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CN1755939A - 电子器件薄膜晶体管结构和使用该电子器件的平板显示器 - Google Patents

电子器件薄膜晶体管结构和使用该电子器件的平板显示器 Download PDF

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CN1755939A CNA2005100913190A CN200510091319A CN1755939A CN 1755939 A CN1755939 A CN 1755939A CN A2005100913190 A CNA2005100913190 A CN A2005100913190A CN 200510091319 A CN200510091319 A CN 200510091319A CN 1755939 A CN1755939 A CN 1755939A
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Abstract

本发明提供一种电子器件，该电子器件具有互相交叉但彼此不接触的两层以上导电层。至少一层导电层包括宽度变化部分，在该至少一层导电层的长度方向上，该宽度变化部分的宽度变化。该宽度变化部分从该至少一层导电层与相邻导电层相交叉的区域向外形成。本发明还提供包括上述电子器件并且根据本发明原理制造的一种平板显示器。本发明的电子器件可以包括薄膜晶体管。

Description

电子器件薄膜晶体管结构和使用该电子器件的平板显示器
技术领域
本发明概略地涉及例如薄膜晶体管(TFT)之类的电子器件和包括该电子器件的平板显示器，具体而言，本发明涉及一种防止或减少由静电荷引起的静电损害的电子器件和包括该电子器件的平板显示器。
背景技术
许多种显示器用于显示图像。最近，各种平板显示器已经代替阴极射线管(CRT)。根据使用的发光类型，平板显示器可以分为发射型或不发射型。发射型显示器包括CRT、等离子体显示板器件、真空荧光显示器、场发射显示器和有机/无机电致发光显示器，不发射型显示器包括液晶显示器。平板发射型有机电致发光显示器(OELD)引起关注，这是因为它们不包括发光器件，例如背光，而且可以以低功率消耗和高效率工作。OLED器件的优点包括工作电压低、重量轻、外形薄、宽视角和视频响应时间快。
OELD器件的传统电致发光装置包括在基板上堆叠形成的第一电极(阳极)、第二电极(阴极)以及插入在第一和第二电极之间的有机发光层(薄膜)。在工作时，OLED器件利用通过再结合从阳极注入到有机薄膜的电子和从阴极注入到有机薄膜的空穴形成的激子所产生的能量，发射特定波长的光。为了提高发光效率，可以在阴极和有机发射层之间插入电子传输层(ETL)。类似的，可以在阳极和有机发射层之间插入空穴传输层(HTL)。而且，可以在阳极和HTL之间插入空穴注入层(HIL)，可以在阴极和ETL之间插入电子注入层(EIL)。
无源矩阵有机电致发光显示器(OLED)使用手工驱动方法，而有源矩阵(AM)OLED驱动使用有源驱动法。在无源矩阵OEDL器件中，成列地排布阳极，成行地排布电极。从行驱动电路向阴极提供扫描信号，从列驱动电路向每个像素提供数字信号。另一方面，有源矩阵OLED器件利用薄膜晶体管(TFT)控制输入到像素的信号，而且广泛用于实现动画，这是因为它实际上适合同时处理大量信号。
传统有源矩阵OLED器件的缺点是由于在制造或者操作OLED器件时产生的静电荷，可能在器件的显示区域产生一个或者多个有故障像素。图1A、图1B和图1C示出正常工作和有故障像素的例子。
图1A是有故障像素显示为亮点的传统OLED器件的平面照片，图1B是图1A中用A表示的正常像素的放大照片，图1C是图1A中用B表示的有故障像素的放大照片。图1B和图1C是图1A的传统OLED器件的仰视图。这些仰视图是从OLED基板侧透过基板的多层结构和形成在上面的各种电子和电致发光元件观察得到的。因此，在图1B和1C中，栅极线3a和3b表现为位于导电层5上面。
