CN101714549A - 薄膜晶体管基板及具有薄膜晶体管基板的有机发光显示器 - Google Patents

薄膜晶体管基板及具有薄膜晶体管基板的有机发光显示器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种薄膜晶体管基板及具有薄膜晶体管基板的有机发光显示器。在有机发光显示器中，开关晶体管包括有源图案，该有源图案具有相对于电流方向成0°±10°的角度生长的晶体结构；驱动晶体管包括有源图案，该有源图案具有相对于电流方向成90°±10°的角度生长的晶体结构。因此，驱动晶体管更精确地控制施加到有机发光层的供应电压的强度。

Description

薄膜晶体管基板及具有薄膜晶体管基板的有机发光显示器
技术领域
本发明涉及平板显示器。更具体地，本发明涉及薄膜晶体管基板以及具有该薄膜晶体管基板的有机发光显示器，该薄膜晶体管基板包括具有彼此不同的电学特性的薄膜晶体管。
背景技术
近年来，有机发光显示器(OLED)已经受到人们越来越多的关注。通常，OLED包括：上电极；下电极；有机发光层，插设在上电极与下电极之间以发光；开关薄膜晶体管，控制数据电压；以及驱动薄膜晶体管，通过将数据电压从开关薄膜晶体管转移到栅极电极而向发光器件施加电流。
由于从有机发光层产生的光的亮度由此电流(该电流又由驱动薄膜晶体管控制)控制，所以该电流应当优选地被驱动薄膜晶体管精确地控制从而防止像素之间的亮度差异。
发明内容
因此，本发明的示范性实施例提供了一种具有薄膜晶体管的薄膜晶体管基板，该薄膜晶体管能够更精确地控制施加到有机发光层的控制电流。
本发明的另一示范性实施例还提供了具有薄膜晶体管和有机发光层的有机发光显示器，该有机发光层接收由薄膜晶体管控制的电流而发光。
在本发明的示范性实施例中，薄膜晶体管基板包括：基板；第一薄膜晶体管，设置在基板上；以及第二薄膜晶体管，设置在基板上并被第一薄膜晶体管开关。第一薄膜晶体管包括第一半导体图案，该第一半导体图案具有相对于第一薄膜晶体管中的电流方向成0°±10°的角度生长的晶体结构。第二薄膜晶体管包括第二半导体图案，该第二半导体图案具有相对于第二薄膜晶体管中的电流方向成90°±10°的角度生长的晶体结构。
在本发明的另一示范性实施例中，有机发光显示器包括具有多个像素区域的基板，每个像素区域具有：设置在该基板上的第一电极；设置在第一电极上的有机发光层；设置在有机发光层上的第二电极；设置在基板上的第一薄膜晶体管；以及被第一薄膜晶体管开关的第二薄膜晶体管。对于每个像素区域，第一薄膜晶体管包括第一半导体图案，该第一半导体图案具有相对于第一薄膜晶体管中的电流方向成0°±10°的角度生长的晶体结构。此外，第二薄膜晶体管电连接到第一薄膜晶体管和第一电极并包括第二半导体图案，该第二半导体图案具有相对于第二薄膜晶体管中的电流方向成90°±10°的角度生长的晶体结构。
根据上述，开关薄膜晶体管被制备为水平薄膜晶体管而驱动薄膜晶体管被制备为垂直薄膜晶体管，使得通过垂直薄膜晶体管供应到有机发光层的电流被更均匀地控制，从而改善从有机发光层产生的光的特性。
附图说明
通过参照以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其它的优点将变得更加明显，附图中：
图1是示出根据本发明示范性实施例的有机发光显示器的平面图；
图2A是沿图1中示出的线I-I’截取的截面图；
图2B是沿图1中示出的线II-II’截取的截面图；
图3A是示出图1所示的第一区域的放大图；
图3B是示出图1所示的第二区域的放大图；
图4A和图4B是示出根据本发明另一示范性实施例的有机发光显示器的半导体图案的硅晶体结构的放大图；以及
