发明内容
本发明的实施例提供一种平板显示设备及其制造方法,所述平板显示设备通过与栅电极位于相同水平面的第一存储电极、公共电压线从中延伸的第二存储电极和漏电极从中延伸的第三存储电极来平行布置存储电容器而具有增加的电容。
根据本发明实施例的方面,一种平板显示设备,包括:多个像素区,每个像素区位于栅极线、数据线和公共电压线的交叉区域;薄膜晶体管(TFT),位于所述栅极线和所述数据线彼此交叉的区域,所述TFT包括栅电极、源电极和漏电极;以及存储电容器,位于所述公共电压线和所述漏电极彼此交叉的区域,所述存储电容器包括第一存储电极、第二存储电极和第三存储电极。
所述第一存储电极可以位于与所述栅电极相同的水平面,所述第二存储电极可以从所述公共电压线延伸并与所述第一存储电极部分重叠,并且所述第三存储电极可以从所述漏电极延伸并与所述第一存储电极和所述第二存储电极重叠。
所述TFT可以进一步包括:位于基板上的有源层;位于所述有源层上的绝缘层;以及位于所述栅电极上的多个层间调节层,其中所述栅电极位于所述绝缘层上,其中所述源电极与所述数据线整体形成,并且所述源电极通过所述多个层间调节层和所述绝缘层中的孔接触所述有源层,并且其中所述漏电极通过所述多个层间调节层和所述绝缘层中的孔接触所述有源层。
所述存储电容器可以进一步包括:位于基板上的绝缘层;位于所述第一存储电极上的第一层间调节层;以及位于所述第二存储电极上的第二层间调节层,其中所述第一存储电极位于所述绝缘层上,其中所述第二存储电极位于所述第一层间调节层上并从所述公共电压线延伸,并且其中所述第三存储电极位于所述第二层间调节层上,通过所述第一层间调节层和所述第二层间调节层接触所述第一存储电极,并且从所述漏电极延伸。
所述第二存储电极包括多个第二存储电极。
所述设备可以进一步包括:位于所述第三存储电极上的保护层;和位于所述保护层上并通过穿透所述保护层接触所述第三存储电极的像素电极。
所述设备可以进一步包括:第一接触孔,用以在所述第二存储电极不位于其中的区域通过所述第一层间调节层和所述第二层间调节层暴露所述第一存储电极,和第二接触孔,用以在所述第一存储电极或所述第三存储电极所处的区域通过所述保护层暴露所述第三存储电极。
所述第一接触孔和所述第二接触孔可以彼此重叠。
所述第一层间调节层和所述第二层间调节层可以包括选自由由氮化硅和氧化硅组成的组中的至少之一。
所述第二层间调节层可以包括具有比所述第一层间调节层的介电常数高的介电常数的材料。
所述第二层间调节层可包括氮化硅。
所述第二存储电极可包括金属或氧化铟锡(ITO)。
所述平板显示设备可为液晶显示设备。
根据本发明另一实施例的方面,一种制造平板显示设备的方法,包括:制备基板,其中像素区被限定在所述基板上,所述像素区包括薄膜晶体管(TFT)区和存储电容器区;在所述基板的TFT区上形成有源层;在所述基板上形成以第一方向延伸的栅极线,并且形成位于所述TFT区中的栅电极和位于所述存储电容器区中的第一存储电极;以与所述栅极线平行的方向形成公共电压线,并且形成位于所述存储电容器区中的从所述公共电压线延伸的第二存储电极;以第二方向形成数据线和源电极以与所述栅极线交叉;并且在所述TFT区中形成漏电极,并且形成位于所述存储电容器区中的从所述漏电极延伸的第三存储电极。
所述方法可进一步包括:形成覆盖所述第一存储电极的第一层间调节层;形成覆盖所述第二存储电极的第二层间调节层;形成第一接触孔,用以在所述第二存储电极不位于其中的区域通过所述第一层间调节层和所述第二层间调节层暴露所述第一存储电极。
所述方法可进一步包括:形成保护层以覆盖所述第三存储电极;并且形成第二接触孔,用以在所述第一存储电极或所述第三存储电极所处的区域通过所述保护层暴露所述第三存储电极。
所述第一接触孔和所述第二接触孔可彼此重叠。
所述第一层间调节层和所述第二层间调节层可包括选自由氮化硅和氧化硅组成的组中的至少之一。
