一种阵列基板、显示面板及显示装置
阅读：936发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种阵列基板、显示面板及显示装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种阵列 基板 、 显示面板 及显示装置，通过将位于阵列基板GOA区域的 薄膜 晶体管的栅极设计成具有透光区域，且透光区域在衬底基板上的正投影 覆盖 薄膜晶体管 的至少部分 沟道 区域在衬底基板上的正投影，这样当GOA区域的薄膜晶体管导通时，光线透过GOA区域，薄膜晶体管的源极和漏极之间的有源层中至少部分沟道区域被光线照射到，光线照射到沟道区域时，沟道区域内产生光生载流子，该光生载流子会 加速 沟道区域原有载流子的传输速率，使薄膜晶体管的开态 电流 提升，从而可以弥补由于在低温环境下GOA 电路 的薄膜晶体管的开态电流下降导致不能正常开启的问题，提升GOA显示产品显示效果。，下面是一种阵列基板、显示面板及显示装置专利的具体信息内容。
1.一种阵列基板，其特征在于，包括GOA区域，所述GOA区域设置有薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括依次层叠设置在衬底基板上的栅极、栅绝缘层、有源层和源极、漏极；其中，所述栅极具有透光区域，所述透光区域在所述衬底基板上的正投影覆盖所述薄膜晶体管的至少部分沟道区域在所述衬底基板上的正投影。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述透光区域在所述衬底基板上的正投影完全覆盖所述薄膜晶体管的沟道区域在所述衬底基板上的正投影。
3.如权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述栅极具有镂空结构，所述镂空结构为所述透光区域。
4.如权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述栅极的材料为透明导电材料。
5.如权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述透明导电材料为ITO或IZO。
6.如权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述透明导电材料为Sb、As或F掺杂SnO2的透明材料。
7.如权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述栅极为电致变色结构，所述电致变色结构在加载电压时为透明态，所述电致变色结构在未加载电压时为不透明态。
8.如权利要求7所述的阵列基板，其特征在于，所述电致变色结构包括依次层叠设置在所述衬底基板上的第一透明电极、电致变色层、离子导电层、离子存储层和第二透明电极。
9.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-18任一项所述的阵列基板。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的显示面板。
一种阵列基板、显示面板及显示装置
技术领域
[0001] 本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种阵列基板、显示面板及显示装置。
背景技术
[0002] 随着显示技术的发展，特别是小尺寸屏幕对窄边框的要求越来越高。随着薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)开关特性的不断提高，现有技术常采用将阵列基板行驱动技术(Gate Driver on Array，GOA)将栅极驱动电路集成在阵列基板的周边区域，以减少集成电路(Integrated Circuit，IC)的使用，能够提高显示装置的集成度，实现窄边框设计的同时，降低制作成本。
发明内容
[0003] 本发明实施例提供一种阵列基板、显示面板及显示装置，用以解决现有技术中GOA显示产品的GOA电路在低温环境下不能正常启动的问题。
[0004] 因此，本发明实施例提供了一种阵列基板，包括GOA区域，所述GOA区域设置有薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括依次层叠设置在衬底基板上的栅极、栅绝缘层、有源层和源极、漏极；其中，
