CN1885552A - 发光显示器和薄膜晶体管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于改进图像质量的发光显示器，包括至少一根用于传输数据信号的数据线，至少一根用于传输被选信号的扫描线，和至少一个电连接到数据线和扫描线的像素。该像素包括：用于响应被选信号并传输数据信号到有机发光器件的第一薄膜晶体管(TFT)；电连接到第一TFT并用于存储对应于所传输的数据信号的电压的电容器；以及连接到所述电容器的第二TFT，其用于向所述OLED提供对应于由所述被选信号选择的数据信号的电流。第一TFT的各个沟道区宽度互不相同，以降低反冲电压、提高TFT的驱动能力，进而改进发光显示器的图像质量。

Description

发光显示器和薄膜晶体管
技术领域
本发明涉及发光显示器和薄膜晶体管(TFT)，并且更具体地，涉及通过降低关闭电流而具有改进的驱动能力的TFT，以及利用该TFT而具有增强的图像质量的发光显示器。
背景技术
一般地，有源矩阵型发光显示器包括：至少一根用于传输数据信号的单数据线，至少一根用于传输被选信号的单扫描线，和多个电连接到数据线和扫描线的像素。一般地，各个像素包括：发光器件，用于存储对应于传输自数据线的数据信号的电压的电容器，和至少两个用于控制发光器件的TFT。如上所述，这种包括两个TFT和一个单电容的像素结构是“2TR+1Cap”结构。
在“2TR+1Cap”结构中，两个TFT中的一个TFT作为开关器件，其用于响应被选信号并传输数据信号到发光器件，两个TFT中的另一TFT作为驱动器件，其用于提供对应于所选择的数据信号的电流给发光器件。这些TFT被制作为具有依次层积的半导体层、栅极绝缘层、栅电极，和源电极/漏极，并且通常区分为交错(staggered)型TFT和共面(coplanar)型TFT。而且，根据栅电极相对于源电极/漏电极的形成位置，TFT区分为上栅极结构的TFT和下栅极结构的TFT。
例如，上栅极结构的TFT包括：形成在基板上的半导体层，形成在半导体层上的栅极绝缘层，形成在栅极绝缘层上的栅电极，以及源电极/漏电极。半导体层包括：掺有预定浓度的杂质的源极区和极漏区，和形成在源极区和漏极区之间的沟道区。栅电极一般形成在沟道区上的栅极绝缘层上，并且源电极/漏电极在插入到栅电极上的夹层-绝缘层中的同时，分别通过接触孔连接到源极区和漏极区。
在包括具有两个TFT和电容器的像素的发光显示器中，当选通/关断驱动TFT的开关TFT的漏电流为高时，该电容器无法维持数据电压一致性。因此，会在发光显示器中引起色度亮度干扰、闪烁等，并可进而使发光显示器的图像质量恶化。
为克服上述问题并提高包括具有2TR+1Cap结构的像素的发光显示器的图像质量，提出了为像素增加补偿电路。
但是，由于在像素结构中增加补偿电路时需增加多个TFT，所以相关的驱动方法较之传统像素结构的驱动方法来说，变得相对复杂。而且，由于在包括补偿电路的像素结构中，极有可能出现流经从电容器到多个TFT的路径的漏电流，所以用以维持电压的电容器的能力相对地恶化。换句话说，尽管补偿电路被加入到像素结构中，但是发光显示器的图像质量却有可能会恶化。
另外，构成像素的各个器件的端子，受到在单像素中使用的栅极信号的峰-峰值，亦即，从EL VDD到EL VSS的电压差范围，所产生的反冲电压(kickback voltage)的影响。而且，当由电容器连接到其上的端子所产生的反冲电压增加时，用于驱动发光器件的电压受到影响，使得图像质量恶化。
发明内容
因此，提出本发明以克服上述问题，本发明的目的在于提供一种TFT，其中构成像素的开关TFT的沟道区的端部宽度互不相同，以便降低关闭电流并提高驱动能力，并且使发光显示器具有改进的图像质量。
根据本发明，通过提供下述发光显示器可实现上述和其它目的，该发光显示器包括：至少一根用于传输数据信号的数据线；至少一根用于传输被选信号的扫描线；至少一个电连接到所述数据线和所述扫描线的像素，所述像素包括：用于响应所述被选信号并传输所述数据信号到有机发光器件OLED的第一TFT，以及电连接到所述第一TFT并用于存储对应于所传输的数据信号的电压的电容器；以及连接到所述电容器的第二TFT，其用于向所述OLED提供对应于由所述被选信号选择的数据信号的电流；所述第一TFT的各个沟道区宽度互不相同。