所述第二层间调节层可包括具有比所述第一层间调节层的介电常数高的介电常数的材料。
所述第二层间调节层可包括氮化硅。
所述第二存储电极可包括金属或氧化铟锡(ITO)。
所述平板显示设备可为液晶显示设备。
具体实施方式
尽管示例性实施例能够有各种修改和可替代的形式,但其实施例通过示例的方式在附图中示出,并且在这里将进行详细描述。然而,应当理解,决没有将示例性实施例限制为公开的具体形式的意图,而是相反,示例性实施例将涵盖落入本发明范围内的全部修改、等同物和可替代物。在说明书中,可以省略对公知技术和结构的详细描述,以便不阻碍对本发明的理解。
应当理解,虽然这里可以使用术语第一、第二、第三等等来描述各种元件,但这些元件不应当受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件相区分。
这里使用的术语仅仅是为了描述具体实施例的目的,而不旨在对示例性实施例进行限制。如这里使用的那样,除非上下文另有清楚地指示,否则单数形式也旨在包括复数形式。应当进一步理解,在这里所使用的术语“包括”及其变体(“comprises”、“comprising”、“includes”和/或“including”)规定所列出的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或增加。
下文中,将参照附图更充分地描述本发明的实施例。
图1为示意性示出根据本发明实施例的平板显示设备的平面图。
根据本发明实施例的平板显示设备可以是有机发光显示装置或液晶显示装置。下文中,将假设平板显示设备是液晶显示装置。
参照图1,平板显示设备包括栅极线110、数据线140和公共电压线120,其中栅极线110、数据线140和公共电压线120彼此交叉并限定像素区。像素区中的每个可以包括薄膜晶体管(TFT)区和存储电容器(STG)区。
在一个实施例中,TFT形成(或位于)在栅极线110和数据线140彼此交叉处,并且包括栅电极111、源电极141和漏电极131。公共电压线120与栅极线110分隔开并与栅极线110平行。STG位于(或形成)在公共电压线120和延伸的漏电极131彼此交叉处,并且包括第一存储电极112、第二存储电极121和第三存储电极132。
TFT包括栅电极111、源电极141和漏电极131,其中栅电极111以第二方向从以第一方向布置的栅极线110处延伸,源电极141是以第二方向布置的数据线140的一部分,并且漏电极131与源电极141分隔开一间隔(例如,预定间隔)。栅电极111、源电极141和漏电极131位于有源层105上。源电极141和漏电极131与栅电极111分隔开一间隔(例如,预定间隔)。然而,本发明的实施例不限于此,并且源电极141和漏电极131均可与栅电极111的上端部分地重叠。当绝缘层位于有源层105上时,栅电极111位于绝缘层上,并且多个层间调节层位于栅电极111上,源电极接触孔(或源电极接触开口)(CTS)和漏电极接触孔(或漏电极接触开口)(CTD)可穿过(或穿透)绝缘层和层间调节层。源电极141和漏电极131可分别位于CTS和CTD中,以便接触位于CTS和CTD底部的有源层105。根据本发明的实施例,漏电极131延伸到与TFT分离的STG区中,并且可构成STG的第三存储电极132。
