CN1828885A

CN1828885A - 晶体管阵列和有源矩阵基板

Info

Publication number: CN1828885A
Application number: CNA2006100066502A
Authority: CN
Inventors: 锦博彦; 小林和树
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: US20050127455A1; US7586131B2; US20030178623A1; CN1260695C; CN1447295A; KR100537114B1; US6885028B2; KR20030077404A; CN100446236C

Abstract

一种晶体管阵列，包括：导体线、功能线和晶体管。每个导体线包括芯线和包覆在芯线上的导体层。每条功能线包括至少表面导电的芯线、包覆芯线的绝缘层和包覆绝缘层的半导体层。每条功能线和导体线交叉接触。每个晶体管包括第一欧姆接触区，第一欧姆接触区被定义为导体线之一和功能线之一交叉的区域，它和半导体层欧姆接触。每个晶体管还包括与半导体层欧姆接触的第二欧姆接触区，以及定义第一和第二欧姆接触区之间的半导体层上的沟道区。

Description

晶体管阵列和有源矩阵基板

技术领域

本发明涉及液晶显示器、有机电致发光显示器、X射线探测器、存储器和其他电子器件所用的晶体管阵列，还涉及包含这种晶体管阵列的有源矩阵基板和包含这种有源矩阵基板的显示装置。本发明还涉及一种用于制作该晶体管阵列的夹具组件和一种制作该晶体管阵列的方法。

背景技术

有源矩阵寻址液晶显示屏(LCD)使用薄膜晶体管(TFT)作为开关单元，来达到至少可以与传统阴极射线管显示屏相比较，通常情况下还优于阴极射线管(CRT)显示屏的显示质量。而且有源矩阵寻址液晶显示屏是一种又薄又轻的显示装置，非常省电又有高分辨率。此外，它也可用于大屏幕显示装置。由于上述这些优秀特性，有源矩阵寻址液晶显示屏目前很快普及到各个应用领域，有望成为不久将来代替普通阴极射线管的下一代图像显示装置。同时，一种使用有机电致发光材料作为显示介质的有机电致发光显示屏最近也在业界引起很多关注，也被认为有潜力成为下一代图像显示装置。

目前，这些下一代图形显示装置不仅只用作传统的阴极射线管显示装置的替代物，而且由于其可实现所谓“电子纸张”而成为蓬勃兴起的研究和发展目标。那就是说，这些显示装置目前正在改进，以便可代替传统打印纸材料。为了这个目的，那些图像显示装置应做成那种“柔性显示屏”，即：折叠、弯曲不影响其显示，而且任何时候都便于携带。

为了利用制造液晶显示屏和有机电致发光显示屏的传统制造工艺来制作这样一种柔性显示屏。经常用作基板材料的玻璃就需要用一些即使室温下也可变形的弹性基板材料例如塑料或不锈钢来代替。然而，这种弹性材料抗热性很差，比如，当强热幅照下，塑料基板会劣化，放出有毒气体，或者严重地变形、卷曲。而且，即便用一种抗热性塑料或不锈钢做基板材料，这种基板也会因为这种基板和沉积到它上面的薄膜不可忽视的热延展系数的差异而导致变形、卷曲。因此，为避免这些有害条件，用弱抗热性材料制作的基板不应暴露在超过200℃的环境下。

然而，一些用于制造图像显示装置的传统制造和工艺步骤，需要一个超过200℃的工艺温度。例如，在一种用于图像显示装置开关器件的非晶态硅薄膜晶体管的制作和加工步骤中，通常在超过300℃的温度下形成栅极绝缘膜和薄膜晶体管(TFT)的非晶态硅膜。因此，如果抗热性塑料或不锈钢用作基板材料，传统制造工艺不可再用。

换一种说法，如果非晶态硅的栅极绝缘膜和非晶态硅膜能在小于200℃温度下形成，塑料或不锈钢就可以用于图像显示装置的基板材料。然而，在那种条件下，便很难得到高质量的栅极绝缘膜或非晶态硅膜(特别是具有高绝缘度的膜)。当用那种低质量膜制作TFT时，该TFT的阈值会在运行数小时后发生明显改变。

最近，一种使用多晶硅TFT做开关器件的LCD正成为研究和发展热点。这种类型的图像显示装置的部分特点是提供一个电路来控制作用于玻璃基板显示装置的驱动信号。因而，相对于使用非晶态硅TFT作为开关元件的LCD，这种包含多晶硅TFT的LCD可达到较高分辨率。

然而，在一包含多晶硅TFT的LCD中，它的驱动装置(例如：CMOS逆变器)需用一种电子迁移率超过100cm²/V·S的多晶硅制作。在一玻璃基板上沉积这样一种多晶硅是不容易的。例如，当通过诸如激光冷却等特殊技术把玻璃基板温度保持在600℃或更低温度时，玻璃基板上的硅应该是熔融的。因此，对一种用塑料或不锈钢做基板材料的图像显示装置来说，采用这种需要高温的工艺技术是很难的。

为克服这些问题，日本公开专利申请第10-91097号揭示了一种包括晶体管列的显示装置。在这个晶体管列里，许多晶体管沿着一导体芯(conductor core)的长度方向设置。在这个导体芯上，依次叠放绝缘膜、硅膜和n⁺-型欧姆接触层。在这种技术中，需要高温度工艺的栅极绝缘膜和硅膜包括在晶体管列中，而晶体管列在那些膜已叠放到导体芯后粘接到基板上。这样，基板便不再暴露在热辐射中。因为这个原因，应使用具有低畸变点的基板(例如，塑料基板)

日本公开专利申请第9-203910号也揭示了一种通过使用沿金属芯长度方向设置的晶体管来制作显示装置的相似技术。图63A和63B显示了日本公开专利申请第9-203910号中的一个TFT501。如图63A和63B所示，TFT501包括金属芯502、覆盖在金属芯502上的一层缘膜绝503、覆盖在缘膜绝503上的非晶态硅层504、非晶态硅层504上的源电极506和漏电极505。许多这种TFT501沿着金属芯502的长度设置，这点在图63A和63B中并未显示。

图64阐述图63A和63B中的TFT501是如何被用作有源矩阵基板的开关器件的。如图64所示，基板507后表面上的像素电极508通过一金属连接物和电极509a相连。电极509a与TFT501的漏电极505电接触。为了与TFT501交叉，一条具有电极509b的源极线510与TFT501的源电极506电连接。

在图64所示的有源矩阵基板中，晶体管列需要布置妥当以便基板507上的电极509a精确地和TFT501的漏电极505对准。为了制造有源矩阵基板，通常需设置成百个TFT501。相应地，在包括在单个晶体管列的几百个TFT501的每个上，漏电极505必须精确地和与它相关的电极509a对准。而源极线510上的电极509b也需要与每个TFT501上的源电极506准确对准。

为了进行上述对准工艺，晶体管列和源极线510需要对应于基板507准确地设置。因此，这种对准工艺的精度远优于传统光刻工艺。由于这个原因，用上面描述的传统方法制备有源矩阵基板是很难的。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供一种通过成行成列地设置多个晶体管来在将它们精确定位在室温下发生弹性形变的基板上而不必进行任何对准步骤所获得的晶体管阵列。以及提供一种包含该晶体管阵列的有源矩阵基板和包含此有源矩阵基板的显示装置。本发明的优选实施例进一步提供了一种用于制作晶体管阵列的夹具组件和一种制作晶体管阵列的方法。

根据本发明优选实施例的晶体管阵列最好包括多条导体线、多条功能线和多个晶体管。每条导体线最好包括芯线和包覆在芯线上的导体层。每条功能线最好包括：至少表面导电的芯线、包覆在芯线上的绝缘层以及包覆在绝缘层表面的半导体层。每条功能线最好与导体线交叉接触。每个晶体管最好包括第一欧姆接触区、第二欧姆接触区和沟道区。第一欧姆接触区最好定义在导体线之一与相连功能线交叉且与功能线的半导体层形成欧姆接触的区域中。第二欧姆接触区也和半导体层形成欧姆接触。沟道区最好定义在第一欧姆接触区和第二欧姆接触区之间的半导体层中。

根据本发明的优选实施例，由于第一和第二欧姆接触区定义为每条源极线各自与相关功能线交叉的区域，它们和源极线是本身就自动对准的。因此，没有必要执行原先传统工艺中的工艺步骤来把每个第一欧姆接触区和第二欧姆接触区或接触层与源极线对准。或者更一般地，把每条功能线与源极线对准。在这个意义上，第一欧姆接触区和第二欧姆接触区是“自对准的”，因为它们根本不需任何对准工艺，它们的精确定位是由源极线和功能线交叉而本身自动产生的。

