平板显示器及其制造方法 【技术领域】
本申请涉及一种有源矩阵平板显示器，尤其涉及一种有机发光二极管，其中开关晶体管和驱动晶体管的迁移率彼此不同，使得该有机发光二极管能够通过驱动晶体管控制单元像素流经有机电致发光器件的电流量，根据情况维持开关晶体管的开关特性，本申请还涉及有机发光二极管的制造方法。
本申请要求享有2002年11月12日提交的韩国专利申请2002-70095号的优先权，该申请在此整个引为参考。
背景技术
虽然作为平板显示器的有源矩阵式有机发光二极管(AMOLED)逐渐需要高分辨率的显示板，但由于有机电致发光器件以及用于驱动有机电致发光器件的驱动晶体管的特性，还很难制造高分辨率的显示板。
例如，在像素尺寸为44.5μm×136.5μm、分辨率为180ppi或更高的5”WVGA AMOLED的情形中，可产生单位面积50cd/m2的亮度，并且最好在单元像素中使适当的电流量流经EL(电致发光)器件，以产生亮度，因为当单元像素中流到EL器件的电流处于或高于一限值时单位面积的亮度将大大增加，并且EL器件的寿命也因此而显著缩短，因此，要求用于产生单位面积一定亮度地适当电流量流经EL器件以照射像素，即，高分辨率AMOLED中的EL器件。
一般的有源矩阵式有机发光二极管的每个单元像素包括两个晶体管、一个电容和一个有机电致发光(EL)器件，其中两个晶体管中的一个通常是用于传递数据信号以维持较好的开关特性的开关晶体管，两个晶体管中的另一个通常是驱动晶体管，用于驱动EL器件，向EL器件提供适于显示器分辨率的驱动电流。
因为驱动晶体管和开关晶体管一般是制作在同一个多晶硅膜上，所以开关晶体管的开关特性以及驱动晶体管的低电流驱动特性一般不能同时得到满足。即，存在经驱动晶体管流到EL器件的电流量增大并导致亮度过高的问题。因而当利用具有高迁移率的多晶硅膜制作驱动晶体管和开关晶体管时，单位面积的电流密度增大，这将导致虽然开关晶体管具有良好的开关特性但EL器件的寿命缩短。
另一方面，如果利用具有较低迁移率的非晶硅膜制作驱动晶体管和开关晶体管，则可以通过减小经驱动晶体管流到EL器件的电流量而获得适当的亮度，但开关晶体管的开关特性减弱。
用于限制流过驱动晶体管的电流量的一种方法是通过减小驱动晶体管的宽-长比(W/L)来增大通道区的电阻。增大通道区电阻的方法是在驱动晶体管的源/漏区中形成一个低掺杂区。
通过增大长度来减小W/L的方法存在的问题是在通道区中形成条(stripes)，并且在利用包括ELA(准分子激光回火)法的方法结晶期间因为通道的长度增加将减小开口面积。通过减小驱动晶体管的宽度而减小W/L的方法存在的问题是它受到光加工过程中设计尺度的限制，并且难于确保晶体管的可靠性。另外，通过在驱动晶体管的源/漏区中形成低掺杂区来增大通道区电阻的方法存在的问题是必须额外地进行掺杂过程。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种有源矩阵式有机发光二极管，该二极管以使驱动晶体管的半导体层和开关晶体管的半导体层具有不同迁移率的方式形成驱动晶体管和开关晶体管而获得开关晶体管的高开关特性及驱动晶体管的低电流驱动特性。
本发明另一要解决的技术问题是提供一种制造所述有源矩阵式有机发光二极管的方法。
本发明还提供了一种通过减小流到电致发光器件的电流量而获得单位面积适当亮度的有源矩阵式有机发光二极管及其制造方法。
另外，本发明还提供了一种具有多个像素的平板显示器。每个像素至少有一个第一晶体管和一个第二晶体管，并且第一晶体管的半导体层具有不同于第二晶体管半导体层的迁移率。
此外，本发明还提供了一种具有多个像素的平板显示器，每个像素包括一个第一晶体管和一个第二晶体管，其中第一晶体管的半导体层具有不同于第二晶体管半导体层的晶体结构。
再者，本发明还提供了一种用于制造至少包括一个第一晶体管和一个第二晶体管的平板显示器的方法，该方法包括：在绝缘基底上形成一非晶硅膜；将非晶硅膜晶化为多晶硅膜，该多晶硅膜至少分为具有第一迁移率的第一区和具有第二迁移率的第二区；和通过对多晶硅膜构图在具有第一迁移率的区域形成第一晶体管的半导体层、在具有第二迁移率的区域形成第二晶体管的半导体层，其中所述第一迁移率不同于第二迁移率。
