JPH04144170A - 密着型画像読み取り装置 - Google Patents

密着型画像読み取り装置

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JPH04144170A
JPH04144170A JP2266335A JP26633590A JPH04144170A JP H04144170 A JPH04144170 A JP H04144170A JP 2266335 A JP2266335 A JP 2266335A JP 26633590 A JP26633590 A JP 26633590A JP H04144170 A JPH04144170 A JP H04144170A
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stress
optical sensor
film
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JP2266335A
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Tadashi Ahei
阿閉 忠司
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ファクシミリあるいはイメージスキャナなど
に用いられる長尺の密着型画像読み取り装置に関するも
のである。
〔従来の技術〕
近年、画像読み取り装置は、コンピューターファクシミ
リなどのOA機器のマン・マシーンインターフェイスと
して重要視され、パーソナル化がますます進み、小型軽
量、薄型、しかも低価格のものが要望されている。この
ような観点より、薄膜半導体、例えば、水素化アモルフ
ァスシリコン、ポリシリコン等を、大面積の絶縁基板上
に形成した光電変換装置により、原稿と同じ大きさの長
尺の密着型画像読み取り装置が開発され、CCDの画像
読み取り装置に必要とされていた、縮小光学系のレンズ
を不要とし、小型化に貢献した。さらに、同じ薄膜半導
体を用いて、光センサを駆動する薄膜トランジスタを同
一基板上に形成することも可能で、小型化とともに低価
格化が進められている。また、光センサは、ゲート電極
とゲート絶縁膜を持つような薄膜トランジスタ型の光セ
ンサとすることで、同一のプロセスにより光センサと薄
膜トランジスタが得られ、しかも安定な光電流が得られ
ることが分かっている。
第10図は、水素化アモルファスシリコンを用いた従来
のy4膜トランジスタの構造の1例を示す。
絶縁性基板1に設けたゲート電極2の上にゲート絶縁膜
3を堆積し、更にチャネルとなる薄膜半導体4、例えば
水素化アモルファスシリコン(以下a −5i : H
)などを設置する。更にソース、ドレイン電極6.7間
に、n゛層5設けられており、電子に対してオーミック
性、正孔に対してブロッキング性となる接合を形成する
ことで、nチャンネルトランジスタとして動作する。
なお、第9図の薄膜トランジスタは、光センサとしでも
用いることができて、ソース、ドレイン電極6.7の間
に光が入射すると、2次光電流として得られ、しかもゲ
ート電極3により薄膜半導体4中のキャリアを制御し、
安定な光電流を得ることができる。
第11図は、第10図の従来の、薄膜トランジスタ(以
下rTFTJと略記する)、及び、TFT型の光センサ
を用いた光センサアレイの製造工程を示す。
第10図(alにおいて、1はガラス基板、2はゲート
電極となるCrである。ゲート電極2を選択形成後、第
11図(′b)の工程で、例えば、プラズマCVD法で
ゲート絶縁膜となるシリコン窒化膜3、半導体層となる
a −3i : H層4、更にa −Si : H層4
と金属電極とのオーミックコンタクト層となるn゛層5
連続的に堆積する。更に、第11図(C)の工程で、ソ
ース、ドレインの上部電極6.7となるANをスパッタ
法等で堆積する。その後、感光性樹脂8を全面に塗布し
、露光、パターニングして、ソース、ドレイン上部電極
6.7を形成する。第11図(d)の工程では、この感
光性樹脂8、または、ソース、ドレイン上部電極6,7
であるA7!をマスクにして、n゛層5a −5i :
 HN4を所定の深さにRIE等の工、チングによりエ
ンチングした後、感光性樹脂8を剥離する。さらに第1
1図telの工程では、TPTを素子間分離し、第11
図(f)の工程でシリコン窒化膜等の保護層10を形成
する。最後に第11図(g)の工程で、ガラスなどの耐
摩耗層12を接着層11により張り合せて、第9図のT
PTが作成される。
