JPWO2004070810A1 - 表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
現在のところ主流となっているアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、各画素に薄膜トランジスタ(TFT)と呼ばれるスイッチング素子を設けた画素構成となっている。このような表示装置を製造する技術は、半導体集積回路の製造技術と同様に、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィープロセス、真空装置を用いた被膜形成やエッチングプロセスなどを適宜組み合わせたものとなっている。
このような製造プロセスは、スパッタリング法や化学的気相成長(CVD)法により導電体、絶縁体、及び半導体膜などの被膜を形成するプロセス、当該被膜上に感光性のレジスト膜を塗布して、投影露光装置によりマスクを通して露光した後、レジスト膜を現像液に浸して所望のパターンを形成するプロセス、溶液や活性な反応性ガスでエッチングを行うプロセスを組み合わせ、これを繰り返し行うものである。
以上の点から明らかなように、従来の表示装置の製造技術では、材料の殆どを捨てていることになり、製造コストに影響を及ぼすばかりか、環境負荷の増大を招いていた。このような傾向は、製造ラインに流れる基板サイズが大型化するほど顕在化して来た。
本発明は、このような問題点に鑑み成されたものであり、表示装置の製造に係る材料の消費量を低減し、製造プロセス及びそれに用いる装置の簡略化、及び製造コストの削減を図ることを目的とする。
すなわち、本発明は、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備えたパターン描画手段と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して形成された被膜の除去を行う被膜除去手段と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成する被膜形成手段とを少なくとも用い、前記被膜形成手段により、絶縁膜、半導体膜、金属膜、その他の被膜を形成する工程と、前記パターン描画手段により、導電性材料を含む組成物を、基板上に描画して、配線パターンを形成する工程と、前記パターン形成手段により、高分子樹脂の組成物を、基板上に描画してマスクパターンを形成する工程と、前記被膜除去手段により、基板上に形成された被膜を、選択的に除去するエッチング工程と、前記被膜除去手段により、高分子樹脂で形成されたマスクパターンを除去する工程とを含むことを特徴としている。
また、本発明は、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備えたパターン描画手段により、ゲート電極、ソース及びドレイン電極を含む導電膜のパターンを形成する工程と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成する被膜形成手段により、非単結晶半導体膜、無機絶縁膜を形成する工程と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して形成された被膜の除去を行う被膜除去手段により、非単結晶半導体膜及び又は絶縁膜の一部を除去する工程とを含むことを特徴とするものである。
上記した各工程は、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で行うことができる。大気圧又は大気圧近傍の圧力とは、1.3×101〜1.06×105Paとすれば良い。
パターン描画手段において、組成物の吐出口を備えた液滴吐出手段として、インクジェット方式のように圧電素子を用いて組成物を吐出させる構成や、吐出口にニードルバルブを設けて摘下量を制御する構成を適用することができる。
配線などとして機能させる導電性のパターンを形成する組成物としては、粒径1μm程度の金属微粒子を含む導電性の組成物や、粒径1μm程度の金属微粒子と、1μm以下の超微粒子(ナノ粒子)を導電性の高分子組成物に分散させたものを用いると良い。
被膜形成手段としては、プラズマ化した気体或いは反応性のラジカル又はイオン種を含む気体の噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた構成である。また、被膜除去手段も同様な構成とするが、これは導入する気体を適宜選択することにより使い分けることができる。被膜形成手段において適用する代表的な反応性の気体としては、シランなどの珪化物気体であり、非単結晶半導体膜を形成することができる。また、珪化物気体に酸素や亜酸化窒素などの酸化物気体や、窒素やアンモニアなどの窒化物気体を組み合わせることにより酸化珪素又は窒化珪素などの絶縁膜を形成することができる。
被膜除去手段において適用する代表的な反応性の気体としては、三フッ化窒素、六フッ化硫黄などのフッ化物気体、塩素や三塩化硼素などの塩化物気体を用いることにより、半導体膜をはじめ各種被膜のエッチング処理を行うことができる。
