CN104460165B - 一种液晶显示器和液晶面板以及阵列基板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液晶显示器和液晶面板以及阵列基板，阵列基板包括多个像素单元。每个像素单元中设置有薄膜晶体管。薄膜晶体管包括从下至上依次堆叠玻璃基板、第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层。在第一绝缘层的上表面上设有能被第二绝缘层覆盖的第一低温多晶硅层。第一低温多晶硅层的两端分别与形成在第三绝缘层与第二绝缘层之间的第一源极和第一漏极相连。在玻璃基板的上表面上设有能被第一绝缘层覆盖的第一栅极，同时第一栅极的下表面能够覆盖第一低温多晶硅层在第一栅极的下表面上的正投影。根据本发明的阵列基板能够利用第一栅极来实现遮光，从而可以省略光罩，简化制造工艺，提高生产效率。

Description

一种液晶显示器和液晶面板以及阵列基板
技术领域
本发明属于液晶显示器技术领域，尤其是一种阵列基板和包括其液晶面板以及包括其的液晶显示器。
背景技术
在液晶显示器技术领域中，阵列基板的薄膜晶体管主要分为低温多晶硅薄膜晶体管和非晶硅薄膜晶体管，由于低温多晶硅薄膜晶体管的性能优越于非晶硅薄膜晶体管，使得使用多晶硅薄膜晶体管的阵列基板已经逐渐取代了使用非晶硅薄膜晶体管的阵列基板。
然而，由于低温多晶硅薄膜晶体管的低温多晶硅层(即半导体活性层)在背光源的光照下会产生光电流，干扰液晶显示器的显示效果，因此需要在低温多晶硅层的下方设置挡光结构，例如能够遮光的光罩。但是，由于现有的低温多晶硅薄膜晶体管都需要光罩，由此会使制造工艺变得复杂，影响生产效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种阵列基板和包括该阵列基板的液晶面板以及包括该阵列基板的液晶显示器，其中该阵列基板利用栅极来实现遮光，从而可以省略光罩，简化制造工艺，提高生产效率。
根据本发明的第一方面，提供了一种阵列基板，其包括多个像素单元。每个像素单元中设置有薄膜晶体管。薄膜晶体管包括从下至上依次堆叠玻璃基板、第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层。在第一绝缘层的上表面上设有能被第二绝缘层覆盖的第一低温多晶硅层。第一低温多晶硅层的两端分别与形成在第三绝缘层与第二绝缘层之间的第一源极和第一漏极相连。在玻璃基板的上表面上设有能被第一绝缘层覆盖的第一栅极，同时第一栅极的下表面能够覆盖第一低温多晶硅层在第一栅极的下表面上的正投影。
在一个实施例中，第一栅极的下表面的面积为第一低温多晶硅层的下表面的面积的1-10倍。
在一个实施例中，第一栅极、第一源极和第一漏极均由金属材料制成。
在一个实施例中，阵列基板还包括公共电极和像素电极，公共电极和第三绝缘层通过第四绝缘层隔开，像素电极和公共电极通过第五绝缘层隔开，公共电极与第一漏极相连，而像素电极与第一源极相连。
在一个实施例中，薄膜晶体管为NMOS晶体管或PMOS晶体管。
在一个实施例中，薄膜晶体管为CMOS晶体管。
在一个实施例中，CMOS晶体管包括设置在第一绝缘层的上表面上并被第二绝缘层覆盖的第二低温多晶硅层，第二低温多晶硅层的两端分别与形成在第三绝缘层与第二绝缘层之间的第二源极和第二漏极相连，第二源极和第一漏极相连，而第二漏极与第一源极相连，在玻璃基板的上表面上设有能被第一绝缘层覆盖的第二栅极，同时第二栅极的下表面能够覆盖第二低温多晶硅层在第二栅极的下表面上的正投影。
根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据本发明的第一方面所述的阵列基板的液晶面板。
根据本发明的第三方面，提供了一种包括根据本发明的第一方面所述的阵列基板的液晶显示器。
本发明的阵列基板把第一栅极设置在第一低温多晶硅层的下方，以用于遮挡背光源的光照射第一低温多晶硅层，由此可以有效地防止低温多晶硅层内产生光电流，从而可以避免干扰液晶显示器的显示效果。通过这种方式可以省略光罩以及光罩所的绝缘层，从而可以简化制造工艺，提高生产效率。
