CN1890788A - 电子装置和半导体装置以及用于制造这些装置的方法 - Google Patents

电子装置和半导体装置以及用于制造这些装置的方法 Download PDF

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Abstract

可以想象的是,在制造大面积显示器中,信号被导线的电阻延迟的问题变得非常显著。本发明提供了一种使用适合于大尺寸衬底的通过微滴排放方法的制造过程。在本发明中,预先在衬底上形成增强粘附性的基层11(或者基底预处理)并形成绝缘膜之后,形成具有期望图案形状的掩模并通过使用该掩模形成期望的凹陷。在具有掩模13和绝缘膜制成的侧壁的凹陷中通过微滴排放方法填充金属材料,以形成嵌入导线(栅电极、电容器导线、引线等)。其后,通过平坦化处理使其平坦,例如挤压或者CMP处理。

Description

电子装置和半导体装置以及用于制造这些装置的方法
技术领域
本发明涉及具有包括薄膜晶体管(下文称作TFT)的电路的半导体装置以及用于制造该装置的方法。例如,本发明涉及其上安装了光电装置(以液晶显示面板为代表)作为其部件的电子装置,或者其上安装了具有有机发光元件的发光显示装置作为其部件的电子装置。
根据本说明书,半导体装置是指一般而言通过使用半导体属性工作的装置。光电装置、半导体电路以及电子装置都包括在半导体装置之内。
背景技术
近年来,通过使用形成在具有绝缘表面的衬底上的半导体薄膜(厚度大约几纳米至几百纳米)来制造薄膜晶体管(TPT)的技术引起了人们的注意。薄膜晶体管广泛地应用于电子装置,诸如IC和光电装置,并且存在迫切开发尤其是图像显示装置的开关元件的需要。
通常,液晶显示装置作为图像显示装置是公知的。由于同无源矩阵液晶显示器相比有源矩阵液晶显示装置可以得到更高分辨率的图像,因此有源矩阵液晶显示装置比无源矩阵液晶显示装置使用得更多一些。有源矩阵液晶显示装置通过驱动以矩阵形式布置的像素电极将显示图案形成在屏幕上。更具体地,通过在所选像素电极和与该像素电极相对的反电极之间施加电压,对布置在像素电极和反电极之间的结晶层进行光学调制,所述光学调制作为显示图案被观察者识别。
这种有源矩阵光电装置的应用已经扩大,并且随着对大面积屏幕尺寸的需求,对于高清晰度、高孔径比以及高可靠度的需求也日益增加。
至今,已经采用了这样的生产工程,其中通过从一个母玻璃衬底上切掉多个液晶显示面板来高效地成批制造液晶显示面板。母玻璃衬底的尺寸从1990年代初期第一代的300×400mm扩大至2000年第四代的680×880mm或者730×920mm,并且可以从一个母玻璃衬底上得到多个显示面板。
此外,随着对大面积屏幕尺寸的需求,对于提高生产率和降低成本的需求也日益增加。
此外,近年来,已经激起了对于包括EL元件作为自发光发光元件的的发光装置的研究。该发光装置也称作有机EL显示器或者有机发光二极管。该发光装置具有诸如适合于显示移动图像的高响应速度、低电压驱动和低功耗驱动的特性。因此,该发光装置作为包括新一代蜂窝电话、个人数字助理(PDA)等的下一代显示器已经引起了人们的注意。
具有包含了有机化合物的层作为其发光层的EL元件具有这样的结构,其中包含有机化合物的层(下文中称作EL层)插入在阳极和阴极之间。一旦对于阳极和阴极施加电场,就从EL层发射出光(电致发光)。此外,来自EL元件的发光包括在从单重激发态返回至基态的发光(荧光)和从三重激发态返回至基态的发光(磷光)。
这种有源矩阵显示装置的应用已经扩大,并且随着对大面积屏幕尺寸的需求,对于高清晰度、高孔径比以及高可靠度的需求也日益增加。
参考日本专利公开No.2000-298446,通过像瓷砖一样布置多个面板形成一个显示屏幕来实现大尺寸显示。然而,由于使用了多个面板,因此成本很高,并且驱动方法也变得特别。
此外,随着对大面积屏幕尺寸的需求,对于改进3d生产率和降低成本的需求也日益增加。
此外,日本专利公开No.2000-188251中描述了这样一种技术,其中通过使用能够从喷嘴持续排放具有小直径线性形状的液体抗蚀剂的装置在半导体晶片上实施膜形成,以增加用作薄膜形成的液体的产出。
发明内容
可以想象的是,在生产大面积的显示器中,信号被导线的电阻延迟的问题变得非常显著。在大面积显示器中,由于导线电阻和导线电容随着导线总长度的增加而增加,因此栅线传播波形容易恶化。通过增加用作导线的金属膜的截面面积可以降低导线电阻。然而,当通过增加膜厚度增加截面面积时,在衬底表面和导线表面之间将会出现阶梯;因而,在液晶显示装置中导致液晶的取向缺陷,在发光装置中造成缺少阴极和阳极。此外,当导线宽度加宽以增加截面面积时,不可避免地导致孔径比降低。此外,导线电容增加,需要更大量的电流用于提高导线的电压;因此,功耗增加。
因此,本发明提供了一种装置以及用于制造该装置的方法,在该装置中,大屏幕显示器使用通过微滴排放方法形成的嵌入导线,并且该装置具有能够解决信号延迟问题的结构。
本发明还提供了用于实现显示装置的方法,所述显示装置具有通过微滴排放方法形成作为期望电极宽度的导线和具有10微米或者更小沟道长度的作为开关元件的底部栅型TFT。
在本发明中,在衬底上预先形成增强粘附性的基层(或基底预处理)并形成绝缘膜之后,形成具有期望图案形状的掩模,并通过使用该掩模形成期望的凹陷。
当通过刻蚀形成凹陷时,优选的是不对基层以及衬底进行刻蚀。理想的是,基层充当刻蚀阻止层。通过留下基层,改善衬底和导线之间的粘附性。此外,当通过刻蚀衬底形成沟槽时,衬底的强度降低。因而,存在由于通过挤压步骤、CMP处理或者附着反衬底的步骤而产生的外部压力导致裂缝的危险,或者在热处理步骤中出现衬底收缩或者衬底断裂的危险。
然后,将金属材料填充在具有通过微滴排放方法由绝缘膜制成的侧壁和掩模的凹陷中以形成嵌入导线(栅电极、电容器导线,引线等)。注意,通过微滴排放方法或者印刷方法(凸版印刷、平板印刷、铜板印刷、丝网印刷等)形成掩模。因此,根据本发明,即使通过微滴排放方法仍可以形成宽度小的嵌入导线,只要用于形成凹陷的掩模是使用精密图案(minute pattern)形成即可。
在该说明书中,微滴排放方法是一种在期望区域通过从喷嘴排放材料溶液在待处理表面上形成材料图案的方法。在该说明书中,作为微滴排放方法可以给出例如喷墨印刷方法、分配(dispence)方法、喷射方法等。注意通过喷墨方法排放的微滴并不是用于印刷材料的油墨而是包括金属材料的物体或者使用绝缘材料。
然后,在移除掩模之后,可以实施临时烘烤。注意当移除掩模时也可以移除错误形成在掩模上的金属材料。此外,优选掩模材料具有防水特性。在该步骤中,制作导线以形成高于绝缘膜表面的隆起。此后,通过例如挤压处理或者CMP处理对其进行平坦化处理。当然可以在挤压之后执行CMP处理,或者在CMP处理之后执行挤压。
具体地,当导线厚度大于其宽度时,可以通过在CMP处理中磨光绝缘膜来调节导线的厚度,即使在不同的衬底之间也可以得到具有均匀导线电阻的导线。
当使用浆料等实施CMP处理时,凹陷和凸出高度差(P-V值:峰值-低谷,最大值和最小值之间的高度差)减小,换句话讲,凹陷和凸出被平坦化了。注意可以通过AFM(原子力显微镜)现察到凹陷和凸出的P-V值。具体地,将被处理的表面上凹陷和凸出的P-V值为大约20纳米至70纳米。表面上凸出和凹陷的P-V值可以降低至20纳米以下,优选5纳米或者更小。此处,将被处理的表面是指包括嵌入导线的上表面和绝缘膜的上表面的表面。
此外,通过制作比导线更硬的绝缘膜,导线的薄膜厚度依赖于绝缘膜的厚度,因此得到平的表面。此外,即使当实施挤压时,凭借与导线的侧面接触的绝缘膜的存在,导线宽度未被加宽。此外,通过挤压,导线的密度增加,可以降低电阻。通过热挤压同平坦化一起实施烘烤。可以替代地,在平坦化之后实施烘烤。通过使用可以同时加热衬底两侧的热挤压,可以控制由于烘烤引起的凹陷和凸出的P-V值的增加。然后,依次形成栅绝缘膜和半导体膜以制造TFT。
此外,导线宽度通过掩模依赖于凹陷的精度。因此,可以得到期望的宽度,而与将落下的微滴粘度和数量以及喷嘴直径无关。通常,导线宽度依赖于从喷嘴排放至衬底的液晶材料的接触角。例如,从一个标准喷墨装置的一个直径(50微米×50微米)的喷嘴中排放出的材料溶液量是30pl至200pl,得到的导线宽度为60至600微米。相反,根据本发明,可以得到宽度小(例如,1至10微米的电极宽度)且厚度大(例如,1至100微米)的嵌入导线。可以使本发明的嵌入导线的宽度变窄至光刻蚀技术的极限以下,且可以通过实施膜形成尽可能厚地增加其厚度。为了使导线宽度变窄,并降低导线电阻,优选厚度比宽度更长的嵌入导线。然而,需要形成接触孔以与上层中的导线接触;因此,优选导线的宽度长于接触孔的直径。当接触孔的直径为1微米或者更大时,可以得到足够的接触电阻。
此外,当喷嘴的直径小于标准(从一个喷嘴排放的材料溶液量从0.1pl至40pl)时,得到的导线宽度从5微米至100微米。在烘烤之后通过具有小直径的喷嘴得到的导线表面上容易出现凹陷和凸出。然而,由于在本发明的嵌入导线上执行诸如挤压或者CMP的平坦化处理,可以使导线的表面平坦。通过在由微滴排放方法得到的导线表面上进行烘烤,出现20纳米至70纳米的凸出和凹陷。
具体地,当通过微滴排放方法得到的导线用作底部栅型TFT的栅导线时,如果表面具有凹陷和凸出,则存在在凸出中产生电场集中导致短路的危险。因此实施平坦化处理使得栅导线的表面变平是很重要的。此外,通过提供比栅导线表面的凹陷和凸出厚得多的栅绝缘膜,可能防止短路;然而,这可能导致TFT驱动电压的增加,并进一步导致功耗增加。根据本发明,通过使栅导线的表面平坦化,可以得到具有膜厚度1纳米至200纳米的栅绝缘膜,优选10纳米至30纳米。
此外,当通过微滴排放方法形成材料图案时,存在两种情况,一种情况是从喷嘴间断地排放材料微滴并以点状落下,另一种情况是粘附连续排放的由一连串点形成的一串材料。在本发明中,材料图案可以通过任一适当的图案形成。此外,除了喷墨喷嘴之外,可以使用喷射喷嘴和分配器喷嘴。
使用这样得到的嵌入导线作为栅导线的底部栅型TFT可以降低电阻。典型地,其上形成了金属导线的表面具有其中厚度比导线宽度突出的结构。然而,即使当由于在本发明中使用了嵌入导线使得栅绝缘膜和半导体膜变薄时,仍不容易产生覆盖缺陷等。
根据本说明书中公开的本发明的一个结构,一种半导体装置包括:形成在具有绝缘表面的衬底上的栅电极和栅导线的至少之一和绝缘层,形成在栅导线和栅电极之一上的栅绝缘膜,以及包括至少位于栅绝缘膜上的沟道形成区域的薄膜晶体管的有源层,形成在有源层上的源导线和电极,以及形成在电极上的像素电极,其中栅导线和栅电极之一包含树脂并具有与绝缘层相同的薄膜厚度。
根据本说明书中公开的另一结构,半导体装置包括:形成在具有绝缘表面的衬底之上的基层,形成在基层上的栅导线和栅电极的至少之一和绝缘层,形成在栅导线和栅电极之一上的栅绝缘膜,形成在栅绝缘膜之上的包括至少沟道形成区域的薄膜晶体管的有源层,形成在有源层上的源导线和电极,形成在该电极上的像素电极,其中栅导线和栅电极之一包括树脂并具有与绝缘层相同的薄膜厚度。
根据上述结构,基层包括从由过渡金属、所述过渡金属的氧化物、所述过渡金属的氮化物、所述过渡金属的氮氧化物构成的组中选择的材料。
根据上述结构,过渡金属包括从Sc、Ti、Cr、Ni、V、Mn、Fe、Co、Cu、Zn构成的组中选择的材料。
此外,根据上述结构,薄膜晶体管的有源层为添加有氢或者卤化氢的多晶半导体膜或者非单晶半导体膜。
作为薄膜晶体管的有源层,能够适当地使用非晶半导体膜、包括晶体结构的半导体膜、包括非晶结构等的化合物半导体膜。另外,作为TFT的有源层,在非晶结构和晶体结构(包括单晶和多晶结构)之间具有一个中间结构的半非晶半导体膜(也称作微晶半导体),所述中间结构是具有三元态(从自由能方面考虑,三元态是稳定的)的半导体,包括具有短程有序和晶格畸变的晶体区域。此外。至少一些膜区域包括0.5纳米至20纳米的晶粒。拉曼光谱转移至低于520cm-1波数侧。在半导体膜的X射线衍射中观察到从Si晶格得出的(220)或者(111)的衍射峰。包括至少1原子%或者更多的氢或者卤素作为用于未化合健(不饱和键)的中和剂。作为制造半非晶半导体膜的方法,通过执行硅化物气体的(等离子体CVD)生长排放分解来形成半非晶半导体膜。对于硅化物气体,可能使用SiH4,此外还可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。可以使用氢气或者氢气与一种或者多种稀有气体元素(He、Ar、Kr和Ne)进行稀释。稀释比从2倍至1000倍。压力范围近似从0.1Pa到133Pa,电源频率从1MHz至120MHz,优选从13MHz至60MHz。衬底加热温度可以为300℃或者更低,优选温度从100℃至250℃。对于膜中的杂质元素,优选的是,大气成分中的诸如氧、氮或者碳的杂质设置为1×1020原子/cm-1或者更低,具体地,氧的浓度设为5×1019原子/cm3或者更低,优选1×1019原子/cm3或者更低。注意,具有作为有源层的半非晶半导体层的TFT(薄膜晶体管)的电场效应迁移率为大约5cm2/Vsec至50cm2/Vsec。
