Vdata,High–Vdata,Low)×{(Cgd1)/(Cst+Cgd1+Cgs2)
如果氧化物TFT被用作Tn1、而非低温多晶硅TFT，由于通过Tn1的漏电流较小，可最小化VG2的电压降。如果Cst远大于Cgd1，可最小化反冲电压(ΔVp)以及由Cgd1(在G1与D1之间的TFT电容器)所导致的VG2电压降。
回顾图3，如果氧化物TFT被用作Tn1、而非低温多晶硅TFT，由于通过Tn1的漏电流较小，可最小化VG2的电压降。如果Cst远大于Cgd1，可最小化反冲电压ΔVp以及由Cgd1(在G1与D1之间的TFT电容器)所导致的VG2的电压降。此处，Tn1为n型氧化物TFT，Tn2为p型低温多晶硅TFT。至少使用两个TFT，一个为驱动TFT(Tp2)，另一个为开关TFT(Tn1)。
回顾图4，如果氧化物TFT被用作Tn1、而非低温多晶硅TFT，由于通过Tn1的漏电流较小，可最小化VG2的电压降。如果Cst远大于Cgd1，可最小化所有的反冲电压ΔVp以及由Cgd1(在G1与D1之间的TFT电容器)所导致的VG2的电压降。此处，Tn1为n型氧化物TFT，Tn2为n型低温多晶硅TFT或n型氧化物TFT。因此，至少一个电容器和两个TFT被用于子像素电路220，其中两个TFT包括一个驱动TFT(Tp2)和一个开关TFT(Tn1)。
调整Cst 320的尺寸以补偿ΔVp 550以及通过开关TFT 310的漏电流。参考图3和图4，Cst的容量(尺寸)需要大约大于Cgs的9倍以最小化电压反冲(voltage kickback)，其中Cgs为开关TFT 310的在栅极与源极之间的电容量。
对于长度约10微米、宽度约40微米、栅极氧化物厚度约100纳米且Cgs约0.5飞法/微米2(fF/μm2)的TFT，较佳的Cst数值范围是在大于Cst约2.2飞法及小于约55飞法之间。
对于长度约10微米、宽度约40微米、栅极氧化物厚度约150纳米且Cgs约0.34飞法/微米2的TFT，较佳的Cst数值范围是在大于Cst约1.5飞法及小于约37飞法之间。
对于长度约10微米、宽度约40微米、栅极氧化物厚度约200纳米且Cgs约0.25飞法/微米2的TFT，较佳的Cst数值范围是在大于Cst约1.1飞法及小于约28飞法之间。
图6A和图6B示出了根据一个或多个实施例的形成在堆叠650中的子像素电路的示例。堆叠650具有第一层602。第二层604设置在第一层602上。在一个实施例中，第二层604接触于第一层602。第三层606设置在第二层604上。在一个实施例中，第三层606接触于第二层604。第四层608设置在第三层606上。在一个实施例中，第四层608接触于第三层606。第五层610设置在第四层608上。在一个实施例中，第五层610接触于第四层608。第六层612设置在第五层610上。在一个实施例中，第六层612接触于第五层610。
第一层602可以是玻璃基板或其他适合的柔性基板(flexible substrate)。第二层604为第一缓冲层。第二层604(缓冲层1)可由例如是p型硅(硼掺杂硅(boron-dopedsilicon))、氧化钒(vanadium oxide,V2O5)、氮化铝(aluminum nitride,AlN)、氮化钨(tungsten nitride)、其他金属氧化物或金属氮化物、或上述组合物的材料所组成。第三层606为栅极绝缘层(gate insulating layer)(GI)。第三层606(GI)可由例如是二氧化硅(SiO2)、聚甲基硅倍半氧烷(polymethylsilsesquioxane,PMSQ)或其他适合的材料的材料所组成。第四层608是第一层间电介质(inter layer dielectric,ILD)。第四层608(ILD1)可由例如是氧化物(掺杂的以及未掺杂的)、氮化物、氮氧化物以及碳化物(例如硅基介电薄膜(silicon-based dielectric film))的材料所组成。第五层610为第二缓冲层。第五层610(缓冲层2)可由实质上相同于第二层604(缓冲层1)的材料列表(list of materials)形成。第六层612为第二层间电介质。第六层612(ILD2)可由实质上相同于第四层608(ILD1)的材料列表形成。
