平板顯示器的制作方法

專利名稱：平板顯示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及平板顯示器，更具體地說，涉及具有驅動薄膜晶體管的有源矩陣平板顯示器。
背景技術：
圖1是傳統平板顯示器的電路圖。圖2是圖1的“A”部分的示意圖，而圖3是圖1的“B”部分的示意圖。圖3中所示的驅動薄膜晶體管(TFT)50具有如圖4A和4B中所示的剖面。圖4A的平板顯示器是場致發光顯示器，圖4B的平板顯示器是液晶顯示器。場致發光顯示器和液晶顯示器具有相同或類似的驅動TFT結構。
如圖4A和4B所示，半導體溝道80用作驅動TFT 50的電連接溝道，并且形成于緩沖層82和92上，緩沖層82和92分別覆蓋襯底81和91。當這些半導體溝道從多晶半導體層中得到時，通過激光束80c的放射將非晶半導體層80a晶化成多晶半導體層80b，如圖5所示。半導體層的結晶過程可以采用激光，也就是說，在美國專利NO.6495405中公開了一種準分子激光器退火工藝。在這種結晶中，為了采用窄激光束使寬的非晶半導體層晶化，激光束在非晶半導體層的橫向上移動，即在圖5的箭頭方向上移動預定距離。在此情況下，非晶半導體層的移動距離小于激光束的寬度。按照常規，激光束移動的距離對應于激光束寬度的1％到15％。在這方面，在非晶半導體層的80-99％中發生激光束的重疊。當以這種方式進行結晶時，非晶半導體層的一個區域受到數次到數十次的激光束照射。
這樣得到的多晶半導體層上形成條紋M，如圖6所示。這些條紋具有不同于多晶半導體層的其它區域的特征，下文稱之為“異質直線”。這些異質直線M可能是激光束的不穩定性和邊緣部分的不均勻激光照射所導致的。這些異質直線具有根據驅動TFT的工作條件與多晶半導體層的其它區域不同的電導率，從而導致圖像的亮度分布的不均勻性。這個事實是通過圖7所示的電導率隨半導體層中距離的變化的曲線來表示的(在90％的覆蓋條件下)。如圖7所示，電導率隨著異質直線的位置而周期性地變化。
圖8表示傳統平板顯示器中形成的半導體溝道的若干列(L1)陣列，與異質直線的位置無關。在圖8中，帶有異質直線的半導體溝道由填充矩形來表示，而不帶異質直線的半導體溝道由空白矩形來表示。在這方面，一些列的半導體溝道不包含異質直線，而另一些列的半導體溝道包含異質直線。由于半導體溝道的這種陣列，半導體溝道具有不同的電導率。為此，即使相同的信號提供給子像素，具有帶異質直線的驅動TFT的子像素的發光單元與具有不帶異質直線的驅動TFT的子像素的發光單元之間存在亮度差異。因此，產生的問題是屏幕上出現條紋，從而降低圖像質量。

發明內容
本發明提供一種平板顯示器，其中沒有條紋出現在屏幕上，因此提高了圖像質量。
根據本發明的一個方面，提供一種具有矩陣型的子像素陣列的平板顯示器，每個子像素包括驅動薄膜晶體管。還設置了由驅動薄膜晶體管驅動的第一電極以及與第一電極一起驅動發光單元的第二電極，其中驅動薄膜晶體管包括從半導體層中得到的半導體溝道，在半導體層上各異質直線互相分開。連接一列的各個半導體溝道的虛線與異質直線不平行。
連接一列的半導體溝道的虛線可以不是直線，根據本發明的一個實施例，它可以是Z形線。Z形線可以具有規則或不規則的Z形圖案。Z形線可以具有兩級Z形圖案或三級Z形圖案。
異質直線可能彼此隔開相同的距離，并且Z形線的寬度可能大于兩條兩鄰異質直線之間的距離。
根據本發明的另一方面，提供一種平板顯示器，它具有矩陣型的子像素陣列，每個子像素包括驅動薄膜晶體管、由驅動薄膜晶體管驅動的第一電極以及與第一電極一起驅動發光單元的第二電極。驅動薄膜晶體管包括從半導體層中得到的半導體溝道。在半導體層上各異質直線互相分開，并且其中每個半導體溝道包括至少一條異質直線。半導體溝道可包括相同數量的異質直線。
每個半導體溝道的長度可等于用于將晶體非晶硅照射成多晶硅的激光束寬度乘以半導體層中未出現激光束重疊的區域的百分比而得到的值。
