TWI689014B

TWI689014B - 主動元件陣列基板的製造方法以及應用其的顯示面板

Info

Publication number: TWI689014B
Application number: TW107136541A
Authority: TW
Inventors: 詹世豪; 曾少澤; 黃耀賢
Original assignee: 進化光學有限公司; 黃耀賢
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-03-21
Also published as: TW202017050A

Abstract

本發明公開一種主動元件陣列基板的製造方法及應用其的顯示面板。主動元件陣列基板的製造方法包括：提供一可撓性基板；以及形成一主動元件陣列於所述可撓性基板上。主動元件陣列中的每一主動元件包括一閘極、一閘絕緣層、一通道層、一源極以及一汲極，其中，通道層內至少具有因進行一雷射退火處理所形成的一再結晶部分。

Description

主動元件陣列基板的製造方法以及應用其的顯示面板

本發明涉及一種主動元件陣列基板的製造方法以及應用其的顯示面板，特別是涉及一種可撓式主動元件陣列基板的製造方法以及應用其的顯示面板。

近年來，顯示面板的應用領域越來越廣，除了可應用於電視、電腦、手機等電子裝置之外，也可應用於穿戴裝置，如：手錶或衣物上。

為了更便於使用者攜帶以及使用，用以製作可折疊、可彎曲或可捲曲的可撓式顯示面板的相關技術也逐漸地在發展。可撓式顯示面板通常包括多個薄膜電晶體，以分別控制多個畫素單元。由於顯示面板的畫素單元數量越來越多，這些薄膜電晶體的導通電阻對單位時間內顯示面板的耗電量的影響也逐漸增加。

因此，為了進一步降低薄膜電晶體的導通電阻，目前是通過退火處理來降低薄膜電晶體的導通電阻。然而，進行退火處理時，會連同成長薄膜電晶體的基板一起加熱。因此，基板須採用能夠耐退火處理高溫(至少350℃以上)的基板。也就是說，製程條件限制了基板的選擇範圍，也進一步限制可撓性顯示面板的發展。

本發明所要解決的其中一技術問題在於，降低可撓式顯示面板的耗電量，並擴大可撓式顯示面板的應用領域。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種主動元件陣列基板的製造方法，其包括：提供一可撓性基板以及形成一主動元件陣列於所述可撓性基板上。主動元件陣列中的每一所述主動元件包括一閘極層、一閘絕緣層、一通道層、一源極層以及一汲極層，且通道層內至少具有因進行一雷射退火處理所形成的一再結晶部分。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種可撓式顯示面板，其由上述製造方法所製造的主動元件陣列基板以及與主動元件陣列基板結合的蓋板。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的主動元件陣列基板的製造方法以及應用其的可撓式顯示面板，其能通過”通道層內至少具有因進行一雷射退火處理所形成的一再結晶部分”，而提高通道層的載子遷移率，從而降低主動元件的導通電阻。如此，可降低可撓式顯示面板的耗電量。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

M1‧‧‧可撓式顯示面板

Z1、Z2‧‧‧主動元件陣列基板

T1‧‧‧主動元件

10‧‧‧可撓性基板

11‧‧‧閘極層

12‧‧‧閘絕緣層

13’、13:通道層

13a:再結晶部分

13b:非晶部分

13s:受光表面

15:汲極層

14:源極層

16:絕緣層

17:量子點

16h:開口圖案

C1:蓋板

LC:液晶層

2:雷射裝置

20:發光件

21:光學組件

f1:聚焦點

L:雷射光束

P1:掃描參考面

D:垂直距離

S100、S110、S120、S111~S115、S121~S122:流程步驟

圖1顯示本發明一實施例的主動元件陣列基板的製造方法的流程圖。

圖2顯示本發明一實施例形成主動元件陣列的流程圖。

圖3A顯示本發明一實施例主動元件陣列在圖2的步驟S111的局部示意圖。

圖3B顯示本發明一實施例的主動元件陣列在圖2的步驟S112的局部示意圖。

圖3C顯示本發明另一實施例的主動元件陣列在圖2的步驟S113的局部示意圖。

圖3D顯示本發明一實施例的主動元件陣列在完成圖2的步驟S113的局部示意圖。

圖3E顯示本發明一實施例的主動元件陣列在圖1的步驟S114的局部示意圖。

圖3F顯示本發明一實施例的製造方法在圖1的步驟S115的示意圖。

圖4顯示本發明另一實施例的主動元件陣列基板的製造方法的流程圖。

圖5A顯示本發明另一實施例的主動元件陣列基板在圖4的步驟S121中的局部示意圖。

圖5B顯示本發明另一實施例的主動元件陣列基板在圖4的步驟S122中的局部示意圖。

圖6顯示本發明一實施例的可撓式顯示面板的局部剖面示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“主動元件陣列基板的製造方法以及應用其的顯示面板”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

