CN101399274B - 电子装置及其制作方法以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子装置及其制作方法以及电子设备，该电子装置包括：有源矩阵区、短路线、静电保护元件和遮光膜。

Description

电子装置及其制作方法以及电子设备
技术领域
本发明涉及一种具有有源矩阵区的电子装置，该电子装置的制作方法及电子设备。
背景技术
近年来，人们已将关注集中到作为一种平板(flat panel)显示器的有机电致发光(EL)显示器上，有机EL显示器是一种设计来利用有机电致发光现象显示图象的显示器。通过利用有机发光元件本身的光发射现象，有机EL显示器提供了宽的视角。此外，有机EL显示器的功耗低。这些特点使得这种显示器的性能优异。具体地，认为有机EL显示器为高清高速的视频信号提供了足够快的响应。因此，人们正在为有机EL显示器在视频和其它领域的商业化的发展而努力。
有源矩阵有机EL显示器主要具有彼此相对设置的驱动面板(drivepanel)和密封面板(sealing panel)。驱动面板包括有机发光元件和用于驱动有机发光元件的薄膜晶体管(TFT)。驱动面板和密封面板用粘结剂粘结在一起，以在它们之间夹持有机发光元件。
在用于有源矩阵有机EL显示器的TFT的制作步骤中，当将绝缘基板从基板台(stage)移去的时候，会发生剥离充电(peeling electrification)。此外，在膜形成和蚀刻步骤中，导电薄膜被充电。因此，高的电压被即刻施加至特定的扫描线或信号线，引起扫描线和信号线间的短路。否则，这将导致TFT特性的恶化。
作为上述问题的解决办法，公知的是通过开关元件将扫描线和信号线连接至公共配线，使得只有当发生等于或大于基于正常运行的电势差的高电势差(potential difference)时，才建立扫描线和信号线与公共配线间的连接。这种结构消除了在最终步骤中切断配线的需要，从而使得可以降低由贯穿从TFT步骤到最终步骤的所有步骤的静电(static electricity)导致的缺陷。然而，即使在设备运行过程中，公共配线仍保持不移除。这导致了运行过程中由通过开关元件在扫描线或信号线与公共配线间的泄漏电流(leakagecurrent)引起的功耗增加。
有一些专利文献描述了上述问题的解决办法。这里，在日本专利申请公开第平11-72806中描述的解决办法特征如下。也就是，扫描线的公共配线和信号线的公共配线通过开关元件连接在一起。扫描线通过开关元件连接至扫描线的公共配线。信号线通过开关元件连接至信号线的公共配线。因此，扫描线的公共电极大致调节至扫描线的截止电压(offvoltage)。这确保降低由静电引起的制作缺陷。这还能提供从每条扫描线到扫描线的公共配线通过开关元件的最小的漏电流，从而确保功耗的降低。
另一方面，在日本专利第3429775号、日本专利第3111944号和日本专利第2579427号中描述的解决办法也适当地调节了扫描线和信号线的公共配线的电势，从而提供了由静电引起的制作缺陷的降低并确保了功耗的降低。
上述解决办法的共同特点在于采用的用于有源矩阵液晶显示器的驱动方法。这种驱动方法依次地每次选择一条扫描线以施加导通电压(onvoltage)，使得TFT导通。在任何其它的时间，截止电压被施加至扫描线，使得TFT截止。
同时，JP-T-2004-538512提出一种方法，设置两条公共配线并分别向该两条配线施加合适的电压，使得防止向开关元件施加超过Vth的电压，因此抑制了开关元件的泄露电流。
另一方面，日本专利申请公开第平10-189996和日本专利申请公开第平7-161994提出紫外线辐照以控制晶体管的阈值电压，代替在底栅极(bottomgate)低温多晶硅TFT的制作过程中采用的硼离子注入步骤。
发明内容
然而，上述方法的问题是信号线和公共配线间的电势差不能一直保持低于开关元件的Vth。这导致泄漏电流通过开关元件在信号线和公共配线间流动，从而使得不可能最小化功耗。鉴于上述问题而完成本发明。本发明的实施例提供一种防止制作产率降低且还提供低功耗的电子装置。
