圖像顯示系統及其制造方法

專利名稱：圖像顯示系統及其制造方法
技術領域：
本發明有關于一種包含顯示面板的圖像顯示系統，特別有關于一種有機發光二極 管顯示面板的電容配置設計及其制造方法。
背景技術：
近年來，有機發光二極管(organic light emitting diode，簡稱0LED)顯示器 已廣泛應用于顯示器中，其中于有源式矩陣有機發光二極管(active matrix 0LED，簡稱 AM0LED)顯示器中，通常利用薄膜晶體管(thin film transistor，簡稱TFT)作為像素區的 開關元件以及發光元件的驅動元件。請參閱圖1，其顯示習知的有源式矩陣有機發光二極管(AMOLED)顯示器中一像素 單元100的電路示意圖。在像素單元100中具有驅動薄膜晶體管(driving TFT) 112用于 驅動發光元件116，例如有機發光二極管(OLED)，開關薄膜晶體管(switching TFT) 106用 于切換像素單元的狀態，以及儲存電容108用于儲存圖像數據。開關薄膜晶體管106的柵 極耦接至掃描線102，其漏極與數據線104耦接，源極則與儲存電容的一端以及驅動薄膜晶 體管112的柵極耦接。另外，儲存電容108的另一端經由電容線110與電源線114耦接，并 與驅動薄膜晶體管112的源極耦接。發光元件116的兩端分別連接至陽極118和陰極120， 驅動薄膜晶體管112的漏極則與發光元件116的陽極118耦接。通常AMOLED顯示器中的薄膜晶體管為了配合玻璃基板的耐熱溫度，使用低溫多 晶硅(low temperature polysilicon，簡稱LTPS)技術制作其有源層，其具有高載子遷移率 及高驅動電路集成度及低漏電流的優點。然而，除了上述優點之外，AMOLED顯示器更需要 高儲存電容及高開口率，以符合顯示器的需求。有鑒于此，業界亟需一種有機發光二極管顯示面板的電容配置設計，其可以符合 高儲存電容及高開口率的需求。

發明內容
本發明提供一種包含顯示面板的圖像顯示系統，該顯示面板包括基板具有第一 區、第二區及第三區，第一圖案化半導體層設置于基板的第一區之上，第一絕緣層覆蓋于第 一圖案化半導體層及基板的第一區、第二區及第三區上，第二圖案化半導體層設置于第一 區及第三區的第一絕緣層上，第二絕緣層覆蓋于第二圖案化半導體層及第一絕緣層上，以 及圖案化導電層設置于第二絕緣層上，其中位于第一區的第一圖案化半導體層、第一絕緣 層及第二圖案化半導體層構成第一薄膜晶體管，位于第三區的第二圖案化半導體層、第二 絕緣層及圖案化導電層構成第二薄膜晶體管。此外，本發明還提供一種圖像顯示系統的制造方法，包含形成一顯示面板，包括 提供基板，具有第一區、第二區及第三區，形成第一圖案化半導體層于基板的第一區之上， 形成第一絕緣層覆蓋于第一圖案化半導體層及基板之上，形成第二圖案化半導體層于第一 區及第三區的第一絕緣層上，形成第二絕緣層覆蓋于第二圖案化半導體層上，以及形成圖案化導電層于第一區及第三區的第二絕緣層上，其中位于第一區的第一圖案化半導體層、 第一絕緣層及第二圖案化半導體層構成第一薄膜晶體管，位于第三區的第二圖案化半導體 層、第二絕緣層及圖案化導電層構成第二薄膜晶體管。為了讓本發明的上述目的、特征、及優點能更明顯易懂，以下配合所附圖式，作詳 細說明如下。


