JP2003289136A - アクティブマトリクス基板及びその製造方法、表示装置 - Google Patents
アクティブマトリクス基板及びその製造方法、表示装置Info
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/13613—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit the semiconductor element being formed on a first substrate and thereafter transferred to the final cell substrate
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
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- H01L2224/24—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process of an individual high density interconnect connector
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- H01L2224/24226—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the HDI interconnect connecting to the same level of the item at which the semiconductor or solid-state body is mounted, e.g. the item being planar
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- H01L2224/82001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by forming build-up interconnects at chip-level, e.g. for high density interconnects [HDI] involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus
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- H01L2924/01027—Cobalt [Co]
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- H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
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- H01L2924/01073—Tantalum [Ta]
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- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
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Abstract
写法により低コストで形成され、且つ従来と同等以上の
性能を有するアクティブマトリクス基板及びその製造方
法、表示装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 基板(105)と、前記基板の上に設け
られ、有機樹脂からなり、前記基板の主面に対して90
度よりも小さいテーパ角を有する傾斜部が側面の少なく
とも一部に設けられた接着層(106)と、前記接着層
の上に設けられた薄膜能動素子(102)と、前記薄膜
能動素子に接続され、前記傾斜部を介して前記基板の上
に延在する接続配線(107)と、を備えたことを特徴
とするアクティブマトリクス基板を提供する。
Description
クス基板及びその製造方法、ならびにこのアクティブマ
トリクス基板を用いた液晶表示装置やEL(electrolum
inescence)表示装置などの表示装置に関する。
高精細な画像が得られるという特徴を生かし、ノートブ
ックパソコン、薄型テレビなどに広く用いられている。
大部分はガラス基板上に形成されており、割れやすいと
いう点でさらなる改良が望ましい。同時に、重量の観点
からもさらに軽量な表示装置が求められている。
たは、折れ曲がるというような、フレキシブル性を有す
る液晶表示装置を要望する声も高まっている。
ラスチック基板などの耐衝撃性に優れ軽量でかつフレキ
シビリティを持つ基板を用いた液晶表示装置が提案され
ている。
画などを十分に美しく表示できるものであることが望ま
しい。このためには、薄膜トランジスタのような薄膜能
動素子を集積させたアクティブマトリクス基板を用いる
必要がある。
子アレイを形成したアクティブマトリクス基板を実現す
る必要がある。
ァス(非晶質)シリコンやポリ(多結晶)シリコンを用
いた薄膜トランジスタを形成するためには、350℃か
ら600℃程度の高温プロセスが必須であり、200℃
程度の耐熱性しかないプラスチック基板上に直接形成す
ることは難しい。
スタをガラス基板などの高耐熱性基板上に形成した後、
プラスチック基板上に「転写」することによって、プラ
スチック基板上に薄膜トランジスタアレイを形成すると
いう技術が提案されている。この方法によれば、薄膜ト
ランジスタを従来どおりの高温プロセスにより形成でき
るため、従来なみの特性を有した薄膜トランジスタをプ
ラスチック基板上に設置することができるわけである。
写プロセス分のコストが新たに発生するため、コストア
ップしてしまうという問題があった。
耐熱性基板の上に薄膜トランジスタを高密度に形成した
薄膜トランジスタ基板(転写元基板)を形成しておき、
この薄膜トランジスタ基板から複数のプラスチック基板
(転写先基板)に薄膜トランジスタを部分的に順次転写
することより、複数の薄膜トランジスタアレイを形成す
るという方法が提案されている。この場合、多数の薄膜
トランジスタから転写対象のトランジスタのみを選択し
て転写する技術が必要となる。
「従来例」とよぶ)では、UV剥離樹脂上に予め高密度
で形成された薄膜トランジスタ基板にアクリレート系U
V硬化樹脂やUV硬化エポキシ樹脂等の接着樹脂の塗布
された転写先基板を貼り合わせ、フォトマスクを用いて
選択された薄膜トランジスタのみに紫外線を照射するこ
とで薄膜トランジスタを選択転写している。
照射により紫外線照射領域のみが半硬化することによっ
て接着性を有するとしている。すなわち、一様に形成さ
れた接着樹脂のうちの紫外線照射領域のみが半硬化して
接着性を有する転写先基板を提案している。なお、紫外
線が照射されない硬化領域は、選択転写後、除去するこ
とができるとしている。
く、凹部を形成しその凹部にのみ接着樹脂を塗布するこ
とで接着性を局在化した転写先基板も提案している。こ
の局在化した接着層を有する基板上に紫外線照射により
剥離性を生じるUV剥離樹脂上に仮接着された薄膜トラ
ンジスタを転写するわけである。
で問題があった。
ことで半硬化部のみに接着性を生じさせるという方法に
関しては、転写時には接着部と未接着部が同一平面に位
置するため、転写される薄膜トランジスタが、接着層の
半硬化部に接着されるとき転写対象でない薄膜トランジ
スタも接着層の硬化部に押し付けられる。このため、半
硬化部だけでなく、硬化部でも薄膜トランジスタが接着
してしまい、転写されてしまうという不良が多発する可
能性がある。
層の硬化部を除去した後、薄膜トランジスタの配線を形
成しているが、この時、接着層の端部に形成される段差
がほぼ垂直状であるため、いわゆる「段切れ」による配
線の断線率が高くなる可能性がある。
ても、やはり接着面のまわりに位置する非接着面が接着
面と同一平面に位置し、転写対象の薄膜トランジスタが
接着層に接するとき、転写対象でない薄膜トランジスタ
が転写先基板に押し付けられた。さらに、この方式で
は、貼り付け時の圧力により接着剤が凹部から漏れ、周
りの薄膜トランジスタに付着するという問題も発生し
た。このため、選択していない薄膜トランジスタも転写
されてしまうという不良が生ずる場合もある。このた
め、コストを低減することが困難であった。
プラスチック基板などの低耐熱基板を用いてアクティブ
マトリクス基板を形成するに際して、従来の選択転写法
を用いた場合、局在化した接着性を有する転写先基板の
転写の選択性に問題があったので、その製造コストを十
分に下げることができなかった。
ものであり、その目的は、プラスチック基板等の低耐熱
基板上に選択転写法により低コストで形成され、且つ従
来と同等以上の性能を有するアクティブマトリクス基板
及びその製造方法、表示装置を提供することにある。
