激光结晶设备及其驱动方法与流程

发明构思的示例性实施例涉及一种激光结晶设备以及一种驱动该激光结晶设备的方法。更具体地，发明构思的示例实施例涉及一种用于减少结晶缺陷的激光结晶设备以及一种驱动该激光结晶设备的方法。

背景技术：

通常，非晶硅具有的一个缺点在于它具有低的电子迁移率，即，低的电荷载流子迁移率。可在包括基底上的薄膜晶体管(tft)的驱动电路中使用多晶硅，所述薄膜晶体管不能使用非晶硅。因此，使用多晶硅制造的tft不需要多个端子连接件和驱动集成电路(ic)。因此，当使用多晶硅tft时，可改善生产率和可靠性并且可减小显示面板的厚度。

在低温下制造这样的多晶硅tft的方法包括固相结晶(spc)、金属诱导结晶(mic)、金属诱导横向结晶(milc)和准分子激光退火(ela)。具体地，当制造有机发光二极管(oled)显示器或液晶显示器(lcd)时，准分子激光退火方法通常被使用并且包括使用高能激光束以执行结晶。

技术实现要素：

发明构思的示例性实施例提供一种用于减少结晶缺陷的激光结晶设备。

发明构思的示例性实施例提供一种驱动激光结晶设备的方法。

根据发明构思的示例性实施例，提供了一种激光结晶设备。所述激光结晶设备包括：激光产生模块，被构造成产生激光束；光学模块，被构造成引导激光束；退火室，包括其上设置有目标基底的台，所述目标基底包括形成在其中的非晶薄膜，台沿x轴方向和y轴方向是可移动的；以及倾斜折射透镜，被构造成将具有矩形形状的横截面区的激光束转换成具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束并且被构造成与台垂直地照射倾斜的激光束。

在示例性实施例中，台可仅沿x轴方向移动。

在示例性实施例中，倾斜的激光束的横截面区可包括具有与x轴平行的较短边和相对于y轴倾斜的倾斜的较长边的非矩形的平行四边形形状。

在示例性实施例中，光学模块可包括被构造成朝向退火室反射激光束的多个反射镜以及被构造成朝向退火室传导从反射镜反射的激光束的第一窗口，其中，第一窗口包括倾斜折射透镜。

在示例性实施例中，退火室可包括被构造成朝向台传导从光学模块出射的激光束的第二窗口，其中，第二窗口包括倾斜折射透镜。

在示例性实施例中，退火室可包括被构造成传导从光学模块出射的激光束的第二窗口以及被构造成朝向倾斜折射透镜反射穿过第二窗口入射的激光束的反射镜。

在示例性实施例中，目标基底的投射有倾斜的激光束的投射区可与目标基底的其上先前投射有倾斜的激光束的先前投射区部分地重叠。

在示例性实施例中，目标基底的倾斜的激光束扫描的扫描区可包括与x轴平行的第一侧边缘和相对于y轴倾斜的第二侧边缘。

在示例性实施例中，扫描区可具有相对于y轴倾斜的非矩形的平行四边形形状。

在示例性实施例中，激光束可为脉冲激光。

在示例性实施例中，目标基底可包括用于显示设备的tft阵列基底。

根据发明构思的示例性实施例，提供了一种驱动激光结晶设备的方法。所述方法包括：产生激光束；将具有矩形形状的横截面区的激光束转换成具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束；以及与目标基底垂直地照射倾斜的激光束，目标基底包括形成在其中的非晶薄膜并且设置在台上。

