專利名稱：圖像顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像顯示系統(tǒng)，且特別涉及一種具有光傳感器(photo sensor)的圖^象顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于平面顯示系統(tǒng)具有輕薄的外形及低電源消耗的特性，因此目前平面 顯示系統(tǒng)已廣泛的應(yīng)用于便攜式電子裝置，如筆記本計算機及個人數(shù)字助理 (PDA)。由于對于高質(zhì)量顯示器的需求日益增加，因此現(xiàn)在對顯示器的需 求傾向高質(zhì)量及低成本。在顯示系統(tǒng)中，利用PIN 二極管(p-intrinsic-n diode ) 的光傳感器是一個重要的組件，因此發(fā)展光傳感器是一個重要的目標。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種圖像顯示系統(tǒng)，其具有可控制電特性的PIN 二極管。本發(fā)明提供一種圖像顯示系統(tǒng)，包括 一發(fā)光裝置，其具有多個光傳感 器。每個光傳感器包括一PIN二極管，其包括一N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)、一P 型摻雜半導(dǎo)體區(qū)、以及在該N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)與該P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)之間的 一本征半導(dǎo)體區(qū)；以及一被絕緣的控制柵極，與該本征半導(dǎo)體區(qū)重疊。其中 該被絕緣的控制柵極用以提供該PIN 二極管具有一可控制的電特性，該可控 制的電特性為在一飽和電壓下的飽和光漏電流。


圖1示出已知的用于光感測的PIN二極管；圖2A至2C示出本發(fā)明實施例的光傳感器的制造方法；圖2D示出本發(fā)明另一實施例的光傳感器；圖3示出本發(fā)明實施例的圖像顯示系統(tǒng)；圖4A示出16個不具有控制柵極的PIN二極管的電特性；圖4B示出16個具有控制柵極的PIN二極管的電特性； 圖5示出本發(fā)明實施例的電子裝置。主要組件符號說明10 ~ PIN 二極管； 110~基底；30-P型重摻雜半導(dǎo)體區(qū); 145a~P型輕摻雜區(qū)； 150-N型重摻雜半導(dǎo)體區(qū) 170 柵極介電層； 200 ~被絕緣的控制柵極； 310 ~通道區(qū)； 400 -電子裝置； 420 發(fā)光裝置； 430 發(fā)光像素； 450 ~輸20~光；120 半導(dǎo)體層； 140~本征半導(dǎo)體區(qū)； 145b N型輕4參雜區(qū) 160-PIN 二極管；r卯 控制柵極層；300 ~ PIN 二極管; 390 ~控制柵極； 410 ~顯示面板； 421 光傳感器； 432 -顯示像素陣列；本實施例的操作方法及制造方法將在以下作詳盡的^L明。然而，以下實 施例并非本發(fā)明唯一的運用，本實施例僅是說明實施本發(fā)明的特定方法，其非用以限定本發(fā)明的范圍。圖1示出已知的用于光感測的PIN二極管10，其中本征(intrinsic)區(qū) I可在接收光20之后產(chǎn)生光子 (photons )。一般而言，已知的PIN 二極管10可通過低溫多晶硅工藝(LTPS )形成。 然而，根據(jù)申請人的研究，已知的PIN二極管產(chǎn)生的問題是，利用相同低溫 多晶硅工藝制造的二極管常具有不同的電特性，例如在一飽和電壓下的飽和 光漏電流，而導(dǎo)致圖像顯示系統(tǒng)中光強度觀'J量的均勻問題。為了改善這個缺點，本發(fā)明的實施例揭示一光傳感器，其包括PIN二極 管，此PIN二極管具有被絕緣的的控制柵極，此控制柵極與本征半導(dǎo)體區(qū)重 疊(overlapping ),其中此被絕緣的(insulated )控制柵極用以提供此PIN 二 極管具有可控制的電特性，此電特性為在一飽和電壓下的飽和光漏電流。本發(fā)明實施例的光傳感器及其制造方法將在以下做說明，圖2A至2C示出本發(fā)明實施例的光傳感器的制造方法，圖2C示出本發(fā)明實施例的光傳感器100的剖面圖，其包括PIN二才及管。請參照圖2C,本發(fā)明的實施例提供光傳感器100,其中在基底110上水 平的形成PIN二極管160, PIN二極管160可為低溫多晶硅二極管。