JP4549866B2

JP4549866B2 - 表示装置の製造方法

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Publication number: JP4549866B2
Application number: JP2004564063A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎; 康行荒井
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: JP5106573B2; US7176069B2; CN1745462A; EP1592049A1; CN100459060C; JP2010250327A; US20040224433A1; WO2004070810A1; US20070172972A1; US7736955B2; JPWO2004070810A1

Description

本発明は、平面上に画素を配列させて画像等の表示を行う表示装置の製造方法に関し、特に、可撓性基板を用いて連続的に当該表示装置を製造する技術に関する。

液晶の電気光学的な性質を利用した表示装置（液晶表示装置）の具体的な商品態様として、コンピュータのモニタ装置（液晶モニタ）や、テレビ受像器（液晶テレビ）が市販されている。

現在のところ主流となっているアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、各画素に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と呼ばれるスイッチング素子を設けた画素構成となっている。このような表示装置を製造する技術は、半導体集積回路の製造技術と同様に、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィープロセス、真空装置を用いた被膜形成やエッチングプロセスなどを適宜組み合わせたものとなっている。

このような製造プロセスは、スパッタリング法や化学的気相成長（ＣＶＤ）法により導電体、絶縁体、及び半導体膜などの被膜を形成するプロセス、当該被膜上に感光性のレジスト膜を塗布して、投影露光装置によりマスクを通して露光した後、レジスト膜を現像液に浸して所望のパターンを形成するプロセス、溶液や活性な反応性ガスでエッチングを行うプロセスを組み合わせ、これを繰り返し行うものである。

従来の表示装置の製造技術では、有機系及び無機系を含めて多種多量の化学物質を使用している。特に、フォトリソグラフィー工程では多量の有機系薬品を使用するので、その廃液処理には多大な労力と費用が必要になる。具体的には、レジスト組成物はスピン塗布により形成される際、約９５％が無駄になっている。つまり、材料の殆どを捨てていることになる。さらに、現像、剥離という処理を行う際に多量の薬液が消費されている。また、基板の全面に形成した導電体、絶縁体、及び半導体膜などの被膜も、ほとんどがエッチング除去され、配線などが基板に残存する割合は数〜数十％程度である。

以上の点から明らかなように、従来の表示装置の製造技術では、材料の殆どを捨てていることになり、製造コストに影響を及ぼすばかりか、環境負荷の増大を招いていた。このような傾向は、製造ラインに流れる基板サイズが大型化するほど顕在化して来た。

本発明は、このような問題点に鑑み成されたものであり、表示装置の製造に係る材料の消費量を低減し、製造プロセス及びそれに用いる装置の簡略化、及び製造コストの削減を図ることを目的とする。

本発明は、半導体膜、配線、又は絶縁膜に形成するコンタクトホールなどのパターン、或いは、それらのパターンを形成するための高分子樹脂で成る組成物のマスクパターンを直接描画して形成する手段と、エッチングやアッシングなどの被膜を除去する手段と、絶縁膜、半導体膜、及び金属膜を所定の領域に選択的に形成する被膜形成手段とを適用して、表示装置を製造する技術を提供する。

すなわち、本発明は、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備えたパターン描画手段と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して形成された被膜の除去を行う被膜除去手段と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成する被膜形成手段とを少なくとも用い、前記被膜形成手段により、絶縁膜、半導体膜、金属膜、その他の被膜を形成する工程と、前記パターン描画手段により、導電性材料を含む組成物を、基板上に描画して、配線パターンを形成する工程と、前記パターン形成手段により、高分子樹脂の組成物を、基板上に描画してマスクパターンを形成する工程と、前記被膜除去手段により、基板上に形成された被膜を、選択的に除去するエッチング工程と、前記被膜除去手段により、高分子樹脂で形成されたマスクパターンを除去する工程とを含むことを特徴としている。

また、本発明は、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備えたパターン描画手段により、ゲート電極、ソース及びドレイン電極を含む導電膜のパターンを形成する工程と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成する被膜形成手段により、非単結晶半導体膜、無機絶縁膜を形成する工程と、気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して形成された被膜の除去を行う被膜除去手段により、非単結晶半導体膜及び又は絶縁膜の一部を除去する工程とを含むことを特徴とするものである。

上記した各工程は、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で行うことができる。大気圧又は大気圧近傍の圧力とは、１．３×１０^１〜１．０６×１０^５Ｐａとすれば良い。

パターン描画手段において、組成物の吐出口を備えた液滴吐出手段として、インクジェット方式のように圧電素子を用いて組成物を吐出させる構成や、吐出口にニードルバルブを設けて摘下量を制御する構成を適用することができる。