在本发明的一个实施例中,STG与TFT分离,并且包括第一存储电极112、第二存储电极121和第三存储电极132。STG的第一存储电极112位于与栅电极111相同的水平面。第二存储电极121以使得公共电压线120从第二存储电极121延伸的这种方式形成,并且与第一存储电极112部分重叠。第三存储电极132以使得漏电极131从第三存储电极132延伸,并且与第一存储电极112和第二存储电极121部分重叠的这种方式形成。这里,第一存储电极112、第二存储电极121和第三存储电极132各具有一面积(例如,预定面积),从而可确定它们的电容。STG包括第一存储电容器(图3中的STG1),该电容器包括第一存储电极112、第二存储电极121以及插入在第一存储电极112和第二存储电极121之间的第一层间调节层103。而且,STG包括第二存储电容器(图3中的STG2),该电容器包括第二存储电极121、第三存储电极132以及插入在第二存储电极121和第三存储电极132之间的第二层间调节层104。相应地,根据本发明实施例的STG(或存储电容器)包括彼此平行布置的第一存储电容器STG1和第二存储电容器STG2,并且STG的总电容通过将第一存储电容器STG1的电容和第二存储电容器STG2的电容相加而获得。
图2为沿图1的线II-II`截取的截面图。为了便于描述,将TFT和STG彼此区分。
参照图2,在本发明的一个实施例中,TFT包括位于基板100上的有源层105、位于有源层105上的绝缘层102、位于绝缘层102上的栅电极111、位于栅电极111上的第一层间调节层103和位于第一层间调节层103上的第二层间调节层104。而且,源电极141通过第一层间调节层103和第二层间调节层104以及绝缘层102中的源电极接触孔CTS接触有源层105,并且与数据线140整体形成作为单一体,如图1所示。而且,如图1和图2所示,漏电极131通过第一层间调节层103和第二层间调节层104以及绝缘层102中的漏电极接触孔CTD接触有源层105,并且延伸到STG区中以形成第三存储电极132。
STG包括位于基板100上的绝缘层102、位于绝缘层102上的第一存储电极112、位于第一存储电极112上的第一层间调节层103,以及位于第一层间调节层103上并以公共电压线120从STG延伸的这种方式形成的第二存储电极121。而且,STG包括位于第二存储电极121上的第二层间调节层104。第三存储电极132位于第二层间调节层104上,并且通过位于第一层间调节层103和第二层间调节层104中的第一接触孔(或第一接触单元或开口)CT1接触第一存储电极112。如上所述,第三存储电极132从TFT的漏电极131延伸。
保护层150位于TFT和STG的最上表面,并且像素电极200可以位于保护层150上。这里,第二接触孔(或第二接触单元或开口)CT2可通过穿透(或通过)位于第三存储电极132上的保护层150形成,并且像素电极200的一部分可通过第二接触孔CT2接触第三存储电极132。
参照图1和图2,第一接触孔CT1可以在与第二存储电极121不位于其上的部分(或位置)对应的位置处通过穿透(或通过)第一层间调节层103和第二层间调节层104而形成。而且,第二接触孔CT2可通过穿透(或通过)保护层150以与第三存储电极132或第一存储电极112所处的部分对应来形成。随后将参照图12至图14更详细地描述根据本发明实施例的第一接触孔CT1和第二接触孔CT2的位置,以及第二存储电极121参照第一接触孔CT1和第二接触孔CT2的位置的布置和数目。
图3为根据本发明实施例的图1和图2的平板显示设备的像素的电路图。
包括在平板显示设备中的像素中的每个像素包括薄膜晶体管(TFT)、
存储电容器(STG)和液晶电容器(C1c)。TFT的栅极端子111电连接到栅极线GL110并接收栅极信号。TFT的源极端子141电连接到数据线DL140并接收数据信号。漏极端子131连接到STG的一个端子和C1c的一个端子。C1c的其它端子连接到彩色过滤器公共电极电压CF_Vcom,并且STG的其它端子连接到公共电压线Vcom120。根据本发明实施例的STG包括彼此平行布置的第一存储电容器STG1和第二存储电容器STG2。更具体地说,第一存储电容器STG1包括第一存储电极112和第二存储电极121,并且第二存储电容器STG2包括第二存储电极121和第三存储电极132。相应地,由于平行结构,根据本发明实施例的存储电容器比具有相同面积和结构的常规电容器可能具有更高的电容。
