显示装置及其制造方法

专利名称：显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种显示装置和用于制造该显示装置的制造方法， 更具体地，涉及一种包括用于像素电极开关的像素电路的有源矩阵 显示装置和用于制造上述显示装置的方法。
背景技术：
近年来，已尝试发展具有柔性特性的诸如电子纸的显示装置。 在上述显示装置中，均4吏用通过低温处理可在塑冲牛基才反上形成的有 机薄膜晶体管(TFT)作为驱动像素电极的开关元件。此外，为了 降低成本，在上述显示装置的制造中集中引入了印刷处理。
在制造包括有机TFT的显示装置中，作为硅TFT的情况，当 使用用于抗蚀图案形成的光刻法和使用抗蚀剂作为掩模的活性离 子蚀刻以在层间绝缚』莫中形成连4妾孔时，由于通过用于抗蚀剂的显 影剂和/或剥洗剂所引起的损害，以及在活性离子蚀刻期间等离子体 的损害，晶体管特性很可能劣化。因此，在制造包括有机TFT的显 示装置中，为了形成具有连接孔的层间绝缘膜，也期望使用印刷处 理。此外，如上所述的显示装置(其使用有机TFT作为开关元件) 必须要满足每英寸150点(dpi)以上的分辨率。在这种情况下，一 个像素的尺寸减小至200 jam2以下。因此，将包括开关元件的像素 电路连接至其上设置的像素电极(其间夹入了层间绝缘膜)的连接 孔需要有50 pm以下的开口直径。
然而，当由丝网印刷形成包4舌均具有大约100 )iim的开口直径 的连接孔的层间绝缘膜时，支持通常使用的500网孔筛板的乳剂图 案的网孔交点的数量仅有几个。因此，通过重复印刷，可能产生例 如通过乳剂部的剥离所引起的印刷缺陷。此外，事实上，通过丝网 印刷无法形成包括具有大约50 jam的开口直径的连接孔的层间绝缘 膜。
因此，已经提出了在像素电路的连接部分预先印刷通孔柱(via post)，然后通过丝网印刷法或者喷墨法印刷层间绝缘膜的方法，并 且也提出了使用上述方法制造显示装置的方法(见日本未审查专利 申"i青7^开第2006-295116号，以及"Journal of Applied Physics" 2004， Vol. 96， p. 2286 )。

发明内容
然而，即使通过在印刷通孔柱之后由印刷形成层间绝缘膜的上 述方法，也仍然很难形成较细的通孔柱。此外，在高密度地设置通 孔柱的状态下印刷适合形成具有较大厚度的层间绝缘膜的高粘性 树脂时，4艮难形成具有平坦表面的层间绝纟彖膜。此外，如上所述， 层间绝缘膜的表面平整性的劣化使形成在其上的像素电极的表面 平整性劣化，结果，会产生颜色不均匀。
因此，期望提供一种显示装置以及制造该显示装置的方法，该 显示装置包括即使具有较大厚度也具有表面平整性并且能在其上通过印刷方法来高密度地设置上层与下层间的连接部分的层间绝 缘膜，并且该显示装置可以在不引起颜色不均匀的前提下显示非常 精细的图像。
根据本发明的实施例，提供了一种显示装置，包括用于像素 电极开关的像素电路，其被配置在基板上；以及覆盖像素电路的层 间绝缘膜。具体地说，层间绝缘膜具有在其底部露出像素电路的连 接部分的连接孔，并且在连接孔的底部露出该像素电路的相邻像素 电路的连接部分。
在具有如上所述结构的显示装置中，相邻像素电路和设置在层 间绝缘膜上的相应像素电极在每一个连接孔的底部彼此独立连接。 因此，与为像素电路的一个连接部分形成一个连接孔(在其中一个 像素电路和一个像素电极彼此连接)的情况相比较，可以形成均具 有较大开口直径的连接孔，因此，增大了连接孔的形状精度的容限。
此外，在制造显示装置的方法中，4艮据本发明的实施例，首先， 将用于像素电极开关的像素电路形成为配置在基板上。随后，形成 具有连接孔的层间绝缘膜，每个连接孔都在其底部露出像素电路中 相邻<象素电^各的 一部分。
在上述制造方法中，与在形成通孔柱以在像素电路和像素电极 之间进行连接之后形成层间绝缘膜的情况相比较，由于使用在基板 上形成具有连接孔的层间绝缘膜的处理，所以即使该膜具有较大厚 度，也可以通过印刷来容易地获得具有平坦表面的层间绝缘膜。
根据以上所述本发明的实施例，即使具有较大厚度，也可以通 过印刷方法来形成具有平坦表面的层间绝纟彖膜，并且可以增大在该 层间绝缘膜中形成的连接孔的形状精度的容限。因此，可以高密度 》也形成并且配置4立于<象素电^各和相应 <象素电才及之间的孩i细的连4妻
部分。结果，可使用印刷方法来形成高度精细的显示装置，此外， 可在不引起颜色不均匀的前提下来执行显示。


图1是示出根据本发明的实施例的显示装置的电路结构的示
图2是示出根据本发明的第 一 实施例的显示装置的层结构的平 面图3A和图3B均为示出根据本发明的第一实施例的显示装置 的层结构的截面图4A ~图4C均为示出才艮据本发明的第 一 实施例的显示装置的 制造步骤的截面图5是示出根据本发明的第二实施例的显示装置的层结构的平 面图6A和图6B均为示出4艮据本发明的第二实施例的显示装置 的层结构的截面图；以及
图7A~图7D均为示出才艮据本发明的第二实施例的显示装置的 制造步骤的截面图。
具体实施例方式
下文中，将参照附图描述本发明的实施例。在下列实施例中， 首先，将描述适合于液晶显示装置和电泳型显示装置的显示装置的 结构，随后，将描述制造上述显示装置的方法。第一实施例
在该实施例中，将描述将底栅型薄膜晶体管用作像素电极的开 关元件的有源矩阵型显示装置。
电路结构