圖1是顯示習知的有源式矩陣有機發光二極管(AMOLED)顯示器中一像素單元的 電路示意圖；圖2是顯示依據本發明一實施例的有機發光二極管顯示面板的一次像素區的平 面示意圖；圖3是顯示沿著圖2中的剖面線3-3’的剖面示意圖；圖4A-4F是顯示依據本發明一實施例的制造方法形成圖3的有機發光二極管顯示 面板的剖面示意圖；圖5是顯示依據本發明另一實施例的有機發光二極管顯示面板的一次像素區的 平面示意圖；圖6是顯示沿著圖5中的剖面線5-5’的剖面示意圖；圖7是顯示依據本發明一實施例的包含顯示面板的圖像顯示系統的配置示意圖。主要元件符號說明100 像素單元； 102、202 掃描線； 104、204 數據線；106、206 開 關薄膜晶體管； 108、208 電容； 110、210 電容線；112、212 驅動薄膜晶體 管； 114 電源線； 116 發光元件；118 陽極；120 陰極；400、600 次 像素區； 410 第一區；420 第二區； 430 第三區； 500 基板； 502、 504 第一介電層；508 第一絕緣層；516、518 第二絕緣層；520、530 第二介電層層； 505、506、506a 第一圖案化半導體層；509、510、512、514、514a、514b、514c、710、712 第 二圖案化半導體層； 402a、402b、402c 圖案化導電層；402d 圖案化導電層的突出部 分； 532、534、536、538、540 接觸孔； 541、544、548 掩模； 542 P 型重摻 雜步驟；546 N型輕摻雜步驟； 550 N型重摻雜步驟； 560a 第二圖案化電極 層；560b 第一圖案化電極層；560c 第三圖案化電極層；20 顯示面板； 30 圖像 顯示系統；40 控制單元；50 電子裝置。
具體實施例方式本發明針對有機發光二極管顯示面板的電容配置(layout)設計進行改善，以增 加顯示面板的儲存電容，并提高開口率。請參閱圖2，其顯示依據本發明一實施例的有機發光二極管顯示面板的一像素區 400的平面示意圖，在像素區400沿著剖面線3-3，可分成第一區410、第二區420及第三區 430。于本實施例中，驅動薄膜晶體管位于第一區410上，在第二區420上具有電容，開關薄 膜晶體管位于第三區430上，其中第一區410的圖案化導電層402a、第二區420的圖案化導 電層402b以及第三區430的圖案化導電層402b構成電容的上電極層，該上電極層的平面配置如圖2的402a及402b所示。藉由本實施例的電容配置設計，可使得本發明的有機發 光二極管顯示面板的儲存電容增加并增加開口率。接著，請參閱圖3，其系顯示沿著圖2中剖面線3-3’的剖面示意圖。在基板500上 覆蓋有第一介電層502及504，第一圖案化半導體層506及506a設置于第一區410的第一 介電層502及504上。在第一圖案化半導體層506及506a及第一介電層502及504上覆 蓋第一絕緣層508，在第一區410、第二區420及第三區430的第一絕緣層508上分別形成 第二圖案化半導體層510、512、514、514a、514b及514c。接著，在第二圖案化半導體層510、 512、514、514a、514b及514c上形成第二絕緣層516及518。然后在第一區410、第二區420 及第三區430的第二絕緣層516及518上分別形成圖案化導電層402a、402b及402c，以構 成第一區410的驅動薄膜晶體管、第一區410及第二區420的電容以及第三區430的開關 薄膜晶體管。值得注意的是，在圖3的顯示面板中，于第一區410的驅動薄膜晶體管的柵極510 之上具有圖案化導電層402a，因此可在第一區410形成額外的電容。另外，在此實施例中， 第二區420的第二圖案化半導體層512與第三區430的第二圖案化半導體層514a為具有 相同第一導電型的半導體層(于本實施例中，例如為N型重摻雜的多晶硅層)，且互相連接。接著，請參閱圖4A-4F，其系顯示依據本發明一實施例的制造方法，形成圖3的顯 示面板的剖面流程圖。在圖4A中，首先提供基板500，例如為玻璃基板或其他可撓式塑膠基 板，在基板500上形成兩層第一介電層502及504，接著于第一區410的第一介電層504上 形成第一圖案化本征半導體層505。參閱圖4B，于第一圖案化本征半導體層505及第一介電層504上覆蓋第一絕緣層 508，并于第一區410、第二區420及第三區430的第一絕緣層508上進行圖案化工藝，以形 成第二圖案化本征半導體層509。接著，在第二圖案化本征半導體層509上形成掩模541， 并對第一圖案化本征半導體層505進行重摻雜工藝542，可以為P型重摻雜亦可為N型重摻
