CN100585879C

CN100585879C - 薄膜二极管、双重扫描二极管阵列基板以及液晶显示面板

Info

Publication number: CN100585879C
Application number: CN200810166775A
Authority: CN
Inventors: 吴岳鸿; 郭威宏; 陈政德; 周文彬; 李锡烈
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AUO Corp
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2028-10-27
Also published as: CN101383380A

Abstract

提供一种薄膜二极管、双重扫描二极管阵列基板以及液晶显示面板，所述的薄膜二极管，适于配置于一基板上。所述的薄膜二极管包括一第一电极、一绝缘层、一主动层以及一第二电极。第一电极配置于基板上，绝缘层配置于基板上以覆盖第一电极，且绝缘层具有一开口以暴露出第一电极的部分区域。主动层配置于第一电极上，并从开口所暴露出的第一电极延伸至绝缘层上。第二电极配置于绝缘层以及主动层上。主动层至少位于第二电极的覆盖范围内。本发明另提供一种具有上述薄膜二极管的双重扫描二极管阵列基板以及一种液晶显示面板。

Description

薄膜二极管、双重扫描二极管阵列基板以及液晶显示面板

技术领域

本发明是有关于一种二极管、阵列基板以及显示面板，且特别是有关于一种薄膜二极管(thin-film diode，TFD)、双重扫描二极管阵列基板(dual selectdiode array substrate)以及液晶显示面板。

背景技术

一般而言，液晶显示面板是由一薄膜晶体管阵列基板、一液晶层以及一彩色滤光基板所构成。其中，薄膜晶体管阵列基板具有多条扫描线、多条数据线、多个薄膜晶体管以及多个像素电极，在扫描线以及数据线的适当控制下，图像数据可以通过各个薄膜晶体管顺利地被传递至各个像素电极，并通过各个像素与彩色滤光基板上的共用电极之间的电压差，以达到图像显示的目的。

一般的薄膜晶体管阵列基板(TFT array substrate)在制作上通常需要五道掩膜工艺(photolithography/etching process，PEP)，若要进一步将制造成本降低，势必需要进一步地减少掩膜工艺的数目。然而，目前薄膜晶体管阵列基板的制造仍是以五道掩膜工艺，其制造成本无法大幅度地降低。因此，具有非线性电容器或薄膜二极管的薄膜二极管液晶显示器(TFD-LCDs)便逐渐地被开发与研究，以有效地降低制造成本。详言之，相较于一般的薄膜晶体管阵列基板工艺，非线性电容器或薄膜二极管的膜层结构相较于薄膜晶体管的膜层结构简单许多，且在制作上只需使用更少道掩膜工艺即可完成。

在典型的薄膜二极管液晶显示器(TFD-LCD)中，每个像素中仅具有单一个薄膜二极管(TFD)，而此种设计仅适用于显示有限灰阶数的小型显示器上。

为了改善显示品质，一种双重扫描二极管(dual select diode，DSD)液晶显示面板已被开发与应用。详细而言，在双重扫描二极管液晶显示面板中，每一列的像素是采用两条平行的扫描线(select lines)来进行驱动，且两条扫描线通过二薄膜二极管(TFDs)或非线性电阻电连接至每一个像素电极。也就是说，每个像素电极会通过两个薄膜二极管分别电连接至不同的扫描线，如此一来，双重扫描二极管液晶显示面板具有显示大尺寸图像的潜力。

图1A为一种已知的双重扫描二极管基板的局部俯视图，而图1B为沿图1A的剖线AA’所绘示的薄膜二极管基板的剖面示意图。请先参考图1A，双重扫描二极管阵列基板100包括一基板110、多条扫描线120以及多个像素单元130。扫描线120配置于基板110上。像素单元130配置于基板110上，且各像素单元130包括二薄膜二极管132以及一像素电极134。像素电极134分别通过其中一个薄膜二极管132与不同的扫描线120电连接。