图1是示出本发明的第一实施例的显示装置1的电路结构的一 个实例的示图。首先，将参照图1描述显示装置1的电^各结构。
例如，图中所示的显示装置l是液晶显示装置或者电泳型显示
装置，并且在驱动侧的基板3上，定义了显示区域3a和外围区域 3b。在显示区域3a中，分别在横向和纵向方向上设置扫描线5和 信号线7,并且与在其间的每个交叉部所对应的位置，i殳置包括相 同寸象素a的像素阵列部。此外，在显示区域3a中，与扫描线5平 4亍;l也来i殳置共用线9。另一方面，在外围区i或3b中，i殳置扫描驱动 扫描线5的扫描线驱动电路5b和参照亮度信息向信号线7提供图 像信号(即，输入信号)的信号线驱动电路7b。
例如，在每个像素a中，设置了用作开关元件的包括存储电容 器Cs和薄膜晶体管Tr的像素电路，此外，也设置了连接至该像素 电路的像素电极11。此外，像素电极11形成在覆盖像素电路(将 参照平面图和截面图来具体描述)的层间绝缘膜上。
例如，薄膜晶体管Tr是有机TFT,其栅极连接至一条扫描线5， 源极或者漏极连接至一条对应的信号线7,并且剩下的那个源极或 者漏极连接至存储电容器Cs的一个电极和像素电极11。此外，存 储电容器Cs的另 一电极连接至一条共用线9。共用线9连接至在图 中未示出的相对基板侧所设置的公共电极。形成该结构以使从信号线7写入的图像信号经由薄膜晶体管Tr 存储在存储电容器Cs中，并且向像素电极11提供与所存储的信号 量相对应的电压。
在上述电路结构中，像素a的^f象素电i 各以关于扫描线5线对称 地进行S己置，并且，更具体i也，以关于与扫描线5相平4于的方向线 线对称地进行配置。此外，像素a的像素电路以关于信号线7线对 称地进行配置。更具体地，〗象素电^各以关于与信号线7相平行的方 向线线对称地进4于配置。
因此，在每个像素a的^f象素电极11和像素电路之间的连接部 分被设计为设置在扫描线5方向上相邻的像素a之间的中心处和在 信号线7方向上相邻的像素a之间的中心处。此外，i殳置在两条扫 描线5之间的两个^f象素a^f吏用一条共用线9，因此，可以爿寻共用线 9的总凄t减少至通常所形成的一半。在该实施例中，可以S己置^象素 电路从而在相邻的像素a之间的中心处设置连接部分(其每个都由 像素电极11和像素电路形成)，并且使得只要设置在像素a中的诸 如电才及的构件是关于扫描线5和信号线7线对称的，就可以改变上 述构件的尺寸和位置。
上述像素电路的结构仅是一个实例，只要需要，在像素电路中 可以进一步设置电容器元件，或者进一步地，可以设置多个晶体管 以形成像素电路。此外，在外围区域3b中，根据像素电路的改变， 可以另外设置必要的驱动电路。
层结构
图2是示出根据第一实施例的显示装置1的重要部分的平面 图，图3A是沿着图2中的线IIIA-niA所得的截面图，以及图3B 是沿着图2中的线IIIB-IIIB所得的截面图。在下文中，将参照附图描述显示装置l的层结构。在该实施例中，通过举例，将描述将均
具有大约170 fim2的尺寸的像素a形成为以150 dpi进行配置的层结 构。
如这些附图所示，作为i殳置在驱动侧的基4反3上的第一层，扫 描线5和共用线9彼此平行地进行设置。这些线5和9形成均包括 三条线的多个组，即，在其间i殳置的两条扫描线5和一条共用线9。
在每个像素a部中，将薄膜晶体管Tr的冲册电才及5g从每条扫描 线5向共用线9侧延伸。此外，将单个^f象素a部的电容器元件Cs 的下电才及9c从每条共用线9向位于其两侧的两条扫描线5延伸。 即，将下电极9c从一条共用线9向设置在两条扫描线5之间的两 个4象素a延伸。
设置栅极绝缘膜101 (仅在截面图中示出)以覆盖上述扫描线 5和共用线9。
作为设置在该栅极绝缘膜101上的第二层，设置了信号线7、 薄月莫晶体管Tr的源纟及7sd和漏4及7sd、以及电容器元〗牛Cs的上电 极7c。每个像素a部中的薄膜晶体管Tr的源极7sd和漏极7sd中 的一个,人^言号线7延〗申。jt匕外，剩下的源才及7sd或漏才及7sd以及上 电极7c在每个像素a部中形成连续图案。
在该实施例中，将从信号线7延伸的源极7sd和漏极7sd中的 一个向两条信号线7之间的内侧延伸。另一方面，与上电极7c形 成连续图案的剩下的源极或者漏极7sd将在两条信号线7之间的位 置被连接至使用一条共用线9的四个像素a之间的中心部分。上电 极7c和剩下的源极或漏极7sd的连续图案是与像素电极11 (稍后 所述)的连4妄部分。
如上所述，在该第一实施例中，在四个^f象素a之间的中心部分 设置电容器元件Cs的上电极7c和与其连接的源极或者漏极7sd的 连续图案，该连接图案用作与像素电极11的连接部分。
此外，在每个像素a中，在与设置栅电极5g的位置相对应的 位置，在源极7sd和漏极7sd之间设置用作薄膜晶体管Tr的活性区 域的半导体层103。
此外，设置层间绝缘膜105以覆盖上述像素电路。优选将该层 间绝缘膜105形成为具有较大厚度，以使在像素电路和其上形成的 像素电极之间不产生寄生电容并且使其具有表面平整性。
具体地，在该层间绝多彖膜105中i殳置均位于四个〗象素a上的连 才妄孑L 105a。如上所述，在每个连4妄孑L 105a的底部，露出i殳置在四 个l象素a之间的中心部分的四个上电才及7c作为相邻^f象素电路的一部 分。即，在一个连接孔105a中，露出形成四个像素a的像素电路 的上电才及7c。
