專利名稱：薄膜晶體管元件及顯示面板的像素結構與驅動電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種薄膜晶體管元件及顯示面板的像素結構與驅動電路，尤指一種具有柵極與電容電極垂直重疊而形成一電容元件的薄膜晶體管元件，以及設置有上述薄膜晶體管元件的顯示面板的像素結構與驅動電路。
背景技術：
平面顯示面板，例如液晶顯示面板，由于具有輕薄短小、低輻射與低耗電等特性， 已取代傳統陰極射線管顯示器成為顯示器市場的主流產品。在平面顯示面板的發展上，窄邊框設計與高解析度規格為發展的兩大主要趨勢。在現行的平面顯示面板中，為了減少驅動芯片的數目，已發展出柵極驅動電路整合于陣列基板的作法(一般稱為GOA電路)。然而，隨著解析度的提升，制作在周邊區的GOA電路所占的面積也必須增加，因此使得平面顯示面板的邊框無法進一步縮減，而影響窄邊框平面顯示面板的發展。

發明內容
本發明的目的之一在于提供一種薄膜晶體管元件及顯示面板的像素結構與驅動電路，以提高顯示面板的像素結構的開口率及縮減顯示面板的邊框。本發明的一較佳實施例提供一種薄膜晶體管元件，設置于一基板上。薄膜晶體管元件包括一柵極、一半導體通道層、一柵極絕緣層位于柵極與半導體通道層之間、一源極與一漏極分別位于半導體通道層的兩相對側并分別與半導體通道層部分重疊、一電容電極至少與柵極部分重疊，以及一電容介電層位于電容電極與柵極之間。電容電極、柵極與電容介電層形成一電容元件。本發明的另一較佳實施例提供一種顯示面板的像素結構，設置于一基板上。顯示面板的像素結構包括一薄膜晶體管元件，以及一像素電極。薄膜晶體管元件包括一柵極、 一半導體通道層、一柵極絕緣層位于柵極與半導體通道層之間、一源極與一漏極分別位于半導體通道層的兩相對側并分別與半導體通道層部分重疊、一電容電極至少與柵極部分重疊，以及一電容介電層位于電容電極與柵極之間。像素電極分別與漏極與電容電極電性連接，且電容電極、柵極與電容介電層形成一儲存電容元件。本發明的又一較佳實施例提供一種顯示面板的驅動電路，包括多個驅動單元.且各驅動單元包括一薄膜晶體管元件與一電容元件。薄膜晶體管元件包括一柵極、一半導體通道層、一柵極絕緣層位于柵極與半導體通道層之間，以及一源極與一漏極分別位于半導體通道層的兩相對側并分別與半導體通道層部分重疊。電容元件包括一電容電極至少與薄膜晶體管元件的柵極部分重疊、一電容介電層位于電容電極與柵極之間，以及薄膜晶體管元件的柵極。


為讓本發明的上述和其他目的、特征、優點與實施例能更明顯易懂，所附附圖的詳細說明如下圖1繪示了本發明的第一較佳實施例的薄膜晶體管元件的示意圖；圖2繪示了本發明的第二較佳實施例的薄膜晶體管元件的示意圖；圖3繪示了本發明的第二較佳實施例的一變化型的薄膜晶體管元件的示意圖；圖4繪示了本發明的一較佳實施例的顯示面板的像素結構；圖5繪示了圖4的顯示面板的像素結構的等效電路圖；圖6繪示了本發明的另一較佳實施例的顯示面板的驅動電路。其中，附圖標記10薄膜晶體管元件12基板
14柵極16半導體通道層
18柵極絕緣層20S源極
20D漏極22電容電極
24電容介電層C電容元件
30薄膜晶體管元件30，薄膜晶體管;元件
50顯示面板的像素結構40薄膜晶體1_元件
GL柵極線DL數據線
52像素電極54保護層
56共通電極Clc液晶電容
Cst儲存電容元件60驅動電路
62驅動單元70薄膜晶體1_元件
Gn柵極線Gn+1柵極線
Gn+2柵極線Gn+3柵極線
