TWI553839B - 顯示面板 - Google Patents

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TWI553839B
TWI553839B TW104112025A TW104112025A TWI553839B TW I553839 B TWI553839 B TW I553839B TW 104112025 A TW104112025 A TW 104112025A TW 104112025 A TW104112025 A TW 104112025A TW I553839 B TWI553839 B TW I553839B
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顏崇紋
劉侑宗
李淂裕
王兆祥
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群創光電股份有限公司
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Description

顯示面板
本發明係關於一種顯示技術，且特別是關於一種用於顯示面板的畫素單元。
顯示裝置(例如，液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)、主動式陣列有機發光顯示器(active matrix organic light-emitting display,AMOLED)等等通常裝配於電子裝置中，例如手提電腦、個人數位助理(personal digital assistants,PDA)、電子書(electronic books)、投影機、及手機等。
一般來說，顯示面板通常利用薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)作為畫素區的開關元件。再者，週邊電路區(即，驅動電路區)也需要使用由TFT所構成的CMOS電路。依據主動層所使用的材料分為非晶矽(a-Si)及多晶矽(poly-Si)TFT。相較於非晶矽TFT，多晶矽TFT具有高載子遷移率及高驅動電路集積度的優勢而常用於高速操作的產品。因此，低溫多晶矽(low temperature polysilicon,LTPS)成為顯示器技術的一種新的應用。
作為畫素區的開關元件的薄膜電晶體通常具有上閘極(top gate)或下閘極(bottom gate)結構。在具有上閘極結構的薄膜電晶體的顯示面板中，來自背光模組的光線會通過顯示裝置的下基板(例如，TFT基板)照射於閘極下方的主動層上，因 而在主動層中產生漏電流，降低薄膜電晶體的電特性。為了解決上述問題，會在主動層下方設置一遮光層。然而，上述遮光層並無法有效阻擋由背光模組所產生的散射光線，而無法維持薄膜電晶體的電特性。
因此，有必要尋求一種顯示面板，其可有效阻擋光線照射於閘極下方的主動層，以改善或維持TFT的電特性。
本發明一實施例提供一種顯示面板，包含：一基板；一第一遮光層，位於基板上；一半導體層，位於第一遮光層上；一絕緣層，位於半導體層上；一閘極線，位於絕緣層上；一接觸孔，貫穿絕緣層，以露出半導體層；以及一金屬層，位於絕緣層上，且通過接觸孔與半導體層電性連接；其中第一遮光層包含有重疊金屬層的一重疊區域，重疊區域於一第一方向上具有一第一寬度，且金屬層於鄰近閘極線的一邊緣與接觸孔底部之間於第一方向上的最短距離為一第二寬度，其中第一方向實質上垂直於閘極線的一延伸方向，且第一寬度與第二寬度的比值介於0.2至0.8之間。
本發明另一實施例提供一種顯示面板，包含：一基板；一第一遮光層，位於基板上；一半導體層，位於第一遮光層上；一絕緣層，位於半導體層上；一閘極線，位於絕緣層上，且具有與半導體層重疊的一凸出部，凸出部沿一第一方向延伸，且第一方向實質上垂直於閘極線的一延伸方向；一接觸孔，貫穿絕緣層，以露出半導體層；以及一金屬層，位於絕緣層上，且通過接觸孔與半導體層電性連接；其中第一遮光層包含有重疊金屬層 的一重疊區域，重疊區域於一第二方向上具有一第一寬度，且金屬層於鄰近凸出部的一邊緣與接觸孔底部之間於第二方向上的最短距離為一第二寬度，其中第二方向實質上平行於閘極線的延伸方向，且第一寬度與第二寬度的比值介於0.2至0.8之間。
10、10’、10”、20‧‧‧畫素單元
100‧‧‧基板
102a、202a‧‧‧第一遮光層
