CN1527260A - 具有薄膜晶体管的平板显示器 - Google Patents

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Abstract

一种平板显示器，即使当相同的驱动电压被施加时，它也能够将白色平衡调节到恰当的水平而无须改变驱动TFT有源层的尺寸。借助于将最佳电流量馈送到各个子象素，此平板显示器还能够得到适当的亮度，并防止其寿命缩短。此平板显示器包括多个象素。各个象素包括多个子象素。各个子象素具有自发光元件和驱动薄膜晶体管。各个驱动薄膜晶体管具有半导体有源层，此半导体有源层具有连接到各个自发光元件的至少一个沟道区，以便将电流馈送到各个自发光元件。半导体有源层的沟道区至少在二个子象素中沿不同的方向被排列。

Description

说明书 具有薄膜晶体管的平板显示器
相关申请的相互参照
本申请要求2003年3月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2003-14001的优先权，其整个内容在此处被列为参考。
技术领域
本发明涉及到包括薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵(AM)型平板显示器，更确切地说是涉及到包括子象素中沿不同方向排列的多晶硅有源层和薄膜晶体管的平板显示器。
背景技术
在诸如液晶显示器(LCD)、或有机或无机电致发光(EL)显示器之类的平板显示器中，薄膜晶体管(TFT)被用作开关装置来控制象素的工作，或被用作驱动装置来驱动象素。
薄膜晶体管具有半导体有源层、形成在半导体有源层上的栅绝缘层、以及栅电极。在半导体有源层中，漏区和源区掺有高浓度的杂质，且沟道区被形成在漏区与源区之间。栅电极被形成在半导体有源层的沟道区上的栅绝缘层上。半导体有源层可以是非晶硅层或多晶硅层。
采用非晶硅的薄膜晶体管能够在低温下被淀积，但具有退化的电学特性和低的可靠性。因此，一般不适合于大尺寸显示器件。因此，多晶硅薄膜晶体管正被采用。多晶硅具有几十到几百cm2/Vs的高迁移率、低的高频工作特性、以及小的电流泄漏数值。故多晶硅非常适合用于大的高清晰度平板显示器。
如上所述，薄膜晶体管被用作例如平板显示器中的开关装置和/或象素驱动装置。AM型有机EL显示器在每个子象素中包括至少2个薄膜晶体管(以下称为TFT)。
有机EL元件在阳极与阴极之间具有有机发光层。在有机EL元件中，当阳极电压和阴极电压被分别施加到阳极和阴极时，从阳极引入的空穴通过空穴输运层被输运到有机发光层，且从阴极引入的电子通过电子输运层被输运到有机发光层。在有机发光层中，电子和空穴被结合，从而产生激子。当激子的激发态被改变到基态时，有机发光层上的发光分子就发光以形成图象。通常，在全色有机EL显示器中，辐射三种颜色，亦即红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的象素，被包括作为EL元件以实现全色显示。
然而，在这种有机EL显示器中，分别发射R、G、B光的R、G、B发光层对各个颜色具有不同的发光效率(cd/A)。由于发光层的发光大致成比例于施加到各个子象素的电流数值，故对于施加到子象素的相同的电流，某些颜色具有低的发光，而某些颜色具有高的发光。因此可能难以得到恰当的颜色平衡即白色平衡。例如，若G发光层的发光效率是R和B发光层的发光效率的大约3-6倍，则为了将白色平衡调节到恰当的水平，是G发光层的电流的大约3-6倍的电流应该被施加到R和B发光层。
在在日本专利公开No.5-107561中，公开了如上所述将白色平衡调节到恰当水平的一种常规方法，其中，通过驱动线馈送的不同电压，亦即不同的Vdd数值，被施加到不同的象素。
日本公开No.2001-109399公开了一种借助于控制驱动TFT的尺寸来调节白色平衡的方法。更确切地说，沟道区的宽度W对长度L的比率不同的驱动TFT，被用于R、G、B象素，从而控制流入到各个R、G、B有机EL元件中的电流量。
日本公开No.2001-290441公开了一种借助于形成不同颜色的不同尺寸的象素来调节白色平衡的方法。在此方法中，与红色和蓝色发光区相比，具有最高发光效率的绿色发光区具有最小的发光面积。从而可以得到恰当的白色平衡和寿命长的显示器件。借助于改变阳极的面积，能够得到不同的发光面积。
借助于经由数据线将不同的电压施加到R、G、B颜色象素而对电流量进行控制来调节发光的方法，也被认为是一种调节白色平衡的常规方法。
但上述各种方法没有考虑平板显示器的多晶硅TFT的晶体结构。换言之，若考虑TFT有源层的排列方向和多晶硅的晶体方向，则迁移率可以根据这些方向而变化。在此情况下，用上述的各种方法无法调节白色平衡。
若流入到各个子象素的有机EL元件中的电流量超过一个极限数值，则大于此极限数值的电流量使单位面积的发光大幅度增大。有机EL元件的寿命因而急剧缩短。于是，为了延长有机EL元件的寿命，最佳的电流量必须被馈送到各个子象素。
发明内容
