在相对端部处具有寻址触点的可弯曲TFT背板的制作方法

本公开涉及电子背板，更具体地涉及采用可弯曲柔性衬底的背板。

背景技术：

背板承载包括但不限于通过栅极线和数据线寻址的晶体管(例如，薄膜晶体管(tft)等)的电子元件。

传统上，背板已经用玻璃衬底制造，得到刚性背板，这限制了它们可以使用的领域。因此，目前的兴趣在于用可弯曲柔性(例如，塑料、聚合物等)衬底制造背板，以便增加背板本身的整体可弯曲性或柔韧性，这扩展了它们可以使用的领域。

然而，关于可弯曲柔性背板的问题是用于寻址背板的电子装置(例如，tft等)的电子器件。这类电子器件包括柔性板上的芯片(cof)封装和/或印刷电路板(pcb)。这些电子器件具有比可弯曲柔性衬底小得多的可弯曲性柔韧性。因此，当使用普通的背板架构时，可弯曲柔性衬底的益处减少。具体来说，在这类架构中，寻址线组(例如，数据寻址线和栅极寻址线)基本上以基本上90度彼此交叉(但在不同的金属层中并且彼此隔离)的水平和竖直方式延续。这种布置使得相关联的寻址电子器件(例如，柔性板上的芯片(cof)封装、pcb等)定位在背板的相邻侧上，这起到限制背板的整体柔韧性可弯曲性的作用。

本公开涉及背板的设计和制造，其克服了现有限制以增加可弯曲性和柔韧性。

技术实现要素：

一种柔性tft背板包括：柔性衬底、与衬底相关联的第一组地址线触点，以及与衬底相关联的第二组地址线触点。第一组地址线触点和第二组地址线触点彼此位于衬底的相对的侧，从而限定竖直方向。第一组地址线，其设计成在竖直方向和相对于限定的竖直方向的对角线或非竖直方向中的一个上延续，其中第一组地址线连接到第一组地址线触点。还提供了第二组地址线，其设计成在相对于限定的竖直方向的对角线或非竖直方向和相对于竖直方向的对角线和水平方向的组合中的一个上延续，其中第二组地址线连接到第二组地址线触点。至少一个绝缘层位于第一组地址线和第二组地址线之间，并且多个tft在衬底的边界内布置成阵列，其中tft由第一组地址线和第二组地址线寻址。

附图说明

图1示出了有源矩阵检测器tft背板的常规结构，其具有栅极驱动器和在有源矩阵的相邻侧上的数据读出。

图2示出了根据本公开的背板结构，其中栅极驱动器装置位于背板的与数据读出装置的一侧相对的一侧上，使得能够增加连续弯曲或挠曲。

图3a-3d示出了根据本公开的终止于tft背板段的相对侧上的栅极和数据地址线的设计和构造的实施例。

图4a-4d示出了根据本公开的tft背板段的设计和构造的替代实施例。

图5a-5d示出了tft背板段寻址布置的设计和构造的替代实施例，其中栅极和数据线均对角地穿过阵列并且当它们到达阵列的外边缘时继续向后。

图5e示出了阵列区域中的像素排列的近视图，其中在每个像素附近存在两条栅极线和两条数据线，其中菱形形状示出了每个像素中的光电二极管的位置。

图6示出了像素排列的更详细视图。

图7示出了示例性可弯曲检测器。

具体实施方式

实现如tft等的电子装置阵列的背板可用于各种产品和系统。提供具有增加的可弯曲性柔韧性的背板进一步增加了这种背板的有用性。在本文所述的实施例中，公开了tft型背板，其具有位于背板的相对侧上(与彼此相邻的相对侧)的(包括但不限于cof和pcb的寻址电子器件的)栅极和数据寻址触点，以及设计成寻址阵列的所有tft像素的栅极地址线和数据地址线的布置。所公开的实施例可以用于各种实施方案中，如用于包括x射线检测器的检测器、lcd装置、oled装置和反射显示器等。因此，虽然本讨论可以描述特定实施方案，但是应理解，具有本文描述的架构的背板不限于此。

