專利名稱：薄膜構(gòu)圖的襯底及其表面處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于制造諸如LED(發(fā)光二極管)或EL(電致發(fā)光)器件的濾色器或顯示元件的薄膜形成技術(shù)，這些器件使用有機(jī)半導(dǎo)體膜。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及襯底、薄膜形成方法和薄膜元件，當(dāng)在同一襯底上形成具有不同性能的薄膜時(shí)利用該薄膜元件在襯底上形成圖形。本發(fā)明還涉及形成要求微細(xì)圖形的薄膜的方法，利用該方法不但容易使用噴墨(ink jet)方法形成薄膜層而且可以形成平坦的薄膜層。本發(fā)明還涉及用于進(jìn)行極微細(xì)構(gòu)圖的表面改質(zhì)方法、在形成薄膜時(shí)使用該表面改質(zhì)方法的方法以及含有這種薄膜的顯示元件及其制造方法，其中利用所述的表面改質(zhì)方法，可使用噴墨法或旋涂法在形成于襯底上的由堤(bank)圍成的區(qū)域中散布液體薄膜材料。
近年來(lái)，通過(guò)在相同襯底上涂敷有不同性能的薄膜來(lái)形成預(yù)定圖形并由此獲得功能器件的技術(shù)正在得到發(fā)展。為此一個(gè)有前途方法是在相同襯底上用不同薄膜圖形形成圖形時(shí)使用噴墨法?？墒牵?dāng)使用噴墨法時(shí)，在處理表面上出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，即在襯底上不同的薄膜材料開(kāi)始混合。更具體地說(shuō)，所述技術(shù)采用噴墨法，在生產(chǎn)EL器件或其它顯示器件時(shí)涂敷有機(jī)半導(dǎo)體材料、或在生產(chǎn)濾色器時(shí)涂敷著色樹(shù)脂或其它薄膜材料，但是，當(dāng)要形成薄膜圖形而用噴墨法散布液體材料時(shí)，液體材料會(huì)流入相鄰的像素。這便產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題。
克服這種問(wèn)題的通常做法是提供突出的分隔構(gòu)件(稱作“堤”或“豎板”)來(lái)分隔出不同的薄膜區(qū)域，然后用構(gòu)成不同薄膜的液體材料填充被這些分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域。在上述顯示元件例中，采用這樣一種方法，即設(shè)置分隔構(gòu)件來(lái)分隔出不同的像素區(qū)域，用構(gòu)成像素的材料填充被這些分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域。
在近年來(lái)的功能器件特別是顯示元件中，通常要求厚度，而不管這會(huì)對(duì)分隔構(gòu)件高度帶來(lái)限制的事實(shí)，散布在被分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域中的液體材料的體積遠(yuǎn)大于在膜制造后所保留的體積。
為此，出現(xiàn)了在排放到被分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域中的液滴尺寸與分隔構(gòu)件表面和被圍成的區(qū)域的表面面積之間的均衡性差的問(wèn)題。下面進(jìn)一步說(shuō)明該問(wèn)題。
在分隔構(gòu)件對(duì)液體材料要使用的薄膜材料有液體親合性或浸潤(rùn)性的情況下，即使在有分隔構(gòu)件時(shí)，因液體材料受分隔構(gòu)件拖拉，在最后的薄膜中也不能獲得預(yù)定的膜厚。此外，如果使液體材料的體積更大，那么液體材料會(huì)容易地流入相鄰的區(qū)域中。
盡管如此，由分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域的表面需要對(duì)液體材料有強(qiáng)液體親合性或浸潤(rùn)性，以便液體材料均勻地浸潤(rùn)并散布布在這些表面上。如果不是這種情況，那么，液體材料將不浸潤(rùn)由分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域并且不會(huì)散布在其上，特別是對(duì)于諸如EL器件之類(lèi)的顯示元件來(lái)說(shuō)，在像素中將會(huì)出現(xiàn)顏色損失和顏色不勻。
為了解決象這樣的這些問(wèn)題，在日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)09-203803中披露了一種技術(shù)，如公開(kāi)的那樣，例如，利用表面處理，使分隔構(gòu)件的上部具有液體排斥性(liquid-repellant)，而使其它部分有液體親合性。
在所有的這些現(xiàn)有技術(shù)例中，在分隔構(gòu)件的上表面上形成由有液體排斥性的材料構(gòu)成的層(由氟化物構(gòu)成的層)。在日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)09-203803中，正如所公開(kāi)的技術(shù)那樣，將呈現(xiàn)非親合性的層涂敷于分隔構(gòu)件的上部上，用親水基表面活性劑處理被分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域的表面。正如在日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)09-203803所公開(kāi)的技術(shù)那樣，使被分隔構(gòu)件圍成的凹形部分再對(duì)紫外線的曝光，使該凹形部分具有親合性。在“International Display Research Conference 1997(1997年度國(guó)際顯示器研討會(huì))”(第238-241頁(yè))中陳述了其理論基礎(chǔ)。
可是，即使在分隔構(gòu)件的上表面中有水排斥性和在被分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域中有液體親合性，但在用例如噴墨法涂敷液體材料的情況下，如果排出的液滴的尺寸相對(duì)于上述分隔構(gòu)件表面的表面面積或被分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域的表面面積來(lái)說(shuō)非常大或小，或者說(shuō)如果在它們之間的平衡極差，那么，在涂敷的區(qū)域中不能精確地散布液體材料，這是已知的，從而不可能高精確地構(gòu)圖。當(dāng)上述液滴的尺寸例如大于被分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域尺寸，液滴橫跨在分隔構(gòu)件上，并且當(dāng)分隔構(gòu)件的上表面窄小時(shí)，液滴溢出進(jìn)入與所涂敷區(qū)域相鄰的區(qū)域中。
在這樣的情況下，當(dāng)液滴尺寸與被分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域的表面面積之間有不適當(dāng)?shù)年P(guān)系時(shí)，因早先所述的問(wèn)題，發(fā)生這樣的情況，即在被分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域中液體薄膜材料混合在一起，并且在所形成的各個(gè)薄膜中膜厚度發(fā)生變化。
當(dāng)在被分隔構(gòu)件分隔的區(qū)域中散開(kāi)薄膜材料時(shí)，還存在與分隔構(gòu)件對(duì)液體薄膜材料的親合性有關(guān)的問(wèn)題。
根據(jù)分隔構(gòu)件或被分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域?qū)σ后w薄膜材料的浸潤(rùn)性(親合性)，所散布的液體薄膜材料有不同的狀態(tài)。如早先所述，當(dāng)分隔構(gòu)件的表面有與液體薄膜材料的親合性(親水性)時(shí)，所散布的材料體積超過(guò)分隔構(gòu)件的高度范圍，即使有分隔構(gòu)件，液體薄膜材料將容易流入被分隔構(gòu)件圍成的相鄰區(qū)域中。相反，當(dāng)分隔構(gòu)件的表面有與液體薄膜材料的適當(dāng)程度的非親合性(有水排斥性)時(shí)，即使所散布的材料體積超過(guò)分隔構(gòu)件的高度范圍，那么，因材料的表面張力，液體薄膜材料將不會(huì)流入被分隔構(gòu)件圍成的相鄰區(qū)域中。
還有更特殊的襯底表面改質(zhì)方法，例如，在前述日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)09-203803和日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)09-230129，以及日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)09-230127中所述的那樣。即，具體地說(shuō)，包括用氟化物處理堤表面的方法(如日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)09-203803所述)，腐蝕處理的方法(如日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)09-230127所述)，和利用能量照射的油墨親合處理(如日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)09-230129所述)。
盡管如此，當(dāng)利用氟化物使分隔構(gòu)件表面有油墨排斥性時(shí)，或用氟化物材料形成分隔構(gòu)件時(shí)，特別是，在氟基材料與構(gòu)成分隔構(gòu)件的下層或下襯底之間的粘接強(qiáng)度變差，這會(huì)在應(yīng)用堤形成技術(shù)的方面產(chǎn)生問(wèn)題。即使用有油墨排斥性的氟化物材料等形成分隔構(gòu)件特別是堤本身，殘余物也會(huì)留在通過(guò)光刻構(gòu)圖后的堤區(qū)域中，由此有削弱堤表面的噴射液親合性的危險(xiǎn)。
并且，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，需要進(jìn)行呈現(xiàn)非親合性的材料的涂敷、干燥和去除，以使分隔構(gòu)件上部有非親合性，于是處理步驟的數(shù)量不可避免地增加。此外，當(dāng)進(jìn)行紫外線照射時(shí)，對(duì)于許多材料來(lái)說(shuō)有呈現(xiàn)親合性的趨勢(shì)。即使材料是一種表現(xiàn)為非親合性的材料，但因紫外線照射仍有將顯示輕微親合性的趨勢(shì)，由此產(chǎn)生非親合性處理的負(fù)作用。如日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)09-230129所述，特別是通過(guò)使前側(cè)和后側(cè)照射紫外線，提供控制親合性程度的效果，但就控制非親合性與親合性之間的親合性來(lái)說(shuō)，沒(méi)有教導(dǎo)應(yīng)如何建立相對(duì)于液體薄膜材料的各種接觸角度。
當(dāng)分隔構(gòu)件的液體排斥性強(qiáng)時(shí)，并且，分隔構(gòu)件的側(cè)壁排拒薄膜材料的液體時(shí)，在成膜之后，被分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域的中心部分的厚度變厚而在其周邊附近較薄。這導(dǎo)致顯示元件中的像素顏色不規(guī)則。特別是在EL器件中，容易出現(xiàn)短路，從而導(dǎo)致可靠性降低。