具體實施例方式為使熟悉本發明所屬技術領域的普通技術人員能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明的較佳實施例，并配合所附附圖，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成的功效。請參考圖1。圖1繪示了本發明的第一較佳實施例的薄膜晶體管元件的示意圖。 如圖ι所示，本實施例的薄膜晶體管元件10設置于一基板12，例如被包括于一顯示面板的陣列基板。薄膜晶體管元件10包括一柵極14、一半導體通道層16、一柵極絕緣層18、一源極20S與一漏極20D、一電容電極22，以及一電容介電層24。柵極絕緣層18位于柵極14與半導體通道層16之間，源極20S與漏極20D分別位于半導體通道層16的兩相對側并分別與半導體通道層16部分重疊。此外，電容介電層M位于電容電極22與柵極14之間，電容電極22至少與柵極14部分重疊，且電容電極22、柵極14與電容介電層M形成一電容元件C。換言之，柵極14除了作為薄膜晶體管10的柵極，亦作為電容元件C的另一電容電極。 電容電極22大體上對應于柵極14，也就是說，電容電極22與柵極14大體上可具有相同的尺寸，但不以此為限。例如電容電極22的尺寸亦可大于或小于柵極14的尺寸。在本實施例中，薄膜晶體管元件10為一底柵型(bottom gate type)薄膜晶體管元件，因此電容介電層M位于電容電極22之上，柵極14位于電容介電層M之上，柵極絕緣層18位于柵極14 之上，半導體通道層16位于柵極絕緣層18上，且源極20S與漏極20D至少位于半導體通道層16之上。另外，源極20S以及漏極20D與半導體通道層16之間可分別設置歐姆接觸層 (圖未示)。如圖1所示，由于電容元件C的電容值與電容電極22的面積呈正比，因此當所需的電容值愈大時，電容電極22的面積亦愈大，而由于本發明的電容電極22與柵極14在垂直方向上重疊，因此電容元件C不會額外占據基板12的面積，而可有效提升積集度。
本發明的薄膜晶體管元件并不以上述實施例為限。下文將依序介紹本發明的其它較佳實施例的薄膜晶體管元件，且為了便于比較各實施例的相異處并簡化說明，在下文的各實施例中使用相同的符號標注相同的元件，且主要針對各實施例的相異處進行說明，而不再對重復部分進行贅述。請參考圖2。圖2繪示了本發明的第二較佳實施例的薄膜晶體管元件的示意圖。 如圖2所示，不同于第一較佳實施例，本實施例的薄膜晶體管元件30為一頂柵型(top gate type)薄膜晶體管元件，因此半導體通道層16位于基板12上，源極20S與漏極20D位于半導體通道層16之上，柵極絕緣層18位于半導體通道層16、源極20S與漏極20D之上，柵極 14位于柵極絕緣層18之上，電容介電層M位于柵極14之上，且電容電極22位于電容介電層M之上。電容電極22至少與柵極14部分重疊，且電容電極22、柵極14與電容介電層 24形成一電容元件C。請參考圖3。圖3繪示了本發明的第二較佳實施例的一變化型的薄膜晶體管元件的示意圖。如圖3所示，不同于第二較佳實施例，在本變化型中，薄膜晶體管元件30’的源極20S與漏極20D位于基板12上，半導體通道層16位于基板12、源極20S與漏極20D之上，柵極絕緣層18位于半導體通道層16之上，柵極14位于柵極絕緣層18之上，電容介電層對位于柵極14之上，且電容電極22位于電容介電層M之上。電容電極22至少與柵極 14部分重疊，且電容電極22、柵極14與電容介電層M形成一電容元件C。由上述可知，本發明的薄膜晶體管元件的電容電極與柵極可形成電容元件，且電容電極與柵極在垂直方向上重疊，因此不會額外占據基板的面積，而可有效提升積集度。本發明的薄膜晶體管元件可應用于任何需要將電容元件與薄膜晶體管的柵極電性連接的電子裝置上，下文將介紹本發明的薄膜晶體管元件在應用上的實施例。請參考圖4與圖5，并一并參考圖1至圖3。圖4繪示了本發明的一較佳實施例的顯示面板的像素結構，而圖5繪示了圖4的顯示面板的像素結構的等效電路圖。如圖4與圖5所示，本實施例的顯示面板的像素結構50，例如可為一液晶顯示面板的像素結構，其設置于基板12上。顯示面板的像素結構50包括一柵極線GL、一數據線DL、一薄膜晶體管元件40，以及一像素電極52。薄膜晶體管元件40包括一柵極14、一半導體通道層16、一柵極絕緣層18位于柵極14與半導體通道層16之間、一源極20S與一漏極20D分別位于半導體通道層16的兩相對側并分別與半導體通道層16部分重疊、一電容電極22至少與柵極14 部分重疊，以及一電容介電層對，位于電容電極22與柵極14之間。