TWI485497B - Manufacturing method and manufacturing apparatus of display element, manufacturing method and manufacturing apparatus of thin film transistor, and circuit forming apparatus - Google Patents

Manufacturing method and manufacturing apparatus of display element, manufacturing method and manufacturing apparatus of thin film transistor, and circuit forming apparatus Download PDF

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Description

顯示元件之製造方法及製造裝置、薄膜電晶體之製造方法及製造裝置、以及電路形成裝置
本發明係有關於一種顯示元件之製造方法、製造裝置及電路形成裝置。
廣泛使用利用液晶或有機EL等之顯示媒體來作為顯示裝置。此外，為了確保此等顯示媒體之畫面輝度的均一性或畫面之可重寫速度，主流技術為使用以薄膜電晶體(TFT)所構成之主動驅動元件來作為圖像驅動元件。
近年來，為了減低主動驅動元件的成本，如專利文件一所揭示，使用有機半導體材料之薄膜電晶體的研究開發很盛行。因為此薄膜電晶體可以在低溫製程製造，可以使用於較輕不容易破裂之樹脂基板，進而能實現使用樹脂膜之柔軟的顯示裝置。又，在大氣壓下使用能以印刷或塗布等濕製程製造的有機半導體材料，所以生產性優異，可實現非常低成本的顯示裝置。此專利文件一揭示液晶顯示元件作為使用薄膜電晶體之顯示裝置。又，專利文件二揭示以同樣的印刷法進行之有機EL元件製造方法。
[先前技術文件] [專利文件]
[專利文件一]日本特開2005-079560號公報
[專利文件二]日本特開2001-155858號公報
[發明之概要]
一般而言，薄膜電晶體(TFT)的應答性能是以源極電極與汲極電極的通道長度的大小為重要。如專利文件一所揭示，僅照射光來曝光之方式不能得到良好的解像度。又，顯示裝置大型化，基板大型化。當基板大型化時，光罩也必須大型化，而產生光罩製造的成本增大等問題。
為了解決這些問題，提供一種在不必使用光阻之前提下正確地形成源極電極與汲極電極之顯示元件的製造方法及製造裝置。
第一觀點之顯示元件的製造方法具備下列程序：在基板形成第一表面改質層；使用光罩及投影光學系統對第一表面改質層照射包含紫外線的光，藉此將光罩的圖案轉移於第一表面改質層；以及圖案形成程序，在第一表面改質層由於圖案的移轉而改質的區域形成圖案。
依據此製造方法，可在不需如先前般剝離光阻之程序之前提下在基板上層疊第一表面改質層，藉此來量產製造元件。
第二觀點的顯示元件的製造裝置具備：表面改質層的層形成部，在基板形成表面改質層；照明部，照射包含紫外線的光；投影光學系統，以來自照明部的光照亮描繪有圖案之光罩，將光罩的圖案作為圖案像投影於基板；以及圖案形成部，在表面改質層由於圖案的投影而改質的區域形成圖案。
此製造裝置在基板形成表面改質層，使用描繪有圖案之光罩藉由投影光學系統將包含紫外線的光投影於表面改質層。藉此，可正確且以精細的精度來曝光。
第三觀點的電路形成裝置具備：搬送部，往預設方向搬送可撓性基板；照明光學系統，對描繪有預設圖案的光罩供給照明光；投影光學系統，為了在可撓性基板上形成電路，將光罩的圖案作為圖案像投影在基板上的曝光區；支撐裝置，支撐與投影光學系統的曝光區對應之可撓性基板；以及基板積存裝置，鬆弛設置於支撐裝置的預設方向的上游側與下游處的可撓性基板。
此電路形成裝置，因為具備鬆弛可撓性基板之基板積存裝置，所以在將光罩圖案曝光到往預設方向搬送之可撓性基板時，可以在不嚴格控制與其他程序間的同步速度等之前提下正確地形成光罩的圖案。
第四觀點的薄膜電晶體的製造方法具備以下程序：在基板上形成閘極電極；在閘極電極上形成絕緣層；在絕緣層的表面形成第一表面改質層；使用光罩及投影光學系統對第一表面改質層照射包含紫外線的光，藉此使光罩的源極電極及汲極電極的圖案轉移到第一表面改質層；在第一表面改質層由於圖案的移轉而改質之區域塗布流動性電極材料，形成源極電極及前述汲極電極；以及於源極電極與汲極電極之間形成有機半導體層。
依據此製造方法，在不需如先前般剝離光阻的程序之前提下，在基板上依順序層疊絕緣層、第一表面改質層及流動性電極材料，藉此可製造量產性高的薄膜電晶體。又，使用光罩及投影光學系統形成源極電極及汲極電極，所以可將決定薄膜電晶體的應答速度之源極電極與汲極電極的間隔正確地製造出來。
第五觀點的薄膜電晶體的製造裝置具備：表面改質層的層形成部，在基板形成表面改質層；照明部，照射包含紫外線的光；光罩，描繪有源極電極及汲極電極的圖案；投影光學系統，以來自照明部的光來照亮光罩，使光罩的圖案作為圖案像投影於基板；塗布部，為了形成源極電極及汲極電極，在表面改質層由於圖案的投影而改質之區域塗布流動性電極材料。
此製造裝置在基板形成表面改質層，使用描繪有源極電極及汲極電極的圖案的光罩藉由投影光學系統將包含紫外線的光移轉到表面改質層。藉此，可以正確且精細的精度來區別與流動性電極材料排斥之區域及不排斥之區域，因而正確地形成源極電極與汲極電極。
