CN1542706A - 平板显示器 - Google Patents

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Abstract

提供一种平板显示器，其中没有条纹出现在屏幕上，从而改善了图像质量。所述平板显示器具有矩阵型的子像素阵列，每个子像素包括驱动薄膜晶体管、由驱动薄膜晶体管驱动的第一电极以及与第一电极一起驱动发光单元的第二电极。驱动薄膜晶体管包括从半导体层中得到的半导体沟道。在半导体层上各异质直线互相分开。连接一列的半导体沟道的虚线与异质直线不平行。

Description

平板显示器
相关申请
本申请要求从2003年4月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2003-27071得到的优先权，将其公开通过引用完整地结合于本文中。
技术领域
本发明涉及平板显示器，更具体地说，涉及具有驱动薄膜晶体管的有源矩阵平板显示器。
背景技术
图1是传统平板显示器的电路图。图2是图1的“A”部分的示意图，而图3是图1的“B”部分的示意图。图3中所示的驱动薄膜晶体管(TFT)50具有如图4A和4B中所示的剖面。图4A的平板显示器是场致发光显示器，图4B的平板显示器是液晶显示器。场致发光显示器和液晶显示器具有相同或类似的驱动TFT结构。
如图4A和4B所示，半导体沟道80用作驱动TFT50的电连接沟道，并且形成于缓冲层82和92上，缓冲层82和92分别覆盖衬底81和91。当这些半导体沟道从多晶半导体层中得到时，通过激光束80c的放射将非晶半导体层80a晶化成多晶半导体层80b，如图5所示。半导体层的结晶过程可以采用激光，也就是说，在美国专利NO.6495405中公开了一种准分子激光器退火工艺。在这种结晶中，为了采用窄激光束使宽的非晶半导体层晶化，激光束在非晶半导体层的横向上移动，即在图5的箭头方向上移动预定距离。在此情况下，非晶半导体层的移动距离小于激光束的宽度。按照常规，激光束移动的距离对应于激光束宽度的1％到15％。在这方面，在非晶半导体层的80-99％中发生激光束的重叠。当以这种方式进行结晶时，非晶半导体层的一个区域受到数次到数十次的激光束照射。
这样得到的多晶半导体层上形成条纹M，如图6所示。这些条纹具有不同于多晶半导体层的其它区域的特征，下文称之为“异质直线”。这些异质直线M可能是激光束的不稳定性和边缘部分的不均匀激光照射所导致的。这些异质直线具有根据驱动TFT的工作条件与多晶半导体层的其它区域不同的电导率，从而导致图像的亮度分布的不均匀性。这个事实是通过图7所示的电导率随半导体层中距离的变化的曲线来表示的(在90％的覆盖条件下)。如图7所示，电导率随着异质直线的位置而周期性地变化。
图8表示传统平板显示器中形成的半导体沟道的若干列(L1)阵列，与异质直线的位置无关。在图8中，带有异质直线的半导体沟道由填充矩形来表示，而不带异质直线的半导体沟道由空白矩形来表示。在这方面，一些列的半导体沟道不包含异质直线，而另一些列的半导体沟道包含异质直线。由于半导体沟道的这种阵列，半导体沟道具有不同的电导率。为此，即使相同的信号提供给子像素，具有带异质直线的驱动TFT的子像素的发光单元与具有不带异质直线的驱动TFT的子像素的发光单元之间存在亮度差异。因此，产生的问题是屏幕上出现条纹，从而降低图像质量。
发明内容
本发明提供一种平板显示器，其中没有条纹出现在屏幕上，因此提高了图像质量。