根据上述每种结构,薄膜晶体管的栅电极宽度是从5微米到100微米,这是由于通过微滴排放方法形成嵌入的导线。另外,可以制作实现具有小宽度的栅电极的底部栅型TFT,因此在每种结构中薄膜晶体管的沟道长度可以设置为5微米到100微米。
根据上述每种结构,薄膜晶体管的栅电极宽度的长度短于薄膜晶体管的栅电极的厚度的长度。为了降低导线的宽度并降低导线电阻,优选嵌入导线厚度大于宽度。
根据上述每种结构,包括栅导线或者栅电极的上表面的表面以及包括绝缘层的上表面的表面位于相同平面。所述栅导线和栅电极为嵌入导线。此处的绝缘层是指在相同步骤中形成的绝缘材料图案。此外,栅导线和栅电极是指嵌入在绝缘层中的金属层。
根据上述每种结构,绝缘层上表面的凸出和凹陷的P-V值低于20纳米。通过提高绝缘层的上表面的平坦度可以保证液晶显示装置中的取向膜的平坦度以及发光装置中的阳极表面的平坦度。
根据上述每种结构,绝缘层上表面的凸出和凹陷的P-V值低于20纳米。通过改善栅电极或者栅电极的上表面的平坦度可以使得栅绝缘膜变薄。
根据上述每种结构,半导体装置包括液晶显示装置,所述液晶显示装置包括与所述衬底相对的第二衬底以及夹在由衬底和第二衬底构成的衬底对之间的液晶。
可以替代的方案是,根据上述每种结构,半导体装置包括发光装置,所述发光装置包括具有阴极、包含有机化合物的层以及阳极的多个发光元件。
根据上述每种结构,半导体装置为交互式视频/音频通讯装置或者通用远程控制装置。
根据用于实现上述结构的本发明的另一结构,用于制造半导体装置的方法包括以下步骤:在具有绝缘表面的第一衬底上形成基膜或者执行基底预处理;在所述衬底上形成绝缘膜;在所述绝缘膜上形成掩模;通过选择性地刻蚀所述绝缘膜形成凹陷;通过微滴排放方法在所述凹陷中形成嵌入导线;移除所述掩模;对所述嵌入导线的上表面执行平坦化处理;在电极上形成栅绝缘膜;以及在所述栅绝缘膜上形成半导体膜。
根据上述制造步骤相关的结构,在通过选择性地刻蚀所述绝缘膜形成凹陷的步骤中基层用作刻蚀阻止层。
根据上述制造步骤相关的结构,平坦化处理是通过挤压单元挤压绝缘膜和嵌入导线的CMP处理、热挤压处理或者挤压处理。可以替代的方案是,平坦化处理是热挤压处理,其中通过同时实施加热和挤压来执行嵌入导线的烘烤。在使用能够同时加热衬底两侧的热挤压处理的情况下,与仅使用烘箱或者热板烘烤导线相比,烘烤时间更短。
根据上述制造步骤相关的结构,在绝缘膜上形成掩模的步骤包括以下步骤:通过使用配备有多个能够排放不同材料的喷嘴的装置形成可溶解于第一溶剂的第一材料层以及第一材料层周围的可溶解于第二溶剂的第二材料层;和通过使用第二溶剂单独移除第二材料来形成包括第一材料膜的掩模。
当通过微滴排放方法形成掩模时,在抗蚀剂材料具有高流动性或者抗蚀剂材料在烘烤中其流动性增加的情况下,存在由于滴落而很难得到精确的掩模图案的危险。因此,可以通过使用包括有与形成掩模(抗蚀剂层等)的材料的溶剂不同溶剂的材料并将该材料滴在将被开口的图案区域来阻止滴落。优选的是,通过使用配备有多个能够排放抗蚀剂和水溶性溶液的喷嘴单元的微滴排放装置,可缩短排放抗蚀剂的步骤和排放水溶性溶液步骤之间的间隔。在这种情况下,根据相同的对准位置排放抗蚀剂和水溶性溶液;因此,存在很少的图案未对准。此外,当在烘烤之后使用水进行冲洗时,水溶性树脂被单独移除,这样可以得到精确的掩模图案。
当使用配备有能够排放绝缘材料和金属材料的多个喷嘴单元的微滴排放装置时,根据相同的对准位置实施排放;因此,在没有图案未对准的情况下,形成层间绝缘膜和连接电极。
常规地,当所述材料和另一光掩模不同时,由于在每种情况下规定了对准,因此需要分别进行绝缘材料的对准和金属材料的对准。因此容易出现图案未对准。
根据上述制造步骤相关的结构,嵌入导线是薄膜晶体管的栅电极和栅导线之一。
如图10A和图10B所示的实例,可以分别形成栅电极和栅导线以使得具有小宽度的栅电极与具有大宽度的栅导线接触。栅电极的宽度可以设置为从5微米至20微米;栅导线的宽度为10微米至40微米,以使得栅电极的宽度和栅导线的宽度之间的比为1∶2。例如,使用具有小喷嘴直径的喷墨头通过微滴排放方法在形成在绝缘膜的凹陷中单独形成栅电极。在诸如挤压步骤的平坦化之后,使用具有大直径的喷墨头形成栅导线以覆盖部分栅电极。通过分别形成栅电极和栅导线,可以提高生产量。
本发明可以不考虑TFT的结构而进行应用,例如,可以使用底部栅型(反向交错型)TFT和交错型TFT。此外,本发明并不仅限于具有单栅极结构的TFT,具有多个沟道形成区域的多栅型TFT,例如双栅型TFT也是可以接受的。
此外,还可以使用具有双栅极结构的TFT,其中栅电极形成在半导体层的上面和下面,沟道(双沟道)形成在一个半导体层的上面和下面。
根据本发明,在不需要旋转涂覆方法的情况下,可以通过微滴排放方法形成的嵌入导线来实现大面积显示器的制造。与旋转涂覆方法相比,微滴排放方法可以减少材料溶液以降低制造成本。
此外,在通过热挤压对嵌入导线进行平坦化的同时,可以使衬底与加热器接触;因此,可以在短时间内实施均匀的烘烤。因此,可以提高生产率。
附图说明
图1A至图1E每个示出了AM-LCD的制造步骤的截面图;
图2A至图2D每个示出了AM-LCD的制造步骤的截面图;
图3示出了像素的顶视图;
图4A和图4B每个示出了湿处理器的视图;
图5A和5B每个示出了挤压装置的截面图;
图6A到图6E每个示出了形成掩模步骤的截面图;
图7示出了微滴排放装置的透视图;
图8A至图8C每个示出了通过微滴排放方法的图案形成步骤的视图;
图9示出了沉积装置的透视图;
图10A和10B每个示出了(实施例1)的像素的顶视图;
图11A、11C和11D每个示出了通过微滴排放方法实施液晶滴落的截面图;图11D示出了通过微滴排放方法(实施例2)实施液晶滴落的透视图
图12A至12D每个示出了一个过程(实施例2)的顶视图;
图13A和13B每个示出了粘贴装置和粘贴过程(实施例2)的截面图;
图14A和14B每个示出了液晶模块(实施例2);
图15示出了驱动电路(实施例2)的方框图;
图16示出了驱动电路(实施例2)的电路图;
图17示出了驱动电路(实施例2)的电路图;
图18示出了有源矩阵液晶显示装置(实施例2)的截面结构图;
图19示出了液晶显示装置(实施例3)的截面图;
图20A至图20E每个示出了制造发光装置的步骤的截面图;
图21A至图21D每个示出了制造发光装置的步骤的截面图;
图22示出了像素的顶视图;
图23A至图23E每个示出了形成掩模的步骤的截面图;
图24示出了根据本发明的特定方面的发光显示装置的顶视图;
图25示出了根据本发明的特定方面的发光显示装置的顶视图;
图26示出了一个发光装置的实例的截面图;
图27A至27F每个示出了可以应用于EL显示面板的结构的电路图;
图28A至28D示出了一个电子装置的实例的视图(实施例4)。
具体实施方式
下面将描述本发明的实施例模式。
(实施例模式1)
此处,图1A至图1E和2A至2D为示出了制造有源矩阵液晶显示装置的实例的视图,在该有源矩阵液晶显示装置中,沟道刻蚀型TFT用作开关元件。
首先,在衬底10上形成基层11,该基层11用于改善对于随后通过微滴排放方法形成的材料层的粘附性。基层11并不总是需要具有层结构,只要该基层形成的非常薄即可。因而,基层11的形成可以看作是基底预处理。可以使用喷射方法或者溅射方法将光催化剂物质(氧化钛(TiOx)、钛酸锶(SrTiO3)、硒化镉(CdSe)、钽酸钾(KTaO3)、硫化镉(CdS)、氧化锆(ZrO2)、氧化铌(Nb2O5)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe2O3)、氧化钨(WO3))施加在整个表面上。可以替代的方案是,可以通过使用喷墨方法或者溶胶凝胶方法实施处理以选择性地形成有机材料(聚酰亚胺;丙烯酸类;或者使用这样材料施加的绝缘膜,该材料中骨架结构通过键合硅(Si)和氧(O)构成且在取代基中至少包含氢、氟、烷基或者芳香烃的其中之一)。
光催化剂是指具有光催化功能的材料。当使用在紫外光区域内的光(波长:400nm或者更低,优选380nm或者更低)进行辐射时,可以激活光催化剂。通过喷墨方法在光催化剂上通过排放包含在溶剂中的导体可以绘制精密的图案。
例如,TiOx不是亲水性而是亲油性,即在使用光进行辐射之前是防水的。光辐射导致催化剂活动,TiOx转化为亲水性和非亲油性即防油性。注意,根据辐射时间长度TiO2可以同时为亲水性和亲油性。
注意,亲水性是指一种容易被水润湿的状态,并具有30°或者更小的接触角。具体地,具有5°或者更低接触角的状态称为超素水性。相反,防水性是指难以被水润湿的一种状态,具有90°或者更大的接触角。同样,亲油性是指容易被油润湿的一种状态,而“防油性”是指难以被油润湿的一种状态。注意,接触角是指形成表面和位于滴落点边缘上的微滴的切线所形成的角度。
在使用基于水的溶剂的情况下,优选添加表面活性剂以平滑地从喷墨喷嘴的喷嘴排放微滴。除了喷墨喷嘴,还可以使用烟雾发生喷嘴或者分配器喷嘴。
在排放混合在基于油(酒精)溶剂中的导体的情况下,可以通过向没有被光辐射的区域(以下称作是非辐射区域)排放导体以及从该非辐射区域上面或者向该非辐射区域排放点来类似地形成导线。
注意,无极性溶剂或者低极性溶剂可以用作基于油(酒精)的溶剂。例如,可以使用萜品醇、矿油精、二甲苯、甲苯、乙苯、1,3,5三甲基苯、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷、环己烷或者环辛烷。
此外,通过向光催化剂物质中掺杂过渡金属(诸如Pd、Pt、Cr、Ni、V、Mn、Pe、Ce、Mo或者W)可以改善光催化剂活性,并且通过可见光区域的光(波长从400纳米至800纳米)可以使得光催化剂具有活性。这是由于过渡金属可以在具有宽带隙的活性光催化剂的禁带中形成新的能级,并且可以扩展光吸收的范围至可见光区域。例如,可以掺杂诸如Cr或者Ni的受主(acceptor)型、诸如V或者Mn的施主型,诸如Fe的两性型或者诸如Ce、Mo或者W的其它类型。因此光的波长可以根据光催化剂物质来确定。因此,光辐射是指使用这样波长的光进行辐射,该波长的光能够光催化地激活光催化剂物质。
当在真空或者在氢气回流的情况下加热和还原光催化剂物质时,晶体中产生氧缺陷。在不掺杂过渡元素的情况下,氧缺陷起到类似于电子施主的作用。特别是,在使用溶胶凝胶方法形成的情况下,由于氧缺陷从一开始就存在,因此不能还原光催化剂物质。另外,通过掺杂氮气等气体可以形成氧缺陷。
此处,示出了在衬底上排放导体的情况下执行用于改善粘附性的基底预处理的实例,但并不仅限于此。在通过微滴排放方法形成材料层(例如,有机层、无机层或者金属层)的情况下、或者在通过微滴排放方法使材料层(例如,有机层、无机层或者金属层)进一步形成在被排放的导电层的情况下,可以形成TiOx膜以改善材料层之间的粘附性。换句话讲,在通过微滴排放方法排放导体制作图案的情况下,理想的是,在导电材料层的界面的上面和下面执行基底预处理以改善粘附性。
此外,可以使用3d过渡金属(Sc、Ti、Cr、Ni、V、Mn、Fe、Co、Cu、Zn等)、所述3d过渡金属的氧化物、氮化物或氮氧化物作为基层11,而不仅限于光催化剂材料。
除了诸如硼硅酸钡玻璃的非碱性玻璃衬底之外,可以使用熔化方法或者浮法方法制作的硼硅酸铝玻璃或者硅酸铝玻璃、具有耐热性能够承受处理温度的塑料衬底等。另外,在反射液晶显示装置的情况下,可以应用诸如单晶硅半导体衬底的衬底、诸如不锈钢的金属衬底或其表面上提供有绝缘层的陶瓷衬底。
随后,通过溅射方法、CVD方法或者微滴排放方法在整个表面上形成绝缘膜。对于该绝缘膜,可以使用无机材料(氧化硅、氮化硅、氧氮化硅等)、光敏或者非光敏有机材料(聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂或者苯并环丁烯)或者其叠层等。另外,作为绝缘膜,可以应用包括烷基的SiOx薄膜,所述烷基是通过使用硅氧烷基聚合物得到的。通过绝缘膜的宽度作为宽度来确定随后形成的栅导线的电阻率和厚度。在形成具有大面积屏幕的液晶显示装置的情况下,理想的是,形成具有低电阻的栅导线。绝缘膜厚度可以较厚,例如可以设置在从1微米至100微米。此处,绝缘膜的厚度被设置为5微米。此外,通过基层11形成具有优越粘附性的绝缘膜。