本發明的顯示元件的製造方法可藉由使用投影光學系統之曝光在表面改質層形成圖案。
本發明的薄膜電晶體的製造方法，藉由使用投影光學系統之曝光，可縮短源極電極及汲極電極間的通道長度。
又，即使在印刷或塗布等濕製程，基板上的高區域與低區域的差距大，但至少投影光學系統的像面側是遠心的(telecentric)，所以可高精度地形成圖案。
 [用以實施發明之形態] <<薄膜電晶體TFT的製造方法>>
第一圖係說明本實施形態的薄膜電晶體TFT的製造裝置100的一例之說明圖。在薄膜電晶體TFT製造方法的最初程序中，將表面改質層SAM成膜於基板FB。
薄膜電晶體TFT的製造裝置100具備供給輥RL，該供給輥RL用以送出卷成卷狀之可撓性的片狀基板FB。供給輥RL依預設速度旋轉使片狀基板FB朝向搬送方向之箭頭方向(X軸方向)送出。
在本實施形態使用之片狀基板FB為耐熱性樹脂膜，具體來說，可以使用聚乙烯系樹脂、聚丙烯樹脂、聚酯樹脂、乙烯乙烯基共聚物樹脂、聚氯乙烯樹脂、纖維素樹脂(cellulose resin)、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚乙烯縮醛樹脂等有光透過機能的物質。
又，為了即便受熱尺寸也不變，基板FB是可以無機填料混和樹脂膜，使熱膨脹係數變小。無機填料可例舉：氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、氧化矽等。
如第一圖所示，此表面改質層SAM是以滲入印刷輥PR1之狀態以平版印刷法(offset printing)塗布於基板FB。此表面改質層SAM的塗布程序於後述使用第三圖說明。
下一個程序中，曝光裝置EX將閘極電極用的光罩MK1的圖案曝光於基板FB。但，曝光裝置EX中，搬送基板FB之搬送裝置45在不具備對準相機AC這點上與後述之搬送裝置50不同。
曝光裝置EX是由照明裝置LA照射紫外光。通過閘極電極用的光罩MK1的紫外光被投影光學系統LE投影於基板FB。此曝光裝置EX之曝光程序於後述使用第四圖說明。
光罩MK1的閘極電極圖案在基板FB用的表面改質層SAM曝光後，表面改質層SAM會昇華。藉此，閘極電極的配線圖案形成於基板FB。又，在光罩MK1，為了基板FB的位置控制用而形成對準標記的圖案，曝光時形成對準標記。但若藉由曝光，對準標記不形成於基板FB時，事先準備形成有對準標記之基板FB。
下一個程序中，印刷輥PR2將流動性電極材料MT塗布於閘極電極用的配線圖案。
印刷輥PR2有滲入流動性電極材料MT。夾著基板FB之印刷輥PR2的相反側有配置旋轉輥15。藉由印刷輥PR2及旋轉輥15之旋轉使基板FB往箭頭方向送出。此流動性電極材料MT的印刷程序於後述使用第五圖說明。
下一個程序中，以紫外線光源UV之紫外線照射殘留之表面改質層SAM。藉此，基板FB上全部的表面改質層SAM會昇華。接著，溫風加熱器HT以200℃前後的溫風向基板FB上噴出，燒製流動性電極材料MT。藉此閘極電極GT被乾燥。
下一個程序中，藉由利用印刷輥PR3進行之平版印刷法在基板FB形成絕緣體IS的層。此絕緣體IS係使用溫風加熱器HT等來乾燥。
接著，藉由利用印刷輥PR4進行之平版印刷法，基板FB再次塗布表面改質層SAM。印刷輥PR4使表面改質層SAM滲入。此絕緣體IS及表面改質層SAM的塗布程序於後述使用第六圖說明。
下一個程序中，曝光裝置EX將源極電極及汲極電極用的光罩MK2的圖案曝光到基板FB。曝光裝置EX所準備之搬送裝置50使用第二圖說明。
曝光裝置EX由照明裝置LA照射紫外光。通過源極電極及汲極電極用的光罩MK2之紫外光被投影光學系統LE投影於基板FB。特別是源極電極與汲極電極的距離之通道長度決定薄膜電晶體TFT的性能。
又，投影光學系統LE具有倍率調整用之倍率鏡頭ZLE。倍率鏡頭ZLE配合閘極電極等之大小，可放大或縮小源極電極及汲極電極用的光罩MK2的配線圖案。源極電極及汲極電極的曝光於後述使用第七圖說明。
在第一圖未繪示，但其後形成源極電極及汲極電極等，有機半導體OG之層被形成。此程序使用第八圖及第九圖於後述說明。
薄膜電晶體TFT的製造裝置100具有搬送控制部90。搬送控制部90執行供給輥RL及印刷輥PR1至PR4的速度控制。又，搬送控制部90是以由複數個對準相機AC(AC1,AC2)收取對準標記AM的檢測結果來控制曝光裝置EX的曝光時序。
<基板FB的搬送裝置>
第二圖是使用源極電極及汲極電極用的光罩MK2之曝光裝置EX及搬送裝置50由Y軸方向(側邊)看的概略側視圖。
在元件的製造裝置100，特別是影響元件的性能之曝光處理時，基板FB的搬送裝置及搬送方法會對於製品的良率與成本降低造成大影響。以下說明基板FB的搬送裝置及搬送方法。
曝光裝置EX附近的搬送部50中，搬送方向(X軸方向)之曝光裝置EX的前後設有第一薄片積存部51與第二薄片積存部52，第一薄片積存部51與第二薄片積存部52之間設有平面保持平台20。平面保持平台20是以空氣等氣體使基板FB浮上一定距離來支撐基板FB。
搬送部50對於搬送方向之平面保持平台20的前後設置彈性變形部P(第一彈性變形部P1、第二彈性變形部P2)。又，第一彈性變形部P1與第二彈性變形部P2使基板FB移動或變形。搬送部50在平面保持平台20的前後設置對準相機AC1與對準相機AC2。對準相機AC1與對準相機AC2以檢測基板FB的對準標記AM來算出基板FB的位置及變形量。