优选地，具有所述第一TFT的沟道区宽度中的最小宽度的沟道区一端，电连接到所述电容器的一个电极。
优选地，具有所述第一TFT的沟道区端部宽度中的最小宽度的沟道区一端，电连接到所述第二TFT的栅极。
优选地，具有所述第一TFT的沟道区端部宽度中的最小宽度的沟道区一端，包括所述第一TFT的漏电极。
优选地，所述第一TFT包括双栅极结构。
优选地，所述像素进一步包括用于补偿所述第二TFT的阈值电压的阈值电压补偿电路。优选地，所述像素进一步包括用于补偿提供给所述像素的第一电压的电压降的电压降补偿电路。
优选地，所述第一TFT包括从包括共面结构、交错结构、上栅极结构和下栅极结构在内的组中选择的一种结构。
根据本发明，通过提供下述TFT能够实现上述和其它目的，该TFT包括：半导体层，包括一端宽度大于另一端宽度的沟道区和布置在该沟道区端部的源极区和漏极区；电连接到该半导体层的源电极和漏电极；与该沟道区接触的绝缘层；和面对该沟道区并将该绝缘层至于自身和该沟道区之间的栅电极。
优选地，所述沟道区的另一端电连接到所述漏极区。
优选地，该TFT进一步包括双栅极结构，其中所述沟道区包括第一沟道区和第二沟道区，所述栅电极包括第一栅电极和第二栅电极。
附图说明
通过结合附图来参考下述具体说明，本发明将变得易于理解，随着更完整地理解本发明以及本发明所带来的有益效果，本发明将变得更加清楚，附图中相似的参考标记表示相同或相似的组件，其中：
图1是根据本发明一实施例的发光显示器的电路图；
图2是图1的发光显示器的局部放大视图；
图3是根据本发明另一实施例的发光显示器的电路图；
图4是图2的发光显示器的示意性侧面剖视图；
图5是根据本发明第一实施例的TFT的平视图；以及
图6是根据本发明第二实施例的TFT的平视图。
具体实施方式
下文中，参照附图说明根据本发明的示范性实施例。
图1是根据本发明一实施例的发光显示器的电路图，而图2是图1的发光显示器的局部放大视图。
如图1所示，发光显示器100包括：具有多个像素120的图像显示器110，用于通过多根扫描线S1、S2～Sn传输被选信号到图像显示器110的扫描驱动器130，以及用于通过多根数据线D1、D2、D3～Dm传输数据信号到图像显示器110的数据驱动器140。
图像显示器110包括多个像素，像素具有用于显示红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B)的子像素120R、120G和120B。各个像素120连接到扫描线S1～Sn，以便传输诸如扫描信号之类的被选信号，各个像素120还连接到用于传输数据信号的数据线D1～Dm、用于提供第一电压EL VDD的第一电源线150，以及用于提供第二电压EL VSS的第二电源线160。
如图2所示，像素120中的子像素120R包括：有机发光器件(OLED)、第一TFT M1、电容器Cst、第二TFT M2。而且，数据线D1、第一电源线EL VDD、以及连接到第一TFT M1、电容器Cst和第二TFT M2中之一的扫描线Sn-1，都连接到子像素120R。扫描线Sn-1沿行方向形成，而数据线D1和电源线EL VDD沿列方向形成。第一TFT M1作为开关器件，其用于响应被选信号并传输数据信号到OLED，而第二TFT M2作为驱动器件，其用于提供对应于由被选信号所选择的数据信号的电流到OLED。
上述子像素120R按照下述驱动原理显示图像。当扫描信号被提供给第一TFT M1的栅电极时，该第一TFT M1被选通。当该第一TFT M1被选通时，电容器Cst被对应于数据信号的电压充电，并且电容器Cst的电压被提供给第二TFT M2的栅电极。如此，第二TFT M2提供电流给OLED，以使包含在各个子像素120R中的每一OLED被点亮。
图3是根据本发明另一实施例的发光显示器的电路图。如图3所示，图3的电路包括阈值电压补偿电路，该阈值电压补偿电路用于补偿阈值电压给图2的电路的2TR+1Cap结构。
