TW201411851A - 顯示面板及顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種顯示面板包括一薄膜電晶體基板、一對向基板以及一液晶層。薄膜電晶體基板之一薄膜電晶體設置於一基板上，並具有一汲極。一第一絕緣層設置於汲極之上，並具有一第一通孔。一平坦化層於汲極之上具有一第二通孔，第一通孔與第二通孔係部分重疊並形成一重疊處。一第二絕緣層設置於該平坦化層上。一畫素電極層設置於第二絕緣層上，並填入該重疊處而連接該汲極。對向基板與薄膜電晶體基板相對設置。液晶層設置於薄膜電晶體基板與對向基板之間。

Description

顯示面板及顯示裝置
本發明係關於一種顯示面板及具備該顯示面板之顯示裝置。
隨著科技的進步，顯示裝置已經廣泛地被運用在各種領域，尤其是液晶顯示裝置，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。
就液晶顯示裝置而言，習知一種液晶顯示裝置包含一薄膜電晶體基板，薄膜電晶體基板具有一薄膜電晶體及一畫素電極設置於一基板上。另外，於製程中，需於薄膜電晶體之汲極的上方以蝕刻方式設置一通孔，並將一透明導電層經由該通孔內壁，以將薄膜電晶體之汲極與畫素電極電性連接。另外，薄膜電晶體之閘極與一掃描線電性連接，而薄膜電晶體之源極與一資料線電性連接。當掃描線將一掃描訊號輸入薄膜電晶體之閘極時，可藉由控制薄膜電晶體而將資料線之資料電壓經由源極、汲極及透明導電層而輸入畫素電極，藉此可控制液晶的轉向而顯示影像。
於習知技術中，通孔的形成係藉由分別蝕刻汲極上之一絕緣層及一平坦化層來完成。絕緣層係設置於汲極上， 而平坦化層係設置於絕緣層之上。其中，通孔的製作步驟係先蝕刻平坦化層後以形成一較大尺寸的第一通孔，且第一通孔可使絕緣層露出。接著，再於第一通孔內進行第二次蝕刻，以將絕緣層去除而露出汲極後而形成一第二通孔，此就如同一同心圓方式，內圈為第二通孔，而外圈為第一通孔。當通孔設置完成後，再藉由將透明導電層設置於通孔內，以藉由透明導電層將汲極與畫素電極電性連接。
然而，為了於第一通孔內設置第二通孔，故第一通孔的尺寸需較大，為了防止液晶因通孔邊緣斜站而造成漏光問題，故於對向基板設置黑色矩陣層時也需往第一通孔的二側增加寬度，如此將造成液晶顯示裝置的畫素開口率變小。
因此，如何提供一種顯示面板及顯示裝置，可具有較小通孔尺寸而具有較大的畫素開口率，並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具有較小通孔尺寸而具有較大的畫素開口率之顯示面板及顯示裝置。
為達上述目的，依據本發明依之一種顯示面板包括一薄膜電晶體基板、一對向基板以及一液晶層。薄膜電晶體基板包含一基板、一薄膜電晶體、一第一絕緣層、一平坦 化層、一第二絕緣層及一畫素電極層。薄膜電晶體設置於基板上，並具有一汲極。第一絕緣層設置於汲極上，於汲極之上具有一第一通孔。平坦化層設置於第一絕緣層上，並於汲極之上具有一第二通孔，第一通孔與第二通孔係部分重疊並形成一重疊處。第二絕緣層設置於平坦化層上。畫素電極層設置於第二絕緣層上，並填入重疊處而連接汲極。對向基板與薄膜電晶體基板相對設置。液晶層設置於薄膜電晶體基板與對向基板之間。
為達上述目的，依據本發明之一種顯示裝置包括一薄膜電晶體基板、一對向基板、一液晶層以及一背光模組。薄膜電晶體基板具有一基板、一薄膜電晶體、一第一絕緣層、一平坦化層、一第二絕緣層及一畫素電極層，薄膜電晶體設置於基板上，並具有一汲極，第一絕緣層設置於汲極上，並於汲極之上具有一第一通孔，平坦化層設置於第一絕緣層上，並於汲極之上具有一第二通孔，第一通孔與第二通孔係部分重疊並形成一重疊處，第二絕緣層設置於平坦化層上，畫素電極層設置於第二絕緣層上，並填入重疊處而連接汲極。對向基板與薄膜電晶體基板相對設置。液晶層設置於薄膜電晶體基板與對向基板之間。背光模組設置於薄膜電晶體基板相對於對向基板之另一側。
承上所述，因依據本發明之一種顯示面板及顯示裝置之薄膜電晶體基板具有第一絕緣層及平坦化層，而第一絕緣層於汲極之上具有一第一通孔，平坦化層於汲極之上具有一第二通孔，且第一通孔與第二通孔係部分重疊並形成 一重疊處。另外，畫素電極層設置於第二絕緣層上，並填入重疊處而連接汲極。藉此，與習知相較，本發明第一通孔與第二通孔之重疊處的尺寸較小，使得黑色矩陣層的遮光面積較小，故本發明之顯示面板及顯示裝置可具有較大的畫素開口率。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之顯示面板及顯示裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