图5A和图5B是示出薄膜晶体管的根据薄膜晶体管中的电流方向与硅晶体的生长方向之间的关系的电学特性的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施例。然而，本发明的范围不受限于这些实施例，本发明可以以各种形式实现。提供以下描述的实施例只是为了完成本发明的公开并帮助本领域的技术人员完全理解本发明。本发明仅由附加的权利要求书的范围限定。此外，为了清楚说明的目的，在附图中示出的层和区域的尺寸可以被减小或放大。此外，相同的附图标记在所有附图中用于指代相同的元件。
图1是示出根据本发明示范性实施例的有机发光显示器的平面图，图2A是沿图1的线I-I’的截面图。
参照图1和图2A，有机发光显示器500包括显示基板200和面对显示基板200的相对基板400。显示基板200包括多个像素区域。通常，像素以一一对应的方式设置在像素区域中。而且，像素通常具有相同的结构，因此为了简明，图1中只示出了一个像素。
显示基板200包括基板100、栅极线GL、数据线DL、电源供应线BL、第一薄膜晶体管TR1、第二薄膜晶体管TR2、第一电极(见图2B中180)、第二电极(见图2B中195)、有机发光层(见图2B中EL)、存储电极ST_E、第一绝缘层110、第二绝缘层120、第三绝缘层130、覆盖层170、堤图案(bankpattern)190以及保护层300。
栅极线GL沿第一方向D1设置在基板100上以传输栅极信号。数据线DL和电源供应线BL也设置在基板100上，数据线DL和电源供应线BL与栅极线GL绝缘。这里，数据线DL和电源供应线BL都沿基本垂直于第一方向D1的第二方向D2延伸。数据线DL传输数据信号，电源供应线BL传输用于给有机发光层EL供给能量的供应电压。
第一薄膜晶体管TR1包括第一半导体图案SP1、第一源极电极SE1、第一漏极电极DE1和第一栅极电极GE1。第一薄膜晶体管TR1是上栅极型薄膜晶体管，第一栅极电极GE1设置得比第一半导体图案SP1高。
第一半导体图案SP1设置在基板100上。在第一薄膜晶体管TR1中，第一半导体图案SP1用作有源层。从平面图中看到，第一半导体图案SP1沿第一方向D1延伸并具有第一宽度W1。
第一半导体图案SP1分为第一沟道区域CHA1、第一源极区域SA1和第一漏极区域DA1。第一源极区域SA1和第一漏极区域DA1包括掺杂离子。
同时，第一半导体图案SP1包括具有各向异性晶体结构的硅晶体。将参照图3A更详细地描述硅晶体的晶体结构。
图3A是示出图1中示出的第一区域A1的放大图。参照图3A，第一半导体图案SP1包括多个硅晶体301。硅晶体301具有各向异性的晶体结构。更详细地，每个硅晶体301大体上平行于第一方向D1延伸。这是因为硅晶体301沿大体上平行于第一方向D1的方向生长。
为了允许硅晶体301平行于第一方向D1生长，优选地，硅晶体301采用连续横向结晶(sequential lateral solidification，SLS)工艺结晶。连续横向结晶工艺利用了硅晶体沿垂直于液相硅和固相硅之间的边界区域的方向生长的实际。
在典型的连续横向结晶工艺中，非晶硅采用激光束结晶。利用掩模来调整激光束的照射范围，使得硅晶体沿横向方向生长一定长度。例如，尽管在图3A中没有详细示出，但如果形成有狭缝(其是平行于第二方向D2的开口)的掩模设置在第一半导体图案SP1上，并且激光束通过该掩模照射到第一半导体图案SP1中，则已经通过该狭缝的激光束使第一半导体图案SP1部分熔化。激光使被掩模中的开口狭缝所暴露的硅液化，产生沿狭缝边缘的固-液硅边界，也就是沿方向D2延伸的边界。结果，硅晶体沿第一方向D1(垂直于第二方向D2)生长。
该晶体生长产生形成在硅晶体301之间的边界处的晶界302。每个晶界302可以被认为包括第一晶体晶界302b和第二晶体晶界302a，其中第一晶体晶界302b大体上沿垂直于硅晶体301的生长方向的方向形成，第二晶体晶界302a大体上沿平行于硅晶体301的生长方向的方向形成。
