TWI576646B - 顯示裝置 - Google Patents

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Description

顯示裝置
本發明係關於一種平面顯示裝置。
隨著科技的進步，平面顯示面板已經廣泛地被運用在各種領域，因具有體型輕薄、低功率消耗及無輻射等優越特性，已經漸漸地取代傳統陰極射線管顯示裝置，而應用至許多種類之電子產品中，例如行動電話、可攜式多媒體裝置、筆記型電腦、液晶電視及液晶螢幕等等。
以液晶顯示面板為例，習知一種液晶顯示面板包含一薄膜電晶體基板、一彩色濾光基板及一液晶層，薄膜電晶體基板與彩色濾光基板係相對而設，而液晶層係夾置於薄膜電晶體基板與彩色濾光基板之間。其中，薄膜電晶體基板具有複數畫素設置於一基板上，並可藉由控制該些畫素而控制液晶層之液晶分子的轉向而使顯示面板顯示影像。
另外，由於市場的快速競爭，使得較高解析度及較高顯示品質的顯示裝置一直是業界持續追求的目標之一。因此，如何提供一種顯示裝置，可使畫素結構的尺寸較小而應用於較高解析度的產品，並具有較高顯示品質，已成為重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可使畫素結構的尺寸較小而應用於較高解析度的產品，並具有較高顯示品質之顯示裝置。
為達上述目的，依據本發明之一種顯示裝置，包括一陣列基板、一對向基板以及一顯示介質層。陣列基板具有至少一畫素結構，畫素結構包含一第一導電層、一第二導電層及一氧化物半導體層。第一導電層具有沿一第一方向延伸之一走線部，走線部具有一第一側及與第一側相對之一第二側。第二導電層設置於第一導電層之上，並具有二接觸部，該些接觸部分別對應設置於第一側及第二側。氧化物半導體層設置於第一導電 層與第二導電層之間，氧化物半導體層的兩端分別接觸該些接觸部，並沿第一方向具有一第一寬度，該些接觸部的其中之一與第一導電層具有一重疊區，重疊區沿第一方向具有最大的一第二寬度，第一寬度小於第二寬度。顯示介質層設置於陣列基板與對向基板之間。
在一實施例中，第一導電層還具有一突出部，突出部由走線部之第二側延伸凸出。
在一實施例中，走線部與該些接觸部的其中之一具有部分重疊，突出部與該些接觸部的其中另一具有部分重疊。
在一實施例中，氧化物半導體層具有一連接部及位於連接部兩側之二端部，連接部沿第一方向之寬度小於該些端部的其中之一沿第一方向之寬度。
在一實施例中，畫素結構更包含一第一絕緣層，第一絕緣層設置於氧化物半導體層與第二導電層之間，第一絕緣層具有對應於該些接觸部之兩開口，且該些接觸部經由該些開口與氧化物半導體層接觸。
在一實施例中，該些開口的其中之一使氧化物半導體層的其中之一末端完全露出。
在一實施例中，第一絕緣層覆蓋氧化物半導體層的其中另一末端。
在一實施例中，畫素結構更包含一第二絕緣層及一電極，第二絕緣層設置於第二導電層上，電極設置於第二絕緣層上，且電極透過第二絕緣層之一通孔連接該些接觸部的其中之一。
在一實施例中，畫素結構更包含一遮光棒，遮光棒設置於第一導電層之第一側，且通孔對應位於遮光棒與走線部之間。
在一實施例中，第二導電層更具有沿一第二方向延伸之一導線部，導線部與該些接觸部的其中另一連接，且第一方向與第二方向實質上垂直。
承上所述，因本發明之顯示裝置中，畫素結構的第二導電層具有二接觸部分別對應設置於第一導電層之走線部的第一側及第二側，而氧化物半導體層設置於第一導電層與第二導電層之間，且其兩端分別接觸 該些接觸部。另外，氧化物半導體層沿第一方向之第一寬度小於該些接觸部的其中之一與第一導電層之重疊區沿第一方向最大之第二寬度。因此，藉由本發明之畫素結構的設計，使得畫素結構的尺寸較小而應用於較高解析度的產品，並具有較佳的電性表現而具有較高的顯示品質。
1‧‧‧顯示裝置
11‧‧‧陣列基板
110‧‧‧基板
111‧‧‧第一導電層
1111‧‧‧走線部
1112‧‧‧突出部
112‧‧‧第二導電層
1121‧‧‧導線部
113‧‧‧氧化物半導體層
1131‧‧‧連接部
1132、1133‧‧‧端部
114‧‧‧第一絕緣層
115‧‧‧第二絕緣層
116‧‧‧電極
117‧‧‧遮光棒
118‧‧‧介電層
12‧‧‧對向基板
13‧‧‧顯示介質層
14‧‧‧背光模組
A-A‧‧‧直線
C1‧‧‧第一接觸部
C2‧‧‧第二接觸部