本發明較佳實施例之一種顯示面板係為一主動矩陣式(active matrix)液晶顯示面板，並包括一薄膜電晶體基板1，於此，先詳細介紹薄膜電晶體基板1之結構。
請參照圖1A、圖1B及圖1C所示，其中，圖1A係為薄膜電晶體基板1的俯視示意圖，圖1B為圖1A之區域C的放大示意圖，而圖1C係為圖1B之折線B-B剖視示意圖。需特別注意的是，為了方便說明，圖1A至圖1C所顯示之各元件的高度及寬度的尺寸關係(比例)僅為示意，並不代表實際的尺寸關係。
如圖1A所示，薄膜電晶體基板1係可具有複數條掃描線、複數條資料線及複數畫素(圖1A只繪出二條掃描線及四條資料線)。其中，該等掃描線及該等資料線係呈交錯設置以形成該等畫素陣列。當該等掃描線接收一掃描訊號時可分別使該等掃描線導通，並將對應每一行畫素之 一資料訊號藉由該等資料線傳送至該等畫素，使顯示面板可顯示畫面。於圖1A中，顯示的資料線係分別呈一折線，不過，在其它的佈局中，資料線也同分別呈一直線或其它。另外，薄膜電晶體基板1更可具有一黑色矩陣層BM，黑色矩陣層BM係設置於掃描線之上，用以遮蔽掃描線的區域，並防止畫素的漏光。當然，黑色矩陣層BM也可以設置於液晶顯示面板的一對向基板上，於此係以黑色矩陣層BM設置於薄膜電晶體基板1為例。
如圖1C所示，薄膜電晶體基板1包含一基板S1、一薄膜電晶體T、一第一絕緣層13、一平坦化層14、一第二絕緣層15、一畫素電極層16及一共同電極層18。
薄膜電晶體T係設置於基板S1上。在實施上，基板S1可為一可透光之材質，用於穿透式顯示裝置，例如是玻璃、石英或類似物、塑膠、橡膠、玻璃纖維或其他高分子材料，較佳的可為一硼酸鹽無鹼玻璃基板(alumino silicate glass substrate)。基板S1亦可為一不透光之材質，用於自發光或反射式顯示裝置，例如是金屬-玻璃纖維複合板、金屬-陶瓷複合板。
薄膜電晶體T具有一閘極G、一閘極介電層11、一通道層12、一源極S及一汲極D。閘極G設置於基板S1上，且閘極G之材質係為金屬(例如為鋁、銅、銀、鉬、或鈦)或其合金所構成的單層或多層結構。部分用以傳輸驅動訊號之導線，可以使用與閘極G同層且同一製程之結構，彼此電性相連，例如掃描線。閘極介電層11設置於閘極G 上，且閘極介電層11係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。閘極介電層11需完整覆蓋閘極G，並可選擇部分或全部覆蓋基板S1。
通道層12相對閘極G位置設置於閘極介電層11上。在實施上，通道層12例如可包含一氧化物半導體。其中，前述之氧化物半導體包括氧化物，且氧化物包括銦、鎵、鋅及錫其中之一，例如為氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)。
源極S與汲極D分別設置於通道層12上，且源極S和汲極D分別與通道層12接觸，於薄膜電晶體T之通道層未導通時，兩者電性分離。其中，源極S與汲極D之材質可為金屬(例如鋁、銅、銀、鉬、或鈦)或其合金所構成的單層或多層結構。此外，部分用以傳輸驅動訊號之導線，可以使用與源極S與汲極D同層且同一製程之結構，例如資料線。
值得一提的是，本實施例之薄膜電晶體T之源極S與汲極D亦設置於一蝕刻終止(etch stop)層ES上，且源極S與汲極D之一端係分別自蝕刻終止層ES之開口與通道層12接觸。其中，蝕刻終止層ES係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。不過，在其他的實施例中，也可將源極S 與汲極D直接設置於通道層12上，而不需蝕刻終止層ES。
另外，如圖1B及圖1C所示，第一絕緣層13設置於汲極D上，並至少覆蓋部分汲極D。其中，第一絕緣層13於汲極D之上具有一第一通孔V1。平坦化層14設置於第一絕緣層13上，並於汲極D之上具有一第二通孔V2，且第一通孔V1與第二通孔V2的尺寸係可為相同或不相同，並不加以限制。於此，第一通孔V1及第二通孔V2的俯視形狀係分別以四方形為例。其中，第一通孔V1與第二通孔V2係部分重疊並形成一重疊處O(如圖1B之虛線區域O所示)，也就是說，第一通孔V1與第二通孔V2在薄膜電晶體基板1之基板S1上的投影係相互重疊，且重疊處O的面積係可介於4至49平方微米之間。
