CN1622718A - 选择性激光结晶的方法及其制造的显示面板 - Google Patents
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Abstract
一种显示面板，包括：一基板，具有一主动式发光显示区域(Displaying Region)和一驱动电路区域(Circuit Driving Region)；以及一多晶硅层，形成于基板上，且多晶硅层具有一第一多晶硅层及一第二多晶硅层分别与主动式发光显示区域及驱动电路区域相对应，第二多晶硅层的晶粒大小是大于第一多晶硅层的晶粒大小。其中，第二多晶硅层是使用一连续波激光退火(Continuous Wave Laser Annealing)方式而形成，第一多晶硅层主动式发光显示区域则可使用准分子激光退火(ExcimerLaser Annealing，ELA)方式而形成。
Description
技术领域
本发明有关一种显示面板及其制造方法，且特别是关于一种以选择性激光结晶法将显示面板的非晶硅转换为多晶硅的方法及其制造的显示面板。
背景技术
有机发光(Organic Electroluminescence)平面显示器为电流驱动组件，依据驱动方式可分为被动式矩阵方法(Passive Matrix Method)与主动式矩阵方法(Active Matrix Method)。而主动式有机发光显示器(AMOLED)是利用薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)搭配电容储存装置，来控制有机发光组件(OLED)的亮度灰阶表现。
大致来说，被动式有机发光显示器(PMOLED)的制作成本及技术门坎较低，但受限于驱动电流效能不彰，分辨率无法提高，且在被动驱动下，扫描线选择到的像素会被点亮，但无法保持亮度，因此应用产品尺寸局限于约5″以内。而主动式有机发光显示器则因为有电容储存信号的缘故，当扫描线扫过像素后，该像素仍然能保持原有的亮度，因此OLED并不需要被驱动到非常高的亮度，因此可达到较佳的寿命表现，也可以达成高分辨率的需求。再者，主动式有机发光显示器的驱动电流效能优于被动式有机发光显示器，且像素和电性组件TFT可整合于玻璃基板上。
在玻璃基板上成长TFT的技术，可为非晶硅(Amorphous Silicon，a-Si)制程与低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)制程，LTPS TFT与a-Si TFT的最大分别，在于其电性与制程繁简的差异。LTPS TFT拥有较高的载子移动率，较高载子移动率意味着TFT能提供更充分的电流，然而其制程上却较繁复；而a-Si TFT则反之，虽然a-Si的载子移动率不如LTPS，但其制程较简单。
在转换非晶硅成为多晶硅的技术方面，目前已经发展出多种结晶方法，例如准分子激光退火(Excimer Laser Annealing，ELA)技术，连续结晶(ContinuousGrain Silicon，CGS)技术，激光横向结晶(Sequential Lateral Solidification，SLS)技术和金属诱发横向结晶(Metal Induced Lateral Crystallization，MILC)技术等，及各种不同的激光，如准分子激光(Excimer Laser)，连续波激光(Continuous Wave(CW)Laser)和激光束脉冲(Laser Beam Pulse)等。目前大多以激光束脉冲照射，或利用可以产生温度梯度来达到横向结晶的方式最多。
以激光横向结晶(SLS)技术为例，利用光学系统中具有不同透光度的光罩，可使得到达非晶硅的激光产生一温度梯度，而使横向成长晶粒持续成长。
另外，显示器内不同区域也有不同的性能要求。以主动式发光显示器为例，一般包含主动式发光显示区域(Displaying Region)及驱动电路区域(CurrentDriving Region)，在主动式发光显示区域较重视是否有漏电流的电性表现，在驱动电路区域则较重视载子移动率(Mobility)的电性表现。而驱动电路区域中多晶硅的晶粒大小(Grain Size)和晶界(Grain Boundary)规则性均会对载子移动率造成影响。传统上多使用准分子激光将驱动电路区域和主动式发光显示区域的非晶硅转换成多晶硅，然而在使用准分子激光的结晶过程中，容易产生激光脉冲能量误差及脉冲遗漏，使得结晶的晶粒大小和晶界不规则，所以在操作电压驱动后，每一个TFT所获得的电流不同，造成TFT在驱动主动式发光显示区域时的电性不均匀，使显示器容易产生点缺陷或其它波纹缺陷(Mura)。一般而言，晶粒愈大载子移动率愈佳，晶界愈规则，主动式发光显示区域的显示状态愈均匀。
