CN1862768A - 膜图案及形成方法、电子设备和有源矩阵基板的制造方法 - Google Patents

膜图案及形成方法、电子设备和有源矩阵基板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种不需要对围堰实施表面处理(疏液化处理),由此简化了工序、提高了生产效率的膜图案的形成方法、和由此获得的膜图案以及器件和电光学装置等。该膜图案的形成方法将功能液(X1)配置在基板(P)上来形成膜图案。包括以下工序:在基板(P)上形成与膜图案的形成区域对应的围堰(B);在由围堰划分的区域(34)配置功能液(X1);和对功能液(X1)实施固化处理而形成膜图案。在形成围堰(B)的工序中,首先涂敷聚硅氨烷液或聚硅氧烷液,接着对其进行曝光、显影,形成图案,然后通过烧结,形成在侧链上具有疏水基,并将硅氧烷结合作为骨架的材质的围堰,作为功能液(X1),使用水系分散介质或含有溶剂的液状体。

Description

膜图案及形成方法、电子设备和有源矩阵基板的制造方法
技术领域
本发明涉及膜图案及其形成方法、器件、电光学装置、电子设备以及有源矩阵基板的制造方法。
背景技术
以往,在半导体集成电路等的微细布线图案(膜图案)的制造中,大多使用光刻法。与之相对,近年来提出了使用液滴喷出法的制造方法。该制造方法通过将包含布线图案形成用功能材料(导电性微粒)的功能液(布线图案用墨水)从液滴喷头喷出到基板上,来将材料配置在图案形成面上,从而形成布线图案,这种方法由于能够对应少量多样化的生产,所以是一种非常有效的方法。
可是,近年来,随着构成器件的电路不断向高密度化发展,例如对布线图案的微细化、细线化的要求也越来越高。
但是,对于这样的微细布线图案,如果采用基于所述液滴喷出法的制造方法来形成,则特别难以保证其布线宽度的精度。因此,提出了在基板上设置作为分隔部件的围堰,并且,通过实施表面处理而使该围堰呈疏液性,使其它部分呈亲液性的方法。
另外,在利用液滴喷出法形成布线图案的情况下,特别是不仅需要对成为布线图案用功能材料的导电性微粒进行烧结,而且还必须在比较高的温度下进行热处理。但是,特别是在使用围堰形成布线图案的情况下,由于通常使用的由有机材料构成的围堰对该热处理的耐性低,所以在热处理时会产生溶融等不良现象。
因此,作为尤其是对热处理的耐性高的无机质的围堰,可考虑使用例如专利文献1所示的由感光性聚硅氨烷涂敷膜构成的围堰。
[专利文献1]特开2002-72504号公报
但是,由上述感光性聚硅氨烷涂敷膜构成的围堰对于有机溶剂类的功能液(膜图案用墨水)不能发挥充分的疏液性,因此,需要进行使用氟碳类的气体等进行表面处理(疏液化处理)。
但是,进行这样的表面处理,会使得工程复杂化,并降低生产效率。特别是,在将功能液配置在围堰内来形成第1功能膜,然后在其上面配置其它功能液来形成第2功能膜时,在配置第2功能液之前必须对围堰再次实施表面处理(疏液化处理),因此使得工程进一步复杂化。其原因是通过形成了第1功能膜时的热处理,使氟从围堰脱离,从而导致围堰的疏液性消失或降低,因此,在配置第2功能液之前必须再次进行表面处理(疏液化处理)。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的,其目的在于提供一种不需要对围堰实施表面处理(疏液化处理),由此可简化工序、提高生产效率的膜图案形成方法、和由此获得的膜图案、以及器件、电光学装置、电子设备、以及有源矩阵基板的制造方法。
为了达到上述目的,本发明的膜图案的形成方法,通过将功能液配置在基板来形成膜图案,其特征在于,
包括:在所述基板上形成与所述膜图案的形成区域对应的围堰的工序;
在由所述围堰划分的区域配置所述功能液的工序;和
对所述功能液实施固化处理而形成膜图案的工序;
在形成所述围堰的工序中,首先涂敷聚硅氨烷液或聚硅氧烷液,接下来对其进行曝光、显影来形成图案,然后,通过烧结形成在侧链上具有疏水基,并将聚硅氧烷结合作为骨架的材质的围堰,
作为所述功能液,使用水系分散介质或含有溶剂的液状体。
根据该膜图案的形成方法,由于首先涂敷聚硅氨烷液或聚硅氧烷液,接下来在将其图案形成之后,通过烧结,形成在侧链上具有疏水基,并将硅氧烷结合作为骨架的材质的围堰,所以,所获得的围堰由于成为其主要成分的骨架为无机质,所以对于热处理具有高的耐性。因此,当例如在对功能液实施固化处理时需要以比较高的温度进行热处理的情况下,不会产生围堰发生溶融等不良的情况,从而能够充分应对热处理。另外,所获得的围堰由于其成为在侧链上具有疏水基的结构的材质,所以即使不进行疏液化的表面处理,其本身也具有良好的疏水性。因此,特别是对于由水系液状体构成的功能液可发挥良好的疏水性,从而,因不需要对围堰实施疏液化处理,而简化了工序,提高了生产效率,并且可充分提高由上述功能液构成的膜图案的图案精度。
另外,在上述膜图案的形成方法中,优选所述疏水基是甲基。
这样,能够使上述围堰发挥更好的疏水性,从而,可进一步提高由上述功能液构成的膜图案的图案精度。
另外,在所述膜图案的形成方法中,作为所述聚硅氨烷液或聚硅氧烷液,优选使用含有光酸产生剂,且作为正型抗蚀剂而发挥功能的感光性聚硅氨烷液或感光性聚硅氧烷液。
这样,如果使聚硅氨烷液或聚硅氧烷液作为正型抗蚀剂而发挥功能,则可进一步提高由此获得的围堰的图案精度,从而,对基于该围堰而获得的膜图案,也可提高其图案精度。
另外,在所述膜图案的形成方法中,优选所述功能液中含有的功能材料是导电性材料。
这样,尤其是作为膜图案,可形成布线图案等导电性图案。
另外,本发明的另一种膜图案的形成方法,通过将功能液配置在基板上来形成膜图案,其特征在于,
包括:在所述基板上形成与所述膜图案的形成区域对应的围堰的工序;
在由所述围堰划分的区域配置第1功能液的工序;
在所配置的所述第1功能液上配置第2功能液的工序;和
通过对叠层在由所述围堰划分的区域上的所述第1功能液和所述第2功能液实施规定的处理,形成由多种材料叠层而构成的膜图案的工序;
在形成所述围堰的工序中,首先涂敷聚硅氨烷液或聚硅氧烷液,接下来对其进行曝光、显影来形成图案,然后,通过烧结形成在侧链上具有疏水基,并将聚硅氧烷结合作为骨架的材质的围堰,
作为所述第1功能液,使用水系分散介质或含有溶剂的液状体,并且,作为所述第2功能液,使用水系分散介质或含有溶剂的液状体。
根据该膜图案的形成方法,由于首先涂敷聚硅氨烷液或聚硅氧烷液,接下来在将其图案形成之后,通过烧结形成在侧链上具有疏水基,并将硅氧烷结合作为骨架的材质的围堰,所以,所获得的围堰由于成为其主要成分的骨架为无机质,所以对热处理具有高的耐性。因此,当例如在对功能液实施固化处理时需要以比较高的温度进行热处理的情况下,不会产生围堰发生溶融等不良的情况,从而,能够充分应对热处理。另外,所获得的围堰由于其成为在侧链上具有疏水基的结构的材质,所以即使不进行疏液化的表面处理,其本身也具有良好的疏水性。因此,特别是对于由水系液状体构成的功能液可发挥良好的疏水性,从而,由于不需要对围堰实施疏液化处理,所以可简化工序,提高生产效率,并且可充分提高由上述功能液构成的膜图案的图案精度。并且,由于所获得的围堰其本身具有良好的疏水性,所以在基于第1功能液形成了膜图案后,在其上面配置第2功能液时,例如即使在上述膜图案的形成时进行了热处理,也不会由此而导致围堰的疏水性消失,或显著下降。因此,在配置第2功能液之前,不需要对围堰进行疏液化处理,由此可进一步简化工序,提高生产效率。
另外,在所述膜图案的形成方法中,优选所述疏水基是甲基。
这样,能够使上述围堰发挥更好的疏水性,从而可充分提高由上述功能液构成的膜图案的图案精度。
另外,在所述膜图案的形成方法中,作为所述聚硅氨烷液或聚硅氧烷液,优选使用含有光酸产生剂,且作为正型抗蚀剂而发挥功能的感光性聚硅氨烷液或感光性聚硅氧烷液。
这样,如果使聚硅氨烷液或聚硅氧烷液作为正型抗蚀剂而发挥功能,则可进一步提高由此获得的围堰的图案精度,从而,对基于该围堰获得的膜图案,也可提高其图案精度。
