TWI577000B - 顯示裝置 - Google Patents

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TWI577000B
TWI577000B TW104101901A TW104101901A TWI577000B TW I577000 B TWI577000 B TW I577000B TW 104101901 A TW104101901 A TW 104101901A TW 104101901 A TW104101901 A TW 104101901A TW I577000 B TWI577000 B TW I577000B
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劉侑宗
邱冠宇
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

顯示裝置
本發明關於顯示裝置，且特別是關於利用薄膜電晶體的顯示裝置。
為了實現高速影像處理以及高品質顯示影像，近年來如彩色液晶顯示裝置之平面顯示器已廣泛地使用。於液晶顯示裝置中，通常包括兩個上、下基板，以黏合或是封合材料接合在一起。而液晶材料被填入兩個基板之間，為了保持兩板之間固定的距離，具有一定粒徑的顆粒被散佈於上述兩板之間。
通常，下基板表面形成有用來當作開關元件的薄膜電晶體，此薄膜電晶體具有連接於掃描線(scanning line)的閘極電極(gate electrode)、連接於資料線(data line)的源極電極(source electrode)、與連接於像素電極(pixel electrode)的汲極電極(drain electrode)。而上基板係置於下基板上方，此上基板表面形成有一濾光片與複數個遮光材料(如由樹脂黑矩陣(Resin BM)構成)。此兩基板的週邊具有封合材料黏合固定住，而兩基板之間具有液晶材料。下基板亦稱之為陣列基板(array substrate)，而形成於其上之如薄膜電晶體、接觸物等數個元件則通常藉由數道微影製程所製作而成。
然而，隨著顯示裝置的影像解析度的提升趨勢，便 需要於下基板上形成如薄膜電晶體、接觸物等尺寸更為縮減之數個元件時，提供可維持或更為提升顯示裝置的開口率表現之陣列基板。
依據一實施例，本發明提供了一種顯示裝置，包含：一陣列基板，定義出複數陣列排列的像素結構。該些像素結構分別具有：一半導體層，位於一基板上；一第一金屬層，位於該基板上；一第一絕緣層，位於該半導體層上，該第一絕緣層具有一第一開口，該第一開口露出該半導體層之一頂面及該第一絕緣層之一側面；一第二金屬層，位於該第一絕緣層上，且經由該第一開口形成於該半導體層之該頂面及該第一絕緣層之該側面；以及一第二絕緣層，位於該第二金屬層與該第一絕緣層上，且該第二絕緣層具有一第二開口，其中，該第二開口露出位於該第一絕緣層之該側面上的該第二金屬層，其中，該第一開口、該第二開口與該第一金屬層沿一方向的排列順序為該第一金屬層、該第二開口，及該第一開口。
依據另一實施例，上述顯示裝置，更包括：一透光基板；以及一顯示層，設置於該透光基板與該陣列基板之間。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附的圖式，作詳細說明如下。
10、10’‧‧‧陣列基板
100‧‧‧基板
102‧‧‧半導體層
102a‧‧‧汲極區
104‧‧‧絕緣層
106‧‧‧金屬層
108‧‧‧絕緣層
110‧‧‧第一開口
112‧‧‧金屬層
112’‧‧‧金屬層
116‧‧‧絕緣層
118‧‧‧第二開口
120‧‧‧透明電極
300‧‧‧陣列基板
350‧‧‧顯示層
400‧‧‧透光基板
500‧‧‧顯示裝置
A‧‧‧幾何中心
B‧‧‧幾何中心
P‧‧‧像素區
α‧‧‧夾角
第1圖為一上視示意圖，顯示了依據本發明之一實施例之一 種陣列基板之佈局情形。
第2圖為一示意圖，顯示了依據本發明之一實施例之沿第1圖內2-2線段之陣列基板之剖面情形。
第3圖為一上視示意圖，顯示了依據本發明之另一實施例之一種陣列基板之佈局情形。
第4圖為一上視示意圖，顯示了依據本發明之又一實施例之一種陣列基板之佈局情形。
第5圖為一上視示意圖，顯示了依據本發明之另一實施例之一種陣列基板之佈局情形。
