CN1883061A - 有源矩阵显示器和具有等离子基板的其它电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种制造有源矩阵显示器的方法，包括制造第一基板装置，该第一基板装置包括坚硬玻璃基板和重叠的塑料基板。在塑料基板上形成像素电路。在将显示器的有源和无源板安装到显示模块(10)中之后，只从塑料基板去除坚硬玻璃基板(12)。该方法能够基本上使用常规的基板加工、处理和单元构成，例如在普通AMLCD工厂中，只需要最少的额外设备。还公开了用于在旋涂塑料层上制造TFT的更普通的制造方法。

Description

有源矩阵显示器和具有等离子基板的其它电子装置
技术领域
本发明涉及在塑料基板上的电子装置的制造，例如有源矩阵显示器，及其装置本身。
背景技术
最普通形式的有源矩阵显示器是有源矩阵液晶显示器(AMLCD)。通常在0.7mm厚的大玻璃基板上制造AMLCD。对于一个单元需要两个板，使得制成的显示器可能超过1.4mm厚。移动电话制造商和一些膝上型电脑制造商需要更薄和更轻的显示器，在HF(氢氟酸)溶液中可以使制成的单元变薄，通常大约是0.8mm厚。移动电话制造商理想地希望显示器甚至更薄，但是已经发现，通过这种方法制造的低于0.8mm厚的单元太易碎。
HF变薄不具有吸引力，因为它是浪费的工艺，其使用很难解决安全性和经济性的危险化学药品。在蚀刻工艺中由于玻璃的点蚀，所以还存在一些产量损失。
已经早就认识到了作为替换的轻的、坚固的和薄的塑料AMLCD的吸引力。最近，甚至还增加了对塑料显示器的兴趣，部分地由于在移动电话和PDA中彩色AMLCD的使用增加。最近已经有对塑料基板上的AMLCD和有机发光二极管(OLED)显示器的很多研究。尽管有兴趣，但是还是需要一种对塑料显示器的大量生产似乎可能的制造方法。
对于在塑料基板上制造薄膜晶体管(TFT)或者显示器，已经报道了三种主要不同的方法。存在将装置直接制造在独立的塑料基板上、转移工艺和牺牲蚀刻。在下面讨论这些技术的一些例子和与它们有关的困难。
(i)将AMLCD直接制造在塑料基板上
这是在塑料上制造AMLCD的第一种方法，并通常使用低温多晶硅(LTPS)TFT或者非晶硅(a-Si)TFT。用这种方法存在很多问题，并且它仍然还没有达到制造阶段。
必须限制用于TFT制造和单元构成的处理温度，因为当加热它们时，塑料基板收缩，其使得光刻法对准和板耦合困难。预加热该基板至多个小时减小了处理过程中的收缩量，但是不能完全消除收缩。降低的处理温度导致TFT的问题(更小电稳定性的a-Si TFT，对于LTPS TFT有质量差的栅极绝缘SiO2)。
为了在独立塑料基板上制造显示器，尽管几种不同尝试已经被不同的团体完成，但是还没有解决在自动化工厂中的基板处理的问题。不可能使用标准AMLCD工厂，其依赖于玻璃基板的机械强度，用于处理盒中的传输和光致抗蚀剂旋涂。对于每个处理步骤，将需要研发完全新的成套机器。还需要来自很多不同机器制造商的协作途径，以及如果没有涉及到任何一种类型的设备制造商，或者如果他们没有成功地研制模块，那么在其它机器上的所有工作将是浪费的。
几个团体已经提出了滚动到滚动制造，但是对于在真空设备中的使用以及对于对准层，这仍然具有严重的问题。将需要研发新的印刷技术，并且不管这对于高产量是否真的有用，并且不能保证精确对准。
大多数独立塑料膜具有差的表面质量，尤其是，它们不容易平滑并且在它们的表面具有很多裂纹。玻璃基板是机械坚硬的，因此他们不容易被轻柔的接触划伤，并且它们可以在盒中携带。在这些盒中，只有玻璃的边缘接触盒，因此玻璃的大部分区域没有接触。比较起来，塑料基板是软的，并且它们不够坚硬以至不能在盒中携带。这意味着，它们必须被压成和其它层接触的平面，或者它们必须被卷绕到压辊上，在这种情况中，当施加机械压力时上下表面将和其它层接触。这些处理容易破坏塑料的软表面。在标准AMLCD制造中，特别小心以具有尽可能接近的完美玻璃表面，使得对于高产量的大批量生产，划伤的粗糙塑料表面不可能是实际的选择。表面可以是被平面化和给出附加的保护涂覆，但是这增加了处理步骤以及由此的成本。
(ii)通过转移工艺的塑料显示器
该工艺的公知的例子是由Seiko Epson Corporation研发的所谓SUFTLA工艺。这是双转移工艺。首先，在玻璃上的非晶硅和二氧化硅层上制造低温多晶硅(LTPS)TFT阵列。然后用水可溶胶水将TFT阵列的顶部粘接到塑料基板，以及通过使用XeCl激光以通过玻璃照射底部a-Si层使TFT层脱离底部基板。