当阵列基板的薄膜晶体管为CMOS晶体管时，第一栅极和第二栅极可分别遮挡背光源的光照射第一和第二低温多晶硅层，由此可以有效地防止第一和第二低温多晶硅层内产生光电流，从而可以避免干扰液晶显示器的显示效果。通过这种方式可以省略光罩，简化制造工艺，提高生产效率。
另外，根据本发明的阵列基板的结构简单，成本低廉，生产效率高，便于实施推广应用。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性地显示了根据本发明的阵列基板；以及
图2示意性地显示了根据本发明的阵列基板的像素单元。
在附图中相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1显示了本发明的阵列基板10。该阵列基板10包括多个矩阵式分布的像素单元2(即亚像素单元)。每个像素单元2都由薄膜晶体管3、像素电极5、公共电极6(见图2)和存储电容器(未显示)组成。该薄膜晶体管3为低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，简称LTPS)薄膜晶体管，相比于传统的非晶硅(α-Si)，LTPS具有更高的载流子迁移率，因此实现更高的分辨率和更低的功耗，而且在阵列基板上器件的集成度也更高。
如图2所示，该薄膜晶体管3包括从下至上依次堆叠玻璃基板7、第一绝缘层31、第二绝缘层32和第三绝缘层33。公共电极6通过第四绝缘层34设置在第三绝缘层33的上表面上，而像素电极5通过第五绝缘层35设置在公共电极6的上表面上。在第一绝缘层31的上表面上设有能被第二绝缘层32覆盖的第一低温多晶硅层304。第一低温多晶硅层304(即半导体活性层)的两端分别与形成在第三绝缘层33与第二绝缘层34之间的第一源极301和第一漏极302相连。像素电极5可与第一源极301相连，而第一漏极302可与数据电极(即信号电极相连)，以便控制像素电极5与公共电极6所产生的电场。其中，各个绝缘层均属于本领域技术人员熟知的，在此不作详细描述。
根据本发明，在玻璃基板7的上表面上设有能被第一绝缘层31覆盖的第一栅极303。第一栅极303用于连接栅电极线相连，以便控制第一源极301与第一漏极302之间的导通状态。该第一栅极303的下表面能够覆盖第一低温多晶硅层304在第一栅极303的下表面上的正投影。通过这种方式，能够有效地阻挡液晶显示器的背光源的光照射到第一低温多晶硅层304上，由此可以防止第一低温多晶硅层304内产生光电流，从而可以避免干扰液晶显示器的显示效果。与现有技术相比，本发明的阵列基板10可以省略光罩以及光罩所的绝缘层，从而可以简化制造工艺，提高生产效率。其中，第一栅极303、第一源极301和第一漏极302均由金属材料制成，以便实现导电功能。
通常情况下，第一栅极303由蚀刻方式制得，而蚀刻方式形成的第一栅极303通常都是下表面面积大于上表面面积，因此只需要保证第一栅极303的下表面大于或等于第一低温多晶硅层304在第一栅极303的下表面上的正投影，便可阻挡液晶显示器的背光源的光照射到第一低温多晶硅层304上。但是，由于第一栅极303不能遮挡像素电极5的透光部分(属于本领技术人员熟知的)，因此第一栅极303不得不小于薄膜晶体管3的整体大小。由于薄膜晶体管3的整体大小相当于10倍的第一低温多晶硅层304的下表面的面积。因此第一栅极303的下表面的面积应当是第一低温多晶硅层304的下表面的面积的1-10倍。
薄膜晶体管3即可为NMOS晶体管或PMOS晶体管，又可为CMOS晶体管。但是，薄膜晶体管3优选为CMOS晶体管。CMOS晶体管功耗和抗干扰能力优于NMOS或PMOS晶体管。NMOS英文全称为N-Metal-Oxide-Semiconductor，意思为N型金属-氧化物-半导体，而拥有这种结构的晶体管称之为NMOS晶体管，其属于本领域技术人员熟知的。PMOS英文全称为P-Metal-Oxide-Semiconductor，意思为P型金属-氧化物-半导体，而拥有这种结构的晶体管称之为PMOS晶体管，其也属于本领域技术人员熟知的。CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)晶体管是同时拥有NMOS晶体管结构和PMOS晶体管结构的晶体管。
