CN101236977A - 图像显示*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像显示***，包括：一发光装置，其具有多个光传感器。每个光传感器包括：一PIN二极管，其包括一N型掺杂半导体区、一P型掺杂半导体区、以及在该N型掺杂半导体区与该P型掺杂半导体区之间的一本征半导体区；以及一被绝缘的控制栅极，与该本征半导体区重叠。其中该被绝缘的控制栅极用以提供该PIN二极管具有一可控制的电特性，该可控制的电特性为在一饱和电压下的饱和光漏电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像显示***，且特别涉及一种具有光传感器(photosensor)的图像显示***。
背景技术
由于平面显示***具有轻薄的外形及低电源消耗的特性，因此目前平面显示***已广泛的应用于便携式电子装置，如笔记本计算机及个人数字助理(PDA)。由于对于高质量显示器的需求日益增加，因此现在对显示器的需求倾向高质量及低成本。在显示***中，利用PIN二极管(p-intrinsic-n diode)的光传感器是一个重要的组件，因此发展光传感器是一个重要的目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像显示***，其具有可控制电特性的PIN二极管。
本发明提供一种图像显示***，包括：一发光装置，其具有多个光传感器。每个光传感器包括：一PIN二极管，其包括一N型掺杂半导体区、一P型掺杂半导体区、以及在该N型掺杂半导体区与该P型掺杂半导体区之间的一本征半导体区；以及一被绝缘的控制栅极，与该本征半导体区重叠。其中该被绝缘的控制栅极用以提供该PIN二极管具有一可控制的电特性，该可控制的电特性为在一饱和电压下的饱和光漏电流。
附图说明
图1示出已知的用于光感测的PIN二极管；
图2A至2C示出本发明实施例的光传感器的制造方法；
图2D示出本发明另一实施例的光传感器；
图3示出本发明实施例的图像显示***；
图4A示出16个不具有控制栅极的PIN二极管的电特性；
图4B示出16个具有控制栅极的PIN二极管的电特性；
图5示出本发明实施例的电子装置。
【主要组件符号说明】
10～PIN二极管； 20～光；
110～基底； 120～半导体层；
130～P型重掺杂半导体区； 140～本征半导体区；
145a～P型轻掺杂区； 145b～N型轻掺杂区；
150～N型重掺杂半导体区； 160～PIN二极管；
170～栅极介电层； 190～控制栅极层；
200～被绝缘的控制栅极； 300～PIN二极管；
310～通道区； 390～控制栅极；
400～电子装置； 410～显示面板；
420～发光装置； 421～光传感器；
430～发光像素； 432～显示像素阵列；
450～输入单元。
具体实施方式
本实施例的操作方法及制造方法将在以下作详尽的说明。然而，以下实施例并非本发明唯一的运用，本实施例仅是说明实施本发明的特定方法，其非用以限定本发明的范围。
图1示出已知的用于光感测的PIN二极管10，其中本征(intrinsic)区I可在接收光20之后产生光子(photons)。
一般而言，已知的PIN 极管10可通过低温多晶硅工艺(LTPS)形成。然而，根据申请人的研究，已知的PIN二极管产生的问题是，利用相同低温多晶硅工艺制造的二极管常具有不同的电特性，例如在一饱和电压下的饱和光漏电流，而导致图像显示***中光强度测量的均匀问题。
为了改善这个缺点，本发明的实施例揭示一光传感器，其包括PIN二极管，此PIN二极管具有被绝缘的的控制栅极，此控制栅极与本征半导体区重叠(overlapping)，其中此被绝缘的(insulated)控制栅极用以提供此PIN二极管具有可控制的电特性，此电特性为在一饱和电压下的饱和光漏电流。本发明实施例的光传感器及其制造方法将在以下做说明，图2A至2C示出本发明实施例的光传感器的制造方法，图2C示出本发明实施例的光传感器100的剖面图，其包括PIN二极管。
