CN1917207A - 显示装置以及制造该显示装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置，该显示装置包括多个以矩阵形式位于基板上的单位像素，各个单位像素在不同于像素中心的位置具有薄膜晶体管，且设置第一行中的单位像素和与第一行相邻的第二行中的单位像素，使得它们相对于与基板主表面垂直的第一虚拟平面对称。

Description

显示装置以及制造该显示装置的方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置以及用于制造该显示装置的方法，该显示装置提供有由薄膜晶体管驱动的多个单位像素。
背景技术
近几年来，平板显示类型的显示装置已经引起了人们的注意，该显示装置基于提供有包括薄膜晶体管(TFTs)的驱动元件的有源矩阵系统。尤其是，一种利用有机电致发光(EL)的显示装置已经朝着商品化方向发展。
这里，基于有源矩阵系统的有机EL显示装置的单位像素的发光原理将参考图7所示的单位像素的等效电路来描述。信号线由Y1表示，电流供给线由Y2表示，扫描线由X1和X2表示。
电压总是提供到电流供给线Y2上。当扫描脉冲施加于扫描线X1，且预定的信号提供到信号线Y1时，第二晶体管Tr2接通，且预定的信号被写入到存储电容C中。基于该写入的信号接通第一TFT晶体管Tr1，根据信号量的电流通过电流供给线Y2被提供到发光部分EL，由此，发光部分EL发光。
多个单位像素以矩阵形式排列，从而构成显示装置。
各薄膜晶体管的配置将在下面描述。图8示出具有由p-Si形成的沟道区域的底部栅极类型的已知薄膜晶体管101。
在薄膜晶体管101中，栅极电极103位于基板102上的钼薄膜上。由SiN和SiO2形成的栅极绝缘层104和晶体Si层105位于栅极电极103之上及其周围。
通过用激光器例如准分子激光器照射非晶硅(α-Si)层提供晶体Si层105。
如图9A所示，在晶化利用准分子激光器等实现的情况下，成形为与包括薄膜晶体管形成部分的单位区域202的宽度具有基本上相同宽度的脉冲激光203沿垂直于激光203的长轴方向(宽度方向)的方向顺序地步进，并连续地施加于非晶硅。在图9A中，附图标记204表示激光照射区域。
然而，脉冲激光203在脉冲基态(pulse basis)上具有大约5％的能量变化。此外，激光203在短轴方向(移动方向a)上还具有能量分布。因此，如图9B所示，强能点(intense energy point)(图中虚线所示)会产生在能量照射端。
如上所述，在由于脉冲之间或脉冲中的变化而呈现不均匀的激光被应用情况下，为了在要照射的单位区域202中使照射能量均匀化，例如，重复短轴方向上极小部分之间的步进移动和激光照射。此外，允许各脉冲的90％至95％的区域相互交迭，由此减小了单位区域202中累积的照射能量的差别。
然而，各单位像素的晶化通过这种技术不能令人满意地均匀化，且在显示装置121的运行期间识别到亮度变化(参考图10)。
为了均匀化电流镜或微分电路中TFT元件之间的特性变化，例如，日本公开号为10-197896的未审查专利申请提出，电路中的TFT元件设置为相对于一个点对称，位于相对于该点对称的位置的TFT元件串联连接，不可避免地发生在特定的范围之内的各特性变化被均匀化，因此两对TFT串联电路附近的特性被均匀化。
发明内容
然而，根据公开号为10-197896的日本未审查的专利申请中公开的技术，因为需要薄膜晶体管串联连接，驱动元件的配置变得复杂，且降低了产率。此外，当激光器以步进移动应用，如上所述，栅极配线也受到激光的照射。例如，在栅极配线由具有低热阻的材料例如铝形成的情况下，由于激光照射产生的热量被引导到栅极配线，且因此发生异常晶体生长，例如小丘或晶须，并且导致短路。因此，存在对用作栅极配线的材料的限制。
本发明解决上述确定的和其它问题。需要提供一种显示装置和制造该色散装置的方法，其中减小了TFT的特性变化并抑制了产率的减少。
根据本发明实施例的一种显示装置包括设置有薄膜晶体管并以矩阵形式位于基板上的多个单位像素，其中设置第一行中的单位像素和与第一行相邻的第二行中的单位像素，使得它们相对于与上述基板主表面垂直的第一虚拟平面对称。