连接孔105a可以形成用来保证对上电极7c的连接，并且当考 虑到像素开口时，优选尽可能小地减小开口面积(开口形状)。例 如，在将像素a设计为具有大约170 (m^的尺寸的情况下，该连接 孑L 105a可一皮形成为具有大约110 jam - 130 jam的开口直径。
作为设置在该层间绝缘膜105上的第三层，形成并配置像素电 极11。在设置在层间绝缘膜105中的连接孔105a的底部，将一个 像素电极11直接连接至形成像素电路的对应的上电极7c。因此， 在连4妄孔105a中，四个^象素电才及11的端部直4妻连冲妄至相应的上电 极7c。由于在上电极7c和共用线9之间设置了栅极绝缘膜101，所 以可以确保像素电极11和共用线9之间的绝缘。例如，在液晶显示装置的情况下，使用在图中未示出的取向膜 覆盖上述像素电极ll。
此外，在形成^f象素电4及11的驱动侧基纟反3的一侧i殳置相对基 板(在图中未示出)。在面向像素电极11的相对基板的表面上，设 置为所有^f象素共用的共用电极。此外，例如，在液晶显示装置的情 况下，设置取向膜以覆盖7>共电极，并且在i殳置在两个基外反上的4象 素电极11和公共电极之间，液晶层(例如，聚合物分散型液晶) 设置有均与其接触的取向膜。此外，在电泳型显示装置的情况下， 在像素电极11和公共电极之间，设置了将带电石墨微粒和氧化钛 微粒分散在有机硅离子中的微嚢体。
制造方法
图4A~图4C均为示出制造上述显示装置1的步骤的示图。示 出制造步骤的这些示图对应于沿图2中的线IIIA-IIIA所得的截面 图，在下文中，将参照图2的平面图连同图4A~图4C来描述用于 制造显示装置l的方法。此外，将不重复图2所示的配置的具体描 述。
首先，如图4A所示，制备驱动侧基板3。作为该基板，使用 的是聚醚砜(PES)的塑料基板。此外，作为支撑基板，例如，还 可以4吏用玻璃、金属箔或者诸如聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚酰亚 胺(PI)、聚碳酸S旨(PC)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚醚酮(PEEK)、 聚苯硫醚(PPS)或者聚对苯二曱酸乙二酯(PET)的塑料。
4妄着，作为第一层配线，图案4b形成扫描线5以及乂人扫描线5 延伸的栅电极5g,此夕卜，图案化形成共用线9以及从共用线9延伸 的电容器元件Cs的下电纟及9c。
在这种方法中，，H口，通过才莫压涂覆(die coating)在基4反3 上;余布4艮墨，随后在150。C下^M于热处理，乂人而形成具有50nm厚 度的Ag导电膜。随后，通过丝网印刷法，在导电膜上图案化形成 抗蚀油墨。接着，使用印刷的抗蚀图案作为掩模，通过使用银蚀刻 溶液的湿蚀刻对导电膜进行图案化，从而图案化形成上述第 一层配 线。
作为用于形成用作蚀刻的掩^t的抗蚀图案的方法，可以^使用例 如喷墨法、光刻法或者激光制图法。此外，还可以4吏用通过喷墨法、 丝网印刷法、樣U妄触印刷法或者胶X反印刷法进4亍的直4妄图案化。然 而，为了保证对于将在随后的步骤中形成的上层配线和电才及的良好 的绝缘特性，在该步骤中优选将栅电极5g等形成为具有平坦表面 并具有尽可能小(例如100 nm以下)的厚度。
此外，作为第一层的配线材料，除银之外，还可以使用诸如金、 铂、4巴、铜、镍或铝的金属，或者包括例如聚(3，4-乙撑二氧p塞吩)/ 聚(l苯乙烯磺酸)[PEDOT/PSS]或者聚苯胺(PANI)的导电有机材 料。
4妄着，形成覆盖第一层配线的棚4及绝缘膜101。
在该步骤中，例如通过模压涂覆法来涂布交链高分子量材料聚 乙烯苯酚(PVP),随后在150。C下执行热处理，从而形成栅极绝缘 膜101。由于晶体管以低电压工作，所以优选将该栅极绝缘膜101 形成为具有表面平整'l"生以及1 nm以下的厚度。
作为用于形成上述栅极绝缘膜101的方法，除上述方法之外， 还可以使用例如凹版涂覆法、辊式涂覆法、吻合涂覆法、刮刀涂覆 法、狭缝涂覆法、刮涂法、旋涂法或者喷墨法。此外，作为用于栅极绝缘膜101的材料，除PVP之夕卜，还可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、
聚酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、环氧树脂或者酚醛树脂。
接着，在栅极绝缘膜101上，图案化形成信号线7、薄膜晶体 管Tr的源极和漏4及7sd以及电容器元件Cs的上电4及7c，作为第二 层配线。
在该步骤中，首先，例如通过模压涂覆法均匀地涂布银墨，随 后在150。C下执行热处理，从而形成具有50nm厚度的银导电膜。 接着，通过丝网印刷法在导电膜上图案化形成抗蚀油墨。随后，使 用所印刷的抗蚀图案作为掩模、通过使用银蚀刻溶液的湿蚀刻对导 电膜进行图案化，从而图案化形成上述第二层配线。
在第二层配线的形成中，作为用于形成用作蚀刻的掩4莫的抗蚀 图案的方法，例如，可以使用喷墨法、光刻法或者激光绘图法。此 外，与在形成第一层配线的情况下相同，也可以-使用通过喷墨法、 丝网印刷法、微接触印刷法或胶版印刷法进行的直接图案化。
在该步骤中，作为包括源极和漏极7sd的第二层配线，除银之 外，还可以4吏用与p型半导体具有良好的欧姆4妄触的i者如金、柏、 钯、铜或镍的金属，或者包括例如聚(3,4-乙撑二氧p塞吩)/聚(4-苯乙 烯磺酸)[PEDOT/PSS]或者聚苯胺(PANI)的导电有机材料。