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
D3‧‧‧第三方向
E‧‧‧光線
H‧‧‧通孔
O1、O2‧‧‧開口
P、Pa~Pf‧‧‧畫素結構
S1‧‧‧第一側
S2‧‧‧第二側
w1‧‧‧第一寬度
w2‧‧‧第二寬度
w3‧‧‧第三寬度
Z‧‧‧重疊區
圖1A為本發明較佳實施例之一種顯示裝置的示意圖。
圖1B為圖1A之顯示裝置中，複數畫素結構的示意圖。
圖1C為圖1B中，一個畫素結構的放大示意圖。
圖1D為圖1C中，沿直線A-A的剖視示意圖。
圖1E為本發明之顯示裝置1的另一示意圖。
圖2為本發明另一實施態樣之畫素結構的示意圖。
圖3A至圖3E分別為本發明不同態樣之畫素結構的示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之顯示裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參照圖1A至圖1D所示，其中，圖1A為本發明較佳實施例之一種顯示裝置1的示意圖，圖1B為圖1A之顯示裝置1中，複數畫素結構P的示意圖，圖1C為圖1B中，一個畫素結構P的放大示意圖，而圖1D為圖1C中，沿直線A-A的剖視示意圖。於圖示中顯示了一第一方向D1、一第二方向D2及一第三方向D3，第一方向D1、第二方向D2及第三方向D3實質上係兩兩相互垂直。其中，第一方向D1可與掃描線的延伸方向實質上平行，第二方向D2可與資料線的延伸方向實質上平行，而第三方向D3分別為實質垂直第一方向D1與第二方向D2之另一方向。
如圖1A所示，顯示裝置1包括一陣列基板11、一對向基板12以及一顯示介質層13。
陣列基板11與對向基板12相對設置，而顯示介質層13則夾置於陣列基板11與對向基板12之間。陣列基板11與對向基板12可分別包含透光材質，並例如為一玻璃基板、一石英基板或一塑膠基板，並不 限定。本實施例之顯示裝置1可為一液晶顯示面板或一有機發光二極體顯示面板。於此，係以液晶顯示面板為例，故顯示介質層13為一液晶層。其中，陣列基板11可為一薄膜電晶體基板，而對向基板12可為一彩色濾光基板，且陣列基板11、顯示介質層13與對向基板12可組成一液晶顯示面板。不過，在不同實施例中，若顯示裝置1為一有機發光二極體顯示面板時，則顯示介質層13可為一有機發光二極體層。在一實施例中，若有機發光二極體層發出白光時，則對向基板12可為一彩色濾光基板；在另一實施例中，若有機發光二極體層發出例如紅、綠、藍色光時，則對向基板12可為一保護基板(Cover plate)，以保護有機發光二極體層不受外界水氣或異物的污染。
如圖1B至圖1D所示，陣列基板11具有一基板110(圖1B、圖1C未顯示)及至少一畫素結構P，畫素結構P係設置於基板110上。本實施例係以具有複數畫素結構P為例，且該些畫素結構P可配置成二維矩陣狀。畫素結構P至少包含一第一導電層111、一第二導電層112及一氧化物半導體層113。於此，第一導電層111、第二導電層112及氧化物半導體層113至少可形成一薄膜電晶體，並為畫素之一開關元件。另外，如圖1D所示，本實施例的畫素結構P更可包括一第一絕緣層114、一第二絕緣層115、一電極116、一遮光棒117及一介電層118。其中，為了清楚說明本發明的特點，圖1B之電極116係以虛線表示，而圖1C只顯示畫素結構P之第一導電層111、第二導電層112、氧化物半導體層113及一遮光棒117，並未顯示其他的膜層。
如圖1C及圖1D所示，第一導電層111設置於陣列基板11之基板110上，並具有一走線部1111沿第一方向D1延伸，且走線部1111具有一第一側S1及與第一側S1相對之一第二側S2。本實施例之第一側S1為圖1C之第一導電層111之走線部1111的上側，而第二側S2為與第一側S1相對的另一側(走線部1111的下側)。第一導電層111之材質可為金屬(例如為鋁、銅、銀、鉬、或鈦)或其合金所構成的單層或多層結構。其中，第一導電層111可作為薄膜電晶體之一閘極(未標示)與畫素之掃描線。
介電層118設置於第一導電層111及基板110上，且介電層118可為有機材質例如為有機矽氧化合物，或無機材質例如為氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、碳化矽、氧化鋁、氧化鉿、或上述材質之多層結構。本實施例之介電層118覆蓋閘極及遮光棒117，並可選擇部分或全部覆蓋基板110。
