JPH09510797A - アクティブ・マトリックス・ピクセル電極の製造方法 - Google Patents

アクティブ・マトリックス・ピクセル電極の製造方法

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JPH09510797A
JPH09510797A JP7524726A JP52472695A JPH09510797A JP H09510797 A JPH09510797 A JP H09510797A JP 7524726 A JP7524726 A JP 7524726A JP 52472695 A JP52472695 A JP 52472695A JP H09510797 A JPH09510797 A JP H09510797A
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JP
Japan
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pixel electrode
array
active matrix
substrate
liquid crystal
Prior art date
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Pending
Application number
JP7524726A
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English (en)
Inventor
ポール・エム ザブラツキー，
ドウイ−フアチ ブ，
ブレンダ デイングル，
マシユウ ザブラツキー，
マーク・ビー スピツツアー，
Original Assignee
コピン・コーポレーシヨン
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】 本発明はアクティブ・マトリックス・ディスプレー用のピクセル電極（４４）を製造する方法に関し、この方法は、絶縁基板上に位置するケイ素薄層（１０）にトランジスタ回路の配列を形成させそしてこのアクティブ・マトリックス回路を光学的に透過性を示す基板（２４）上に移すことを含む。このアクティブ・マトリックス回路を移すに先立ってカラーフィルター要素の配列を形成させることができ、これを該ディスプレーの光源と該ピクセル電極の配列の間に整列させることでカラーディスプレーを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 アクティブ・マトリックス・ピクセル電極の製造方法関連出願 本出願は、１９９２年９月１１日付けで提出した米国特許連続番号０７／９４ ４，２０７の一部継続出願である１９９３年９月１０日付けで提出した国際出願 番号ＰＣＴ／ＵＳ９３／０８６０１の一部継続出願であり、上記出願の内容は引 用することによって本明細書に組み入れられる。発明の背景 高品質画像を作り出す目的で液晶または電界発光材料を利用したアクティブ・ マトリックス・ディスプレー（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｄｉｓｐｌａｙｓ ）が開発されている。このようなディスプレーはブラウン管（ＣＲＴ）技術に取 って代わりそしてより明確なテレビ画像を与えると期待されている。大規模な高 品質液晶ディスプレー（ＬＣＤ）に向かうルートで最も期待されているルートは 、例えば薄層トランジスタ（ＴＦＴ）をＬＣＤピクセルと一緒に共局在化させる アクティブ−マトリックスのアプローチである。このＴＦＴを用いたアクティブ ・マトリックスのアプローチが有する主要な利点は、ピクセル間のクロストーク （ｃｒｏｓｓ−ｔａｌｋ）がなくなることと、グレースケール（ｇｒｅｙ ｓｃ ａｌｅ）が優れることであり、これはＴＦＴに適合性を示すＬＣＤを用いること で達成可能である。 ＬＣＤを利用した平板ディスプレーには一般に下記の異なる５層が含まれる： 白色光源、ピクセルを形成させるように回路パネル（これにＴＦＴが配列してい る）の１つの側に取り付けた第一偏光フィルター、ピ クセルを形成させるように配列させた少なくとも３原色を含むフィルタープレー ト、そして最後に第二偏光フィルター。この回路パネルとフィルタープレートの 間の容積に液晶材料が充填されている。この材料は、フィルタープレートに張り 付けられているアース（ｇｒｏｕｎｄ）と回路パネルの間に位置する材料を横切 って電場がかけられた時、この材料中で偏光を変化させる。従って、上記液晶材 料は、ディスプレーの個々のピクセルを「入」（ｔｕｒｎ ｏｎ）にすると光が 第二偏光フィルターを透過するように、この材料の中を透過する光を調整する。 平板ディスプレーに要求される大面積に渡ってＴＦＴを形成させる主要なアプ ローチは、大面積の光起電装置で以前に開発された非晶質ケイ素の使用を伴って いた。ＴＦＴのアプローチは実現可能であることが確認されてはいるが、非晶質 ケイ素を用いると、特定のパネル性能面が悪化する。例えば、非晶質ケイ素のＴ ＦＴは、電子の可動性が低い（これは非晶質材料に固有である）ことが原因で、 大面積ディスプレーに必要とされる周波数応答が不足する。従って、非晶質ケイ 素を用いると表示速度が制限され、そしてまた、この表示を推進するに必要な高 速論理（ｆａｓｔ ｌｏｇｉｃ）にとっても不適切である。 このような非晶質ケイ素の制限が原因となる他の代替材料には、多結晶性ケイ 素またはレーザー再結晶化ケイ素が含まれる。このような材料では、既にガラス 上に位置するケイ素が用いられていることから制限があり、一般に、さらなる回 路加工が低温に制限される。 従って、望まれる速度を持たせてパネルディスプレーのピクセル各々に高品質 のＴＦＴ、ドライバー回路（ｄｒｉｖｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ）および電極を作り 出す製造が容易で費用が低い方法が求められている。発明の要約 本発明は、単結晶または本質的に単結晶のケイ素の薄層を利用したパネルディ スプレーおよび上記ディスプレーの製造方法に関し、ここでは、上記薄層に、こ のディスプレーの各ピクセルを制御するトランジスタを加工する。