102b、202b‧‧‧第二遮光層
104‧‧‧緩衝層
106、206‧‧‧半導體層
108‧‧‧絕緣層
110、210‧‧‧閘極線
110’、106’、114’、214’、220’‧‧‧邊緣
111a‧‧‧第一中央區域
111a’、111b’‧‧‧重疊線段
111b‧‧‧第二中央區域
112‧‧‧層間介電層
113、117、121‧‧‧接觸孔
114a‧‧‧資料線
114b、114c‧‧‧金屬層
116‧‧‧平坦化層
118‧‧‧下層透明電極
120‧‧‧鈍化保護層
124‧‧‧上層透明電極
203‧‧‧第一弧形邊緣
204‧‧‧第二弧形邊緣
220‧‧‧凸出部
A、C‧‧‧第一寬度
B、D‧‧‧第二寬度
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
L1‧‧‧第一長度
L2‧‧‧第二長度
L3‧‧‧第三長度
L4‧‧‧第四長度
P‧‧‧畫素區
第1圖係繪示出根據本發明一實施例之用於顯示面板之畫素單元上視示意圖。
第2圖係繪示出第1圖中沿2-2’線之剖面示意圖。
第3A圖係繪示出根據本發明一實施例之用於顯示面板之畫素單元底視示意圖。
第3B圖係繪示出根據本發明一實施例之用於顯示面板之畫素單元底視示意圖。
第4圖係繪示出根據本發明一實施例之用於顯示面板之畫素單元底視示意圖。
以下說明本發明實施例之顯示面板。然而，可輕易了解本發明所提供的實施例僅用於說明以特定方法製作及使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。
請參照第1及2圖，其中第1圖係繪示出根據本發明一實施例之用於顯示面板之一畫素單元10上視示意圖，而第2圖係繪示出第1圖中沿2-2’線之剖面示意圖。在一實施例中，畫素單元10可實施於一液晶顯示面板中。畫素單元10包含：一基板100、一第 一遮光層102a及一第二遮光層102b、一半導體層106、一絕緣層108、一接觸孔113、一對閘極線110、一對資料線114a及一金屬層114b。基板100具有由一對閘極線110及一對資料線114a所定義出的一畫素區P。此處，為了簡化圖式，第1圖中僅繪示出一對資料線114a及一閘極線110。再者，基板100可由透明材料所構成，例如玻璃、石英、或塑膠，用以作為顯示面板的一TFT基板。
第一遮光層102a及第二遮光層102b(未繪示於第2圖)設置於基板100上，其中第一遮光層102a與閘極線110具有一重疊區域，而第二遮光層102b則具有一部分重疊於資料線114a與一閘極線110相交的區域。在本實施例中，第一遮光層102a及一第二遮光層102b係用於遮蔽來自顯示面板中背光模組(未繪示)的光線，且可由金屬材料或其他不透光的非金屬材料所構成。
在本實施例中，畫素單元10更包含一緩衝層104(未繪示於第1圖)設置於基板10上，且覆蓋第一遮光層102a及第二遮光層102b。在本實施例中，緩衝層104可為一單層或具有一多層結構，且包含氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或其組合。
半導體層106設置於緩衝層104上，用以作為薄膜電晶體(即，畫素單元10的開關元件)的主動層。再者，半導體層106具有一部分與第一遮光層102a重疊，且具有另一部分與第二遮光層102b重疊。在一實施例中，半導體層106可包含一低溫多晶矽(Low temperature poly-silicon,LTPS)。
絕緣層108設置於緩衝層104上且覆蓋半導體層106，用以作為薄膜電晶體的閘極介電層。在本實施例中，絕緣層108可為一單層或具有一多層結構，且包含氧化矽、氮化矽、氮氧 化矽、鉿氧氮化物(HfON)或其組合。
閘極線110設置於絕緣層108上，用以作為薄膜電晶體的閘極電極。再者，閘極線110具有一部分與半導體層106及第一遮光層102a重疊，且具有另一部分與半導體層106及第二遮光層102b重疊。在一實施例中，閘極線110可由金屬材料例如鉬、鋁、銅、鈦或其組合，或其他適當的電極的材料所構成。
在本實施例中，畫素單元10更包含一層間介電(interlayer dielectric,ILD)層112(未繪示於第1圖)設置於絕緣層108上，且覆蓋閘極線110。在本實施例中，接觸孔113貫穿層間介電層112及絕緣層108，以露出半導體層106。再者，在本實施例中，層間介電層112可為一單層或具有一多層結構，且包含氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或其組合。