随后,形成包括光聚合物的掩模13(典型的是抗蚀剂)。通过微滴排放方法或者印刷方法(凸版印刷、平版印刷、铜板印刷、丝网印刷等)形成掩模13。尽管通过微滴排放方法或者印刷方法可以直接形成期望的掩模图案,但是为了以高清晰度形成,理想的是在通过微滴排放方法或者印刷方法在整个表面形成抗蚀剂膜之后通过使用图4A和图4B示出的抗蚀剂移除设备以及使用光掩模执行曝光来得到理想的掩模图案。
在不使衬底旋转的情况下,图4A和图4B所示的抗蚀剂移除设备可以用于显影和冲洗衬底。图4A为侧视图,从抗蚀剂移除喷嘴381排放抗蚀剂移除溶液,同时传送固定在衬底支架384上的大面积衬底300。然后,从去离子水喷嘴382喷出洗涤水,从吹气喷嘴383喷出气体。倾斜地布置大面积衬底300以使其具有图4B的横截面图中所示的角θ。θ角范围可以为0°<θ<90°,优选的为45°<θ<80°。在图4B中,附图标记303表示抗蚀剂膜。从多个抗蚀剂移除溶液喷嘴380排放至抗蚀剂膜303的抗蚀剂移除溶液靠重力沿着衬底表面流动。此外,θ角设置为90°<θ<120°,那么抗蚀剂移除溶液就可以在高压下从多个抗蚀剂移除溶液喷嘴381喷出。在这种情况下,滴落所述溶液而没有在衬底300上流动;因而,可以避免溶液不均匀。同样,在高压下从吹气喷嘴383喷出气体并且从去离子水喷嘴382喷出洗涤水。
其后,通过选择性地刻蚀绝缘膜以形成凹陷12来形成绝缘层14(图1A)。在该刻蚀中,可以适当地调整刻蚀剂、刻蚀气体以及绝缘膜的材料以使得基层11起到刻蚀阻止层的作用。
其后,通过微滴排放方法典型的是喷墨方法向凹陷滴落材料溶液而留下掩模13。之后,在氧气环境中执行烘烤,从而形成用作栅电极或者栅导线的包括树脂的金属导线15或者栅电极(图1B)。由于凹陷预先形成在绝缘层14上,因此可以得到精确的图案形状,尤其是可以得到具有较小宽度的导线。此处,将成为栅电极的包括树脂的金属导线15的宽度设置为1微米。注意图1B示出了临时烘烤之前的衬底状态。即使在掩模13上留下有额外的微滴16,但是在随后的移除掩模的步骤中仍可同时移除额外的微滴16,这是由于可以通过将掩模设置为憎水性的对于从金属导线隔离的额外微滴执行烘烤。
此外,同时可以得到具有较大宽度的导线。使用与包括树脂的金属导线15相同的方式形成向端子部分延伸的导线40。此处,向端子部分延伸的导线40的宽度设置为30微米。另外,尽管此处没有示出,然而,如果需要,则形成用于形成存储电容器的电容器电极或者电容器导线。
作为导线材料,使用下列材料的任一种:金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铂(Pt)、钯(Pd),钨(W)、镍(Ni)、钽(Ta)、铋(Bi)、铅(Pb)、铟(In)、锡(Sn)、锌(Zn)、钛(Ti)或者铝(Al);这些金属的合金;分散的纳米颗粒;或者卤化银颗粒。具体地,优选栅电极具有较低电阻。因此,优选使用其中分散或者溶解在溶剂中的金、银或者铜的任一种的材料,考虑到特殊电阻值,更加优选的是使用低电阻的银或者铜。然而,在使用银或者铜的情况下,可以另外提供阻挡金属膜(Ta、TaN、Ti、TiN、W、WN等)以防止金属元素(银或者铜)分散。溶剂对应于诸如醋酸丁酯的酯、诸如异丙基乙醇的乙醇、诸如丙酮的有机溶剂等。通过调节溶剂的浓度和添加表面活性剂等来适当地调节表面张力和粘度。
此外,通过在溶剂中分散或者溶解上述金属材料结合的颗粒(例如铜的周围被银涂覆的金属颗粒)使用微滴排放方法形成金属导线。由于铜周围被银涂覆,因此在形成基膜和执行基底预处理的情况下,可以改善粘附性。另外,通过使用银进行涂覆可以使得铜凹陷和凸出变得光滑。备选地,可以通过在溶剂中分散或者溶解这样的金属颗粒使用微滴排放方法来形成金属导线,在该金属颗粒中,铜的周围被将进一步被银涂覆的缓冲层(Ni或者NiB)涂覆。注意提供该缓冲层以增强铜(Cu)和银(Cu)之间的粘附性。
在微滴排放方法中使用的喷嘴直径设置为0.02微米至100微米(优选,30微米或者更低),从喷嘴排放的合成物的排放量优选设置为0.001pl至100pl(优选地,10pl或者更低)。存在根据需求型的微滴排放方法和连续型微滴排放方法,这两种方法都可使用。此外,作为在微滴排放方法中使用的喷嘴,存在使用通过施加电压来改变属性的压电系统,和通过提供在喷嘴中的加热器使得合成物沸腾并排放合成物的加热系统,这些系统都可以使用。在对象和喷嘴的排放口之间的间隔优选尽可能的接近以在期望位置滴落微滴,优选设置为0.1毫米至3毫米(优选1毫米或者更低)。在保持相对间隔的同时,可以移动喷嘴和对象之一,然后绘制期望的图案。此外,可以在排放合成物之前在对象的表面上执行等离子体处理。当执行等离子体处理时,会具有使对象表面变成亲水性和亲油性的优势。例如,变成对去离子水具有亲水性,变成对被酒精溶解的胶具有亲油性。
可以在低压下执行排放合成物的步骤,以使得合成物的溶剂可以挥发同时排放合成物、碰在对象上并可以跳过和缩短随后的干燥和烘烤步骤。在排放合成物之后,可在常压下或者低压下通过激光辐射、快速热处理、加热炉等执行干燥和烘烤的任一步骤或两个步骤。干燥步骤和烘烤步骤都是热处理步骤。例如,在100℃下执行干燥3分钟,在200℃至350℃的温度下执行烘烤15分钟至120分钟,所述干燥和烘烤的对象、温度和时间不同。为了既执行干燥步骤又执行烘烤步骤,可以加热衬底,将衬底的温度设置为从100℃至800℃(优选200℃至350℃)(尽管取决于衬底的材料等)。通过该步骤,合成物中的溶剂被挥发或者化学移除了分散剂,树脂周围固化并收缩,从而加速熔接和焊接。换句话讲,被烘烤的导线和电极包括树脂。在氧气环境、氮气环境或者空气中执行干燥和烘烤步骤。然而,优选在其中分解或者分散金属元素的溶剂容易被移除的氧气环境中执行该步骤。
通过形成基膜或者通过执行基底预处理可以显著改善通过微滴排放方法形成的金属膜的粘附性。即使金属层浸泡在稀氢氟酸(以1∶100稀释)中一分钟或者更长时间,金属层也可以承受,因此即使在带剥离测试中仍可得到充分粘附性。
此外,通过使得绝缘层14成为亲油材料或者使得绝缘层的14的侧壁具有亲油性还可以提高侧壁中金属层的粘附性。
其后,移除包括抗蚀剂的掩模13。在该阶段,可以使金属层隆起高于绝缘层的表面。在通过使用图4A和4B中示出的类似装置从喷嘴排放溶剂(稀释剂等)之后,可以顺序执行冲洗和干燥。此外,既可以执行紫外线清洗又可执行冲洗。
其后,可以执行平坦化处理,例如挤压或者化学机械抛光(下文中称作CMP)(图1C)。
图5A示出了自动挤压的热挤压装置的实例。该热挤压装置包括一对顶部和底部热板52和53,样品被夹在两块热板之间以通过向下移动顶部热板53挤压该样品。可以在玻璃衬底不会破裂的范围内(从0.5kgf/cm2,至1kgf/cm2)执行加压。加热器58a和58b分别包括在热板52和53中,下侧上的热板固定。使用支架55a和55b放置顶部热板53以使得可自由地上下移动顶部热板。使用热板52和53,顶部板54在其表面上提供有特氟隆涂覆膜56,衬底51提供有将被处理的层57。此处,将被处理的层57是指绝缘层14和金属导线15。通过挤压使得金属导线15的曝光表面与绝缘层14的曝光表面一致。由于在挤压之后,绝缘层14保持了厚度和宽度,因此没有拉伸金属导线15的图案。可以通过挤压临时烘烤的衬底和对被挤压的衬底加热到烘烤温度来在短时间内执行烘烤。在大面积衬底中,需要巨大的烘烤室;因此,当整个烘烤室被加热时,烘烤处理时间容易变长。
图5B示出了与图5A中示出的装置不同的另一挤压装置的实例。衬底61夹在辊62和输送辊63之间。通过使用挤压装置(图中未示出),使用驱动和旋转的进料辊63加压来挤压衬底61。辊62具有其表面提供有特氟隆涂覆膜66的金属圆柱主体,并与输送辊63相对布置以与其成对。然后,在输送辊63邻近提供通过驱动装置旋转的滚柱式输送器(其中布置了多个传送辊),以输送和输出衬底61。此外,衬底提供有将被挤压的层67。另外,在辊62和输送辊63内部可以提供具有温度调节能力的夹套加热器以便辊的表面保持加热。
任一个挤压装置都可通过挤压执行平坦化。在长时间或者高温下执行热挤压的情况下,图5A中示出的挤压装置是适用的。相反,在短时间或者低温下执行热挤压的情况下,图5B中示出的挤压装置是适用的。注意,在两个挤压装置中都提供有特氟隆涂覆膜56和66,以防止将被处理的层的成分材料的粘附。
此外,参考图6A至6E描述另外的制造步骤。在微滴排放方法中,使用能够从多个喷嘴排放不同种类材料的装置。其中基层11形成在衬底10上以形成绝缘层74的步骤与上述的步骤类似,因此,此处不再描述。使用图6A中示出的相同装置将水溶性树脂77和包括抗蚀剂的掩模73排放在绝缘层74上。在抗蚀剂材料具有高流动性的情况下或者抗蚀剂材料在烘烤过程中流动性增加的情况下,水溶性树脂77用于阻止图案变形。此外,水溶性树脂77保护不需要抗蚀剂的区域,例如衬底周边。然后,在烘烤或者光固化之后,使用水执行冲洗以单独移除水溶性树脂,如图6B所示。注意图6B示出了临时烘烤之前的状态。通过使用这样得到的掩模73,通过选择性地刻蚀绝缘层74可以得到优良的图案,如图6C所示。随后,如图6D所示,通过微滴排放方法形成导线75和40,同时移除粘在掩模73上的额外的微滴76。之后,如图6E所示,通过挤压执行平坦化。在采用图6A至6E所示的形成抗蚀剂掩模步骤的情况下,掩模73具有其端部具有弯曲的结构。因而,可以进一步扩宽额外微滴76和导线75之间的间隔。作为实例,描述了水溶性树脂。然而,并不限于此,在形成包括溶剂(除水之外)的不溶于掩模的材料之后,可以将材料单独溶解在溶剂中。
可以使用图6A至6E或者图1A至图1C示出的任一步骤。
随后,随后通过使用等离子体CVD方法或者溅射方法顺序形成栅绝缘膜18、半导体膜以及n型半导体膜。在该实施例模式中,甚至在导线之上使用了具有平坦表面的嵌入导线;因此即使当每个膜厚度很小时,仍未出现覆盖缺陷。例如,通过使用等离子体CVD方法或者溅射方法,可以将栅绝缘膜18的厚度设置为从1纳米至200纳米。
可以使用通过PCVD方法或者溅射方法得到的主要包含氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅的材料作为栅绝缘膜18。优选地,使栅绝缘膜18薄到从10纳米至50纳米,并使用包括硅的绝缘层的单层或者多层结构形成。
通过这样的方式,在使用等离子体CVD方法用于形成小厚度的绝缘膜的情况下,需要通过降低形成速率以良好的可控性得到小的膜厚度。例如,当RF功率设置为100W、频率设置为10kHz、压力设置为0.3托、N2O气流为400sccm以及SiH4气流为1sccm时,可以设置氧化硅膜的沉积速率为6纳米/分钟。
此外,可以通过微滴排放方法使用硅氧烷基聚合物排放和烘烤栅绝缘膜18,以得到包括烷基的SiOx膜。注意,在通过微滴排放方法形成栅绝缘膜18的情况下,膜厚度为100纳米或者更大。
使用半非晶半导体膜或者非晶半导体膜形成半导体膜,所述半非晶半导体膜或者非晶半导体膜通过使用以硅烷和锗为代表的半导体材料气体的热CVD方法、溅射方法或者气相生长方法来形成。
作为非晶半导体薄膜,通过使用SiH4或者SiH4与H2的混合气体的PCVD方法来得到非晶硅薄膜。另外,作为半非晶半导体薄膜,可以使用PCVD方法来得到半非晶硅薄膜,该PVCD方法使用了其中SiH4与H2的稀释比为1∶3至1∶1000的混合气体、其中具有气体流率为20∶0.9至40∶0.9(Si2H6∶GeF4)的被GeF4稀释的Si2H6混合气体或者Si2H6与F2的混合气体。注意,优选使用半非晶硅薄膜,这是由于根据与基底的界面可以给定结晶度。
通过使用硅烷气体和磷化氢气体的PCVD方法可以形成n型半导体薄膜,该n型半导体薄膜可以使用半非晶半导体膜或者非晶半导体膜形成。当提供了优选的n型半导体薄膜20时,半导体薄膜和电极(将在后面步骤中形成的电极)的接触电阻降低。然而,可以根据需要形成。
注意,优选选择性地形成栅绝缘膜18、半导体膜以及n型半导体膜,这可以通过使用图9中示出的装置实现。图9中示出的装置采用面朝下的方式输送衬底900,使用常压等离子体CVD装置901、902和903,有可能形成连续膜。在常压等离子体CVD装置901、902和903中分别提供了处理气体引入缝隙和处理气体排放缝隙。当衬底900通过夹在两个缝隙之间的区域附近时,可以形成膜。注意,处理气体排放缝隙提供在衬底传输路径904的上游,处理气体引入缝隙提供在其下游。图9所示的装置能够在部分衬底900通过CVD装置之后执行膜形成。在液晶显示装置的有源矩阵衬底中的整个表面上形成栅绝缘膜的情况下,不需要在像素部分刻蚀栅绝缘膜。当在端子部分的端电极曝光时,需要移除栅绝缘膜。然而,在使用图9示出的装置的情况下,可以在端部分提供端电极的区域中没有形成栅绝缘膜的情况下,得到仅覆盖像素部分的栅绝缘膜。
