电子设备及其制造方法

摘要

本发明公开了电子设备及其制造方法，其中，该电子设备包括：基板；多个薄膜晶体管，在从基板的一个主面观看时的平面图上，至少沿一个方向线状设置；多个薄膜晶体管中的每个均包括：在基板上的预加热层、在预加热层上的绝缘层以及薄膜半导体层，薄膜半导体层的一部分通过绝缘层与预加热层重叠，其中，预加热层除与薄膜半导体层重叠的部分之外的部分具有平面形状，该平面形状相对于与这个方向垂直相交的方向延伸的轴线对称。通过本发明，当通过使用激光束照射等执行热源扫描时，即使用了热源的低能量也能够充分地加热半导体薄膜，并且在热源扫描的向外路线和返回路线之间不会导致任何特性分散。

权利要求

1.一种电子设备，包括：

基板；以及

多个薄膜晶体管，在从所述基板的一个主面观看时的平面图上，至少沿一个方向线状设置；

所述多个薄膜晶体管中的每个均包括：

在所述基板上的预加热层，

在所述预加热层上的绝缘层，以及

薄膜半导体层，其一部分通过所述绝缘层与所述预加热层重叠，其中，所述预加热层除与所述薄膜半导体层重叠的部分之外的部分具有平面形状，所述平面形状相对于在与所述一个方向垂直相交的方向延伸的轴而线对称。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述预加热层具有与所述薄膜半导体层重叠的第一区域，以及除所述第一区域之外的第二区域，以及所述第二区域具有平面形状，所述平面形状具有穿过所述第一区域中心的线对称轴。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述预加热层具有每个均与所述薄膜半导体层重叠的多个第一区域，以及除所述多个第一区域之外的第二区域，所述多个第一区域中的每个均具有长边彼此平行的矩形平面形状，以及所述第二区域具有平面形状，所述平面形状具有与所述多个第一区域中的每个的所述长边中的每条边平行的线对称轴。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述预加热层为所述薄膜晶体管的栅电极，并且所述绝缘层为所述薄膜晶体管的栅极绝缘膜。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述薄膜晶体管的栅电极通过栅极绝缘膜形成在所述薄膜半导体层上。

6.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述薄膜半导体层由非晶硅制成，以及

所述预加热层由热容量比所述薄膜半导体层和所述绝缘层中的每个都小而热导率比所述薄膜半导体层和所述绝缘层中的每个都高的导电材料制成。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其中多个像素中的每个均包括发光是根据流过发光元件的电流量来驱动的发光元件，以及被设置在所述发光元件的驱动电流路径中的驱动晶体管，并且所述多个像素在从所述基板的一个主面观看时的平面图上，以矩阵形式设置，以及所述驱动晶体管为所述薄膜晶体管。

8.一种电子设备，包括：

基板；以及

多个薄膜晶体管，在从所述基板的一个主面观看时的平面图上，至少沿一个方向线状设置；

所述多个薄膜晶体管中的每个均包括：

在所述基板上的预加热层，

在所述预加热层上的绝缘层，以及

薄膜半导体层，其一部分通过所述绝缘层与所述预加热层重叠，其中，从所述一个主面观看时的所述预加热层的平面形状具有与所述薄膜半导体层重叠的至少一个第一区域，以及除所述第一区域之外的第二区域，以及所述第二区域的平面形状具有两个旋转对称部分，其中，当一个旋转对称部分以旋转对称轴作为中心轴旋转180°时，所述一个旋转对称部分与另一个旋转对称部分重叠。

9.一种电子设备制造方法，包括以下步骤：在基板上形成多个薄膜晶体管，在从所述基板的一个主面观看时的平面图上，所述多个薄膜晶体管至少沿一个方向线状设置，形成所述多个薄膜晶体管的步骤包括以下步骤：在所述基板上形成预加热膜，

将所述预加热膜图案化为每个薄膜晶体管的预定平面形状，形成绝缘膜以覆盖所述多个预加热层的露出面，在所述绝缘膜上形成半导体薄膜，

从所述一个方向的一侧向另一侧扫描激光束，并在所述一个方向内交替改变所述扫描的方向的同时多次重复所述扫描，并且对所述半导体薄膜进行退火，以及对所述半导体薄膜进行图案化，以形成每个薄膜晶体管的所述薄膜半导体层，其中在图案化所述预加热膜的步骤中，所述预加热膜经图案化以使每个薄膜晶体管的所述预加热膜的预定平面形状变成相对于在与所述一个方向垂直相交的方向延伸的轴而线对称，以及在图案化所述半导体薄膜的步骤中，所述半导体薄膜经图案化以形成所述薄膜半导体层，其中，除与所述预加热层部分重叠的区域之外的区域的平面形状变成相对于所述轴而线对称。

说明书

电子设备及其制造方法

[0001] 相关申请的交叉参考

[0002] 本发明包含于2008年7月14日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP2008-182889的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

[0003] 本发明涉及具有薄膜晶体管的电子设备(例如显示设备或者集成电路设备)。此外，本发明涉及包括通过执行激光束扫描对薄膜晶体管的薄膜半导体层进行退火的步骤的电子设备制造方法。

背景技术

[0004] 诸如液晶显示设备或者有机EL(电致发光)设备的显示设备被称为具有薄膜晶体管(TFT)的电子设备。

[0005] 薄膜晶体管(下文中称作“TFT”)用作将与图像信号对应的电压施加给液晶显示设备中的液晶层的开关元件。

[0006] 另外，TFT也用作控制流过有机EL显示设备中每个像素设置的自发光元件的电流量的驱动晶体管。在有机EL显示设备的每个像素中，除驱动晶体管之外，需要开关元件以用于电流路径的切断控制、图像信号的采样等。TFT也用作开关元件。

[0007] TFT具有在通过由采用与用于半导体集成电路相同的技术在显示设备的面基板上层压薄膜而获得的层压结构内由多晶硅、单晶硅等制成的薄膜半导体层。在薄膜半导体层中形成源极/漏极区，并且通过栅极绝缘膜将栅电极设置为接近薄膜半导体层的上表面或者下表面。