當(dāng)對(duì)分隔構(gòu)件的表面進(jìn)行有液體排斥性的處理并使其側(cè)表面具有親合性(液體親合性)時(shí)，所提供的薄膜材料在成膜之后，在被分隔構(gòu)件圍成的區(qū)域的周邊附近的膜厚不會(huì)變薄。盡管如此，因大多數(shù)薄膜材料的液體被拖拉到分隔構(gòu)件的側(cè)表面，不僅在薄膜的下裙邊部分即與襯底接觸的部分中膜厚變得較大，而且也都難以對(duì)膜厚進(jìn)行控制。
改進(jìn)有機(jī)襯底的表面能量(浸潤(rùn)性)的已知方法包括進(jìn)行等離子體處理。這種表面改質(zhì)方法的一個(gè)實(shí)例披露于日本專利申請(qǐng)未決公開(kāi)63-308920/1988。在該文件所提出的表面改質(zhì)方法中，用包含氟基氣體和氧氣的混合氣體等離子體處理有機(jī)襯底表面，通過(guò)改變混合氣體之間的混合比來(lái)控制有機(jī)襯底的表面能量。
包括紫外線照射或氧等離子體處理的方法，作為使諸如玻璃或銦錫氧化物(ITO)之類(lèi)的有機(jī)襯底表面有親水性的工藝方法也是眾所周知的。
可是，并沒(méi)有這樣的報(bào)道，即在相同襯底上形成由有機(jī)或無(wú)機(jī)襯底構(gòu)成的層圖形情況下，利用等離子體處理或紫外線照射來(lái)簡(jiǎn)單并嚴(yán)格地控制襯底中各材料的浸潤(rùn)性的技術(shù)的報(bào)道。用該方法，即用混合氣體等離子體處理有機(jī)襯底表面或由有機(jī)襯底形成的部件表面來(lái)賦予油墨排斥性的方法，會(huì)產(chǎn)生下列問(wèn)題例如不能有效地賦予油墨排斥性，或者表面的油墨排斥性是暫時(shí)的，或者必須采用熱處理，從而油墨排斥性隨時(shí)間而降低。
在利用能量輻射進(jìn)行油墨親合性處理時(shí)，有降低堤表面的油墨排斥性的危險(xiǎn)，并且，同時(shí)實(shí)現(xiàn)堤表面的油墨排斥性和堤表面的親合性是非常困難的。
在前述構(gòu)圖中形成薄膜的方法中，其中在該構(gòu)圖中提供不同的薄膜材料，特別是這種形成薄膜的方法中，即其中液體薄膜材料散布在形成于襯底上的被分隔構(gòu)件(堤)圍成的區(qū)域中，嚴(yán)格控制堤中和凹陷的浸潤(rùn)性(油墨排斥性和油墨的親合性)。如果堤不具有油墨排斥性，那么，不僅油墨殘留物會(huì)留在堤上，而且，在由堤分隔的相鄰凹陷區(qū)中散布不同液體薄膜材料的情況下，這些不同液體薄膜材料將溢出堤并混合在一起。當(dāng)發(fā)生這種情形時(shí)，不可能形成具有預(yù)定特性的薄膜。
在由堤分隔的相鄰凹陷區(qū)中形成使用不同液體薄膜材料的薄膜的實(shí)例包括彩色有機(jī)EL器件和用于液晶顯示元件中的濾色器等?？墒?，在制造這些器件時(shí)，堤必須具有油墨排斥性并且由堤圍成的區(qū)域即ITO或玻璃襯底的表面必須具有油墨親合性。如果凹陷區(qū)沒(méi)有油墨親合性，那么，在像素內(nèi)的浸潤(rùn)和擴(kuò)散將會(huì)變差，從而引起顏色損失和膜厚度不規(guī)則。
并且，按上述方法，除油墨排拒處理外，在像素區(qū)域即凹陷區(qū)中還必須進(jìn)行油墨親合性處理。這些方法存在的困難是，難以控制供給的油墨，并且工藝步驟數(shù)量變多。
本發(fā)明正是針對(duì)這些問(wèn)題而提出的。本發(fā)明的主要目的是，當(dāng)使用不同特性的薄膜材料在襯底上形成薄膜圖形時(shí)，防止液體薄膜材料流過(guò)堤，從而形成平坦而厚度均勻的薄膜層而不會(huì)造成任何色彩的不規(guī)則，并且保證了產(chǎn)品的高精度和方法較為簡(jiǎn)單，以及高產(chǎn)出率。同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)非常好的和高度微細(xì)的圖形。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種薄膜元件，諸如有機(jī)EL器件和濾色器等，當(dāng)通過(guò)排放方法如噴墨法或吹泡法等形成有機(jī)半導(dǎo)體材料或著色樹(shù)脂等的薄膜時(shí)，該薄膜元件被高精度地構(gòu)圖而不會(huì)發(fā)生薄膜的混雜，并且薄膜的厚度幾乎沒(méi)有變化。本發(fā)明的另一個(gè)目的與第一個(gè)目的相同之處在于提供一種薄膜構(gòu)圖襯底，用于制造這些薄膜元件、含有這些薄膜元件的顯示元件，以及能夠得到這些薄膜元件的薄膜形成方法。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種襯底薄膜元件和襯底薄膜形成方法，其中當(dāng)分別通過(guò)旋涂或浸沒(méi)方法形成用于半導(dǎo)體器件、電子器件等等的互連或其它導(dǎo)電薄膜，以及通過(guò)這些方法形成的薄膜元件、含有這些薄膜元件的顯示元件、含有這些顯示元件的電子設(shè)備時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)很微細(xì)的圖形。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種改進(jìn)襯底表面的方法，在該襯底上形成用于方便地和合適地控制可浸潤(rùn)度的堤，以及使用該表面改質(zhì)方法來(lái)形成薄膜的方法、包含有這些薄膜的顯示元件和顯示器件及其制造方法。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種薄膜形成方法，其中通過(guò)在某種條件下控制等離子體處理工藝，在堤與堤形成表面之間的親合性可以得到確切地控制，同時(shí)堤自身則保持與堤形成表面之間的強(qiáng)鍵合力，而不需要大量的工藝步驟來(lái)控制親合性。這樣就防止液體薄膜材料流過(guò)堤，從而提高了產(chǎn)量，并且降低了成本。
本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供一種顯示器件，其中通過(guò)在某種條件下控制等離子體工藝以確切地建立堤與堤形成表面之間的親合性，從而防止液體薄膜材料流過(guò)堤，所述顯示器件具有均勻厚度的薄膜層。這樣就可以使圖像顯示不會(huì)有亮度或色彩的不規(guī)則性，并且增加了可靠性。
通過(guò)為了實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的所進(jìn)行的深入的研究發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的第一個(gè)目的在使用先前描述過(guò)的排放方法形成薄膜時(shí)是可以實(shí)現(xiàn)的。但在前述的排放方法中不僅調(diào)節(jié)上述液體材料的分隔構(gòu)件對(duì)液體的排斥性以及由分隔構(gòu)件所圍住的區(qū)域?qū)σ后w的親合性，而且優(yōu)化所排放的液體材料的液滴尺寸和分隔構(gòu)件的表面面積、以及由那些分隔構(gòu)件所圍住的面積。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)通過(guò)旋涂或浸沒(méi)方法形成薄膜時(shí)，再加上通過(guò)將該液體材料的表面張力調(diào)節(jié)至某個(gè)值來(lái)控制分隔構(gòu)件對(duì)液體材料的可浸潤(rùn)度以及分隔構(gòu)件所圍住的面積，就可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述第二個(gè)目的。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明是非常出色的。
具體地說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)前述的第一個(gè)目的，本發(fā)明可以是一個(gè)薄膜構(gòu)圖的襯底，其包含由噴墨方法在規(guī)定高度的堤上形成并且在由這些堤所分隔成的被涂敷的區(qū)域內(nèi)的薄膜層圖形，或者是形成在該構(gòu)圖襯底上的顯示元件，其特征在于，當(dāng)?shù)痰膶挾仍O(shè)為a微米，其高度設(shè)為c微米，要被涂敷的區(qū)域的寬度為b微米，而液體材料或形成薄膜層的材料的液滴直徑為d微米，則堤表現(xiàn)出如下的特性。
(1)在襯底上形成堤并滿足d/2＜b＜5d的關(guān)系。通過(guò)滿足該特征范圍，液體材料將不會(huì)漫過(guò)堤，從而防止了像素內(nèi)色彩混合。此外，該特征通過(guò)下述特征中的至少一個(gè)得到增大。
(2)a＞d/4當(dāng)b小時(shí)，如果a＞d/4，那么液體材料就會(huì)漫過(guò)堤，但防止了在被涂敷區(qū)域內(nèi)薄膜材料的混合。
(3)c＞t0(其中t0是薄膜層的膜厚度(以微米為單位))(4)c＞d/2b在被涂敷區(qū)域?yàn)闂l狀或矩形時(shí)，上述的參數(shù)a和c將是常數(shù)，但當(dāng)像素為圓形時(shí)，參數(shù)a就是像素間的最短距離，而參數(shù)c則為直徑。
實(shí)現(xiàn)前述第二個(gè)目的的本發(fā)明是一種薄膜元件，其形成為具有高出襯底特定高度的堤，由這些堤分隔成的要被涂敷的區(qū)域，以及由浸沒(méi)或旋涂法在這些區(qū)域中形成的薄膜層，其特征在于，該薄膜層用經(jīng)受規(guī)定的表面處理(用于可浸潤(rùn)度控制)的襯底、并用具有表面張力在30dyne/cm(達(dá)因/厘米)以下的液體材料形成。
通過(guò)保持這些區(qū)域內(nèi)的液體合成樹(shù)脂材料的表面張力，就可以用旋涂或浸沒(méi)法形成寬度為幾個(gè)毫微米或更小的構(gòu)圖的薄膜。
本發(fā)明提供了用于獲得這些薄膜元件的薄膜形成方法、含有這些薄膜元件作為顯示元件的顯示器件、以及含有這些顯示器件的電子設(shè)備。
下面說(shuō)明的和由本發(fā)明人提出的用于實(shí)現(xiàn)前述第三及其后續(xù)各個(gè)目的的本發(fā)明所共有的思想是一種表面改質(zhì)方法，用于使用一種薄膜形成材料填入在襯底上的由堤所圍成的區(qū)域。第三及其后續(xù)各個(gè)目的進(jìn)一步地由表面改質(zhì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法具有用于使其上形成有堤的襯底的整個(gè)表面均勻地經(jīng)過(guò)一系列的表面改質(zhì)處理的工藝通過(guò)該一系列的處理使堤部分表面對(duì)薄膜形成材料的非親合性提高至比堤之間部分的表面更高。該方法還包括通過(guò)采用該表面改質(zhì)技術(shù)的薄膜形成技術(shù)、或是使用其的薄膜構(gòu)圖襯底、或是諸如EL器件這樣的使用其的顯示元件、或是使用這樣的元件的顯示設(shè)備。
而對(duì)于前述的現(xiàn)有技術(shù)的例子，在進(jìn)行構(gòu)圖之前將光刻膠的整個(gè)表面進(jìn)行防水處理以產(chǎn)生表面處理后的堤圖形，或如本發(fā)明那樣，在形成堤之后進(jìn)行掩模的表面處理，然后進(jìn)行構(gòu)圖，在形成有堤的襯底的幾乎整個(gè)表面上普遍地進(jìn)行一系列處理，其中表面處理可以一次全部執(zhí)行，從而在等離子處理或其它表面處理過(guò)程中不涉及與表面處理不同的其它過(guò)程。這里所稱的一系列的表面改質(zhì)處理是指的下面將要說(shuō)明的對(duì)襯底進(jìn)行一次性整個(gè)地等離子體處理，在該襯底中在由無(wú)機(jī)物構(gòu)成的堤表面上形成有機(jī)物構(gòu)成的堤。