第二導電層112設置於第一導電層111之上，並具有二接觸部，該些接觸部分別對應設置於第一側S1及第二側S2。本實施例對應於第一側S1的接觸部係標示為第一接觸部C1(可視為薄膜電晶體之汲極，未標示)，而對應於第二側S2的接觸部係標示為第二接觸部C2(可視為薄膜電晶體之源極，未標示)。此外，第二導電層112更可具有沿第二方向D2延伸之一導線部1121，且導線部1121與第二接觸部C2連接。於此，導線部1121可為畫素之資料線。
氧化物半導體層113設置於第一導電層111與第二導電層112之間，且氧化物半導體層113的兩端分別接觸該些接觸部。本實施例之第一接觸部C1及第二接觸部C2係分別設置於氧化物半導體層113上，並接觸氧化物半導體層113的兩端。其中，氧化物半導體層113可為薄膜電晶體之一通道層，例如但不限於包含金屬氧化物半導體，並可包括銦、鎵、鋅及錫的其中之一，例如為氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)。
另外，如圖1C所示，第一導電層111還具有一突出部1112，且突出部1112係由走線部1111延伸凸出。於此，突出部1112係由走線部1111的第二側S2延伸凸出(突出部1112往平行於第二方向D2延伸)。其中，走線部1111與第一接觸部C1於第三方向D3上具有部分重疊，且突出部1112與第二接觸部C2於第三方向D3上亦具有部分重疊。
第一接觸部C1與第二接觸部C2之間具有一間隔。於此，所謂「間隔」係表示第一接觸部C1與第二接觸部C2之間未連接而相隔一距離。另外，第一絕緣層114設置於氧化物半導體層113與第二導電層112之間。於此，第一絕緣層114設置於氧化物半導體層113(通道層)上，並具有對應於第一接觸部C1及第二接觸部C2之兩個開口O1、O2，且第一接觸部C1與第二接觸部C2經由該些開口O1、O2分別與氧化物半導體層 113接觸。
於薄膜電晶體之氧化物半導體層113(通道層)未導通時，第一接觸部C1與第二接觸部C2電性分離。第一絕緣層114可為有機材質例如為有機矽氧化合物，或單層無機材質例如氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、碳化矽、氧化鋁、氧化鉿、或上述材質組合之多層結構，並不限定。不過，在其他的實施態樣中，也可將第一接觸部C1與第二接觸部C2直接設置於氧化物半導體層113上，而不設置第一絕緣層114。
本實施例之第一絕緣層114為一蝕刻阻擋(etch stop)層，而第一接觸部C1與第二接觸部C2分別設置於第一絕緣層114之開口O1、O2內並覆蓋部分的第一絕緣層114，且經由第一絕緣層114之開口O1、O2而分別氧化物半導體層113接觸。藉此，由於設置於開口O1、O2內的第一接觸部C1與第二接觸部C2於第三方向D3上只與第一導電層111具有部分重疊(較小的重疊面積)，因此，可降低薄膜電晶體的寄生電容(例如Cgd,Cgs)，進而降低畫素結構P中，因前饋(feedthrough)現象所造成的電性不佳現象而改善顯示品質。另外，本實施例之兩個開口O1、O2的形狀不同，使得對應設置於開口O1、O2內的第一接觸部C1與第二接觸部C2的形狀亦不同，因此，可藉由開口O1、O2的大小來調整第一接觸部C1與氧化物半導體層113，以及第二接觸部C2與氧化物半導體層113的接觸面積(調整接觸阻值)，進而降低薄膜電晶體的漏電流。
另外，本實施例之氧化物半導體層113沿第二方向D2延伸，使得走線部1111與氧化物半導體層113實質上垂直。其中，氧化物半導體層113具有一連接部1131及位於連接部1131兩側之二端部1132、1133。連接部1131沿第二方向D2延伸，且沿第一方向D1之寬度小於該些端部1132、1133的其中之一沿第一方向D1之寬度。換言之，本實施例之氧化物半導體層113與第一導電層111之走線部1111實質上為垂直，且氧化物半導體層113呈現兩側較寬，中間較窄的形狀，其目的除了可縮小兩相鄰畫素結構P沿第一方向D1上的寬度(即降低相鄰畫素結構P之資料線與資料線之間的距離而使畫素結構P的尺寸較小)而可應用於較高解析度的產品之外，更為了使位於該些開口O1、O2內的第一接觸部C1及第二 接觸部C2與氧化物半導體層113有較大的接觸面積，進而降低接觸阻值。