第一薄片積存部51設置於第一移動輥RR1與第二移動輥RR2之間。又，第二薄片積存部52設置於第三移動輥RR3與第四移動輥RR4之間。可撓性的基板FB在第一薄片積存部51及第二薄片積存部52因自重而下垂，朝下方成凸形。搬送部50為了容易形成第一薄片積存部51及第二薄片積存部52，可以在朝薄片積存部的最下部設置第一空氣射出部53及第二空氣射出部54。第一空氣射出部53及第二空氣射出部54以壓縮空氣噴吹基板FB，藉此能使基板FB有適度的張力且向下垂。
搬送部50設有第一薄片積存部51及第二薄片積存部52，在平面保持平台20形成使基板暫時停止之緩衝區。曝光裝置EX為了將光罩MK2的源極電極及汲極電極用的配線圖案曝光於基板FB，有必要使基板FB暫時停止。另外，如第一圖所示印刷輥PR1至印刷輥PR4會旋轉，基板FB送至曝光裝置EX。如此，在平面保持平台20上雖基板FB的搬送停止狀態，但第一薄片積存部51仍可儲存搬送來的基板FB。
曝光裝置EX將光罩MK2的配線圖案曝光於基板FB後，有必要從平面保持平台20急速地搬送基板FB。即是，如第一圖所示，必須比從印刷輥PR1至印刷輥PR4之基板FB的搬送速度還快的速度使基板FB從平面保持平台20搬送。以此狀態，第二薄片積存部52吸收以快的速度送來的基板FB。又，不限於上述的整批靜止曝光，曝光區域亦可使用狹縫狀的所謂掃描曝光。即使對於高速搬送之基板FB以較低速的進行精密掃描曝光時，薄片積存是有效的。如此，曝光裝置EX做掃描曝光時，基板FB的速度和基板FB的搬送速度可以是相異的速度。如上，搬送部50藉由形成薄片積存部，可預防第一彈性變形部P1及第二彈性變形部P2的範圍外的基板FB發生過度的張力，避免發生斷裂或變形。
<<薄膜電晶體TFT及有機EL元件的製造方法>>
從第三圖至第九圖顯示說明本實施形態的薄膜電晶體TFT及有機EL元件的製造方法的一例之說明圖。又第三圖至第七圖顯示第一圖所示各程序之細節的圖。
第三圖(A)顯示基板FB製造時的概念剖面圖。第三圖(B)是由基板FB上方的俯視圖，此A-A剖面顯示第三圖(A)的一部分。
於第三圖，在基板FB上表面改質層SAM成膜。基板FB不特定材料。例如可使用玻璃或柔軟性樹脂製薄片等絕緣材料。這些可以是不透明或不透明的材料。該基板FB形成表面改質層SAM。以下的實施形態是以基板FB的寬度是數公尺、長度是數百公尺的卷狀樹脂製薄片為前提來說明。
表面改質層SAM是具有與閘極電極、源極電極或汲極電極等電極材料會排斥的性能的層。表面改質層SAM係自我組織化單分子膜(SAM：Self Assembled Monolayer)，例如：將十八烷基三氯矽烷(octadecyltrichlorosilane)溶於甲苯製成濃度0.1mol/L之溶液。如第三圖(A)所示，此表面改質層SAM是以滲入印刷輥PR1之狀態藉由平版印刷法塗布於基板FB。平版印刷法以外亦可是網版印刷法。又，使用噴墨之液滴吐出法、以遠心力構成薄膜之旋轉塗布法、將基板FB浸漬於溶液中之浸漬法或以霧狀堆積法塗布。所謂霧狀堆積法，是利用噴霧嘴(spray nozzle)或超音波等使液體材料成為微小液滴，將該液滴的集合體供給於基板上堆積薄膜之方法。
其他作為表面改質層SAM之材料，若是具有與電極材料排斥之性能的層、且藉由包含紫外線的光(以下稱為紫外光)而昇華之材料都可使用。例如，可使用單烷基化三氯矽烷(Monoalkyltrichlorosilane)、十八烷基三甲氧基矽烷(Octadecyltrimethoxysilane)、六甲基二矽氮烷辛三氯矽烷(Hexamethyldisilazane octyltrichlorosilane)等。又，表面改質層SAM如後述可提高有機半導體OG的配向性及提高交換性能。
第四圖(A)是顯示曝光裝置EX的概念圖與基板FB的剖面圖重疊之圖。又第四圖(B)顯示曝光裝置EX所使用的光罩MK1之俯視圖。第四圖(C)顯示曝光後的基板FB的俯視圖。此A-A剖面顯示第四圖(A)的基板FB的剖面圖。
對於第四圖(A)顯示之曝光裝置EX，如第四圖(B)所示，準備閘極電極用的光罩MK1。光罩MK1是例如在石英玻璃形成遮光用的鉻層而成之光罩。
曝光裝置EX從照明裝置LA照射紫外光。通過閘極電極用的光罩MK1之紫外光被投影光學系統LE投影於基板FB。投影光學系統LE較佳為，在從閘極電極用的光罩MK1至投影光學系統LE的上端的第一鏡頭LET之間是物側遠心的。若是物側遠心的，則即使閘極電極用的光罩MK1與第一鏡頭LET之距離拉開，或閘極電極用的光罩MK1有傾斜，閘極電極的圖案像的形狀也不會變化。又，投影光學系統LE較佳是，在從投影光學系統LE的下端的第二鏡頭LEB至基板FB之間是像側遠心的。若是像側遠心的，則即使投影光學系統LE之焦點位置由於氣壓或氣溫的變化而變動或是塗布於基板FB之表面改質層SAM的厚度有所變動，閘極電極的圖案也極少變化。又，即使基板FB傾斜時，閘極電極的圖案像的形狀變化少。
紫外光到達表面改質層SAM時表面改質層SAM會昇華。因此，如第四圖(C)所示，形成表面改質層SAM塗布在基板FB之區域(SAM)與昇華之區域(N-SAM)，光罩MK1的圖案移轉到基板FB上。
第五圖(A)顯示閘極電極GT的形成程序之概念圖與基板FB的剖面圖。又第五圖(B)是形成有閘極電極GT之基板FB的俯視圖，此A-A剖面是第五圖(A)的基板FB的剖面圖的一部分。