另外,在所述膜图案的形成方法中,所述第1功能液和所述第2功能液也可以是含有相互不同种类的功能材料的液体。
这样,由这些功能液构成的膜图案会成为被赋予了多种不同功能的优良的膜图案。
另外,在所述膜图案的形成方法中,优选在所配置的所述第1功能液上配置第2功能液的工序之前,预先使所述第1功能液固化。
这样,由于第1功能液中的功能材料与第2功能液中的功能材料不混合,所以,由各种功能材料构成叠层结构的膜图案可良好地发挥基于各种功能材料的功能,例如多种不同的功能。
另外,在所述膜图案的形成方法中,在所述第1功能液和第2功能液中含有的功能材料也可以都是导电性材料。
这样,能够使所获得的膜图案具有导电性,从而能够将该膜图案作为布线使用。
另外,在所述膜图案的形成方法中,也可以是所述第2功能液含有发挥所形成的膜图案的主要功能的第2功能材料,并且,所述第1功能液含有用于提高所述第2功能材料与所述基板的紧密附着性的第1功能材料。
这样,由第2功能材料构成的膜图案相对基板会具有良好的紧密附着性,从而,能够防止该膜图案从基板上剥离。
另外,上述的主要功能是指所获得的膜图案的主要功能,例如在将膜图案作为布线而形成的情况下,主要是指流过电流的功能。
另外,作为这样具有主要功能的第2功能材料,可列举出银和铜,作为用于提高这样的材料与基板的紧密附着性的第2功能材料,可列举出铬、锰、铁、镍、钼、钛以及钨等。
另外,在所述膜图案的形成方法中,也可以是所述第1功能液和第2功能液中的一方含有发挥所形成的膜图案主要功能的主材料,而另一方含有用于抑制所述主材料的电迁移的材料。
这样,由于所获得的膜图案由下属各层构成,即由上述主材料构成的层、和由用于抑制该主材料的电迁移的材料构成的层,所以可抑制主材料的电迁移。
另外,电迁移是指,由于在布线中长时间地流过电流,原子会沿着电子的流向移动的现象,其成为布线的电阻值增加或断线的原因。
作为抑制该电迁移的材料,例如有钛等。
另外,在所述膜图案的形成方法中,也可以使所述第1功能液和第2功能液中的一方含有发挥所形成的膜图案的主要功能的主材料,而另一方包含具有绝缘特性的材料。
这样,特别是在膜图案与其它导电性构成要素接触的情况下,可防止该构成要素与上述主材料之间的导通。
另外,在所述膜图案的形成方法中,也可以便所述第1功能液和第2功能液中的一方含有发挥所形成的膜图案的主要功能的主材料,而另一方含有用于抑制所述主材料的等离子破坏的材料。此时,作为用于抑制所述主材料的等离子破坏的材料,优选是用于抑制基于所述等离子破坏引起扩散的势垒材料。
这样,特别是在膜图案受到等离子照射的情况下,能够抑制膜图案中的由主材料构成的图案受到基于等离子而引起的破坏。
本发明的膜图案,其特征在于,采用上述形成方法而形成。
用于形成该膜图案的围堰由于如上所述能够充分的应对热处理,所以,利用围堰可高精度地图案形成该膜图案。另外,由于不需要对围堰实施疏液化处理,所以提高了生产效率。
本发明的器件,其特征在于,具有上述膜图案。
由于具有如上述那样高精度地图案形成、且提高了生产效率的膜图案,所以也提高了器件本身的品质。
本发明的电光学装置,其特征在于,具有上述器件。
由于具有如上所述的良好器件,所以也提高了电光学装置本身的品质。
本发明的电子设备,其特征在于,具有上述电光学装置。
由于具有如上所述的良好电光学装置,所以也提高了电子设备本身的品质。
本发明的有源矩阵基板的制造方法,其特征在于,包括:在基板上形成栅极布线的第1工序;在所述栅极布线上形成栅极绝缘膜的第2工序;隔着所述栅极绝缘膜叠层半导体层的第3工序;在所述栅极绝缘层的上面形成源电极和漏电极的第4工序;在所述源电极和所述漏电极上配置绝缘材料的第5工序;和在配置了所述绝缘材料的上面形成像素电极的第6工序,在所述第1工序、所述第4工序以及所述第6工序中的至少一道工序中,使用所述膜图案的形成方法。
根据该有源矩阵基板的制造方法,能够以高精度且良好的生产效率来形成栅极布线、源极布线以及漏极布线、像素电极中的至少一种。
附图说明
图1是表示液滴喷出装置的概略结构的立体图。
图2是用于说明采用压电方式的液状体的喷出原理的图。
图3是用于按照工程的顺序说明本发明布线图案的形成方法的图。
图4是用于按照工程的顺序说明本发明布线图案的形成方法的图。
图5是用于按照工程的顺序说明本发明布线图案的形成方法的图。
图6是用于按照工程的顺序说明本发明布线图案的形成方法的图。
图7是用于说明本发明的第2实施方式的图。
图8是用于说明本发明的第3实施方式的图。
图9是用于说明本发明的第4实施方式的图。
图10是从对置基板的一侧观察液晶显示装置的俯视图。
图11是沿着图10的H-H’线的剖视图。
图12是液晶显示装置的等效电路图。
图13是该液晶显示装置的局部放大剖视图。
图14是有机EL装置的局部放大剖视图。
图15是用于说明制造薄膜晶体管的工序的图。
图16是表示液晶显示装置的其它实施方式的图。
图17是表示本发明的电子设备的具体例的图。
图中:B-围堰;P-基板;X1~X3-布线图案用墨水(功能液);30-TFT(开关元件);33-布线图案(膜图案);34-膜图案形成区域(由围堰所划分的区域);100-液晶显示装置(电光学装置);400-非接触型介质卡(电子设备);600-便携电话主体(电子设备);700-信息处理装置(电子设备);800-手表主体(电子设备)。
具体实施方式
下面,参照附图,对本发明进行详细说明。另外,在参照的附图中,为了以能够清楚观察的尺寸进行图示,有时对各个层或各个部件采用不同缩放比例。
(第1实施方式)
首先,结合以下的实施方式对本发明的膜图案形成方法进行说明,本实施方式是,通过采用液滴喷出法从液滴喷头的喷嘴,以液滴状喷出含有导电性微粒的布线图案(膜图案)用墨水(功能液),由此在对应布线图案而在基板上形成的围堰之间,即由围堰所划分的区域内形成了布线图案(膜图案)的情况。另外,在本实施方式中,特别通过喷出不同的2种功能液,形成了由多种材料叠层而构成的布线图案(膜图案)。
由于如后所述,作为围堰,使用将聚甲基硅氧烷等具有疏水性的硅氧烷结合作为骨架,即,使用由将聚硅氧烷作为骨架的材质构成的材料,所以,特别使用水系分散介质或包含溶剂的液状体作为该布线图案用墨水(功能液)。具体而言,是将导电性微粒分散到水或醇类等水系分散介质的分散液、或由将有机银化合物或氧化银纳米颗粒分散到水系分散介质中的分散液构成的液状体。
在本实施方式中,作为导电性微粒,例如可使用包含金、银、铜、铁、铬、锰、钼、钛、钯、钨以及镍中的任意一种的金属微粒,除此之外,还可以使用这些的氧化物以及导电性聚合物或超电导体的微粒等。
对于这些导电性微粒,为了提高其分散性,也可以在其表面上涂覆有机物等来使用。
导电性微粒的粒径优选为1nm以上0.1μm以下。如果大于0.1μm,则在后述的液滴喷头的喷嘴中会发生阻塞。另外,如果小于1nm,则相对导电性微粒的涂覆剂的体积比增大,会使所获得的膜中有机物的比例过多。
作为分散介质,只要能够分散上述的导电性微粒、且不形成凝集的水系溶液,则无特殊的限定。例如,除了水以外,还可举出甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇类。
上述导电性微粒的分散液的表面张力优选在0.02N/m以上0.07N/m以下的范围内。在采用喷墨法喷出液体时,如果表面张力小于0.02N/m,则由于墨水组成物相对喷嘴的润湿性增大而容易形成飞行曲线,如果超过了0.07N/m,则由于在喷嘴前端的弯液面形状不稳定,所以难以进行喷出量和喷出时间的控制。为了调整表面张力,可以在上述分散液中,在使与基板的接触角不产生大的减小范围内,添加微量的氟类、硅酮类、非离子类等的表面张力调节剂。非离子类表面张力调节剂具有提高液体对基板的润湿性,改善膜的流平性和防止膜产生细微的凹凸的作用。并且根据需要,上述表面张力调节剂也可以包含醇、醚、酯、酮等有机化合物。
上述分散液的粘度优选为1mPa·s以上50mPa·s以下。当使用喷墨法以液滴的形式喷出液体材料时,在粘度小于1mPa·s的情况下,墨水的流出容易污染喷嘴的周边部,另外,在粘度大于50mPa·s的情况下,喷嘴孔的阻塞频度增高,因此难以顺畅地喷出液滴。