用于實(shí)現(xiàn)前述第三個(gè)方面的本發(fā)明是一種使用薄膜形成材料在襯底上由堤所圍成的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行填充的方法。該方法包括堤形成工藝，用有機(jī)材料在由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的堤形成表面上形成堤；表面處理工藝，在已經(jīng)完成規(guī)定的表面處理的情況下，使堤以及堤形成表面在一定條件下接受表面處理，以使堤對(duì)于液體薄膜材料的非親合性程度比堤形成表面高。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種使用薄膜形成材料在襯底上由堤所圍成的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行填充并形成一層或多層薄膜的方法。該方法包括堤形成工藝，用有機(jī)材料在由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的堤形成表面上形成堤；表面處理工藝，在已經(jīng)完成規(guī)定的表面處理的情況下，使堤以及堤形成表面在一定條件下接受表面處理，以使堤對(duì)于液體薄膜材料的非親合性程度比堤形成表面高；以及薄膜層形成工藝，用液體薄膜材料在由經(jīng)過(guò)表面處理的堤所圍成的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行填充，并形成一層或多層薄膜。
這里堤的含義是指為了隔離顯示器件(在該顯示器件中使用了例如有機(jī)半導(dǎo)體材薄膜元件)中的像素而設(shè)置的分隔構(gòu)件或是為了隔離濾色器等中像素區(qū)域的分隔構(gòu)件。堤形成表面是指要形成堤的表面，其可以是顯示器件等所用的驅(qū)動(dòng)襯底，或是濾色器等等所用的透明襯底之類(lèi)。
對(duì)于表面處理，則是減壓或大氣壓條件下的等離子體處理，即使用例如含氟或氟基化合物的氣體，在減壓或大氣壓氛圍中進(jìn)行等離子體照射。而一定條件是指在含有氟的化合物和氧的氣體中。在這些條件下，通過(guò)在無(wú)機(jī)材料表面上的等離子體排放，就產(chǎn)生了不反應(yīng)的基，這些不反應(yīng)的基被氧氣所氧化，而產(chǎn)生諸如羰基或氫氧化物之類(lèi)的極性基團(tuán)。極性基團(tuán)對(duì)于含有極性分子諸如水的液體具有親合性，而對(duì)含有非極性分子的液體則具有非親合性。另外對(duì)于有機(jī)材料表面來(lái)說(shuō)，與上述反應(yīng)并行地產(chǎn)生一個(gè)現(xiàn)象，即氟基化合物分子進(jìn)入有機(jī)材料表面。具體地說(shuō)，當(dāng)氟基化合物的數(shù)量比氧化合物的數(shù)量多，并且氟基化合物的量設(shè)置為氟基化合物與氧化合物總量的60％以上時(shí)，在這種氟基化合物過(guò)量的氣氛中氟基化合物混合的效果比氧氣帶來(lái)的氧化反應(yīng)更為顯著，而由于混合現(xiàn)象比氧化反應(yīng)的影響更強(qiáng)，表面呈現(xiàn)非極性。因此，當(dāng)在氟基化合物過(guò)量的條件下對(duì)有機(jī)材料進(jìn)行等離子體處理時(shí)，將呈現(xiàn)出對(duì)含極性分子液體的非親合性，而對(duì)含有極性分子的液體則具有親合性。
用于含氟或氟基化合物的氣體包括例如CF4，SF6和CHF3等等。當(dāng)表面處理在這些條件下進(jìn)行時(shí)，調(diào)整其表面親合性以便與有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料之間液體所對(duì)的接觸角度有很大的差異。該表面處理?xiàng)l件還設(shè)置成使液體薄膜材料的堤形成表面所對(duì)的接觸角度變?yōu)?0度以下。該表面處理?xiàng)l件還設(shè)置成使液體薄膜材料的堤形成表面所對(duì)的接觸角度變?yōu)?0度以上。當(dāng)形成兩層堤時(shí)，通過(guò)表面處理來(lái)設(shè)置液體薄膜材料的下層的親合性，使其等于或低于像素電極但等于或大于上層堤的親合性。例如，將表面處理?xiàng)l件設(shè)置為使上層堤的表面所對(duì)的與液體薄膜材料的接觸角為50度或更小。而表面處理?xiàng)l件被設(shè)置為使下層堤所對(duì)的與液體薄膜材料的接觸角在20度到40度的范圍內(nèi)。
在這里，表現(xiàn)出的是親合性還是非親合性取決于所采用的液體薄膜材料的特性。如果液體薄膜材料例如是親水的，則具有極性基團(tuán)的表面將表現(xiàn)出親合性，而具有非極性基團(tuán)的表面則表現(xiàn)出非親合性。相反，如果液體薄膜材料例如是親油的，則具有極性基團(tuán)的表面將表現(xiàn)出非親合性，而具有非極性基團(tuán)的表面則表現(xiàn)出親合性。所使用的薄膜材料將根據(jù)制造目的而廣范圍地變化。
優(yōu)選地是使堤形成工藝形成兩層堤，即上層堤和下層堤。在一個(gè)具體的例子中，該堤形成工藝包含在堤形成襯底上形成下層膜的下層膜形成工藝，和在下層膜上形成與堤形成區(qū)域一致的上層的上層形成工藝，以及一個(gè)去除工藝，其使用上層作為掩模通過(guò)腐蝕去除沒(méi)有設(shè)置上層的區(qū)域中的下層膜。
在另一個(gè)具體例子中，堤形成工藝包括在堤形成表面上形成下層膜的下層膜形成工藝，曝光并顯影下層膜上與下層堤形成區(qū)域相一致的區(qū)域的工藝，形成覆蓋下層膜的上層膜的上層膜形成工藝，以及曝光并顯影與上層堤形成區(qū)域相一致的上層膜區(qū)域的工藝。
在一個(gè)應(yīng)用例子中，像素電極被設(shè)置在由堤所圍成的區(qū)域中，而液體薄膜材料是一種用于形成薄膜發(fā)光元件的有機(jī)半導(dǎo)體材料。這是一種有機(jī)半導(dǎo)體顯示器件。像素電極可以是例如ITO電極膜。具體地說(shuō)，希望堤由諸如聚酰亞胺之類(lèi)的絕緣有機(jī)材料制成的。而且，在設(shè)置了下層堤的情況下，可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或是非晶態(tài)硅。
用于實(shí)現(xiàn)前述第四個(gè)目的的本發(fā)明是一種表面改質(zhì)方法，使用液體薄膜材料填入由形成在襯底上的堤圍成的區(qū)域。本發(fā)明提供的表面改質(zhì)方法包括第一工藝，在形成有堤的襯底上進(jìn)行氧等離子體處理；第二工藝，連續(xù)地進(jìn)行含氟氣體等離子處理。
通過(guò)采用這種方法，玻璃、ITO或其它無(wú)機(jī)襯底的表面可以表現(xiàn)出對(duì)于上述液體薄膜材料的液體親合性(親合性)。
在第一工藝中進(jìn)行的氧等離子體處理不僅在堤由有機(jī)物質(zhì)在襯底上形成的情況下將殘留物灰化、而且還激活有機(jī)物質(zhì)的表面。這對(duì)于在緊隨其后進(jìn)行的含氟氣體等離子處理中更為有效地進(jìn)行排液處理是有效的。
在上述第二工藝中，執(zhí)行含氟氣體等離子處理，有機(jī)物的表面被氟化(聚四氟乙烯處理)，就可以使有機(jī)物質(zhì)具有半永久性的液體排斥性。對(duì)于這種含氟氣體等離子處理，襯底上的液體親合性并未削弱，并且通過(guò)簡(jiǎn)單的方法可以在襯底上有選擇地形成表現(xiàn)出液體親合性和液體排斥性的表面。
而且，至少前述的第一和第二工藝的等離子處理中之一可以在大氣壓下進(jìn)行處理時(shí)采用大氣壓下等離子體。另外，至少前述的第一和第二工藝的等離子處理中之一可以在減壓下進(jìn)行處理時(shí)采用減壓等離子體。
而且，如果襯底上的污染程度較低，就可允許只進(jìn)行含氟氣體等離子處理。具體地說(shuō)，利用減壓等離子體，可以清潔襯底表面，而形成堤的有機(jī)物質(zhì)可被聚四氟乙烯處理。
前面提到的襯底可以由無(wú)機(jī)物構(gòu)成。由這種無(wú)機(jī)物構(gòu)成的襯底表面也可以制成為液體親合性的。
可以用有機(jī)物在上述襯底上形成堤的至少上表面。另外，襯底上堤的上表面和側(cè)表面可以用有機(jī)物形成。還可以在襯底上形成兩層的堤，其中下層由無(wú)機(jī)物組成，而上層由有機(jī)物組成。另外，在襯底上形成的組可以形成為兩層，其中下層由無(wú)機(jī)物組成，而上層由有機(jī)物組成，從而至少無(wú)機(jī)物形成的側(cè)面未由有機(jī)物蓋住。
形成堤的有機(jī)物表面還可以被制成為具有液體排斥性的(非親合性)，或者形成堤的有機(jī)物表面也可以是被聚四氟乙烯處理的。另外，形成堤的有機(jī)物表面可以被制成為具有液體排斥性的，而由前述的無(wú)機(jī)物材料之一形成的襯底表面可以被制成為具有液體親合性的。
因?yàn)椴恍枰獙?duì)形成堤的有機(jī)材料使用已經(jīng)有液體排斥性的材料，因而可以拓寬材料的選擇范圍。
另外，可以容易地通過(guò)諸如處理時(shí)間、氣體類(lèi)型、氣流量、等離子體強(qiáng)度以及從等離子體電極到襯底的距離等等來(lái)控制表面能量(液體親合性，液體排斥性)。
由前述的液體薄膜材料所對(duì)著的與前述的襯底表面的接觸角可以形成為30度以下，而上述堤表面所對(duì)著的接觸角可以形成為50度以上。
當(dāng)液體薄膜材料所對(duì)著的與襯底表面的接觸角超過(guò)30度時(shí)，液體薄膜材料將不會(huì)浸潤(rùn)并擴(kuò)散越過(guò)由堤所圍住的襯底的整個(gè)表面，或者它將不均勻地變濕和擴(kuò)散，從而形成薄膜厚度的不規(guī)則。另一方面，當(dāng)液體薄膜材料所對(duì)著的與堤表面的接觸角小于50度時(shí)，液體薄膜材料將粘著于堤的上部，或者被拉向堤側(cè)并越過(guò)堤，從而流入相鄰的襯底。換言之，在所要的位置處形成有效的液體薄膜材料圖形將變得不可能。
而且，通過(guò)形成兩層的堤，對(duì)于下層采用無(wú)機(jī)材料，并有效地控制使接觸角為20至50度以內(nèi)，就可以有效地解決薄膜不粘著或在堤的裙圍(skirt)處變薄的問(wèn)題。
因此，就可以采用噴墨方法或旋涂方法，利用前面所述的表面改質(zhì)方法在由堤所圍成的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度的液體薄膜材料構(gòu)圖。如果采用受到前面所述的表面改質(zhì)的襯底和基于噴墨方法的薄膜形成方法，就可以簡(jiǎn)單和低成本地制造非常微細(xì)的濾色器和全色EL器件。
用于實(shí)現(xiàn)前述第五個(gè)目的的本發(fā)明是一種形成薄膜的方法，其中用液體薄膜材料填充形成在襯底上的由堤所圍成的區(qū)域。本發(fā)明提供的形成薄膜的方法包括如下工藝緊接在上述表面改質(zhì)之后，采用噴墨方法，在按照前面所述進(jìn)行表面改質(zhì)的襯底上由堤所圍成的區(qū)域內(nèi)用前述的液體薄膜材料進(jìn)行填充。
而且，用于實(shí)現(xiàn)前述第五個(gè)目的的本發(fā)明是一種用液體薄膜材料在襯底上形成的堤所圍成的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行填充形成薄膜的方法，所提供的形成薄膜的方法包括如下工藝緊接在上述表面改質(zhì)之后，采用旋涂方法或浸沒(méi)方法，在按照前面所述進(jìn)行表面改質(zhì)的襯底上由堤所圍成的區(qū)域內(nèi)用上述的液體薄膜材料進(jìn)行填充。
而且，為實(shí)現(xiàn)前述第五個(gè)目的的本發(fā)明提供了一種顯示器件，其包括由上述的薄膜形成方法所形成的薄膜。這些顯示器件可由濾色器或有機(jī)EL元件等構(gòu)成。
此外，為了實(shí)現(xiàn)前述第五個(gè)目的的本發(fā)明提供了一種制造顯示器件的方法，其中薄膜是通過(guò)前述的薄膜形成方法形成的。
