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TWI395331B - 薄膜電晶體，薄膜電晶體陣列面板，及顯示裝置 - Google Patents

薄膜電晶體，薄膜電晶體陣列面板，及顯示裝置 Download PDF

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TWI395331B
TWI395331B TW093131026A TW93131026A TWI395331B TW I395331 B TWI395331 B TW I395331B TW 093131026 A TW093131026 A TW 093131026A TW 93131026 A TW93131026 A TW 93131026A TW I395331 B TWI395331 B TW I395331B
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TW
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electrode
mask
thin film
film transistor
gate
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Application number
TW093131026A
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English (en)
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TW200522365A (en
Inventor
Seong-Young Lee
Jong-Woong Chang
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of TW200522365A publication Critical patent/TW200522365A/zh
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Description

薄膜電晶體，薄膜電晶體陣列面板，及顯示裝置
本發明係相關於一種薄膜電晶體、一種薄膜電晶體陣列面板及一種顯示裝置。
平板顯示器(例如一液晶顯示器(LCD)及一有機發光顯示器(OLED))包括一顯示面板、驅動該顯示面板之驅動器及一控制該等驅動器之控制器。
LCD及OLED顯示面板一般而言包括多個以矩陣形式佈置之像素電極及一公用電極，該公用電極覆蓋該顯示面板之整個表面且由一公用電壓供電。在該等像素電極與公用電極之間，一LCD進一步包括一具介電各向異性之液晶(LC)層，而一OLED包括多個有機發光構件。
顯示面板進一步包括多個開關元件例如薄膜電晶體(TFT)及多條閘線與資料線。該等閘線用於傳送閘信號，每一信號具有一供接通該開關元件之閘極導通電壓與一供關斷該開關元件之閘極斷開電壓，該等資料線用於傳送資料信號。
顯示裝置之驅動器包括一用於產生閘信號並將該等閘信號施加至閘線之閘驅動器，及一用於產生資料信號並將該等資料信號施加至資料線之資料驅動器。閘驅動器與資料驅動器可包括安裝於顯示面板或軟性印刷電路(FPC)薄膜上之多個驅動積體電路(IC)晶片，該等彈性印刷電路薄膜又進而附裝於顯示面板上。
另外，驅動器，尤其是閘驅動器，常與開關元件一起整 合於顯示面板上，藉以增加有效顯示面積、降低訊框大小及減少製造成本。此時，閘驅動器包括多個TFT。
在下文中，連接於像素電極之TFT均稱為像素TFT，而閘驅動器之TFT均稱為驅動TFT。每個TFT皆具有一閘電極、一源電極及一汲電極。
同時，施於公用電極之公用電壓會影響佈置於該公用電極下方之TFT。
TFT之臨限電壓(Vt)以下式表示：
此處，Vcs=Vcom-Vs(其中，Vcom係一公用電壓，Vs係TFT之源電極電壓)，Vt0 表示Vcs=0時的臨限電壓，γ係一製程參數，且Φf 係一物理參數常數。
如方程(1)所示，臨限電壓(Vt)相依於Vcs並從而相依於公用電壓(Vcom)。
特定言之，當公用電壓(Vcom)增高以增加臨限電壓(Vt)時，一驅動電壓(其施於TFT之閘電極藉以接通該TFT)隨之增加並由此降低TFT之接通狀態電流，從而會降低薄膜電晶體之作業效率。