作为形成有布线图案的基板,可以使用玻璃、石英玻璃、硅晶片、塑料薄膜、金属板等各种基板。另外,还包括在这些各种材质基板的表面上作为基底层而形成了半导体膜、金属膜、电介质膜、有机膜等的基板。
这里,作为液滴喷出法的喷出技术,可以举出:带电控制方式、加压振动方式、电气机械转换方式、电热转换方式、静电吸引方式等。带电控制方式是通过带电电极对材料赋予电荷,通过偏向电极控制材料的飞行方向,从喷嘴喷出材料的方式。另外,加压振动方式是对材料施加30kg/cm2左右的超高压,从喷嘴的前端侧喷出的方式,当不施加控制电压时,材料直行从喷嘴喷出,当施加控制电压时,在材料之间产生静电排斥力,使材料飞散,不从喷嘴喷出。另外,电气机械转换方式是利用压电元件接受脉冲电信号而发生变形的性质,通过使压电元件变形,借助挠性物质对贮存有材料的空间施加压力,将材料从该空间挤出,并从喷嘴喷出的方式。
另外,电热转换方式是在贮存有材料的空间内设置加热器,使材料急剧汽化而产生气泡,利用气泡的压力将空间内的材料喷出的方式。静电吸引方式是在贮存有材料的空间内施加微小压力,在喷嘴处形成材料的弯液面,在此状态下施加静电引力,从而将材料吸引出的方式。另外,除此以外,也可以使用利用基于电场使流体的粘度发生变化的方式、利用放电火花而喷出的方式等技术。液滴喷出法具有在材料的使用中浪费少,而且能够在所希望的位置准确地配置所希望量的材料的优点。另外,采用液滴喷出法喷出的液状材料(流动体)的一滴的量例如为1~300毫微克。
在本实施方式中,作为进行这样的液滴喷出的装置,使用了采用压电元件的电气机械转换方式的液滴喷出装置(喷墨装置)。
图1是表示液滴喷出装置IJ的概略结构的立体图。
液滴喷出装置IJ具有:液滴喷头1、X轴方向驱动轴4、Y轴方向导向轴5、控制装置CONT、载物台7、清洗机构8、基座9和加热器15。
载物台7用于支撑由该液滴喷出装置IJ配置液体材料(布线图案用墨水)的基板P,其具有将基板P固定在基准位置的未图示的固定机构。
液滴喷头1是具有多个喷嘴的多喷嘴式液滴喷头,其长度方向与X轴方向一致。多个喷嘴以一定的间隔被设置在液滴喷头1的下面。从液滴喷头1的喷嘴向被支撑在载物台7上的基板P喷出含有上述导电性微粒的布线图案用墨水。
X轴方向驱动轴4与X轴方向驱动马达2连接。该X轴方向驱动马达2由步进马达等构成,如果从控制装置CONT供给了X轴方向的驱动信号,则会使X轴方向驱动轴4旋转。当X轴方向驱动轴4旋转时,液滴喷头1向X轴方向移动。
Y轴方向导向轴5被固定成不能相对基座9动作。载物台7具有Y轴方向驱动马达3。Y轴方向驱动马达3是步进马达等,当从控制装置CONT供给了Y轴方向的驱动信号时,会使载物台7向Y轴方向移动。
控制装置CONT向液滴喷头1供给液滴的喷出控制用电压。另外,向X轴方向驱动马达2供给控制液滴喷头1在X轴方向上移动的驱动脉冲信号,并向Y轴方向驱动马达3供给控制载物台7在Y轴方向上移动的驱动脉冲信号。
清洗机构8用于对液滴喷头1进行清洗。清洗机构8具有未图示的Y轴方向驱动马达。通过该Y轴方向驱动马达的驱动,清洗机构会沿着Y轴方向导向轴5移动。清洗机构8的移动也受控制装置CONT的控制。
加热器15在这里是利用灯退火对基板P实施热处理的装置,其进行被配置在基板P上的液体材料中所包含的溶剂蒸发和干燥。该加热器15的电源的接通和断开,也受控制装置CONT的控制。
液滴喷出装置IJ在使液滴喷头1与支撑基板P的载物台7进行相对扫描的同时,从沿着X轴方向排列配置在液滴喷头1的下面的多个喷嘴,向基板P喷出液滴。
图2是用于说明基于压电方式的液体材料的喷出原理的图。
在图2中,邻接收纳液体材料(布线图案用墨水、功能液)的液体室21配置有压电元件22。通过包括收纳液体材料的材料箱的液体材料供给***23向液体室21供给液体材料。压电元件22与驱动电路24连接,通过该驱动电路24向压电元件22施加电压,基于使压电元件22变形,来使液体室21变形,从而从喷嘴25喷出液体材料。在这种情况下,通过改变施加电压的值,可以控制压电元件22的变形量。另外,通过改变施加电压的频率,可以控制压电元件22的变形速度。由于采用压电方式的液滴喷出对材料不加热,所以具有对材料的组成不易造成影响的优点。
另外,在本实施方式中,如上所述,在基板上形成了与布线图案对应的围堰,并且在此之前对基板实施亲液化处理。该亲液化处理是为了在后述的基于墨水(功能液)的喷出的配置中,使基板P对被喷出的墨水呈现良好的润湿性,例如图3(a)所示,在基板P的表面上形成TiO2等亲液性(亲水性)高的膜P0。另外,也可以通过使HMDS(六甲基二硅胺烷)成为蒸汽状附着在基板P的被处理面上(HMDS处理),形成亲液性高的膜P0。另外,也可以通过使基板P的表面粗糙化来使基板P的表面亲液化。
(围堰形成工序)
这样,在进行了亲液化处理之后,在该基板P上形成围堰。
围堰是作为分隔部件来发挥功能的部件,对于围堰的形成,可采用光刻法或印刷法等任意的方法进行。例如,在采用光刻法的情况下,首先,通过旋涂法、喷涂法、滚涂法、口模式涂敷(die coat)法、浸涂法等规定的方法,如图3(b)所示那样,在基板P上按照所希望的围堰高度,涂敷围堰的形成材料,即聚硅氨烷液,形成聚硅氨烷薄膜31。
这里,作为成为围堰的形成材料的聚硅氨烷液,优选使用以聚硅氨烷为主要成分的液体,特别是使用包含聚硅氨烷和光酸产生剂的感光性聚硅氨烷液体。由于该感光性聚硅氨烷液具有作为正型抗蚀剂的功能,所以通过曝光处理和显影处理,可直接形成图案。另外,作为这样的感光性聚硅氨烷,例如有在特开2002-72504号公报中所记载的感光性聚硅氨烷。另外,对于在该感光性聚硅氨烷中含有的光酸产生剂,也可以使用在特开2002-72504号公报中所记载光酸产生剂。
这样的聚硅氨烷,在例如聚硅氨烷是以下的化学式(1)所示的聚甲基硅氨烷的情况下,通过如后述那样进行加湿处理,使其如化学式(2)或化学式(3)所示一部分加水分解,然后通过进行小于400℃的加热处理,使其如化学式(4)~化学式(6)所示那样缩合,形成聚甲基硅氧烷[-(SiCH3O1.5)n-]。另外,在化学式(2)~化学式(6)中,为了说明反应机构而简化了化学式,只表示了化合物中的基本构成单元(重复单元)。
这样,所形成的聚甲基硅氧烷将硅氧烷结合(聚硅氧烷)作为骨架,在侧链具有疏水基,即甲基。因此,由于其成为主成分的骨架是无机质,所以对热处理具有高的耐性。另外,由于在侧链具有疏水基,即甲基,所以其本身具有良好的疏水性。但是,虽然在化学式中未示出,但如果以400℃以上的温度进行上述的加热处理,则侧链的甲基也会脱离,形成聚硅氧烷,使得其疏水性显著下降。因此,在本发明中,特别是在由聚硅氨烷形成围堰时,优选其加热处理温度小于400℃。
·化学式(1):-(SiCH3(NH)1.5)n-
·化学式(2):
·化学式(3):
·化学式(4):
·化学式(5):
·化学式(6):
接下来,例如在加热板上,对所获得的聚硅氨烷薄膜31进行110℃、一分钟左右的预烘焙。
然后,如图3(c)所示,使用掩模对聚硅氨烷薄膜31进行曝光。此时,由于该聚硅氨烷薄膜31如上所述具有作为正型抗蚀剂的功能,所以,选择性地对通过之后的显影处理而除去的部位进行曝光。作为曝光光源,根据上述感光性聚硅氨烷液的组成和感光特性,可在以往进行光致抗蚀剂的曝光中所使用的高压水银灯、低压水银灯、金属卤化物灯、氙灯、激元激光器、X射线、电子射线等中,适宜地选择使用。关于照射光的能量,虽然是根据光源和膜厚而不同,但通常是0.05mJ/cm2以上,优选0.1mJ/cm2以上。虽然不特别地设定上限,但如果设定过多的照射量,则由于处理时间的关系是不实用的,所以通常为10000mJ/cm2以下。关于曝光,一般在普通环境气氛(大气中)或氮气气氛中进行即可,但为了促进聚硅氨烷的裂解,也可以采用富含氧气的气氛。