出于讨论的目的，以下描述了一种实施方案，其中公开了与如数字x射线检测器的检测器一起使用。这些装置通常可以使用非晶硅(a-si)薄膜晶体管(tft)背板和a-si光电二极管在玻璃上制造。可以使用其它材料，如但不限于金属氧化物、多晶硅和用于tft的有机半导体以及用于光电二极管的有机材料。将x射线闪烁体放置成与背板接触以将x射线转换成由光电二极管检测的光。闪烁体通常是tb掺杂的氧硫化钆(gos)或csi，但是其它材料也是可能的。gos可以粘合到背板上或简单地推入接触。csi可以直接沉积在背板上或形成为推入接触的单独层。替代方法是使用具有非常类似的tft背板的x射线光电导体，如硒。本公开适用于任何类型的结构，以及包括使用已知制造工艺制造显示装置的其它结构。

可以在塑料衬底而不是玻璃上沉积相同的tft和光电二极管结构，以形成可弯曲柔性。存在各种已知的制造工艺以使光电二极管阵列由柔性衬底上的tft检测器背板寻址。在当前制造中使用的常用方法是在常规玻璃衬底上形成薄聚酰亚胺(pi)层。然后用相同工艺如同在玻璃上没有pi层来制造tft背板。在所述加工完成后，gos闪烁体与前表面粘合，以为薄pi膜和a-si层提供支撑。然后将组合从玻璃衬底上释放，并将塑料层粘合到背面以进行额外的保护。塑料衬底和gos闪烁体的柔性性质使阵列可弯曲。

可弯曲检测器是有意义的，例如用于检查管道或其它弯曲物体、在不能引入刚性平板检测器的狭窄空间中对物体成像，并且用于符合人体以增加舒适度和分辨率。

如所描述的数字x射线检测器的有源矩阵设计通过顺序地将电压脉冲施加到tft的栅极线(也称为扫描线)同时读出数据线上的电荷信号来执行寻址。

转到图1，示出了可弯曲柔性背板结构100，其具有承载tft矩阵104(其包括多个tft以及以常规方式形成的相关联栅极线和数据线)的可弯曲柔性衬底102。栅极线部分106、108(为了便于观察而示出为两条单线，因为应理解，栅极线的这些栅极线部分中将有许多另外的栅极线部分)从tft矩阵104延伸，并且经由栅极触点111、113接触通常呈硅集成电路(栅极芯片)110、112形式的移位寄存器。通常，栅极芯片110、112安装在粘合到衬底102的栅极柔性板上芯片(cof)封装114、116上。类似地，数据线部分118、120(同样为了便于观察，两条单线)连接到数据读出芯片122、124，所述数据读出芯片122、124在cof封装126、128中和/或安装在印刷电路板(pcb)130上-在可弯曲柔性衬底102上。数据cof126、128通常直接连接到pcb130，但是许多可用的栅极芯片不需要连接到pcb。

从图1中可以看出，栅极封装114、116和数据封装126、128(以及pcb130)位于可弯曲柔性衬底102的紧邻侧上。

结构100的一维弯曲最好利用栅极线方向上的弯曲来完成(参见图1的132)，因为这不需要pcb130的弯曲。然而，栅极芯片110、112是刚性硅，使得尽管cof封装114、116允许一些弯曲，但是由于嵌入在cof114、116中的刚性栅极芯片110、112的可弯曲性的缺乏，它也受到严重限制。