ο參閱圖4B和4C，在第一區410上形成重摻雜的源極/漏極區506a以及多晶硅通 道區506后，將掩模541移除，接著于第一區410及第三區430形成掩模544，對第二圖案化 本征半導體層509進行一第一導電性的輕摻雜546，其中第一導電性為N型或P型。接著， 參閱圖4D，在第一區410、第二區420及第三區430形成第一導電性輕摻雜的第二圖案化半 導體層514b。接著在第三區430的第二圖案化半導體層514b上形成掩模548，進行第一導 電性重摻雜550，于本實施例第一導電性可為N型或P型。參閱圖4E，移除圖4D的掩模548，且在第一區410形成第一導電型的第二圖案化 半導體層510，作為第一區410的驅動薄膜晶體管的柵極；在第二區420上形成第一導電型 的第二圖案化半導體層512，作為第二區420的電容的下電極層；在第三區430上形成第一 導電性的重摻雜的第二圖案化半導體層514a與514c及第一導電性的輕摻雜的第二圖案化 半導體層514b作為第三區430的開關薄膜晶體管的源極/漏極區，并形成未摻雜的多晶硅 通道區514。接著，形成兩層第二絕緣層516及518覆蓋第二圖案化半導體層510、512、514、 514a,514b 及 514c。參閱圖4F，在第二絕緣層518上分別形成圖案化導電層402a、402b及402c (例如 金屬)，其中第一區410的圖案化導電層402a與驅動薄膜晶體管的第二圖案化半導體層
6510構成一額外的電容，第二區420的圖案化導電層402b作為電容的上電極層，第三區430 的圖案化導電層402c則作為開關薄膜晶體管的柵極。在此實施例中，開關薄膜晶體管為雙 柵極的薄膜晶體管最后再參閱圖3，于第一絕緣層508、第二絕緣層516和518以及第二介電層520 和530中形成第一接觸孔532 ；于第二介電層520和530中形成第二接觸孔534 ；于第二絕 緣層516和518以及第二介電層520和530中形成第三接觸孔536后，接著，形成一圖案化 電極層560a及560b (例如金屬)于該第二介電層520和530上，圖案化電極層560a即經 由第三接觸孔536與第三區430的第二圖案化半導體層514a電性連接；圖案化電極層560b 經由第一接觸孔532及第二接觸孔534與第一區410的源極區506a、第二區420的圖案化 電極層402b及第三區430的第二圖案化半導體層(源/漏極區)514a電性連接。由于本 實施例的第三區的第二薄膜晶體管均為第一導電性(N型(N-type))薄膜晶體管，且第二圖 案化半導體層512為第一導電性(N型)重摻雜，而使第二區420及第三區430第二圖案化 半導體層512、514a、514b及514c相連，因而可藉由圖案化電極層560b驅動第二薄膜晶體 管，不需額外的電極。如此一來，即可有效增加像素開口率。接著，請參閱圖5，其系顯示依據本發明另一實施例的有機發光二極管顯示面板的 一次像素區600的平面示意圖。圖5與圖2的電容平面配置的差異在于圖5的電容的金屬 層包括一突出部402d延伸至第三區430。請參閱圖6，其顯示沿著圖5中剖面線5-5’的剖面圖。圖6與圖3的差別在于第 一區410的驅動薄膜晶體管的柵極710以及第二區420的電容的下電極層712同為第一導 電性(如P型重摻雜)的第二圖案化半導體層。另外，第三區430的第二圖案化半導體層 514a為第二導電性(如N型重摻雜)的多晶硅層，其與第二區420的第一導電性(P型重摻 雜)的第二圖案化半導體層712不相連。