TWI269448B - Semiconductor element matrix array, method for manufacturing the same, and display device - Google Patents

Semiconductor element matrix array, method for manufacturing the same, and display device Download PDF

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TWI269448B TW094127261A TW94127261A TWI269448B TW I269448 B TWI269448 B TW I269448B TW 094127261 A TW094127261 A TW 094127261A TW 94127261 A TW94127261 A TW 94127261A TW I269448 B TWI269448 B TW I269448B
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Description

1269448 九、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】 ^本I月係關於可容易對配置為矩陣狀之半導體元件進 仃特性檢查之半導體元件矩陣陣列及顯示裝置。 【先前技術】 、半導體元件，例如薄膜電晶體（ThinFilmTransistor， 以下稱為「TFT」）’係用來控制自發光元件之電激發光 •(心㈣㈣職⑽’以下稱為虹）元件，而做為控制 對液晶顯示裝置（Liquid Crysta][ Disp]ay，以下 的各個像素（pixel)之信號的供應之開關(switchi% e!瞻 元件來使用。 尤其是，於各個像素中設置用來個別控制電激發光元 件等之開關元件，而使得在每個像素中控制電激發光元件 之主動矩陣型（active matrix type)電激發光顯示裝置之利 用逐漸增高。 # 在此主動矩陣型電激發光顯示裝置中，於基板上，有 複數條的閘極線往列（row)方向延伸，複數條的資料線及電 源線往行（column)方向延伸，各個像素係具備有機電激發 光元件、選擇TFT、驅動用TFT、及保持電容。藉由選擇 閘極線來使遠擇TFT導通，將資料線上的資料電壓充電至 保持電容，並以此電壓來導通驅動用TFT，將來自於電源 線的電力流通於有機電激發光元件中，而使有機電激發光 元件發光。 在此，選擇TFT及驅動用TFT，係採用在非晶石夕膜上 317321 5 1269448 曰曰化而形成之多晶矽膜，以做為該 照射雷射光’來進行多 主動層。 之二：二？、'形成為在短軸方向以及垂直於此短軸方向 之長袖方向上延伸之蹀壯 丨 T狀，而對於非晶石夕膜，一邊從其 的一側開始朝向另一側掃 、邊仗基板 ^ 田，一邊進行雷射光的照射。 处旦=’該雷射麵長軸方向及短軸方向之各個位置的 月^刀佈’亚不-定為相同，或者是，在照 光 所照射的部分形成些許重疊並產生偏移而往某—方向掃描 而照射時，尤其是在複數條所照射的雷射光之@，有輸出 的差異’因此無法於所照射的非㈣膜上進行均勻一致的 結晶化’而於基板面内產生結晶粒徑的參差不齊，導致完 成後的各個TFT之閾值（thresh〇ld value)特性產生差異。兀 由於此情形’而產生沿著雷射光的長軸方向之線狀的 顯示斑紋不良(縱向條紋（在雷射光的長軸方向與面板顯 不面的左右方向平行時，於顯示面的上下方向上所產生之 ^線狀斑紋）），以及照射處之間的變動所產生之橫向條紋（於 顯示面的左右方向上所產生之線狀斑紋）。 ”、、 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 然而，由於此類的顯示不良係因各個TFT的 W _值之些 微的差異所導致，因此無法在完成TFT之TF 一 心陣列的狀態