また第12図は、第9図に示した光センサおよびTPT
で構成された光センサアレイを示す。第12図において
、1はガラス基板、2はこのガラス基板1の第1の表面
に設けられたゲート電極、3はゲート絶縁膜、4は光導
電性半導体膜、5はオーミ・ツクコンタクトを形成する
n゛層、6.7はソース、ドレイン上部電極、10は保
護層、11は接着層、12は耐摩耗層、13は原稿を示
す。光センサ基板の裏側から入射した光は、基板の表側
に密着する原稿13に当たって反射し、光センサギヤノ
ブ部に達する。原稿の反射率に応じて異なる光電流が、
同じ膜構成のゲート絶縁膜を有するコンデンサ部に電荷
として一定時間蓄積され、さらに同一基板上に集積され
たTFTとマトリクス配線とによって、読み取りのタイ
ミングに合わせて転送され、ついでリセットされること
によって1ビツトの画像として信号が取り出される。
(発明が解決しようとしている課題) 従来の密着型画像読み取り装置の光センサアレイは、大
面積の基板に(例えば、256 am X320am)
前記従来の方法第10図によって薄膜トランジスタ型光
センサ及び、薄膜トランジスタ等を形成しているが、水
素化アモルファスシリコンや、シリコン窒化膜は、製膜
条件によっては非常に大きな応力を示す。例えば、水素
化アモルファスシリコンは、通常、圧縮応力を示し、シ
リコン窒化膜は、引っ張り応力を示す。これらの膜のそ
れぞれの膜厚、面積によって第12図(alまたは(′
b)のようにガラス基板にそりを生じる。
この基板のそりは、基板が大きくなっていくとき、パタ
ーンの微細化に大きな障害となるばかりでな(、フォト
リソグラフィ工程での基板の吸着不良等の問題として現
われている。
また、この光センサ基板を、数日の幅でスライスしたセ
ンサアレイは、筐体に張り付けられて密着型画像読み取
り装置ユニットとして用いられるが、センサアレイ基板
にそりがあった場合、張り付は時の割れ、ハガレなどの
不良となる。さらには、そりにより光路長が変わって、
中央部と端部で出力の分布を生じることもある。
この基板のそりは、膜の応力が同じであっても、センサ
アレイが長くなったり、または、細くなったりすれば、
さらに大きくなるので、今後の低価格化に伴うセンサア
レイの細幅化と基板の大版化に対して重大な問題となる
一方、センサアレイの細幅化を進めるにあたり、光セン
サ部と駆動の薄膜トランジスタ部との距離を短くして、
しかも素子を小さくする必要性が生しる。この時、光セ
ンサと薄膜トランジスタに用いているアモルファスシリ
コンは光にたいして非常に敏感であり、これらの素子が
照射光の光源に近づくため、裏側からの照射光による漏
れ電流が生じてしまう。従来はゲート電極が裏側からの
光に対する遮光膜となっているが、ソース、ドレイン電
極とのショートや重なり容量等の点から、これ以上、ゲ
ート電極の幅を広げることはできない。
この漏れ電流は、光センサの暗電流を増加させ、S/N
比を落すことになり、TPTでは、0N10FF比を低
下させることになり、センサアレイの細幅化に対する、
大きな障害となる。
〔課題を解決するための手段(および作用)〕本発明に
よれば、絶縁基板の第1の表面に、電極を有する半導体
素子と、この半導体素子駆動用半導体とからなる複数の
素子領域を設けた光センサ基板を備えた半導体装置にお
いて、この第1の表面とは反対側の第2の表面に、第1
の表面に設けられた全ての薄膜の応力にほぼ等しい応力
を有する複数の応力緩和層を設け、これによって光セン
サ基板のそりを効果的に防止することが可能である。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第1図は、本発明の一実施例による密着型画像読み取
り装置を構成する光センサアレイの1ビット分の断面図
を示すものである。第1図において、31はガラス基板
、32はこのガラス基板31の第1の表面に設けられた
ゲート電極、33はゲート絶縁膜、34は光導電性半導
体膜、35はオーミックコンタクトを形成するn゛層、
3637はソース、ドレイン上部電極、40は保護層、
41は接着層、42は耐摩耗層を示し、これらによって
光センサ基板50を構成している。
また43は原稿、44は光入射窓、45は光源、46は
遮光性を有する’I!71fからなる第1の応力緩和層
、47は第2の応力緩和層を示す。光源45からの入射
光は、原稿430表面で反射し、光センサに入射して光
電変換される。
第1のおよび第2の応力緩和層46.47は、ガラス基
板31の、前記第1の表面とは反対側の第2の表面に設
けられたもので、珪素を含有する物質からなる膜から構
成される。そして第1のおよび第2の応力緩和層46.