請參照圖1。圖1顯示本發明一實施例的主動元件陣列基板的製造方法的流程圖。通過本發明實施例所提供的製造方法，可以製造可撓式主動元件陣列基板。前述的主動元件例如是薄膜電晶體。

在步驟S100中，提供一可撓性基板。在本實施例中，可撓性基板可選自有機聚合物，例如：聚醯亞胺(polyimide；PI)、聚萘二甲酸乙醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚碳酸酯(polycarbonates；PC)、聚醚碸(polyether sulfone；PES)、聚芳基酸酯(polyarylate)、或其它合適的材料，但本發明不以此為限。

在步驟S110中，形成一主動元件陣列於可撓性基板上。主動元件陣列中的每一主動元件包括閘極層、閘絕緣層、通道層、一源極層以及一汲極層，通道層內至少具有因進行一雷射退火處理所形成的一再結晶部分。

請參照圖2、圖3A至圖3F。圖2顯示在本發明一實施例中，形成主動元件陣列(步驟S110)的詳細流程。圖3A至圖3F分別顯示本發明一實施例主動元件陣列在圖2的各步驟中的局部示意圖。須說明的是，在圖3A至圖3F中，是以主動元件陣列中的其中一主動元件為例，來說明本形成發明實施例的主動元件陣列的流程。

如圖2的步驟S111以及圖3A所示，閘極層11被形成於可撓性基板10上。閘極層11可電性連接於多條訊號線(圖未示)，並通過這些訊號線電性連接一控制電路。閘極層11的材料為導電材料，例如：金屬、透明導電氧化物或者是重摻雜半導體，但本發明並不限制。在一實施例中，可以先形成一導電層於可撓性基板10上，再圖案化導電層，以形成多個閘極層11(圖3A繪示一個為例)。

如圖2的步驟S112以及圖3B所示，形成一閘絕緣層12於可撓性基板10上，並覆蓋閘極層11。閘絕緣層12的材料可以是氧化物或者是氮化物，如：氧化矽、氧化鋁、氮化矽或氮化鋁，本發明並不限制。

如圖2的步驟S113以及圖3C所示，形成通道層13’於閘絕緣層12上，且通道層13’設置於對應的閘極層11上方。在本實施例中，通道層13’為半導體層，且通道層13’的材料可以是氧化銦鎵鋅(IGZO)、氧化銦錫(ITO)、矽等等。通道層13’的厚度範圍是由30nm至300nm。

另外，通道層13’可通過任何已知的鍍膜技術來製作。在一實施例中，是通過物理氣相沉積法，如：濺鍍，來形成通道層13’，而初始形成的通道層13’具有非晶態。

假設初始通道層13’的材料為氧化銦鎵鋅。非晶態的氧化銦鎵鋅的導電性通常低於結晶態的氧化銦鎵鋅的導電性。在一實施例中，是使非晶態的氧化銦鎵鋅轉變為結晶態的氧化銦鎵鋅，以降低主動元件的導通電阻。據此，本發明中，通過執行雷射退火處理，以使主動元件的通道層具有結晶態。

據此，參照如圖2的步驟S114以及圖3D所示，對通道層13’執行雷射退火處理。如圖3D所示，在雷射退火處理中，是利用由一雷射裝置2所產生的一雷射光束L來照射通道層13’。

值得注意的是，在本發明實施例中，是提供一可被通道層13’所吸收的雷射光束L，來進行雷射退火處理。在一實施例中，當通道層13’為氧化銦鎵鋅層時，雷射裝置2為氟化氪(KrF)準分子雷射裝置，可用以產生峰值波長約248nm的雷射光束L。

被雷射光束L照射到的通道層13’會吸收雷射光束L的能量，促使通道層13’的原子重新排列修復晶格缺陷，並進一步驅使通道層13’再結晶。

另外，要說明的是，閘絕緣層12或者是可撓性基板10對於雷射光束L的光吸收量，會遠低於通道層13’對雷射光束L的光吸收量。因此，即使雷射光束L照射到閘絕緣層12或者是可撓性基板10，閘絕緣層12或者是可撓性基板10也不會大幅吸收雷射光束L的能量。