図2は、本発明に係る表示装置の製造工程を示す図であり、ロールツーロール工法を用いる一例を示す図である。
図3は、本発明に係る表示装置の製造工程を示す図であり、ロールツーロール工法を用いる一例を示す図である。
図4A及び図4Bは、本発明に係るパターン描画手段の一例を示す図である。
図5は、本発明に係るパターン描画手段の一例を示す図である。
図6A及び図6Bは、本発明に係る被膜形成手段又は被膜除去手段の一例を示す図である。
図7は、本発明に係る被膜形成手段又は被膜除去手段におけるノズル体の構成を示す図である。
図8は、本発明に係る被膜形成手段又は被膜除去手段におけるノズル体の構成を示す図である。
図9A〜図9Dは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。
図10A〜図10Dは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。
図11A〜図11Dは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。
図12は、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。
図13A〜図13Dは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。
図14A〜図14Dは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。
図15A〜図15Cは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。
図16A〜図16Cは、本発明における表示装置の一態様を示す図である。
本発明に係るパターン描画手段の一態様を図4A及び図4Bを用いて説明する。可撓性基板400が一方のロール401から送り出され他方のロール402に巻き取られる間に、組成物を可撓性基板400上に吐出する液滴吐出手段403が備えられている。この液滴吐出手段403は、吐出口406を備えたヘッド405を複数個用い、それを一軸方向(可撓性基板400の幅方向)に配列させたものである。撮像手段404は可撓性基板400上のマーカー位置の検出や、パターンを観察するために設けている。なお、図4Aは側面から、図4Bは上面から見た模式図である。
すなわち、吐出口406が一軸方向に配列された液滴吐出手段403を、可撓性基板400の搬送方向と交差するように配置している。液滴吐出手段403と基板の搬送方向との成す角度は必ずしも直交させる必要はなく、45〜90度の角度をもって交差させれば良い。この液滴吐出手段403により形成するパターンの解像度は、吐出口406の間隔(ピッチ)で決まるが、可撓性基板400の搬送方向と交差する角度を90度以下とすることにより、吐出口のピッチを実質的に狭くすることができるので、微細なパターンを形成する目的においては好ましい。
液滴吐出手段403のヘッド405は、吐出又は滴下する組成物の量とタイミングを制御できるものであれば良く、インクジェット方式のように圧電素子を用いて組成物を吐出させる構成や、吐出口にニードルバルブを設けて滴下量を制御する構成とすれば良い。
液滴吐出手段403を構成するヘッド405は、必ずしも同時に同じタイミングで吐出動作をする必要はなく、可撓性基板400の移動に合わせて個々のヘッド405が組成物を吐出するタイミングを制御することにより目的とする組成物によるパターンを形成することができる。
すなわち、図5に示すように、液滴吐出手段403の個々のヘッド405は制御手段407に接続され、それがコンピュータ410で制御することにより予めプログラミングされたパターンを描画することができる。描画するタイミングは、例えば、可撓性基板400上に形成されたマーカー411を基準に行えば良い。これを撮像手段404で検出し、画像処理手段409にてデジタル信号に変換したものをコンピュータ410で認識して制御信号を発生させて制御手段407に送る。勿論、可撓性基板400上に形成されるべきパターンの情報は記憶媒体408に格納されたものであり、この情報を基にして制御手段407に制御信号を送り、液滴吐出手段403の個々のヘッド405を個別に制御することができる。
図6A及び図6Bは、プラズマ化した気体或いは反応性のラジカル又はイオン種を含む気体の噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備え、被膜の除去を行う被膜除去手段の一態様を示す図である。可撓性基板600が一方のロール601から送り出され他方のロール602に巻き取られる間に、上記した反応性気体を噴出する複数の噴出口605を備えたノズル体603が備えられている。ノズル体603の個々の噴出口605には、プラズマ発生手段606、気体供給手段607、気体排気手段608が接続されている。
この場合も、図5で例示したものと同様に、個々のノズル体603はコンピュータにより独立して制御可能であり、撮像手段604の画像情報(位置情報)を基に、可撓性基板600の所定の領域に、選択的に反応性気体を噴出して所定の処理を行うことが出来る。すなわち、被膜を除去する目的においては、ドライエッチング技術と同様に、活性なラジカルや反応ガスを吹き付けることにより、その部分で反応を進行させて選択的に被膜の除去を行うことを可能としている。
