TWI543358B - 顯示面板的畫素 - Google Patents

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TWI543358B TW103101190A TW103101190A TWI543358B TW I543358 B TWI543358 B TW I543358B TW 103101190 A TW103101190 A TW 103101190A TW 103101190 A TW103101190 A TW 103101190A TW I543358 B TWI543358 B TW I543358B
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Description

顯示面板的畫素
本發明係相關於一種顯示面板的畫素，尤其關於一種顯示面板的畫素中的電晶體結構。
有機發光二極體顯示器係一種利用有機發光二極體畫素發光以顯示畫面的顯示裝置。有機發光二極體的亮度係正比於流經有機發光二極體的電流大小。一般而言，有機發光二極體畫素包含兩個電晶體，一為開關電晶體，一為驅動電晶體。開關電晶體係用以根據掃描訊號控制資料訊號的寫入，而驅動電晶體係用以根據寫入之資料訊號的電壓控制流經有機發光二極體之驅動電流大小。
然而，在先前技術中，有機發光二極體畫素之開關電晶體及驅動電晶體皆係於同一製程中所製作形成，也就是說，習知有機發光二極體畫素之開關電晶體及驅動電晶體的次臨界擺幅相同，上述情況可能會造成開關電晶體及/或驅動電晶體的特性不符合設計需求。
本發明之目的在於提供一種顯示面板的畫素中的電晶體結構，以解決先前技術的問題。
本發明顯示面板的畫素包含第一電晶體，發光單元，及第二電晶體。該第一電晶體具有第一電極、第二電極及第一閘極電極。該第一電極用 以接收資料訊號，該第一閘極電極用以接收掃描訊號以根據該掃描訊號控制該第一電極與該第二電極間導通或截止。該發光單元具有第一端及第二端，該發光單元的第二端耦接於第一電壓源。該第二電晶體具有第三電極、第四電極及第二閘極電極。該第二閘極電極電性耦接於該第二電極，該第四電極電性耦接該發光單元的第一端，該第二電晶體用以根據第二閘極電極的電壓控制流過該發光單元及流過該第三電極與該第四電極的電流。其中該第一閘極電極平行該第一電極與該第二電極連線的寬度為第一閘極寬度，該第一電極與該第二電極之間的距離為第一距離，該第二閘極電極在平行該第三電極與該第四電極連線的寬度為第二閘極寬度，該第三電極與該第四電極之間的距離為第二距離，該第一閘極寬度與該第一距離的差值為第一差值，該第二閘極寬度與該第二距離的差值為第二差值，且該第一差值大於該第二差值。
本發明另一顯示面板的畫素包含第一電晶體，發光單元，及第二電晶體。該第一電晶體具有第一電極、第二電極及第一閘極電極。該第一電極用以接收資料訊號，該第一閘極電極用以接收掃描訊號以根據該掃描訊號控制該第一電極與該第二電極間導通或截止。該發光單元具有第一端及第二端，該發光單元的第二端耦接於第一電壓源。該第二電晶體具有第三電極、第四電極及第二閘極電極。該第二閘極電極電性耦接於該第二電極，該第四電極電性耦接該發光單元的第一端，該第二電晶體用以根據第二閘極電極的電壓控制流過該發光單元及流過該第三電極與該第四電極的電流。其中該第一電晶體還具有第一絕緣層，該第一絕緣層設置於該第一電極與該第二電極之間，該第二電晶體還具有第二絕緣層，該第二絕緣層設置於該第三電極與該第四電極之間，該第一絕緣層在平行該第一電極與該第二電極連線的寬度為第一絕緣層寬度，該第二絕緣層在平行該第一電極與該第二電極連線的寬度為第二絕緣層寬度，該第一閘極寬度與該第一絕緣層寬度的差值為第一差值，該第二閘極寬度與該第二絕緣層寬度的差值為第二差值，其中該第一差 值大於該第二差值。
相較於先前技術，本發明顯示面板的畫素可根據開關電晶體及驅動電晶體之需求功能分別調整開關電晶體及驅動電晶體之次臨界擺幅，以改善開關電晶體及驅動電晶體之特性，使開關電晶體及驅動電晶體之特性皆能符合設計上之需求。
100‧‧‧顯示面板的畫素
T1‧‧‧第一電晶體
T2‧‧‧第二電晶體
C‧‧‧電容
OLED‧‧‧發光單元
Sg‧‧‧掃描訊號