也就是說，在進行雷射退火處理時，是針對各個通道層13’加熱，而不是連同可撓性基板10一起加熱。因此，相較於以烤箱(oven)來執行退火處理，通過雷射退火處理來促使通道層13’再結晶時，並不會連同可撓性基板10一起加熱而使可撓性基板10的溫度大幅升高。因此，可撓性基板10的材料選擇範圍可以更廣，而有利於發可撓性顯示面板的發展。

另外，如圖3D所示，本發明實施例的雷射裝置2包括一發光件20以及一光學組件21。發光件20所產生的雷射光束L穿過光學組件21之後，被聚焦至通道層13’。光學組件21例如是包括多個透鏡的透鏡組件。在本實施例中，可以通過調整光學組件21的焦距，以使雷射光束L的聚焦點f1落在通道層13’內。

詳細而言，雷射光束L的聚焦點f1是落在一預設的掃描參考面P1上。在一實施例中，掃描參考面P1會低於通道層13’的受光表面13s，且掃描參考面P1與通道層13’的受光表面13s之間的垂直距離D的範圍可由50nm至100nm。換句話說，雷射光束L的聚焦點f1相對於初始通道層13’的受光表面13s之間的深度可落在50nm至100nm的範圍區間。

另一方面，雷射裝置2在不同時間點控制雷射光束L的聚焦點f1，分別落在掃描參考面P1的不同位置，以依序對每一個初始通道層13’的不同區域進行局部加熱。在一實施例中，雷射裝置2可包括多個發光件20以及多個分別配合發光件20的光學組件21，以產生多個雷射光束L，以在同一時間分別對不同位置的多個初始通道層13’執行局部退火處理。

請參照圖3E，完成雷射退火處理之後，通道層13具有至少一再結晶部分13a。詳細而言，在本實施例中，通道層13除了具有一再結晶部分13a之外，還具有未經雷射退火處理的非晶部分13b。再結晶部分13a連接於通道層13的受光表面13s，而非晶部分13b是位於再結晶部分13a以及閘絕緣層12之間。

也就是說，通道層13在靠近受光表面13s的部分會具有較高的結晶性。在另一實施例中，在經過雷射退火處理之後，通道層13在不同部分的結晶性是由受光表面13s朝向閘絕緣層12的方向遞減。

雷射光束L的聚焦點f1相對於受光表面13s的深度會影響通道層13的再結晶部分13a所佔的比例多寡。當聚焦點f1相對於受光表面13s的深度較深時，通道層13的再結晶部分13a的比例會偏多。

當雷射光束L的聚焦點f1越深時，在執行雷射退火處理時，通道層13吸收雷射光束L的能量之後所產生的熱能，也有可能傳遞至可撓性基板10，而使可撓性基板10的溫度超過其可承受的溫度。據此，在一實施例中，可以通過控制雷射光束L的強度以及停留在每一聚焦點f1的時間，來減少傳遞至可撓性基板的熱能。

在一實施例中，雷射退火處理可以包括兩階段的退火處理。在其中一階段，以具有第一強度的雷射光束L照射通道層13’，且雷射光束L的聚焦點f1相對於通道層13’的受光表面13s之間具有第一深度。在另一階段，以具有第二強度的雷射光束L照射通道層13’，且雷射光束L的聚焦點f1相對於通道層13’的受光表面13s之間具有第二深度。在一實施例中，第一強度小於第二強度，且第一深度大於第二深度。

也就是說，在其中一階段可以提供較低強度的雷射光束L，並使雷射光束L的聚焦點f1位於較靠近閘絕緣層12的部分，而在另一階段提供較高強度的雷射光束L，並使雷射光束L的聚焦點f1位於較靠近受光表面13s的部分。

如此，整個通道層13都會經過退火處理，而可由非晶態轉變為結晶態，以更進一步地降低整個通道層13的電阻值。在進行雷射退火處理時，也可避免傳遞至可撓性基板10的熱能導致可撓性基板10的溫度過高。