本发明又提供了一种制造包括一个第一晶体管和一个第二晶体管的平板显示器的方法，该方法包括：在绝缘基底上形成一非晶硅膜；将非晶硅膜的一部分结晶为多晶硅膜；和通过对多晶硅膜和非晶硅膜构图而形成第一晶体管的第一半导体层和第二晶体管的第二半导体层，其中所述第一半导体层具有不同于第二半导体层的迁移率。
本发明还提供了一种具有R、G和B单元像素的平板显示器，其中R、G和B单元像素中的至少一个单元像素包括一个第一晶体管和一个第二晶体管。第一晶体管具有第一半导体层，第二晶体管具有第二半导体层，第一半导体层的迁移率不同于第二半导体层的迁移率。
本发明还提供了一种包括R、G和B单元像素的平板显示器，其中R、G和B单元像素中的至少一个单元像素包括一个第一晶体管和一个第二晶体管。第一晶体管包括的第一半导体层具有不同于第二晶体管的第二半导体层的晶体结构。
【附图说明】
通过下面结合附图所作的详细说明将更易理解本发明的其它目的和优点。
图1是本发明示例性实施方式的有源矩阵式有机发光二极管中单元像素的等效电路图；
图2A、2B和2C是本发明第一示例性实施方式中利用SLS结晶法制造有源矩阵式有机发光二极管的方法简图；
图3A、3B、3C和3D是本发明第二示例性实施方式中利用MIC/MILC结晶法制造有源矩阵式有机发光二极管的方法简图；
图4A和4B是根据本发明第三示例性实施方式中利用MIC/MILC结晶法制造有源矩阵式有机发光二极管的方法简图；
图5A、5B、5C、5D、5E和5F示出了在本发明第三示例性实施方式中利用MIC/MILC结晶法制造有源矩阵式有机发光二极管的方法中开关晶体管和驱动晶体管的半导体层的示例性图形简图。
【具体实施方式】
下面将结合附图对本发明进行详细描述。为便于参考，在全部附图中类似的标号表示相应的部件。
图1是本发明示例性实施方式的有源矩阵式有机发光二极管中单元像素的等效电路图。参见图1，本发明有源矩阵式有机发光二极管的每个单元像素100包括两个p型薄膜晶体管(TFTs)、电容150和有机电致发光(EL)器件160。其中一个p型薄膜晶体管称作开关晶体管140，而另一个p型薄膜晶体管称作驱动晶体管145。
开关晶体管140由提供给栅线110的扫描信号驱动。因而开关晶体管140起传递向数据线120提供的数据信号的作用。驱动晶体管145根据经开关晶体管140传递的数据信号、即通过栅极和源极之间的电压差(Vgs)来决定流经EL器件160的电流量。在一帧的周期中电容150充当储存经开关晶体管140传递的数据信号的部件。
在本发明的一示例性实施方式中，开关晶体管140具有比驱动晶体管145的迁移率高的迁移率。例如，开关晶体管是具有大晶粒的多晶硅TFT，驱动晶体管是具有小晶粒的多晶硅TFT，或者，开关晶体管是多晶硅TFT，而驱动晶体管是非晶硅TFT。
通过将高迁移率的晶体管用作开关晶体管140、将低迁移率的晶体管用作驱动晶体管145，可以在每个单元像素的EL器件160中流经适当量的电流，并且在维持开关晶体管140的开关特性的同时产生适合于小规模高分辨率的亮度。
图2A、2B和2C是根据本发明第一示例性实施方式利用SLS(顺序横向固化，sequential lateral solidification)结晶法制造有源矩阵式有机发光二极管的方法简图。
参见图2A，在绝缘基底200上形成一缓冲层210，并在缓冲层210上沉积一非晶硅膜220。在非晶硅膜220的晶化期间对齐用于形成多晶硅膜的掩模250，其中所述多晶硅膜具有局部不同的晶粒大小。非晶硅膜220有一被掩模250阻挡的掩蔽部分225和一未掩蔽部分221。非晶硅膜220的掩蔽部分225是将要形成小晶粒的多晶硅膜的部分，非晶硅膜220的未掩蔽部分221是将要形成大晶粒的多晶硅膜的部分。