在本发明的具体优选实施例中，第一和第二欧姆接触区可以定义为第一和第二欧姆接触层。

在本发明的一个优选实施例中，第一欧姆接触层可设置在功能线半导体层和导体线之间。

在本发明的另一优选实施例中，第一欧姆接触层可在功能线的半导体层上形成。

在另一优选实施例中，导体层最好有100℃左右到400℃左右的熔点。

在这个具体的优选实施例中，导体层最好包括覆盖在相关导体线和相关功能线的交叉区的连接部分。

在另一优选实施例中，第一和第二欧姆接触层最好把功能线的芯线夹在中间。

在又一优选实施例中，晶体管最好还包括第三欧姆接触层，该第三欧姆层和半导体层形成欧姆接触、围着第二欧姆接触层并和导体层电接触。

在又一优选实施例中，晶体管阵列可以进一步包括多条储能电容线。每条储能电容线最好包括至少表面可导电的芯线和覆盖在芯线表面的绝缘层。每条储能电容线最好与导体线交叉。功能线与储能电容线最好交替设置。

在本发明的又一实施例中，晶体管阵列可进一步包括多条仿真线(dummy lines)。这些仿真线至少表面导电并与功能线交叉。导体线与这些仿真线最好是交替设置。

在另一优选实施例中，功能线与导体线最好交织在一起。

在另一优选实施例中，功能线、储能电容线和导体线最好交织在一起。

在另一优选实施例中，功能线、导体线和仿真线最好交织在一起。

在另一优选实施例中，晶体管阵列可进一步包括多条储能电容线和多条仿真线。每条储能电容线最好包括至少表面导电的芯线和覆盖在芯线表面上的绝缘层。储能电容线最好与导体线交叉。仿真线至少在表面是电绝缘的，最好与功能线交叉。功能线和储能电容线最好交替设置，导体线最好和仿真线交替设置。

在这个具体的优选实施例中，功能线、储能电容线、导体线和仿真线最好交织在一起。

在另一优选实施例中，晶体管阵列可进一步包括覆盖在功能线上的保护外层。

在这个具体的优选实施例中，保护外层最好包括至少一种从SiN_x，SiO₂和SiON组群中选出的化合物。

在另一优选实施例中，晶体管阵列可进一步包括覆盖在功能线上的不透明层。

根据本发明的另一优选实施例，晶体管阵列最好包括第一组导体线、第二组导体线、第一组功能线、第二组功能线，第一组晶体管和第二组晶体管。第一或第二组中的每条导体线最好包括芯线和包覆在芯线上的导体层，第一组导体线和第二组导体线最好交替设置。第一和第二组中的每条功能线最好包括至少表面可导电的芯线、包覆在芯线表面的绝缘层和包覆在绝缘层上的半导体层。每条功能线最好与第一组导体线和第二组导体线交叉接触。第一组功能线和第二组功能线最好交替设置。第一组中的每个晶体管最好包括第一欧姆接触层、第二欧姆接触层和沟道区。第一欧姆接触层最好规定在第一组导体线之一和相关的第一组功能线之一相交叉的区域中，并且该第一欧姆接触层最好与半导体层欧姆接触。第二欧姆接触层最好也与半导体层欧姆接触。沟道区最好由第一欧姆接触层和第二欧姆接触层定义在半导体层中。第二组中的每个晶体管最好包括第一欧姆接触层、第二欧姆接触层和沟道区。第一欧姆接触层最好定义在第二组的导体线之一和相关的第二组的功能线之一相交叉的区域中，并最好与半导体层形成欧姆接触。第二欧姆接触层最好也与半导体层欧姆接触。沟道区最好由第一欧姆接触层和第二欧姆接触层定义在半导体层中。

在本发明的一个优选实施例中，第一组、第二组导体线与第一组、第二组功能线最好交织在一起。

一种根据本发明又一实施例的有源矩阵基板最好包括：根据上述任何一种本发明优选实施例中描述的晶体管阵列；多个像素电极，这些像素电极每个都与相应晶体管的第二欧姆层相连；和结构，用于将上述晶体管阵列固定在它上面。

根据本发明另一优选实施例的有源矩阵基板最好包括：根据上述任何一个本发明优选实施例的晶体管阵列、第一组像素电极、第二组像素电极和用于将晶体管阵列固定在它上面的结构。第一组的每个像素电极最好与第一组的相关晶体管之一的第二欧姆接触层电连接。第二组的每个像素电极最好与第二组的相关晶体管之一的第二欧姆接触层相连。

在一种本发明的一个优选实施例中，有源矩阵基板最好包括至少一个发光或导光照明线，它可布置在两个导体线之间，或第一组导体线之一和第二组导体线之一中间。

在这个具体的优选实施例中，照明线最好包括至少表面可导电的芯线，和在芯线上依次叠放的空穴输运层、发光层、电子输运层和透明导电层。

一种根据本发明另一优选实施例的显示装置，包括：根据上述本发明的优选实施例之一的有源矩阵基板、反基板和夹在有源矩阵基板与反基板之间的显示介质。

一种根据本发明另一实施例的夹具组件最好包括第一固定夹具和第二固定夹具。第一固定夹具最好具有框架结构，该结构包括多个沟槽，以在第一组细线两端施加预定张力，夹紧第一组细线两端。第一组细线最好以预定的间距设置。第二固定夹具也最好具有框架结构，该结构包括多个沟槽，以在第二组细线两端施加预定张力，夹紧第二组细线两端。第二组细线最好以另一种预定间距设置。第一和第二固定夹具最好包括至少一个限定第一和第二固定夹具的啮合部分，使得第一和第二组细线相互交叉接触。

在本发明的一个优选实施例中，最好在第一和第二固定夹具内提供粘合层和缓冲层。

本发明的另一优选实施例提出了一种制造晶体管阵列的方法。这种方法最好包括设置多条导体线和多条功能线以使它们相互交叉接触的步骤。每条导体线最好包括芯线和包覆在芯线表面的导体层。每条功能线最好包括至少表面导电的芯线、包覆在芯线上的绝缘层和包覆在绝缘层表面的半导体层。这种方法最好还包括通过熔融和凝固导体线的导体层来将功能线上的导体线固定在它们的相交处的步骤。

在本发明的另一优选实施例中，每条功能线最好还包括位于半导体层表面的欧姆接触层。在那种情况下，这种方法最好还包括通过将导体线的部分用作掩模来选则性地从功能线上去除欧姆接触层的步骤，而在导体层熔融凝固时，导体层的部分已经在欧姆接触层表面发生膨胀。

在本发明的又一优选实施例中，导体层最好包含一种能和半导体层熔合在一起或者降低半导体层电阻值的材料。在那种情况下，把导体线固定到功能线上的步骤最好包括在半导体层上形成欧姆接触层的步骤。