PIN二 極管160包括N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)，例如為重摻雜N+區(qū)150、 P型摻雜半導(dǎo) 體區(qū)，例如為重摻雜P+區(qū)130、以及形成在N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)及P型4參雜 半導(dǎo)體區(qū)之間的本征半導(dǎo)體區(qū)140。接著，形成與本征半導(dǎo)體區(qū)重疊的 被絕緣的控制柵極200,被絕緣的控制柵極200用以提供PIN二極管160具 有可控制的電特性，此電特性為在一飽和電壓下的飽和光漏電流。被絕緣的 控制柵極200包括柵極介電層170以及控制柵極層190，其中柵極介電層j 70 覆蓋PIN二極管160,控制柵極層190形成在柵極介電層170上且面對本征 半導(dǎo)體區(qū)140?？刂茤艠O層190可為矩形或梯形(trapezoid),且控制柵極層 190可為形成在PIN 二極管下方的底部柵極(bottom gate )，或形成在PIN 二 極管上方的頂部柵極(top gate )。以下將說明光傳感器100的制造方法，請參照圖2A,首先提供基底110, 基底110可包括透明絕緣基底，例如玻璃基底。接著，在基底110上形成半 導(dǎo)體層120，半導(dǎo)體層120可包括多晶硅。舉例而言，首先通過如化學(xué)氣相 沉積的沉積法形成非晶硅層，接著進行結(jié)晶化(crystallize)或準分子激光退 火(ELA)，以將非晶硅層轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч鑼樱?，可利用一般的光刻及蝕 刻工藝在基底110上形成預(yù)定的二極管圖案。請參照圖2B,在基底IIO上形成PIN二極管160。在一例子中，可在半 導(dǎo)體層]20的不同區(qū)域中摻雜不同的摻雜質(zhì)以形成PIN二極管。舉例而言， PIN二極管160是半導(dǎo)體二極管，其可包括位于P+摻雜區(qū)130及N+摻雜區(qū) 150之間的中間區(qū)140，中間區(qū)140中的摻雜質(zhì)少于P+摻雜區(qū)130及N+摻 雜區(qū)150，中間區(qū)140亦可被稱為本征區(qū)(1)。P十摻雜區(qū)130及N+摻雜區(qū)150是形成于半導(dǎo)體層中的重摻雜區(qū)，舉例 而言，可通過對多晶硅層進行離子注入或擴散工藝以形成P+摻雜區(qū)130及 N+摻雜區(qū)150，在摻雜工藝中，可利用屏蔽層覆蓋本征區(qū)140以保持其本征 的導(dǎo)電性。請參照圖2C,形成柵極介電層170以覆蓋PIN 二極管160及暴露的基 底110，柵極介電層170可為氧化硅或氮化硅。接著，在柵極介電層170上形成導(dǎo)電層，例如金屬層、氧化銦錫(ITO)或摻雜多晶硅層，之后，圖案 化此導(dǎo)電層以形成控制柵極層190。在一例子中，控制柵極層l卯的寬度可 大致等于本征區(qū)140的寬度，上述的摻雜工藝可在控制柵極層190形成之后 進行，因為控制柵極層l卯可作為自對準摻雜工藝的屏蔽。請參照圖2D，對PIN 二極管160進行改良。分別在P+摻雜區(qū)130及 N+摻雜區(qū)150中形成P型輕摻雜區(qū)145a及N型輕摻雜區(qū)145b， P型輕4參雜 區(qū)145a及N型輕摻雜區(qū)145b都鄰接本征區(qū)140。特別是，鄰接本征區(qū)140 的P型輕-滲雜區(qū)145a及N型輕摻雜區(qū)145b的邊緣亦對準控制柵極層190 的兩側(cè)邊緣。在其它實施例中，控制柵極層190可延伸以完全覆蓋或部分覆 蓋P型輕摻雜區(qū)145a及N型輕摻雜區(qū)145b，由此可增加控制柵極層190及 本征區(qū)140之間未S于準(misalignment)的工藝容i午度(tolerance )。請參照圖3，其示出本發(fā)明實施例的圖像顯示系統(tǒng)，其中PIN二極管具 有控制柵極3 90形成在其上，控制柵極3 90例如為金屬柵極。在 一 例子中， 可在有源矩陣(active matrix )有機發(fā)光二極管(OLED )或液晶顯示器(LCD ) 中應(yīng)用以^氐溫多晶硅工藝形成的PIN 二極管300，其中有源矩陣有機發(fā)光二 極管或液晶顯示器具有相同的低溫多晶硅工藝。用來感測光的PIN 二極管 300包括N+半導(dǎo)體摻雜區(qū)、P+半導(dǎo)體摻雜區(qū)以及位于N+半導(dǎo)體摻雜區(qū)與P+ 半導(dǎo)體摻雜區(qū)之間的本征半導(dǎo)體區(qū)(i)。