随后,提供掩模21,并选择性地刻蚀半导体膜和n型半导体膜以得到具有岛状的n型半导体膜20和半导体膜19(图1D)。图1A和图6A至6B中示出的任一方法都可以用于形成掩模21。
随后,通过微滴排放方法选择性地排放包括导体(Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)、Al(铝)等)的合成物以形成源或者漏导线22和23。同样,在端子部分形成连接导线(图中未示出)(图1E)。可以替代的方案是,可在通过溅射方法形成金属薄膜之后,通过构图形成源或者漏导线22和23以替代微滴排放方法。
随后,使用源或者漏导线22和23作为掩模来刻蚀半导体膜的上层和n型半导体膜以得到图2A所示的状态。在该阶段,完成了包括沟道形成区域24、源区26和漏区25的沟道刻蚀型TFT。
随后,形成用于防止沟道形成区域24被杂质污染的保护膜27。对于保护膜27,使用主要包含通过溅射方法或者PCVD方法得到的氮化硅或者氮氧化硅的材料。此外,可以使用图9示出的CVD装置选择性地形成保护膜27。此处示出了形成保护膜的实例,然而,假如特殊需要,可不用提供保护膜。
随后,通过微滴排放方法选择性地形成层间绝缘膜28。诸如环氧树脂、丙烯酸树脂、酚树脂、线型酚醛树脂、三聚氰胺树脂或者聚氨酯树脂的树脂材料用作层间绝缘膜28。此外,通过微滴排放方法形成层间绝缘膜28,所述微滴排放方法使用诸如苯并环丁烯、聚对苯二甲撑、闪光或者透光聚酰亚胺的有机材料;由诸如硅氧烷基聚合物的聚合作用制成的化合物材料;包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的合成材料等。
随后,使用层间绝缘膜28作为掩模来刻蚀保护膜以在部分源或漏导线22和23上形成包括导体的凸出(柱)29。可以通过重复排放包括(Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)或者Al(铝)等)的合成物以及通过烘烤来层压凸出(柱)29。
随后,在层间绝缘膜28上形成与凸出(柱)29接触的像素电极30(图1D)。类似地形成与导线40接触的端电极41。在制造透光液晶显示面板的情况下,通过微滴排放方法或者印刷方法形成由合成物(包含氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)、氧化锌(ZnO),氧化锡(SnO2)等)构成的预定图案并进行烘烤以形成像素电极30和端电极41。在制造反射液晶面板的情况下,像素电极30和端电极41可以通过微滴排放方法由主要包含金属颗粒(诸如Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)或者Al(铝)等)的合成物形成。作为另一方法,使用溅射方法形成透明导电膜或者反光导电膜并通过微滴排放方法形成掩模图案,因而可以通过进一步刻蚀来形成像素电极。
在通过微滴排放方法形成诸如像素电极30的较大面积的图案的情况下,存在导致凹陷和凸出的危险。因而,优选的是通过使用图5A和5B示出的挤压装置通过热挤压来平坦化像素电极30的表面。此外,在使用诸如氧化铟锡(ITO)的需要烘烤以晶化的材料作为像素电极30材料的情况下,可以同时实施挤压和烘烤。
作为一个实例,图3示出了图2D阶段处的像素的顶视图。在图3中,沿着点划线A-B的截面视图对应于图2D中示出的截面视图。注意使用相同附图标记表示相应部分。
此处描述其中提供了保护膜27的实例,因此,分别形成层间绝缘膜28和凸出(柱)29。然而,在未提供保护膜的情况下,可以通过微滴排放方法使用相同装置(例如,图7和图8A至8C中示出的装置)形成层间绝缘膜28和凸出(柱)29。
此处描述其中提供了保护膜27的实例,因此,分别形成层间绝缘膜28和凸出(柱)29。然而,在未提供保护膜的情况下,可以通过微滴排放方法使用相同装置(例如,图7和图8A至8C中示出的装置)形成层间绝缘膜228和凸出(柱)229。
在图7中,附图标记1500表示大尺寸衬底;1504表示成像单元;1507表示台;1511表示标记;1503表示形成一个面板的区域。配备有与一个面板具有相同宽度的头1505a、1505b和1505c的微滴排放装置相对于台移动以进行扫描,例如以之字形移动或者往复移动这些头,适当形成材料层的图案。可能使用与大尺寸衬底具有相同宽度的头;然而,当这些头与图7的一个面板一样宽时容易操作。此外,为提高生产量,理想的是当移动台时排放材料。
此外,理想的是赋予所述头1505a、1505b和1505c以及台1507以温度调节功能。
注意头(喷嘴尖)和大尺寸衬底之间的间隔设为大约1mm。通过缩小间隔可以提高碰撞准确率。
垂直于扫描方向布置在三条线中的头1505a、1505b和1505c可以为各个材料层排放不同的材料,或者可以排放一种材料。当从三个头排放一种材料以形成具有图案的层间绝缘膜时,生产量得到提高。
对于图7示出的装置,可以通过移动大尺寸衬底1500同时固定头,或者移动头同时固定大尺寸衬底1500来执行扫描。
微滴排放单元的每个头1505a、1505b和1505c与控制单元连接,通过计算机来控制这些头;因而,可以应用预编程图案。排放量通过施加的脉冲电压来控制。可以根据形成在衬底上的标记定时排放微滴。可以替代的方案是,可以根据衬底的边缘来确定微滴排放位置。这种参考点通过诸如CCD的成像单元来检测并将其通过图像处理单元转化成数字信号。然后,通过计算机识别出来以产生控制信号,并将所述控制信号发送至控制单元。当然,将形成在衬底上的图案信息放在记录介质中。基于该信息,控制信号被发送至控制单元,并单独控制微滴排放单元的每个头。
如图8所示,在同时构图形成多种材料的情况下,从位于喷嘴单元800第一行的喷嘴向衬底801排放第一材料溶液以预先形成第一材料层802。随后,从位于第二行的喷嘴排放第二材料溶液以形成第二材料层803。由于对准相同因此存在较少的图案未对准。当实施这种排放时,处理时间进一步缩短。
图8示出了当图案形成时的中间流程的顶视图;图8示出从第一行排放的截面图,图8C示出了从第二行排放的截面图。
即使当第二材料层具有高流动性时,图8A至8C示出的排放方法仍是有效的,这是由于第一材料层可以防止微滴扩散。
此外,通过使用微滴排放方法形成水溶性树脂和掩模材料以获得图6A的状态。
通过上述步骤,完成了用于液晶显示面板的TFT衬底,其中底部栅型(还称为反向交错型)TFT和像素电极形成在衬底10上。
随后,形成取向膜34a以覆盖像素电极30。对于取向膜34a来讲,可以采用微滴排放方法、丝网印刷方法或者胶板印刷方法等。之后,可以在取向膜34a的表面执行摩擦处理。
然后,在着色层36a、光屏蔽层(黑矩阵)36b以及包括外涂层37的滤色器、并进一步在包括透明电极的反电极38和取向膜34b上提供反衬底35。然后,通过微滴排放方法形成具有封闭图案的密封层(图中未示出)以围绕像素部分覆盖的区域。此处,示出了通过微滴排放方法形成具有封闭图案的密封层的实例以在随后的步骤中滴落液晶。在提供具有开口的密封图案并粘贴TFT衬底和反衬底之后,可以使用浸渍涂覆方法(泵浦方法),通过所述浸渍涂覆方法使用毛细管现象注射液晶。此外,可以通过微滴排放方法形成滤色器。
接着,在减压的情况下,滴落液晶以防止气泡进入,并将TFT衬底和反衬底粘贴在一起。在封闭环密封图案中一次或者几次滴落液晶。扭曲向列(TN)模式主要用作液晶的对准模式。在该TN模式中,根据光从射入到射出的极化作用,液晶分子的对准方向扭曲90°。在制造TN液晶显示装置的情况下,将衬底粘贴在一起以使摩擦方向正交。
可以通过喷涂球状间隔、形成包括树脂的柱形间隔或者将填充物混合至密封剂来保持其间插入有液晶39的衬底对之间的间隔。上述柱状间隔由有机树脂材料和无机材料形成,所述有机树脂材料为主要包含从丙烯酸、聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺和环氧树脂中选择的有机树脂材料的至少一种;所述无机材料为氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅或者这些材料的膜堆叠构成的任一种材料。
接着,将不需要的衬底分割。在从一个衬底上得到多个面板的情况下,每个面板都被分离开。在从一个衬底得到一个面板的情况下,通过粘贴预先切割的反衬底可以跳过分割步骤。
通过已知方法,使用各向异性导电层45将FPC 46粘贴在端电极41上。通过上述步骤完成液晶模块(图2D)。另外,需要时可以提供光膜。在透光液晶显示装置的情况下,偏光器被分别粘贴至有源矩阵衬底和反衬底上。
如上所述,根据该实施例模式,跳过了通过微滴排放方法使用掩模的曝光步骤;因此,可以简化过程并可以减少制造时间。即使使用在第五代之后的玻璃衬底(每个边超出了1000mm)也可以通过微滴排放方法直接在衬底上形成每种图案来容易地制造液晶显示面板。由于可以通过使用微滴排放方法形成具有低电阻的嵌入导线,因此可以制造大面积面板。
在该实施例模式中,尽可能不要执行其中实施旋转涂覆的过程以及使用光掩模的曝光。然而,并没有限制,可以使用光掩模通过曝光步骤执行部分构图。
(实施例模式2)
此处,图20A至图20E和21A至21D为示出了制造使用沟道刻蚀型TFT用作开关元件的有源矩阵发光显示装置的实例的视图。
首先,与实施例模式1类似,形成基层211,用于改善与随后通过微滴排放方法形成在衬底210的材料层的粘附性。
从由3d过渡金属(Sc、Ti、Cr、Ni、V、Mn、Fe、Co、Cu、Zn等)、所述过渡金属的氧化物、所述过渡金属的氮化物或所述过渡金属的氮氧化物构成的组中选择的材料可以用作基层211,而不仅限于光催化剂材料。
除诸如硼硅酸钡玻璃的非碱性玻璃衬底之外,可以使用熔化方法或者浮法方法制作的硼硅酸铝玻璃或者硅酸铝玻璃、具有耐热性能够承受该制作过程中的处理温度的塑料衬底等。
随后,与实施例模式1类似,通过溅射方法,CVD方法或者微滴排放方法在整个表面上形成绝缘膜。
作为该绝缘膜,可以使用无机材料(氧化硅、氮化硅、氧氮化硅等)、光敏或者非光敏有机材料(聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂或者苯并环丁烯)或者其叠层等。可以替代的方案是,可以使用包括烷基的SiOx薄膜作为绝缘膜,所述包括烷基的SiOx薄膜是通过使用硅氧烷基聚合物得到。根据绝缘膜的厚度来确定随后形成的栅导线的厚度和电阻率。在制造具有大屏幕的发光显示装置的情况下,优选的是形成具有低电阻的栅导线;因此绝缘层厚度可以较厚,例如可以设置为从1微米至100微米。此处,绝缘膜的厚度被设置为5微米。注意通过基层211形成具有优越粘附性的绝缘膜。
随后,与实施例模式1类似,形成包括光敏树脂的掩模213(典型的是抗蚀剂)。通过微滴排放方法或者印刷方法(凸版印刷、平板、铜板印刷、丝网印刷等)形成掩模213。
与实施例模式1类似,通过选择性地刻蚀绝缘膜来形成绝缘层214以形成凹陷212(图20A)。在该刻蚀中,可以适当地调整刻蚀剂、刻蚀气体或者绝缘膜的材料以使得基层211起到刻蚀阻止层的作用。
其后,与实施例模式1类似,通过微滴排放方法典型的是喷墨方法向凹陷滴落材料溶液,留下掩模213。之后,在氧气环境中执行烘烤,从而形成用作栅电极或者栅导线的金属导线215a和215b(图20B)。在图20B中,金属导线215a表示被随后形成的半导体层覆盖的电极;金属导线215b表示与上导线接触的导线。金属导线215b的宽度比金属导线215a的宽度更宽以便与上导线接触。此处,金属导线215b的宽度被设置为4微米,金属导线215a的宽度被设置为2微米。
由于预先通过绝缘层214形成凹陷,因此可以得到精确的图案形状,尤其是可以得到具有较小宽度的金属导线215a。此外,同时可以得到具有大宽度的导线。注意,图20B示出了临时烘烤之前的衬底状态。即使在掩模213上留下有额外的微滴216,但是在随后的移除掩模步骤中仍可同时移除额外的微滴216,这是由于可以通过将掩模设置为憎水性对于与金属导线隔离的额外微滴执行烘烤。
采用与金属导线215a和215b相同的方式形成朝着端子部分延伸的导线240。尽管此处没有示出,然而可以形成用于提供电流至发光元件的电源线。此外,如果需要,形成用于形成存储电容器的电容器电极或者电容器导线。
此外,在侧壁上通过使得绝缘层214成为亲油性或者使得绝缘层214的侧壁具有亲油性还可以提高金属层的粘附性。
其后,与实施例模式1类似,移除包括抗蚀剂的掩模213。在该阶段,可以使金属层隆起高于绝缘层的表面。