透過ディスプ レー、例えば液晶投射ディスプレーの製造或はまた電界発光（ＥＬ）ディスプレ ーを含む放射ディスプレーの製造で本方法を用い、上記ディスプレーは両方とも 頭部装着型ディスプレーを含む種々の用途で使用可能である。 好適な態様では、上記薄層またはトランジスタ配列を光学的に透過性を示す基 板、例えばガラスまたは透明プラスチックなどの上に移す。この「移す」過程は 、典型的に、接着剤を用いて透明な基板を該回路に付着させそして絶縁体上ケイ 素（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）（ＳＯＩ）構造物（この上に 該回路を含むＳＯＩ構造物を形成させる）からその半導体基板を取り外すことを 伴う。この態様では、ＬＣＤの各ピクセルを作動させる薄層トランジスタのピク セル・マトリックス配列を形成させる目的で単結晶ケイ素薄層を用いる。パネル ディスプレーを作動させるに非常に適切なＣＭＯＳ回路を、上記トランジスタを 形成させた同じ薄層材料内に形成させることができる。ワイヤーおよびワイヤー 結合を用いる必要なく薄層金属被覆技術を用いて上記回路をマトリックス配列に 完全に相互連結させることができる。 透明な導電性材料、例えば酸化インジウム錫または他の金属酸化物、例えば二 酸化チタンまたは酸化亜鉛などを用いて、該アクティブ・マトリックス・ディス プレー内にピクセル電極を作り出す。導電性窒化物、例えば窒化アルミニウムな どもまた使用可能である。好適な特定態様で は、該回路を透明な基板上に移すに先立って、上記電極を形成させることができ る。また、他の好適な態様では、アクティブ・マトリックス回路を透明な基板上 に移した後にピクセル電極を形成させることができる。後者の態様では、絶縁層 ［この上にトランジスタ回路を形成させてピクセル電極をそれらの個々のスイッ チング（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）トランジスタに導電連結させる］を貫くバイア（ ｖｉａｓ）を形成させる。これによりまた該電極をトランジスタ回路上に作り出 すことが可能になる。 本発明の別の好適な態様は、カラーディスプレーの製造でカラーフィルター要 素を形成させることを含む。このカラーフィルター要素を、好適には移すに先立 って形成させる、従って絶縁層の、ピクセル電極が位置する側と同じ側に形成さ せるか、或は別法として、絶縁層の、ピクセル電極が位置する側の反対側に形成 させるか、或は３番目の別法として、該回路を基板上に移す前の光学透過性基板 上に形成させる。このカラーフィルター要素にポリイミドの青色、緑色および赤 色領域を含めるか或は他の適切に色付けした材料を含めてもよく、これらを、結 果として生じるディスプレーデバイス内のピクセル電極配列と一緒に整列する模 様で形成させる。また、シアン、マジェンタおよびイエロー顔料を有するカラー フィルター要素を用いて減色ディスプレーを製造することも可能である。 カラーフィルターシステムでこのような構造を用いると、カラーフィルター要 素をピクセル電極に密着させて位置させることが可能になる。光があまり平行で なくそしてピクセルのサイズが小さい、即ちピッチが１０ミクロンから１００ミ クロン、好適には１０ミクロンから３０ミクロンの範囲である透過システムで、 一定のピクセル電極から隣接するピ クセルのフィルター要素を通る光が軸から離れて伝播する度合を低くするには、 フィルター要素と相当するピクセル電極の間の距離を最小限にするのが望ましい 。本システムでは、カラーフィルター要素をピクセル電極材料上に直接位置させ るか、或は別法として、ピクセル電極からの距離が１−１０ミクロンの範囲、好 適には１−４ミクロンの範囲内にカラーフィルター要素を位置させる。図の簡単な説明 図１Ａ−１Ｄは、好適なアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー製造方法 の製造手順を示す。 図２Ａ−２Ｄは、アクティブ・マトリックスディスプレーのピクセル電極を製 造する工程順を示す。 図３は、液晶ディスプレーの場合のピクセル電極に接触する接触子の別の好適 な態様を示す。 図４Ａ−４Ｄは、アクティブ・マトリックスディスプレーのピクセル電極を製 造する別の好適な方法を示す。 図５は、本発明の好適な態様の断面図を示し、ここでは、トランジスタの接触 子が伸びてピクセル電極に接触している。 図６Ａ−６Ｄは、ピクセル電極材料を半導体源またはドレーン（ｄｒａｉｎ） 領域に直接接触させる工程手順を示す。 図７は、ピクセル電極に接触するトランジスタ接触子が絶縁層を貫通するバイ アを満たしている断面図である。 図８Ａ−８Ｄは、アクティブ・マトリックス回路を移した後にピクセル電極を 形成させる工程手順を示す。 図９Ａ−９Ｄは、移した後にピクセル電極領域を規定するように絶縁 層の領域を除去する工程手順を示す。 図１０Ａ−１０Ｂは、移した後にピクセル電極を形成させる別の好適な方法を 示す。 図１１Ａ−１１Ｂは、二酸化チタンピクセル電極を作り出す方法を説明する。 図１２Ａ−１２Ｅは、アクティブ・マトリックス回路上にカラーフィルター要 素を形成させる工程手順を示す。 図１３Ａ−１３Ｃは、液晶ディスプレーの場合の光透過性基板上にカラーフィ ルターシステムを形成させる工程手順を示す。 図１４Ａ−１４Ｃは、絶縁層の相対する側にカラーフィルターシステムとピク セル電極を形成させる工程手順を示す。 図１５は、部分的に組み立てたディスプレーデバイスの断面図であり、ここで は、トランジスタ回路上に電極を形成させる。 図１６は、模様化したピクセル電極の好適な態様を示す上面図である。 図１７は、模様化したピクセル電極の別の好適な態様を示す上面図である。 図１８は、模様化したピクセル電極の別の好適な態様を示す上面図である。好適な態様の詳細な説明 本発明の好適な態様を図１Ａ−１Ｄの工程流れ手順で説明する。米国特許第５ ，２０６，７４９号（これの内容は引用することによって本明細書に組み入れら れる）に詳述されているように、単結晶ケイ素薄層に電子ディスプレーのアクテ ィブ・マトリックス回路を形成させてこれをのガラス基板上に移すことでディス プレーを製造することができる。