Sd‧‧‧資料訊號
g1‧‧‧第一閘極電極
g2‧‧‧第二閘極電極
t1‧‧‧第一電極
t2‧‧‧第二電極
t3‧‧‧第三電極
t4‧‧‧第四電極
OVDD‧‧‧電壓源
OVSS‧‧‧電壓源
GI1‧‧‧第一閘極絕緣層
GI2‧‧‧第二閘極絕緣層
IS1‧‧‧第一絕緣層
IS2‧‧‧第二絕緣層
IGZO1‧‧‧第一半導體層
IGZO2‧‧‧第二半導體層
W1‧‧‧第一閘極寬度
W2‧‧‧第二閘極寬度
D1‧‧‧第一距離
D2‧‧‧第二距離
第1圖為本發明顯示面板的畫素的電路示意圖。
第2圖為第一電晶體的結構示意圖。
第3圖為第二電晶體的結構示意圖。
第4圖為第一電晶體之閘極電壓與電流之關係曲線圖。
第5圖為第二電晶體之閘極電壓與電流之關係曲線圖。
請參考第1圖。第1圖為本發明顯示面板的畫素的電路示意圖。如第1圖所示，本發明顯示面板的畫素100包含第一電晶體T1，發光單元OLED，電容C，及第二電晶體T2。第一電晶體T1係為作為開關電晶體，第二電晶體T2係作為為驅動電晶體。第一電晶體T1具有第一電極t1、第二電極t2及第一閘極電極g1。第一電極t1用以接收資料訊號Sd。第一閘極電極g1用以接收掃描訊號Sg以根據掃描訊號Sg控制第一電極t1與第二電極t2間導通或截止。當第一電極t1與第二電極t2間導通時，資料訊號Sd會寫入電容C。發光單元OLED具有第一端及第二端，發光單元OLED的第二端耦接於電壓源OVSS。第二電晶體T2具有第三電極t3、第四電極t4及第二閘極電極g2。第二閘極電極g2係電性耦接於第二電極t2及電容C，第三電極t3係電性耦接於電壓源OVDD，而第四電極t4係電性耦接於發光單元OLED 的第一端，第二電晶體T2用以根據第二閘極電極g2的電壓(亦即電容C儲存之資料訊號的電壓)控制流過發光單元OLED及流過第三電極t3與第四電極t4的電流。在第二電晶體T2是N型電晶體的情況下，資料訊號Sd的電壓越高，流過發光單元OLED與流過第三電極t3與第四電極t4的電流越大。
請同時參考第2圖及第3圖，並一併參考第1圖。第2圖為第一電晶體T1的結構示意圖。第3圖為第二電晶體T2的結構示意圖。如第2圖所示，第一電晶體T1具有第一絕緣層IS1，第一半導體層IGZO1及第一閘極絕緣層GI1。第一絕緣層IS1係設置於第一電極t1與第二電極t2之間。第一半導體層IGZO1係設置於第一電極t1與第二電極t2的一側。第一閘極絕緣層GI1係設置於第一半導體層IGZO1與第一閘極電極g1之間，用於隔絕第一閘極電極g1與第一半導體層IGZO1，且第一絕緣層IS1及第一閘極絕緣層GI1係分別位於第一半導體層IGZO1相對的兩側。第一電晶體T1係於第一閘極電極g1接受到相對應之閘極電壓時，經由第一絕緣層IS1提供之通道導通第一電極t1與第二電極t2。
如第3圖所示，第二電晶體T2具有第二絕緣層IS2，第二半導體層IGZO2及第二閘極絕緣層GI2。第二絕緣層IS2係設置於第三電極t3與第四電極t4之間。第二半導體層IGZO2係設置於第三電極t3與第四電極t4的一側。第二閘極絕緣層GI2係設置於第二半導體層IGZO2與第二閘極電極g2之間，用於隔絕第二閘極電極g1與第二半導體層IGZO2，且第二絕緣層SI2及第二閘極絕緣層GI2係分別位於第二半導體層IGZO2相對的兩側。第二電晶體T2係於第二閘極電極g2接受到相對應之閘極電壓時，經由第二絕緣層IS2提供之通道導通第三電極t3與第四電極t4。第一半導體層IGZO1及第二半導體層IGZO2可以例如由氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)所形成。