另外，產生於公用電極與閘電極之間的寄生電容會降低TFT之輸出電壓。舉例言之，當TFT係一佈置於閘驅動器之一輸出端之驅動TFT時，該輸出電壓與一用於接通像素TFT之閘極導通電壓相同，該幅值降低的閘極導通電壓可能不 能接通像素TFT。
此外，驅動TFT因遠遠大於像素TFT而具有一寬度為7,000-10,000微米之通道。因此，公用電極與閘電極之間的寄生電容變得非常大。以一低壓驅動LC為例言之，閘電極與源電極之間的寄生電容(Cgs)和閘電極與公用電極之間的寄生電容(Cgc)之間具有下述關係：Cgs：Cgc=4.6：1 (2)
關係式(2)展示閘電極與公用電極之間的寄生電容(Cgc)對TFT之作業影響極大。
本發明係提供用於解決習知技術中之問題。
本發明提供一種薄膜電晶體，其包括：一閘電極；一形成於該閘電極上之閘絕緣層；一形成於該閘絕緣層上並對置於該閘電極之半導體層；一源電極及一汲電極，其至少部分形成於該半導體層上且相互對置；一鈍化層，其形成於該源電極、該汲電極及該鈍化層之未被該源電極與該汲電極覆蓋之部分上；及一遮罩電極，其形成於該鈍化層上並佈置於該源電極與該汲電極之間的一區域上。
該遮罩電極係電隔離。
或者，可向該遮罩電極供給一預定電壓，且供給該遮罩電極之預定電壓可等於或低於一接地電壓或為一負電壓。
該遮罩電極可包括IZO或ITO，並可具有馬蹄鐵形狀。
該鈍化層可包括有機絕緣體。
本發明提供一種薄膜電晶體陣列面板，其包括：一閘線 及一資料線；一第一薄膜電晶體，其包括一控制電極、一輸入電極、一輸出電極及一通道部分，該通道部分佈置於該輸入電極與輸出電極之間並產生一施加至該閘線之閘信號；一第二薄膜電晶體，其包括一連接至該閘線之閘電極、一連接至該資料線之源電極、一汲電極及一通道部分，該通道部分佈置於該源電極與該汲電極之間並因應來自該閘線之閘信號傳送一來自該資料線的資料信號；一像素電極，其連接至該汲電極以接收資料信號；及一第一遮罩電極，其佈置於該第一薄膜電晶體之通道部分上。
該第一遮罩電極係電隔離。
可向該第一遮罩電極供給一預定電壓，該供給該第一遮罩電極之預定電壓可等於或低於一接地電壓，可為一負電壓或可具有一關斷該第二薄膜電晶體之幅值。
該第一遮罩電極可包括與該像素電極相同的層。
該薄膜電晶體陣列面板可進一步包括一第二遮罩電極，該第二遮罩電極佈置於該第二薄膜電晶體之通道部分且具有與該像素電極相同的層。
該薄膜電晶體陣列面板可進一步包括一絕緣層，該絕緣層佈置於該第一與第二薄膜電晶體及該第一與第二遮罩電極之間。
該絕緣層可包括有機材料。
本發明提供一種顯示裝置，其包括：一閘線及一資料線；一第一薄膜電晶體，其具有一通道部分並產生一施加至該閘線之閘信號；一第二薄膜電晶體，其因應來自該閘線之 閘信號而傳送一來自該資料線之資料信號；一像素電極，其連接至該第二薄膜電晶體以接收該資料信號；一遮罩電極，其佈置於該第一薄膜電晶體之通道部分上；及一與該像素電極相對佈置之公用電極。
該遮罩電極可面對該公用電極。
可向該遮罩電極供給一預定電壓，該預定電壓低於施於該公用電極之電壓，且該預定電壓可具有一關斷該第二薄膜電晶體之幅值。
該遮罩電極可包括與該像素電極相同的層。
該顯示裝置可進一步包括一介電層，該介電層佈置於該遮罩電極與該公用電極之間，且該介電層可包括一液晶層。
遮罩電極能夠阻斷施於公用電極之公用電壓對TFT通道之影響，藉以防止TFT之臨限電壓降格。另外，將低於公用電壓之預定電壓(例如閘極關斷電壓)施於遮罩電極可降低TFT之驅動電壓並使TFT之開關時間提前，由此可增加供至TFT之輸入電壓的效率及TFT之作業效率。
此外，由於遮罩電極與像素電極一同形成，故使用遮罩電極並不會增加製造成本或使製造過程複雜化。
下文將參照其中展示了本發明之較佳實施例的附圖來更全面地描述本發明。然而，本發明可以諸多不同形式體現，且不應解釋為僅限於本文闡明之實施例。在全文中，相似的數字編號係指相似的元件。
為明晰起見，附圖中擴大了層之厚度與區域尺寸。在全文中，相似的數字編號係指相似的元件。應瞭解，當例如一層、區域或基板等元件被描述為在另一元件「之上」時，其可直接位於其他元件之上或其間可存在中介元件。反之，當一元件被描述為「直接」位於另一元件之上時，其間不存在中介元件。
下面將參照附圖來描述本發明一實施例之TFT、TFT陣列面板及顯示裝置。
圖1係本發明一實施例之一顯示裝置之方塊圖；圖2係一LCD像素之等效電路圖，其中該LCD係展示作為本發明一實施例之顯示裝置之一實例。
參照圖1，一實施例之顯示裝置包括一顯示面板單元300、一連接至面板單元300之閘驅動器400及一資料驅動器500、一連接至資料驅動器500之灰色信號發生器800及一控制該等上述元件之信號控制器600。