通過對控制柵極390施加適當(dāng)?shù)目?制電壓，可在本征半導(dǎo)體區(qū)(I)引發(fā)一低電阻且固定的通道區(qū)310,以提供 靜態(tài)傳送的光電流(photo current )。本實施例的特征之一在于，與本征半導(dǎo) 體區(qū)U)重疊且部分重疊于N+半導(dǎo)體摻雜區(qū)與P+半導(dǎo)體摻雜區(qū)的控制柵極 390可在一控制電壓下運作，如此，可限制PIN二極管300于特定的電特性 中，此電特性是在一飽和電壓下的飽和光漏電流。請參照圖4A，其示出16個不具有控制柵極的PIN二極管的電特性，這 些PIN 二極管是以相同的低溫多晶硅工藝形成，其中本征半導(dǎo)體區(qū)(I)的 寬/長比為20/5,且16個PIN 二極管暴露于約200,000勒克斯(Lux )照度的 白光下。關(guān)于在一飽和電壓(Vpn)下的飽和光漏電流(Ipn)的電特性，由 于每個二極管具有不同的電特性，因此這16個PIN 二極管的飽和光漏電流 都是不相同的。請參照圖4B，其示出16個具有控制柵極的PIN二極管的電特性，這些 PIN 二極管是以相同的低溫多晶硅工藝形成，其中本征半導(dǎo)體區(qū)(I)的寬/長比為20/5,施加的控制柵極電壓為-4伏特(V),且16個PIN二極管暴露 于約200，000勒克斯(Lux)照度的白光下。關(guān)于在一飽和電壓(Vpn)下的 飽和光漏電流(Ipn)的電特性，由于每個二極管具有相同的電特性，因此 這16個PIN 二極管的飽和光漏電流都是相同的。請參照圖5,顯示面板410包括具有光傳感器421的發(fā)光裝置420,例 如有源矩陣有機電致發(fā)光裝置或有源陣列LCD裝置，發(fā)光裝置420包括具 有發(fā)光像素430的陣列的顯示像素陣列432。光傳感器421包括具有被絕緣 的控制柵極的PIN二極管，如圖2C及2D所示的PIN二極管100,其中PIN 二極管被連接至發(fā)光像素430以檢測由發(fā)光像素430發(fā)出的光，由此產(chǎn)生光 漏電流。優(yōu)選地，每個被絕緣的控制柵極分別在個別的控制電壓下運作，以 提供每個PIN 二極管大致相同的電特性，此電特性是在一飽和電壓下的飽和 光漏電流。顯示面板40構(gòu)成一部分的電子裝置，例如，在本實施例中，顯 示面板410構(gòu)成一部分的電子裝置400。電子裝置400可包括顯示面板410 及輸入單元450。輸入單元450連接至顯示面板410并4是供輸入信號，如圖 像信號，至顯示面板410以產(chǎn)生圖像。電子裝置400例如為手機(mobile phone )、數(shù)字相機、個人數(shù)字助理(PDA)、筆記本(notebook )計算機、桌 上型(desktop )計算機、電視、汽車顯示器、便攜式DVD播放器。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 何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)以所附權(quán)利要求所限定的為準。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示系統(tǒng)，包括一發(fā)光裝置，其具有多個光傳感器，每個光傳感器包括一PIN二極管，其包括一N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)、一P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)、以及在該N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)與該P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)之間的一本征半導(dǎo)體區(qū)；以及一被絕緣的控制柵極，與該本征半導(dǎo)體區(qū)重疊；其中該被絕緣的控制柵極用以提供該PIN二極管具有一可控制的電特性，該可控制的電特性為在一飽和電壓下的飽和光漏電流。
2. 如權(quán)利要求1所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該發(fā)光裝置包括具有多個發(fā) 光像素的一顯示像素陣列，其中該PIN 二極管連接至該些發(fā)光像素以檢測由 該些發(fā)光像素發(fā)出的光，由此產(chǎn)生光電流。