被膜がフォトレジスト材料に代表されるような高分子組成物であれば、気体として酸素を含む気体を用いることで、当該組成物を除去する所謂アッシング処理を行うことが出来る。
また、シランなどに代表される珪化物気体を選択すれば、被膜の堆積を行うことが可能となり、被膜形成手段として適用することができる。例えば、非単結晶シリコン膜を形成するには、シランに代表される珪化物気体を用いれば良い。珪化物気体に亜酸化窒素などの酸素化物気体又は窒化物気体を混合すれば、酸化シリコン膜又は窒化シリコンを形成することもできる。
図7は、特に、プラズマ化した気体或いは反応性のラジカル又はイオン種を用いてエッチングやアッシング(レジスト膜の除去)などの表面処理を行うのに適したノズル体の構成を示している。ノズル体701にはエッチングやアッシングなどの表面処理を行うための気体を供給する気体供給手段703とその気体排気手段706、不活性気体供給手段707とその排気手段710が接続されている。気体供給手段703から供給される気体は、内周気体供給筒700内にてプラズマ化或いは反応性のラジカル又はイオン種を生成して気体噴出口704から被処理体に吹き付ける。その後、当該気体は外周気体排気筒705から気体排気手段706により排出する。
その外郭には不活性気体供給口708が設けられ、さらに最外郭に排気口709を設けることによりガスカーテンを形成し、処理空間と周辺雰囲気とを遮断する構成となっている。
また、気体供給手段703と気体排出手段706との間に気体精製手段712を設け、気体を循環させる構成を組み入れても良い。このような構成を組み入れることにより、気体の消費量を低減することができる。また、気体排気手段706から排出される気体を回収して精製し、再度気体供給手段703で利用する形態としても良い。
大気圧又は大気圧近傍の圧力で安定的な放電を維持するためには、ノズル体701と被処理物との間隔は50mm以下が良く、好ましくは10mm以下、より好ましくは5mm以下とすれば良い。
このノズル体の形状は、内周気体供給筒700の内側に備えられた電極702を中心とした同軸円筒型とするのが最も好ましいが、同様に局所的にプラズマ化した処理気体を供給できる構成であればこれに限定されない。
電極702としてはステンレス、真鍮、その他の合金や、アルミニウム、ニッケル、その他の単体金属を用い、棒状、球状、平板状、筒状等の形状で形成すれば良い。電極702に電力を供給する電源711は、直流電源、又は高周波電源を適用可能である。直流電源を用いる場合には、放電を安定化するために間欠的に電力を供給するものが好ましく、その周波数が50Hz〜100kHz、パルス持続時間が1〜1000μsecとすることが好ましい。
処理気体の選択は、レジストの除去を行う目的においては酸素を用いれば良い。シリコンなどの半導体膜をエッチング加工する目的においては、三フッ化窒素(NF3)、六フッ化硫黄(SF6)、その他のフッ化物気体、アルミニウム、チタン、タングステンなどの金属をエッチングする目的においては四フッ化炭素(CF4)、六フッ化硫黄(SF6)、その他のフッ化物気体と、塩素(Cl2)、三塩化硼素(BCl3)、その他の塩化物気体とを適宜組み合わせて使用すれば良い。また、放電を安定的に持続させるために、これらのフッ化物気体及び塩化物気体を、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスで希釈して用いても良い。
ガスカーテンを形成するために用いる気体は、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガス、窒素等の不活性気体を用いる。このガスカーテン機能により、プラズマ化した処理気体が被処理物に作用する反応空間が前記した不活性気体で囲まれて周囲雰囲気と遮断される。
大気圧又は大気圧近傍の圧力は、1.3×101〜1.06×105Paとすれば良い。この内、反応空間を大気圧よりも減圧に保つためにはノズル体701及び被処理基板を閉空間を形成する反応室内に保持して、排気手段により減圧状態を維持する構成とすれば良い。この場合においても選択的な処理をするにはガスカーテン機構を設置することは有効である。
エッチング加工において、特に選択的な加工を必要とする場合には、図8に示すように、ノズル体801は、内周気体供給筒800の気体噴出口704を絞り、また電極802を棒状又はニードル状の電極として、プラズマの広がりを抑える構成としても良い。また、電極802の先端は気体噴出口704から突出して被処理体811との間で高密度のプラズマが形成されるようにしても良い。その他の構成は図7と同様であり、それらの詳細の説明は省略する。
次に、上記したパターン描画手段、被膜除去手段、被膜形成手段を組み合わせて長尺状の可撓性基板から表示装置を製造する方法について図9乃至図12を参照しながら説明する。なお、ここで例示する表示装置は、各画素にTFTを設けたアクティブマトリクス型の表示装置である。