參照圖1，面板單元300包括多條顯示信號線G1 -Gn 與D1 -Dm 及多個連接至此等信號線之像素PX，該等像素PX實質上以矩陣形式排列以形成一顯示區DA。參照圖2，用於LCD之面板單元300包括下面板100、上面板200及一介於兩者之間的LC層3。用於有機發光顯示器(OLED)之面板單元300可包括一單一面板。
顯示信號線G1 -Gn 及D1 -Dm 包括多條用於傳輸閘信號(亦稱為「掃描信號」)之閘線G1 -Gn 及多條用於傳輸資料信號之資料線D1 -Dm 。閘線G1 -Gn 實質上沿一列方向且實質上相 互平行，而資料線D1 -Dm 實質上沿一排方向且實質上相互平行。
每一像素PX包括至少一個諸如TFT之開關元件(未圖示)及至少一個電容器(未圖示)。
參照圖2，該LCD之每一像素PX包括一連接至信號線G1 -Gn 及D1 -Dm 之開關元件Q；以及連接至該開關元件Q之一LC電容器CLC 與一儲存電容器CST 。顯示信號線G1 -Gn 及D1 -Dm 均佈置於下面板100上，且若非必需可省略該儲存電容器CST 。
該包括一TFT之開關元件Q係設置於下面板100上並具有三個端子：一控制端子，其連接至閘線G1 -Gn 中之一；一輸入端子，其連接至資料線D1 -Dm 中之一；及一輸出端子，其連接至LC電容器CLC 與儲存電容器CST 上。
該LC電容CLC 包括一像素電極190及一公用電極270作為兩個端子，其中像素電極190設置於下面板100上，公用電極270設置於上面板200上。佈置於兩電極190及270之間的LC層3作為LC電容器CLC 之一介電層。像素電極190連接至開關元件Q及公用電極270被供以一公用電壓Vcom並覆蓋上面板200之整個表面。與圖2不同，公用電極270可設置於下面板100上，且兩電極190及270可為條狀或帶狀。
儲存電容器CST 係LC電容器CLC 之一輔助電容器。儲存電容器CST 包括像素電極190及一單獨信號線，該信號線設置於下面板100上、經由一絕緣體重疊像素電極190並被供以一諸如公用電壓Vcom之預定電壓。或者，儲存電容器CST 包括像素電極190及一被稱為前一閘線之相鄰閘線，該閘線經由一絕緣體重疊像素電極190。
就彩色顯示器而言，每一像素PX唯一性地代表一種原色(即，以空間劃分)或每一像素PX依序輪流代表各種原色(即，以時間劃分)，以使各原色之空間和或時間和可形成一期望色彩。一組原色之一實例包括紅、綠及藍三色。圖2展示一空間劃分之實例，其中每一像素PX皆包括一濾色片230，該濾色片可顯示面對像素電極190之上面板200內一區域中之一種原色。或者，濾色片230可設置於位於下面板100上之像素電極190之上或之下。
一或多個偏光器(未圖示)附裝於面板100與200中至少之一。
OLED之每一像素PX可包括一連接至顯示信號線G1 -Gn 及D1 -Dm 之開關電晶體(未圖示)、一驅動電晶體(未圖示)及一連接至該驅動電晶體之儲存電容器(未圖示)、及一連接至該驅動電晶體之發光二極體(未圖示)。該發光二極體包括一像素電極(未圖示)、一公用電極(未圖示)及一介於其間之發光構件(未圖示)。
再次參照圖1，灰色信號發生器800可產生多個與像素PX傳輸相關的灰色信號。就一LCD而言，灰色信號發生器800可產生兩個各由多個灰色電壓構成之集合。一個集合中的灰色電壓相對於公用電壓Vcom為正極性，而另一集合中的灰色電壓相對於公用電壓Vcom為負極性。
閘驅動器400連接至面板單元300之閘線G1 -Gn ，並產生施 加至閘線G1 -Gn 的閘信號，該等閘信號具有分別等於閘極導通電壓Von與閘極關斷電壓Voff之兩個位準。閘驅動器400整合於面板單元300並包括多條驅動電路(未圖示)。每一驅動電路連接至G1 -Gn 中的一條閘線，並包括多個(例如14個)薄膜電晶體。然而，閘驅動器400可包括多個積體電路(IC)晶片(未圖示)，該等晶片安裝於面板單元300上或安裝於附裝至面板單元300之彈性印刷電路(FPC)薄膜(未圖示)上。
資料驅動器500連接至面板單元300之資料線D1 -Dm ，並將資料電壓施加至資料線D1 -Dm ，該等資料電壓係選自由灰色信號發生器800供給之灰色電壓。資料驅動器500亦可整合於面板單元300上，或安裝於面板單元300上或以IC晶片形式安裝於附裝至面板單元300之FPC薄膜(未圖示)上。
驅動器400及500或安裝有驅動器400及500之FPC薄膜均係設置於面板單元300之一外圍區域，其位於顯示區域DA周圍。
信號控制器600用於控制閘驅動器400及資料驅動器500，並可安裝於一印刷電路板(PCB)上。
現參照圖3至7及圖1與圖2詳細描述本發明一實施例之LCD。