如第五圖(A)所示，在流動性電極材料MT滲入印刷輥PR2之狀態的印刷輥PR2旋轉，藉由不繪示的基板移動輥送出基板FB，藉此在基板FB塗布流動性電極材料MT。除了平版印刷等印刷法以外，以液滴吐出法、旋轉塗布法、浸漬法或是霧狀堆積法塗布流動性電極材料MT也可以。塗布有表面改質層SAM之區域(SAM)不會附著流動性電極材料MT，表面改質層SAM昇華之區域(N-SAM)會附著滲入印刷輥PR2之流動性電極材料，形成第五圖(A)及(B)所示之乾燥前的閘極電極GT(MT)。
流動性電極材料MT使用水分散系的導電性高分子。作為導電性高分子，可例舉聚苯胺(polyaniline：PANI)或是有摻雜聚苯乙烯磺酸(polystyrene sulfonate)之聚二氧乙基噻吩(polyethylenedioxythiophene：PEDOT/PSS)。又，流動性電極材料21亦可是包含金屬粒子之溶液，金屬粒子可列舉鉑(PT)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)等，粒子化後可分散於溶媒之金屬即無特別限定。
第六圖顯示乾燥前的閘極電極GT(MT)形成後，絕緣層IS及表面改質層SAM之形成程序的概念圖及基板FB的剖面圖。
如第六圖的最左側所示，閘極電極GT的周圍的基板FB上有表面改質層SAM殘留。因此，紫外線光源UV照射紫外線，使殘留之表面改質層SAM全部昇華。然後，閘極電極GT的周圍成為表面改質層SAM昇華之區域(N-SAM)。
接下來使用溫風加熱器HT噴出200℃前後的溫風，烘烤乾燥前的閘極電極GT(MT)，藉此完成閘極電極GT。但，藉由紫外線進行之表面改質層SAM的昇華與乾燥前的閘極電極GT(MT)的烘烤可以相反之順序進行。
下一個印刷輥PR3是滲入有絕緣體IS之狀態。藉由以此印刷輥PR3進行之平版印刷法，在基板FB形成絕緣體IS的層。也可使用液滴吐出法或是霧狀堆積法塗布絕緣體IS。作為絕緣體IS使用聚醯亞胺(polyimide)、丙烯系、聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol：PVA)或是聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate：PMMA)等的樹脂材。此絕緣體IS係使用溫風加熱器HT來乾燥。
接著，如第六圖的最右側所示，以平版印刷法再度在絕緣體IS層上方塗布表面改質層SAM。
第七圖(A)是與第四圖(A)同樣在曝光裝置EX的概念圖上顯示基板FB的剖面圖之示意圖。又第七圖(B)顯示描繪有源極電極及汲極電極用的光罩MK2之俯視圖。第七圖(C)顯示曝光後的基板FB的俯視圖。第七圖(C)的A-A剖面顯示第七圖(A)的基板FB的剖面圖。
對於第七圖(A)所示之曝光裝置EX，如第七圖(B)所示的準備源極電極用、汲極電極用及像素電極用的光罩MK2。但，此光罩MK2亦可使用於作為發光區域之像素電極用，權宜上稱之為源極電極及汲極電極用的光罩MK2。
曝光裝置EX從照明裝置LA照射紫外光。通過源極電極及汲極電極用的光罩MK2之紫外光被投影光學系統LE投影於基板FB。投影光學系統LE較佳為，在從源極電極及汲極電極用的光罩MK2至投影光學系統LE的上端的第一鏡頭LET之間是物側遠心的。又，較佳為在從投影光學系統LE的下端的第二鏡頭LEB至基板FB之間是像側遠心的。
特別是，源極電極與汲極電極之距離的通道長度CH決定薄膜電晶體TFT的性能。源極電極SO與汲極電極DR(參照第八圖)之通道長度CH以5μm以下程度的寬度為佳。為了以此線寬確實地曝光，曝光裝置EX較佳為使用比i線(365nm)短波長的紫外光，又投影光學系統LE的數值孔徑NA0.05以上為佳。又，閘極電極GT或絕緣體IS導致基板FB的表面高度不均勻或基板FB的寬度大，所以投影光學系統LE以像側(基板FB側)遠心的為佳，實用上以兩側遠心的為佳。又兩側遠心的為佳的理由如下。不使用投影光學系統之接近性(Proximity)曝光的解像度低，通道長度CH調為5μm以下程度會有所困難。又，將光罩直接接觸基板之接觸曝光容易發生缺陷。再者，為了使表面改質層SAM昇華而由基板FB的背側照射紫外線之背面曝光，基板及表面改質層下的層必須是可以透過紫外線之材料，使薄膜電晶體TFT的構造或材料有所限制。
如第七圖(C)所示，以投影光學系統LE投影紫外光之基板FB形成表面改質層SAM塗布區域(SAM)與昇華區域(N-SAM)。如第七圖(A)所示在第七圖(C)的A-A剖面，表面改質層SAM相當於通道長度CH。在昇華區域(N-SAM)，絕緣體IS出現於基板FB的表面。
第八圖顯示通道長度的表面改質層SAM形成後有機半導體OG形成之程序之示意圖。第八圖(A)顯示各程序的概念圖與基板FB的剖面重疊描繪之圖，第八圖(B)顯示各程序之基板FB的俯視圖。第八圖(B)的A-A剖面是第八圖(A)的基板FB的剖面圖。但，為了幫助理解第八圖(B)，有描繪實線以顯示閘極電極的位置。
如第八圖(A)及(B)的最左側所示，藉由曝光在基板FB有表面改質層SAM塗布之區域(SAM)與絕緣體IS出現之區域(N-SAM(IS))。滲入有流動性電極材料MT之印刷輥PR5相對於此基板FB旋轉，在基板FB形成流動性電極材料MT的層。亦可使用液滴吐出法或霧狀堆積法等塗布流動性電極材料MT。在表面改質層SAM塗布之區域(SAM)沒有塗布流動性電極材料MT，絕緣體IS出現之區域(N-SAM(IS))有塗布流動性電極材料MT。塗布後，流動性電極材料MT係使用溫風加熱器HT等來乾燥烘烤。