在示例性实施例中，可仅沿x轴方向移动台。

在示例性实施例中，倾斜的激光束的横截面区可包括具有与x轴平行的较短边和相对于y轴倾斜的倾斜的较长边的非矩形的平行四边形形状。

在示例性实施例中，倾斜的激光束的横截面区可包括相对于y轴倾斜了-1度的角度的较长边。

在示例性实施例中，目标基底的投射有倾斜的激光束的投射区可与目标基底的其上先前投射有倾斜的激光束的先前投射区部分地重叠。

在示例性实施例中，目标基底的倾斜的激光束扫描的扫描区可包括与x轴平行的第一侧边缘和相对于y轴倾斜的第二侧边缘。

在示例性实施例中，扫描区可具有相对于y轴倾斜的非矩形的平行四边形形状。

在示例性实施例中，目标基底可包括用于显示设备的tft阵列基底。

在示例性实施例中，激光束可为脉冲激光。

根据发明构思的示例性实施例，激光结晶设备可与台的表面垂直地照射具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束，然后仅沿一个方向且没有倾斜地移动台。

因此，台仅沿x轴方向移动，因此，可减小台波动。另外，具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束垂直于目标基底照射，因此，扫描区和目标基底的彼此对应的侧边缘之间的空间从扫描区的开始部到结束部可以是相同的。因此，可消除目标基底中的非结晶区。

附图说明

通过参照附图详细地描述发明构思的示例性实施例，发明构思的上述和其它特征将变得更明显，在附图中：

图1是示出根据示例性实施例的激光结晶设备的透视图；

图2是示出根据示例性实施例的激光结晶设备的概念图；

图3是示出根据示例性实施例的驱动激光结晶设备的方法的流程图；

图4是示出根据示例性实施例的驱动激光结晶设备的方法的概念图；

图5是示出根据示例性实施例的激光结晶设备的框图；

图6是示出根据示例性实施例的激光结晶设备的框图；

图7是示出根据第一对比示例实施例的驱动激光结晶设备的方法的概念图；

图8是示出根据第二对比示例实施例的驱动激光结晶设备的方法的概念图；以及

图9是示出根据示例性实施例的通过激光结晶设备制造的tft阵列基底的剖视图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细解释发明构思。

图1是示出根据示例性实施例的激光结晶设备的透视图。图2是示出根据示例性实施例的激光结晶设备的概念图。

参照图1，激光结晶设备可包括激光产生模块100、光学模块200和退火室300。

激光产生模块100被构造成产生激光束。激光束可为脉冲激光。从激光产生模块100产生的激光束la_o可具有线形状，激光束la_o的横截面区可具有矩形形状。

作为准分子激光束的激光束la_o可用于使作为形成在目标基底10上的非晶薄膜的非晶硅层结晶成多晶硅层。非晶薄膜可包括非晶硅层并且可通过低压化学气相沉积法、大气化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)、溅射法和真空蒸镀法等来形成。

光学模块200可被构造成引导激光束的路径并且包括第一反射镜210、第二反射镜230和第一窗口250。

第一反射镜210被构造成朝向第二反射镜230反射激光束la_o。第一反射镜210可以以比激光束la_o的入射角大的出射角反射。

第二反射镜230被构造成朝向退火室300反射激光束la_o。

第一窗口250可设置在光学模块200中。从光学模块200产生的激光束la_o可穿过第一窗口250朝向退火室300传导。

退火室300可包括第二窗口310、台330和台驱动器350。

第二窗口310可设置在退火室300中。从光学模块200出射的激光束la_o可穿过第二窗口310传导到退火室300中。

参照图2，第二窗口310可涂覆有具有倾斜折射率的材料或可具有附着到具有倾斜折射率的膜的倾斜折射透镜400。倾斜折射透镜400被构造成将具有矩形形状的横截面区的激光束la_o转换成具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束la_t，所述非矩形的平行四边形形状具有倾斜了预定角度的较长边。

例如，倾斜折射透镜400被构造成允许具有矩形形状的横截面区的激光束la_o入射并且被构造成允许具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束la_t出射，其中，所述矩形形状包括与y轴平行的较长边和与x轴平行的较短边，所述非矩形的平行四边形形状包括相对于y轴倾斜了预定角度θ的较长边和与x轴平行的较短边。预定角度θ可为大约-1度的角度。可选择地，可根据工艺条件来不同地预设预定角度θ。