第一薄膜晶体管TR1的电学特性取决于阱/沟道(也就是第一半导体图案SP1)中的电流方向，并由此取决于由硅晶体301的生长方向限定的角度。这将参照图5A和图5B更详细地描述。
同时，第一绝缘层110设置在第一半导体图案SP1上并且第一栅极电极GE1设置在第一绝缘层110上，使得第一栅极电极GE1与第一半导体图案SP1交叠。第一栅极电极GE1从栅极线GL分岔。
第二绝缘层120设置为覆盖第一栅极电极GE1。然后，第一源极电极SE1和第一漏极电极DE1设置在第二绝缘层120上，其中第一源极电极SE1从数据线DL分岔，并且第一漏极电极DE1与第一源极电极SE1间隔开。第一绝缘层110和第二绝缘层120被部分地去除，使得第一源极电极SE1与第一源极区域SA1中的第一半导体图案SP1接触，第一漏极电极DE1与第一漏极区域DA1中的第一半导体图案SP1接触。
当第一薄膜晶体管TR1被从第一栅极电极GE1传输的栅极信号开启时，通过数据线DL传输的数据信号通过依次经过第一源极电极SE1和第一半导体图案SP1而施加到第一漏极电极DE1。当第一薄膜晶体管TR1被开启时，由于硅晶体301的取向，第一半导体图案SP1中的数据信号的传输方向平行于第一方向D1。
同时，从平面图中看到，存储电极ST_E从电源供应线BL分岔并与第二栅极电极GE2交叠，从而与第二栅极电极GE2一起形成存储电容器。
第三绝缘层130设置在第一源极电极SE1和第一漏极电极DE1上以覆盖第一源极电极SE1和第一漏极电极DE1。然后，覆盖层170设置在第三绝缘层130上。然后，覆盖层170被堤图案190覆盖，堤图案190依次被有机发光层EL和第二电极195覆盖。第二电极195被保护层300覆盖。保护层300设置在第二电极195的基本整个区域上方以保护形成在基板100上的组件(包括有机发光层EL)。如果保护层300足够厚，则能够保持显示基板200与相对基板400之间的间隔。将参照图2B更详细地描述覆盖层170、堤图案190、第二电极195、有机发光层EL以及第一电极(见图2B中180)。
图2B是沿图1中示出的线II-II’截取的截面图。
参照图1和图2B，第二薄膜晶体管TR2设置在基板100上。第二薄膜晶体管TR2包括第二半导体图案SP2、第二栅极电极GE2、第二源极电极SE2和第二漏极电极DE2。第二薄膜晶体管TR2是上栅极型薄膜晶体管，第二栅极电极GE2设置得比第二半导体图案SP2高。
第二半导体图案SP2设置在基板100上。在第二薄膜晶体管TR2中，第二半导体图案SP2用作有源层。第二半导体图案SP2分为第二沟道区域CHA2、掺杂有离子的第二源极区域SA2和第二漏极区域DA2。从平面图中看到，第二半导体图案SP2沿第二方向D2延伸并具有比第一宽度W1大的第二宽度W2。这是因为第二半导体图案SP2的硅晶体的生长方向垂直于第二半导体图案SP2中的电流方向，使得在相同的时间段内流经第二半导体图案SP2的电流量少于流经第一半导体图案SP1的电流量。这将参照图3B更详细地描述。
图3B是示出图1所示的第二区域A2的放大图。
在图3B中，类似于第一半导体图案SP1，第二半导体图案SP2包括具有各向异性晶体结构的硅晶体301。如以上参照图3A所述，硅晶体301具有沿平行于第一方向D1生长的晶体结构。
第二半导体图案SP2中的电流方向平行于第二方向D2，该第二方向D2垂直于第一方向D1。也就是，第一半导体图案(见图3A中SP1)中的电流方向平行于硅晶体301的生长方向。相反地，第二半导体图案SP2中的电流方向基本垂直于硅晶体301的生长方向。因此，第二薄膜晶体管(见图1的TR2)的电学特性不同于第一薄膜晶体管(见图1的TR1)的电学特性，其中第二薄膜晶体管具有用作有源层的第二半导体图案SP2，第一薄膜晶体管具有用作有源层的第一半导体图案SP1。这将参照图5A和图5B更详细地描述。