[0006] 可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述透光区域在所述衬底基板上的正投影完全覆盖所述薄膜晶体管的沟道区域在所述衬底基板上的正投影。
[0007] 可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述栅极具有镂空结构，所述镂空结构为所述透光区域。
[0008] 可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述栅极的材料为透明导电材料。
[0009] 可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述透明导电材料为ITO或IZO。
[0010] 可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述透明导电材料为Sb、As或F掺杂SnO2的透明材料。
[0013] 相应地，本发明实施例还提供了一种显示面板，包括本发明实施例提供的上述任一项所述的阵列基板。
[0014] 相应地，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述显示面板。
[0015] 本发明实施例的有益效果包括：
[0016] 本发明实施例提供的阵列基板、显示面板及显示装置，本发明通过将位于阵列基板GOA区域的薄膜晶体管的栅极设计成具有透光区域，且透光区域在衬底基板上的正投影覆盖薄膜晶体管的至少部分沟道区域在衬底基板上的正投影，这样当GOA区域的薄膜晶体管导通时，光线透过GOA区域，薄膜晶体管的源极和漏极之间的有源层中至少部分沟道区域被光线照射到，光线照射到沟道区域时，沟道区域内产生光生载流子，该光生载流子会加速沟道区域原有载流子的传输速率，使薄膜晶体管的开态电流提升，从而可以弥补由于在低温环境下GOA电路的薄膜晶体管的开态电流下降导致不能正常开启的问题，提升GOA显示产品显示效果。附图说明
[0017] 图1为相关技术中提供的一种GOA电路的结构示意图；
[0018] 图2为相关技术中提供的阵列基板GOA区域的结构示意图；
[0019] 图3为相关技术中提供的阵列基板GOA区域的TFT的I-V曲线图；
[0020] 图4为本发明实施例提供的阵列基板GOA区域的结构示意图之一；
[0021] 图5为本发明实施例提供的阵列基板GOA区域的结构示意图之二；
[0022] 图6为本发明实施例提供的阵列基板GOA区域的结构示意图之三；
[0023] 图7为本发明实施例提供的阵列基板GOA区域栅极为电致变色结构加载电压时的效果示意图；
[0024] 图8为本发明实施例提供的阵列基板GOA区域的TFT的I-V曲线图。
具体实施方式
[0025] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例提供的阵列基板、显示面板及显示装置作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026] 附图中各部件的形状和大小不反映阵列基板的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
[0027] 随着TFT设计的进步，为了降低生产成本，越来越多的显示产品使用GOA设计，GOA电路也一般由级联的多个移位寄存器组成，在帧触发信号的控制下，各级移位寄存器依次输出扫描信号。例如，如图1所示为相关技术中一种可以实现移位寄存器功能的基础GOA电路设计(不限于图1的结构)，该GOA电路包括：第一开关晶体管M1(输入模块)、第二开关晶体管M2(复位模块)、第三开关晶体管M3(第一输出模块)、第四开关晶体管M4(第二输出模块)和存储电容C，第一开关晶体管M1的栅极和第一极均与信号输入端INPUT电连接，第一开关晶体管M1的第二极与上拉节点PU电连接，第二开关晶体管M2的栅极与复位信号端电连接，第二开关晶体管M2的第一极与上拉节点PU电连接，第二开关晶体管M2的第二极与电源端VSS电连接，第三开关晶体管M3的栅极与上拉节点PU电连接，第三开关晶体管M3的第一极与时钟信号端CLK电连接，第三开关晶体管M3的第二极与栅极信号输出端OUTPUT电连接，存储电容C的第一端与上拉节点PU电连接，存储电容C的第二端与栅极信号输出端OUTPUT电连接，第四开关晶体管M4的栅极与复位信号端RESET电连接，第四开关晶体管M4的第一极与电源端VSS电连接，第四开关晶体管M4的第二极与栅极信号输出端OUTPUT电连接。