專利名稱：具有光傳感器的顯示器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于顯示器及其制造方法，尤其關(guān)于將光傳感器組入同一基板的顯示器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的顯示器裝置由于市場(chǎng)要求因而小型化、輕量化、薄型化的顯示器甚為普及。此種顯示器裝置中，例如通過遮斷光來檢測(cè)輸入坐標(biāo)的光學(xué)式觸控面板、檢測(cè)外部光來控制顯示器畫面的亮度者等，多組入有光傳感器。
例如，第9圖顯示光學(xué)式觸控面板的一例。光學(xué)式觸控面板301系在顯示面302的外周配置發(fā)出紅外線等的發(fā)光器303，以及接收紅外線等的受光器304。如此的光學(xué)式觸控面板301系通過欲進(jìn)行坐標(biāo)輸入的手指等將發(fā)光器303所發(fā)出的紅外線光予以遮斷，而將紅外線光未到達(dá)受光器304的點(diǎn)作為輸入坐標(biāo)來加以檢測(cè)者(參照例如專利文獻(xiàn)1)。
(專利文獻(xiàn)1)日本特開平5-35402公報(bào)(第2至3頁、第2圖)發(fā)明內(nèi)容現(xiàn)有顯示器中，一般系將顯示部與光傳感器在個(gè)別的生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)由個(gè)別的制造程序制成個(gè)別的模塊件，再將該等模塊件組裝在同一框體上而制造出完成品。因此，對(duì)于機(jī)器的零件數(shù)目的削減、各模塊件的制造成本的降低自然有其限制。
尤其，現(xiàn)今例如PDA等的行動(dòng)終端的普及很驚人，因此，顯示器更加要求小型化、輕量化、薄型化，并期望能削減零件數(shù)目，而廉價(jià)提供。
本發(fā)明系有鑒于上述課題而研創(chuàng)者，其系通過以下而解決上述課題第一，具備由分別具有具第一半導(dǎo)體層的第一薄膜晶體管的多個(gè)像素所構(gòu)成的顯示部；以及由具有第二半導(dǎo)體層的第二薄膜晶體管所構(gòu)成的光傳感器，且使前述第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶粒徑比前述第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶粒徑為大。
第二，具備由分別具有具第一半導(dǎo)體層的第一薄膜晶體管的多個(gè)像素所構(gòu)成的顯示部；以及由具有第二半導(dǎo)體層的第二薄膜晶體管所構(gòu)成的光傳感器，且使前述第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶長(zhǎng)度比前述第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶長(zhǎng)度為長(zhǎng)。
又，前述顯示部系以矩陣狀配置多個(gè)由設(shè)于單一的絕緣性基板上的前述第一薄膜晶體管與有機(jī)EL組件所構(gòu)成的像素而成，且前述光傳感器系在前述基板上以多個(gè)配置于前述顯示部的周圍。
又，另具備在前述基板上配置于前述顯示部的其它周圍，且對(duì)應(yīng)前述光傳感器的多個(gè)發(fā)光組件；以及反射該發(fā)光組件的光使的通過前述顯示部上而到達(dá)前述光傳感器的反射材。
又，將前述第二半導(dǎo)體層的每單位面積所含的結(jié)晶的粒徑平均而得的平均結(jié)晶粒徑，比將前述第一半導(dǎo)體層的每單位面積所含的結(jié)晶的粒徑平均而得的平均結(jié)晶粒徑為大。
又，前述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電方向中的結(jié)晶粒界的數(shù)目系比前述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電方向中的結(jié)晶粒界的數(shù)目為少。
第三，具備在絕緣性基板上形成非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層的步驟；使前述非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層多結(jié)晶化，而形成第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層的步驟；使前述第二半導(dǎo)體層再度結(jié)晶化以擴(kuò)大結(jié)晶粒徑的步驟；形成第一柵極電極及具有前述第一半導(dǎo)體層的第一薄膜晶體管的步驟；形成第二柵極電極及由具有前述第二半導(dǎo)體層的第二薄膜晶體管所構(gòu)成的光傳感器的步驟；以及在形成有前述第一薄膜晶體管的區(qū)域形成包含前述第一薄膜晶體管的像素，以形成由前述像素所構(gòu)成的顯示部的步驟。