根據本發明的又一方面，提供一種平板顯示器，它具有矩陣型的子像素陣列，每個子像素包括驅動薄膜晶體管、由驅動薄膜晶體管驅動的第一電極以及與第一電極一起驅動發光單元的第二電極。驅動薄膜晶體管包括從半導體層中得到的半導體溝道。在半導體層上各異質直線互相分開，并且其中半導體溝道位于異質直線之間。
異質直線可彼此隔開同樣的距離。
根據本發明，屏幕上不會出現條紋，從而獲得具有改進的圖像質量的平板顯示器。


通過參照附圖對示范實施例的詳細描述，本發明的上述和其它特征和優點將變得更加明顯，其中圖1(先有技術)是平板顯示器的電路圖；圖2(先有技術)是圖1的部分“A”的示意圖；圖3(先有技術)是圖1的部分“B”的示意圖；圖4A(先有技術)是沿圖3中的線IV-IV來看的場致發光顯示器的剖視圖；圖4B(先有技術)是沿圖3中的線IV-IV來看的液晶顯示器的剖視圖；圖5(先有技術)是用于半導體層的結晶過程的透視圖；圖6(先有技術)是結晶過程之后半導體層的平面圖；圖7(先有技術)是結晶過程之后電導率隨半導體層中距離而變化的曲線圖；圖8(先有技術)是傳統平板顯示器中半導體溝道陣列的示意圖；圖9是對應于圖2的、根據本發明的一個實施例的平板顯示器的示意圖；圖10是對應于圖8的、根據本發明的一個實施例的平板顯示器中半導體溝道陣列的示意圖；圖11是對應于圖8的、根據本發明的一個實施例的平板顯示器中半導體溝道陣列的示意圖；圖12是對應于圖8的、根據本發明的一個實施例的平板顯示器中半導體溝道陣列的示意圖；圖13是對應于圖8的、根據本發明的一個實施例的平板顯示器中半導體溝道陣列的示意圖；以及圖14是對應于圖8的、根據本發明的一個實施例的平板顯示器中半導體溝道陣列的示意圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖來詳細說明本發明的實施例。
圖9表示根據本發明的實施例的平板顯示器中的子像素，圖10表示根據本發明的實施例的平板顯示器中的半導體溝道陣列。平板顯示器的電路圖表示在圖1中，并且圖3中表示了子像素之一的示意結構。作為平板顯示器的示例，圖4A中表示了場致發光顯示器，圖4B中表示了液晶顯示器。
平板顯示器包括矩陣型的子像素陣列，每個子像素包括驅動薄膜晶體管(TFT)50、由驅動TFT來驅動的第一電極61以及與第一電極一起驅動發光單元的第二電極62。驅動TFT的半導體溝道80是通過對多晶硅制成的半導體層80b進行蝕刻而形成的。異質直線M在半導體層上彼此相隔預定距離而形成。因此，一些半導體溝道可能包含異質直線，而另一些半導體溝道可能不包含異質直線。一般，異質直線彼此相隔相同的距離。但是，異質直線之間的距離可以不同。
驅動TFT 50分別連接到每個子像素以形成矩陣型陣列。驅動TFT的第一方向陣列按照與第一方向垂直的第二方向排成陣列，從而形成矩陣型陣列。本文所用的術語“第一方向”可以是從例如第三導線70延伸的方向或與之垂直的方向。每個半導體溝道是驅動TFT的一個構成部分，也以矩陣形式排成陣列。
根據本實施例，半導體溝道以這種方式排成陣列，使得連接一列的半導體溝道的虛線L2與異質直線不平行。為此，半導體溝道可以各種方式排成陣列。例如，可以使用一列的半導體溝道的對角陣列，使得半導體溝道可以完全具有對角陣列(未示出)。在此情況中，連接一列的半導體溝道的虛線是直線。但是，由于虛線和異質直線定義了預定角度，因此連接一列的半導體溝道的虛線與異質直線不平行。
另一種方法是以這樣的方式將半導體溝道排成陣列，使得連接一列的半導體溝道的虛線不是直線。一個代表性示例是圖9和10所示的Z形陣列方法。在此情況中，連接一列的半導體溝道的虛線是規則的Z形線L2。在本發明的這個實施例中，異質直線彼此分開相同的距離。在此方面，最好設置Z形線的寬度，即，從連接一列的半導體溝道的虛線L2的最右點到最左點的水平距離可大于相鄰兩條異質直線M之間的距離。根據本發明的一個實施例，如果Z形線的寬度太窄，虛線L2可以實質上接近于直線。
