TW521391B - Method of manufacturing a display device - Google Patents

Description

521391 A7 _B7 五、發明説明（1 ) " ^^ •本發明係關於一種製造顯示裝置的方法，其中基底配置 有包含至少一像素及導體圖樣之群組，且其中供應驅動電 壓給像素之半導體裝置被固定至基底。 此類主動矩陣顯示裝置的範例為薄膜電晶體液晶顯示器乂 TFT-LCD或主動陣列式LCD(AM-LCD)，該等液晶顯示器使Υ 用於膝上型電腦與數位個人助理器，但也在Gsm電話領域 中發現日益廣泛的應用。除了液晶顯示器以外，譬如（聚合 物）發光二極體（LED)顯示裝置也可使用。 更廣泛地說，本發明係關於一種製造電子裝置的方法， 其中至少一基底配置有包含至少一切換元件的功能群組， 且其中供應驅動電壓給切換元件之半導體裝置被固定至基 底。 西元 2000年 9月的 SID Int· Display Conf.第 415 到 418 頁之 ”Flexible Displays with Fully Integrated Electronics”文章中 描述一種程序，該程序中液態懸浮液内明確形成之半導體 裝置通過基底而到達在基底内對應形成之、、孔洞〃或刻痕 。该等半導體裝置係由標準技術生產之積體電路。在提供 積體電路之後，就建立與像素之連接。 此情況下發生的一個問題是：為了提供積體電路，就須 將相當大的誤差容許度列入考慮。半導體裝置不但須如之 前般地滑入刻痕内，而且還有某些厚度（約5〇微米）。當然， 當並非所有積體電路來自相同一個晶圓時的積體電路厚度 變異影響與'、孔洞〃或刻痕深度中基底表面的變異影響會 在基底上提供之光電層厚度中發生變異，該厚度量可達數 -4 - 本紙張尺度適用中®國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 521391 五、發明説明（ 从米特別疋s使用諸如超杻轉（STN)效應等對厚度敏感之 放應％，14會導致不想要的無彩色與不均勻切換動作。 積體電路放置期間的不準確也須列入考量。當積體電路 月入刻痕犄，其最終目的地可能是在刻痕内的任意位置。 結果，刻痕所佔空間遠大於半導體裝置（iC)者，這—尤其是 在透明顯示裝置中一的代價是洞孔。為了在此不準確放置 情況下能夠#意地接觸冑體電路，$些積體電路須配置大 接觸表面，其代價是積體電路表面面積並使其技術非常昂 貴。 另一個問題是半導體裝置（IC)厚度差異相對於刻痕深度 變異而使最終表面區域（基底之共通表面區域）内發生局部厚 度變異。導體執線延伸在裝置内的嵌入半導體裝置（ic)交錯 點處，所以有極大的折斷風險。 在這方面，根據本發明之半導體裝置基底配置了複數個 在其表面有電氣連接接點之半導體裝置，該等半導體裝置 在半導體基底之表面區域内彼此分離。且該等電氣連接接 點（以電氣導通方式）耦合至導體圖樣，其後該等半導體裝置 被從半導體基底上分離。 因為半導體裝置（1C)彼此間所處位置類似於其固定至基 底期間在半導體基底上的位置，所以積體電路以非常準確 的間距配置。這可能在一個方向上是恆定間距，像是矩陣 組態的像素。該間距也可以是變動的。 此外，由於這種固定方法，主動元件實現於其中之半導 體基底表面區域可僅有部分提供在顯示裝置的基底上。因 本纸張尺度適用中國a家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 521391 A7 一 —___ B7 五、發明説明（3 ) 為這些部分之厚度（小於1微米）可忽略，所以不會發生該等 對厚度敏感的效應。即使在積體電路的位置處出現分隔器 S然當選擇具有彈性封套之分隔器時一也不會對液晶層 〜有效厚度並進而對顯示裝置的操作有任何影響或幾乎沒 有影響。 本發明的另一個優點是積體電路現在可在像素位置處包 含驅動電子電路。這讓設計有更大的自由度。 半導體裝置譬如藉著在半導體基底之表面範圍内做蝕刻 處理來分離。在另一種方法中，半導體裝置配置在絕緣層 上的半導體層（semiconductor layer on an insulating layer s〇i技術）内並藉著在此厚度一般為〇·2微米之半導體層内做 蝕刻處理來分離。