根据本发明的实施例，提供一种包括有源矩阵区的电子装置。有源矩阵区包括：设置在基板上的多条扫描线、多条信号线和像素晶体管。多条扫描线和多条信号线被设置为彼此交叉。每个像素晶体管连接至多条扫描线和多条信号线间的交叉点之一。电子装置还包括设置在有源矩阵区外的短路线。电子装置还包括静电保护元件，每个静电保护元件连接在短路线与信号线和扫描线至少之一之间。电子装置还包括设置在有源矩阵区外的遮光膜。遮光膜在与静电保护元件相对应的部分具有开口。
如上所述，根据本发明实施例的电子装置具有静电保护元件，每个静电保护元件连接在信号线和扫描线至少之一与短路线之间。设置在有源矩阵区外的遮光膜具有开口。这允许通过开口选择性地在静电保护元件上进行紫外线辐照或激光束辐照。因此，能够改变静电保护元件的特性，使得当不再需要静电保护时降低该同一元件的漏电流。
根据本发明的另一个实施例，提供一种电子装置的制作方法，包括的步骤为：形成有源矩阵区；在有源矩阵区的外周(outer periphery)设置短路线；和形成静电保护元件，每个静电保护元件在短路线与信号线和扫描线至少之一之间。有源矩阵区包括设置在基板上的多条扫描线、多条信号线和像素晶体管。多条扫描线和多条信号线被设置为彼此交叉。每个像素晶体管连接至多条扫描线和多条信号线间的交叉点之一。电子装置的制作方法还包括选择性地辐照紫外线或激光束至静电保护元件上的步骤，以降低该同一元件的泄漏电流。
根据上述的本发明实施例，每个静电保护元件设置在信号线和扫描线至少之一与短路线之间。静电保护元件选择性地用紫外线或激光束辐照，以使得静电保护元件的特性改变，从而当不再需要静电保护时提供该同一元件的降低的泄漏电流。这确保了电子装置功耗的降低。
根据本发明的再一个实施例，提供一种在外壳(housing)中具有电子装置的电子设备。电子装置包括有源矩阵区。有源矩阵区包括：设置在基板上的多条扫描线、多条信号线和像素晶体管。多条扫描线和多条信号线被设置为彼此交叉。每个像素晶体管连接至多条扫描线和多条信号线间的交叉点之一。电子装置还包括设置在有源矩阵区外的短路线。电子装置还包括静电保护元件，每个静电保护元件连接在短路线与信号线和扫描线之一之间。电子装置还包括设置在有源矩阵区外的遮光膜。遮光膜在与静电保护元件相对应的部分具有开口。
根据上述的本发明的实施例，电子设备包括电子装置，在电子装置中每个静电保护元件设置在信号线和扫描线至少之一与短路线之间。设置在有源矩阵区外的遮光膜具有开口。这使得静电保护元件通过开口用紫外线或激光束被选择性地辐照。因此，能够改变静电保护元件的特性，使得当不再需要静电保护时降低该同一元件的泄漏电流。
因此，根据本发明的实施例，如果由于静电而施加电压至扫描线或信号线，电荷能在电压通过静电保护元件耗散(dissipate)的方向而被耗散。这使得可以确保降低在制作过程中由充电引起的静电破坏。此外，当在后面的步骤中不再需要静电保护时，静电保护元件的特性改变。这使得可以提供降低泄漏电流和功耗的电子装置。
附图说明
图1是图解TFT阵列的示意图的等效电路图；
图2是图解静电保护元件的结构的等效电路图；
图3是图解TFT的结构的示意性截面图；
图4是描述遮光膜的示意性平面图；
图5是描述使用遮光掩模的制作方法的示意性示意图；
图6是图解组成静电保护元件的单个TFT的Id-Vg特性的特性图1；
图7是图解组成静电保护元件的单个TFT的Id-Vg特性的特性图2；
图8是图解应用本发明实施例的具有密封结构的模块形式的显示装置的结构图；
图9是图解应用本发明的电视机的透视图；
图10A和10B是应用本发明实施例的数码照相机的透视图，并且图10A是从前面看的透视图，而图10B是从背面看的透视图；
图11是应用本发明的膝上型个人计算机的透视图；
图12是应用本发明实施例的摄影机的透视图；
图13A到13G是应用本发明实施例的如移动电话机的移动终端装置的示意图，并且图13A是移动电话机在打开位置的主视图，图13B是其侧视图，图13C是其在关闭位置的主视图，图13D是其左侧视图，图13E是其右侧视图，图13F是其俯视图，而图13G是其仰视图；以及
图14是图解应用本发明实施例的成像装置的示意图的等效电路图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的优选实施例。需要注意在下面给出的描述中，以矩阵形式形成的具有TFT(薄膜晶体管)的TFT阵列将被看作根据本实施例的电子装置的实例。