如图1B所示，薄膜二极管132包括一第一电极132a、一非线性电阻材料层132b以及一第二电极132c。第一电极132a配置于基板110上。非线性电阻材料层132b配置于基板110上以覆盖第一电极132a。第二电极132c配置于非线性电阻材料层132b上，且与像素电极134电连接，其中为了避免第一电极132a与第二电极132c接触而产生短路，因此，非线性电阻材料层132b的横截面A2的面积须大于第一电极132a的横截面A1面积，如图1A与图1B所示。

然而，由于非线性电阻材料层132b例如是采用富硅介电材料(如：SiN_x)，因此，非线性电阻材料层132b受到外在环境的光线或背光模块所发出的光线照射后会产生微弱的光电流，使得薄膜二极管132在处于关闭状态(off state)下仍会形成漏电流(leakage current)，从而使薄膜二极管132的电气特性恶化。

另外，由于第二电极132c垂直交叉于第一电极132a，因此，在第二电极132c重迭于第一电极132a的边缘区域136上会因电压差较大而产生电流击穿(breakdown)的现象，进而造成膜层的破坏。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种薄膜二极管，其具有较佳的电气特性。

本发明另提供一种双重扫描二极管阵列基板，其采用上述的薄膜二极管。

本发明更提供一种液晶显示面板，其采用上述的双重扫描二极管阵列基板，以提升其显示品质。

本发明提出一种薄膜二极管，其适于配置于一基板上。此薄膜二极管包括一第一电极、一绝缘层、一主动层(active layer)以及一第二电极。第一电极配置于基板上。绝缘层配置于基板上以覆盖第一电极，其中绝缘层具有一开口以暴露出第一电极的部分区域。主动层配置于第一电极上，并从开口所暴露出的第一电极延伸至绝缘层上。第二电极配置于绝缘层以及主动层上，其中主动层至少位于第二电极的覆盖范围内。

本发明另提出一种双重扫描二极管阵列基板，其包括一基板、多条扫描线、多个像素单元以及多个像素单元。扫描线配置于基板上。像素单元配置于基板上，其中各像素单元包括二薄膜二极管以及一像素电极，且像素电极分别通过所述的二薄膜二极管与不同的扫描线电连接。各薄膜二极管包括一第一电极、一绝缘层、一主动层以及一第二电极。第一电极配置于基板上。绝缘层配置于基板上以覆盖第一电极，其中绝缘层具有一开口以暴露出第一电极的部分区域。主动层配置于第一电极上，并从开口所暴露出的第一电极延伸至绝缘层上。第二电极配置于绝缘层以及主动层上，其中主动层至少位于第二电极的覆盖范围内，且第二电极与像素电极电连接。

在本发明的一实施例中，第一电极的边缘未被所述开口所暴露。

在本发明的一实施例中，开口至少位于所述主动层的覆盖范围内。

在本发明的一实施例中，主动层的边缘未超出所述第一电极的边缘。

在本发明的一实施例中，绝缘层的材质包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。

在本发明的一实施例中，绝缘层的厚度约为

至

在本发明的一实施例中，主动层的材料包括富含硅的氮化硅(Si richSiO_x)、富含硅的氧化硅或类钻石的石墨(Diamond-Like Carbon，DLC)。

在本发明的一实施例中，第一电极为Al、Mo、Ti、Cu、Wo或Ti/Al/Ti。

在本发明的一实施例中，第二电极为Al、Mo、Ti、Cu、Wo或Ti/Al/Ti。

在本发明的一实施例中，像素电极的材料包括铟锡氧化物或铟锌氧化物。

本发明更提出一种液晶显示面板，其包括一双重扫描二极管阵列基板、一对向基板以及一液晶层。双重扫描二极管阵列基板包括一基板、多条扫描线、多个像素单元以及多个像素单元。扫描线配置于基板上。像素单元配置于基板上，其中各像素单元包括二薄膜二极管以及一像素电极，且像素电极分别通过所述的二薄膜二极管与不同的扫描线电连接。各薄膜二极管包括一第一电极、一绝缘层、一主动层以及一第二电极。第一电极配置于基板上。绝缘层配置于基板上以覆盖第一电极，其中绝缘层具有一开口以暴露出第一电极的部分区域。主动层配置于第一电极上，并从开口所暴露出的第一电极延伸至绝缘层上。第二电极配置于绝缘层以及主动层上，其中主动层至少位于第二电极的覆盖范围内，且第二电极与像素电极电连接。液晶层位于双重扫描二极管阵列基板以及对向基板之间。