下來加以檢查。因此，在完成TFT並完成至可推A 乂 J進仃顯示確 認的狀態為止，係無法確認出是否產生此類的顯示不产 此外’在完成T F T陣列的時點下進行檢杳B士 双亘吩，必須測 31732] 6 1269448 定極為多數之各個像素中所形成的TFT，而花 睥 間，:此並^為實際的做法。在做為產品之 的狀u，右產生縱向條紋及橫向條紋，則成為不良品， 而導致電激發光材料等構件成本的浪費並因而提高成本。 士上所述，產生無法將不良的資訊於早期回饋至生產 物上之課題。 (用以解決課題之手段） 生^發明之半導體元件矩陣陣列，係將複數個半導體元 由配且為矩陣狀’其中’藉由在構成上述半導體元件的層 =之任，層、’將2個以上之上述半導體元件互相電性連 並將。亥連接之層’拉出至上述矩陣陣列的外部。 ，外’於每個上述半導體元件之源極或是汲極上 有電極，將2個以t+ n π上& 上之忒电極互相電性連接，並將該連接 之琶極，拉出至上述矩陣陣列的外部。 上且^外aί發明為一種半導體元件矩陣陣列，係於基板 丨至:半導體膜所組成且具有源極及汲極之主動層； 且述主動層之閘極絕緣膜；位於該閉極絕緣膜上 ^絕緣^上述主動層重疊之間極；包覆該閘極而形成之 膜；形成於該層間絕緣膜上之平坦絕緣膜；及於 述=間絕緣膜及上述平坦絕緣膜，對應於上述源極及上 接觸孔而與上述源極或上述汲極連接之電 連接^極將/個以上之上述電極互相電性連接，並將該 电。拉出至上述矩陣陣列的外部。 此外，本發明之顯示裝置，係於基板上具備：由半導 317321 7 * 1269448 體膜所組成且具有源極及汲極之主動層；至少包覆上述主 動層之閘極絕賴；位於㈣極絕緣m彡成為盘上述 主動層重疊之閘極；包覆該閘極而形成之層間絕緣膜；形 成於該層間絕緣膜上之平坦絕緣膜；及於上述層間絕緣膜 及上述平坦絕緣膜，對應於上述源極及上述汲極，經由接 觸孔而與上述源極或上述沒極連接之顯示電極；其中，將 =個以上之上述顯示電極互相電性連接，並將電性連接於 •該顯示電極之連接配線，拉出至外部。 此外，於本發明之顯示裝置中，上述連接配線或是連 接有此配線之元件，係形成在未用於顯示之區域。 此外’於本發明之顯示裝置中，上述連接配線，係與 用來將驅動信號供應至有機電激發光元件之周邊的水平驅 動電路或是垂直驅動電路並行配置。 (發明之效果） ^以上所說明’根據本發明，由於可在完成tft陣列 _的狀悲下’檢測出縱向條紋及橫向條紋等的顯示不良，因 ，可防止不良的TFT陣列流人於之後的製程，並且由於製 口口不曰/爪入方、後丰又製程，因此可降低構件及材料的成本。 此外由於可在早期回饋產生不良的資訊，因此可抑 制不良的TFT陣列之發生，並由於早期發現而可防止良率 的降低及達到安定化。 【實施方式】 =下參照圖式，來說明本發明的實施型態。 第固；’員示有機電激發光示面板的概略平面圖。第 317321 1269448 2圖係顯示有機電激發光顯示裝置之顯示像素附 圖。 如第1圖所示，於玻璃基板！上，係具備：圖中虛線 所包圍之在行方向及列方向配列成矩陣狀的複數個像素之 顯示像素區域110 ;位於該顯示像素區域11〇的周邊，且 配置於圖中的上下方向之垂直驅動電路VD，及配置於圖 中的左右方向之水平驅動電路HD。 於各個像素，配置有選擇TFT30、驅動tft4〇、及有 _機電激發光元件60 〇 選擇TFT3 0，係藉由從垂直驅動電路VD輸入掃描信 號至該閘極11 ’來切換導通及非導通，該汲極咖係連接 於，用來將根據水平驅動電路HD的信號所供應之影像俨 號加以供應之汲極信號線52，並依據閘極的導通及非導。 通’來供應影像信號至該源極1 3s。 此外，驅動TFT40於該閘極41，將影像信號的電壓， 馨轭加於遥擇TFT30的源極13s，以及連接於該源極i3s之 保持電容，並依據該電壓，使電流從連接於電激發光驅動 電源之電源線53,經介驅動TFT4〇而流通至有機電激發光 元件60，使有機電激發光元件6〇發光。 、在此’ * 3圖係顯示第2圖中之沿著A—a線之剖面 圖’第4圖係顯示第！圖中之沿著a_b—c線（一部分盥 第2圖中之B—B線重疊）之剖面圖。 /、 如第2圖所不，在閘極信號線51及汲極信號線52所 包圍的區域，形成有顯示像素。