<TFT阵列>
图1是图解TFT阵列的示意图的等效电路图。在图1中，TFT阵列包括：在绝缘透明基板(TFT基板)101上的多条扫描线106、多条信号线107、像素TFT102和显示电极(未示出)。多条扫描线106和多条信号线107被设置为彼此交叉。每个像素TFT102连接至多条扫描线106和多条信号线107间的交叉点之一。显示电极连接至像素TFT102。显示电极以矩阵形式配置以形成有源矩阵区(显示区103)。
环绕的短路线104设置在显示区103的外部。环绕的短路线104与扫描线106和信号线107通过静电保护元件105彼此连接。如图2所示每个静电保护元件105包括两个TFT。组成静电保护元件105的TFT以与显示区103中的像素TFT102相同的步骤形成。静电保护元件10在它们在制作过程途中不会被切断的位置设置。
需要注意静电保护元件105可设置在环绕的短路线104与扫描线106和信号线107至少之一之间。然而，静电保护元件105应该优选设置在环绕的短路线104与扫描线106和信号线107两者之间。
图3是图解图1所示的像素TFT和图2所示的静电保护元件的TFT的结构的示意性截面图。TFT具有层叠结构，其中栅极电极302、绝缘层303、沟道层304、源极电极305和漏极电极306从最接近绝缘透明基板101的位置依次层叠。
栅极电极302、源极电极305和漏极电极306由比如Al、AlNd、Mo和Ti的金属材料形成。绝缘层303由比如SiN和SiO的绝缘材料形成。沟道层304由比如非晶硅、微晶硅和多晶硅的半导体材料形成。
在如上述构造的TFT中，随着栅极电极302和源极电极305之间电场的变化，沟道层304的电导率改变。这会改变漏极电极306和源极电极305之间的电阻。也就是，如果高电压施加到与图2所示的静电保护元件连接的配线，则沟道层被导通。因此，电荷放电至环绕的短路线，从而保护TFT不受静电破坏。
<遮光膜>
图4是描述遮光膜的示意性平面图。根据本实施例，遮光膜202设置在根据本实施例的电子装置的有源矩阵区(显示区103)的外部以阻挡不希望的光。
举例来说，遮光膜202设置在对向基板201(比如，在液晶显示装置的情形中具有公共电极和滤色器的对向基板)的适当位置。对向基板201设置为与形成有TFT的绝缘透明基板101相对。在本实施例中，遮光膜202在与静电保护元件相对应的位置具有开口203。如果设置多个静电保护装置，则遮光膜202在与各个静电保护元件相对应的位置具有开口203。
因此，如果通过遮光膜202的开口203辐照紫外线或者激光束，则设置在绝缘透明基板101上的静电保护元件能被紫外线或者激光束选择性地辐照。
也就是，如果开口203设置在遮光膜202的与静电保护元件的位置相对应的部分，则甚至在设置遮光膜202的步骤后的后续步骤中，静电保护元件可被紫外线或激光束选择性地辐照。这使得当不再需要静电保护时可以执行降低静电保护元件的泄漏电流的步骤。
<电子装置的制作方法>
[第一制作方法]
接着，将描述根据本实施例电子装置的制作方法。也就是，通过下述步骤制作作为根据本实施例的电子装置的TFT阵列。
首先，通过溅射在绝缘透明基板上形成钼，接着通过光刻和蚀刻形成用作栅极电极的栅极金属。然后，通过等离子体CVD形成栅极绝缘层和非晶硅层。栅极绝缘层由依次层叠的氮化硅和氧化硅构成。
接着，形成氮化硅膜以用作蚀刻停止层(stopper)。然后，形成源极电极和漏极电极以及钝化膜以形成蚀刻停止层型反转错排(inverted staggered)的晶体管(TFT)。静电保护元件的TFT也与上面TFT的形成一起形成。
在以阵列形式配置的TFT形成之后，通过如图5所示的光掩模406阻挡光到显示区103的内部。然后，用具有光发射谱波长峰值为185nm和254nm的低压汞灯向静电保护元件105辐照紫外线。这确保了仅仅静电保护元件105用紫外线选择性地辐照，而不是显示区103。该紫外线改变了静电保护元件105的特性。这里，与辐照之前相比，同一静电保护元件105的泄漏电流降低至1/10或更低。
如图6所示，与辐照之前相比，紫外线辐照之后组成静电保护元件的单个TFT的Id-Vg特性改变。也就是，可以清楚地看到，与紫外线辐照之前相比，由于TFT的阈值电压增加了大约5V，静电保护元件的泄漏电流降低。