因此，如何改善显示组件的结晶方式，使结晶后的多晶硅具有较大晶粒和更规则的晶界，且无产生缺陷之虞，在经济效益方面又能提升产能(Throughout)和降低生产成本，实为研发者一重要努力目标。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种选择性激光结晶的方法及其制造的显示面板，而达到增加显示面板的驱动电路区的电性均匀性，并增加产能。
根据本发明一方面提出一种显示面板，包括：一基板，具有一主动式发光显示区域(Displaying Region)和一驱动电路区域(Circuit DrivingRegion)；以及一多晶硅层，形成于基板上，且多晶硅层具有一第一多晶硅层及一第二多晶硅层分别与主动式发光显示区域及驱动电路区域对应，且第二多晶硅层的晶粒大小是大于第一多晶硅层的晶粒大小。其中，第二多晶硅层是使用一连续波激光退火(Continuous Wave Laser Annealing)方式而形成。第一多晶硅层主动式发光显示区域则可使用准分子激光退火(Excimer LaserAnnealing，ELA)方式而形成。
根据本发明另一方面提出一种主动式发光显示面板，至少包括：一基板；一扫瞄信号线(Scan Line)，设置于基板上；一数据信号线(Data Line)，设置于基板上且垂直于扫瞄信号线；一功率信号线(Power Line)，设置于基板上且与数据信号线平行并维持一距离；一第一晶体管，设置于基板上且第一晶体管的栅极与扫描信号线耦接，第一晶体管的源极与数据信号线耦接；一第二晶体管，设置于基板上且第二晶体管的栅极与第一晶体管的漏极耦接，第二晶体管的源极与功率信号线耦接；以及一发光组件，例如是一有机发光二极管，设置于基板上且与第二晶体管的漏极耦接。其中，扫描信号线、数据信号线及功率信号线定义出一主动式发光显示区域。主动式发光显示区域具有一第一多晶硅层，至少第一晶体管和第二晶体管的一具有一第二多晶硅层，且第二多晶硅层的晶粒大小大于第一多晶硅层的晶粒大小。
根据本发明又一方面提出一种显示面板的制造方法，至少包括步骤如下。首先提供一基板，基板具有一主动式发光显示区域及一驱动电路区域。接着，沉积一非晶硅层于基板上，非晶硅层具有一第一非晶硅层及一第二非晶硅层，其中第一非晶硅层及第二非晶硅层对应于主动式发光显示区域及驱动电路区域。然后，使用一连续波激光退火(Continuous Wave Laser Annealing)方式结晶第二非晶硅层以形成一第二多晶硅层；以及使用一准分子激光退火(Excimer Laser Annealing，ELA)方式结晶第一非晶硅层以形成一第一多晶硅层。
为让本发明之上述目的、特点和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图进行详细说明如下。
附图说明
图1绘示一种主动式发光显示面板的单一像素的等效电路图；
图2和图3绘示依照本发明一较佳实施例的主动式发光显示面板进行选择性激光结晶的示意图；
图4为依照本发明一较佳实施例的显示面板制造方法的流程图；及
图5为连续波激光退火的结晶图。
具体实施方式
本发明是利用选择性激光结晶方式对显示面板的主动式发光显示区域和驱动电路区域进行不同方式的结晶，使显示面板在生产上能提高产能(Throughput)又可使其驱动电路区域具有良好的载子移动率(Mobility)。其中，驱动电路区域的多晶硅是使用连续波激光退火(Continuous Wave Laser Annealing；CW LaserAnnealing)方式形成。至于主动式发光显示区域的多晶硅则可使用回火移动距离较大、重迭(Overlap)较少的方式，如准分子激光退火(Excimer Laser Annealing；ELA)方式来形成。如此，驱动电路区域的多晶硅层晶粒尺寸较大，晶界较规则，使载子移动率的电性表现较佳；而主动式发光显示区域所形成的多晶硅层晶粒尺寸较小，但可快速完成结晶过程，使显示面板产在线的整体产能提高。
其中，使用例如具有308nm波长的XeCl准分子激光在主动式发光显示区域进行扫描时，此长方形光束的垂直方向大小将决定结晶化多晶硅的面积。以机台可以提供长度约为200mm，宽度约为1.5mm的光束大小的准分子激光退火系统为例，刚好可以一次进行12.1英寸显示面板的制程，至于较大尺寸的显示面板，如基板尺寸600×720mm2和730×920mm2，则可应用激光束长度300mm和365mm来进行制程。