第四，具備在絕緣性基板上形成非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層的步驟；使前述非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層多結(jié)晶化，以形成使前述半導(dǎo)體層的第二方向中的結(jié)晶長(zhǎng)度比第一方向中的結(jié)晶長(zhǎng)度為長(zhǎng)的第一半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層的步驟；形成第一柵極電極及具有前述第一半導(dǎo)體層，并將前述第一方向作為導(dǎo)電方向的第一薄膜晶體管的步驟；形成第二柵極電極及由具有前述第二半導(dǎo)體層，并將前述第二方向作為導(dǎo)電方向的第二薄膜晶體管所構(gòu)成的光傳感器的步驟；以及在形成有前述第一薄膜晶體管的區(qū)域形成包含前述第一薄膜晶體管的像素，以形成由前述像素所構(gòu)成的顯示部的步驟。
又，系通過激光照射使前述第一及第二非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層多結(jié)晶化。
又，將前述第二半導(dǎo)體層的每單位面積所含的結(jié)晶的粒徑平均而得的平均結(jié)晶粒徑，比將前述第一半導(dǎo)體層的每單位面積所含的結(jié)晶的粒徑平均而得的平均結(jié)晶粒徑為大。
又，通過與形成前述顯示部的步驟相同的步驟，在該顯示部周圍形成由與該顯示部相同的構(gòu)成要素構(gòu)成的發(fā)光組件。
根據(jù)本發(fā)明，通過使形成光傳感器的TFT的半導(dǎo)體層的平均結(jié)晶粒徑，比構(gòu)成顯示部及發(fā)光組件的TFT的半導(dǎo)體層的平均結(jié)晶粒徑為大，而提高光照射時(shí)電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生機(jī)率，提升結(jié)晶特性。藉此，可使微少電流的檢測(cè)變?nèi)菀住?br> 尤其，可利用形成于絕緣基板的TFT實(shí)現(xiàn)高精度的光傳感器，因此可將光傳感器與顯示裝置配置在同一基板上，而可實(shí)現(xiàn)裝置的小型化、薄型化。平均結(jié)晶粒徑的擴(kuò)大可通過對(duì)光傳感器部分進(jìn)行兩度激光退火而實(shí)現(xiàn)，因此不用使過程變復(fù)雜即可實(shí)施，且相較于以個(gè)別模塊將傳感器阻入的構(gòu)造，對(duì)零件數(shù)目及工時(shí)的削減有很大的助益。
再者，構(gòu)成顯示部及發(fā)光組件的TFT的結(jié)晶粒徑最好不要超過所需以上。只對(duì)與顯示部相較之下十分小的區(qū)域的光傳感器部進(jìn)行兩度激光退火，即可提供能防止成本增大，而且可檢測(cè)微小的光電流的顯示器的制造方法。


第1圖表示用以說明本發(fā)明的(A)俯視圖、(B)剖視圖。
第2圖表示用以說明本發(fā)明的(A)俯視圖、(B)剖視圖。
第3圖表示用以說明本發(fā)明的剖視圖。
第4圖表示用以說明本發(fā)明的制造方法的剖視圖。
第5圖表示用以說明本發(fā)明的制造方法的剖視圖。
第6圖表示用以說明本發(fā)明的制造方法的剖視圖。
第7圖表示用以說明本發(fā)明的制造方法的剖視圖。
第8圖表示用以說明本發(fā)明的制造方法的剖視圖。
第9圖表示用以說明現(xiàn)有技術(shù)的剖視圖。
主要組件符號(hào)的說明10 絕緣性基板11、111、141 柵極電極12 柵極絕緣膜13、113、143 半導(dǎo)體層13c、113c、143c 溝道13d、113d、143d 漏極13s、113s、143s 源極14 緩沖層15 層間絕緣膜16 漏極電極18 源極電極100 光傳感器151 柵極信號(hào)線152 漏極信號(hào)線153 驅(qū)動(dòng)電源線154 保持電容電極155 電容電極158 源極電極161 陽極162 空穴輸送層163 發(fā)光層164 電子輸送層166 陰極170 保持電容171 有機(jī)EL組件200 顯示部
210第一TFT220第二TFT240發(fā)光組件250顯示器260反射材301觸控面板302顯示面303發(fā)光器304受光器310覆蓋構(gòu)件311密封構(gòu)件具體實(shí)施方式
參照第1圖至第8圖，以使用有機(jī)EL組件的觸控面板為例詳細(xì)說明本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)。第1圖(A)系觸控面板的俯視圖，第1圖(B)系第1圖(A)的A-A線剖視圖。另外，第1圖(A)中省略了第1圖(B)的反射材。
本發(fā)明的顯示器250系由光傳感器100、顯示部200以及發(fā)光組件240所構(gòu)成，且將該等配置在同一絕緣性基板10上。
顯示部200系具有開關(guān)用TFT與驅(qū)動(dòng)用TFT，并將驅(qū)動(dòng)TFT所連接的由有機(jī)EL組件所構(gòu)成的像素以多個(gè)配置成矩陣狀。沿著顯示部200的周圍兩邊配置有發(fā)光組件240。發(fā)光組件240系在例如第1圖(A)的矩形區(qū)域內(nèi)以一定間隔配置多個(gè)，且光傳感器100接收來自發(fā)光組件240所發(fā)出的光。光傳感器100系由與構(gòu)成顯示部200的有機(jī)EL組件相同的有機(jī)EL組件所構(gòu)成?；蛘?，希望以主動(dòng)(active)驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)光傳感器100時(shí)，可再在該有機(jī)EL組件設(shè)置如構(gòu)成顯示部200的TFT。光傳感器100為TFT，且沿著顯示部200的其它兩邊而配置。光傳感器100系與在例如第1圖(A)的矩形區(qū)域內(nèi)的各個(gè)發(fā)光組件240對(duì)應(yīng)而以一定間隔配置多個(gè)。