根据本发明的一个方面，提供一种具有矩阵型的子像素阵列的平板显示器，每个子像素包括驱动薄膜晶体管。还设置了由驱动薄膜晶体管驱动的第一电极以及与第一电极一起驱动发光单元的第二电极，其中驱动薄膜晶体管包括从半导体层中得到的半导体沟道，在半导体层上各异质直线互相分开。连接一列的各个半导体沟道的虚线与异质直线不平行。
连接一列的半导体沟道的虚线可以不是直线，根据本发明的一个实施例，它可以是Z形线。Z形线可以具有规则或不规则的Z形图案。Z形线可以具有两级Z形图案或三级Z形图案。
异质直线可能彼此隔开相同的距离，并且Z形线的宽度可能大于两条两邻异质直线之间的距离。
根据本发明的另一方面，提供一种平板显示器，它具有矩阵型的子像素阵列，每个子像素包括驱动薄膜晶体管、由驱动薄膜晶体管驱动的第一电极以及与第一电极一起驱动发光单元的第二电极。驱动薄膜晶体管包括从半导体层中得到的半导体沟道。在半导体层上各异质直线互相分开，并且其中每个半导体沟道包括至少一条异质直线。半导体沟道可包括相同数量的异质直线。
每个半导体沟道的长度可等于用于将晶体非晶硅照射成多晶硅的激光束宽度乘以半导体层中未出现激光束重叠的区域的百分比而得到的值。
根据本发明的又一方面，提供一种平板显示器，它具有矩阵型的子像素阵列，每个子像素包括驱动薄膜晶体管、由驱动薄膜晶体管驱动的第一电极以及与第一电极一起驱动发光单元的第二电极。驱动薄膜晶体管包括从半导体层中得到的半导体沟道。在半导体层上各异质直线互相分开，并且其中半导体沟道位于异质直线之间。
异质直线可彼此隔开同样的距离。
根据本发明，屏幕上不会出现条纹，从而获得具有改进的图像质量的平板显示器。
附图说明
通过参照附图对示范实施例的详细描述，本发明的上述和其它特征和优点将变得更加明显，其中：
图1(先有技术)是平板显示器的电路图；
图2(先有技术)是图1的部分“A”的示意图；
图3(先有技术)是图1的部分“B”的示意图；
图4A(先有技术)是沿图3中的线IV-IV来看的场致发光显示器的剖视图；
图4B(先有技术)是沿图3中的线IV-IV来看的液晶显示器的剖视图；
图5(先有技术)是用于半导体层的结晶过程的透视图；
图6(先有技术)是结晶过程之后半导体层的平面图；
图7(先有技术)是结晶过程之后电导率随半导体层中距离而变化的曲线图；
图8(先有技术)是传统平板显示器中半导体沟道阵列的示意图；
图9是对应于图2的、根据本发明的一个实施例的平板显示器的示意图；
图10是对应于图8的、根据本发明的一个实施例的平板显示器中半导体沟道阵列的示意图；
图11是对应于图8的、根据本发明的一个实施例的平板显示器中半导体沟道阵列的示意图；
图12是对应于图8的、根据本发明的一个实施例的平板显示器中半导体沟道阵列的示意图；
图13是对应于图8的、根据本发明的一个实施例的平板显示器中半导体沟道阵列的示意图；以及
图14是对应于图8的、根据本发明的一个实施例的平板显示器中半导体沟道阵列的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图来详细说明本发明的实施例。
图9表示根据本发明的实施例的平板显示器中的子像素，图10表示根据本发明的实施例的平板显示器中的半导体沟道阵列。平板显示器的电路图表示在图1中，并且图3中表示了子像素之一的示意结构。作为平板显示器的示例，图4A中表示了场致发光显示器，图4B中表示了液晶显示器。
平板显示器包括矩阵型的子像素阵列，每个子像素包括驱动薄膜晶体管(TFT)50、由驱动TFT来驱动的第一电极61以及与第一电极一起驱动发光单元的第二电极62。驱动TFT的半导体沟道80是通过对多晶硅制成的半导体层80b进行蚀刻而形成的。异质直线M在半导体层上彼此相隔预定距离而形成。因此，一些半导体沟道可能包含异质直线，而另一些半导体沟道可能不包含异质直线。一般，异质直线彼此相隔相同的距离。但是，异质直线之间的距离可以不同。