倾斜的激光束la_t可垂直于台330的表面照射。

具有作为非晶薄膜的目标薄膜的目标基底10安装在台330的表面上。

台驱动器350被构造成根据工艺条件使台330在x轴和y轴上移动，并且还被构造成使台330相对于x轴或y轴旋转。

根据示例性实施例，台驱动器350被构造成使台330仅沿一个方向(例如，x轴方向)移动。倾斜的激光束la_t可垂直于台330的表面照射并且沿x轴方向扫描安装在台330的表面上的目标基底10。

根据示例性实施例的激光结晶设备的结晶工艺包括：产生具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束；与台330的其上安装有目标基底10的表面垂直地照射倾斜的激光束；以及仅沿一个方向移动台330。

因此，台可仅在一个方向上移动，并因此，可减小台的波动。另外，具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束垂直于目标基底照射并且仅沿一个方向扫描目标基底。因此，扫描区与目标基底的彼此对应的侧边缘之间的空间从扫描区的开始部sp到结束部ep可以是相同的(见图4)。因此，可消除目标基底中的非结晶区。

图3是示出根据示例性实施例的驱动激光结晶设备的方法的流程图。图4是示出根据示例性实施例的驱动激光结晶设备的方法的概念图。

参照图2、图3和图4，激光产生模块100被构造成产生用于使形成在目标基底10上的非晶硅层结晶成多晶硅层的激光束la_o(操作s110)。激光束la_o可具有矩形形状(也称为矩形的形状)的横截面区。光学模块200被构造成通过第一反射镜210、第二反射镜230和第一窗口250引导激光束la_o的路径。

退火室300中的第二窗口310可包括倾斜折射透镜400。倾斜折射透镜400被构造成将具有矩形形状的横截面区的激光束la_o转换成具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束la_t(步骤s120)，所述非矩形的平行四边形形状具有倾斜了预定角度的较长边。

可与台330的表面垂直地照射倾斜的激光束la_t(步骤s130)。

根据示例性实施例，倾斜的激光束la_t可具有非矩形的平行四边形形状的横截面区，所述非矩形的平行四边形形状包括相对于y轴倾斜了预定角度θ的较长边和与x轴平行的较短边。预定角度θ可为大约-1度的角度。可选择地，可根据工艺条件来不同地预设预定角度θ。

在台330的表面上安装具有作为非晶薄膜的目标薄膜的目标基底10。

目标基底10可为包括多个显示单元10c的母基底。多个显示单元10c中的每个可为用于显示设备的显示基底。例如，显示单元10c可为用于lcd面板或oled面板的tft阵列基底。

显示单元10c可包括将要通过结晶工艺被结晶成多晶硅层的非晶硅层。

仅沿一个方向(例如，x轴方向)移动台330(步骤s140)。

台330仅沿x轴方向移动，因此，倾斜的激光束la_t可沿x轴方向顺序地扫描目标基底10。目标基底10可具有投射有倾斜的激光束la_t的投射区tla。投射区tla可与倾斜的激光束la_t的横截面区相同。目标基底10的投射区tla可与目标基底10的先前投射有倾斜的激光束la_t的先前投射区部分重叠。

目标基底10可具有被倾斜的激光束la_t扫描的扫描区sa。扫描区sa可具有与x轴平行的第一侧边缘和相对于y轴倾斜的第二侧边缘。因此，扫描区sa的第一侧边缘与目标基底10的与扫描区sa的第一侧边缘对应的第一侧边缘之间的空间从扫描区sa的开始部sp到结束部ep可以是相同的。

根据示例性实施例，台330仅沿x轴方向移动，因此，可减小在台330移动时由台330的速度变化限定的台波动。

另外，具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束垂直于目标基底照射并且仅沿x轴方向扫描目标基底。因此，扫描区和目标基底的与x轴方向对应的侧边缘之间的空间从扫描区的开始部到结束部可以是相同的。因此，可消除目标基底中的非结晶区。