配線などとして機能させる導電性のパターンを形成する組成物としては、粒径１μｍ程度の金属微粒子を含む導電性の組成物や、粒径１μｍ程度の金属微粒子と、１μｍ以下の超微粒子（ナノ粒子）を導電性の高分子組成物に分散させたものを用いると良い。

被膜形成手段としては、プラズマ化した気体或いは反応性のラジカル又はイオン種を含む気体の噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた構成である。また、被膜除去手段も同様な構成とするが、これは導入する気体を適宜選択することにより使い分けることができる。被膜形成手段において適用する代表的な反応性の気体としては、シランなどの珪化物気体であり、非単結晶半導体膜を形成することができる。また、珪化物気体に酸素や亜酸化窒素などの酸化物気体や、窒素やアンモニアなどの窒化物気体を組み合わせることにより酸化珪素又は窒化珪素などの絶縁膜を形成することができる。

被膜除去手段において適用する代表的な反応性の気体としては、三フッ化窒素、六フッ化硫黄などのフッ化物気体、塩素や三塩化硼素などの塩化物気体を用いることにより、半導体膜をはじめ各種被膜のエッチング処理を行うことができる。

以上説明したように、表示装置をフォトマスクを用いることなく、可撓性基板上に形成することができる。また、本発明に係る工程において、被膜を形成する工程、配線パターンを形成する工程、エッチング工程、マスクパターンを除去する工程のそれぞれは、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で行うことができる。

本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、特に、可撓性を有する基板を一方の端から他方の端に連続的に送り出して、その間で所定の加工処理を行う方式を用いている。すなわち、可撓性を有する基板を一方のロールから巻き出しつつ搬送し他方のロールに巻き取るという、所謂ロールツーロール方式の工程を行うものである。

本発明に係るパターン描画手段の一態様を図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。可撓性基板４００が一方のロール４０１から送り出され他方のロール４０２に巻き取られる間に、組成物を可撓性基板４００上に吐出する液滴吐出手段４０３が備えられている。この液滴吐出手段４０３は、吐出口４０６を備えたヘッド４０５を複数個用い、それを一軸方向（可撓性基板４００の幅方向）に配列させたものである。撮像手段４０４は可撓性基板４００上のマーカー位置の検出や、パターンを観察するために設けている。なお、図４Ａは側面から、図４Ｂは上面から見た模式図である。

すなわち、吐出口４０６が一軸方向に配列された液滴吐出手段４０３を、可撓性基板４００の搬送方向と交差するように配置している。液滴吐出手段４０３と基板の搬送方向との成す角度は必ずしも直交させる必要はなく、４５〜９０度の角度をもって交差させれば良い。この液滴吐出手段４０３により形成するパターンの解像度は、吐出口４０６の間隔（ピッチ）で決まるが、可撓性基板４００の搬送方向と交差する角度を９０度以下とすることにより、吐出口のピッチを実質的に狭くすることができるので、微細なパターンを形成する目的においては好ましい。

液滴吐出手段４０３のヘッド４０５は、吐出又は滴下する組成物の量とタイミングを制御できるものであれば良く、インクジェット方式のように圧電素子を用いて組成物を吐出させる構成や、吐出口にニードルバルブを設けて滴下量を制御する構成とすれば良い。

液滴吐出手段４０３を構成するヘッド４０５は、必ずしも同時に同じタイミングで吐出動作をする必要はなく、可撓性基板４００の移動に合わせて個々のヘッド４０５が組成物を吐出するタイミングを制御することにより目的とする組成物によるパターンを形成することができる。

すなわち、図５に示すように、液滴吐出手段４０３の個々のヘッド４０５は制御手段４０７に接続され、それがコンピュータ４１０で制御することにより予めプログラミングされたパターンを描画することができる。描画するタイミングは、例えば、可撓性基板４００上に形成されたマーカー４１１を基準に行えば良い。これを撮像手段４０４で検出し、画像処理手段４０９にてデジタル信号に変換したものをコンピュータ４１０で認識して制御信号を発生させて制御手段４０７に送る。勿論、可撓性基板４００上に形成されるべきパターンの情報は記憶媒体４０８に格納されたものであり、この情報を基にして制御手段４０７に制御信号を送り、液滴吐出手段４０３の個々のヘッド４０５を個別に制御することができる。