开关TFT 310示出在第六层612(ILD2)中。开关TFT 310为氧化物TFT。开关TFT具有设置在ILD2(即第六层612)顶部上的源极(S1)与漏极(D1)。源极(S1)与漏极(D1)耦接至第六层612中的通孔(via)，以耦接到导电通道(IGZO)，在此示例中，导电通道由氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide,IGZO)形成，但其他材料可相等地适用。导电通道(IGZO)形成在第五层610(缓冲层2)的顶部。栅极绝缘(GI)材料形成在第六层612(ILD2)中的导电通道(IGZO)上。GI材料是由二氧化硅、聚甲基硅倍半氧烷(PMSQ)或其他适合的材料所组成。栅极(G1)材料形成在栅极绝缘(GI)材料的顶部。栅极(G1)为金属导电材料，例如氧化铟锡(ITO)、氧化锌(zinc oxide)、氧化铟镓锌(IGZO)、或其他合适材料。
驱动TFT 330示出在第三层606至第六层612(ILD2)中。驱动TFT 330为低温多晶硅TFT。驱动TFT 330具有设置在ILD2(即第六层612)顶部上的源极(S2)与漏极(D2)。源极(S2)与漏极(D2)耦接至第六层612及第五层610中的通孔、以及耦接至设置在第五层610(缓冲层2)中的第二源极(S2)664与第二漏极(D2)。所述通孔进一步延伸通过ILD1至GI层中，至多晶硅(低温多晶硅)的导电通道634。导电通道634形成在第二层604(缓冲层1)的顶表面上。栅极(G2)632形成在导电通道634上方的第四层608(ILD1)中，且形成在第三层606(GI)的顶部上。G2材料是由二氧化硅、聚甲基硅倍半氧烷(PMSQ)或其他适合的材料所组成。第三层606(GI)为导电通道634与栅极(G2)632之间的栅极绝缘材料。
现仅参考图6A，电容器320形成在相邻于驱动TFT 330的第三层606(GI)中、第四层608(ILD1)中以及第五层610(缓冲层2)中。第二源极(S2)664在第五层610(缓冲层2)中，在相对于第二漏极(D2)的方向上横向地延伸。通孔662从第二源极(S2)664延伸通过第四层608(ILD1)至第三层606(GI)中。通孔662延伸至多晶硅(低温多晶硅)的导电通道640。导电通道640设置在第二层604(缓冲层1)的顶表面上。导电通道634由第三层606的栅极绝缘材料来隔离于导电通道640。栅极(G2)670形成在导电通道640上方的第四层608(ILD1)中，且形成在第三层603(GI)的顶部上。栅极(G2)670隔离于栅极(G2)632，在栅极(G2)670与栅极(G2)623之间具有通孔662。
现仅参考图6B，电容器320形成在相邻于驱动TFT 330的第四层608(ILD1)中以及第五层610(缓冲层2)中。第二源极(S2)664在第五层610(缓冲层2)中，在远离第二漏极(D2)的方向上横向地延伸。栅极(G2)670形成在导电通道640上方的第四层608(ILD1)中，且形成在第三层606(GI)的顶部上。所获得的电容器具有比图6A中形成的电容器更减少一个掩模。
示出于上述的图6A和图6B的优点在于，更减少一个掩模是可能的，且子像素电路220的形成较不复杂。
图7A和图7B示出了根据一个或多个实施例的形成在基板中的子像素电路的示例。所示出的开关TFT 310为氧化物类型，且实质上类似于上述的图6A和图6B的开关TFT。