在一个实施例中，CMOS晶体管包括设置在第一绝缘层31的上表面上并被第二绝缘层32覆盖的第二低温多晶硅层314。第二低温多晶硅层314的两端分别与形成在第三绝缘层33与第二绝缘层32之间的第二源极311和第二漏极312相连。其中，第二源极311和第一漏极302相连，而第二漏极312与第一源极301相连。在玻璃基板7的上表面上设有能被第一绝缘层31覆盖的第二栅极313，同时第二栅极313的下表面能够覆盖第二低温多晶硅层314在第二栅极313的下表面上的正投影。通过这种方式，能够有效地阻挡液晶显示器的背光源的光照射到第二低温多晶硅层314上，由此可以防止第二低温多晶硅层314内产生光电流，从而可以避免干扰液晶显示器的显示效果。其中，第二栅极313、第二源极311和第二漏极312均由金属材料制成，以便实现导电功能。第一和第二低温多晶硅层304和314可分别为N型金属-氧化物-半导体和P型金属-氧化物-半导体，反之第一和第二低温多晶硅层304和314也可分别为P型金属-氧化物-半导体和N型金属-氧化物-半导体。
与第一栅极303的情况相同，第二栅极313的下表面的面积也应当是1-10倍第二低温多晶硅层314的下表面的面积。
综上可知，本发明的阵列基板10能够能够利用栅极(包括第一栅极303和第二栅极313)有效地阻挡液晶显示器的背光源的光照射到低温多晶硅层(包括第一低温多晶硅层304和第二低温多晶硅层314)上，由此可以有效地防止低温多晶硅层内产生光电流，从而可以避免干扰液晶显示器的显示效果。与现有技术相比，本发明的阵列基板10省掉了遮光层(Light shielding layer)，可减少一道光罩；从而可以简化制造工艺，提高生产效率。
另外，本发明还提供了一种液晶面板，其包括了上述阵列基板10。此外，本发明还提供了一液晶显示器，其也包括了上述阵列基板10。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种阵列基板，包括多个像素单元，每个所述像素单元中设置有薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括从下至上依次堆叠玻璃基板、第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层，在所述第一绝缘层的上表面上设有能被所述第二绝缘层覆盖的第一低温多晶硅层，所述第一低温多晶硅层的两端分别与形成在所述第三绝缘层与第二绝缘层之间的第一源极和第一漏极相连，在所述玻璃基板的上表面上设有能被所述第一绝缘层覆盖的第一栅极，所述第一栅极的下表面能够覆盖所述第一低温多晶硅层在所述第一栅极的下表面上的正投影，
所述薄膜晶体管为CMOS晶体管，
所述CMOS晶体管包括设置在所述第一绝缘层的上表面上并被所述第二绝缘层覆盖的第二低温多晶硅层，所述第二低温多晶硅层的两端分别与形成在所述第三绝缘层与第二绝缘层之间的第二源极和第二漏极相连，所述第二源极和所述第一漏极相连，而所述第二漏极与所述第一源极相连，在所述玻璃基板的上表面上设有能被所述第一绝缘层覆盖的第二栅极，所述第二栅极的下表面能够覆盖所述第二低温多晶硅层在所述第二栅极的下表面上的正投影。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述第一栅极的下表面的面积为所述第一低温多晶硅层的下表面的面积的1-10倍。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述第一栅极、第一源极和第一漏极均由金属材料制成。
4.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，还包括公共电极和像素电极，所述公共电极和所述第三绝缘层通过第四绝缘层隔开，所述像素电极和公共电极通过第五绝缘层隔开，数据电极与所述第一漏极相连，而所述像素电极与所述第一源极相连。
5.一种包括权利要求1到4中任一项所述的阵列基板的液晶面板。
6.一种包括权利要求1到4中任一项所述的阵列基板的液晶显示器。
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