図６Ａ及び図６Ｂは、プラズマ化した気体或いは反応性のラジカル又はイオン種を含む気体の噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備え、被膜の除去を行う被膜除去手段の一態様を示す図である。可撓性基板６００が一方のロール６０１から送り出され他方のロール６０２に巻き取られる間に、上記した反応性気体を噴出する複数の噴出口６０５を備えたノズル体６０３が備えられている。ノズル体６０３の個々の噴出口６０５には、プラズマ発生手段６０６、気体供給手段６０７、気体排気手段６０８が接続されている。

この場合も、図５で例示したものと同様に、個々のノズル体６０３はコンピュータにより独立して制御可能であり、撮像手段６０４の画像情報（位置情報）を基に、可撓性基板６００の所定の領域に、選択的に反応性気体を噴出して所定の処理を行うことが出来る。すなわち、被膜を除去する目的においては、ドライエッチング技術と同様に、活性なラジカルや反応ガスを吹き付けることにより、その部分で反応を進行させて選択的に被膜の除去を行うことを可能としている。

被膜がフォトレジスト材料に代表されるような高分子組成物であれば、気体として酸素を含む気体を用いることで、当該組成物を除去する所謂アッシング処理を行うことが出来る。

また、シランなどに代表される珪化物気体を選択すれば、被膜の堆積を行うことが可能となり、被膜形成手段として適用することができる。例えば、非単結晶シリコン膜を形成するには、シランに代表される珪化物気体を用いれば良い。珪化物気体に亜酸化窒素などの酸素化物気体又は窒化物気体を混合すれば、酸化シリコン膜又は窒化シリコンを形成することもできる。

図７は、特に、プラズマ化した気体或いは反応性のラジカル又はイオン種を用いてエッチングやアッシング（レジスト膜の除去）などの表面処理を行うのに適したノズル体の構成を示している。ノズル体７０１にはエッチングやアッシングなどの表面処理を行うための気体を供給する気体供給手段７０３とその気体排気手段７０６、不活性気体供給手段７０７とその排気手段７１０が接続されている。気体供給手段７０３から供給される気体は、内周気体供給筒７００内にてプラズマ化或いは反応性のラジカル又はイオン種を生成して気体噴出口７０４から被処理体に吹き付ける。その後、当該気体は外周気体排気筒７０５から気体排気手段７０６により排出する。

その外郭には不活性気体供給口７０８が設けられ、さらに最外郭に排気口７０９を設けることによりガスカーテンを形成し、処理空間と周辺雰囲気とを遮断する構成となっている。

また、気体供給手段７０３と気体排出手段７０６との間に気体精製手段７１２を設け、気体を循環させる構成を組み入れても良い。このような構成を組み入れることにより、気体の消費量を低減することができる。また、気体排気手段７０６から排出される気体を回収して精製し、再度気体供給手段７０３で利用する形態としても良い。

大気圧又は大気圧近傍の圧力で安定的な放電を維持するためには、ノズル体７０１と被処理物との間隔は５０ｍｍ以下が良く、好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下とすれば良い。

このノズル体の形状は、内周気体供給筒７００の内側に備えられた電極７０２を中心とした同軸円筒型とするのが最も好ましいが、同様に局所的にプラズマ化した処理気体を供給できる構成であればこれに限定されない。

電極７０２としてはステンレス、真鍮、その他の合金や、アルミニウム、ニッケル、その他の単体金属を用い、棒状、球状、平板状、筒状等の形状で形成すれば良い。電極７０２に電力を供給する電源７１１は、直流電源、又は高周波電源を適用可能である。直流電源を用いる場合には、放電を安定化するために間欠的に電力を供給するものが好ましく、その周波数が５０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ、パルス持続時間が１〜１０００μｓｅｃとすることが好ましい。

処理気体の選択は、レジストの除去を行う目的においては酸素を用いれば良い。シリコンなどの半導体膜をエッチング加工する目的においては、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、その他のフッ化物気体、アルミニウム、チタン、タングステンなどの金属をエッチングする目的においては四フッ化炭素（ＣＦ_４）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、その他のフッ化物気体と、塩素（Ｃｌ_２）、三塩化硼素（ＢＣｌ_３）、その他の塩化物気体とを適宜組み合わせて使用すれば良い。また、放電を安定的に持続させるために、これらのフッ化物気体及び塩化物気体を、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスで希釈して用いても良い。

ガスカーテンを形成するために用いる気体は、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガス、窒素等の不活性気体を用いる。このガスカーテン機能により、プラズマ化した処理気体が被処理物に作用する反応空間が前記した不活性気体で囲まれて周囲雰囲気と遮断される。