接着，在4册电才及5g上方和在每个《象素a的源才及7sd和漏才及7sd 之间形成半导体层103。在该实施例中该半导体层103是有才几半导 体层103。
在该步骤中，在例如通过喷墨法涂布以按重量计0.5%的浓度包 含并五苯书于生物的甲苯溶液之后，在100°C下通过蒸发除掉溶剂，
从而将有机半导体层103形成为具有50 nm的厚度。必要的时候， 通过4吏用疏水隔膜等，可以容易地对有才几半导体层103进4亍图案化。
在该步骤中，对于有一几半导体层103,除上述并五苯书f生物之 外，还可以使用诸如聚噻吩、氟-噻吩共聚物或者聚丙烯胺的高分子 量材料，或者例如并五苯、红荧烯、噻吩低聚物或者并四苯衍生物 的低分子量材料。
此外，作为形成有机半导体层103的方法，除上述喷墨法之外， 还可以4吏用i^如i走》余法、滴涂法、柔性"反印刷法、凹版印刷法或者 胶版印刷法的印刷方法。此外，在低分子量材料的情况下，可以使 用阴才莫通过真空沉积法来图案化形成有才几半导体层103。
在下文中，如图4B所示，形成层间绝^彖层105以覆盖第二层 配线和有一几半导体层103。
在该步骤中，通过丝网印刷法图案化形成具有预先形成的连接 孔105a的层间绝^彖膜105。如图2的平面图所示，在将均具有170 jxm2的尺寸的像素形成为以150dpi进行配置的情况下，首先，通过 使用具有150 pm2的乳剂图案的丝网板来印刷聚酰亚胺的树脂浆。 在该步骤中，如在层结构中所述，形成乳剂图案以覆盖设置在四个 像素a之间的中心处的上电极7c。接着，在120。C下烧制树脂浆。
结果，通过印刷形成具有均位于四个相邻的〗象素a上的连4妄孔 105a的层间绝缘膜105,并且在每个连接孔105a的底部露出四个 才目冷M象素a的上电才及7c。
当乳剂图案是150 |im2时，由于所印刷的树脂浆在烧制中降低 了其粘度并且在基板3上发生松弛(sag ),所以连接孔105a均被图 案4匕形成为具有大约110 nm~130 jim的狭小的开口直径。jt匕外，当在印刷中使用诸如640号或者840号网孔的高度精细的网孔时， 在保证重复印刷的可靠性的同时，可以减小乳剂图案的尺寸。因此， 可以形成具有大约100 pm的开口直径的连4妄3L，并且还可以形成 200 dpi以上的高度精细的显示装置的驱动基板(显示底板)。
用于上述印刷的树脂浆除以上所述之外，还可以使用例如环氧 树脂、聚酯树脂、苯酚树脂、氨基曱酸乙酯树脂或者丙烯酸树脂； 然而，在具有底栅结构的薄膜晶体管Tr中，由于层间绝缘膜105 在有机半导体层103上形成，所以优选这样的材料，其使晶体管特 性不会由于包含在树脂浆中的溶剂以及为此执行的热处理而发生 劣化。
层间绝》彖膜105的形成不4又限于丝网印刷法，而且可以通过诸 如喷墨法或者滴涂法的印刷方法来执行。
随后，如图4c所示，Y象素电极11在层间绝乡彖膜105上图案化 形成，以独立连接至在连接孔105a的底部的相应的上电极7c。
在该步骤中，使用导电浆通过丝网印刷法图案化形成像素电极 11。作为导电浆，例如可以4吏用4艮浆(诸如，商品名XA-9024; 由Fujikura Kasei Co" Ltd制造)，并且在印刷之后，在150。C下才丸 行热处理。在该步骤中，由于在连^妄孔105a中对^象素电才及进行了 图案化，所以连接孔105a中未填满像素电极11。因此，可以防止 在由连接孔105a中剩余的空气所导致的热固化之后发生的与像素 电路的连接失败(见日本未审查专利申请公开第2001-274547号)。
作为用作形成上述像素电极11的导电浆料，除银浆之外，还 可以使用金浆、铂浆、铜浆、镍浆、钯浆或者包含其合金的浆料。 此夕卜，对于4象素电才及11的形成，除丝网印刷之外，还可以4吏用通 过喷墨法、丝网印刷法、孩i接触印刷法或者力交版印刷法进行的直^妄图案化。此外，作为用于像素电极11的材料，取决于形成方法，
例如，可以适当选择金属或者包括例如聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸)[PEDOT/PSS]或者聚苯胺(PANI)的导电有机材料。
下文中，在液晶显示装置的情况下，形成取向膜以覆盖像素电 极ll,从而完成在驱动侧基板上的处理。随后，在用取向膜覆盖公 共电极的相对基板和这样形成的驱动基板之间，设置液晶层，从而 获得显示装置。
此外，在电泳型显示装置的情况下，在i殳置有像素电4及11的 驱动侧基板和设置了公共电极的相对基板之间设置将带电石墨微 粒和氧化钛微粒分散在有机硅离子中的微嚢体，从而获得显示装 置。
在所描述的第一实施例中，形成这样的结构，其中，在形成在 像素电极11和用于像素电极开关的像素电路之间的层间绝缘膜105 中设置连接孔105a，并且在每个连接孔105a的底部，形成四个像 素a的像素电路的电容器元件的上电极7c独立连接至相应的四个像 素电极11。
因此，与为像素电路和像素电极11之间的每一个连接部分都 提供一个连接孔的情况相比较，可以将连接孔105a形成为具有專交 大开口直径，并且可以增大连接孔105a的形状精度的容限。此夕卜， 在上述显示装置1的制造中，由于在一个连接孔105a中独立形成 连4妄，所以可以4吏用在形成^f象素电路之后，形成其中具有连^妄孔 105a的层间绝缘膜105的方法。因此，与在形成用作接触件的通孔 柱之后形成层间绝缘膜的方法相比较，即使具有较大厚度，也可以 容易地获得具有平坦表面的层间绝缘膜105。