如第1圖(B)所示，顯示部200、發(fā)光組件240、光傳感器100系通過設(shè)于基板周邊部的密封構(gòu)件311，且由玻璃等的透明的覆蓋構(gòu)件310加以密封。
發(fā)光組件240系向如第1圖(B)所示的紙面上方發(fā)光。因此，在基板10設(shè)置鏡子等的反射材260，以使發(fā)光組件240所發(fā)出的光通過顯示部200上部而到達(dá)光傳感器100。另外，在圖式的基板10下方概略顯示構(gòu)成各TFT的半導(dǎo)體層的結(jié)晶粒徑。本實(shí)施形態(tài)系通過結(jié)晶粒徑不同的第一半導(dǎo)體層ps1以及第二半導(dǎo)體層ps2構(gòu)成各TFT，而有關(guān)結(jié)晶粒徑將于后述。
說明輸入坐標(biāo)的檢測(cè)方法的一例，發(fā)光組件240之中，配置于一側(cè)的邊的發(fā)光組件240最初依每一組件依序發(fā)光，其次配置于另一側(cè)的邊的發(fā)光組件240依每一組件依序發(fā)光。該發(fā)光在顯示部200的上方?jīng)]有任何東西時(shí)會(huì)一直由光傳感器100所接收。另一方面，以手指或輸入筆等觸碰顯示部200的預(yù)定位置時(shí)，特定的發(fā)光組件240的發(fā)光將被遮斷，其發(fā)光將不為特定的光傳感器100所接收。從該發(fā)光組件240的發(fā)光時(shí)序與光傳感器100的輸出，可二維地感測(cè)發(fā)光受到遮斷的區(qū)域，而檢測(cè)出輸入坐標(biāo)。
第2圖系顯示第1圖的顯示部的一像素。第2圖(A)系俯視圖，第2圖(B)系第2圖(A)的B-B線剖視圖。
如第2圖(A)所示，在柵極信號(hào)線151與漏極信號(hào)線152所包圍的區(qū)域形成有像素P。在兩信號(hào)線的交點(diǎn)附近具備有開關(guān)用TFT210，該TFT210的源極113s兼用作為電容電極155。電容電極155與后述的保持電容電極線154一起構(gòu)成保持電容170。此外源極113s系連接于有機(jī)EL組件171的驅(qū)動(dòng)用TFT220的柵極141。驅(qū)動(dòng)用TFT220的源極143s系連接于有機(jī)EL組件171的陽極161，而另一方的漏極143d系連接于用以驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL組件的驅(qū)動(dòng)電源線153。
又，在開關(guān)用TFT210附近，配置有與柵極信號(hào)線151并行的保持電容電極線154。該保持電容電極線154系隔著柵極絕緣膜12而在其與電容電極155之間蓄積電荷而構(gòu)成保持電容。保持電容170系為了保持施加于驅(qū)動(dòng)用TFT140的柵極141的電壓而設(shè)。電容電極155系與開關(guān)用TFT210的源極113s相連接。
如第2圖(B)所示，開關(guān)用TFT210系在由石英玻璃、無堿玻璃等所構(gòu)成的絕緣性基板10上設(shè)置作為緩沖層的絕緣膜14。在其上層形成由第一p-Si膜ps1所構(gòu)成的半導(dǎo)體層113。在半導(dǎo)體層113上與柵極電極111重疊的區(qū)域設(shè)有成為本征或?qū)嵸|(zhì)本征的溝道113c，并在其兩側(cè)設(shè)有源極113s及漏極113d。此外，將半導(dǎo)體層113作成所謂LDD(Lightly Doped Drain)構(gòu)造亦可。此時(shí)，溝道113c的兩側(cè)成為低濃度雜質(zhì)區(qū)域，再其兩側(cè)成為高濃度雜質(zhì)區(qū)域。
在半導(dǎo)體層113上設(shè)置柵極絕緣膜12，在其上層設(shè)置兼具由高熔點(diǎn)金屬所構(gòu)成的柵極電極111的柵極信號(hào)線151(此處未圖標(biāo))以及保持電容電極線154。
在柵極絕緣膜12、柵極電極111、柵極信號(hào)線151以及保持電容電極線154上的全面層積層間絕緣膜15，在對(duì)應(yīng)于柵極絕緣膜12及層間絕緣膜15的漏極113d而設(shè)的接觸孔填充金屬，而設(shè)置兼具漏極信號(hào)線152的漏極電極116。另外，源極113s延伸而構(gòu)成保持電容170。
第二TFT220系設(shè)于與開關(guān)用TFT210同一絕緣性基板10上及緩沖層14上。亦即設(shè)置由第一p-Si膜ps1所構(gòu)成的半導(dǎo)體層143，并在半導(dǎo)體層143上設(shè)置本征或?qū)嵸|(zhì)本征的溝道143c、在該溝道143c的兩側(cè)施以離子摻質(zhì)而設(shè)置源極143c及漏極143d。
在半導(dǎo)體層143上依序形成柵極絕緣膜12及由高熔點(diǎn)金屬所構(gòu)成的柵極電極141。