现仅参考图7A，驱动TFT 330示出于第三层606至第六层612(ILD2)中。驱动TFT330为低温多晶硅TFT。驱动TFT 330具有设置在ILD2(即第六层612)顶部上的源极(S2)与漏极(D2)。源极(S2)与漏极(D2)耦接至第六层612及第五层610中的通孔，以及耦接至设置在第五层610(缓冲层2)中的第二源极(S2)664与第二漏极(D2)。所述通孔进一步延伸通过ILD1至GI层，至多晶硅(低温多晶硅)的导电通道634。导电通道634形成在第二层604(缓冲层1)的顶表面上。栅极(G2)632形成在导电通道634上方的第四层608(ILD1)中，且形成在第三层603(GI)的顶部上。G2材料是由二氧化硅、聚甲基硅倍半氧烷(PMSQ)或其他适合的材料所组成。第三层603(GI)为导电通道634与栅极(G2)632之间的栅极绝缘材料。
电容器320形成在驱动TFT 330内的第四层608(ILD1)中以及第五层610(缓冲层2)中。第二源极(S2)760在第五层610(缓冲层2)中且在形成在第四层608(ILD1)中的栅极(G2)632上方，在朝向第二漏极(D2)的方向上横向地延伸。位于驱动TFT 330中的所获得的电容器减少了子像素电路220的占地面积(footprint)。
现仅参考图7B，驱动TFT 330示出于第六层612(ILD2)中。驱动TFT 330为氧化物TFT。驱动TFT 330具有设置在ILD2(即第六层612)顶部上的源极(S2)762与漏极(D2)。源极(S2)与漏极(D2)耦接到第六层612中的通孔而到导电通道(IGZO)，在此示例中，导电通道由氧化铟镓锌(IGZO)形成，但其他材料可相等地适用。导电通道(IGZO)形成在第五层610(缓冲层2)的顶部上。栅极绝缘(gate insulating,GI)材料742形成在第六层612(ILD2)中的导电通道(IGZO)上。GI材料742由二氧化硅、聚甲基硅倍半氧烷(PMSQ)或其他适合的材料所组成。栅极(G2)材料形成在栅极绝缘(GI)材料742的顶部上。栅极(G2)为金属导电材料，例如氧化铟锡(ITO)、氧化锌、氧化铟镓锌(IGZO)、或其他合适材料。
电容器320形成在驱动TFT 330中。该源极(S2)762沿着第六层612的顶表面，朝向该漏极(D2)以及该栅极(G2)材料的上方延伸，以形成该电容器。
有利地，存储电容器320形成在更接近于驱动TFT 330，通过减少像素电路面积(pixel circuity area)来获得更高的分辨率。
图8A和图8B示出了根据一个或多个实施例的形成在基板中的子像素电路的示例。所示出的开关TFT 310为氧化物类型，且实质上类似于上述的图6A及图6B的开关TFT。在图8A中，开关TFT 310具有形成在导电通道(IGZO)下的第五层610(缓冲层2)中的光屏蔽件(light shield)810。在图8B中，开关TFT 310具有形成在导电通道(IGZO)下方的第四层680(ILD1)中的光屏蔽件820。光屏蔽件810/820是由金属材料形成。金属被使用于氧化物开关TFT 310下，以改善其稳定性。
图8A和图8B中示出的驱动TFT 330和电容器320，实质上如同上述的图7A的驱动TFT 330。驱动TFT 330为低温多晶硅TFT，且设置在第三层606至第六层612(ILD2)中。电容器320形成在驱动TFT 330内的第四层608(ILD1)及第五层610(缓冲层2)中。位于驱动TFT330中的所获得的电容器减少了子像素电路220的占地面积。
有利地，存储电容器320形成在更接近于驱动TFT 330，通过减少像素电路面积来获得更高的分辨率。此外，如上所述，光屏蔽件金属810/820改善了开关TFT 310的稳定性。