在本发明的一实施例中，对向基板包括多条对向电极与扫描线垂直。

综上所述，配置于第一电极与第二电极之间的绝缘层除了可避免第一电极与第二电极互相接触而造成电短路之外，并可降低在薄膜二极管被施加大电压时所产生电流击穿效应(breakdown)，而造成膜层的损坏。另外，在本发明部分实施例中，将主动层配置于绝缘层的开口内，并采用非透光的金属材料制作第一电极与/或第二电极，如此可避免光线照射至主动层而产生光电流，进而提升薄膜二极管的电气特性。

附图说明

图1A为一种已知的双重扫描二极管基板的局部俯视图。

图1B为沿图1A的剖线AA’所绘示的薄膜二极管基板的剖面示意图。

图2A为本发明一实施例的薄膜二极管的俯视图。

图2B为沿图2A的剖线BB’所绘示的薄膜二极管的剖面示意图。

图3A为本发明一实施例的双重扫描二极管阵列基板的电路示意图。

图3B绘示为图3A的区域P1的膜层俯视图。

图3C则为沿图3B的剖线CC’所绘示的剖面示意图。

图3D为另一种实施形态的双重扫描二极管阵列基板的电路示意图。

图4为本发明一实施例的液晶显示面板的示意图。

附图标号

100、300、300’、410：双重扫描二极管阵列基板

110、201、310：基板

120、320：扫描线

130、330：像素单元

132、200、332：薄膜二极管

134、334：像素电极

132a、210：第一电极

132b：非线性电阻材料层

132c、240：第二电极

136：边缘区域

220：绝缘层

220a：开口

230：主动层

400：液晶显示面板

420：对向基板

422：对向电极

430：液晶层

440：彩色滤光膜

AA’、BB’、CC’：剖线

A1、A2：横截面

P1：区域

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

第一实施例

图2A为本发明一实施例的薄膜二极管的俯视图，而图2B为沿图2A的剖线BB’所绘示的薄膜二极管的剖面示意图。请同时参考图2A与图2B，本实施例的薄膜二极管200适于配置于一基板201上，其中薄膜二极管200包括一第一电极210、一绝缘层220、一主动层230以及一第二电极240。第一电极210配置于基板201上。在本实施例中，基板201的材质可以是选用无机透明材质(如：玻璃、石英、或其他适当的材质)或有机透明材质(如：聚烯类、聚酰类、聚醇类、聚酯类、橡胶、热塑性聚合物、热固性聚合物、聚芳香烃类、聚甲基丙酰酸甲酯类、聚碳酸酯类、或其他适当的材质)。本实施例的基板201是以无机透明材质的玻璃做为衬底，但不限于此。

另外，第一电极210的材料可以是使用单层或多层结构的导电材料。举例来说，第一电极210的材质例如是选用银、铜(Cu)、锡、铅、铪、钨(Wo)、钼、钕、钛(Ti)、钽、铝(Al)、锌等金属，或其他适当的材质。当然，第一电极210亦可以是上述材质的合金或上述材质所构成的多层结构。本实施例以钛/铝/钛多层金属作为第一电极210，但不限于此。

绝缘层220配置于基板201上以覆盖住第一电极210，其中绝缘层220具有一开口220a以暴露出第一电极210的部分区域，如图2A与图2B所示。在本实施例中，第一电极210的边缘210a未被开口220a所暴露，换言之，开口220a的面积须小于第一电极210被绝缘层220覆盖的面积，如图2B所示。另外，绝缘层220的材质例如是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铪、氧化铝或其他适当的绝缘材料。