第一閘極電極g1平行第一電極t1與第二電極t2連線的寬度為第一閘極寬度W1，第一電極t1與第二電極t2之間的距離(亦即第一電極t1與第一半導體層IGZO1最靠近第二電極t2的電性耦接點A和第二電極t2與第一半導體層IGZO1最靠近第一電極t1的電性耦接點B之間的距離)為第一距離D1，第一距離D1亦係為第一電晶體T1的通道長度。第二閘極電極g2在平行第三電極t3與第四電極t4連線的寬度為第二閘極寬度W2，第三電極t3與第四電極t4之間的距離(亦即第三電極t3與第二半導體層IGZO2最靠近第四電極t4的電性耦接點C和第四電極t4與第二半導體層IGZO2最靠近第三電極t3的電性耦接點D之間的距離)為第二距離D2，第二距離D2亦係為第二電晶體T2的通道長度。第一閘極寬度W1與第一距離D1的差值為第一差值(W1-D1)，第二閘極寬度W2與第二距離D2的差值為第二差值(W2-D2)。在一種實施例中，第一差值亦係為第一閘極電極g1與第一絕緣層IS1的水平邊界之間的距離DS1的兩倍，而第二差值亦係為第二閘極電極g2與第二絕緣層IS2的水平邊界之間的距離DS2的兩倍。為了避免漏電流，第一電晶體T1的開關特性要明顯，亦即次臨界擺幅(subthreshold swing)要小，而為了提供較多之灰階數，第二電晶體T2的次臨界擺幅要大。為了使第一電晶體T1及第二電晶體T2的次臨界擺幅(subthreshold swing)相異，第一差值(W1-D1)係大於第二差值(W2-D2)。也就是說，在一種實施例中，距離DS1大於距離DS2。此外，上述兩元件之間的距離，可以是指兩元件之間的最短距離。
換句話說，第一絕緣層IS1在平行第一電極t1與第二電極t2連線的寬度係為第一絕緣層寬度，第二絕緣層SI2在平行第三電極t3與第四電極t4連線的寬度係為第二絕緣層寬度，第一閘極寬度W1與第一絕緣層寬度的差值係大於第二閘極寬度W2與第二絕緣層寬度的差值。
為達成上述目的，可以使第一絕緣層IS1與第二絕緣層IS2的寬度相等(平行於通道的距離)，而第一閘極電極g1的寬度(平行於通道的距離)大於第二閘極電極g2的寬度。換言之，可以令第一距離D1等於第二距離D2，並且使得第一閘極寬度W1大於第二閘極寬度W2。在一實施例中，可以令第二差值(W2-D2)等於0，而第一差值(W1-D1)大於0。
依據上述配置，第一電晶體T1的次臨界擺幅會小於第二電晶體T2的次臨界擺幅。舉例來說，請同時參考第4圖及第5圖。第4圖為第一電晶體之閘極電壓與電流之關係曲線圖。第5圖為第二電晶體之閘極電壓與電流之關係曲線圖。如圖所示，第一電晶體於臨界區的切線斜率較第二電晶體於臨界區的切線斜率大，也就是說第一電晶體的次臨界擺幅較第二電晶體的次臨界擺幅小。因此第一電晶體的開關特性較佳，可以防止漏電流。而第二電晶體的次臨界擺幅較大，可提供較多之灰階數，換言之，第二電晶體相對於單位電壓的變化，其電流的變化程度較小。
在上述實施例中，第一閘極寬度係大於第二閘極寬度，且第一距離D1等於第二距離D2。但本發明不以此為限，在本發明其他實施例中，第一距離D1亦可相異於第二距離D2，只要第一閘極寬度W1與第一距離D1的差值大於第二閘極寬度W2與第二距離D2的差值，且第一閘極寬度W1大於第一距離D1，而第二閘極寬度W2大於或等於第二距離D2即可。
相較於先前技術，本發明顯示面板的畫素可根據開關電晶體及驅動電晶體之需求功能分別調整開關電晶體及驅動電晶體之次臨界擺幅，以改善開關電晶體及驅動電晶體之特性，使開關電晶體及驅動電晶體之特性皆能符合設計上之需求。
T1‧‧‧第一電晶體
T2‧‧‧第二電晶體
g1‧‧‧第一閘極電極
g2‧‧‧第二閘極電極
t1‧‧‧第一電極
t2‧‧‧第二電極
t3‧‧‧第三電極
t4‧‧‧第四電極
GI1‧‧‧第一閘極絕緣層
GI2‧‧‧第二閘極絕緣層
IS1‧‧‧第一絕緣層
IS2‧‧‧第二絕緣層
IGZO1‧‧‧第一半導體層
IGZO2‧‧‧第二半導體層
W1‧‧‧第一閘極寬度
W2‧‧‧第二閘極寬度
D1‧‧‧第一距離
D2‧‧‧第二距離

Claims (9)

  1. 一種顯示面板的畫素，包含：一第一電晶體，具有一第一電極、一第二電極及一第一閘極電極，該第一電極用以接收一資料訊號，該第一閘極電極用以接收一掃描訊號以根據該掃描訊號控制該第一電極與該第二電極間導通或截止；一發光單元，具有一第一端及一第二端，該發光單元的第二端耦接於一第一電壓源；以及一第二電晶體，具有一第三電極、一第四電極及一第二閘極電極，該第二閘極電極電性耦接於該第二電極，該第四電極電性耦接該發光單元的第一端，該第二電晶體用以根據第二閘極電極的電壓控制流過該發光單元及流過該第三電極與該第四電極的電流；其中該第一閘極電極平行該第一電極與該第二電極連線的寬度為一第一閘極寬度，該第一電極與該第二電極之間的距離為一第一距離，該第二閘極電極在平行該第三電極與該第四電極連線的寬度為一第二閘極寬度，該第三電極與該第四電極之間的距離為一第二距離，該第一閘極寬度與該第一距離的差值為第一差值，該第二閘極寬度與該第二距離的差值為第二差值，且該第一差值大於該第二差值，該第一距離係為該第一電晶體的通道長度，該第二距離係為該第二電晶體的通道長度，該第一閘極寬度大於該第一距離，該第二閘極寬度大於或等於該第二距離。