[0008] 通常，在低温多晶硅TFT中，在用于使非晶硅(薄膜半导体层的形成膜)结晶以使非晶硅变成多晶硅(polysilicon)的退火处理中采用Exima激光退火(ELA)方法。

[0009] 然而，尽管通过采用ELA方法形成的低温多晶硅TFT具有大迁移率，但是多个低温多晶硅TFT的阈值电压或者迁移率很大程度地分散(disperse，波动)。TFT的阈值电压和迁移率分散，导致用于像素驱动的操作在上述的液晶显示设备或者有机EL显示设备中变得不稳定。

[0010] 更具体地，在利用ELA方法的激光束照射中，以使激光束间歇地照射具有预定形状的区域(照射区域(shot region))的方式来执行线性扫描，其中，在用激光束照射的该区域沿一个方向部分偏移的同时根据脉冲驱动用激光束照射该区域。此外，以使照射区域的中心沿与这个扫描方向垂直相交的方向偏移从而使该照射区域与在同样与这个扫描方向垂直相交的方向中的前一照射区域部分重叠的方式来类似地执行下一线性扫描。通过使用激光束重复执行这种线性扫描来执行ELA方法。

[0011] 这时，例如，TFT特性在扫描线内的均匀性变得优于TFT特性在与扫描方向垂直相交的方向上的均匀性。相反，TFT的阈值电压和迁移率易于在与扫描线垂直相交的方向上分散，这导致在显示屏上出现周期性条纹状亮度不均匀性。

[0012] 特别，在有机EL显示设备的驱动晶体管中，根据输入至像素的信号的电平来调节用于发光元件的驱动电流的量。结果，TFT的阈值电压和迁移率的分散以像素的发光亮度变化的形式直接出现。另外，尽管采样晶体管为开关晶体管，但是采样时间取决于阈值电压，并且当迁移率不同时，即使对于相同的采样时间，所取得的信号电荷的量也不同。因此，由于采样晶体管的特性也分散，所以发光亮度无论如何都会改变。

[0013] 为了防止由于ELA扫描所引起的在有机EL显示器中的显示不均匀性，作出了各种提议。例如，在日本专利公开第2003-91245号和第2002-175029号(下文中，称作专利文献1和专利文献2)中描述了这些提议。

[0014] 在专利文献1中所述的技术中，多个TFT(驱动晶体管)经设置以分别与发光元件并联连接。这时，使得沟道电流流动的方向(沟道长度方向)在多个TFT中不同。此外，对晶体特性随沟道长度方向而不同的非晶形半导体膜执行沿一个方向的ELA激光束照射，或者沿多个方向的ELA激光照射，从而使由于上述的ELA扫描引起的周期性亮度不均匀性在显示屏上不太明显。

[0015] 在专利文献2中，与连接至发光元件的驱动晶体管串联地设置补偿晶体管，该补偿晶体管具有与驱动晶体管的一种导电类型相反的沟道导电类型并且是二极管连接的。当在ELA阶段中由于激光束线性扫描而在驱动晶体管中导致特性分散时，在相反导电类型的补偿晶体管中导致相反的特性分散，从而吸收了由于上述的特性分散而引起的驱动电流的变化。鉴于此，可以使由于上述的ELA扫描所引起的周期性亮度不均匀性在显示屏上不太明显。

发明内容

[0016] 然而，在专利文献1和专利文献2中所述的技术具有以下缺点，因为像素电路要在电路上进行设计，所以像素电路变大。另外，对于就这样的电路制成的设备，产生的效果有限。

[0017] 另一方面，当降低激光束照射能量时，由于激光束扫描所引起的周期性条纹状亮度不均匀性会戏剧性地变得不太显著。然而，当降低激光束照射能量时，因为结晶化没有进展，所以不能获得期望的TFT特性。此外，由于另一主要因素结晶化不足而在TFT中导致特性分散，这导致显示质量降低。

[0018] 当降低激光束照射能量时，扫描次数增加并且用激光束照射的区域每次偏移一点点，使得同一像素用激光束照射了多次，从而也能够促进结晶化。然而，当增加扫描次数时，执行退火处理就要花费大量时间，这成为成本增加的主要因素。

[0019] 在除显示设备之外的电子设备(诸如薄膜晶体管以阵列形式分散的集成电路等)中同样会导致由于激光束退火引起的特性分散。

[0020] 鉴于上述问题，因此，期望提供一种具有薄膜晶体管的电子设备及其制造方法，所形成的该薄膜晶体管使得在通过使用激光束照射等方式执行热源扫描时，即使用了低能量热源也能够充分地加热半导体薄膜，并且在热源扫描的向外路线和返回路线之间不会导致任何特性分散。

[0021] 为了达到上述目的，根据本发明的实施例，提供了一种电子设备，包括：基板；以及多个薄膜晶体管，在从基板的主面观看时的平面图上，至少沿一个方向上线状设置。

[0022] 多个薄膜晶体管中的每个均包括：在基板上的预加热层；在预加热层上的绝缘层；以及薄膜半导体层，其一部分通过绝缘层与预加热层重叠。在预加热层中，除与薄膜半导体层重叠的部分之外的部分具有相对于在与这个方向垂直相交的方向延伸的轴线对称的平面形状。

[0023] 在该实施例中，优选地，预加热层具有与薄膜半导体层重叠的第一区域，以及除第一区域之外的第二区域。此外，第二区域具有平面形状，该平面形状具有穿过第一区域的中心的线对称轴。

[0024] 在该实施例中，优选地，预加热层为薄膜晶体管的栅电极，并且绝缘层为薄膜晶体管的栅极绝缘膜。

[0025] 根据本发明的另一个实施例，提供了一种电子设备，包括：基板；以及多个薄膜晶体管，在从基板的一主面观看时的平面图上，至少沿一个方向线状设置。多个薄膜晶体管中的每个均包括：在基板上的预加热层；在预加热层上的绝缘层；以及薄膜半导体层，其一部分通过绝缘层与预加热层重叠。当从这个主面观看时的预加热层的平面形状具有与薄膜半导体层重叠的至少一个第一区域，以及除第一区域之外的第二区域；并且第二区域的平面形状具有两个旋转对称部分，其中，当一个旋转对称部分以旋转对称轴作为中心轴旋转180°时，这个旋转对称部分与另一个旋转对称部分重叠。