其結果是完成的顯示裝置内的這些半導 體衣置厚度和液晶層之有效厚度比較起來可忽略不計，所 l玄對厚度敏感的效應不會發生—即使在積體電路位置處 :現有分隔器也不會發生。而且，積體電路現在以更高的 準確度放置而無須採取額外的預防措施。接觸表面現在可 大幅縮小而佔據較少的積體電路面積。 參考下文所述具體實例可清楚闡明本發明的這些和直他 相態。 一八 在諸圖示中： 圖1疋根據本發明之顯示裝置的一部份之橫截面圖式， 圖2以圖式顯示本發明方法之流程圖， 圖3與4以圖式顯示圖1之顯示裝置製造期間的步驟， 圖5與6以圖式顯示圖1之顯示裝置製造期間的半導體基底 本紙張尺度a g_CNS)规^^_挪公羡) 6- 521391 A7 —— —___ B7 五、發明説明（4 ) 與顯示裝置基底，而 圖7是根據本發明之顯示裝置的可能具體實例之等效電路 ，且 圖8顯示將顯示裝置固定到基底之半導體基底的電子顯微 鏡影像。 諸圖形與圖式均未依照比例繪製。對應的元件一般以相 同編號標示。 圖1是光調變單元1的一部份之橫戴面圖式，該液晶材料2 位置介於二個配備有（IT〇或金屬）電極5, 6的譬如為玻璃或 合成材料之基底3，4之間。電極圖樣的部分連同中間電光層 界定像素。如果需要的話，顯示裝置可包括旋轉層（未顯示） 用來旋轉基底内壁上的液晶材料。液晶材料可為譬如具有 正光各向異性與正介電各向異性之（扭曲）向列材料，但也利 用超杻轉（STN)效應、雙穩態效應、對掌性向列效應、或 PDLC效應。基底3，4通常由分隔器7隔開，而單元1則由通 常配備有填充孔之密封邊框8加以密封。液晶材料層2之典 型厚度譬如為：)毫米。電極5,5,之典型厚度為〇·2微米，而半 導體裝置（IC)20的厚度在本範例中亦約為〇 2微米。在圖1中 顯不分隔器7位於電極5’與積體電路2〇的位置處。和液晶材 料層2之厚度比較起來，電極與積體電路2〇的整體厚度可大 致略去不計。分隔器7之存在對顯示裝置的光電特性沒有任 何影響或幾乎沒有影響一特別是當選擇具有硬核心8與厚度 約為0.2微米之彈性封套9之分隔器時。 為了製造半導體裝置（電晶體或積體電路）2〇，採用了傳 -7 - 521391 A7 —_ __ B7 五、發明説明（5 ) 統技術。起始材料是半導體晶圓1〇(請見圖2，步驟ia，圖3) ’該晶圓宜為矽，有P型基底1 1，其上生長有輕微摻雜（1 〇 14 個原子/立方厘米）之n型晶膜層1 5。在此步驟之前，以晶膜 生長或擴散方式提供更濃重摻雜（約101 7個原子/立方厘米的 摻雜）之η型層13。其他的處理步驟（植入、擴散等）實現電晶 體、電子電路或其他功能單元於晶膜層15内。完成之後， 圖3 Α之範例的表面以諸如矽氧化物之絕緣層覆膜。接觸點 金屬化物1 7藉由半導體技術領域内通用的技術經由絕緣層 内的接觸孔提供。n型區域14(約1〇 17個原子/立方厘米摻雜） 同樣地藉著遮罩摻雜（在提供絕緣層16之前或之後）提供在電 晶體、電子電路（積體電路）或其他功能單元之間。 圖3B顯示圖3A的一種變體，其中電晶體、電子電路或其 他功能單元實現在SOI技術上，其中薄表面區域η嵌入絕緣 層19内。在圖3B之範例中，接觸金屬化物17直接提供在半 導體裝置的電晶體之接觸區域上。 接著，η型區域14經由遮罩（在電場的影響下）接受以氫氟 酸蝕刻處理。在此處理中，濃重摻雜之η型區域14以及位於 其下方之η型外延層13被等向性姓刻。但是輕微掺雜的η型 外延層1 5被非等向性蝕刻，結果經過某一段時間後，僅有 一小區域25維持在此層内（請見圖2，步驟p，圖3)。 但是電晶體、電子電路（1C)或其他功能單元仍然維持在 其原始界定的位置處。此類單元的普通圖樣一般以固定間 距製造。 在此處理之前、同時或之後，顯示裝置的基底3被提供以 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公發 1 和 "" " 521391 A7 _B7 五、發明説明（6 ) "~ " 包含一個或更多個電極5,的金屬化物圖樣（請見圖2，步驟 IIa，IIb)。在此範例中，基底3上的金屬化物圖樣之部分5，排 列-人序類似於半導體晶圓1 〇内電子電路（1C)2〇者（不同方向 上的相同間距）。 