图5是示出根据示例性实施例的激光结晶设备的框图。

参照图1和图5，激光结晶设备可包括激光产生模块100、第一反射镜210、第二反射镜230、第一窗口250和第二窗口310。

激光产生模块100被构造成产生激光束。激光束可为脉冲激光。从激光产生模块100产生的激光束la_o可具有线形状，激光束la_o的横截面区可具有矩形形状。

第一反射镜210和第二反射镜230可包括在光学模块200中。

第一反射镜210被构造成朝向第二反射镜230反射激光束la_o。第一反射镜210可以以比激光束la_o的入射角大的出射角反射。

第二反射镜230被构造成朝向退火室300反射激光束la_o。

第一窗口250可设置在光学模块200中。从光学模块200产生的激光束la_o可穿过第一窗口250朝向退火室300传导。

参照图5，根据示例性实施例的第一窗口250可涂覆有具有倾斜折射率的材料或可具有附着到具有倾斜折射率的膜的倾斜折射透镜400。倾斜折射透镜400被构造成将具有矩形形状的横截面区的激光束la_o转换成具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束la_t，所述非矩形的平行四边形形状具有倾斜了预定角度的较长边。

例如，倾斜折射透镜400被构造成允许具有矩形形状的横截面区的激光束la_o入射并且被构造成允许具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束la_t出射，其中，所述矩形形状包括与y轴平行的较长边和与x轴平行的较短边，所述非矩形的平行四边形形状包括相对于y轴倾斜了预定角度θ的较长边和与x轴平行的较短边。预定角度θ可为大约-1度的角度。

第二窗口310可设置在退火室300中。从光学模块200出射的倾斜的激光束la_t可穿过第二窗口310传导到退火室300中。

倾斜的激光束la_t可垂直于台330的表面照射。

台330仅沿x轴方向移动，因此，倾斜的激光束la_t可沿x轴方向顺序地扫描目标基底10。

根据示例性实施例，台330仅沿x轴方向移动，因此，可减小在台330移动时由台330的速度变化限定的台波动。

另外，具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束垂直于目标基底照射并且仅沿x轴方向在目标基底上扫描。因此，扫描区和目标基底的与x轴方向对应的侧边缘之间的空间从扫描区的开始部到结束部可以是相同的。因此，可消除目标基底中的非结晶区。

图6是示出根据示例性实施例的激光结晶设备的框图。

参照图1和图6，激光结晶设备可包括激光产生模块100、第一反射镜210、第二反射镜230、第一窗口250、第二窗口310以及倾斜折射模块500。

激光产生模块100被构造成产生激光束。激光束可为脉冲激光。从激光产生模块100产生的激光束la_o可具有线形状，激光束la_o的横截面区可具有矩形形状。

第一反射镜210和第二反射镜230可包括在光学模块200中。

第一反射镜210被构造成朝向第二反射镜230反射激光束la_o。第一反射镜210可以以比激光束la_o的入射角大的出射角反射。

第二反射镜230被构造成朝向退火室300反射激光束la_o。

第一窗口250可设置在光学模块200中。从光学模块200产生的激光束la_o可穿过第一窗口250朝向退火室300传导。

第二窗口310可设置在退火室300中。从光学模块200出射的激光束la_o可穿过第二窗口310传导到退火室300中。

倾斜折射模块500可包括第三反射镜510和倾斜折射透镜530。倾斜折射模块500可设置在退火室300中。

第三反射镜510被构造成朝向倾斜折射透镜530反射穿过第二窗口310传导的激光束la_o。

倾斜折射透镜530被构造成将具有矩形形状的横截面区的激光束la_o转换成具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束la_t，所述非矩形的平行四边形形状具有倾斜了预定角度的较长边。

参照图6，根据示例性实施例的倾斜折射透镜530可被构造成将具有矩形形状的横截面区的激光束la_o转换成具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束la_t，其中，所述矩形形状包括与y轴平行的较长边和与x轴平行的较短边，所述非矩形的平行四边形形状包括相对于y轴倾斜了预定角度θ的较长边和与x轴平行的较短边。

倾斜的激光束la_t可垂直于台330的表面照射。

台330沿x轴方向移动，因此，倾斜的激光束la_t可沿x轴方向顺序地扫描目标基底10。根据示例性实施例，台330仅沿x轴方向移动，因此，可减小在台330移动时由速度变化限定的台波动。