47全体の応力は、第1の表面に設けられた膜全体の応
力と均衡するように、その各々の厚さが適当な値に設定
されている。
第2図(a)〜(aは、第1回に示した光センサアレイ
を製造する工程を示している。すなわち第2図(alは
、絶縁基板31の第2の表面上の所定の領域に、第1の
応力緩和層46となる水素化アモルファスシリコン膜を
、プラズマCVD法により1000人の厚さで堆積し、
後に光入射窓となる位置においてこの膜に開口部を設け
たのち、第2の応力緩和層47となる水素化アモルファ
スシリコン窒化膜を、同じくプラズマCVD法により3
000人の厚さで堆積した状態を示す。第2図(b)は
、絶縁基板31の第1の表面、すなわち第2図(a)の
工程で第1の応力緩和層46および第2の応力緩和層4
7が成膜された面とは反対側の表面において、Crから
なるゲート電極32を選択形成した状態を示す。
また第2図(C1は、続いてゲート絶縁膜33となる水
素化アモルファスシリコン窒化膜(以下ra −3iN
x:HJと記す)を3000人、薄膜半導体34となる
水素化アモルファスシリコン(以下「a −5i:H」
と記す)を5000人、オーミックコンタクト層となる
n゛層35を1500人の厚さで、それぞれプラズマC
VD法によって順次堆積した状態を示している。
第2図fd)は、後にソース、ドレイン上部電極36.
37となるアルミニウム層を1μ清の厚さでスパッタリ
ング法で堆積後、ソース、ドレイン上部電極のバターニ
ング用の感光性レジスト層38を塗布して、この感光性
レジスト層を所望のパターンにパターニング後、感光性
レジスト層38をマスクとしてソース、ドレイン電極3
637をウェットエツチングにより形成した状態を示す
第2図(elは、ソース、ドレイン電極36.37をマ
スクとして、RIEによりn゛層35を所定のエツチン
グ深さでエツチングしたことを示す。
第2図(f)は、所望のパターンに感光性レジスト層で
パターニング後、素子分離をRIEで行なった。
第2図(g)は、第2図telで形成、露出された薄膜
半導体の表面に窒化シリコン膜の保護層40をプラズマ
CVD法により形成した状態を示す。さらに、原稿43
が接する耐摩耗層42を接着層41により張り付けて、
スライスされると、第4図のような、本発明の密着型画
像読み取り装置の光センサアレイが完成する。
ここで、従来は第12図(al、 (blのような光セ
ンサアレイの長尺方向に沿って、引っ張り応力、圧縮応
力に従って、それぞれ基板のそりが発生していたが、本
発明の密着型画像読み取り装置の光センサアレイでは、
第3図に示すとおり、裏側に形成された応力緩和層47
と遮光層46の膜の応力により、そりは緩和され、平坦
な基板が得られる。
また本発明の実施例では光センサ素子等は、水素化アモ
ルファスシリコンの光センサTFTを用いて説明したが
、他の薄膜半導体、たとえばポリシリコンや、CdSな
どの、色々な異なる応力を持つ薄膜素子に対しても同様
にして、これらの素子の形成された基板の裏側に、窒化
シリコンなどを用いた応力緩和層を形成することで同し
効果が期待できることは、言うまでもない。第4図に、
5iHaとNH,の混合ガスで、プラズマCVD!こよ
り得られる窒化シリコンの、混合ガス比に対する膜の応
力を示した。同図によれば、引っ張り応力と圧縮応力の
いずれの方向に対しても、lXl0”dynes / 
> ”程度の応力がガス流量比を変えることで制御でき
ることがわかる。また本実施例では窒化シリコンのみに
ついて述べたが、窒化シリコンだけでなく、膜の応力を
自由に制御できる膜であれば、本発明に応用することが
できる。
裏側に形成した薄膜のうち、光の入射窓として開口を設
けた水素化アモルファスシリコンの光吸収係数は、照射
光のLEDの565nmに対しては非常に大きく 、1
000人程度0膜でも約70%が吸収される。したがっ
て、裏側からの光は表側の光センサやTPTに影響を与
えることなくほぼ吸収され、遮光層としての役割は十分
である。
第5図は、裏側に遮光層のない、従来の光センサアレイ
の中のTPT単ビットシg−Id特性を示したもので、
裏側からの光による漏れ電流がOFF特性に現われてい
る。
一方、第6図は遮光層のある、本発明のセンサアレイの
中のTFT単ビフトVg−Id特性を示したもので、第
5図にくらべて、良好なOFF特性を示している。
第7図に、本発明の密着型画像読み取り装置の光センサ
アレイの平面図の一例を示す。同図において、20はマ
トリクスに形成された配線部、21は薄膜トランジスタ