通过这样的曝光处理,含有光酸产生剂的感光性聚硅氨烷薄膜31,特别是在曝光部分,会在膜内选择性地产生酸,这样,会***聚硅氨烷的Si-N的结合。然后,与气氛中的水分反应,如上述化学式(2)或化学式(3)所示那样,聚硅氨烷薄膜31一部分加水分解,最后生成硅烷醇(Si-OH)结合,使聚硅氨烷分解。
然后,为了进一步促进这样的硅烷醇(Si-OH)结合的生成、聚硅氨烷的分解,如图3(d)所示,对曝光后的聚硅氨烷薄膜31在例如25度、相对湿度为80%的环境下,实施4分钟左右的加湿处理。这样,向聚硅氨烷薄膜31内连续地供给水分,使促进聚硅氨烷的Si-OH结合的裂解的酸重新作为裂解催化剂而发挥作用。该Si-OH结合虽然也会在曝光中产生,但在曝光后通过对被曝光的膜实施加湿处理,可进一步促进聚硅氨烷的Si-OH化。
另外,对于在这样的加湿处理中的处理气氛的湿度来说,湿度越大越能够加快SiOH化速度。不过,如果过大,则可能在膜表面形成结露,因此,鉴于这一点,设定90%以下的相对湿度是实用的。另外,对于这样的加湿处理,也可以使含有水分的气体与聚硅氨烷薄膜31接触,因此,只要将被曝光后的基板P放置在加湿处理装置内,并向加湿处理装置内连续地导入含有水分的气体即可。或者,也可以预先导入含有水分的气体将加湿处理装置内调整为适当湿度的状态,然后放入被曝光后的基板P,并放置所需要的时间。
然后,使用例如浓度为2.38%的TMAH(氢氧化四甲基铵)液,在25℃温度下对加湿处理后的聚硅氨烷薄膜31进行显影处理,通过选择性地除去被曝光部,如图4(a)所示,将聚硅氨烷薄膜31形成所希望的围堰形状。由此,形成了与目标的膜图案的形成区域对应的围堰B、B,并且形成了例如槽状的膜图案形成区域34。另外,作为显影液,还可以使用TMAH以外的其它碱显影液,例如:胆碱、硅酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾等。
然后,根据需要,在利用纯水进行了冲洗后,如图4(b)所示,进行在所得到的围堰B、B之间的除去残渣的处理。作为残渣处理,可使用基于照射紫外线的紫外线(UV)照射处理、在大气气氛中将氧气作为处理气体的O2等离子处理、利用氢氟酸溶液蚀刻残渣部的氢氟酸处理等。在本实施方式中,采用例如使用浓度为0.2%的氢氟酸水溶液进行20秒左右接触处理的氢氟酸处理。如果进行这样的残渣处理,则通过围堰B、B发挥作为掩模的功能,能够使得在围堰B、B之间形成的膜图案形成区域34的底部35被选择性地蚀刻,从而将残留在这里的围堰材料等除去。
然后,如图4(c)所示,对基板P的形成了围堰B的一侧的面进行全面曝光。对于曝光条件,与图3(c)所示的工序中的曝光处理条件相同。这样,通过进行全面曝光,使之前的曝光处理中未被曝光的围堰B曝光。由此,使形成围堰B的聚硅氨烷一部分加水分解,最终生成硅烷醇(Si-OH)结合,使聚硅氨烷分解。
然后,如图4(d)所示,再次进行加湿处理。加湿条件采用与图3(d)所示的工序中的加湿处理条件相同的条件。如果这样进行加湿处理,则可进一步促进形成围堰B的聚硅氨烷Si-OH化。
然后,如图4(d)所示,通过例如在350℃下进行60分钟左右的加热,来进行烧结处理。如果这样地进行烧结处理,则会使由之前被加湿处理并SiOH化的聚硅氨烷构成的围堰B,通过烧结而容易地如上述化学式
(4)~化学式(6)所示那样地(SiOSi)化,转化为几乎(或完全)不存在SiNH结合的二氧化硅类的陶瓷膜,例如聚甲基硅氧烷。
于是,由于由该聚甲基硅氧烷(二氧化硅类陶瓷膜)构成的围堰B,如上所述,以硅氧烷结合(聚硅氧烷)为骨架,并在侧链上具有疏水基,即甲基,所以对热处理具有高的耐性,而且,不需要进行疏液化处理,其本身就具有良好的疏水性。
另外,如果将这里的烧结温度提高到例如400℃以上进行烧结,则将会使侧链的甲基脱离,使疏水性显著下降。因此,对于烧结温度来说,优选在小于400℃的温度下进行烧结,最好在350℃以下进行烧结。
(功能液配置工序)
接下来,使用上述的液滴喷出装置IJ,如图5(a)所示那样,将布线图案用墨水(第1功能液)X1喷出配置在露出于围堰B、B之间的膜图案形成区域34上的基板P上。在本发明中,作为布线图案用墨水(第1功能液)X1,使用在水等分散介质中分散了导电性微粒而构成的上述液状体。另外,在本实施方式中,喷出使用铬作为导电性微粒的布线图案用墨水L。作为液滴喷出的条件,例如可以在墨水重量为4~7ng/dot、墨水速度(喷出速度)为5~7m/sec的条件下进行。另外,关于喷出液滴的气氛,优选设定为温度为60℃以下、湿度为80%以下。由此,液滴喷头1的喷嘴不会发生阻塞,可以进行稳定的液滴喷出。
在该材料配置工序中,如图5(b)所示,从液滴喷头1以液滴的形式喷出布线图案用墨水X1,将该液滴配置在露出于围堰B、B之间的膜图案形成区域34的基板P上。
此时,由于膜图案形成区域34被围堰B所包围,所以阻止了布线图案用墨水X1向规定位置以外蔓延。另外,由于围堰B成为如上述那样具有疏水性的材质,所以,即使被喷出的水系布线图案用墨水X1的一部分涌到围堰B上,基于其疏水性,也会从围堰B弹回,而流回到围堰B、B之间的膜图案形成区域34内。并且,由于露出于膜图案形成区域34的基板P被赋予了亲水性,所以被喷出的布线图案用墨水X1在露出于膜图案形成区域34的基板P上容易扩展。由此,能够如图5(c)所示那样地在围堰B、B之间的膜图案形成区域34的延伸方向上,均匀地配置布线图案用墨水X1。
(中间干燥工序)
为了在基板P上喷出了规定量的布线图案用墨水X1之后,除去分散介质,根据需要来进行干燥处理。而且,通过该干燥处理,布线图案用墨水X1会达到一定程度的固化,使得其与被配置在其自体上的其它种类的布线图案用墨水不会形成混合。该干燥处理除了基于例如加热基板P的通常加热板、电炉等进行处理以外,还可以利用灯退火进行处理。作为使用灯退火的光的光源,虽无特别的限定,但可以使用红外线灯、氙灯、YAG激光器、氩激光器、碳酸气体激光器,XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArCl等激元激光器等作为光源。对于这些光源,一般是使用输出功率为10W以上5000W以下范围内的光源,但本实施方式中,在100W以上1000W以下的范围是足够的。
然后,通过该中间干燥工序,如图6(a)所示,在膜图案形成区域34的基板P上形成了包含铬作为导电性微粒的布线图案用墨水X1的层。
另外,在即使不除去布线图案用墨水X1的分散介质,布线图案用墨水X1也不会与接下来喷出的其它布线图案用墨水(第2功能液)混合的情况下,也可以省略中间干燥工序。
而且,在该中间干燥工序中,根据干燥条件,被配置在基板P上的布线图案用墨水X1有时会成为多孔体的情况。例如,在进行了120℃、5分钟左右或180℃、60分钟左右的加热情况下,布线图案用墨水X1会成为多孔体。这样,在布线图案用墨水X1成为多孔体的情况下,被配置在布线图案用墨水X1上的第2功能液(不同的金属)会进入到布线图案用墨水X1之中,从而有可能使布线图案用墨水X1的层不能够实现所希望的功能。因此,在本中间干燥工序中,优选在使布线图案用墨水X1不会成为多孔体的干燥条件下进行干燥。例如,通过进行60℃、5分钟,200℃、60分钟,或者250℃、60分钟左右的加热,可以抑制发生布线图案用墨水X1成为多孔体的情况。
这里,围堰B由具有疏水基的材质构成,无须进行表面处理,即可发挥其自身的疏水性。因此,即使进行基于这样加热的干燥,其疏水性也不会消失或显著降低。由此,即使当在布线图案用墨水X1上进一步配置其它功能液(布线图案用墨水)的情况下,也不需要对围堰B进行表面处理(疏水处理)。
这样,在形成了由布线图案用墨水X1(第1功能液)构成的层之后,在该布线图案用墨水X1上配置包含不同的导电性微粒的布线图案用墨水(第2功能液),由此,在膜图案形成区域34上会形成由不同种类的布线图案用墨水叠层而构成的布线图案(膜图案)。另外,在本实施方式中,将使用银作为导电性微粒的水系布线图案用墨水X2作为第2功能液,并将其配置在布线图案用墨水X1上。