大気圧又は大気圧近傍の圧力は、１．３×１０^１〜１．０６×１０^５Ｐａとすれば良い。この内、反応空間を大気圧よりも減圧に保つためにはノズル体７０１及び被処理基板を閉空間を形成する反応室内に保持して、排気手段により減圧状態を維持する構成とすれば良い。この場合においても選択的な処理をするにはガスカーテン機構を設置することは有効である。

エッチング加工において、特に選択的な加工を必要とする場合には、図８に示すように、ノズル体８０１は、内周気体供給筒８００の気体噴出口７０４を絞り、また電極８０２を棒状又はニードル状の電極として、プラズマの広がりを抑える構成としても良い。また、電極８０２の先端は気体噴出口７０４から突出して被処理体８１１との間で高密度のプラズマが形成されるようにしても良い。その他の構成は図７と同様であり、それらの詳細の説明は省略する。

次に、上記したパターン描画手段、被膜除去手段、被膜形成手段を組み合わせて長尺状の可撓性基板から表示装置を製造する方法について図９乃至図１２を参照しながら説明する。なお、ここで例示する表示装置は、各画素にＴＦＴを設けたアクティブマトリクス型の表示装置である。

図９Ａはゲート電極及び配線を形成するために導電性の被膜を形成する工程である。基板１０上にアルミニウム、チタン、タンタル、又はモリブデンなどの導電膜１１を、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた被膜形成手段１２により形成する。導電膜１１は基板１０の全面に形成する必要は無く、ゲート電極及び配線が形成される領域付近に選択的に成膜すれば良い。

その後、図９Ｂで示すように、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段１３により、レジスト組成物を選択的に吐出して、ゲート電極を形成するためのマスクパターン１４を導電膜１１上に形成する。この場合、当該液滴吐出手段は、吐出口が一軸方向にのみ配列されているので、必要な箇所のみヘッドを動作させれば良く（ヘッド１３ａ）、基板の全面を処理するためには、基板１０と液滴吐出手段１３のいずれか一方を、或いは両方を移動させれば良い。このような処理は、以下の工程においても同様である。

図９Ｃはマスクパターン１４を用いてエッチングを行いゲート電極及び配線１６を形成する工程である。エッチングは、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を除去する被膜除去手段を用いて行う。導電膜１１のエッチングにはフッ化物気体又は塩化物気体を用いるが、ノズル体１５において、この反応性気体は基板１０の全面に噴射する必要はなく、ノズル体１５のうち、導電膜１１が形成されている領域に対向するノズル体１５ａを動作させ、その領域のみを処理するように行えば良い。

図９Ｄはマスクパターン１４を除去する工程であり、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を除去する被膜除去手段を用いる。ノズル体１７において、アッシングを行うために酸素プラズマ処理を行うが、これも基板の全面に対して行う必要は無く、マスクパターンが形成されている領域付近のみのノズル体１７ａを動作させて処理を選択的に行えば良い。

図１０Ａではゲート絶縁膜１９、非単結晶シリコン膜２０、保護膜２１の形成を行う。これらの積層体の形成は、それぞれの被膜の形成を担当するノズル体１８を複数個用意して連続的に成膜しても良いし、ノズル体１８を１回走査する毎に反応ガス種を切り替えて順次積層形成しても良い。被膜を形成すべき領域は、基板１０の全面ではないので、例えば、ＴＦＴが形成されるべき領域のみに、ノズル体１８の全面からプラズマ化した反応ガスを供給して被膜の形成を行っても良い。酸化シリコン膜を形成する場合には、シランと酸素などの酸化物気体を用いるか、ＴＥＯＳを用いるという選択手もある。ゲート絶縁膜１９は基板の全面に形成しても良いし、勿論、ＴＦＴが形成される領域付近に選択的に形成しても良い。

図１０Ｂは、マスクパターン２３を形成する工程であり、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段２２の選択されたヘッド２２ａにより、レジスト組成物を選択的に吐出して、チャネル部の保護膜を形成するためのマスクパターン２３を形成する。

図１０Ｃはマスクパターン２３を用いて、ノズル体２４で保護膜２１のエッチングを行い、チャネル部の保護膜２５を形成する工程である。窒化シリコン膜で形成されるチャネル保護膜はＳＦ_６等のフッ化物気体を用いて行えば良い。

その後、マスクパターン２３を被膜除去手段により図９Ｄの場合と同様に除去する。

図１０Ｄは、ＴＦＴのソース及びドレインを形成するための一導電型の非単結晶シリコン膜２７を形成する工程である。典型的にはｎ型の非単結晶シリコンで形成するが、ノズル体２６から供給する反応性気体は、シランなどの珪化物気体とフォスフィンに代表されるような周期律第１５族元素を含む気体を混合させて行えば良い。