主动层230配置于第一电极210上，并从开口220a所暴露出的第一电极210上延伸至至少部分的绝缘层220上，如图2A与图2B所示。在本实施例中，开口220a至少位于主动层230的覆盖范围内，也就是，主动层220a至少须覆盖住开口220a，如图2B所示，或者是，主动层220a至少须接触于部分的第一电极210而未完全覆盖住开口220a。另外，主动层230的材料例如是富含硅的氮化硅(Si-rich SiO_x)、富含硅的氧化硅、类钻石的石墨(Diamond-LikeCarbon，DLC)或其他富含硅的介电层。

第二电极240配置于绝缘层220以及主动层230上，其中主动层230至少位于第二电极240的覆盖范围内。在本实施例中，第二电极240的材料可以是使用单层或多层结构的金属。举例来说，第二电极240的材质例如是选用银、铜(Cu)、锡、铅、铪、钨(Wo)、钼、钕、钛(Ti)、钽、铝(Al)、锌等金属、或其他适当的材质。当然，第二电极240亦可以是上述材质的合金或上述材质所构成的多层结构。本实施例以钛/铝/钛多层金属作为第二电极240的实施范例，但不限于此。

一般而言，光线若照射至以上述的材料所形成的主动层230时，主动层230容易产生相对应的光电流，而造成如已知所述的漏电流的问题，从而影响薄膜二极管200进行开关时的电气特性。为解决上述的问题，本实施例的薄膜二极管200是通过上述所描述的膜层结构(如图2B所示)，使位于第一电极210与第二电极240之间的主动层230不易受到外在环境的光线及/或位于基板201下方的背光模块(未绘示)的光线的影响而产生光电流(photo-current)，进而可提升薄膜二极管200的电气特性。

另外，在驱动薄膜二极管200的过程中，为了避免施加于第一电极210与第二电极240之间的电压差过大，而产生如已知所述的电流击穿效应，进而造成膜层的损坏，因此，位于第一电极210与第二电极240之间的绝缘层220是采用上述的绝缘性材料，且绝缘层220的厚度实质上约为

至

如此一来，将可有效地改善在驱动薄膜二极管200时所产生的电流击穿效应，进而更加提升薄膜二极管200的电气特性。

值得一提的是，由于绝缘层220位于第一电极210与第二电极240之间，且其覆盖在第一电极210上的长度或宽度超过第一电极210的边缘210a，其中超过的长度例如是大于10μm以上。如此一来，可有效地避免第一电极210与第二电极240相互接触而使得薄膜二极管200被驱动时造成短路。

如上所述，将绝缘层220配置于第一电极210与第二电极240之间，并适当地调整绝缘层220的厚度与膜层位置，除了可避免第一电极210与第二电极240互相接触而造成电短路外，更可避免在薄膜二极管200被施加大电压时产生电流击穿效应，而造成膜层的损坏。另外，薄膜二极管200将主动层230配置于绝缘层220的开口220a内，且第一电极210与第二电极240是使用非透光的金属材料，如此一来，除了可提升薄膜二极管200的电特性外，更可避免光线照射至主动层230而产生光电流效应，进而影响薄膜二极管的电气特性。

第二实施例

图3A为本发明一实施例的双重扫描二极管阵列基板的电路示意图，图3B绘示为图3A的区域P1的膜层俯视图，而图3C则为沿图3B的剖线CC’所绘示的剖面示意图。请同时参考图3A、图3B与图3C，本实施例的双重扫描二极管阵列基板300包括一基板310、多条扫描线320以及多个像素单元330。扫描线320配置于基板310上。像素单元330配置于基板310上，其中各像素单元330包括二薄膜二极管332以及一像素电极334。像素电极334分别通过所述的二薄膜二极管332与不同的扫描线320电连接。各薄膜二极管332例如是采用上述的薄膜二极管200的膜层设计，相同构件标示相同符号，值得注意的是，薄膜二极管200(薄膜二极管332)的第二电极240与像素电极334电连接。

在本实施例中，各扫描线320分别通过其中一个薄膜二极管332电连接至每一个像素电极334，且每一像素电极334电性分别通过二薄膜二极管332与不同的扫描线320电连接，如图3A所示。如此一来，当控制同一列像素单元330的两条扫描线320同时为开启状态时，此列像素单元330中的像素电极334便处于内能够被写入图像数据的状态。