[0026] 根据本发明的又一实施例，提供了一种电子设备制造方法，包括以下步骤：在基板上形成多个薄膜晶体管，在从所述基板的一个主面观看时的平面图上，至少沿一个方向线状设置多个薄膜晶体。

[0027] 形成多个薄膜晶体管的步骤包括以下步骤：在基板上形成预加热膜(preliminary heating film)；将预加热膜图案化为每个薄膜晶体管的预定平面形状；形成绝缘膜以覆盖多个预加热层的露出面；在绝缘膜上形成半导体薄膜；从所述一个方向的一侧向另一侧扫描激光束，并在所述一个方向内交替改变扫描方向的同时多次重复扫描，并且对半导体薄膜进行退火；以及对半导体薄膜进行图案化，以形成每个薄膜晶体管的薄膜半导体层。

[0028] 在图案化预加热膜的步骤中，预加热膜经图案化以使每个薄膜晶体管的预加热膜的预定平面形状变成相对于在与所述一个方向垂直相交的方向延伸的轴线对称。在图案化半导体薄膜的步骤中，半导体薄膜经图案化以形成薄膜半导体层，其中，除与预加热层部分重叠的区域之外的区域的平面形状变成相对于该轴线对称。

[0029] 在上述结构中，在预加热层上通过绝缘层堆叠薄膜半导体层。这时，当注意预加热层的平面形状时，部分预加热层与薄膜半导体层的平面形状重叠。这里，平面形状指在从基板的一个主面观看时的平面图的形状(图案的形状)，在该基板上形成有预加热层和薄膜半导体层。在从基板的一个主面观看时的平面图上，至少沿一个方向线状形成多个薄膜晶体管。薄膜半导体层是用于形成薄膜晶体管的沟道的层。

[0030] 在与薄膜半导体层部分重叠的预加热层中，除重叠部分之外的部分具有相对于沿与所述一个方向(线状设置方向)垂直相交的方向延伸的轴而线对称的平面形状。因此，在从所述一个方向的一侧向另一侧横过预加热层的情况下，以及在所述一个方向的另一侧横穿一侧的情况下，在这两种情况下，相对于所述轴而线对称的两个图案部分从一个图案部分横过另一个图案部分。另外，两个图案部分关于在预加热层和薄膜半导体层之间的重叠部分具有对称性。因此，如果某种加热源横过预加热层，则平面形状的线对称性会使加热具有均匀性。

[0031] 更具体地，当预加热层的平面形状被划分成与薄膜半导体层重叠的第一区域和除第一区域之外的第二区域时，第二区域具有平面形状，该平面形状具有穿过第一区域的中心的线对称轴。这表示设置单个第一区域还是设置多个第一区域都没问题。

[0032] 另外，第二区域的平面形状具有两个旋转对称部分，其中，当一个旋转对称部分以旋转对称轴作为中心轴旋转180°时，这个旋转对称部分与另一个旋转对称部分重叠。

[0033] 这里，由于第一区域为与薄膜半导体层重叠的部分，所以第一区域用作用于直接加热薄膜半导体层的加热部。当预加热层为薄膜晶体管的栅电极层时，第一区域为有效栅极部。另一方面，第二区域为除第一区域之外的预加热层的部分。因此，通常，如何加热第一区域随第二区域的配置而不同。

[0034] 即，例如，当考虑在激光束退火中扫描阶段时，激光束撞击在第一区域上，而在加热第一区域之前，激光束可撞击在将加热的第二区域上。在这种情况下，在第二区域中产生的热量被传输至第一区域(预加热)。此外，当在激光束扫描中首先在向外路线和返回路线中加热的第二区域的平面形状不对称时，在主加热允许直接加热第一区域之前，第一区域的温度在预加热中不同。

[0035] 在本发明的实施例中，将具有如在实施例的情况下具有轴对称(线对称)性或者如在另一个实施例中具有旋转对称性的图案的第二区域连接至第一区域。因此，当确定适用于这种对称性的激光束扫描方向时，如何加热薄膜半导体层在激光束扫描的向外路线和返回路线之间是大致相同的。

[0036] 根本发明的实施例，能够提供具有薄膜晶体管的电子设备，其制造方法，所形成的薄膜晶体管使得在通过使用激光束照射等方式执行热源扫描时，即使用了低能量热源也能够充分地加热半导体薄膜，并且在热源扫描的向外路线和返回路线之间不会导致任何特性分散。

附图说明

[0037] 图1为示出根据本发明实施例的有机EL显示设备的主要配置的框图；

[0038] 图2为示出在图1所示实施例的有机EL显示设备中具有P沟道驱动晶体管的像素电路的配置的电路图(部分为模块)；

[0039] 图3为示出在图1所示实施例的有机EL显示设备中具有N沟道驱动晶体管的像素电路的配置的电路图(部分为模块)；

[0040] 图4为有机发光二极管的I-V特性的曲线图；

[0041] 图5A和图5B分别为示出在图1所示实施例的有机EL显示设备中在改变图案之前的像素电路的结构的顶部平面图和沿图5A的线A-A截取的横截面图；

[0042] 图6A和图6B分别为示出在图5A所示的像素电路中在激光束退火阶段中的图案的顶部平面图和沿图6A的线A-A截取的横截面图；

[0043] 图7为示出在图3所示实施例的有机EL显示设备中的激光束退火扫描方法(方向)的示图；

[0044] 图8为示出与在图3所示实施例的有机EL显示设备中的激光束退火扫描方法形成对比的另一激光束退火扫描方法(方向)的示图；

[0045] 图9A和图9B分别为在图5A中示出的像素电路的结构被设置为示出镜面对称性时的两个像素的顶部平面图和沿图9A的线A-A截取的横截面图；

[0046] 图10A～图10D为分别示出在图1所示实施例的有机EL显示设备中的栅极图案的类型的顶部平面图；

[0047] 图11为示出在图1所示实施例的有机EL显示设备中具有多个第一区域的栅极图案的顶部平面图；

[0048] 图12为示出在图1所示实施例的有机EL显示设备中的另一类型的栅极图案的顶部平面图；

[0049] 图13A、图13B以及图13C分别为在实例1中的像素电路的顶部平面图、沿图13A的线A-A截取的横截面图、以及在激光束退火阶段中实例1中的像素电路的顶部平面图；以及