因此，可G
面并且可以在其上高密度i也i殳置上层和下层间的连4妄部分的层间
绝缘膜105，结果，可以获得能在不引起颜色不均匀的前提下执行 高度精细的显示的显示装置。此外，通过仅使用印刷方法，可以以 较低成本制造具有柔性特性的诸如电子纸的高度精细显示装置。
第二实施例
在该实施例中，将描述使用顶栅型薄膜晶体管作为像素电极的 开关元件的有源矩阵型显示装置。
电路结构
第二实施例的显示装置的电路结构与参照图i所述的第一实施 例的电路结构相似，故将不重复与在第一实施例中的描述相似的描 述。
层结构
图5是示出根据第二实施例的显示装置l'的重要部分的平面 图，图6A是沿着图5中的线VIA-VIA所得的截面图，而图6B是 沿着图5中的线VIB-VIB所得的截面图。下文中，将参照附图描述 显示装置l'的层结构。在该实施例中，通过举例，将描述将^f象素a 设计为具有大约170 (^1112的尺寸而以150 dpi进行配置的层结构。
如这些附图所示，在驱动侧的基板3上设置的第一层上，设置 了信号线7、薄膜晶体管Tr的源才及和漏才及7sd以及电容器元件Cs 的下电极7c'。每个像素a部的薄膜晶体管Tr的源极7sd和漏极7sd 中的一个从信号线7延伸。此外，剩下的源极或者漏极7sd和下电 极7c'在每个像素a部中形成连续图案。在该实施例中，将从信号线7延伸的源极7sd和漏极7sd中的 一个向两条信号线7的内侧延伸。另一方面，在两条信号线7之间 的位置，与下电极7c，形成连续图案的剩下的源极或漏极7sd待连 接至使用 一条共用线9 (稍后所述)的四个像素a之间的中心部分。 下电极7c，和剩下的源极或者漏极7sd的连续图案是与稍后所述的 1象素电才及11的连4妄部分。
此外，在每个《象素a的源极7sd和漏极7sd之间，设置了用作 薄膜晶体管Tr的活性区域的半导体层103。
设置栅极绝缘膜101以覆盖信号线7、源极7sd和漏极7sd、 下电极7c'以及半导体层103。该栅极绝缘膜101是设置在稍后所述 的像素电极11和与其连接的连续图案之间的一个层间绝缘膜，其 中这些连续图案均由下电4及7c，和剩下的源才及或者漏4及7sd形成。
具体地，在该栅极绝缘膜101中设置均位于四个像素a之上的 连4妄孑L 101a。在每个连4妄孑L 101a的底部，如上所述，露出i殳置在 四个像素a之间的中心部分并且使用相同的共用线9的四个下电极 7c'，作为在两条信号线7之间的相邻的像素电路的一部分。即，在 一个连接孔101a中，露出形成四个像素a的像素电路的下电极7c'。
作为在该栅绝缘层101上设置的第二层，扫描线5和共用线9 被设置为彼此平行。这些线5和9形成均包括三条线的多个组，即 在其间i殳置的两条扫描线5和一条共用线9。
在每个4象素a部中，将薄膜晶体管Tr的4册电才及5g从每条扫描 线5向共用线9侧延伸。此外，将单个像素a部的电容器元件Cs 的上电极9c'从每条共用线9向位于其两侧的两条扫描线5延伸。 即，将上电极9c，从一条共用线9向设置在两条扫描线5之间的两 个像素a延伸。在栅绝缘层101上设置第二层，即，扫描线5、栅电极5g以及 上电极9c，。此外，在设置在栅极绝缘膜101中的连接孔101a的底 部，将共用线9设置在使其与下电极7c'绝缘的位置。
在如上所述由电容器元件Cs和薄膜晶体管Tr形成的每个像素 电路中，被设置为连续图案的电容器元件Cs的下电极7c'和剩下的 源极或漏极7sd形成与4象素电极11的连4妄部分。此夕卜，该连接部分 被设置在上述四个像素a之间的中心部分。
此外，设置层间绝缘膜105以覆盖上述像素电路。优选将该层 间绝缘膜105形成为具有平坦的表面和较大的厚度，以使在像素电 路和在其上形成的像素电极之间不产生寄生电容。
具体地，在层间绝缘膜105中设置均位于四个像素a上的连接 孑Ll05a，以与在栅极绝缘膜101中形成的连接孔101a重叠。下文 中，将连4妾孔105a和连4妻孔101a^皮此重叠的部分称为连^妾孔105a'。 在每个连接孑L 105a'的底部，如上所述，作为相邻像素电路的一部 分，露出i殳置在四个^f象素a之间的中心部分的四个下电才及7c'。即， 在一个连接孔105a，中，露出形成四个4象素a的^象素电路的四个下 电极7c'。
共用线9可通过连接孔105a'露出；然而，在这种实施方式中， 连接孔105a'均形成为使得不露出上电极9c，，而均在开口底部露出 下电极7c，，从而具有用于可靠连接的足够的面积。例如，在将像 素ai殳计为具有大约170 |^12的尺寸的实施例中，开口可以具有大 约110 (im~ 130 (am的直径。
此外，作为在这种层间绝缘膜105上设置的第三层，形成并配 置像素电极11。 一个像素电极11在连接孔105a'的底部直接连接至
形成1象素电^各的对应的下电才及7c，。因此，在一个连4妄孔105a，中， 四个像素电极11的端部直接连接至各个下电极7c'。
例如，在液晶显示装置的情况下，使用在图中未示出的取向膜 来覆盖上述像素电极ll。