然后，與開關(guān)用TFT210同樣地形成層間絕緣膜15，在對(duì)應(yīng)于漏極143d而設(shè)的接觸孔填充金屬，而設(shè)置連接于驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)電源線153。又，在對(duì)應(yīng)于源極143d而設(shè)的接觸孔設(shè)置源極電極158。更于全面形成平坦化絕緣膜17，并在對(duì)應(yīng)于該平坦化絕緣膜17的源極電極158的部位形成接觸孔。隔介接觸孔與源極電極158接觸，通過于ITO(Indium Tin Oxide)或IZO(Indium Zinc Oxide)混合Ag化合物，設(shè)置具有反射功能的第一電極，亦即設(shè)置有機(jī)EL組件171的第一電極(陽極)161。有機(jī)EL組件171系由第一電極161、有機(jī)EL層165及第二電極166所構(gòu)成。
有機(jī)EL層165系在陽極161上以空穴輸送層162、發(fā)光層163及電子輸送層164的順序?qū)臃e而成者。并且，層積形成有陰極166，該陰極系由鎂銦合金構(gòu)成，且將膜厚作成較薄等以使光透過的第二電極。該陰極166系設(shè)在形成如第2圖(A)所示的有機(jī)EL顯示部的基板10的全面。此外，發(fā)光層163系通過于每一像素使用不同的材料而將R、G、B的各色進(jìn)行發(fā)光。
有機(jī)EL組件171系自陽極161注入的空穴，與自陰極166注入的電子在發(fā)光層163的內(nèi)部再結(jié)合，激勵(lì)形成發(fā)光層163的有機(jī)分子而產(chǎn)生激勵(lì)子。該激勵(lì)子在放射鈍化的過程中從發(fā)光層將光放出，該光從具有透過性的陰極放出至外部而進(jìn)行發(fā)光。
發(fā)光組件240只要使用與上述像素相同的構(gòu)成要素即可，因此省略圖標(biāo)及詳細(xì)的說明。亦即，在基板上層積緩沖層14、由第一p-Si膜ps1構(gòu)成的半導(dǎo)體層、柵極絕緣膜與門極電極，在半導(dǎo)體層設(shè)置溝道、源極及漏極，并設(shè)置連接于漏極的漏極電極以及連接于源極的源極電極，并設(shè)置有機(jī)EL組件。有機(jī)EL組件系在陽極上設(shè)置有機(jī)EL組件并層積有陰極的構(gòu)造，陽極系連接于源極電極。
然而，像素系如上述發(fā)光層的發(fā)光色有R、G、B的三色，相對(duì)于將該等依序配置，發(fā)光組件只要發(fā)光即可，其發(fā)光色即使為一色亦可。例如，由于必須使的通過顯示部200上而到達(dá)光傳感器100，因此盡可能可發(fā)出強(qiáng)光者較好，而波的能量高的藍(lán)色(B)為佳。
第3圖系顯示光傳感器100的剖視圖。光傳感器100系由柵極電極11、絕緣膜12及半導(dǎo)體13所構(gòu)成的TFT。
光傳感器100系在與顯示部200相同的絕緣性基板10上設(shè)置緩沖層14，并層積由第二p-Si膜ps2所構(gòu)成的半導(dǎo)體層13與門極絕緣膜12。在柵極絕緣膜12上設(shè)置由鉻(Cr)、鉬(Mo)等的高熔點(diǎn)金屬所構(gòu)成的柵極電極11。
光傳感器100的半導(dǎo)體層13系由其結(jié)晶粒徑比構(gòu)成顯示部200及發(fā)光組件240的各TFT的第一半導(dǎo)體層ps1(半導(dǎo)體層113、143)的結(jié)晶粒徑為大的第二半導(dǎo)體層p-Si膜ps2所構(gòu)成。具體而言，將平均每單位面積所含的多個(gè)p-Si結(jié)晶的結(jié)晶粒徑者作為平均結(jié)晶粒徑，本身為第二p-Si膜ps2的半導(dǎo)體層13的平均結(jié)晶粒徑系作成比顯示部、發(fā)光組件的本身為第一p-Si膜ps2的半導(dǎo)體層113、143的平均結(jié)晶粒徑為大(參照第1圖(B))。
在半導(dǎo)體層13位于柵極電極11下方，設(shè)有成為本征或?qū)嵸|(zhì)本征的溝道13c，并在溝道13c的兩側(cè)設(shè)有作為n+型雜質(zhì)的擴(kuò)散區(qū)域的源極13s及漏極13d。
在半導(dǎo)體層13與門極絕緣膜12、柵極電極11上的全面設(shè)置以SiO2膜、SiN膜及SiO2膜的順序?qū)臃e的層間絕緣膜15，并設(shè)置用以連接漏極13d的漏極電極16。并且設(shè)置連接于源極13s的源極電極18，并在其上層設(shè)置平坦化膜17(此處未圖標(biāo))。
透過光傳感器100加以放大的光電流系從源極電極18(或漏極電極16)側(cè)加以輸出。
光傳感器100系對(duì)應(yīng)于各個(gè)發(fā)光組件240而設(shè)置多個(gè)。如上述配置多個(gè)光傳感器100時(shí)，系分別并聯(lián)連接。通過設(shè)置多個(gè)TFT，可使的具有作為光傳感器100的冗長(zhǎng)性、受光的平均化性。
上述構(gòu)造的TFT中，TFT非導(dǎo)通時(shí)光從外部入射至半導(dǎo)體層13，則在溝道13c與源極13s或溝道13c與漏極13d的邊界附近產(chǎn)生接合區(qū)域。接合區(qū)域中電子-空穴對(duì)由于電場(chǎng)而拉開并產(chǎn)生光起電力，而獲得光電流。檢測(cè)如上述光電流的增加，作為光檢測(cè)器利用者。