在本发明的另一优选实施例中，设置导体线和功能线的步骤最好包括把导体线与功能线交织在一起的步骤。

接下来联系附图对本发明更优具体方法的详细描述将会使本发明的其他特色、原理、工艺、步骤、特性和优点更加清楚。

附图说明

图1和图2所示透视图显示了本发明第一种特定实施例中使用的功能线的两个制作工艺步骤。

图3所示透视图显示的是本发明第一实施例中使用的功能线。

图4所示透视图显示了本发第一优选实施例中所用源极线的制作工艺步骤。

图5所示透视图显示的是本发明第一优选实施例中所用的源极线。

图6所示透视图显示的是本发明第一优选实施例中所用的储能电容线。

图7所示透视图显示的是本发明第一优选实施例中所用的仿真线。

图8所示平面图显示了根据本发明第一优选实施例的有源矩阵基板的制作工艺步骤。

图9是沿图8中IX-IX平面方向观察到的剖面图。

图10所示透视图显示了图8的结构中源极线和功能线的交叉点。

图11所示平面图显示了根据本发明第一优选实施例的有源矩阵基板的另一种制作工艺步骤。

图12是沿图11中XII-XII平面方向观察到的剖面图。

图13是沿图11中XII-XII平面方向观察到的改进示例的剖面图。

图14所示平面图显示了本发明第一优选实施例中所用的有源矩阵基板的制作工艺步骤。

图15所示为沿图14中XV-XV平面方向观察到的剖面图。

图16是本发明第一优选实施例的有源矩阵基板的平面图。

图17所示为沿图16中XVII-XVII平面方向观察到的剖面图。

图18所示平面图显示本发明第一优选实施例的有源矩阵基板的一个改进的例子。

图19所示为沿图18中XIX-XIX平面方向观察到的剖面图。

图20所示透视图显示了图18中所示的源极线与功能线间的交叉结构。

图21所示为本发明第一优选实施例的有源矩阵基板的等效电路图。

图22所示平面图显示了本发明第一优选实施例的有源矩阵基板的改进示例的制作工艺步骤。

图23是沿图22中XXIII-XXIII平面方向观察到的剖面图。

图24平面图显示了本发明第一优选实施例的有源矩阵基板的改进示例的制作工艺步骤。

图25所示为沿图24中XXV-XXV平面方向观察到的剖面图。

图26所示平面图显示本发明第一优选实施例的有源矩阵基板的改进示例的另一种制作工艺步骤。

图27是沿图26中XXVII-XXVII平面方向观察到的剖面图。

图28所示平面图显示本发明优选实施例的有源矩阵基板的另一改进示例。

图29所示为沿图28中XXIX-XXIX平面方向观察到的剖面图。

图30所示平面图显示本发明第一优选实施例的有源矩阵基板的另一改进示例。

图31所示剖面图显示了根据本发明第二特定实施例的显示装置。

图32所示平面图显示了用于图31中装置的反基板。

图33所示平面图显示的是根据本发明第三具体优选实施例的有源矩阵基板。

图34所示为沿图33中XXXIV-XXXIV平面方向观察到的剖面图。

图35所示为应用于图33中有源矩阵基板的一个示例性栅极信号波形图。

图36所示平面图显示制作根据本发明第四优选实施例的有源矩阵基板的工艺步骤。

图37所示为沿图36中XXXVII-XXXVII平面方向观察到的剖面图。

图38所示平面图显示的是本发明第四特定优选实施例的有源矩阵基板。

图39所示为沿图38中XXXIX-XXXIX平面方向观察到的剖面图。

图40所示平面图显示为根据本发明第五具体实施例的第一固定夹具。

图41所示平面图显示了根据本发明第五具体实施例的第二固定夹具。

图42、43和44所示剖面图显示了用第一固定夹具固定源极线的工艺步骤。

图45、46分别为用第一和第二固定夹具对源极线、功能线和储能电容线设置后所处状态的平面图和剖面图。

图47、48、49、50、51和52分别示出了本发明第五优选实施例的有源矩阵基板的制作工艺步骤的剖面图。

图53所示透视图显示了本发明第六具体实施例所用的照明线结构。

图54所示平面图显示了第六优选实施例的有源矩阵基板的一种制作工艺步骤。

图55所示为沿图54中LV-LV平面方向观察到的剖面图。

图56所示平面图显示了制作本发明第六优选实施例的有源矩阵基板的另一种工艺步骤。

图57所示为沿图56中LVII-LVII平面方向观察到的剖面图。

图58所示平面图显示的是本发明第六优选实施例的有源矩阵基板。

图59所示为沿图58中沿LIX-LIX平面方向观察到的剖面图。

图60所示透视图显示的是本发明另一优选实施例中所用的功能线。

图61所示平面图显示为本发明优选实施例的有源矩阵基板的一个改进例子。

图62所示为沿图61中LXII-LXII平面方向观察到的剖面图。

图63A和63B分别是设置在金属芯周围的常规晶体管的透视图和剖视图。

图64所示透视图显示的是包含图63A和63B中所示的晶体管的有源矩阵基板的结构图。

具体实施方式

在下文中，将对根据本发明第一具体优选实施例的晶体管阵列和有源矩阵基板进行描述。

根据本发明第一优选实施例的有源矩阵基板最好包括成行成列设置的晶体管阵列和与相关晶体管连接的像素电极。为了使晶体管阵列和有源矩阵基板的结构更易被理解。本发明第一优选实施例按照晶体管阵列和有源矩阵基板的制作顺序进行描述。

如图1、2和3所示，首先制备功能线7。功能线7最好包括至少表面导电的芯线、包覆在芯线1表面的绝缘层2、包覆在绝缘层表面的半导体层3和包覆在半导体层3表面的欧姆接触层4。

如图1、2和3所示，芯线1是实心圆横截面。然而，芯线1的横截面也可是实心椭圆、实心三角形、实心矩形或实心多边形。此外，图3所示功能线7最好有一共心结构。换一种方法，功能线7也可有一偏心结构。此外，绝缘层2或半导体层3可以全部或部分地覆盖它的内层。

芯线1可以是象金属那样的导体或外面包覆一层导体层的电绝缘或导电细线。芯线1最好有足够的热阻抗和至少600℃的熔点，1000℃或1000℃以上更好。芯线1的优选材料包含钨、钽、铝、钛、铬、钼、铜和不锈钢。芯线1最好有一大约10μm到300μm的直径。然而，应该注意的是，当本优选实施例的晶体管阵列应用到高分辨率显示装置的有源矩阵基板中时，芯线1的直径应小于10μm。

绝缘层2可以用任何通常在半导体设备工艺中使用的绝缘体材料。最适合的绝缘体材料包括二氧化硅SiO₂、氮化硅SiN_x和氮氧化硅SiON。绝缘层2可采用任何已知的制作工艺制作，比如：等离子体增强化学汽相沉积法、热化学汽相沉积法、热氧化工艺、氮化工艺或其他适用的工艺。

半导体层3厚度最好在10nm到100nm之间。半导体层3可用任何半导体材料制作，比如：非晶硅、多晶硅、晶体硅和砷化镓，或其他适用的材料。半导体层3也可选择用透明半导体材料(如：氧化锌)制作。这种材料对可视辐射是透明的。甚至在可视辐射照射下，透明半导体电阻率也只发生微小变化而且几乎不劣化。相应地，如果导体层3用这种透明材料制作，功能线7甚至暴露在可见光下也很少发生电荷泄漏或出现半导体的劣化特性。

欧姆接触层4最好用可以由和半导体层3产生欧姆接触的材料制作。例如，半导体层3如果用非晶硅或多晶硅制作，欧姆接触层4最好用重磷掺杂的n⁺型硅。

在下文中，将描述制作功能线7的具体方法。

首先，通过等离子增强化学汽相沉积工艺在半径大约为20μm、不锈钢制成的芯线1表面沉积一层氮化硅绝缘层2。具体方法为：把芯线1置于阳极和阴极之间，使芯线1上和容器内温度都保持在大约300℃，并使芯线1处于拉紧状态。在这种状态下，氮气、氨气和硅烷气体分别以大约1000sccm、100sccm、50sccm的流速通入容器，使容器内压力保持在150Pa左右。然后，以大约1000瓦的射频功率开始放电，从而在芯线1表面沉积大约350nm厚的氮化硅绝缘层2。

接着，容器内保持真空，氢气和硅烷气分别以大约2000sccm和200sccm的流速通入容器，并把容器内气压降低到60Pa。然后，用大约100瓦的射频功率在绝缘层2表面沉积一层大约150nm厚的非晶硅。

继续保持容器中的真空状态，把氢气和含大约5％磷化氢的硅烷气体分别以1000sccm和50sccm的流速通入容器，并把容器内气压降低到大约60Pa。接着，应用大约200瓦的射频功率，以便在半导体层3表面沉积一大约厚50nm的欧姆接触层4。用上述方式，可获得功能线7。

在这些制作和工艺步骤中，容器和放电电极的几何形状和设置方式应认真设定以便各层可以均匀层叠到芯线1上。各层可以以下面的方式持续地在芯线1周围沉积到固定厚度。具体而言，电感耦合等离子体放电电极可以放置在圆柱形容器的外表面。芯线1可以不断地从一端进入在另一端卷起来，这样芯线1会一直处于圆柱体容器的中心轴线附近。另外，只要优化了工艺中的气压及气流参数，各层甚至也可以采用传统的两极平行板等离子体增强化学汽相沉积法达到充分均匀地沉积。

接下来，如图4和图5所示，制作源极线8，该源极线8包括芯线5及包覆在芯线5表面的导体层6，并且它充当导线。芯线5可以是导电的或电绝缘的。如果芯线5用导体制作，那么芯线1所用的所有材料都可使用。制作绝缘芯线5要用的绝缘材料包括各种耐热性纤维如铝纤维、玻璃纤维、碳化硅纤维和氟纤维，或其他适用的材料。