図9Aはゲート電極及び配線を形成するために導電性の被膜を形成する工程である。基板10上にアルミニウム、チタン、タンタル、又はモリブデンなどの導電膜11を、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた被膜形成手段12により形成する。導電膜11は基板10の全面に形成する必要は無く、ゲート電極及び配線が形成される領域付近に選択的に成膜すれば良い。
その後、図9Bで示すように、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段13により、レジスト組成物を選択的に吐出して、ゲート電極を形成するためのマスクパターン14を導電膜11上に形成する。この場合、当該液滴吐出手段は、吐出口が一軸方向にのみ配列されているので、必要な箇所のみヘッドを動作させれば良く(ヘッド13a)、基板の全面を処理するためには、基板10と液滴吐出手段13のいずれか一方を、或いは両方を移動させれば良い。このような処理は、以下の工程においても同様である。
図9Cはマスクパターン14を用いてエッチングを行いゲート電極及び配線16を形成する工程である。エッチングは、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を除去する被膜除去手段を用いて行う。導電膜11のエッチングにはフッ化物気体又は塩化物気体を用いるが、ノズル体15において、この反応性気体は基板10の全面に噴射する必要はなく、ノズル体15のうち、導電膜11が形成されている領域に対向するノズル体15aを動作させ、その領域のみを処理するように行えば良い。
図9Dはマスクパターン14を除去する工程であり、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を除去する被膜除去手段を用いる。ノズル体17において、アッシングを行うために酸素プラズマ処理を行うが、これも基板の全面に対して行う必要は無く、マスクパターンが形成されている領域付近のみのノズル体17aを動作させて処理を選択的に行えば良い。
図10Aではゲート絶縁膜19、非単結晶シリコン膜20、保護膜21の形成を行う。これらの積層体の形成は、それぞれの被膜の形成を担当するノズル体18を複数個用意して連続的に成膜しても良いし、ノズル体18を1回走査する毎に反応ガス種を切り替えて順次積層形成しても良い。被膜を形成すべき領域は、基板10の全面ではないので、例えば、TFTが形成されるべき領域のみに、ノズル体18の全面からプラズマ化した反応ガスを供給して被膜の形成を行っても良い。酸化シリコン膜を形成する場合には、シランと酸素などの酸化物気体を用いるか、TEOSを用いるという選択肢もある。ゲート絶縁膜19は基板の全面に形成しても良いし、勿論、TFTが形成される領域付近に選択的に形成しても良い。
図10Bは、マスクパターン23を形成する工程であり、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段22の選択されたヘッド22aにより、レジスト組成物を選択的に吐出して、チャネル部の保護膜を形成するためのマスクパターン23を形成する。
図10Cはマスクパターン23を用いて、ノズル体24で保護膜21のエッチングを行い、チャネル部の保護膜25を形成する工程である。窒化シリコン膜で形成されるチャネル保護膜はSF6等のフッ化物気体を用いて行えば良い。
その後、マスクパターン23を被膜除去手段により図9Dの場合と同様に除去する。
図10Dは、TFTのソース及びドレインを形成するための一導電型の非単結晶シリコン膜27を形成する工程である。典型的にはn型の非単結晶シリコンで形成するが、ノズル体26から供給する反応性気体は、シランなどの珪化物気体とフォスフィンに代表されるような周期律第15族元素を含む気体を混合させて行えば良い。
図11Aはソース及びドレイン配線29、30を形成するために導電性ペーストを塗布して形成する工程である。液滴吐出手段28は圧電素子を用いて液滴を吐出させる構成を用いても良いし、ディスペンサ方式としても良い。いずれにしても、液滴吐出手段28の選択されたヘッド28aにより、選択的に粒径1μm程度の金属微粒子を含む導電性の組成物を選択的に滴下して、ソース及びドレイン配線29、30のパターンを直接形成する。或いは、粒径1μm程度の金属微粒子と、ナノミクロンサイズの超微粒子を導電性の高分子組成物に分散させたものを用いても良い。これを用いることにより、一導電型の非単結晶シリコン膜27との接触抵抗を小さくできるという有意な効果がある。その後、組成物の溶媒を揮発させて配線パターンを硬化するには、加熱手段として、加熱した不活性気体を同様にノズル体から吹き付けても良いし、ハロゲンランプヒータを用いて加熱をしても良い。
図11Bは形成したソース及びドレイン配線29、30をマスクとして、その下層側に位置する一導電型の非単結晶シリコン膜27及び非単結晶シリコン膜20のエッチングを行う。エッチングはノズル体31からプラズマ化したフッ化物気体を照射して行う。この場合にも、吹き付ける反応性気体の量を、配線形成領域近傍と、その他の領域とでその噴出量を異ならせ、非単結晶シリコン膜が露出している領域で多量に噴射することで、エッチングのバランスがとれ、反応性気体の消費量を抑えることができる。