圖1是液滴和本發(fā)明的顯示器件之間關(guān)系的簡(jiǎn)化示意圖；圖2A-2C是本發(fā)明的顯示器件中具有液滴儲(chǔ)存槽的堤的示例形狀的橫截面圖；圖3是與本發(fā)明顯示器件相關(guān)的有源矩陣型顯示器件一例整體布局的模型方框圖；圖4是在圖3中所示的有源矩陣型顯示器件所包含的一個(gè)像素的平面圖；圖5A-5C分別是圖4中A-A平面、B-B平面和C-C平面的橫截面圖；圖6是本發(fā)明所應(yīng)用于的濾色器的一例的橫截面圖；圖7A-7E是對(duì)參考實(shí)施例進(jìn)行評(píng)價(jià)的橫截面圖；圖8A-8D是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的形成薄膜方法中制造工藝的橫截面圖；圖9是描述根據(jù)本發(fā)明表面處理理論在氧與氟基化合物的混合比和接觸角度之間的關(guān)系的特性圖；圖10A-10F是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的形成薄膜方法中制造工藝的橫截面圖；圖11A-11F是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的形成薄膜方法中制造工藝的橫截面圖12A-12C是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的形成薄膜方法中制造工藝的(后續(xù)的)橫截面圖；圖13是是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的有源矩陣型顯示器件中所包含像素中摘取的一個(gè)像素的平面圖；圖14A-14C分別是圖13中的A-A’平面、B-B’平面和C-C’平面的橫截面圖；圖15A-15C分別是圖13中的A-A’平面、B-B’平面和C-C’平面的橫截面圖，用于描述半導(dǎo)體層的形成工藝；圖16A-16C分別是圖13中的A-A’平面、B-B’平面和C-C’平面的橫截面圖，用于描述下層側(cè)絕緣層的形成工藝；圖17A-17C分別是圖13中的A-A’平面、B-B’平面和C-C’平面的橫截面圖，用于描述上層側(cè)絕緣層的形成工藝；圖18A-18C分別是圖13中的A-A’平面、B-B’平面和C-C’平面的橫截面圖，用于描述堤層的形成工藝；圖19A-19C分別是圖13中的A-A’平面、B-B’平面和C-C’平面的橫截面圖，用于描述表面處理工藝；圖20A-20C分別是圖13中的A-A’平面、B-B’平面和C-C’平面的橫截面圖，用于描述有機(jī)半導(dǎo)體膜的形成工藝；圖21是在本發(fā)明一個(gè)應(yīng)用中的濾色器的橫截面圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的等離子體處理中所引入的聚酰亞胺膜表面與ITO襯底表面接觸角的示意圖；圖23A-23E是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的制造有機(jī)EL元件的方法的工藝橫截面圖；圖24A-24D是根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的制造濾色器的方法的工藝橫截面圖；圖25A-25D是根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的形成由無(wú)機(jī)物和有機(jī)物構(gòu)成的兩層堤的制造方法的工藝橫截面圖。
下面說(shuō)明本發(fā)明的第一、第二和第三實(shí)施例及其變形例。(1)第一實(shí)施例(使用噴墨法)在襯底上有預(yù)定高度的堤和用噴墨法形成于由這些堤分隔的襯底表面上的薄膜層的顯示器件中，當(dāng)?shù)痰膶挾葹閍(μm)，高度為c(μm)，由堤所分隔的將要涂敷的區(qū)域的寬度為b(μm)，和形成薄膜層的液體材料的液滴直徑為d(μm)時(shí)，在襯底上形成這樣的堤，其滿足關(guān)系a＞d/4，d/2＜b＜5d，c＞t0(其中t0是薄膜層的膜厚，單位為μm)，和c＞1/2×d/b。
圖1是說(shuō)明用噴墨法形成本發(fā)明的顯示器件時(shí)液滴與配置于襯底上的堤之間的關(guān)系的模式圖。
(a)堤結(jié)構(gòu)在用于本發(fā)明顯示器件中的襯底上配置的堤(也稱為豎板或分隔構(gòu)件)稱為分隔構(gòu)件，例如用以在使用全色EL元件的顯示器件中劃分像素，或在濾色器中劃分像素區(qū)域。如圖1所示，當(dāng)?shù)痰膶挾葹閍(μm)時(shí)，為了將液體材料均勻地涂敷于堤上而不溢出到相鄰的像素區(qū)域中，相對(duì)于噴墨法中排出的液體的液滴直徑d(μm)，必須有這樣的關(guān)系a＞d/4，即大于液滴直徑的四分之一。
在襯底上配置堤，使其高度為c(μm)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，最好將c(μm)值設(shè)置為大于要形成的薄膜層的厚度t0(μm)，從而，當(dāng)被涂敷區(qū)域(下述)的寬度為b(μm)時(shí)，c＞1/(2×d/b)(μm)，即該值大于液滴直徑與被涂敷區(qū)域的寬度之比的一半。鑒于顯示器件應(yīng)該盡可能薄的事實(shí)，使c為2微米以下。
在本發(fā)明中，當(dāng)用噴墨法進(jìn)行涂敷時(shí)，為了避免當(dāng)同時(shí)涂敷有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光材料或諸如紅、綠和藍(lán)之類(lèi)的三色顏料時(shí)因液體材料溢出到相鄰像素區(qū)域中而產(chǎn)生的混色，希望在堤表面中提供上述液滴的蓄留器。并希望在堤的上表面中，例如最好在其中心部分按溝道形狀配置這些液滴蓄留器。圖2示出該形狀的實(shí)例。具體地說(shuō)，圖2A-2C是具有上述液滴蓄留器的堤的剖面圖，其中圖2A中的蓄留器有V形剖面部分，圖2B中的蓄留器有成直角的U形剖面部分，圖2C中的蓄留器有成圓角的U形或半圓形的剖面部分。
由于提供了象這樣的液滴蓄留器，當(dāng)用噴墨法進(jìn)行涂敷時(shí)，即使液體材料溢出作為目標(biāo)的像素，它們也會(huì)被液滴蓄留器捕獲，并且即使液滴上浮在堤上，它們同樣會(huì)被液滴蓄留器捕獲。結(jié)果，可避免顯示元件的混色。
堤是用作分隔件的部件。由對(duì)液體材料有排斥性的材料構(gòu)成堤。正如下面將要敘述的那樣，通過(guò)等離子體處理(聚四氟乙烯-處理)可使它們有液體排斥性。為此，使用諸如聚酰亞胺之類(lèi)的絕緣有機(jī)材料，該材料有與下襯底良好的粘接強(qiáng)度并易于進(jìn)行光刻構(gòu)圖。在濾色器等中，構(gòu)圖部件可附加屏蔽功能。為了按照屏蔽部件來(lái)形成，黑底(blackmatrix)材料可使用諸如鉻之類(lèi)的金屬或氧化物。
用諸如平板印刷或印刷之類(lèi)的任何方法都可形成堤。當(dāng)采用例如平板法時(shí)，用上述的諸如旋涂、噴涂、滾涂、模片(die)涂敷等，在其上按與堤相同的高度涂敷有機(jī)材料，并在其上涂敷抗蝕劑層。利用與堤形狀一致地涂敷的掩模，對(duì)該抗蝕劑進(jìn)行曝光和顯影，留下其形狀與堤的形狀一致的抗蝕劑。進(jìn)行腐蝕，去除未被掩蔽的堤材料。還可以形成由無(wú)機(jī)襯底的下層和有機(jī)襯底的上層構(gòu)成的兩層或多層堤(豎板)。
(b)襯底結(jié)構(gòu)在襯底上形成堤。該襯底可以是在其上形成用于顯示器件中的薄膜晶體管(TFT)的驅(qū)動(dòng)襯底，或者是用于濾色器中的透明襯底。在每一種情況下，都希望由與堤有強(qiáng)粘接強(qiáng)度的材料形成其表面。特別是，為了在下述表面處理中產(chǎn)生適當(dāng)?shù)挠H合性，希望用無(wú)機(jī)材料構(gòu)成襯底表面，如果用于顯示器件則希望是例如ITO等的透明電極，而如果用于濾色器則希望是玻璃或石英等。
(c)被涂敷區(qū)域和薄膜層的結(jié)構(gòu)本發(fā)明的顯示器件，在被上述堤分隔的襯底表面上即在要涂敷的區(qū)域中具有使用液體材料用噴墨法形成的薄膜層。在其上形成將要涂敷的這些區(qū)域的襯底如上所述。在本發(fā)明中，如果形成薄膜層的液體材料的噴射液滴的直徑為d(μm)，那么，必須使將要涂敷的各區(qū)域的寬度b(μm)在d/2＜b＜5d的范圍內(nèi)。當(dāng)b的值在d/2(μm)以下時(shí)，隨之發(fā)生下列問(wèn)題，例如液滴溢出該要被涂敷的區(qū)域或流過(guò)堤進(jìn)入相鄰的像素區(qū)域中，或者，即使堤有液體排斥性，那么液滴仍會(huì)浮在堤上。當(dāng)b的值在5d(μm)以上時(shí)，液滴擴(kuò)散在將要涂敷的區(qū)域上但膜厚度變薄，為了獲得預(yù)定膜厚度，必須進(jìn)行大量的重復(fù)涂敷，這是不經(jīng)濟(jì)的。并且，在某些情況下，液滴不能均勻地浸潤(rùn)和擴(kuò)散。
在本發(fā)明中，如上所述，如果要被涂敷的區(qū)域是上述尺寸，那么對(duì)其形狀就沒(méi)有特別的限制。形狀可以是任何形狀，例如四邊形(包括矩形、正方形和菱形)，多邊形(五邊形、六邊形等)，諸如圓之類(lèi)的環(huán)形(包括正圓和橢圓形)，十字形，或其它類(lèi)似的形狀。盡管如此，因?yàn)橄Ｍ谟脟娔ǖ耐糠蠊に囍性撔螤钊菀妆灰旱谓?rùn)，因而特別希望該形狀具有邊緣(例如在四邊形中的頂點(diǎn)或角點(diǎn))，這些邊緣是彎曲的表面。通過(guò)確保這樣的形狀，當(dāng)用液體材料填充要被涂敷的區(qū)域時(shí)，可使這些邊緣容易浸潤(rùn)。
液體材料被涂敷于要被涂敷的區(qū)域上，以形成薄膜層。一個(gè)應(yīng)用實(shí)例是有機(jī)EL顯示器件。其中薄膜層是像素電極，液體材料是用于形成薄膜發(fā)光元件的有機(jī)半導(dǎo)體材料。在這種情況下，像素電極是例如ITO電極膜。
(d)表面處理在本發(fā)明中，希望對(duì)要涂敷的區(qū)域和堤的襯底材料進(jìn)行表面處理，以便堤表面對(duì)液體材料的非親合性比要涂敷的區(qū)域高。最好是，通過(guò)這樣的表面處理，用于堤表面的液體材料的接觸角為50度以上，用于襯底材料的要被涂敷的區(qū)域的接觸角為20度以下。通過(guò)確保這樣的角度，液體材料將不會(huì)超過(guò)并溢出堤，即使排放的液體材料的體積相對(duì)于薄膜層的厚度來(lái)說(shuō)較大，但填充物僅在上述要被涂敷的區(qū)域中。
對(duì)于上述表面處理來(lái)說(shuō)，所用的導(dǎo)入氣體是包含氟或氟基化合物的氣體，在大氣壓等離子體處理或減壓等離子體處理中，其中分別是在包含氟基化合物和氧氣的常壓氣氛下或減壓氣氛下進(jìn)行等離子體照射。包含氟或氟基化合物的氣體實(shí)例包括CF4、SF6和CHF3。
(e)薄膜形成在本發(fā)明中，用噴墨法在被上述堤分隔的要被涂敷的區(qū)域中涂敷液體材料并形成薄膜層。通過(guò)使用噴墨法，可用任何質(zhì)量的液體材料填充要被涂敷的區(qū)域，并且用例如家用打印機(jī)之類(lèi)的小裝置便可均勻地填充。在本發(fā)明中，使堤和被堤分隔的要被涂敷的區(qū)域的形狀和尺寸最佳，可獲得這種薄膜層，在該薄膜層中不發(fā)生與相鄰像素的混色并且像素之間的膜厚不改變。
在噴墨法中的排放量是這樣的，以在因加速涂敷熱處理而產(chǎn)生的體積傾斜的情況下，也能產(chǎn)生預(yù)定的厚度。根據(jù)情況，允許在干燥之后實(shí)施附加的顯影處理，以獲得預(yù)定厚度。從噴墨記錄頭排放的正常粘度為幾個(gè)cP。