図 １Ａにおいて、ケイ素基板８（次の図では明確さの目的で示していない）上に位 置する絶縁層上の単結晶ケイ素薄層１０を用いて、アクティブ・マトリックス回 路内にトランジスタ１４を成形させる。ピクセル電極を形成させるべき領域、即 ち回路の領域１５にケイ素エッチングを受けさせることで、その下に位置する酸 化物を露出させ、そして図１Ｂに示すように、その後、その露出させた酸化物上 またはその上に透明な導電性ピクセル電極２０を形成させ、この付着させた電極 の一部はトランジスタ側壁１６の上方に伸びてトランジスタ１４の接触金属被覆 １８に至る。次に、このデバイス全体の上に不動態化層２２（図１Ｃ）を形成さ せた後、これを図１Ｄに示すように光学的に透明な基板２４に移す。米国特許第 ５，２５６，５６２号（これの内容は引用することによって本明細書に組み入れ られる）に詳述されている如き透明な接着剤２６を用いてこの回路を基板２４に しっかりと固定する。次に、この複合構造物３２を対電極３０と偏光要素（示し ていない）に付着させた後、酸化層１２と対電極３０の間に生じる空洞の中に液 晶材料２８を挿入する。 この上に示した方法はいくつかの利点を与え、このような利点には、米国特許 第５，２０６，７４９号に記述されている如きケイ素ピクセルを用いると起こる 光学透過率損失が低下すると同時に、他の加工要求に適合する信頼できる装置を 高収率で製造しようとする時に用いる必要がある工程段階の数が最小になること が含まれる。 本発明の別の好適な態様を図２Ａ−２Ｄの工程手順で説明する。図１Ａに示す ように、単結晶ケイ素層１０の一部を用いてトランジスタ４０の配列を生じさせ る。この態様ではデータライン金属被覆４２のみを生じさせる。図２Ｂに示すよ うに、トランジスタ４０の単結晶ケイ素の一 部にマスクを付けて各ピクセル電極のケイ素領域を除去することで、その下に位 置する酸化物１２を露出させる。このマスク（示していない）を取り外した後、 酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの如き透明な導電性電極４４を付着させて、接 触領域４６を単結晶ケイ素に直接接触させる。次に、図２Ｃに示すように、上記 回路上に低温酸化物４８を作り出すことで不動態化させた後、図２Ｄに示すよう に、上記デバイスをガラスまたはプラスチック基板２４の上に移すが、ここでは 、接着剤２６を用いて上記アクティブ・マトリックス回路を上記基板２４に接着 させる。 冒頭で組み入れた米国特許第５，２０６，７４９号に記述されているように、 移す前に、絶縁体上ケイ素（ＳＯＩ）構造を有する単結晶ケイ素材料内にアクテ ィブ・マトリックス・トランジスタ回路を形成させる。このＳＯＩ構造物は数多 くの技術で製造可能であり、この技術には、単結晶ケイ素基板（明確にする目的 で本図には示していない）上に生じさせた二酸化ケイ素層に付着させた非単結晶 ケイ素の再結晶化が含まれる。このケイ素または他の半導体基板は、上記回路を 透明な基板２４に接着させた後、エッチングで除去可能である。他のＳＯＩ構造 物製造方法もまた使用可能であり、このような方法には、２枚のウエハーを接着 剤で接着させそして１枚のウエハーを重ねて薄層を形成させた後この薄層をガラ ス上に移す方法、或は別法として、ケイ素ウエハーに酸素を吹き込むことによる 方法が含まれる。 図３に、トランジスタ５０にピクセル電極を連結させる様式を示し、ここでは 、第二金属被覆５２を用いて透明な導電性ピクセル材料５４をトランジスタ電極 金属被覆５６に連結させる。 透過性ピクセル電極を製造するに好適な別の態様を図４Ａ−４Ｄの工 程手順で説明する。図４Ａに、ピクセル電極領域６２からケイ素を除去した後の トランジスタ６０回路の断面図を示す。図４Ｂでは、ピクセル電極を製造する前 に低温酸化物層６４を付着させる。図４Ｃでは、不動態化層を切断（６６）して 、ピクセル電極用のトランジスタ金属被覆を露出させると共にピクセル電極領域 ６２を露出させる。次に、図４Ｄに示すように、ピクセル電極領域および不動態 化層の一部を覆うようにかつその露出しているトランジスタ金属被覆に接触させ て、透過性で導電性のピクセル電極６８を形成させる。ＥＬディスプレー製造で 用いるに有効なトランジスタ領域全部または一部を電極６８で覆ってもよい。 透明な導電性ピクセル電極を製造する好適な別の方法を図５に示す。この態様 では、トランジスタ７０へのピクセル電極金属被覆７２がトランジスタ回路領域 を越えて伸びてその露出している酸化物１２上またはその上に到達している。こ の透明なピクセル電極材料７４はオフセット接触領域７６内で該金属被覆に接触 している。このピクセル電極材料７４を付着させた後に不動態化層（示していな い）を形成させる。本明細書の以下に考察するように、本明細書に記述する上記 態様および他の態様では、上記ピクセル電極の上に電界発光材料および／または カラーフィルター要素を作り出すことができ、そして望まれるならば、その結果 として生じるディスプレー回路を第二基板上に移すことができる。 別の好適な態様を図６Ａ−６Ｄの工程順で示す。この態様では、図６Ａに示す ように、データライン金属被覆で回路８０を調製する。酸化物層８１を貫いて単 結晶ケイ素材料に至るバイア８２を開ける（図６Ｂ）。次に、ピクセル電極材料 を付着させる目的で、スパッターエッチ（ｓｐｕｔｔｅｒ ｅｔｃｈ）か、塩化 パラジウムまたは塩化白金を用いたケ イ素の表面処理（８４）か、或は別法としてニッケル薄層を付着させることによ り、上記マトリックス内の各トランジスタ回路のバイア開口部を調製する。この ピクセル電極材料８６（本実施例ではＩＴＯである）を、そのバイアで露出させ たケイ素の調製表面上もしくはその上に加工した後（図６Ｃ）、不動態化層８８ を付着させる（図６Ｄ）。 図７に、付着させた金属プラグまたは接触フィルター９０でバイアを満たす以 外は図６Ａ−６Ｄで製造したのと同様な態様を示す。このフィルターは無電解メ ッキしたニッケルであってもよいか、或は他のトランジスタ接触子の形成から独 立した段階でタングステンなどの如き金属を化学蒸着させることでこのフィルタ ーを形成させることも可能である。これに続いて、フィルター９０、トランジス タ側壁およびピクセル電極領域上またはその上に、ＩＴＯ電極９２を付着させて 模様化する。