激光束导致氢气的外扩散，并且释放的氢气从原始玻璃基板抬起TFT阵列。基于实际的原因，TFT阵列具有标准的几何形状，LTPS TFT阵列的顶部朝着AMLCD的LC材料。使用永久粘合剂将第二个塑料膜层叠置到TFT阵列的底部。然后通过溶解水溶粘接剂从第一塑料膜释放阵列。
这是昂贵的过程，因为使用两个转移工艺，并预期具有产量问题。通过将TFT层堆叠到塑料基板在获得良好的平显示器方面上可能还存在问题。在TFT阵列已经转移到最后的塑料基板之后，然后单元制造变成了问题。这需要两个薄的柔性塑料板精确地排列在一起，后面是单元耦合和填充。由于基板处理和排列中的困难，所以在大量生产中产生了问题。
已经提出的另一个转移工艺包括在玻璃基板上的SiO2层上形成LTP阵列。再次用水溶粘结剂将第二基板粘接到TFT阵列上，但是这次在HF中刻蚀掉玻璃基板。然后将该阵列转移到永久塑料基板，并通过溶解水可溶性胶水临时去掉基板。这不同于上述的转移工艺，因为代替使用激光转移工艺，通过刻蚀玻璃基板将TFT阵列转移到临时基板上。该工艺可能具有更好的产量，但是由于整个玻璃基板的完全刻蚀，所以它是昂贵的并且是环境污染的。
这些转移技术的一个主要优点是没有在最终的塑料基板上制造TFT，使得可以使用高温处理。而且，没有基板收缩的问题，如上所述，该问题是在独立塑料基板上制造TFT的主要问题之一。
(iii)通过牺牲刻蚀的塑料显示器
另一个提议已经是在坚硬的基板上使用a-Si牺牲层，随后塑料层的旋涂。在塑料基板的顶部构成多硅TFT，并通过塑料层和阵列构成刻蚀孔。然后将基板浸在液体刻蚀剂中，刻蚀剂穿过刻蚀孔并溶解a-Si牺牲层，允许塑料层和TFT浮起。由于遍布阵列的刻蚀孔，所以该工艺不适用于构成显示器。
发明内容
根据本发明的第一个方案，提供了一种制造有源矩阵显示器的方法，包括：
制造基板装置，该装置包括坚硬载体基板和在坚硬载体基板上的塑料基板；
在基板装置的塑料基板上形成像素电路的阵列；
在像素电路的阵列上形成显示层；和
在形成显示层之后从塑料基板释放坚硬载体基板。
本发明提供了一种方法，其基本上使常规基板加工、处理和单元构能够被应用。
然后这能使用于在塑料基板上构成有源矩阵显示器的制造工艺在标准工厂中实现，需要最少的额外设备。
在像素电路的阵列上形成显示层可以包括在像素电路的阵列上形成反射电泳显示层或者在像素电路的阵列上形成LED(例如印刷聚合物LED)。
在一个例子中，该方法还包括制造第二个基板装置，以及其中在像素电路的阵列上形成显示层包括安装第一和第二基板基板装置，在其间夹着电光材料，有源矩阵显示器件由此包括在其间夹着电光材料的第一和第二基板。
塑料显示器可以在标准玻璃基板上构成，并且这些可能被重复使用很多次。本发明可以用于，例如LCD、PLED或者OLED显示器和电泳显示器，并具有非晶硅(a-Si)或者低温多晶硅(LTPS)TFT。
该工艺基本上允许TFT制造在塑料层上，构成互连，并且实现一些封装，同时塑料层仍然粘接到玻璃。在单元形成之后实施释放。这对于所有的塑料基板应用是有吸引力的，并且对于在柔性基板上制造显示器这是尤其有吸引力的工艺。
在一个例子中，塑料是能够湿法铸造的。例如，通过旋涂工艺塑料层可以涂覆于坚硬基板，并且该塑料基板然后变成最终的显示基板。可替换地，通过刮刀或者印刷技术，例如平版胶印或者丝网印刷扩展可以涂覆塑料。
在另一例子中，塑料是聚对苯二甲撑，并使用聚对苯二甲撑沉积工艺，其包括通过含有聚对亚二甲苯基的单体微粒的气体的聚合沉积聚对苯二甲撑层。
本发明能使尽可能多的处理、单元构成和构成互连实现，同时塑料仍然粘接到玻璃。释放工艺尽可能晚。对于薄柔性基板，众人皆知单元构成和构成互连是很难的，并且对于坚硬玻璃基板所有的制造经验和专业知识是适合的。
坚硬载体基板优选包括玻璃基板。
如果使用释放层，那么它可以包括非晶硅，并且可以通过激光释放工艺实现释放。
每个像素电路优选至少包括薄膜晶体管，例如非晶硅TFT。
在使用其间夹着电光材料的两个基板的例子中，制造第二基板装置还可以包括提供第二坚硬载体基板、第二释放层和在释放层上的第二塑料基板。
第二坚硬载体基板还可以包括玻璃基板，以及第二释放层还可以包括非晶硅。
第二基板装置实质上是显示器的无源板，并还可以(这是公知的)包括黑色掩模层。制造第二基板装置还可以包括在第二基板装置的上表面形成阵列阱。可以在第二塑料基板上设置的聚合层中形成这些阱，并可以在阵列阱中形成滤色器。
可以使用喷墨印刷形成滤色器。
制造第二基板还可以包括提供上导电层，例如ITO。这充当用于显示像素的公共电极。
