[发明专利]具有多种类型的薄膜晶体管的显示器背板有效

专利信息
申请号: 201580069527.2 申请日: 2015-12-15
公开(公告)号: CN107112330B 公开(公告)日: 2020-12-18
发明(设计)人: 权会容;金炯洙;李美凜 申请(专利权)人: 乐金显示有限公司
主分类号: H01L27/12 分类号: H01L27/12
代理公司: 北京律诚同业知识产权代理有限公司 11006 代理人: 徐金国
地址: 韩国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 具有 多种 类型 薄膜晶体管 显示器 背板
【说明书】:

提供了一种TFT背板,所述TFT背板包括具有氧化物有源层的至少一个TFT和具有多晶硅有源层的至少一个TFT。在本发明的实施方式中,用于实现有源区域中的像素电路的TFT中的至少一个TFT是氧化物TFT(即,具有氧化物半导体的TFT),而用于实现与有源区域相邻的驱动电路的TFT中的至少一个TFT是LTPS TFT(即,具有多晶硅半导体的TFT)。

技术领域

本发明总体涉及一种显示装置,尤其涉及一种显示装置的薄膜晶体管(TFT)阵列。

相关技术的描述

平板显示器(FPD)用在诸如移动电话、平板、笔记本电脑之类的各种电子装置以及电视和监视器中。FPD的示例包括液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)、有机发光二极管(OLED)显示器以及电泳显示器(EPD)。FPD的像素以矩阵形式布置并且被像素电路阵列控制。提供用于控制像素电路阵列的信号的一些驱动电路由位于与像素电路阵列相同的基板上的薄膜晶体管(TFT)实现。上面形成有像素电路和驱动电路的基板称为TFT背板。

由于TFT背板起用于控制流到每个单独像素的电流的一系列开关的作用,所以TFT背板是FPD的重要部分。目前为止,存在两种主要的TFT背板技术,一种使用具有非晶硅(a-Si)有源层的TFT,另一种使用具有多晶硅(poly-Si)有源层的TFT。一般来说,通过使用非晶硅TFT制备TFT背板比用另一种TFT制作TFT背板更便宜和容易。然而,a-Si TFT具有较低的载流子迁移率,因而用a-Si TFT制作用于显示器的高速背板是比较困难的。

为了提高a-Si TFT的迁移率,可使用将Si层退火的激光束使a-Si经历热处理,以形成多晶硅有源层。由此工艺产生的材料一般称为低温多晶硅或LTPS。LTPS TFT的载流子迁移率比a-Si TFT高差不多100倍(100cm2/V.s)。即使在较小外形时,LTPS TFT仍提供出色的载流子迁移率,因而对于在有限的空间中制备快速电路,LTPS TFT是理想的选择。然而,尽管具有前述优点,但由于多晶硅半导体层的晶界,在背板中的LTPS TFT之间初始阈值电压可不同。

然而,由于LTPS TFT的有源层的多晶性质,在背板中的TFT之间LTPS TFT往往在阈值电压(Vth)方面具有更大的变化,这可导致被称为“云纹(mura)”的显示不均匀性。由于这个原因,由LTPS TFT实现的显示驱动电路通常需要额外的补偿电路,这进而增加了显示器的制备时间和成本。

采用基于氧化物材料的半导体层,比如氧化铟镓锌(IGZO)半导体层的TFT(下文称为“氧化物TFT”)在很多方面与LTPS TFT不同。氧化物TFT以比LTPS TFT低的制造成本提供比a-Si TFT高的载流子迁移率。此外,比LTPS TFT相对较低的初始阈值电压变化提供了用于任何玻璃尺寸的可扩展性。尽管比LTPS TFT低的迁移率,但氧化物TFT在功效方面通常比LTPS TFT更有利。此外,在截止状态期间氧化物TFT的低漏电流使得对设计高功效电路来说能够具有很大的优势。例如,当不需要像素的高帧速率驱动时,电路可被设计成以减小的帧速率来操作像素。

然而,基于氧化物TFT的背板的稳定高产率生产需要TFT设计、介电和钝化材料、氧化物膜沉积均匀性、退火条件等的优化。解决一个问题通常意味着将另一个的性能折衷,并且显示器的背板中的集成度可变得甚至低于非晶硅或多晶硅的集成度。

因此,利用由相同类型的TFT实现的TFT背板不能获得显示器的最大性能。而且,显示器自身可具有各种要求,比如视觉质量(例如,亮度、均匀性)、功效、更高的像素密度、边框的减小等。利用由单种类型的TFT实现的TFT背板来满足一个以上的这种要求会是困难的任务。

简要概括

鉴于上述问题,本发明实施方式的发明人认识到,利用采用单种类型的TFT的常规TFT背板以较低功耗提供具有较高分辨率的显示器存在限制。在用于多种像素驱动方法的装置中尝试扩展FPD的应用进一步增加了对提供将氧化物晶体管的优点与多晶硅晶体管的优点组合的TFT背板的需求。

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