CN101887905B - 图像显示系统及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明有关于一种包含显示面板的图像显示系统以及其制造方法，显示面板包括：具有第一、二、三区的基板，第一图案化半导体层设置于基板的第一区之上，第一绝缘层覆盖于第一图案化半导体层及基板的第一、二、三区上，第二图案化半导体层分别设置于第一、三区的第一绝缘层上，第二绝缘层覆盖于第二图案化半导体层及第一绝缘层上，以及图案化导电层设置于第二绝缘层上，其中于第一区构成第一薄膜晶体管，于第三区构成第二薄膜晶体管。
Description
技术领域
本发明有关于一种包含显示面板的图像显示系统，特别有关于一种有机发光二极管显示面板的电容配置设计及其制造方法。
背景技术
近年来，有机发光二极管(organic light emitting diode，简称OLED)显示器已广泛应用于显示器中，其中于有源式矩阵有机发光二极管(active matrixOLED，简称AMOLED)显示器中，通常利用薄膜晶体管(thin film transistor，简称TFT)作为像素区的开关元件以及发光元件的驱动元件。
请参阅图1，其显示习知的有源式矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器中一像素单元100的电路示意图。在像素单元100中具有驱动薄膜晶体管(driving TFT)112用于驱动发光元件116，例如有机发光二极管(OLED)，开关薄膜晶体管(switching TFT)106用于切换像素单元的状态，以及储存电容108用于储存图像数据。开关薄膜晶体管106的栅极耦接至扫描线102，其漏极与数据线104耦接，源极则与储存电容的一端以及驱动薄膜晶体管112的栅极耦接。另外，储存电容108的另一端经由电容线110与电源线114耦接，并与驱动薄膜晶体管112的源极耦接。发光元件116的两端分别连接至阳极118和阴极120，驱动薄膜晶体管112的漏极则与发光元件116的阳极118耦接。
通常AMOLED显示器中的薄膜晶体管为了配合玻璃基板的耐热温度，使用低温多晶硅(low temperature polysilicon，简称LTPS)技术制作其有源层，其具有高载子迁移率及高驱动电路集成度及低漏电流的优点。然而，除了上述优点之外，AMOLED显示器更需要高储存电容及高开口率，以符合显示器的需求。
有鉴于此，业界亟需一种有机发光二极管显示面板的电容配置设计，其可以符合高储存电容及高开口率的需求。
发明内容
本发明提供一种包含显示面板的图像显示系统，该显示面板包括：基板具有第一区、第二区及第三区，第一图案化半导体层设置于基板的第一区之上，第一绝缘层覆盖于第一图案化半导体层及基板的第一区、第二区及第三区上，第二图案化半导体层设置于第一区及第三区的第一绝缘层上，第二绝缘层覆盖于第二图案化半导体层及第一绝缘层上，以及图案化导电层设置于第二绝缘层上，其中位于第一区的第一图案化半导体层、第一绝缘层及第二图案化半导体层构成第一薄膜晶体管，位于第三区的第二图案化半导体层、第二绝缘层及图案化导电层构成第二薄膜晶体管。
此外，本发明还提供一种图像显示系统的制造方法，包含形成一显示面板，包括：提供基板，具有第一区、第二区及第三区，形成第一图案化半导体层于基板的第一区之上，形成第一绝缘层覆盖于第一图案化半导体层及基板之上，形成第二图案化半导体层于第一区及第三区的第一绝缘层上，形成第二绝缘层覆盖于第二图案化半导体层上，以及形成图案化导电层于第一区及第三区的第二绝缘层上，其中位于第一区的第一图案化半导体层、第一绝缘层及第二图案化半导体层构成第一薄膜晶体管，位于第三区的第二图案化半导体层、第二绝缘层及图案化导电层构成第二薄膜晶体管。
为了让本发明的上述目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1是显示习知的有源式矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器中一像素单元的电路示意图；
图2是显示依据本发明一实施例的有机发光二极管显示面板的一次像素区的平面示意图；
图3是显示沿着图2中的剖面线3-3’的剖面示意图；
图4A-4F是显示依据本发明一实施例的制造方法形成图3的有机发光二极管显示面板的剖面示意图；
图5是显示依据本发明另一实施例的有机发光二极管显示面板的一次像素区的平面示意图；
图6是显示沿着图5中的剖面线5-5’的剖面示意图；
图7是显示依据本发明一实施例的包含显示面板的图像显示系统的配置示意图。
主要元件符号说明