第6圖為一示意圖，顯示了依據本發明之一實施例之沿第5圖內6-6線段之陣列基板之剖面情形。
第7圖為一上視示意圖，顯示了依據本發明之又一實施例之一種陣列基板之佈局情形。
第8圖為一上視示意圖，顯示了依據本發明之另一實施例之一種陣列基板之佈局情形。
第9圖為一剖面示意圖，顯示了依據本發明之一實施例之一種顯示裝置。
請參照第1-2圖，顯示了依據本發明之一實施例之一種陣列基板10之一系列示意圖，其適用於如彩色液晶顯示裝置之顯示裝置的應用。在此，第1圖為一上視示意圖，而第2圖則為一剖面示意圖，以顯示沿第1圖內2-2線段之陣列基板之一部的剖面情形。
請參照第1圖，陣列基板10主要包括：一基板100(在 此未顯示，請參見第2圖)、數個U形之半導體層102，分隔地設置於基板100之一部上；數個金屬層106，沿如X方向之一第一方向沿伸而間隔地設置於基板100之一部上，且分別地覆蓋此些半導體層104之一；一絕緣層108(在此未顯示，請參見第2圖)，形成於基板100、半導體層102、此些第一金屬層106上；數個金屬層112，沿如Y方向之一第二方向沿伸而間隔地設置於絕緣層108上並部份覆蓋此些半導體層102之一之一部；數個金屬層112’，分別設置於相鄰之兩金屬層112之間的絕緣層108之一部上以部份覆蓋此些半導體層102之一的另一部；數個第一開口110，分隔地設置於絕緣層108之內，以分別露出此些半導體層102之數部之頂面(在此未顯示，請參見第2圖)，而金屬層112與金屬層112’之一部則分別填入於此些第一開口110之一之內，以形成與半導體層102之間的電性連結關係；一絕緣層116(在此未顯示，請參見第2圖)，坦覆地形成於基板100、此些金屬層112’、此些金屬層112與絕緣層108上；數個第二開口118，分隔地設置於絕緣層116之一部內，以分別露出此些金屬層112’之一之一部之頂面且部分重疊於下方之此些第一開口110之一；數個透明電極120，間隔設置於位於此些由相鄰且交錯之兩金屬層106與兩金屬層112所交叉定義出之數個像素區P內之絕緣層116之上，而透明導電層120之一部則填入於此些第二開口118之一內，以接觸金屬層112’。於此些像素區P之內，則分別形成有一像素結構。
如第1圖所示，沿如X方向之一第一方向沿伸而間隔設置之此些金屬層106係分別作為一閘極線(gate line)之用，而 沿如Y方向之一第二方向沿伸而間隔設置之此些金屬線112則分別作為一資料線(data line)之用，而此些第一開口110係作為第一接觸孔(contact hole)之用，而此些第二開口118係作為第二接觸孔之用。在此，形成於第一開口110內之金屬層112’之係用於電性連接一薄膜電晶體裝置之一汲極區與後續形成之一像素電極之用，而第二開口118係與第一開口110之一部份重疊，因而露出了金屬層112’之一部，且形成於第二開口118內之透明電極120係部分重疊於金屬層112並接觸之，進而形成了電性連接情形。
請參照第2圖之示意圖，以顯示了依據本發明之一實施例之沿第1圖內2-2線段之陣列基板10之剖面情形。
如第2圖所示，於半導體層102與絕緣層108之間更設置有另一絕緣層104，以作為一薄膜電晶體內之閘絕緣層(gate insulator)之用。於半導體層102之內則形成有一汲極區102a，而第一開口110則穿透了此絕緣層104而部分地露出了此汲極區102a之一頂面，而金屬層112’則順應地形成於絕緣層108之表面上並填入於第一開口110內，其經由第一開口110而覆蓋並接觸為第一開口110所露出之絕緣層104與108的側壁面以及半導體層102內之汲極區102a的頂面。
再者，形成於絕緣層116內之第二開口118則部分重疊於像素區P內之第一開口110，進而露出了形成於絕緣層108上及此第一開口110內之金屬層112’之一部，而透明電極120則除了形成於絕緣層116之頂面上以外，其亦形成於第二開口118之內而接觸了為第二開口118所露出之金屬層112’之部分。值得注意的是，為第二開口118所露出之金屬層112’之面積係大於為 第一開口110所露出之半導體層102之頂面之面積。換言之，第二開口118的尺寸係大於第一開口110的尺寸。
如第1-2圖所示情形，藉由將第二開口118形成於第 一開口110與金屬線106之間之一位置處，如此便可增大像素區P內之透明電極120的覆蓋區域，進而增大了像素區P之有效開口率。