図１１Ａはソース及びドレイン配線２９、３０を形成するために導電性ペーストを塗布して形成する工程である。液滴吐出手段２８は圧電素子を用いて液滴を吐出させる構成を用いても良いし、ディスペンサ方式としても良い。いずれにしても、液滴吐出手段２８の選択されたヘッド２８ａにより、選択的に粒径１μｍ程度の金属微粒子を含む導電性の組成物を選択的に滴下して、ソース及びドレイン配線２９、３０のパターンを直接形成する。或いは、粒径１μｍ程度の金属微粒子と、ナノミクロンサイズの超微粒子を導電性の高分子組成物に分散させたものを用いても良い。これを用いることにより、一導電型の非単結晶シリコン膜２７との接触抵抗を小さくできるという有意な効果がある。その後、組成物の溶媒を揮発させて配線パターンを硬化するには、加熱手段として、加熱した不活性気体を同様にノズル体から吹き付けても良いし、ハロゲンランプヒータを用いて加熱をしても良い。

図１１Ｂは形成したソース及びドレイン配線２９、３０をマスクとして、その下層側に位置する一導電型の非単結晶シリコン膜２７及び非単結晶シリコン膜２０のエッチングを行う。エッチングはノズル体３１からプラズマ化したフッ化物気体を照射して行う。この場合にも、吹き付ける反応性気体の量を、配線形成領域近傍と、その他の領域とでその噴出量を異ならせ、非単結晶シリコン膜が露出している領域で多量に噴射することで、エッチングのバランスがとれ、反応性気体の消費量を抑えることができる。

図１１Ｃは、全面に保護膜を形成する工程であり、ノズル体３２からプラズマ化した反応性気体を噴出させて、代表的には、窒化シリコン膜３３の被膜形成を行う。

図１１Ｄはコンタクトホールの形成であり、ノズル体３４を用い、コンタクトホールを形成する場所に選択的にプラズマ化した反応性の気体を噴出することにより、マスクレスでコンタクトホール３５の形成を行うことができる。

その後、図１２に示すように、画素電極３７を印刷法で形成する。これは、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化亜鉛などの導電性粒子の粉体を含む組成物を液滴吐出手段３６を用いて基板上に直接所定のパターン状に形成することで形成する。この組成物として、酸化インジウムスズの微粒子を導電性高分子に分散させた組成物を用いることにより、特に、一導電型の非単結晶シリコン膜２７とのコンタクト部の抵抗を低くすることができる。この工程において画素電極が形成される。

以降の工程により、各画素にＴＦＴのスイッチング素子を設けたアクティブマトリクス型の表示装置を形成するための一方の基板である素子基板を、従来のフォトリソグラフィー工程を用いずに製造することができる。

本発明に係る他の実施形態として、図４乃至図８で説明した構成のパターン描画手段、被膜形成手段、被膜除去手段を用いることにより、レジスト組成物を用いたマスクパターンを用いることなくＴＦＴ及びそれを用いた表示装置を製造することができる。

図１３Ａは基板１０上に、液滴吐出手段５０を用いて絶縁性の樹脂材料による土手５１を形成する。開口部４９を有する土手５１は、図１３Ｂに示すように、液滴吐出手段５２によりゲート電極５３を形成するに際し用いている。すなわち、開口部４９に導電性の組成物を吐出させた時に、周辺に当該組成物が広がらずに所定のパターンが形成されるようにするための隔壁となる。

図１３Ｃはゲート絶縁膜を形成する工程であり、ノズル体５４を用いて、ゲート電極５３上にゲート絶縁膜５５を形成する。次いで、図１３Ｄに示すようにノズル体５６を用いて大気圧プラズマにより半導体膜５７を形成する。

図１４Ａは、ノズル体５８を用いて大気圧プラズマにより半導体膜５７上に保護膜５９を形成する工程であり、酸化珪素や窒化珪素などの絶縁膜を選択的に形成する。この工程は、チャネルエッチ型にする場合には必要ない。

図１４Ｂは、ＴＦＴのソース及びドレインを形成するための一導電型の半導体膜６１を形成する工程であり、ノズル体６０を用いた大気圧プラズマＣＶＤ法により、選択的に被膜の形成を行う。