本发明提供了一种平板显示器，即使当相同的驱动电压被施加时，它也能够将白色平衡调节到恰当的水平而无须改变驱动TFT有源层的尺寸。
本发明分别提供了一种平板显示器，借助于将最佳的电流量馈送到各个子象素，这种平板显示器得到了适当的亮度，并防止了其寿命的缩短。
根据本发明的一种情况，提供了一种平板显示器，它包括多个象素。象素中的每一个包括多个子象素，而各个子象素具有自发光元件、驱动薄膜晶体管、以及半导体有源层。此半导体有源层具有电连接到各个自发光元件的沟道区，以便经由源区或漏区将电流馈送到各个自发光元件。在至少二个子象素中，半导体有源层的沟道区沿不同的方向被排列。
在本发明的各种实施方案中，子象素可以具有不同的颜色。
在本发明的各种实施方案中，不同颜色的子象素中的沟道区能够沿不同的方向被安装。
在本发明的各种实施方案中，当相同的驱动电压被施加到不同颜色的子象素时，沟道区的不同方向能够决定于不同颜色的子象素自发光元件中流动的电流量。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够决定于不同颜色子象素的驱动薄膜晶体管的沟道区的不同的迁移率数值。
在本发明的各种实施方案中，半导体有源层能够由多晶硅组成。
在本发明的各种实施方案中，多晶硅可以具有各向异性晶粒。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够决定于沟道区的多晶硅晶粒边界的方向。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定使得当相同的驱动电压被施加到不同颜色的子象素时，不同颜色子象素沟道区中流动的电流的方向与沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度成比例于不同颜色子象素中流动的电流的数值。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定使得不同颜色子象素沟道区中流动的电流的方向与沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度成比例于沟道区的迁移率数值。
在本发明的各种实施方案中，可以用激光固化方法来形成多晶硅。
根据本发明的另一种情况中，提供了一种平板显示器，它包括多个象素，象素中的每一个包括红色、绿色、以及蓝色子象素，且各个子象素具有自发光元件和驱动薄膜晶体管。各个子象素还具有半导体有源层，此半导体有源层具有连接到各个自发光元件的沟道区，以便将电流馈送到各个自发光元件。不同颜色的子象素中的半导体有源层的各个沟道区沿不同的方向被排列。
在本发明的各种实施方案中，当相同的驱动电压被施加到不同颜色的子象素时，沟道区的不同方向能够被不同颜色的子象素的自发光元件中流动的电流数值确定。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定为使最小数值的电流在绿色子象素的自发光元件中流动。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定为使红色子象素的自发光元件中的电流量大于绿色子象素的自发光元件中的电流量。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被不同颜色的子象素的驱动薄膜晶体管的沟道区的迁移率数值确定。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定为使绿色子象素的自发光元件的半导体有源层的沟道区具有最小的迁移率数值。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定为使驱动晶体管沟道区的迁移率数值按红色、蓝色、绿色子象素的顺序减小。
在本发明的各种实施方案中，半导体有源层能够由多晶硅组成。
在本发明的各种实施方案中，多晶硅可以具有各向异性晶粒。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够决定于沟道区的多晶硅晶粒边界的方向。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定为使绿色子象素沟道区中电流流动方向与绿色子象素沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度大于红色和/或蓝色子象素沟道区中电流流动方向与红色和蓝色子象素沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定为使红色子象素沟道区中电流流动方向与红色子象素沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度小于绿色和/或蓝色子象素沟道区中电流流动方向与绿色和蓝色子象素沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定为使子象素沟道区中电流流动方向与子象素的驱动薄膜晶体管的沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度按绿色、蓝色、和/或红色子象素的顺序减小。