<第二制作方法>
接着，将描述第二制作方法。首先，通过与第一制作方法相同的步骤在绝缘透明基板上形成阵列形式的TFT和静电保护元件。然后，波长为355nm的激光束例如通过具有100μm×100μm开口的狭缝被整形(shaped)。然后，该成形光束扫描到与阵列形式的TFT一起形成的静电保护元件上，使得辐照能量密度为1J/cm2。因此，静电保护元件105用激光束被选择性地辐照，从而改变同一元件105的特性。这里，与辐照之前相比，静电保护元件105的泄漏电流降低至1/10或更低。
如图7所示，与辐照之前相比，激光束辐照之后组成静电保护元件的单个TFT的Id-Vg特性改变。也就是，可以清楚地看到，由于激光束的辐照，TFT的迁移率下降，静电保护元件的泄漏电流被降低。
需要注意在上面的制作方法中，紫外线和激光束辐照并不必须在完成阵列形式的TFT的形成之后执行。如果在用于液晶显示器或有机EL显示器的对向基板的粘结完成之后的单元(cell)或模块(module)步骤中执行辐照，也能取得相同的效果。
这里，术语“单元步骤”是指形成单元的步骤。单元(在液晶显示装置的情形，液晶被填充至基板间的单元)包括通过密封剂粘结在一起的具有在其上(TFT基板)形成的TFT阵列的基板和对向基板。相对地，术语“模块步骤”是指形成模块的步骤。模块包括：在单元步骤中形成的单元；连接至单元的外部电路和粘结至单元的框架(带槽框，bezel)。
另一方面，如果滤色器用作对向基板，电子装置可按如下步骤制作。也就是，在黑矩阵(遮光膜)的希望位置设置开口。在TFT基板和滤色器基板(对向基板)粘结在一起之后，从滤色器基板侧通过开口辐照紫外线或激光束，以辐照静电保护元件。此外，可在单元步骤中执行该紫外线的辐照，使得还可以硬化密封剂(硬化紫外线硬化的密封剂的处理，该密封剂用于将TFT基板和滤色器基板连接在一起)。
从而，制作方法使得紫外线或激光束仅仅辐照选择的区域。这仅仅改变静电保护元件的特性(降低泄漏电流)而不会改变像素TFT的特性，从而提供降低的功耗。
<应用实例>
根据本实施例的电子装置包括如图8给出的具有密封结构的模块形式的装置。这样的电子装置与如下形成的显示模块相对应。也就是，通过设置密封部分2021以将作为像素阵列部分的显示区2002a包围而形成显示模块。然后，使用密封部分2021作为粘结剂，将显示区2002a粘结至由比如透明玻璃制成的对向部分(密封基板2006)。
可在透明的对向基板2006上设置滤色器、保护膜、遮光膜或者其它膜。需要注意柔性印刷基板2003可以设置在形成有显示区2002a并用作显示模块的基板2002上。柔性印刷基板2023允许外部装置和显示区2002a(像素阵列部分)之间信号或其它信息的输入和输出。
<各种类型的电子设备>
上述的电子装置作为电子设备的显示器可应用于下列所有领域，包括数码照相机、膝上型个人计算机、如移动电话机的移动终端设备和摄像机。设计这些设备用于显示供给到或产生于电子设备内部的视频信号的视频或图像。下面将描述应用本发明实施例的电子设备实例。
图9是图解应用本发明实施例的电视机的透视图。举例来说，根据该应用实例的电视机包括由前面板102、滤光玻璃103和其它部分组成的视频显示屏部分101。通过使用根据本发明实施例的电子装置作为视频显示屏部分101来制作该电视机。
图10A和10B是图解应用本发明实施例的数码照相机的示意图。图10A是从前面观察该数码照相机的透视图，而图10B是从背面观察该数码照相机的透视图。根据本应用实例的数码照相机包括闪光发射部分(flash-emitting
section)111、显示部分112、菜单开关113、快门按钮114和其它部件。通过使用根据本发明实施例制作的电子装置作为显示部分112来制作该数码照相机。
图11是图解应用本发明实施例的膝上型个人计算机的透视图。根据本应用实例的膝上型个人计算机包括主体121、用于输入文本或其它信息的操作的键盘122、用于显示图像的显示部分123和其它部件。通过使用根据本发明实施例制作的电子装置作为显示部分123来制作该膝上型个人计算机。
图12是图解应用本发明实施例的摄影机的透视图。根据本应用实例的摄影机包括主体部分131、设置在朝前的侧表面上用于成像目标的透镜132、成像开始/停止开关133、显示部分134和其它部件。通过使用根据本发明实施例制作的电子装置作为显示部分134来制作该摄影机。