图3的子像素120R包括：OLED、作为开关器件的第一TFT M1、作为驱动器件的第二TFT M2、电容器Cst以及阈值补偿电路300。该阈值补偿电路300包括第三TFT M3、第四TFT M4、第五TFT M5和第六TFT M6。
第一到第六TFT M1、M2、M3、M4、M5和M6各自都包括栅电极、源电极和漏电极，并且电容器Cst包括第一电极和第二电极。
第一TFT M1的栅电极连接到第n根扫描线Sn，第一TFT M1的源电极连接到数据线Dm，且第一TFT M1的漏电极连接到第一节点A。响应于通过扫描线Sn输入的第n扫描信号，数据信号被传输到第一节点A。
第二TFT M2的源电极连接到第一节点A，第二TFT M2的漏电极连接到第三节点C，且第二TFT M2的栅电极连接到第二节点B。当因第四TFTM4而使第二节点B的电位与第三节点C的电位相等时，第二TFT M2作二极管之用，以便传输到第一节点A的数据信号通过第二TFT M2到达第二节点B。当用于像素的电能通过图像电源线EL VDD提供到第一节点A时，对应于提供到栅电极的电压的电流从源电极流到漏电极。换句话说，归因于第二节点B的电位的电流被确定。
第三TFT M3的栅电极连接到第n-1根扫描线Sn-1，且第三TFT M3的漏电极连接到第二节点B。通过第n-1根扫描线Sn-1输入的第n-1扫描信号传输到第二节点B。
第四TFT M4的栅电极连接到第n根扫描线Sn，第四TFT M4的源电极连接到第三节点C，且第四TFT M4的漏电极连接到第二节点B。响应于通过第n根扫描线Sn输入的第n扫描信号，第二节点B的电位与第三节点C的电位相等。
第五TFT M5的源电极连接到像素电源线EL VDD，第五TFT M5的漏电极连接到第一节点A，且第五TFT M5的栅电极连接到发光控制线En。响应于通过发光控制线En传输的发光控制信号，像素电能选择性地传输给第二TFT M2。
第六TFT M6的源电极连接到第三节点C，第六TFT M6的漏电极连接到OLED，且第六TFT M6的栅电极连接到发光控制线En。响应于通过发光控制线En传输的发光控制信号，电流选择性地传输给OLED。
电容器Cst的第一电极连接到像素电源线EL VDD，并且电容器Cst的第二电极连接到第二节点B。当初始信号通过第三TFT M3提供到第二节点B时，初始信号传输到电容器Cst，接收初始信号的电容器Cst保存初始电压，并在数据信号由第一TFT M1和第四TFT M4传输到第二TFT M2时充电至对应于数据信号的电压。电容器Cst传输所存储的电压到第二节点B，以便存储在电容器Cst中的电压提供给第二TFT M2的栅电极。
下文中，参照图4详细说明子像素120R的元件，图4即图2的发光显示器的电路的示意性侧面剖视图。
如图4所示，子像素120R的剖视结构包括：形成在绝缘基板400上的缓冲层401，绝缘基板400诸如氮化物薄膜形式或氧化物薄膜形式的玻璃。该缓冲层401防止诸如金属离子之类的杂质散布到半导体层的有源沟道(active channel)中。
随后通过诸如化学汽相淀积(CVD)、喷镀(sputtering)之类的方法，在形成为具有缓冲层401的基板400上形成非晶硅层。通过诸如SPC、MIC、SGS之类的固相结晶以及诸如ELA之类的液相再结晶，由半导体层402和404形成非晶硅层。同时，形成电容器Cst的下部电极403a。半导体层402和404既可通过在基板上层积非晶硅层并将非晶硅层结晶为多晶硅层来形成，也可通过直接在缓冲层401上层积多晶硅层并以模制(patterning)加工多晶硅层来形成。
半导体层402和404可被模制成预定形状，以便为在本发明中充当开关器件的第一TFT M1提供不同于在本发明中充当驱动器件的第二TFT M2的传输特征。根据提供给OLED的电流，OLED的发光能力呈现出亮度差。换句话说，在提供同样电流的情况下，具有优良发光能力的OLED呈现出较之其他OLED更高的亮度。用于提高OLED的发光效率的模制半导体层402的具体形状，将参照图5和图6进行说明。