在本發(fā)明中，相對(duì)于被排放的液滴的尺寸來(lái)規(guī)定堤的尺寸和要被涂敷的區(qū)域的寬度。因此，即使相對(duì)于薄膜層的厚度排放較大體積的液體材料，那么液體材料也不會(huì)超過(guò)和溢出堤，而填充要被涂敷的預(yù)定區(qū)域。在液體材料充填之后，在材料包含溶劑的情況下，通過(guò)進(jìn)行熱處理和/或減壓處理來(lái)去除溶劑成分，在其上液體材料的體積減小并在要被涂敷的區(qū)域中形成薄膜層。此時(shí)，已對(duì)要被涂敷的區(qū)域的表面即襯底表面進(jìn)行了表面處理并且其具有液體親合性，如上所述，薄膜層由此將粘附良好。所用的液體材料可以是用于顯示器件中的有機(jī)半導(dǎo)體材料或用于濾色器中的著色材料等。所用的有機(jī)半導(dǎo)體材料可以是發(fā)射例如選自紅、綠和藍(lán)光中的光的有機(jī)發(fā)光材料。
所用的噴墨法可以是壓電噴射工藝方法或通過(guò)加熱感應(yīng)產(chǎn)生泡沫而完成排放的方法?？墒?，在壓電噴射工藝方法中不會(huì)因加熱而使液體變劣，因而該方法更好。(2)第二實(shí)施例(使用浸沒(méi)(dipping)或旋涂法)本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在具有用浸沒(méi)或旋涂法形成的薄膜層的顯示器件中，其中在襯底上配置預(yù)定高度的堤和被這些堤隔成的要被涂敷的區(qū)域，根據(jù)需要進(jìn)行表面處理，即使采用薄膜形成方法，其中該方法的特征在于可使用其表面張力為30dyne/cm的液體材料形成薄膜層，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的。特別是，對(duì)于上述顯示器件，與使用噴墨法進(jìn)行涂敷的情況不同，除堤和襯底的表面能量之外，通過(guò)控制液體材料的表面能量可實(shí)現(xiàn)上述目的，而不對(duì)無(wú)論是堤還是要被涂敷的區(qū)域的形狀或尺寸提出限制。并且，由此可以比用噴墨法更微細(xì)地構(gòu)圖。特別是，通過(guò)控制表面能量在一定范圍內(nèi)，可有效地用于諸如金屬布線等方面的微細(xì)構(gòu)圖中，并且可以按幾μm的寬度進(jìn)行構(gòu)圖。對(duì)于在制造有機(jī)EL元件中使用的空穴注入層來(lái)說(shuō)可使用R、G和B共用的材料。
其中用于襯底、堤和要被涂敷的區(qū)域的材料性能與使用上述噴墨法進(jìn)行涂敷時(shí)的材料性能相同。并且希望在堤表面和要被涂敷的區(qū)域上進(jìn)行與在噴墨法的情況下相同的表面處理。因此，希望作為堤和要被涂敷的區(qū)域的襯底，每一個(gè)都對(duì)著與液體材料的50度以上或30度以下的接觸角。也可用通常用于各商業(yè)領(lǐng)域的方法完成浸沒(méi)處理和旋涂處理。(3)第三實(shí)施例(顯示器的具體實(shí)施例)以下說(shuō)明本發(fā)明電子裝置的具體結(jié)構(gòu)。
(結(jié)構(gòu))圖3是本實(shí)施例中有源矩陣型顯示器件的全部各層的模式框圖。圖4是圖3中一個(gè)像素的平面圖，圖5A-5C分別是沿圖4中A-A平面、B-B平面和C-C平面的剖面圖。
本實(shí)施例的有源矩陣型顯示器件包括在透明襯底10中心部分上的顯示單元11。在透明襯底10的周邊部分中配置數(shù)據(jù)側(cè)驅(qū)動(dòng)電路3和掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路4。從數(shù)據(jù)側(cè)驅(qū)動(dòng)電路3開(kāi)始向顯示單元11進(jìn)行數(shù)據(jù)線SIG的布線，從掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路4開(kāi)始進(jìn)行掃描線GATE的布線。在這些驅(qū)動(dòng)電路3和4中用N型TFT和P型TFT構(gòu)成互補(bǔ)TFT(未示出)。這些互補(bǔ)TFT構(gòu)成移位寄存器電路、電平變換器(level shifter)電路和模擬開(kāi)關(guān)電路等，這樣構(gòu)成，以便它們可放大從外部供給的數(shù)據(jù)信號(hào)和掃描信號(hào)的功率。
在顯示單元11中，正如液晶有源矩陣型顯示器件中的有源矩陣襯底中，在透明襯底10上配置多個(gè)像素7。從驅(qū)動(dòng)電路3和4布線多條掃描線GATE和多條數(shù)據(jù)線SIG，使它們相互交叉，形成對(duì)于各像素的包括數(shù)據(jù)線SIG和掃描線GATE的組。除按矩陣方式交叉的數(shù)據(jù)線SIG和掃描線GATE之外，還布線公共電源線COM，使其在各像素附近通過(guò)。
在例如被堤層圍成的直徑為50μm的圓形凹陷中形成各像素7。分隔像素的堤層的寬度為10μm，高度為2μm并用上述材料構(gòu)成。聚對(duì)苯亞乙烯(PPV)前體溶液或其它有機(jī)半導(dǎo)體材料溶液被用作液體材料(其中用DMF、丙三醇和二甘醇稀釋PPV前體溶液成為油墨)。用噴墨法將該液體材料排入被堤圍成的要被涂敷的區(qū)域中，加熱，形成有機(jī)半導(dǎo)體膜43?？昭ㄗ⑷胼d體層可具有通過(guò)噴墨或旋涂諸如聚乙烯二氧噻吩(dioxythiophene)之類(lèi)的導(dǎo)電材料形成的疊層結(jié)構(gòu)。
各像素7包括導(dǎo)通控制電路50和薄膜發(fā)光元件40。導(dǎo)通控制電路50包括第一TFT 20、保持(holding)電容器CAP和第二TFT 30。第一TFT 20有通過(guò)掃描線GATE供給其柵極的掃描信號(hào)。這樣構(gòu)成保持電容器CAP，使其可保持從數(shù)據(jù)線SIG通過(guò)第一TFT 20供給的圖象信號(hào)。第二TFT 30有供給其柵極的且由保持電容器保持的圖象信號(hào)。第二TFT 30和薄膜發(fā)光元件40串聯(lián)連接于公用電源線COM與對(duì)置電極OP之間。
用如圖4和5A-5C所示小島狀半導(dǎo)體膜形成第一TFT 20和第二TFT 30。第一TFT 20有構(gòu)成為掃描線GATE一部分的柵極21。在第一TFT 20中，數(shù)據(jù)線SIG通過(guò)第一層間絕緣膜51中的接觸孔與一個(gè)源-漏區(qū)電連接，而另一源-漏區(qū)與漏電極22電連接。漏電極22通過(guò)第一層間絕緣膜51中的接觸孔與第二TFT 30的柵極31電連接。在第二TFT 30中的源-漏區(qū)的一端通過(guò)第一層間絕緣膜51中的接觸孔電連接到與數(shù)據(jù)線SIG同時(shí)形成的繼電器電極35上。繼電器電極35通過(guò)第二層間絕緣膜52中的接觸孔與薄膜發(fā)光元件40中的透明電極41電連接。例如ITO用作透明電極。
在第二TFT 30中的另一個(gè)源-漏區(qū)通過(guò)第一層間絕緣膜51中的接觸孔與公共電源線COM電連接。公共電源線COM的延伸部分39與第二TFT 30的柵極31的延伸部分36相對(duì)地配置，在其間插入第一層間絕緣膜51作為介質(zhì)膜，由此構(gòu)成保持電容器CAP。代替具有其中在公共電源線COM之間形成的上述結(jié)構(gòu)，可在掃描線GATE和與其平行地形成的電容器線之間形成該電容器CAP。另外，可使用第一TFT 20的漏區(qū)和第二TFT 30的柵極31構(gòu)成保持電容器CAP。
在各像素7中獨(dú)立地形成被堤層圍成的薄膜發(fā)光元件40。在該薄膜發(fā)光元件40中，在像素電極41的上層側(cè)，順序地按疊層方式形成作為發(fā)光薄膜的有機(jī)半導(dǎo)體層43和形成對(duì)置電極OP。因施加電場(chǎng)而發(fā)光的材料例如聚對(duì)苯亞乙烯(PPV)用于有機(jī)半導(dǎo)體膜43。代替提供給各像素的有機(jī)半導(dǎo)體膜43，可將其形成為橫過(guò)多個(gè)像素7的條。對(duì)于對(duì)置電極OP，可使用諸如含鋰或鈣的鋁之類(lèi)的金屬膜那樣的反射光的導(dǎo)電材料。在不包括整個(gè)顯示單元11且至少形成引出端12的區(qū)域中形成對(duì)置電極OP。
對(duì)于薄膜發(fā)光元件40來(lái)說(shuō)，可采用其中設(shè)置空穴注入層以增強(qiáng)發(fā)光效率(電子注入效率)的結(jié)構(gòu)，如上所述，或其中設(shè)置電子注入層以增強(qiáng)發(fā)光效率(電子注入效率)的結(jié)構(gòu)，或者是其中空穴注入層和電子注入層都被形成的結(jié)構(gòu)。
(制造顯示器件的方法)下面說(shuō)明具有上述結(jié)構(gòu)的有源矩陣型顯示器件的制造方法。
半導(dǎo)體層形成工序首先，在透明襯底10上，按要求，形成由其厚度約為2000至5000埃的氧化硅膜構(gòu)成的下層保護(hù)膜。使用TEOS(四乙氧基硅烷)或氧氣作為原料氣體，用等離子體CVD法形成該下層保護(hù)膜。然后，在該下層保護(hù)膜的表面上，形成由其厚度約為300-700埃的非晶態(tài)硅膜構(gòu)成的半導(dǎo)體膜。也可用等離子體CVD法形成該半導(dǎo)體膜。接著，用激光退火對(duì)由非晶態(tài)硅膜構(gòu)成的該半導(dǎo)體膜進(jìn)行結(jié)晶處理，或一定的生長(zhǎng)處理等，使該半導(dǎo)體膜結(jié)晶為多晶硅膜。然后，構(gòu)圖該半導(dǎo)體膜，構(gòu)成島狀半導(dǎo)體層。然后使用TEOS(四乙氧基硅烷)或氧氣作為原材料，對(duì)該表面進(jìn)行等離子體CVD處理，形成其厚度約為600-1500埃的由氧化硅或氮化硅層構(gòu)成的柵絕緣膜37。隨后，在形成由諸如鋁、鉭、鉬、鈦或鎢之類(lèi)的金屬膜構(gòu)成的導(dǎo)電膜之后，進(jìn)行構(gòu)圖，形成柵極21和31以及柵極31的延伸部分36。在該工序中，還形成掃描線GATE。
在該條件下，注入高濃度的磷離子，形成與柵極21和31自匹配的源-漏區(qū)。未導(dǎo)入雜質(zhì)的那部分區(qū)域變?yōu)闇系绤^(qū)。然后，在形成第一層間絕緣膜51之后，形成接觸孔，并形成數(shù)據(jù)線SIG、漏電極32、公用電源線COM、公用電源線COM的延伸部分39和繼電器電極35。結(jié)果，形成第一TFT 20、第二TFT 30和保持電容器CAP。
下面，形成第二層間絕緣膜52并在相應(yīng)于繼電器電極35的那部分中的層間絕緣膜中形成接觸孔。接著，在第二層間絕緣膜52的整個(gè)表面上形成ITO膜之后，進(jìn)行構(gòu)圖，形成像素電極42，對(duì)于各像素7來(lái)說(shuō)，通過(guò)接觸孔與在第二TFT 30中的源-漏區(qū)電連接。
絕緣膜形成工序然后，沿掃描線GATE和數(shù)據(jù)線SIG形成絕緣膜62。由諸如上述的聚酰亞胺之類(lèi)的有機(jī)絕緣材料構(gòu)成絕緣膜62。這樣選擇該絕緣膜62的寬度和厚度值，以便在如上所述用噴墨法在其上涂敷油墨材料時(shí)液滴的直徑最佳。
表面處理工序隨后，使用氟基的氣體進(jìn)行等離子體處理，以影響像素電極41的表面對(duì)液體材料的親合性(當(dāng)液體材料含水時(shí)為親水性)，使其接觸角被設(shè)置在例如20度以下，并且影響絕緣膜62對(duì)液體材料的非親合性，使其接觸角被設(shè)置在例如50度以上。
有機(jī)半導(dǎo)體(有機(jī)EL元件)膜形成工序在上述表面處理之后，在被堤分隔成圓形的要被涂敷的區(qū)域中，用噴墨法形成相應(yīng)于R、G和B的有機(jī)半導(dǎo)體膜43。即，從噴墨記錄頭對(duì)被堤層圍成的要被涂敷的圓形區(qū)域排放作為構(gòu)成有機(jī)半導(dǎo)體膜43的材料的液體材料。在特定實(shí)例中，對(duì)于紅發(fā)光層的材料來(lái)說(shuō)，使用由PPV前體做成的上述油墨并摻雜諸如若丹明或beliren之類(lèi)的顏料，或者使作由PPV前體(MHE-PPV)做成的油墨。對(duì)于藍(lán)發(fā)光層的材料來(lái)說(shuō)，使用將多氟衍生物溶解于諸如二甲苯(xyline)之類(lèi)的芳香族溶劑中而做成的油墨。其液滴直徑為30μmφ。