因此，在第三區430的第二絕緣層516和518以 及第二介電層520和530中還需要形成第四接觸孔538，以暴露出第三區430的開關薄膜晶 體管的第二圖案化半導體層514a，并于第四接觸孔538中填充圖案化電極層560c，使得第 二區420的電容與第三區430的開關薄膜晶體管之間產生電性連接。請再參閱圖5，于第 二區420的第二介電層530上還額外有一接觸孔540，且圖案化電極層(未繪示于圖5中) 透過此接觸孔540，與圖案化導電極層560c電性連接。上述的各介電層502、504、520及530，以及各絕緣層508、516及518可以是氮化 硅、氧化硅或前述的組合，此外，上述的第一圖案化半導體層506和506a與第二圖案化半導 體層510、710、512、712、514、514a、514b及514c由不同的結晶化工藝形成，其中第一圖案化 半導體層可由非激光結晶技術形成，例如固相結晶化法、金屬誘發結晶化法、金屬誘發側向 結晶化法、電場增強金屬誘發側向結晶化法、或電場增強快速熱退火法，而第二圖案化半導 體層則可由激光結晶技術形成，例如準分子激光退火法。雖然在上述實施例中，以P型驅動薄膜晶體管以及N型開關薄膜晶體管為例說明 本發明，在此技術領域具有通常知識者當可了解，本發明的有機發光二極管顯示面板中也 可以使用N型驅動薄膜晶體管與P型開關薄膜晶體管，而且各多晶硅層的N型或P型摻雜 的組合并不限定于上述實施例，可視情況需要加以選擇組合。綜上所述，本發明的有機發光二極管顯示面板利用多晶硅層作為驅動薄膜晶體管 的柵極，并于驅動薄膜晶體管的柵極上方形成金屬層，以形成額外的電容，并藉由電容的上電極層的配置設計增加顯示面板的儲存電容及開口率。此外，本發明的有機發光二極管顯 示面板還利用非激光結晶技術形成驅動薄膜晶體管的有源層，并利用激光結晶技術形成開 關薄膜晶體管的有源層，藉此改善顯示面板的發光均勻度。請參照圖7，顯示本發明所述的圖像顯示系統的配置示意圖，其中圖像顯示系統例 如為一電子裝置50或一顯示裝置30。顯示裝置30包括一顯示面板20，且顯示裝置30例 如為一有機發光二極管顯示器，且顯示面板20為一有機發光二極管面板。一般來說，顯示 裝置30可為一電子裝置50的一部分，且電子裝置50還包括一輸入單元40，與顯示裝置30 耦接，其中輸入單元40傳輸信號至顯示面板20，以使顯示面板20顯示圖像。圖像顯示系 統50可例如為行動電話、數位相機、PDA(個人數據助理)、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、 車用顯示器、或是可攜式DVD放映機。雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其并非用以限定本發明，任何熟悉此項技 藝者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當 視權利要求所界定為準。
權利要求
一種圖像顯示系統，包含顯示面板，該顯示面板包括基板，具有第一區、第二區及第三區；第一圖案化半導體層，設置于該基板的該第一區之上；第一絕緣層，覆蓋于該第一圖案化半導層及該基板的該第一區、該第二區及該第三區上；第二圖案化半導體層，分別設置于該第一區及該第三區的該第一絕緣層上；第二絕緣層，覆蓋于該第二圖案化半導體層及該第一絕緣層上；以及圖案化導電層，設置于該第二絕緣層上，其中位于該第一區的該第一圖案化半導體層、該第一絕緣層及該第二圖案化半導體層構成第一薄膜晶體管，位于該第三區的該第二圖案化半導體層、該第二絕緣層及該圖案化導電層構成第二薄膜晶體管。