め、本発明の第1のアクティブマトリクス基板は、基板
と、前記基板の上に設けられ、有機樹脂からなり、側面
の少なくとも一部に前記基板の主面に対して90度より
も小さいテーパ角を有する傾斜部を含む接着層と、前記
接着層の上に設けられた薄膜能動素子と、前記薄膜能動
素子に接続され、前記傾斜部を介して前記基板の上に延
在する接続配線と、を備えたことを特徴とする。
低耐熱基板上に選択転写法により低コストで形成され、
且つ従来と同等以上の性能を有するアクティブマトリク
ス基板を提供できる。
傾斜部と対向する部分における前記基板の主面に対する
角度は前記傾斜部のテーパ角よりも大なるものとするこ
とができる。
以下であるものとすれば、サイズを拡大することなく配
線の断線も効果的に防ぐことができる。
ス基板は、基板と、前記基板の上において第1の方向に
沿って互いに略平行に設けられた複数の第1の配線と、
前記基板の上に設けられた複数の薄膜能動素子であっ
て、それぞれが前記複数の第1の配線のいずれかに接続
された複数の薄膜能動素子と、前記複数の第1の配線の
それぞれと前記基板との間に設けられ、有機樹脂からな
る複数の第1の接着層と、前記複数の薄膜能動素子のそ
れぞれと前記基板との間に設けられ、有機樹脂からな
り、前記複数の第1の接着層のいずれかと連続的に形成
された複数の第2の接着層と、を備えたことを特徴とす
る。
の低耐熱基板上に選択転写法により低コストで形成さ
れ、且つ従来と同等以上の性能を有するアクティブマト
リクス基板を提供できる。
方向と交差する方向に沿って互いに略平行に設けられた
複数の第2の配線と、前記複数の第2の配線のそれぞれ
と前記基板との間に設けられ、有機樹脂からなり、前記
複数の第2の接着層の少なくともいずれかと連続的に形
成された複数の第3の接着層と、をさらに備えたものと
することができる。
ス基板は、基板と、前記基板の上に設けられ、有機樹脂
からなる複数の接着層と、前記複数の接着層のそれぞれ
の上に複数個ずつ設けられた能動薄膜素子と、を備えた
ことを特徴とする。
クトにし、あるいは冗長設計がされ、あるいはELなど
の表示に適したアクティブマトリクス基板を提供でき
る。
に複数個ずつ設けられた能動薄膜素子の少なくともいず
れかの電極は、同じ接着層の上に設けられた他の薄膜能
動素子のいずれかの電極と共通化されてなるものとする
ことができる。
共通の接続部を介して配線層に接続されているものとす
ることもできる。
かのアクティブマトリクス基板と、画素毎に設けられ、
前記アクティブマトリクス基板の前記薄膜能動素子によ
り動作が制御される表示セルと、を備えたことを特徴と
する。
低耐熱基板上に選択転写法により低コストで形成され、
且つ従来と同等以上の性能を有する表示装置を提供でき
る。
ス基板の製造方法は、第1の基板の上に、複数の薄膜能
動素子を形成する工程と、前記複数の薄膜能動素子を第
2の基板の上に転写する工程と、第3の基板の上に、有
機樹脂からなり、側面の少なくとも一部に前記第3の基
板の主面に対して90度よりも小さいテーパ角を有する
傾斜部を含む複数の接着層を形成する工程と、前記第2
の基板の上に転写された前記複数の薄膜能動素子のうち
の一部の薄膜能動素子を前記複数の接着層のそれぞれに
接着することにより前記第3の基板の上に転写する工程
と、前記第3の基板の上に転写された前記薄膜能動素子
から前記傾斜部を介して前記第3の基板の上に延在する
配線を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
低耐熱基板上に選択転写法により低コストで形成され、
且つ従来と同等以上の性能を有するアクティブマトリク
ス基板を製造できる。
ス基板の製造方法は、第1の基板の上に、複数の薄膜能
動素子を形成する工程と、前記複数の薄膜能動素子を第
2の基板の上に転写する工程と、第3の基板の上に、有
機樹脂からなる複数の接着層を形成する工程と、前記第
2の基板の上に転写された前記複数の薄膜能動素子の一
部の薄膜能動素子を前記複数の接着層のそれぞれに接触
させた状態で、前記第2の基板と前記第3の基板とを相
対的に反対の方向にずらす応力を印加することにより、
前記薄膜能動素子を前記接着層に接着して転写するとと
もに、前記複数の接着層の一方の側面に前記第3の基板
の主面に対して90度よりも小さいテーパ角を有する傾
斜部を形成する工程と、前記第3の基板の上に転写され
た前記複数の薄膜能動素子から前記傾斜部を介して前記
第3の基板の上に延在する配線を形成する工程と、を備
えたことを特徴とする。
の低耐熱基板上に選択転写法により低コストで形成さ
れ、且つ従来と同等以上の性能を有するアクティブマト
リクス基板を製造できる。
の実施の形態について詳細に説明する。
1の実施の形態にかかるアクティブマトリクス基板の一
部断面構造を例示する模式図である。すなわち、同図に
表したアクティブマトリクス基板は、液晶表示装置に用
いることができるものである。
プラスチックあるいは樹脂などからなる基板105の上
には、接着樹脂106が形成され、その上に薄膜トラン
ジスタ素子102が貼り付けられている。このトランジ
スタ素子102から基板105にかけて、接続配線10
7が形成されている。これら基板上の要素は、パッシベ
ーション膜108により覆われ、コンタクト開口を介し
て、画素電極109がトランジスタ素子102に接続さ
れている。そして、パッシベーション膜108及び画素
電極109の表面には、液晶配向膜110が設けられて
いる。
板の上に図示しない対向基板を配置し、これら一対の基
板の間に液晶を封入すると、液晶表示装置の表示セルが
完成する。
ば、まずその製造に際して、接着樹脂106を基板10
5の必要な部分のみに設けて、トランジスタ素子102
を転写する。つまり、不要な部分には接着樹脂106を
形成しないので、トランジスタ素子102を不必要に基
板105の上に転写してしまうというトラブルを回避で
きる。この点に関しては、後に製造プロセスを詳細に説
明する。
側面Sが基板105の主面に対して垂直に切り立ってお
らず傾斜しており、いわゆる「テーパ角」が設けられて
いる。
と、接着樹脂106の側面Sを介して基板105に至る
接続配線107の「段切れ」を防ぐことができる。すな
わち、接着樹脂106の層厚は概ね1マイクロメータ乃
至10マイクロメータであり、これに対して接続配線1
07の層厚は高々0.5マイクロメータ程度であるの
で、接着樹脂106の厚みよりもはるかに薄く、側面S
の段差を埋めるにはほど遠い。このような場合に、側面
Sのテーパ角θが垂直(90度)に近いと、接続配線1
07は、側面Sにおいて段切れにより断線しやすくな
る。
て、接続配線107の段切れによる断線の割合を評価し
た。
θと、接続配線107の断線率との関係を例示するグラ
フ図である。テーパ角θが90度すなわち側面Sが垂直
に形成された場合の断線率は90パーセント近くである
が、テーパ角θを80度にすると断線率は30パーセン
ト以下にまで低下する。そして、さらにテーパ角θを4
0度にすると断線率は1パーセント以下にまで低下する
ことが判明した。
と、接着樹脂106の底面積が拡大してしまい、基板1
05の上で占める面積が大きくなってしまう。これは、
集積度の低下を引き起こす場合もある。
の範囲とすることが望ましい。この範囲とすれば、接続
配線107の断線も効果的に抑止し、同時に基板上に高
密度に薄膜トランジスタ素子102を集積することも容
易となる。
基板の製造方法について説明する。
板の製造方法を例示する工程断面図である。
基板101の上に、薄膜トランジスタ素子102を形成
する。転写元基板101としては、高耐熱性のガラス基
板あるいは石英基板などを用いることができるため、従
来なみの特性を有する薄膜トランジスタが形成可能であ
る。薄膜トランジスタの材料としては、アモルファス
(非晶質)シリコンでも、ポリ(多結晶)シリコンでも
よい。
ランジスタ素子102A、102Bを中間転写基板10
3に転写する。すなわち、仮接着層104がコートされ
た中間転写基板103を準備し、転写元基板101をこ
の中間転写基板103に張り合わせる。仮接着層104
としては、加熱あるいは紫外線の照射などにより剥離す
る性質を持つ材料を用いることができる。
研磨などによって除去する。こうすることにより、中間
転写基板103の上に薄膜トランジスタ素子102A、
102Bを全て転写する。
基板105を貼り合わせる。具体的には、転写先基板1
05の上に所定のパターンを有する接着樹脂106を形
成する。接着樹脂106は、基板105の全面にコート
した後に、図示しないマスクを形成し、エッチングなど
によりパターニング加工して形成することができる。ま
たは、接着樹脂106の材料として、感光性の樹脂を用
いれば、紫外線マスク露光により現像してパターニング
加工することもできる。
脂106を設けた転写先基板105を貼り合わせた状態
で、一定時間、加熱する。加熱することによりトランジ
スタ素子102Aは接着樹脂106に熱圧着される。ま
た、仮接着層104に熱剥離性を有する材料を用いれ
ば、同時に、仮接着層104の接着力が低下して剥離性