驱动TFT 50分别连接到每个子像素以形成矩阵型阵列。驱动TFT的第一方向阵列按照与第一方向垂直的第二方向排成阵列，从而形成矩阵型阵列。本文所用的术语“第一方向”可以是从例如第三导线70延伸的方向或与之垂直的方向。每个半导体沟道是驱动TFT的一个构成部分，也以矩阵形式排成阵列。
根据本实施例，半导体沟道以这种方式排成阵列，使得连接一列的半导体沟道的虚线L2与异质直线不平行。为此，半导体沟道可以各种方式排成阵列。例如，可以使用一列的半导体沟道的对角阵列，使得半导体沟道可以完全具有对角阵列(未示出)。在此情况中，连接一列的半导体沟道的虚线是直线。但是，由于虚线和异质直线定义了预定角度，因此连接一列的半导体沟道的虚线与异质直线不平行。
另一种方法是以这样的方式将半导体沟道排成阵列，使得连接一列的半导体沟道的虚线不是直线。一个代表性示例是图9和10所示的Z形阵列方法。在此情况中，连接一列的半导体沟道的虚线是规则的Z形线L2。在本发明的这个实施例中，异质直线彼此分开相同的距离。在此方面，最好设置Z形线的宽度，即，从连接一列的半导体沟道的虚线L2的最右点到最左点的水平距离可大于相邻两条异质直线M之间的距离。根据本发明的一个实施例，如果Z形线的宽度太窄，虚线L2可以实质上接近于直线。
在图10中，具有异质直线的半导体沟道由填充矩形来表示，而不具有异质直线的半导体沟道由空白矩形来表示。由于半导体沟道排列成规则的Z形图案，如图10所示，可以防止一列的所有半导体沟道都包含异质直线的现象。图10的Z形图案还可防止一列中没有半导体沟道包含异质直线的现象。因此，随异质直线存在与否而定的亮度差异不会按列出现，而是分布在整个屏幕上。因此，在显示操作中，在屏幕上不会出现条纹。当具有亮度差异的子像素均匀分布在整个屏幕上时，可能用肉眼难以辨认亮度差异，并且提高了图像质量。
根据本发明的实施例，由两个或两个以上相邻半导体沟道构成的组可以排列成Z形图案。也就是说，如图10所示的两级Z形(左右)图案也可通过重复地放置左侧的两个相连的半导体沟道和右侧的两个相连的半导体沟道来实现。应当理解，由三个半导体沟道构成的组也可排列成Z形图案。
下面，说明平板显示器的总体结构和操作。
图1表示平板显示器中使用的电路的示例。该电路包括开关TFT10、驱动TFT50、存储电容器40以及发光单元60。开关TFT中的第一源电极12通过第一导线20连接到水平驱动电路H。开关TFT中的第一栅电极11通过第二导线30连接到垂直驱动电路V。开关TFT中的第一漏电极13连接到存储电容器的第一电容器极板41和驱动TFT的第二栅电极51。存储电容器的第二电容器极板42和驱动TFT的第二源电极52连接到第三导线70。驱动TFT的第二漏电极53连接到发光单元的第一电极61。发光单元的第二电极62安排成与第一电极相对并且与第一电极相隔预定的间隙。根据平板显示器的类型，有机材料层、无机材料层或者液晶层可以安排在第一和第二电极之间。
图3说明平板显示器中具有开关TFT10和驱动TFT50的子像素。为简单起见，图3中仅示出导电构成部分。因此，省略了不导电构成部分，诸如衬底81和91，缓冲层82和92，各种类型的绝缘层83、84和85，平面化层86，发光层87，液晶层98，第二电极62，偏振层103，定向层97和99以及滤色层101。图4A和4B中表示了这些不导电构成部分。只有位于图3中所示的由斜线表示的区域中的构成部分彼此电连接。