在後續步驟中，半導體晶圓10上下顛倒反轉，其中基底3 上的金屬氧化物圖樣5,正確地相對於電子電路（IC)2〇滑入半 導體晶圓10内（圖4)，其後電氣接觸點實現在金屬化物圖樣 5與接觸點金屬化物17之間。為達此目的，譬如使用導體 膠21或非等向性導通接觸點於電極5,上。電子電路（1(：)2〇藉 著震動或不同方法從半導體晶圓1〇分離。然後獲得基底3 , 基底3配備有圖像電極5與積體電路2〇,積體電路2〇非常正 確地相對於圖像電極5對齊且彼此相對對齊（請見圖2中的步 驟ΙΠ)。此外，洞孔的減小僅由積體電路（或電晶體）的尺寸 決定。 - 而且當使用SOI技術時，各種電子電路（ic)^〇之間的首先 分離可藉由氫氟酸触刻處理或其他半導體技術中常見的方 法完成’積體電路接著也藉由震動或藉由另一種方法從基 底分離。 並非基底10的所有積體電路（電晶體）都在此步驟期間從 基底分離’因為金屬化物圖樣5 ’的間距p0 —般都遠大於積體 電路20的間距Pl與間距p2。這將在下文中參考圖5進一步解 釋。若基底3的尺寸約略相當於（或小於）由可分離積體電路 的區段22標示之區域尺寸，則僅有積體電路23(圖5中的黑 色積體電路）被分離並提供在基底上。 -9- 本纸張尺度適用中國國家標準<CNS) A4規格(210 X 297公釐） 521391 A7 _____ B7 五、發明説明（7 ) 右基底3大於可分離積體電路以圖式顯示的區段22，則積 體電路23(圖5中的黑色積體電路）首先被分離且提供在基底 10上的部分26上（請見圖6)。接著，鄰接的積體電路24(請見 圖5)被分離且提供在基底1〇上的部分27上。類似地，積體 電路20被提供在部分28, 29上。 顯不1置1接著以慣常的方法一若需要的話是藉著提供旋 轉基底内壁上之液晶材料的旋轉層一完成。分隔器7以及慣 常配置有填充洞孔的密封邊框8慣常提供在基底3, 5之間， 然後鑪裝置在本範例中填充液晶材料（圖2中的步驟〗 因為半導體裝置（IC)20是事先做好的，所以比起傳統的 多晶矽技術來說，可有更廣泛的電子功能實現於其中。值 得注意的是當使用單晶矽時，比起使用傳統矩陣結構來說 ,可旎貫現使用不同型式的顯示裝置架構才可能實現的功 月&。此種裝置30顯示於圖7中，該裝置是具有匯流排架構的 裝置。積體電路（半導體裝置）2〇經由連接線31，32(在本範例 中，線31連接至接地）連接至供應電壓，而線33，34供應資 訊與譬如時脈信號。如上文所述，因為要提供之積體電路 之位置事先已經知道，所以這可首先（在積體電路處理期間 或經由e-PROM技術）譬如提供位址暫存器及一個或更多個 資料暫存器。對某些積體電路（及相關的像素（群組）35)而言 ，位址被積體電路辨識且圖像資訊被儲存，之後圖像資訊 根據也要透過線3 3，3 4供應的指令加諸像素3 5。 圖8疋固疋至基底（圖2，步驟Ib)之半導體基底的電子顯微 鏡影像。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 521391 A7 B7 五、發明説明（ 本發明的保護範嘴不侷限於上述具體實{列。如開頭的章 節中所陳述，像素也可藉由分離提供或以一總成方式提供 的（聚合物）發光二極體（LED)形成，而本發明也可應用到其 他顯不裝置上，譬如電漿顯示器、金屬箔顯示器與植基於 場發射、電光或電機械效應（可切換鏡）的顯示裝置。雖然諸 範例中陳述直角座標系統内的間距，位置也可在輻射座標 系統内或樹狀結構（不規則碎片形結構）内標示。如上文所述 者，間距也可為可變者。這使製造譬如圓形或橢圓形顯示 裝置成為可能。 諸範例陳述了已經存在之金屬化物圖樣5，上的積體電路 之直接電氣接觸。因為可分離積體電路的厚度很小，所以 其也可直接提供在基底3上，在該方法中被金屬化的洞孔被 使用触刻方法姓刻穿過層1 5。接著接觸金屬化物延伸跨越 積體電路與接達接觸金屬化物17之穿透金屬化的連接線接 觸（譬如經由絕緣層内的接觸洞孔）。 該等接觸點不一定要是電氣導通接觸點。在某些應用中 ，在接觸金屬化物17與金屬化物圖樣5,之間提供電容性耦 合疋很有用的’其方法譬如是提供薄絕緣層給二者之一或 二者都提供。 如起始章節中也提到的，本方法不侷限於顯示裝置。本 發明明顯地可應用到那些基底配置有功能群組的電子裝置（ 感測器）。 或者如上文所述者，也可使用彈性基底（合成材料）（可穿 戴顯示器、可穿戴電子裝置）。 