在图1B和1C中，每个像素1a和1b包括电致发光装置、栅极(图1A中的2a和图1B中的2b)以及从驱动薄膜晶体管(未示出)向像素传送电信号的发光薄膜晶体管(图1B中的Ma和图1C中的Mb)。发光薄膜晶体管Ma和Mb的源极通过导电层5电连接驱动薄膜晶体管(未示出)。
图1D是图1C中用B′表示的部分的放大平面图。参考图1D，导电层5可以和其它导电层相交叉地延伸。在图1D的放大仰视图中，例如，导电层5显示出与栅极线3b相交叉。在这个示例性附图中，数据线3b表现为位于导电层5上面。在工作时，栅极线3b可以用作扫描线和/或用于给薄膜晶体管提供电信号的扫描线的延伸单元。
为了适应设计的细节，每根栅极线3b的宽度可以沿着其长度变化。在图1B、1C和1D中所示的传统设计中，例如每根栅极线3b在其与导电层5相交叉的部分的宽度改变。如图1D所示，栅极线3b的较宽部分可以是宽度变化部分Aw，栅极线3b的较窄的连接部分可以是交叉单元Ac。宽度变化部分Aw和交叉单元Ac都位于导电层5上面，而且在其侧面边界内。在制造导电层期间，导电层5有可能积聚静电荷。因为电子在导体的尖锐区域容易放电，所以在图1D所示宽度变化部分Aw的夹角部分Ad容易产生静放电(ESD)。在大多数情况下，ESD损坏相应的像素1a/1b，使其过亮(例如表现为亮点，诸如图1A所示的亮点B)。因为静电荷集中在交叉部分所以容易引起静电放电，因此如果插入在导电层之间的绝缘层损坏就会提高导电层之间发生短路的几率。如图1B和1C所示，即使向图1B的像素1a和图1C的像素1b输入相同的所需电信号，图1C中的像素1b也会发生故障，产生比图1B中的正常像素1a更亮的亮点。因为在不同的导电层3b和5之间发生短路而且施加与所需电信号不同的电信号，所以产生更高的亮度。这种不希望的静电放电会严重地降低平板OLED器件的图像质量，这种图像需要在OLED的整个显示区域上具有高均匀性。
发明内容
本发明提供一种减少或者防止由于导电层的静电损害引起的故障像素的产生的电子器件，以及具有该电子器件的平板有机电致发光显示器(OLED)。
本发明一方面提供一种电子器件，该电子器件包括互相交叉但相互不接触的两层以上的导电层，其中至少一层导电层包括宽度变化部分，在该至少一层导电层的长度方向上，该宽度变化部分的宽度变化，而且该宽度变化部分从该至少一层导电层与相邻导电层相交叉的区域向外形成。
本发明另一方面提供一种薄膜晶体管(TFT)结构，该薄膜晶体管(TFT)结构包括互相交叉但相互不接触的两层以上的导电层，其中至少一层导电层包括宽度变化部分，在该至少一层导电层的长度方向上，该宽度变化部分的宽度变化，而且该宽度变化部分从该至少一层导电层与相邻导电层交叉的区域向外形成。
本发明另一方面提供一种平板显示器，该平板显示器包括基板、在基板上形成的TFT层和包括电连接到TFT层的一个以上像素的像素层，其中该TFT层包括互相交叉但相互不接触的两层以上导电层，其中至少一层导电层包括宽度变化部分，在该至少一层导电层的长度方向上，该宽度变化部分的宽度变化，而且其中该宽度变化部分从该至少一层导电层与相邻导电层相交叉的区域向外形成。
本发明另一方面提供一种电子器件，该电子器件包括互相交叉但相互不接触的两层以上导电层，其中至少一层导电层包括在该至少一层导电层的长度方向上其横截面积变化的部分，而且该横截面积变化的部分从该至少一层导电层与相邻导电层相交叉的区域向外形成。
本发明另一方面提供一种薄膜晶体管(TFT)结构，该薄膜晶体管(TFT)结构包括互相交叉但相互不接触的两层以上导电层，其中至少一层导电层包括在该至少一层导电层的长度方向上其横截面积变化的部分，而且其横截面积变化的部分从该至少一层导电层与相邻导电层相交叉的区域向外形成。
本发明另一方面提供一种平板显示器，该平板显示器包括基板、在基板上形成的TFT层和包括电连接到TFT层的一个以上像素的像素层，其中该TFT层包括互相交叉但相互不接触的两层以上导电层，其中至少一层导电层包括在该至少一层导电层的长度方向上其横截面积变化的部分，而且该横截面积变化的部分从该至少一层导电层与相邻导电层交叉的区域向外形成。