[0050] 图14A以及图14B分别为在实例2中的像素电路的顶部平面图、沿图14A的线A-A截取的横截面图、以及在激光束退火阶段中实例2中的像素电路的顶部平面图。

具体实施方式

[0051] 下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。在本实施例中，本发明被应用于作为电子设备的有机EL显示装置。

[0052] <整体配置>

[0053] 图1示出了根据本发明实施例的有机EL显示设备的主要配置。

[0054] 所示的有机EL显示设备1包括具有以矩阵形式设置的多个像素电路(PIX.C.)3的像素部2以及用于驱动像素部2的驱动电路。驱动电路包括垂直驱动电路(V扫描器)4和水平驱动电路(H扫描器：H.Scan)5。

[0055] 根据每个像素电路3的配置来设置多个V扫描器4。在这种情况下，V扫描器4被配置为包括水平像素线驱动电路(D.Scan)41和写信号扫描电路(W.Scan)42。

[0056] 在图1中所示的像素电路的参考符号“3(i，j)”表示所涉及的像素电路具有垂直方向(纵向)的地址i(i＝1，2)以及水平方向(横向)的地址j(j＝1，2，3)。这些地址i和j取的是分别具有“n”和“m”作为其最大数的1以上的整数。具体地，在本实施例中，为了图形简化，示出了n＝2和m＝3的情况。

[0057] 在随后的描述和附图中，该地址表示法类似地应用于像素电路的元件、信号、信号线、电压等。

[0058] 像素电路3(1，1)和3(2，1)每个均连接至垂直方向的共用第一信号线SIG(1)。同样，像素电路3(1，2)和3(2，2)每个均连接至垂直方向的共用第二信号线SIG(2)，以及像素电路3(1，3)和3(2，3)每个均连接至垂直方向的共用第三信号线SIG(3)。

[0059] 可以通过共用扫描信号线将第一扫描信号VSCAN 1(1)从水平像素线驱动电路41施加给属于第一行的像素电路3(1，1)、3(1，2)和3(1，3)中的每个。同样，可以通过共用扫描信号线将第一扫描信号VSCAN 1(2)从水平像素线驱动电路41施加给属于第二行的像素电路3(2，1)、3(2，2)和3(2，3)中的每个。

[0060] 另外，可以通过共用扫描信号线将第二扫描信号VSCAN 2(1)从写信号扫描电路42施加给属于第一行的像素电路3(1，1)、3(1，2)和3(1，3)中的每个。同样，可以通过另一个共用扫描信号线将第二扫描信号VSCAN 2(2)从写信号扫描电路42施加给属于第二行的像素电路3(2，1)、3(2，2)和3(2，3)中的每个。

[0061] <像素电路1>

[0062] 图2示出了当驱动晶体管由PMOS晶体管构成时像素电路3(i，j)的最基本配置。

[0063] 所示的像素电路3(i，j)为用于控制作为发光元件的有机发光二极管OLED的电路。除有机发光二极管OLED之外，像素电路3(i，j)还包括由PMOS型TFT构成的驱动晶体管Md、由NMOS型TFT构成的采样晶体管Ms以及一个存储电容器Cs。

[0064] 尽管没有具体示出，但是有机发光二极管OLED具有以下结构，其中，通过在由透明玻璃等制成的基板上按顺序沉积第一电极(正电极)、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等来形成构成有机膜的层压体，然后在层压体上形成第二电极(负电极)。正电极连接至正侧的第一电源，以及负电极连接至负侧的第二电源。注意，还可以采用以下配置，使第二电源对应于正侧而使第一电源对应于负侧。在这种情况下，正电极连接至第二电源而负电极连接至第一电源。

[0065] 注意，图2示出了有机发光二极管OLED的正电极从正侧的第一电源接收到电源电压VDD并且有机发光二极管OLED的负电极连接至诸如接地电压GND的基准电压的情况。

[0066] 当在有机发光二极管OLED的正侧极和负电极上都施加预定偏压时，填满发光层的电子和空穴互相重组，从而自发光。有机EL发光二极管OLED可以通过适当地选择制成有机膜的有机材料来发出红色(R)、绿色(G)或者蓝色(B)的光。因此，例如，这些有机材料被设置在属于各个行的每个像素中以允许发出R、G以及B光，从而能够执行彩色显示。可选地，可以通过使用用于发出白色光的有机材料、通过滤色片的颜色来彼此辨别R、G和B。或者，还可以采用具有除R、G以及B之外的白色(W)的四色结构。

[0067] 驱动晶体管Md用作用于通过控制流过发光元件(有机发光二极管OLED)的电流量来流动调节显示灰度(display gradation)的电流控制部。

[0068] 驱动晶体管Md的源电极连接至用于电源电压VDD的供给线，并且其漏电极连接至有机发光二极管OLED的正电极。

[0069] 采样晶体管Ms连接在用于数据电压Vsig(根据它来确定像素灰度)的供给线(信号线SIG(j))和驱动晶体管Md的栅电极之间。采样晶体管Ms的源电极和漏电极之一连接至驱动晶体管Md的栅电极，而采样晶体管Ms的源电极和漏电极中的另一个连接至信号线SIG(j)。数据电压Vsig从H扫描器5施加给信号线SIG(j)。采样晶体管Ms对具有电平并与图像相对应的数据进行采样，其中，在对于用于施加数据电位的时间周期内的适当时刻通过像素电路来显示该图像。对于此的原因是因为排除了由于过渡时间周期而作用于所显示图像上的影响，在这个过渡时间周期内，电平在具有将采样的期望数据电压Vsig的数据脉冲的开头部分或结尾部分中都不稳定。