在本发明的各种实施方案中，多晶硅可以具有彼此平行的主要晶粒边界以及各大致垂直于主要晶粒边界且位于相邻主要晶粒边界之间的各向异性晶粒的次要(sideside)晶粒边界。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够相对于沟道区的多晶硅主要晶粒边界的方向被确定。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定为使绿色子象素沟道区中电流流动方向与绿色子象素沟道区的多晶硅主要晶粒边界所形成的角度小于红色和蓝色子象素沟道区中电流流动方向与红色和蓝色子象素沟道区的多晶硅主要晶粒边界所形成的角度。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定为使红色子象素沟道区中电流流动方向与红色子象素沟道区的多晶硅主要晶粒边界所形成的角度大于绿色和蓝色子象素沟道区中电流流动方向与绿色和蓝色子象素沟道区的多晶硅主要晶粒边界所形成的角度。
在本发明的各种实施方案中，沟道区的不同方向能够被确定为使子象素沟道区中电流流动方向与子象素沟道区的多晶硅主要晶粒边界所形成的角度按绿色、蓝色、红色子象素的顺序增大。
在本发明的各种实施方案中，各个绿色子象素的沟道区中电流流动的方向能够平行于沟道区多晶硅的主要晶粒边界。
在本发明的各种实施方案中，各个红色子象素的沟道区中电流流动的方向能够垂直于沟道区多晶硅的主要晶粒边界。
在本发明的各种实施方案中，能够用激光固化方法来形成多晶硅。
附图说明
借助于参照附图对其示例性实施方案进行详细描述，本发明的上述和其它的特点和优点将变得更为明显。
图1是根据本发明一个示例性实施方案的AM型有机EL显示器的TFT有源层结构的平面图。
图2是形成TFT有源层的多晶硅薄膜的各向异性晶体结构的平面图。
图3曲线示出了有源层的方向与沟道区的迁移率之间的关系。
图4曲线示出了有源层的方向与电流比率之间的关系。
图5是图2的多晶硅薄膜的平面图，其中有源层根据各向异性晶体结构沿不同的方向被排列。
图6是图1的单元象素的局部放大平面图。
图7是图6的单元象素的等效电路图。
图8是沿图6中I-I线的剖面图。
图9是沿图6中II-II线的剖面图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个示例性实施方案的AM型有机EL显示器的TFT有源层结构的平面图。参照图1，有机EL显示器包括多个象素，借助于沿垂直方向重复安排R、G、B子象素组，来形成各个象素。但本发明不局限于上述子象素排列。例如，不同颜色的子象素可以按诸如镶嵌图形或网格图形之类的各种各样的图形来排列，以便形成象素。
在图1的有机EL显示器中，多个栅线51被水平排列，且多个数据线52被垂直排列。用来馈送电源的驱动线53也被垂直排列。一个子象素由一个栅线51、一个数据线52、以及一个驱动线53确定。
各个子象素包括至少二个TFT，亦即第一TFT和第TFT。第一TFT 10r、10g、10b可以是开关TFT，用来以经由栅线51的信号控制有机EL元件的工作，而第二TFT 20r、20g、20b可以是驱动TFT，用来驱动有机EL元件。当然，TFT的数目和TFT的排列可以根据显示器的特性和驱动方法的类型等而变化。
第一TFT 10r、10g、10b分别具有第一半导体有源层11r、11g、11b，而第二TFT 20r、20g、20b分别具有第二半导体有源层21r、21g、21b。各个这些半导体有源层具有稍后要描述的沟道区(未示出)。各个第一TFT和第二TFT的沟道区基本上位于各个第一半导体有源层11r、11g、11b以及第二半导体有源层21r、21g、21b的中央，且被形成在栅电极下方，同时被隔离于栅电极。
如从图1可见，构成驱动TFT的第二半导体有源层21r、21g、21b可以沿不同的方向被形成在不同的子象素中。更确切地说，对于不同的颜色，第二半导体有源层21r、21g、21b可以沿不同的方向被排列。换言之，构成红色象素(R)的第二半导体有源层21r、构成绿色象素(G)的第二半导体有源层21g、以及构成蓝色象素(B)的第二半导体有源层21b，对于不同颜色的象素，沿不同的方向被排列。若R、G、B子象素被排列成镶嵌图形而不是图1所示的条形，则各个第二半导体有源层在保持镶嵌图形的情况下沿不同的方向被排列。若子象素具有红色、绿色、蓝色之外的颜色，则对于不同的颜色，各个第二半导体有源层仍然沿不同的方向被排列。