根据本发明实施例的一种制造显示装置的方法，该显示装置包括设置有薄膜晶体管并以矩阵形式位于基板上的多个单位像素，该方法包括步骤：在第一行设置单位像素且在与第一行相邻的第二行设置单位像素，使得它们相对于与上述基板主表面垂直的第一虚拟平面对称；以及通过用激光同时照射上述第一行内的单位像素和上述第二行内的单位像素，使得构成上述薄膜晶体管的至少一部分的硅晶化。
在根据本发明实施例的显示装置中，多个提供有薄膜晶体管的单位像素以矩阵形式设置基板上，且设置第一行中的单位像素和与第一行相邻的第二行中的单位像素，使得它们相对于与上述基板主表面垂直的第一虚拟平面对称。因此，第一行和第二行中单位像素的沟道区域中的硅可基本上同样地晶化。结果，可形成包括高度均匀性的薄膜晶体管的驱动元件。
在根据本发明实施例的制造显示装置的方法中，第一行中的单位像素和与第一行相邻的第二行中的单位像素受到具有均匀能量分布的激光的照射。结果，第一行中的单位像素和第二行中的单位像素可受到具有均匀能量分布的激光的照射。此外，相邻两行的单位像素同时受到激光退火，从而可将生产节拍几乎减少一半。
在根据本发明实施例的制造显示装置的方法中，即使在预先设置由例如具有低热阻的材料例如铝或银或具有扩散性的材料例如铜构成的部件例如配线的情况下，也能够仅利用具有均匀强度的激光区域照射沟道区域，而配线部分避免受到照射。
附图说明
图1是表示根据本发明实施例的显示装置的示例的结构的示意图；
图2A和2B分别是用于说明制造根据本发明实施例的显示装置的方法的示例的示意图；
图3是用于说明制造根据本发明实施例的显示装置的方法的示意图；
图4是用于说明制造根据本发明实施例的显示装置的方法的另一示例的示意图；
图5A至5C分别是用于说明制造根据本发明实施例的显示装置的方法的示例的步骤图；
图6A至6C分别是制造根据本发明实施例的显示装置的方法的示例的截面示意图；
图7是用于说明构成显示装置的单位像素的驱动的等效电路图；
图8是过去构成显示装置的薄膜晶体管的截面示意图；
图9A是用于说明激光退火的示例的示意图，图9B是显示激光的能量强度的示例的示意图；
图10是示出了过去显示装置的结构的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本发明的实施例。
显示装置的实施例
将描述根据本发明的实施例的显示装置。
如图1所示，在根据本实施例的显示装置21中，提供有薄膜晶体管的多个单位像素22以矩阵形式位于基板上，彼此相邻的第一单位像素22a和第二单位像素22b中的排列相对于与上述基板的主表面(即图)垂直的第一虚拟平面23对称。
在本实施例中，在第一单位像素22a和第二单位像素22b中构成驱动元件的多个薄膜晶体管之间，例如，用作开关晶体管的薄膜晶体管1被设置为相对于第一虚拟平面23对称。
在根据本实施例的显示装置21中，使薄膜晶体管的半导体层晶化的激光照射可有效地进行。也就是说，夹住第一虚拟平面23的两行中的单位像素可通过一个操作被晶化。
当基于根据本实施例的显示装置配置生产对角尺寸为12英寸有机EL显示器时，关于激光照射的生产节拍相比于过去可以减少几乎一半，且还可以确定显示出了高度均匀的亮度。
用于制造显示装置的方法的实施例
将描述用于制造根据本发明实施例的显示装置的方法。
用于制造根据本实施例的显示装置的方法是这样的用于制造显示装置的方法，其中，如图2A所示，对应于包括薄膜晶体管1和其它多个薄膜晶体管(图中未示出)的单位像素22的多个单位区域26以矩阵形式设置，且彼此相邻的第一单位区域26a和第二单位区域26b设置为相对于与上述基板的主表面垂直的第一虚拟平面23对称。
这里，用于步进照射的脉冲激光L在脉冲基态上具有大约5％的能量变化。在本实施例中，利用准分子激光器，使第一单位区域26a和第二单位区域26b同时受到激光L的步进照射。因此，生产节拍可能几乎减少一半。
在本实施例中，当来自准分子激光器的脉冲激光成形为线状、且短轴方向上的宽度调整为稍小于两个像素长度时，施加激光L的步进照射。为了均匀化脉冲间能量变化的影响，优选地照射为每个位置即每个单位区域大约8至20个脉冲。