[0070] 存储电容器Cs连接在用于电源电压VDD的供给线和驱动晶体管Md的栅电极之间。稍后，在“发光控制操作”和“校正操作”的段落中将描述通过存储电容器Cs处理的部分。

[0071] 注意，在图2中省略了由图1中所示的写信号扫描电路42控制的配置。例如，在这个配置中可以使用连接在用于电源电压VDD的供给线和图2中所示的驱动晶体管Md之间的另一个晶体管。可选地，还可以采用通过仅在预定时间周期内以给定周期重复施加电源电压VDD的配置。尽管这些配置中的任一种被设置用于驱动扫描，但是由于驱动扫描存在各种系统，所以在图2中省略了这些配置中的任一个。

[0072] <像素电路2>

[0073] 图3示出了当驱动晶体管由NMOS晶体管构成时像素电路3(i，j)的最基本配置。

[0074] 除驱动晶体管Md的沟道导电类型与在图2中所示的驱动晶体管Md不同之外，像素电路3(i，j)具有与图2中所示的像素电路3(i，j)相同的配置。当驱动晶体管Md由NMOS晶体管构成时，存在以下优点，每单位尺寸可以获得大驱动电流，以及因为可以将在像素电路内的所有晶体管都配置为N沟道型，所以可以简化制造过程。

[0075] <发光控制操作>

[0076] 如下将描述在上述的两个像素电路3(i，j)中的示意性发光控制操作。

[0077] 存储电容器Cs的一端连接至驱动晶体管Md的发光控制节点NDc。通过采样晶体管Ms对从信号线SIG(j)发出的信号电压Vsig进行采样，并且将所得到的数据电压Vsig施加给发光控制节点NDc。

[0078] 图4示出了有机发光二极管OLED的I-V特性的曲线图。在这种情况下，通过表达式(1)来表示驱动晶体管Md的漏电流Ids(对应于用于有机发光二极管OLED的驱动电流Id)：

[0079]

[0080] 其中，μ为有效迁移率，W为沟道宽度，L为沟道长度，通过(栅极绝缘层的相对介电常数)×(真空的介电常数)/(栅极绝缘层的厚度)得出Cox，Vgs为栅源电压，以及Vth为阈值电压。

[0081] 当将预定的数据电压Vsig施加给驱动晶体管Md的栅电极，在<像素电路1：图2>的情况下，P沟道驱动晶体管Md的源电极连接至电源，并因此，P沟道驱动晶体管Md被设计为通常在饱和区域中操作。鉴于此，P沟道驱动晶体管Md用作具有由表达式(1)给出的漏电流Ids的恒定电流源。通过恒定电流源引起流动的漏电流Ids取决于值与施加给P沟道驱动晶体管Md的栅电极的数据电压Vsig相对应的栅源电压Vgs。因此，有机发光二极管OLED发出亮度与在采样中获得的数据电压Vsig相对应的光。

[0082] 众所周知，有机发光二极管OLED的I-V特性由于发热而如图4所示改变。这时，由于恒流源使自身流出恒定电流，所以对有机发光二极管OLED的施加电压V变大，并因此，P沟道驱动晶体管Md的漏极电位升高。然而，由于P沟道驱动晶体管Md的栅源电压Vgs保持恒定，所以导致恒定量的驱动电流Ids流过有机发光二极管OLED，并因此发光亮度不改变。

[0083] 然而，在具有替代图2中所示的P沟道驱动晶体管Md的N沟道驱动晶体管Md的<像素电路2：图3>的情况下，由于将沟道驱动晶体管Md的源电极连接至有机发光二极管OLED的正电极，所以在有机发光二极管OLED特性随时间变化同时，栅源电压Vgs改变。

[0084] 结果，导致流过有机发光二极管OLED的驱动电流Id改变，从而即使用预定的数据电压Vsig，发光亮度也改变。

[0085] 另外，驱动晶体管Md的阈值电压Vth和迁移率μ在像素电路之中是各自不同的。因此，漏电流Ids根据表达式(1)分散，并且被施加相同的数据电压Vsig的像素的发光亮度改变。

[0086] 具有N沟道驱动晶体管Md的像素电路具有以下优点，驱动能力高并且可以简化制造过程。然而，为了抑制阈值电压Vth和迁移率μ的分散，需要在上述的发光控制操作之前执行以下校正操作。

[0087] <校正操作>

[0088] 尽管这里省略了控制的具体细节，但是在通过存储电容器Cs采样之前，驱动晶体管Md的栅极电位保持在阈值电压Vth的电平。这个预操作被称作“阈值校正”。

[0089] 在完成阈值电压校正之后，在采样中获得的数据电压Vdata被施加给驱动晶体管Md的栅电极，并因此，驱动晶体管Md的栅极电位保持在“Vth+Vdata”。这时，根据数据电压Vdata的幅值使驱动晶体管Md导通。在由于其大阈值电压Vth而很难导通的驱动晶体管Md的情况下，“Vth+Vdata”的值也很大。相反，在由于其小阈值电压Vth而容易导通的驱动晶体管Md的情况下，“Vth+Vdata”的值也很小。因此，从驱动电流Id中排除了阈值电压Vth分散的影响。结果，当数据电压Vdata保持恒定时，漏电流Ids(驱动电流Id)也保持恒定。

[0090] 另外，在数据采样之前以及在阈值电压校正之后，执行“迁移率校正(严格地说，驱动力校正)”。

[0091] 在迁移率校正中，从保持“Vth+Vsig”的电压的状态开始进一步作出与驱动晶体管Md的电流驱动能力相对应的电位改变。尽管在图2和图3中省略示出，但是在驱动晶体管Md的栅电极与源电极或漏电极之间设置了基于流过驱动晶体管Md的电流沟道的电流而对保持电容器充电或放电的路径。此外，通过控制电流是否流过该路径来执行迁移率校正。