参见图2B，通过SLS结晶法利用掩模250晶化非晶硅膜220形成具有局部不同晶粒大小的多晶硅膜230。即，多晶硅膜230由大晶粒区231和小晶粒区235组成。大晶粒区231和小晶粒区235通过以变化的激光能量强度或能量利用掩模250进行预成形SLS结晶而形成。优选控制SLS结晶期间激光的能量强度或能量，以使得多晶硅膜230的大晶粒区231具有的晶粒大小比多晶硅膜230的小晶粒区235的晶粒大小大10倍或更多。
参见图2C，通过利用掩模(图中未示出)对多晶硅膜230构图而为有源层形成具有不同迁移率的第一和第二半导体层232和236。充当开关晶体管的有源层的第一半导体层232形成在多晶硅膜230的大晶粒区231中，使得第一半导体层232具有适于开关晶体管的高迁移率。充当驱动晶体管的有源层的第二半导体层236形成在多晶硅膜230的小晶粒区235中，使得第二半导体层236具有适于驱动晶体管的低迁移率。
虽然图中未示出，但开关晶体管140和驱动晶体管145通过普通的薄膜晶体管形成工艺制作，从而制造出一种能够获得驱动晶体管的低电流驱动特性并同时维持开关晶体管的高开关特性的有源矩阵式有机发光二极管。
在本发明的第一示例性实施方式中，通过SLS结晶法利用掩模250局部控制激光的能量强度或能量的量形成具有不同晶粒大小的多晶硅膜230，从而制作具有不同迁移率的开关晶体管的半导体层232和驱动晶体管的半导体层236。
在本发明的第一示例性实施方式中，开关晶体管140的第一半导体层由多晶硅膜构成，驱动晶体管145的第二半导体层由非晶硅膜构成。开关晶体管140和驱动晶体管145这样制作，使得在驱动晶体管的半导体层形成在非晶硅膜220中的一部分上激光被掩模250完全阻挡的状态下，通过使一部分、即开关晶体管140的半导体层将形成在非晶硅膜220中的那一部分结晶成多晶硅膜，而使开关晶体管和驱动晶体管具有不同的迁移率。
图3A、3B、3C和3D是根据本发明第二示例性实施方式利用MIC/MILC(金属诱导结晶/金属诱导横向结晶metal inducedcrystallization/metal induced lateral crystallization)结晶法制造有源矩阵式有机发光二极管的方法简图。
参见图3A，在绝缘基底300上形成一缓冲层310，并在该缓冲层310上形成一非晶硅膜320。随后，在非晶硅膜320上形成一将用作MILC(金属诱导横向结晶)的掩模的氧化膜340，并在氧化膜340上形成一光敏膜350。所述非晶硅膜对应于光敏膜350的部分325是将要形成开关晶体管的半导体层部分，而非晶硅膜320的其余部分321是将要形成驱动晶体管的半导体层部分。
参见图3B，利用光敏膜350对氧化膜340构图后在基底上形成用作MILC的结晶催化剂的金属膜360、如Ni膜。然后去除光敏膜350。也可以将光敏膜用作MILC的掩模，而无需用氧化膜340，但在本发明的第二示例性实施方式中用氧化膜340作为MILC的掩模。
通过利用MIC/MILC结晶法对非晶硅膜320结晶而形成一多晶硅膜330，该膜由利用MIC(金属诱导结晶)法结晶的区域331和利用MILC法结晶的区域335组成。与金属膜360直接接触的非晶硅膜320的一部分321通过MIC结晶法结晶成具有小晶粒的多晶硅膜331。非晶硅膜320中被氧化膜340掩蔽且不直接与金属膜360接触的部分325通过MILC结晶法结晶成具有大晶粒的多晶硅膜335。
在去除氧化膜340和金属膜360之后(如图3C所示)，通过利用掩模对多晶硅膜330构图(如图3D所示)而对一半导体层(图中未示出)形成具有不同迁移率的第一半导体332和第二半导体层336。
第一半导体层332用作驱动晶体管的有源层并具有适于驱动晶体管的低迁移率。具体地说，第一半导体层332是通过MIC结晶法晶化的半导体层332，其具有较小的晶粒。第二半导体层336用作开关晶体管的有源层，具有适于开关晶体管的较高迁移率。具体地说，通过MILC结晶法晶化的第二半导体层336具有较大的晶粒。