该GOA电路的工作原理如下：第一开关晶体管M1负责为上拉节点PU进行预充电，信号输入端INPUT的信号为高电平时，第一开关晶体管M1开启，为上拉节点预充电，之后在存储电容C的自举阶段和上拉节点PU为低电位阶段，第一开关晶体管M1均处于关闭状态。第三开关晶体管M3是GOA电路中最关键的TFT，上拉节点PU预充电完成后，时钟信号端CLK的信号拉高，此时，通过存储电容C的作用，将上拉节点PU的电位拉高，进而将时钟信号端CLK的方波信号输入至OUTPUT点。第二开关晶体管M2和第四开关晶体管M4分别将上拉节点PU和栅极信号输出端OUTPUT的电位拉低的TFT，在复位信号端RESET的信号为高电平时，将上拉节点PU和栅极信号输出端OUTPUT的电位拉低至VSS电位。
[0028] 因此，上述图1中栅极信号输出端OUTPUT的信号大小由第一开关晶体管M1和第三开关晶体管M3的输出信号大小决定，因此第一开关晶体管M1和第三开关晶体管M3对开态电流(Ion)的要求比较高，若第一开关晶体管M1和第三开关晶体管M3的Ion较小，则信号传输较慢，导致栅极信号输出端OUTPUT输出的信号太小，从而使显示面板(Panel)无法正常点亮。
[0029] 目前，G8.5代线使用的Glass尺寸为2500mm*2200mm，在Glass上制作多个显示面板后切割形成独立的显示面板，其对工艺的均一性要求比较高。在实际生产中发现，Glass中间位置Panel GOA区域的TFT和四周位置Panel GOA区域的TFT的Ion有很大的差异，中间位置Panel GOA区域的TFT的Ion相对四周有较低的趋势。随着对生活质量的追求，车载显示产品应用比较广泛，车载显示屏尺寸一般都不超过10寸，当车载显示产品使用上述GOA电路设计时，由于Glass中间位置Panel GOA区域的TFT的Ion较低，信号传输较慢，造成中间位置Panel的GOA电路的栅极信号输出端OUTPUT输出的信号太小，会出现Panel启动异常，出现黑屏等问题。
[0030] 另外，车载显示屏对使用环境要求比较高，最低温度可达-40℃左右。由于Glass中间位置Panel GOA区域的TFT的Ion较低，当这些车载产品工作在低温状态下时，相对一般显示屏具有更高的要求，如零下四十度也需要能够正常启动并工作。然而，目前的GOA电路中TFT普遍为a-si TFT，a-si TFT由于其本身的特性，在低温状态下Ion会发生明显的衰减，导致GOA电路中TFT的Ion更低，导致在开启状态下达不到设计要求，从而不能正常启动。
[0031] 综上，本领域技术人员亟需提供一种方式保证车载产品的GOA电路在极低温的情况下也能正常启动。
[0032] 目前，相关技术中阵列基板GOA区域的薄膜晶体管的结构，如图2所示，包括依次层叠设置在衬底基板1上的栅极2、栅绝缘层3、有源层4、源极5和漏极6，该GOA区域还包括覆盖薄膜晶体管的钝化层7；该结构的薄膜晶体管，栅极2完全遮挡有源层4，当薄膜晶体管导通时，GOA区域的光线(箭头所示)透过，源极5和漏极6之间的有源层4区域不被光线照射到。当车载显示器件处于低温环境时，由于a-si TFT本身的特性，在低温状态下TFT的阈值电压Vth发生右移(I-V曲线右移)，如图3所示，图3为TFT的I-V曲线，假设正常环境下TFT的Ion为栅极电压等于10V时的值，当在低温下I-V曲线右移时，栅极电压等于10V时对应的Ion降低，因此若要保证低温下的TFT和正常环境下的TFT传输信号的速率相同，则需要向栅极施加大于10V的电压，则栅极电压的可调范围减小，从而造成车载GOA电路启动异常，甚至造成屏幕黑屏。
[0033] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种阵列基板，如图4-图6所示，包括GOA区域，GOA区域设置有薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括依次层叠设置在衬底基板1上的栅极2、栅绝缘层3、有源层4和源极5、漏极6；其中，
[0034] 栅极2具有透光区域aa，透光区域aa在衬底基板1上的正投影覆盖薄膜晶体管的至少部分沟道区域bb在衬底基板1上的正投影。