在安装两个基板装置之后，还从第二塑料基板释放第二坚硬载体基板，并且这还可以通过使用激光处理实现。然后可以将偏振器添加到第一和第二塑料基板。
安装在其间夹着电光材料的第一和第二基板装置可以包括进行真空对准的LC填充。
本发明还可以应用到其它电子器件的制造。
因此，根据本发明的第二个方案，提供了一种制造薄膜电子器件的方法，该方法包括：使用旋涂工艺将塑料涂层施加到坚硬载体基板，塑料涂层形成塑料基板；
在塑料基板上形成薄膜电子元件；和
从塑料基板释放坚硬载体基板。
另外，根据本发明的第三个方案，提供了一种制造薄膜电子器件的方法，该方法包括：
在坚硬载体基板上形成聚对苯二甲撑涂层，该聚对苯二甲撑涂层形成塑料基板；
在塑料基板上形成薄膜电子元件；和
从塑料基板释放坚硬载体基板。
本发明由此可以应用到除了显示器制造之外的领域，并还基本上能够使常规基板控制应用在塑料基板上的薄膜电子器件的处理中。旋涂工艺或者聚对苯二甲撑沉积工艺的使用给出平的、高质量的表面。使用常规处理装置的工艺的能力提高了产量。薄膜电子元件优选包括薄膜晶体管。
本发明还提供了薄膜电子器件，包括：
聚对苯二甲撑基板；和
设置在聚对苯二甲撑基板上的薄膜电子元件。
该器件可以实施为多种不同类型的显示器。
附图说明
现在将参考附图具体描述本发明的例子，其中：
图1示出了用在移动电话中，从公共玻璃基板释放根据本发明完成的制造显示器；
图2A到2N示出了用于本发明的方法的一个例子的处理步骤；
图3示出了对于聚酰亚胺塑料基板可以在参考图2A到2N描述的方法中使用的释放工艺；
图4示出了对于聚对苯二甲撑基板可以在参考图2A到2N描述的方法中使用的释放工艺；
图5是在图4的释放工艺中使用的塑料基板的透射特性的曲线图；
图6示出了本发明制造的显示器的第二个例子；以及
图7示出了本发明制造的显示器的第三个例子。
具体实施方式
在第一个方案中，本发明提供了一种制造方法，其中有源矩阵显示器的有源板承载在塑料基板上，在处理过程中，该塑料基板粘接到玻璃基板以有助于控制和操作。在显示单元形成之后，执行塑料基板的释放。
图1示意性地示出了根据本发明的塑料显示器的制造，并示出了最终的释放阶段。完成的显示器10从玻璃基板12释放，并然后在器件例如移动电话14中使用。
现在将具体描述本发明的方法的一个例子，以示出使用从玻璃基板的激光释放、用于显示器的滤色器的喷墨印刷和用于单元构成的VALC(真空对准LC)，可以怎样构成显示器。具体示出的例子是用于液晶显示单元的制造，具有夹在两个相对(有源和无源)基板之间的LC材料。本发明可以应用到很多其它的显示技术和非显示技术，以及特定的例子只是用于说明的目的。
图2A到2N示出了用于一个制造方案的连续阶段的示意图。为了清楚，这些图只示出被制造的一个显示器，但是实际上这可以是大玻璃基板上的多个显示器，如图1所示。
图2A示出了具有a-Si释放层20和充当塑料基板的塑料层22的玻璃载体板12。该基板可以形成有源板和无源板的基础。
该塑料层必须足够坚固，可以是完成的单元的其中一个壁。适当的塑料层可以是无色的聚酰亚胺、聚亚烯萘(PEN)、聚醚砜(PES)、苯并环丁烯(BCB)或者其它塑料层。塑料层的厚度在对于制造的低成本和容易的小厚度和给出强度的较厚层之间折衷。它将通常在5到50μm的范围中。释放层20可以是a-Si薄层，并可以在添加塑料层22之前，沉积到玻璃基板12上。根据要应用的释放工艺，可以不需要该释放层20。
通过PECVD施加a-Si释放层，并可以形成10-50nm厚。
在一个例子中，旋涂涂覆塑料层。这给出了相当高质量的表面，并且如果需要可以给出相当薄的层。最重要的是，塑料是能够湿法铸造。通过用刮刀或者印刷技术，例如平版胶印或者丝网印刷，由此可以替换地施加塑料。
在下面更具体解释的另一例子中，塑料层是聚对苯二甲撑，并使用聚对苯二甲撑沉积工艺。
图2B示出了有源板，其中使用标准工艺已经在塑料表面上构成了a-Si TFT阵列。最大处理温度将依赖于所选择的塑料层，但是它可能比对于独立塑料膜的更高，因为可以安全地将塑料固定到坚硬玻璃基板12，并没有收缩的问题。
TFT阵列包括栅金属层30、氮化硅栅电介质层32和ITO像素电极34。TFT示意性地示为36。
图2C示出了用于LC单元的列衬垫40的附加物。这些可能是在适当的聚合物层上或者通过喷墨印刷或者旋涂，然后通过光刻法构图来制造的。还可以使用分散的玻璃或者塑料珠或者杆代替，但是粘接到两个基板的列衬垫可以给出增加了机械强度的塑料单元并有助于保护单元不分离。