第一半导体有源层11r、11g、11b以及第二半导体有源层21r、21g、21b，可以由例如多晶硅的薄层组成。如上所述，第二半导体有源层21r、21g、21b对于R、G、B象素沿不同的方向被排列。更具体地说，正是第二半导体有源层21r、21g、21b中央处的沟道区能够具有不同的方向。但为了避免附图复杂化，图1示出了第二半导体整个有源层的不同方向的排列。因此，TFT有源层的排列方向将代替TFT有源层沟道区的排列方向，因为它是TFT有源层的沟道区，而不是能够沿不同方向排列的整个TFT有源层。这一事实将同样涉及到稍后待要描述的所有实施方案。
根据本发明，由于用作驱动TFT的第二TFT的第二半导体有源层的沟道区具有R、G、B子象素的不同方向，故半导体有源层能够具有相同的尺寸，且即使当相同的驱动电压被施加到R、G、B子象素时，也能够得到白色平衡。下面将更详细地描述这一原理。
如上所述，在有机EL显示器中，R、G、B子象素的各个发光层各具有不同的发光效率，因而提供了不同的发光数值。因此，当相同的电流被施加到所有三个发光层时，没有得到白色平衡。表1示出了广泛地用于当前有机EL显示器的R、G、B有机发光层的发光效率以及待要施加到各个R、G、B子象素以便得到白色平衡的电流量。
[表1]
    红色     绿色     蓝色
效率(Cd/A)     6.72     23.37     4.21
子象素电流(μA)     0.276     0.079     0.230
子象素电流比率     3.5     1     2.9
如从表1可见，为了得到白色平衡，最小的电流量被施加到绿色子象素，随之以蓝色子象素的电流值。最大的电流量被施加到红色子象素。
借助于区分是为用来将电流馈送到发光元件的驱动TFT的第二TFT 20r、20g、20b的第二半导体有源层21r、21g、21b的排列方向，能够得到电流值的差别。换言之，由于第二TFT 20r、20g、20b的第二半导体有源层21r、21g、21b沿不同方向的排列，故不同的电流量被施加到具有第二TFT 20r、20g、20b的R、G、B子象素的发光元件(例如有机EL元件)。
换言之，第二TFT 20r、20g、20b的有源层21r、21g、21b的方向，决定于相同驱动电压下子象素的有机EL元件中流动的电流量。因此，为了得到白色平衡，绿色子象素中的第二TFT 20g的有源层21g沿例如使最小电流量能够被施加到具有最大亮度的绿色子象素的有机EL元件的方向被排列。通常，第二TFT 20r、20g、20b的第二半导体有源层21r、21g、21b的方向，被控制成使施加到子象素的各个有机EL元件的电流量对R子象素最大，而对G子象素最小。因此，对于B子象素，各个第二TFT 20b的有源层21b的排列方向被控制成使施加到各个有机EL元件的电流量在R子象素的电流量与G子象素的电流量之间。换言之，第二有源层21r的方向被确定为使最大的电流量能够被施加到红色子象素的有机EL元件，且第二有源层21b的方向被确定为使最大与最小电流量之间的电流量能够被施加到蓝色子象素的有机EL元件，第二有源层21g的方向被确定为使最小的电流量能够被施加到绿色子象素的有机EL元件。因此，各个R、G、B子象素的亮度被补偿，致使白色平衡能够被调节到适当的水平。
也能够根据各个有源层的沟道区的迁移率来确定第二TFT 20r、20g、20b的有源层21r、21g、21b的方向。这是因为当沟道区具有高的迁移率时，大电流能够在沟道区中流动，而当沟道区具有低的迁移率时，小电流能够在沟道区中流动。
因此，为了得到白色平衡，绿色子象素中的第二TFT 20g的有源层21g沿能够使亮度最大的绿色子象素具有最小迁移率的方向被排列。通常，各个第二TFT 20r、20g、20b的有源层21r、21g、21b的方向，被控制成使R子象素的第二TFT的有源层沟道区的迁移率最大，G子象素的迁移率最小，而各个B子象素沟道的迁移率小于R子象素沟道的迁移率但大于G子象素沟道的迁移率。换言之，第二有源层21r的方向被确定为使其沟道区能够具有最大的迁移率，第二有源层21g的方向被确定为使其沟道区能够具有最小的迁移率，第二有源层21b的方向被确定为使其沟道区能够具有R子象素沟道的迁移率与G子象素沟道的迁移率之间的迁移率。因此，如上所述不同数值的电流在R、G、B子象素的有机EL元件中流动，且各个R、G、B子象素的亮度被补偿。白色平衡从而能够被调节到适当的水平。
根据形成其有源层的多晶硅的晶体结构，电流数值的差别和迁移率的差别能够变化。换言之，借助于根据多晶硅的晶体结构来区分R、G、B子象素中的有源层的方向，能够得到R、G、B子象素的不同的电流数值和不同的迁移率。下面将更详细地描述这一点。
图2是形成TFT有源层的多晶硅薄膜的各向异性晶体结构的平面图。借助于用众所周知的顺序横向固化方法(以下称为SLS方法)来固化非晶硅薄膜，得到了图2所示的具有各向异性晶体结构的多晶硅薄膜。本技术领域一般熟练人员应该理解的是，这种各向异性晶体结构不局限于用SLS方法形成的晶体结构，而是能够以使多晶硅薄膜可以形成为具有各向异性晶体结构的任何固化方法例如MILC(金属诱发横向晶化)方法来形成。通常采用激光固化方法。