当电压加至第一栅电极11时，在半导体沟道中形成导电通道，它连接第一源电极12和第一漏电极13。当电荷通过第一导线提供给第一源电极时，电荷可移动到第一漏电极13中。用于确定子像素的亮度的电荷流过第三导线70。当第一漏电极的电荷提供给第二栅电极51时，用于第二源电极52的电荷移动到第二漏电极53中，从而驱动发光单元的第一电极53。存储电容器40用来维持第一电极的驱动操作和/或增大驱动速度。开关TFT和驱动TFT可以具有类似的剖面结构，但是具有不同的邻接构成部分。
图4A中所示的场致发光显示器包括衬底81、驱动TFT50、第一导线20、第二导线30、第一电极61、发光层87以及第二电极62。在背部发光型场致发光显示器的情况中，衬底81可由透明材料、例如玻璃制成，而第二电极可由金属材料、如具有良好反射性的铝制成。另一方面，在前部发光型场致发光显示器的情况中，第二电极可由透明导电材料、例如氧化铟锡(ITO)制成，并且第一电极可由具有良好反射性的金属材料制成。
在衬底81的整个表面上形成缓冲层82。在缓冲层82上形成半导体层80b。在半导体层上形成第一绝缘层83，第二栅电极51形成第一绝缘层83上的预定图案。在第二栅电极51上以及在第一绝缘层83的未形成第二栅电极51的其余暴露表面上形成第二绝缘层84。在第二绝缘层84形成之后，第一和第二绝缘层83和84受到蚀刻，诸如干刻蚀，从而形成半导体沟道80。半导体沟道80连接到形成预定图案的第二源电极52和第二漏电极53。在形成第二源和漏电极52和53之后，在其上形成第三绝缘层85。第三绝缘层85的一部分被蚀刻而将第二漏电极53和第一电极61电连接。在第三绝缘层上形成第一电极之后，形成平面化层86。平面化层86中对应于第一电极的一部分被蚀刻。然后，在第一电极上形成发光层87，在发光层上形成第二电极62。
驱动TFT50包括第二源电极52、第二漏电极53、第二栅电极51以及半导体沟道80。一般来讲，第二源电极52和第二漏电极53安排在相同的水平面上，并且彼此分开预定的间隙。它们连接到半导体沟道80以便通过半导体层80彼此电连接。第二栅电极51与第二源电极52、第二漏电极53以及半导体沟道80绝缘。第二栅电极51位于半导体沟道上方，并且在第二源和漏电极之间。同时，根据上述电极和半导体层的安排，把TFT分为交错型、倒转交错型、共面型以及倒转共面型。虽然在本发明的这个实施例中说明了共面型，但是本发明不限于此。根据本发明的这个实施例，第一导线对应于用于发送数据的数据线，第二导线对应于扫描线。
下面参照图4A详细说明场致发光显示器的结构。如图4A所示，场致发光显示器包括第一电极61、在第一电极61上形成的发光层87以及在发光层87上形成的第二电极62。场致发光显示器可以分成有机和无机场致发光显示器。对于有机场致发光显示器，发光层主要由电子传输层、发光材料层以及空穴传输层构成。对于无机场致发光显示器，绝缘层插入第一电极与发光层之间以及第二电极与发光层之间。
有机场致发光显示器的发光层由有机材料制成，例如酞菁(比如铜酞菁CuPc)、N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基联苯胺(NPB)和/或三-8-羟基喹啉铝(Alq3)。当电荷提供给第一电极和第二电极时，空穴和电子彼此重新结合，从而产生激子。当激子从激发态变为基态时，发光材料层发出光。