此外，在形成^象素电才及11的驱动侧基纟反3的一侧i殳置相对基 板(在图中未示出)。在面向像素电极ll的相对基板的表面上，设 置7>共电才及。此外，例如，在液晶显示装置的情况下，i殳置取向膜 以覆盖公共电极，并且在设置在两个基板上的像素电极11和公共 电极之间，液晶层设置有均与其接触的取向膜。此外，在电泳型显 示装置的情况下，在像素电极11和公共电极之间，设置了将带电 石墨微粒和氧化钬微粒分散在有机硅离子中的孩史嚢体。
制造方法
图7A 图7D均为示出制造上述显示装置l'的步骤的示图。示 出制造步骤的这些示图对应于沿图5中的线VIA-VIA所得的截面 图，下文中，将参照图5的平面图连同图7A~图7D来描述制造显 示装置l'的方法。此外，将不重复图5所示的配置的具体描述。
首先，如图7A所示，制备驱动侧基板3。作为这种基板，与 第一实施例的情况相同，使用聚醚砜(PES )的塑料基板。此外， 作为支撑基板，例如，可以使用玻璃、金属箔、或者例如聚萘二曱 酸乙二酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸酯 (PAR)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯石克醚(PPS)或者聚对苯二曱酸 乙二酯(PET)的塑料。
接着，作为第一层配线，图案化形成信号线7、薄膜晶体管Tr 的源极和漏极7sd以及电容器元件Cs的下电极7c'。
在这种方法中，例如通过模压涂覆在基板3上涂布银墨，随后 在150°C下执行热处理，从而形成具有50 nm的厚度的4艮导电膜。 随后，通过丝网印刷法，在导电膜上图案化形成抗蚀油墨。接着， 使用所印刷的抗蚀图案作为掩模，通过使用银蚀刻溶液的湿蚀刻对 导电膜进行图案化，从而图案化形成上述第一层配线。
在第一层配线的形成中，作为用于形成用作蚀刻的掩模的抗蚀 图案的方法，例如可以使用喷墨法、光刻法或者激光《会图法。此外， 也可以使用通过喷墨法、丝网印刷法、微接触法、或者胶版印刷法 进行的直接图案化。
此外，作为第一层的配线材料，除4艮之外，还可以-使用与p型 半导体具有良好欧姆接触的例如金、柏、钇、铜或镍的金属，或者
包括例如聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸)[PEDOT/PSS]或聚 苯胺(PANI)的导电有才几材料。
接着，在每个像素a中的源极7sd和漏极7sd之间图案化形成 半导体层103。
在该步骤中，在例如通过喷墨法涂布以按重量计0.5°/。的浓度包 含并五苯衍生物的甲苯溶液之后，在100。C下通过蒸发除掉溶剂， 从而将有机半导体层103形成为具有50 nm的厚度。必要的时候， 通过<吏用疏水隔膜等，可以容易地对有才几半导体层103进行图案化。
在该步骤中，作为有机半导体层103，除上述并五苯衍生物之 外，还可以使用例如聚噻吩、氟-瘗吩共聚物或者聚丙烯胺的高分子 量材料，或者例如并五苯、红荧烯、噻吩低聚物或者并四苯衍生物 的低分子量材料。此外，作为用于形成有才几半导体层103的方法，除上述喷墨法 之外，还可以z使用例如S走涂法、滴涂法、柔性W反印刷法、凹W反印刷 法或者胶版印刷法的印刷方法。此外，在低分子量材料的情况下， 可以使用阴模通过真空沉积法来图案化形成有机半导体层103。
<接着，形成棚4及绝纟彖膜101以覆盖第一层配线和有才几半导体层
103。
在该步骤中，例如通过丝网印刷法涂布交链高分子量材料聚乙 烯苯酚(PVP)以形成具有露出下电才及7c'的连4妄孑L 101a的月莫，随 后在150。C下执行热处理，从而形成栅极绝缘膜101。在该步骤中， ^!夺连4妾孑L 101a均形成为4立于四个4象素a上并且露出其四个下电才及 7c'。此外，设计丝网板使得连接孔101a的开口直径比待在随后的 步骤中形成的层间绝缘膜的连接孔的直径要大。例如，在将像素设 计为具有170pm2的尺寸而以150dpi进行配置的情况下，使用具有 170 jam2的乳剂图案的丝网斗反。
由于在较低电压操下作晶体管，所以优选将该栅极绝缘膜101 形成为具有表面平整性和1 (am以下的厚度。
作为形成如上所述的栅极绝缘膜101的材料，除PVP之外，还 可以〗吏用例如聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、 环氧树脂、酚醛树脂或者氟化树脂。此外，作为用于形成如上所述 的棚4及绝纟彖力莫101的方法，除丝网印刷法之外，还可以z使用例如凹 片反印刷法、力交纟反印刷法、喷墨法或者滴涂法。
接着，如图7B所示，在4册极绝》彖膜101上，图案化形成扫描 线5、从其延伸的栅电极5g、公共电极9以及从其延伸的电容器元 件Cs的上电才及9c',作为第二层配线。
在该步骤中，首先，例如通过模压涂覆涂布银墨，随后在150°C 下执行热处理，从而形成具有50nm厚度的银导电膜。接着，通过 丝网印刷法，在导电薄膜上图案化形成抗蚀油墨。随后，使用印刷 的抗蚀图案作为掩模，通过使用银蚀刻溶液的湿蚀刻对导电薄膜进 行图案化，从而图案化形成上述第二层配线。
作为用于形成用作蚀刻的掩才莫的抗蚀图案的方法，可以4吏用例 如喷墨法、光刻法或者激光绘图法。此外，也可以使用通过喷墨法、 丝网印刷法、微接触印刷法或者胶版印刷法进行的直接图案化。然 而，为了保证对于待在随后步骤中形成的上层配线和电极的良好绝 缘特性，在该步骤中优选将4册电才及5g等形成为具有平坦表面以及 具有尽可能小的厚度(诸如100 nm以下)。