具体而言,通过使用布线图案用墨水X2再次进行上述的材料配置工序,如图6(b)所示,在布线图案用墨水X1上配置了布线图案用墨水X2。
然后,通过再次进行上述的中间干燥工序,除去布线图案用墨水X2的分散介质,如图5(c)所示,在围堰B、B之间的膜图案形成区域34上形成了由布线图案用墨水X1和布线图案用墨水X2叠层而构成的布线图案33。
另外,也可以省略用于出去布线图案用墨水X2的分散介质的中间干燥工序,而进行后述的热处理/光处理工序。
(热处理/光处理工序)
对于喷出工序后的干燥膜来说,为了使微粒之间形成良好的电接触,需要完全除去分散介质。另外,在为了提高分散性而在导电性微粒的表面涂覆了有机物等涂覆材料的情况下,也需要除去该涂覆材料。因此,对喷出工序后的基板P实施热处理和/或光处理。
热处理和/或光处理通常是在大气中进行,但根据需要,也可以在氮气、氩气、氦气等惰性气体气氛中进行。作为热处理和/或光处理的处理温度,可根据分散介质的沸点(蒸汽压力)、气氛气体的种类和压力、微粒的分散性和氧化性等热特性、涂覆材料的有无或含有量、基材的耐热温度等适宜地决定。例如,为了除去由有机物构成的涂覆材料,需要在约300℃下进行烧结。另外,在使用塑料等基板的情况下,优选在室温以上、100℃以下的温度下进行。
在本实施方式中,特别是通过在350℃下进行60分钟左右的加热处理,充分地除去了由布线图案用墨水X1和布线图案用墨水X2构成的布线图案33中的分散介质等。此时,由于围堰B其成为主成分的骨架是无机质,所以对于热处理具有高的耐性,对于上述条件的热处理,也不会发生溶融等不良的情况,可发挥其充分的耐性。
通过以上的工序,能够在围堰B、B之间的膜图案形成区域34上形成由铬和银叠层而构成的布线33。
另外,也可以使功能液不包含导电性微粒,而包含通过热处理或光处理来呈现导电性的材料,在本热处理/光处理中,于布线图案33中呈现导电性。
如以上说明的那样,在本实施方式的布线图案33(膜图案)的形成方法中,由于使用作为其材质本身的特性而具有疏水性的围堰B,所以即使对该围堰B不特别地进行疏液化的表面处理,围堰B自身也具有良好的疏水性。由此,对于特别是由水系的液状体构成的布线图案用墨水X1(第1功能液)、和布线图案用墨水X2(第2功能液),围堰B都可以发挥良好的疏水性,因此,由于省略了对围堰B的疏液化处理,所以可以简化工序,提高生产效率,并且能够充分地提高由上述功能液构成的布线图案33的图案精度。
另外,由于所获得的围堰B其自身具有良好的疏水性,所以,在由布线图案用墨水X1形成了膜图案之后,即使还要在其上配置布线图案用墨水X2时,也不需要对围堰B进行疏液化处理,因此,可进一步简化工序,提高生产效率。
并且,由于围堰B其成为主成分的骨架为无机质,且对于热处理具有高的耐性,所以,即使对由布线图案用墨水X1、X2构成的膜图案实施烧结处理,也能够发挥充分的耐性,而不会在烧结处理时产生溶融等不良情况。因此,可提高工序的自由度。
另外,通过这样的形成方法而获得的布线图案33(膜图案),由于如上述那样,围堰B能够充分地经受热处理,所以通过围堰B可以高精度地形成图案,并且,由于不需要对围堰B实施疏液化处理,所以可提高生产效率。
另外,由于在围堰B、B之间的膜图案形成区域34上形成了由铬和银叠层而构成的布线,所以,通过铬能够使承担布线的主要功能的银切实地紧密附着在基板P上。
另外,在上述实施方式中,特别是由作为正型抗蚀剂而起作用的感光性聚硅氨烷液形成了围堰B,但本发明不限于此,也可以由作为负型而起作用的聚硅氨烷液来形成围堰B。另外,也可以根据聚硅氨烷液的种类省略图3(d)、图4(d)所示的加湿处理。
并且,作为围堰B的形成材料,也可以取代使用感光性聚硅氨烷液,而使用聚硅氧烷液(感光性聚硅氧烷液),利用该聚硅氧烷液直接形成聚甲基硅氧烷等聚硅氧烷制的围堰B。
另外,如上述那样,由于围堰B表面呈疏液性,所以布线图案用墨水X1、X2会从围堰B弹落,流回到膜图案形成区域34。但是,在布线图案用墨水X1、X2的一部分例如与围堰B的上面接触的情况下,有时会在围堰B的上面残留微细的残渣。因此,例如在将通过本实施方式的布线图案形成方法而形成的布线图案应用于TFT的栅极布线的情况下,可能会导致TFT的沟道长度发生变化,漏电流增大等不良的情况。因此,当在膜图案形成区域34上形成了布线33之后,优选进行除去围堰B上面的残渣的工序。具体而言,通过对围堰B的上面实施湿蚀刻处理、干蚀刻处理或研磨处理等,基于对围堰B的上面进行切削,可除去围堰B上面的残渣。
另外,在除去围堰B上面的残渣时,优选将围堰B的上面切削成使围堰B的上面与布线33的上面在大致同一面上。这样,通过使围堰B的上面与布线33的上面在大致同一面上,例如在将通过本实施方式的膜图案的形成方法而形成的布线图案应用于液晶显示装置所具有的TFT的源极线或漏极线的情况下,可确保被配置在TFT上的取向膜的平坦性,并可抑制在抛光处理等中产生不均匀。
(第2实施方式)
作为第2实施方式,参照图7,对由与上述第1实施方式不同的结构构成的布线33进行说明。另外,在本第2实施方式中,对和上述第1实施方式不同的部分进行说明。
在本第2实施方式中,通过重复进行在上述第1实施方式中所说明的材料配置工序和中间干燥工序,如图7所示,在膜图案形成区域34上叠层有使用钛作为导电性微粒的布线图案用墨水X3和使用银作为导电性微粒的布线图案用墨水X2。另外,如图所示,在膜图案形成区域34上,从基板P侧依次叠层布线图案用墨水X3、布线图案用墨水X2、布线图案用墨水X3。即,在膜图案形成区域34上,将布线图案用墨水X2配置成被夹在布线图案用墨水X3中间的状态。
然后,通过对这些布线图案用墨水X2、X3进行在上述第1实施方式中所说明的热处理/光处理工序,在膜图案形成区域34上,形成按钛、银、钛的顺序叠层而构成的布线33。
由于由钛和银叠层构成的布线,与银单层相比具有其电迁移的产生迟缓的性质,所以,如本实施方式这样,将银夹在钛之间而构成的布线33可在确保导电率的同时减慢电迁移的产生。因此,根据本实施方式,可获得抑制了电迁移的产生的布线33。
另外,作为使电迁移的产生迟缓的材料,除了上述的钛之外,还可以举出铁、钯以及铂等。
(第3实施方式)
作为第3实施方式,参照图8,对由与上述第1实施方式和第2实施方式不同的结构构成的布线33进行说明。另外,在本第3实施方式中,对和上述第1实施方式不同的部分进行说明。
在本第3实施方式中,通过重复进行在上述第1实施方式中所说明的材料配置工序和中间干燥工序,如图8所示,在膜图案形成区域34上叠层有使用铬作为导电性微粒的布线图案用墨水X1和使用银作为导电性微粒的布线图案用墨水X2。另外,如图所示,在膜图案形成区域34上从基板P侧依次叠层布线图案用墨水X1、布线图案用墨水X2、布线图案用墨水X1。即,在膜图案形成区域34上,将布线图案用墨水X2配置成被夹在布线图案用墨水X1中间的状态。
然后,通过对这些布线图案用墨水X1、X2进行在上述第1实施方式中所说明的热处理/光处理工序,在膜图案形成区域34上,形成按铬、银、铬的顺序叠层而构成的布线33。
这样构成的布线33通过被配置在银和基板P之间的铬层,能够提高银与基板P的紧密附着性,并且通过被配置在银上的铬,可防止银的氧化和损伤。
因此,根据本实施方式,可获得紧密附着性高,且具有耐氧化性和耐损伤性的布线33。
(第4实施方式)
作为第4实施方式,参照图9,对由与上述第1实施方式~第3实施方式不同的结构构成的布线33进行说明。另外,在本第4实施方式中,对和上述第1实施方式不同的部分进行说明。
在本第4实施方式中,通过重复进行在上述第1实施方式中所说明的材料配置工序和中间干燥工序,如图9所示,在膜图案形成区域34上,从基板P侧,按顺序叠层有使用锰作为导电性微粒的布线图案用墨水X4、使用银作为导电性微粒的布线图案用墨水X2、和使用镍作为导电性微粒的布线图案用墨水X5。
然后,通过对这些布线图案用墨水X2、X4、X5进行在上述第1实施方式中所说明的热处理/光处理工序,在膜图案形成区域34上,形成按锰、银、镍的顺序叠层而构成的布线33。