[0035] 本发明实施例提供的上述阵列基板，通过将位于阵列基板GOA区域的薄膜晶体管的栅极2设计成具有透光区域aa，且透光区域aa在衬底基板1上的正投影覆盖薄膜晶体管的至少部分沟道区域bb在衬底基板1上的正投影，这样当GOA区域的薄膜晶体管导通时，光线(箭头所示)透过GOA区域，薄膜晶体管的源极5和漏极6之间的有源层4中至少部分沟道区域bb被光线照射到，光线照射到沟道区域bb时，沟道区域bb内产生光生载流子，该光生载流子会加速沟道区域bb原有载流子的传输速率，使薄膜晶体管的开态电流提升，从而可以弥补由于在低温环境下GOA电路的薄膜晶体管的开态电流下降导致不能正常开启的问题，提升GOA显示产品显示效果。
[0036] 在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图4-图6所示，透光区域aa在衬底基板1上的正投影完全覆盖薄膜晶体管的沟道区域bb在衬底基板1上的正投影。这样薄膜晶体管的源极5和漏极6之间的有源层4的沟道区域bb全部被光线照射到，沟道区域bb内产生更多的光生载流子，进一步加速沟道区域bb原有载流子的传输速率，使薄膜晶体管的开态电流进一步提升，从而可以更加有效的弥补由于在低温环境下GOA电路的薄膜晶体管的开态电流下降导致不能正常开启的问题，进一步提升GOA显示产品显示效果。
[0037] 在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图4所示，栅极2具有镂空结构01，镂空结构01为透光区域aa。当GOA区域的薄膜晶体管导通时，GOA区域的光线(箭头所示)透过，源极5和漏极6之间的有源层4的沟道区域bb被光线照射到，光线照射薄膜晶体管后，沟道区域bb内产生光生载流子，光生载流子加速沟道区域bb原有载流子的传输速率，使薄膜晶体管的开态电流有一定程度的提升，这样当车载显示器件处于低温环境时，即使由于a-si TFT本身特性，导致TFT的阈值电压Vth右移，开态电流Ion下降，但光照带来的Ion提升可以一定程度弥补由于在低温环境下GOA电路的薄膜晶体管的开态电流下降导致不能正常开启的问题，从而改善车载GOA启动异常的问题。
[0038] 在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图5所示，栅极2的材料可以为透明导电材料。这样整个有源层4包括源极5和漏极6之间有源层4的沟道区域bb都可以有光照透过，当GOA区域的薄膜晶体管导通时，GOA区域的光线(箭头所示)透过，源极5和漏极6之间的有源层4的沟道区域bb被光线照射到，光线照射薄膜晶体管后，沟道区域bb内产生光生载流子，光生载流子加速沟道区域bb原有载流子的传输速率，使薄膜晶体管的开态电流有一定程度的提升，这样当车载显示器件处于低温环境时，即使由于a-si TFT本身特性，导致TFT的阈值电压Vth右移，开态电流Ion下降，但光照带来的Ion提升可以一定程度弥补由于在低温环境下GOA电路的薄膜晶体管的开态电流下降导致不能正常开启的问题，从而改善车载GOA启动异常的问题。
[0039] 在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，上述制作栅极的透明导电材料可以为ITO或IZO。
[0040] 在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，上述制作栅极的透明导电材料还可以为Sb、As或F掺杂SnO2的透明材料。具体地，掺杂SnO2属透明、导电n-型半导体材料，导电性质介于传统半导体(如Si、Ge、GaAs和金属之间)。纯SnO2禁带宽度Eg＝3.6eV，理论上属典型绝缘体。但存在晶格氧缺位，在禁带内形成ED＝-0.15eV的施主能级，向导带提供1015～1018cm-3浓度的电子，故纯SnO2为n-型半导体。5价元素如Sb、As或F元素掺杂均能形成浅施主能级。掺杂>1.0at％时，载流子浓度为1018～1020cm-3，电阻率可达10-1～10-4Ω*cm，因此Sb、As或F掺杂的SnO2转变为透明导体，可以作为TFT的栅极材料，实现栅极的透明。
[0041] 在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图6所示，栅极2为电致变色结构，电致变色结构在加载电压时为透明态，电致变色结构在未加载电压时为不透明态。因此在GOA区域的薄膜晶体管导通时，向电致变色结构加载电压，电致变色结构为透明态，这样整个有源层4包括源极5和漏极6之间有源层4的沟道区域bb都可以有光照透过，GOA区域的光线(箭头所示)透过，源极5和漏极6之间的有源层4的沟道区域bb被光线照射到，光线照射薄膜晶体管后，沟道区域bb内产生光生载流子，光生载流子加速沟道区域bb原有载流子的传输速率，使薄膜晶体管的开态电流有一定程度的提升，这样当车载显示器件处于低温环境时，即使由于a-si TFT本身特性，导致TFT的阈值电压Vth右移，开态电流Ion下降，但光照带来的Ion提升可以一定程度弥补由于在低温环境下GOA电路的薄膜晶体管的开态电流下降导致不能正常开启的问题，从而改善车载GOA启动异常的问题。