2.如權利要求1所述的圖像顯示系統，其中該第二圖案化半導體設置于該第二區的該 第一絕緣層上，該第二絕緣層覆蓋于該第二區的該第二圖案化半導體層，且該圖案化導電 層設置于該第二區的該第二絕緣層上，其中位于該第二區的該第二圖案化半導體層、該第 二絕緣層及該圖案化導電層構成電容。
3.如權利要求2所述的圖像顯示系統，其中位于該第一區的該圖案化導電層與該第二 區的圖案化導電層互相連接，且該第二區的該圖案化導電層延伸設置于至該第三區的該第 二圖案化半導體層上。
4.如權利要求2所述的圖像顯示系統，其中位于該第二區與該第三區的該第二圖案半 導體層為第一導電性，其中位于該第二區與該第三區的該第二圖案化半導層互相連接。
5.如權利要求4所述的圖像顯示系統，還包括第一介電層，設置于該基板與該第一圖案化半導體層及該第一絕緣層間； 第二介電層，覆蓋于該圖案化導電層上；第一圖案化電極層，設置于該第二介電層上，且分別藉由第一接觸孔及第二接觸孔與 該第一區的該第一圖案化半導體層及該第二區的該圖案化導電層電性連接；以及第二圖案化電極層，設置于該第二介電層上，且藉由第三接觸孔與該第三區的該第二 圖案化半導體層電性連接。
6.如權利要求2所述的圖像顯示系統，其中位于該第一區及該第二區的該第二圖案化 半導體層為第一導電型，且該第三區的該第二圖案化半導體層為第二導電型。
7.如權利要求6所述的圖像顯示系統，還包括第一介電層，設置于該基板與該第一圖案化半導體層及該第一絕緣層間； 第二介電層，覆蓋于該圖案化導電層上；第一圖案化電極層，設置于該第二介電層上，且分別藉由第一接觸孔及第二接觸孔與 該第一區的該第一圖案化半導體層及該第二區的該圖案化導電層電性連接；第二圖案化電極層，設置于該第二介電層上，且藉由第三接觸孔與該第三區的該第二 圖案化半導體層電性連接；以及第三圖案化電極層，設置于該第二介電層上，且藉由第四接觸孔與該第三區的該第二 圖案化半導體層電性連接。
8.如權利要求1所述的圖像顯示系統，還包括顯示裝置，其中該顯示裝置包括該顯示面板，其中該顯示裝置為有機發光二極管顯示ο
9.如權利要求8所述的圖像顯示系統，還包括 電子裝置，包括該顯示裝置；以及輸入裝置，與該顯示裝置耦接；其中該電子裝置為行動電話、數位相機、個人數位助理、筆記型電腦、桌上型電腦、電 視、車用顯示器或可攜式DVD播放機。
10.一種圖像顯示系統的制造方法，包含形成顯示面板，該方法包括 提供基板，具有第一區、第二區及第三區形成第一圖案化半導體層于該基板的該第一區之上；形成第一絕緣層，覆蓋于該第一圖案化半導體層及該基板之上；形成第二圖案化半導體層于該第一區、該第二區及該第三區的該第一絕緣層上；形成第二絕緣層，覆蓋于該第二圖案化半導體層上；以及同時形成圖案化導電層于該第一區、該第二區及該第三區的該第二絕緣層上，且該第 一區及該第二區的圖案化導電層互相連接；其中位于該第一區的該第一圖案化半導體層、該第一絕緣層及該第二圖案化半導體層 構成第一薄膜晶體管，位于該第二區的該第二圖案化半導體、該第二絕緣層及該圖案化導 電層構成電容，位于該第三區的該第二圖案化半導體層、該第二絕緣層及該第三區的該圖 案化導電層構成第二薄膜晶體管。
全文摘要
本發明有關于一種包含顯示面板的圖像顯示系統以及其制造方法，顯示面板包括具有第一、二、三區的基板，第一圖案化半導體層設置于基板的第一區之上，第一絕緣層覆蓋于第一圖案化半導體層及基板的第一、二、三區上，第二圖案化半導體層分別設置于第一、三區的第一絕緣層上，第二絕緣層覆蓋于第二圖案化半導體層及第一絕緣層上，以及圖案化導電層設置于第二絕緣層上，其中于第一區構成第一薄膜晶體管，于第三區構成第二薄膜晶體管。
文檔編號H01L21/84GK101887905SQ20091013634
公開日2010年11月17日 申請日期2009年5月11日 優先權日2009年5月11日
發明者劉侑宗, 張美玲, 李淂裕 申請人:統寶光電股份有限公司