在本實施例中，顯示面板的像素結構50的薄膜晶體管元件40可為前述本發明的第一、第二較佳實施例或其變化型所述的薄膜晶體管元件。像素電極52設置于一保護層M上，其中保護層M部分暴露出薄膜晶體管元件40的漏極20D，借此像素電極52與漏極20D電性連接。顯示面板的像素結構50另包括一共通電極56(圖4未示)以及一液晶層(圖未示)，且像素電極52、共通電極56與其間的液晶層可形成一液晶電容Clc。另外，電容電極22另延伸至像素電極52的下方，且保護層M、柵極絕緣層18與電容介電層M部分暴露出電容電極22，借此像素電極52與電容電極22電性連接。通過上述配置，電容電極22、柵極14與電容介電層M可形成一儲存電容元件Cst，且部分的電容電極22與柵極14在垂直方向上重疊，可有效提升顯示面板的像素結構50的開口率。在本實施例中，與柵極14對應的電容電極22以及延伸出柵極14而與像素電極52電性連接的電容電極22可為同一層圖案化導電層所構成，但不以此為限，例如與柵極14對應的電容電極22以及延伸出柵極14而與像素電極52電性連接的電容電極22亦可由不同的圖案化導電層形成，并利用橋接方式形成電性連接。請參考圖6，并一并參考圖1至圖3。圖6繪示了本發明的另一較佳實施例的顯示面板的驅動電路。如圖6所示，本實施例的顯示面板的驅動電路60包括多個驅動單元62。 在本實施例中，顯示面板的驅動電路以一柵極驅動電路為例，且各驅動單元62分別為柵極驅動電路的移位寄存電路(shift registercircuit)單元，但本發明的顯示面板的驅動電路并不以此為限。各驅動單元62包括一薄膜晶體管元件70以及一電容元件C，其中薄膜晶體管元件70可為前述本發明的第一、第二較佳實施例或其變化型所述的薄膜晶體管元件。各驅動單元62的電容元件C系與薄膜晶體管元件70的柵極14電性連接，亦即電容電極22與柵極14形成電容元件C，且電容電極22至少與柵極14部分重疊。此外，各驅動單元62分別與對應的柵極線例如Gn、Gn+l、Gn+2、Gn+3電性連接。本實施例的顯示面板的驅動電路60用以提供顯示面板所需的柵極驅動信號，而由于驅動單元62的電容電極22與柵極14在垂直方向上重疊，因此電容元件C不會額外占據面積，而可有效縮減顯示面板的驅動電路的面積，符合窄邊框的要求。綜上所述，本發明將電容元件與薄膜晶體管垂直堆疊，可使得電容元件不會占據額外的面積，而可有效提升積集度，特別是在應用于高解析度的平面顯示面板時，可大幅縮減周邊電路的布局面積，而實現出窄邊框的設計。當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種薄膜晶體管元件，其特征在于，設置于一基板上，該薄膜晶體管元件包括 一柵極；一半導體通道層；一柵極絕緣層，位于該柵極與該半導體通道層之間；一源極與一漏極，分別位于該半導體通道層的兩相對側并分別與該半導體通道層部分重疊；一電容電極，至少與該柵極部分重疊；以及一電容介電層，位于該電容電極與該柵極之間，其中該電容電極、該柵極與該電容介電層形成一電容元件。
2.根據權利要求1所述的薄膜晶體管元件，其特征在于，其中該電容介電層位于該電容電極之上，該柵極位于該電容介電層之上，該柵極絕緣層位于該柵極之上，該半導體通道層位于該柵極絕緣層上，且該源極與該漏極至少位于該半導體通道層之上。
3.根據權利要求1所述的薄膜晶體管元件，其特征在于，其中該半導體通道層位于該基板、該源極與該漏極之上，該柵極絕緣層位于該半導體通道層之上，該柵極位于該柵極絕緣層之上，該電容介電層位于該柵極之上，且該電容電極位于該電容介電層之上。
4.根據權利要求1所述的薄膜晶體管元件，其特征在于，其中該源極與該漏極位于該半導體通道層之上，該柵極絕緣層位于該半導體通道層、該源極與該漏極之上，該柵極位于該柵極絕緣層之上，該電容介電層位于該柵極之上，且該電容電極位于該電容介電層之上。