然而，載體(電子或空穴)移動(dòng)于結(jié)晶粒徑間時(shí)必須有大的能量。此外，由于結(jié)晶粒界的載體的陷阱(trap)而阻抗成分也變多。尤其，第1圖的觸控面板中，使來自發(fā)光組件240的光反射，更將通過顯示部200的光由光傳感器100受光。亦即，到達(dá)光傳感器100為止之間的光的衰減無可避免，而造成光傳感器100感測(cè)出微小的光。
因此，通過使如本實(shí)施形態(tài)的光傳感器100的半導(dǎo)體層13的平均結(jié)晶粒徑變大，而移動(dòng)于結(jié)晶粒徑之間的次數(shù)很少即可，且導(dǎo)電方向中的結(jié)晶粒界也將變少。此外，通過接近于單結(jié)晶而結(jié)晶特性提升，因此于光照射時(shí)電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生可能性提升，即使是微小的電流也能檢測(cè)。
另一方面，構(gòu)成顯示部200及發(fā)光組件240的TFT的驅(qū)動(dòng)能力系于其動(dòng)作速度中，通過已知的結(jié)晶化步驟多結(jié)晶化的半導(dǎo)體層既已足夠。亦即，非必要的提升電流驅(qū)動(dòng)能力可能會(huì)使TFT的驅(qū)動(dòng)能力等TFT特性不均變大，因此不宜。此外，加大粒徑時(shí)，會(huì)有在結(jié)晶粒界上形成TFT的情形。如上述的TFT容易發(fā)生斷線、短路等，而有造成像素缺陷的問題。
因此，本實(shí)施形態(tài)中，如第1圖(B)所示，使成為光傳感器100的TFT的半導(dǎo)體層13的平均結(jié)晶粒徑比設(shè)于顯示部200的開關(guān)用TFT210及驅(qū)動(dòng)用TFT220的半導(dǎo)體層113、143、而且有用以將發(fā)光組件240進(jìn)行有效驅(qū)動(dòng)的TFT時(shí)，其TFT的半導(dǎo)體層也包含在內(nèi)的該等半導(dǎo)體層的平均結(jié)晶粒徑為大。通過結(jié)晶粒徑變大，即使存在位于粒界的TFT，也由于通過將一個(gè)光傳感器分割成多個(gè)且并聯(lián)連接而予以平均化，因此對(duì)感測(cè)并無大的影響。
繼的，使用第4圖至第8圖，說明本發(fā)明的顯示器的制造方法。另外，將發(fā)光組件240用的TFT及光傳感器100用的TFT以與以下步驟不同的步驟形成亦可，但本實(shí)施形態(tài)中系通過與以下步驟同一步驟形成。再者，發(fā)光組件240系作成與驅(qū)動(dòng)用TFT同樣的構(gòu)造，因此省略圖標(biāo)及說明。
第一步驟(參照第4圖)在絕緣基板上形成非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層的步驟。
在由石英玻璃、無堿玻璃等所構(gòu)成的絕緣性基板10上，形成由SiN、SiO2等所構(gòu)成的緩沖層14，沉積非晶質(zhì)硅膜后，進(jìn)行圖案化，而形成開關(guān)用TFT210、驅(qū)動(dòng)用TFT220、光傳感器的TFT100的各非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層80、180、280。
第二步驟(參照第5圖)使非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層多結(jié)晶化的步驟。
通過激光退火使非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層多結(jié)晶化，而形成開關(guān)用TFT210、構(gòu)成驅(qū)動(dòng)用TFT220的半導(dǎo)體層113、143與構(gòu)成光傳感器100的半導(dǎo)體層13。該狀態(tài)中，各半導(dǎo)體層具有相同的結(jié)晶粒徑。
第三步驟(參照第6圖)使經(jīng)多結(jié)晶化的半導(dǎo)體層的一部份再度結(jié)晶化，以形成結(jié)晶粒徑不同的第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層的步驟。
形成光阻膜PR，僅露出光傳感器100的半導(dǎo)體層13，再度進(jìn)行激光退火，以擴(kuò)大結(jié)晶粒徑。藉此形成結(jié)晶粒徑不同的第一p-Si膜ps1與第二p-Si膜ps2。第二p-Si膜ps2(半導(dǎo)體層13)系其平均結(jié)晶粒徑比第一p-Si膜ps1(半導(dǎo)體層113、143)的平均結(jié)晶粒徑為大。
本實(shí)施例中，使用通過形成光阻屏蔽PR，于全區(qū)域照射激光而選擇性地將結(jié)晶粒徑擴(kuò)大的方法，但使用具有相同效果的其它方法亦可。例如，限定激光的照射區(qū)域，或變更激光的照射次數(shù)，通過激光照射使賦予半導(dǎo)體層的能量的量產(chǎn)生變化，以形成結(jié)晶粒徑不同的區(qū)域亦可。此外，形成光傳感器的區(qū)域中，減緩激光照射的掃描速度，或通過變化激光輸出，使由激光照射賦予至半導(dǎo)體層的能量的量產(chǎn)生變化亦可。
第四步驟(參照第7圖)形成第一柵極電極及具有第一半導(dǎo)體層的第一薄膜晶體管的步驟。