图2D示出了无源板基板的制造。无源板还包括玻璃基板50，和光学释放层52以及塑料基板54(其可以是和有源板使用相同的塑料或者可以是不同的塑料)。图2D还示出了黑色掩模层56。这证明了制造塑料显示器的另一优点，这样，该显示器是可以构成基板的那种结构。使用标准方法在稍后阶段还可以构成黑色掩模56。
如在图2E中所示的，将第二聚合物层60添加到无源板层。如果使用埋入的黑色掩模层，那么只需要该步骤。
如图2F所示，将凹入的阱70刻蚀到无源载体板中。如果要喷墨印刷滤色器，那么只需要该步骤。这些阱用来精确限定滤色器像素的形状。可以通过光刻法和氧等离子体、激光烧蚀或者通过用硬掩模的冲压将阱刻蚀到塑料层中。
图2G示出了滤色器层80的喷墨印刷之后的无源载体板。
图2H示出了溅射到玻璃基板上的ITO层90。另外，通过刻蚀掉ITO、塑料和a-Si释放层，分立的显示器形成在公共有源板玻璃基板上。
在该阶段，根据是使用传统单元构成还是用液晶(VALC)方法的较新真空排列，有时称为液滴填充，可以采取不同的处理途径。在该液滴填充方法中，在真空中实现排列和板耦合之前，将LC液滴放到其中一个板中。借助于例子，下面的图是VALC工艺。
图2I示出了放置在塑料显示器的有源板区上的LC滴100。
然后通过使用VALC工艺形成图2J的组装的板。
然后从它粘着的塑料层中去除其中一个玻璃板。这可以通过释放层的玻璃或者塑料层底部的激光照射或者灯加热，或者通过加热在热板上的玻璃板完成。
图2K示出了例如通过激光释放工艺去除了无源板的玻璃基板。然后可以清洗无源玻璃载体板，以在重新使用之前从无源板工艺中去除所有残余物的痕迹。
如图2L所示，然后添加偏振器110。在显示器的最后释放之前的该阶段进行该步骤比较容易，因为由于它耦合到玻璃，所以显示器仍然具有硬度。偏振器还将给上塑料层提高增加的强度。在该阶段还可能进行玻璃上芯片工艺，或者添加的互连箔。在该阶段进行这些的优点是塑料板仍然坚固地粘着到玻璃，简化了排列和固定。
如图2M所示，还从有源板玻璃基板12释放有源板的塑料基板，其还可以被清洗和再次使用。
还可以将偏振器膜施加到每个有源板的塑料基板22。在图2N中示出第二个偏振器112，其示出了完成的显示器。
在这种情况中必须给逐个显示器施加偏振器。如果不使用VALC，那么在形成图2N中所示的完整单元之后构成互连。
至少存在可以从玻璃基板释放塑料基板的三种方式。可以使用的方法是从直接和玻璃基板接触的塑料的激光释放、使用玻璃和塑料之间的硅释放层的激光释放，和用硅释放层的灯加热。在下面分别讨论这些。
(i)直接从玻璃基板的激光释放
已经公开了一种方法，其中使用通过石英载体的激光照射(XeCl)，以释放聚酰亚胺层，形成金属聚酰亚胺电路。光烧蚀小于1μm的薄层，留下具有良好机械完整型的独立聚酰亚胺膜。在MEMS制造中已经使用类似的工艺，但是这些使用聚酰亚胺作为牺牲层，其在激光释放工艺之后溶解。原则上，这是用于构成塑料显示器的理想工艺，因为它不需要任何附加的释放层要被沉积或者旋涂。
(ii)使用a-Si释放层的激光释放
第二个方法是使用具有a-Si释放层的激光释放工艺，如在所谓的SUFTLA工艺中使用的。图3示出了使用a-Si释放层124贴附到玻璃载体122的20μm的聚酰亚胺塑料基板120，其是通过等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)构成的。
使用金属掩模层来干法刻蚀聚酰亚胺120。还干法刻蚀a-Si释放层122，以围绕聚酰亚胺岛剩余暴露的基板。扫描跨过玻璃的底部的XeCl激光线束126使得a-Si熔化并使氢被释放。然后从玻璃的表面干净地释放聚酰亚胺。
(iii)使用a-Si释放层和灯或者电炉加热的释放
作为a-Si释放层的激光照射的替换，通过设计的用于快速热处理(RTP)的灯，或者将样品降低到电炉上，可以快速加热a-Si。
上面的激光释放的例子指的是使用聚酰亚胺塑料基板，在过去已经提出了使用聚酰亚胺作为用于电子器件的塑料基板。这是非常坚固的，并且在释放之后具有良好的机械特性，但是它具有强烈的双折射。这意味着，它适于作为用于反射和发射的显示器和传感器的基板，但是它不能在透射LCD中使用。
因此存在对于替换的塑料层的期望。通过热挤压，可以只制成已经用于显示器基板的一些塑料，例如聚乙烯聚亚烯萘(PEN)、聚醚砜(PES)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。没有将作为薄膜的这些施加到玻璃基板的简单方法。
用于根据本发明的一个方案的基板的一种优选替换塑料材料是聚对苯二甲撑，并且激光释放工艺适用于该塑料材料。