以下是以实施例作本发明的详细说明，然而此实施例并不会对本发明欲保护的范围做限缩。另外，在实施例中是以主动式发光显示面板为例作详细说明，但本发明的技术特征可应用在其它显示面板中，例如主动式有机发光显示面板或低温多晶硅薄膜晶体管组件(LTPS TFT Device)。
请参照图1，其绘示一种主动式发光显示面板的单一像素的等效电路图。其中，扫瞄信号线(Scan Line)11形成于一方向，数据信号线(Data Line)12形成于与扫瞄信号线11垂直的方向，而功率信号线(Power Line)13则与数据信号线12平行并相隔一距离。主动式发光显示区域是位在扫瞄信号线11、数据信号线12和功率信号线13之间，且一发光组件17是应用于主动式发光显示区域内，发光组件17例如是一有机发光二极管(OLED)。根据扫瞄信号线11的信号，第一晶体管14可控制数据信号线12的信号是否进入主动式发光显示区域。至于第二晶体管15则耦接于发光组件17并根据该第一晶体管14所提供的一信号以提供一电压(Power Supply)经功率信号线13进入主动式发光显示区域。另外，电容器(Capacitor)16则耦接于功率信号线13和第二晶体管15的栅极(GateElectrode)。
图2和图3绘示依照本发明一较佳实施例的主动式发光显示面板进行选择性激光结晶的示意图。基板20上包括一主动式发光显示区域(或称像素区)22和驱动电路区域24。其中，驱动电路区域24包括栅极驱动电路(Gate Driver IC)241、数据驱动电路(Data Driver IC)242和控制器(Controller，如第一晶体管)243等三部分。在此实施例中，先在基板20上例如以等离子体增强化学气相沉积法(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)沉积方式先形成一非晶硅(Amorphous Silicon)层。然后利用微影技术(黄光蚀刻)在非晶硅层上先形成对准记号(Aliment Mark)，以达到激光结晶时的对位效果。接着，如图2所示，使用连续波激光退火的结晶技术使驱动电路区域24形成多晶硅(Polysilicon)层。图2中的箭号则代表CW激光束的扫描方向。
接着，如图3所示，主动式发光显示区域22以准分子激光退火的技术进行结晶以形成多晶硅(Polysilicon)层。图3中的箭号则代表ELA激光束的扫描方向。之后，将多晶硅制作成含有驱动电路和像素中的晶体管等组件。最后，可将发光层例如是一有机发光层以热蒸镀方式形成于TFT组件上，以形成一主动式有机发光显示面板。
请参照图4，其为依照本发明一较佳实施例的显示面板制造方法的流程图。制造方法至少包括步骤如下。首先，进行步骤401，提供一基板，基板上具有一主动式发光显示区域及一驱动电路区域。接着，进行步骤403，沉积一非晶硅层于基板上，非晶硅层具有一第一非晶硅层及一第二非晶硅层，而第一非晶硅层及该第二非晶硅层是分别与主动式发光显示区域及驱动电路区域对应。其中，可利用微影制程在非晶硅层上形成一对准记号(Aliment Mark)。然后，进行步骤405，使用一连续波激光退火(Continuous Wave Laser Annealing)方式结晶第二非晶硅层以形成一第二多晶硅层；使用一准分子激光退火(Excimer Laser Annealing，ELA)方式结晶第一非晶硅层以形成一第一多晶硅层。之后，可形成一第一晶体管及一第二晶体管于基板上并对应驱动电路区域，并且形成一发光组件(例如是一有机发光二极管)与第二晶体管耦接。
依照本发明一较佳实施例的制造方法，驱动电路区域24(包括栅极驱动电路241、数据驱动电路242和控制器243)所形成的晶粒(Grain Size)尺寸是大于主动式发光显示区域22(包括有机发光组件17)所形成的晶粒尺寸，且驱动电路区域24的晶界也较规则，因此可提升载子移动率，改善TFT电性及均匀度。另外，配合快速的ELA技术进行大面积主动式发光显示区域22的激光退火，可快速完成结晶过程，使产能提高。
图5为连续波激光退火的结晶图(CW Laser Flow Pattern)。从图中可看出，使用连续波激光退火所产生的结晶颗粒小而均匀，因此所呈现出来的结晶图纹细致且狭窄。另外，以连续波激光退火驱动电路区域所形成的多晶硅的晶粒界限(Grain Boundary)是少于以准分子激光退火主动式发光显示区域所形成的晶粒界限。