在緩沖層14及p-Si膜113上，層積成為柵極絕緣膜12的SiN、SiO2等，再于其上層蒸鍍Cr、Mo等高熔點(diǎn)金屬而形成柵極電極111。另外，此時(shí)用以形成補(bǔ)助電容的補(bǔ)助電容電極線154，亦可形成在本身為第一p-Si膜的半導(dǎo)體層113上的預(yù)定位置。接著，將成為開關(guān)用TFT210的半導(dǎo)體層113的與柵極電極111重疊的區(qū)域作為溝道113c，并在其兩側(cè)擴(kuò)散高濃度的一導(dǎo)電型雜質(zhì)而形成源極113s與漏極113d。此外，亦可將p-Si膜113作成所謂LDD(Lightly Doped Drain)構(gòu)造。此時(shí)，在溝道13c的兩側(cè)擴(kuò)散低濃度的一導(dǎo)電型雜質(zhì)，更在其兩側(cè)擴(kuò)散高濃度雜質(zhì)。
同樣地，在緩沖層14及作為第一p-Si膜的半導(dǎo)體層143上，層積形成柵極絕緣膜12與門極電極141，而形成顯示部的驅(qū)動(dòng)用TFT220。接著，在成為開關(guān)用TFT220的半導(dǎo)體層143的與柵極電極141重疊的區(qū)域形成溝道141c，并在該溝道141c的兩側(cè)形成源極143s與漏極143d。
第五步驟(參照第7圖)形成第二柵極電極及由具有第二半導(dǎo)體層的第二薄膜晶體管所構(gòu)成的光傳感器的步驟。
與第四步驟相同地，在p-Si膜13上形成成為柵極絕緣膜12的SiN、SiO2等，更在其上層形成柵極電極11，而形成成為光傳感器100的TFT。將成為光傳感器100的第二p-Si膜13的與柵極電極11重疊的區(qū)域作為溝道13c，并在其兩側(cè)擴(kuò)散高濃度的一導(dǎo)電型雜質(zhì)而形成源極13s及漏極13d。此時(shí)，成為電流的取出側(cè)的例如源極側(cè)作成LDD構(gòu)造亦可。
第六步驟(參照第8圖)在形成有第一薄膜晶體管的區(qū)域形成包含第一薄膜晶體管的像素，而形成由像素構(gòu)成的顯示部的步驟。
之后，在半導(dǎo)體層13、113、143與門極絕緣膜12、柵極電極11、111、141上的全面以SiO2膜、SiN膜及SiO2膜的順序?qū)臃e而形成層間絕緣膜15。此外，對(duì)應(yīng)于開關(guān)用TFT的漏極113d而形成接觸孔，填充鋁(Al)等金屬而設(shè)置兼具漏極信號(hào)線152的漏極電極116。同時(shí)在對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)用TFT的漏極143d而設(shè)的接觸孔填充Al等金屬，而形成連接于驅(qū)動(dòng)電源的驅(qū)動(dòng)電源線153。
再者，形成對(duì)應(yīng)于光傳感器100的漏極13d的接觸孔，而形成漏極電極16。此外同樣地，亦在對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)用TFT 220的源極143s的接觸孔填充Al等金屬，而形成源極電極158，亦在對(duì)應(yīng)于光傳感器100的源極13s的接觸孔填充Al等金屬。更于全面形成例如使由有機(jī)樹脂構(gòu)成的表面平坦的平坦化絕緣膜17。
驅(qū)動(dòng)用TFT220中，對(duì)應(yīng)源極電極158而在平坦化絕緣膜17設(shè)置接觸孔，并形成對(duì)ITO或IZO等具反射功能的陽極161。又，為防止EL層165因陽極161的邊緣中的段差而受到分?jǐn)?，而于全面形成輸送?62并以EL層165的形狀形成第二平坦化膜56，露出EL層165的形成區(qū)域。EL層165系于陽極161上形成由第一空穴輸送層與第二空穴輸送層構(gòu)成的空穴輸送層162。再于發(fā)光層區(qū)域載置具有開口部的金屬屏蔽而堆積顯示像素的一個(gè)顏色。之后將金屬屏蔽移動(dòng)，依序堆積各個(gè)顏色。如上述方式，形成R、G、B三色的發(fā)光層163。
再者，層積電子輸送層164，并層積形成由鎂銦合金構(gòu)成，且具有光透過性的陰極166而形成顯示部及發(fā)光組件。此時(shí)，雖未圖標(biāo)但亦同時(shí)形成發(fā)光組件240的有機(jī)EL組件171。發(fā)光組件240的發(fā)光層可以是任何顏色，而且無必要作成不同顏色，因此形成各像素的任何一色的發(fā)光層時(shí)，即形成所有發(fā)光組件240的發(fā)光層。此外，將發(fā)光層163作成單色，使用彩色濾光片或色轉(zhuǎn)換層等進(jìn)行彩色化時(shí)，可使顯示部及發(fā)光組件240的EL組件作成全部共同的材料、構(gòu)造。
在基板10形成如第1圖所示的鏡子等反射材260，俾使發(fā)光組件240的光能到達(dá)光傳感器100，而獲得第1圖所示的顯示器。
繼的，顯示本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)。本發(fā)明不僅是結(jié)晶粒徑，亦可使用結(jié)晶長(zhǎng)度(平均結(jié)晶長(zhǎng)度)具有各向異性的半導(dǎo)體層。
裝置的概略圖因與第1圖至第3圖相同而省略說明，不僅是結(jié)晶粒徑，就用以獲得結(jié)晶長(zhǎng)度(平均結(jié)晶長(zhǎng)度)具有各向異性的半導(dǎo)體層的方法加以說明。