附图说明
通过参考附图详细说明典型实施例，本发明的上述和其它特点和优点将变得更加显而易见。
图1A是传统有机电致发光显示器的显示区域照片；
图1B是图1A中用A表示的正常像素的局部放大照片；
图1C是图1A中用B表示的故障像素的局部放大照片；
图1D是图1C中用B′表示的像素部分的放大仰视图；
图1E是图1C中用B′表示的像素部分的横截面的照片；
图2A是根据本发明原理制造的有机电致发光显示器的简要平面图；
图2B是图2A中用C表示的OLED器件的像素的简要电路图；
图2C是图2A中用C表示的像素的局部横截面图；
图2D是图2C中所示像素的局部放大照片。
具体实施方式
现在将参考其中示出本发明典型实施例的附图更加具体地说明本发明。
图2A是根据本发明原理制造的有机电致发光显示器(OLED)的简要平面图。参考图2A，基板110包括其上设置有发光器件例如有机电致发光显示器的显示区域200、密封基板100的密封件800和沿着显示区域200边缘的密封基板(未显示)以及其上设置各种端子的端子区域700。但是，本发明不局限于此，而且可以体现为很多不同的形式。例如，可以包括用作密封件的密封层。
用于向显示区域200供电的驱动功率供应线300可以设置在显示区域200和密封件800之间。图2A显示本发明驱动功率供应线的例子，但是本发明不局限于此。为了确保显示区域200的均匀亮度，驱动功率供应线300可以围绕显示区域200，从而给整个显示区域200提供均匀的驱动功率。
驱动功率供应线300可以连接驱动功率线310，而且驱动功率线310可以在显示区域200上延伸并且电连接设置在保护层180下面的源极170a(参考图2C)。
而且，垂直和水平驱动电路装置500和600可以设置在显示区域200边界的外部。垂直电路装置500可以是向显示区域200提供扫描信号的扫描驱动电路装置，水平驱动电路装置600可以是向显示区域200提供数据信号的数据驱动电路装置。垂直和水平驱动电路装置500和600可以设置在作为外部IC或者COG装置的密封区域边界的外部。
向显示区域200提供电极功率的电极功率供应线410可以设置在显示区域200边界的外部。功率供应线410可以通过在电极功率供应线410和第二电极层之间形成的绝缘层中的通孔430电连接在显示区域200的上部形成的第二电极层。
驱动功率供应线300、电极功率供应线410以及垂直和水平驱动电路装置500和600可以分别包括端子320、420、520和620，而且通过导线电连接设置在密封区域外部的端子区域700。
显示区域200包括多个像素，现在将参考图2B和2C说明该多个像素。图2B是图2A中用C表示的本发明实施例中OLED器件的第n列第m行像素的示意性电路图。
图2B所示的像素包括5个晶体管和2个电容器，而且每个晶体管表示为PMOS TFT，但是本发明不局限于此。
在使用时，第一扫描信号和第二扫描信号从垂直电路装置500通过多根第一扫描线和第二扫描线分别输入到显示区域200(参考图2A)。第一扫描信号S[n]和S[n-1]以及第二扫描信号E[n]通过第一扫描线和第二扫描线输入到图2A中用C表示的第n列第m行像素，而且数据电压Vdata[m]即数据信号通过数据线输入到图2A中用C表示的第n列第m行像素。
第一TFT M1向OLED提供与通过第二TFT M2施加给第一TFT M1的数据电压相对应的电流。
第二TFT M2响应提供给第一扫描线的第n选择信号S[n]转换施加给数据线的数据电压。
第三TFT M3响应提供给第一扫描线的第n-1选择信号S[n-1]双极连接第一TFT M1。
第四TFT M4响应提供给第一扫描线的第n-1选择信号S[n-1]向第一电容器C1的一个端子提供恒定电压。
第五TFT M5响应施加给第二扫描线的发光信号E[n]向OLED传送第一TFT M1提供的电流。
第一电容器C1在一个帧的时序内保持在第一TFT M1的栅极和源极之间的至少一部分电压，而且第二电容器C2向第一TFT M1的栅极施加作为被补偿的阈值电压的数据电压。