另外，如圖1C、1D所示，本實施例之該些開口O1、O2的其中之一使氧化物半導體層113的其中之一末端完全露出，且第一絕緣層覆蓋氧化物半導體層113的其中另一末端。於此，(汲極端的)開口O1使氧化物半導體層113之一未端(圖1D，氧化物半導體層113之右側末端)完全露出，且端部1132接觸第一接觸部C1，而(源極端的)開口O2使端部1133部分露出(圖1D，氧化物半導體層113之左側)，而部分露出之端部1133接觸第二接觸部C2，且第一絕緣層114覆蓋氧化物半導體層113的左側未端。另外，氧化物半導體層113沿第一方向D1具有一第一寬度w1，該些接觸部C1、C2的其中之一與第一導電層111具有一重疊區Z，而重疊區Z沿第一方向D1具有最大的一第二寬度w2，且第一寬度w1小於第二寬度w2。本實施例之第一寬度w1例如但不限於為氧化物半導體層113之連接部1131沿第一方向D1上的最大寬度，且第二寬度w2例如為第一接觸部C1與第一導電層111於第三方向D3上的重疊區域(重疊區Z)之最大寬度，且第一寬度w1小於第二寬度w2。另外，本實施例之第二接觸部C2與第一導電層111於第三方向D3上的重疊區域之最大寬度為一第三寬度w3，且第一寬度w1亦小於第三寬度w3。藉由此畫素結構P的設計，更可確保第一接觸部C1、第二接觸部C2與氧化物半導體層113具有較大的接觸面積(接觸阻值較低)，進而使薄膜電晶體(畫素結構P)具有較佳的電性表現，使顯示品質較佳。
請再參照圖1D所示，第二絕緣層115設置並覆蓋於第二導電層112上，而電極116設置於第二絕緣層115上，且電極116可透過第二絕緣層115之一通孔H而連接該些接觸部C1、C2的其中之一。其中，第二絕緣層115的材料可例如為有機材料，並例如但不限於為全氟烷基乙烯基醚共聚物(Polyfluoroalkoxy,PFA)，而電極116的材質例如可為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)、鎘錫氧化物(CTO)、氧化錫(SnO2)、或氧化鋅(ZnO)等透明導電材料，並不限定。本實施例之電極116為一畫素電極，且電極116設置於第二絕緣層115上，並填入第二絕緣層115之通孔H內而連接第一接觸部C1。
此外，遮光棒117設置於第一導電層111之第一側S1，且通孔H係對應位於遮光棒117與走線部1111之間。於此，遮光棒117與第一導電層111可為同一種材料，並為同一製程製作，其目的是為了遮蔽電極116(畫素電極)的轉折處之液晶分子排列異常所造成的漏光現象。
因此，當陣列基板11之複數掃描線接收一掃描訊號時可分別使各掃描線對應之畫素結構P的薄膜電晶體導通，並將對應每一行畫素之一資料訊號藉由複數資料線傳送至對應畫素結構P之電極116，使電極116與一共同電極可形成一壓差驅動對應的液晶分子，使顯示裝置1可顯示影像畫面。
另外，請參照圖1E所示，其為本發明之顯示裝置1的另一示意圖。
本實施例之顯示裝置1更可包括一背光模組14，且當背光模組14發出的光線E依序穿過陣列基板11、顯示介質層13與對向基板12時，可使顯示面板顯示色彩而形成影像。
另外，請參照圖2所示，其為本發明另一實施態樣之畫素結構Pa的示意圖。
畫素結構Pa與圖1D之畫素結構P主要的不同在於，畫素結構Pa並沒有設置第一絕緣層114，使得第二導電層112之第一接觸部C1與第二接觸部C2係直接設置於氧化物半導體層113上而分別接觸氧化物半導體層113的兩側。
此外，畫素結構Pa的其他技術特徵可參照畫素結構P的相同元件，不再多作說明。
另外，請分別參照圖3A至圖3E所示，其分別為本發明不同態樣之畫素結構Pb~Pf的示意圖。於此，圖3A至圖3D只顯示畫素結構Pb~Pf之第一導電層111、第二導電層112及氧化物半導體層113，並未顯示其他的膜層。
如圖3A所示，與畫素結構P不同的是，畫素結構Pb對應位於第一接觸部C1的端部(上側)於第三方向D3上與第一導電層111之走線部1111完全重疊。
另外，如圖3B所示，與畫素結構Pb不同的是，畫素結構Pc的導線部1121與第一導電層111於第三方向D3上之重疊處沿第一方向D1上的寬度較大。
另外，如圖3C所示，與畫素結構Pb不同的是，畫素結構Pd對應位於第二接觸部C2的端部(下側)於第三方向D3上亦與第一導電層111之突出部1112完全重疊。
另外，如圖3D所示，與畫素結構Pd不同的是，畫素結構Pe的第一導電層111之突出部1112沿第一方向D1上的寬度較大，而且氧化物半導體層113的形狀為L型。
