專利名稱：選擇性激光結(jié)晶的方法及其制造的顯示面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種顯示面板及其制造方法，且特別是關(guān)于一種以選擇性激光結(jié)晶法將顯示面板的非晶硅轉(zhuǎn)換為多晶硅的方法及其制造的顯示面板。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光(Organic Electroluminescence)平面顯示器為電流驅(qū)動組件，依據(jù)驅(qū)動方式可分為被動式矩陣方法(Passive Matrix Method)與主動式矩陣方法(Active Matrix Method)。而主動式有機發(fā)光顯示器(AMOLED)是利用薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)搭配電容儲存裝置，來控制有機發(fā)光組件(OLED)的亮度灰階表現(xiàn)。
大致來說，被動式有機發(fā)光顯示器(PMOLED)的制作成本及技術(shù)門坎較低，但受限于驅(qū)動電流效能不彰，分辨率無法提高，且在被動驅(qū)動下，掃描線選擇到的像素會被點亮，但無法保持亮度，因此應(yīng)用產(chǎn)品尺寸局限于約5″以內(nèi)。而主動式有機發(fā)光顯示器則因為有電容儲存信號的緣故，當(dāng)掃描線掃過像素后，該像素仍然能保持原有的亮度，因此OLED并不需要被驅(qū)動到非常高的亮度，因此可達(dá)到較佳的壽命表現(xiàn)，也可以達(dá)成高分辨率的需求。再者，主動式有機發(fā)光顯示器的驅(qū)動電流效能優(yōu)于被動式有機發(fā)光顯示器，且像素和電性組件TFT可整合于玻璃基板上。
在玻璃基板上成長TFT的技術(shù)，可為非晶硅(Amorphous Silicon，a-Si)制程與低溫多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)制程，LTPS TFT與a-Si TFT的最大分別，在于其電性與制程繁簡的差異。LTPS TFT擁有較高的載子移動率，較高載子移動率意味著TFT能提供更充分的電流，然而其制程上卻較繁復(fù)；而a-Si TFT則反之，雖然a-Si的載子移動率不如LTPS，但其制程較簡單。
在轉(zhuǎn)換非晶硅成為多晶硅的技術(shù)方面，目前已經(jīng)發(fā)展出多種結(jié)晶方法，例如準(zhǔn)分子激光退火(Excimer Laser Annealing，ELA)技術(shù)，連續(xù)結(jié)晶(ContinuousGrain Silicon，CGS)技術(shù)，激光橫向結(jié)晶(Sequential Lateral Solidification，SLS)技術(shù)和金屬誘發(fā)橫向結(jié)晶(Metal Induced Lateral Crystallization，MILC)技術(shù)等，及各種不同的激光，如準(zhǔn)分子激光(Excimer Laser)，連續(xù)波激光(Continuous Wave(CW)Laser)和激光束脈沖(Laser Beam Pulse)等。目前大多以激光束脈沖照射，或利用可以產(chǎn)生溫度梯度來達(dá)到橫向結(jié)晶的方式最多。
以激光橫向結(jié)晶(SLS)技術(shù)為例，利用光學(xué)系統(tǒng)中具有不同透光度的光罩，可使得到達(dá)非晶硅的激光產(chǎn)生一溫度梯度，而使橫向成長晶粒持續(xù)成長。