圖3係本發明一實施例之一閘驅動器內之TFT的示意性平面佈置圖，圖4係圖3所示TFT之一部分的放大平面佈置圖，圖5係圖4所示TFT沿V-V'線之剖面視圖。圖6係用於一LCD之一TFT陣列面板的一部分之平面佈置圖，圖7係圖6所示TFT陣列面板沿VII-VII'線的剖面視圖。
參照圖3-7，本實施例之一LCD包括一下面板100與一上面板200(兩者藉由一間隔相互隔開)，及一填充於該間隔之LC層3。
首先詳細描述上面板200。
一阻光構件220(亦稱為「黑色矩陣」)形成於一絕緣基板210(例如一透明玻璃)上。阻光構件220在顯示區DA內具有多個開放區(參見圖1)，而在外圍區內沒有開放區。多個可顯示原色(例如紅、綠及藍)之濾色片230形成於基板210上且部分地形成於阻光構件220上，該等濾色片僅設置於顯示區DA內而非外圍區內。一外塗層250、一公用電極270及一較佳由聚醯亞胺製成之配向膜21依次形成於濾色片230與阻光構件220上。
在一例示性LCD內，LC層3之厚度或面板100與200之間隔長度約等於3.7微米，且濾色片230之厚度較佳介於約1.5微米至約1.6微米之間。
下面描述下面板100。
多條用於傳輸閘信號之閘線121及多條控制信號線126形成於一絕緣基板110上。每條閘線121實質上沿橫向延伸，且每條閘線121之多個部分形成多個閘電極124。每條閘線121包括多個向下突出之凸起127。
每條控制信號線126包括一具有一增長區之控制電極124a。控制電極124a具有一開口124b將該控制電極124a分成上下兩半部分。
閘線121與控制信號線126較佳係由含鋁金屬(例如鋁及 鋁合金)、含銀金屬(例如銀及銀合金)、含銅金屬(例如銅及銅合金)、含鉬金屬(例如鉬及鉬合金)、鉻、鉭或鈦製成。然而，閘線121與控制信號線126可具有一多層結構，該多層結構包括兩層具不同物理特徵之薄膜。一層薄膜較佳由低電阻係數金屬製成，包括含鋁金屬、含銀金屬或含銅金屬，以減少閘線121內之信號延遲或電壓降。另一方面，另一薄膜較佳由例如含鉬金屬、鉻、鉭、鈦及其合金材料製成，該類金屬與其他材料(例如氧化銦錫(ITO)及氧化銦鋅(IZO))具有良好的物理、化學及電接觸特性。該等薄膜之實例係下薄膜為鉻且上薄膜為鋁，及下薄膜為鋁且上薄膜為鉬。
閘線121之側面相對於基板110之表面傾斜，且其傾斜角度介於約30o 至80o 之範圍內。
一閘絕緣層140較佳由氮化矽(SiNx)製成，其形成於閘線121及控制信號線126上。
多個半導體島154與155較佳由氫化非晶矽(縮寫為「a-Si」)或多晶矽製成，其形成於閘絕緣層140上。半導體島154與155均分別相對於閘電極124與控制電極124a設置。
多對歐姆接觸島163與165及其他對歐姆接觸島163a與165a較佳由矽化物或n+氫化a-Si(重度摻雜有n型雜質)製成，其分別形成於半導體島154與155上。
半導體島154與155及阻性觸點163與165之側面相對於基板110之表面傾斜，且其傾斜角度介於約30o 至80o 之範圍內。
多條資料線171、多條輸入信號線171a、多個汲電極175、多條輸出信號線176及多個儲存電容器導體177均形成於阻性觸點163、165、163a與165a及閘絕緣層140上。
用於傳輸資料電壓之資料線171實質上沿縱向延伸並與閘線121相交。每一資料線171包括多條向汲電極175方向伸出之分支以形成多個源電極173，及一具有較大面積用於接觸另一層或一外部裝置之端部部分179。每對源電極173與汲電極175均彼此分離且相對閘電極124相互對置。
每條輸入信號線171a包括實質上沿縱向延伸之縱向部分、多條(例如三條)主分支(其實質上沿橫向自縱向部分延伸，以形成輸入連接172)及多條次要分支(其自該等主分支172沿縱向呈梳狀延伸至一控制電極124a，藉以形成輸入電極173a)。主分支172之中間一條重疊控制電極124a之一開口124b。
每條輸出信號線176皆包括一連接至閘線121中之一條並具有一較大區域之輸出端子、多條(例如兩條)主分支(其實質上沿橫向自該輸出端子延伸藉以形成輸出連接178，該等輸出連接介於輸入連接172之間)及多條次要分支(其自該等主分支178沿縱向呈梳狀延伸至控制電極124a，藉以形成輸出電極175a)。
輸入電極173a與輸出電極175a均沿橫向交替設置。
一閘電極124、一源電極173與一汲電極175連同一半導體島154可形成一開關TFT，該開關TFT具有一形成於半導體島154內且設置於源電極173與汲電極175之間的通道。類似 地，一控制電極124a、一組輸入電極173a及一組輸出電極175a連同一(對)半導體島155可形成一驅動TFT，該驅動TFT具有一形成於半導體島155內且設置於輸入電極173a與輸出電極175a之間的通道。該驅動TFT之通道為馬蹄鐵形狀。