另外，如圖3E所示，畫素結構Pf與圖1D之畫素結構P主要的不同在於，畫素結構Pf只有走線部1111，並沒有突出部1112，且走線部1111沿第二方向D2的寬度較畫素結構P之走線部1111大。
此外，畫素結構Pb~Pf的其他技術特徵可參照畫素結構P的相同元件，不再贅述。
綜上所述，因本發明之顯示裝置中，畫素結構的第二導電層具有二接觸部分別對應設置於第一導電層之走線部的第一側及第二側，而氧化物半導體層設置於第一導電層與第二導電層之間，且其兩端分別接觸該些接觸部。另外，氧化物半導體層沿第一方向之第一寬度小於該些接觸部的其中之一與第一導電層之重疊區沿第一方向最大之第二寬度。因此，藉由本發明之畫素結構的設計，使得畫素結構的尺寸較小而應用於較高解析度的產品，並具有較佳的電性表現而具有較高的顯示品質。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
111‧‧‧第一導電層
1111‧‧‧走線部
1112‧‧‧突出部
112‧‧‧第二導電層
1121‧‧‧導線部
113‧‧‧氧化物半導體層
1131‧‧‧連接部
1132、1133‧‧‧端部
117‧‧‧遮光棒
A-A‧‧‧直線
C1‧‧‧第一接觸部
C2‧‧‧第二接觸部
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
D3‧‧‧第三方向
H‧‧‧通孔
O1、O2‧‧‧開口
P‧‧‧畫素結構
S1‧‧‧第一側
S2‧‧‧第二側
w1‧‧‧第一寬度
w2‧‧‧第二寬度
w3‧‧‧第三寬度
Z‧‧‧重疊區

Claims (8)

  1. 一種顯示裝置，包括：一陣列基板，具有至少一畫素結構，該畫素結構包含：一第一導電層，具有沿一第一方向延伸之一走線部，該走線部具有一第一側及與該第一側相對之一第二側；一第二導電層，設置於該第一導電層之上，並具有二接觸部，該些接觸部分別對應設置於該第一側及該第二側；一氧化物半導體層，設置於該第一導電層與該第二導電層之間；一第一絕緣層，設置於該氧化物半導體層與該第二導電層之間，該第一絕緣層具有對應於該些接觸部之兩開口，且該些接觸部經由該些開口與該氧化物半導體層接觸；及一第二絕緣層及一電極，該第二絕緣層設置於該第二導電層上，該電極設置於該第二絕緣層上，且該電極透過該第二絕緣層之一通孔連接該些接觸部的其中之一，其中，該氧化物半導體層的兩端分別接觸該些接觸部，並沿該第一方向具有一第一寬度，該些接觸部的其中之一與該第一導電層具有一重疊區，該重疊區沿該第一方向具有最大的一第二寬度，該第一寬度小於該第二寬度；一對向基板；以及一顯示介質層，設置於該陣列基板與該對向基板之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第一導電層還具有一突出部，該突出部由該走線部之該第二側延伸凸出。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該走線部與該些接觸部的其中之一具有部分重疊，該突出部與該些接觸部的其中另一具有部分重疊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該氧化物半導體層具有一連接部及位於該連接部兩側之二端部，該連接部沿該第一方向之寬度小於該些端部的其中之一沿該第一方向之寬度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該些開口的其中之一使該氧化物半導體層的其中之一末端完全露出。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，其中該第一絕緣層覆蓋該氧化物半導體層的其中另一末端。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該畫素結構更包含一遮光棒，該遮光棒設置於該第一導電層之該第一側，且該通孔對應位於該遮光棒與該走線部之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置，其中該第二導電層更具有沿一第二方向延伸之一導線部，該導線部與該些接觸部的其中另一連接，且該第一方向與該第二方向實質上垂直。
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