図１４Ｃは、ソース及びドレイン配線６３を形成するために導電性ペーストを塗布して形成する。液滴吐出手段６２は圧電素子を用いて液滴を吐出させる構成を用いても良いし、ディスペンサ方式としても良い。いずれにしても粒径１μｍ程度の金属微粒子を含む導電性の組成物を選択的に滴下して、ソース及びドレイン配線パターンを直接形成する。その後、組成物の溶媒を揮発させて配線パターンを硬化するには、加熱した不活性気体を同様にノズル体から吹き付けても良いし、ハロゲンランプヒータを用いて加熱をしても良い。

図１４Ｄは、形成したソース及びドレイン配線６３をマスクとして、その下層側に位置する一導電型の半導体膜６１のエッチングを行う。エッチングはノズル体６４からプラズマ化したフッ化物気体を照射して行う。この場合にも、吹き付ける反応性気体の量を、配線形成領域近傍と、その他の領域とでその噴出量を異ならせ、非単結晶シリコン膜が露出している領域で多量に噴射することで、エッチングのバランスがとれ、反応性気体の消費量を抑えることができる。

図１５Ａは、保護膜を形成する工程であり、ノズル体６５からプラズマ化した反応性気体を噴出させて窒化シリコン膜６６の被膜形成を行う。

図１５Ｂはコンタクトホールの形成であり、ノズル体６７を用い、コンタクトホールを形成する場所に選択的にプラズマ化した反応性の気体を噴出することにより、マスクレスでコンタクトホール６８を形成することができる。

その後、図１５Ｃに示すように、画素電極７０を印刷法で形成する。これは、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化亜鉛などの導電性粒子の粉体を含む組成物を液滴吐出法で形成するもので、ノズル体６９を用いて基板上に直接所定のパターン状に形成することで形成する。この工程において画素電極を形成することができる。

図１乃至図４は、以上の工程を連続して行うロールツーロール方式へ適用した場合の一形態を説明する図である。ここでは、図９乃至図１２に示す工程と対応させて、その一態様について説明する。

図１で示すように、巻き出し側のロール１０１から、可撓性の長尺基板１００が順次送り出され、その後、液滴吐出手段１０２、加熱手段１０３により金属膜を形成する。加熱手段１０３はランプヒータやガス加熱型のヒータを用いることができる。その後、液滴吐出手段１０４と加熱手段１０５によりマスクパターンを形成する。

マスクパターンを形成した後、ゲート電極／配線を形成するために、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成するノズル体１０６を用いてエッチングを行う。金属膜のエッチングにはフッ化物気体又は塩化物気体を用いるが、ノズル体において、この反応性気体は基板の全面に噴射する必要はなく、金属膜が形成する付近を積極的に処理するように行えば良い。マスクパターンの除去は、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成するノズル体１０７を用いる。

ゲート絶縁膜、非単結晶シリコン膜、保護膜の形成を、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成するノズル体１０８、１０９、１１０を用いて連続して行う。被膜を形成すべき領域は、可撓性の長尺基板１００の全面ではないので、例えば、ＴＦＴが形成されるべき領域にみに、ノズル体の全面からプラズマ化した反応ガスを供給して被膜の形成を行えば良い。

図２において、組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段１１１と加熱手段１１２によりレジスト組成物を選択的に吐出して、チャネル保護膜を形成するためのマスクパターンを形成する。プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成するノズル体１１３によるエッチングと、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成するノズル体１１４によるアッシングは先程と同様である。

その後、プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して被膜を形成するノズル体１１５により、ｎ型の非単結晶半導体膜を形成する。そして、ソース及びドレイン配線を形成するために導電性ペーストを塗布して液滴吐出手段１１６を用いて形成する。いずれにしても粒径１μｍ程度の金属微粒子を含む導電性の組成物を選択的に滴下して、ソース及びドレイン配線パターンを直接形成する。その後、組成物の溶媒を揮発させて配線パターンを硬化するために加熱手段１１７を用いて行う。

ソース・ドレイン配線をマスクとして、その下層側に位置するｎ型非単結晶シリコン膜と非単結晶シリコン膜のエッチングを行う。エッチングはノズル体１１８からプラズマ化したフッ化物気体を照射して行う。この場合にも、吹き付ける反応性気体の量を、配線形成領域近傍と、その他の領域とでその噴出量を異ならせ、非単結晶シリコン膜が露出している領域で多量に噴射することで、エッチングのバランスがとれ、反応性気体の消費量を抑えることができる。

全面に保護膜を形成する工程であり、ノズル体１１９からプラズマ化した反応性気体を噴出させて窒化シリコン膜の被膜形成を行う。

その後、図３において、ノズル体１２０を用い、コンタクトホールを形成する場所に選択的にプラズマ化した反応性の気体を噴出することにより、マスクレスでコンタクトホールの形成を行う。