型光センサを用いた光センサ部、22は電荷蓄積部、2
3aは薄膜トランジスタを用いた転送用スイッチ、24
bは電荷蓄積部22の電荷をリセットする薄膜トランジ
スタを用いた放電用スイッチ、25は転送用スイッチの
信号出力を信号処理ICに接続する引き出し線である。
本実施例では光センサ部21、転送用スイッチ23a及
び放電用スイッチ23bを構成する光導電性半導体層と
してa −5i : H膜が用いられ、絶縁層としてプ
ラズマCVDによる窒化シリコン膜が用いられている。
尚、第7図にはおいては、煩雑さを避けるために、上下
2層の電極配線のみ示し、上記光導電性半導体層及び絶
縁層は図示していない。さらに上層電極配線と半導体層
との界面にはn゛層が形成され、オーミック接合が取ら
れている。第8図に本発明の密着型画像読み取り装置の
光センサアレイの回路の等価回路を示す。同図において
、S ill *  5r−Z +  Si、:+ +
 ・・・Si、Nは、第7図の光センサ部21を構成し
ている光センサであり、iはブロックの番号、1〜Nは
ブロック内のビット数である。(以下S i + Nと
記す。)また同図において、Ci 、 Nは電荷蓄積部
22のコンデンサで、光センサS i 、 Nら対応し
てそれぞれの光電流を蓄積する。また、蓄積コンデンサ
C,,,の電荷を負荷コンデンサCX、に転送するため
の転送用スイッチ23aのトランジスタST、、N、電
荷をリセットする放電用スイッチ23bのトランジスタ
SRi、Nも同様に対応している。これらの、光センサ
Si、N、蓄積コンデンサC318、転送用スイッチト
ランジスタST□、8、および放電用スイッチトランジ
スタSRi、Nは、それぞれ−列にアレイ状に配置され
、N個で1ブロツクを構成し、全体としてM個のブロッ
クに分けられている。
たとえば、センサが1728個で構成されているとすれ
ば、N=32、M=54とすることができる。
アレイ状に設けられた転送用スイッチ5Ti0. 、放
電用スイッチSRi、、のゲート電極は、ゲート配線部
に接続される。転送用スイッチSTi、 Hのゲート電
極は1番目のブロック内で共通に接続され、放電用スイ
ッチSRi、Hのゲート電極は次の順位のブロックの転
送用スイッチのゲート電極に接続される。マトリクス配
線部210の共通線(ゲート駆動線い、G2 、c、、
””GM )はゲート駆動部246によりドライブされ
る。−力信号出力は、マトリクス構成になっている引き
出し線230(信号出力線り、、D、、D:l、・・・
D、)を介して信号処理部247 (ブロック単位で)
接続される。また、光センサS i 、 Hのゲート電
極は駆動部250に接続されて、負のバイアスが加えら
れる。
かかる構成において、ゲート駆動線Gl、G2G1.・
・・G、にはゲート駆動部246から順次選択パルス(
VG+ 、 VGz 、 VG:l 、 ・・・VGM
)が供給される。まず、ゲート駆動線にGI選択される
と、転送用スイッチST、、、〜ST、0.がON状態
となり、。
蓄積コンデンサC3,、〜C3,8に蓄積された電荷が
負荷コンデンサCX、〜CX、に転送される。次に、ゲ
ート駆動線Gtが選択されると、転送用スイッチST2
.、〜ST、0.がON状態となり、蓄積コンデンサC
21,〜CZ、Hに蓄積された電荷が負荷コンデンサC
xI 〜CxNに転送され、同時に放電用スイッチSR
,,,〜SR,1,より蓄積コンデンサC1,、へ・C
1,Hの電荷がリセットされる。以下同様にして、ゲー
ト駆動線G3 、G4 、 Gs 、・・・G、につい
ても選択されて、読み取り動作が行われる。これらの動
作は各ブロックごとに行われ、各ブロックの信号出力V
X+ 、 VXz 、 VX:l 、−VX、lは信号
処理部247の入力D+ 、Dz 、D3 、・・・D
Nに送られ、シリアル信号に変換されて出力される。
更に、本実施例では、第1図に示すように光センサの上
部に耐摩耗層32を形成してセンサの裏面から光源30
により照明し、原稿31を読み取るレンズレスの完全密
着型画像読み取り装置について述べたが、また、等倍結
像レンズ(たとえば、日本板硝子(株)製の商品名「セ
ルフォックレンズ」など)を用いた密着型画像読み取り
装置にも使用可能である。
第9図は、本実施例で得られた光センサを用いて構成し
た画像情報処理装置として、通信機能を有するファクシ
ミリの一例を示す概略的構成図である。
ここで、102は原稿101を読み取り位置に向けて給
送する給送手段としての給送ローラ、103は光源、1