现在将说明本发明实施例包括TFT层和像素层的OLED器件的操作。当第n-1选择信号S[n-1]被触发时，第三TFT M3“导通”，然后，作为驱动薄膜晶体管的第一TFT M1进入双极连接状态，而且由于第五TFT M5是断开的，所以在第二电容器C2中储存第一TFT M1的阈值电压。
如果在第三TFT M3响应第n-1选择信号S[n-1]而“断开”而且第一TFTM1响应第n选择信号S[n]而“导通”之后输入数据电压，向第一TFT M1的栅极施加补偿阈值电压的校正数据电压。
这时，如果第五TFT M5响应第n发光信号E[n]而“导通”，经由第五TFT M5向OLED传送由施加给第一TFT M1的栅极的电压校正过的电流信号，而从OLED发光。
图2C是包括像素层RP和TFT层RT的OLED的局部横截面图，即该OLED包括电致发光装置和像素层，该像素层包含驱动薄膜晶体管的第一TFT M1和开关薄膜晶体管从而向像素层提供电子信号的第五TFT M5。
参考图2C，象第一TFT M1的TFT层形成在一部分基板110上。第一TFT M1的半导体活性层130形成在基板110表面上形成的缓冲层120一部分上表面上。半导体活性层130可以是非晶硅层，或者可以是多晶硅层。尽管没有详细说明，半导体活性层130由源区和漏区以及掺杂有P型掺杂或者N型掺杂的沟道区组成。但是，可以通过多种不同的方式构成包括半导体活性层130的薄膜晶体管。
第一TFT M1的栅极150可以设置在一部分半导体活性层130上面。考虑到与相邻层的接触、堆叠层的表面平面度和处理能力，栅极150优选由例如MoW和Al之类的材料形成，但是并不局限于此。
使栅极150与半导体活性层130绝缘的栅极绝缘层140设置在它们之间。作为绝缘层的中间层160是单层或者多层，而且其形成在栅极150和栅极绝缘层140上。第一TFT M1的源极和漏极170a和170b形成在中间层1060上。每个源极和漏极170a和170b都可以由例如MoW之类的金属形成，而且可以在形成后进行热处理，从而提供与半导体活性层130的平滑的欧姆接触。
作为绝缘层的保护层180可以由钝化层和/或平面化层组成，以保护和/或平面化下部层，而且该保护层180可以形成在源极和漏极170a和170b上。如图2C所示的保护层180可以是由例如SiNx之类的无机材料或者例如benzocyclobutene或丙稀的有机材料组成的单层，而且可以形成为多层的堆叠体。
第一TFT M1通过漏极170b的延伸单元170c电连接第五TFT M5，该第五TFT M5用作开关TFT。第五TFT M5的第五半导体活性层230形成在于基板110表面上形成的缓冲层120上。第五半导体活性层230通过栅极绝缘层140而与第二扫描线和/或形成在其上的第五栅极250相绝缘。中间层160以及第五源极/漏极270a和270b形成在第五栅极的表面上。第五源极和漏极270a和270b以及第五半导体活性层230通过在中间层160和栅极绝缘层140中形成的接触孔电连接。用作绝缘层的至少一层保护层180形成在第五源极和漏极270a和270b上，而且包括依次堆叠的第一电极层290、电致发光装置292和第二电极层400的像素层RP形成在保护层180上。
现在将说明形成像素层RP的方法。首先，在形成第一电极层290后，像素限定层291形成在像素开口区域294外部的保护层180上。包括发光层的电致发光装置292设置在像素开口区域294中第一电极层290的表面上，而且第二电极层400可以形成在所得产品的整个表面上。
电致发光装置292可以由低分子或者聚合物有机膜形成。如果电致发光装置292由低分子有机膜形成，HIL、HTL、EML、ETL和EIL可以堆叠成简单结构或者复合结构，而且可以使用的低分子有机材料包括铜酞菁(CuPc)、N，N′-Di(naphthalene-1-yl)-N，N′-diphenyl-benzidine(NPB)或者tir-8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3)。可以用汽化法形成低分子有机膜。