が生ずる。一方、トランジスタ素子102Bは、接着樹
脂106に圧着されず、仮接着層104に接着されたま
まの状態を維持する。
写基板103を剥離する。すると、中間転写基板103
の上に転写されたトランジスタ素子102A、102B
のうちで、接着樹脂106により接着されたトランジス
タ素子102Aのみが転写先基板105に転写される。
一方、トランジスタ素子102Bは、中間転写基板10
3の上に貼り付けられたままの状態で剥離される。
素子102A、102Bのうちで所定のパターンで形成
された接着樹脂106に接着されたトランジスタ素子1
02Aのみが転写先基板105に転写される。
ン膜108、画素電極109、液晶配向膜110などを
形成することにより、図3(e)に表したように、アク
ティブマトリクス基板の要部が完成する。この際に、本
発明によれば、接着樹脂106の側面に90度よりも小
さいテーパ角を付与することにより、接続配線107の
段切れによる断線を解消できる。
このようにしてアクティブマトリクス基板を形成する一
方で、図示しない基板上に透明電極、ブラックマトリク
ス、カラーフィルタなどを形成した対向基板を形成す
る。そして、この対向基板とアクティブマトリクス基板
とを、スペーサを介して数マイクロメータ程度のギャッ
プで貼り合わせる。さらに、これら基板の周縁部を封止
剤により封止固定して、その間隙に液晶を注入し、紫外
線硬化樹脂などで注入口を封止することにより、液晶表
示装置の表示セル部が完成する。また、このようにして
薄膜トランジスタ素子102Aを用いたアクティブマト
リクス基板を形成した後、新たな転写先基板105を用
いて図3(c)の工程から同一の工程により、薄膜トラ
ンジスタ素子102Bを用いたアクティブマトリクス基
板を製造することができる。
基板103におけるトランジスタ素子102の集積密度
と、転写先基板105におけるトランジスタ素子の集積
密度とは、適宜設定することができる。例えば、転写元
基板101の集積密度を転写先基板105の集積密度の
4倍とすれば、一枚の転写元基板101から、同一のサ
イズの4枚の転写先基板105を形成することが可能で
ある。
定のパターンを有する接着樹脂106を形成した転写先
基板105を用いることにより、中間転写基板103の
上に配置された複数の薄膜トランジスタ素子102のう
ちの所定のもののみを確実に転写できる。つまり、不要
なトランジスタ素子を転写してしまうという問題が解消
できる。その結果として、プラスチックなどの基板を用
いた液晶表示装置などの各種の表示装置を低コストで提
供することができる。
度よりも小さいテーパ角を付与することにより、接続配
線107の段切れを阻止し、断線不良を解消できる。
るように、接着樹脂106の厚みを数マイクロメータ程
度とすることにより、薄膜トランジスタ素子102に対
する歪み付与を緩和できる。すなわち、本発明によれ
ば、プラスチックなどの柔軟性を有する基板105を用
いて安価且つ変形が可能な表示装置を実現できるが、基
板に曲げやたわみなどの応力が付与された場合でも、数
マイクロメータ程度の接着樹脂106がこの応力をある
程度吸収するため、薄膜トランジスタ素子102の変形
や割れなどによる動作不良を抑制できる。
施例を参照しつつさらに詳細に説明する。
ティブマトリクス基板の平面透視構造を表す模式図であ
る。
トリクス基板の断面構成及び形成プロセスを表す工程断
面図である。ここで、図5(a)〜(c)及び図6
(a)、(c)は、図4におけるA−A’断面を表し、
図6(b)及び(d)は、図4におけるB−B’断面を
表す。
例のアクティブマトリクス基板の構成を、その製造プロ
セスに沿って説明する。
基板201の上に薄膜トランジスタ素子を形成し、また
一方、中間転写基板210を作成する。具体的には、例
えば、高耐熱性ガラス基板201の上にアンダーコート
層202を、200nm〜1μm程度の厚みに形成す
る。アンダーコート層202としては、酸化シリコン
(SiOx)膜や窒化シリコン(SiNx)膜を用いる
と薄膜トランジスタへのイオン性の不純物をブロックす
ることができて好適であった。また、これら酸化シリコ
ンと窒化シリコンの積層膜を用いるとさらにその効果は
増加した。
a)、モリブデン・タングステン(MoW)などからな
る金属層をスパッタリング法などにより300nm程度
の厚みに堆積し、パターニングしてゲート電極203を
形成した。次に、プラズマCVD(Chemical Vapor Dep
osition)法などにより酸化シリコンや窒化シリコンな
どからなるゲート絶縁膜層204、アモルファス・シリ
コンなどの半導体からなるチャネル層205、窒化シリ
コンなどからなる絶縁膜層、を順次堆積し、この絶縁膜
をパターニングしてチャネル保護層206を形成した。
チャネル保護層206の厚さは、それぞれ100nm乃
至400nm程度、50nm乃至300nm程度、50
nm乃至200nm程度とした。なお、ゲート絶縁膜2
04としては他に酸化タンタル(TaOx)膜や、PZ
T(lead zirconate titanate:ジルコン酸チタン酸
鉛)膜などの高誘電体膜あるいは強誘電体膜を用いても
よい。この場合、材料の誘電率が大きいので、より膜厚
を薄くすることができ、形成コストが低減する効果があ
る。さらに強誘電体膜を用いた場合はメモリー性駆動が
可能となり駆動の際の消費電力を低減することができ
る。
(りん)をドープしたn型半導体層207を30nm乃
至100nm程度の厚みに形成した。さらに、モリブデ
ン(Mo)、アルミニウム(Al)などの単層又は積層
からなるメタル層をスパッタリング法などにより200
nm乃至400nm程度の厚みに堆積した。この後、ウ
エットエッチング法またはドライエッチング法を用いて
メタル層とn型半導体層をエッチングして、ソース電極
208aとドレイン電極208bを形成した。
護層206がエッチングストッパとなるため、エッチン
グダメージを受けることはなかった。さらにチャネル層
205、ゲート絶縁膜層204までエッチングして、薄
膜トランジスタの島状パターンを形成した。
でマスク露光してフォトレジストパターンからなる保護
層209を2μm乃至10μm程度の厚みに形成した。
さらに、このレジストパターンをマスクにアンダーコー
ト層202をエッチングして、それぞれの薄膜トランジ
スタ220a、220bを分離した。
く用いられている液晶表示装置と同様に高耐熱性ガラス
基板上に薄膜トランジスタを形成しており、従来と同様
の高温プロセスでの形成が可能であり、従って少なくと
も従来の薄膜トランジスタなみの電気特性を得ることが
できる。さらに、本発明においては、より高密度な薄膜
トランジスタアレイ基板(中間転写基板)から、多くの
液晶表示装置を形成することを目的としており、薄膜ト
ランジスタの形成ピッチはより細かくなるように工夫し
ている。
的に転写する中間転写基板210を用意する。中間転写
基板210には、仮接着層211が形成されており、こ
れらは加熱することにより接着力を弱める性質をもって
いる。
ランジスタアレイを中間転写基板210に転写し、また
一方、転写先基板212を用意する。
された薄膜トランジスタアレイに中間転写基板210を
圧接し、仮接着層211の接着力により薄膜トランジス
タアレイを中間転写基板210に貼り付ける。次に、転
写元基板201を除去する。除去方法としては、フッ酸
などの薬品を用いたウェットエッチング法を用いても良
いし、薬品中に付けながら機械的に研磨する化学的機械
的研磨法(Chemical Mechanical Polishing)を用いて
も良い。
わりに、アンダーコート層202とガラス基板201と
の間に水素化アモルファス・シリコン層(図示せず)な
ど挿入し、レーザを照射してアモルファス・シリコン層
をアブレーションさせることでガラス基板201と薄膜
トランジスタを分離させてもよい。
210に薄膜トランジスタ220a、220bがそれぞ
れ独立した状態で仮接着される。
た中間転写基板210から転写される転写先基板212
を用意する。転写先基板212としては、ポリエーテル
エーテルケトン(PEEK)、ポリエチレンナフタレー
ト(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポ
リイミド(PI)などのプラスチック基板あるいはフレ
キシブル基板を用いることができる。
うに折れ曲げることや湾曲させることが可能な表示装置
を実現できる。もちろん、ガラス基板やシリコン基板な
どのフレキシビリティのない基板を用いてもよい。
るトランジスタ素子の転写領域にのみ、接着層213を
1μmから5μm程度の厚みに形成した。またこの際
に、接着層213の側面のテーパ角を40度乃至80度
程度となるように形成した。このようなテーパ角を設け
ることにより、後に形成する接続配線の断線率を低減す
ることができた。
着層213の形成方法について説明する。
部工程断面図である。ここでは、一例として、ポジ型の
感光性を有するアクリル樹脂を接着層213の材料とし
て用いた具体例を説明する。