每一資料線114a設置於層間介電層112上且位於閘極線110上方，使每一資料線114a具有與每一閘極線110相交的一區域。再者，第二遮光層102b具有一部分重疊於其中一資料線114a與一閘極線110的區域，如第1圖所示。
金屬層114b設置於層間介電層112及絕緣層108上方，且順應性延伸於接觸孔113的側壁及底部，使金屬層114b通過接觸孔113與露出於接觸孔113的半導體層106電性連接。在一實施例中，金屬層114b與資料線114a由同一材料層所構成，例如鉬、鋁、銅、鈦或其組合。
在本實施例中，如第1及2圖所示，第一遮光層102a包含有重疊金屬層114b的一重疊區域。此重疊區域可幫助第一遮光層102a阻擋來自背光模組(未繪示)的散射光線照射於半導體 層106上，進而改善或降低因散射光線在半導體層106內形成的漏電流。然而，若此重疊區域太小，則金屬層114b無法有效幫助第一遮光層102a阻擋來自背光模組的散射光線照射於半導體層106上；若此重疊區域太大，則會形成過大的雜散電容(parasitic capacitor)。
因此，在本實施例中，如第1圖所示，金屬層114b具有一邊緣114’，其鄰近於閘極線110的一邊緣110’。再者，此重疊區域於一第一方向D1(其實質上垂直於閘極線110的一延伸方向，且該延伸方向實質上平行於一第二方向D2)上具有一第一寬度A，且金屬層114b的邊緣114’與接觸孔113底部之間於第一方向D1上的最短距離為一第二寬度B，其中第一寬度A與第二寬度B的比值介於0.2至0.8之間。
在本實施例中，畫素單元10更包含一平坦化層116及一接觸孔117(未繪示於第1圖)。平坦化層116設置於層間介電層112上，且覆蓋資料線114a及金屬層114b，並填入接觸孔113內。再者，接觸孔117貫穿平坦化層116，以露出金屬層114b。在一實施例中，平坦化層116可包含一絕緣材料，例如全氟烷氧基聚合物樹脂(perfluoroalkoxy(PFA)polymer resin)。
在本實施例中，畫素單元10更包含一下層透明電極118、一上層透明電極124及位於兩透明電極118及124之間的一鈍化保護層120(未繪示於第1圖)。在本實施例中，下層透明電極118設置於平坦化層116上，用以作為畫素單元10的共同電極。再者，鈍化保護層120設置於平坦化層116上，且覆蓋下層透明電極118及接觸孔117的側壁，而在接觸孔117內形成露出金屬層114b的一 接觸孔121。上層透明電極124設置於鈍化保護層120上，且通過接觸孔121與接觸孔121底部所露出的金屬層114b電性連接，且通過鈍化保護層120與下層透明電極118電性隔離。上層透明電極124係作為畫素單元10的畫素電極。在本實施例中，下層透明電極118及上層透明電極124可由透明導電材料(例如，銦錫氧化物(indium tin oxide,ITO)或銦鋅氧化物(indium zinc oxide,IZO)層)所構成。再者，鈍化保護層120可由氮化矽所構成。
在其他實施中，下層透明電極118設置於平坦化層116上，且通過接觸孔117與接觸孔117底部所露出的金屬層114b電性連接，用以作為畫素單元10的畫素電極。再者，鈍化保護層120覆蓋下層透明電極118。上層透明電極124設置於鈍化保護層120上，用以作為畫素單元10的共同電極且通過鈍化保護層120與下層透明電極118電性隔離。
請參照第3A圖，其繪示出根據本發明一實施例之用於顯示面板之畫素單元底視示意圖，其中相同於第1圖的部件係使用相同的標號並省略其說明。在本實施例中，畫素單元10’的結構相似於第1圖所示的畫素單元10結構。不同之處僅在於畫素單元10”的第一遮光層102a具有的二個相對且內凹的邊緣，以縮小第一遮光層102a的面積。舉例來說，第一遮光層102a具有與閘極線110重疊的一重疊區域，重疊區域具有二個與閘極線110的相對邊緣110’重疊的重疊線段111a’(以虛線表示)以及位於二重疊線段111a’之間的一第一中央區域111a，第一遮光層102a的二重疊線段111a’的其中之一於一第二方向D2上具有一第一長度L1，而第一中央區域111a於第二方向D2上具有一第二長度L2，其中第一長度 L1大於第二長度L2。如此一來，可有效降低第一遮光層102a與閘極線110之間的雜散電容。在其他實施例中，第二遮光層102b(未繪示)也可具有相同或相似於第一遮光層102a的外型輪廓。