請繼續參照第1-2圖，於像素區P內之第一開口110 與第二開口118係為具有由上往下尺寸遞減之一拔錐狀(tapered shape)開口。而基於簡化圖示目的，於第1圖內僅顯示了此些第一開口110與第二開口118之一最大尺寸，且此些第一開口110與第二開口118分別具有一幾何中心A與B。
如第1圖所示，從上視觀之，於像素區P內之此第 一開口110之幾何中心A與其鄰近之第二開口118的幾何中心B之間之一連線A-B與金屬線106之間可具有大體90度之一夾角α，及此連線A-B係垂直於金屬線106。然而，為了更增大像素區P內之透明電極120的覆蓋區域及增大了像素區P之有效開口率，則可調整第二開口118之位置，使得其較為接近左方之金屬線112(如第3圖所示)或右方之金屬線112(如第4圖所示)，進而使得第一開口110之幾何中心A與其鄰近之第二開口118的幾何中心B之間之一連線A-B不再垂直於金屬線106，而此連線A-B與金屬線106之間將夾有一非直角之角度α。此角度α可視實際需求而大於0度並小於90度。
請參照第5-6圖，顯示了依據本發明之另一實施例之 一種陣列基板10’之一系列示意圖。第5圖為一上視示意圖，而 第6圖則為一剖面示意圖，以顯示沿第5圖內6-6線段之陣列基板之一部的剖面情形。在此，第5-6圖之實施例係由修改第1-2圖所示之實施例所得到，因此第5-6圖中相同元件係採用相同標號所顯示，而於下文中僅解說其與第1-2圖所示實施例之間的差異處。
請參照第5圖，可更調整位於像素區P內之金屬層 112’、半導體層102之部分與及其鄰近之相關構件之相關位置，使得金屬層112’與第二開口118部分重疊於金屬線106。因此，透明電極120僅部分地填入於第二開口118內並僅部分覆蓋絕緣層116之頂面及為第二開口118所露出之絕緣層118之部分側壁面與金屬層112’之頂面與側壁面。
請參照第6圖，則顯示了沿第5圖內6-6線段之陣列 基板之一部的剖面情形，在此透明電極120僅部分地填入於第二開口118內並僅部分覆蓋絕緣層116之頂面及為第二開口118所露出之絕緣層118之部分側壁面與金屬層112’之頂面與側壁面，而位於上方之金屬層112’則部分重疊於位於下方之金屬層106。
請繼續參照第5-6圖，於像素區P內之第一開口110 以及橫跨像素區P與金屬線106之第二開口118係為具有由上往下尺寸遞減之一拔錐狀(tapered shape)開口。而基於簡化圖示目的，於第5圖內僅顯示了此些第一開口110與第二開口118之一最大尺寸，且此些第一開口110與第二開口118分別具有一幾何中心A與B。
如第5圖所示，從上視觀之，此第一開口110之幾 何中心A與其鄰近之第二開口118的幾何中心B之間之一連線 A-B與金屬線106之間可具有大體90度之一夾角α，及此連線A-B係垂直於金屬線106。然而，為了更增大像素區P內之透明電極120的覆蓋區域及增大了像素區P之有效開口率，則可調整第二開口118之位置，使得其較為接近左方之金屬線112(如第7圖所示)或右方之金屬線112(如第8圖所示)，進而使得第一開口110之幾何中心A與其鄰近之第二開口118的幾何中心B之間之一連線A-B不再垂直於金屬線106，而此連線A-B與金屬線106之間將夾有一非直角之角度α。此角度α可視實際需求而大於0度並小於90度。
相似於第1-4圖所示之實施情形，第5-8圖所示之實 施情形內之陣列基板10’內亦藉由將第二開口118形成於第一開口110與金屬線106之間之一位置處，以增大像素區P內之透明電極120的覆蓋區域，及增大了像素區P之有效開口率。
於第1-4圖與第5-8圖所示之實施例中，基板100之 材質例如為玻璃或塑膠，半導體層102之材質例如為多晶矽，絕緣層104與108之材質例如為氧化矽、氮化矽或其組合，且不同絕緣層104與108之間可包括相同或不相同之材料，金屬層106之材質例如為鎢或鋁，絕緣層116則包括如旋塗玻璃或之絕緣材質，金屬層112與金屬層112’之材質例如為鎢或鋁且可同時形成，而透明電極120可包括氧化銦錫(ITO)之透明導電材料。而半導體層102之外型亦非以U形為限，其亦可為L形或其他形狀。 上述構件之製作可採用傳統陣列基板製程所完成，故在此不詳述其相關製作。