另外，具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束垂直于目标基底照射并且仅沿x轴方向在目标基底上扫描。

因此，扫描区和目标基底的与x轴方向对应的侧边缘之间的空间从扫描区的开始部到结束部可以是相同的。因此，可消除目标基底中的非结晶区。

图7是示出根据第一对比示例实施例的驱动激光结晶设备的方法的概念图。

参照图7，根据第一对比示例实施例的激光结晶设备包括相对于y轴倾斜了预定角度θ并且沿x轴方向移动的倾斜的台330。目标基底10安装在倾斜的台330上，因此，目标基底10相对于y轴倾斜了预定角度θ，以防止垂直线被表示在目标基底10的第一扫描区sa1与第二扫描区sa2之间的边界区ba中。预定角度θ可为大约-1度的角度。

根据第一对比示例实施例的激光束具有矩形形状的横截面区并且垂直于倾斜的台330的表面照射。

目标基底10的投射有激光束的投射区“a”可与激光束的横截面区对应。因此，投射区“a”具有与y轴平行的较长边和与x轴平行的较短边。

倾斜的台330沿x轴方向移动，因此，激光束沿x轴方向顺序地扫描目标基底10。目标基底10的投射区“a”可与目标基底10中的其上先前投射有激光束的先前投射区部分地重叠。

因此，扫描区和目标基底10的与x轴方向对应的侧边缘之间的空间可从扫描区的开始部sp到结束部ep逐渐改变。

如图7中所示，在目标基底10的与x轴方向对应的两个侧区中产生未照射激光束的非扫描区nsa。换句话说，非扫描区nsa是非结晶区。

根据第一对比示例实施例，倾斜的台330仅沿x轴方向移动，因此，可减小台波动。然而，目标基底10可包括与目标基底10的两个侧区对应的非结晶区，因此，会发生结晶缺陷。

图8是示出根据第二对比示例实施例的驱动激光结晶设备的方法的概念图。

参照图8，根据第二对比示例实施例的激光结晶设备包括相对于y轴倾斜了预定角度θ并且沿x轴方向和y轴方向的矢量方向vc移动的倾斜的台330。目标基底10安装在倾斜的台330上，因此，目标基底10相对于y轴倾斜了预定角度θ。预定角度θ可为大约-1度的角度。

根据第二对比示例的激光束具有矩形形状的横截面区并且垂直于台330的表面照射。

目标基底10的投射有激光束的投射区“a”可与激光束的横截面区对应。因此，投射区“a”具有与y轴平行的较长边和与x轴平行的较短边。

倾斜的台330沿矢量方向vc移动，因此，激光束沿矢量方向vc顺序地扫描目标基底10。目标基底10的投射区“a”可与目标基底10的其上先前投射有激光束的先前投射区部分地重叠。

因此，扫描区sa和目标基底10的与x轴方向对应的侧边缘之间的空间从扫描区sa的开始部sp到结束部ep可以是相同的。

根据第二对比示例实施例，可不产生与目标基底10的两个侧区对应的非扫描区。

然而，倾斜的台330沿y轴方向连同沿x轴方向移动以沿矢量方向vc移动，因此，会增大台波动。

通常，当台沿x轴方向移动时，台波动相对于停止的状态增大了大约±0.86％至大约±1.63％。另外，当台沿矢量方向移动时，台波动相对于停止的状态增大了大约±2.11％。

如上所述，当台波动增大时，台的移动可能无法被精确地控制，因此，激光束非均匀地照射。因此，显示缺陷和结晶缺陷因台波动的增大而发生。

根据示例性实施例的激光结晶设备，可消除因第一对比示例实施例和第二对比示例实施例而发生的显示缺陷和结晶缺陷。

根据示例性实施例的激光结晶设备可与台的表面垂直地照射具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束，然后仅沿x轴方向且没有倾斜地移动台，其中，所述非矩形的平行四边形形状包括相对于y轴倾斜的较长边和与x轴平行的较短边。