04は原稿101を1枚ずつ確実に分離給送するための
分離片である。106は光センサ100に対して読み取
り位置に設けられて原稿101の被読み取り面を規制す
るとともに原稿101を搬送する搬送手段としてのプラ
テンローラである。
Pは図示の例ではロール紙形態をした記録媒体であり、
光センサ100により読み取られた画像情報あるいはフ
ァクシミリ装置等の場合には外部から送信された画像情
報がここに再生される。
110は当該画像形成をおこなうための記録手段として
の記録ヘッドで、サーマルへ・ノド、インクジェット記
録ヘッド等種々のものを用いることができる。また、こ
の記録ヘッドは、シリアルタイプのものでも、ラインタ
イプのものでもよい。
112は記録ヘッド110による記録位置に対して記録
媒体Pを搬送するとともにその被記録面を規制する搬送
手段としてのプラテンローラである。
120は、入力/出力手段としての操作入力を受容する
スイッチやメツセージその他、装置の状態を報知するた
めの表示部等を配したオペレーションパネルである。1
30は制御手段としてのシステムコントロール基板であ
り、各部の制御を行なう制御部(コントローラー)や、
光電変換素子の駆動回路(ドライバー)、画像情報の処
理部(プロセッサー)、送受信部等が設けられる。
140は装置のt′aである。
本発明の情報処理装置に用いられる記録手段としては、
例えば米国特許第4.723.129号明細書、同第4
,740,796号明細書にその代表的な構成や原理が
開示されているものが好ましい。この方式は液体(イン
ク)が保持されているシートや液路に対応して配置され
ている電気熱変換体に、記録情報に対応していて膜沸騰
を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネル
ギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させ
て、結果的にこの駆動信号に1対1に対応した液体(イ
ンク)内の気泡を形成出来るので有効である。
この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体(
インク)を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する
更に、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応し
た長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては
、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッ
ドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一体
的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれ
でも良い。
加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との電
気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる
交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘ
ッド自体にインクタンクを一体的に設けられたカートリ
フシタイブの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効
である。
〔発明の効果〕
本発明は、密着型画像読み取り装置の長尺センサアレイ
基板において、基板の表側に形成された、充電交換素子
等の膜の応力による基板のそりを緩和する膜と、光電変
換素子に対する不要な光を遮光する膜を、基板の裏側に
形成したことにより、光センサ基板としての基板のそり
に起因した不良は、完全になくすことができ、しかも光
電変換素子としての信号のS/N比、駆動の薄膜トラン
ジスタの0N10FF比等の特性を向上させることがで
きた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による密着型画像読み取り装
置の1画素分を示す断面図、第2図(a)〜(hlは第
1図に示した密着型画像読み取り装置を製造する工程の
一例を示す説明図、第3図は第1図に示した密着型画像
読み取り装置の斜視図、第4図は本発明の密着型画像読