图13A到13G是图解应用本发明实施例的移动终端装置，比如移动电话机。图13A是移动电话机在打开位置的主视图。图13B是其侧视图；图13C是移动电话机在关闭位置的主视图；图13D是左侧视图；图13E是右侧视图；图13F是俯视图；图13G是仰视图。根据本应用实例的移动电话机包括上机壳141、下机壳142、连接部分(该实例中的铰链部分)143、显示器144、副显示器145、图片灯146、照相机147和其它部件。通过使用根据本发明制作的电子装置作为显示器144和副显示器145来制作该移动电话机。
图14是图解应用根据本发明实施例制作的电子装置的成像装置的实例。该成像装置包括如根据本发明实施例的电子装置制作的TFT阵列。在TFT阵列中，MIS(金属绝缘体半导体)光敏元件连接至TFT。
图14所示的成像装置包括：TFT驱动器11；信号处理器/放大器12；MIS光敏元件驱动器13和MIS光敏元件C11到C35。另一方面，在图14中，附图标记T11到T35是TFT，Vg1到Vg3是TFT驱动配线，Sig1到Sig5是信号配线，及Vs1和Vs2是偏置配线(bias wiring)。
MIS光敏元件C11到C35接受从驱动器13施加至偏置配线Vs1和Vs2的光信号。光信号的电荷储存在MIS光敏元件中。储存的电荷通过信号处理器/放大器由TFT(T11到T35)依次从信号线Sig1到Sig5读出。另一方面，TFT响应通过TFT驱动配线Vg1到Vg3来自TFT驱动器11的信号而导通或截止。
在本发明的实施例中，环绕的短路线104设置在以矩阵形式形成TFT的区域的外部。静电保护元件105设置在TFT驱动配线Vg1到Vg3和环绕的短路线104之间以及在信号配线Sig1到Sig5和环绕的短路线104之间。
本领域的技术人员应该了解，根据设计需求及其它因素，可以在权利要求及其等同特征的范围内进行各种修改、组合、部分组合和变化。
本发明包含2007年9月27日在日本专利局递交的日本专利申请JP2007-250649相关的主题，将其全部内容引用参考于此。

Claims (5)

1.一种电子装置，包括：
有源矩阵区，具有设置在基板上的多条扫描线和多条信号线，以及具有像素晶体管，所述多条扫描线和多条信号线设置为彼此交叉，且每个所述像素晶体管连接至所述多条扫描线和所述多条信号线间的交叉点之一；
短路线，设置在所述有源矩阵区的外部；
静电保护元件，每个所述静电保护元件连接在所述扫描线和所述信号线至少之一与所述短路线之间；和
遮光膜，设置在所述有源矩阵区的外部，
其中所述遮光膜在与所述静电保护元件相对应的部分具有开口。
2.根据权利要求1所述的电子装置，包括：
与所述基板相对设置的对向基板，其中
所述遮光膜设置在所述对向基板上。
3.一种电子装置的制作方法，包括步骤：
形成有源矩阵区，所述有源矩阵区具有设置在基板上的多条扫描线和多条信号线，以及具有像素晶体管，所述多条扫描线和多条信号线设置为彼此交叉，且每个所述像素晶体管连接至所述多条扫描线和所述多条信号线间的交叉点之一；
在所述有源矩阵区的外周设置短路线，以及形成静电保护元件，每个所述静电保护元件都在所述扫描线和所述信号线至少之一与所述短路线之间；以及
选择性地将紫外线或激光束辐照至所述静电保护元件上，以降低所述静电保护元件的泄漏电流。
4.根据权利要求3所述的电子装置的制作方法，其中
在将对向基板粘结至形成有所述静电保护元件的基板之后，执行选择性地将紫外线或激光束辐照至所述静电保护元件上的步骤。
5.一种在外壳中具有电子装置的电子设备，所述电子装置包括：
有源矩阵区，具有设置在基板上的多条扫描线和多条信号线，以及具有像素晶体管，所述多条扫描线和所述多条信号线设置为彼此交叉，且每个所述像素晶体管连接至所述多条扫描线和所述多条信号线间的交叉点之一；
短路线，设置在所述有源矩阵区的外部；
静电保护元件，每个所述静电保护元件连接在所述扫描线和所述信号线之一与所述短路线之间；以及
遮光膜，设置在所述有源矩阵区的外部，其中
所述遮光膜在与所述静电保护元件相对应的部分具有开口。
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