导体层6可用熔点大约从100℃到400℃的导体材料制作，也可用在大约100℃到400℃时可以与功能线7的半导体层3或欧姆接触层4融合在一起的材料制作。熔点从100℃到400℃的导体材料包括锡-铋-银(Sn-Bi-Ag)合金和铅-锡(Pb-Sn)合金。无论在何种情况下，熔点和融合温度最好高于后面所要介绍的制作源极线8的工艺温度。

在这个优选实施例中，首先用不锈钢制备图4所示的半径大约为20μm的芯线5。把芯线5置于容器中并使其处于拉紧状态。接下来，容器内抽成大约1×10^-3Pa的真空，在芯线5上沉积大约5nm到2000nm的锡-铋-银(Sn-Bi-Ag)合金或铅-锡(Pb-Sn)合金导体层6。另外，导体层6的材料可以在坩埚中加热并熔化，例如把芯线5迅速地与熔化后的材料接触。这样也可以在芯线5周围形成导体层6。在那种情况下，如果调整芯线5与熔融材料的接触速率，则可以控制导体层6的厚度。用这种方法可以获得源极线8。

接下来，将制备如图6所示的储能电容线9，它包括至少表面导电的芯线10和包覆在芯线10表面的绝缘层11。如图7所示的仅包括芯线12的仿真线28也将被制备。芯线12至少在表面应该是电绝缘的。储能电容线9和仿真线28也可以用与制作功能线7或源极线8相同的方法来制作。

接下来，分别由上述各种方法制备的功能线7、源极线8、储能电容线9和仿真线28将按图8和图9所示的网状结构13交织在一起。图8是网状结构13的平面图，图9是沿图8中IX-IX平面方向观察到的网状结构13的剖面图。

接下来，将描述如何形成网状结构13。

首先，多条功能线7和多条储能电容线9交替设置并达到彼此平行。同样地，多条源极线8和多条仿真线28也交替设置并达到彼此平行。然后，功能线7和储能线9作为经线，源极线8和仿真线28作纬线交织在一起。从而把线7、8、9和28排列起来，以使得功能线7和储能电容线9与源极线8和仿真线28基本上以直角交叉接触。

最好通过所谓的“平面纺织(plain weaving)”技术来编织这些线7、8、9和28。在这种技术中，经线和纬线应交织在一起，这样每条经线位于另一条纬线之上的同时这根纬线又位于另一条经线之上。更具体地说，如图9所示，源极线8作为纬线与功能线7交叉并位于功能线7之下，然后又与储能电容线9交叉并位于功能线9之上。也就是说，每条纬线交替处于与其交叉的经线之上和之下。换句话说，每对纬线和经线间的垂直平面关系(vertical level relationship)在每一交叉点处变换。用同样方法，如图8所示，仿真线28作为纬线先与作为经线的功能线7交叉并位于功能线7之上，又和作为另一条经线的储能电容线9交叉并位于储能电容线9之下。以这种方式，一个交叉点处一对经线和纬线之间的垂直平面关系总与下一个交叉点处另一对经线和纬线间的垂直平面关系相反。

功能线7、源极线8、储能电容线9和仿真线28可用已知的用来制作不锈钢纱窗门或一种丝网印刷网格的工艺交织在一起。

如图8所示，在本优选实施例中，功能线7和储能电容线9交替设置，源极线8和仿真线28也交替设置。相应地，如果网状结构13以平面纺织工艺制作，在功能线7与源极线8相交处，功能线7一直处在源极线8之上。

然而，如图8所示的网状结构13中，线7、8、9和28分别交织在一起。因为这个原因，功能线7和源极线8的电接触和机械结合并不充分。因此，网状结构13最好进行热处理以确保功能线7和源极线8之间良好的电接触。更具体地讲，图8所示网状结构13最好被加热到并保持在源极线8上导体层6的熔点处，从而熔融导体层6。然后，如图10所示功能线7和源极线8之间的交叉处的导体层6的一部分熔融，这个熔融部分与功能线7的欧姆接触层4相接触。此后，当网状结构13冷却到室温时，导体层6的熔融部分凝固形成源极线8和功能线7间的连接部分14。由于连接部分14是功能线8的导体层6的一部分，它确保了源极线8和功能线7上的欧姆接触层之间有良好电接触。此外，连接部分14也可把源极线8和功能线7在它们交叉处通过机械方法牢固地结合在一起，从而防止网状结构13上网格的松动，并增加网状结构13的稳定度。

接下来，对网状结构13进行干蚀或湿蚀工艺处理，从而选则性地从功能线7上移走欧姆接触层4。在这种工艺步骤中，并不需要单独为干蚀工艺准备任何掩模。因为，源极线8和功能线7之间的交叉点形成的连接部分14可起到掩模的功能，使覆盖在连接部分14下的部分欧姆接触层4得到保护。相应地，如图11和图12所示，欧姆接触层4仅仅保持在源极线8和功能线7之间的交叉点处。因此需要定义欧姆接触层15。第一欧姆接触层15定义后来形成的晶体管的源电极。此外，第一欧姆接触区115可定义在第一欧姆接触层15和半导体层之间的部分中。电流可以通过第一欧姆接触区115在第一欧姆接触层15和半导体层3之间流动。以这种方式，第一欧姆接触层15和第一欧姆接触区115分别位于由源极线8和功能线7交叉连接部分14定义的区域。这样，第一欧姆接触层15和第一欧姆接触区115可认为本身自动与源极线8对准。因为第一欧姆接触区115被定义为每条源极线8与相关功能线7交叉的区域。因为这个原因，执行第一欧姆接触层15与源极线8的对准工艺步骤，或更一般地，把每条功能线7源极线8对准，都是没有必要的。从这个意义上来说，由于不需任何对准工艺，第一欧姆接触区115是“自动对准”的，因为第一欧姆接触区115的准确定位是通过交叉源极线8和功能线7而本身自动获得的。

图3所示功能线7最好包括欧姆接触层4。然而功能线7的欧姆接触层4也可以忽略。如果功能线7不包括欧姆接触层4，那么源极线8的导体层6最好掺杂一些掺杂物，这些掺杂物将朝功能线7的半导体层扩散，从而在半导体层3形成一低阻层，定义这个低阻层为半导体层3中的欧姆层。另外，源极线8的导体层6也可以包括一种可与半导体层3熔合在一起的材料，并在其内定义一个低阻层。在前一种情况，当对网状结构13热处理并熔融源极线8的导体层6而形成连接层14时，掺杂物会从连接部分14扩散进功能线7的半导体层3。结果，如图13所示在半导体层形成第一欧姆接触层15’。在后一种情况中，连接部分14也可与半导体层3熔合在一起，从而在半导体层3定义第一欧姆接触层15’。第一欧姆接触区115’也可在第一欧姆接触层15’和半导体层之间定义。

可选择的第一欧姆接触层15’和可选择的第一欧姆接触区115’分别位于源极线8和功能线7交叉连接部分14定义的区域。如此，因为源极线8之一与相关功能线7之一的交叉区域被定义为第一欧姆接触区115’，可选择的第一欧姆接触层15’和可选择的第一欧姆接触区可被认为和源极线8是本身自动对准的。由于这个原因，没有必要采用额外的工艺来对准第一欧姆接触层15’和源极线8，或更一般地，把每条功能线7与源极线8对准。这样，和第一欧姆接触层15或第一欧姆接触区115相似，可认为可选择的第一欧姆接触层15’是“自对准的”。

为了提高稍后形成的晶体管的特性和可靠性，整体的网状结构13可以在第一欧姆接触层15或15’形成后用一保护层(如：一种绝缘薄膜)覆盖。例如，当欧姆接触层被选择性地移走后，整个网状结构13可以通过等离子增强化学汽相沉积工艺用氮化硅膜或二氧化硅膜覆盖。

接下来，如图14和15所示，网状结构13最好用一平坦化(planarizing)层17固定到基板16上，基板16可用聚醚砜(polyether sulfone)(PES)制备，这种材料是透明的，在大约200℃时几乎不变形，有小的膨胀率，没有的温度依赖性。相应地，PES基板16可以很稳定地保持尺寸不变。因此，可有效地用来制造柔性显示设备。可选择地，为了制作反射式显示装置，基板16也可以用不锈钢制备。作为另一种可选方案，玻璃基板也可使用。平坦化层17可以用环氧树脂、丙烯酸树脂或其他任何适用的树脂制备。平坦化层17可以在网状结构13通过一粘结层(图中没有显示)束缚在基板16上之后再制备。在本优选实施例中，平坦化层17也可具有粘附层的功能。粘附层可以，也可不必依赖平坦化层的材料、厚度、应用方法。