在圖10中，具有異質直線的半導體溝道由填充矩形來表示，而不具有異質直線的半導體溝道由空白矩形來表示。由于半導體溝道排列成規則的Z形圖案，如圖10所示，可以防止一列的所有半導體溝道都包含異質直線的現象。圖10的Z形圖案還可防止一列中沒有半導體溝道包含異質直線的現象。因此，隨異質直線存在與否而定的亮度差異不會按列出現，而是分布在整個屏幕上。因此，在顯示操作中，在屏幕上不會出現條紋。當具有亮度差異的子像素均勻分布在整個屏幕上時，可能用肉眼難以辨認亮度差異，并且提高了圖像質量。
根據本發明的實施例，由兩個或兩個以上相鄰半導體溝道構成的組可以排列成Z形圖案。也就是說，如圖10所示的兩級Z形(左右)圖案也可通過重復地放置左側的兩個相連的半導體溝道和右側的兩個相連的半導體溝道來實現。應當理解，由三個半導體溝道構成的組也可排列成Z形圖案。
下面，說明平板顯示器的總體結構和操作。
圖1表示平板顯示器中使用的電路的示例。該電路包括開關TFT10、驅動TFT 50、存儲電容器40以及發光單元60。開關TFT中的第一源電極12通過第一導線20連接到水平驅動電路H。開關TFT中的第一柵電極11通過第二導線30連接到垂直驅動電路v。開關TFT中的第一漏電極13連接到存儲電容器的第一電容器極板41和驅動TFT的第二柵電極51。存儲電容器的第二電容器極板42和驅動TFT的第二源電極52連接到第三導線70。驅動TFT的第二漏電極53連接到發光單元的第一電極61。發光單元的第二電極62安排成與第一電極相對并且與第一電極相隔預定的間隙。根據平板顯示器的類型，有機材料層、無機材料層或者液晶層可以安排在第一和第二電極之間。
圖3說明平板顯示器中具有開關TFT 10和驅動TFT 50的子像素。為簡單起見，圖3中僅示出導電構成部分。因此，省略了不導電構成部分，諸如襯底81和91，緩沖層82和92，各種類型的絕緣層83、84和85，平面化層86，發光層87，液晶層98，第二電極62，偏振層103，定向層97和99以及濾色層101。圖4A和4B中表示了這些不導電構成部分。只有位于圖3中所示的由斜線表示的區域中的構成部分彼此電連接。
當電壓加至第一柵電極11時，在半導體溝道中形成導電通道，它連接第一源電極12和第一漏電極13。當電荷通過第一導線提供給第一源電極時，電荷可移動到第一漏電極13中。用于確定子像素的亮度的電荷流過第三導線70。當第一漏電極的電荷提供給第二柵電極51時，用于第二源電極52的電荷移動到第二漏電極53中，從而驅動發光單元的第一電極53。存儲電容器40用來維持第一電極的驅動操作和/或增大驅動速度。開關TFT和驅動TFT可以具有類似的剖面結構，但是具有不同的鄰接構成部分。
圖4A中所示的場致發光顯示器包括襯底81、驅動TFT 50、第一導線20、第二導線30、第一電極61、發光層87以及第二電極62。在背部發光型場致發光顯示器的情況中，襯底81可由透明材料、例如玻璃制成，而第二電極可由金屬材料、如具有良好反射性的鋁制成。另一方面，在前部發光型場致發光顯示器的情況中，第二電極可由透明導電材料、例如氧化銦錫(ITO)制成，并且第一電極可由具有良好反射性的金屬材料制成。
在襯底81的整個表面上形成緩沖層82。在緩沖層82上形成半導體層80b。在半導體層上形成第一絕緣層83，第二柵電極51形成第一絕緣層83上的預定圖案。在第二柵電極51上以及在第一絕緣層83的未形成第二柵電極51的其余暴露表面上形成第二絕緣層84。在第二絕緣層84形成之后，第一和第二絕緣層83和84受到蝕刻，諸如干刻蝕，從而形成半導體溝道80。半導體溝道80連接到形成預定圖案的第二源電極52和第二漏電極53。在形成第二源和漏電極52和53之后，在其上形成第三絕緣層85。第三絕緣層85的一部分被蝕刻而將第二漏電極53和第一電極61電連接。在第三絕緣層上形成第一電極之后，形成平面化層86。平面化層86中對應于第一電極的一部分被蝕刻。然后，在第一電極上形成發光層87，在發光層上形成第二電極62。