如果电致发光装置292由聚合物有机膜形成，它可以由HTL和EML组成，而且HTL可以由PEDOT形成，EML可以由poly-phenylenevinylene(PPV)和聚芴(polyfluorene)形成。可以用各种方法包括丝网印刷法和喷墨打印法来形成聚合物有机膜。
第二电极层400用作阴极，而且淀积在电致发光装置292的整个上表面上。第二电极层400不局限于淀积在整个上表面。它可以由例如Al/Ca、ITO或者Mg-Ag之类的材料形成。第二电极层400可以具有很多不同的形式，例如多层，而且可以还包括碱或者碱土氟化物层，例如LiF层。
第一扫描线和/或扫描线延伸单元240可以形成在第一TFT M1和第五TFT M5之间。第一扫描线240与第一TFT M1的漏极170b的延伸单元170c交叉，但彼此不接触。如图2B所示，第一扫描线240是导电层，第n-1选择信号S[n-1]通过该导电层传送到第三和第四TFT M3和TFT M4，而且包括宽度变化部分Aw，由于该TFT具有不同的设计细节，所以该宽度变化部分Aw的宽度在第一扫描线长度方向上变化。也就是说，如图2C所示的局部平面图所示，第一扫描线240作为具有至少第一扫描线240与延伸单元170c彼此交叉但相互不接触的交叉区域Ac的导电层，设置在从漏极170b延伸的延伸单元170c下面。第一扫描线240包括宽度变化部分Aw，该宽度变化部分Aw的宽度从第一宽度Wc变到第二宽度Ww，或者从第二宽度Ww变到第一宽度Wc。第一扫描线240的宽度变化部分Aw还可以定义为在第一扫描线240的长度方向上其横截面积变化的部分。宽度变化部分Aw优选从第一扫描线240与漏极170b的延伸单元170c交叉的区域向外形成。也就是说，宽度变化部分Aw可以形成为与形成交叉区域Ac边界部分的延伸单元170c的边界相邻(而且在外部)。
图2D示出根据本发明原理制造的电致发光装置的部分布局。如图2D所示，通过从第一扫描线240与邻近的导电层相交叉的区域向外设置第一扫描线240的宽度变化部分Aw，可以防止容易受到TFT层静电放电损害的严重的瓶颈部分例如第一扫描线240的宽度变化部分Aw的静电损害，因此，通过防止在相邻的导电层之间发生短路可以防止或者减少像素故障。
上述实施例是示意性的，而且本发明不局限于此。也就是说，上述实施例是针对漏极延伸部分和扫描线之间的导电层进行说明，但是本发明可以应用于其它导电层。而且，上述实施例是针对具有五个顶栅型晶体管和两个电容器的TFT结构和包括该TFT结构的OLED器件进行说明，但是本发明可以以各种方式进行改变，使得导电层的宽度变化部分设置在不与相邻导电层相交叉的区域上。本发明也可以应用于OLED器件和LCD器件，而与晶体管类型无关。此外，本发明还可以应用于具有两层以上彼此交叉但相互不接触的导电层的电子器件。
本发明具有以下优点。
第一，在不与相邻导电层交叉的区域上的TFT中至少包含导电层的宽度变化部分防止或者减少由在TFT制造和/或运行期间产生的静电引起的相邻导电层之间绝缘层的损害，因此防止TFT故障。
第二，在包括TFT层的平板显示器例如OLED中，如果TFT层包括两层以上的导电层，通过在包括宽度变化部分的导电层和相邻导电层之间的区域内设置导电层的宽度变化部分，使得宽度变化部分与相邻导电层不交叉，从而防止静电损害引起的像素故障，因此可以提高图像质量。
尽管参考其典型实施例具体示出和说明了本发明，但是本领域技术人员应当理解，可以在不脱离随后的权利要求所限定的本发明精神和范围的情况下，对其在形式和细节上进行各种改变。

Claims (22)

1、一种电子器件，包括：
互相交叉但彼此不接触的两层以上的导电层，
其中至少一层导电层包括宽度变化部分，在该至少一层导电层的长度方向上，该宽度变化部分的宽度变化，而且该宽度变化部分从该至少一层导电层与相邻导电层相交叉的区域向外形成。
2、根据权利要求1的电子器件，其中包括该宽度变化部分的该至少一层导电层是TFT的栅极或者TFT栅极的延伸部分。