再参照图1和图2B，第二薄膜晶体管TR2具有形成在第二半导体图案SP2上方的第二栅极电极GE2，且第一绝缘层110设置在第二半导体图案SP2与第二栅极电极GE2之间。第二栅极电极GE2通过连接电极BE电连接到第一漏极电极DE1。因此，当第一薄膜晶体管TR1开启时，数据信号被传输到第二栅极电极GE2以导通第二薄膜晶体管TR2。
第二栅极电极GE2邻近从电源供应线BL分岔的第二源极电极SE2，且第二漏极电极DE2与第二源极电极SE2间隔开。第二源极电极SE2与第二源极区域SA2中的第二半导体图案SP2接触，第二漏极电极DE2与第二漏极区域DA2中的第二半导体图案SP2接触。
同时，当第二薄膜晶体管TR2开启时，来自电源供应线BL的供应电压经由第二半导体图案SP2施加到第二漏极电极DE2。在第二半导体图案SP2中，供应电压沿平行于第二方向D2的方向传输。
覆盖层170设置在第一薄膜晶体管TR1和第二薄膜晶体管TR2上。覆盖层170具有平坦的上表面，使得第一电极180可以容易地形成在覆盖层170上。
第一电极180电连接到第二漏极电极DE2。因此，当第二薄膜晶体管TR2开启时，电流通过第二漏极电极DE2施加到第一电极180。
堤图案190设置在覆盖层170上。堤图案190被部分地去除，以限定有机发光层EL接触第一电极180的区域。第二电极195设置在有机发光层EL上方。
图4A和图4B是示出根据本发明另一示范性实施例的OLED的半导体图案的硅晶体结构的放大图。参照图4A，第一半导体图案SP1包括硅晶体303。晶界304形成在硅晶体303之间的边界处，晶界304包括第一晶体晶界304b和第二晶体晶界304a。第一半导体图案SP1中的电流方向平行于第一方向D1，硅晶体303的生长方向相对于电流方向倾斜第一角度θ1。在此实施例中，第一角度θ1晶体相对于第一半导体图案SP1中的电流方向限定在±10°的范围内。
参照图4B，第二半导体图案SP2中的电流方向平行于第二方向D2，硅晶体303的生长方向相对于第二方向D2倾斜第二角度θ2。在此实施例中，第二角度θ2可以限定在90°±10°的范围内。
图5A和图5B是示出薄膜晶体管的根据薄膜晶体管中的电流方向与硅晶体的生长方向之间的关系的电学特性的曲线图。
参照图5A，可以将半导体图案具有垂直于电流方向生长的晶体结构的薄膜晶体管定义为“垂直型”薄膜晶体管。采用此定义，第一曲线G1表示阈值电压的测量值作为特定编号的薄膜晶体管的函数。还可以将半导体图案具有平行于电流方向生长的晶体结构的薄膜晶体管定义为“水平型”薄膜晶体管。采用此定义，第二曲线G2表示阈值电压的测量值作为TFT标识(也就是，分配给特定薄膜晶体管的编号)的函数。
参照第一曲线G1和第二曲线G2，水平型薄膜晶体管的平均阈值电压是约-2.5伏特，垂直型薄膜晶体管的平均阈值电压是约-4.5伏特。因此，可用比施加至垂直型晶体管的栅极信号强度更弱的栅极信号开启水平型薄膜晶体管。因此，水平型薄膜晶体管通常优选地用作第一薄膜晶体管(见图1中TR1)。
参照图5B，第三曲线G3表示电子迁移率的测量值作为水平型薄膜晶体管的测量编号的函数，第四曲线G4表示电子迁移率的测量值作为垂直型薄膜晶体管的测量编号的函数。
参照曲线G3和G4，水平型薄膜晶体管的电子迁移率的变化要大于垂直型薄膜晶体管的电子迁移率的变化。因此，如果垂直型薄膜晶体管代替水平型薄膜晶体管用作驱动晶体管，则通过驱动晶体管施加到器件的电流强度可以被更均匀地控制。例如，如本发明的实施例所述，如果垂直型薄膜晶体管用作控制施加到LE层的电流的驱动晶体管，则施加到不同像素的LE层的电流强度被更均匀地控制，使得可以减小像素之间的不期望的亮度差。
此外，将垂直型薄膜晶体管的电流增大10倍所要求的电压变化大于水平型薄膜晶体管的电压变化。因此，如果垂直型薄膜晶体管用作控制施加到LE层的电流的薄膜晶体管，则灰度级(gray scale)之间的电压差增大，使得可以更容易表示灰度级。因此，在根据本发明示范性实施例的有机发光显示器(见图1中500)中，优选地，垂直型薄膜晶体管用作驱动有机发光层的第二薄膜晶体管(见图2B中TR2)。