其后,与实施例模式1类似,执行平坦化处理,例如挤压处理或者CMP(图20C)。通过挤压来平坦化,使得金属导线215a和215b的暴露表面与绝缘层214的暴露表面一致。由于在挤压之后,绝缘层214保持了厚度和宽度,因此没有拉伸每个金属导线215a和215b的图案。可以在短时间内通过挤压临时烘烤的衬底和将被挤压的衬底加热到烘烤温度以执行烘烤。在大面积衬底中,需要巨大的烘烤室;因此,当整个烘烤室被加热时,烘烤处理时间可能加长。
此处参考图23A至23E来描述另一制造过程。在微滴排放方法中,使用能够从多个喷嘴排放不同种类材料的装置。其中基层211形成在衬底210上以形成绝缘层274的步骤与上述的步骤类似,因此,此处不再描述。使用图23A中示出的相同装置将水溶性树脂277和包括抗蚀剂的掩模273排放在绝缘膜274上。在抗蚀剂材料具有高流动性的情况下或者抗蚀剂材料在烘烤过程中流动性增加的情况下,水溶性树脂277用于防止图案变形。此外,水溶性树脂277保护不需要抗蚀剂的区域,例如衬底周边。然后,在烘烤或者光固化之后,使用水执行冲洗以单独移除水溶性树脂,如图23B所示。注意图23B示出了临时烘烤之前的状态。通过使用这样得到的掩模273,通过选择性地刻蚀绝缘层274可以得到优良的图案,如图23C所示。随后,如图23D所示,通过微滴排放方法形成导线275a、275b和240,同时移除粘在掩模273上的额外的微滴276。之后,如图23E所示,通过挤压执行平坦化。在采用图23A至23E所示的形成抗蚀剂掩模的步骤的情况下,掩模273具有其端部具有弯曲的结构。因而,可以进一步扩宽额外微滴276和导线275a之间的间隔。作为实例描述了水溶性树脂。然而,并不限于此,在形成包括溶剂(除水之外)的不溶于掩模的材料之后,可以将该材料单独溶解在溶剂中。
可以使用图23A至23E或者图20A至图20C示出的任一步骤。
随后,与实施例模式1类似,通过使用等离子体CVD方法或者溅射方法顺序形成栅绝缘膜218、半导体膜以及n型半导体膜。在该实施例模式中,甚至在导线之上使用了具有平坦表面的嵌入导线;因此即使当每个膜厚度很小时仍未出现覆盖缺陷。例如,通过使用等离子体CVD方法或者溅射方法,可以将栅绝缘膜218的厚度设置为从1纳米至200纳米。
使用半非晶半导体膜或者非晶半导体膜形成半导体膜,所述半非晶半导体膜或者非晶半导体膜通过使用以硅烷和锗为代表的半导体材料气体的热CVD方法、溅射方法或者气相生长方法形成。
通过使用硅烷气体和磷化氢气体的PCVD方法可以形成n型半导体薄膜,该n型半导体薄膜可以使用半非晶半导体膜或者非晶半导体膜形成。当提供了优选的n型半导体薄膜220时,半导体薄膜和电极(将在后面步骤中形成的电极)的接触电阻降低。然而,可以根据需要形成。
优选选择性地形成栅绝缘膜218、半导体膜以及n型半导体膜,这可以通过使用图9中示出的装置实现。
随后,与实施例模式1类似,提供掩模221,并选择性地刻蚀半导体膜和n型半导体膜以得到具有岛状的n型半导体膜220和半导体膜219(图20D)。
随后通过提供一个掩模选择性地刻蚀栅绝缘膜以形成接触孔。在有源矩阵发光装置中,在一个像素中布置多个TFT,并且多个TFT通过栅电极和栅绝缘膜与上导线连接。
随后,通过微滴排放方法选择性地排放包括导体(Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)、Al(铝)等)的合成物以形成源或者漏导线222和223以及引线电极217。同样,在端子部分形成用于为发光元件施加电流的电源线和连接导线(图中未示出)(图20E)。可以替代的方案是,可在通过溅射方法形成金属薄膜之后,通过构图形成源或者漏导线222和223以及引线电极217以替代微滴排放方法。
随后,使用源或者漏导线222和223作为掩模刻蚀半导体膜的上层和n型半导体膜以得到图21A所示的状态。在该阶段,完成了包括作为有源层的沟道形成区域224、源区226和漏区225的沟道刻蚀型TFT。
随后,形成用于防止沟道形成区域224被杂质污染的保护膜227(图20B)。对于保护膜227,使用主要包含通过溅射方法或者PCVD方法得到的氮化硅或者氮氧化硅的材料。此外,可以使用图9示出的CVD装置选择性地形成保护膜227。此处示出了形成保护膜的实例,然而,假如特殊需要,可不用提供保护膜。
随后,通过微滴排放方法选择性地形成层间绝缘膜228。诸如环氧树脂、丙烯酸树脂、酚树脂、线型酚醛树脂、三聚氰胺树脂或者聚氨酯树脂的树脂材料用作层间绝缘膜228。此外,通过微滴排放方法形成层间绝缘膜228,所述微滴排放方法使用诸如苯并环丁烯、聚对苯二甲撑、闪光或者透光聚酰亚胺的有机材料、由诸如硅氧烷基聚合物的聚合作用制成的化合物材料;包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的合成材料等。
然后,使用层间绝缘膜228作为掩模来刻蚀保护膜以在部分源或漏导线222和223上形成包括导体的凸出(柱)229。可以通过重复排放包括(Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)或者Al(铝)等)的合成物以及烘烤来层压该凸出(柱)229。
随后,在层间绝缘膜228上形成与凸出(柱)229接触的第一电极230(图21C)。类似地形成与导线240接触的端电极241。此处描述了驱动TFT为n沟道型的实例,因此第一电极230优选用作阴极。在制造具有透光性的第一电极的情况下,通过微滴排放方法或者印刷方法形成由主要包含金属颗粒的合成物(诸如氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)、氧化锌(ZnO),氧化锡(SnO2)等)构成的预定图案并进行烘烤以形成第一电极230和端电极241。在第一电极为反射型的情况下,第一电极230和端电极241可以通过微滴排放方法由主要包含金属颗粒(诸如Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)或者Al(铝)等)的合成物形成。作为另一方法,使用溅射方法形成透明导电膜或者反光导电膜并通过微滴排放方法形成掩模图案,因而可以通过进一步刻蚀来形成第一电极230。
作为一个实例,图22示出了图21C中的像素的顶视图。在图22中,沿着点划线A-A’的截面视图对应于图21C中像素部分的右侧截面视图,点划线B-B’对应于图21C中像素部分的左侧截面视图。注意在图22中使用了与图20A至20E以及图21A至22D中相同附图标记表示相应部分。在图22中,用虚线示出了随后将形成的侧壁234的边缘部分。
在通过微滴排放方法形成诸如第一电极230的较大面积图案的情况下,存在导致凹陷和凸出的危险。因而,优选的是通过使用图5A和5B示出的挤压装置通过热挤压来平坦化第一电极230的表面。此外,在使用需要烘烤以晶化的材料诸如氧化铟锡(ITO)作为第一电极230材料的情况下,可以同时实施挤压和烘烤。
此处描述了其中提供保护膜227的实例,因此,分别地形成层间绝缘膜228和凸出(柱)229。然而,在未提供保护膜的情况下,可以通过微滴排放方法使用相同装置(例如,图7和图8A至8C中示出的装置)形成层间绝缘膜228和凸出(柱)229。
然后,形成覆盖了第一电极230外围的间隔壁234。该间隔壁(也称作岸)234通过使用包含硅的材料、有机材料和无机材料形成。此外,可以使用多孔隙膜。优选的是使用光敏或者非光敏材料(诸如丙烯酸、聚酰亚胺等),这是由于在上层薄膜中没有任何破碎的情况下,侧表面的曲率半径连续地变化。
根据上述步骤,形成用于发光显示面板的TFT衬底,其中底部栅型TFT(还称作反向交错型TFT)和第一电极形成在衬底210上。
随后,形成电致发光层,即包含有机化合物的层236。包含有机化合物的层236具有叠层结构,每层分别通过使用气相沉积方法或者涂覆方法形成。例如,按照电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层的顺序在阴极上依次进行层压。注意在形成包含有机化合物的层236之前,优选在氧气环境中执行等离子体处理或者在真空环境中执行加热处理。在使用气相沉积方法的情况下,通过电阻加热预先使得有机化合物汽化,沿着衬底方向散射,从而在气相沉积中打开挡板。汽化后的有机化合物通过提供在金属掩模中的开口散射并蒸发在该衬底上。另外,对于全彩色来讲每个发光色(R、G和B)都可以对准掩模。
此外,通过使用呈现出单色发光的材料作为包含有机化合物的层236并将该层236与没有涂色的色彩转换层或者滤色器结合起来,可以显示全彩色。例如,在形成呈现出白色或者橙色发光的电致发光层的情况下,通过分别提供滤色器或者填充滤色器、色彩转换层及其结合来显示全色彩。滤色器和色彩转换器层可以形成在将与所述衬底粘贴的第二衬底(密封衬底)上。如上所述,通过微滴排放方法可以形成呈现单色发光的材料、滤色器和色彩转换层中的任一个。
当然,可以显示单色发光。例如,借助于单色发光可以形成局部色彩类型的发光显示装置。无源矩阵显示部分适合用于局部色彩类型的发光显示装置,并可主要显示字符和符号。
随后,形成第二电极237。通过使用透光的透明导电膜形成作为发光元件阳极的第二电极237。例如,除ITO或者ITSO之外,使用其中将2%至20%的氧化锌(ZnO)与氧化铟混合的透明导电膜。发光元件具有这样的结构,其中包含有机化合物的层236插入在第一电极和第二电极之间。此外,第一电极和第二电极需要考虑功函数来选择其材料。根据像素结构,第一和第二电极可以都是阳极或者阴极。
为了降低第二电极237的电阻,可以在非发光区域的第二电极上提供支持电极。
另外,可以形成保护第二电极237的保护层。例如,可以通过使用包含硅的椭圆型靶并使得薄膜形成室的气氛为氮气气氛或者包含氮气和氩气的气氛,可以形成包括氮化硅薄膜的保护膜。另外,形成包含碳的薄膜(DLC薄膜、CN膜或者非晶碳膜)作为保护膜,并且可以单独提供使用CVD方法的薄膜形成室。可以通过使用等离子体CVD方法(典型的是,RF等离子体CVD方法、微波CVD方法、电子回旋共振(ECR)CVD方法、热灯丝CVD方法等)、燃烧火焰方法、溅射方法、离子束蒸发方法、激光束蒸发方法等形成金刚石类碳膜(还称作DLC膜)。使用氢气体和烃类族气体(例如,CH4、C2H2、C6H6等)作为膜形成的反应气体,所述氢气体和烃类族气体通过辉光放电离子化,得到的离子被加速并撞向负自偏压的阴极以形成膜。CN膜可以通过使用C2H4和N2气体作为反应气体形成。DLC膜和CN膜为相对于可见光透明或者半透明的绝缘膜。相对于可见光透明是指可见光的透射率范围为80%至100%,半透明是指可见光的透射率范围为50%至80%。注意,如果并不需要可以不用特别提供保护膜。
随后,使用密封剂(在图中未示出)粘贴密封衬底235来密封发光元件。被密封剂包围的区域填充有透明填充物238。作为填充物238,并未特别限定,只要该填充物238具有发光性质并且可以典型地使用紫外固化环氧树脂或者热固化树脂。这里使用了具有高耐热性UV固化环氧树脂(产品名为2500Clear,由Electrolite Coorperation制造),该高耐热性UV固化环氧树脂具有1.50的折射率、500cps的粘度、90的肖氏D硬度、3000psi的抗拉强度、150℃的Tg点、1×1015Ω·cm的体电阻率以及450V/mil的耐压。通过在衬底对之间填充填充物238,可以改善总透射率。
通过使用已知方法,使用插入在其间的向氧性的(aerotropic)导电膜245将FPC 246粘贴在端电极241上(图21D)。
根据上述步骤可以制造有源矩阵发光装置。
图24示出的是EL显示面板结构的示例的顶视图。图24示出了发光显示面板的结构,其中通过外部驱动电路控制将被输入至扫描线和信号线的信号。在具有绝缘表面的衬底2700上,形成其中像素2702布置成矩阵的像素部分2701、扫描线侧输入端子2703和信号线侧输入端子2704。可以根据各种标准提供像素数量。XGA的像素数量可以是1024×768×3(RGB),UXGA的像素数量可以是1600×1200×3(RGB),全斑点高视觉的像素数量可以是1920×1080×3(RGB)。
通过使得从扫描线输入端子2703延伸的扫描线和从信号线输入端子2704延伸的信号线交叉,将像素2702布置成矩阵。为每个像素2702提供开关元件和连接至该开关元件的像素电极。开关元件的典型实例是TFT。TFT的栅电极侧连接至扫描线,其源电极或者漏电极侧连接至信号线,因此,可以通过从外部输入的信号独立地控制每个像素。
当第一电极由透明材料形成而第二电极由金属材料形成时,得到经由衬底210发射光的结构,即底部发射结构。可以替代的方案是,当第一电极由金属材料形成,而第二电极由透明材料形成时,得到经由密封衬底235发射光的结构,即顶部发射结构。另外,当第一电极和第二电极由透明材料形成时,得到光从衬底210和密封衬底235发射的结构。本发明可以适当地采用上述结构中的任一种结构。