由此，在PPV前體溶液(用DMF稀釋并做成油墨的PPV前體溶液)的情況下，在減壓下去除溶劑，在150℃進(jìn)行熱處理以形成結(jié)合，并且將其固定到要被涂敷的區(qū)域上，形成有機(jī)半導(dǎo)體膜43。其中，將堤層和要被涂敷的區(qū)域的尺寸和形狀設(shè)定為這樣的值，對(duì)于液體材料滴的30μmφ的直徑來(lái)說(shuō)最佳的值，由此用堤層準(zhǔn)確地限定涂有有機(jī)半導(dǎo)體膜43的區(qū)域，并使其不進(jìn)入相鄰的像素7中。此外，由于堤層有對(duì)液體材料的非親合性而要被涂敷的區(qū)域有對(duì)液體材料的親合性，因此液體材料不粘附于堤的側(cè)壁。結(jié)果，在熱處理之后以均勻厚度維持形成于各像素電極上的有機(jī)半導(dǎo)體膜43和像素電極。
當(dāng)有機(jī)半導(dǎo)體膜被形成為多層結(jié)構(gòu)時(shí)，并且，當(dāng)按疊層方式形成發(fā)光層、空穴注入層和電子注入層時(shí)，對(duì)各層僅需要重復(fù)一次液體材料散開(kāi)(使用噴墨法)和干燥操作?；蛘撸?dāng)公用材料可用于空穴注入層和電子注入層中的R、G和B時(shí)，如果液體材料的表面張力調(diào)整為30dyne/cn以下，即使使用旋涂或浸沒(méi)法，也可以僅在像素區(qū)域中形成圖形。在特定實(shí)例中，用低表面張力的基于熔纖劑的溶劑、或諸如甲醇之類(lèi)的有低表面張力的醇、或某些其它水溶性溶劑稀釋將聚苯乙稀磺酸添加到用于有機(jī)EL元件中的空穴注入材料(例如聚乙烯二氧噻吩之類(lèi)的聚噻吩衍生物)中的水分散體，以調(diào)整表面張力到30dyne/cm以下。
這樣的旋涂液與經(jīng)表面處理(等離子體處理)的堤成60℃以上的接觸角，與ITO表面成20℃以上的接觸角。
一旦形成有機(jī)半導(dǎo)體膜43，那么就大約在透明襯底10的整個(gè)表面上形成對(duì)置電極OP，完成有源矩陣型顯示器件的制造。
按上述這樣的制造方法，噴墨法可用來(lái)形成相應(yīng)于上述區(qū)域中的R、G和B的有機(jī)半導(dǎo)體膜43，由此可制造高成品率的全色有源矩陣型顯示器件。此外，由于在各像素中可按均勻厚度形成有機(jī)半導(dǎo)體膜，因而亮度將不會(huì)不均勻。并且，由于有機(jī)半導(dǎo)體膜的厚度是均勻的，因而驅(qū)動(dòng)電流將不會(huì)在薄膜發(fā)光元件40的某些部分中集中，由此可防止薄膜發(fā)光元件40的可靠性降低。
并且，還在數(shù)據(jù)側(cè)驅(qū)動(dòng)電路3和掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路4中形成TFT，但是通過(guò)在像素7中形成TFT的全部或部分工序來(lái)完成這些TFT。由此，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的TFT形成于與像素7的TFT相同的層之間。并且第一TFT 20和第二TFT 30還可以都為N型、都為P型或一個(gè)為N型而另一個(gè)為P型?？墒牵还懿捎眠@些組合中的哪一種，都可用公知的方法形成TFT。
(其它變形例)本發(fā)明并不限于上述方案，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種修改。
作為一實(shí)例，本發(fā)明可用于濾色器。圖6是采用本發(fā)明的濾色器的一個(gè)實(shí)例的示意性剖面圖。在這個(gè)實(shí)例中，由玻璃或石英構(gòu)成的透明襯底300用作襯底，由樹(shù)脂或其它黑底材料形成的分隔構(gòu)件301用作堤，著色樹(shù)脂302用作液體材料。對(duì)于分隔構(gòu)件301來(lái)說(shuō)，使用黑色顏料或染料、或氧化鉻或鉻的金屬膜可形成黑色矩陣。在形成分隔構(gòu)件301之后，在透明襯底300上，使用噴墨法用著色樹(shù)脂302填充被分隔構(gòu)件301圍成的要被涂敷的區(qū)域303。還可以其它方式使用本發(fā)明，只要用任何液體可填充被隔壁狀部件圍成的凹陷部分，并且只要它包括此制造方法。
在特定實(shí)例中，堤的寬度a和要被涂敷的區(qū)域的寬度b如表1所示改變，如圖6所示的顯示器件被制造為具有2μm的堤高度和在噴墨法中用其液滴直徑d為30μm的涂敷液體涂敷要被涂敷的區(qū)域。結(jié)果示于表1中，在下述另一條件下按下述評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
堤材料聚酰亞胺(可以是使用SiO2+聚酰亞胺的疊層堤結(jié)構(gòu))襯底材料ITO與堤表面的接觸角60度(等離子體處理)與要被涂敷區(qū)域的接觸角10度(等離子體處理)液體材料聚對(duì)苯亞乙烯前體溶液(在主要包括DMF的溶液中溶解PPV，再添加少量的丙三醇和二甘醇制成的油墨)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)◎液滴完全容納在凹陷部分中，在堤上不留下任何殘留物(參見(jiàn)圖7D)；可同時(shí)進(jìn)行R、G和B的排放。
○液滴容納在凹陷部分中，但在堤上留下少量的殘留物(參見(jiàn)圖7C)。
△液滴浮在堤上(參見(jiàn)圖7B)，不能同時(shí)進(jìn)行R、G和B的排放。
×液體材料流入相鄰的凹陷部分中(參見(jiàn)圖7A)；在整個(gè)凹陷部分上不能完全浸潤(rùn)(參見(jiàn)圖7E)；即使浸潤(rùn)不擴(kuò)散，但膜厚度仍薄，要求多次重復(fù)涂敷。
表1
<p>按照第一、第二和第三實(shí)施例及其制造例中的詳細(xì)說(shuō)明，可以用噴墨法，通過(guò)使堤和要被涂敷的區(qū)域的尺寸相對(duì)于液體材料中液滴直徑最佳，可獲得其中在像素之間沒(méi)有混色并且各像素之間的厚度變化極小的顯示器件。同時(shí)，還可由此同時(shí)進(jìn)行R、G和B的構(gòu)圖。
還可以用旋涂或浸沒(méi)法，通過(guò)限定液體材料的表面張力，有效地進(jìn)行更微細(xì)的構(gòu)圖。
本發(fā)明還可有效地用于各種應(yīng)用中，無(wú)論它們是否是顯示器件，例如可用于在布線襯底上形成TFT器件之類(lèi)的電子器件，和有機(jī)EL器件，顯示器件和濾色器中。
下面說(shuō)明本發(fā)明的第四至第七實(shí)施例及其變形例。(4)第四實(shí)施例本發(fā)明的第四實(shí)施例涉及形成單一材料的堤時(shí)所用的薄膜形成方法。圖8A-8D表示本實(shí)施例的制造工藝的剖面圖。本實(shí)施例有在堤形成表面上按任何期望的形狀設(shè)置的堤，可以用于各種應(yīng)用中，其中用規(guī)定的液體填充被堤分隔的區(qū)域。例如，可在使用有機(jī)半導(dǎo)體膜，用有機(jī)半導(dǎo)體材料填充像素區(qū)域的顯示器件情況下采用本實(shí)施例，可在用著色樹(shù)脂填充像素區(qū)域的濾色器情況下采用本實(shí)施例。
堤形成工藝(圖8A)堤形成工藝是在堤形成表面上形成堤的工藝。堤形成表面可以是在其上形成顯示器件用的薄膜晶體管(TFT)的驅(qū)動(dòng)襯底，或是濾色器中用的透明襯底。只要目的在于用液體填充由構(gòu)成分隔構(gòu)件的堤圍成的區(qū)域，就不限定堤形成表面的結(jié)構(gòu)。盡管如此，依然期望材料形成的表面與堤具有高鍵合強(qiáng)度。為了在后續(xù)的表面處理中獲得適當(dāng)?shù)挠H合性，最好是該表面由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成。對(duì)于透明電極來(lái)說(shuō)，該表面可以由ITO構(gòu)成，而對(duì)于濾色器來(lái)說(shuō)，可以由玻璃或晶體構(gòu)成。
堤是起分隔構(gòu)件功能的部件。因此，堤最好由聚酰亞胺或其它絕緣有機(jī)材料構(gòu)成。該材料可以具有絕緣特性或半導(dǎo)體特性或?qū)w特性。為了在后續(xù)的表面處理中獲得適當(dāng)?shù)姆怯H合性，最好是由有機(jī)材料構(gòu)成堤。在濾色器中，該分隔構(gòu)件還可以具有屏蔽功能。為了形成屏蔽部件，采用鉻或其它金屬或氧化物作為黑底材料?？梢赃x擇任何方法形成堤，例如光刻和印刷方法。當(dāng)采用光刻方法時(shí)，按照規(guī)定的方法，例如旋涂、滾涂、模涂或浸沒(méi)涂敷等，涂敷有機(jī)材料至與堤高度一致，并在其上涂敷抗蝕劑層。利用與堤形狀一致地涂敷的掩模對(duì)抗蝕劑進(jìn)行曝光和顯影，去除抗蝕劑，與堤一致地保留抗蝕劑的形狀。最后進(jìn)行腐蝕，以去除未被掩模的上層堤材料。當(dāng)使用印刷方法時(shí)，可按任何方法，例如凹版印刷、平版印刷或凸版印刷將有機(jī)材料直接涂敷成堤形狀。由于表面張力，當(dāng)用液體薄膜材料填充由堤圍成的凹陷101時(shí)，按液體薄膜材料不溢出到相鄰凹陷的高度形成堤110。例如，在熱處理后，如果按0.05μm至0.2μm的厚度形成薄膜層，那么按1μm至2μm左右的高度形成堤110。
表面處理工藝(圖8B)利用本發(fā)明的等離子體處理，將含有氟的氣體用作導(dǎo)入氣體。這可以是在減壓環(huán)境下導(dǎo)入的減壓等離子體處理，或在常壓環(huán)境下導(dǎo)入的常壓等離子體處理。最好在反應(yīng)氣體中有確定量的氧。例如CF4、SF6或CHF3的鹵素氣體被用作為氟基化合物。
無(wú)論表面被例如液體薄膜材料的任何液體迅速浸潤(rùn)或局部未浸潤(rùn)，就是說(shuō)，無(wú)論表面具有親合性或非親合性，通過(guò)測(cè)量都可以發(fā)現(xiàn)材料表面和液體之間對(duì)著的接觸角。在圖9中，表示在有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料經(jīng)受等離子體處理的情況下，按照氟基化合物和氧之間的混合比例如何改變接觸角的測(cè)量曲線圖。對(duì)于這些測(cè)量來(lái)說(shuō)，對(duì)其整個(gè)表面上形成有聚酰亞胺、ITO或SiO2的襯底表面進(jìn)行上述等離子體處理，并測(cè)量與下述油墨的接觸角。
對(duì)于在其上形成聚酰亞胺膜的襯底來(lái)說(shuō)，使用PPV前體油墨(其中用其主成分為DMF且添加丙三醇和二甘醇的混合溶劑稀釋PPV前體溶液)。
對(duì)于在其上形成ITO或SiO2的襯底來(lái)說(shuō)，通過(guò)將甲醇、甘油和乙氧基乙醇添加在空穴注入材料的水分散體(在聚苯乙烯磺酸中添加聚乙烯二氧噻吩)中，制成所用的油墨。
接觸角是與油墨等的接觸角，該油墨是具有親合性的液體。這里，CF4被用作氟基化合物，聚酰亞胺被用作有機(jī)材料，而SiO2和ITO(銦錫氧化物)被用作無(wú)機(jī)材料。如圖9所示，在富氧環(huán)境下，在有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料顯示的接觸角方面沒(méi)有大的差別。但是，當(dāng)使氟基化合物的量過(guò)多時(shí)，有機(jī)材料的接觸角變大(顯示非親合性)。相反，在無(wú)機(jī)材料的接觸角方面變化很小。當(dāng)在反應(yīng)氣體中包含氧時(shí)，由于氧的氧化反應(yīng)，所以在無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料兩者中產(chǎn)生極化基團(tuán)。但是，當(dāng)氟基化合物的量過(guò)多時(shí)，該氟基化合物將滲入有機(jī)材料，因此，可以認(rèn)為極化基團(tuán)的作用被極大地減小。因此，通過(guò)在使氟基化合物超過(guò)氧的控制條件下進(jìn)行等離子體處理，可以分別對(duì)有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料兩者提供圖9所示的期望的接觸角(親合性)。為了使兩者之間的接觸角差別最小，最好是使用圖9所示的最佳混合比例(CF4/(CF4+O2)＝75％)或在常壓下導(dǎo)入CF4和He的混合氣體。