另外，第一通孔V1與第二通孔V2之重疊處O的面積與第一通孔V1之面積比例係可介於0.14~0.78之間，而第一通孔V1與第二通孔V2之重疊處O的面積與第二通孔V2之面積比例係亦可介於0.14~0.78之間，於此，面積可以剖面面積或投影的面積來作說明，例如該重疊處O的面積為9平方微米，第一通孔V1的面積為36平方微米。相較於習知技術於較大通孔內蝕刻另一通孔的技術而言，本發明之第一通孔V1與第二通孔V2重疊處O的面積較習知技術之通孔面積小，且不會有於大通孔內對位另一通孔的對位問題。另外，也由於重疊處O的面積較習知技術之通孔面積小，故於掃描線上設置黑色矩陣層BM時，其相對的覆蓋寬度也可以較習知小，故可提高顯示面 板的畫素開口率。特別注意的是，第一通孔V1與第二通孔V2之重疊處O的寬度係介於2至8微米之間，以利於後續的製程。
請參照圖2A至圖2D所示，於此，列出不同態樣之第一通孔V1與第二通孔V2的形狀及其相對關係示意圖。
第一通孔V1與第二通孔V2的形狀可例如分別包含多邊形(圖2A、圖2C)、圓形(圖2B)、橢圓形(圖2D)或不規則形。於圖2A至圖2D中，第一通孔V1與第二通孔V2的重疊情況較佳者為圖2A，也就是第一通孔V1與第二通孔V2均為矩形，且第一通孔V1與第二通孔V2的重疊處在中央部位。如此一來，較不會有習知之大通孔內對位小通孔的問題，進而不會影響後續製程中，透明導電層之電性導通(若對位不佳，可能會影響透明導電層的設置，進而影響汲極及畫素電極之電性連接)。
請再參照圖1C所示，第二絕緣層15設置於平坦化層14上，而畫素電極層16設置於第二絕緣層15上，於此，畫素電極層16係呈梳狀。另外，畫素電極層16設置於第一通孔V1與第二通孔V2內，並可經由第一通孔V1及第二通孔V2之重疊處O而電性連接汲極D。其中，畫素電極層16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。
特別一提的是，於習知技術蝕刻絕緣層時，通孔的側壁容易產生直角或倒角而有斷差存在，故於通孔內設置透 明導電層時，將容易產生斷線情況而影響良率。但本發明之第一通孔V1與第二通孔V2之重疊處O之第一側壁P1中，填入重疊處O之畫素電極層16的其中一部分位於第一側壁P1，且與平坦化層14直接接觸(如圖1C之通孔的右側壁所示)。另外，本發明之第一通孔V1與第二通孔V2之重疊處O之第一側壁P2中，填入重疊處O之第二絕緣層15的其中一部分位於第二側壁P2且與平坦化層14直接接觸(如圖1C之通孔的左側壁所示)，第二側壁P2之第二絕緣層15可使位於平坦化層14之上下的絕緣層連接起來，故斷差可能產生的數量相對於習知技術少，且一般平坦層15蝕刻後較為平緩，此兩種側壁不同的層疊關係，使得設置畫素電極層16時，其斷線的機率也相對較小，間接可提高製程的良率。
此外，共同電極層18係設置於平坦化層14與第二絕緣層15之間。
再一提的是，在其它的實施態樣中，如圖3所示，由於本發明之第一通孔V1與第二通孔V2之重疊處O的面積較習知技術的通孔小，故掃描線於鄰近資料線之相交處可具有一凹部U(凹部U的掃描線被挖空)，且凹部U可對應設置於第一通孔V1與第二通孔V2之重疊處(圖3只顯示第一通孔V1與第二通孔V2之重疊處的部分，即區域O，並未顯示第一通孔V1與第二通孔V2的俯視形狀)。如上所述，由於第一通孔V1與第二通孔V2之重疊處O的面積較習知技術的通孔小，所以掃描線上凹部U不會太 大而使掃描線產生斷線，而只會造成具有凹部U處之掃描線的線寬較小，故可藉此降低掃描線與資料線之間的耦合電容。
接著，請參照圖4所示，其為本發明較佳實施例之一種顯示面板2之剖視示意圖。
顯示面板2包括一薄膜電晶體基板1、一對向基板S2及一液晶層L。
薄膜電晶體基板1已於上述中詳述，於此不再贅述。對向基板S2與薄膜電晶體基板1相對設置，並可選擇性地具有一電極層E及一配向膜A。其中，對向基板S2係可為一可透光之材質，例如是玻璃、石英或類似物。在實際運用時，薄膜電晶體基板1之基板S1與對向基板S2係可選用不同之材質，例如是對向基板S2使用鉀玻璃基板，而基板S1使用硼酸鹽無鹼玻璃基板。此外，電極層E是設置於對向基板S2面對薄膜電晶體基板1之一側，而配向膜A則設置於電極層E之下。另外，對向基板S2與電極層E之間亦可挿入一彩色濾光片F以作為彩色化顯示之用。此外，液晶層L設置於薄膜電晶體基板1與對向基板S2之間。