聚对苯二甲撑广泛地用作涂层，用于外科手术工具(例如导管)、外科手术灌输(例如仿真臀部和心脏瓣膜)和用于高规格电路板和航空和航天部件的涂层。
除了作为液体被热挤压或者使用之外，在三个不同真空腔室中通过三个阶段的真空处理沉积聚对苯二甲撑。这三个沉积步骤是：
(i)在腔室A中，在大约150℃升华固态二聚物。
(ii)在大约680℃，然后二聚物穿过真空炉(腔室B)，在该温度下二聚物通过高温热解(pyrolosis)破裂以形成稳定的单体。
(iii)然后该单体进入到沉积腔室C中，在该腔室中单体同时被吸收和聚合到基板表面上。
在沉积过程中，基板在室温下，使得在冷却过程中在层中没有压力构成，这是所有升高温度的沉积过程的特征。
聚对苯二甲撑的其它显著特征是：
(i)它具有接近完美的共形涂层，并由于使用的低压沉积工艺，所以它可以在小空间中填充。考虑为完全的无针孔(pinhole free)阻挡涂层。
(ii)它具有良好的耐化学性，在一般溶剂中不能溶解并抵抗暴露在酸和碱的侵蚀。
(iii)它是高透明的。尤其是，在近似相同的光谱范围内，它具有基本和1737玻璃相同的透明度。
(iv)它具有高的介电强度(＞5MV/cm)和2.65的介电常数。
(v)它具有优良的阻隔气体和液体的特性。这对于LC单元可能极其重要，其中重要的是湿气和离子污染物不能进入LC材料中。
(vi)聚对苯二甲撑具有良好的机械特性作为自支持隔膜。这通过在微机电开关(MEMS)中它的公知使用来证明这一点，例如对于电子管和扩音器作为自支持结构和隔膜。
对于塑料基板的耐热性是最大的问题之一。在106℃的空气中引入聚对苯二甲撑作为具有100000Hrs稳定性，以及在200℃的惰性气氛中大于100000Hrs的稳定性。聚对苯二甲撑C是最普通形式的聚对苯二甲撑(其它的形式是聚对苯二甲撑D和聚对苯二甲撑N)，并对于本申请是最优选的，并具有280℃的熔化温度。聚对苯二甲撑的最大处理温度由此在220到260℃的范围中。
现在将解释实验使用聚对苯二甲撑作为基板材料以证明上面解释的释放工艺的例子。
使用非晶硅释放工艺，并为此目的在300℃时将20nm的氢化的a-Si:H沉积到玻璃基板上。使用的a-Si:H包含大约7原子％的氢。
然后沉积10μm涂层的聚对苯二甲撑C。
应用具有扫描XeCl准分子激光器的激光释放工艺，如图4所示。
图4示出了玻璃基板140、聚对苯二甲撑塑料基板142和释放层144。
提供XeCl激光束146的激光直接穿过玻璃基板140的后部，a-Si:H层144非常稳固地吸收308nm的蓝色激光。调整激光的影响，使得它正好熔化a-Si:H。
当熔化时，a-Si:H滚成球，并释放氢气。a-Si:H熔化和氢释放的组合从玻璃基板去除聚对苯二甲撑。
在进行的实验中，使用脉冲激光，并沿着台阶(箭头148)移动露出的部分，以完成聚对苯二甲撑的剥离工艺。脉冲发射XeCl激光并用每一次闪烁照射大约20×0.5mm的区域。在每次曝光之后，将激光移动0.4mm，以给出一系列的重叠线。
然而，可以使用通过照射熔化a-Si:H的任何工艺，包括大区域的激光单脉冲以及还包括强的灯退火。
这些实验证明了，聚对苯二甲撑层可以容易地从塑料基板去除，并具有良好的机械特性，使得它可以被拾取和卷绕。
聚对苯二甲撑具有高的光透射，并且图5示出了对于Corning的1737玻璃基板(轨迹162)上10μm的聚对苯二甲撑层的光透射和波长。如图5所示，用聚对苯二甲撑涂覆的基板具有仅仅对于Corning的1737玻璃(轨迹160)类似的光透射特性，其是在AMLCD工业中使用的普通玻璃。
释放的聚对苯二甲撑膜还可以放置在光盒上的交叉偏振器之间，以便于确定在使用偏振器的显示应用中的适用性，并和聚酰亚胺膜比较该性能。在该布置中，聚对苯二甲撑基本上吸收了所有的光，同时通过聚酰亚胺透射相当多数量的光。公知的是聚酰亚胺具有高的双折射，其导致偏振光旋转不同的量，并导致消光的损耗。聚对苯二甲撑的高消光证明了它用作LCD的基板材料的适用性。
聚对苯二甲撑非常光滑的，其可能意味着很难使其它薄膜粘接到它上面用于构成TFT和显示器。在沉积其它层之前，对于塑料基板这通常可以通过将该表面暴露于Ar等离子体来解决。可以进行其它的预处理操作，例如可以施加有机硅烷的多分子层，来充当助粘剂。
在聚对苯二甲撑沉积步骤之前可以清洗玻璃基板，使得在涂覆工艺之前去除表面污染物，例如油和离子。可以使用常规的溶剂完成清洗工艺。
上面的例子涉及有源矩阵显示器的制造。在另一方面中，本发明涉及更普通的电子器件的制造，该器件包括在塑料基板上的薄膜电路。因此，本发明还包括使用旋涂工艺或者聚对苯二甲撑沉积工艺，将塑料涂层施加到坚硬载体基板，在塑料基板上形成薄膜电子元件，并然后从塑料基板释放坚硬载体基板。