5.根據權利要求1所述的半導體元件結構，其特征在于，其中該電容電極大體上對應于該柵極。
6.一種顯示面板的像素結構，其特征在于，設置于一基板上，該顯示面板的該像素結構包括一薄膜晶體管元件以及一像素電極；該薄膜晶體管元件，包括 一柵極；一半導體通道層；一柵極絕緣層，位于該柵極與該半導體通道層之間；一源極與一漏極，分別位于該半導體通道層的兩相對側并分別與該半導體通道層部分重疊；一電容電極，至少與該柵極部分重疊；以及一電容介電層，位于該電容電極與該柵極之間；以及該像素電極，分別與該漏極與該電容電極電性連接； 其中該電容電極、該柵極與該電容介電層形成一儲存電容元件。
7.根據權利要求6所述的顯示面板的像素結構，其特征在于，其中該電容介電層位于該電容電極之上，該柵極位于該電容介電層之上，該柵極絕緣層位于該柵極之上，該半導體通道層位于該柵極絕緣層上，且該源極與該漏極至少位于該半導體通道層之上。
8.根據權利要求6所述的顯示面板的像素結構，其特征在于，其中該半導體通道層位于該基板、該源極與該漏極之上，該柵極絕緣層位于該半導體通道層之上，該柵極位于該柵極絕緣層之上，該電容介電層位于該柵極之上，且該電容電極位于該電容介電層之上。
9.根據權利要求6所述的顯示面板的像素結構，其特征在于，其中該源極與該漏極位于該半導體通道層之上，該柵極絕緣層位于該半導體通道層、該源極與該漏極之上，該柵極位于該柵極絕緣層之上，該電容介電層位于該柵極之上，且該電容電極位于該電容介電層之上。
10.根據權利要求6所述的顯示面板的像素結構，其特征在于，其中該電容電極大體上對應于該柵極。
11.一種顯示面板的驅動電路，其特征在于，包括多個驅動單元，各該驅動單元包括一薄膜晶體管元件以及一電容元件；該薄膜晶體管元件，包括一柵極；一半導體通道層；一柵極絕緣層，位于該柵極與該半導體通道層之間；以及一源極與一漏極，分別位于該半導體通道層的兩相對側并分別與該半導體通道層部分重疊；以及該電容元件，包括一電容電極，至少與該薄膜晶體管元件的該柵極部分重疊；一電容介電層，位于該電容電極與該柵極之間；以及該薄膜晶體管元件的該柵極。
12.根據權利要求11所述的顯示面板的驅動電路，其特征在于，其中該顯示面板的該驅動電路包括一柵極驅動電路，各該驅動單元包括一移位寄存電路單元，且各該驅動單元分別與一對應的柵極線電性連接。
13.根據權利要求11所述的顯示面板的驅動電路，其特征在于，其中該電容介電層位于該電容電極之上，該柵極位于該電容介電層之上，該柵極絕緣層位于該柵極之上，該半導體通道層位于該柵極絕緣層上，且該源極與該漏極至少位于該半導體通道層之上。
14.根據權利要求11所述的顯示面板的驅動電路，其特征在于，其中該半導體通道層位于該基板、該源極與該漏極之上，該柵極絕緣層位于該半導體通道層之上，該柵極位于該柵極絕緣層之上，該電容介電層位于該柵極之上，且該電容電極位于該電容介電層之上。
15.根據權利要求11所述的顯示面板的驅動電路，其特征在于，其中該源極與該漏極位于該半導體通道層之上，該柵極絕緣層位于該半導體通道層、該源極與該漏極之上，該柵極位于該柵極絕緣層之上，該電容介電層位于該柵極之上，且該電容電極位于該電容介電層之上。
16.根據權利要求11所述的顯示面板的驅動電路，其特征在于，其中該電容電極大體上對應于該柵極。
全文摘要
一種薄膜晶體管元件及顯示面板的像素結構與驅動電路。薄膜晶體管元件設置于一基板上。薄膜晶體管元件包括一柵極、一半導體通道層、一柵極絕緣層位于柵極與半導體通道層之間、一源極與一漏極分別位于半導體通道層的兩相對側并分別與半導體通道層部分重疊、一電容電極至少與柵極部分重疊，以及一電容介電層位于電容電極與柵極之間。電容電極、柵極與電容介電層形成一電容元件。
文檔編號G09G3/36GK102394247SQ20111036890
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年9月22日
發明者劉圣超, 張哲嘉, 林志宏, 蔡五柳, 魏全生 申請人:友達光電股份有限公司