請參照第3B圖，其繪示出根據本發明一實施例之用於顯示面板之畫素單元底視示意圖，其中相同於第1圖的部件係使用相同的標號並省略其說明。在本實施例中，畫素單元10”的結構相似於第1圖所示的畫素單元10結構。不同之處僅在於畫素單元10”的第一遮光層102a具有的二個相對且內凹的邊緣，以縮小第一遮光層102a的面積。舉例來說，第一遮光層102a具有與半導體層106重疊的一重疊區域，重疊區域具有二個與半導體層106相對邊緣106’重疊的重疊線段111b’(以虛線表示)以及位於二重疊線段111b’之間的一第二中央區域111b，第一遮光層102a的二重疊線段111b’的其中之一於第一方向D1上具有一第三長度L3，而第一中央區域111b於第一方向D1上具有一第四長度L4，其中第三長度L3大於第四長度L4。如此一來，可有效降低第一遮光層102a與半導體層106之間的雜散電容。在其他實施例中，第二遮光層102b(未繪示)也可具有相同或相似於第一遮光層102a的外型輪廓。
可以理解的是，在第1圖的畫素單元10中，第一遮光層102a及/或第二遮光層102b可具有重疊線段111a’及第一中央區域111a(第3A圖所示)且具有重疊線段111b’及第二中央區域111b(第3B圖所示)，其中第一長度L1大於第二長度L2且第三長度L3大於第四長度L4。
請參照第4圖，其繪示出根據本發明一實施例之用於顯示面板之畫素單元底視示意圖，其中相同於第1圖的部件係使用 相同或相似的標號並省略其說明。在本實施例中，畫素單元20的結構相似於第1圖所示的畫素單元10結構，其包含：一基板100、一第一遮光層202a及一第二遮光層202b、一半導體層106、一絕緣層108、一接觸孔113、一對閘極線210、一對資料線114a及一金屬層114b。基板(未繪示)具有由一對閘極線210及一對資料線114a所定義出的一畫素區P。此處，為了簡化圖式，第4圖中僅繪示出一資料線114a及一閘極線210。
在本實施例中，不同於第1圖的閘極線110，閘極線210具有與半導體層206重疊的一凸出部220(亦稱為閘極電極)。凸出部220沿第一方向D1(即，實質上垂直於閘極線210的一延伸方向)延伸。
再者，如第4圖所示，第一遮光層202a具有一部分重疊於凸出部220，且包含有重疊金屬層114c的一重疊區域。相似地，此重疊區域可幫助第一遮光層202a阻擋來自背光模組(未繪示)的散射光線照射於半導體層206上，進而改善或降低因散射光線在半導體層206內形成的漏電流。在本實施例中，金屬層114c具有一邊緣214’，其鄰近於凸出部220的一邊緣220’。再者，此重疊區域於第二方向D2(即，實質上平行於閘極線210的延伸方向)上具有一第一寬度C，且金屬層114c的邊緣214’與接觸孔113底部之間於第二方向D2上的最短距離為一第二寬度D，其中第一寬度C與第二寬度D的比值介於0.2至0.8之間。
在本實施例中，第二遮光層202b具有一部分重疊於資料線114a與閘極線210的區域。不同於第1圖的第一及第二遮光層102a及102b，第一遮光層202a具有與半導體層206重疊的一第一 弧形邊緣203，而第二遮光層202b具有與半導體層206重疊的一第二弧形邊緣204，且第一弧形邊緣203相鄰第二弧形邊緣204。由於第一及第二遮光層202a及202b具有第一弧形邊緣203及第二弧形邊緣204，因此可縮短第一及第二遮光層202a及202b之間的距離，進而增加畫素單元20的開口率。
可以理解的是，畫素單元20的結構更包含相似於第2圖的畫素單元10所示的緩衝層104、絕緣層108、層間介電層112、平坦化層116、接觸孔117及121、下層透明電極118、鈍化保護層120以及上層透明電極124。在此，為了簡化說明，不再予以贅述。
根據上述實施例，由於用於顯示面板的畫素單元中，金屬層與第一遮光層具有適當的重疊區域，因此可在不形成過大的雜散電容下，有效阻擋來自背光模組的散射光線照射於半導體層上，進而改善或降低漏電流。再者，由於第一遮光層及/或第二遮光層具有至少二個相對且內凹的邊緣輪廓，因此可進一步降低遮光層與閘極線及/或遮光層與半導體層之間的雜散電容。另外，在具有凸出部的閘極線的情形中，第一及第二遮光層具有彼此相對且相鄰弧形邊緣，因此可縮短第一及第二遮光層之間的距離，進而增加畫素單元的開口率。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧畫素單元