此外，作为第二层配线材并+，除《艮之外，还可以^吏用诸如金、 铂、4巴、铜、镍或者铝的金属，或者包括例如聚(3，4-乙撑二氧噻吩)/(4-聚苯乙烯磺酸)[PEDOT/PSS]或者聚苯胺(PANI)的导电有机材料。
接着，如图7C所示，形成层间绝缘膜105以覆盖第二层配线。
在该步骤中，通过丝网印刷法图案化形成预先i殳置有连4妄孔 105a的层间绝缘膜105。如图5的平面图所示，在将〗象素i殳计为具 有170|^1112的尺寸而以150dpi进行配置的情况下，首先，通过^f吏用 具有150 (am2的乳剂图案的丝网板来印刷聚酰亚胺的树脂浆。在该 步骤中，如在层结构中所述，形成乳剂图案以覆盖设置在四个像素 a之间的中心部分的下电极7c'。接着，在120°C下烧制树脂浆。
结果，通过印刷形成具有均位于四个l象素a上的连接孔105a 的层间绝缘膜105，并且在连接孔105a和4册极绝缘膜101的连接孔 101a 4皮此重叠的每个连4妄孔105a'的底部露出四个^f象素a的下电^f及 7c'。当乳剂图案为150|^12时，由于所印刷的树脂浆在烧制中降低 了其粘度并且在基板3上发生松弛，所以将连接孔105a均图案化 形成为具有大约110 130 |am的狭小的开口直径。此外，当在
印刷中使用诸如640号或者840号网孔的高度精细的网孔时，在保 证重复印刷的可靠性的同时，可以减小乳剂图案的尺寸。因此，可 以形成具有大约100 |am的开口直径的连"t妄孔，并且还可以形成200 dpi以上的高度精细的显示装置的驱动基板(显示底板)。
用于上述印刷的树脂浆除以上所述之外，还可以 -使用例如环氧 树脂、聚酯树脂、苯酚树脂、氨基甲酸乙酯树脂或者丙烯酸树脂；
层间绝缘膜105的形成不4又限于丝网印刷法，而可以通过诸如 喷墨法、滴涂法的印刷方法来执行。
随后，如图7D所示，像素电极11在层间绝缘膜105上图案化 形成，以在连才妻孔105a，的底部独立连4妄至相应的下电4及7c，。
在该步骤中，使用导电浆通过丝网印刷法来图案化形成像素电 极ll。作为导电浆，例如可以使用银浆(诸如商品名XA-90M; 由Fujikura Kasei Co.， Ltd制造)，并且在印刷之后，在150°C下执 4亍热处理。在该步艰《中，由于在连4妄孑L 105a'中对^f象素电才及进4亍图 案化，所以连接孔105a，中未填满像素电极11。因此，可以防止在 由连接孔105a、中剩余的空气所导致的热固化之后发生的与像素电 路的连接失败(见日本未审查专利申请公开第2001-274547号)。
作为用于形成上述像素电才及11的导电浆，除4艮浆之外，还可 以使用金浆、铂浆、铜浆、镍浆、钯浆或者包含其合金的浆料。此 夕卜，对于4象素电才及11的形成，除丝网印刷之外，还可以-使用通过 喷墨法、丝网印刷法、樣t接触印刷法或者月交X反印刷法直4妾进4亍图案 化。此夕卜，作为用于^f象素电极11的材料，耳又决于形成方法，例如，可以适当选择金属或者包括例如聚(3,4-乙撑二氧谨」，分)/(4-聚苯乙烯 磺酸)[PEDOT/PSS]或者聚苯胺(PANI)的导电有机材料。
下文中，在液晶显示装置的情况下，形成取向膜以覆盖像素电 极ll,从而完成在驱动侧基板上的处理。随后，在使用取向膜覆盖 7>共电才及的相对基板和这样形成的驱动基板之间，设置液晶层，从 而获得显示装置。
此外，在电泳型显示装置的情况下，在i殳置有^f象素电才及11的 驱动侧基板和设置有公共电极的相对基板之间，设置将带电石墨微 粒和氧化钛微粒分散在有机硅离子中的微嚢体，从而获得显示装置。
在这样描述的第二实施例中，形成了这样的结构，其中，在形 成在像素电极11和用于像素电极开关的像素电路之间的层间绝缘 膜105和栅极绝缘膜101中设置连接孔105a，，并且在每个连接孔 105a，的底部，形成四个像素a的像素电路的电容器元件Cs的下电 才及7c^皮独立连4妄至相应的四个^f象素电4及11。
因此，作为第一实施例，与为在像素电路和对应的像素电极ll 之间形成的每一 个连接部分都提供一个连接孔的情况相比较，可以 将连接孔105a，形成为具有较大的开口直径，并且可以增大连接孔 105a，的形状精度的容限。此外，在上述显示装置l'的制造中，由于 在一个连4妄孔105a'中独立形成连4妄，所以可以4吏用在形成^象素电 路之后，形成其中具有连接孔105a的层间绝缘膜105的方法。因 此，与在形成将被用作接触件的通孔柱之后形成层间绝缘膜的方法 相比较，即使具有较大厚度，也可以容易地获得具有平坦表面的层 间绝》彖月莫105。因此，作为第一实施例，可以通过印刷方法形成层间绝纟彖月莫
105，该层间绝缘膜即4吏具有4交大厚度也具有平坦的表面，并且可 以在其上高密度地设置上层和下层间的连4妄部分，结果，可以获得 能够在不引起颜色不均匀的前提下来执行高度精细的显示的显示 装置。此外，通过仅使用印刷方法，可以以低成本制造具有柔性特 性的诸如电子纸的高度精细的显示装置。
此外，在第二实施例中，由于将顶栅型薄膜晶体管Tr用作像 素电极11的开关元件，所以通过栅电极5g将半导体层103与像素 电极11屏蔽。因此，防止了在半导体层103中形成的沟道区域被 像素电极11的电位所影响，并且可以抑制晶体管的无意的阈值电 压转移，因此可以执行稳定的显示。