另外，請參照圖5所示，其係為本發明較佳實施例之一種顯示裝置3的剖視示意圖。
顯示裝置3包含一顯示面板2及一背光模組B。而顯示面板2包含一薄膜電晶體基板1、一對向基板S2及一液晶層L。薄膜電晶體基板1已於上述中詳述，於此不再贅 述。
對向基板S2與薄膜電晶體基板1相對設置，並可擇性地具有一電極層E及一配向膜A。其中，對向基板S2係可為一可透光之材質，例如是玻璃、石英或類似物。在實際運用時，薄膜電晶體基板1之基板S1與對向基板S2係可選用不同之材質，例如是對向基板S2使用鉀玻璃基板，而基板S1使用硼酸鹽無鹼玻璃基板。此外，電極層E是設置於對向基板S2面對薄膜電晶體基板1之一側，而配向膜A則設置於電極層E之下。另外，對向基板S2與電極層E之間亦可***一彩色濾光片F以作為彩色化顯示之用。此外，液晶層L設置於薄膜電晶體基板1與對向基板S2之間。需特別注意的是，圖4及圖5之薄膜電晶體T之源極S與汲極D係設置於蝕刻終止層ES上，且源極S與汲極D之一端係分別自蝕刻終止層ES之開口與通道層12接觸。其中，蝕刻終止層ES係可為有機材質例如為有機矽氧化合物，或單層無機材質如氮化矽、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。不過，在其他的實施例中，也可將源極S與汲極D直接設置於通道層12上，並與通道層12接觸。
此外，背光模組B設置於薄膜電晶體基板1相對於對向基板S2之另一側，並發出光線，使光線自薄膜電晶體基板1之基板S1通過液晶層L，再由對向基板S2射出。
綜上所述，因依據本發明之一種顯示面板及顯示裝置之薄膜電晶體基板具有第一絕緣層及平坦化層，而第一絕 緣層於汲極之上具有一第一通孔，平坦化層於汲極之上具有一第二通孔，且第一通孔與第二通孔係部分重疊並形成一重疊處。另外，畫素電極層設置於第二絕緣層上，並填入重疊處而連接汲極。藉此，與習知相較，本發明第一通孔與第二通孔之重疊處的尺寸較小，使得黑色矩陣層的遮光面積較小，故本發明之顯示面板及顯示裝置可具有較大的畫素開口率。
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。
1‧‧‧薄膜電晶體基板
11‧‧‧閘極介電層
12‧‧‧通道層
13‧‧‧第一絕緣層
14‧‧‧平坦化層
15‧‧‧第二絕緣層
16‧‧‧畫素電極層
18‧‧‧共同電極層
2‧‧‧顯示面板
3‧‧‧顯示裝置
A‧‧‧配向膜
B‧‧‧背光模組
B-B‧‧‧折線
BM‧‧‧黑色矩陣層
C‧‧‧區域
D‧‧‧汲極
E‧‧‧電極層
ES‧‧‧蝕刻終止層
F‧‧‧彩色濾光片
G‧‧‧閘極
L‧‧‧液晶層
O‧‧‧重疊處、區域
P1‧‧‧第一側壁
P2‧‧‧第二側壁
S‧‧‧源極
S1‧‧‧基板
S2‧‧‧對向基板
T‧‧‧薄膜電晶體
U‧‧‧凹部
V1‧‧‧第一通孔
V2‧‧‧第二通孔
圖1A係為本發明之一種薄膜電晶體基板的俯視示意圖；圖1B為圖1A之區域A的放大示意圖；圖1C係為圖1B之折線B-B剖視示意圖；圖2A至圖2D顯示不同態樣之第一通孔與第二通孔的俯視形狀及其相對關係示意圖；圖3為依據本發明較佳實施例之一種顯示裝置的剖面示意圖；圖4為本發明較佳實施例之一種顯示面板之剖視示意圖；以及圖5為本發明較佳實施例之一種顯示裝置的剖視示意圖。
1‧‧‧薄膜電晶體基板
11‧‧‧閘極介電層
12‧‧‧通道層
13‧‧‧第一絕緣層
14‧‧‧平坦化層
15‧‧‧第二絕緣層
16‧‧‧畫素電極層
18‧‧‧共同電極層
D‧‧‧汲極
ES‧‧‧蝕刻終止層
G‧‧‧閘極
O‧‧‧重疊處、區域
P1‧‧‧第一側壁
P2‧‧‧第二側壁
S‧‧‧源極
S1‧‧‧基板
T‧‧‧薄膜電晶體
V1‧‧‧第一通孔
V2‧‧‧第二通孔

Claims (20)

  1. 一種顯示面板，包括：一薄膜電晶體基板，包含：一基板；一薄膜電晶體，設置於該基板上，並具有一汲極；一第一絕緣層，設置於該汲極上，該第一絕緣層於該汲極之上具有一第一通孔；一平坦化層，設置於該第一絕緣層上，並於該汲極之上具有一第二通孔，該第一通孔與該第二通孔係部分重疊並形成一重疊處；一第二絕緣層，設置於該平坦化層上；及一畫素電極層，設置於該第二絕緣層上，並填入該重疊處而連接該汲極；一對向基板，與該薄膜電晶體基板相對設置；以及一液晶層，設置於該薄膜電晶體基板與該對向基板之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該重疊處面積係介於4至49平方微米。