与仅包括插入在第一存储电极112和第二存储电极121之间的第一层间调节层103的电容器(下文称为常规电容器)相比,现在计算根据本发明实施例的STG的电容增加。这里,第一层间调节层103的介电常数和厚度分别为ε1和d1,并且第二层间调节层104的介电常数和厚度分别为ε2和d2。
常规电容器的电容Cst由以下等式1表示。
等式1
其中S为常规电容器的面积。
由于根据本发明实施例的第一STGSTG1仅包括插入在第一存储电极112和第二存储电极121之间的第一层间调节层103,因此第一STGSTG1的电容Cst1也由等式1表示。
由于根据本发明实施例的第二STGSTG2包括插入在第二存储电极121和第三存储电极132之间的第二层间调节层104,因此第二STGSTG2的电容Cst2由以下等式2表示。
等式2
相应地,根据本发明实施例的STG的电容与常规电容器的电容之比为(Cst1+Cst2)/Cst=(Cst+Cst2)/Cst=1+(Cst2/Cst)。
实验上,当第一层间调节层103由厚度为大约400/400的氧化硅/氮化硅(SiO2/SiNx)形成,并且第二层间调节层104由厚度为大约6000的SiNx形成时,Cst2/Cst为大约0.18。也就是说,根据本发明实施例的STG具有的电容比相同面积的常规电容器的电容大大约18%。换句话说,如果本发明的STG被设计为具有与常规电容器相同的电容,则STG可具有为常规电容器的尺寸大约84%的面积(基于1/1.18=0.84)。因此,如果整个像素中由常规电容器占据的面积为大约12%,并且根据实施例的STG用于代替常规电容器,则像素的孔径比将增加大约2%。
图4至图11为示出根据本发明实施例制造平板显示设备的方法的截面图。
参照图4,多个像素区可限定在基板100中。为了便于描述,像素区包括TFT所处的TFT区和STG所处的STG区。如图4所示,阻挡层和/或缓冲层101可位于基板100上,用于防止杂质离子扩散和潮气或空气渗透表面,并将表面平坦化。
参照图5,TFT的有源层105位于具有半导体材料的缓冲层101上,并且绝缘层102(例如参见图6)被设置为覆盖有源层105。有源层105可由诸如非晶硅或多晶硅之类的无机半导体材料或有机半导体材料形成,并且可以包括源极区141a、漏极区131a以及插入在源极区141a和漏极区131a之间的沟道区111a。根据本发明的实施例,有源层105并不延伸到STG区中,并且仅位于TFT区中。
参照图6,在TFT区,栅电极111位于绝缘层102上。由与栅电极111相同材料形成的第一存储电极112位于STG区的绝缘层102上。如图1所示,栅电极111从栅极线110延伸,并且栅极线110位于以第一方向延伸的基板100上。
参照图7,第一层间调节层103覆盖栅电极111和第一存储电极112。然后,第二存储电极121位于STG区的第一层间调节层103上。这里,第二存储电极121与第一存储电极112部分重叠(或与第一存储电极112的一部分重叠)。参照图1,第二存储电极121并不覆盖整个第一存储电极112,并且代替地,并不位于第一接触孔CT1所处的区域中。如图1所示,第二存储电极121从公共电压线120延伸,并且公共电压线120也被设置为与栅极线110平行。根据本发明的实施例,第二存储电极121可由金属或氧化铟锡(ITO)形成。如果第二存储电极121由金属形成,则其电导率很大,因此可防止通过公共电压线120施加的公共电极信号延迟。如果第二存储电极121由ITO形成,则其孔径比增加并且可能极好。