如上所述,在该实施例模式中,通过微滴排放方法使用光掩模,通过省略曝光步骤可以实现制造时间缩短和制造步骤简化。另外,即使使用第五代之后的玻璃衬底(每个边超出了1000mm)也可以通过微滴排放方法直接在衬底上形成每种图案来容易地制造EL显示面板。此外,由于通过使用微滴排放方法可以形成具有低电阻的嵌入导线,因此可以制造大面积面板。
在该实施例模式中,没有执行旋转涂覆的步骤,并尽可能避免使用光掩模的曝光步骤。然而,并没有限制,在使用光掩模的曝光步骤中可以执行部分构图。
本实施例模式可以与实施例模式1自由结合。
下面将结合实施例更加详细地描述包括上述结构的本发明。
[实施例1]
图3中示出的像素结构是栅导线和栅电极集成形成的实例。在该实施例中,在图10A和10B示出了分别形成栅导线和栅电极的实例。
图10A是像素顶视图的实例。在形成大面积面板的情况下,像素是需要低电阻的垂直和水平布置的母线。因此在该实施例中,栅电极415a是嵌入导线,栅导线415b是具有丘状横截面的导线。
首先,与实施例模式1相似,在衬底上形成基膜411和绝缘层414,通过微滴排放方法仅形成具有小导线宽度的栅电极415a。然后,在通过挤压处理或者CMP处理执行了平坦化之后,通过微滴排放方法形成具有大导线宽度的栅导线415b以与栅电极415a接触。
在通过微滴排放方法形成具有小导线宽度的栅电极和具有大导线宽度的栅导线的情况下,当使用具有小喷嘴直径的排放单元时,用于绘制宽栅导线的处理时间变长,以便形成具有小导线宽度的栅电极。
考虑到上述情况,在该实施例中,对于具有小导线宽度的栅电极使用具有小喷嘴直径的排放单元,对于具有大导线宽度的栅导线使用具有大喷嘴直径的排放单元,以便提高生产率。在形成每个栅电极和栅导线之间产生很小时间差的情况下,由于嵌入导线使得首先形成的电极或者导线的粘附性相对较高,因而它们之间存在粘附性降低的危险。因此,在电极或者导线(将在后面形成)形成之前,优选执行用于改善粘附性的UV处理或者等离子体处理。
根据实施例模式1可以执行随后的步骤,以顺序形成栅绝缘膜418、半导体膜424、漏电极422、源导线423、层间绝缘膜428、柱429以及像素电极430。由于栅导线415b具有丘状形状,因此可以设置沉积条件使得在栅绝缘膜418和层间绝缘膜428中未产生覆盖缺陷。
该实施例模式可以与实施例模式1自由组合。
[实施例2]
在该实施例中,示出了通过微滴排放方法滴落液晶的实例。另外,在该实施例中,在图11A至11D中示出了从大面积衬底100中得到4个面板的实例。
图11A示出了通过喷墨印刷形成的液晶层的截面视图。从微滴排放装置116的喷嘴118排放、喷射或者滴落液晶材料114,以覆盖被密封剂112包围的像素区域111。沿着图11A中箭头所示的方向移动微滴排放装置116。此处,示出了移动喷嘴118的实例,然而,可以通过移动衬底而固定喷嘴来形成液晶层。
图11B示出了透视图。仅仅在密封剂112包围的区域中选择性地排放、喷射或者滴落液晶材料114,相对于喷嘴扫描方向113移动对象表面115。
图11C和11D示出了由图11A中的点画线包围区域的放大截面视图。当液晶材料具有高粘度时,该液晶材料被连续排放,并以液晶材料的每个微滴相互结合的方式粘附,如图11C所示。另一方面,当液晶材料具有低粘度时,间歇排放该液晶材料并滴落微滴,如图11D所示。
在图11C中,附图标记120和121分别表示反向交错型TFT和像素电极。像素部分111包括:以矩阵形式布置的像素电极;连接至该像素电极的开关元件,这里该开关元件是反向交错型TFT;以及存储电容器(图中未示出)。
下面将参考图12A至12D描述制作面板的流程图。
首先,准备第一衬底1035,像素部分1034形成在所述第一衬底1035的绝缘表面上。使用下述步骤对第一衬底1035进行预处理:形成取向膜、进行摩擦、形成球形间隔、形成柱间隔、形成滤色器等。随后,在惰性气体气氛或者减压状态下在第一衬底1035上使用分配器或者喷墨装置在预定位置(包围像素区域1034的图案)形成密封剂1032,如图12A所示。包含粘度为40Pas至400Pas的填充物的材料(直径为6微米到24微米)用作半透明密封剂1032。优选的是选择可以溶于将与其接触的液晶的密封剂。光固化丙烯酸树脂或者热固化丙稀酸树脂可以用作密封剂。此外,由于具有简单的密封图案,因此密封剂1032还可以使用印刷方法形成。
随后,通过喷墨方法在密封剂1032包围的区域滴落液晶1033(图12B)。可以使用允许通过喷墨方法排放的具有粘度的已知液晶材料用作液晶1033。此外,由于可以通过调节温度控制液晶材料的粘度,因此通过喷墨方法滴落液晶是适合的。液晶1033的需求量可以毫无损失地存放在密封剂1032包围的区域中。
在减压的情况下,将提供有像素区域1034的第一衬底1035和提供有反电极和取向膜的第二衬底1031粘贴在一起以阻止气泡混入其中(图12C)。此处通过热处理或者施加紫外线将密封剂1032固化。注意,除紫外线辐射之外可以执行热处理。
图13A和图13B示出了可以在粘贴衬底时或者之后执行紫外线辐射或者热处理的粘贴装置的实例。
在图13A和图13B中,附图标记1041表示第一衬底支撑;1042表示第二衬底支撑;1044表示窗口;1048表示向下测量板;1049表示光源。在图13A和图13B中,使用相同的附图标记表示与图12A和12D相应的部分。
底部向下测量板1048包括用于固化密封剂的加热器。第二衬底支撑提供有窗口1044,以使来自光源1049的紫外线光等能够从中穿过。尽管此处没有示出,但是通过窗口1044执行了衬底位置的对准。用作反衬底的第二衬底1031预先被切成期望的尺寸,并使用真空吸盘等固定在第二衬底支撑1042上。图13A示出了粘贴之前的状态。
在粘贴过程中,降低第一和第二衬底支撑之后,第一衬底1035和第二衬底1031通过挤压粘贴在一起,在该状态施加紫外线光以将其固化。图13B示出了粘贴之后的状态。
接着,通过使用诸如划线器、破碎机或者辊式切割机的切割机切割第一衬底1035(图12D)。因此,可以从一个衬底制成4个面板。此外,通过已知方法粘贴FPC。
可以使用玻璃衬底、石英衬底或者塑料衬底用作第一衬底1035和第二衬底1031。
图14A示出了从上述步骤得到的液晶模块的顶视图。图14B示出了另一液晶模块的顶视图。
其中有源层包括非晶半导体膜的TFT具有大约1cm2/Vsec的低场效应迁移率。因此,使用IC芯片形成用于显示图像的驱动电路,并以TAB(带自动结合)方法或者COG(玻璃上芯片)方法安装。
在图14A中,附图标记1101表示有源矩阵衬底;1106表示反衬底;1104表示像素区域;1107表示密封剂;1105表示FPC。注意,使用喷墨方法排放液晶,在减压的情况下使用密封剂1107将一对衬底1101和反衬底1106粘贴在一起。
在使用包括由半非晶硅膜形成的有源层的TFT的情况下,可以制作部分驱动电路,从而制作液晶模块,如图11B所示。在形成驱动电路的情况下,需要选择性地移除栅绝缘膜以形成接触孔的附加过程。
图15示出了使用具有场效应迁移率5cm2/V·sec至50cm2/V·sec的半非晶硅膜由n沟道型TFT构成的扫描线侧驱动电路的框图。
在图15中,附图标记500示出的方框对应于为一个工作台输出采样脉冲的脉冲输出电路,通过n片脉冲输出电路构造移位寄存器。附图标记501表示缓冲器电路,像素502连接至缓冲器电路501的端部。
图16示出了脉冲输出电路500的具体结构,所述电路由n沟道型TFT601到612构造。与此同时,TFT的大小可以考虑使用半非晶硅膜的n沟道型TFT的工作特性加以确定。例如,当沟道长度为8微米时,沟道宽度可以设置为在10微米至80微米的范围。
此外,图17示出了缓冲器电路501的具体结构。以相同的方式通过n沟道型TFT 620至636构造缓冲器电路。同时TFT的大小可以考虑使用半非晶硅膜的n沟道型TFT的工作特性加以确定。例如,当沟道长度设置为10微米时,沟道宽度可以设置为在10微米至1800微米的范围。
将IC芯片(图中未示出)装在驱动电路上,该驱动电路不能使用具有包括半非晶硅膜的有源层的TFT形成。
此外,可以使用包括多晶硅膜的TFT通过对形成驱动电路的区域选择性地发射激光来形成驱动电路。使用具有波长为400nm或者更小的准分子激光以及YAG激光器的二次和三次谐波来作为激光。例如,使用重复频率近似从10Hz至1000Hz的脉冲激光,通过光学系统将脉冲激光会聚至从100mJ/cm2到500mJ/cm2,并使用90%至95%的重合度发射,因此可以使用该激光扫描硅膜的表面。当晶化非晶半导体膜时,优选通过使用能够连续振荡的固态激光器来施加基波的二次谐波至四次谐波以得到具有大晶粒尺寸的晶体。典型地是,可以施加Nd:YVO4激光器(1064纳米的基波)的二次谐波(532纳米的波长)或者三次谐波(355纳米的波长)。在使用连续波激光器的情况下,通过使用非线性光学元件将从使用10W输出的连续波YVO4激光器发出的激光转换成谐波。同样,可以给出通过施加YVO4晶体和非线性光学元件将谐波发射至谐振器的方法。然后,优选的是,通过表面上的光学系统将激光成形以使具有矩形或者椭圆形状,从而使用激光照射所述表面。此时,需要大约0.01MW/cm2至100MW/cm2(优选的是0.1MW/cm2至10MW/cm2)的能量密度。使用激光束照射半导体膜同时以大约10cm/s至2000cm/s的速率相对于激光束移动半导体膜。
在图14B中,附图标记1111表示有源矩阵衬底;1116表示反衬底;1112表示源信号线驱动电路;1113表示栅信号线驱动电路;1114表示像素部分;1117表示第一密封剂;1115表示FPC。注意,使用喷墨方法排放液晶,使用第一密封剂1117和第二密封剂将衬底对1111和1116粘贴在一起。由于对于源信号线驱动电路1112和栅信号线驱动电路1113来讲不需要液晶,因此将液晶存储在像素部分1114中。为增强整个面板提供第二密封剂1118。
在所得到的液晶模块中提供背光1604和导光板1605,使用盖1606覆盖液晶模块,从而完成有源矩阵液晶显示装置(透射型),图18中示出了其部分截面视图。注意,通过使用粘附剂或者有机树脂来固定所述盖和所述模块。由于有源矩阵液晶显示装置为透射型,因此将偏振板1603粘贴在有源矩阵衬底以及反衬底上。
在图18中,附图标记1600表示衬底;1601表示像素电极;1602表示柱间隔;1607表示密封剂;1620表示滤色器,在滤色器中布置了着色层和光屏蔽薄膜以便与每个像素对应;1621表示反电极;1622和1623表示取向膜;1624表示液晶层;1619表示保护膜。还可以通过微滴排放方法形成柱间隔1602。
该实施例模式可以与实施例模式1或者实施例1自由结合。
[实施例3]
该实施例描述了制造有源矩阵液晶显示装置的实例,该有源矩阵液晶显示装置使用了沟道阻止型TFT。图19示出了该实施例的液晶显示装置的截面视图。
首先,根据实施例模式1,在衬底上形成基膜和绝缘膜,并通过微滴排放方法在构图的绝缘膜之间形成栅电极1901。随后,在通过挤压进行平坦化之后,形成栅绝缘膜、半导体膜和沟道保护膜。作为沟道保护膜,通过PCVD方法或者溅射方法形成主要包含氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅的材料。然后,选择性地刻蚀沟道保护膜以形成沟道保护层1903。可以替代的方案是,可以通过微滴排放方法选择性地形成沟道保护膜。
随后,构图半导体膜以形成岛状的半导体膜1902。通过微滴排放方法形成n型半导体膜和导线1905和1906。使用导线1905和1906作为掩模选择性地刻蚀包含n型半导体膜的源或者漏区1907和1904。通过微滴排放方法使用相同装置构图柱1929和层间绝缘膜1928并且烘烤。此处,首先排放柱1929,然后排放层间绝缘膜1928;然而,可以首先排放任一个,而不受到步骤顺序的限制。此外,在上述柱1929或者层间绝缘膜1928的任一个在临时烘烤或者最后烘烤之后,可以使用不同的装置排放和烘烤另一个。
随后的步骤可以与实施例模式1类似地实施。该实施例与实施例模式1类似,只是其TFT结构不同。因此,在图19中,使用相同附图标记表示与图2D中相同的部分。
该实施例模式可以与实施例模式1、实施例1或者实施例2自由结合。
[实施例4]
该实施例模式描述了用于驱动的驱动电路安装在实施例模式2制造的EL显示面板上的实例。
首先,参考图25描述采用COG方法的显示装置。在衬底3700上,提供了显示诸如字符或者图像信息的像素部分3701和扫描线侧驱动电路3702。提供有多个驱动电路的衬底被分割成矩形形状,将分割的驱动电路(下文中被称作驱动IC)3705a和3705b安装在衬底3700上。图25示出了其中安装了多个驱动IC 3705a和3705b的模式,带3704a和3704b安装在驱动IC 3705a和3705b的端部上。通过设置带的宽度与信号线侧的像素部分的长度相同,可以在单驱动IC或者驱动IC端部上安装带。