虽然图中未示出，开关晶体管和驱动晶体管还可通过制作普通薄膜晶体管的工艺制作。本发明提供了一种用于形成有源矩阵式有机发光二极管的方法，其中的驱动晶体管能够获得低电流驱动特性，开关晶体管能够保持高切换特性。
图4A和4B是说明本发明第三示例性实施方式中利用MIC/MILC结晶工艺制造有机发光二极管的方法的横截面图。
参见图4A，在绝缘基底400上形成一缓冲层410并在缓冲层410上形成一非晶硅膜420。随后，在非晶硅膜420上形成MILC掩模441和442，并且在基底上形成一用作MILC的结晶催化剂的金属膜460。该MILC掩模441是一用于形成驱动晶体管的半导体层的掩模，MILC掩模442是一用于形成开关晶体管的半导体层的掩模，并且MILC掩模441的宽度W1大于MILC掩模442的宽度W2。
参见图4B，被分成MIC区435和MILC区431和432的多晶硅膜通过施行MIC/MILC结晶工艺而形成，借此可部分地晶化非晶硅膜420。非晶硅膜420的与金属膜460直接接触的部分425通过MIC法结晶，成为MIC区435；而非晶硅膜420的与MILC掩模442对应的部分422通过MILC法全部地或基本上全部地被晶化，成为MILC区432；与MILC掩模441相应的部分421通过MILC法部分结晶，成为MILC区431。通过MILC法部分结晶的部分421与非晶硅膜421a共存于它们之间。
随后，利用掩模对一半导体层(图中未示出)形成开关晶体管和驱动晶体管的半导体层，其中开关晶体管的半导体层由多晶硅膜中通过MILC法结晶的区域432构成，驱动晶体管的半导体层由MILC区431构成。非晶硅膜421a在区域431之间共存。
因此，驱动晶体管的半导体层形成在利用MILC法结晶的区域431上和共存于区域431之间的非晶硅膜421a上，以使驱动晶体管和开关晶体管具有不同迁移率的方式制作有机发光二极管。更具体地说，通过改变驱动晶体管和开关晶体管的结晶距离、结晶时间和温度条件的MILC结晶对非晶硅膜结晶制作有机发光二极管。
图5A、5B、5C、5D、5E和5F示出了根据本发明第三示例性实施方式以MILC结晶法利用不同宽度的掩模形成开关晶体管和驱动晶体管的半导体层时开关晶体管和驱动晶体管的半导体层的示意性图形。
开关晶体管的半导体层由图5A、5B、5C、5D、5E和5F中所示的用MILC法结晶的多晶硅膜512形成，而驱动晶体管的半导体层由MILC区511和MILC区511之间的非晶硅膜515形成，使得其如图5A所示地对称地形成。但是，如图5B和5C所示，驱动晶体管的半导体层分别由MILC区521和531以及MILC区521和531之间的非晶硅膜525和535非对称地构成。另外，如图5D和5E所示，可以对驱动晶体管的半导体层构图，使得其分别由非晶硅膜545和555以及MILC区541和551构成。此外，如图5F所示，可以对驱动晶体管的半导体层构图，使得其只由非晶硅膜565构成。
虽然用单元象素解释了本发明的第一、第二和第三示例性实施方式，但本发明的示例性的第一、第二和第三实施方式例如也可以应用到所有的单元象素R、G和B或单元象素R、G和B中的有关象素。
如上所述，本发明的示例性实施方式的有机发光二极管通过形成具有多晶硅膜的高迁移率特性和低漏电流特性的开关晶体管以维持开关晶体管的高切换特性及形成具有低迁移率的多晶硅膜或非晶硅膜的驱动晶体管以控制经驱动晶体管流经EL器件的电流，可产生适于小尺度高分辨率平板显示器的亮度，并能够延长器件的工作寿命。
另外，本发明的示例性实施方式中的有机发光二极管具有的优点在于解决了开口率减小的问题，并通过控制流到EL器件的电流量提高了可靠性。
再者，本发明的示例性实施方式的有机发光二极管提供了一种具有电路安装中所需的高迁移率的高频晶体管和一种具有低迁移率以减小流到EL器件的电流量的晶体管，这些晶体管通过部分地改变结晶特性可集成在同一块板上。
虽然参考一些示例性实施方式对本发明作了具体展示和描述，但本领域的技术人员应该理解，在不超出本发明的构思和保护范围的前提下可以对本发明在形式和细节上作出上述或其它改变。