[0042] 在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图6所示，电致变色结构包括依次层叠设置在衬底基板1上的第一透明电极21、电致变色层22、离子导电层23、离子存储层24和第二透明电极25。
[0043] 具体地，如图7所示，图7为电致变色结构加载电压时的效果示意图，第一透明电极21和第二透明电极25的作用是在外加电场作用下，电致变色层22和离子导电层23进行电子传递，同时第一透明电极21和第二透明电极25起到基底的作用。离子导电层23用于离子和电子的传输，同时提供电致变色所需要的环境，离子导电层23的材料可以为包含有高氯酸锂、高氯酸纳等的溶液或固体电解质材料；离子存储层24在电致变色层22发生氧化还原反应时起到储存相应的反离子，保持整个体系电荷平衡的作用，离子存储层24通常采用氧化还原态的无色材料。
[0044] 具体地，当电致变色结构工作时，向第一透明电极21和第二透明电极25加载电压，电致变色层22在电压作用下发生氧化还原反应，实现透光态和不透光态的切换；例如当电致变色层22的材料为阴极电致变色材料时，给第一透明电极21和第二透明电极25加载电压时，阴极电致变色材料没有电子，处于氧化态，形成透光态；在第一透明电极21和第二透明电极25未加载电压时，阴极电致变色材料会得到电子，发生还原反应，形成不透光态。因此将该电致变色结构作为GOA区域的TFT的栅极，在TFT导通时，给电致变色结构施加电压，使该电致变色结构形成透光态，即使栅极处于透光态，光源可以照射至栅极，提升TFT的开态电流，弥补由于在低温环境下GOA电路的薄膜晶体管的开态电流下降导致不能正常开启的问题，从而提升GOA显示产品显示效果。
[0045] 在具体实施时，如图6和图7所示，第一透明电极21和第二透明电极25的材料可以为ITO等。
[0046] 下面对本发明实施例提供的图4-图6所示的阵列基板所在的显示器件在低温环境(零下40℃)下使用时，GOA区域内薄膜晶体管的开态电流Ion有所提升的测试证明：
[0047] 如图8所示，图8为TFT的I-V曲线，沿箭头的指向方向，最上面的三条曲线是在本发明提供的阵列基板的GOA区域中任意三个位置测试得到的TFT的I-V曲线，除了最上面三条，其余的若干条曲线是现有的阵列基板中GOA区域的任意位置测试得到的TFT的I-V曲线，从中可以看出，本发明测试得到的TFT的I-V曲线明显上移，说明本发明提供的阵列基板的GOA区域的TFT的开态电流(Ion)明显提升，因此本发明可以弥补由于在低温环境下GOA电路的薄膜晶体管的开态电流下降导致不能正常开启的问题，提升GOA显示产品显示效果。
[0048] 基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示面板，包括本发明实施例提供的上述任一种阵列基板。该显示面板解决问题的原理与前述阵列基板相似，因此该显示面板的实施可以参见前述阵列基板的实施，重复之处在此不再赘述。
[0049] 基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述显示面板。该显示装置解决问题的原理与前述阵列基板相似，因此该显示装置的实施可以参见前述阵列基板的实施，重复之处在此不再赘述。
[0050] 在具体实施时，该显示装置可以为车载显示产品。
[0051] 本发明实施例提供的阵列基板、显示面板及显示装置，本发明通过将位于阵列基板GOA区域的薄膜晶体管的栅极设计成具有透光区域，且透光区域在衬底基板上的正投影覆盖薄膜晶体管的至少部分沟道区域在衬底基板上的正投影，这样当GOA区域的薄膜晶体管导通时，光线透过GOA区域，薄膜晶体管的源极和漏极之间的有源层中至少部分沟道区域被光线照射到，光线照射到沟道区域时，沟道区域内产生光生载流子，该光生载流子会加速沟道区域原有载流子的传输速率，使薄膜晶体管的开态电流提升，从而可以弥补由于在低温环境下GOA电路的薄膜晶体管的开态电流下降导致不能正常开启的问题，提升GOA显示产品显示效果。
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