[发明专利]彩色有源矩阵显示器

说明书

技术领域

本发明涉及彩色有源矩阵显示设备，具体的涉及使用塑料基板来制造这种设备。

背景技术

有源矩阵显示器最普通的形式是有源矩阵液晶显示器(AMLCD)。常常在0.7mm厚的大玻璃基板上制造AMLCD设备。一个单元需要两个板，以使得所完成的显示器正好超过1.4mm厚。移动电话制造商和一些膝上型计算机制造商需要更薄及更轻的显示器，所完成的单元可以在HF(氢氟酸)溶液中被减薄，通常被减薄至约为0.8mm厚。移动电话制造商理想地需要显示器甚至更薄，但已经发现借助于这个方法制造的低于0.8mm厚的单元太易碎了。

HF减薄是没有吸引力的，因为它是浪费的工艺，其使用的是难以安全且经济地加以处理的危险化学品。由于玻璃的凹痕，在蚀刻处理过程中还会有一些产量损失。

长时间以来，就认识到作为替代的轻、坚固且薄的塑料AMLCD的吸引力。近来，对塑料显示器的关注不断增加，部分是由于在移动电话和PDA中不断增加的彩色AMLCD的使用。近来对在塑料基板上的AMLCD和有机发光二极管(OLED)显示器进行了大量的研究。即使不考虑这种关注，仍然存在对于似乎可能的塑料显示器的大规模生产制造程序的需求。

已经报道了三种主要不同方式，来制造在塑料基板上的薄膜晶体管(TFT)或显示器。它们是直接在独立式(freestanding)塑料基板上制造器件、转移(transfer)工艺以及牺牲蚀刻。以下讨论这些技术的一些实例和与其有关的难点。

(i)直接在塑料基板上形成AMLCD

这是制造塑料上的AMLCD的第一种方法，通常使用低温多晶硅(LTPS)TFT或非晶硅(a-Si)TFT。该方法存在许多问题，且它还没有达到制造阶段。

用于TFT制造和单元形成的处理温度必须受到限制，因为当被加热时，塑料基板会收缩，这使得光刻定位和板耦合变得困难。将基板进行多个小时的预热减小了在处理过程中的收缩量，但没有完全消除它。减小的处理温度导致了TFT存在问题(电气上不太稳定的a-SiTFT，LTPS TFT的较差质量的栅极电介质SiO₂)。

尽管已经由不同方对于制造在独立式塑料基板上的显示器做出了几种不同的尝试，但仍没有解决在自动化工厂中基板处理的问题。不可能使用标准AMLCD工厂，标准AMLCD工厂根据玻璃基板的机械强度来进行处理、置于盒(cassette)内进行传送及光致抗蚀剂旋涂。需要为每个处理步骤开发一套全新的机器。还需要来自许多不同机器制造商的协调的方法，如果没有包括任一类型设备制造商，或者如果他们没有成功地开发出模块，那么对于其它机器的所有工作就都白费了。

几个小组提出了辊对辊(roll to roll)制造，但这对于在真空设备中的使用以及对于定位层而言仍然存在严重的问题。需要开发新的印刷技术，但并不确定这对于高产量处理和精确定位而言是否真的可行。

大多数独立式塑料薄膜具有较差的表面质量，尤其是，它们往往不是光滑的，并且在表面上具有许多裂纹。玻璃基板在机械上坚硬，以致于它们不会被轻微接触所划坏，且它们可以被置于盒内来传送。在这些盒中，只有玻璃的边缘接触盒，从而使得玻璃的大部分区域没有被接触。作为对比，塑料基板是柔软的，其刚性不足以被置于盒内进行传送。这意味着就必须与其它层相接触地对它们进行平坦包装，或者必须将它们缠绕在轧辊上，在任何一种情况下，上下表面都会在机械压力下与其它层相接触。这些处理往往会损坏塑料的柔软表面。在标准AMLCD制造中，要特别小心以尽可能地获得近乎完美的玻璃表面，所以刮擦的粗糙塑料表面对于高产量大规模生产来说不可能是现实的选择。可以对表面进行平面化，并给予额外的保护涂层，但这增加了处理步骤，并从而提高了成本。

(ii)借助于转移工艺的塑料显示器

该工艺的一个已知实例是由Seiko Epson Corporation开发的所谓的SUFTLA工艺。这是一种双转移工艺。首先，在玻璃上的非晶硅和二氧化硅层上形成低温多晶硅(LTPS)TFT阵列。随后，将该TFT阵列的顶部用水溶性胶粘接到塑料基板上，并且借助于使用XeCl激光器穿过玻璃照射底部的a-Si层，使TFT层脱离底部基板。