该工艺基本上还能够使常规基板处理可以在塑料基板的薄膜电子器件(例如，具有TFT)的工艺中使用。旋涂或者聚对苯二甲撑沉积工艺的使用给出了平的、高质量的表面。
旋涂工艺能够使非常薄的基板形成。例如，可以形成具有3μm低的厚度的聚酰亚胺基板。
上述相同的考虑涉及不同的释放机制(也就是，可能的附加释放层和不同的释放方法)，用于从下面的坚硬载体应用中释放塑料基板。
上面具体描述的制造方法的例子和LCD显示器有关。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，对于所述的每个步骤存在很多变化。
一般来说，本发明首先提供了塑料应用为基板。塑料层的厚度将通常在2到50μm的厚度范围。对于显示器应用，该塑料将最终变成显示器的塑料基板。适当的湿法铸造工艺是旋涂、印刷和扩展，以及聚对苯二甲撑沉积工艺是可替换的适当工艺。
基板可以是标准玻璃基板或者用蓝光吸收层涂覆的玻璃基板。该选择依赖于使用的塑料和激光释放特性。
将通常需要施加在塑料层上的钝化层。适当的层类型是通过等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)或者溅射沉积的氮化硅或者氧化硅。
然后在塑料/钝化层上构成TFT阵列。对于a-Si或者低温聚-Si(LTPS)，可以在相当普通的阵列处理条件下完成TFT阵列结构。可能必须存在一些小的工艺变化，以保证沉积层不具有高的机械应力。用非常薄的塑料层涂覆的标准玻璃基板和标准TFT阵列工艺的使用意味着，该工艺可以在目前的TFT制造工厂中使用。
TFT可以用作用于多路传输的几个不同显示类型的有源器件元件，而不仅是上面的LCD的例子。不管是什么显示类型，构成显示器，同时TFT阵列仍然粘着到玻璃上。这意味着可以使用标准显示器制造工具和技术，以及塑料薄层的存在将不能产生任何显著的差异。此时显示驱动器还可以粘着到显示器。
然后从玻璃基板去除塑料层，在一个例子中照射蓝色激光通过玻璃基板以射中塑料(或者蓝光吸收层)的底部。为此目的通常将必须扫描该激光，以覆盖显示器的完整表面。可以成功地使用具有308nm和351nm波长的脉冲准分子激光器，以从玻璃去除黄色聚酰亚胺层，并通过在塑料层下面提供非晶硅，可以成功地从玻璃去除聚酰亚胺、BCB、硅酮和聚对苯二甲撑。
通过玻璃基板的UV激光的吸收可以直接激光释放任何黄色的聚对苯二甲撑，例如聚酰亚胺。通常，对于发射或反射显示器只可以使用黄色基板，例如反射LCD、电泳显示器(E-Ink)或者向上发出发射显示器，例如OLED或者AMPLED。
不吸收UV激光的透明塑料(例如BCB、硅酮和聚对苯二甲撑)需要下面的吸收/释放层，例如上述的非晶硅层。然而，适当的吸收或者释放层不仅包括非晶硅，还包括Cr或者可能的黄色塑料，例如聚酰亚胺。可以对所有的显示器类型使用透明塑料，包括透射和反射LCD以及向下发射的OLEDS和PLED。
可以在黄色塑料下面使用释放层，例如a-Si以增加处理窗口，减少对塑料层的损坏，和确保在玻璃上没有塑料残余物。来自非晶硅的氢气还使得聚合物层从下面的基板升起，其可以使释放工艺更可靠。
如上所述，液晶显示器是受益于本发明的显示器技术的一个例子。
图6示出了使用电泳显示材料的反射显示器200的例子。作为E-Ink显示器，这种类型的显示器的例子是公知的。在玻璃上的塑料层204上形成薄膜晶体管202的阵列。TFT阵列设置在氮化硅钝化层206和氮化硅栅绝缘层208上，以及ITO像素210形成在聚合物钝化层212上。在图3中没有示出玻璃基板，其示出了最终去除的显示器。
电泳材料层包括胶囊214并叠置到TFT阵列上。胶囊响应于跨过墨水箔层的局部电场。该层实质上是粘的，并放置在TFT阵列上并加热到大约100摄氏度，并被辊压。用ITO层216和塑料保护层218完成显示模块。
然后将安装到箔的驱动器芯片连接到引入区中，并然后完成激光释放步骤。
图7示出了向下发射的显示器300的聚合物LED的例子。在透明塑料(例如硅酮、BCB或聚对苯二甲撑)基板304上形成封装的薄膜晶体管电路302的阵列，透明ITO像素电极306形成在氮化硅钝化层308上。
亲水聚合物壁310围绕着由聚合物(或者有机)LED材料312限定的像素(尽管对于有机LED是不需要的)。金属阴极314，例如Ca覆盖着该结构，并被聚合物钝化层316覆盖。
这个例子是用在玻璃基板上的非晶硅释放层，其每一层都没有示出。