在图3A中，不同列的像素单元330之间配置有两条扫描线320，且两条扫描线320分别与不同列的像素单元330电连接。然而，本发明并不限制扫描线320的排列方式。举例而言，扫描线的排列方式亦可以如图3D所绘示，详言之，在不同列的像素单元330之间可仅配置有一条扫描线320’，且此扫描线320’会同时与不同列的像素单元330电连接。

在本实施例中，由于薄膜二极管332是采用上述的薄膜二极管200的膜层设计，且第二电极240与像素电极334电连接，如图3B与图3C所绘示，因此，双重扫描二极管阵列基板300、300’同样地可具有前实施例所描述的优点，相关说明请参照上述实施例，故在此不再重述。

另外，图4为本发明一实施例的液晶显示面板的示意图。请参考图4，本实施例的液晶显示面板400包括一双重扫描二极管阵列基板410、一对向基板420以及一液晶层430。双重扫描二极管阵列基板410例如是采用上述的双重扫描二极管阵列基板300、300’，相关说明请参照上述实施例。液晶层430位于双重扫描二极管阵列基板410以及对向基板420之间。

在本实施例中，对向基板420包括多条对向电极422，其中对向电极422与扫描线320或320’垂直，如图4所绘示。详细而言，对向电极422主要是用以传递画面显示的电压信号。举例而言，当同一列像素单元330两侧的扫描线320或扫描线320’处于开启状态时，与其电连接的薄膜二极管332亦会同时被开启，进而使得所述列像素单元330中的像素电极334处于能够被写入图像数据的状态，换言之，部分对向电极422的数据电压便可耦合至对应的像素电极334。

在本实施例中，液晶显示面板400更包括一彩色滤光膜440。彩色滤光膜440可以是配置于双重扫描二极管阵列基板410上，或是配置于对向基板420上。其中，彩色滤光膜440配置于双重扫描二极管阵列基板410上的方式例如是采用所谓的彩色滤光片于主动层上(color filter on array)或主动层于彩色滤光片上(array on color filter)的设计，而多条对向电极422的配置方式可以是在一般的彩色滤光片形成上述的多条对向电极422，进而形成上述的对向基板420。在本实施例中，图4是以对向基板420为具有多条对向电极422的彩色滤光片为实施范例，但不限于此。

另外，液晶层430的材料根据种类或液晶分子的排列方式可以是向列型液晶(Nematic Liquid Crystal)、胆固醇液晶(Cholesteric Liquid Crystal)、层列型液晶(Smectic Liquid Crystal)、碟状液晶(Discotic LC)以及碗状液晶(Bowlic LC)等等。此外，依据液晶层430注入双重扫描二极管阵列基板410与对向基板420之间的方式可以是采用滴下式注入法或真空注入法等等。当然，上述采用何种形式的注入方式与采用何种材料的液晶分子端视使用者的设计需求而定，上述仅为举例说明，非用以限定本发明。

在本实施例中，由于双重扫描二极管阵列基板410采用上述的双重扫描二极管阵列基板300、300’的设计概念，因此，本实施例的液晶显示面板同样地具有双重扫描二极管阵列基板300、300’所描述的优点，相关描述可参考所述的说明。

综上所述，本发明的薄膜二极管、双重扫描二极管阵列基板以及液晶显示面板至少具有下列优点。首先，薄膜二极管将绝缘层配置于第一电极与第二电极之间，且适当地调整绝缘层的厚度与膜层位置，如此一来，可避免第一电极与第二电极互相接触而造成电短路外，更可有效地降低在薄膜二极管被施加大电压时所产生电流击穿效应，而造成膜层的损坏。另外，薄膜二极管将主动层配置于绝缘层的开口内，并使第一电极与第二电极采用非透光的金属材料，如此一来，可提升薄膜二极管的电特性外，更可避免光线照射至主动层而产生光电流效应进而影响薄膜二极管的电气特性。换言之，采用上述的薄膜二极管的双重扫描二极管阵列基板以及液晶显示面板同样地具有上述的优点。