この過程では、データライン金属被覆で用いた材料とは異なる材料 をピクセル電極接触子で用いることができる。これにより、ＩＴＯ電極材料への 導電率が改良される。 本発明の好適なさらなる態様は、アクティブ・マトリックス回路を透明な基板 上に移しそして絶縁体の裏側（単結晶ケイ素薄層が存在）を露出させた後にアク ティブ・マトリックス・ピクセル電極を形成させる過程を伴う。この態様を説明 する工程順を図８Ａ−８Ｄに示す。トランスファー基板（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｓ ｕｂｓｔｒａｔｅ）を用いてはいるが明確さの目的でこれを本図に示さないこと を特記する。この過程では、移すアクティブ・マトリックス回路を図８Ａに示す ように調製する。図８Ｂに示すように、絶縁体１２を貫くバイア１０２を生じさ せることでトランジスタ回路内のケイ素接触領域１０４を露出させる。また８Ｂ に 示すように、必要に応じて、上述した如く露出させたケイ素表面の処理１０６を 行うことができる。次に、透明な導電性電極材料１０８を付着させて模様化する ことにより、バイア１０２を通ってトランジスタ回路に至る電気接触子を形成さ せると同時にピクセル電極を形成させる（図８Ｃ）。図８Ｄに示すように、導電 性を改良する目的で、電極材料１０８と接触領域１０４の間に追加的金属層１１ ０または他の導電性材料を加工してもよい。層１１０はまたトランジスタ回路の １つの側の不透明な光遮蔽層として働き得る。また、米国特許第５，２５６，５ ６２号（これの内容は引用することによってこの上で本明細書に組み入れた）に 詳述されている様式に類似した様式で、上記回路の２番目の側面に光遮蔽領域１ ２０を個別に生じさせることも可能である。 本発明の別の好適な態様を図９Ａ−９Ｅに関連させて説明する。移す回路２０ を図９Ａに示す。絶縁体領域２１０を除去して絶縁層内にピクセル電極領域を規 定する開口部を生じさせる。図９Ｂに示すバイア２３０で接触領域２１５を規定 する。図９Ｃでは、その露出させたピクセル電極領域２２０から単結晶ケイ素を 除去し、そして図９Ｄに示すように、トランジスタ回路に至るバイア２３０を任 意に処理（２４０）してもよい。次に、図９Ｅに示すように、このバイア２３０ およびピクセル電極領域２２０内に透明なピクセル電極材料２５０を加工する。 このデバイスは、この時点で、この上に記述した如き最終ディスプレー製造を行 う準備が出来ている。 図１０Ａ−１０Ｂに示すさらなる態様は単結晶ケイ素層の一部３００を露出さ せることを伴い、ここでは、図９Ｂに示す段階でトランジスタ回路を形成させ、 そしてケイ素除去中その回路部分にマスクを付けるこ とで図１０Ａに示す構造物を生じさせる。図１０Ｂに示すようにして透明な導電 性電極３１０を形成させ、そしてこれを接触領域３００の所で上記トランジスタ 回路に直接接触させてもよいか、或はこの上に記述したように、接触子形成前に その露出させたケイ素を処理してもよい。また、不動態化層（示していない）を 更に加えてピクセル電極３１０を覆うことで電気絶縁体を与えそしてピクセル領 域を平らにしてもよい（ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）。 透過ディスプレーでは、ピクセル領域を小さくすればするほど、より適切な光 学特性を有しかつより高い抵抗を示す金属酸化物を用いることが可能になる。９ ９％の透過率を示す金属酸化物、例えば酸化亜鉛、酸化チタンおよび酸化錫など が示す固有抵抗はＩＴＯが示す固有抵抗の１０−１０００倍であり得るが、ＩＴ Ｏではなくそのような材料を用いることが可能になる。二酸化チタンピクセル電 極の製造を図１１Ａ−１１Ｂに示す。この過程または他の金属酸化物もしくは金 属窒化物を用いた過程は、トランジスタ製造後または製造中にピクセル電極を製 造することに関して本明細書の別の部分に記述した如何なる方法でも利用可能で ある。この過程では、絶縁体３４５で分離されている２つの電極層３３０、３４ ０を生じさせる。第一層３３０はアース面として働き、これを液晶材料３６０の 相対する側上に位置する電極３５０に電気連結させる。このような構造にすると 、ピクセル要素を作動させるピクセル電極３４０の電気絶縁性が改良される。相 互接続子３４８を用いて、電極３３０が占める領域外に位置する領域内で電極３ ４０をトランジスタに連結させる。カラーフィルターもこのような態様で同様に 使用可能である。 図１２Ａ−１２Ｅにカラーフィルターシステムを製造するに好適な別 の工程流れ順を示し、これは、例えば透過ディスプレー、放射ディスプレー、頭 部装着型ディスプレーまたは投射ディスプレーなどで制限なしに使用可能である 。このカラーフィルターは特にポリイミドカラーフィルターである。より具体的 には、例示するカラーフィルターはＢｒｅｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．Ｒ ｏｌｌａ、ミズリー州から入手可能なＰｉＣ Ｇｒｅｅｎ ０２ポリイミドフィ ルター材料である。青色および赤色フィルター材料もまた同じ給源から入手可能 であり、本明細書の以下に記述する処理順と実質的に同じ処理順で使用する。本 明細書の別の部分に記述するように、通常の半導体写真製版および処理方法に匹 敵する他の色分離および選択技術も使用可能である。 図１２Ａに示すように、電極４１２とトランジスタ４１４を備えたピクセル要 素４１０を絶縁層４１５上に形成させる。図１２Ｂに示すように、このピクセル 要素４１０の上に任意に窒化物層４２０を形成させてもよい。次に、この窒化物 層４２０上に任意に接着促進剤（示していない）を被覆して焼き付けてもよい。 この接着促進剤は、またＢｒｅｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．が供給してい るＡＰＸ Ｋ−１であってもよく、ここでは、これを５０００ＲＰＭで回転させ てウエハーの上に付着させた後、オーブン内でこれの焼き付けを行うことができ る。しかしながら、好適な態様では接着促進剤を用いない。 １０００−４０００ｒｐｍの速度で９０秒間回転させて、ポリイミド、例えば ＰｉＣ Ｇｒｅｅｎ ０２などの層を該回路上に付着させる。その結果として生 じる構造物を図１２Ｃに示す。