栅级绝缘层405形成在半导体层402和404上，并且栅电极406a和408a形成在栅极绝缘层405上。电容器Cst的上部电极407a与栅电极406a和408a一起形成。接下来，利用栅电极406a和408a作为掩模，掺以杂质从而形成源极区402a和404a以及漏极区402b和404b。位于栅电极406a和408a的下部的半导体层402和404成为沟道区，并且形成在沟道区的侧部的掺杂区分别成为源极区402a和404a以及漏极区402b和404b。
层间绝缘膜409形成在上述结构的上部，并且第一和第二接触孔410a、411a、410b、和411b形成在层间绝缘膜409上。第一和第二接触孔410a、411a、410b和411b分别显露出第一TFT M1和第二TFT M2的的源极区402a和404a以及漏极区402b和404b。用于显露电容器Cst的上部电极407a和下部电极403a的第三接触孔412a和412b可与第一和第二接触孔410a、411a、410b、和411b一起形成。分别通过第一和第二接触孔410a、411a、410b、和411b连接到源极区402a和404a以及漏极区402b和404b的源电极406b和408b以及漏电极406c和408c，形成在在层间绝缘层上。
保护层413形成在源电极406b和408b以及漏电极406c和408c上。用于显露第二TFT M2的漏电极408c的第四接触孔414形成在保护层413中。OLED的第一电极415(下文中称作阳电极)形成在保护层413上。阳电极415通过第四接触孔414电连接到第二TFT M2的漏电极408c。像素清晰度层418形成在阳电极415上，并且用于显露阳电极415的开口419形成在像素清晰度层418中。发光层416形成在开口419中。OLED的第二电极417(阴电极)形成在发光层416上。
按照上述层积顺序，形成第一TFT M1，其包括连接到半导体层402的源极区402a的源电极406b、连接到漏极区402b的漏电极406c以及形成在半导体层402上的栅电极406a。而且，形成第二TFT M2，其包括连接到半导体层404的源极区404a的源电极408b，连接到漏极区404b的漏电极408c以及形成在半导体层404上的栅电极408a。电容器Cst包括下部电极403a和上部电极407a。OLED包括阳电极415、发光层416和阴电极417。
在该实施例中，尽管已经说明包括有PMOS结构的TFT的像素的制造方法，但是本发明并不局限于此，而是能够方便地应用到包括诸如NMOS结构的TFT或CMOS结构的TFT之类的其它TFT的像素的制造方法中。参见图4，尽管已经说明包括有作为开关器件的上栅型或共面型第一TFT M1的剖视结构，但是这种剖视结构能够应用到其它子像素120G和120B的大体类似的剖视结构中。而且，尽管本发明的实施例在示出2TR+1Cap结构的电路图图2中公开了发光显示器的侧面剖视图，但是发光显示器的侧面剖视图也可参照图4进行说明为包括阈值电压补偿电路。
下文中，参照图5和图6说明作为开关器件的第一TFT M1的结构，图5和图6是根据本发明一实施例的发光显示器的TFT的平面图。
如图5所示，第一TFT M1的沟道区具有第一宽度W1和第二宽度W2，并且沟道区的长度L具有第一沟道长度L1和第二沟道长度L2并表示有效沟道长度。具有第一TFT M1的沟道区中的宽度W1和宽度W2中的较小宽度W2的一端，电连接到电容器Cst的一个电极和第二TFT M2的栅电极，并且具有较小的沟道区域宽度W2的一端是第一TFT M1的漏电极。
详细地说，第一TFT M1包括半导体层500、栅电极508、漏电极510和源电极512。半导体层500包括：形成在栅电极508的下部中的沟道区502(502a和502b)，以及形成在沟道区502的侧部的漏极区504和源极区506。漏电极510通过至少一个单第一接触孔514电连接到漏极区504，并且源电极512通过至少一个单第二接触孔516电连接到源极区506。
如图6所示，第一TFT M1的沟道区具有第一宽度W1和第二宽度W2，以及两个有效沟道长度L1和L2。在本发明该实施例中，第一TFT M1具有双栅极结构。在双栅极结构的第一TFT M1中，具有沟道区域宽度W1和W2中的较小宽度W2的一端，电连接到电容器Cst的一个电极和第二TFTM2的栅电极，具有第二宽度W2的一端是第一TFT M1的漏电极。