此SLs方法是基于硅晶粒在硅的液体部分与硅的固体部分之间的边界上沿垂直于边界表面的方向生长这一事实的。在SLS方法中，借助于将激光束投射到覆盖非晶硅的掩模上，非晶硅被局部熔化。硅从熔化的硅部分与未被熔化的硅部分之间的边界生长，然后被固化。
如从图2可见，用SLS方法形成的晶体结构包含彼此以预定的间距隔离的多个主要晶粒边界以及存在于相邻的主要晶粒边界61之间且沿大致垂直于主要晶粒边界61的方向延伸的次要晶粒边界62。次要晶粒边界62排列得比主要晶粒边界61更紧密。各个次要晶粒边界62被通过掩模的光熔化并生长。因此，硅薄膜60具有纵向形成在主要晶粒边界61之间的次要晶粒边界62。
由于具有主要晶粒边界61和次要晶粒边界62的硅薄膜60有这种各向异性晶体结构，故TFT能够具有根据待要形成的有源层的沟道区的方向的如同硅薄膜60那样的各向异性结构。换言之，具有各向异性晶体结构的硅薄膜中的沟道区的迁移率和电流数值根据沟道区形成的方向而变化。
图3和4分别示出了有源层沟道区的迁移率和电流比率对由主要晶粒边界61与有源层沟道区中电流流动方向所形成的角度的关系。在图3和4中，旋转角表示由有源层沟道区中电流流动方向与大致垂直于次要晶粒边界62的主要晶粒边界61所形成的角度。
在图3中，P表示从其中掺入了P型杂质的源区和漏区测得的TFT的迁移率，而N表示从其中掺入了N型杂质的源区和漏区测得的TFT的迁移率。如从图3可见，随着沟道区中电流流动方向与各个主要晶粒边界61所形成的角度增大，TFT沟道区的迁移率增大。因此，随着旋转角从0度增大到90度，迁移率增大。
这一现象能够被解释为对载流子运动的阻挡性质的效应。若有源层沟道区中电流流动的方向平行于(亦即0度)主要晶粒边界61，亦即若沟道区中的电流流动方向大致垂直于次要晶粒边界62，则载流子沿垂直于次要晶粒边界62的方向运动，对载流子运动的阻力因而大。因此，沟道区具有低的迁移率。若有源层沟道区中电流流动方向与主要晶粒边界61形成90度，亦即若沟道区中电流流动的方向大致平行于次要晶粒边界62，则载流子沿平行于次要晶粒边界62运动，对载流子运动的阻力因而小。因此沟道区具有高的迁移率。
如图4所示，上述二种情况之间迁移率的差别能够被表示为电流比率的差别。从图4可见，随着有源层沟道区中电流流动方向与主要晶粒边界61所形成的角度增大，电流比率增大。参照图4，当有源层沟道区中电流流动的方向与主要晶粒边界61形成90度时，亦即当沟道区中电流流动的方向大致平行于次要晶粒边界时，电流数值至少3.5倍于当沟道区中电流流动方向与主要晶粒边界61成0度时的电流数值。因此，通常需要最大数值的电流的红色子象素中的驱动TFT的沟道区，被设计成与主要晶粒边界61形成例如90度。通常需要最小数值电流的绿色子象素中的驱动TFT的沟道区，被设计成与主要晶粒边界61形成例如0度。这样做以后，即使当各个有源层的尺寸基本上相同，且基本上相同的驱动电压被施加到所有的子象素时，也能够得到白色平衡。在此情况下，蓝色子象素中的驱动TFT的沟道区能够被旋转，以便与主要晶粒边界61形成0-90度范围内的某一角度。在具有表1所述数据的EL元件中，蓝色子象素中的驱动TFT的沟道区能够被设计成与主要晶粒边界61形成例如大约70-75度范围内的某一角度。
图5是图2的硅薄膜60的平面图，其中，第二半导体有源层21r、第二半导体有源层21g、以及第二半导体有源层21b，相对于主要晶粒边界61的方向沿不同的方向被排列。
如图5所示，第二半导体有源层21r被排列成使沟道区C1中的电流流动方向大致平行于次要晶粒边界62，亦即，沟道区C1中的电流流动方向与主要晶粒边界61成大约90度。第二半导体有源层21g被排列成使沟道区C2中的电流流动方向垂直于次要晶粒边界62，亦即，沟道区C2中的电流流动方向与主要晶粒边界61成大约0度。第二半导体有源层21b被排列成使沟道区C3中的电流流动方向相对于次要晶粒边界62亦即主要晶粒边界61倾斜。
第二半导体有源层21r、21g、21b的倾斜角可以根据所用有机材料的类型而变化。在预先计算了各个象素的亮度和白色平衡的电流比率之后，基于绿色子象素的第二半导体有源层的倾斜数值来确定红色和蓝色子象素的第二半导体有源层的倾斜数值。
第二TFT 20r、20g、20b的第二半导体有源层21r、21g、21b，沿上述方法确定的不同方向被排列，从而形成图1所示的有机EL显示器。换言之，虽然图1中未示出，但相似于图5，次要晶粒边界62被垂直形成，而主要晶粒边界61被水平形成。在红色象素R的子象素中，第二TFT 20r的第二有源层21r都沿垂直于主要晶粒边界61的方向被排列，因而具有较高的迁移率。因此，虽然相同的驱动电压被施加到红色、绿色、蓝色象素R、G、B的所有子象素，但最大的电流能够被馈送到红色象素R的子象素的有机EL元件。在绿色象素G的子象素中，第二TFT 20g的第二有源层21g都沿平行于主要晶粒边界61的方向被排列，因而具有小的迁移率。因此，虽然基本上相同的驱动电压被施加到红色、绿色、蓝色象素R、G、B的所有子象素，但最小的电流能够被馈送到绿色象素G的子象素的有机EL元件。在蓝色象素B的子象素中，第二TFT 20b的第二有源层21b相对于主要晶粒边界61倾斜，因而具有R和G象素的迁移率数值之间的迁移率以及R和G象素之间的电流量。因此，R、G、B象素能够得到白色平衡。