针对图1的结构100的有限可弯曲性柔韧性的所提出的解决方案是制造具有栅极电子器件(例如，如栅极cof等栅极驱动器)和数据电子器件(例如，如数据cof等数据读出连接件)的背板设计，所述栅极电子器件和数据电子器件位于背板阵列的相对侧上，如图2的结构120所示，而不是如图1所示的在紧邻侧。然而，对于栅极和数据地址线的常规布置(即，在水平与竖直方向上，导致栅极和数据地址线的90度交叉)，这种配置是不可能的。因此，本公开描述了能够以增加可弯曲性和柔韧性的方式寻址tft阵列的架构。要提到的是，为方便起见，图2的tft矩阵104a可能看起来以常规方式描绘寻址线，然而应理解，tft矩阵104a旨在包括如本文所公开的允许如图2所示放置栅极电子器件和数据电子器件的地址线布置。

转到图3a-3d，描绘了背板架构的阶段，其允许栅极线触点和数据线触点放置在承载晶体管(tft)阵列的可弯曲柔性衬底的相对侧上。图3a描绘了数据线的布局；图3b描绘了栅极线的布局；图3c描绘了层组合的背板；图3d描绘了绝缘体层，并且表示该实施例的一个或多个绝缘体层。

栅极线触点和数据线触点放置在可弯曲柔性衬底的相对侧上是通过在可弯曲柔性背板上采用寻址线(即数据线和栅极线)的独特设计布局来实现的。应了解，图3a-3d可以被理解为代表更大的背板布置的一部分，并且先前讨论的图2的栅极电子器件和数据电子器件将与栅极线触点和数据线触点相关联。

返回到图3a的配置300，示出了可弯曲柔性衬底302、相关联的栅极线触点304、相关联的数据线触点306和竖直数据线308。数据线308连接到背板阵列底侧处的数据线触点306，如在常规布局中那样。应理解，在制造中，衬底302的边界内的数据线设置在与衬底302不同的金属层中，以及包括但不限于本文的这个和其它实施例的相关联的栅极线触点304和数据线触点306的其它组件。还应理解，线308是竖直的，如在栅极线触点304和数据线触点306之间的限定的竖直方向上。

现在转到图3b，示出了根据本公开的栅极线布局320。出于描述的目的再次示出了衬底302，以及栅极线触点304和数据线触点306，各自与衬底302相关联。

最初，从背板阵列右侧上的上部区域322(即，在衬底的边界内的将包括tft矩阵阵列的区域)开始并且以向上移动的方式将这些栅极线延伸到阵列的左侧324(朝向和/或进入栅极线触点304)来生成对角线(也称为非竖直)栅极线326a-326h(相对于限定的竖直方向)。值得注意的是，对角线栅极线326e-326h中的一些(出于获得布局的目的-但不是在实际制造中)延伸经过衬底302的边缘。如将在图3c中看到的，栅极线和数据线在实际矩形阵列的所有点处交叉，表明这种设计能够提供阵列中每个像素的矩阵寻址。

布局过程中的下一步骤是相对于背板阵列的衬底的左竖直侧，反射或折叠突出到背板阵列的衬底的左侧的栅极线326e-326h的布局。这些是反射或折叠的栅极线326e'-326h'。这意味着栅极线326e'-326h'被绘制为连接到栅极线触点304并从栅极线触点304向左斜下方，并且当栅极线到达阵列的边缘时，栅极线继续沿向右下的对角线(即位于背板阵列的衬底边界内的326e-326h的那些部分。这种设计程序确保所有像素可以由所公开的寻址结构寻址。

可以看出，未反射或未折叠的栅极线326a-326d寻址阵列右上角中的tft像素(即，从栅极线326d到背板阵列的右上角)。反射的栅极线326e'-326g'寻址与这些栅极线相关的背板阵列部分中的tft像素。如果衬底或阵列被设计成比其宽度高，则通向左下角的反射的栅极线不与阵列触点区域内的栅极线触点相交。相反，栅极线328被反射或折叠用于右侧(标记为反射b)，并且该线寻址左下方的tft像素。