100～像素单元；102、202～扫描线；104、204～数据线；106、206～开关薄膜晶体管；108、208～电容；110、210～电容线；112、212～驱动薄膜晶体管；114～电源线；116～发光元件；118～阳极；120～阴极；400、600～次像素区；410～第一区；420～第二区；430～第三区；500～基板；502、504～第一介电层；508～第一绝缘层；516、518～第二绝缘层；520、530～第二介电层层；505、506、506a～第一图案化半导体层；509、510、512、514、514a、514b、514c、710、712～第二图案化半导体层；402a、402b、402c～图案化导电层；402d～图案化导电层的突出部分；532、534、536、538、540～接触孔；541、544、548～掩模；542～P型重掺杂步骤；546～N型轻掺杂步骤；550～N型重掺杂步骤；560a～第二图案化电极层；560b～第一图案化电极层；560c～第三图案化电极层；20～显示面板；30～图像显示系统；40～控制单元；50～电子装置。
具体实施方式
本发明针对有机发光二极管显示面板的电容配置(layout)设计进行改善，以增加显示面板的储存电容，并提高开口率。
请参阅图2，其显示依据本发明一实施例的有机发光二极管显示面板的一像素区400的平面示意图，在像素区400沿着剖面线3-3’可分成第一区410、第二区420及第三区430。于本实施例中，驱动薄膜晶体管位于第一区410上，在第二区420上具有电容，开关薄膜晶体管位于第三区430上，其中第一区410的图案化导电层402a、第二区420的图案化导电层402b以及第三区430的图案化导电层402b构成电容的上电极层，该上电极层的平面配置如图2的402a及402b所示。藉由本实施例的电容配置设计，可使得本发明的有机发光二极管显示面板的储存电容增加并增加开口率。
接着，请参阅图3，其系显示沿着图2中剖面线3-3’的剖面示意图。在基板500上覆盖有第一介电层502及504，第一图案化半导体层506及506a设置于第一区410的第一介电层502及504上。在第一图案化半导体层506及506a及第一介电层502及504上覆盖第一绝缘层508，在第一区410、第二区420及第三区430的第一绝缘层508上分别形成第二图案化半导体层510、512、514、514a、514b及514c。接着，在第二图案化半导体层510、512、514、514a、514b及514c上形成第二绝缘层516及518。然后在第一区410、第二区420及第三区430的第二绝缘层516及518上分别形成图案化导电层402a、402b及402c，以构成第一区410的驱动薄膜晶体管、第一区410及第二区420的电容以及第三区430的开关薄膜晶体管。
值得注意的是，在图3的显示面板中，于第一区410的驱动薄膜晶体管的栅极510之上具有图案化导电层402a，因此可在第一区410形成额外的电容。另外，在此实施例中，第二区420的第二图案化半导体层512与第三区430的第二图案化半导体层514a为具有相同第一导电型的半导体层(于本实施例中，例如为N型重掺杂的多晶硅层)，且互相连接。
接着，请参阅图4A-4F，其系显示依据本发明一实施例的制造方法，形成图3的显示面板的剖面流程图。在图4A中，首先提供基板500，例如为玻璃基板或其他可挠式塑胶基板，在基板500上形成两层第一介电层502及504，接着于第一区410的第一介电层504上形成第一图案化本征半导体层505。
参阅图4B，于第一图案化本征半导体层505及第一介电层504上覆盖第一绝缘层508，并于第一区410、第二区420及第三区430的第一绝缘层508上进行图案化工艺，以形成第二图案化本征半导体层509。接着，在第二图案化本征半导体层509上形成掩模541，并对第一图案化本征半导体层505进行重掺杂工艺542，可以为P型重掺杂亦可为N型重掺杂。
参阅图4B和4C，在第一区410上形成重掺杂的源极/漏极区506a以及多晶硅通道区506后，将掩模541移除，接着于第一区410及第三区430形成掩模544，对第二图案化本征半导体层509进行一第一导电性的轻掺杂546，其中第一导电性为N型或P型。接着，参阅图4D，在第一区410、第二区420及第三区430形成第一导电性轻掺杂的第二图案化半导体层514b。接着在第三区430的第二图案化半导体层514b上形成掩模548，进行第一导电性重掺杂550，于本实施例第一导电性可为N型或P型。