这样构成的布线33,基于被配置在银与基板P之间的锰层,提高了银与基板P的紧密附着性。另外,镍除了具有提高基板P与银的紧密附着性的功能以外,还具有抑制银基于等离子照射而劣化的功能。因此,通过在银上配置镍,可获得在对形成有布线33的基板P进行等离子照射时,能够抑制银的劣化的布线33。
另外,本发明不限于上述的实施方式,在不脱离本发明的主导技术思想的范围内可进行各种变更。例如,作为布线33,也可以特别地在将含有导电性微粒的布线图案用墨水作为第1功能液涂敷在基板P上,并进行干燥等之后,通过在其上面涂敷含有绝缘性材料的水系墨水(第2功能液),并进行干燥,来形成由导电膜和绝缘膜构成的膜图案(布线图案)。
而且,作为利用本发明而形成的膜图案,在利用多种功能液形成的情况下,这些功能液也可以是相同的材料,该情况下,在通过一次涂敷处理而没能获得所希望的膜厚的情况下,通过反复进行处理,可获得所希望的膜厚。
并且,也可以不叠层多种功能液,而通过一次的功能液涂敷,来形成本发明的膜图案,另外,关于膜图案的种类,也可以是布线图案以外的绝缘图案等。
(实施例)
这里,为了检验由在上述实施方式中形成的聚硅氨烷液构成的围堰,对各种墨水(功能液)和其所使用的分散介质的润湿性,对其接触角(静态接触角)进行了检测。将得到的结果表示如下。另外,为了进行比较,作为围堰,也对以往的由丙烯酸树脂构成的围堰进行了接触角检测。并且,对于由丙烯酸树脂构成的围堰,也对基于使用了CF4气体的等离子处理进行疏液化处理的围堰,进行了针对墨水的接触角的检测。另外,在下面的对于围堰材质的表述中,被表示为聚硅氨烷的材质是涂敷聚硅氨烷液,而最终成为聚甲基硅氧烷的材质。
墨水材料                   接触角  围堰材质
水                         94°          聚硅氨烷
十四碳烷                   15°          聚硅氨烷
Ag墨水(碳化氢类分散介质)   24°          聚硅氨烷
Mn墨水(碳化氢类分散介质)   21°          聚硅氨烷
Ag墨水(水系分散介质)       50°          聚硅氨烷
Ni墨水(水系分散介质)       46°          聚硅氨烷
水                         65°          丙烯酸类树脂
水                         100°         丙烯酸类树脂(疏液化处
                                   理)
十四碳烷                   26°          丙烯酸类树脂
十四碳烷                   54°          丙烯酸类树脂(疏液化
                                   处理)
通过这样的实验,得到了如下的确认,即本发明中由聚硅氨烷液(聚甲基硅氧烷)构成的围堰对于水的疏液性,即疏水性为94°是良好的,其好于以往十四碳烷相对经过疏液化处理的丙烯酸类树脂的接触角(54°)、和水相对经过疏液化处理的丙烯酸类树脂的接触角(100°)。另外,对于使用了水系分散介质的墨水(Ag墨水、Ni墨水),也呈现良好的疏水性。
(电光学装置)
下面,对作为本发明的电光学装置的一例的液晶显示装置进行说明。图10是从和各构成要素一同表示的对置基板侧观察本发明的液晶显示装置的俯视图,图11是沿着图10的H-H’线的剖视图。图12是在液晶显示装置的图像显示区域中形成为矩阵状的多个像素中的各种元件、布线等的等效电路图,图13是液晶显示装置的局部放大剖视图。
在图10和图11中,本实施方式的液晶显示装置(电光学装置)100,将成为一对的TFT阵列基板10和对置基板20利用作为光固化性密封材料的密封材料52贴合,并将液晶50封入、保持在由该密封材料52所划分的区域内。密封材料52在基板面内的区域中形成为封闭框形状。
在密封材料52形成区域内侧的区域内,形成有由遮光性材料构成的周边遮挡部件53。在密封材料52外侧的区域上,沿着TFT阵列基板10的一边形成有数据线驱动电路201和安装端子202,并且沿着与该一边邻接的2边形成有扫描线驱动电路204。在TFT阵列基板10的剩余一边上设置有用于连接设置在图像显示区域两侧的扫描线驱动电路204相互之间的多条布线205。另外,在对置基板20的角部的至少一个位置上,设置有用于使TFT阵列基板10与对置基板20之间构成电导通的基板间导通材料206。
另外,也可以取代将数据线驱动电路210和扫描线驱动电路204形成在TFT阵列基板10的上面,而例如通过各向异性导电膜,以电气方式和机械方式将安装有驱动用LSI的TAB(Tape Automated Bonding)基板与形成在TFT阵列基板10的周边部的端子群连接。另外,在上述液晶显示装置100中,根据所使用的液晶50的种类,即,TN(Twisted Nematic)模式、C-TN法、VA方式、IPS方式等的动作模式、或标准白模式/标准黑模式,向规定的方向配置相位差板、偏光板等,但在这里省略了图示。另外,在将液晶显示装置100构成为用于进行彩色显示的情况下,在对置基板20上的与TFT阵列基板10的后述的各个像素电极相对面的区域上,形成例如红(R)、绿(G)、蓝(B)彩色滤镜,并且一同形成其保护膜。
在具有这样的结构的液晶显示装置100的图像显示区域中,如图12所示,多个像素100a构成矩阵状,并且在这些像素100a的每个中,形成有像素开关用的TFT(开关元件)30,供给像素信号S1、S2、…、Sn的数据线6a与TFT30的源极电连接。这里,图12成为表示本发明的有源矩阵基板的一例的图。
被写入数据线6a的像素信号S1、S2、…、Sn可以按照其顺序,依次向各数据线进行供给,也可以对于相邻的多条数据线6a进行按组供给。另外,TFT30的栅极与扫描线3a电连接,并构成为按照规定的时序,将扫描信号G1、G2、…、Gn,按照该顺序,以脉冲的形式顺序地施加给扫描线3a。
像素电极19与TFT30的漏极电连接,通过使作为开关元件的TFT30在一定的期间呈导通状态,将从数据线6a供给的像素信号S1、S2、…、Sn在规定的定时写入到各个像素。这样,通过像素电极19被写入到液晶的规定电平的像素信号S1、S2、…、Sn,在图15所示的对置基板20的对置电极121之间被保持一定的期间。另外,为了防止被保持的像素信号S1、S2、…、Sn发生泄漏,与在像素电极19和对置电极121之间形成的液晶电容并联地附加蓄积电容60。例如,通过蓄积电容60以比源极电压被施加的时间长3个数量级的时间保持像素电极19的电压。由此,可改善电荷的保持特性,能够实现高对比度的液晶显示装置100。
图13是具有下栅极型TFT30的液晶显示装置100的局部放大剖视图,该图所示的下栅极型TFT30是本发明的器件的一个实施方式的示例。在构成TFT阵列基板10的玻璃基板P上,采用上述实施方式的膜图案的形成方法,形成由多种不同材料的叠层而构成的栅极布线61。这里,在本实施方式中,在形成栅极布线61时,由于如上述那样使用具有聚硅氧烷骨架的无机质围堰材料,所以在后述形成非结晶型硅层的工序中,即使被加热到350℃,围堰B也能够充分承受该温度。另外,在本实施方式中,将由铬61a和银61b叠层而构成的栅极布线61作为一例进行了图示。
在栅极布线61上,隔着由SiNx构成的栅极绝缘膜62叠层由非结晶型硅(a-Si)层构成的半导体层63。而且,与上述栅极布线部分对置的半导体层63的部分成为沟道区域。在半导体层63上,为了构成欧姆接合,叠层例如由n+型a-Si层构成的接合层64a和64b,在沟道区域中央部的半导体层63上,形成用于保护沟道的由SiNx构成的绝缘性蚀刻阻止膜65。另外,这些栅极绝缘膜62、半导体层63以及蚀刻阻止膜65,在蒸镀(CVD)之后,通过实施抗蚀剂涂敷、感光和显影、光刻,形成如图所示的图案。