(1)CLC(CW-Laser Lateral Crystallization)法CLC法系指對(duì)非晶質(zhì)硅照射DPSS(Diode-Pumped Solid State)激光，使結(jié)晶于激光的掃描方向成長(zhǎng)的方法。根據(jù)該方法，通過控制掃描激光的速度可使掃描方向的結(jié)晶長(zhǎng)度變更長(zhǎng)。
(2)SELAX(Selectively Enlarging Laser X’tallization)法SELAX法系指對(duì)非晶質(zhì)硅照射受激準(zhǔn)分子激光(excimer laser)而形成小粒徑的多晶硅后，通過照射固體脈沖激光，形成將其掃描方向作為長(zhǎng)邊方向的多晶硅的方法。
(3)SLS(Sequential Lateral Solidification)法SLS法系指對(duì)非晶質(zhì)硅照射線狀的受激準(zhǔn)分子激光，使長(zhǎng)的結(jié)晶于該激光的兩短邊方向的橫方向成長(zhǎng)，接著通過使于激光照射時(shí)成長(zhǎng)的結(jié)晶一點(diǎn)一點(diǎn)重疊的方式，連續(xù)地形成結(jié)晶的方法。相對(duì)于(1)與(2)使用低輸出的固體激光，SLS法可說是為照射輸出比固體激光高的受激準(zhǔn)分子激光的有用的手段。
若為以上的方法等，上述第二步驟及第三步驟(多結(jié)晶化步驟)中，即使對(duì)基板全面照射激光，也因賦予半導(dǎo)體層的能量產(chǎn)生差，而可獲得結(jié)晶粒徑大小的差及結(jié)晶長(zhǎng)度具有各向異性的半導(dǎo)體層。而且，為使結(jié)晶長(zhǎng)度較長(zhǎng)的方向(粒界數(shù)目較少的方向)與光傳感器100用TFT的導(dǎo)電方向(源極-漏極方向)形成平行而配置光傳感器100用TFT，而在與其導(dǎo)電方向不同的方向，例如在垂直方向配置開關(guān)用TFT210及驅(qū)動(dòng)用TFT220的導(dǎo)電方向。又，有用以驅(qū)動(dòng)發(fā)光組件240的TFT時(shí)，亦將其TFT的導(dǎo)電方向與開關(guān)用TFT210的導(dǎo)電方向作成相同。藉此，即使未局部的設(shè)置如第一實(shí)施形態(tài)的屏蔽(參照第6圖)，也可使光傳感器100用的TFT與其它TFT的結(jié)晶長(zhǎng)度不同。
另外，本實(shí)施形態(tài)中以觸控面板為例說明，但只要是在與顯示部200的同一基板組入光傳感器100的構(gòu)造，并不限定于此。例如，亦可適用于在與顯示部同一平面設(shè)置光傳感器，檢測(cè)外部光以調(diào)節(jié)顯示部的亮度的顯示器等。
像素TFT及光傳感器用TFT、連接于發(fā)光組件的TFT、光傳感器用TFT，系由于柵極電極在受光面時(shí)會(huì)因此難以受光，因此最好在與受光面的相反側(cè)設(shè)置柵極電極。
又，上述實(shí)施形態(tài)中，有關(guān)像素TFT及光傳感器用TFT、連接于發(fā)光組件的TFT，系就所謂頂部柵極型TFT作說明，但即使是使柵極電極、柵極絕緣膜及半導(dǎo)體層的層積順序相反的底部柵極型TFT亦相同。
此外，像素TFT及光傳感器用TFT、連接于發(fā)光組件的TFT不須要全部為頂部柵極型，或是全部為底部柵極型，為該等的組合亦可。
再者，上述實(shí)施形態(tài)中，雖就來自有機(jī)EL層165的光與絕緣性基板10為相反方向予以輸出的頂部發(fā)光型加以說明，但本發(fā)明并不限定于此，來自有機(jī)EL層165的光隔介絕緣性基板10而予以輸出的底部發(fā)光型亦可。
權(quán)利要求
1.一種具有光傳感器的顯示器，具備由分別具有具第一半導(dǎo)體層的第一薄膜晶體管的多個(gè)像素所構(gòu)成的顯示部；以及由具有第二半導(dǎo)體層的第二薄膜晶體管所構(gòu)成的光傳感器，且使前述第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶粒徑比前述第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶粒徑為大。
2.一種具有光傳感器的顯示器，具備由分別具有具第一半導(dǎo)體層的第一薄膜晶體管的多個(gè)像素所構(gòu)成的顯示部；以及由具有第二半導(dǎo)體層的第二薄膜晶體管所構(gòu)成的光傳感器，且使前述第二半導(dǎo)體層的結(jié)晶長(zhǎng)度比前述第一半導(dǎo)體層的結(jié)晶長(zhǎng)度為長(zhǎng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的具有光傳感器的顯示器，其中，前述顯示部系以矩陣狀配置多個(gè)由設(shè)于單一的絕緣性基板上的前述第一薄膜晶體管與有機(jī)EL組件所構(gòu)成的像素而成，前述光傳感器系在前述基板上以多個(gè)配置于前述顯示部的周圍。
4.如權(quán)利要求3所述的具有光傳感器的顯示器，其中，具備在前述基板上配置于前述顯示部的其它周圍，且對(duì)應(yīng)前述光傳感器的多個(gè)發(fā)光組件；以及反射該發(fā)光組件的光使的通過前述顯示部上而到達(dá)前述光傳感器的反射材。