3. 如權(quán)利要求2所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該被絕緣的控制柵極用以提 供該PIN 二極管具有 一大致相同的電特性，該大致相同的電特性為在一飽和 電壓下的飽和光漏電流。
4. 如權(quán)利要求1所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)或P 型摻雜半導(dǎo)體區(qū)還包括一輕摻雜區(qū)，該輕摻雜區(qū)鄰接該本征半導(dǎo)體區(qū)。
5. 如權(quán)利要求4所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該被絕緣的控制柵極覆蓋至 少一部分的該輕摻雜區(qū)。
6. 如權(quán)利要求4所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中鄰接該本征半導(dǎo)體區(qū)的該輕 摻雜區(qū)的邊緣對準該被絕緣的控制柵極的邊緣。
7. 如權(quán)利要求1所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)還包 括一N型輕摻雜區(qū)，該N型輕摻雜區(qū)鄰接該本征半導(dǎo)體區(qū)，該P型摻雜半 導(dǎo)體區(qū)還包括一 P型輕摻雜區(qū)，該P型輕摻雜區(qū)鄰接該本征半導(dǎo)體區(qū)。
8. 如權(quán)利要求1所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該被絕緣的控制柵極包括金 屬柵極層、多晶硅柵極層或氧化銦錫柵極層。
9. 如權(quán)利要求1所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該被絕緣的控制柵極是在該 PIN 二極管上方的頂部柵極。
10. 如權(quán)利要求1所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該被絕緣的控制柵極是在 該PIN 二極管下方的底部柵極。
11. 如權(quán)利要求1所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該PIN二極管包括低溫多 晶硅二極管。
12. 如權(quán)利要求2所述的圖像顯示系統(tǒng)，還包括 一顯示面板，其中該發(fā)光裝置構(gòu)成一部分的該顯示面板。
13. 如權(quán)利要求12所述的圖像顯示系統(tǒng)，還包括一電子裝置，其中該電 子裝置包括該顯示面板；以及一控制器，連接至該顯示面板，且輸入信號至該顯示面板，由此該顯示 面板可顯示圖像。
14. 如權(quán)利要求13所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中該電子裝置包括手機、數(shù) 字相機、個人數(shù)字助理、筆記本計算機、桌上型計算機、電視、汽車顯示器 或便攜式DVD播放器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像顯示系統(tǒng)，包括一發(fā)光裝置，其具有多個光傳感器。每個光傳感器包括一PIN二極管，其包括一N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)、一P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)、以及在該N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)與該P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)之間的一本征半導(dǎo)體區(qū)；以及一被絕緣的控制柵極，與該本征半導(dǎo)體區(qū)重疊。其中該被絕緣的控制柵極用以提供該PIN二極管具有一可控制的電特性，該可控制的電特性為在一飽和電壓下的飽和光漏電流。
文檔編號G09G3/36GK101236977SQ20081000674
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者施于駿, 曾章和, 黃炫智 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司