その後、液滴吐出手段１２１と加熱手段１２２を用い、透明電極を形成する。これは、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化亜鉛などの導電性粒子の粉体を含む組成物を液滴吐出手段を用いて基板上に直接所定のパターン状に形成することで形成する。この工程において画素電極を形成することができる。

以降の工程は、液晶表示装置を製造する場合に必要になる工程であるが、液滴吐出手段１２３により、配向膜を形成し、ラビング手段１２４によりラビング処理をする。さらにシール材を液滴吐出手段１２６により描画して、散布手段１２７によりスペーサを散布した後、液晶吐出手段１２８により液晶を可撓性の長尺基板１００上に滴下する。

対向側に基板は、他の巻き出しローラー１２９から供給し、張り合わせる。シール材を硬化手段１３０により硬化することにより、二枚の基板を固着する。さらに、分断手段１３１により、適宜パネルサイズに切り出し、液晶パネル１３２を製造することができる。

このような構成により製造される表示装置を用いて、図１６に例示するテレビ受像器、コンピュータ、映像再生装置、その他の電子装置を完成させることができる。

図１６Ａは本発明を適用してテレビ受像器を完成させる一例であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５などにより構成されている。本発明を用いることにより、特に３０型以上の画面サイズのテレビ受像器を低コストで製造することができる。さらに、本発明の表示装置を用いることにより、テレビ受像器を完成させることができる。これは、基板として、ガラスよりも比重の小さく、且つ、薄いことが特徴である可撓性基板を用いたことによる効果である。

図１６Ｂは本発明を適用してノート型のパーソナルコンピュータを完成させた一例であり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６などにより構成されている。本発明を用いることにより、１５〜１７型クラスの表示部２２０３を有するパーソナルコンピュータを低コストで製造することができる。

図１６Ｃは本発明を適用して映像再生装置を完成させた一例であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体読込部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７などにより構成されている。本発明を用いることにより、１５〜１７型クラスの表示部Ａ２４０３を有しながらも軽量化が図られた映像再生装置を低コストで製造することができる。

以上の実施形態より微細パターンを形成するためには、平均粒径が１〜５０ｎｍ、好ましくは３〜７ｎｍの、金属微粒子を有機溶媒中に分散させた組成物を用いると良い。代表的には、銀又は金の微粒子であり、その表面にアミン、アルコール、チオールなどの分散剤を被覆したものである。有機溶媒はフェノール樹脂やエポキシ系樹脂などであり、熱硬化性又は光硬化性のものを適用している。この組成物の粘度調整は、チキソ剤若しくは希釈溶剤を添加すれば良い。

液滴吐出手段によって、被形成面に適量吐出された組成物は、加熱処理により、又は光照射処理により有機溶媒を硬化させる。有機溶媒の硬化に伴う体積収縮で金属微粒子間は接触し、融合、融着若しくは凝集が促進される。すなわち、平均粒径が１〜５０ｎｍ、好ましくは３〜７ｎｍの金属微粒子が融合、融着若しくは凝集した配線が形成される。このように、融合、融着若しくは凝集により金属微粒子同士が面接触する状態を形成することにより、配線の低抵抗化を実現することができる。

本発明は、このような組成物を用いて導電性のパターンを形成することで、線幅が１〜１０μｍ程度の配線パターンの形成も容易になる。また、同様にコンタクトホールの直径が１〜１０μｍ程度であっても、組成物をその中に充填することができる。すなわち、微細な配線パターンで多層配線構造を形成することができる。

なお、金属微粒子の換わりに、絶縁物質の微粒子を用いれば、同様に絶縁性のパターンを形成することができる。

図１は、本発明に係る表示装置の製造工程を示す図であり、ロールツーロール工法を用いる一例を示す図である。図２は、本発明に係る表示装置の製造工程を示す図であり、ロールツーロール工法を用いる一例を示す図である。図３は、本発明に係る表示装置の製造工程を示す図であり、ロールツーロール工法を用いる一例を示す図である。図４Ａ及び図４Ｂは、本発明に係るパターン描画手段の一例を示す図である。図５は、本発明に係るパターン描画手段の一例を示す図である。図６Ａ及び図６Ｂは、本発明に係る被膜形成手段又は被膜除去手段の一例を示す図である。図７は、本発明に係る被膜形成手段又は被膜除去手段におけるノズル体の構成を示す図である。図８は、本発明に係る被膜形成手段又は被膜除去手段におけるノズル体の構成を示す図である。図９Ａ〜図９Ｄは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。図１０Ａ〜図１０Ｄは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。図１１Ａ〜図１１Ｄは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。図１２は、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。図１３Ａ〜図１３Ｄは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。図１４Ａ〜図１４Ｄは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。図１５Ａ〜図１５Ｃは、本発明における表示装置の製造工程を説明する断面図である。図１６Ａ〜図１６Ｃは、本発明における表示装置の一態様を示す図である。