01の上にこのアクリル樹脂を所定のパターンに形成し
た。具体的には、まず、スピン塗布法などを用いて転写
先基板210の上にアクリル樹脂213を2μm乃至1
0μm程度の厚みにコーティングした。その後、ホット
プレートなどで60℃乃至100℃程度の低温でベーク
した後、フォトマスク(図示せず)をマスクとして紫外
線露光を行い、現像することにより、アクリル樹脂を島
状パターンに形成した。この工程後の、アクリル樹脂の
側面のテーパ角は、概ね80度乃至85度程度であっ
た。
レジストマスク290を形成した。具体的には、アクリ
ル樹脂213の上に、ノボラック系のポジ型フォトレジ
ストを0.2μm乃至1.0μm程度の厚みにコート
し、80℃程度でベークした後に、フォトマスクでマス
クして紫外線露光した後、現像することにより、フォト
レジストマスク290を形成した。この時、すでに形成
したアクリル樹脂213のパターン上に重なるように、
このアクリル樹脂の島状パターンの上面よりも小さい島
状パターンを形成するようにした。
エッチングした。具体的には、ケミカルドライエッチン
グ(CDE)法を用いて、CF4ガスとO2ガスの混合
雰囲気でエッチングを行った。この時、フォトレジスト
マスク290のエッチング速度が接着層213を形成す
るアクリル樹脂層のエッチング速度よりも大きく、さら
にフォトレジストマスク290の膜厚がアクリル樹脂層
213よりも薄いため、エッチングを進めるにつれてフ
ォトレジストマスク290がその周辺から消失するとい
う効果も重なって、アクリル樹脂213の側面にテーパ
角が形成される。本発明者の実験によれば、この方法に
より、40度乃至70度程度のテーパ角を実現できた。
トレジストマスク290をレジスト剥離剤などを用いて
除去することにより、所望のテーパ角を有する接着層2
13が得られた。
せずに、フォトレジストマスク290自体を接着層とし
て用いることも可能である。
した後、再度フォトレジストの島状パターンを形成し、
それをマスクとしてCDE法を用いてエッチングし、フ
ォトレジストを除去するというプロセスを追加して、さ
らにテーパ角を小さくさせることが可能である。このプ
ロセスを何度も繰り返して行うことでテーパ角をさらに
小さくさせることができる。
光性を有する有機樹脂材料を用いることも可能である。
しかし、ネガ型の材料を露光・現像して得られたパター
ンの場合には、一般にテーパ角が大きくなりやすく、場
合によっては90度以上になってしまうこともある。こ
のため、ポジ型の感光性を有する有機樹脂材料を用いる
のが望ましい。ただし、本実施例のように、さらにフォ
トレジスト290を形成し、エッチングを追加するプロ
セスを用いれば、ネガ型の感光性を有する有機樹脂にお
いてもテーパ角を小さくすることが可能となる。
クリル樹脂の他にも、ポリイミド樹脂などを用いること
もできる。これらの樹脂を用いた場合、以下に説明する
配線形成プロセス、パッシベーション膜形成プロセスな
どにおける200℃乃至300℃程度の高温状態におい
ても樹脂が変質したりすることがないという点で優れ
る。また、透過型の液晶表示装置を形成する場合におい
ては、アクリル樹脂は可視光に対し透過率が十分高いた
め、光効率の点でも優れている。
どのメタルの微粒子を分散させたものや黒色レジストを
用いても良い。これらの方法でレジストを黒色化又は不
透明化することで、この上に転写された薄膜トランジス
タ中への光漏れが低減し、トランジスタのスイッチング
比を向上することができ、最終的に形成される液晶表示
装置の画質を向上させることができる。
樹脂を用いると、容易にパターニングが可能であり、感
光性のない樹脂を用いるよりも製造コストを低減でき
る。もちろん、感光性のない有機樹脂はエッチングや印
刷などによりパターニングが可能である。
に、図5(c)に表したように、所定の薄膜トランジス
タ素子202aを転写先基板212に転写した。具体的
には、まず、転写先基板212に中間転写基板210
を、転写する薄膜トランジスタ220aが接着層213
に当たるように位置合わせをして、貼り付けた。貼り付
け方法としては、平行またはほぼ平行な2つの平板を互
いに押し付ける圧着装置を用いても良いし、平板上にロ
ーラーが一つついた装置で圧着する装置を用いてもよい
し、2つのローラーからなる圧着装置で貼り付けても良
い。
板212とを張り合わせた状態で基板の全体に加熱また
は紫外線照射を行った。この時、中間転写基板210の
仮接着層211は、加熱や紫外線照射により接着力が低
減し、かつ接着層213を構成する有機樹脂が軟化して
粘性を生じた。これにより接着層213の上にのみ選択
的に薄膜トランジスタ220aを転写することができ
た。
10μmとすることで、後の転写工程において、転写対
象でない薄膜トランジスタ220bが転写されてしまう
不良を減らすことができた。また、接着層213の硬度
は、ダイナミック硬度で30以上のもので行うと転写対
象でない薄膜トランジスタが転写される不良を減らすこ
とができた。接着層213の膜厚を増加させる、また
は、硬度を増加させることでこのような不良が減るの
は、接着層213の厚みによる段差が転写中も十分な高
さを保っているために、転写対象でない薄膜トランジス
タが転写先基板212に接着しないためであると考えら
れる。
先基板212に圧着され転写される際に、接着層213
が1μm乃至10μmの膜厚を有するため、これがいわ
ば転写時の圧力を吸収し、薄膜トランジスタ220aへ
のダメージが低減し、転写後も薄膜トランジスタ220
aは良好な電気特性を維持することができるという効果
も得られた。特に、本実施例においては、接着層213
に粘性の強いアクリル樹脂を用いているため、接着層2
13でのこの圧力吸収の効果はさらに向上した。
れた転写先基板212をオーブンを用いて窒素下で20
0℃乃至250℃程度の温度で30分乃至1時間程度ア
ニールするなどして接着樹脂213を完全に硬化させる
と、薄膜トランジスタ220aに対する接着強度が増加
した。また、薄膜トランジスタ220aの特性を向上さ
せる上でも効果があった。
より、高密度に薄膜トランジスタが形成された1枚の中
間転写基板210から複数枚の薄膜トランジスタアレイ
基板212を形成することができた。これにより薄膜ト
ランジスタアレイの製造コストを低減することができ
た。
することで、中間転写基板210よりも大きなサイズの
転写先基板212に薄膜トランジスタアレイを形成する
ことも可能であった。すなわち、大型の液晶表示装置の
ための薄膜トランジスタアレイを小さな基板から形成す
ることが可能となり、薄膜トランジスタの製造装置の小
型化を実現できた。
みの転写を行っているが、これは薄膜トランジスタに限
らず、いかなる薄膜素子でも可能である。例えば、液晶
表示装置の画素電極と並列に形成される補助容量を転写
して形成することも可能である。これにより、これによ
りCVD法などで300℃以上の高温で形成される酸化
シリコン(SiOx)膜あるいは窒化シリコン(SiN
x)膜を絶縁層とした容量素子をプラスチック基板上に
低コストで形成できる。
膜、BaTiO3(チタン酸バリウム)膜のような、従
来の高耐熱性ガラス基板上でも形成が難しかった強誘電
体膜或いは高誘電体膜からなる容量素子をプラスチック
基板上に形成することも可能となった。
どを組み合わせて形成される画素メモリ回路などの高機
能回路を転写して形成することも可能である。転写元基
板としても、ガラス基板に限らず単結晶シリコン基板も
用いることができる。従って、従来は大きなシリコン単
結晶基板を形成できなかったため、大型の液晶表示装置
には適用が難しかった単結晶シリコンを用いたトランジ
スタでも、本転写法を用いれば転写元基板のシリコン基
板よりも大きいプラスチック基板上に分散して転写させ
ることができる。すなわち、単結晶シリコン・トランジ
スタ等の高機能な回路素子を、プラスチック基板上に転
写して形成することも可能となる。これにより、プラス
チック基板からなり、画素ごとに、あるいは画面周辺
に、メモリ機能その他の高機能を有する表示装置を低コ
ストで形成することが可能となる。
ジスタ220aを選択転写した後、レジスト剥離剤など
により保護層209を除去した。フォトレジストにより
保護層209を形成することで、転写の際に薄膜トラン
ジスタ220aに対する圧力が緩和され、さらに転写元
基板201除去時に、エッチング液が薄膜トランジスタ
220a、220bへ染み込むことも防ぐことができ
た。また、フォトレジスト209自体の除去はアセトン
などの有機溶剤により容易に行うことができた。これに
より、薄膜トランジスタ220a、220bの性能を劣
化させずに転写することができた。
外にも各種の有機材料を用いることができる。例えば、
(株)JSR社製のTHBレジストシリーズなどの感光
性樹脂を用いることも可能である。THBレジストを用
いると、数10μmの厚みも容易に形成でき、硬度も小
さいため、薄膜トランジスタへの転写時の圧力が吸収さ
れやすく、薄膜トランジスタの性能の劣化がさらに少な
くなった。
料を用いることもできる。例えば、窒化シリコン(Si