在短轴方向上的能量分布不总是稳定的情况下，出于减小像素间变化的观点，包括在短轴方向中的像素数目优选地确定为1至2个像素。此外，如果必要，激光照射的至少一部分例如一半在最终组成显示装置21的基板旋转180度时进行，由此，相邻像素中处于对称位置的薄膜晶体管的特性可进一步被均匀化。
在栅极配线27例如由具有较低热阻的材料或具有扩散性的材料构成的情况下，由于激光照射导致的热损坏，金属的变形、变性或扩散会发生。
为了处理这一点，例如如图2B所示，在相邻第一虚拟平面23的相邻部分25中，优选的仅高耐热材料构成的薄膜晶体管受到激光照射，且与由低阻金属材料构成的薄膜晶体管电连接的低阻导电材料不受到激光照射。在这种情况下，更优选地相邻部分25内的栅极电极等由具有热阻比栅极配线27的热阻更高的金属构成。
要施加的激光在激光的短轴方向上可具有上述能量分布，且强能点可发生在激光照射端。如果强能点包括在单位区域中，则在施加的能量的量上发生变化，由此，相对于各单位区域内的特性产生各个差异。然而，在本实施例中，可能以这种方式设置照射区域，即，使得从单位区域中选择性地排除强能点。因此可以避免基于其上的显示装置21的各差异和亮度变化的发生。
也就是，在用于制造根据本实施例的显示装置的方法中，可以选择单位区域26中的配置形状，使得晶体管的沟道区域不受到激光能量的不均匀部分的照射。对于普通的准分子激光器来说，为了均匀化脉冲间能量变化的影响，优选地每一位置施加大约8至20个脉冲。然而，为了减小脉冲中能量分布的影响，可以重复一范围内的轻微移动，该范围不允许沟道区域包括照射端的剧烈能量部分。
图3是示出一个示例的示意图，在该示例中激光的扫描照射由固体激光器进行。通常，由于固体激光器的输出低于准分子激光器的输出，在很多情况下，例如，在长轴方向上约几百微米的宽度可容易地保证提供使薄膜晶体管晶化所需的能量。因此，如图3所示，对于激光照射，优选基于逐行地实施短轴方向上的扫描，在各扫描结束之后重复长轴方向上的滑动，由此，基于逐线地实施晶化。
这是因为在适于被作为构成薄膜晶体管的沟道区域的前体的非晶硅吸收的波长处，很少的固体激光器能输出晶化所需的高能量。特别地，对于中型或大型显示装置，很难保证一个像素长度作为长轴的宽度。
一个像素还可通过多个扫描照射退火。同样在这种情况下，期望不将激光能量的上述不均匀照射端施加于需要具有均匀晶体管特性的薄膜晶体管1的沟道部分。
特别地，相比于上面的描述，相对于两个相邻单位区域26的宽度很难保证足够大的激光宽度(长轴宽度)，优选地在两个相邻的单位区域26a和26b的布置形状中，其中沟道需要晶化的薄膜晶体管共同地设置在与第一虚拟平面23相邻的相邻部分25中，如图4所示。照这样，最终生产的显示装置21的每两个像素通过一次操作而晶化，由此生产节拍几乎可以减小一半。在这种情况下，即使当垂直于扫描方向的宽度方向中的能量分布不总是恒定时，如果该分布两边对称，则两个区域26a和26b的元件特性保持恒定。从而增加了可用激光的灵活性。
下面将参考附图5描述构成最终生产的显示装置的各单位像素的薄膜晶体管1的制造方法。在本实施例中将描述一个示例，其中薄膜晶体管1仅在连接到开关晶体管并需要具有低电阻的扫描线部分中形成，尽管本发明不限于此。
如图5A所示，准备了具有绝缘特性的基板2。钼薄膜通过例如溅射形成在其表面上，且栅极电极3通过例如光刻和蚀刻形成在其上。尽管附图中没有示出，低阻配线电连接于栅极电极3，且下面描述的激光照射实施为使得避开该低阻配线。
如图5B所示，例如，晶体Si层5形成在栅极电极3上，且两者之间具有由SiN和SiO2形成的栅极绝缘层4。在形成非晶Si之后，晶体Si层5通过实施激光照射而晶化。对于通过利用激光的晶化方法，可以直接在适于由非晶硅吸收的波长处施加激光。供选地，可以采用这样的技术，其中在其上形成光热转换层，在适于由光热转换层吸收的波长处实施激光照射，使得通过光热转换层产生的热来晶化非晶硅，然后去除该光热转换层。
通过具有长轴宽度即在垂直于扫描方向的方向上的大约等于300μm的宽度的激光L的扫描照射沿激光短轴方向来实施激光照射，该宽度稍窄于单位像素的尺寸。这时，为了使构成栅极配线的铝不受到由于激光照射而产生的热量的损坏，优选地避开由铝的层结构构成的上述栅极配线27受到激光的照射。