このポリイミド層４３０の厚さは約０．５から５ ミクロンである。好適な態様におけるポリイミド層４３０の厚さは約１から２ミ クロンである。次に、例えばホットプ レートなどを用いて、この構造物に溶媒除去用焼き付けを１２０℃で６０秒間受 けさせる。この溶媒除去用焼き付けの個々の条件は決定的でないことを注目すべ きである。次に、この構造物にホットプレートを用いた２番目の、即ち「ベータ 」焼き付けを１７５℃で真空接触させた状態で９０秒間受けさせる。このベータ 焼き付けで現像処理特性が制限されることから、このベータ焼き付け段階では温 度を均一にすることが重要である。 図１２Ｄに示すように、上記構造物にフォトレジストパターン４４０を取り付 ける。ポジ型フォトレジストをマスク（示していない）で覆い、焼き付けを行っ た後、通常線量の１．５から２倍の線量で紫外光４５０に露光させる。次に、標 準的な現像液を用いて上記パターンを４０秒間現像する。この現像液は、好適に は金属イオンが入っている現像液、例えばＳｈｉｐｅｌｙ ＭＦ−３１２などで ある。このフォトレジストと一緒にポリイミド４３０を現像する。次に、この構 造物を水で濯いだ後、窒素または奇麗な圧縮空気で乾燥させる。 次に、炭素を基とする市販溶媒、例えばＢｒｅｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎ ｃ．から入手可能なＳａｆｅｓｔｒｉｐなどを上記構造物の上に回転させて付着 させることにより、フォトレジスト４４０を除去する。次に、その結果として生 じるカラーフィルター構造物４３５（図１２Ｅに示す）を２００℃から２８０℃ のオーブン内で１時間焼き付けして硬化させる。好適な態様における焼き付け温 度は２３０℃である。 赤色および青色カラーフィルターに関しても上記過程を繰り返すことにより、 フルカラー液晶ディスプレーまたはＥＬディスプレーを得る。カラーフィルター 要素のサイズに依存した必要に応じて回転速度および 焼き付け温度を変える。このカラーフィルター要素が完成した後、窒化ケイ素、 オキシ窒化ケイ素または酸化ケイ素の層を用いて、その結果として生じた構造物 をカプセル封じする。このカプセル封じおよび平板化ではまた光学的に透明なポ リイミド層を用いることも可能である。次に、製造すべきディスプレーの種類に 応じて、この上に記述した手順に従い、上記回路を第二基板上に移してもよい。 別の好適な態様では赤色、青色および緑色のポリイミド類を用い、これらに感 光材料を組み込む。この態様では、このポリイミド類を付着させ、露光させた後 、現像を行う。このような過程を利用する場合、フォトレジストを用いる必要は ない。別の好適な態様では、ネガ型フォトレジスト材料を用いたフィルター製造 方法を利用してカラーフィルター要素の配列を生じさせる。 ネガ型レジスト材料内に顔料を分散させた後、これをフィルムとして取り付け ることにより、各ピクセル電極上に第一カラーフィルターを形成させる。このよ うな色付きのネガ型フォトレジスト材料は商業的に入手可能である。このフィル ムの一部を露光させる。このフィルムの残りの部分を露光させないようにマスク （示していない）を付ける。このフィルムの露光部分を光の存在下で現像するこ とにより、第一カラーフィルター要素を生じさせる。このフィルムの現像されな かった部分を除去することにより、各ピクセル電極に隣接した第一カラーフィル ター要素のパターンを残す。この第一カラーフィルター要素と同様な様式で第二 および第三カラーフィルター要素も生じさせる。 任意に、不透明（または黒色）要素のマトリックス配列を各ピクセル電極のト ランジスタ領域の上またはそれに隣接した部分と同様にインタ ープライズスペース（ｉｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ｓｐａｃｅｓ）の上に形成させて もよい。各不透明要素は光を吸収する働きをし、均一な背景を与える。 他の好適な態様では、カラー写真現像方法（ここでは、各色でカラー−カプラ ー含有現像液を用いる）を適用することにより、アクティブ・マトリックス回路 に隣接させてカラーフィルター配列を形成させる。 このアクティブ・マトリックスの各ピクセル電極に隣接させて黒色および白色 のハロゲン化銀エマルジョン層を形成させる。ハロゲン化銀エマルジョンを利用 したカラーフィルター要素の形成は米国特許第４，４００，４５４号で詳細に再 吟味可能である。このアクティブ・マトリックスの上に絶縁層、例えばＳｉＯ2 層などを形成させ、これを模様化して、各ピクセル電極に隣接するエマルジョン 層部分を露出させる。このエマルジョン層部分を露光させることで銀粒子を生じ させる。この露光させたエマルジョン層領域の各々にカラーカプラーを含有する 第一現像液を添加する。このようにして、その後、第一カラーの染料を各領域に 生じさせる。次に、各領域を漂白または再ハロゲン化することで銀を除去する。 次に、各ピクセルに隣接する未露光ハロゲン化銀エマルジョン層電極部分を、 上記アクティブ・マトリックス上に形成させた模様付き絶縁層に光を通して露光 させる。このエマルジョン層の各露光領域に２番目のカラーカプラー含有現像液 を添加することで、各領域に第二カラーの染料を生じさせる。次に、各領域を漂 白または再ハロゲン化することで銀を除去する。 次に、上記ピクセル電極に隣接する残りの未露光ハロゲン化銀エマル ジョン層部分を、模様付き絶縁層に光を通して露光させる。このエマルジョン層 の各露光領域に３番目のカラーカプラー含有現像液を添加することで、各領域に 第三カラーの染料を生じさせる。次に、各領域を漂白または再ハロゲン化するこ とで銀を除去する。上記絶縁層を除去した後、上記エマルジョン層内に残存する 如何なるハロゲン化銀も定着で除去する。このようにして、各ピクセル電極に隣 接させてカラーフィルター要素の配列を形成させる。 別法として、染料現像剤を含有する現像液を用いたカラー写真現像方法を適用 することで、カラーフィルター配列を生じさせることができる。これを達成する には、カラーカプラーを含有する現像液の代わりに染料現像剤を含有する現像液 を用いて上記過程を実施する。次に、本図に記述する如き処理を行った後、この 生じさせたカラーフィルター要素と一緒に薄層を移し、必要に応じて、最終ディ スプレー製造を行う前にさらなる処理を行ってもよい。 