根据本发明制造图6和7的例子，将可以理解的是，可以使用上述的方法制造许多其它具体的显示设计，以及其它电子部件设计。例如，适当的显示类型包括OLED(有机LED)、PLED(聚合物LED)、EL(场致发光)和PDLC(聚合物分散的LC)显示器，以及LCD。
多种其它变形对于本领域技术人员将是显而易见的。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1、一种制造薄膜电子器件的方法，该方法包括：
使用旋涂工艺，将塑料涂层(120)施加到坚硬载体基板(122)，该塑料涂层形成塑料基板；
在塑料基板上形成薄膜电子元件；和
从塑料基板释放坚硬载体基板。
2、如权利要求1所述的方法，其中薄膜电子元件包括薄膜晶体管。
3、如权利要求1或者2所述的方法，其中坚硬载体基板包括玻璃基板。
4、如权利要求1至3的任一项所述的方法，还包括在塑料基板和坚硬载体基板之间形成释放层。
5、如权利要求1至4的任一项所述的方法，其中释放层是借助于激光工艺。
6、如权利要求1至5的任一项所述的方法，其中薄膜电子元件包括薄膜晶体管。
7、如前述权利要求的任一项所述的制造有源矩阵显示器方法，其中在塑料基板上形成薄膜电子元件包括在塑料基板(22)上形成像素电路(30、32、34、36)的阵列，
以及其中该方法还包括在从塑料基板(22)释放坚硬载体基板(12)之前，在像素电路的阵列上形成显示层。
8、如权利要求7所述的方法，其中在像素电路的阵列上形成显示层包括提供可选择的反射显示层。
9、如权利要求8所述的方法，其中可选择的反射显示层包括电泳材料(214)。
10、如权利要求7所述的方法，其中在像素电路的阵列上形成显示层包括在像素电路的阵列上形成LED元件(312)。
11、如权利要求7所述的方法，其中还包括制造第二基板装置(50、52、54)，以及其中在像素电路的阵列上形成显示层包括安装其间夹着电光材料(100)的第一和第二基板装置，该有源矩阵显示器件由此包括在其间夹着电光材料的第一基板(22)和第二基板(54)。
12、如权利要求11所述的方法，其中制造第二基板装置包括提供第二坚硬载体基板(50)，和在该第二坚硬载体基板上的第二塑料基板(54)。
13、如权利要求12所述的方法，其中第二坚硬载体基板(50)包括玻璃基板。
14、如权利要求12或者13所述的方法，还包括在第二塑料基板(54)和第二坚硬载体基板(50)之间形成第二释放层(52)。
15、如权利要求12至14的任一项所述的方法，其中制造第二基板装置还包括形成黑色掩模层。
16、如权利要求12至15的任一项所述的方法，其中制造第二基板装置还包括在第二基板装置的上表面形成阱(70)的阵列。
17、如权利要求16所述的方法，其中阱(70)的阵列形成在设置在第二塑料基板上的聚合物层(60)中。
18、如权利要求16或者17所述的方法，其中制造第二基板装置还包括在阱(70)的阵列中形成滤色器(80)。
19、如权利要求18所述的方法，其中使用喷墨印刷以形成滤色器。
20、如权利要求11至19的任一项所述的方法，其中制造第二基板装置还包括提供上导电层(90)。
21、如权利要求20所述的方法，其中上导电层(90)包括ITO层。
22、如权利要求12至21的任一项所述的方法，还包括从第二塑料基板(54)释放第二坚硬载体基板(50)。
23、如权利要求22所述的方法，其中释放是借助于激光工艺。
24、如权利要求22或者23所述的方法，还包括将偏振器添加到第二塑料基板。
25、如权利要求12至24的任一项所述的方法，其中安装其间夹着电光材料的第一和第二基板装置包括形成真空对准的LC填充。
26、如权利要求7至25的任一项所述的方法，其中每个像素电路包括至少一个薄膜晶体管。
27、如权利要求26所述的方法，其中每个薄膜晶体管包括非晶硅TFT。
28、如上述任一项权利要求所述的方法，还包括将偏振器添加到塑料基板。

Claims (42)

1、一种制造有源矩阵显示器的方法，包括：
制造基板装置，该装置包括坚硬载体基板(12)和在坚硬载体基板上的塑料基板(22)；
在基板装置的塑料基板(22)上形成像素电路(30、32、34、36)阵列；
在像素电路上形成显示层；和
在形成显示层之后，从塑料基板(22)释放坚硬载体基板(12)。
2、如权利要求1所述的方法，其中在像素电路的阵列上形成显示层包括提供可选择的反射显示层。
3、如权利要求1所述的方法，其中可选择的反射显示层包括电泳材料(214)。
4、如权利要求1的方法，其中在像素电路的阵列上形成显示层包括在像素电路的阵列上形成LED元件(312)。