請參照第9圖，顯示了依據本發明之一實施例之一 種顯示裝置500之一剖面示意圖。
如第9圖所示，顯示裝置500包括：一陣列基板300；一透光基板350；以及一顯示層400，設置於透光基板350與該陣列基板300之間。於一實施例中，顯示裝置500內之陣列基板300可包括如第1-8圖所示之陣列基板10與10’，且可更包括如共電極(未顯示)等其他構件。而依照顯示裝置500之實施情形，例如為液晶顯示裝置或有機發光二極體顯示裝置，顯示層400則包括一液晶層或一有機發光二極體層。而於顯示裝置500中，依照顯示裝置500之實施情形，例如為液晶顯示裝置或有機發光二極體顯示裝置，透光基板350上可更包括有如彩色濾光物(未顯示)之其他構件，而透光基板350可包括如玻璃或塑膠之透光材質。
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，任何熟習此項技藝者，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。
100‧‧‧基板
102‧‧‧半導體層
102a‧‧‧汲極區
104‧‧‧絕緣層
106‧‧‧金屬層
108‧‧‧絕緣層
110‧‧‧第一開口
112’‧‧‧金屬層
116‧‧‧絕緣層
118‧‧‧第二開口
120‧‧‧透明電極

Claims (10)

  1. 一種顯示裝置，包含：一陣列基板，定義出複數個陣列排列的像素結構，該些像素結構分別具有：一半導體層，位於一基板上；一第一金屬層，位於該基板上；一第一絕緣層，位於該半導體層上，該第一絕緣層具有一第一開口，該第一開口露出該半導體層之一頂面及該第一絕緣層之一側面；一第二金屬層，位於該第一絕緣層上，且經由該第一開口形成於該半導體層之該頂面及該第一絕緣層之該側面；以及一第二絕緣層，位於該第二金屬層與該第一絕緣層上，且該第二絕緣層具有一第二開口，其中，該第二開口露出位於該第一絕緣層之該側面上的該第二金屬層，其中，該第一開口、該第二開口與該第一金屬層沿一方向的排列順序為該第一金屬層、該第二開口，及該第一開口。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第二開口所露出之該第二金屬層的面積大於該第一開口所露出之該半導體層之該頂面的面積。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第二金屬層與該第一金屬層係部分重疊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第一金屬層包括 沿第一方向間隔設置的一第一閘極線及一第二閘極線，而該第二金屬層包括沿一第二方向間隔設置的一第一資料線及一第二資料線，該第一方向與該第二方向不同，該第一閘極線、該第二閘極線、該第一資料線及該第二資料線定義一像素區，該第一開口與該第二開口位於該像素區內，且該半導體層與該第一資料線電性連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中，該第二開口位於該第一開口與該第一資料線之間。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中，該第二開口部份重疊於該第一金屬層。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該第一開口具有一第一幾何中心，而該第二開口具有一第二幾何中心，其中該第一幾何中心與該第二幾何中心之一連線與該第一閘極線具有一夾角，且該夾角大於0度且小於90度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，更包括：一透光基板；以及一顯示層，設置於該透光基板與該陣列基板之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，更包含一第一透明電極，該第一透明電極透過該第二開口與該第二金屬層電性連接。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中該顯示層為一液晶層或一有機發光二極體層。
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