Claims

ロールツーロール方式により加工処理を行う表示装置の製造方法であって、
組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備えたパターン形成手段により、導電性材料を含む組成物を、可撓性を有する基板上に描画して、配線パターンを形成し、
前記パターン形成手段により、高分子樹脂を含む組成物を、前記配線パターン上に描画してマスクパターンを形成し、
気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して形成された被膜の除去を行う被膜除去手段により、前記配線パターンを、選択的に除去し、
前記被膜除去手段により、前記マスクパターンを除去することを特徴とする表示装置の製造方法。
ロールツーロール方式により加工処理を行う表示装置の製造方法であって、
組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備えたパターン形成手段により、導電性材料を含む組成物を、可撓性を有する基板上に描画して、配線パターンを大気圧又は大気圧近傍の圧力下で形成し、
前記パターン形成手段により、高分子樹脂を含む組成物を、前記配線パターン上に描画してマスクパターンを形成し、
気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して形成された被膜の除去を大気圧又は大気圧近傍の圧力下で行う被膜除去手段により、前記配線パターンを、選択的に除去し、
前記被膜除去手段により、前記マスクパターンを除去することを特徴とする表示装置の製造方法。
ロールツーロール方式により加工処理を行う表示装置の製造方法であって、
組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備えたパターン形成手段により、導電性材料を含む組成物を、可撓性を有する基板上に描画して、配線パターンを大気圧又は大気圧近傍の圧力下で形成し、
前記パターン形成手段により、高分子樹脂を含む組成物を、前記配線パターン上に描画してマスクパターンを形成し、
気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して形成された被膜の除去を大気圧又は大気圧近傍の圧力下で行う被膜除去手段により、前記配線パターンを、選択的に除去し、
前記被膜除去手段により、前記マスクパターンを除去し、
前記被膜除去手段は、複数のノズル体を有し、
前記ノズル体は、内周気体供給筒内にてプラズマ化し該プラズマを噴出する気体噴出口と、
前記内周気体供給筒の外郭に設けられた外周気体排気筒と、
前記外周気体排気筒の外郭に設けられた不活性気体供給口と、
前記不活性気体供給口の外郭に設けられた不活性気体排気口とを有することを特徴とする表示装置の製造方法。
ロールツーロール方式により加工処理を行う表示装置の製造方法であって、
組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段を備えたパターン形成手段により、導電性材料を含む組成物を、可撓性を有する基板上に描画して、配線パターンを大気圧又は大気圧近傍の圧力下で形成し、
前記パターン形成手段により、高分子樹脂を含む組成物を、前記配線パターン上に描画してマスクパターンを形成し、
気体をプラズマ化すると共に該プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列して形成された被膜の除去を大気圧又は大気圧近傍の圧力下で行う被膜除去手段により、前記配線パターンを、選択的に除去し、
前記被膜除去手段により、前記マスクパターンを除去し、
前記被膜除去手段は、複数のノズル体を有し、
前記ノズル体は、気体供給手段に接続された内周気体供給筒内にてプラズマ化し該プラズマを噴出する気体噴出口と、
前記内周気体供給筒の外郭に設けられた気体排気手段に接続された外周気体排気筒と、
前記外周気体排気筒の外郭に設けられた不活性気体供給口と、
前記不活性気体供給口の外郭に設けられた不活性気体排気口とを有し、
前記気体供給手段と前記気体排気手段の間に気体を循環させる気体精製手段が接続されていることを特徴とする表示装置の製造方法。
ロールツーロール方式により加工処理を行う表示装置の製造方法であって、
プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた被膜形成手段により、可撓性を有する基板上に金属膜を形成し、
組成物の吐出口が一軸方向に複数個配列した液滴吐出手段により、高分子樹脂を含む組成物を、前記金属膜上に描画して、マスクパターンを形成し、
プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた第１の被膜除去手段により、前記金属膜を選択的に除去してゲート電極及び配線を形成し、
プラズマの噴出口が一軸方向に複数個配列したノズル体を備えた第２の被膜除去手段により、前記マスクパターンを除去することを特徴とする表示装置の製造方法。