この上に示した手順では、移す前の回路ウエハー上にカラーフィルターを直接 位置させる方法を用いる。これにより、収差が最小限になり、そしてより小さい ピクセルサイズを用いる場合特に困難であり得る機械的配列を行う必要がなくな る。代替態様は、透過液晶ディスプレーにおいて、図１３Ａ−１３Ｃの工程手順 に示すようにトランスファー基板、例えばガラス基板５００などの１つの側にカ ラーフィルターシステムを取り付ける態様である。色付きピクセルを形成させる 処理は同じである。形成させた緑色フィルター要素５１０を図１３Ａに示す。次 に、図１３Ｂに示すように青色および赤色フィルター要素を形成させた後、ピク セル電極と一緒に回路を整列させてカラーフィルター基板５００上に移し、 そしてカラーフィルター要素を接着剤５４０で接着させる。整列後、これらの片 をＵＶ硬化型接着剤粘着、機械的張り付けまたはレーザースポット粘着で適当な 位置に固定した後、オーブンで焼き付けることにより、トランスファー接着剤上 で完全に硬化させる。この方法に従って製造した液晶ディスプレーを図１３Ｃの 断面図で示し、この図では、厚さが約１−５ミクロンの薄い接着剤層５４０によ り、ピクセル電極５５０、５６０とこれに関連して配列するカラーフィルター要 素５１０、５２０とは離れている。トランジスタ５８０は、各ピクセルの所の液 晶材料５９０を通過する光の透過率を調節するように、該電極を作動させる。 図１４Ａ−１４Ｃでは、トランジスタ１００を成形させた後であるが移す前に カラーフィルター要素６００を形成させそして絶縁体１２（図１４Ａ）の相対す る側にピクセル電極を形成させる以外は図８Ａ−８Ｄに示したのと同様な方法を 説明する。図１４Ｂに、接着剤６１０を用いて基板６２０上に移しそしてトラン ジスタ接触子１０４を露出させた後の構造を示す。図１４Ｃに、絶縁体１２の相 対する側に電極１０８を形成させた後のデバイスを示す。本明細書の上に記述し た種々の方法を用いて上記絶縁体１２の相対する側に電極１０８を形成させるこ とができる。 実際の状況では、ディスプレーの解像度を高めようとするにつれて、図１５に 示すように電極とトランジスタを個別層に形成させることの要求が高くなるであ ろう。示すように、絶縁層７１５上にトランジスタ回路７１４を形成させる。こ のトランジスタの上に絶縁体７２０を付着させる。この絶縁体７２０または接着 剤の上に電極７１２を形成させる。絶縁体層７２０を貫く相互連結子７１３によ り、電極７１２をトランジ スタ回路７１４に相互連結させる。このようにして、積み重なった電極７１２と トランジスタ回路７１４を有するピクセル要素をピクセルの配列で作り出すこと ができる。次に、１９９２年９月１１日付けで提出した米国特許連続番号０７／ ９４３，８９６（これは引用することによって本明細書に組み入れられる）およ び本明細書の別の所に記述した如き、白色蛍光層とカラーフィルター要素を用い たＥＬスタック（ｓｔａｃｋ）７３０を、電極７１２の上に加工するが、この加 工をモノリシック加工（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）で行 うか、或は予め加工したＥＬスタック７３０の上に移して配列させるか、或は液 晶ディスプレーの中に組み込むことで行う。 図１６−１８は、平板ディスプレーのアクティブ・マトリックスに関する３つ の好適な態様の模様化したピクセル電極の上面図である。この態様では、ＳＯＩ 構造物内のケイ素材料領域を除去することで各電極内にパターンを形成させる。 この電極パターンは図１６に示す如きチェッカーボード模様（ここでは、孤立し た正方形の配列が除去されている）、図１７および１８に示す如き線形グリッド 、じゃ文岩形状、或は各ピクセル電極を通る透過率の損失を低くするに適切な開 口部幾何構造を持たせた他の形態であってもよい。図１６に示す如き個々のピク セル電極８１０は、最初、単結晶ケイ素の固体層を含む。しかしながら、ケイ素 の領域８２０を除去しそしてケイ素領域８１５を残すようにこの構成要素を加工 する。図１７に示すように、その結果として生じるピクセル電極８３０はグリッ ドに類似している。開口領域８３５の幅（Ｗ１）は１−６ミクロンの範囲であり 、そして電極材料片８４０の幅（Ｗ２）は約１−６ミクロンの範囲である。好適 な態様では、除去した領域８３５をピ クセル電極８３０に８−１０個存在させる。図１７の領域８３５および片８４０ の幅は両方とも約２．５ミクロンである。図１８では、ピクセル電極８５０に除 去した領域または開口部８６０と電極材料片８７０が存在しており、その幅は両 方とも約３ミクロンである。 上記グリッドは各ピクセル電極を貫通する開口部を与えており、それによって 干渉効果が低下しかつまたピクセル材料が原因となる反射、吸収および散乱が低 下することにより、光の透過が改良される。グリッド形状のピクセルが有する１ つの利点は、アクティブ・マトリックスを通る光の透過率が向上する結果として 表示画像がより明るくなることである。もう１つの利点は、グリッド形状のピク セルを用いると単結晶ケイ素層の厚み変動が最小限になることである。厚みが変 動するとこれが光吸収または干渉の原因になることでアクティブ・マトリックス を通る光の透過率が低下する。厚みの変動を最小限にすることで表示画像をより 明るくすることができる。相当物 本発明の好適な態様を言及することで本発明を詳細に示しかつ説明してきたが 、本分野の技術者は、添付請求の範囲で規定する如き本発明の精神および範囲か ら逸脱しない限りそれに関して形態および詳細を種々に変化させることができる ことを理解するであろう。