在兩條信號線的交叉點附 31732] 9 1269448 近，具有選擇TFT30，分、 i3si$^5 ^ 兒各电極線54之問招劣&雨〜 各電極55,並且連拯]形成為黾谷之電 ^ 另娀電激發光兀件60的pj： h d 〇 -邊的汲極43d，則連接於供應 T: :1:。另 電流源之驅動電源線53。 /放卷先το件60的 行而=有:=:FT30的附近’係與_f_ ==Γ=極綠54。此保持電容電極㈣係 ° 、乂、1 ;丨閘極絕緣膜12，而在鱼選擇τ !源極13s所連接之電容電極— 各。此保持電容，俜用氺仅枝 成見 之電壓而設置。持於驅動tft4g的間極41 如弟3圖及第4圖所示，有機電激發光顯示裝置，係 合成樹脂等所組成之基板或是具有導電性的基 板或疋+導體板等基板1G上，依序疊層TFT及有機電激 鲁發^示元件而形成。不過，在制具有導電性的基板及 半導體基板來做為基板10時，係於這些基板10上形成
Sl〇2或SiN等的絕緣膜之後，再形成TFT及有機電激發光 顯示元件。 首先說明選擇丁FT30。 如第3圖所示，在由石英玻璃及無鹼玻璃等所組成之 '%緣性基板1 〇上，依序疊層p_Si膜所組成的主動層^ 3 ; 於主動層13上依序疊層Si〇2膜及SlN膜之閘極絕緣膜 12 ’及兼具由鉻（Cr )、鉬（Mo )等高熔點金屬所組成的 317321 10 J269448 之祕信號線51。此外，係具備由Μ所組成之沒 -“唬線52，並配置有做為有 ^ 0 , Λ , 〇 ,钺电政叙先兀件00的驅動 电源且由A1所組成之驅動電源線53。 於間極絕緣膜12及閘極u的全面上， $ 有SiN膜及Si0?膜之声 、，成依序里層 極Hd所設置之接觸孔中 在子應及 、， , A1寻金屬之汲極16，此 ，亚於全®，形成由有機樹脂所組成且使表面達到平坦 化之平坦絕緣膜17。 一 接著說明有機電激發光元件驅動用TFT之驅動 TFT40 〇 * 第4圖所示，在由石英玻璃及無驗玻璃等所組成之 絕緣性基板10上，依序形成p_Si膜所組成的主動層u、 於主動層43上依序疊層Si〇2膜及SiN膜之閘極絕^膜 及由鉻（Cr )、鉬（Mo )等高熔點金屬所組成的閘極 41，於該主動層43上，設置通道43c，及於該通道43〇兩 #側的源極43s及汲極43d。於閘極絕緣膜12及閘極41的 全面上，形成依序疊層有Si〇2膜、SiN膜及Si〇2膜之層間 絕緣膜15，並配置，在對應汲極43d所設置之接觸孔中填 入有A1等金屬，並連接於驅動電源之驅動電源線53。此 外’並於全面，例如形成由有機樹脂所組成且使表面達到 平坦化之平坦絕緣膜17。在對應該平坦絕緣膜】7的源極 43s之位置，形成接觸孔，並經介此接觸孔，而將接觸於 源極43s之由ITO ( Indium Tin Oxide，氧化銦錫）或ιζο (Indium Zinc Oxide，氧化銦鋅）所組成之透明電極，亦 317321 11 1269448 I:機A 光7°件的陽極61，設置於平坦絕緣膜17上。 :於陽極61的周邊部，以包覆該陽㈣的一 陽…邊部—的= 摟, 7以與陰極65之間的短路，並可規定有 喊电激發光元件的發光區域。 之陽ST广激發光兀件6〇為’由IT〇等透明電極所組成 所也k之二將來自陽極61的電洞注入於發光層’並由CFx • - X a π ">R ^ ^^ ； * NPB ((NjN，'^-(1 ^) -ν,ν·- :笨基）替二胺））等所組成之電洞輸^ 由Alq ^則參雜劑的混合材料等所組成之發光層63 ; 成，且二=之電子輸送層64 ;由氣化鐘合金等所組 :來自陰極的電子注入發光層之電子注入層；及由 :::成二陰極65 ’依序疊層而形成之構造。由此有機電 激杳先兀件60來形成顯示像素。 •及從二L:有機電激發光元件’係從陽極所注入的電洞以 鲁及攸陰極所注入的雷孑， 發形成㈣重新結合，而激 生放射而^4 y刀子，而產生激（exciton)。此激子在產 俜從==活性的過程中’從發光層放出光線，此光線 '、垃㈢極，經介透明絕緣基板往外部放射而發光。 區域2 =照第1 @ '第3圖及第4圖’包含顯示像素 ^或1 〇的周邊而加以說明。 個像专圖ίΐ ’為了說明上的便利’像素數僅記載有48 ’、s戶'際上係配置有數萬至數十萬的像素。 