み取り装置における応力緩和層の形成条件と引張応力お
よび圧縮応力との関係を示すグラフ、第5図は従来の密
着型画像読み取り装置の光センサアレイのTFT単ビッ
トのVg−1d特性図、第6図は本発明の密着型画像読
み取り装置の光センサアレイのTFT単ビットのVg−
1d特性図、第7図は本発明の密着型画像読み取り装置
の光センサアレイの平面図、第8図はその等価回路図、
第9図は同光センサアレイが適用された通信機能を有す
るファクシミリの一例を示す概略的構成図、第10図は
従来の密着型画像読み取り装置の断面図、第11図(a
)〜(幻は第10図の薄膜トランジスタの製造工程を示
す説明図、第12図は密着型画像読み取り装置の1画素
分を示す断面図、第13図(al、 (blは従来の密
着型画像読み取り装置のそりの状態を示す斜視図である
。 31はガラス基板、32はゲート電橋、33はゲート絶
縁膜、34は光導電性半導体膜、35はn゛層、36.
37はソース、ドレイン上部!極、40は保護層、41
は接着層、42は耐摩耗層、43は原稿、44は光入射
窓、45は光源、46は第1の応力緩和層、47は第2
の応力緩和層、50は光センサ基板。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁基板の第1の表面に、電極を有する半導体素
    子と、この半導体素子駆動用半導体とからなる複数の素
    子領域を設けた光センサ基板を備えた半導体装置におい
    て、前記光センサ基板の、前記第1の表面とは反対側の
    第2の表面に、応力の制御できるような応力緩和層を1
    層以上備え、全応力緩和層の応力が、前記第1の表面に
    形成された膜全体の応力に均衡していることを特徴とす
    る密着型画像読み取り装置。
  2. (2)前記応力緩和層を構成する膜の少なくとも1つを
    遮光性とし、この遮光性応力緩和層に開口部を設けたこ
    とを特徴とする請求項1記載の密着型画像読み取り装置
  3. (3)前記光センサ基板が、少なくとも光導電体層およ
    び対向電極を含む光センサと、少なくともゲート電極、
    ゲート絶縁層、半導体層、オーミックコンタクト層、ソ
    ース電極およびドレイン電極を含む薄膜トランジスタと
    で構成されていることを特徴とする請求項1記載の密着
    型画像読み取り装置。
JP2266335A 1990-10-05 1990-10-05 密着型画像読み取り装置 Pending JPH04144170A (ja)

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JP2266335A JPH04144170A (ja) 1990-10-05 1990-10-05 密着型画像読み取り装置

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JP2266335A JPH04144170A (ja) 1990-10-05 1990-10-05 密着型画像読み取り装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7816666B2 (en) 2004-11-20 2010-10-19 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Preventing substrate deformation
CN108231730A (zh) * 2018-01-02 2018-06-29 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板、电子设备及显示面板的制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7816666B2 (en) 2004-11-20 2010-10-19 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Preventing substrate deformation
CN108231730A (zh) * 2018-01-02 2018-06-29 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板、电子设备及显示面板的制备方法

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