参阅图4E，移除图4D的掩模548，且在第一区410形成第一导电型的第二图案化半导体层510，作为第一区410的驱动薄膜晶体管的栅极；在第二区420上形成第一导电型的第二图案化半导体层512，作为第二区420的电容的下电极层；在第三区430上形成第一导电性的重掺杂的第二图案化半导体层514a与514c及第一导电性的轻掺杂的第二图案化半导体层514b作为第三区430的开关薄膜晶体管的源极/漏极区，并形成未掺杂的多晶硅通道区514。接着，形成两层第二绝缘层516及518覆盖第二图案化半导体层510、512、514、514a、514b及514c。
参阅图4F，在第二绝缘层518上分别形成图案化导电层402a、402b及402c(例如金属)，其中第一区410的图案化导电层402a与驱动薄膜晶体管的第二图案化半导体层510构成一额外的电容，第二区420的图案化导电层402b作为电容的上电极层，第三区430的图案化导电层402c则作为开关薄膜晶体管的栅极。在此实施例中，开关薄膜晶体管为双栅极的薄膜晶体管
最后再参阅图3，于第一绝缘层508、第二绝缘层516和518以及第二介电层520和530中形成第一接触孔532；于第二介电层520和530中形成第二接触孔534；于第二绝缘层516和518以及第二介电层520和530中形成第三接触孔536后，接着，形成一图案化电极层560a及560b(例如金属)于该第二介电层520和530上，图案化电极层560a即经由第三接触孔536与第三区430的第二图案化半导体层514a电性连接；图案化电极层560b经由第一接触孔532及第二接触孔534与第一区410的源极区506a、第二区420的图案化电极层402b及第三区430的第二图案化半导体层(源/漏极区)514a电性连接。由于本实施例的第三区的第二薄膜晶体管均为第一导电性(N型(N-type))薄膜晶体管，且第二图案化半导体层512为第一导电性(N型)重掺杂，而使第二区420及第三区430第二图案化半导体层512、514a、514b及514c相连，因而可藉由图案化电极层560b驱动第二薄膜晶体管，不需额外的电极。如此一来，即可有效增加像素开口率。
接着，请参阅图5，其系显示依据本发明另一实施例的有机发光二极管显示面板的一次像素区600的平面示意图。图5与图2的电容平面配置的差异在于图5的电容的金属层包括一突出部402d延伸至第三区430。
请参阅图6，其显示沿着图5中剖面线5-5’的剖面图。图6与图3的差别在于第一区410的驱动薄膜晶体管的栅极710以及第二区420的电容的下电极层712同为第一导电性(如P型重掺杂)的第二图案化半导体层。另外，第三区430的第二图案化半导体层514a为第二导电性(如N型重掺杂)的多晶硅层，其与第二区420的第一导电性(P型重掺杂)的第二图案化半导体层712不相连。因此，在第三区430的第二绝缘层516和518以及第二介电层520和530中还需要形成第四接触孔538，以暴露出第三区430的开关薄膜晶体管的第二图案化半导体层514a，并于第四接触孔538中填充图案化电极层560c，使得第二区420的电容与第三区430的开关薄膜晶体管之间产生电性连接。请再参阅图5，于第二区420的第二介电层530上还额外有一接触孔540，且图案化电极层(未绘示于图5中)透过此接触孔540，与图案化导电极层560c电性连接。
上述的各介电层502、504、520及530，以及各绝缘层508、516及518可以是氮化硅、氧化硅或前述的组合，此外，上述的第一图案化半导体层506和506a与第二图案化半导体层510、710、512、712、514、514a、514b及514c由不同的结晶化工艺形成，其中第一图案化半导体层可由非激光结晶技术形成，例如固相结晶化法、金属诱发结晶化法、金属诱发侧向结晶化法、电场增强金属诱发侧向结晶化法、或电场增强快速热退火法，而第二图案化半导体层则可由激光结晶技术形成，例如准分子激光退火法。
虽然在上述实施例中，以P型驱动薄膜晶体管以及N型开关薄膜晶体管为例说明本发明，在此技术领域具有通常知识者当可了解，本发明的有机发光二极管显示面板中也可以使用N型驱动薄膜晶体管与P型开关薄膜晶体管，而且各多晶硅层的N型或P型掺杂的组合并不限定于上述实施例，可视情况需要加以选择组合。
综上所述，本发明的有机发光二极管显示面板利用多晶硅层作为驱动薄膜晶体管的栅极，并于驱动薄膜晶体管的栅极上方形成金属层，以形成额外的电容，并藉由电容的上电极层的配置设计增加显示面板的储存电容及开口率。此外，本发明的有机发光二极管显示面板还利用非激光结晶技术形成驱动薄膜晶体管的有源层，并利用激光结晶技术形成开关薄膜晶体管的有源层，藉此改善显示面板的发光均匀度。
请参照图7，显示本发明所述的图像显示系统的配置示意图，其中图像显示系统例如为一电子装置50或一显示装置30。显示装置30包括一显示面板20，且显示装置30例如为一有机发光二极管显示器，且显示面板20为一有机发光二极管面板。一般来说，显示装置30可为一电子装置50的一部分，且电子装置50还包括一输入单元40，与显示装置30耦接，其中输入单元40传输信号至显示面板20，以使显示面板20显示图像。图像显示系统50可例如为行动电话、数位相机、PDA(个人数据助理)、笔记型电脑、桌上型电脑、电视、车用显示器、或是可携式DVD放映机。