参照图8,第二层间调节层104进一步覆盖第二存储电极121。在TFT区中,源电极接触孔(CTS)和漏电极接触孔(CTD)形成在(或通过)第一层间调节层103、第二层间调节层104和绝缘层102中。在STG区中,第一接触孔CT1位于第一层间调节层103和第二层间调节层104中,以与第二存储电极121不位于其中的部分(或位置)对应。如图8所示,第一接触孔CT1位于第二存储电极121的右侧。然而,本发明的实施例不限于此,并且第一接触孔CT1可位于左侧,这将在随后进行描述。
绝缘层102、第一层间调节层103和第二层间调节层104可各为绝缘体,可各具有单层或多层结构,并且可各由有机材料、无机材料,或有机/无机组合物形成。
根据本发明的实施例,第一层间调节层103和第二层间调节层104可包括选自由氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiOx)组成的组中的至少之一。具体而言,第二层间调节层104可由具有比第一层间调节层103高的介电常数的材料形成。相应地,第一层间调节层103可由氧化硅(SiOx)形成,并且第二层间调节层104可由具有(或其具有)比氧化硅(SiOx)高的介电常数的氮化硅(SiNx)形成。
参照图9,源电极141和漏电极131位于TFT区中。在本发明的一个实施例中,源电极141为数据线140的一部分。相应地,数据线140位于基板100上,该基板100以第二方向延伸并与以第一方向延伸的栅极线110交叉。而且,根据本发明的实施例,漏电极131延伸到STG区中,以便形成第三存储电极132。参照图9,源电极141和漏电极131分别通过CTS和CTD接触有源层105。而且,第三存储电极132通过第一接触孔CT1接触第一存储电极112。
参照图10,保护层150覆盖源电极141、漏电极131和第三存储电极132。而且,第二接触孔CT2位于保护层150中,以与第三存储电极132或第一存储电极112所处的部分(或位置)对应。具体而言,第二接触孔CT2可被设置为与第二存储电极121所处的部分(或位置)对应,这会增加像素的孔径比。
参照图11,像素电极200被设置为覆盖保护层150。像素电极200可由具有高的功函数的ITO、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)或氧化铟(In2O3)形成。然而,用于形成像素电极200的材料不限于以上实例,并且像素电极200可由导电有机材料或包括诸如Ag、Mg和Cu之类的导电颗粒的导电浆料形成。如果使用导电浆料来形成像素电极200,则像素电极200可通过使用喷墨印刷方法来印刷,然后可塑化以制备电极。
图12至图14为示出根据本发明实施例的平板显示设备的截面图。
参照图12,在本发明的一个实施例中,与第一接触孔CT1和第二接触孔CT2彼此不重叠的图11不同,第一接触孔CT1和第二接触孔CT2可彼此重叠。
参照图13,在本发明的一个实施例中,第一接触孔CT1被放置在第二存储电极121的左侧,而在图11中,第一接触孔CT1被放置在第二存储电极121的右侧。第一接触孔CT1被设置为与第二存储电极121不位于其中的部分对应。
参照图14,在本发明的一个实施例中,第二存储电极121被分割,并且第一接触孔CT1被放置在分割开的第二存储电极121之间。在这种情况下,可形成至少两个第二存储电极121,并且在平面图中,孔可位于第二存储电极121的中央。
相应地,第一接触孔CT1和第二接触孔CT2的位置以及存储电极的布置、数目和形式可能并不限于以上描述,并且可在本发明的本领域普通技术人员可进行修改的范围内变化。
根据本发明的实施例,存储电容器平行布置,因此其电容增加。而且,当保持相同电容时,如果使用根据本发明实施例的存储电容器代替常规电容器,则尺寸减小,因而孔径比增加。
尽管已参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明,但本领域普通技术人员将会理解,在不背离本发明的由以下权利要求及其等同物所限定的精神和范围的情况下,可在形式和细节方面进行各种改变。