図11Cは、全面に保護膜を形成する工程であり、ノズル体32からプラズマ化した反応性気体を噴出させて、代表的には、窒化シリコン膜33の被膜形成を行う。
図11Dはコンタクトホールの形成であり、ノズル体34を用い、コンタクトホールを形成する場所に選択的にプラズマ化した反応性の気体を噴出することにより、マスクレスでコンタクトホール35の形成を行うことができる。
その後、図12に示すように、画素電極37を印刷法で形成する。これは、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化亜鉛などの導電性粒子の粉体を含む組成物を液滴吐出手段36を用いて基板上に直接所定のパターン状に形成することで形成する。この組成物として、酸化インジウムスズの微粒子を導電性高分子に分散させた組成物を用いることにより、特に、一導電型の非単結晶シリコン膜27とのコンタクト部の抵抗を低くすることができる。この工程において画素電極が形成される。
以降の工程により、各画素にTFTのスイッチング素子を設けたアクティブマトリクス型の表示装置を形成するための一方の基板である素子基板を、従来のフォトリソグラフィー工程を用いずに製造することができる。
本発明に係る他の実施形態として、図4乃至図8で説明した構成のパターン描画手段、被膜形成手段、被膜除去手段を用いることにより、レジスト組成物を用いたマスクパターンを用いることなくTFT及びそれを用いた表示装置を製造することができる。
図13Aは基板10上に、液滴吐出手段50を用いて絶縁性の樹脂材料による土手51を形成する。開口部49を有する土手51は、図13Bに示すように、液滴吐出手段52によりゲート電極53を形成するに際し用いている。すなわち、開口部49に導電性の組成物を吐出させた時に、周辺に当該組成物が広がらずに所定のパターンが形成されるようにするための隔壁となる。
図13Cはゲート絶縁膜を形成する工程であり、ノズル体54を用いて、ゲート電極53上にゲート絶縁膜55を形成する。次いで、図13Dに示すようにノズル体56を用いて大気圧プラズマにより半導体膜57を形成する。
図14Aは、ノズル体58を用いて大気圧プラズマにより半導体膜57上に保護膜59を形成する工程であり、酸化珪素や窒化珪素などの絶縁膜を選択的に形成する。この工程は、チャネルエッチ型にする場合には必要ない。
図14Bは、TFTのソース及びドレインを形成するための一導電型の半導体膜61を形成する工程であり、ノズル体60を用いた大気圧プラズマCVD法により、選択的に被膜の形成を行う。
図14Cは、ソース及びドレイン配線63を形成するために導電性ペーストを塗布して形成する。液滴吐出手段62は圧電素子を用いて液滴を吐出させる構成を用いても良いし、ディスペンサ方式としても良い。いずれにしても粒径1μm程度の金属微粒子を含む導電性の組成物を選択的に滴下して、ソース及びドレイン配線パターンを直接形成する。その後、組成物の溶媒を揮発させて配線パターンを硬化するには、加熱した不活性気体を同様にノズル体から吹き付けても良いし、ハロゲンランプヒータを用いて加熱をしても良い。
図14Dは、形成したソース及びドレイン配線63をマスクとして、その下層側に位置する一導電型の半導体膜61のエッチングを行う。エッチングはノズル体64からプラズマ化したフッ化物気体を照射して行う。この場合にも、吹き付ける反応性気体の量を、配線形成領域近傍と、その他の領域とでその噴出量を異ならせ、非単結晶シリコン膜が露出している領域で多量に噴射することで、エッチングのバランスがとれ、反応性気体の消費量を抑えることができる。
図15Aは、保護膜を形成する工程であり、ノズル体65からプラズマ化した反応性気体を噴出させて窒化シリコン膜66の被膜形成を行う。
図15Bはコンタクトホールの形成であり、ノズル体67を用い、コンタクトホールを形成する場所に選択的にプラズマ化した反応性の気体を噴出することにより、マスクレスでコンタクトホール68を形成することができる。
その後、図15Cに示すように、画素電極70を印刷法で形成する。これは、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化亜鉛などの導電性粒子の粉体を含む組成物を液滴吐出法で形成するもので、ノズル体69を用いて基板上に直接所定のパターン状に形成することで形成する。この工程において画素電極を形成することができる。
以降の工程により、各画素にTFTのスイッチング素子を設けたアクティブマトリクス型の表示装置を形成するための一方の基板である素子基板を、従来のフォトリソグラフィー工程を用いずに製造することができる。
図1乃至図4は、以上の工程を連続して行うロールツーロール方式へ適用した場合の一形態を説明する図である。ここでは、図9乃至図12に示す工程と対応させて、その一態様について説明する。