需說明的是，只要通道層13靠近受光表面13s的部分為結晶態，就可以降低通道層13的電阻值。因此，本發明所利用的雷射退火處理並不限制於一定要進行兩階段的退火處理。

以通道層13為氧化銦鎵鋅層為例，在執行雷射退火處理之前的通道層13’的載子遷移率為10cm²/V．s。在執行雷射退火處理之後，通道層13的載子遷移率可被提升至12至25cm²/V．s。

參照如圖2的步驟S115以及圖3F所示，形成汲極層15以及源極層14於閘絕緣層12上並連接於通道層13。如圖3F所示，汲極層15與源極層14彼此分離，並分別位於通道層13的兩相反側。

另外，在本實施例中，汲極層15與源極層14彼此分離而暴露出通道層13的再結晶部分13a。形成汲極層15與源極層14可以在同一製程步驟中完成，也可以通過不同的製程步驟完成，本發明並不限制。

通過上述製程步驟，可形成本發明實施例的主動元件T1以及主動元件陣列。主動元件陣列中的每一主動元件T1包括閘極層11、閘絕緣層12、通道層13、源極層14以及汲極層15。通道層13內至少具有因進行一雷射退火處理所形成的再結晶部分13a。

另外，本發明實施例的主動元件陣列基板Z1的製造方法可應用於製造不同的顯示面板，例如：液晶顯示面板、有機發光二極體顯示面板或者量子點顯示面板。

請參照圖4、圖5A以及圖5B，顯示本發明另一實施例的主動元件陣列基板Z2的詳細流程。本實施例所形成的主動元件陣列基板Z2可被應用於量子點顯示面板中。

如圖4所示，在形成所述主動元件陣列的步驟(S110)之後，在步驟S120中，在每一主動元件T1上形成一量子點17，且量子點17接觸通道層13的再結晶部分13a。

本實施例中，形成量子點17的步驟可包括步驟S121以及步驟S122。請一併參照圖4以及圖5A，在步驟S121中，形成絕緣層16於每一主動元件T1上。絕緣層16覆蓋汲極層15以及源極層14，並定義出用以暴露再結晶部分13a的一開口圖案16h。

請參照圖4以及圖5B，在步驟S122中，在每一主動元件T1 上形成一量子點17。量子點17通過開口圖案16h接觸對應的通道層13的再結晶部分13a。另外，量子點17會通過絕緣層16而與汲極層15與源極層14電性絕緣。

量子點17可以是II-VI族量子點、III-V族量子點、具有核-殼結構之II-VI族量子點或者具有核-殼結構之III-V族量子點。II-VI族量子點材料例如是硒化鎘(CdSe)或者硫化鎘(CdS)。

III-V族量子點材料可以選擇磷系、砷系、氮系的III-V化合物半導體材料或其組合。磷系、砷系、氮系的III-V化合物半導體材料如：磷化鋁、磷化銦、磷化鎵、砷化鋁、砷化銦、磷化鎵、氮化鋁、氮化銦、氮化鎵等等。

具有核-殼結構之II-VI族量子點材料可以是硫化鋅(ZnS)包覆硒化鎘(CdSe)，而具有核-殼結構之III-V族量子點材料硫化鋅(ZnS)包覆磷化銦(InP)。

在一實施例中，量子點17可以包括單一的材料，而用以產生單色光，如：紅光、綠光、黃光或藍光。在另一實施例中，每一個主動元件T1對應的量子點17可以包括多種分別產生不同色光的材料，而產生複合光。

在本實施例的主動元件陣列基板Z2中，每一主動元件T1上都控制對應的量子點17。具體而言，當其中一主動元件T1被開啟時，電流由源極層14通過通道層13而流向汲極層15。此時，接觸通道層13的量子點17會被通過通道層13的電流激發而發光。通過控制施加於閘極層11的電壓值，可控制源極層14與汲極層15之間的電流大小，進而控制量子點17所發出的光的亮度。

據此，每一個主動元件T1上的量子點17可以作為量子點顯示面板的一個畫素或者次畫素。當用以發出至少三種不同波長的色光(如：紅光、藍光及綠光)的多個量子點17，設置在主動元件陣列中的多個主動元件T1上時，可製作出全彩的可撓性顯示器。

請參照圖6，基於上述，本發明實施例並提供一種可撓式顯示面板M1，其包括由上述製造方法所製造的主動元件陣列基板Z1(Z2)以及一蓋板C1，且蓋板C1與主動元件陣列基板Z1(Z2)結合。