以溫風加熱器HT烘烤流動性電極材料MT後，形成源極電極SO、汲極電極DR及像素電極PX。如上述通道長度CH的表面改質層SAM藉由曝光裝置EX而形成，源極電極SO與汲極電極DR的通道長度CH正確的被形成。
接著，藉由滲入有流動性有機半導體OG之印刷輥PR6的旋轉，在基板FB形成有機半導體OG的層。亦可使用壓電(Piezo)之噴墨方式的液滴吐出法來塗布有機半導體OG。包含身為前驅體之稠五苯或稠四苯(Tetracene)的置換基之誘導體等作為有機半導體OG使用。亦有使用其他的有機半導體OG：聚噻吩(Polythiophene)類、寡聚噻吩(oligothiophene)等芳香族寡聚物(oligomer)類、茀(Fluorene)與聯噻吩(bithiophene)的共聚物(F8T2)等。又，作為有機半導體OG，也有使用高分子材料(聚(poly)-3-己基噻吩(hexylthiophene)(P3HT))。但是，低分子材料之稠五苯(pentacene)等不易溶於溶媒，所以以稠五苯前驅體的狀態塗布於基板FB。稠五苯前驅體藉由表面改質層SAM提高稠五苯的配向性使交換性能向上。
如第八圖(A)的最右側所示，紫外線光源UV對表面改質層SAM照射紫外光。藉此殘留之表面改質層SAM會全部昇華，由上方看基板FB(第八圖(B))，可確認絕緣體IS的層。又，對於流動性的有機半導體OG照射紫外光可使有機半導體OG的機能活性化。即，紫外光使例如有機半導體OG之稠五苯前驅體變換為稠五苯。
第九圖係有機半導體OG形成後之透明電極ITO形成程序之示意圖。第九圖(A)係各程序的概念圖亦顯示基板FB的剖面，第九圖(B)係各程序之基板FB的俯視圖。第九圖(B)的A-A剖面係第九圖(A)的基板FB的剖面圖。但是，為了幫助理解第九圖(B)，顯示閘極電極的位置以實線一部分被描繪出。
如第九圖(A)及(B)的最左側所示，像素電極PX形成基板FB的表面。滲入有磷光性化合物之印刷輥PR7會相對於此像素電極PX旋轉，在像素電極PX形成磷光性化合物EL的層。除了印刷法以外也可以使用液滴吐出法等塗布磷光性化合物EL。但是，若是白色有機EL元件，在磷光性化合物EL會有白色摻雜材添加，若是彩色有機EL元件會有紅色、藍色及綠色的摻雜材添加。此等會塗布於合適的像素電極PX。
接著，藉由滲入有絕緣體IS之印刷輥PR8之旋轉，於源極電極SO、汲極電極DR及有機半導體OG形成絕緣體IS的層。絕緣體IS塗布於像素電極PX，即是磷光性化合物EL的區域以外。除了印刷法以外也可使用液滴吐出法等塗布絕緣體IS。此絕緣體IS係使用溫風加熱器HT等來乾燥。
如第九圖(A)及(B)的最右側所示，透明電極ITO藉由噴墨IJ等形成於絕緣體IS的層及磷光性化合物EL的區域的上方。藉由以上之程序而形成使用薄型電晶體TFT之有機EL元件。
<<關於曝光裝置EX>>
第十圖係使用閘極電極用的光罩MK1及源極電極及汲極電極用的光罩MK2(以下，兩者一起統稱為光罩MK。)來對於表面改質層SAM曝光之曝光裝置EX的立體圖。又，第十一圖係由X方向觀看曝光裝置EX之前視圖。第 十圖及第十一圖，以基板FB的垂直方向為Z軸，以基板FB的搬送方向為X軸，以與X軸正交之非搬送方向為Y軸來說明。
第十圖及第十一圖中，曝光裝置EX具備：以來自照明光源YAG之照明光來照亮光罩MK的圖案PA-A(參照第十二圖)之照明裝置LA、保持著光罩MK移動之光罩平台MST、以及將光罩MK的圖案的放大像投影於基板PT上之投影光學系統LE。又，曝光裝置EX具備：保持基板FB之平面保持平台20、移動輥RR(RR2,RR3)、及驅動光罩平台MST及移動輥RR之驅動機構(不繪示)。照明裝置LA、光罩平台MST及移動輥RR的基礎部件(不繪示)，及投影光學系統LE等由不繪示的框架機構支撐。又，為了決定光罩MK的圖案的位置與基板FB的位置，在基板FB的Y方向的兩端附近的上部配置一對基板對準相機AC1，在光罩MK的Y方向的兩端附近的上部配置光罩對準相機AC3。
第十圖及第十一圖所示的基板FB例如是寬度2.2m、長度200m的樹脂膜，依第六圖所說明之方法形成表面改質層SAM。在第十圖及第十一圖的照明裝置LA，從照明光源YAG射出之五束紫外光，各自射入將光罩MK局部照亮之五個照明光學系統(不繪示)。紫外光係使用由YAG雷射的三倍諧波(波長355nm)所組成之脈衝光。
射出的照明光各自經過不繪示的準直透鏡(collimator lens)及蠅眼透鏡(fly eye lens)來照亮五個視野光闌FS1、FS2、FS3、FS4及FS5(參照第十一圖)。視野光闌FS1、 FS3及FS5朝向Y軸方向配置成一列。視野光闌FS2及FS4是由視野光闌FS等往X軸方向偏離預設距離，且朝Y軸方向配置成一列。來自視野光闌FS1~FS5的光束藉由中繼光學系統RO大致均勻地照亮，在光罩MK上的X軸方向有平行的二邊之梯形(Y方向的二邊相對於X軸方向平行或傾斜之梯形)的照明區域IF1、IF2、IF3、IF4及IF5的照明。照明區域IF1、IF3及IF5係在Y軸方向配置成一列。照明區域IF2及IF4是由照明區域IF1等往X軸方向偏離預設距離，且朝Y軸方向配置成一列。雖在第十圖及第十一圖描繪有視野光闌FS1~FS5，但亦可在作為共通的視野光闌部件之一個部材形成五個視野光闌用的開口。又，五個視野光闌FS1~FS5的開口是梯形，也可以是六角形。