应理解，在制造中，衬底302的边界内的栅极线设置在与衬底302不同的两个单独的金属层中。具体来说，在图3b的布局中的栅极线彼此交叉的任何地方，为了避免短路情况，交叉栅极线中的一个制造在一个金属层中，而另一个交叉栅极线制造在第二金属层中。

图3c示出了图3a的数据地址线和图3b的栅极地址线组合的所得布局(即，承载数据线的金属层，以及各自承载不与同一金属层中的其它栅极线交叉的栅极线的部分的两个金属层)。还描绘了多个tft/光电二极管配置332，其在结构上选择性地连接到适当对应的数据线和栅极线(未示出之间的连接线)。应理解，为了清楚起见，未示出这类连接线，类似地，仅提供tft/光电二极管配置332的示例用于说明，并且应理解，在制造中将提供另外的配置332。而且，配置332被理解为进一步表示其它布置，例如但不限于可以用于显示器背板的构造的那些布置。

图3d示出了由绝缘材料342制成的绝缘层340，并且旨在表示根据本实施例的背板构造所需的绝缘。在该实施例中，存在两个单独的绝缘层。更具体地说，在承载数据线的金属层和承载一些栅极地址线的两个金属层中的一个之间将存在一个绝缘层，并且在承载单独栅极地址线的部分的两个金属层中的每一个之间存在第二绝缘层。因此应理解，背板中将包括适当数量的绝缘层和绝缘层的放置，如图3c所示。而且，应理解，在制造中，将在该绝缘层中形成通孔，以将栅极线或数据线连接到tft/光电二极管，并且为了清楚起见，未示出这类通孔。

现在转到图4a-4d，示出了通过平移额外的栅极线而不是反射或折叠它们而对前述设计进行的修改。图4a描绘了数据线的布局；图4b描绘了栅极线的布局；图4c描绘了地址层(栅极和数据)组合的背板430；图4d描绘了绝缘体层，并且表示该实施例的一个或多个绝缘体层。

返回到图4a的配置400，示出了可弯曲柔性衬底402、栅极线触点404、数据线触点406和竖直数据线408。数据线408连接到背板阵列底侧处的数据线触点406，如在常规布局中那样。应理解，在制造中，衬底402的边界内的数据线设置在与衬底402不同的金属层中。

现在转向图4b，示出了栅极线布局420的描述。出于描述目的再次示出了衬底402、栅极线触点404和数据线触点406。

最初，在该实施例中，从阵列右侧上的上部区域422(即，在衬底的边界内的tft阵列区域)开始并且以向上移动的方式(例如，朝向栅极线触点404所在的绘图页的顶部)将这些栅极线926a-926g延伸到阵列的左边424来生成对角线(也称为非竖直)栅极线426a-426g。在这种情况下，提供(代替反射或折叠的线)连接水平线428a-428d。图4c示出了所描述的数据线布局和组合的栅极线布局430。还描绘了多个tft/光电二极管配置432，其在制造中选择性地连接到适当对应的数据线和栅极线(未示出之间的连接线)。应理解，为了清楚起见，未示出这类连接线，类似地，仅提供tft/光电二极管配置432的示例用于说明，并且应理解，在制造操作中将提供另外的配置432。而且，配置432被理解为进一步表示其它布置，如但不限于可以用于显示器背板的构造的布置。

图4d示出了由绝缘材料442制成的绝缘层440，并且旨在表示根据本实施例的背板构造所需的绝缘。在该实施例中，两个单独的绝缘层。更具体地说，在承载数据线的金属层和承载一些栅极地址线的两个金属层中的一个之间将存在一个绝缘层，并且在承载单独栅极地址线的部分的两个金属层中的每一个之间存在第二绝缘层。因此应理解，背板中将包括适当数量的绝缘层和绝缘层的放置，如图4c所示。而且，应理解，在制造中，将在该绝缘层中形成通孔，以将栅极线或数据线连接到tft/光电二极管，并且为了清楚起见，未示出这类通孔。