可撓式顯示面板M1可以是可撓式液晶顯示面板、可撓式有機發光二極體顯示面板或者可撓式量子點顯示面板。在圖6的實施例中，可撓式顯示面板M1為可撓式液晶顯示面板，可撓式顯示面板還包括一夾設於蓋板C1與主動元件陣列基板Z1之間的液晶層LC。在另一實施例中，當可撓式顯示面板M1為可撓式量子點顯示面板時，圖6中所繪示液晶層LC也可以被省略。

綜上所述，本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的主動元件陣列基板的製造方法以及應用其的可撓式顯示面板，其能通過”通道層13內至少具有因進行一雷射退火處理所形成的一再結晶部分13a”，而提高通道層13的載子遷移率，從而降低主動元件T1的導通電阻。如此，可降低可撓式顯示面板M1的耗電量。

另外，在對通道層執行雷射退火處理時，不會連同可撓性基板10一起加熱，而使可撓性基板10的溫度大幅升高。因此，可撓性基板10的材料選擇範圍可以更廣，而有利於發可撓性顯示面板的發展。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

S100~S110‧‧‧流程步驟

Claims

一種主動元件陣列基板的製造方法，其包括：提供一可撓性基板；形成一主動元件陣列於所述可撓性基板上，其中，所述主動元件陣列中的每一所述主動元件至少包括一閘極層、一閘絕緣層、一通道層、一源極層以及一汲極層，其中，所述通道層內至少具有因進行一雷射退火處理所形成的一再結晶部分；以及在形成所述主動元件陣列的步驟之後，在每一所述主動元件上形成一量子點，且所述量子點接觸所述通道層的所述再結晶部分。
如請求項1所述的製造方法，其中，在所述雷射退火處理中，是利用由一雷射裝置所產生的一雷射光束來照射所述通道層。
如請求項2所述的製造方法，其中，所述通道層的材料為氧化銦鎵鋅，且所述雷射光束的峰值波長約248nm。
如請求項2所述的製造方法，其中，所述雷射裝置還包括一光學組件，所述雷射光束穿過所述光學組件且被聚焦至所述通道層，且所述雷射光束的聚焦點位於所述通道層內。
如請求項1所述的製造方法，其中，所述雷射裝置所產生的所述雷射光束的一聚焦點落在預設的一掃描參考面上，所述掃描參考面低於所述通道層的一受光表面，且所述掃描參考面與所述受光表面之間的垂直距離是介於50nm至100nm。
如請求項1所述的製造方法，其中，所述雷射退火處理包括：以具有一第一強度的所述雷射光束照射所述通道層，且所述雷射光束的一聚焦點相對於所述通道層的一受光表面之間具有一第一深度；以及以具有一第二強度的所述雷射光束照射所述通道層，且所述雷射光束的所述聚焦點相對於所述受光表面之間具有一第二深度，其中，所述第一強度低於所述第二強度，且所述第一深度大於所述第二深度。
如請求項1所述的製造方法，其中，在形成所述主動元件陣列的步驟之後，還進一步包括：形成一絕緣層於每一所述主動元件上，其中，所述絕緣層覆蓋所述汲極層以及所述源極層，並具有用以暴露所述再結晶部分的一開口圖案；其中，所述量子點通過所述開口圖案接觸對應的通道層的所述再結晶部分，所述量子點通過所述絕緣層而與所述汲極層與所述源極層電性絕緣。
如請求項1所述的製造方法，其中，所述通道層、所述源極層與所述汲極層都位於所述閘絕緣層上，所述源極層與所述汲極層分別位於所述通道層的兩相反側並連接於所述通道層，且所述再結晶部分由所述源極層延伸至所述汲極層。
如請求項1所述的製造方法，其中，在執行所述雷射退火處理之後，所述通道層還具有未經雷射退火處理的一非晶部分，所述非晶部分位於所述再結晶部分以及所述閘絕緣層之間。
一種可撓式顯示面板，其至少包括：由所述請求項1至9中的其中一種製造方法所製造的一主動元件陣列基板；以及一蓋板，其與所述主動元件陣列基板結合。
如請求項10所述的可撓式顯示面板，其中，所述可撓式顯示面板為可撓式液晶顯示面板、可撓式有機發光二極體顯示面板或者可撓式量子點顯示面板。
如請求項10所述的可撓式顯示面板，其中，所述可撓式顯示面板為可撓式液晶顯示面板，並進一步包括夾設於所述主動元件陣列基板以及所述蓋板之間的一液晶層。