於透明的玻璃基板H)上，係形成有，由圖中虛線所示 31732] 12 1269448 之配置有複數個像素之顯示像素區域，及配置於該周邊， 而用來驅動配置於顯示像素區域的選擇tf丁之周邊駆動電 路（垂直驅動電路VD及水平驅動電路hd )區域。 ^此外，本申請案的特徵之檢查用配線100，係形成於 弟1圖中之附加有斜線的區域。亦即’與垂直驅動電路 及水平驅動電路HD並行配置，且形成與顯示區域内的構 造相同之TFT及顯示像素，但並未用於顯示之所謂的虛設 • (Dummy)配線。具體而言’使連接於該虛設的逍之顯 不電極6卜來做為連接配線而互相連接，藉此加以實現。 這，檢查用配線係用來加以連接，並從⑽端子ι〇ι 測试出该檢查用配線的電壓。 如第1圖所示，這些檢查用配線1〇〇不僅於基板1〇 亦可形成於3邊或4邊。至少只要各配置於基板 =直方向及水平方向即可。這是因為，只要可測試各個 ，亦即垂直方向及水平方向的電壓即可之故。 • 接下來蒼照第4圖來說明檢查用配線工。 妙ΓΓΓ’檢查用配線100可採用，在形成有機電 件或是TFT之製程的同時所形成之層(導電膜)。 :该圖中，係在形成有機電激發光元件60的陽極61的同 4成H係由與陽極61的材料相同之ιτ〇 成。 、 此外，如上所述’檢查用配線100係配置於顯示像素 用=夕卜的周邊部，此外，亦與陽極6!同時形成， 用於實際的顯示。 I木 31732] 13 1269448 於該圖中，此檢查用配線100係往垂直於紙面的方 向’亦即往紙面内侧方向延伸而配置。 於上述的實施型態中，乃針對連接配線1 00係採用連 接於虛設的TFT之像素電極之陽極61的情況來加以說 明’但本發明的連接配線並不限定於此。 除此之外，關於連接配線，亦可採用與TFT的閘極材 料及汲極材料等相同者，且可達到相同的效果。 # 於第4圖中，係顯示出，在連接於顯示區域的周邊的 、虛設TFT之陽極中’僅連接顯示區域的周邊的、行之情 況，但本申請案並不限定於&，亦可採用顯示區域的周月邊 辤2行、3行等複數行者。然而若利用太多行的話，則顯 不區域的周邊面積變大，而導致面板的大型化。 、關於此配列的數目’在不僅採用陽極，於採用其他的 導電層的情況下’亦必須考量到不要導致面板的大型化 情形。
此外，於本實施型態中，係顯示出，顯示像素的電 構成為由藝TFT及㈣TFT之2種㈣元狀構成 況’但本中請案的發明並不限定於此，亦可構成為， 设置有可修正驅動TFT的閾值電壓，並達到更一致的領厂 之修正電路用TFT之構造者’並且，在修正該閾值電厣： 用來檢測殘存之驅動TFT的不一致性，亦可獲得相同二， 果0 ’又 此外，並不限定於如本發明之稱為電壓驅動之電壓伊 號的輸入’亦可進行稱為電流驅動之電流信號的輸:5 ’而 14 3】732] 1269448 透過驅動電路來控制驅動丁 jP T。 一此外，關於檢查用元件的配置，除了如本實施型態所 不之配置於顯示區域的周邊部之外，亦可於像素内的一部 分設置虛設區域，於該虛設區域設置元件及配件，藉此， 不僅可檢查周邊部’亦可檢查顯示區域的内部。於此情況 下’不僅可檢查出橫向條紋及縱向條紋等之廣域的不良， 亦可檢查出點狀的缺陷以及數個像切度之區域的缺陷 (較周邊還明亮者稱為「白點」’較周邊還暗者稱為「暗 點」），而更為提升檢查的效果。於此情況下，藉由將用來 ，通/非導通檢查元件之控制元件加以連接，可防止在一般 頒不B寸產生錯誤動作’並防止消耗電流的增加及對比等顯 示品質的降低。此外，此時可採用使電激發光元件的發光 方向位於TFT膜的上方之所謂的頂放射構造，#此也可解 決因虛設區域的導入所造成之發光區域的降低（亮度降 低）’以及因電流集中所造成的可靠度之降低等問題點。 f此外由於連接配線與既有的配線之汲極信號線52 及閘極信號線51重疊，因此於配線之間形成寄生電容。寄 生電容為信號的傳播失真（信號延遲）的原因，會導致串 擾（cr〇sstalk)的產生等而使顯示品質惡化。此外，即使 在以檢查70件來t買出電流時’為了縮短檢查時間而進行高 速化的情況下，亦會因為該寄生電容，而導致S/N比降低。 此％ ’可抓取在其他的配線上縮小連接配線的線寬，以降 低寄生電容之對策。 