如所讨论的，已经注意到图3a-3d或4a-4d的设计具有彼此交叉并且还与数据线交叉的栅极线。常规tft制造工艺具有两个形成矩阵寻址的金属层，但是例如由于栅极线的交叉，这不足以立即允许制造图3c和4c所示的配置。

所讨论的一种解决方案是添加附加的第三金属层，这增加了加工复杂性。另一种解决方案是根据需要在每个像素中包括一对通孔，以允许设计在相同金属层中的线使用第一金属层和第二金属层彼此交叉。例如，需要彼此交叉的两条栅极线可以使用一对通孔来通过数据线层布线。应理解，也可以进行相反的操作，并且交叉的数据线可以通过栅极线层来布线。然而，沿地址线具有许多过通孔可能是一个问题，因为这可能会增加线路电阻，并且如果单个通孔失效则将存在有故障的线路。

图3c和4c所示的栅极线和数据线的交叉点不是常规tft背板几何形状中的正方形(或矩形)。然而，由光电二极管限定的像素可以保持正方形或矩形。光电二极管制造在地址线上方的层中，并且其边缘不必遵循地址线的方向。或者，水平延续的地址线可以围绕正方形光电二极管的边缘布线，因此将具有锯齿形状以形成对角线栅极线。

图3c和4c的设计具有从栅极触点在两个方向上沿对角线行进的栅极线，并且栅极线的总数大于像素的竖直列中的像素的数量。然而，沿两个方向行进的一对栅极线可以连接到相同的栅极触点。在两条栅极线在像素处交叉的情况下，设计选择一条栅极线或另一条栅极线来寻址像素。因此，没有必要具有比正常配置多的栅极触点。然而，分别寻址这对栅极线可能是一种设计选择。

图5a-5d示出了寻址设计，其具有对角地(也称为非竖直)绘制的栅极线和数据线，以与图3b所公开的类似方式构造，以能够寻址所有像素，即，使用如结合该图所讨论的反射或折叠。

图5a描绘了数据线的布局；图5b描绘了栅极线的布局；图5c描绘了层组合的背板；图5d描绘了用于本实施例的绝缘体层。

图5a的配置500示出了衬底502、栅极线触点504和数据线触点506。在一个实施例中，生成数据线的过程包括从右侧底部507开始并且沿向下方向朝向数据线触点506移动(与图3b中的从顶部开始并朝向栅极线触点移动相反)来生成数据线508a-508h，其中数据线508a-508d接触数据线触点506。如从图3b中的讨论所理解的，突出超过衬底502的图5的数据线508a-508h中的一些(在该实施例中为508e、508f、508g和508h)进行反射或折叠动作，以获得连续数据线508e'-508h'(在此图中未示出突出)。此外，数据线510以与图3b中对于栅极线328所述的类似方式形成。

转到图5b，示出了栅极线布局520的描述。出于描述目的再次示出了衬底502、栅极线触点504和数据线触点506。在图5b中进行与图3b中进行的类似动作，以获得栅极线512a-512h和栅极线512e'-512h'，其中数据线512a-512h从右侧朝向左侧生成，并且数据线512-e'-512h'通过从侧边缘反射或折叠它们来继续。此外，栅极线514以与图3b中对于栅极线328所述的相同方式形成。

该方案的一个优点是所有线对角地向左或向右延续，如图5c的配置530所示(其还示出了示例性tft/光电二极管布置532)。而且，配置532被理解为进一步表示其它布置，如但不限于可以用于显示器背板的构造的布置。