根據(jù)上述事實(shí)，引入減壓等離子體處理或常壓等離子體處理，以便氟基化合物構(gòu)成導(dǎo)入氣體，并按確定比例在其中混入氧。例如，如圖8B所示，利用容性耦合的等離子體處理，使上述氣體流入反應(yīng)室，將有堤形成表面100的襯底裝在一個(gè)電極上，并將電場(chǎng)施加在另一電極至電源200之間。再有，如果條件是選擇堤110的接觸角，以致在末端邊緣上的接觸角變得不大，那么在堤110的側(cè)壁上沒(méi)有排斥末端邊緣的情況下，可以按大致均勻的膜厚度形成薄膜層204。調(diào)整排放的液體薄膜材料203的量，使形成后薄膜層204的厚度達(dá)到0.1μm至2μm左右。
使用的噴墨工藝可以是壓電噴墨工藝或通過(guò)加熱產(chǎn)生的泡沫實(shí)現(xiàn)排放的工藝。壓電噴墨工藝包括在壓力室中具有噴嘴和壓力元件的結(jié)構(gòu)。當(dāng)電壓施加在壓力室中帶有液體負(fù)載的壓電元件上時(shí)，壓力室發(fā)生體積變化，液滴從噴嘴排出。在用泡沫方法產(chǎn)生排放的工藝情況下，加熱元件被設(shè)置在與噴嘴連接的壓力室中。進(jìn)一步地，使加熱元件發(fā)熱，從而使噴嘴附近的液體蒸發(fā)，因此產(chǎn)生泡沫，通過(guò)其體積膨脹，將液體排出。由于在壓電噴墨工藝中沒(méi)有因加熱導(dǎo)致的液體變劣，所以比較好。
如上所述，當(dāng)采用本實(shí)施例時(shí)，在將氧混入氟基化合物中的條件下進(jìn)行等離子體處理。因此，可以在一個(gè)快速操作中進(jìn)行表面處理，使堤表面中的液體薄膜材料的非親合性和堤形成表面中的親合性起作用。此外，可以迅速設(shè)定接觸角，以便具備如圖9所示特性的親合性程度。就是說(shuō)，在不超過(guò)普通親合性控制所需的多個(gè)工藝情況下，可以確切地控制堤和堤形成表面兩者的親合性，同時(shí)維持堤自身和堤形成表面的高鍵合強(qiáng)度。因此，可以防止液體薄膜材料溢出堤，可以提高生產(chǎn)率，可以降低制造成本。(5)第五實(shí)施例本發(fā)明第五實(shí)施例涉及按雙層結(jié)構(gòu)形成堤時(shí)所用的薄膜形成方法。本實(shí)施例的特征在于，由無(wú)機(jī)材料形成下層，由有機(jī)材料形成上層。
圖10A-10F表示本實(shí)施例的制造工藝剖面圖。如第四實(shí)施例那樣，本實(shí)施例可用于各種應(yīng)用中，其中將堤在堤形成表面上設(shè)置成任何期望的形狀，用規(guī)定的液體填充被堤分隔的區(qū)域。例如，可以在使用有機(jī)半導(dǎo)體膜并用有機(jī)半導(dǎo)體材料填充像素區(qū)域的顯示器件中采用本實(shí)施例，也可以在用著色樹(shù)脂填充像素區(qū)域的濾色器中采用本實(shí)施例。
下層膜形成工藝(圖10A)下層膜形成工藝是在堤形成表面100上形成下層膜120的工藝。堤形成表面與上述第四實(shí)施例相同。為了在隨后的表面處理中獲得良好的非親合性，期望下層膜的材料由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成。還期望該材料與堤形成表面100具有高鍵合強(qiáng)度。在堤形成表面由ITO等構(gòu)成的情況下，例如，可以使用普通氧化硅(SiO2)、氮化硅膜或非晶態(tài)硅。當(dāng)使用這類(lèi)材料時(shí)，通過(guò)等離子體處理，可獲得在凹陷101的底部表面的親合性和上層堤表面121的親合性之間的親合性。在使液體薄膜材料散開(kāi)并準(zhǔn)確地粘附在凹陷101底部表面上的應(yīng)用中，該親合性是有效的。用規(guī)定的方法，例如旋涂、噴涂、滾涂、模涂或浸沒(méi)涂敷等涂敷無(wú)機(jī)材料形成下層膜，并調(diào)整到期望的高度。下層膜120的高度最好大致與薄膜層204的高度相同。由于下層膜120與液體薄膜材料203具有一定的親合性，所以當(dāng)對(duì)液體薄膜材料203進(jìn)行熱處理時(shí)，液體薄膜材料203和下層膜120的內(nèi)壁表面將粘合在一起。這是因?yàn)槿绻挂后w薄膜材料203的厚度和下層膜120的高度大致相等，那么可以消除因液體薄膜材料203粘合在下層膜120的內(nèi)壁表面上造成的薄膜層204表面的變形。
上層形成工藝(圖10B)上層形成工藝是在下層膜120上形成上層堤121的工藝。上述第四實(shí)施例所列的有機(jī)材料被用用上層堤121的材料。也可以使該材料具有作為屏蔽材料的雙重作用。在要形成堤的區(qū)域中有選擇地形成上層堤121。可以選擇任何工藝來(lái)形成上層堤，例如印刷工藝或光刻工藝等。當(dāng)使用印刷方法時(shí)，按任何方法，例如凹版印刷、平版印刷或凸版印刷將有機(jī)材料直接涂敷成堤形狀。當(dāng)采用光刻方法時(shí)，用規(guī)定的方法，例如旋涂、滾涂、模涂或浸沒(méi)涂敷等，與上層堤121的高度一致地涂敷有機(jī)材料，并在其上涂敷抗蝕劑層。利用與堤形狀一致地涂敷的掩模曝光和顯影抗蝕劑，保留與堤一致形狀的抗蝕劑。最后進(jìn)行腐蝕，去除未被掩模的上層堤材料。由于表面張力，當(dāng)用液體薄膜材料填充由堤圍成的凹陷101時(shí)，按使液體薄膜材料不能溢出到相鄰凹陷的高度形成堤110。例如，在熱處理后，如果按0.05μm至0.2μm的厚度形成薄膜層，那么按1μm至2μm左右的高度形成下層膜120和上層堤121的匹配高度。
去除工藝(圖10C)去除工藝是利用上層堤121作為掩模腐蝕下層膜的工藝。上層堤121為有機(jī)材料，并可以作為抗蝕劑。因此，通過(guò)選擇腐蝕材料，可以有選擇地僅腐蝕下層膜120。例如，按大于要求的厚度預(yù)先形成上層堤121，干式腐蝕整個(gè)下層膜，或當(dāng)下層膜120由SiO2構(gòu)成時(shí)，利用氫氟酸作為腐蝕劑進(jìn)行濕式腐蝕。在該工藝中，除了被上層堤121掩模的堤形成區(qū)域外，去除下層膜120中的其余部分。
表面處理工藝(圖10D)表面處理工藝是在確定條件下進(jìn)行等離子體處理以調(diào)整堤形成表面100、下層膜120和上層堤121對(duì)液體薄膜材料的親合性的工藝。在與上述第一實(shí)施例相同的條件和使用相同的氣體的情況下，進(jìn)行本發(fā)明的等離子體處理。具體地說(shuō)，如果ITO和SiO2被分別選擇為堤形成表面100和下層膜120，那么通過(guò)該表面處理可以進(jìn)行良好的親合性設(shè)定。就是說(shuō)，如圖9所示，由于ITO和SiO2都為無(wú)機(jī)材料，所以氟基化合物和氧之間的混合率產(chǎn)生的變化特征是相同的，但SiO2具有更高的親合性趨勢(shì)。由于此原因，可以進(jìn)行表面處理，以致堤形成表面100、下層膜(下層堤)120和上層堤121的親和度的順序變?yōu)椤暗绦纬杀砻妗菹聦拥瘫砻妫旧蠈拥瘫砻妗薄?br> 薄膜形成工藝(圖10E、10F)薄膜形成工藝是通過(guò)用液體薄膜材料203填充由下層堤120和上層堤121圍成的凹陷101形成薄膜層的工藝。該工藝的細(xì)節(jié)與上述第四實(shí)施例相同。在填充液體薄膜材料后，溶劑成分在熱處理中被蒸發(fā)，于是形成薄膜層204。
如圖10E所示，從噴墨記錄頭202將液體薄膜材料203排入凹陷101中。將排放量調(diào)整到其體積因熱處理減小后可獲得期望厚度的量。如上所述，最好使該厚度大致與下層堤120的厚度相同。即使按與薄膜層204的厚度相比大的體積排放液體薄膜材料203時(shí)，如圖10E所示，上層堤121的表面張力起作用，以致液體薄膜材料203在填充時(shí)向上堆積，在不超過(guò)堤的情況下達(dá)到S3位置。一旦液體薄膜材料被填充，就進(jìn)行熱處理，以便蒸發(fā)溶劑成分。通過(guò)溶劑成分的這種蒸發(fā)，如圖10F所示，液體薄膜材料203的體積減小，因此，在凹陷101的底部表面上按其厚度S4形成薄膜層204，該厚度與下層堤120的厚度為相同的數(shù)量級(jí)。此時(shí)，由于堤形成表面100的凹陷101的底部已經(jīng)被表面處理而具有親合性，所以薄膜層204具有良好的浸潤(rùn)性。此外，下層堤120的接觸角小于上層堤121的接觸角，因此，在適當(dāng)?shù)挠H合性情況下與液體薄膜材料203粘合。由于此原因，液體薄膜材料203不被下層堤120的側(cè)壁排斥。此外，下層堤120和薄膜層204有差不多相同的厚度，因此，液體薄膜材料203不脫離下層堤120的側(cè)壁。由于該原因，按大致均勻的薄膜厚度形成薄膜層204。調(diào)整排放的液體薄膜材料203的量，在成形后薄膜層204的厚度達(dá)到0.1μm至2μm左右。
如上所述，采用本實(shí)施例，通過(guò)在將氧混入氟基化合物中的條件下進(jìn)行等離子體處理，可以設(shè)定由無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料疊層的堤中的上層堤、下層堤和堤形成表面的親合性，并依次使其升高。就是說(shuō)，通過(guò)簡(jiǎn)單的等離子體處理可以一次結(jié)束表面處理，同時(shí)在沒(méi)有一般親合性控制所需要的多個(gè)處理步驟的情況下，維持堤本身和堤形成表面之間的高鍵合強(qiáng)度。因此，可以防止液體薄膜材料從堤內(nèi)溢出，可以提高生產(chǎn)率，從而降低制造成本。實(shí)際上，可以有利地獲得均勻薄膜層。(6)第六實(shí)施例按與上述第五實(shí)施例不同的方法，本發(fā)明的第六實(shí)施例形成雙層結(jié)構(gòu)的堤。
圖11A-11F和圖12A-12C表示本實(shí)施例的制造工藝剖面圖。如第四實(shí)施例那樣，本實(shí)施例可以用于各種應(yīng)用中，其中將堤在堤形成表面上設(shè)置成任何期望的形狀，用規(guī)定的流體填充被堤劃分的區(qū)域。例如，在使用有機(jī)半導(dǎo)體膜，用有機(jī)半導(dǎo)體材料填充像素區(qū)域的顯示器件中可以采用本實(shí)施例，在濾色器中用著色樹(shù)脂填充像素區(qū)域的情況下可以采用本實(shí)施例。堤形成表面的材料和厚度、下層膜和上層堤與上述第四和第五實(shí)施例相同，所以這里不再說(shuō)明。
下層膜形成工序(圖11A)下層膜形成工序是在堤形成表面100上形成下層膜130的工序。按照與上述第五實(shí)施例相同的方法形成下層膜130。
曝光工序(圖11B)該曝光工序是曝光與堤形狀匹配的下層膜130的工序。將與堤形狀匹配的掩模132展開(kāi)在下層膜130上。在下層膜130為通過(guò)施加能量而固化的材料的情況下，制作掩模，以便光傳到堤形成區(qū)域，但使光不傳到要被去除的區(qū)域。在下層膜130為降解(degraded)材料以便施加能量將其去除的情況下，制作掩模，以便中斷到達(dá)堤形成區(qū)域的光但使光傳到要被去除的區(qū)域?？梢詥为?dú)地腐蝕下層和上層，因此可以使下層中的堤形狀和上層中的堤形狀不同。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇下層堤的形狀，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置薄膜層?？梢圆捎帽娝苤姆椒ㄟM(jìn)行曝光，例如采用激光束或其它能量源。