详细地说，图6中的第一TFT M1包括半导体层600、栅电极608、漏电极610和源电极612。半导体层600包括形成在栅电极608的下部中的沟道区602(602a和602b)，以及形成在沟道区602的侧部的漏极区604和源极区606。漏电极610通过至少一个单第一接触孔614电连接到漏极区604，并且源电极612通过至少一个第二单接触孔616电连接到源极区606。
如图5和图6所示，第一TFT M1的沟道区502和602的宽度W1和W2分别有多级。如此，第一TFT M1的沟道区域502和602两端的宽度互不相同，以便降低关闭电流和反冲电压。一般地，由于反冲电压受到沟道区502和602以及与沟道区502和602的中心区相关的栅电极508和608之间的重叠区的影响，所以通过降低由反冲现象所引起的接触端子的沟道区的宽度，可降低反冲电压。
特别地，通过减少连接到作为驱动器件的第二TFT M2的栅极的沟道区的宽度，可降低反冲电压。当作为控制器件的TFT也如此构造时，即便在包括多个TFT路径会产生相对高的漏电流的补偿电路的像素结构中，也可以降低反冲电压和关闭电流。
尽管上述实施例应用于包括两个TFT和一个单电容器的像素结构(2TR+1Cap)，以及进一步包含有用于补偿具有2TR+1Cap结构的第二TFT的阈值电压的阈值电压补偿电路的像素结构，但是本发明并不局限于这些结构，而是能够应用于进一步包含用于补偿第一电源的电压降的电压降补偿电路的像素结构和其它各种像素结构。而且，尽管在上述实施例中，沟道区的第一沟道区长度等于第二沟道区长度，但是第一沟道区长度可以不等于第二沟道区的长度。
如上所述，根据本发明，TFT的沟道区的两端的宽度互不相同，以便降低TFT的反冲电压和关闭电流。因此，改进了采用上述TFT的发光显示器的图像质量。
尽管已经示出和说明了本发明的示范性实施例，但是本领域技术人员应理解，可以在不背离本发明精神和范围的前提下对这些实施例作出改动，本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1、一种发光显示器，包括：
至少一根适于传输数据信号的数据线；
至少一根适于传输被选信号的扫描线；以及
至少一个电连接到所述数据线和所述扫描线的像素，所述像素包括：
第一薄膜晶体管TFT，其用于响应所述被选信号并传输所述数据信号到有机发光器件；
电容器，其电连接到所述第一TFT并用于存储对应于所传输的数据信号的电压；以及
连接到所述电容器的第二TFT，其用于向所述有机发光器件提供对应于由所述被选信号选择的数据信号的电流，
其中所述第一TFT的各个沟道区宽度互不相同。
2、如权利要求1所述的发光显示器，其中具有所述第一TFT的沟道区端部宽度中的最小宽度的沟道区一端，电连接到所述电容器的一个电极。
3、如权利要求1所述的发光显示器，其中具有所述第一TFT的沟道区端部宽度中的最小宽度的沟道区一端，电连接到所述第二TFT的栅极。
4、如权利要求2或3所述的发光显示器，其中具有所述第一TFT的沟道区端部宽度中的最小宽度的沟道区一端，包括所述第一TFT的漏电极。
5、如权利要求4所述的发光显示器，其中所述第一TFT包括双栅极结构。
6、如权利要求1所述的发光显示器，其中所述像素进一步包括用于补偿所述第二TFT的阈值电压的阈值电压补偿电路。
7、如权利要求1所述的发光显示器，其中所述像素进一步包括用于补偿提供给所述像素的第一电压的电压降的电压降补偿电路。
8、如权利要求1所述的发光显示器，其中所述第一TFT包括从包含共面结构、交错结构、上栅极结构和下栅极结构在内的组中选择的一种结构。
9、一种TFT，包括：
半导体层，包括一端宽度大于另一端宽度的沟道区和布置在该沟道区端部中的源极区和漏极区；
电连接到该半导体层的源电极和漏电极；
与该沟道区接触的绝缘层；和
面对该沟道区并使该绝缘层置于自身和该沟道区之间的栅电极。
10、如权利要求9所述的TFT，其中所述沟道区的另一端电连接到所述漏极区。
11、如权利要求9所述的TFT，进一步包括双栅极结构，其中所述沟道区包括第一沟道区和第二沟道区，所述栅电极包括第一栅电极和第二栅电极。
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