此外,可以采用TAB方法。在这种情况下,粘附多条带,驱动IC可以安装在所述带上。与COG方法的情况类似,单驱动IC可以安装在单个带上。考虑到其强度,在这种情况下可以将用于固定驱动IC的金属片等粘附在一起。
考虑到提高生产率,可以在具有一个侧边为300mm至1000mm或者更多的矩形衬底上形成将被安装在EL显示面板上的多个驱动IC。
换句话讲,可以形成每个包括驱动电路部分、输入和输出电路端子作为单元的多个电路图案,以在最后进行分割并取出。考虑到像素部分一边的长度和像素间距,可以将驱动IC形成为长边长度为15mm至80mm,短边长度为1mm至6mm的矩形形状。可以替代的方案是,可以形成其长度与像素区域的一边相同或者与像素部分的一边和每个驱动电路的一边之和相同的形状。
在外部尺寸的长边长度上,驱动IC比IC芯片更具有优势。同使用IC芯片的情况相比,通过使用具有长边长度为15mm至80mm的驱动IC,使得对应于像素区域的将被安装的驱动IC数目减少了,因而提高了生产产出。另外,当驱动IC形成在玻璃衬底上时,作用母体的衬底的形式并未受到衬底形状的限制,因此生产率没有降低。这与从圆形硅晶片取出IC芯片的情况相比提供了巨大的益处。
在图25中,其中形成了驱动电路的驱动IC 3705a和3705b安装在像素部分3701的外部区域。那些驱动IC 3705a和3705b是信号线上的每个驱动电路。为了形成用于RGB全色彩的像素区域,UXGA中需要4800条信号线,XGA中需要3072条信号线。通过分成几个块在像素区域2401的边缘这种数量的信号线形成引线,并根据驱动IC 3705a和3705b的输出端子的间距来聚集。
优选通过使用衬底上形成的晶体半导体来形成驱动IC。优选的是,通过使用连续波激光器照射形成晶体半导体。因此,使用连续波固态激光器或者气体激光器用作产生激光的振荡器。可以通过使用具有大晶粒尺寸、小晶粒缺陷的多晶半导体层形成晶体管。另外,由于迁移率或者响应速度是优越的,因此可以形成高速驱动,这样就有可能进一步提供比常规元件的工作频率更高的工作频率。此外,由于性能方面具有很小的波动,因此可以得到高可靠性。注意,晶体管的沟道长度方向和激光的扫描方向可以一致以进一步提高工作频率。这是由于在通过连续波激光器的激光晶化步骤中,当晶体管的沟道长度方向和激光的扫描方向相对于衬底总是处于平行时(优选从-30°至30°),可以得到最高的迁移率。沟道长度方向与浮动在沟道形成区域中的电流方向(换句话讲,电荷移动的方向)一致。这样制成的晶体管具有由多晶半导体层构成的有源层,所述多晶半导体层中晶粒沿着沟道方向延伸,这就意味着晶粒边界总是沿着沟道方向形成。
在执行激光晶化的过程中,优选的是相当大地会聚激光,其激光斑点优选地的是与驱动IC的最小轴一样宽的1mm至3mm宽度。另外,为了确保对于照射目标的足够且有效的能量密度,将被激光照射的区域优选的是线性形状。然而,线性形状并不是指严格意义的直线,而是包括具有大纵横比的矩形或者长方形。例如,线性形状是指具有大于等于2(优选10至10000)的纵横比的矩形或者长方形。因而,通过使得激光斑点的宽度与驱动IC的短边长的宽度一致,可以提高生产率。
图25示出了其中扫描线驱动电路和像素部分集成形成并且将驱动IC作为信号线驱动电路安装的模式。然而,本发明并不限于该模式,驱动IC可以作为扫描线驱动电路和信号线驱动电路安装。在这种情况下,优选的是,区分用于扫描线侧和信号线侧上的驱动IC的规格。
在像素区域3701,信号线和扫描线交叉以形成矩阵,相应于每个交叉布置晶体管。在该实施例中,具有这样结构的晶体管可以用作布置在像素部分3701中的晶体管,在所述结构的晶体管中使用非晶半导体或者半非晶半导体形成沟道。通过诸如等离子体CVD方法或者溅射方法形成非晶半导体。使用等离子体CVD方法、溅射方法等形成半非晶半导体。可能的是使用等离子体CVD方法在300℃或者更低的温度形成半非晶半导体。即使在外部尺寸为550mm至650mm的非碱性玻璃衬底的情况下,可以在短时间内得到形成晶体管所需要的膜厚度。这种制造技术在制造大屏幕的液晶显示装置中是有效的。此外,通过从半非晶硅膜形成沟道形成区域,半非晶TFT可以得到2cm2/V·sec至10cm2/V·sec的电子场效应迁移率。因此,该TFT可以用作像素的开关元件以及构成扫描线驱动电路的元件。因此,可以制造实现面板上系统的EL显示面板。
在图25中,前提是使用TFT(其半导体层包括半非晶硅膜)在衬底上集成形成扫描线侧驱动电路。在使用其半导体层包括半非晶硅膜的TFT的情况下,扫描线侧驱动电路和信号线侧驱动电路可以作为驱动IC安装。
在那种情况下,优选的是区分用在扫描线侧和信号线侧的驱动IC的规格。例如,对于构成扫描线侧驱动IC的晶体管来讲需要30V左右的耐压;然而,驱动频率为100kHz或者更小,并不特别需要高速工作。因此。优选的是,将构成扫描线侧上驱动器的晶体管沟道长度(L)设置得足够长。另一方面,对于信号线驱动IC的晶体管来讲,大约12V的耐压就足够了;然而,在3V时驱动频率大约65MHz并需要高速工作。因此,优选的是使用微米规则设置构成驱动器的晶体管的沟道长度等。
驱动IC的安装方法并不特别受到限制,可以使用已知的COG方法、导线键合法或者TAB方法。
通过使得驱动IC的厚度与反衬底的厚度一致,两者在高度上可以更加相同,使得显示装置的整体厚度降低。此外,由于每个衬底都由相同的材料形成,即使当液晶显示装置中的温度改变时,也没有产生热应力,因此没有损害TFT所构成电路的特性。此外,正如该实施例模式中所示,通过安装作为驱动电路的驱动IC(比IC芯片长),可以降低安装在像素区域中的驱动IC的数量。
如上所述,驱动电路可以包括在EL显示面板中。
[实施例5]
该实施例示出了使用沟道阻止型TFT制造有源矩阵发光显示装置的实例。注意图26示出了该实施例的发光显示装置的横截面图。
首先,根据实施例模式2,在衬底上形成基层和绝缘层,通过微滴排放方法在构图的绝缘层之间形成栅电极2901。随后,在通过挤压平坦化之后,形成栅绝缘膜、半导体膜和沟道保护膜。作为沟道保护膜,通过PCVD方法或者溅射方法形成主要包含氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅的材料。然后,选择性地刻蚀沟道保护膜以形成沟道保护层2903。可以替代的方案是,可以通过微滴排放方法选择性地形成沟道保护膜。
随后,构图半导体膜以形成岛状半导体膜2902。形成n型半导体膜,并通过微滴排放方法形成导线2905和2906。使用导线2905和2906作为掩模选择性地刻蚀包含n型半导体膜的源和漏区2907和2904。通过微滴排放方法使用相同的装置构图柱2929和层间绝缘膜2928并且烘烤。此处首先排放柱2929,最后排放层间绝缘膜2928;然而,上述任一个都可以首先排放,而没有步骤顺序的特殊限制。此外,在对柱2929或者层间绝缘膜2928的任一个进行临时烘烤或者最终烘烤之后,可以使用不同的装置排放和烘烤另一个。
与本发明的优选实施例模式类似地执行随后步骤。除了其TFT结构以外,该模式与本发明的优选实施例模式相同。因此,在图26中,使用相同附图标记表示与图21D中相同的部分。
该实施例可以与实施例模式2、实施例4自由结合。
[实施例6]
由于TFT的半导体层由半非晶硅膜形成,因此在有源矩阵发光装置中,可以如实施例模式4(图25)所示在衬底3700上形成扫描线侧驱动电路。
可以通过使用具有1cm2/V·sec至15cm2/V·sec的场效应迁移率的非半晶硅膜来构造图15、16和17所示的方框图的电路来实现扫描线侧驱动电路。在实施例2中示出了图15、16和17中的细节,因此此处不再详述。
该实施例可以与实施例模式2或者实施例4或5自由结合。
[实施例7]
该实施例参考图27A至图27F示出的等效电路描述了EL面板的像素结构。
图27A示出的像素结构,在列方向布置信号线1410和电源线1411至1413,在行方向上布置扫描线1414。此外,该像素包括开关TFT 1401、驱动TFT 1403和电流控制TFT 1404、电容器元件1402和发光元件1405。
图27C示出的像素与图27A示出的像素相同,只是驱动TFT 1403的栅电极连接至布置在行方向上的电源线1415。换句话讲,图27A和图27B中的像素表示了相同的等效电路。然而,在行方向上布置电源线1412的情况下(图27A)和在列方向上布置电源线1412的情况下(图27C),由不同层中的导电层构成每个电源线。此处,注意与TFT 1403的栅电极连接的导线,为了示出在其中形成电源线的层中这些层的差别,因此图27A至图27C分别进行描述。
如图27A至27C示出的像素特性,驱动TFT 1403和电源控制TFT 1404串联连接在像素中,设置TFT 1403的沟道长度L3和沟道宽度W3以及电流TFT 1404的沟道长度L4和沟道宽度W4以满足L3/W3∶L4/W4=5至6000∶1。作为满足6000∶1的实例可以给出一种情况,其中L3为500微米,W3为3微米,L4为3微米,W4为100微米。
此外,驱动TFT 1403工作在饱和区,起到控制流至发光元件1405电流的电流值的作用。电流控制TFT 1404工作在线性区域,起到对流至发光元件1405的电流供应进行控制的作用。优选的是,鉴于制造步骤,优选两个TFT具有相同的导电类型。作为驱动TFT 1403,耗尽型和增强型TFT都可以使用。由于根据本发明具有上述结构的电流控制TFT 1404工作在线性区域,因此电流控制TFT 1404的VGS的小变化并不影响发光元件1405的电流值。换句话讲,发光元件1405的电流值由工作在饱和区的驱动TFT 1403确定。具有上述结构的本发明可以提供这样的显示装置,其中由于TFT特性的改变引起的亮度不均匀情况得到改善以增强图像质量。
在图27A至图27D示出的像素中,TFT 1401控制了视频信号至像素的输入。当TFT 1401打开时,视频信号输入至像素,在电容器元件1402中保持视频信号。尽管像素包括图27A至27C示出的每个电容器元件1402,但是本发明并不局限于此。当栅电容等可以替代用于保持视频信号的电容时,明显的是就不需要提供电容器元件1402。
发光元件1405具有这样的结构,其中电致发光层夹在电极对之间。像素电极和反电极(阳极和阴极)具有电势差以使得正向偏置电压施加在发光元件1405上。电致发光层由从诸如有机材料或者无机材料的各种材料中选择的材料形成。电致发光层中的发光包括激发的单重态返回至基态时产生的发光(荧光)和激发的三重态返回至基态时产生的发光(磷光)。
图27B中示出的像素与图27A中示出的像素具有相同的结构,只是添加了晶体管1406和扫描线1416。同样,除了添加了晶体管1406和扫描线1416之外,图27D中示出的像素与图27C中示出的像素具有相同的结构。
晶体管1406通过添加的扫描线1416控制开/关。当晶体管打开时,释放保持在电容器元件1402中的电荷,从而关闭晶体管1406。换句话讲,通过布置晶体管1406可以强制停止向发光元件1405的电流供应。因而,通过采用图27B和27D示出的结构,在信号写入全部像素之前,在写周期的同时或者在其后不久可以开始发光周期,从而导致占空比增加。
在图27E所示的像素中,在列方向上布置信号线1450,在行方向上布置电源线1451和1452以及扫描线1453。像素进一步包括开关TFT1441,驱动TFT 1443,电容器元件1442以及发光元件1444。图27F示出的像素与图27E示出的像素具有相同的结构,只是添加了TFT 1445和扫描线1454。应当注意的是,由于TFT 1445因此图27F示出的结构还使得占空比增加。
该实施例可以同实施例模式2或者实施例4至6自由结合。
[实施例8]
作为根据本发明的电子装置和半导体装置,可以给出摄像机、数码相机、护目镜型显示器(头部安装显示器)、导航系统、语音重现装置(汽车音频、音频组合等)、膝上型个人计算机、游戏机、个人数字助理(移动计算机、移动电话、便携式游戏机、电子词典等)、图像重现装置(具体地,播放诸如数字多功能光盘(DVD)的记录介质的装置,包括能够显示图像的显示器)等。特别是,优选的是将本发明用于具有大屏幕的大尺寸电视机等。图28A至图28D示出了这些电子装置的操作实例。
图28A示出了包括22英寸至50英寸的大屏幕的大尺寸显示装置,所述显示装置包括机壳2001、支架2002,显示部分2003和视频输入端子2005等。显示装置包括用于显示个人计算机、TV接收器、交互式TV等信息的各个显示装置。即使当使用其一边超过1000nm的第五代之后的大衬底时,也可以实现相对廉价的大尺寸的显示装置。