具体地说，在这种优选实施例中，网状结构13放置到基板16上后，网状结构13最好覆盖足够厚的平坦化层以使得其几乎完全埋在平坦化层17内。其后，当平坦化层17凝固后，平坦化层17的表面应该使用化学机械抛光(CMP工艺)使其平整、光滑。在网状结构13中，经线和纬线交叉部分比其他部分厚。相应地，当平坦化层17被深刻蚀时，那些交叉处会暴露，以限定开口18。如果网状结构13的全部表面由保护外层覆盖，暴露在那些开口18处的保护外层部分也被刻蚀掉。用这种方式，半导体层3在位于功能线7和源极线8交叉处的开口18处是暴露的。根据这个方法，没有必要执行图形工艺来形成接触孔，开口18可本身自动地与功能线7和源极线8的交叉处对准。另外，根据已有技术，定义开口18的掩模图样可以通过光刻工艺在覆盖网状结构13的平坦化层17上形成，然后平坦化层17可利用掩模图样选择性地刻蚀掉。

在这个优选实施例中，基板16和平坦化层17最好具有固定网状结构13的功能。另外，如果网状结构13单靠平坦化层17就可固定，基板16也可忽略不用。

此后，如图16和17所示，形成第二欧姆接触层19，使得其与暴露在开口18处的功能线7的半导体层3接触。第二欧姆接触层19可通过常规的等离子体增强化学汽相沉积(cvd)工艺沉积n+型硅薄膜，再用一种常规的光刻工艺在硅膜上形成所需图案来得到。第二欧姆接触区119可在第二欧姆接触层19和半导体层3之间定义。电流通过第二欧姆接触区119在第二欧姆接触层19和半导体层3之间流动。接下来，将形成和第二欧姆接触层19电接触的像素电极20。像素电极20可用金属薄膜式ITO透明导体膜来制作。

此外，第二欧姆接触层19也可如图18和19所示，在功能线7的半导体层3中定义。为了形成可选择的第二欧姆接触层19’，可往暴露于开口18处的功能线7的半导体层3注入或扩散掺杂离子。可选择的第二欧姆接触层19’也可先在暴露于开口18处的半导体层3上沉积金属薄膜，再把此金属膜与半导体层3熔合在一起来形成。在这种情况下，第二欧姆接触区119’可在第二欧姆接触层19’和半导体层3之间定义。

以这种方式，在功能线7和源极线8交叉处成行成列地设置许多晶体管21可得到晶体管阵列。此外，完成有源矩阵基板22，在该基板上，每个晶体管21与相关像素电极20相连基板。

图20是包括在图16和图17或图18和图19中所示有源矩阵基板22的晶体管阵列中的晶体管21的透视图。如图20所示，晶体管21包括第一欧姆接触区115(或如图13所示的可选择的第一欧姆接触区115’)，第二欧姆接触区119(或如图19所示的可选择的第二欧姆接触区119’)和沟道区23，此沟道区定义为第一欧姆接触区115和第二欧姆接触区119(或115’和119’)之间的半导体层3的一部分。尽管没有在图20中明确显示第一欧姆接触层15或15’，作为源极线8的导体层6一部分的连接部分14位于第一欧姆接触层15或15’和源极线8之间。夹在第一欧姆接触层15或15’和第二欧姆接触层19或19’之间、与半导体层3相邻的功能线7的芯线1可起到晶体管21的栅电极的功能，绝缘层2处于芯线1与半导体层3之间。另一方面，包括第一欧姆接触层15或15’的第一欧姆接触区115或115’和包括第二欧姆接触层19或19’的第二欧姆接触区119或119’分别在晶体管21中起到漏电极和源电极的作用。

如上所述，第一欧姆接触层15或15’和第一欧姆接触区115或115’形成时就与功能线7和源极线8间的交叉部分本身自动对准。相应地，即使没有执行任何对准工艺，源极线8也可以在第一欧姆接触区115或115’和第一欧姆接触层15或15’精确相连。这样，可以通过功能线7和源极线8的芯线1控制晶体管21。

图21是整个有源矩阵基板22的等效电路图。如图21所示，每个像素电极20和相关晶体管21的第二欧姆接触区119或119’和/或第二欧姆接触层19或19’(也就是漏电极)相连。另一方面，每个晶体管21的第一欧姆接触区115或115’和/或第一欧姆接触层15或15’(也就是源电极)和相应的源极线8相连。功能线7的芯线1不但起到晶体管21栅电极9的作用，而且可作为有源矩阵基板22的栅极线。每条储能电容线9的芯线10和公共电位相连。这样，芯线10、像素电极20和绝缘层11组成一个储能电容器。利用这种储能电容线9，所谓的“DC偏移”，即，像素电压的变化，可以达到最小。

当用于定义栅极线的芯线1和栅极线驱动集成电路25连接，并且源极线8和源极线驱动集成电路连接时，与响应栅极信号的芯线(或栅极线)1连接的晶体管21导通。结果，数据信号便通过源极线8加到与处于导通状态的晶体管相连接的像素电极20上。

在本优选实施例的晶体管阵列和有源矩阵基板中，相对于功能线7，事先形成用于定义晶体管21栅极绝缘膜的绝缘层2和半导体层3。相应地，如果绝缘层2和半导体层3在足够高的温度下形成，绝缘层2会具有很高的绝缘强度并且半导体层3具有高迁移率和低的缺陷浓度。然而，基板16决不能暴露在绝缘层2和半导体层3所暴露的高温下。这样，包括大约超过1000℃工艺温度下形成的半导体层和绝缘层的晶体管，可以装配在具有大约200℃或更小的抗热性的塑料基板上。结果，一种柔性(即，可自由弯曲)有源矩阵基板和柔性TFT液晶显示装置或有机电致发光装置即可被实现。

此外，如上面描述的那样，第一欧姆接触层15形成后本身自动位于并对准于(即，“自对准”)第一欧姆接触区115。上面已提到，第一欧姆接触区115定义为源极线8和功能线7交叉的区域。此外，第一欧姆接触区115和第一欧姆接触层15在精确的位置以预期的精度与源极线8电接触。而且，第二欧姆接触区119’和第二欧姆接触层19直到源极线8和功能线7交织在一起后才形成。相应地，可在设置功能线7和源极线8的同时准确地得到拥有大量按预定方案精确设置、决不会错位的晶体管的晶体管阵列和有源矩阵基板。

在常规制造工艺中，低抗热性的基板每次在执行工艺温度高于它最高抗热温度的工艺时发生膨胀。一旦基板发生膨胀，它将不能恢复到原来形状而是尺寸增大。因为这个原因，即使想在一个低抗热性基板上制作有源矩阵基板，一旦这个基板由于采用很高的工艺温度而发生膨胀，用上面提到的工艺按设计好的方案在这个基板上设置布线、电极和其他组件是很困难的。

相反，在根据本发明的这个优选实施例的晶体管阵列和有源矩阵基板中，基板16决不能暴露在这样高的温度中。这样可以防止因为基板16热膨胀而发生的错位，并且能按设计的方案精确限定图样。相应地，晶体管阵列和有源矩阵基板的产量也会增加。也就是说，甚至使用具有高热膨胀系数的基板时，也可以很高的产量制造具有所需图样的有源矩阵基板。此外，因为源极线8和功能线7有网状结构支撑，甚至在基板16膨胀或收缩时也可防止源极线8和功能线7之间的错位。

另外，因为网状结构是把源极线8和功能线7交织在一起形成的，与已有技术的装置相比，晶体管阵列会有高密度设置、微型化的牢固结构。在这种网状结构的源极线8和功能线7每一交叉处，定义了第一和第二欧姆接触区115和119，第一和第二欧姆接触层15和19把功能线7夹在中间设置。也就是说，和源极线8电接触的第一欧姆接触层15位于功能线7的芯线1之下。另外，和像素电极20电接触的第二欧姆接触层19位于功能线7的芯线1之上。相应地，即使源极线8和功能线7间交叉产生不同的水平差异，这种差异可以由平坦化层11来消除。这样，像素电极20将不会再受水平差异的影响。

上面描述的本发明的优选实施例涉及有源矩阵基板22。有源矩阵基板22可有效地应用于液晶显示装置。根据本发明优选实施例的液晶显示装置可以下列方式制造。首先，准备包括反电极及颜色过滤层的反基板。接着，在有源矩阵基板和反基板表面放一层对准膜，再使其经摩擦处理。然后，这两个基板用密封物粘合在一起，使它们摩擦过的表面相对。最后，把液晶材料注入两基板之间的间隙中就得到了液晶显示屏。