关于无机场致发光显示器，位于第一和第二电极内侧的绝缘层之间的无机材料层发光。无机材料层所用的无机材料可以是金属硫化物，诸如ZnS、SrS和/或CsS。还可以使用基于碱土金属的硫化钙，诸如CaCa2S4和SrCa2S4和/或金属氧化物。诸如Mn、Ce、Tb、Eu、Tm、Er、Pr、Pb之类过渡金属和/或碱性稀土金属的发光核心原子还可用来与上述无机材料一起形成发光层。当电压加至第一和第二电极时，将电子加速。加速后的电子与发光核心原子相撞。发光核心原子的电子可被激发到较高能级，然后回落到基态。因此，无机材料层发光。
现在仅在与场致发光显示器不同的方面参照图4B描述液晶显示器。液晶显示器包括第一衬底91、驱动TFT50、第一导线20、第二导线30、第一电极61、第一定向层97、第二衬底102、第二电极62、第二定向层99、液晶层98以及偏振层103。第一衬底对应于场致发光显示器的衬底81。第一衬底91和第二衬底102分开制造。滤色层101形成于第二衬底102的下表面上。第二电极62形成于滤色层101的下表面上。第一定向层97和第二定向层99分别形成于第一电极61的上表面和第二电极62的下表面上。第一和第二定向层97和99导致夹于其间的液晶层98的液晶的适当定向。偏振层103可形成于第一和第二衬底的每个外表面上。隔离物104可用来维持第一和第二衬底之间的间距。
液晶显示器根据液晶的排列允许光透过或被阻挡。液晶的排列由第一和第二电极之间的电位差来确定。透过液晶层的光呈现出滤色层101的颜色，从而显示图像。
下面参照图11仅就与第一实施例之间的差异说明本发明的一个实施例。这个实施例不同于第一实施例之处在于，半导体沟道的Z形图案L3是不规则的。由于根据本发明的半导体沟道的阵列不限于规则Z形(左-右)图案，所以不规则Z形图案也在本发明的范围之内。即使半导体沟道排列成不规则的Z形图案，也可获得与其它实施例中所见到的优点类似的优点。
下面参照图12仅就与其它实施例之间的差异来说明本发明的另一实施例。此实施例不同之处在于，半导体沟道排列成不规则的三级Z形图案L4。由于根据本发明的半导体沟道的阵列不限于两级Z形图案，所以不规则三级Z形图案也在本发明的范围之内。即使半导体沟道排列成不规则三级Z形图案，也可获得与其它实施例中所见到的优点类似的优点。作为本实施例的修改示例，一列的半导体沟道可以排列成规则三级Z形图案。一列的半导体沟道的三级Z形阵列还可以提供类似于其它实施例中所见的优点。这种三级Z形阵列可能在异质直线之间距离大时特别有用。
下面参照图13就与其它实施例之间的差异说明本发明的另一实施例。这个实施例不同之处在于，每个半导体沟道80包括异质直线。
根据本发明的这个实施例的平板显示器可具有矩阵型的子像素阵列，每个子像素包括驱动TFT、驱动TFT所驱动的第一电极、与第一电极一起驱动发光单元的第二电极。驱动TFT包括为形成半导体沟道而设计的半导体层，并且异质直线可在半导体层上相隔预定距离而形成。每个半导体沟道包括至少一条异质直线。
半导体沟道可沿直线L5排列，而不是排列成Z形图案，每个半导体沟道包括至少一条异质直线M。图13表示各个半导体沟道包括一条异质直线。但是，每个半导体沟道可包括两条或两条以上异质直线，这也在本发明的范围之内。此外，由于不需要半导体沟道包括相同数量的异质直线，所以一些半导体沟道可以仅包括一条异质直线，而另一些半导体沟道可以包括两条或两条以上异质直线。但是，半导体沟道可以设置成具有相同数量的异质直线，以便减小子像素之间的亮度差。
根据本发明的实施例，半导体沟道之间的水平距离可等于异质直线之间的水平距离的整数倍。而且，在形成半导体层之后形成半导体沟道时，每个半导体沟道可以具有至少一条异质直线。每个半导体沟道的长度可等于为将非晶硅晶化成多晶硅而照射的激光束的宽度乘以半导体层中未出现激光束重叠的区域的百分比而得到的值。