儲存電容器導體177重疊閘線121之凸起127。
資料線171、輸入信號線171a、汲電極175、輸出信號線176及儲存電容器導體177較佳由難熔金屬製成，例如鉬、鉻、鈦、鉭及其合金。然而，其亦可具有一包括一低電阻係數薄膜及一高接觸薄膜之多層構造。舉例言之，資料線171等可包括三層薄膜，其中，中間層薄膜係由鋁或鋁合金製成，上層及下層薄膜係由鉬或鉬合金製成。
資料線171、汲電極175及儲存電容器導體177亦具有相對於基板110之表面具一錐度之側面，其傾斜角介於約30o 至80o 範圍內。
阻性觸點163、165、163a及165a均僅介於下層半導體島154及155與包括資料線171、汲電極175及輸入和輸出信號線171a及176在內的上層之間，並能降低其間的接觸電阻。
一鈍化層180形成於資料線171、汲電極175、輸入及輸出信號線171a及176、儲存電極電容177及半導體島154之外露部分(其未經資料線171等的覆蓋)上。鈍化層180較佳由光敏有機材料(其具有優良平面特性)、低介電絕緣材料(諸如藉由電漿增強化學氣體沈積(PECVD)法形成的a-Si：C：O及a-Si：O：F)或無機材料(諸如氮化矽與氧化矽)製成。鈍化層180可具有一包括下層無機薄膜與上層有機薄膜之雙層結 構。
鈍化層180具有多個接觸孔182、185及187，其分別暴露資料線171之端部部分179、汲電極175及儲存導體177。
多個像素電極190、多個遮罩構件196與196a、及多個接觸輔件82(其較佳藉由諸如ITO或IZO等透明傳導材料製成)皆形成於鈍化層180上。
像素電極190經由接觸孔185物理連接及電連接至汲電極175，經由接觸孔187物理連接及電連接至儲存電容器導體177，以使像素電極190接收來自汲電極175之資料電壓並將所接收之資料傳輸至儲存電容器導體177。
被供以資料電壓之像素電極190與上面板200上之公用電極270協作產生電場，用以確定液晶層3內之液晶分子。
如上參照圖2所述，一像素電極190與一公用電極270形成一液晶電容器CLC ，其係用於在TFT關斷後儲存所施電壓。用於提高電壓儲存容量之儲存電容器CST 藉由以前一閘線121重疊像素電極190而建置。藉由在閘線121上提供凸起127以增大重疊面積及藉由提供儲存電容器導體177來增加儲存電容器之電容，即儲存電容，其中儲存電容器導體177係在鈍化層180下面連接至像素電極190並重疊凸起127，以減少端子間之距離。
亦可選擇使像素電極190重疊閘線121及資料線171藉以增大孔徑率。
遮罩電極196與196a均分別設置於開關TFT或驅動TFT之通道部分上，該等通道部分均設置於源電極173與汲電極 175之間的區域上或輸入電極173a與輸出電極175a之間的區域上。遮罩電極196a呈具有幾個曲面之馬蹄鐵形狀，而遮罩電極196係為矩形。可向遮罩電極196a供給一來自另一信號線(未圖示)且低於公用電壓Vcom之預定電壓，該預定電壓包括閘極關斷電壓Voff及一接地電壓。然而，遮罩電極196與196a可係電隔離。
接觸輔件82分別經接觸孔182連接至資料線171之外露端部部分179。接觸輔件82可保護外露端部部分179並增強端部部分179與外部裝置之附著。
像素電極190由透明導電聚合物製成。對於一反射LCD而言，像素電極190由不透明反射金屬製成。在此類情況下，接觸輔件82可由不同於像素電極190之材料製成，例如ITO或IZO。
配向膜11(較佳由聚醯亞胺製成)塗敷於像素電極190、遮罩電極196與196a及鈍化層180之未被像素電極190、遮罩電極196與196a覆蓋之部分上。
下文將詳細描述上述LCD之作業。
信號控制器600被供以輸入圖像信號R、G與B及用於控制該等信號之顯示且來自一外部圖形控制器(未圖示)之輸入控制信號，該等輸入控制信號例如可為一垂直同步信號Vsync、一水平同步信號Hsync、一主時鐘信號MCLK及一資料允許信號DE。在產生閘控制信號CONT1與資料控制信號CONT2並將輸入圖像信號R、G與B處理成適合面板單元300基於該等輸入控制信號與輸入圖像信號R、G與B來進行 作業後，信號控制器600將閘控制信號CONT1傳送至閘驅動器400，並將處理後的圖像信號DAT與資料控制信號CONT2傳送至該資料驅動器500。