并且,通过由接合层64a、64b以及ITO构成的像素电极19也是同样地成膜,并且实施光刻,形成如图所示的图案。然后,在像素电极19、栅极绝缘膜62以及蚀刻阻止膜65上分别形成围堰66…,在这些围堰66…之间,使用上述的液滴喷出装置IJ形成源极线、漏极线。另外,通过由本发明的上述聚硅氨烷液形成围堰66…,对于上述源极线以及漏极线,也可以采用本发明的膜图案。
因此,在本实施方式中,能够将多种不同的材料叠层而构成布线,来形成栅极线61、源极线以及漏极线,从而可形成具有多种性能的栅极线61、源极线和漏极线。
另外,当该布线是在上述第1实施方式中说明的由铬和银2层构成的情况下,可获得提高了栅极线61、源极线和漏极线的紧密附着性的液晶显示装置100。而且,当上述布线是在第2实施方式中说明的由钛、银、钛按照这样的顺序叠层而形成的情况下,可获得抑制了栅极线61、源极线和漏极线的电迁移的液晶显示装置100。另外,当上述布线是在第3实施方式中说明的由铬、银、铬按照这样的顺序叠层而形成的情况下,可获得提高了栅极线61、源极线和漏极线的紧密附着性以及耐氧化性和耐损伤性的液晶显示装置100。而且,当上述布线是在第4实施方式中说明的由锰、银、镍按照这样的顺序叠层而形成的情况下,可获得提高了栅极线61、源极线和漏极线的紧密附着性,并且抑制了基于等离子处理而使得银发生劣化的液晶显示装置100。
在上述实施方式中,将本发明的作为器件的一实施方式的TFT30构成为用于驱动液晶显示装置100的开关元件,但除了液晶显示装置以外,还可适用于例如有机EL(电致发光)显示设备。有机EL显示设备是一种具有将包含荧光性的无机或有机化合物的薄膜夹在阴极和阳极之间的结构,通过向上述薄膜注入电子以及空穴(hole)而使二者发生激励,从而产生激励子(激子),利用该激子再聚合时发出的光(荧光和磷光),来进行发光的元件。
而且,通过将在有机EL显示元件中所使用的荧光性材料中呈现红、绿以及蓝色的各中发光色的材料,即发光层形成材料以及形成空穴注入/电子输送层的材料做成墨水,分别在具有上述TFT30的基板上形成图案,由此可制造出自发光型全色EL装置。
在本发明中的电光学装置的范围内,也包括这样的有机EL装置,根据本发明,可以提供具备了例如具有多种功能性的布线的有机EL显示装置。
图14是利用上述液滴喷出装置IJ制造了其中一部分构成要素的有机EL装置的侧剖视图。下面,参照图14来说明有机EL装置的概略结构。
在图14中,有机EL装置301是在由基板311、电路元件部321、像素电极331、围堰部341、发光元件351、阴极361(对置电极)、以及密封基板371构成的有机EL元件302上,连接柔性基板(未图示)的布线以及驱动IC(未图示)的装置。电路元件部321构成为将有源元件,即TFT30形成在基板311上,使多个像素电极331整齐排列在电路元件部321上的结构。而且,构成TFT30的栅极布线61,采用上述实施方式的布线图案形成方法而形成。
在各个像素电极331之间,格子状地形成有围堰部341,在由围堰部31形成的凹部开口344内形成发光元件351。另外,发光元件351由进行红色发光的元件、进行绿色发光的元件以及进行蓝色发光的元件构成,由此,有机EL装置301可实现全色显示。阴极361形成在围堰部341和发光元件351的上部整个面上,在阴极361的上面叠层密封用基板371。
包括有机EL元件的有机EL装置301的制造工序包括:形成围堰部341的围堰部形成工序;用于切实形成发光元件351的等离子处理工序;形成发光元件351的发光元件形成工序;形成阴极361的对置电极形成工序;和通过在阴极361上叠层密封用基板371来进行密封的密封工序。
发光元件形成工序是通过在凹部开口344,即像素电极331上形成空穴注入层352和发光层353而形成发光元件351的工序,其中包括空穴注入层形成工序和发光层形成工序。而且,空穴注入层形成工序包括:在各个像素电极331上喷出用于形成空穴注入层352的液状体材料的第1喷出工序、和使喷出的液状体材料干燥而形成空穴注入层352的第1干燥工序。另外,发光层形成工序包括:在空穴注入层352上喷出用于形成发光层353的液状体材料的第2喷出工序、和使喷出的液状体材料干燥而形成发光层353的第2干燥工序。另外,发光层353如上述那样由与红、绿、蓝3种颜色对应的材料形成3种,因此,上述第2喷出工序由用于分别喷出3种材料的3个工序构成。
在该发光元件形成工序中,可以在空穴注入层形成工序中的第1喷出工序、和在发光层形成工序中的第2喷出工序中,使用上述的液滴喷出装置IJ。
在上述的实施方式中,使用本发明的膜图案的形成方法形成了TFT(薄膜晶体管)的栅极布线,但也可以制造源电极、漏电极、像素电极等其它的构成要素。下面,参照图15,对制造TFT的方法进行说明。
如图15(a)所示,首先,在洗涤后的玻璃基板510的上面,使用上述的聚硅氨烷液形成第1层的围堰511,该第1层的围堰511用于设置1个像素间距的1/20~1/10的槽511a。这样,由聚硅氨烷形成的由以聚硅氧烷为骨架的无机材料构成的围堰,如上所述具有疏水性,并且具有透光性。
在接着上述第1层的围堰形成工序之后的栅极扫描电极形成工序中,通过使用喷墨装置喷出包含导电性材料的水系功能液液滴,使功能液充满由围堰511划分的扫描区域,即上述槽511a内,形成栅极扫描电极512。即,在形成该栅极扫描电极512时,适于采用本发明的膜图案的形成方法。
作为此时的导电性材料,可适宜地采用Ag、Al、Au、Cu、钯、Ni、W-si、导电性聚合物等。这样,所形成的栅极扫描电极512,由于围堰511具有充分的疏水性,所以,不会从槽511a中溢出,从而可形成微细的布线图案。
通过以上的工序,在基板510上形成了由银(Ag)构成的第1导电层Al,该由银(Ag)构成的第1导电层Al具有由围堰511和栅极扫描电极512构成的平坦的上面。
另外,为了获得在槽511a内的良好喷出结果,如图15(a)所示,对于该槽511a的形状,优选采用锥形形状(朝向喷出源敞开的锥形形状)。这样,能够使被喷出的液滴充分进入到深处。
然后,如图15(b)所示,通过等离子CVD法进行栅极绝缘膜513、活性层510、接触层509的连续成膜。通过改变原料气体和等离子条件,作为栅极绝缘膜513而形成氮化硅膜、作为活性层510而形成非结晶硅膜、作为接触层509而形成n+型氧化硅膜。在采用CVD法形成的情况下,需要300℃~350℃的加热过程,但通过使用由上述聚硅氨烷液构成的无机类围堰,可避免发生涉及透明性和耐热性的问题。
在接着上述半导体层形成工序之后的第2层的围堰形成工序中,如图15(c)所示,在栅极绝缘膜513的上面,还是使用上述聚硅氨烷液形成第2层的围堰514,该第2层的围堰514用于设置宽度为1个像素的1/20~1/10、且与上述槽511a交叉的槽514a。这样,由聚硅氨烷形成的无机质的围堰如上所述,成为具有疏水性并且具有透光性的围堰。
在接着上述第2层的围堰形成工序之后的源极、漏极电极形成工序中,通过使用喷墨装置喷出包含导电性材料的水系功能液液滴,使功能液充满由围堰514划分的扫描区域,即上述槽514a内,如图15(d)所示,形成与上述栅极扫描电极512交叉的源电极515和漏电极516。而且,在形成源电极515和漏电极516时,适于采用本发明的膜图案的形成方法。
作为此时的导电性材料,可适宜地采用Ag、Al、Au、Cu、钯、Ni、W-si、导电性聚合物等。这样形成的源电极515和漏电极516,由于围堰514具有充分的疏水性,所以,不会从槽514a中溢出,从而可形成微细的布线图案。
另外,以填埋配置了源电极515和漏电极516的槽514a的方式配置绝缘材料517。通过以上的工序,在基板510上形成了由围堰514和绝缘材料517构成的平坦的上面520。
然后,在绝缘材料517上形成接触孔519,并且在上面520上形成图案化的像素电极(ITO)518,通过接触孔519将漏电极516与像素电极518连接,由此形成了TFT。
图16是表示液晶显示装置的其它实施方式的图。