尽管已经描述了本发明的示范性实施例，应当理解，本发明不应限于这些示范性实施例，本领域的普通技术人员可以在如权利要求书中所要求的本发明的精神和范围内做出各种变化和修改。
本申请要求于2008年9月30日提交的韩国专利申请No.2008-95938的优先权，其全部内容在此引入以做参考。

Claims (10)

1.一种薄膜晶体管基板，包括：
基板；
第一薄膜晶体管，设置在所述基板上；以及
第二薄膜晶体管，设置在所述基板上，电连接到所述第一薄膜晶体管，并被所述第一薄膜晶体管开关；
其中所述第一薄膜晶体管包括第一半导体图案，所述第一半导体图案具有相对于所述第一薄膜晶体管中的电流方向成0°±10°的角度生长的晶体结构，所述第二薄膜晶体管包括第二半导体图案，所述第二半导体图案具有相对于所述第二薄膜晶体管中的电流方向成90°±10°的角度生长的晶体结构。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管基板，其中所述第一半导体图案中多晶硅的生长方向与所述第二半导体图案中多晶硅的生长方向基本相同。
3.一种有机发光显示器，包括：
基板，具有多个像素区域，每个像素区域具有：
第一电极，设置在所述基板上；
有机发光层，设置在所述第一电极上；
第二电极，设置在所述有机发光层上；
第一薄膜晶体管，设置在所述基板上；以及
第二薄膜晶体管，电连接到所述第一薄膜晶体管和所述第一电极并被所述第一薄膜晶体管开关；
其中，对于每个所述像素区域，所述第一薄膜晶体管包括第一半导体图案，所述第一半导体图案具有相对于所述第一薄膜晶体管中的电流方向成0°±10°的角度生长的晶体结构，所述第二薄膜晶体管包括第二半导体图案，所述第二半导体图案具有相对于所述第二薄膜晶体管中的电流方向成90°±10°的角度生长的晶体结构。
4.如权利要求3所述的有机发光显示器，其中所述第一半导体图案和所述第二半导体图案中的每个包括多晶硅。
5.如权利要求4所述的有机发光显示器，其中所述第一半导体图案中多晶硅的生长方向与所述第二半导体图案中多晶硅的生长方向基本相同。
6.如权利要求3所述的有机发光显示器，其中所述第一半导体图案中沟道的电流方向基本垂直于所述第二半导体图案中沟道的电流方向。
7.如权利要求3所述的有机发光显示器，还包括：
栅极线，设置在所述基板上以供应栅极信号；
数据线，与所述栅极线绝缘并设置在所述基板上以传输数据信号；以及
电源供应线，设置在所述基板上以传输供应电压。
8.如权利要求7所述的有机发光显示器，其中所述第一薄膜晶体管包括：
第一栅极电极，从所述栅极线分岔；
第一源极电极，从所述数据线分岔并设置在所述第一半导体图案上；以及
第一漏极电极，与所述第一源极电极间隔开并设置在所述第一半导体图案上；
其中所述第二薄膜晶体管包括：
第二栅极电极，电连接到所述第一漏极电极；
第二源极电极，从所述电源供应线分岔并设置在所述第二半导体图案上；以及
第二漏极电极，与所述第二源极电极分隔开，设置在所述第二半导体图案上并电连接到所述第一电极。
9.如权利要求8所述的有机发光显示器，其中所述第一源极电极和所述第一漏极电极布置为基本平行于所述第一半导体图案的晶体的生长方向，所述第二源极电极和所述第二漏极电极布置为基本垂直于所述第二半导体图案的晶体的生长方向。
10.如权利要求3所述的有机发光显示器，其中所述第一半导体图案具有大体上垂直于所述第一薄膜晶体管中的电流方向延伸的第一宽度，所述第二半导体图案具有大体上垂直于所述第二薄膜晶体管中的电流方向延伸的第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度。
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