在上述第一和上述第二实施例中，描述了在扫描线5方向和信 号线7方向上彼此相邻的四个像素共同使用一个连接孔的结构。然 而，4艮据本发明，在以上两个方向中的一个上相邻i殳置的两个4象素 可以共同〗吏用一个连^妾孔，并且在这种情况下，也可以获得与以上 所述相4以的#文果。例如，当在扫描线5方向上相邻i殳置的两个4象素 共同使用一个连接孔时，这两个像素关于信号线7线对称地进行配 置。另一方面，当在信号线7方向上相邻i殳置的两个^象素共同^f吏用 一个连一妄孔时，这两个^象素关于扫描线5线对称地进行配置并且可 以共同4吏用 一条共用线9。
此外，在第一和第二实施例中，描述了使用用于形成其中设置 有连接孑L 105a的层间绝缘膜105的印刷方法的处理。然而，即使 通过在形成层间绝缘膜之后在其中形成连接孔的方法，也可以获得 增加连接孔的形状精度的容限的效果。
此外，在以上第一和第二实施例中，通过举例描述了液晶显示 装置和电泳型显示装置。然而，可以将本发明广泛地应用于一种有
源矩阵型显示装置，其包括用于像素电极开关的像素电路、覆盖像 素电路的层间绝缘膜以及设置在层间绝缘膜上的像素电极。作为上 述显示装置的另 一实例，可以通过举例^是及配置了有才几电致发光元 件的显示装置。
在这种显示装置中，像素电路均由至少两个薄膜晶体管和一个 电容器元件形成。此外，像素电极形成在覆盖像素电路的层间绝缘 膜上并且经由连接孔连4妄至<象素电3各，并且在其间夹入有才几发光层 的像素电极上设置公共电极层。在如上所述的结构中，当像素电路 独立连接至每个连接孔(其设置在如以上实施例中所描述的层间绝 缘膜中)中的各个像素电极时，也可以获得与其中所述效果相似的 效果。
本领域的技术人员应该理解，才艮据设计要求和其他因素，可以 有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在所附的权利要求或 其等同物的范围之内。
权利要求
1.一种显示装置，包括用于像素电极开关的像素电路，其配置在基板上；以及层间绝缘膜，覆盖所述像素电路，其中，所述层间绝缘膜具有在其底部露出所述像素电路的连接部分的连接孔，以及所述像素电路中的相邻像素电路的连接部分在所述连接孔的底部露出。
2. 才艮据权利要求1所述的显示装置，进一步包括设置在所述层间绝缘膜上、并在所述连接孔 的底部独立连接至各个像素电路的像素电极。
3. 根据权利要求2所述的显示装置，其中，与各个像素电极连接的相邻像素电路的连接部分 i殳置在相邻〗象素之间的中心处。
4. 根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述〗象素电路i殳置在扫描线和信号线之间的交叉部，在扫描线方向上相邻地i殳置的像素电路关于所述信号线 线对称地进行配置，以及所述连4妄孔"i殳置在沿所述扫描线方向相邻地i殳置的l象素 电路上。
5. 才艮据斥又利要求1所述的显示装置，其中，所述《象素电路i殳置在扫描线和信号线之间的交叉部，在信号线方向上相邻地设置的像素电路关于所述扫描线 线对称地进行配置，以及所述连4妄孔i殳置在沿所述信号线方向相邻地i殳置的 <象素 电路上。
6. 根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述像素电路设置在扫描线和信号线之间的交叉部，在扫描线方向上相邻地:没置的^(象素电3各关于所述信号线 线对称地进4于配置，在信号线方向上相邻地设置的像素电路关于所述扫描线 线对称地进行配置，以及所述连4妻孔i殳置在沿所述信号线方向和所述扫描线方向 相邻地设置的像素电路上。
7. 根据权利要求5或者6所述的显示装置，进一 步包括连接至所述像素电路的共用线，其中，所述共用线均为设置在彼此相邻地设置的两条扫 描线之间的两个像素电路所共用。
8. 根据权利要求1所述的的显示装置，其中，所述层间绝缘膜包括有机材料。
9. 一种显示装置，包^^:《象素电3各，^皮配置在基斗反上；层间绝缘膜，覆盖所述像素电路；以及像素电极，设置在所述层间绝缘膜上并被连接至各个像 素电路；其中，与所述像素电极连接的所述像素电路中的相邻像 素电路的连接部分设置在相邻像素之间的中心处。
10. —种显示装置制造方法，包^"以下步艰朵形成将#皮配置在基板上的用于像素电极开关的l象素电 路；以及在所述基板上形成具有连接孔以在其底部露出所述〗象素 电路的连接部分的层间绝缘膜，其中，所述像素电^各中的相邻^象素电^各的连4妄部分在所 述连4妄孔的底部露出。
11. 4艮据4又利要求10所述的显示装置制造方法，进一步包4舌以下步驶《在形成所述层间绝纟彖力莫之后，形 成配置在所述层间绝纟彖膜上并在所述连4姿孔的底部独立地连 接至各个像素电路的像素电极。
12. 根据权利要求10所述的显示装置制造方法，其中，形成层间绝缘膜的所述步骤通过印刷法来执行。
全文摘要
本发明提供了一种显示装置，包括用于像素电极开关的像素电路，其配置在基板上；以及覆盖像素电路的层间绝缘膜。在这种显示装置中，层间绝缘膜具有在其底部露出像素电路的连接部分的连接孔，并且在连接孔的底部露出像素电路的相邻的像素电路的连接部分。本发明也提供了制造上述显示装置的方法。
文档编号G02F1/1362GK101339343SQ200810130548
公开日2009年1月7日 申请日期2008年7月7日 优先权日2007年7月6日
发明者川岛纪之 申请人:索尼株式会社