Nx)膜や酸化シリコン(SiOx)膜を保護層209
として用いると、ナトリウムイオンなど、薄膜トランジ
スタの電気特性を劣化させるイオン性不純物の進入を防
ぐのに優れる。
料と無機材料との2層、または多層構造を採用してもよ
い。有機材料と無機材料とを層状に重ねる構造により、
上述した両者の利点を兼ね備えた保護層209を形成す
ることができる。保護層209は転写後に除去しても除
去しなくてもよい。
ゲート電極203、ソース電極208a、ドレイン電極
208bの電気的接続をとるためのスルーホールを保護
層209に形成する。スルーホールの形成は、転写前で
も転写後でも構わない。ただし、転写後にスルーホール
を形成した方が転写時にエッチング薬液が進入すること
を防止できる点で望ましい。
に、配線を形成する。具体的には、転写先基板212上
に、モリブデン(Mo)やアルミニウム(Al)などの
メタルを200nm乃至400nm程度の厚みに堆積
し、パターニングしてゲート線214b、補助容量線2
14c及び信号線214aを形成した。ただし、図4か
ら分かるように、信号線214aはゲート線214b及
び補助容量線214cとのクロス部では断線させてあ
る。また、ゲート線214b及び信号線214aは薄膜
トランジスタのゲート電極203及びソース電極208
aと接続した。
パ角を付与したので、この段差部において信号線214
aが断線するという問題を解消できる。
程度の厚みに塗布し、パターニングしてパッシベーショ
ン層215を形成した。
ルを堆積し、パターニングして、反射画素電極216
a、信号線パッド電極216b、ゲート線パッド電極2
16c、補助容量線パッド電極216dを形成した。画
素電極と薄膜トランジスタのドレイン電極はスルーホー
ルを通じて接続した。また、信号線とゲート電極のクロ
ス部にAlパターン216eを、信号線と補助容量線の
クロス部にAlパターン216fを形成し、信号線の接
続を行った。すなわち、反射画素電極兼補助容量の上部
電極の形成と配線の接続を同一工程で行うことで形成工
程数を削減した。これにより薄膜トランジスタアレイの
形成歩留まりを向上し、コスト低減を行うことができ
た。
極216b、ゲート線パッド電極216c、補助容量線
パッド電極216d、信号線ゲート線クロス部216
e、信号線補助容量線クロス部216fはAl以外のい
かなるメタルでも構わないし、ITO(Indium Tin Oxi
de)などの透明導電膜を用いてもよい。
ート線214bのクロス部でゲート線214b側のみを
予めつなげておき、信号線214aは後工程にて画素電
極216aを形成するメタル(216f)で接続してい
るが、これとは逆に、信号線214a側をあらかじめ接
続して、ゲート線214bをクロス部において断線して
おき、後工程においてゲート線214bを、画素電極2
16aを形成する材料と同様の材料により接続してもよ
い。
215を単層の構造とし、それを補助容量の絶縁膜とし
ても用いているが、これとは別の構造も可能である。
ように、パッシベーション層を2層構造にする構成を挙
げることができる。すなわち、この具体例では、1層目
のパッシベーション膜218の膜厚を200nm乃至5
00nm程度と比較的薄くし、2層目のパッシベーショ
ン膜215を2μm乃至10μm程度と十分厚くして、
画素電極が形成される上面がほぼ平坦になるようにして
おくようにする。そして、1層目のパッシベーション膜
218の上に新たにメタル層217aを形成する。
電極となる。また、この補助容量の上部電極メタル21
7aと同時に堆積したメタルを用いて、信号線とゲート
線のクロス部の接続メタル217b及び信号線と補助容
量線のクロス部の接続メタル217cとする。この構造
によれば、薄い第1のパッシベーション膜218によ
り、より小さな面積で大きな補助容量を形成でき、か
つ、厚い第2のパッシベーション層により画素電極を平
坦化できる。
7b及び217cは第1のパッシベーション膜218の
段差が小さいため断線しにくいという効果も得られる。
に形成したアクティブマトリクス基板の上に、図示しな
いポリイミド膜を堆積し、液晶配向処理を行った。この
ようにして、液晶表示装置用のアクティブマトリクス基
板が形成された。
向電極層、ブラックマトリクス層、カラーフィルター層
を備えた透明な対向基板を用意し、これを転写先基板と
間隔が数μm程度のスペーサでギャップをとりながら、
はりあわせ、基板周縁をシール剤で固定し、液晶をこの
2つの基板間に注入した。液晶としては、ここではツイ
ストネマチック型液晶を用いたが、ゲストホスト型液
晶、コレステリック液晶、強誘電性液晶など他のいかな
る液晶を用いてもよい。このようにして、薄膜トランジ
スタを有する液晶表示セルを形成した。そして、このゲ
ート線214b、信号線214a及び対向電極を駆動回
路と接続し、液晶表示装置を完成した。
213の側面のテーパ角が90度未満であるため、接続
配線の断線が低減し、点状、線状の表示欠陥がほとんど
見られない良好な画像を出力することができた。特に、
従来は長時間駆動していると、接着層213の側面での
配線へ長時間電流が流れるため、駆動途中に断線し表示
欠陥が増えるという現象が見られたが、そのような不良
も大幅に低減した。
から10μmと十分に厚いため、プラスチック基板など
のフレキシブル基板を用いて液晶表示装置を作成し、湾
曲させるなどして機械的な応力を与えても、応力が緩和
され、薄膜トランジスタにクラックが入る、移動度など
の電気的特性が変化するなどの不良も低減し、結果とし
て起こる画質の低下も防止することができた。
形態の第2の実施例について説明する。
基板の平面透視構造を表す模式図である。
基板の断面構成及び形成プロセスを表す工程断面図であ
る。ここで、図9(a)及び(b)は、図8におけるA
−A’断面を表し、図9(c)は、図8におけるB−
B’断面を表す。
前述した第1実施例と薄膜トランジスタの構造が異なっ
ているが、それ以外の工程はほぼ同様とすることができ
る。以下、これらの図面を参照しつつ、本実施例のアク
ティブマトリクス基板の構成を、その製造プロセスに沿
って説明する。
基板1201の上に薄膜トランジスタ素子を形成する。
具体的には、高耐熱性ガラス基板1201の上に、アン
ダーコート層1202を200nm乃至1μm程度の厚
みに形成する。アンダーコート層1202としては、酸
化シリコン(SiOx)膜あるいは窒化シリコン(Si
Nx)膜を用いると薄膜トランジスタへのイオン性の不
純物をブロックすることができて適当であった。また、
これらの積層膜を用いるとさらにその効果は増加した。
nm乃至100nm程度の厚みにCVD法などで堆積し
た。そして、エキシマレーザ・アニール法などの方法に
より多結晶化した。このようにして得られた多結晶シリ
コン層をパターニングして、チャネル層1203を形成
した。多結晶シリコン層1203には、p型の不純物を
ドーピングした。
からなる絶縁膜層を100nm乃至300nm程度の厚
みに堆積し、ゲート絶縁膜層1204を形成した。
oW)、モリブデン・タンタル(MoTa)あるいはア
ルミニウム(Al)などのメタル層を200nm乃至4
00nm程度の厚みに堆積し、パターニングして、ゲー
ト電極1205を形成した。また、ゲート電極の両側の
ソースドレイン領域になる多結晶シリコン膜1203に
は、n型の不純物をドーピングした。
200nm乃至1μm程度の厚みに堆積し、層間絶縁膜
層1206を形成した。そして、層間絶縁膜層120
6、ゲート絶縁膜層1204をパターニングして、スル
ーホールを形成した。
nm乃至400nm程度の厚みに堆積し、パターニング
して、ソース電極1207a、ドレイン電極1207b
を形成した。
でマスク露光してフォトレジストパターンからなる保護
層1208を2μm乃至10μm程度の厚みに形成し
た。さらに、このレジストパターンをマスクに層間絶縁
膜層1206、ゲート絶縁膜1204、アンダーコート
層1202をエッチングして、個々の薄膜トランジスタ
を分離した。
た構造の薄膜トランジスタが得られた。
セスで、中間転写基板への転写工程及び転写先基板への
選択転写工程を行い、高密度に形成した多結晶シリコン
薄膜トランジスタの転写元基板から、複数の転写先基板
へ薄膜トランジスタを転写、形成し、図8及び図9
(b)、(c)に表したアクティブマトリクス基板を形
成した。
210を介し、薄膜トランジスタが転写されており、さ
らに信号線1211a及びゲート線1211b、補助容
量線1211cが形成され、その上にパッシベーション
膜1212が形成され、その上に画素電極1213a、
信号線用パッド電極1213b、ゲート線パッド電極1
213c、補助容量線パッド電極1213d、信号線と
ゲート線のクロス接続メタル1213e、信号線と補助
容量線の接続メタル1213fが形成されている。
膜トランジスタを形成しており、薄膜トランジスタの移
動度として、アモルファスシリコンを用いた場合よりも
10倍から100倍の値を得た。これにより、薄膜トラ
ンジスタのサイズを小さくすることができ、転写元基板
1201にさらに高密度な薄膜トランジスタ群を形成で