另外，顯示器內(nèi)不同區(qū)域也有不同的性能要求。以主動式發(fā)光顯示器為例，一般包含主動式發(fā)光顯示區(qū)域(Displaying Region)及驅(qū)動電路區(qū)域(CurrentDriving Region)，在主動式發(fā)光顯示區(qū)域較重視是否有漏電流的電性表現(xiàn)，在驅(qū)動電路區(qū)域則較重視載子移動率(Mobility)的電性表現(xiàn)。而驅(qū)動電路區(qū)域中多晶硅的晶粒大小(Grain Size)和晶界(Grain Boundary)規(guī)則性均會對載子移動率造成影響。傳統(tǒng)上多使用準(zhǔn)分子激光將驅(qū)動電路區(qū)域和主動式發(fā)光顯示區(qū)域的非晶硅轉(zhuǎn)換成多晶硅，然而在使用準(zhǔn)分子激光的結(jié)晶過程中，容易產(chǎn)生激光脈沖能量誤差及脈沖遺漏，使得結(jié)晶的晶粒大小和晶界不規(guī)則，所以在操作電壓驅(qū)動后，每一個TFT所獲得的電流不同，造成TFT在驅(qū)動主動式發(fā)光顯示區(qū)域時的電性不均勻，使顯示器容易產(chǎn)生點缺陷或其它波紋缺陷(Mura)。一般而言，晶粒愈大載子移動率愈佳，晶界愈規(guī)則，主動式發(fā)光顯示區(qū)域的顯示狀態(tài)愈均勻。
因此，如何改善顯示組件的結(jié)晶方式，使結(jié)晶后的多晶硅具有較大晶粒和更規(guī)則的晶界，且無產(chǎn)生缺陷之虞，在經(jīng)濟效益方面又能提升產(chǎn)能(Throughout)和降低生產(chǎn)成本，實為研發(fā)者一重要努力目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種選擇性激光結(jié)晶的方法及其制造的顯示面板，而達(dá)到增加顯示面板的驅(qū)動電路區(qū)的電性均勻性，并增加產(chǎn)能。
根據(jù)本發(fā)明一方面提出一種顯示面板，包括一基板，具有一主動式發(fā)光顯示區(qū)域(Displaying Region)和一驅(qū)動電路區(qū)域(Circuit DrivingRegion)；以及一多晶硅層，形成于基板上，且多晶硅層具有一第一多晶硅層及一第二多晶硅層分別與主動式發(fā)光顯示區(qū)域及驅(qū)動電路區(qū)域?qū)?yīng)，且第二多晶硅層的晶粒大小是大于第一多晶硅層的晶粒大小。其中，第二多晶硅層是使用一連續(xù)波激光退火(Continuous Wave Laser Annealing)方式而形成。第一多晶硅層主動式發(fā)光顯示區(qū)域則可使用準(zhǔn)分子激光退火(Excimer LaserAnnealing，ELA)方式而形成。
根據(jù)本發(fā)明另一方面提出一種主動式發(fā)光顯示面板，至少包括一基板；一掃瞄信號線(Scan Line)，設(shè)置于基板上；一數(shù)據(jù)信號線(Data Line)，設(shè)置于基板上且垂直于掃瞄信號線；一功率信號線(Power Line)，設(shè)置于基板上且與數(shù)據(jù)信號線平行并維持一距離；一第一晶體管，設(shè)置于基板上且第一晶體管的柵極與掃描信號線耦接，第一晶體管的源極與數(shù)據(jù)信號線耦接；一第二晶體管，設(shè)置于基板上且第二晶體管的柵極與第一晶體管的漏極耦接，第二晶體管的源極與功率信號線耦接；以及一發(fā)光組件，例如是一有機發(fā)光二極管，設(shè)置于基板上且與第二晶體管的漏極耦接。其中，掃描信號線、數(shù)據(jù)信號線及功率信號線定義出一主動式發(fā)光顯示區(qū)域。主動式發(fā)光顯示區(qū)域具有一第一多晶硅層，至少第一晶體管和第二晶體管的一具有一第二多晶硅層，且第二多晶硅層的晶粒大小大于第一多晶硅層的晶粒大小。
根據(jù)本發(fā)明又一方面提出一種顯示面板的制造方法，至少包括步驟如下。首先提供一基板，基板具有一主動式發(fā)光顯示區(qū)域及一驅(qū)動電路區(qū)域。接著，沉積一非晶硅層于基板上，非晶硅層具有一第一非晶硅層及一第二非晶硅層，其中第一非晶硅層及第二非晶硅層對應(yīng)于主動式發(fā)光顯示區(qū)域及驅(qū)動電路區(qū)域。然后，使用一連續(xù)波激光退火(Continuous Wave Laser Annealing)方式結(jié)晶第二非晶硅層以形成一第二多晶硅層；以及使用一準(zhǔn)分子激光退火(Excimer Laser Annealing，ELA)方式結(jié)晶第一非晶硅層以形成一第一多晶硅層。
為讓本發(fā)明之上述目的、特點和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明如下。