  2. 如請求項1所述之畫素，其中該第一閘極寬度係大於或等於該第二閘極寬度。
  3. 如請求項1所述之畫素，其中該第二閘極寬度係等於該第二距離。
  4. 如請求項3所述之畫素，其中該第一距離等於第二距離。
  5. 如請求項1所述之畫素，其中該第一電晶體還具有一第一絕緣層，該第一絕緣層設置於該第一電極與該第二電極之間，該第二電晶體還具有一第二絕緣層，該第二絕緣層設置於該第三電極與該第四電極之間，該第一絕緣層在平行該第一電極與該第二電極連線的寬度為一第一絕緣層寬度，該第二絕緣層在平行該第三電極與該第四電極連線的寬度為一第二絕緣層寬度，該第一閘極寬度與該第一絕緣層寬度的差值為一第三差值，該第二閘極寬度與該第二絕緣層寬度的差值為一第四差值，其中該第三差值大於該第四差值。
  6. 如請求項5所述之畫素，其中該第一電晶體還包含：一第一半導體層，設置於該第一電極與該第二電極的一側；以及一第一閘極絕緣層，設置於該第一半導體層與該第一閘極電極之間，該第一絕緣層及該第一閘極絕緣層分別位於該第一半導體層相對的兩側；其中該第二電晶體還包含：一第二半導體層，設置於該第三電極與該第四電極的一側；以及一第二閘極絕緣層，設置於該第二半導體層與該第二閘極電極之間，該第二絕緣層及該第二閘極絕緣層分別位於該半導體層相對的兩側。
  7. 如請求項1所述之畫素，其中該第一電晶體還具有一第一半導體層，電性耦接該第一電極與該第二電極，該第二電晶體還具有一第二半導體層，電性耦接該第三電極與該第四電極；其中第一距離係為該第一電極與該第一半導體層最靠近該第二電極的電性耦接點與第二電極與該第一半導體層最靠近該第一電極的電性耦接點之間的距離；該第二距離係為該第三電極與該第二半導體層最靠近該第四電極的電性耦接點與第四電極與該第二半導體層最靠近該第三電極的電性耦接點之間的距離。
  8. 一種顯示面板的畫素，包含：一第一電晶體，具有一第一電極、一第二電極及一第一閘極電極，該第一電極用以接收一資料訊號，該第一閘極電極用以接收一掃描訊號以根據該掃描訊號控制該第一電極與該第二電極間導通或截止；一發光單元，具有一第一端及一第二端，該發光單元的第二端耦接於一第一電壓源；以及一第二電晶體，具有一第三電極、一第四電極及一第二閘極電極，該第二閘極電極電性耦接於該第二電極，該第四電極電性耦接該發光單元的第一端，該第二電晶體用以根據第二閘極電極的電壓控制流過該發光單元及流過該第三電極與該第四電極的電流；其中該第一閘極電極平行該第一電極與該第二電極連線的寬度為一第一閘極寬度，該第二閘極電極在平行該第三電極與該第四電極連線的寬度為一第二閘極寬度，該第一電晶體還具有一第一絕緣層，該第一絕緣層設置於該第一電極與該第二電極之間，該第二電晶體還具有一第二絕緣層，該第二絕緣層設置於該第三電極與該第四電極之間，該第一絕緣層在平行該第一電極與該第二電極連線的寬度為一第一絕緣層寬度，該第二絕緣層在平行該第三電極與該第四電極連線的寬度為一第二絕緣層寬度，該第一閘極寬度與該第一絕緣層寬度的差值為一第一差值，該第二閘極寬度與該第二絕緣層寬度的差值為一第二差值，其中該第一差值大於該第二差值，該第一閘極寬度大於該第一絕緣層寬度，該第二閘極寬度大於或等於該第二絕緣層寬度。
  9. 如請求項8所述之畫素，其中該第一電晶體還包含：一第一半導體層，設置於該第一電極與該第二電極的一側；一第一閘極絕緣層，設置於該第一半導體層與該第一閘極電極之間，該 第一絕緣層及該第一閘極絕緣層分別位於該第一半導體層相對的兩側；其中該第二電晶體還包含：一第二半導體層，設置於該第三電極與該第四電極的一側；以及一第二閘極絕緣層，設置於該第二半導體層與該第二閘極電極之間，該第二絕緣層及該第二閘極絕緣層分別位於該半導體層相對的兩側。
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