虽然本发明已以多个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定范围为准。

Claims

1.一种薄膜二极管，其特征在于，所述薄膜二极管适于配置于一基板上，所述薄膜二极管包括：

一第一电极，配置于所述基板上；

一绝缘层，配置于所述基板上以覆盖所述第一电极，其中所述绝缘层具有一开口以暴露出所述第一电极的部分区域；

一主动层，配置于被所述开口所暴露出的所述第一电极上；以及

一第二电极，配置于所述绝缘层以及所述主动层上，其中所述主动层至少位于所述第二电极的覆盖范围内；

所述主动层的材料包括富含硅的氮化硅、富含硅的氧化硅或类钻石的石墨。

2.如权利要求1所述的薄膜二极管，其特征在于，所述第一电极的边缘未被所述开口所暴露。

3.如权利要求1所述的薄膜二极管，其特征在于，所述开口至少位于所述主动层的覆盖范围内。

4.如权利要求1所述的薄膜二极管，其特征在于，所述主动层的边缘未超出所述第一电极的边缘。

5.如权利要求1所述的薄膜二极管，其特征在于，所述绝缘层的材质包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。

6.如权利要求1所述的薄膜二极管，其特征在于，所述绝缘层的厚度为

至

7.如权利要求1所述的薄膜二极管，其特征在于，所述第一电极为Al、Mo、Ti、Cu、Wo或Ti/Al/Ti。

8.如权利要求1所述的薄膜二极管，其特征在于，所述第二电极为Al、Mo、Ti、Cu、Wo或Ti/Al/Ti。

9.一种双重扫描二极管阵列基板，其特征在于，所述双重扫描二极管阵列基板包括：

一基板；

多条扫描线，配置于所述基板上；以及

多个像素单元，配置于所述基板上，其中各所述像素单元包括二薄膜二极管以及一像素电极，且所述像素电极分别通过所述的二薄膜二极管与不同的扫描线电连接，而各所述薄膜二极管包括：

一第一电极，配置于所述基板上；

一第二电极，配置于所述绝缘层以及所述主动层上，其中所述主动层至少位于所述第二电极的覆盖范围内，且所述第二电极与所述像素电极电连接。

10.如权利要求9所述的双重扫描二极管阵列基板，其特征在于，所述第一电极的边缘未被所述开口所暴露。

11.如权利要求9所述的双重扫描二极管阵列基板，其特征在于，所述开口至少位于所述主动层的覆盖范围内。

12.如权利要求9所述的双重扫描二极管阵列基板，其特征在于，所述主动层的边缘未超出所述第一电极的边缘。

13.如权利要求9所述的双重扫描二极管阵列基板，其特征在于，所述绝缘层的材质包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。

14.如权利要求9所述的双重扫描二极管阵列基板，其特征在于，所述绝缘层的厚度为至

15.如权利要求9所述的双重扫描二极管阵列基板，其特征在于，所述主动层的材料包括富含硅的氮化硅、富含硅的氧化硅或类钻石的石墨。

16.如权利要求9所述的双重扫描二极管阵列基板，其特征在于，所述像素电极的材料包括铟锡氧化物或铟锌氧化物。

17.如权利要求9所述的双重扫描二极管阵列基板，其特征在于，所述第一电极为Al、Mo、Ti、Cu、Wo或Ti/Al/Ti。

18.如权利要求10所述的双重扫描二极管阵列基板，其特征在于，所述第二电极为Al、Mo、Ti、Cu、Wo或Ti/Al/Ti。

19.一种液晶显示面板，包括：

一双重扫描二极管阵列基板，包括：

一基板；

多条扫描线，配置于所述基板上；以及

一第一电极，配置于所述基板上；

一第二电极，配置于所述绝缘层以及所述主动层上，其中所述主动层至少位于所述第二电极的覆盖范围内，且所述第二电极与所述像素电极电连接；

一对向基板；以及

一液晶层，位于所述双重扫描二极管阵列基板以及所述对向基板之间。

20.如权利要求19所述的液晶显示面板，其特征在于，所述对向基板包括多条对向电极与所述这些扫描线垂直。