圖1繪示一種主動式發(fā)光顯示面板的單一像素的等效電路圖；
圖2和圖3繪示依照本發(fā)明一較佳實施例的主動式發(fā)光顯示面板進(jìn)行選擇性激光結(jié)晶的示意圖；圖4為依照本發(fā)明一較佳實施例的顯示面板制造方法的流程圖；及圖5為連續(xù)波激光退火的結(jié)晶圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是利用選擇性激光結(jié)晶方式對顯示面板的主動式發(fā)光顯示區(qū)域和驅(qū)動電路區(qū)域進(jìn)行不同方式的結(jié)晶，使顯示面板在生產(chǎn)上能提高產(chǎn)能(Throughput)又可使其驅(qū)動電路區(qū)域具有良好的載子移動率(Mobility)。其中，驅(qū)動電路區(qū)域的多晶硅是使用連續(xù)波激光退火(Continuous Wave Laser Annealing；CW LaserAnnealing)方式形成。至于主動式發(fā)光顯示區(qū)域的多晶硅則可使用回火移動距離較大、重迭(Overlap)較少的方式，如準(zhǔn)分子激光退火(Excimer Laser Annealing；ELA)方式來形成。如此，驅(qū)動電路區(qū)域的多晶硅層晶粒尺寸較大，晶界較規(guī)則，使載子移動率的電性表現(xiàn)較佳；而主動式發(fā)光顯示區(qū)域所形成的多晶硅層晶粒尺寸較小，但可快速完成結(jié)晶過程，使顯示面板產(chǎn)在線的整體產(chǎn)能提高。
其中，使用例如具有308nm波長的XeCl準(zhǔn)分子激光在主動式發(fā)光顯示區(qū)域進(jìn)行掃描時，此長方形光束的垂直方向大小將決定結(jié)晶化多晶硅的面積。以機臺可以提供長度約為200mm，寬度約為1.5mm的光束大小的準(zhǔn)分子激光退火系統(tǒng)為例，剛好可以一次進(jìn)行12.1英寸顯示面板的制程，至于較大尺寸的顯示面板，如基板尺寸600×720mm2和730×920mm2，則可應(yīng)用激光束長度300mm和365mm來進(jìn)行制程。
以下是以實施例作本發(fā)明的詳細(xì)說明，然而此實施例并不會對本發(fā)明欲保護(hù)的范圍做限縮。另外，在實施例中是以主動式發(fā)光顯示面板為例作詳細(xì)說明，但本發(fā)明的技術(shù)特征可應(yīng)用在其它顯示面板中，例如主動式有機發(fā)光顯示面板或低溫多晶硅薄膜晶體管組件(LTPS TFT Device)。
請參照圖1，其繪示一種主動式發(fā)光顯示面板的單一像素的等效電路圖。其中，掃瞄信號線(Scan Line)11形成于一方向，數(shù)據(jù)信號線(Data Line)12形成于與掃瞄信號線11垂直的方向，而功率信號線(Power Line)13則與數(shù)據(jù)信號線12平行并相隔一距離。主動式發(fā)光顯示區(qū)域是位在掃瞄信號線11、數(shù)據(jù)信號線12和功率信號線13之間，且一發(fā)光組件17是應(yīng)用于主動式發(fā)光顯示區(qū)域內(nèi)，發(fā)光組件17例如是一有機發(fā)光二極管(OLED)。根據(jù)掃瞄信號線11的信號，第一晶體管14可控制數(shù)據(jù)信號線12的信號是否進(jìn)入主動式發(fā)光顯示區(qū)域。至于第二晶體管15則耦接于發(fā)光組件17并根據(jù)該第一晶體管14所提供的一信號以提供一電壓(Power Supply)經(jīng)功率信號線13進(jìn)入主動式發(fā)光顯示區(qū)域。另外，電容器(Capacitor)16則耦接于功率信號線13和第二晶體管15的柵極(GateElectrode)。