きた。その結果、一枚の薄膜トランジスタ基板(転写元
基板)からさらに多くのアクティブマトリクス基板を形
成でき、さらにコストを低減することができた。
形態の第3の実施例として、接着層の断面形状をさらに
工夫したアクティブマトリクス基板について説明する。
トリクス基板の平面構成を表す模式図であり、同図
(b)は、(a)におけるA−A’線断面図である。
213、1210の両側の側面のテーパ角はほぼ同じ
(θ1=θ2)であったが、本実施例では対峙する2つ
の側面のテーパ角を異ならせている(θ1<θ2)こと
を特徴としている。そして、小さいテーパ角を有するよ
り緩やかな斜面に接続配線を形成する。
された薄膜トランジスタのソース電極307aと信号線
308との接続配線、及びゲート線309とゲート電極
303との接続配線を、この緩やかな斜面上に形成して
いる。
層302の4辺の側面のうちで、2辺の斜面のテーパ角
θ1を小さくし、信号線308とソース電極307aの
接続配線を一方の斜面に、ゲート電極307bとゲート
線309の接続配線を他方の斜面に通すようにしてい
る。また、画素電極311とドレイン電極307bの配
線は、「画素上置き構造」を採用することにより、接着
層302の段差に配線が差し掛からないようにしてい
る。
接着層302よりも厚くすることにより、接着層302
の段差がパッシベーション層310の表面に反映されて
画素電極311が段切れを起こす、という問題を回避し
ている。
すなわち、図11(a)は、アクティブマトリクス基板
の平面構成を表す模式図であり、同図(b)は、(a)
におけるA−A’線断面図である。
に表したものとほぼ同様な構造を有するが、接着層40
2の側面の緩やかな斜面が、画素電極の側に設けられて
いる点が異なる。
イン電極407bとの接続配線も接着層のゆるやかな斜
面の上に形成されている。これにより、パッシベーショ
ン膜410の膜厚を薄くしても、接着層402の段差に
起因して画素電極が段切れするという問題を解消でき
る。もちろん、信号線408とソース電極407aとの
接続配線、ゲート線409とゲート電極403の接続配
線も接着層の緩やかな斜面上に形成されている。これに
より、接着層402の側面での配線の断線率が低減し
た。断線率のテーパ角に対する依存性は、図2に表した
結果とほぼ同様であった。
の一方の側面のみの傾斜を変化させる方法としては、ロ
ーラーで一方向に向けて押し付ける方法を挙げることが
できる。
02から転写先基板506への転写のプロセスを説明す
る概念図である。ここで、ローラー501を押し付けて
ローラー501を動かす方向Dに対して手前側の側面の
傾斜角が小さくなり、進行側の傾斜角が大きくなること
が分かった。この方法により非対称な傾斜形状を持つ接
着層505(302、402も同様である)を形成する
ことができた。
形状の上面、下面を有する接着層302、402に対し
て、その対角線に沿った方向にローラーを押し付け進行
させることで、4辺中の2辺の側面の傾斜角を小さくす
ることができるが、4辺の側面のいずれかに対して平行
な方向にローラーを押し付け進行させることにより、い
ずれか1辺の側面のみを傾斜させてもよい。この場合で
も、傾斜角の小さい側面上に接続配線を形成することに
より、断線率が低減する効果が得られる。
は40°乃至80°程度であるが、本実施例では、ロー
ラーによる転写プロセスを用いることで、接着層30
2、402の上面と下面とを平行に維持した状態のま
ま、対峙する2辺の側面のうちの一方のテーパ角を22
°〜71°程度に低下させ、もう一方のテーパ角を最大
で90°程度にまで変形し、緩やかな斜面上にのみ接続
配線を形成するようにした。これにより最大で20%程
度断線率が減少した。
の下面、上面の面積を変えずとも、接着層の一方の側面
のみを緩やかにすることで、接着領域も変化せず、同じ
接着面積で比較すると、前述した第1及び第2実施例よ
りも接続配線を形成する接着層の側面をより緩やかにで
きる。すなわち、対峙する一対の側面のテーパ角をθ1
<θ2≦90°となるようにすれば、接着領域を変化さ
せずに接続配線を形成する一方の斜面を緩やかにするこ
とができる。特に、テーパ角θ2を90°とすれば、対
向するテーパ角θ1を最も小さくすることができる。
パ角の形成は、図12に例示したようなローラーを用い
た形成方法には限定されず、要するに中間転写基板と転
写先基板とを相対的に反対の方向にずらす応力を印加す
ればよい。このような応力は、中間転写基板と転写先基
板のいずれか一方のみに印加してもよく、あるいはこれ
ら両方に印加してもよい。
の実施の形態として、薄膜トランジスタ素子だけでな
く、配線も接着層の上に形成することにより、「段切
れ」を防止したアクティブマトリクス基板について説明
する。
クス基板の透視平面構成を例示する模式図である。
接着層601が略マトリクス状に形成され、その上に薄
膜トランジスタ素子のチャネル層603が形成されてい
る。また、薄膜トランジスタには、ゲート電極602、
ソース電極604a、ドレイン電極604bが設けら
れ、ソース電極604aは信号線606に接続されて、
ゲート電極602はゲート線607に接続されている。
ーション膜に設けられたコンタクトホール605を介し
て、その上に設けられた画素電極(図示せず)に接続さ
れている。
ンジスタ素子だけでなく、その薄膜トランジスタと接続
されるゲート線607及び信号線606も接着層601
の上に形成されている。このように接着層601を形成
することで、薄膜トランジスタ素子と、信号線606、
ゲート線607を全て同一面の上に配置することができ
る。つまり、これらの要素の間の段差がなくなるため、
信号線606とソース電極604aを接続する配線及び
ゲート線607とゲート電極604bを接続する配線の
断線をほぼ完全に防ぐことができる。
606、ゲート線607)の下の接着層601がスペー
サの役割を果たす。このため、転写元基板がフレキシビ
リティ(柔軟性)を有するような場合でも、転写時に圧
力をいくら加えても接着層601自体がつぶれない限
り、転写対象ではない薄膜トランジスタ素子が転写先基
板に接することがない。これは、選択転写における歩留
まりの向上をもたらした。
の段差を解消することにより配線の断線を防ぐことがで
きるが、その一方で、新たに付加された配線下の接着層
の部分に、本来転写すべきでない薄膜トランジスタが転
写されないように注意しなければならない。つまり、図
3などに関して前述したように、本発明においては、転
写元基板あるいは中間転写基板の上には、できるだけ高
密度に薄膜トランジスタ素子を集積することが効率的で
ある。しかし、転写先基板において、図13に例示した
如く、配線の下の部分にも縦横に接着層601が設けら
れていると、転写すべきでない薄膜トランジスタまでこ
の配線の部分の接着層に転写される虞がある。
転写元基板あるいは中間転写基板における薄膜トランジ
スタの配置とこれらからの薄膜トランジスタの転写の順
序についても新たな発明をした。
ジスタの配置と転写の順番を説明するための概念図であ
る。すなわち、同図(a)乃至(c)は、転写元基板に
おける薄膜トランジスタ素子の配置と、転写先基板の信
号線606及びゲート線607の配置とを重ねて表した
概念図である。
マトリクス基板の1画素領域あたり4個のトランジスタ
が形成されている転写元基板又は中間転写基板から4枚
の転写先基板に薄膜トランジスタを転写するケースを例
に挙げて説明する。
ジスタ素子701同士の間に配線がない場合(同図右
側)の配列周期をlとし、配線702をまたぐ場合(同
図左側)の配列周期をLとする。また、この周期は、信
号線方向でもゲート線方向でも変わらないとする。
702を設ける場合は、その接着層702に素子701
が接着されないように配線部分の接着層702の幅を薄
膜トランジスタの周期に付加する必要がある。従って、
L>lの関係が成立する。
たように、信号線方向にもゲート線方向にも配線幅を付
加した周期Lで薄膜トランジスタ素子701を転写元基
板に配置すればよい。
スタ素子701をいかなる順番で選択転写しようと、接
着層702と素子701との位置合わせさえすれば配線
部分の接着層702に素子701が付着することはな
い。この場合の転写元基板における素子の周期はLとな
る。
素子eを選択して転写し、2枚目には素子bと素子f、
3枚目には素子cと素子g、4枚目には素子dと素子h
をそれぞれ選択して転写することができる。また、これ
以外の任意の順番で素子701を選択して転写先基板に
転写することができる。
るという意味で優れている。素子701の数はこの例で
は4個としているが、ゲート線方向、信号線方向ともに
素子数を任意に増やすことができる。
させるために、図14(b)に例示した配置をとること
もできる。すなわち、この場合、ゲート線方向の周期は
図14(a)と同様にLであるが、信号線方向の周期が
Lとlの2通りとなる。すなわち、平均をとると(L+
l)/2となり、図14(a)のケースよりも短い周期
とすることができる。つまり、転写元基板における素子
の集積度を上げることができる。