來自光罩MK的照明區域IF1~IF5的光，藉由各自對應之第一、第二、第三、第四及第五的投影光學系統LE1、LE2、LE3、LE4及LE5，對於基板FB上的曝光區域EF1、EF2、EF3、EF4及EF5曝光。投影光學系統LE1~LE5在各自之光罩MK側及基板FB側是遠心的，具有從光罩MK側至基板FB側的放大倍率。曝光區域EF1~EF5的形狀是將照明區域IF1~IF5的形狀以投影光學系統LE1~LE5的投影倍率放大而成之形狀。又，投影光學系統LE1~LE5是使像顛倒因而曝光區域EF1~EF5的形狀是照明區域IF1~IF5的形狀的倒立像。
投影光學系統LE1、LE3及LE5在Y軸方向配置成一列。投影光學系統LE2及LE4是從投影光學系統LE1等 朝向X軸方向偏離預設距離，且朝Y軸方向配置成一列。與投影光學系統LE1、LE3及LE5對應之曝光區域EF1、EF3、及EF5亦是朝向Y軸方向配置成一列，曝光區域EF2及EF4亦是朝X軸方向偏離預設距離且朝Y軸方向配置成一列。但是，曝光區域EF1~EF4的形狀是以視野光闌FS遮住照明光的一部分來設定。
本實施形態以包含該五個投影光學系統LE1~LE5來構成投影光學系統LE。各投影光學系統LE1~LE5分別將光罩MK上的照明區域IF1~IF5內的圖案PA-A(第十二圖)以共通的放大倍率放大而成之投影像形成於表面改質層SAM上的曝光區域EF1~EF5。投影光學系統LE1~LE5的放大倍率M較佳為二倍以上，本實施形態採用二倍的放大倍率。因此，如第十一圖所示，以投影光學系統LE3做中心，投影光學系統LE1及LE2的像側(射出側)的鏡筒是朝十Y軸方向將投影軸以投影倍率M移位(shift)。又投影光學系統LE4及LE5的像側的鏡筒是朝向-Y軸方向將投影軸以投影倍率M來移位。
光罩平台MST及移動輥RR藉由驅動機構(不繪示)移動光罩MK與基板FB。藉由基板對準相機AC1及光罩對準相機AC3計測光罩MK與基板FB的位置關係，光罩MK藉由光罩平台MST調整到符合基板FB之位置。曝光時，光罩平台MST朝向X軸方向以速度V/M(M係放大倍率)被驅動，與此動作同步，基板FB朝X軸方向以速度V被驅動。投影光學系統LE1~LE5的像在X軸方向上是倒立像，所以光罩平台MST的移動方向與基板FB的移動方向會沿著X軸成為相反方向。
第十二圖到第十四圖是從照明裝置LA側觀看視野光闌FS1~FS5與光罩MK之示意圖。第十二圖係顯示第十圖及第十一圖所示之曝光裝置EX所使用之光罩MK的圖案PA-A。第十三圖係顯示別的圖案PA-B之示意圖。又，第十四圖係進一步的別的圖案PA-C之示意圖。
第十二圖的圖案PA-A具有對應五個視野光闌FS1、FS2、FS3、FS4及FS5之五個圖案區域PA1、PA2、PA3、PA4及PA5。此圖案區域PA1~PA5配置成鄰接之圖案區域彼此隔著遮光區靠近，該遮光區的寬度YN比各個圖案區域PA1~PA5的寬度YW狹窄。因本實施形態的投影光學系統LE1~LE5之放大倍率是二倍，若不朝Y軸方向移位，則基板FB上基於圖案區域PA1與PA2產生的曝光區域EF1與EF2會有許多部分重疊。其他的鄰接之圖案區域PA3、PA4及PA5等之區域也同樣。因此，如第十圖及第十一圖所示，以投影光學系統LE3為中心，投影光學系統LE1及LE2的像側之投影軸朝+Y軸方向移位，投影光學系統LE4及LE5的像側之投影軸朝向-Y軸方向移位。
第十三圖的圖案PA-B具有對應五個視野光闌FS1、FS2、FS3、FS4及FS5之五個圖案區域PA1、PA2、PA3、PA4及PA5。此圖案區域PA1~PA5配置成相隔和圖案區域的寬度YW相同的遮光寬度YW。當投影光學系統的放大倍率是二倍時，藉由圖案區域PA1與PA2而基板FB上的曝光區域EF1與EF2正好接觸。故，圖案區域PA1~PA5若在光罩MK上對應投影光學系統的放大倍率而形成鄰接之圖案區域的間隔，投影光學系統沒有必要將投影軸向Y軸方向移位。
第十四圖的圖案PA-C具有對應五個視野光闌FS1、FS2、FS3、FS4及FS5之五個圖案區域PA1、PA2、PA3、PA4及PA5。此圖案區域PA1~PA5成為一個圖案區域並無設置遮光寬度YW。如此以一個圖案PA-C不設遮光寬度YW時，曝光區域EF1~EF5的形狀必須是正立像。故，使用圖案PA-C的光罩MK時，在曝光裝置EX配置投影正立像之投影光學系統LE1~LE5。
但，上述實施形態以基板FB是卷狀的樹脂製薄片為前提，使用移動輥RR及平面保持平台20。但是，對於預設的尺寸的樹脂製薄片或玻璃基板等，可配置在XY平面移動之XY平台來代替移動輥RR及平面保持平台20。
20．．．平面保持平台
50．．．搬送部
51,52．．．薄片積存部
53,54．．．空氣射出部
90．．．搬送控制部
100．．．製造裝置
CH．．．通道長度
DR．．．汲極電極
EX．．．曝光裝置
FB．．．基板
FS1~5．．．視野光闌
HT．．．溫風加熱器
IF1~5．．．照明區域
IS．．．絕緣體
ITO．．．透明電極
LA．．．照明裝置
LE1~5．．．投影光學系統
LET．．．第一鏡頭
LEB．．．第二鏡頭
MK1,2．．．光罩
MT．．．流動性電極材料
MST．．．光罩平台
NA．．．數值孔徑
OG．．．有機半導體
PX．．．像素電極
PR1~5．．．印刷輥