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐〉 521391 A7 B7 五 、發明説明（9 ) 本發明歸於各個和每個新穎的獨特機能及獨特機能的各 個和每個組合。申請專利範圍中的參考編號不侷限其保護 範疇。使用 ''包含〃及其類似詞不排除申請專利範圍内陳 述元件以外元件之存在。在元件之前使用冠詞、、一個〃不 排除複數個此種元件的存在。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 521391 A8 B8 C8 _____________D8 六、申請專利範園 " -—~ 1. 一種製造顯示裝置的方法，其中一基底配置有至少_個 像素與導體圖樣的群組且其中用以供應驅動電壓給像素 之半導體裝置固定至該基底，該方法包括下列步驟： 提供具有複數個在其表面上有電氣連接接觸點的半導 體裝置的半導體基底， 把在半導體基底表面區域内的半導體裝置彼此分離， 把電氣連接接觸點耦合至導體圖樣，及 接著把半導體裝置從半導體基底分離。 2. 如申請專利範圍第㈣之方法，其中該等電氣連接接觸點 的至少一部份以電氣導通方式連接至導體固樣。 3. —種製造顯不裝置的方法，，其中一基底配置有至少一 個像素的群組且其中用以供應驅動電壓給像素之半導體 裝置固定至該基底，該方法包括下列步驟·· 提供具有複數個在其表面上有電氣連接接觸點的半導 體裝置的半導體基底， 把在半導體基底表面區域内的半導體裝置彼此分離， 接著把半導體裝置從半導體基底分離，及 接著至少在該等半導體裝置的位置處以導體圖樣提供 給该基底並將電氣連接接觸點耦合至該導體圖樣。 4·如申請專利範圍第3項之方法，其中該等電氣連接接觸點 的至少一部份以電氣導通方式連接至導體圖樣。 5 ·如申請專利範圍第丨或3項之方法，其中該等半導體裝置 的間距在至少一個維向上與像素群組的間距相同。 6·如申请專利範圍第丨或3項之方法，其中每個半導體裝置 -13-

   521391 A8 B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍 伴隨有複數個像素。 7·如申請專利範圍第6項之方法，其中半導體裝置包括像素 之驅動電子電路。 8. 如申請專利範圍第丨或3項之方法，其中半導體裝置係藉 著在半導體基底表面區域内做蝕刻處理而被分離。 9. 如申請專利範圍第1或3項之方法，其中半導體裝置被提 供在絕緣層（19)上的半導體層内且藉著蝕刻處理被分離。 10. 如申請專利範圍第1或3項之方法，其中基底是有彈性 的。 11. 一種製造電子裝置的方法，其中至少一個基底配置有包 含至少一個切換元件的功能群組’且其中用以供應驅動 電壓給該切換元件之半導體裝置固定至該基底，該方法 包括下列步驟： 以導體圖樣提供給該基底， 提供具有複數個在其表面上有電氣連接接觸點的半導 體裝置的半導體基底， 把在半導體基底表面區域内的半導體裝置彼此分離， 把電氣連接接觸點耦合至導體圖樣，及 接著把半導體裝置從半導體基底分離。 12·如申請專利範圍第11項之方法，其中該等電氣連接接觸 點的至少一部份以電氣導通方式連接至該導體圖樣。 13·—種製造電子裝置的方法，其中至少一個基底配置有包 含至少一個切換元件的功能群組，且其中用以供應驅動 電壓給該切換元件之半導體裝置固定至該基底，該方法 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 521391 A8 B8 C8

   包括下列步驟： 提供具有複數個在其表面上有電氣連接接觸點的半導 體裝置的半導體基底， 把在半導體基底表面區域内的半導體裝置彼此分離， 接著把半導體裝置從半導體基底分離，及 以導體圖樣提供給該基底並將電氣連接接觸點耦合至 該導體圖樣。 14.如申請專利範圍第丨3項之方法，其中該等電氣連接接觸 點的至少一部份以電氣導通方式連接至導體圖樣。 15·如申請專利範圍第n或13項之方法，其中該等半導體 裝置的間距至少在一個維向上與該等功能群組的間距 相同。 -15- 本紙張尺度適用中*S家揉準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)