在图1的本发明的示例性实施方案中，与红色象素R的第二有源层21r相似，是为开关装置的第一TFT 10r、10g、10b的第一有源层11r、11g、11b被排列成平行于次要晶粒边界62，使第一TFT 10r、10g、10b具有较高的迁移率，以便改善第一TFT 10r、10g、10b的开关特性。虽然在图1中仅仅第二TFT 20r、20g、20b的第二有源层21r、21g、21b沿不同颜色的子象素的不同方向被排列，但第一TFT 10r、10g、10b的第一有源层11r、11g、11b也能够如第二有源层21r、21g、21b那样沿不同的方向被排列
如上所述，有机EL显示器的各个象素具有图6-9所示的结构。
图6是图1的子象素中的绿色象素G的子象素的局部放大平面图。图6的子象素结构不局限于绿色象素G，而是能够被应用于本发明的其它颜色的象素。因此，图6的子象素不表示具体的子象素，而是本发明能够应用于其中的任何一种不特定的子象素，且图6的参考号还表示与任何不特定子象素相关的元件。
图7是图6的不特定子象素的等效电路图。参照图7，AM型有机EL显示器的各个子象素，由诸如用作开关装置的第一TFT 10和用作驱动装置的第二TFT 20、电容器30、以及有机EL元件40(以下称为“EL元件”)组成。TFT的数目和电容器的数目不受图7所示电路的限制。根据设计条件，可以包括比二个TFT和一个电容器更多的TFT和电容器。
第一TFT 10响应于施加到栅线51的扫描信号而被驱动，并将数据信号传送到数据线52。利用通过第一TFT 10接收到的数据信号，亦即栅和源之间的电压差Vgs，第二TFT 20确定流入到EL元件40中的电流量。电容器30储存一个帧的周期通过第一TFT 10接收到的数据信号。
具有图8和9所示结构的有机EL显示器，被制作来得到图7的电路。下面来详细地描述有机EL显示器的结构。
如从图6、8、9可见，缓冲层2被形成在玻璃绝缘衬底1上，且第一和第二TFT 10和20、电容器30、以及EL元件40被安置在缓冲层2上。
如图8所示，第一TFT 10由第一有源层11、栅电极13、源电极14、以及漏电极15组成。栅电极13被连接到图6的栅线51，并经由栅线51接收TFT开通/关断信号和将其输出。源电极14位于栅电极13上，连接到数据线52，并将数据信号馈送到第一有源层11。漏电极15将第一TFT 10连接到电容器30，以便将功率馈送到电容器30。栅绝缘层3被形成在第一有源层11和栅电极13之间。
充电电容器30位于第一和第二TFT 10和20之间，并储存一个帧周期为驱动第二TFT 20所需的驱动电压量。如从图6和8可见，电容器30可以由第一和第二电极31和32以及层间绝缘层4组成。第一电极31被连接到第一TFT 10的漏电极15。第二电极32重叠第一电极31，并被电连接到是为电源施加线的驱动线53。层间绝缘层4被形成在第一和第二电极31和32之间，并被用作介质。充电电容器30的结构不局限于图8所示的结构。例如，TFT 10的硅薄膜和栅电极13的导电层可以被分别用作第一和第二电极31和32，而栅绝缘层3可以被用作介质层。也能够采用各种其它的方法。
如从图6和9可见，第二TFT 20由第二有源层21、栅电极23、源电极24、以及漏电极25组成。栅电极23被连接到电容器30的第一电极31，且经由第一电极31接收TFT开通/关断信号，并将其输出。源电极24位于栅电极23上，连接到驱动线53，并将参考公共驱动电压馈送到第二有源层21。漏电极25将第二TFT 20连接到EL器件40，以便将驱动功率馈送到EL器件40。栅绝缘层3被形成在第二有源层21与栅电极23之间。根据子象素的颜色，第二有源层21沟道区中电流流动的方向被安排成平行于、垂直于、或倾斜于第二有源层21的晶粒边界。
借助于在电流流动时发射R、G、B光，EL器件40显示预定的图象信息。如从图6和9可见，EL器件40由阳极41、阴极43、以及有机EL膜42组成。阳极41被连接到第二TFT 20的漏电极25，且从漏电极25接收正电源。阴极电极43覆盖整个象素，并将负电源馈送到象素。有机EL膜42位于阳极41与阴极43之间，并发光。参考号5表示由二氧化硅等组成的二氧化硅绝缘钝化层，而参考号6表示由丙烯酸等组成的绝缘整平膜。
根据本发明的有机EL显示器的层结构不局限于图6、8、9所示的层结构，其它的层结构也能够被应用于根据本发明的有机EL显示器。
具有上述结构的有机EL显示器可以用例如下述方法来制造。
首先，如图8和9所示，缓冲层2被形成在玻璃绝缘衬底1上。可以用PECVD、APCVD、LPCVD、ECR等方法，来形成由例如二氧化硅组成的厚度约为3000的缓冲层2。
非晶硅薄膜被淀积在缓冲层2的上，厚度例如约为500。可以用各种方式将非晶硅薄膜固化成多晶硅薄膜。多晶硅薄膜具有各向异性的晶体结构，其中如图2所示，晶粒边界沿长度方向延伸。在本发明的示例性实施方案中，如上所述，用SLS方法来形成各向异性晶体结构。但也能够用任何一种能够得到各向异性晶体结构的固化方法。