の順番を工夫すれば、配線部分の接着層702にトラン
ジスタ素子が付着することはない。すなわち、1枚目の
転写先基板に素子aと素子eとを転写し、2番目には素
子bと素子f、3番目には素子cと素子g、4番目には
素子dと素子hという順番で転写する。なお、素子数に
ついては図14(a)の場合と同様に制限はない。
密度を向上させた具体例を表す。このケースでは、信号
線方向の平均周期は(L+l)/2と図14(b)のケ
ースと変わらないが、ゲート線方向の配置を工夫するこ
とで短い周期にしている。すなわち、図14(c)に表
したように、アクティブマトリクス基板における配線6
06の配置パターンを変更することにより、4個の素子
701の間の1組の周期については、配線を考慮しない
周期lまで低減できる。この場合の平均周期は(3L+
l)/4となる。
子aと素子e、2枚目に素子bと素子f、3枚目に素子
cと素子g、4枚目に素子dと素子hを順次転写してい
くことで配線部の接着層に素子が付着されずに転写する
ことができる。ただし、図14(c)のケースに関して
は、ゲート線607の方向の周期lまで低減できる素子
の組は、1組のみであるという制限がつく。信号線60
6方向の素子数には制限はない。
の形成ピッチが一定ではなくなるが、画素電極を薄膜ト
ランジスタ上にもかぶせる「画素上置き構造」の場合
は、これら配線はどこにおいてもよいので実質上あまり
問題にはならない。
マトリクス基板の接着層の別のパターン形成例を表す平
面透視図である。同図に関しては、図13と同様の要素
には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
では、信号線606とゲート線607の両方の下に接着
層601が設けられていたが、図15(a)のように信
号線606の下のみに接着層601を形成してもよく、
図15(b)のようにゲート線607の下のみに接着層
601を形成してもよい。
ース電極604aの接続配線の断線を防ぐことができ、
図15(b)ではゲート線607とゲート電極604b
の接続配線の断線を防ぐことができる。図15(a)及
び(b)に例示したような接着層のパターンを用いる
と、前者の場合は信号線606のみ、後者の場合はゲー
ト線607のみを薄膜トランジスタ素子と同一平面に配
置することになり、他方の配線は、接着層601の側面
の段差を跨ぐように形成されるが、これに対しては、第
1実施形態に関して前述したように、接着層601の側
面にテーパ角を設けることにより、断線を防ぐことがで
きる。さらに、図15(a)及び(b)のように、縦横
の配線の一方のみに対応して接着層601を設けた場
合、他方(前者ではゲート線、後者では信号線)の方向
に関しては、図14に関して前述したような接着層パタ
ーンに起因する素子配置に関する制限がなくなるため、
図14に例示した具体例よりも、さらに高密度な素子配
置が転写元基板上で可能となる。
の実施の形態として、ひとつの接着層の上に複数の薄膜
トランジスタ素子を設けたアクティブマトリクス基板に
ついて説明する。
クス基板の平面構成を例示する概念図である。また、図
17は、比較例としてのアクティブマトリクス基板の平
面構成を例示する概念図であるすなわち、図1乃至図1
5に例示した構造の場合、図17に例示したように、1
つの画素903に対してひとつの接着層902を設け、
その上に薄膜トランジスタ902を1個配置していた。
これに対して、本実施形態においては、接着層の上に複
数の薄膜トランジスタを設ける。例えば、図16に表し
た具体例の場合、4つの画素903に対してひとつの接
着層パターン902を設け、その上に4個の薄膜トラン
ジスタ901を設けている。
たっては、その上に設ける薄膜トランジスタが接着層か
らはみ出さないようにマージン量を加える必要がある。
このマージンを図16及び図17においてxで表した。
両側にxずつのマージンが必要となる。従って、薄膜ト
ランジスタの大きさをpとすれば接着層902の幅は
(2x+p)とする必要がある。すなわち、接着層90
2及び薄膜トランジスタ901を正方形と仮定すると、
接着層902の面積は(2x+p)2程度となる。
の端からはみ出すことを考慮する必要があるのは、薄膜
トランジスタ901の片側だけである。素子間のマージ
ンをwとすると接着層902の幅は、(2x+2p+
w)となる。ここで、少なくとも同一の接着層に転写さ
れる薄膜トランジスタ自体は同時に形成され、同時に転
写されるので素子間のマージンwは実質上0と設計する
ことが可能である。
p)となり、トランジスタ1個あたりの接着層幅では
(x+p)で、薄膜トランジスタ1個に対する接着層の
面積は(x+p)2程度となる。
場合と比較して、{(x+p)/(2x+p)}2程度の
小さな面積で接着層902を形成できる。これは、転写
元基板における薄膜トランジスタ素子の集積度をさらに
高くして配置できることを意味する。従って、1枚の転
写元基板からより多くの薄膜トランジスタアレイ基板を
形成でき、さらに低コスト化することができる。
タ素子901を複数配置し、それらを信号線と画素電極
の間に並列に接続する構造とすることもできる。
2個の薄膜トランジスタ1001a,1001bを配置
したアクティブマトリクス基板を表す平面図である。こ
のように、画素電極1003に対して並列に複数の薄膜
トランジスタを接続すれば、いずれか一方の薄膜トラン
ジスタが転写プロセスの際などに転写されなかった場合
や、転写時のダメージにより電気的特性が劣化したよう
な場合でも、他方の薄膜トランジスタにより画素電極1
003に電荷を書き込むことができる。
トランジスタを直列に接続して配置してもよい。この場
合、薄膜トランジスタのオフ抵抗を増加させることがで
き、スイッチングオフ時の画素電極から薄膜トランジス
タへのリーク電流の低減などの効果が得られる。
例としての薄膜トランジスタ群の平面図である。
ある。
上に接着層2002が形成され、その上にアンダーコー
ト層2016、ゲート電極2003、ゲート絶縁膜20
04、チャネル層2005、n型半導体層2006、ソ
ース電極2007a、ドレイン電極2007bからなる
薄膜トランジスタが形成されている。この薄膜トランジ
スタのゲート電極2003は、ゲート線2008と、ゲ
ート絶縁膜2004に形成された第1のスルーホール2
013を通じて接続されている。
と、第1のパッシベーション層2009に形成された第
2のスルーホール2014を通じて接続されている。ま
た、画素電極2012は、第1のパッシベーション層2
009、及び第2のパッシベーション層2011に形成
された第3のスルーホール2015を通じてドレイン電
極2007bと接続されている。
の薄膜トランジスタが接着層2002上に形成されてい
る。この構造の特徴は、となりあったソース電極及びゲ
ート電極のスルーホール(接続部)を共通にすること
で、スルーホールの数を低減していることである。すな
わち、通常の独立した薄膜トランジスタの場合、1個の
トランジスタに対して、ゲート電極接続部と、信号線電
極接続部と、画素電極接続部という、3個の接続部が必
要となる。従って、これを単純に4個並べた場合、合計
で12個のスルーホール(接続部)が必要となる。
線に接続された電極を共通のスルーホールを介して接続
することにより、スルーホール(接続部)の数を低減し
ている。すなわち、図19の構成では、4個のトランジ
スタに対して、スルーホール(接続部)は8個で済み、
トランジスタ1個あたりのスルーホール(接続部)の数
を2個に減らすことができる。
部)の配置に要する面積を大幅に低減することができ
る。すなわち、接着層の上に複数の薄膜トランジスタを
形成することによって、設計マージンによる高密度化が
できることに加え、本具体例の如くスルーホール(接続
部)を共通化してその数を低減することにより、薄膜ト
ランジスタ1個あたりの占める面積を低減でき、薄膜ト
ランジスタの形成をさらに高密度化することができる。
ト電極及びソース電極を一つのスルーホール(接続部)
を介して接続する構成をとっているが、これ以外にも、
例えば、となりあった薄膜トランジスタのゲート電極同
士のみを共通化して一つのスルーホール(接続部)を介
してとりだし、ソース電極はそれぞれ独立したスルーホ
ール(接続部)を介してとりだしてもよいし、逆に、ソ
ース電極のみを共通化して1つのスルーホール(接続
部)を介してとりだし、ゲート電極はそれぞれ独立した
スルーホール(接続部)を介してとりだす構成にしても
よい。
形態は、前述した第1あるいは第2実施形態と組み合わ
せて実施してもよい。すなわち、第1実施形態に関して
前述したように、接着層の側面にテーパ角を設けること
により、接続配線の段切れによる断線を防止できる。ま
た、第2実施形態に関して前述したように、信号線やゲ
ート線などのマトリクス配線も接着層の上に設けること
により、薄膜トランジスタ素子と同一平面上に形成する
ことができ、段差に起因する断線を解消できる。
第3の実施の形態について説明した。しかし、本発明は
これらの具体例に限定されるものではない。