此外，於一般的顯示時，亦可能會擔心檢查用元件會 317321 15 1269448 使電流消耗，而導致消耗電流的增加 將影像信號所對應的元件之影 < ^ °彳木取，藉由 (驅動TFT的電流不會流通的電位;:對：定為非導通電位 的陰端:101 ’可共用tft陣列中未使用 日^电μ輸入编子，籍此可 ， 【圖式簡單說明】 目亚縮小邊框。 第1圖係顯示本發明的實施型 面板的概略平面圖。 有機電激發光顯示 弟2圖係顯示本發明备者 狀署夕m 的“型恶之有機電激發光顯示 衣置之頒不像素附近的平面圖。 第3圖係顯示第1圖中的剖面爵。 第4圖係頒示第1圖中的剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 玻璃基板 11 12 閘極絕緣膜 13、43 13d、43d 沒極 13s 、 43s 15 層間絕緣膜 16 17、18 平坦絕緣膜 30 40 驅動TFT 41 43c 通道 51 52 汲極信號線 53 54 保持電容電極線 • 55 60 有機電激發光元件 61 1¾極 62 閘極區 主動層 源極 沒極
選擇TFT 閘極 閘極信號線 電源線 電容電極 電洞輪送層 317321 16 1269448 63 發光層 64 電子輸送層 65 陰極 100 檢查用配線 101 外部端子 110 顯示像素區域 VD 垂直驅動電路 HD 水平驅動電路
17 317321

Claims (1)

1269448 十、申請專利範圍： 丨’ ：m體元件矩陣陣列，係將複數個半導體元件配 1為矩陣狀，其特徵為： #由在構成上述半導體元件的層中之任一層，將 接述半導體元件互相電性連接，並將該連 的外i 該層連接之配線，拉出至上述矩陣陣列 2. t申請專利範圍第1項之半導體元件矩陣陣列，其 托於每個上述半導體元件之源極或是汲極連接電 之電極戍是节imr 並將該連接 部。連接之配線，拉出至上述矩陣陣列的外 I 元件矩陣陣列’係於基板上具備:由半導 祖朕所組成且具有源極及汲極之主動層；至少包覆上 絕緣膜；位於該問極絕緣膜上且形成 述主動層重疊之閘極；包覆該閘極而形成之芦 :上=;形成於該層間絕緣膜上之平坦絕緣膜；： 相絕緣膜及上述平坦I㈣，對應上述源極 述汲極，經由接觸孔而與上述源極 接之電極；其特徵為： Ά 及極連 接=個以上之上述電極互相電性連接，並將該連 接之电極，拉出至上述矩陣陣列的外部。 (重：示裝置，係於基板上具備：由半導體膜所組成 八有源極及汲極之主動層；至少包覆上述主動声之 開極絕緣膜；位於該閘極絕緣膜上且形成為與上^主 317321 18 1269448 動層重疊之閘極;幻淨 ^ ^ ^ ^ μ 匕後6亥閘極而形成之層間絕緣膜； I成方；。玄層間絕έ轰脂；μ +、*ρ 1 妨〇 胰上之平坦絕緣膜；及於上述層間 系巴緣膜及上述平3e绍έ务β“ 4ki τ- ^ ^ 十t珑緣艇，對應上述源極及上述汲 極，經由接觸孔而盥上诫 $ ♦代.甘# /、上这源極或上述汲極連接之顯示 電極，其特徵為： 將2個以上之卜、+、甘石—+ 恭 ^上之上述颁不電極互相電性連接，並將 电性連接於该顯示電極拿 * 丨I拉之運接配線，拉出至外部。 •如申言月專利範圍第4項之顯 山 耐飧W e 土 貝之喊不爰置，其中，上述連接 配線或是連接之元株，#你Λ、士。 ^ 上。 兀件係形成在未用於顯示之區域 6.如申請專利範圍第4項或第：項之顯示裝置，立中， =連：配線’係與用來將驅動信號供應至有機電激 、:年兀件之周邊的水平驅動電路或是垂直驅 亚行配置。 7· if半：體元件矩陣陣列之製造方法，係將複數個半 版兀> 件配置為矩陣狀，其特徵為，包含： 藉由在構成上述半導體元件的層中之任一声，蔣 1個以上之上述半導體元件互相電性連接，並將曰該連 όΐ=或是與該層連接之配線，拉出至上述矩陣陣列 、部，並測試該層或是配線的電流或是電壓，笋 來評量上述半導體元件的特性之製程；及 曰 藉由該評量來區分上述半導體矩陣陣列的声 或不良之製程。 义 31732] 19
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