図1で示すように、巻き出し側のロール101から、可撓性の長尺基板100が順次送り出され、その後、液滴吐出手段102、加熱手段103により金属膜を形成する。加熱手段103はランプヒータやガス加熱型のヒータを用いることができる。その後、液滴吐出手段104と加熱手段105によりマスクパターンを形成する。
マスクパターンを形成した後、ゲート電極/配線を形成するために、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を除去するノズル体106を用いてエッチングを行う。金属膜のエッチングにはフッ化物気体又は塩化物気体を用いるが、ノズル体において、この反応性気体は基板の全面に噴射する必要はなく、金属膜が除去される付近を積極的に処理するように行えば良い。マスクパターンの除去は、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配ダルて被膜を除去するノズル体107を用いる。
ゲート絶縁膜、非単結晶シリコン膜、保護膜の形成を、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成するノズル体108、109、110を用いて連続して行う。被膜を形成すべき領域は、可撓性の長尺基板100の全面ではないので、例えば、TFTが形成されるべき領域にみに、ノズル体の全面からプラズマ化した反応ガスを供給して被膜の形成を行えば良い。
図2において、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段111と加熱手段112によりレジスト組成物を選択的に吐出して、チャネル保護膜を形成するためのマスクパターンを形成する。プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を除去するノズル体113によるエッチングと、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を除去するノズル体114によるアッシングは先程と同様である。
その後、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成するノズル体115により、n型の非単結晶半導体膜を形成する。そして、ソース及びドレイン配線を形成するために導電性ペーストを塗布して液滴吐出手段116を用いて形成する。いずれにしても粒径1μm程度の金属微粒子を含む導電性の組成物を選択的に滴下して、ソース及びドレイン配線パターンを直接形成する。その後、組成物の溶媒を揮発させて配線パターンを硬化するために加熱手段117を用いて行う。
ソース・ドレイン配線をマスクとして、その下層側に位置するn型非単結晶シリコン膜と非単結晶シリコン膜のエッチングを行う。エッチングはノズル体118からプラズマ化したフッ化物気体を照射して行う。この場合にも、吹き付ける反応性気体の量を、配線形成領域近傍と、その他の領域とでその噴出量を異ならせ、非単結晶シリコン膜が露出している領域で多量に噴射することで、エッチングのバランスがとれ、反応性気体の消費量を抑えることができる。
全面に保護膜を形成する工程であり、ノズル体119からプラズマ化した反応性気体を噴出させて窒化シリコン膜の被膜形成を行う。
その後、図3において、ノズル体120を用い、コンタクトホールを形成する場所に選択的にプラズマ化した反応性の気体を噴出することにより、マスクレスでコンタクトホールの形成を行う。
その後、液滴吐出手段121と加熱手段122を用い、透明電極を形成する。これは、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化亜鉛などの導電性粒子の粉体を含む組成物を液滴吐出手段を用いて基板上に直接所定のパターン状に形成することで形成する。この工程において画素電極を形成することができる。
以降の工程は、液晶表示装置を製造する場合に必要になる工程であるが、液滴吐出手段123により、配向膜を形成し、ラビング手段124によりラビング処理をする。さらにシール材を液滴吐出手段126により描画して、散布手段127によりスペーサを散布した後、液晶吐出手段128により液晶を可撓性の長尺基板100上に滴下する。
対向側に基板は、他の巻き出しローラー129から供給し、張り合わせる。シール材を硬化手段130により硬化することにより、二枚の基板を固着する。さらに、分断手段131により、適宜パネルサイズに切り出し、液晶パネル132を製造することができる。
このような構成により製造される表示装置を用いて、図16に例示するテレビ受像器、コンピュータ、映像再生装置、その他の電子装置を完成させることができる。
図16Aは本発明を適用してテレビ受像器を完成させる一例であり、筐体2001、支持台2002、表示部2003、スピーカー部2004、ビデオ入力端子2005などにより構成されている。本発明を用いることにより、特に30型以上の画面サイズのテレビ受像器を低コストで製造することができる。さらに、本発明の表示装置を用いることにより、テレビ受像器を完成させることができる。これは、基板として、ガラスよりも比重の小さく、且つ、薄いことが特徴である可撓性基板を用いたことによる効果である。