PT．．．基板
PA1~5．．．圖案區域
RR1~4．．．移動輥
RL．．．供給輥
SAM．．．表面改質層
SO．．．源極電極
TFT．．．薄膜電晶體
YAG．．．照明光源
Pl,P2．．．彈性變形部
PA-A,PA-B．．．圖案
AC1,AC2．．．對準相機
第一圖係顯示說明薄膜電晶體TFT的製造裝置100的一例之說明圖。
第二圖係將曝光裝置EX附近的搬送部50對於搬送方向從Y軸方向觀看之概略側視圖。
第三圖(A)係顯示製造基板FB時的概念剖面圖。第三圖(B)係從基板FB上面觀看之俯視圖，A-A剖面顯示第三圖(A)的一部分。
第四圖(A)係顯示曝光裝置EX的概念圖與基板FB的剖面圖重疊所描繪之圖。第四圖(B)係顯示描繪使用於曝光裝置EX之光罩MK1之俯視圖。第四圖(C)係顯示曝光後的基板FB的俯視圖。
第五圖(A)係顯示閘極電極GT的形成程序之概念圖與基板FB的剖面圖重疊之圖。第五圖(B)係顯示形成閘極電極GT之基板FB的俯視圖。
第六圖係顯示從閘極電極GT形成後，形成絕緣層IS及表面改質層SAM之程序的概念圖與基板FB的剖面圖重疊之描繪的圖。
第七圖(A)係顯示曝光裝置EX的概念圖與基板FB的剖面圖重疊所描繪的圖。第七圖(B)係顯示描繪源極電極及汲極電極用的光罩MK2之俯視圖。第七圖(C)係顯示曝光後的基板FB的俯視圖。
第八圖(A)及第八圖(B)係顯示通道長度的表面改質層SAM形成後，有機半導體OG形成程序之示意圖。
第九圖(A)及第九圖(B)係顯示有機半導體OG形成後，透明電極ITO形成程序之示意圖。
第十圖係顯示使用閘極電極用的光罩MK1及源極電極及汲極電極用的光罩MK2對表面改質層SAM曝光之曝光裝置EX的立體圖。
第十一圖係顯示從X方向觀看該曝光裝置EX之前視圖。
第十二圖係顯示從照明裝置LA側觀看視野光闌FS1~FS5與光罩MK之圖。
第十三圖係顯示從照明裝置LA側觀看視野光闌FS1~FS5與光罩MK之圖。
第十四圖係顯示從照明裝置LA側觀看視野光闌FS1~FS5與光罩MK之圖。
EX．．．曝光裝置
MST．．．光罩平台
IF1~IF5．．．照明區域
PX．．．像素電極
LA．．．照明裝置
RR2,RR3．．．移動輥
LE1~LE15．．．投影光學系統
SAM．．．表面改質層
MK．．．光罩
AC1,AC3．．．對準相機
FB．．．基板

Claims (17)

  1. 一種顯示元件之製造方法，係具備下列程序：由一搬送裝置沿著一預先搬送路徑搬送一可撓性的基板；執行一第一程序，形成薄膜電晶體用的一第一電極，該第一電極配置在對應於該顯示元件中的各像素，該第一程序包含：藉由一第一塗布或印刷裝置，在該基板形成一第一表面改質層，該第一表面改質層對於一流動性材料具有一排斥性能；藉由使用一第一曝光裝置，照射具有對應於該第一電極一形狀的紫外線在該第一表面改質層之上，係為了改質對應於該第一電極的一區域，使該區域從具有該排斥性能到具有一不排斥性能；以及藉由使用一第二塗布或印刷裝置，使該第一電極用的一第一流動性材料被選擇性設置在該基板上具有該不排斥性能的該區域；執行一第二程序，使用一流動性材料，係為了在形成該第一電極的該基板上，形成該薄膜電晶體用的一絕緣層；以及執行一第三程序，形成薄膜電晶體用的一第二電極，該第三程序包含：藉由一第三塗布或印刷裝置，在形成該絕緣層的該基板形成一第二表面改質層，該第二表面改質層對於一流動性材料具有一排斥性能； 藉由使用一第二曝光裝置，照射具有對應於該第二電極一形狀的紫外線在該第二表面改質層之上，係為了改質對應於該第二電極的一區域，使該區域從具有該排斥性能到具有一不排斥性能；以及藉由使用一第四塗布或印刷裝置，使該第二電極用的一第二流動性材料，被選擇性設置在該基板上具有該不排斥性能的該區域。
  2. 如申請專利範圍第1項之顯示元件之製造方法，其中該第二曝光裝置具有一投影光學系統，該投影光學系統投影具有對應於該第二電極一形狀的該等紫外線，且該投影光學系統係兩側遠心。
  3. 如申請專利範圍第1項之顯示元件之製造方法，其中該第一曝光裝置投影紫外線在該基板，該等紫外線係由具有對應於該第一電極一形狀的一第一光罩圖案定義，且該等紫外線係透過具有一特定投影放大率的一投影光學系統投影；以及該第二曝光裝置投影紫外線在該基板，紫外線係由具有對應於該第二電極一形狀的一第二光罩圖案定義，且紫外線係透過具有可調整的該特定投影放大率的該投影光學系統投影。
  4. 如申請專利範圍第3項之顯示元件之製造方法，其中當在預設速度下傳送該基板，該第一與第二曝光裝置被配置為分別在該基板進行該第一光罩圖與該第二光罩圖的一掃描曝光；以及該第一與第二曝光裝置的該投影光學系統係配置為 兩側遠心。
  5. 如申請專利範圍第1項之顯示元件之製造方法，其中該第一表面改質層與該第二表面改質層係自我組織化單分子膜，該等自我組織化單分子膜對於設置其上的該第一與第二流動性材料具有該排斥性能。
  6. 如申請專利範圍第1項之顯示元件之製造方法，其中在該第一程序中形成的該第一電極係該等薄膜電晶體的一閘極電極；該第一曝光裝置投影紫外線在該基板，該等紫外線係由具有對應於該閘極電極一形狀的一第一光罩圖案定義；在該第三程序中形成的該第二電極係該等薄膜電晶體的一源極電極與一汲極電極；該第二曝光裝置投影紫外線在該基板，該等紫外線係由具有對應於該源極電極與該汲極電極形狀的一第二光罩圖案定義。