在上述实施例中，依照本发明的选择性激光结晶方式可使驱动电路区域的晶粒尺寸大于主动式发光显示区域的晶粒尺寸。实验显示：驱动电路区域的晶粒尺寸在1μm以上，主动式发光显示区域的尺寸则约在0.2-1.0μm，且较规则驱动电路区域的晶界使载子移动率增加。另外，驱动电路区域虽以CW激光结晶，但大面积的主动式发光显示区域是以快速的ELA技术结晶，因此总体完成结晶的时间短。综上所述，本发明不但可改善TFT电性及均匀度，亦可提高产能，降低生产成本。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出各种的等效的变化或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。
Claims (10)
1.一种显示面板，包括：
一基板，该基板包括一主动式发光显示区域及一驱动电路区域；以及
一多晶硅层，形成于该基板上，该多晶硅层对应该主动式发光显示区域及该驱动电路区域为一第一多晶硅层及一第二多晶硅层；
其中，该第二多晶硅层的晶粒大小大于该第一多晶硅层的晶粒大小。
2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于该第一多晶硅层是使用准分子激光退火方式而形成。
3.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于该第二多晶硅层是利用连续波激光退火方式形成。
4.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于该第二多晶硅层的晶粒界限少于该第一多晶硅层的晶粒界限。
5.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于其为一低温多晶硅薄膜晶体管有机发光二极管显示面板。
6.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于该第二多晶硅层的晶粒大小是大于1μm。
7.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于该第一多晶硅层的晶粒大小是介于0.2至1μm间。
8.一种主动式发光显示面板，至少包括：
一基板；
一扫瞄信号线，设置于该基板上；
一数据信号线，设置于该基板上且垂直于该扫瞄信号线；
一功率信号线，设置于该基板上且与该数据信号线平行并维持一距离；
一第一晶体管，设置于该基板上且该第一晶体管的栅极与该扫描信号线耦接，该第一晶体管的源极与该数据信号线耦接；
一第二晶体管，设置于该基板上且该第二晶体管的栅极与该第一晶体管的漏极耦接，该第二晶体管的源极与该功率信号线耦接；以及
一发光组件，设置于该基板上且与该第二晶体管的漏极耦接；
其中，该扫描信号线、该数据信号线、该功率信号线及该发光组件定义出一主动式发光显示区域，而该扫描信号线、该数据信号线、该功率信号线、该第一晶体管及该第二晶体管定义出一驱动电路区域，该主动式发光显示区域具有一第一多晶硅层，该驱动电路区域具有一第二多晶硅层，其中，该第二多晶硅层的晶粒大小大于该第一多晶硅层的晶粒大小。
9.如权利要求8所述的主动式发光显示面板，其特征在于该第一多晶硅层是使用准分子激光退火方式形成。
10.如权利要求8所述的主动式发光显示面板，该第二多晶硅层的晶粒界限是少于该第一多晶硅层的晶粒界限。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220708 Address after: Tokyo Patentee after: Taishikang Co.,Ltd. Address before: Hsinchu Science Park, Taiwan, China, No. two, No.1 Road, Hsinchu Patentee before: AU OPTRONICS Corp. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20231010 Address after: No. 999 Xialian Road, Neicuo Town, Xiang'an District, Xiamen City, Fujian Province Patentee after: Xiamen Tianma Display Technology Co.,Ltd. Address before: Tokyo Patentee before: Taishikang Co.,Ltd. |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20080326 |