[0092] 此后，通过具有恒值的电流来驱动有机发光二极管OLED以发光。

[0093] 通过电路以这种方式校正驱动晶体管Md的阈值电压Vth和迁移率μ的分散。然而，该校正操是对驱动晶体管Md进行的操作。鉴于此，最期望的是使阈值电压Vth和迁移率μ对像素电路内的所有晶体管(TFT)都很难分散。

[0094] TFT薄膜(薄膜半导体层)的成分、浓度等的分散对阈值电压和迁移率的分散占很大的主要因素。关于对阈值电压和迁移率的分散影响的主要因素，如下文中将描述，存在一个主要因素在于在用于激活引入的杂质的激光束退火的阶段中的激光束扫描。

[0095] <导致不均匀加热的图案>

[0096] 本实施例涉及导致在向外路线和返回路线的激光退火照射中的均匀加热的图案。

[0097] 作为使在加热和图案之间的关系清晰的前提，首先，将给出关于在改变成所涉及的图案之前的像素结构的描述。

[0098] 图5A为示出在实施例中作出图案改变之前的像素电路的结构的顶部平面图。此外，图5B为沿图5A的线A-A截取的横截面图。

[0099] 下文中，词语“图案”是指在从如图5A所示的基板的一个主面观看时的平面图的形状(平面形状)和具有平面形状的部分这两种含义或其中一种含义。

[0100] 参考图5B，在由玻璃等制成的基板10上形成栅电极11，该栅电极11由诸如钼等预定栅极金属材料制成并且还用作“预加热层”。在栅电极11上形成由氧化硅等制成的栅极绝缘膜12，作为“绝缘膜”，以覆盖栅电极11的露出面。在栅极绝缘膜12上、并且在薄膜半导体层13d与栅电极11中主要变成有效栅极部分的部分(栅极指状部)11A重叠的位置形成驱动晶体管Md的薄膜半导体层(非晶硅层)13d。

[0101] 这个结构还应用于用于采样晶体管Ms的薄膜半导体层13s(参考图5A)。

[0102] 然而，栅极指状部11A的长度在驱动晶体管Md和采样晶体管Ms之间不同。另外，与栅极指状部11A一体形成的其余栅电极部分在驱动晶体管Md和采样晶体管Ms之间也不同。

[0103] 具体地，在驱动晶体管Md中，存储电容器Cs中具有大面积的下电极从栅极指状部11A的底部形成，而栅电极11的部分11B与栅极指状部11B平行地延伸。

[0104] 另一方面，在采样晶体管Ms中，水平(横向)配线的、用于第二扫描信号VSCAN2(i)的供给线(在图中用“写控制线”表示)连接至栅极指状部11A的底部。

[0105] 返回参考图5B，例如，铝(Al)膜经图案化而形成的各种配线和连接被设置在薄膜半导体层13d上。

[0106] 在图5B中，从右侧按顺序形成VDD线14A、连接配线14B、存储电容器Cs的上电极14C、以及作为信号线SIG(j)的SIG线14D。在这种情况下，VDD线14A电连接至薄膜半导体层13d的源电极和漏电极之一，并且用作用于电源电压VDD的供给线。此外，连接配线14B电连接至薄膜半导体层13d的源电极和漏电极中的另一个。这里，因为将有机发光二极管OLED的有机层压层被设置在上层中，所以薄膜半导体层13d的源电极或者漏电极中的另一个电极通过连接配线14B连接至有机发光二极管OLED(未示出)的有机层压层。

[0107] 注意，SIG线14D连接至采样晶体管Ms的薄膜半导体层13s，并且另一连接配线14E也连接至薄膜半导体层13s。在这种情况下，另一连接配线14E是通过图案化由Al等制成的膜而与SIG线14D同时形成的。连接配线14E连接至下层的栅电极11的部分11B(存储电容器Cs的下电极)。

[0108] <激光束退火和图案化之间的关系>

[0109] 在这个段落中，首先，将描述激光束退火，然后，将阐明加热由于栅电极图案而变得不均匀的原因。

[0110] 图6A为在激光束退火的阶段中的图案的顶部平面图，以及图6B为沿图6A的线A-A截取的横截面图。

[0111] 这个状态为以下状态，其中，在图6A所示的整个表面上沉积非晶硅膜(半导体薄膜)，并且如图6B所示，变成薄膜半导体层13d的部分的周围与部分13m连续，部分13m由与变成薄膜半导体层13d的部分相同的材料制成。通过在完成激光束退火之后执行图案化而去除部分13m，并且留下分别具有矩形形状的薄膜半导体层13d和薄膜半导体层13s。

[0112] 如上文所述那样，在完成图案化之后形成通过栅极绝缘膜12与非晶硅膜(半导体薄膜)变成薄膜半导体层13d和13s的部分重叠的栅电极部(栅极指状部11A)的状态下，对本实施例中的像素电路内的TFT执行激光束退火。由于这时的处理先于Al真空蒸发处理，所以不存在Al(用于制成VDD线14A～连接配线14E)。

[0113] 接下来，考虑激光束退火的扫描方向。

[0114] 在实施例中，如图7所示，在水平方向上每隔一个像素线，方向(附图中用箭头表示)就交替地转换成相反方向的情况下，对于具有(N×M)个像素的显示部2执行用于激光束退火的扫描。这样做的原因在于：当如图8所示时，在沿向外路线执行激光退火之后的返回时间(返回路线所需的时间)变得无用，并因此延长了总处理时间。鉴于此，在返回路线中也执行激光束退火处理。

[0115] 当假设图7所示的激光束退火扫描时，在图6中，首先，在向外路线中通过激光束来照射栅电极11的部分11B以被加热(预加热)。此后，在稍后的时间使栅极指状部11A和薄膜半导体层13d暴露在激光束下加热(主加热)。