【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年４月３日 【補正内容】 請求の範囲 １． アクティブ・マトリックス・ディスプレーを製造する方法であって、 第一基板上の半導体層を用いてトランジスタ回路の配列を形成させ、こ の半導体層にピクセル電極領域を規定する開口部を持たせ、 該ピクセル電極領域の各々にピクセル電極の配列を形成させ、各ピクセ ル電極を該トランジスタ回路の１つに電気連結させ、 該トランジスタ回路上に絶縁層を形成させ、 該トランジスタ回路および絶縁層各々の上に光遮蔽材料を形成させ、そ して 該トランジスタ回路の配列、光遮蔽材料およびピクセル電極の配列を該 第一基板から第二基板上に移す、 ことを含む方法。 ２． ケイ素基板上に二酸化ケイ素の薄層を形成させることで第一絶縁基板を 作り出しそしてこの二酸化ケイ素上に単結晶ケイ素を含む半導体層を作り出すこ とを更に含む請求の範囲第１項の方法。 ３． 該移す段階が該ピクセル電極とトランジスタ回路の配列を光透過性基板 に接着させることを更に含む請求の範囲第２項の方法。 ４． アクティブ・マトリックスを該基板から取り外す目的で該ケイ素基板の エッチングを行うことを更に含み、ここで、その絶縁二酸化ケイ素の薄層が光透 過性を示す請求の範囲第３項の方法。 ５． 該ピクセル電極上にカラーフィルター配列を形成させることを更に含む 請求の範囲第１項の方法。 ６． 該カラーフィルター形成段階が各ピクセル電極上にポリイミド フィルムを形成させそしてこのポリイミドフィルムを熱処理することを含む請求 の範囲第５項の方法。 ７． 該ピクセル電極形成段階が金属酸化物または金属窒化物の領域を生じさ せることを含む請求の範囲第１項の方法。 ８． 該ピクセル電極形成段階が酸化インジウム錫の領域を生じさせることを 含む請求の範囲第１項の方法。 ９． アクティブ・マトリックス・ディスプレーの製造方法であって、 絶縁層および第一基板上に半導体層を形成させ、 この半導体層を用いてトランジスタ回路の配列を形成させ、 このトランジスタ回路の配列および該絶縁層を該第一基板から第二基板 上に移し、そして 該絶縁層を貫いて伸びるピクセル電極開口部の配列を形成するように該 絶縁層の一部を除去する、 ことを含む方法。 １０． 単結晶ケイ素を用いて半導体層を形成させ、ピクセル電極領域を規定 させるように該単結晶ケイ素の一部を除去し、そして該第一基板上に該絶縁基板 層を形成させることを更に含むが、この第一基板の形成が、ケイ素基板上に二酸 化ケイ素の薄層を形成させることを含む請求の範囲第９項の方法。 １１． 該移す段階が該トランジスタ回路の配列を光透過性基板に接着させる ことを更に含みそして該除去段階の後に該開口部の配列内にピクセル電極の配列 を形成させる請求の範囲第１０項の方法。 １２． アクティブ・マトリックスを該基板から取り外す目的で該ケイ素基板 のエッチングを行うことを更に含み、ここで、その薄層絶縁層 が光透過性を示す請求の範囲第１１項の方法。 １３． 該ピクセル電極領域上にカラーフィルター配列を形成させることを更 に含む請求の範囲第９項の方法。 １４． 該カラーフィルター形成段階が各ピクセル電極上にポリイミドフィル ムを形成させそしてこのポリイミドフィルムを熱処理することを含む請求の範囲 第１３項の方法。 １５． アクティブ・マトリックス液晶ディスプレーであって、 第一絶縁層上の平面に広がる半導体層を用いて形成させたトランジス タ回路の配列、 該第一絶縁層領域上の該半導体層面に位置させたピクセル電極の配列 、 該トランジスタ回路の配列上に広がる第二絶縁層、 該トランジスタ回路および該第二絶縁層各々の上に広がる光遮蔽材料 、および 該ピクセル電極の配列と対電極の間に位置する液晶材料、 を含むアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 １６． 該半導体層が単結晶ケイ素を含んでいてピクセル電極領域を規定する 開口部の配列を有しそして該絶縁層が二酸化ケイ素の薄層を含む請求の範囲第１ ５項のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 １７． 該ピクセル電極とトランジスタ回路の配列を光透過性基板に接着させ る接着剤を更に含む請求の範囲第１５項のアクティブ・マトリックス液晶ディス プレー。 １８． 該ピクセル電極上にカラーフィルター配列を更に含む請求の範囲第１ ５項のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 １９． 各ピクセル電極上の該カラーフィルター配列がポリイミドフィルムを 含む請求の範囲第１８項のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 ２０． 各ピクセル電極が金属酸化物または金属窒化物を含む請求の範囲第１ ５項のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 ２１． 各ピクセル電極が酸化インジウム錫の領域を含む請求の範囲第１５項 のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 ２２． アクティブ・マトリックス・液晶ディスプレーであって、 平面に広がる絶縁層上の半導体層を用いて形成させたトランジスタ回 路の配列、 各々が該絶縁層の平面に位置していてトランジスタ回路に導電接触し ているピクセル電極の配列、 該ピクセル電極の配列と対電極の間に位置する液晶材料、 を含むアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 ２３． 該半導体層が単結晶ケイ素を含んでいてピクセル電極領域を規定する 開口部を有しそして該絶縁層が二酸化ケイ素薄層を含んでいて該ピクセル電極領 域に相当する開口部を有する請求の範囲第２２項のアクティブ・マトリックス液 晶ディスプレー。 ２４． 各ピクセル電極と一緒に整列しているポリイミドフィルムを各々が含 有するカラーフィルター配列を更に含む請求の範囲第２２項のアクティブ・マト リックス液晶ディスプレー。 ２５． 各ピクセル電極が半導体の酸化物を含む請求の範囲第２２項のアクテ ィブ・マトリックス液晶ディスプレー。 ２６． 各ピクセル電極が酸化インジウム錫の領域を含む請求の範囲 第２２項のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイングル， ブレンダ アメリカ合衆国マサチユセツツ州02048マ ンスフイールド・ローンデイルロード142 (72)発明者 ザブラツキー， マシユウ アメリカ合衆国マサチユセツツ州02760ノ ースアツトルボロ・メイストリート580 (72)発明者 スピツツアー， マーク・ビー アメリカ合衆国マサチユセツツ州02067シ ヤロン・ミンクトラツプレイン５