在本文公开的这个和其它实施例中，对角线地址线的角度在40到50度的范围内，包括有时大约45度。

背板配置530可以用两个金属层容易地制造，仅需要绝缘材料542的单个绝缘层，如层540(如图5d所示)。

例如，图5a的所选数据线制造在第一金属层中，而图5a的其它数据线位于第二金属层中。此外，图5b的适当栅极线也与所提到的数据线一起制造在第一金属层中。类似地，图5b的其它栅极线与先前提到的其它数据线一起制造在第二金属层中。因此，图5c可以被解释为在所提到的两个金属层中提供所示数据线和栅极线。

这种设计在图5e中进一步示出，其中所选的栅极线a和数据线b(例如，来自图5c)被示出为并行延续并且在金属层1内，并且所选的数据线a和栅极线b(例如，来自图5c)被示出为并行延续在金属层2内。如前所述，这些金属层通过绝缘层彼此隔离。这种设计使用靠近阵列边缘的通孔，因此例如如果图5e中的栅极线a在金属层1中，则栅极线b在金属层2中，因此通过使用所需的通孔，可以进行互连。类似的设计可以用于金属层分离的数据线。这种设计沿地址线使用比在图3c和4c的实施例中使用的通孔少得多的通孔。

每个像素由一个栅极和一个数据线寻址。在常规背板中，栅极线位于第一金属层中，数据线位于另一金属层中。在这种设计的一些像素中，金属将被反转并且将在像素内需要通孔。然而，优选沿地址线具有通孔，因为在这种情况下，额外的电阻不是问题，并且如果通孔过程失效，则仅影响一个像素。

这种设计的像素形状可以选择为正方形(或矩形)，或者可以是菱形，如图5e所示，其还示出每个像素具有在两个金属层中在正交方向上延续的栅极和数据地址线。根据整体矩阵设计，每个像素处的tft由栅极线和数据线中的一个或另一个寻址。

具有两倍于一些其它常规配置的地址线不会导致成像器或其它装置性能的下降。图5e表示像素中光电二极管的位置。然而，光电二极管主要制造在与地址线不同的层中，因此可以设计成位于至少一些地址线的顶部上，使得形成光电二极管的像素的面积不会显著减小。存在光电二极管完全覆盖像素的设计。

转到图6，示出了可以结合本公开使用的像素设计600。如图所示，提供栅极线602和数据线，其中栅极线602连接到栅极tft606，数据线604连接到tft606的源极。tft的漏极连接到电容元件610，另一端连接到电压源vcom。电容元件610可以是其它元件的光电二极管，其可以用作背板的一部分。

由于栅极线和数据线的布置，选择一条栅极线和读出数据线信号的读出过程不会立即给出图像的光栅扫描。相反，阵列的不同区域由一条栅极线寻址。因此，需要基于寻址设计的知识在软件中重建图像，并且容易开发用于执行该重建的算法。

已经在用于x射线成像器的tft背板的背景下描述了本公开。示例性可弯曲柔性检测器700描绘于图7中。可用于形成这类检测器的方法包括在常规玻璃衬底上形成薄聚酰亚胺(pi)层702。在所述处理完成后，将gos闪烁体704粘合到前表面以为薄pi膜和a-si层706提供支撑。然后将组合从玻璃衬底上释放，并将塑料层708粘合到背面以进行额外的保护。

本文中已经描述了竖直地址线被定义为数据地址线。应了解，在实施例中，可以使栅极线在竖直方向上延续，而数据线在对角线或非竖直方向上延续。

相同的矩阵寻址方案用于ldc、oled或电泳显示器，并且可以应用于其它像素阵列装置。本公开中的寻址方案可以以相同的方式应用于这些其它应用，并且将使得柔性显示器具有相同的易弯曲性，因为驱动器芯片位于阵列的相对侧上。

本公开描述了制造的设计和装置，使得阵列是可弯曲的。在阵列的相对的两端上具有寻址触点的配置使得另外两侧没有触点。可以将像素制造到阵列的边缘，沿这些侧面不留下死区，并且对于一些应用，即使阵列没有弯曲，缺少死区也可以使该寻址布置成为优选的。