3、根据权利要求1的电子器件，其中包括该宽度变化部分的该至少一层导电层是TFT的源极或漏极，或者是TFT的源极或漏极的延伸部分。
4、一种薄膜晶体管(TFT)结构，该薄膜晶体管结构包括互相交叉但彼此不接触的两层以上的导电层，
其中至少一层导电层包括宽度变化部分，在该至少一层导电层的长度方向上，该宽度变化部分的宽度变化，而且该宽度变化部分从该至少一层导电层与相邻导电层相交叉的区域向外形成。
5、根据权利要求4的TFT结构，其中包括该宽度变化部分的该至少一层导电层是TFT的栅极或者该栅极的延伸部分。
6、根据权利要求4的TFT结构，其中包括该宽度变化部分的该至少一层导电层是TFT的源极或漏极，或者是TFT的源极或漏极的延伸部分。
7、一种平板显示器，包括：
基板；
在该基板上形成的TFT层；和
包括电连接到该TFT层的一个以上像素的像素层，
其中该TFT层包括互相交叉但彼此不接触的两层以上导电层，其中至少一层导电层包括宽度变化部分，在该至少一层导电层的长度方向上，该宽度变化部分的宽度变化，而且其中该宽度变化部分从该至少一层导电层与相邻导电层相交叉的区域向外形成。
8、根据权利要求7的平板显示器，其中包括该宽度变化部分的该至少一层导电层是TFT的栅极或者该TFT栅极的延伸部分。
9、根据权利要求7的平板显示器，其中包括该宽度变化部分的该至少一层导电层是TFT的源极或漏极，或者是TFT的源极或漏极的延伸部分。
10、权利要求7的平板显示器，其中该像素层由以下部分组成：
第一电极；
至少包括发射层并且形成在该第一电极上的中间层；和
形成在该中间层上的第二电极。
11、权利要求7的平板显示器还包括在该TFT层上形成的至少一层绝缘层，其中该像素层的像素通过在该至少一层绝缘层中形成的接触孔电连接该TFT层。
12、一种电子器件，包括：
互相交叉但彼此不接触的两层以上导电层，
其中至少一层导电层包括在该至少一层导电层的长度方向上其横截面积变化的部分，而且该其横截面积变化的部分从该至少一层导电层与相邻导电层相交叉的区域向外形成。
13、根据权利要求12的电子器件，其中包括该横截面积变化的部分的该至少一层导电层是TFT的栅极或者TFT的栅极的延伸部分。
14、根据权利要求12的电子器件，其中包括该横截面积变化的部分的该至少一层导电层是TFT的源极或漏极，或者是TFT的源极或漏极的延伸部分。
15、一种薄膜晶体管(TFT)结构，包括：
互相交叉但彼此不接触的两层以上导电层，
其中至少一层导电层包括在该至少一层导电层的长度方向上其横截面积变化的部分，而且该其横截面积变化的部分从该至少一层导电层与相邻导电层相交叉的区域向外形成。
16、根据权利要求15的TFT结构，其中包括该横截面积变化的部分的该至少一层导电层是TFT的栅极或者该栅极的延伸部分。
17、根据权利要求15的TFT结构，其中包括该横截面积变化的部分的该至少一层导电层是TFT的源极或漏极，或者是TFT的源极或漏极的延伸部分。
18、一种平板显示器，包括：
基板；
在该基板上形成的TFT层；和
包括电连接该TFT层的一个以上像素的像素层，
其中该TFT层包括互相交叉但彼此不接触的两层以上导电层，其中至少一层导电层包括在该至少一层导电层的长度方向上其横截面积变化的部分，而且该其横截面积变化的部分从该至少一层导电层与相邻导电层相交叉的区域向外形成。
19、根据权利要求18的平板显示器，其中包括该横截面积变化的部分的该至少一层导电层是TFT的栅极或者该TFT的栅极的延伸部分。
20、根据权利要求19的平板显示器，其中包括该横截面积变化的部分的该至少一层导电层是TFT的源极或漏极，或者是TFT的源极或漏极的延伸部分。
21、权利要求19的平板显示器，其中该像素层由以下部分组成：
第一电极；
至少包括发射层并且形成在该第一电极上的中间层；和
形成在该中间层上的第二电极。
22、权利要求19的平板显示器，还包括：
在该TFT层上形成的至少一层绝缘层，其中该像素层的像素通过在该至少一层绝缘层中形成的接触孔电连接该TFT层。
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