图9A和图9B示出了根据一个或多个实施例的形成在基板中的子像素电路示例。所示出的开关TFT 310为氧化物类型，且实质上类似于上述的图6A和图6B的开关TFT。光屏蔽件810形成在导电通道(IGZO)下方的第五层610(缓冲层2)中。此外，栅极材料(G2)934形成在光屏蔽件810下方的第四层680(ILD1)中。栅极材料(G2)934是由金属材料形成。光屏蔽件810与栅极材料934(G2)于开关TFT 310下方形成第二电容器920。
现仅参考图9A，驱动TFT 330和电容器如同以上图7A所述。换句话说，电容器320形成在驱动TFT 330内，以最小化子像素电路220。
现仅参考图9B，驱动TFT 330和电容器320如同以上图7B所述。电容器320形成在驱动TFT 330内，以最小化子像素电路220。此外，栅极材料(G2)936形成在源极层(S2)950下的第四层680(ILD1)中。栅极材料936(G2)是由金属材料形成。源极层(S2)950与栅极材料(G2)936在驱动TFT 330下形成另一电容器991。
有利地，存储电容器320形成在更接近于驱动TFT 330，通过减少像素电路面积而获得更高的分辨率。光屏蔽件金属810改善开关TFT 310的稳定性。此外，于开关TFT 310下方形成另一存储电容器934以保持子像素电路220的占地面积，同时增加存储电容并允许更长的帧速率。
像素电路由一个驱动TFT、至少一个开关TFT与至少一个存储电容器组成。开关TFT皆连接至驱动TFT的栅极和存储电容器。相较于低温多晶硅TFT，由于通过使用氧化物TFT作为开关TFT，漏电流降低二至三个数量级，存储电容器的尺寸可被减少。然而，由于电压反冲，存储电容器并不能非常小。如上所示，提出的存储电容器(Cst)尺寸是在约1飞法与约55飞法之间。栅极绝缘体(gate insulator)的厚度是在约100纳米至约200纳米之间。TFT通道长度是在约0.5微米与3微米之间。TFT通道宽度是在约1微米与约4微米之间。
上述的开关TFT的装置结构示出存储电容器与具有存储电容器的驱动TFT，此存储电容器形成在多晶硅与栅极金属之间。或者地，此结构示出，存储电容器形成在栅极与源极金属之间，以在制造期间减少掩模的数量。于另一替代方案中，高分辨率的结构被提出，其中存储电容器是通过重叠驱动晶体管的栅极与源极金属来形成。于另一替代方案中，高分辨率的结构被提出，其中存储电容器是形成在氧化物TFT下。在其他结构中，由金属形成的光屏蔽件被加入于氧化物TFT下。这些结构提供具有小于10-12(安培)漏电流的氧化物TFT，允许约7.5皮安培××(1/60秒)/0.35伏特或约36飞法的存储电容器。
于可变更新率(variable refresh rate,VRR)[60赫兹(Hz)、30赫兹、15赫兹、1赫兹]下，实现显著的有机发光二极管面板的节能(power saving)。然而，低于60赫兹的更新率可导致视觉假象(visual artifact)，例如闪烁或亮度的突然改变。随着较小的漏电流通过连接的开关TFT，以保持存储电容器(C1)的保持在液晶显示器(LCD)与有机发光二极管中的数据电压，闪烁及亮度的突然改变最小化。如果存储电容器(C1)所需的数值大于36飞法，如同图9A和图9B的额外的存储电容器可被提供。如果加倍存储电容器的尺寸(例如72飞法)，ΔVG将是大约一半，即大约0.175伏特。因此，实现了通过减少栅极电压的变化量的改善的一致性(uniformity)。此外，如果漏电流是一半，所需的存储电容器数值将是一半，即大约18飞法。存储电容器的面积被减少至大约一半的电路的先前尺寸，通过减少像素尺寸面积来允许更高的每英寸像素。