根据本发明优选实施例的有源矩阵基板不止仅应用于液晶显示屏装置，也可用于任何其他类型的显示屏装置。具体地，在那种情况下，显示介质层材料可以使用在其上加电压会引起光学性质的变化或发光的材料，显示介质层置于本发明的有源矩阵基板和反基板之间。根据本发明优选实施例的有源矩阵基板也能有效地应用于有机电致发光显示装置，这种装置的显示介质层用有机荧光材料制作。

如果上面描述的优选实施例中的有源矩阵基板22受入射到功能线半导体层3上光的影响，那么一些适当光阻元件可用到有源矩阵基板22上。例如，对一种在有源矩阵基板22上形成的反射式图像显示装置来说，平坦化层11可用不透光材料制作，如黑色树脂。另一方面，当形成透射式图像显示装置时，不透光层可以盖在功能线7上。

具体地，在如图13所示的网状结构13以图22和图23所示方式形成后，网状结构13可被用黑色树脂制作的不透明层27完全覆盖。接下来，如图24和图25所示，可用平坦化层17将不透明层27覆盖的网状结构13固定到基板16上。然后，不透明层27和平坦化层17部分被腐蚀掉直到露出半导体层3，这样就形成了图26和图27所示的开口18。最后，形成第二欧姆接触层19和像素电极20，从而得到如图28和图29所示包括不透明层27的有源矩阵基板22’。

在上面描述的优选实施例中，半导体层3沿着功能线7的长度方向是连续的。因为这样，如果相邻晶体管21之间距离很短，这两个相邻晶体管21会互相干扰。在那种情况下，可提供另一种第二欧姆接触层19”，它的每部分小于开口18，并且提供第三欧姆接触层，使得如图30所示第三欧姆接触层32的每部分围绕第二欧姆接触层19”相关部分。在源极线8和储能电容线9间的交叉处最好采用额外的开口18，在每个额外的开口18里，第三欧姆接触层32通过电极31与源极线8电连接，如图30所示。在这样一种结构里，第三欧姆接触层32可以最小化两个相邻晶体管21间有害的干扰。

在下文中，将描述本发明第二特定优选实施例。在第二种具体优选实施例中，上述第一优选实施例的有源矩阵基板将应用到“反矩阵”(opposed-matrix)图像显示装置。在第一优选实施例的有源矩阵基板中，每条功能线上都包围着半导体层，功能线上的许多晶体管通过半导体层连接起来。因为这样，每个晶体管的欧姆接触层不仅提供通过沟道从它的相关源极线流出的电流，而且提供从相邻晶体管源极线流出的非故意漏电流。

如果每个晶体管的漏电极离相邻晶体管源极线足够远，或半导体层的沟道有足够高的电阻，漏电流的量将可忽略。然而，如果本发明的优选实施例应用到高分辨率图形显示装置上时，显示质量会严重地受漏电流影响。根据本发明这种优选实施例的反矩阵图像显示装置可在这样一种条件下有效应用。

图31所示为根据本发明优选实施例的反矩阵图像显示装置35的剖面图。如图31所示，反矩阵图像显示装置35包括有源矩阵基板22，反基板36和夹在基板22和36之间的液晶层37。有源矩阵基板22最好具有与上面描述的第一优选实施例的对应部分相同的结构。然而，在第二种优选实施例中，参考电压最好施加到源极线8上。

如图31和图32所示，反基板36最好包括颜色过滤层39(包括颜色过滤器39a，39b，39c)，用ITO制作的透明电极40，和不透明层50，它们以上述顺序层叠在反基板38上。反基板36上的透明电极40实际上垂直地延伸到有源矩阵基板22的功能线7上。每条透明电极40作为数据线接收数据信号。在这种反矩阵图像显示装置中，液晶层37的液晶分子通过在透明电极40和像素电极20间形成电势差来驱动，从而在这种反矩阵图像显示装置上显示图像。

在这种反矩阵图像显示装置35中，同样的信号输入各个像素电极20。相应地，即使功能线7上相邻晶体管共享相同半导体层3，也没有电流从一个晶体管流入另一个晶体管，因为像素电极20处于相同的电位势。这样，图像显示装置得到高分辨率和优良的图像质量。

在上面描述的优选实施例中，功能线7和源极线8基本上以直角相交叉，参考电电压通过该源极线8施加。然而，功能线7不必基本上垂直地延伸到源极线8，但可以基本上平行地延伸到源极线8。

下面将参照图33和图34描述本发明的第三特定优选实施例。

不像上面描述的第一优选实施例的有源矩阵基板22，根据本发明第三优选实施例的有源矩阵基板50不包括储能线9和仿真线28。

如图33和图34所示，有源矩阵基板50包括第一组功能线7a，第二组功能线7b，第一组源极线8a，第二组源极线8b。第一和第二组功能线7a和7b交替设置。第一和第二组中的每条功能线7a和7b有和上面描述的第一优选实施例中的功能线7相同的结构。第一和第二组源极线8a和8b也交替设置。第一和第二组中的每条源极线8a和8b也有和上面描述的第一优选实施例中的源极线8相同的结构。

就如上面描述的第一优选实施例那样，第一和第二组功能线7a和7b和第一和第二组源极线8a和8b也以平面编织技术交织在一起。在平面编织技术中，一对经线和纬线在一个交叉处的垂直水平关系与另一对经线和纬线在另一个交叉处的垂直水平关系相反。在这种优选实施例中，第一和第二组功能线7a和7b交替设置，第一和第二组源极线8a和8b也交替设置。相应地，在第一组中的功能线7a和第一组中的源极线8a交叉处，功能线7a一直位于源极线8a之上。以同样方式，在第二组中的功能线7b和第二组中的源极线8b交叉处，功能线7b一直位于源极线8b之下。

在第一组中的功能线7a和第一组中的源极线8a交叉处设置开口18a，以使得第二欧姆接触层19a和功能线7a的半导体层3电接触。同样地，在第二组中的功能线7b和第二组中的源极线8b交叉处设置开口18b，以使得第二欧姆接触层19a和功能线7b的半导体层3电接触。以这种方式，属于第一组的晶体管21a在每个第一组功能线7a和第一组源极线8a交叉处形成，而属于第二组的晶体管21b在每个第二组功能线7b和第二组源极线8b交叉处形成。结果，就形成了包括第一组晶体管21a和第二组晶体管21b的晶体管阵列。

属于第一组的像素电极20a和第一组中每个晶体管21a的第二欧姆接触层19a连接。另一方面，属于第二组的像素电极20b和第二组中每个晶体管21b的第二欧姆接触层19b连接。如图33所示，第一和第二组中的每对像素电极20a和20b设置在由四个相邻的第一组晶体管21a限定的区域中，并且与上面描述的第一优选实施例的一个像素电极20相对应。

在这种有源矩阵基板50上，用功能线7a的芯线1和功能线7b的芯线1驱动一列像素电极，该列象素电极与第一组中的像素电极20a和第二组中的像素电极20b交替设置。在这样一种结构中，与像素电极连接的晶体管可以都设置在晶体管阵列网状结构的正面(或反面)。

为了驱动有源矩阵基板50，相同的栅极信号可施加到每条第一组功能线7a的芯线1和相关第二组功能线7b的芯线1。此外，如果半导体层3有足够高的迁移率，并且甚至每个晶体管的导通状态周期减半时像素电极也带电，则栅极信号可以被单独施加到第一组功能线7a的芯线1和第二组功能线7b的芯线1，所述栅极信号的脉冲宽度是图35所示像素的常用栅极信号一半或更少。那么，通过半导体层3从一个晶体管到相邻晶体管的漏电流量会减少。

就像上面描述的那样，根据本优选实施例，没有必要用仿真线。在上面描述的第一优选实施例中，一个像素最好由两个垂直线(即：一条储能电容线和一条仿真线)和两根水平线(即：一条源极线和一条仿真线)限定。另一方面，在第三优选实施例中，一个像素最好由两个垂直线(即：一对功能线)和两根水平线(即：一对源极线)限定。相应地，当本优选实施例的晶体管阵列的网状结构有和第一种优选实施例的网状结构同样的间距时，这种优选实施例的晶体管阵列可以有较高的分辨率。功能线编织速度依赖于晶体管阵列的间距。因为这样，当本优选实施例的晶体管阵列与前面描述的第一优选实施例的晶体管阵列有相同的分辨率时，这种晶体管阵列可以较高的速率制造。