如从图1可见，在形成具有各向异性晶体结构的多晶硅薄膜之后，不同颜色的子象素中的第二TFT 20r、20g、20b的第二有源层21r、21g、21b被图形化成相对于晶粒边界的方向具有不同的方向。此时，第一有源层11r、11g、11b也被图形化，例如MILC。
然后，用PECVD、APCVD、LPCVD、ECR之类的方法，栅绝缘层3被由二氧化硅形成在图形化的有源层20r、20g、20b、21r、21g、21b上。然后，由MoW、Al/Cu之类形成导电膜，再对导电层进行图形化，从而形成栅电极13和23。可以按各种顺序和方法来对有源层20r、20g、20b、21r、21g、21b、栅绝缘层3、以及栅电极13和23进行图形化。
在对有源层、栅绝缘层、以及栅电极进行图形化之后，用N型或P型杂质对源区和漏区进行掺杂。
然后，如图8和9所示，形成层间绝缘层4和钝化膜5，源电极14和24以及漏电极15和25通过控制孔被连接到有源层11和21，并形成整平膜6。本技术领域的一般熟练人员应该理解的是，这种膜结构可以根据设计条件而变化。
可以用各种方式来形成连接到第二TFT 20的EL元件40。首先，由氧化铟锡(ITO)图形形成接触第二TFT 20的漏电极25的阳极41，并在阳极41上形成有机EL膜42。有机EL膜42可以是单体或聚合有机膜。可以借助于将空穴实现层、空穴输运层、有机EL层、电子实现层、以及电子注入层层叠在简单或复杂结构中，来形成单体有机EL膜。能够采用包括酞花菁铜(CuPc)、N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基-联苯胺(NPB)、以及三-8-羟基喹啉铝(A1q3)的各种有机材料。这些单体有机EL膜通常用例如真空淀积方法来形成。
聚合有机EL膜可以由空穴输运层(HTL)和发光层(EML)组成。此处，用丝网印刷方法或喷墨印刷方法，空穴输运层可以由PEDOT组成，而发光层可以由诸如含聚亚苯基亚乙烯(PPV)的材料和含聚芴的材料之类的聚合有机材料组成。
在形成有机EL膜42之后，阴极43可以借助于例如在有机EL膜42的整个表面上淀积Al/Ca来形成。阴极43可以覆盖整个表面或被图形化。阴极43被玻璃或金属帽覆盖。
本发明不局限于上述有机EL显示器，而是能够被应用于诸如液晶显示器或无机EL显示器件之类的能够采用TFT的任何显示器。
根据本发明的平板显示器，如上所述，在R、G、B子象素具有相同尺寸的有源层和/或对R、G、B子象素施加相同的驱动电压时，能够得到白色平衡。
而且，由于适当的电流量被馈送到各个子象素，故能够得到适当水平的亮度，并能够防止平板显示器寿命的退化。
此外，借助于仅仅控制有机EL元件中流动的电流量而无须增大驱动TFT占据的各个象素的面积，就能够防止平板显示器光圈减小，并能够改善其可靠性。
虽然参照其示例性实施方案已经具体描述了本发明，但本技术领域的一般熟练人员可以理解的是，其中可以作出各种形式和细节的改变而不偏离下列权利要求所定义的本发明的构思与范围。

Claims (32)

1.一种平板显示器，它包含：
多个象素，各个象素包括多个子象素，且各个子象素包含自发光元件；以及
驱动薄膜晶体管，其中，各个薄膜晶体管具有半导体有源层，半导体有源层具有电连接到自发光元件中的每一个的沟道区，以便将电流馈送到自发光元件中的每一个，其中至少二个子象素中的半导体有源层的沟道区沿不同的方向被排列。
2.权利要求1的平板显示器，其中，子象素具有不同的颜色。
3.权利要求2的平板显示器，其中，不同颜色的子象素中的沟道区沿不同的方向被排列。
4.权利要求1的平板显示器，其中，当基本上相同的驱动电压被施加到不同颜色的子象素时，沟道区的不同方向决定于不同颜色子象素的自发光元件中流动的电流量。
5.权利要求1的平板显示器，其中，沟道区的不同方向决定于不同颜色子象素的驱动薄膜晶体管沟道区的不同迁移率数值。
6.权利要求1的平板显示器，其中，半导体有源层由多晶硅形成。
7.权利要求6的平板显示器，其中，多晶硅具有各向异性晶粒。
8.权利要求6的平板显示器，其中，沟道区的不同方向决定于沟道区的多晶硅晶粒边界的方向。
9.权利要求8的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使由不同颜色子象素的沟道区中电流流动的方向与沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度成比例于在相同的驱动电压被施加到不同颜色子象素时在不同颜色子象素中流动的电流量。
10.权利要求9的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使由不同颜色子象素的沟道区中电流流动的方向与沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度成比例于沟道区的迁移率数值。