因此，台仅沿x轴方向移动，因此，相对于第二对比示例实施例可减小台波动。

另外，具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束垂直于目标基底照射，因此，扫描区和目标基底的彼此对应的侧边缘之间的空间从扫描区的开始部到结束部可以是相同的。因此，可诸如第二对比示例实施例那样消除目标基底中的非结晶区。

图9是根据示例性实施例的通过激光结晶设备制造的tft阵列基底的剖视图。

参照图9，tft阵列基底可为用于oled面板的tft阵列基底10c(有时称为显示单元10c)。用于oled面板的tft阵列基底10c可使用利用根据示例性实施例的激光结晶设备的结晶工艺来形成。

tft阵列基底10c可包括多个像素。多个像素中的每个可包括薄膜晶体管tft、有机发光元件el和存储电容器cst。

形成有像素的像素区pa包括沟道区cha、电容器区csa和发光区ema。薄膜晶体管tft可形成在沟道区cha中。薄膜晶体管tft包括有源层ac、栅电极ge、源电极se和漏电极de。第一绝缘层13形成在栅电极ge与有源层ac之间。另外，掺杂有高浓度的掺杂剂的源区和漏区形成在有源层ac的两个侧区中。源电极se和漏电极de分别连接到源区和漏区。

第二绝缘层15形成在栅电极ge与源电极se和漏电极de之间。

存储电容器cst形成在电容器区csa中。存储电容器cst包括第一电极e1、第二电极e2以及第一电极e1与第二电极e2之间的第一绝缘层13和第二绝缘层15。第一电极e1与有源层ac可由同一层形成。第二电极e2与源电极se和漏电极de可由同一层形成。

有机发光元件el形成在发光区ema中。有机发光元件el包括连接到源电极se和漏电极de中的一个的像素电极pe、与像素电极pe相对的共电极ce以及设置在像素电极pe与共电极ce之间的有机发光层oel。第三绝缘层17形成在源电极se和漏电极de与像素电极pe之间。像素限定层19形成在像素电极pe上。像素限定层19包括开口，像素电极pe通过该开口暴露。有机发光层oel形成在开口中。

薄膜晶体管tft的有源层ac和存储电容器cst的第一电极e1可包括通过根据示例性实施例的激光结晶设备结晶的多晶硅层。通常，可在形成在基底上的绝缘层的缓冲层上形成非晶硅层，然后可将非晶硅层结晶成多晶硅层。

通过根据示例性实施例的激光结晶设备的结晶工艺包括与台的表面垂直地照射具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束并且仅沿一个方向且没有倾斜地移动台。

因此，台仅沿x轴方向移动，并因此，可减小台波动。另外，具有非矩形的平行四边形形状的横截面区的倾斜的激光束垂直于目标基底照射，因此，扫描区和目标基底的彼此对应的侧边缘之间的空间从扫描区的开始部到结束部可以是相同的。因此，可消除目标基底中的非结晶区。

本发明构思可应用于任何显示装置，例如，有机发光显示装置、液晶显示装置等。例如，本发明构思可应用于电视机、计算机监视器、膝上型电脑、数码相机、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(pda)、便携式多媒体播放器(pmp)、mp3播放器、导航系统、视频电话等。

前述是发明构思的举例说明，并且将不被解释为对其的限制。尽管已经描述了发明构思的一些示例性实施例，但是本领域技术人员将容易理解的是，在实质上没有脱离发明构思的新颖性教导和优点的情况下，能够在示例性实施例中进行许多修改。因此，所有这样的修改意图被包括在如权利要求书中限定的发明构思的范围内。在权利要求书中，方法附加功能的句型意图涵盖执行所述功能时在这里描述的结构，并且不仅涵盖结构等同物而且涵盖等同的结构。因此，将理解的是，前述是发明构思的举例说明，并且将不被解释为限制于公开的特定示例性实施例，对公开的示例性实施例的修改以及其它示例性实施例意图被包括在所附权利要求书的范围内。发明构思由权利要求和将要包括在其中的权利要求的等同物一起来限定。