请参照图2C，本发明的实施例提供光传感器100，其中在基底110上水平的形成PIN二极管160，PIN二极管160可为低温多晶硅二极管。PIN二极管160包括N型掺杂半导体区，例如为重掺杂N+区150、P型掺杂半导体区，例如为重掺杂P+区130、以及形成在N型掺杂半导体区及P型掺杂半导体区之间的本征半导体区140。接着，形成与本征半导体区140重叠的被绝缘的控制栅极200，被绝缘的控制栅极200用以提供PIN二极管160具有可控制的电特性，此电特性为在一饱和电压下的饱和光漏电流。被绝缘的控制栅极200包括栅极介电层170以及控制栅极层190，其中栅极介电层170覆盖PIN二极管160，控制栅极层190形成在栅极介电层170上且面对本征半导体区140。控制栅极层190可为矩形或梯形(trapezoid)，且控制栅极层190可为形成在PIN二极管下方的底部栅极(bottom gate)，或形成在PIN二极管上方的顶部栅极(top gate)。
以下将说明光传感器100的制造方法，请参照图2A，首先提供基底110，基底110可包括透明绝缘基底，例如玻璃基底。接着，在基底110上形成半导体层120，半导体层120可包括多晶硅。举例而言，首先通过如化学气相沉积的沉积法形成非晶硅层，接着进行结晶化(crystallize)或准分子激光退火(ELA)，以将非晶硅层转变为多晶硅层，之后，可利用一般的光刻及蚀刻工艺在基底110上形成预定的二极管图案。
请参照图2B，在基底110上形成PIN二极管160。在一例子中，可在半导体层120的不同区域中掺杂不同的掺杂质以形成PIN二极管。举例而言，PIN二极管160是半导体二极管，其可包括位于P+掺杂区130及N+掺杂区150之间的中间区140，中间区140中的掺杂质少于P+掺杂区130及N+掺杂区150，中间区140亦可被称为本征区(I)。
P+掺杂区130及N+掺杂区150是形成于半导体层中的重掺杂区，举例而言，可通过对多晶硅层进行离子注入或扩散工艺以形成P+掺杂区130及N+掺杂区150，在掺杂工艺中，可利用屏蔽层覆盖本征区140以保持其本征的导电性。
请参照图2C，形成栅极介电层170以覆盖PIN二极管160及暴露的基底110，栅极介电层170可为氧化硅或氮化硅。接着，在栅极介电层170上形成导电层，例如金属层、氧化铟锡(ITO)或掺杂多晶硅层，之后，图案化此导电层以形成控制栅极层190。在一例子中，控制栅极层190的宽度可大致等于本征区140的宽度，上述的掺杂工艺可在控制栅极层190形成之后进行，因为控制栅极层190可作为自对准掺杂工艺的屏蔽。
请参照图2D，对PIN二极管160进行改良。分别在P+掺杂区130及N+掺杂区150中形成P型轻掺杂区145a及N型轻掺杂区145b，P型轻掺杂区145a及N型轻掺杂区145b都邻接本征区140。特别是，邻接本征区140的P型轻掺杂区145a及N型轻掺杂区145b的边缘亦对准控制栅极层190的两侧边缘。在其它实施例中，控制栅极层190可延伸以完全覆盖或部分覆盖P型轻掺杂区145a及N型轻掺杂区145b，由此可增加控制栅极层190及本征区140之间未对准(misalignment)的工艺容许度(tolerance)。
请参照图3，其示出本发明实施例的图像显示***，其中PIN二极管具有控制栅极390形成在其上，控制栅极390例如为金属栅极。在一例子中，可在有源矩阵(active matrix)有机发光二极管(OLED)或液晶显示器(LCD)中应用以低温多晶硅工艺形成的PIN二极管300，其中有源矩阵有机发光二极管或液晶显示器具有相同的低温多晶硅工艺。用来感测光的PIN二极管300包括N+半导体掺杂区、P+半导体掺杂区以及位于N+半导体掺杂区与P+半导体掺杂区之间的本征半导体区(I)。通过对控制栅极390施加适当的控制电压，可在本征半导体区(I)引发一低电阻且固定的通道区310，以提供静态传送的光电流(photo current)。本实施例的特征之一在于，与本征半导体区(I)重叠且部分重叠于N+半导体掺杂区与P+半导体掺杂区的控制栅极390可在一控制电压下运作，如此，可限制PIN二极管300于特定的电特性中，此电特性是在一饱和电压下的饱和光漏电流。
请参照图4A，其示出16个不具有控制栅极的PIN二极管的电特性，这些PIN二极管是以相同的低温多晶硅工艺形成，其中本征半导体区(I)的宽/长比为20/5，且16个PIN二极管暴露于约200,000勒克斯(Lux)照度的白光下。关于在一饱和电压(Vpn)下的饱和光漏电流(Ipn)的电特性，由于每个二极管具有不同的电特性，因此这16个PIN二极管的饱和光漏电流都是不相同的。