圖2和圖3繪示依照本發(fā)明一較佳實施例的主動式發(fā)光顯示面板進(jìn)行選擇性激光結(jié)晶的示意圖。基板20上包括一主動式發(fā)光顯示區(qū)域(或稱像素區(qū))22和驅(qū)動電路區(qū)域24。其中，驅(qū)動電路區(qū)域24包括柵極驅(qū)動電路(Gate Driver IC)241、數(shù)據(jù)驅(qū)動電路(Data Driver IC)242和控制器(Controller，如第一晶體管)243等三部分。在此實施例中，先在基板20上例如以等離子體增強化學(xué)氣相沉積法(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)沉積方式先形成一非晶硅(Amorphous Silicon)層。然后利用微影技術(shù)(黃光蝕刻)在非晶硅層上先形成對準(zhǔn)記號(Aliment Mark)，以達(dá)到激光結(jié)晶時的對位效果。接著，如圖2所示，使用連續(xù)波激光退火的結(jié)晶技術(shù)使驅(qū)動電路區(qū)域24形成多晶硅(Polysilicon)層。圖2中的箭號則代表CW激光束的掃描方向。
接著，如圖3所示，主動式發(fā)光顯示區(qū)域22以準(zhǔn)分子激光退火的技術(shù)進(jìn)行結(jié)晶以形成多晶硅(Polysilicon)層。圖3中的箭號則代表ELA激光束的掃描方向。之后，將多晶硅制作成含有驅(qū)動電路和像素中的晶體管等組件。最后，可將發(fā)光層例如是一有機發(fā)光層以熱蒸鍍方式形成于TFT組件上，以形成一主動式有機發(fā)光顯示面板。
請參照圖4，其為依照本發(fā)明一較佳實施例的顯示面板制造方法的流程圖。制造方法至少包括步驟如下。首先，進(jìn)行步驟401，提供一基板，基板上具有一主動式發(fā)光顯示區(qū)域及一驅(qū)動電路區(qū)域。接著，進(jìn)行步驟403，沉積一非晶硅層于基板上，非晶硅層具有一第一非晶硅層及一第二非晶硅層，而第一非晶硅層及該第二非晶硅層是分別與主動式發(fā)光顯示區(qū)域及驅(qū)動電路區(qū)域?qū)?yīng)。其中，可利用微影制程在非晶硅層上形成一對準(zhǔn)記號(Aliment Mark)。然后，進(jìn)行步驟405，使用一連續(xù)波激光退火(Continuous Wave Laser Annealing)方式結(jié)晶第二非晶硅層以形成一第二多晶硅層；使用一準(zhǔn)分子激光退火(Excimer Laser Annealing，ELA)方式結(jié)晶第一非晶硅層以形成一第一多晶硅層。之后，可形成一第一晶體管及一第二晶體管于基板上并對應(yīng)驅(qū)動電路區(qū)域，并且形成一發(fā)光組件(例如是一有機發(fā)光二極管)與第二晶體管耦接。
依照本發(fā)明一較佳實施例的制造方法，驅(qū)動電路區(qū)域24(包括柵極驅(qū)動電路241、數(shù)據(jù)驅(qū)動電路242和控制器243)所形成的晶粒(Grain Size)尺寸是大于主動式發(fā)光顯示區(qū)域22(包括有機發(fā)光組件17)所形成的晶粒尺寸，且驅(qū)動電路區(qū)域24的晶界也較規(guī)則，因此可提升載子移動率，改善TFT電性及均勻度。另外，配合快速的ELA技術(shù)進(jìn)行大面積主動式發(fā)光顯示區(qū)域22的激光退火，可快速完成結(jié)晶過程，使產(chǎn)能提高。
圖5為連續(xù)波激光退火的結(jié)晶圖(CW Laser Flow Pattern)。從圖中可看出，使用連續(xù)波激光退火所產(chǎn)生的結(jié)晶顆粒小而均勻，因此所呈現(xiàn)出來的結(jié)晶圖紋細(xì)致且狹窄。另外，以連續(xù)波激光退火驅(qū)動電路區(qū)域所形成的多晶硅的晶粒界限(Grain Boundary)是少于以準(zhǔn)分子激光退火主動式發(fā)光顯示區(qū)域所形成的晶粒界限。
在上述實施例中，依照本發(fā)明的選擇性激光結(jié)晶方式可使驅(qū)動電路區(qū)域的晶粒尺寸大于主動式發(fā)光顯示區(qū)域的晶粒尺寸。實驗顯示驅(qū)動電路區(qū)域的晶粒尺寸在1μm以上，主動式發(fā)光顯示區(qū)域的尺寸則約在0.2-1.0μm，且較規(guī)則驅(qū)動電路區(qū)域的晶界使載子移動率增加。另外，驅(qū)動電路區(qū)域雖以CW激光結(jié)晶，但大面積的主動式發(fā)光顯示區(qū)域是以快速的ELA技術(shù)結(jié)晶，因此總體完成結(jié)晶的時間短。