閘控制信號CONT1包括一用於命令開始掃描之掃描開始信號STV及至少一個用於控制閘極導通電壓Von之輸出時間的時鐘信號。舉例言之，該至少一個時鐘信號包括一對具有180o 相位差之時鐘信號或具有相同相位差之三個或更多個時鐘信號。閘控制信號CONT1可進一步包括一輸出允許信號OE，用於界定閘極導通電壓Von之歷時。
資料控制信號CONT2包括一用於告知傳送圖像資料DAT之水平同步開始信號STH、一用於命令將資料電壓施於資料線D1 -Dm 之負荷信號LOAD、一用於反轉資料電壓極性(相對於公用電壓Vcom)之反轉控制信號RVS及一資料時鐘信號HCLK。
資料驅動器500接收一來自資料控制器600之像素列圖像資料DAT封包，並因應來自信號控制器600之資料控制信號CONT2將其轉換為模擬資料信號，其選自由灰色信號發生器800提供的灰色信號。此後，資料驅動器500將該等資料信號施加至資料線D1 -Dm 。
因應來自信號控制器600之閘控制信號CONT1，閘驅動器400將閘極導通電壓Von施加至閘線G1 -Gn ，藉此接通連接到閘線G1 -Gn 之開關元件Q。
圖3至圖5所示的驅動TFT係設置於閘驅動器400之一輸出端子處。該驅動TFT之輸出信號線176之輸出端子連接至 閘線G1 -Gn 中之一，並將包括閘極導通電壓在內的閘信號施加至閘線G1 -Gn 。該驅動TFT之輸入信號線171a被供以一時鐘信號且控制信號線126被供以一來自外部裝置之驅動信號。因此，當經由控制信號線126施加至控制電極124a之驅動信號具有一合適位準時，該驅動TFT輸出該時鐘信號，其經由輸入信號線171a、經由輸出電極175a及輸出端子被施加至輸入電極173a。該時鐘信號之一高位準電壓由驅動TFT輸出作為具有一壓降之閘極導通電壓Von。該時鐘信號之一低位準電壓可等於施加至遮罩電極196a之閘極關斷電壓Voff。或者，可向遮罩電極196a供給經一單獨信號路徑供給的閘極關斷電壓Voff。
然後，施加至資料線D1 -Dm 之資料信號經激活的開關元件Q供至像素PX。
在圖2至圖7所示之LCD中，一資料信號電壓(即資料電壓)與公用電壓Vcom之差被表徵為跨越LC電容器CLC 兩端之電壓，即一像素電壓。LC電容器CLC 中LC分子310之方位取決於像素電壓之幅值，且該等分子方位可確定透過LC層3的光線之偏振。偏光器11與21用於將偏振光轉換為透射光。
藉由將上述過程重復一水平週期單元(其表示為1H且等於水平同步信號Hsync與資料允許信號DE之一個週期)，可使所有閘線G1 -Gn 在一迅框內皆被依序供以閘極導通電壓Von，從而將資料電壓施加至所有像素PX。
在圖2至圖7所示之LCD內，當一迅框完成下一迅框開始時，施加至資料驅動器500之反轉控制信號RVS受到控制， 以使資料電壓之極性反轉(其稱為「迅框反轉」)。該反轉控制信號RVS亦可受到控制，以使一迅框內流入一資料線之資料電壓之極性反轉(舉例言之，線反轉與未反轉)，或使一封包內資料電壓之極性反轉(舉例言之，行反轉或未反轉)。
此時，遮罩電極196與196a阻斷施加至公用電極270之公用電壓Vcom對TFT(其具有電極124、173、175、124a、173a及175a與半導體154及155)通道之影響，藉以防止該等TFT之臨限電壓降格。另外，將預定電壓(例如低於公用電壓Vcom之閘極關斷電壓Voff)施加至遮罩電極196與196a可降低TFT之驅動電壓，並使TFT之開關時間提前，由此可增加供至TFT之輸入電壓的效率及TFT之作業效率。
此外，由於遮罩電極196及196a係與像素電極190一同形成，故採用遮罩電極196及196a並不會增加製造成本或使製造過程複雜化。
下文參照圖8至圖14以間接方式詳細描述遮罩電極之優點，該間接方式係指改變施加至公用電極之公用電壓或去除該公用電極。
下文參照圖8至圖10詳細描繪一LC層內LC分子之方位與等電位線的變化，其取決於施加至LCD內一公用電極之公用電壓的幅值。
圖8與圖9展示當分別將+3.3 V與-1.0 V之公用電壓施加至一公用電極時，一LC層內LC分子之方位與等電位線；圖10展示當無公用電極時LC層內LC分子之方位與等電位線。一TFT之一閘電極(或一控制電極)G、一源電極(或一輸 入電極)S及一汲電極(或一輸出電極)D之電壓分別為25 V、25 V及14 V。該LC層具有正各向異性。
如圖8與圖9所示，一較高的公用電壓可對源電極S與汲電極D的電壓產生較大影響，從而使等電位線變得更水平。然而，當如圖10所示無公用電極時，等電位線(其確定LC分子之方位)僅由汲電極D與源電極S之電壓確定。
因此，由於如上所述公用電壓之幅值減小可降低TFT之臨限電壓，故當公用電壓之幅值變小時，TFT之作業效率變得更佳。
參照圖11至圖14，自一LCD之一閘驅動器輸出之閘信號依公用電壓而變化。