由于栅极电极3由具有比Si层5和栅极绝缘层4的热导率高的材料构成，当激光L随着扫描照射移动，且来到栅极电极3的设置部分附近时，由于照射产生的热量从Si层开始扩散到栅极电极3，且促成晶化的热量在Si层5中会变得不均匀。因此，尤其在需要改进晶化中的均匀性的情况下，例如，较宽的栅极电极3被设置，并且由此，具有比栅极绝缘层的热导率高的热传递部件设置在最终产生的沟道区域的关于激光扫描的上游侧。结果，栅极电极3可能热饱和并在激光L到达对应于沟道区域的部分之前变为处于预退火状态，且可改进沟道区域晶化的均匀性。
在激光L扫描照射之后形成非晶Si层6。随后，在所得非晶Si层6上最终对应于沟道区域的部分中由例如SiN形成蚀刻停止层7。在Si层5和非晶Si层6中，沟道区域15形成在蚀刻停止层7正下方，且源极区域12和漏极区域13形成在其两侧。
其后，n+非晶Si层8形成在所得蚀刻停止层7和周围非晶Si层6的暴露部分上方。
如图5C所示，第一至第三金属层9至11形成在n+非晶Si层8和蚀刻停止层7之上，且蚀刻停止层7上的第一至第三金属层9至11和沟道部分n+非晶Si层8被蚀刻。照这样，源极电极16和漏极电极17由源极区域12和漏极区域13上的第一至第三金属层9至11形成。此外，用作钝化膜的SiN层14形成在所有表面上，因此制造了例如基于反交错型结构的底部栅极型晶体管。
优选地，低阻配线例如栅极配线27与该薄膜晶体管1同时形成。
具体地，如图6A所示，钼形成的Mo层18和铝形成的Al层19构成的低阻导电膜在栅极配线27最终形成的位置预先通过叠层而形成，对于上述薄膜晶体管1的形成是常见的由Mo薄膜形成的栅极电极3和栅极绝缘层4在其上形成为预定形状。如图6B所示，在由此形成的栅极配线27上，第一金属层9、第二金属层10、第三金属层11和SiN层14通过层叠形成。
电连接于栅极电极3的低阻导电膜即Mo层18和Al层19可以形成到栅极配线27的末端。然而，图6C示出了一个示例，其中这些层没有到达端部时即终止，并且直到该端部的配线由栅极电极3单独形成。栅极电极3通过预先位于栅极绝缘层4内的接触孔连接于相互独立的第一金属层9、第二金属层10和第三金属层11。结果，使得电源(图中未示出)和栅极配线27变得电连续。
如上所述，能够适当地晶化薄膜晶体管1，同时配线产率的减少通过这样的方式被抑制，即实施激光照射使得避开包括低阻导电膜即本实施例中由Mo层18和Al层19构成的低电阻导电膜的栅极配线27。
至此，已经描述了根据本发明实施例的显示装置及制造该显示装置的方法。然而，包括在上述实施例中的所用的材料、其数量、和处理时间、尺寸等的数据条件只是优选的范例。用于说明的各图中的尺寸、形状和排列的关系也是范例。也就是，本发明不限于上述的实施例。
例如，可以使用钛、钨、钽、铬、钒、镍及其合金替代上述的钼。
本领域技术人员可以理解，在所附的权利要求或其等价物的范围之内，依据设计需要和其它因素可进行各种修改、组合、子组合和变化。
本发明包括涉及2005年7月27日在日本专利局申请的、申请号为2005-217819的日本专利申请的主题，在此引入其全部内容作为参考。

Claims (5)

1、一种显示装置，包括多个以矩阵形式位于基板上的单位像素，各个单位像素在不同于像素中心的位置具有薄膜晶体管，
其中设置第一行中的单位像素和与第一行相邻的第二行中的单位像素，使得它们相对于与基板主表面垂直的第一虚拟平面对称。
2、根据权利要求1的显示装置，其中各单位像素还包括配线部分，且
其中配线部分由热阻低于薄膜晶体管的栅极电极的热阻的材料组成。
3、一种制造显示装置的方法，该显示装置包括多个单位像素，每个单位像素在不同于像素中心的位置具有薄膜晶体管，该方法包括步骤：
在第一行设置单位像素，且在与第一行相邻的第二行设置单位像素，使得它们相对于与基板主表面垂直的第一虚拟平面对称；且
第一和第二行内的单位像素同时受到激光照射，使得薄膜晶体管的至少部分晶化。
4、根据权利要求3的制造显示装置的方法，
其中除了提供配线部分的区域，单位像素受到激光照射。
5、根据权利要求3的制造显示装置的方法，还包括：
基板的至少一部分的单位像素受到激光照射之后将基板旋转180度；且
基板其余部分的单位像素受到激光照射。
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