綜上所述，本發(fā)明不但可改善TFT電性及均勻度，亦可提高產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作出各種的等效的變化或替換，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的本申請權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種顯示面板，包括一基板，該基板包括一主動式發(fā)光顯示區(qū)域及一驅(qū)動電路區(qū)域；以及一多晶硅層，形成于該基板上，該多晶硅層對應(yīng)該主動式發(fā)光顯示區(qū)域及該驅(qū)動電路區(qū)域為一第一多晶硅層及一第二多晶硅層；其中，該第二多晶硅層的晶粒大小大于該第一多晶硅層的晶粒大小。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示面板，其特征在于該第一多晶硅層是使用準(zhǔn)分子激光退火方式而形成。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示面板，其特征在于該第二多晶硅層是利用連續(xù)波激光退火方式形成。
4.如權(quán)利要求1所述的顯示面板，其特征在于該第二多晶硅層的晶粒界限少于該第一多晶硅層的晶粒界限。
5.如權(quán)利要求1所述的顯示面板，其特征在于其為一低溫多晶硅薄膜晶體管有機發(fā)光二極管顯示面板。
6.如權(quán)利要求1所述的顯示面板，其特征在于該第二多晶硅層的晶粒大小是大于1μm。
7.如權(quán)利要求1所述的顯示面板，其特征在于該第一多晶硅層的晶粒大小是介于0.2至1μm間。
8.一種主動式發(fā)光顯示面板，至少包括一基板；一掃瞄信號線，設(shè)置于該基板上；一數(shù)據(jù)信號線，設(shè)置于該基板上且垂直于該掃瞄信號線；一功率信號線，設(shè)置于該基板上且與該數(shù)據(jù)信號線平行并維持一距離；一第一晶體管，設(shè)置于該基板上且該第一晶體管的柵極與該掃描信號線耦接，該第一晶體管的源極與該數(shù)據(jù)信號線耦接；一第二晶體管，設(shè)置于該基板上且該第二晶體管的柵極與該第一晶體管的漏極耦接，該第二晶體管的源極與該功率信號線耦接；以及一發(fā)光組件，設(shè)置于該基板上且與該第二晶體管的漏極耦接；其中，該掃描信號線、該數(shù)據(jù)信號線、該功率信號線及該發(fā)光組件定義出一主動式發(fā)光顯示區(qū)域，而該掃描信號線、該數(shù)據(jù)信號線、該功率信號線、該第一晶體管及該第二晶體管定義出一驅(qū)動電路區(qū)域，該主動式發(fā)光顯示區(qū)域具有一第一多晶硅層，該驅(qū)動電路區(qū)域具有一第二多晶硅層，其中，該第二多晶硅層的晶粒大小大于該第一多晶硅層的晶粒大小。
9.如權(quán)利要求8所述的主動式發(fā)光顯示面板，其特征在于該第一多晶硅層是使用準(zhǔn)分子激光退火方式形成。
10.如權(quán)利要求8所述的主動式發(fā)光顯示面板，該第二多晶硅層的晶粒界限是少于該第一多晶硅層的晶粒界限。
全文摘要
一種顯示面板，包括一基板，具有一主動式發(fā)光顯示區(qū)域(Displaying Region)和一驅(qū)動電路區(qū)域(Circuit Driving Region)；以及一多晶硅層，形成于基板上，且多晶硅層具有一第一多晶硅層及一第二多晶硅層分別與主動式發(fā)光顯示區(qū)域及驅(qū)動電路區(qū)域相對應(yīng)，第二多晶硅層的晶粒大小是大于第一多晶硅層的晶粒大小。其中，第二多晶硅層是使用一連續(xù)波激光退火(Continuous Wave Laser Annealing)方式而形成，第一多晶硅層主動式發(fā)光顯示區(qū)域則可使用準(zhǔn)分子激光退火(ExcimerLaser Annealing，ELA)方式而形成。
文檔編號H05B33/02GK1622718SQ20041010195
公開日2005年6月1日 申請日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者許忠義, 張志雄 申請人:友達(dá)光電股份有限公司