[0116] 尽管薄膜半导体层13d在主加热阶段中直接接收激光束而被加热，但是因为作为薄膜半导体层13d的材料的非晶硅具有较大的热容量，所以不能通过快速加热或者通过低照射能量密度来充分加热薄膜半导体层13d。另一方面，当通过强激光束来充分加热薄膜半导体层13d时，因为迁移率μ变低，所以不能获得TFT的充分驱动特生。

[0117] 因此，当在通过激光束进行主加热的阶段中加温具有较小热容量(即，其温度会由于较少的热量就上升)的材料制成的栅极指状部11A时，通过这个热辅助地加热了薄膜晶体管层13d。

[0118] 另外，当在主加热之前执行的预加热中加热栅电极11的部分11B时，这个热被从具有高热传导率的栅电极11的部分11B传输至栅极指状部11A。结果，通过这个预加热就使栅极指状部11A的温度上升一定程度。从增加退火效果的观点来看，峰值温度和激光束退火的持续时间是很重要。在这种情况下，当执行预加热时，可以在主加热中节约达到峰值温度所需的时间周期。结果，峰值温度的持续时间也变长(退火效果变大)。从这个角度，栅电极11称作“预加热层”。

[0119] 通过如上所述的方式，在激光束退火扫描的向外路线中，在较短时间周期内获得了充分的退火效果。

[0120] 另一方面，在激光束退火扫描的返回路线中，因为栅极指状部11A和薄膜半导体层13d首先暴露在激光束下，所以没有执行任何预加热。因此，在激光束退火扫描的返回路线中的退火效果小于在激光束退火扫描的向外路线中的退火效果，这导致TFT交替设置每条像素线。

[0121] 尽管激光束扫描速度或者亮度也可以在向外路线和返回路线之间改变，但是当用照射条件对向外路线与返回路线之间的不同加热状态进行补偿时，激光束照射设备的操作不稳定，并且除此之外，难以完全消除分散。此外，需要等待激光束照射设备稳定。结果，使得采用向外和返回激光束照射来缩短处理时间周期的效果降低。

[0122] 像素电路在某些情况下采用如图9所示的用于两个像素的镜面配置。

[0123] 图9通过由点划线表示的边界示出了彼此邻近的两个像素电路。对于这两个像素电路，为了两个像素电路可以共用VDD线14A以节省其分散空间，采用栅极指状部11A和栅电极11的部分11B均相对于像素边界镜面对称的方式来调节栅极指状部11A和栅电极11的部分11B之间的关系。

[0124] 因此，当在反复设置图9中所示的图案的像素部中在向外路线中从左侧向右侧执行激光束退火扫描时，在首先退火的左侧像素电路中执行通过栅电极11的部分11B的预加热。然而，在其次退火的右侧像素电路中没有执行任何预加热。

[0125] 因此，退火效果在相邻的两个像素之间不同，并且结果，TFT特性分散。这还应用于任何其他像素对。因此，在向外路线和返回路线之间经受预加热的像素被颠倒，并因此，就整个像素部来说，出现了格子状(check-like)的显示不均匀性。

[0126] <栅电极图案的概述>

[0127] 图10A～图10D示出了在本实施例中用于防止显示不均匀性的某些大致类型的图案布局。在这种情况下，沿横向上(X方向上)在这些图中所示的方向，在向外路线和返回路线中，对每条像素线重复执行激光束退火扫描。

[0128] 通过修改图6A所示的布局来获得图10A中所示的布局。在图6A所示的布局中，栅电极11的部分(下文中，称作“预加热部”)11B被设置在栅极指状部11A的一侧上。另一方面，在图10A所示的布局中，具有相同尺寸的预加热部11B被设置在栅极指状部11A的两侧上，以相对于Y轴对称。这里，与薄膜半导体层13d重叠的栅极指状部11A的部分被定义为“第一区域R1”，而除第一区域R1之外的栅极指状部11A的部分被定义为“第二区域R2”。然后，应了解，第二区域R2相对于作为边界的第一区域R1的中心线对称。

[0129] 在图10B所示的布局中，假设栅极指状部11A通过接触部(contact)(未示出)连接至对应部分，那么栅极指状部11A就变成孤立图案。在这种情况下，没有设置预加热部11B，并且因此，应了解，两个第二区域R2相对于作为边界的第一区域R1的两个中心线(X轴和Y轴)对称。当两个第二区域R2具有相同尺寸时，获得“180°旋转对称”，使得当绕中心点O执行180°旋转转移时，两个图案刚好彼此重叠。

[0130] 通过使图10A的栅电极11的纵向改变90°来获得分别在图10C和图10D中所示的各个布局。

[0131] 在图10C所示的布局中，分别位于栅极指状部11A的两侧上的两个第二区域R2、变成两个预加热部11B的第二区域R2、以及变成存储电容器Cs的下电极的第二区域R2相对于Y轴完全对称。

[0132] 在图10D所示的布局中，存储电容器Cs的下电极的主要部分被划分成两个部分。然而，在这种情况下，同时获得相对于第二区域R2的Y轴对称和X轴对称。

[0133] 尽管分别在图10A～图10D所示的每个布局对应于设置单个第一区域R1的情况，但是在一个薄膜晶体管中可以存在多个第一区域R1。

[0134] 图11示出了当一个薄膜晶体管具有多个第一区域R1时的最简单布局。

[0135] 在图11中所示的布局中，彼此平行地形成两个栅极指状部(栅电极11A)以与薄膜半导体层13d重叠。鉴于此，两个第一区域R1还具有彼此平行的矩形形状。两个栅电极11A通过连接部11C彼此连接。按此布局的栅电极11被称作“所谓的梳型栅极”。注意，例如，如分别由图11中的参考符号“S(源极)”和“D(漏极)”所示，源电极和漏电极对于两个栅电极11A相对于Y轴镜面对称。另外，栅电极11中作为除第一区域R1之外的区域的第二区域R2还具有相对于与扫描方向垂直相交的Y轴线对称的图案。然而，在这种情况下，缺少激光束在扫描中比撞击在第一区域R1上更早撞击的第二区域R2的一个部分，即，如图
10A、图10B或图10D所示的预加热部11B。从这个角度讲，与图10B中所示的情况类似，图
11中所示的栅电极11具有在向外路线和返回路线中都缺少预加热部11B的图案。