图16所示的液晶显示装置(电光学装置)901大致具有:彩色液晶面板(电光学装置)902、和与液晶面板902连接的电路基板903。另外,根据需要,可以在液晶面板902上附设背光灯等照明装置以及其它附属设备。
液晶面板902具有通过密封材料904粘合的一对基板905a和基板905b,在这些基板905a和基板905b之间形成的间隙,即所谓单元间隙中封入液晶。这些基板905a和基板905b一般是由透光性材料,例如玻璃、合成树脂等形成。在基板905a和基板905b的外侧表面上粘贴有偏光板906a和偏光板906b。另外,在图21中,省略了偏光板906b的图示。
而且,在基板905a的内侧表面上形成电极907a,在基板905b的内侧表面上形成电极907b。这些电极907a、907b形成为条纹状或文字、数字以及其它适宜的图案形状。另外,这些电极907a、907b例如由ITO(IndiumTin Oxide:铟锌氧化物)等透光性材料形成。基板905a具有相对基板905b伸出的伸出部,在该伸出部上形成有多个端子908。这些端子908在将电极907a形成在基板905a上时,与电极907a同时形成。因此,这些端子908例如由ITO形成。这些端子908包括从电极907a一体延伸的端子、和通过导电材料(未图示)与电极907连接的端子。
在电路基板903上,作为液晶驱动用IC的半导体元件900安装在布线基板909上的规定位置。另外,虽然省略了图示,但也可以在安装半导体元件900的部位以外的规定位置上安装电阻、电容以及其它芯片部件。布线基板909由下述方法制造,即通过例如在聚酰亚胺等具有挠性的胶片状基底基板911上形成Cu等金属膜,然后对该金属膜进行图案形成而形成布线图案912。
在本实施方式中液晶面板902中的电极907a、907b以及电路基板903中的布线图案912,是采用本发明的膜图案形成方法而形成的。因此,根据本实施方式的液晶显示装置,通过具有如上述那样高精度地图案形成,并提高了生产率的布线图案912等的膜图案,所以也提高了该液晶显示装置本身的品质。
另外,上述的示例是无源型液晶面板,但也可以是有源矩阵型液晶面板。即,在一方的基板上形成薄膜晶体管(TFT),对应各个TFT形成像素电极。另外,对于与各个TFT电连接的布线(栅极布线、源极布线),可以如上述那样使用喷墨技术来形成。另一方面,在对置的基板上形成对置电极等。这样的有源矩阵型液晶面板也适用本发明。
下面,对本发明的电子设备的具体例进行说明。
图17(a)是表示便携电话的一例的立体图。在图17(a)中,符号600表示便携电话主体,601表示具有上述实施方式的液晶显示装置的液晶显示部。
图17(b)是表示文字处理机、个人计算机等便携式信息处理装置的一例的立体图。在图17(b)中,符号700表示信息处理装置,701表示键盘等输入部,703表示信息处理装置主体,702表示具有上述实施方式的液晶显示装置的液晶显示部。
图17(c)是表示手表型电子设备的一例的立体图。在图17(c)中,符号800表示手表主体,801表示具有上述实施方式的液晶显示装置的液晶显示部。
由于图17(a)~(c)所示的电子设备具有上述实施方式的液晶显示装置,所以该电子设备本身也具有良好的品质。
另外,本实施方式的电子设备,是具有液晶显示装置的电子设备,但也可以是具有有机电致发光显示装置、等离子型显示装置等、其它电光学装置的电子设备。

Claims (20)

1.一种膜图案的形成方法,通过将功能液配置在基板上来形成膜图案,包括:
在所述基板上形成与所述膜图案的形成区域对应的围堰的工序;
在由所述围堰划分的区域配置所述功能液的工序;和
对所述功能液实施固化处理而形成膜图案的工序,
在形成所述围堰的工序中,首先涂敷聚硅氨烷液或聚硅氧烷液,接着对其进行曝光、显影,形成图案,然后,通过烧结,形成在侧链具有疏水基,并将聚硅氧烷结合作为骨架的材质的围堰,
作为所述功能液,使用水系分散介质或含有溶剂的液状体。
2.根据权利要求1所述的膜图案的形成方法,其特征在于,所述疏水基是甲基。
3.根据权利要求1或2所述的膜图案的形成方法,其特征在于,作为所述聚硅氨烷液或聚硅氧烷液,使用含有光酸产生剂,且作为正型抗蚀剂而发挥功能的感光性聚硅氨烷液或感光性聚硅氧烷液。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的膜图案的形成方法,其特征在于,所述功能液中含有的功能材料是导电性材料。
5.一种膜图案的形成方法,通过将功能液配置在基板上来形成膜图案,包括:
在所述基板上形成与所述膜图案的形成区域对应的围堰的工序;和
在由所述围堰划分的区域配置第1功能液的工序;和
在所配置的所述第1功能液上配置第2功能液的工序;和
通过对叠层在由所述围堰划分的区域上的所述第1功能液和所述第2功能液实施规定的处理,形成由多种材料叠层而构成的膜图案的工序,
在形成所述围堰的工序中,首先涂敷聚硅氨烷液或聚硅氧烷液,接着对其进行曝光、显影,形成图案,然后,通过烧结,形成在侧链具有疏水基,并将聚硅氧烷结合作为骨架的材质的围堰,
作为所述第1功能液,使用水系分散介质或含有溶剂的液状体,并且作为所述第2功能液,使用水系分散介质或含有溶剂的液状体。
6.根据权利要求5所述的膜图案的形成方法,其特征在于,所述疏水基是甲基。
7.根据权利要求5或6所述的膜图案的形成方法,其特征在于,作为所述聚硅氨烷液或聚硅氧烷液,使用含有光酸产生剂,且作为正型抗蚀剂而发挥功能的感光性聚硅氨烷液或感光性聚硅氧烷液。
8.根据权利要求5~7中任意一项所述的膜图案的形成方法,其特征在于,所述第1功能液和第2功能液是含有相互不同种类的功能材料的液体。
9.根据权利要求5~8中任意一项所述的膜图案的形成方法,其特征在于,在所配置的所述第1功能液上配置第2功能液的工序之前,预先使所述第1功能液固化。
10.根据权利要求5~9中任意一项所述的膜图案的形成方法,其特征在于,在所述第1功能液和第2功能液中含有的功能材料都是导电性材料。
11.根据权利要求5~10中任意一项所述的膜图案的形成方法,其特征在于,所述第2功能液含有发挥所形成的膜图案的主要功能的第2功能材料,所述第1功能液含有用于提高所述第2功能材料与所述基板的紧密附着性的第1功能材料。
12.根据权利要求5~9中任意一项所述的膜图案的形成方法,其特征在于,所述第1功能液和第2功能液中的一方含有发挥所形成的膜图案的主要功能的主材料,另一方含有用于抑制所述主材料的电迁移的材料。
13.根据权利要求5~9中任意一项所述的膜图案的形成方法,其特征在于,所述第1功能液和第2功能液中的一方含有发挥所形成的膜图案的主要功能的主材料,另一方含有具有绝缘特性的材料。
14.根据权利要求5~9中任意一项所述的膜图案的形成方法,其特征在于,所述第1功能液和第2功能液中的一方含有发挥所形成的膜图案的主要功能的主材料,另一方含有用于抑制所述主材料的等离子破坏的材料。
15.根据权利要求14所述的膜图案的形成方法,其特征在于,用于抑制所述主材料的等离子破坏的材料,是用于抑制基于所述等离子破坏引起的扩散的势垒材料。
16.一种膜图案,通过权利要求1~15中任意一项所述的形成方法而形成。
17.一种器件,具有权利要求16所述的膜图案。
18.一种电光学装置,具有权利要求17所述的器件。
19.一种电子设备,具有权利要求18所述的电光学装置。
20.一种有源矩阵基板的制造方法,包括:
在基板上形成栅极布线的第1工序;
在所述栅极布线上形成栅极绝缘膜的第2工序;
经由所述栅极绝缘膜叠层半导体层的第3工序;
在所述栅极绝缘层的上面形成源电极和漏电极的第4工序;
在所述源电极和所述漏电极上配置绝缘材料的第5工序;和
在配置了所述绝缘材料的上面形成像素电极的第6工序,
在所述第1工序、所述第4工序以及所述第6工序中的至少一道工序中,使用权利要求1~15中任意一项所述的膜图案的形成方法。
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