请参照图4B，其示出16个具有控制栅极的PIN二极管的电特性，这些PIN二极管是以相同的低温多晶硅工艺形成，其中本征半导体区(I)的宽/长比为20/5，施加的控制栅极电压为-4伏特(V)，且16个PIN二极管暴露于约200,000勒克斯(Lux)照度的白光下。关于在一饱和电压(Vpn)下的饱和光漏电流(Ipn)的电特性，由于每个二极管具有相同的电特性，因此这16个PIN二极管的饱和光漏电流都是相同的。
请参照图5，显示面板410包括具有光传感器421的发光装置420，例如有源矩阵有机电致发光装置或有源阵列LCD装置，发光装置420包括具有发光像素430的阵列的显示像素阵列432。光传感器421包括具有被绝缘的控制栅极的PIN二极管，如图2C及2D所示的PIN二极管100，其中PIN二极管被连接至发光像素430以检测由发光像素430发出的光，由此产生光漏电流。优选地，每个被绝缘的控制栅极分别在个别的控制电压下运作，以提供每个PIN二极管大致相同的电特性，此电特性是在一饱和电压下的饱和光漏电流。显示面板410构成一部分的电子装置，例如，在本实施例中，显示面板410构成一部分的电子装置400。电子装置400可包括显示面板410及输入单元450。输入单元450连接至显示面板410并提供输入信号，如图像信号，至显示面板410以产生图像。电子装置400例如为手机(mobilephone)、数字相机、个人数字助理(PDA)、笔记本(notebook)计算机、桌上型(desktop)计算机、电视、汽车显示器、便携式DVD播放器。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以所附权利要求所限定的为准。
Claims (14)
1.一种图像显示***，包括：
一发光装置，其具有多个光传感器，每个光传感器包括：
一PIN二极管，其包括一N型掺杂半导体区、一P型掺杂半导体区、以及在该N型掺杂半导体区与该P型掺杂半导体区之间的一本征半导体区；以及
一被绝缘的控制栅极，与该本征半导体区重叠；
其中该被绝缘的控制栅极用以提供该PIN二极管具有一可控制的电特性，该可控制的电特性为在一饱和电压下的饱和光漏电流。
2.如权利要求1所述的图像显示***，其中该发光装置包括具有多个发光像素的一显示像素阵列，其中该PIN二极管连接至该些发光像素以检测由该些发光像素发出的光，由此产生光电流。
3.如权利要求2所述的图像显示***，其中该被绝缘的控制栅极用以提供该PIN二极管具有一大致相同的电特性，该大致相同的电特性为在一饱和电压下的饱和光漏电流。
4.如权利要求1所述的图像显示***，其中该N型掺杂半导体区或P型掺杂半导体区还包括一轻掺杂区，该轻掺杂区邻接该本征半导体区。
5.如权利要求4所述的图像显示***，其中该被绝缘的控制栅极覆盖至少一部分的该轻掺杂区。
6.如权利要求4所述的图像显示***，其中邻接该本征半导体区的该轻掺杂区的边缘对准该被绝缘的控制栅极的边缘。
7.如权利要求1所述的图像显示***，其中该N型掺杂半导体区还包括一N型轻掺杂区，该N型轻掺杂区邻接该本征半导体区，该P型掺杂半导体区还包括一P型轻掺杂区，该P型轻掺杂区邻接该本征半导体区。
8.如权利要求1所述的图像显示***，其中该被绝缘的控制栅极包括金属栅极层、多晶硅栅极层或氧化铟锡栅极层。
9.如权利要求1所述的图像显示***，其中该被绝缘的控制栅极是在该PIN二极管上方的顶部栅极。
10.如权利要求1所述的图像显示***，其中该被绝缘的控制栅极是在该PIN二极管下方的底部栅极。
11.如权利要求1所述的图像显示***，其中该PIN二极管包括低温多晶硅二极管。
12.如权利要求2所述的图像显示***，还包括：
一显示面板，其中该发光装置构成一部分的该显示面板。
13.如权利要求12所述的图像显示***，还包括一电子装置，其中该电子装置包括：
该显示面板；以及
一控制器，连接至该显示面板，且输入信号至该显示面板，由此该显示面板可显示图像。
14.如权利要求13所述的图像显示***，其中该电子装置包括手机、数字相机、个人数字助理、笔记本计算机、桌上型计算机、电视、汽车显示器或便携式DVD播放器。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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