虽然本发明已揭露较佳实施例如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定为准。
Claims (10)
1.一种图像显示系统，包含：
显示面板，该显示面板包括：
基板，具有第一区、第二区及第三区；
第一图案化半导体层，设置于该基板的该第一区之上；
第一绝缘层，覆盖于该第一图案化半导层及该基板的该第一区、该第二区及该第三区上；
第二图案化半导体层，分别设置于该第一区及该第三区的该第一绝缘层上；
第二绝缘层，覆盖于该第二图案化半导体层及该第一绝缘层上；以及
图案化导电层，设置于该第二绝缘层上，且位于该第一区及该第二区，
其中位于该第一区的该第一图案化半导体层、该第一绝缘层及该第二图案化半导体层构成第一薄膜晶体管，位于该第三区的该第二图案化半导体层、该第二绝缘层及该图案化导电层构成第二薄膜晶体管，位于该第二区的该图案化导电层构成一电容的上电极层，且位于该第一区的该图案化导电层构成一额外电容的上电极层。
2.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该第二图案化半导体设置于该第二区的该第一绝缘层上，该第二绝缘层覆盖于该第二区的该第二图案化半导体层，且该图案化导电层设置于该第二区的该第二绝缘层上，其中位于该第二区的该第二图案化半导体层、该第二绝缘层及该图案化导电层构成电容。
3.如权利要求2所述的图像显示系统，其中位于该第一区的该图案化导电层与该第二区的图案化导电层互相连接，且该第二区的该图案化导电层延伸设置于至该第三区的该第二图案化半导体层上。
4.如权利要求2所述的图像显示系统，其中位于该第二区与该第三区的该第二图案半导体层为第一导电性，其中位于该第二区与该第三区的该第二图案化半导层互相连接。
5.如权利要求4所述的图像显示系统，还包括：
第一介电层，设置于该基板与该第一图案化半导体层及该第一绝缘层间；
第二介电层，覆盖于该图案化导电层上；
第一图案化电极层，设置于该第二介电层上，且分别藉由第一接触孔及第二接触孔与该第一区的该第一图案化半导体层及该第二区的该图案化导电层电性连接；以及
第二图案化电极层，设置于该第二介电层上，且藉由第三接触孔与该第三区的该第二图案化半导体层电性连接。
6.如权利要求2所述的图像显示系统，其中位于该第一区及该第二区的该第二图案化半导体层为第一导电型，且该第三区的该第二图案化半导体层为第二导电型。
7.如权利要求6所述的图像显示系统，还包括：
第一介电层，设置于该基板与该第一图案化半导体层及该第一绝缘层间；
第二介电层，覆盖于该图案化导电层上；
第一图案化电极层，设置于该第二介电层上，且分别藉由第一接触孔及第二接触孔与该第一区的该第一图案化半导体层及该第二区的该图案化导电层电性连接；
第二图案化电极层，设置于该第二介电层上，且藉由第三接触孔与该第三区的该第二图案化半导体层电性连接；以及
第三图案化电极层，设置于该第二介电层上，且藉由第四接触孔与该第三区的该第二图案化半导体层电性连接。
8.如权利要求1所述的图像显示系统，还包括：
显示装置，其中该显示装置包括该显示面板，其中该显示装置为有机发光二极管显示器。
9.如权利要求8所述的图像显示系统，还包括：
电子装置，包括：
该显示装置；以及
输入装置，与该显示装置耦接；
其中该电子装置为行动电话、数位相机、个人数位助理、笔记型电脑、桌上型电脑、电视、车用显示器或可携式DVD播放机。
10.一种图像显示系统的制造方法，包含形成显示面板，该方法包括：
提供基板，具有第一区、第二区及第三区：
形成第一图案化半导体层于该基板的该第一区之上；
形成第一绝缘层，覆盖于该第一图案化半导体层及该基板之上；
形成第二图案化半导体层于该第一区、该第二区及该第三区的该第一绝缘层上；
形成第二绝缘层，覆盖于该第二图案化半导体层上；以及
同时形成图案化导电层于该第一区、该第二区及该第三区的该第二绝缘层上，且该第一区及该第二区的图案化导电层互相连接；
其中位于该第一区的该第一图案化半导体层、该第一绝缘层及该第二图案化半导体层构成第一薄膜晶体管，位于该第二区的该第二图案化半导体、该第二绝缘层及该图案化导电层构成电容，位于该第三区的该第二图案化半导体层、该第二绝缘层及该第三区的该图案化导电层构成第二薄膜晶体管，且位于该第一区的该图案化导电层构成一额外电容的上电极层。
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