可根据所述的特定实施例以及其他变化来理解这些和其他优点。可理解的是，以上描述旨在示例性而非限制性。检阅以上的叙述后，在权利要求的精神和范围内的许多其他实施例和润饰，对于本领域的技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围，应参考随附的权利要求、以及以这些权利要求命名(entitled)的等同物(equivalent)的全部范围来决定。在以下的权利要求中，用语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标号(label)，而非对这些对象施加数值要求(numerical requirement)。

Claims (15)

1.一种用于显示器的子像素电路，所述子像素电路包括：
驱动薄膜晶体管；
至少一个开关薄膜晶体管，其中所述至少一个开关薄膜晶体管为氧化物薄膜晶体管；和
至少一个存储电容器，其中所述存储电容器具有约1飞法与约55飞法之间的电容量。
2.如权利要求1所述的子像素电路，其中所述至少一个开关薄膜晶体管进一步包括：
在约100纳米与约200纳米之间的栅极绝缘层厚度；
在约0.5微米与约3微米之间的薄膜晶体管通道长度；和
在约1微米与约4微米之间的薄膜晶体管通道宽度。
3.如权利要求2所述的子像素电路，其特征在于，所述至少一个开关薄膜晶体管进一步包括：
小于约10-12的薄膜晶体管漏电流。
4.如权利要求1所述的子像素电路，其特征在于，所述电容器是通过将所述驱动薄膜晶体管的栅极金属与源极金属重叠来形成的。
5.一种形成在堆叠中的子像素电路，所述子像素电路包括：
驱动薄膜晶体管，包括：
源极，设置在所述堆叠的顶表面上；
漏极，位于所述堆叠的所述顶表面上；和
导电通道，形成在所述堆叠中，所述导电通道具有第一端部和第二端部，其中所述第一端部电耦接到所述源极，且所述第二端部电耦接到所述漏极；
至少一个开关薄膜晶体管；和
至少一个存储电容器，其中所述存储电容器位于设置在所述导电通道上方与所述顶表面下方的驱动薄膜晶体管内。
6.如权利要求5所述的子像素电路，其特征在于，所述堆叠进一步包括：
第一层，形成第一缓冲层(缓冲层1)；
第二层，由栅极绝缘材料(GI)形成；
第三层，形成第一层间电介质(ILD1)；
第四层，形成第二缓冲层(缓冲层2)；和
第五层，形成第二层间电介质(ILD2)，其中所述至少一个开关薄膜晶体管为氧化物薄膜晶体管，且所述至少一个开关薄膜晶体管不延伸至所述第四层中。
7.如权利要求5所述的子像素电路，其特征在于，所述电容器是通过重叠所述驱动薄膜晶体管的栅极金属与源极金属来形成的。
8.如权利要求6所述的子像素电路，其特征在于，所述电容器进一步包括：栅极绝缘体(G2)，以及所述电容器不延伸至所述第四层中。
9.如权利要求6所述的子像素电路，其特征在于，所述电容器延伸于所述第四层的下方，且所述导电通道位于所述第二层中。
10.如权利要求6所述的子像素电路，进一步包括：
光屏蔽件，设置在所述开关薄膜晶体管下方。
11.如权利要求6所述的子像素电路，进一步包括：
第二电容器，形成在所述开关薄膜晶体管下方。
12.如权利要求11所述的子像素电路，进一步包括：
第三电容器，形成在所述驱动薄膜晶体管下方。
13.一种显示器，包括：
多个像素，所述像素包括：
多个子像素，所述多个像素的每个子像素包括：
有机发光二极管区域；和
子像素电路，所述子像素电路包括：
驱动薄膜晶体管；
至少一个开关薄膜晶体管，其中所述至少一个开关薄膜晶体管为氧化物薄膜晶体管；和
至少一个存储电容器，其中所述存储电容器具有在约1飞法与约55飞法之间的电容量。
14.如权利要求13所述的显示器，其特征在于，所述存储电容器形成在所述驱动薄膜晶体管内。
15.如权利要求14所述的显示器，其特征在于，所述电容器是通过重叠所述驱动薄膜晶体管的栅极金属与源极金属来形成的。
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