驅動TFT 50包括第二源電極52、第二漏電極53、第二柵電極51以及半導體溝道80。一般來講，第二源電極52和第二漏電極53安排在相同的水平面上，并且彼此分開預定的間隙。它們連接到半導體溝道80以便通過半導體層80彼此電連接。第二柵電極51與第二源電極52、第二漏電極53以及半導體溝道80絕緣。第二柵電極51位于半導體溝道上方，并且在第二源和漏電極之間。同時，根據上述電極和半導體層的安排，把TFT分為交錯型、倒轉交錯型、共面型以及倒轉共面型。雖然在本發明的這個實施例中說明了共面型，但是本發明不限于此。根據本發明的這個實施例，第一導線對應于用于發送數據的數據線，第二導線對應于掃描線。
下面參照圖4A詳細說明場致發光顯示器的結構。如圖4A所示，場致發光顯示器包括第一電極61、在第一電極61上形成的發光層87以及在發光層87上形成的第二電極62。場致發光顯示器可以分成有機和無機場致發光顯示器。對于有機場致發光顯示器，發光層主要由電子傳輸層、發光材料層以及空穴傳輸層構成。對于無機場致發光顯示器，絕緣層插入第一電極與發光層之間以及第二電極與發光層之間。
有機場致發光顯示器的發光層由有機材料制成，例如酞菁(比如銅酞菁CuPc)、N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基聯苯胺(NPB)和/或三-8-羥基喹啉鋁(Alq3)。當電荷提供給第一電極和第二電極時，空穴和電子彼此重新結合，從而產生激子。當激子從激發態變為基態時，發光材料層發出光。
關于無機場致發光顯示器，位于第一和第二電極內側的絕緣層之間的無機材料層發光。無機材料層所用的無機材料可以是金屬硫化物，諸如ZnS、SrS和/或CsS。還可以使用基于堿土金屬的硫化鈣，諸如CaCa2S4和SrCa2S4和/或金屬氧化物。諸如Mn、Ce、Tb、Eu、Tm、Er、Pr、Pb之類過渡金屬和/或堿性稀土金屬的發光核心原子還可用來與上述無機材料一起形成發光層。當電壓加至第一和第二電極時，將電子加速。加速后的電子與發光核心原子相撞。發光核心原子的電子可被激發到較高能級，然后回落到基態。因此，無機材料層發光。
現在僅在與場致發光顯示器不同的方面參照圖4B描述液晶顯示器。液晶顯示器包括第一襯底91、驅動TFT 50、第一導線20、第二導線30、第一電極61、第一定向層97、第二襯底102、第二電極62、第二定向層99、液晶層98以及偏振層103。第一襯底對應于場致發光顯示器的襯底81。第一襯底91和第二襯底102分開制造。濾色層101形成于第二襯底102的下表面上。第二電極62形成于濾色層101的下表面上。第一定向層97和第二定向層99分別形成于第一電極61的上表面和第二電極62的下表面上。第一和第二定向層97和99導致夾于其間的液晶層98的液晶的適當定向。偏振層103可形成于第一和第二襯底的每個外表面上。隔離物104可用來維持第一和第二襯底之間的間距。
液晶顯示器根據液晶的排列允許光透過或被阻擋。液晶的排列由第一和第二電極之間的電位差來確定。透過液晶層的光呈現出濾色層101的顏色，從而顯示圖像。
下面參照圖11僅就與第一實施例之間的差異說明本發明的一個實施例。這個實施例不同于第一實施例之處在于，半導體溝道的Z形圖案L3是不規則的。由于根據本發明的半導體溝道的陣列不限于規則Z形(左-右)圖案，所以不規則Z形圖案也在本發明的范圍之內。即使半導體溝道排列成不規則的Z形圖案，也可獲得與其它實施例中所見到的優點類似的優點。
下面參照圖12僅就與其它實施例之間的差異來說明本發明的另一實施例。此實施例不同之處在于，半導體溝道排列成不規則的三級Z形圖案L4。由于根據本發明的半導體溝道的陣列不限于兩級Z形圖案，所以不規則三級Z形圖案也在本發明的范圍之內。即使半導體溝道排列成不規則三級Z形圖案，也可獲得與其它實施例中所見到的優點類似的優點。作為本實施例的修改示例，一列的半導體溝道可以排列成規則三級Z形圖案。一列的半導體溝道的三級Z形陣列還可以提供類似于其它實施例中所見的優點。這種三級Z形陣列可能在異質直線之間距離大時特別有用。
下面參照圖13就與其它實施例之間的差異說明本發明的另一實施例。這個實施例不同之處在于，每個半導體溝道80包括異質直線。