圖11及圖12分別展示當有及無LC層且一公用電壓等於+3.3 V時一閘信號之波形，圖13及圖14分別展示當有及無LC層且一公用電壓等於-1.0 V時一閘信號之波形。在圖11至圖14內，參考符號Vg與VCK 分別代表閘信號及一用於產生該閘信號且其高位準電壓等於+23.6 V之時鐘信號。
存在LC層時，當公用電壓如圖11所示為+3.3 V時閘信號Vg之高位準電壓(即閘極導通電壓Von)約等於+14.6 V，其較時鐘信號VCK之高位準電壓低約9.0 V。相反，當公用電壓如圖13所示為-1.0 V時閘信號Vg之閘極導通電壓Von約等於+20.6 V，其僅較時鐘信號VCK 之高位準電壓低約3.0 V。因此，應瞭解，由於一較低公用電壓對LC層與電極之影響較小，因而可降低來自閘驅動器的閘信號之電壓降，故當公用電壓變小時可改良TFT之作業效率。
無LC層時，當公用電壓如圖12及圖14所示為分別為+3.3 V及-1.0 V時，閘信號Vg之閘極導通電壓Von分別等於約+20.6 V與+20.8 V，其幾乎彼此相等。此表明該公用電壓對TFT之作業無重大影響。
上述結果表明，向遮罩電極供給一低於公用電壓之電壓能改良TFT之作業效率，尤其當一介電材料(例如一LC層)設置於公用電極與TFT之間時。
上述描述可適用於諸如OLED之其他平板顯示裝置。
雖然上文已詳細描述本發明之較佳實施例，但應清楚地瞭解，熟習此項技術者可對本文教示的基本發明概念進行多種改變及/或更改，此等變化及/或更改皆仍屬於隨附申請專利範圍所界定的本發明之精神及範疇。
3‧‧‧液晶層
11‧‧‧配向膜(偏光器)
21‧‧‧配向膜(偏光器)
82‧‧‧接觸輔件
100‧‧‧下面板
110‧‧‧絕緣基板
121‧‧‧閘線
124‧‧‧閘電極
124a‧‧‧控制電極
124b‧‧‧開口
126‧‧‧控制信號線
127‧‧‧凸起
140‧‧‧閘絕緣層
154‧‧‧半導體島
155‧‧‧半導體島
163‧‧‧歐姆接觸島
163a‧‧‧歐姆接觸島
165‧‧‧歐姆接觸島
165a‧‧‧歐姆接觸島
171‧‧‧資料線
171a‧‧‧輸入信號線
172‧‧‧輸入連接
173‧‧‧源電極
173a‧‧‧輸入電極
175‧‧‧汲電極
175a‧‧‧輸出電極
176‧‧‧輸出信號線
177‧‧‧儲存電容器導體
178‧‧‧輸出連接
179‧‧‧端部部分
180‧‧‧鈍化層
182‧‧‧接觸孔
185‧‧‧接觸孔
187‧‧‧接觸孔
190‧‧‧像素電極
196‧‧‧遮罩電極
196a‧‧‧遮罩電極
200‧‧‧上面板
210‧‧‧絕緣基板
220‧‧‧阻光構件
230‧‧‧濾色片
250‧‧‧外塗層
270‧‧‧公用電極
300‧‧‧面板單元
310‧‧‧LC分子
400‧‧‧閘驅動器
500‧‧‧資料驅動器
600‧‧‧信號控制器
800‧‧‧灰色信號發生器
藉由參照以下附圖來闡釋本發明之實施例可更加明晰地瞭解本發明。
圖1係本發明一實施例之一顯示裝置之方塊圖；圖2係一LCD之像素之等效電路圖，其中該LCD係展示作為本發明一實施例之一顯示裝置之實例；圖3係本發明一實施例之閘驅動器中一TFT之示意性平面佈置圖；圖4係圖3所示TFT之一部分的放大平面佈置圖；圖5係圖4所示TFT沿V-V'線的剖面視圖；圖6係用於一LCD之TFT陣列面板的一部分之平面佈置圖； 圖7係圖6所示TFT陣列面板之一部分沿VII-VII'線的剖面視圖；圖8及圖9分別展示當一公用電極之公用電壓分別為+3.3 V及-1.0 V時LC層內LC分子之方位及等電位線；圖10展示無公用電極時LC層內LC分子之方位及等電位線；圖11及圖12分別展示當有及無LC層且一公用電壓為+3.3 V時一閘信號之波形；及圖13及圖14分別展示當有及無LC層且一公用電壓為-1.0 V時一閘信號之波形。
3‧‧‧液晶層
11‧‧‧配向膜(偏光器)
21‧‧‧配向膜(偏光器)
100‧‧‧下面板
110‧‧‧絕緣基板
124a‧‧‧控制電極
140‧‧‧閘絕緣層
155‧‧‧半導體島
163a‧‧‧歐姆接觸島
165a‧‧‧歐姆接觸島
173a‧‧‧輸入電極
175a‧‧‧輸出電極
180‧‧‧鈍化層
196a‧‧‧遮罩電極
200‧‧‧上面板
210‧‧‧絕緣基板
220‧‧‧阻光構件
250‧‧‧外塗層
270‧‧‧公用電極

Claims (23)