可选择地，如果需要，本优选实施例的有源矩阵基板50也可以象第一优选实施例描述的那样采用不透明层或绝缘层。

下文中，将描述本发明第四优选实施例，根据第四优选实施例的有源矩阵基板的网状结构的形成并不需要把功能线和源极线交织在一起。

可以用下述方式制造这种有源矩阵基板。

首先，根据上面描述的那样，准备与第一种优选实施例对应的功能线7，源极线8和储能电容线9。更具体地说，在源极线8相互相当平行地设置之后，功能线7和储能电容线9与源极线8间基本上以直角交叉设置，并和源极线8接触，如图36所示。然后，像第一优选实施例描述的那样，将位于源极线8表面的导体层6熔融后再凝固，从而把源极线8与功能线7和储能电容线9连接在一起。结果，如图38和39所示，熔融源极线8的导体层6，以便在源极线8与源极线7之间和源极线8与储能电容线9之间形成连接部分14。连接部分14为源极线8与功能线7之间和源极线8和储能电容线9之间提供一个较宽的接触区，因此把这几对线更牢固地电连接和机械连接。

随后，就如第一优选实施例描述的那样，对以这种方式把源极线8和功能线7与储能电容线9连接在一起而形成的网状结构进行刻蚀工艺处理，从而利用作为掩模的连接部分14选择性地移走功能线7的欧姆接触层4。然后，用平坦化层17将已形成图样的网状结构固定到基板16上。在这种优选实施例中，功能线7和源极线8并不交织在一起。相应地，功能线7与源极线8交叉的一部分与功能线7的另一部分位于同样的垂直水平上。相应地，就像平坦化层17通过CMP工艺刻蚀掉一样，连续沿着功能线7形成开口，以便露出功能线7半导体层3的一部分。其后，第二欧姆接触层19和像素电极20如第一优选实施例那样形成。

在以这种方式形成的有源矩阵基板51中，功能线7在每一处与源极线8以相同的垂直水平交叉。相应地，对这种第四优选实施例的有源矩阵基板51来说，没有必要采用如第一优选实施例中描述的调整交叉点垂直水平的仿真线。这样，源极线8可以以更窄的间距设置。结果，可得到在垂直源极线方向具有小的像素间距的一种高分辨率图像显示装置。储能电容线9也并不在源极线8和功能线7交叉处调整功能线7的垂直水平。因此，如果不必用储能电容线9来增加储能电容，储能电容线9也可忽略。在那种情况下，象素间距实际上可以减少到平行于源极线。因此，可实现更高分辨率的图像显示装置。

而且，根据本优选实施例，功能线7，源极线8和储能电容线9不交织在一起。这样，可用比第一优选实施例更短的时间获得包括网状结构的晶体管阵列和包括这种晶体管阵列的有源矩阵基板。

下文中，将描述本发明第五优选实施例，第五优选实施例涉及一种用来制作第四优选实施例的有源矩阵基板的网状结构的夹具组件，而不用将功能线7、源极线8和储能电容线9并不交织在一起。

图40示出了第一用来固定作为细线的源极线80的固定夹具60。图41示出了第二用来固定作为细线的功能线7和储能电容线9的固定夹具70。如图40所示，第一固定夹具60包括一对固定部分61和一对辅助部分63。

固定部分61用于通过将源极线8两端夹紧来夹持支撑源线8的。辅助部分63跨越在两个固定部分61之间并和固定部分61结合形成框架结构。此框架结构定义了一种内部间距64。固定部分61的两端包括与第三种固定夹具70接合的啮合部分65(如图45所示)。第二类固定夹具70也包括一对固定部分71，一对辅助部分73和接合部分75。

图42，43和44是从图40所示的XLII-XLII平面观察的固定结构60的剖视图。它显示了怎样用第一固定夹具60固定源极线8。就像图42，43和44所示那样，每个固定部分61包括两部分，有多个承放源极线8的沟槽65的下半部分61a，把源极线8压在沟槽65之上的上半部分61b。沟槽65的数目、深度和间距可根据源极线8的半径和要制作的有源矩阵基板51的规格进行优化。此外，沟槽65的下半部分61a内表面和与上半部分61a相对的上面部分61b的表面用树脂缓冲层66或粘接层66覆盖。

如图44和图45所示，当在压紧时，源极线8置于沟槽65之上，其两端位于下半部分61a上。然后，源极线8夹在上下两半分61b和61a之间。因为采用了粘接层66，源极线8可以在保持拉紧而绝不松弛的同时由固定部分61支撑。用同样方法，功能线7和储能电容线9如图41所示固定在第二固定夹具70上。

接下来，如图45所示，第一和第二固定夹具60和70一个叠在另一个之上，以致第一固定夹具60的啮合部分65和第二固定夹具70的啮合部分75连接起来。当这些啮合部分65和75互相连接在一起时，第二固定夹具70相对于第一种固定夹具60而被定位，这样，如图46所示，源极线8实际上以直角与功能线7和储能电容线9交叉连接。

随后，如图47所示，源极线8、功能线7和储能电容线9夹在一对加热/焊接金属板68间加热。结果，如图48所示，源极线8的导体层6被熔化，以便形成源极线8与功能线7之间和源极线8与储能电容线9之间的联结部分。当联结部分14形成后，源极线8安全牢固地与功能线7和储能电容线9电连接和机械连接在一起。此后，就像在第一优选实施例中描述的那样，选择性地移走欧姆接触层4。

如果需要，源极线8、功能线7和储能电容线9表面可以如图49所示那样用不透明层27覆盖。网状结构可以如图50所示那样用平坦化层17固定到基板16上。另外，不透明层27也可以用一保护外层替代。作为另一种选择，可以同时采用不透明层27和保护外层。其后，源极线8、功能线7和储能电容线9的多余部分可沿着基板16外围切掉，以便获得如图51所示的结构。最后，如图52所示，选择性地移走不透明层27，以露出半导体层3。

使用本优选实施例的固定夹具可以以恒定张力牢固地支撑源极线8、功能线7和储能电容线9。另外，可以很容易处理大量的源极线8、功能线7或储能电容线9。这样，可以增加有源矩阵基板制造工艺的产量。

下文中，将描述本发明第六优选实施例，第六优选实施例涉及一种包含发光或导光照明线的有源矩阵基板。

首先，参考图53中的典型照明线描述发光照明线80。

如图53所示，照明线80最好包括至少表面导电具有大约30μm半径的芯线81，包覆在芯线81上的空穴输运层82，包覆在空穴输运层82上的发光层83，包覆在发光层83上的电子输运层84和包覆在电子输运层84上的透明电极。

空穴输运层82、发光层83和电子输运层84可以用已知的电致发光材料制造。空穴输运层82也可以放置在发光层83之外，电子输运层84也可以放置在发光层83之内。当在芯线81和透明电极85间加上电压时，发光层83会发光，光线从照明线80一侧放出。如图53所示，照明线80的透明电极85被一层绝缘层86包围，绝缘层进一步被一电绝缘的软化粘接层87包围。

如图54和55所示，一条源极线8和一条或多根照明线80交替，在图54所示的例子中，一条源极线8和三根照明线80交替。然后，功能线7和储能电容线9与源极线8和照明线80交叉接触。其后，加热这些排列物，从而熔化部分源极线8的导体层6形成连接部分14，以便于源极线8与功能线7和储能电容线9电接触和机械接触。同时，照明线80的电绝缘软化粘接层87也因为形成连接部分14‘的热量而熔化。连接部分14‘机械地把照明线80连接到功能线7和储能电容线9上。用这种方式，可形成网状结构90。

接下来，对整个网状结构90采用干刻蚀工艺来选择性地刻蚀掉功能线7的欧姆接触层4。在这种工艺步骤中，如图56和57所示，用连接部分14作掩模形成第一欧姆接触层15。欧姆接触层89也留在与连接部分14’相应的区域。

接下来，用平坦化层17把网状结构90固定到基板层16上，功能线7的半导体层3露在平坦化层17表面。最后，形成第二欧姆接触层19和像素电极20，从而可获得图58所示的有源矩阵基板91。尽管没在图58中显示，如有需要也可以在功能线7表面覆盖一不透光层或一保护外层。

通常说来，一个图像显示装置为了进行全色显示操作需要三种基色：红(R)、绿(G)和蓝(B)。为了在本优选实施的有源矩阵基板91上形成颜色显示装置，至少需要选择空穴输运层82、发光层83和电子输运层84三者最好的结合，以制备三种用于红、绿、蓝的照明线80(在这里分别指“R照明线”，“G照明线”“B照明线”)来发射三种基色的光线。其后，当设置源极线8、功能线7和储能电容线9形成网状结构90时，以三种基色发射光线的照明线80需要适当地排列。例如，如果直径为大约50μm的源极线以间距240μm设置，那么直径大约为50μm的三根照明线80可以按照大约10μm的间距在一对源极线8之间设置。