根據本發明的這個實施例的平板顯示器可具有矩陣型的子像素陣列，每個子像素包括驅動TFT、驅動TFT所驅動的第一電極、與第一電極一起驅動發光單元的第二電極。驅動TFT包括為形成半導體溝道而設計的半導體層，并且異質直線可在半導體層上相隔預定距離而形成。每個半導體溝道包括至少一條異質直線。
半導體溝道可沿直線L5排列，而不是排列成Z形圖案，每個半導體溝道包括至少一條異質直線M。圖13表示各個半導體溝道包括一條異質直線。但是，每個半導體溝道可包括兩條或兩條以上異質直線，這也在本發明的范圍之內。此外，由于不需要半導體溝道包括相同數量的異質直線，所以一些半導體溝道可以僅包括一條異質直線，而另一些半導體溝道可以包括兩條或兩條以上異質直線。但是，半導體溝道可以設置成具有相同數量的異質直線，以便減小子像素之間的亮度差。
根據本發明的實施例，半導體溝道之間的水平距離可等于異質直線之間的水平距離的整數倍。而且，在形成半導體層之后形成半導體溝道時，每個半導體溝道可以具有至少一條異質直線。每個半導體溝道的長度可等于為將非晶硅晶化成多晶硅而照射的激光束的寬度乘以半導體層中未出現激光束重疊的區域的百分比而得到的值。
根據本發明的一個實施例，由于半導體溝道具有相同數量的異質直線，所以子像素之間沒有亮度差，從而確保了良好的圖像質量。
下面參照圖14就與上述其它實施例之間的差異來說明本發明的另一實施例。這個實施例不同之處在于，沒有任何半導體溝道80具有異質直線。也就是說，半導體溝道位于異質直線之間。半導體溝道可以沿直線L6排列，而不是排列成Z形圖案。
在本發明的這個實施例中，半導體溝道之間的水平距離可以等于異質直線之間水平距離的整數倍。而且，當半導體溝道在形成半導體層之后形成時，半導體溝道可位于異質直線之間。
在本發明的這個實施例中，由于沒有半導體溝道具有異質直線，所以子像素之間沒有亮度差異，從而確保了良好的圖像質量。
從以上說明中可以看出，本發明提供平板顯示器，其中減少或防止了由于亮度差異而形成的條紋。因此，可以改善圖像質量。
雖然已經參照示范實施例具體表示和說明了本發明，但是本領域的普通技術人員應當理解，只要不背離由以下權利要求書定義的本發明的精神和范圍，可以對其進行形式和細節上的各種更改。
權利要求
1.一種平板顯示器，它具有矩陣型的子像素陣列，每個子像素包括驅動薄膜晶體管、由所述驅動薄膜晶體管驅動的第一電極以及與所述第一電極一起驅動發光單元的第二電極，其中所述驅動薄膜晶體管包括從半導體層中得到的半導體溝道，在所述半導體層上各異質直線互相分開，并且其中每個所述半導體溝道包括至少一條所述異質直線。
2.如權利要求1所述的平板顯示器，其特征在于，所述半導體溝道包括相同數量的所述異質直線。
3.如權利要求2所述的平板顯示器，其特征在于，每個所述半導體溝道的長度等于為了將非晶硅晶化成多晶硅而照射的激光束的寬度乘以所述半導體層中未出現激光束重疊的區域的百分比而得到的值。
4.如權利要求1所述的平板顯示器，其特征在于，所述異質直線彼此隔開同樣的距離。
5.一種平板顯示器，它具有矩陣型的子像素陣列，每個子像素包括驅動薄膜晶體管、由所述驅動薄膜晶體管驅動的第一電極以及與所述第一電極一起驅動發光單元的第二電極，其中所述驅動薄膜晶體管包括從半導體層中得到的半導體溝道，在所述半導體層上各異質直線互相分開，并且其中所述半導體溝道位于所述異質直線之間。
6.如權利要求5所述的平板顯示器，其特征在于，所述異質直線彼此隔開同樣的距離。
全文摘要
提供一種平板顯示器，其中沒有條紋出現在屏幕上，從而改善了圖像質量。所述平板顯示器具有矩陣型的子像素陣列，每個子像素包括驅動薄膜晶體管、由驅動薄膜晶體管驅動的第一電極以及與第一電極一起驅動發光單元的第二電極。驅動薄膜晶體管包括從半導體層中得到的半導體溝道。在半導體層上各異質直線互相分開。連接一列的半導體溝道的虛線與異質直線不平行。
文檔編號H01L21/20GK1783501SQ20051013706
公開日2006年6月7日 申請日期2004年1月20日 優先權日2003年4月29日
發明者具在本, 樸志容, 樸商一, 金慧東 申請人:三星Sdi株式會社