5、如权利要求1所述的方法，还包括制造第二基板装置(50、52、54)，并且其中在像素电路的阵列上面形成显示层包括安装在其间夹着电光材料(100)的第一和第二基板装置，由此有源矩阵显示器包括在其间夹着光电材料的第一基板(22)和第二基板(54)。
6、如权利要求5所述的方法，其中制造第二基板装置包括提供第二坚硬载体基板(50)和在第二坚硬载体基板上的第二塑料基板(54)。
7、如权利要求6所述的方法，其中第二坚硬载体基板(50)包括玻璃基板。
8、如权利要求6或者7的方法，还包括在第二塑料基板(54)和第二坚硬载体基板(50)之间的第二释放层(52)。
9、如权利要求6至8的任一项所述的方法，其中制造第二基板装置还包括形成黑色掩模层。
10、如权利要求6至9的任一项所述的方法，其中制造第二基板装置还包括在第二基板装置的上表面上形成阱(70)的阵列。
11、如权利要求10所述的方法，其中阱(70)的阵列形成在设置在第二塑料基板上的聚合物层(60)中。
12、如权利要求10或者11所述的方法，其中制造第二基板装置还包括在阱(70)的阵列中形成滤色器(80)。
13、如权利要求12所述的方法，其中使用喷墨印刷形成滤色器。
14、如权利要求6至13的任一项所述的方法，其中制造第二基板装置还包括提供上导电层(90)。
15、如权利要求14所述的方法，其中上导电层(90)包括ITO层。
16、如权利要求6至15的任一项所述的方法，还包括从第二塑料基板(54)释放第二坚硬载体基板(50)。
17、如权利要求16所述的方法，其中该释放是借助于激光工艺。
18、如权利要求16或者17所述的方法，还包括将偏振器添加到第二塑料基板。
19、如权利要求6至18的任一项所述的方法，其中安装在其间夹着电光材料的第一和第二基板装置包括执行真空对准LC填充。
20、如前述的任一项权利要求所述的方法，其中坚硬载体基板(12)包括玻璃基板。
21、如前述的任一项权利要求所述的方法，还包括在塑料基板和坚硬载体基板之间形成释放层(20)。
22、如前述的任一项权利要求所述的方法，其中每个像素电路包括至少一个薄膜晶体管。
23、如权利要求22所述的方法，其中每个薄膜晶体管包括非晶硅TFT。
24、如前述的任一项权利要求所述的方法，其中释放是借助于激光工艺。
25、如前述的任一项权利要求所述的方法，还包括将偏振器添加到塑料基板。
26、如前述的任一项权利要求所述的方法，其中制造基板装置包括使用旋涂工艺将塑料涂层施加到坚硬载体基板。
27、如权利要求1至25的任一项所述的方法，其中塑料基板包括聚对苯二甲撑。
28、如权利要求27所述的方法，其中制造基板装置包括通过含有聚对亚二甲苯基的单体微粒的气体的聚合来沉积聚对苯二甲撑层。
29、一种制造薄膜电子器件的方法，该方法包括：
使用旋涂工艺，将塑料涂层(120)施加到坚硬载体基板(122)，该塑料涂层形成塑料基板；
在塑料基板上形成薄膜电子元件；和
从塑料基板释放坚硬载体基板。
30、一种制造薄膜电子器件的方法，该方法包括：
在坚硬载体基板(140)上形成聚对苯二甲撑涂层(142)，该聚对苯二甲撑涂层形成塑料基板；
在塑料基板上形成薄膜电子元件；和
从塑料基板释放坚硬载体基板。
31、如权利要求29或者30所述的方法，其中薄膜电子元件包括薄膜晶体管。
32、如权利要求29、30或者31所述的方法，其中坚硬载体基板包括玻璃基板。
33、如权利要求29至32的任一项所述的方法，还包括在塑料基板和坚硬载体基板之间形成释放层。
34、如权利要求29至33的任一项所述的方法，其中释放是借助于激光工艺。
35、如权利要求29至34的任一项所述的方法，其中薄膜电子元件包括薄膜晶体管。
36、一种薄膜电子器件，包括：
聚对苯二甲撑基板；和
设置在聚对苯二甲撑基板上的薄膜电子元件。
37、如权利要求36所述的器件，包括有源矩阵显示器，该薄膜电子元件确定了有源矩阵像素电路，以及该器件还包括在有源矩阵像素电路上的显示层。
38、如权利要求37所述的器件，其中该显示层包括可选择的反射显示层。
39、如权利要求38所述的器件，其中可选择的反射显示层包括电泳材料(214)。
40、如权利要求37所述的器件，其中像素电路的阵列上的显示层包括LED层(312)。
41、如权利要求37所述的器件，还包括第二基板装置(50、52、54)，以及其中该显示层包括夹在第一基板(22)和第二基板(54)之间的电光材料。
42、如权利要求41所述的器件，其中电光材料包括LC材料。
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