图28B示出了膝上型个人计算机,包括机身2201、机壳2202、显示部分2203、键盘2204、外部连接端口2205、指针鼠标2206等。根据本发明可以实现相对廉价的膝上型计算机。
图28C示出了配备有记录介质(尤其是DVD播放器)的便携式图像再现装置,包括机身2401、机壳2402、显示部分A 2403、显示部分B 2404和记录介质(DVD等)该取部分2405、操作键2406、扬声器单元2407等。显示部分A 2403主要显示图像信息,而显示部分B 2404主要显示文本信息。配备有记录介质的图像再现装置包括家庭视频游戏机等。根据本发明可以实现相对康价的图像再现装置。
图28D示出了无线TV,仅仅其显示器是便携式的。在机壳2602中包括有电池和信号接收器,显示部分2604和扬声器单元2607由电池驱动。可以使用充电器2600为电池充电若干次。此外,充电器2600可以发送和接收视频信号,并且可以将视频信号发送至显示器的信号接收器。通过操作键2606控制机壳2602。由于该装置可以通过操作键2606从机壳向充电器2600发送信号,因而图28D中示出的装置也是交互式视频/音频通讯装置。此外,通过操作键2606,可将信号从机壳发送至充电器2600。此外,通过使得另一电子装置接收可从充电器2600发送的信号,可以控制另一电子装置的通讯。从这个方面上讲,它也是通用遥控装置。根据本发明通过廉价的制造过程可以提供相对较大(从22英寸至50英寸)的便携TV。
如上所述,通过本发明得到的显示装置可以用作每个电子装置的显示部分。
该实施例模式可以与实施例模式1或2、或者实施例1至7的任一个自由结合。
工业适用性
根据本发明,可以通过使用其一边超过了1000mm的第五代之后的玻璃衬底以低成本制造液晶面板或者发光显示面板。
此外,根据本发明可以提高生产率,并且此外可以实现不用执行旋转涂覆的过程。因此,可以降低废液量以及材料溶液的损失。
附图标记说明
10衬底;11基层;12凹陷;13掩模;14绝缘层;15金属导线;16额外的微滴;18栅绝缘膜;19半导体膜;20N型半导体膜;21掩模;22源导线或漏导线;23源导线或漏导线;24沟道形成区域;25漏区;26源区;27保护膜;28层间绝缘膜;29柱;30像素电极;34a取向膜;34b取向膜;35反衬底;36a着色层;36b光屏蔽层;37上涂覆层;38反电极;39液晶;40导线;41端电极;45各向异性导电层;46FPC;51衬底;52热板;53热板;54顶板;55a支架;55b支架;56特氟隆涂覆膜;57将被处理的层;58a加热器;58b加热器;61衬底;62辊;63输送辊;64辊输送器;66特氟隆涂覆膜;67将被处理的层;73掩模;74绝缘层;75导线;76额外的微滴;77水溶性树脂;110大面积衬底;111像素部分;112密封部分;113喷嘴扫描方向;114材料溶液;115对象表面;116微滴排放装置;118喷嘴;119点划线包围的部分;120反向交错型TFT;121像素电极;210衬底;211基层;212凹陷;213掩模;214绝缘层;215a金属导线;215b金属导线;216微滴;217引线电极;218栅绝缘膜;219半导体膜;220N型半导体膜;221掩模;222源导线或者漏导线;223源导线或者漏导线;224沟道形成区域;225漏区;226源区;227保护膜;228层间绝缘膜;229柱;230第一电极;234间隔壁;235密封衬底;236包含有机化合物的层;237第二电极;238填充物;240导线;241端电极;245各向异性导电膜;246FPC;273掩模;274绝缘层;275a导线;275b导线;276额外的微滴;277水溶性树脂;300大面积衬底;302像素部分;303抗蚀剂膜;380抗蚀剂分离溶液喷嘴;381抗蚀剂分离溶液喷嘴;382去离子水喷嘴;383吹气喷嘴;384a衬底支撑;411基层;414绝缘层;415a栅电极;415b栅导线;418栅绝缘膜;422漏电极;423源电极;424半导体膜;428层间绝缘膜;429柱;430像素电极;500脉冲输出电路;501缓冲器电路;502像素;601N沟道型TFT;620至635N沟道型TFT;800喷嘴单元;801衬底;802第一材料层;803第二材料层;900衬底;901CVD装置;902CVD装置;903CVD装置;904衬底传输路径;1031第二衬底;1032密封剂;1033液晶;1034像素部分;1035第一衬底;1041第一衬底支撑;1042第二衬底支撑;1044窗口;1048底部向下基板;1049光源;1101衬底;1104像素部分;1105FPC;1106反衬底;1107密封剂;1111衬底;1112源信号线驱动电路;1113栅信号线驱动电路;1114像素部分;1115FPC;1116反衬底;1117第一密封剂;1118第二密封剂;1401开关TFT;1402电容器元件;1403驱动TFT;1404电流控制TFT;1405发光元件;1406TFT;1410信号线;1411电源线;1412电源线;1413电源线;1414扫描线;1415电源线;1416扫描线;1441开关TFT;1442电容器元件;1443驱动TFT;1444发光元件;1445TFT;1450信号线;1451源电源线;1452电源线;1453扫描线;1454扫描线;1500大尺寸衬底;1503形成一个面板的区域;1504成像单元,1505a头;1505b头;1505c头;1507台;1511标记;1600衬底;1601像素电极;1602间隔;1603取向膜;1604背光;1605导光板;1606盖;1607密封剂;1620着色层;1621反电极;1622取向膜;1623取向膜;1624液晶层;1901栅电极;1902半导体膜;1903沟道保护层;1904源区或者漏区;1905导线;1906导线;1907源区或者漏区;1928层间绝缘膜;1929柱;2001机壳;2002支架;2003显示部分;2005视频输入端子;2201机身;2202机壳;2203显示部分;2204键盘;2205外部连接端口;2206指针鼠标;2401机身、2402机壳;2403显示部分A;2404显示部分B;2405记录介质读取部分;2406操作键;2407扬声器单元;2600充电器;2602机壳;2603显示部分;2604显示部分;2606操作键;2607扬声器单元;2700衬底;2701像素部分;2702像素;2703扫描线侧输入端子;2704信号线侧输入端子;2901栅电极;2902半导体膜;2903沟道保护层;2904源区或者漏区;2905导线;2906导线;2907源区或者漏区;2928层间绝缘膜;2929柱;3700衬底;3701像素部分;3702驱动电路;3704a带;3704b带;3705a驱动IC;3705b驱动IC。

Claims (29)

1.一种半导体装置,包括:
形成在具有绝缘表面的衬底上的基层;
形成在所述基层上的绝缘层和至少栅导线和栅电极之一;
形成在所述栅导线和栅电极之一上的栅绝缘膜;
位于所述栅绝缘膜之上的包括至少沟道形成区域的薄膜晶体管的有源层;
形成在所述有源层之上的源导线和电极;和
形成在所述电极上的像素电极;
其中所述栅导线和栅电极之一包含树脂并与绝缘层具有相同的薄膜厚度。
2.根据权利要求1所述的半导体装置,其中基层包括从由过渡金属、所述过渡金属的氧化物、所述过渡金属的氮化物和所述过渡金属的氮氧化物构成的组中选择的材料。
3.根据权利要求2所述的半导体装置,其中过渡金属包括从Sc、Ti、Cr、Ni、V、Mn、Fe、Co、Cu、Zn构成的组中选择的材料。
4.根据权利要求1所述的半导体装置,其中所述薄膜晶体管的有源层为添加有氢或者卤化氢的多晶半导体膜或者非单晶半导体膜。
5.根据权利要求1所述的半导体装置,其中薄膜晶体管的栅电极的宽度从5微米至100微米。
6.根据权利要求1所述的半导体装置,其中薄膜晶体管的栅电极宽度的长度短于薄膜晶体管的栅电极的厚度的长度。
7.根据权利要求1所述的半导体装置,其中包括栅导线或者栅电极的上表面的表面以及包括绝缘层的上表面的表面位于相同平面。
8.根据权利要求1所述的半导体装置,其中绝缘层上表面上的凸出和凹陷的P-V值低于20纳米。
9.根据权利要求1所述的半导体装置,其中栅导线或者栅电极的上表面上的凸出和凹陷的P-V值低于20纳米。
10.根据权利要求1所述的半导体装置,进一步包括:包括与所述衬底相对的第二衬底的液晶显示装置和插入在所述衬底与第二衬底构成的衬底对之间的液晶。
11.根据权利要求1所述的半导体装置,进一步包括多个发光元件,所述多个发光元件包括阴极、包含有机化合物的层和阳极。
12.根据权利要求1所述的半导体装置,其中半导体装置为交互式视频/音频通讯装置或者通用遥控装置。
13.一种半导体装置,包括:
形成在具有绝缘表面的衬底之上的栅导线和栅电极的至少之一和绝缘层;
形成在所述栅导线和栅电极之一上的栅绝缘膜;
形成在所述栅绝缘膜上的包括至少沟道形成区域的薄膜晶体管的有源层;
形成在所述有源层上的源导线和电极;和
形成在电极上的像素电极,
其中所述栅导线和栅电极之一包含树脂并具有与绝缘层相同的薄膜厚度。
14.根据权利要求13所述的半导体装置,其中薄膜晶体管的栅电极宽度的长度短于薄膜晶体管的栅电极的厚度的长度。
15.根据权利要求13所述的半导体装置,其中包括栅导线或者栅电极的上表面的表面以及包括绝缘层的上表面的表面位于相同平面。
16.根据权利要求13所述的半导体装置,进一步包括:包括与所述衬底相对的第二衬底的液晶显示装置以及插入在所述衬底和第二衬底构成的衬底对之间的液晶。
17.根据权利要求13所述的半导体装置,进一步包括多个发光元件,所述多个发光元件包括阴极、包含有机化合物的层和阳极。
18.根据权利要求13所述的半导体装置,其中半导体装置为交互式视频/音频通讯装置或者通用遥控装置。
19.一种用于制造半导体装置的方法,包括下列步骤:
在具有绝缘表面的衬底上形成基膜或者执行基底预处理;
在所述衬底上形成绝缘膜;
在所述绝缘膜上形成掩模;
通过选择性地刻蚀所述绝缘膜形成凹陷;
通过微滴排放方法在所述凹陷中形成嵌入导线;
移除所述掩模;
对所述嵌入导线的上表面执行平坦化处理;
在所述嵌入导线上形成栅绝缘膜;和
在所述栅绝缘膜上形成半导体膜。
20.根据权利要求19所述的用于制造半导体装置的方法,其中基层在通过选择性刻蚀绝缘膜形成所述凹陷的步骤中用作刻蚀阻止层。
21.根据权利要求19所述的用于制造半导体装置的方法,其中平坦化处理是通过挤压单元挤压绝缘膜和嵌入导线的CMP处理、热挤压处理或者挤压处理。
22.根据权利要求19所述的用于制造半导体装置的方法,其中平坦化处理为能够同时加热和挤压以对嵌入导线执行烘烤的热挤压处理。
23.根据权利要求19所述的用于制造半导体装置的方法,其中嵌入导线为薄膜晶体管的栅电极和栅导线的至少之一。
24.根据权利要求19所述的用于制造半导体装置的方法,其中在绝缘膜上形成掩模的步骤包括:形成第一材料层和在第一材料层周围的第二材料层的步骤,
其中第一材料层可溶于第一溶剂,和
其中第二材料层可溶于第二溶剂,和
其中使用包括能够排放不同材料的多个喷嘴的装置来形成第一材料层和第二材料层;和
通过使用第二溶剂单独移除第二材料来形成包括第一材料膜的掩模的步骤。
25.一种用于制造半导体装置的方法,包括下列步骤:
在具有绝缘表面的衬底上形成绝缘膜;
在所述绝缘膜上形成掩模;
通过选择性地刻蚀所述绝缘膜来形成凹陷;
通过微滴排放方法在所述凹陷中形成嵌入导线;
移除所述掩模;
对所述嵌入导线的上表面执行平坦化处理;
在嵌入导线上形成栅绝缘膜;和
在所述栅绝缘膜上形成半导体膜。
26.根据权利要求25所述的用于制造半导体装置的方法,其中平坦化处理是通过挤压单元挤压绝缘膜和嵌入导线的CMP处理、热挤压处理或者挤压处理。
27.根据权利要求25所述的用于制造半导体装置的方法,其中平坦化处理为能够同时加热和挤压以对嵌入导线执行烘烤的热挤压处理。
28.根据权利要求25所述的用于制造半导体装置的方法,其中嵌入导线为薄膜晶体管的栅电极和栅导线的至少之一。
29.根据权利要求25所述的用于制造半导体装置的方法,其中在绝缘膜上形成掩模的步骤包括:形成第一材料层和第一材料层周围的第二材料层的步骤,
其中第一材料层可溶于第一溶剂,和
其中第二材料层可溶于第二溶剂,和
其中使用包括能够排放不同材料的多个喷嘴的装置来形成第一材料层和第二材料层;和
通过使用第二溶剂单独移除第二材料来形成包括第一材料的掩模的步骤。
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