5.如權(quán)利要求1所述的具有光傳感器的顯示器，其中，將前述第二半導(dǎo)體層的每單位面積所含的結(jié)晶的粒徑平均而得的平均結(jié)晶粒徑，比將前述第一半導(dǎo)體層的每單位面積所含的結(jié)晶的粒徑平均而得的平均結(jié)晶粒徑為大。
6.如權(quán)利要求2所述的具有光傳感器的顯示器，其中，前述第二半導(dǎo)體層在導(dǎo)電方向中的結(jié)晶粒界的數(shù)目系比前述第一半導(dǎo)體層在導(dǎo)電方向中的結(jié)晶粒界的數(shù)目為少。
7.一種具有光傳感器的顯示器的制造方法，具備在絕緣性基板上形成非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層的步驟；使前述非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層多結(jié)晶化的步驟；使前述多結(jié)晶化的半導(dǎo)體層再度結(jié)晶化而形成結(jié)晶粒徑不同的第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層的步驟；形成第一柵極電極及具有前述第一半導(dǎo)體層的第一薄膜晶體管的步驟；形成第二柵極電極及由具有前述第二半導(dǎo)體層的第二薄膜晶體管所構(gòu)成的光傳感器的步驟；以及在形成有前述第一薄膜晶體管的區(qū)域形成包含前述第一薄膜晶體管的像素，以形成由前述像素所構(gòu)成的顯示部的步驟。
8.一種具有光傳感器的顯示器的制造方法，具備在絕緣性基板上形成非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層的步驟；使前述非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層多結(jié)晶化，以形成使前述半導(dǎo)體層在第二方向中的結(jié)晶長(zhǎng)度比在第一方向中的結(jié)晶長(zhǎng)度為長(zhǎng)的第一半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層的步驟；形成第一柵極電極及具有前述第一半導(dǎo)體層，并將前述第一方向作為導(dǎo)電方向的第一薄膜晶體管的步驟；形成第二柵極電極及由具有前述第二半導(dǎo)體層，并將前述第二方向作為導(dǎo)電方向的第二薄膜晶體管所構(gòu)成的光傳感器的步驟；以及在形成有前述第一薄膜晶體管的區(qū)域形成包含前述第一薄膜晶體管的像素，以形成由前述像素所構(gòu)成的顯示部的步驟。
9.如權(quán)利要求7或8所述的具有光傳感器的顯示器的制造方法，其中，系通過激光照射使前述第一及第二非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層多結(jié)晶化。
10.如權(quán)利要求7項(xiàng)或第8所述的具有光傳感器的顯示器的制造方法，其中，將前述第二半導(dǎo)體層的每單位面積所含的結(jié)晶的粒徑平均而得的平均結(jié)晶粒徑，比將前述第一半導(dǎo)體層的每單位面積所含的結(jié)晶的粒徑平均而得的平均結(jié)晶粒徑為大。
11.如權(quán)利要求7或8所述的具有光傳感器的顯示器的制造方法，其中，通過與形成前述顯示部的步驟相同的步驟，在該顯示部周圍形成由與該顯示部相同的構(gòu)成要素構(gòu)成的發(fā)光組件。
12.如權(quán)利要求7或8所述的具有光傳感器的顯示器的制造方法，其中，前述第一及第二非晶質(zhì)的半導(dǎo)體層系通過由激光照射所給予的能量的量的不同，來改變結(jié)晶粒徑的大小及結(jié)晶長(zhǎng)度變長(zhǎng)的方向。
13.如權(quán)利要求12所述的具有光傳感器的顯示器的制造方法，其中，由前述激光照射所給予的能量的量系依激光的照射次數(shù)而不同。
14.如權(quán)利要求12所述的具有光傳感器的顯示器的制造方法，其中，由前述激光照射所給予的能量的量系依激光的照射時(shí)的掃描速度的不同而不同。
15.如權(quán)利要求12所述的具有光傳感器的顯示器的制造方法，其中，由前述激光照射所給予的能量的量系依激光的照射時(shí)激光輸出的不同而不同。
全文摘要
以往，要使顯示裝置具備有光傳感器時(shí)，是將以另外的過程制造的另外的模塊組裝在同一框體上。此種作法無法達(dá)成零件數(shù)目及成本的削減，顯示裝置也無法小型化、薄型化。本發(fā)明以設(shè)于絕緣基板上的TFT實(shí)現(xiàn)光傳感器。檢測(cè)TFT不導(dǎo)通(OFF)時(shí)因外部光入射所產(chǎn)生的光電流而將TFT用作為光傳感器。通過僅對(duì)光傳感器的半導(dǎo)體層進(jìn)行兩次激光退火，使平均結(jié)晶粒徑比顯示部或發(fā)光組件的半導(dǎo)體層大，而提升結(jié)晶特性。藉此，可提升光傳感器的光電流的產(chǎn)生效率。
文檔編號(hào)H01L29/66GK1815761SQ20051000752
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月6日
發(fā)明者松本昭一郎 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社