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該重疊處面積與該第一通孔之面積比例係介於0.14~0.78之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該重疊處面積與該第二通孔之面積比例係介於0.14~0.78之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該重疊處的寬度係介於2至8微米之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該薄膜電晶體更具有一蝕刻終止層設置於該汲極之下。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板，其中該薄膜電晶體更具有一通道層設置於該蝕刻終止層之下，該汲極經由該蝕刻終止層之一開口與該通道層接觸。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示面板，其中該通道層的材料係為氧化物半導體。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該薄膜電晶體基板更包含一共同電極層設置於該平坦化層與該第二絕緣層之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該薄膜電晶體更具有一掃描線，該掃描線具有一凹部，該凹部對應設置於該重疊處。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該重疊處具有一第一側壁，填入該重疊處之該畫素電極層的其中一部分位於該第一側壁，且與該平坦化層直接接觸。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中該重疊處更具有一第二側壁，填入該重疊處之該第二絕緣層的其中一部分位於該第二側壁，且與該平坦化層直接接觸。
  13. 一種顯示裝置，包括： 一薄膜電晶體基板，具有一基板、一薄膜電晶體、一第一絕緣層、一平坦化層、一第二絕緣層及一畫素電極層，該薄膜電晶體設置於該基板上，並具有一汲極，該第一絕緣層設置於該汲極上，該第一絕緣層於該汲極之上具有一第一通孔，該平坦化層設置於該第一絕緣層上，並於該汲極之上具有一第二通孔，該第一通孔與該第二通孔係部分重疊並形成一重疊處，該第二絕緣層設置於該平坦化層上，該畫素電極層設置於該第二絕緣層上，並填入該重疊處而連接該汲極；一對向基板，與該薄膜電晶體基板相對設置；一液晶層，設置於該薄膜電晶體基板與該對向基板之間；以及一背光模組，設置於該薄膜電晶體基板相對於該對向基板之另一側。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其中該重疊處面積係介於4至49平方微米。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其中該重疊處面積與該第一通孔之面積比例係介於0.14~0.78之間。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其中該重疊處面積與該第二通孔之面積比例係介於0.14~0.78之間。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其中該重 疊處的寬度係介於2至8微米之間。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其中該薄膜電晶體更具有一掃描線，該掃描線具有一凹部，該凹部對應設置於該重疊處。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其中該重疊處具有一第一側壁，填入該重疊處之該畫素電極層的其中一部分位於該第一側壁，且與該平坦化層直接接觸。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之顯示裝置，其中該重疊處更具有一第二側壁，填入該重疊處之該第二絕緣層的其中一部分位於該第二側壁，且與該平坦化層直接接觸。
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