図16Bは本発明を適用してノート型のパーソナルコンピュータを完成させた一例であり、本体2201、筐体2202、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウス2206などにより構成されている。本発明を用いることにより、15〜17型クラスの表示部2203を有するパーソナルコンピュータを低コストで製造することができる。
図16Cは本発明を適用して映像再生装置を完成させた一例であり、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体読込部2405、操作キー2406、スピーカー部2407などにより構成されている。本発明を用いることにより、15〜17型クラスの表示部A2403を有しながらも軽量化が図られた映像再生装置を低コストで製造することができる。
以上の実施形態より微細パターンを形成するためには、平均粒径が1〜50nm、好ましくは3〜7nmの、金属微粒子を有機溶媒中に分散させた組成物を用いると良い。代表的には、銀又は金の微粒子であり、その表面にアミン、アルコール、チオールなどの分散剤を被覆したものである。有機溶媒はフェノール樹脂やエポキシ系樹脂などであり、熱硬化性又は光硬化性のものを適用している。この組成物の粘度調整は、チキソ剤若しくは希釈溶剤を添加すれば良い。
液滴吐出手段によって、被形成面に適量吐出された組成物は、加熱処理により、又は光照射処理により有機溶媒を硬化させる。有機溶媒の硬化に伴う体積収縮で金属微粒子間は接触し、融合、融着若しくは凝集が促進される。すなわち、平均粒径が1〜50nm、好ましくは3〜7nmの金属微粒子が融合、融着若しくは凝集した配線が形成される。このように、融合、融着若しくは凝集により金属微粒子同士が面接触する状態を形成することにより、配線の低抵抗化を実現することができる。
本発明は、このような組成物を用いて導電性のパターンを形成することで、線幅が1〜10μm程度の配線パターンの形成も容易になる。また、同様にコンタクトホールの直径が1〜10μm程度であっても、組成物をその中に充填することができる。すなわち、微細な配線パターンで多層配線構造を形成することができる。
なお、金属微粒子の換わりに、絶縁物質の微粒子を用いれば、同様に絶縁性のパターンを形成することができる。
Claims (4)
- 組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備えたパターン形成手段と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して形成された被膜の除去を行う被膜除去手段と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成する被膜形成手段とを有する表示装置の製造方法であって、前記被膜形成手段により、絶縁膜、半導体膜、金属膜、その他の被膜を形成する工程と、前記パターン形成手段により、導電性材料を含む組成物を、基板上に描画して、配線パターンを形成する工程と、前記パターン形成手段により、高分子樹脂を含む組成物を、基板上に描画してマスクパターンを形成する工程と、前記被膜除去手段により、基板上に形成された被膜を、選択的に除去するエッチング工程と、前記被膜除去手段により、高分子樹脂で形成されたマスクパターンを除去する工程とを含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
- 請求項1において、被膜を形成する工程、配線パターンを形成する工程、エッチング工程、マスクパターンを除去する工程、のそれぞれは、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で行うことを特徴とする表示装置の製造方法。
- 組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備えたパターン描画手段により、ゲート電極、ソース及びドレイン電極を含む導電膜のパターンを形成する工程と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成する被膜形成手段により、非単結晶半導体膜、無機絶縁膜を形成する工程と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して形成された被膜の除去を行う被膜除去手段により、非単結晶半導体膜及び又は絶縁膜の一部を除去する工程とを含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
- 請求項3において、ゲート電極、ソース及びドレイン電極を含む導電膜のパターンを形成する工程、非単結晶半導体膜、無機絶縁膜を形成する工程、非単結晶半導体膜及び又は絶縁膜の一部を除去する工程のそれぞれは、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で行うことを特徴とする表示装置の製造方法。
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