板は、液晶表示装置に限定されず、その他、画素毎のス
イッチングが必要な各種の表示装置に同様に適用するこ
とができる。
部平面構成を例示する概念図である。
02の上に2つの薄膜トランジスタ1101a及び11
01bが設けられている。そして、第1の薄膜トランジ
スタ1101aのゲート電極をゲート線1105と接続
し、ソース電極を第1の信号線1104aと接続する。
また、第2の薄膜トランジスタ1101bのゲート電極
を第1の薄膜トランジスタのドレイン電極と接続し、ソ
ース電極を電源線1104bと接続し、ドレイン電極を
画素電極1103と接続する。そして、有機EL発光素
子1106を画素電極1103の上に形成する。
6を発光させるためには、所定のタイミングでゲート線
1105に信号を加え、第1の薄膜トランジスタ110
1aをオン状態にし信号線1104aから第2の薄膜ト
ランジスタ1101bのゲート電極に電圧を印加する。
この結果、第2の薄膜トランジスタ1101bを介して
電源線1104bからの電流が画素電極1103を介し
て有機EL部1106に供給される。この結果、所定の
輝度で有機EL部1106が発光する。
表示素子として用いるので、液晶表示装置よりもさらに
フレキシブルで薄く軽くてかつ明るい画像表示を実現す
る表示装置をローコストで提供することができる。
に関して前述したように、接着層の側面にテーパ角を設
けることにより、接続配線の段切れによる断線を防止で
きる。また、第2実施形態に関して前述したように、信
号線やゲート線などのマトリクス配線も接着層の上に設
けることにより、薄膜トランジスタ素子と同一平面上に
形成することができ、段差に起因する断線を解消でき
る。
置とEL表示装置を例に挙げた。しかし、これ以外に
も、本発明の表示装置としては、LED(Light Emitti
ng Diode)ディスプレイをはじめとして、各種の画素ス
イッチングが必要なすべての表示装置を包含する。
及び表示装置を構成する各要素の構造、形状、材料、寸
法などに関しても、当業者が適宜設計変更したものも、
本発明の特徴を有する限り本発明の範囲に包含される。
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形
して実施することが可能であり、これらすべては本発明
の範囲に包含される。
簡易的な転写プロセスで特性の優れた薄膜トランジスタ
を複数の転写先基板に歩留まりよく形成できる。したが
って、特性欠陥の少ない薄膜トランジスタアレイをプラ
スチック基板などのフレキシブル基板上に低コストで形
成でき、その結果として表示欠陥の少なく良好な画質を
有する軽量でかつフレキシビリティを有する表示装置を
低価格で提供でき産業上のメリットは多大である。
マトリクス基板の一部断面構造を例示する模式図であ
る。
線107の断線率との関係を例示するグラフ図である。
を例示する工程断面図である。
板の平面透視構造を表す模式図である。
構成及び形成プロセスを表す工程断面図である。
構成及び形成プロセスを表す工程断面図である。
である。
板の平面透視構造を表す模式図である。
板の断面構成及び形成プロセスを表す工程断面図であ
る。
マトリクス基板の平面構成を表す模式図であり、同図
(b)は、(a)におけるA−A’線断面図である。
先基板506への転写のプロセスを説明する概念図であ
る。
ス基板の透視平面構成を例示する模式図である。
置と転写の順番を説明するための概念図である。
トリクス基板の接着層の別のパターン形成例を表す平面
透視図である。
ス基板の平面構成を例示する概念図である。
平面構成を例示する概念図である
ランジスタ1001a,1001bを配置したアクティ
ブマトリクス基板を表す平面図である。
の平面図である。
線断面図である。
例示する概念図である。
部) 2014 スルーホール(ソース電極/信号線接続部) 2015 スルーホール(ドレイン電極/画素電極接続
部) 2016 アンダーコート層
Claims (11)
- 【請求項1】基板と、 前記基板の上に設けられ、有機樹脂からなり、側面の少
なくとも一部に前記基板の主面に対して90度よりも小
さいテーパ角を有する傾斜部を含む接着層と、前記接着
層の上に設けられた薄膜能動素子と、 前記薄膜能動素子に接続され、前記傾斜部を介して前記
基板の上に延在する接続配線と、 を備えたことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 - 【請求項2】前記接着層の側面のうちの、前記傾斜部と
対向する部分における前記基板の主面に対する角度は前
記傾斜部のテーパ角よりも大なることを特徴とする請求
項1記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項3】前記テーパ角は、40度以上80度以下で
あることを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリ
クス基板。 - 【請求項4】基板と、 前記基板の上において第1の方向に沿って互いに略平行
に設けられた複数の第1の配線と、 前記基板の上に設けられた複数の薄膜能動素子であっ
て、それぞれが前記複数の第1の配線のいずれかに接続
された複数の薄膜能動素子と、 前記複数の第1の配線のそれぞれと前記基板との間に設
けられ、有機樹脂からなる複数の第1の接着層と、 前記複数の薄膜能動素子のそれぞれと前記基板との間に
設けられ、有機樹脂からなり、前記複数の第1の接着層
のいずれかと連続的に形成された複数の第2の接着層
と、 を備えたことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 - 【請求項5】前記基板の上において前記第1の方向と交
差する方向に沿って互いに略平行に設けられた複数の第
2の配線と、 前記複数の第2の配線のそれぞれと前記基板との間に設
けられ、有機樹脂からなり、前記複数の第2の接着層の
少なくともいずれかと連続的に形成された複数の第3の
接着層と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項4記載のアクテ
ィブマトリクス基板。 - 【請求項6】基板と、 前記基板の上に設けられ、有機樹脂からなる複数の接着
層と、 前記複数の接着層のそれぞれの上に複数個ずつ設けられ
た能動薄膜素子と、 を備えたことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 - 【請求項7】前記複数の接着層のそれぞれの上に複数個
ずつ設けられた能動薄膜素子の少なくともいずれかの電
極は、同じ接着層の上に設けられた他の薄膜能動素子の
いずれかの電極と共通化されてなることを特徴とする請
求項6記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項8】前記共通化されてなる前記電極は、共通の
接続部を介して配線層に接続されていることを特徴とす
る請求項7記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項9】請求項1〜8のいずれか1つに記載のアク
ティブマトリクス基板と、 画素毎に設けられ、前記アクティブマトリクス基板の前
記薄膜能動素子により動作が制御される表示セルと、 を備えたことを特徴とする表示装置。 - 【請求項10】第1の基板の上に、複数の薄膜能動素子
を形成する工程と、 前記複数の薄膜能動素子を第2の基板の上に転写する工
程と、 第3の基板の上に、有機樹脂からなり、側面の少なくと
も一部に前記第3の基板の主面に対して90度よりも小
さいテーパ角を有する傾斜部を含む複数の接着層を形成
する工程と、 前記第2の基板の上に転写された前記複数の薄膜能動素
子のうちの一部の薄膜能動素子を前記複数の接着層のそ
れぞれに接着することにより前記第3の基板の上に転写
する工程と、 前記第3の基板の上に転写された前記薄膜能動素子から
前記傾斜部を介して前記第3の基板の上に延在する配線
を形成する工程と、 を備えたことを特徴とするアクティブマトリクス基板の
製造方法。 - 【請求項11】第1の基板の上に、複数の薄膜能動素子
を形成する工程と、 前記複数の薄膜能動素子を第2の基板の上に転写する工
程と、 第3の基板の上に、有機樹脂からなる複数の接着層を形
成する工程と、 前記第2の基板の上に転写された前記複数の薄膜能動素
子の一部の薄膜能動素子を前記複数の接着層のそれぞれ
に接触させた状態で、前記第2の基板と前記第3の基板
とを相対的に反対の方向にずらす応力を印加することに
より、前記薄膜能動素子を前記接着層に接着して転写す
るとともに、前記複数の接着層の一方の側面に前記第3
の基板の主面に対して90度よりも小さいテーパ角を有
する傾斜部を形成する工程と、 前記第3の基板の上に転写された前記複数の薄膜能動素
子から前記傾斜部を介して前記第3の基板の上に延在す
る配線を形成する工程と、 を備えたことを特徴とするアクティブマトリクス基板の
製造方法。
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