当为要发射的三种彩色光线采用三组像素电极时，多个设置在一对源极线8之间的照明线80可以发出相同颜色的光。也就是说，图58和图59所示的有源矩阵基板91的三种照明线80在这种情况下可以发出红、绿或蓝光。另外，就像在常规的场顺序图像显示装置，分别发出红、绿和蓝三种光线的三种照明线80可以设置在像素电极之下，三种颜色光线的发射可以时序控制。

以这种方式得到的有源矩阵基板包括照明线80。相应地，即使基板16用一种不透光材料制作，包括这种有源矩阵基板91的显示装置也可以以常规透射式显示装置同样高的对比度显示一亮点。此外，当电致发光元件用作照明线80时，图像显示装置可以以更高对比度、更低能耗显示图像。

在上面描述的优选实施例中，照明线80是发光的。另外，也可使用导光线80。例如，透明玻璃或塑料细线也可以用作照明线80。每一条这种细线最好有一种结构以便于从其一侧引入并通过它传播的光可以在一侧面方向发出。为了这个目的，细线的边表面可以粗糙化。通过在有源矩阵基板91上设置这种照明线80，并在线80的一端引入从光源发出的一种任意颜色或红色、绿色和蓝色的光，可实现如上描述的优良的图像显示装置。

在上面描述的本发明的各种优选实施例中，除了第二种特定优选实施例外，都涉及到一种晶体管阵列和包括这种晶体管阵列的有源矩阵基板。这些优选实施例任一个的晶体管阵列和有源矩阵基板都可有效地用在一种显示装置中，如液晶显示装置或有机电致发光显示装置，或其他适用的显示装置。

在根据上面描述的各种本发明的优选实施的晶体管阵列和有源矩阵基板中，可以用平坦化层将包括功能线的网状结构固定到基板上。然而，如果平坦化层根据具体的应用而具有适当的机械强度或柔韧性，并且可以支撑网状结构和各种薄膜电路时，那么，晶体管阵列和有源矩阵基板可以没有基板。

此外，在根据上面描述的各种本发明的优选实施例的晶体管阵列和有源矩阵基板中，晶体管最好包括第一欧姆接触层和第二欧姆接触层。这是因为这些欧姆接触层用于把半导体层和具有低电阻率的导体线、像素电极电连接。

然而，在半导体层可以直接地电连接到具有低电阻率的导体线或像素电极的情况下，第一欧姆接触层和第二欧姆接触层可以忽略。例如，用ZnO作的半导体层可以电连接到用Ti、TiO或其他低电阻率的适用材料做成的层上。在那种情况下，第一欧姆接触层和第二欧姆接触层完全可以忽略。

更具体地，如图60所示，制作含有芯线1、绝缘层2和半导体层3的功能线107。例如，根据第一优选实施例用ZnO制作半导体层。从图60可以看到，在这种优选实施例中忽略了在第一优选实施例中使用的欧姆接触层。另外，最好制备包括用Ti制造的导体层6的源极线8。

如图61和图62所示，有源矩阵基板122通过使用功能线107和源极线8来形成。在有源矩阵基板122中，源极线8和功能线107交叉接触的区域是第一欧姆接触区115。电流可以通过第一欧姆接触区115在源极线8和半导体线3之间流动。如上所提到的，用Ti做成的导体层6和用ZnO做成的半导体层3可以以低电阻率形成良好电接触。因此，功能线107和源极线8之间不需要欧姆接触层。在这种情况下，位于第一欧姆接触区115的导体层6的部分可起到源电极的作用。

在有源矩阵基板122中，像素电极20通过开口18与功能线107的半导体层3接触。像素电极20最好也用Ti制作，这样像素电极20和半导体层3之间就不必用第二欧姆接触层了。像素电极20和功能线107接触区域定义为第二欧姆接触区119。电流通过第二欧姆接触区119在像素电极20和功能线107的半导体层3之间流动。在这种情况下，位于第二欧姆接触区119的一部分像素电极20起到漏电极的作用。就如第一优选实施例解释的那样，沟道区在第一欧姆接触区115和第二欧姆接触区119之间定义。

对有源矩阵基板122来说，没有必要在半导体层7上沉积第一欧姆接触层和在基板16表面沉积第二欧姆接触层。因此有源矩阵基板122可以采用较少工艺步骤的方法制造。另外，也没有必要通过光刻工艺(photolithography process)在第二欧姆接触层上形成图样。这种工艺需要相对于基板16进行对准。这样，就能够减少有源矩阵基板122制造中的对准工艺数量，从而增加产量。

而且，根据各种本发明优选实施例的晶体管阵列不仅可用于有源矩阵基板，也可用于许多其他类型的半导体装置。

例如，晶体管阵列可用作CMOS图像传感器中的单元放大器。根据各种本发明优选实施例的晶体管阵列也在许多类型的包括晶体管阵列的半导体装置中起到开关元件或放大器的作用。

此外，也可以形成具有如太阳能电池或CCD传感器功能的功能线。这样，可以通过这些功能线和根据各种本发明优选实施的晶体管或有源矩阵基板联合在一起得到一种新型半导体装置。例如，一种图像摄像装置可以通过设置具有CCD传感器功能的功能线来得到。例如可以通过设置与使用了根据本发明优选实施例的有源矩阵基板的图象显示装置毗邻的功能线来获得图象摄像装置，所述的功能线具有CCD传感器的功能。而且，第三优选实施例中描述的驱动电路和作为太阳能电池的功能线围绕着图像显示装置和图像摄像装置设置。具有这种结构的半导体装置可实现不用外接电池组可长时间操作的图像显示装置和图像摄像装置。通过传统方法实现一种有两套完全不同结构、使用两种完全不同类型的薄膜(例如，半导体膜)的复合式半导体装置是困难的。然而，这种复合式半导体装置可以使用根据本发明优选实施例的功能线、晶体管阵列和有源矩阵基板很容易地实现。

在根据上面描述的各种本发明的优选实施例的晶体管阵列、有源矩阵基板和制造晶体管阵列的方法中，包含高绝缘层的晶体管和高温下形成的、具有高电子迁移率的半导体层可以置于最高抗热温度较低的基板上。相应地，使用塑料基板，对这种晶体管阵列或有源矩阵基板来说，可实现柔性晶体管阵列或有源矩阵基板。

另外，在功能线上形成的晶体管中两类欧姆接触层的任何一个是以导体线的一部分为掩模形成的，它和导体线与功能线的交叉区域本身自动对准。因此，一个有大量晶体管以规则图案排列的晶体管阵列能够很容易地形成，而不会在晶体管和源极线之间引起位置偏差。

此外，导体线和功能线由网状结构支撑。相应地，即使基板膨胀或收缩，网状结构也不会很明显地受到这种膨胀或收缩的影响。这样，可防止由于基板的膨胀和收缩而引起的位置偏差。

通过在网状结构上施加相当恒定的张力来把导体线和功能线固定在一起，根据本发明优选实施例的固定夹具也可有效地用来制作这种网状结构。

虽然已经针对优选实施例对本发明进行了说明，但是本领域的技术人员清楚可以对公开的本发明进行各种修改并且可以有与上述的不同的实施例。相应地，附加权利要求意欲涵盖落入本发明真正本质和范围之中的所有改进方法。

Claims

1.一种用来形成有源矩阵基板的功能线，包括：

至少表面可导电的芯线；

包覆在芯线表面的绝缘层；和

包覆在绝缘层表面的半导体层，所述半导体层没有形成图样。

2.根据权利要求1的功能线，其特征在于半导体层由与导体线接触时能形成欧姆接触区的材料组成。

3.一种显示装置，包括：

具有多条参考电压线和多条功能线的有源矩阵基板，多条功能线的每条都包括：

至少表面导电的芯线；

包覆在芯线上的绝缘层；和

包覆在绝缘层表面的半导体层，所述的半导体层没有形成图样；和

配有信号线的反基板；

其中，如此设置有源矩阵基板和反基板，使得功能线与参考电压线基本上垂直。

4.根据权利要求3的显示装置，其特征在于参考电压线至少在表面是导电的，并且功能线和参考电压线交织在一起。

5.根据权利要求3的显示装置，其特征在于半导体层是由与参考电压线之一接触时能形成欧姆接触区的材料组成。