根据本发明的一个实施例，由于半导体沟道具有相同数量的异质直线，所以子像素之间没有亮度差，从而确保了良好的图像质量。
下面参照图14就与上述其它实施例之间的差异来说明本发明的另一实施例。这个实施例不同之处在于，没有任何半导体沟道80具有异质直线。也就是说，半导体沟道位于异质直线之间。半导体沟道可以沿直线L6排列，而不是排列成Z形图案。
在本发明的这个实施例中，半导体沟道之间的水平距离可以等于异质直线之间水平距离的整数倍。而且，当半导体沟道在形成半导体层之后形成时，半导体沟道可位于异质直线之间。
在本发明的这个实施例中，由于没有半导体沟道具有异质直线，所以子像素之间没有亮度差异，从而确保了良好的图像质量。
从以上说明中可以看出，本发明提供平板显示器，其中减少或防止了由于亮度差异而形成的条纹。因此，可以改善图像质量。
虽然已经参照示范实施例具体表示和说明了本发明，但是本领域的普通技术人员应当理解，只要不背离由以下权利要求书定义的本发明的精神和范围，可以对其进行形式和细节上的各种更改。

Claims (15)

1.一种平板显示器，它具有矩阵型的子像素阵列，每个子像素包括驱动薄膜晶体管、由所述驱动薄膜晶体管驱动的第一电极以及与所述第一电极一起驱动发光单元的第二电极，
其中所述驱动薄膜晶体管包括从半导体层中得到的半导体沟道，在所述半导体层上各异质直线互相分开，以及其中连接一列的所述半导体沟道的虚线与所述异质直线不平行。
2.如权利要求1所述的平板显示器，其特征在于，连接一列的所述半导体沟道的所述虚线不是直线。
3.如权利要求2所述的平板显示器，其特征在于，连接一列的所述半导体沟道的所述虚线是Z形线。
4.如权利要求3所述的平板显示器，其特征在于，所述Z形线具有规则的Z形图案。
5.如权利要求3所述的平板显示器，其特征在于，所述Z形线具有不规则的Z形图案。
6.如权利要求3所述的平板显示器，其特征在于，所述Z形线具有两级Z形图案。
7.如权利要求3所述的平板显示器，其特征在于，所述Z形线具有三级Z形图案。
8.如权利要求1所述的平板显示器，其特征在于，所述异质直线彼此隔开相同的距离。
9.如权利要求3所述的平板显示器，其特征在于，所述异质直线彼此隔开相同的距离并且所述Z形线的宽度大于两条两邻所述异质直线之间的距离。
10.一种平板显示器，它具有矩阵型的子像素阵列，每个子像素包括驱动薄膜晶体管、由所述驱动薄膜晶体管驱动的第一电极以及与所述第一电极一起驱动发光单元的第二电极，
其中所述驱动薄膜晶体管包括从半导体层中得到的半导体沟道，在所述半导体层上各异质直线互相分开，并且其中每个所述半导体沟道包括至少一条所述异质直线。
11.如权利要求10所述的平板显示器，其特征在于，所述半导体沟道包括相同数量的所述异质直线。
12.如权利要求11所述的平板显示器，其特征在于，每个所述半导体沟道的长度等于为了将非晶硅晶化成多晶硅而照射的激光束的宽度乘以所述半导体层中未出现激光束重叠的区域的百分比而得到的值。
13.如权利要求10所述的平板显示器，其特征在于，所述异质直线彼此隔开同样的距离。
14.一种平板显示器，它具有矩阵型的子像素阵列，每个子像素包括驱动薄膜晶体管、由所述驱动薄膜晶体管驱动的第一电极以及与所述第一电极一起驱动发光单元的第二电极，
其中所述驱动薄膜晶体管包括从半导体层中得到的半导体沟道，在所述半导体层上各异质直线互相分开，并且其中所述半导体沟道位于所述异质直线之间。
15.如权利要求14所述的平板显示器，其特征在于，所述异质直线彼此隔开同样的距离。
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