11.权利要求6的平板显示器，其中，用采用激光的固化方法来形成多晶硅。
12.一种平板显示器，它包含：
多个象素，各个象素包括红色子象素、绿色子象素、以及蓝色子象素，各个子象素包含自发光元件；以及
驱动薄膜晶体管，其中，各个薄膜晶体管具有半导体有源层，半导体有源层具有连接到子象素的自发光元件的沟道区，以便将电流馈送到自发光元件，其中在至少二个不同颜色的子象素中的半导体有源层的沟道区沿不同的方向被排列。
13.权利要求12的平板显示器，其中，当基本上相同的驱动电压被施加到不同颜色的所述子象素时，沟道区的不同方向决定于在至少二个不同颜色的子象素的自发光元件中流动的电流量。
14.权利要求12的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使最小量的电流在绿色子象素的自发光元件中流动。
15.权利要求13的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使红色子象素的自发光元件中的电流量大于绿色子象素的自发光元件中的电流量。
16.权利要求12的平板显示器，其中，沟道区的不同方向决定于红色子象素、蓝色子象素、以及绿色子象素的驱动薄膜晶体管的沟道区的迁移率数值。
17.权利要求16的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使绿色子象素的驱动薄膜晶体管的半导体有源层沟道区具有最小的迁移率数值。
18.权利要求16的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使驱动薄膜晶体管沟道区的迁移率数值按红色、蓝色、绿色子象素的顺序减小。
19.权利要求12的平板显示器，其中，半导体有源层由多晶硅形成。
20.权利要求19的平板显示器，其中，多晶硅具有各向异性晶粒。
21.权利要求19的平板显示器，其中，沟道区的不同方向决定于沟道区的多晶硅晶粒边界的方向。
22.权利要求21的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使由绿色子象素沟道区中电流流动的方向与绿色子象素沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度大于红色和蓝色子象素的沟道区中电流流动的方向与红色和蓝色子象素沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度。
23.权利要求21的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使红色子象素沟道区中电流流动的方向与红色子象素沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度小于绿色和蓝色子象素的沟道区中电流流动的方向与绿色和蓝色子象素沟道区的多晶硅晶粒边界所形成的角度。
24.权利要求21的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使子象素的沟道区与子象素的驱动薄膜晶体管沟道区的多晶硅的晶粒边界所形成的角度，按绿色、蓝色、红色子象素的顺序减小。
25.权利要求19的平板显示器，其中，多晶硅具有彼此平行的主要晶粒边界以及分别大致垂直于主要晶粒边界且位于相邻的主要晶粒边界之间的次要晶粒边界。
26.权利要求25的平板显示器，其中，沟道区的不同方向相对于沟道区的多晶硅的主要晶粒边界的方向被确定。
27.权利要求26的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使绿色子象素沟道区中电流流动的方向与绿色子象素沟道区的多晶硅主要晶粒边界所形成的角度小于红色和蓝色子象素的沟道区中电流流动的方向与红色和蓝色子象素沟道区的多晶硅主要晶粒边界所形成的角度。
28.权利要求26的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使红色子象素沟道区中电流流动的方向与红色子象素沟道区的多晶硅主要晶粒边界所形成的角度大于绿色和蓝色子象素的沟道区中电流流动的方向与绿色和蓝色子象素沟道区的多晶硅的晶粒边界所形成的角度。
29.权利要求26的平板显示器，其中，沟道区的不同方向被确定以使子象素的沟道区中电流流动的方向与子象素沟道区的多晶硅的主要晶粒边界所形成的角度，按绿色、蓝色、红色子象素的顺序增大。
30.权利要求26的平板显示器，其中，绿色子象素中的每一个的沟道区中电流流动的方向平行于沟道区的多晶硅的主要晶粒边界。
31.权利要求26的平板显示器，其中，红色子象素中的每一个的沟道区中电流流动的方向垂直于沟道区的多晶硅的主要晶粒边界。
32.权利要求19的平板显示器，其中，用采用激光的固化方法来形成多晶硅。
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