[0136] 图12示出了另一种类型的180°旋转对称。

[0137] 在这种类型中，栅电极11作为整体具有类似S形状的孤立图案。在这种情况下，栅电极11的孤立图案可以具有类似叶轮的形状，其中，在中心轴周围彼此重叠地设置多个类似S的图案，以在每两个类似S的图案之间产生一个角度。

[0138] 下文中，将通过采用图10A和图10B所示的布局作为在图10A～图10D以及图11和图12中所示的布局的代表，参考具体像素电路的顶部平面图和横截面图来描述实施例的实例1和2。应注意，任何其他布局可以类似地应用于像素电路。在以下描述中，分别用相同的参考数字或符号来表示与在图5A和图5B以及图6A和图6B中所示相同的组成部分，并且为了简化此处省略了对其的描述，并且仅提及在图案中的不同部分。

[0139] <实例1>

[0140] 图13A示出了在实例1中的像素电路的顶部平面图，图13B示出了沿图13A的线A-A截取的横截面图，以及图13C示出了在激光束退火扫描阶段中在实例1中的像素电路的顶部平面图。图13A、图13B以及图13C分别对应于图5A、图5B以及图6A。

[0141] 在分别通过向外路线和返回路线的箭头所表示的激光束退火扫描方向上，两个预加热部11B分别对称地设置在栅极指状部11A的两侧上。因此，由于对薄膜半导体层13d的退火效果在向外路线和返回路线之间没有改变，所以没有导致至少由于向外路线和返回路线而引起的TFT特性的分散。另外，由于采用了用非晶硅制成的薄膜半导体层13d、用栅电极11来执行预加热和辅助加热的结构，所以迁移率μ可以达到直接加热非晶硅的激光束退火中的几倍大。

[0142] 注意，薄膜半导体层13s与从开始就对称的栅电极11重叠。然而，当栅电极11从开始就不对称时，最好向栅电极11提供像用于薄膜半导体层13d的预加热部11B一样的栅电极部的对称性。对此的原因在于：尽管不完全为驱动晶体管Md的情况，但是仍期望抑制相对于采样晶体管Ms的特性分散。

[0143] 本文中所使用的激光照射区域的尺寸经确定为短于一个像素的高度(在Y轴方向上的尺寸)，并且能够同时对薄膜半导体层13d和薄膜半导体层13s进行退火。

[0144] <实例2>

[0145] 图14A示出了在实例2中的像素电路的顶部平面图，以及图14B示出了在激光束退火扫描阶段在实例2中的像素电路的顶部平面图。图14A和图14B分别对应于图5A和图6A。

[0146] 在通过向外路线和返回路线的箭头表示的激光束退火扫描方向上，在栅极指状部11A的两侧上没有设置预加热部。更具体地，尽管栅极指状部11A由与存储电容器Cs的下电极11C相同的材料制成，但是栅极指状部11A是以独立于栅极指状部11A和下电极11C之间的相互连接的孤立图案形式形成的。存储电容器Cs的下电极11C通过接触部CH2连接至VDD线14A。另外，在栅极指状部11A的一个端部中形成具有较大面积的第二区域R2，并且将第二区域R2通过接触部CH1连接至存储电容器Cs的上电极(由Al层制成)14F。

[0147] 因此，由于对于薄膜半导体层13d的退火效果在向外路线和返回路线之间没有改变，所以没有导致至少由于向外路线和返回路线引起的TFT特性的分散。另外，由于采用了用非晶硅制成的薄膜半导体层13d、通过栅电极11来执行预加热和辅助加热的结构，所以迁移率μ可以达到直接加热非晶硅的激光束退火中的几倍大。

[0148] 注意以下事实，与薄膜半导体层13s重叠的栅电极11可以具有对称性，激光照射区域和激光源与实例1相同。

[0149] 尽管已基于薄膜半导体层由非晶硅制成的情况描述上述实施例，但是本发明还可以应用于通过执行退火使非晶硅变成多晶硅的情况。在这种多晶硅TFT的情况下，需要增大激光束照射的能量密度。然而，在本实施例中，因为可以执行使用栅电极的辅助加热，所以可以执行具有低能量密度的退火，并且当执行预加热时，增加了使用图案加热的均匀性。然而，由于多晶硅TFT的TFT特性本来就很难由于退火而分散，所以抑制TFT特性分散的效果并不像非晶硅一样大。

[0150] 另外，尽管已基于在栅电极11上堆叠薄膜半导体层13d等的背栅极结构给出描述，但是还可以采用通过栅极绝缘膜12在薄膜半导体层13d等上堆叠栅电极11的结构。在这种情况下，需要在形成栅电极11的图案的状态下执行激光束退火。

[0151] 根据上述实施例，可以获得以下优点。

[0152] 在激光束退火阶段中所设置的电位均与驱动晶体管的栅电极相同的各个栅极金属相对于激光束的扫描方向被设置在驱动晶体管的两侧上，或者完全不以这种方式来设置这些栅极金属。因此，形成了具有轴对称和旋转对称的两个区域的栅电极图案，这导致可以与激光束退火扫描的方向无关地获得均匀的特性。

[0153] 可以获得与激光束退火扫描的方向无关的均匀特性，这导致不必根据激光束退火的扫描方向来调节退火的强度，并且因此可能实现间歇时间(tact time)的减少。

[0154] 另外，能够降低驱动晶体管的阈值电压和迁移率的条纹状分散，并且因此能够获得没有不均匀性的均匀图像质量。

[0155] 注意，当如在实例1和实例2所示，栅电极11的第二区域R2相对于Y轴对称时，还存在以下优点：可以在Y轴方向上彼此相邻的两个像素之间共用VDD线14A，从而能够节约VDD线14A的配置空间。

[0156] 本领域的技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在本发明的权利要求或等同物的范围之内。