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １． アクティブ・マトリックス・ディスプレーを製造する方法であって、 第一基板上の半導体層を用いてトランジスタ回路の配列を形成させ、こ の半導体層にピクセル電極領域を限定する開口部を持たせ、 該ピクセル電極領域の各々にピクセル電極の配列を形成させ、各ピクセ ル電極を該トランジスタ回路の１つに電気連結させ、そして このトランジスタ回路の配列およびピクセル電極の配列を該第一基板か ら第二基板上に移す、 ことを含む方法。 ２． ケイ素基板上に二酸化ケイ素の薄層を形成させることで第一絶縁基板を 作り出しそしてこの二酸化ケイ素上に単結晶ケイ素を含む半導体層を作り出すこ とを更に含む請求の範囲第１項の方法。 ３． 該移す段階が該ピクセル電極とトランジスタ回路の配列を光透過性基板 に接着させることを更に含む請求の範囲第２項の方法。 ４． アクティブ・マトリックスを該基板から取り外す目的で該ケイ素基板の エッチングを行うことを更に含み、ここで、その薄層絶縁層が光透過性を示す請 求の範囲第３項の方法。 ５． 該ピクセル電極上にカラーフィルター配列を形成させることを更に含む 請求の範囲第１項の方法。 ６． 該カラーフィルター形成段階が各ピクセル電極上にポリイミドフィルム を形成させそしてこのポリイミドフィルムを熱処理することを含む請求の範囲第 ５項の方法。 ７． 該ピクセル電極形成段階が金属酸化物または金属窒化物の領域 を生じさせることを含む請求の範囲第１項の方法。 ８． 該ピクセル電極形成段階が酸化インジウム錫の領域を生じさせることを 含む請求の範囲第１項の方法。 ９． アクティブ・マトリックス・ディスプレーの製造方法であって、 絶縁層および第一基板上に半導体層を形成させ、 この半導体層を用いてトランジスタ回路の配列を形成させ、 このトランジスタ回路の配列および該絶縁層を該第一基板から第二基板 上に移し、そして 該絶縁層を貫いて伸びるピクセル電極開口部の配列を限定させるように 該絶縁層の一部を除去する、 ことを含む方法。 １０． 単結晶ケイ素を用いて半導体層を形成させ、ピクセル電極領域を限定 させるように該単結晶ケイ素の一部を除去し、そして該第一基板上に該絶縁基板 層を形成させることを更に含むが、この第一基板の形成が、ケイ素基板上に二酸 化ケイ素の薄層を形成させることを含む請求の範囲第９項の方法。 １１． 該移す段階が該トランジスタ回路の配列を光透過性基板に接着させる ことを更に含みそして該除去段階の後に該開口部の配列内にピクセル電極の配列 を形成させる請求の範囲第１０項の方法。 １２． アクティブ・マトリックスを該基板から取り外す目的で該ケイ素基板 のエッチングを行うことを更に含み、ここで、その薄層絶縁層が光透過性を示す 請求の範囲第１１項の方法。 １３． 該ピクセル電極領域上にカラーフィルター配列を形成させることを更 に含む請求の範囲第９項の方法。 １４． 該カラーフィルター形成段階が各ピクセル電極上にポリイミドフィル ムを形成させそしてこのポリイミドフィルムを熱処理することを含む請求の範囲 第１３項の方法。 １５． アクティブ・マトリックス液晶ディスプレーであって、 絶縁層上の平面に広がる半導体層を用いて形成させたトランジスタ回 路の配列、 該絶縁層領域上の該半導体層面に位置させたピクセル電極の配列、お よび 該ピクセル電極の配列と対電極の間に位置する液晶材料、 を含むアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 １６． 該半導体層が単結晶ケイ素を含んでいてピクセル電極領域を限定する 開口部の配列を有しそして該絶縁層が二酸化ケイ素の薄層を含む請求の範囲第１ ５項のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 １７． 該ピクセル電極とトランジスタ回路の配列を光透過性基板に接着させ る接着剤を更に含む請求の範囲第１５項のアクティブ・マトリックス液晶ディス プレー。 １８． 該ピクセル電極上にカラーフィルター配列を更に含む請求の範囲第１ ５項のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 １９． 各ピクセル電極上の該カラーフィルター配列がポリイミドフィルムを 含む請求の範囲第１８項のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 ２０． 各ピクセル電極が金属酸化物または金属窒化物を含む請求の範囲第１ ５項のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 ２１． 各ピクセル電極が酸化インジウム錫の領域を含む請求の範囲 第１５項のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 ２２． アクティブ・マトリックス・液晶ディスプレーであって、 平面に広がる絶縁層上の半導体層を用いて形成させたトランジスタ回 路の配列、 各々が該絶縁層の平面に位置していてトランジスタ回路に導電接触し ているピクセル電極の配列、 該ピクセル電極の配列と対電極の間に位置する液晶材料、 を含むアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。 ２３． 該半導体層が単結晶ケイ素を含んでいてピクセル電極領域を限定する 開口部を有しそして該絶縁層が二酸化ケイ素薄層を含んでいて該ピクセル電極領 域に相当する開口部を有する請求の範囲第２２項のアクティブ・マトリックス液 晶ディスプレー。 ２４． 各ピクセル電極と一緒に整列しているポリイミドフィルムを各々が含 有するカラーフィルター配列を更に含む請求の範囲第２２項のアクティブ・マト リックス液晶ディスプレー。 ２５． 各ピクセル電極が半導体の酸化物を含む請求の範囲第２２項のアクテ ィブ・マトリックス液晶ディスプレー。 ２６． 各ピクセル電極が酸化インジウム錫の領域を含む請求の範囲第２２項 のアクティブ・マトリックス液晶ディスプレー。
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