  1. 一種薄膜電晶體，其包括：一閘電極；一閘絕緣層，其形成於該閘電極上；一半導體層，其形成於該閘絕緣層上，並與該閘電極對置；一源電極與一汲電極，該源電極與該汲電極至少部分形成於該半導體層上並相互對置，該源電極與該汲電極各自具有多個分支，該源電極之該等分支朝向該汲電極延伸，該汲電極之該等分支朝向該源電極延伸，且該源電極之該等分支與該汲電極之該等分支以交替之方式配置；一鈍化層，其形成於該源電極、該汲電極及該半導體層之未被該源電極與該汲電極覆蓋之部分上；及一遮罩電極，其形成於該鈍化層上並設置於該源電極與該汲電極之間的一區域上，其中該遮罩電極重疊該閘電極，其中該遮罩電極為其設置所在之該區域提供一公用電壓遮罩，其中該遮罩電極包括一透明電極，及其中該遮罩電極之邊緣在平面視圖中大體上重疊該源電極與該汲電極之間之該區域之邊緣。
  2. 根據請求項1之薄膜電晶體，其中該遮罩電極係電隔離。
  3. 根據請求項1之薄膜電晶體，其中向該遮罩電極供給一預 定電壓。
  4. 根據請求項3之薄膜電晶體，其中該供給該遮罩電極之預定電壓等於或低於一接地電壓。
  5. 根據請求項3之薄膜電晶體，其中該供給該遮罩電極之預定電壓係一負電壓。
  6. 根據請求項1之薄膜電晶體，其中該遮罩電極包含IZO或ITO。
  7. 根據請求項1之薄膜電晶體，其中該遮罩電極具有馬蹄鐵之形狀。
  8. 根據請求項1之薄膜電晶體，其中該鈍化層包括有機絕緣體。
  9. 一種薄膜電晶體陣列面板，其包括：一閘線與一資料線；一第一薄膜電晶體，其包括一控制電極、一輸入電極、一輸出電極及一設置於該輸入電極與該輸出電極之間的通道部分，並產生一施加至該閘線之閘信號；一第二薄膜電晶體，其包括一連接至該閘線之閘電極、一連接至該資料線之源電極、一汲電極及一設置於該源電極與該汲電極之間的通道部分，並因應來自該閘線之閘信號傳輸一來自該資料線之資料信號；一像素電極，其連接至該汲電極藉以接收該資料信號；一對置於該像素電極之公用電極；及一第一遮罩電極，其設置於該第一薄膜電晶體之通道部分上， 其中該第一遮罩電極形成於與該像素電極相同的層，其中該第一遮罩電極重疊該控制電極，其中當施加一公用電壓至該公用電極時，施加低於該公用電壓之一電壓至該第一遮罩電極，使得該第一遮罩電極為其設置所在之區域提供一公用電壓遮罩；以及其中該第一遮罩電極之邊緣在平面視圖中大體上重疊該源電極與該汲電極之間之一區域之邊緣。
  10. 根據請求項9之薄膜電晶體陣列面板，其中該第一遮罩電極係電隔離。
  11. 根據請求項9之薄膜電晶體陣列面板，其中向該第一遮罩電極供給一預定電壓。
  12. 根據請求項11之薄膜電晶體陣列面板，其中該供給該第一遮罩電極之預定電壓等於或小於一接地電壓。
  13. 根據請求項11之薄膜電晶體陣列面板，其中該供給該第一遮罩電極之預定電壓係一負電壓。
  14. 根據請求項11之薄膜電晶體陣列面板，其中該供給該第一遮罩電極之預定電壓具有一能夠關斷該第二薄膜電晶體之幅值。
  15. 根據請求項9之薄膜電晶體陣列面板，其進一步包含一設置於該第二薄膜電晶體之通道部分上的第二遮罩電極，並包括與該像素電極中相同的層。
  16. 根據請求項15之薄膜電晶體陣列面板，其進一步包括一設置於該第一與第二薄膜電晶體及該第一與第二遮罩電極之間的絕緣層。
  17. 根據請求項16之薄膜電晶體陣列面板，其中該絕緣層包含有機材料。
  18. 一種顯示裝置，其包括：一閘線與一資料線；一第一薄膜電晶體，其包括一閘電極、一源電極、一汲電極及設置於該源電極與該汲電極之間的一通道部分並產生一施加至該閘線之閘信號；一第二薄膜電晶體，其因應來自該閘線之閘信號傳輸一來自該資料線之資料信號；一像素電極，其連接至該第二薄膜電晶體藉以接收該資料信號；一遮罩電極，其設置於該第一薄膜電晶體之該源電極與該汲電極之間的該通道部分上，其中該遮罩電極形成於與該像素電極相同的層，且其中該遮罩電極重疊該閘電極；及一對置於該像素電極之公用電極，其中當施加一公用電壓至該公用電極時，施加低於該公用電壓之一電壓至該遮罩電極，使得該遮罩電極為其設置所在之區域提供一公用電壓遮罩，及其中該遮罩電極之邊緣在平面視圖中大體上重疊該源電極與該汲電極之間之一區域之邊緣。
  19. 根據請求項18之顯示裝置，其中該遮罩電極與該公用電極對置。
  20. 根據請求項19之顯示裝置，其中向該遮罩電極供給一預 定電壓，該預定電壓低於施加至該公用電極之電壓。
  21. 根據請求項20之顯示裝置，其中該供至該遮罩電極之預定電壓具有一能夠關斷該第二薄膜電晶體之幅值。
  22. 根據請求項18之顯示裝置，其進一步包含一設置於該遮罩電極與該公用電極之間的介電層。
  23. 根據請求項22之顯示裝置，其中該介電層包含一液晶層。
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