100‧‧‧基板
102a‧‧‧第一遮光層
104‧‧‧緩衝層
106‧‧‧半導體層
108‧‧‧絕緣層
110‧‧‧閘極線
110’、114’‧‧‧邊緣
112‧‧‧層間介電層
113、117、121‧‧‧接觸孔
114a‧‧‧資料線
114b‧‧‧金屬層
116‧‧‧平坦化層
118‧‧‧下層透明電極
120‧‧‧鈍化保護層
124‧‧‧上層透明電極
A‧‧‧第一寬度
B‧‧‧第二寬度

Claims (9)

  1. 一種顯示面板，包含：一基板；一第一遮光層，位於該基板上；一半導體層，位於該第一遮光層上；一絕緣層，位於該半導體層上；一閘極線，位於該絕緣層上；一接觸孔，貫穿該絕緣層，以露出該半導體層；以及一金屬層，位於該絕緣層上，且通過該接觸孔與該半導體層電性連接；其中該第一遮光層包含有重疊該金屬層的一重疊區域，該重疊區域於一第一方向上具有一第一寬度，且該金屬層於鄰近該閘極線的一邊緣與該接觸孔底部之間於該第一方向上的最短距離為一第二寬度，且其中該第一方向實質上垂直於該閘極線的一延伸方向，且該第一寬度與該第二寬度的比值介於0.2至0.8之間；其中該第一遮光層具有一部分重疊於該半導體層與該閘極線相交的一區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一遮光層具有與該閘極線重疊的一重疊區域，該重疊區域具有二個與該閘極線相對邊緣重疊的重疊線段以及位於該等重疊線段之間的一第一中央區域，該第一遮光層的該等重疊線段 其中之一於一第二方向上具有一第一長度，且該第一中央區域於該第二方向上具有一第二長度，且其中該第二方向實質上平行於該閘極線的該延伸方向，且該第一長度大於該第二長度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一遮光層具有與該半導體層重疊的一重疊區域，該重疊區域具有二個與該半導體層相對邊緣重疊的重疊線段以及位於該等重疊線段之間的一第二中央區域，該第一遮光層的該等重疊線段其中之一於該第一方向上具有一第三長度，且該第二中央區域於該第一方向上具有一第四長度，且其中該第三長度大於該第四長度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，更包含：一第二遮光層，位於該基板與該半導體層之間，且具有一部分重疊於該半導體層與該閘極線的一區域。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，更包含一緩衝層，位於該第一遮光層與該半導體層之間。
  6. 一種顯示面板，包含：一基板；一第一遮光層，位於該基板上；一半導體層，位於該第一遮光層上；一絕緣層，位於該半導體層上；一閘極線，位於該絕緣層上，且具有與該半導體層重疊的一 凸出部，該凸出部沿一第一方向延伸，且該第一方向實質上垂直於該閘極線的一延伸方向；一接觸孔，貫穿該絕緣層，以露出該半導體層；以及一金屬層，位於該絕緣層上，且通過該接觸孔與該半導體層電性連接；其中該第一遮光層包含有重疊該金屬層的一重疊區域，該重疊區域於一第二方向上具有一第一寬度，且該金屬層於鄰近該凸出部的一邊緣與該接觸孔底部之間於該第二方向上的最短距離為一第二寬度，且其中該第二方向實質上平行於該閘極線的該延伸方向，且該第一寬度與該第二寬度的比值介於0.2至0.8之間；其中該第一遮光層具有一部分重疊於該半導體層與該閘極線相交的一區域。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板，更包含一第二遮光層，位於該基板與該半導體層之間，其中該第一遮光層具有與該半導體層重疊的一第一弧形邊緣，而該第二遮光層具有與該半導體層重疊的一第二弧形邊緣，且該第一弧形邊緣相鄰該第二弧形邊緣。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示面板，其中該第一遮光層具有一部分重疊於該凸出部，且該第二遮光層具有一部分重疊於該半導體層與該閘極線相交的另一區域。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板，更包含一緩衝層， 位於該第一遮光層與該半導體層之間。
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