  7. 如申請專利範圍第6項之顯示元件之製造方法，進一步包含：執行一第四程序，藉由一第五塗布或印刷裝置選擇性地使用供一半導體層用的一第三流動性材料，該半導體層係在該第三程序形成的該源極電極與該汲極電極之間。
  8. 如申請專利範圍第6項之顯示元件之製造方法，進一步包含：執行一第五程序，乾燥該第一程序中設置在該基板上的該第一流動性材料，且藉由照射紫外線變更該基板上該第一表面改質層具有該排斥性能的一殘留區域為具有一 不排斥性能的一區域，其中該第二程序在該第五程序後執行。
  9. 如申請專利範圍第1項之顯示元件之製造方法，其中該第二與第四塗布或印刷裝置以一方法使用該第一與第二流動性材料在該基板上，該方法係從一印刷方法群組中選擇，該印刷方法群組有一液滴吐出法、一旋轉塗布法、一浸漬法與一霧狀堆積法。
  10. 一種在基板上製造薄膜電晶體之方法，該方法包含：藉由一第一塗布或印刷裝置，在該基板形成一第一表面改質層，該第一表面改質層對於一第一流動性材料具有一排斥性能；藉由使用一第一曝光裝置，照射具有對應於該薄膜電晶體的一閘極電極一形狀的紫外線在該第一表面改質層之上，係為了改質對應於該閘極電極的一區域，使該區域從具有該排斥性能到具有一不排斥性能；藉由使用一第二塗布或印刷裝置，使該閘極電極用的該第一流動性材料被選擇性設置在該基板上具有該不排斥性能的該區域；使用一第二流動性材料，係為了在該基板上形成該閘極電極的地方，形成該薄膜電晶體的一絕緣層；藉由一第三塗布或印刷裝置，在該基板上形成該絕緣層的地方，形成一第二表面改質層，該第二表面改質層對於一第三流動性材料具有一排斥性能；藉由使用一第二曝光裝置，照射具有對應於該薄膜電晶體的一源極電極與一汲極電極形狀的紫外線在該第二 表面改質層之上，係為了改質對應於該源極電極與該汲極電極的一區域，使該區域從具有該排斥性能到具有一不排斥性能；藉由使用一第四塗布或印刷裝置，使該源極電極與該汲極電極用的該第三流動性材料，被選擇性設置在該基板上具有該不排斥性能的該區域；藉由一第五塗布或印刷裝置，選擇性地使用供一半導體層用的一第四流動性材料，該半導體層係在該源極電極與該汲極電極之間。
  11. 一種製造裝置，用來製造具有複數個薄膜電晶體像素的一顯示元件，該裝置包含：一搬送裝置，沿著一預設搬送路徑搬送一可撓性基板；一第一塗布或印刷裝置，在該基板形成一第一表面改質層，該第一表面改質層對於一流動性材料具有一排斥性能；一第一曝光裝置，照射具有對應於該薄膜電晶體的一第一電極一形狀的紫外線在該第一表面改質層之上，係為了改質對應於該第一電極的一區域，使該區域從具有該排斥性能到具有一不排斥性能；一第二塗布或印刷裝置，使該第一電極用的該第一流動性材料被選擇性設置在該基板上具有該不排斥性能的該區域；一絕緣層塗布或印刷裝置，使用一第二流動性材料，在該基板上形成該第一電極的地方，形成該薄膜電晶體的 一絕緣層；一第三塗布或印刷裝置，在形成該絕緣層的該基板形成一第二表面改質層，該第二表面改質層對於一第三流動性材料具有一排斥性能；一第二曝光裝置，照射具有對應於該薄膜電晶體一第二電極一形狀的紫外線在該第二表面改質層之上，係為了改質對應於該第二電極的一區域，使該區域從具有該排斥性能到具有一不排斥性能；以及一第四塗布或印刷裝置，使該第二電極用的該第三流動性材料，被選擇性設置在該基板上具有該不排斥性能的該區域，其中該第一塗布或印刷裝置、該第一曝光裝置、該第二塗布或印刷裝置、該絕緣層塗布或印刷裝置、該第三塗布或印刷裝置、該第二曝光裝置與該第四塗布或印刷裝置從搬送路徑一上游側到一下游側的順序排列。
  12. 如申請專利範圍第11項的製造裝置，其中：該第一曝光裝置包含一第一投影光學系統，該第一投影光學系統投影紫外線在該基板，該等紫外線係由具有對應於該薄膜電晶體的該第一電極一形狀的一第一光罩圖案定義；該第二曝光裝置包含一第二投影光學系統，該第二投影光學系統投影紫外線在該基板，該等紫外線係由具有對應於該薄膜電晶體的該第二電極一形狀的一第二光罩圖案定義；以及該第二曝光裝置的該投影光學系統係配置為兩側遠 心。
  13. 如申請專利範圍第12項的製造裝置，其中：該第一與第二曝光裝置的每一該第一與第二投影光學系統，係藉由倒立該圖案將該光罩圖案像投影於該基板，並且該光罩圖案的投影像係以該光罩圖案的兩倍以上的倍率放大。
  14. 如申請專利範圍第12項的製造裝置，其中：每一該等光罩圖案具有第一圖案區域與和此第一圖案區域隔著遮光區的第二圖案區域，每一該等投影光學系統具有對應該第一圖案區域之第一光學系統與對應前述第二圖案區域之第二光學系統。
  15. 如申請專利範圍第11項的製造裝置，其中：該第一表面改質層與該第二表面改質層係自我組織化單分子膜，該等自我組織化單分子膜對於設置其上的該流動性材料具有該排斥性能。
  16. 如申請專利範圍第12項的製造裝置，其中：該第一電極係該薄膜電晶體的一閘極電極；該第一光罩圖案具有對應於該閘極電極的一形狀；該第二電極係該薄膜電晶體的一源極電極與一汲極電極；該第二光罩圖案具有對應於該源極電極與該汲極電極的一形狀。
  17. 如申請專利範圍第16項的製造裝置，進一步包含：在搬送路徑中，一第五塗布或印刷裝置設置在該第四塗布或印刷裝置的一下游側，並且選擇性使用一第四流動 性材料於一半導體層，該半導體層係介於由該第四塗布或印刷裝置形成的該源極電極與該汲極電極之間。
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