腐蝕工序(圖11C)該腐蝕工序是去除下層膜130以便除掉因曝光變硬的區(qū)域的工序。在進(jìn)行曝光后，利用溶劑去除下層膜130中要被去除的掩模和區(qū)域。當(dāng)對(duì)下層膜130使用SiO2或聚硅氮烷時(shí)，利用氫氟酸作為腐蝕劑完成腐蝕。也可以采用干腐蝕。
上層膜形成工序(圖11D)上層膜形成工序是形成上層膜130以便覆蓋下層堤130的工序。按與上述下層膜130相同的工序形成上層膜131。
曝光工序(圖11E)該曝光工序是按照上層堤的形狀曝光上層膜131的工序。掩模134被展開(kāi)在上層膜131上，以便與上層堤的形狀匹配。在上層膜131為因施加能量而變硬的材料的情況下，制作掩模，以便光傳到堤形成區(qū)域但不能傳到要去除的區(qū)域。在上層膜131為降解材料以便通過(guò)施加能量可將其去除的情況下，制作掩模，以便光不能傳到堤形成區(qū)域但可傳到要被去除的區(qū)域。在本實(shí)施例中，如上所述，可以使上層堤131的形狀不同于下層的形狀。可以采用已知的方法進(jìn)行曝光，例如采用激光束或其它能量源。
腐蝕工序(圖11F)該腐蝕工序是去除上層膜131以便除掉因曝光變硬的區(qū)域的工序。在進(jìn)行曝光后，利用溶劑去除上層膜131中要去除的掩模和區(qū)域。當(dāng)對(duì)上層膜131使用聚酰亞胺時(shí)，利用氫氟酸作為腐蝕劑完成腐蝕。也可以采用干腐蝕。
表面處理工序(圖12A)表面處理工序與上述第五實(shí)施例的表面處理工序相同，因此這里不再說(shuō)明。利用這種表面處理工序，可以完成表面處理，以致堤形成表面100、下層膜130和上層膜131的親合性的順序變?yōu)椤暗绦纬杀砻妗菹聦拥瘫砻妫旧蠈拥瘫砻妗薄?br> 薄膜形成工序(圖12B、12C)薄膜形成工序是用液體薄膜材料203填充由下層堤130和上層堤131圍成的凹陷101從而形成薄膜層的工序。該薄膜形成工序與上述第五實(shí)施例的工序相同，所以這里不再說(shuō)明。
通過(guò)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例，如上所述，可以設(shè)定上層堤、下層堤和堤形成表面的親合性，以便在無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料疊層的堤中，通過(guò)導(dǎo)入在氧混入氟基化合物的條件下的等離子體處理，按上層堤、下層堤和堤形成表面的順序提高親合性。就是說(shuō)，通過(guò)控制簡(jiǎn)單的等離子體處理，可以一次結(jié)束表面處理，同時(shí)維持堤本身和堤形成表面之間的高鍵合強(qiáng)度，而不經(jīng)歷一般親合性控制所需要經(jīng)過(guò)的多個(gè)處理。因此，可防止液體薄膜材料從堤溢出，可提高產(chǎn)量和降低制造成本。實(shí)際上，可獲得形成均勻薄膜層和按不同的形狀形成下層堤及上層堤的兩個(gè)好處。(7)第七實(shí)施例第七實(shí)施例涉及顯示器件，利用第五實(shí)施例所述的方法將該器件制成實(shí)際的顯示器件。
(整體結(jié)構(gòu))該顯示器件是有源矩陣型顯示器件，其整體結(jié)構(gòu)與圖3所示的結(jié)構(gòu)相同(由于這個(gè)原因，使用與圖3所示的結(jié)構(gòu)元件所用標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)，并不再說(shuō)明)。圖13是表示從中所抽取的一個(gè)像素的平面圖，而圖14A-14C分別是圖13中A-A’面、B-B’面和C-C’面的剖面圖。
該有源矩陣型顯示器件1的整體結(jié)構(gòu)與上述圖3的結(jié)構(gòu)相同。不同點(diǎn)如下。
各像素7被形成為由堤層BANK圍成的凹陷。按下層側(cè)絕緣膜61和上層側(cè)絕緣膜62的疊層方式構(gòu)成該堤層。在涂敷該堤層BANK時(shí)采用第三實(shí)施例的方案。其材料和高度等與第三實(shí)施例方案相同。有機(jī)半導(dǎo)體材料被用作液體薄膜材料。通過(guò)將這種材料排入由堤層BANK圍成的區(qū)域形成有機(jī)半導(dǎo)體膜43，然后加熱該膜。如果該有機(jī)半導(dǎo)體膜43的厚度為0.05μm至0.2μm，那么形成下層側(cè)絕緣膜61和上層側(cè)絕緣膜62，以便它們的厚度分別變?yōu)榧s0.2μm至1.0μm和1μm至2μm。
利用如圖7和圖8所示的島狀半導(dǎo)體膜形成第一TFT 20和第二TFT 30。對(duì)于有機(jī)半導(dǎo)體膜43來(lái)說(shuō)，例如使用在施加電場(chǎng)情況下發(fā)光的材料，例如聚對(duì)苯亞乙烯(polyphenylene vinylene)(PPV)。
(堤層的作用)按上述結(jié)構(gòu)，如上述實(shí)施例的方案那樣，在噴墨法中填充有機(jī)半導(dǎo)體材料203之前，對(duì)堤層BANK進(jìn)行以氟或氟基化合物作為導(dǎo)入氣體的等離子體處理。由于這個(gè)原因，按像素電極41≥下層側(cè)絕緣膜層61＞上層側(cè)絕緣膜層62的順序形成對(duì)于有機(jī)半導(dǎo)體材料的親合性。由此，即使由堤層BANK圍成的像素區(qū)域完全被包含有機(jī)半導(dǎo)體材料的液體薄膜材料填滿，有機(jī)半導(dǎo)體膜43也將按下層側(cè)絕緣層62的高度調(diào)整，可以防止有機(jī)半導(dǎo)體膜43固化成U形狀，從而形成平面的有機(jī)半導(dǎo)體膜43。當(dāng)有機(jī)半導(dǎo)體膜43的某些部分有薄膜厚度時(shí)，薄膜發(fā)光元件40的驅(qū)動(dòng)電流將在這里集聚，薄膜發(fā)光元件40的可靠性將下降，但可以消除該問(wèn)題。
此外，在本實(shí)施例中，在形成像素電極41的區(qū)域內(nèi)也形成堤層BANK，該堤層重疊在導(dǎo)電控制電路50的繼電器電極35上，在重疊繼電器電極35的區(qū)域不形成有機(jī)半導(dǎo)體膜43。就是說(shuō)，有機(jī)半導(dǎo)體膜43僅形成在形成像素電極41區(qū)域的平面部分中。這也是維持有機(jī)半導(dǎo)體膜43為確定的膜厚度的一個(gè)因素。
如果在重疊繼電器電極35的區(qū)域沒(méi)有堤層BANK，那么在該部分中驅(qū)動(dòng)電流將在對(duì)置電極OP之間流動(dòng)，有機(jī)半導(dǎo)體膜43將發(fā)光。但是，這種光將被阻擋在繼電器電極35和對(duì)置電極OP之間，因而它不能發(fā)射到外邊，不有利于顯示。在不有助于顯示部分流動(dòng)的這種驅(qū)動(dòng)電流在顯示器的術(shù)語(yǔ)中稱為無(wú)效電流。因此，在該方案中，一般在會(huì)流動(dòng)該無(wú)效電流的部分形成堤層BANK。盡管如此，還可以防止雜散電流流入公共電源線COM，因此，公共電源線COM的寬度可以制作得很窄。結(jié)果，可以增加發(fā)光表面面積，可以改善該顯示器的性能參數(shù)，例如亮度和對(duì)比度。
也可以形成采用噴墨工藝分別填充各基色的有機(jī)半導(dǎo)體膜，因此，在未采用例如光刻工序等之類(lèi)的復(fù)雜工序的情況下，就可以進(jìn)行構(gòu)圖。
利用黑色抗蝕劑也可以形成堤層BANK。因此，該堤層BANK具有黑底功能，改善了對(duì)比度之類(lèi)的顯示器質(zhì)量。更具體地說(shuō)，在適合該方案的有源矩陣顯示器件1的情況下，在透明襯底10的前邊的像素7的整個(gè)表面上形成對(duì)置電極OP，因此，由對(duì)置電極OP反射的光造成對(duì)比度下降。盡管如此，如果利用黑色抗蝕劑構(gòu)成具有降低寄生電容功能的堤層BANK，那么堤層BANK可以具有象黑底那樣的功能，阻擋來(lái)自對(duì)置電極OP的反射光，從而可以改善對(duì)比度。
沿?cái)?shù)據(jù)線SIG和掃描線GATE形成比有機(jī)半導(dǎo)體膜41厚的堤層BANK，在其上形成對(duì)置電極OP。因此，由于存在堤層BANK，所以可以防止在數(shù)據(jù)線SIG上產(chǎn)生寄生大電容。就是說(shuō)，由于將厚的堤層BANK也插入在數(shù)據(jù)線SIG和對(duì)置電極OP之間，所以在數(shù)據(jù)線SIG上產(chǎn)生的寄生電容極小。由于這個(gè)原因，所以可以降低驅(qū)動(dòng)電路3和4上的負(fù)載，并有可能實(shí)現(xiàn)低功率消耗工作和/或快速顯示工作。
此外，按包括有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)成該堤層BANK。如果試圖形成僅由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的厚堤層，那么必須通過(guò)PECVD方法等用無(wú)機(jī)材料形成該膜，該方法需要較長(zhǎng)的工序時(shí)間。與此相反，在抗蝕劑或聚酰亞胺層中容易形成比較厚的有機(jī)材料膜。在本實(shí)施例方案中的堤層BANK由有機(jī)材料構(gòu)成，利用它容易將上層側(cè)絕緣膜62制成厚膜。因此，可以在短時(shí)間內(nèi)完成堤層的形成，從而提高生產(chǎn)率。
此外，如果該雙層結(jié)構(gòu)起作用，那么有機(jī)半導(dǎo)體膜41與有機(jī)材料制成的下層側(cè)絕緣膜接觸，但它不與有機(jī)材料制成的上層側(cè)絕緣膜62接觸。由于這種原因，有機(jī)半導(dǎo)體膜41在由有機(jī)材料構(gòu)成的上層側(cè)絕緣膜62的作用下將不變劣，所以在薄膜發(fā)光元件40中不降低發(fā)光效率和可靠性。
根據(jù)本實(shí)施例，在透明襯底10的周邊區(qū)域(即顯示單元11的外部區(qū)域)上也形成堤層BANK，因此，數(shù)據(jù)側(cè)驅(qū)動(dòng)電路3和掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路4都被堤層BANK覆蓋。在不必將對(duì)置電極從頭到尾形成在所有驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域上的情況下，至少在顯示單元11中足以形成對(duì)置電極OP。但是，當(dāng)采用掩模濺射工序形成對(duì)置電極OP時(shí)，匹配精度低，所以對(duì)置電極OP有時(shí)很遠(yuǎn)地形成在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域上。在本實(shí)施例中，即使對(duì)置電極OP應(yīng)該很遠(yuǎn)地形成在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域上，堤層BANK也被插入在驅(qū)動(dòng)電路的互連層和對(duì)置電極OP之間。因此，可以防止在驅(qū)動(dòng)電路3和4上出現(xiàn)寄生電容，從而降低這些驅(qū)動(dòng)電路3和4上的負(fù)載，并有可能實(shí)現(xiàn)低功率消耗工作和/或快速顯示工作。
(顯示器件的操作)在如上述那樣構(gòu)成的有源矩陣型顯示器件1中，當(dāng)由掃描信號(hào)選擇第一TFT 20并導(dǎo)通時(shí)，來(lái)自數(shù)據(jù)線SIG的圖象信號(hào)就通過(guò)第一TFT20施加給第二TFT 30的柵極31。同時(shí)，圖象信號(hào)通過(guò)第一TFT 20被寫(xiě)入保持電容器CAP。結(jié)果，當(dāng)?shù)诙FT 30導(dǎo)通時(shí)，電壓分別施加在作為負(fù)電極和正電極的對(duì)置電極OP和像素電極41上，因此，在施加的電壓超過(guò)閾值電壓的區(qū)域中，流向有機(jī)半導(dǎo)體膜43的電流(驅(qū)動(dòng)電流)將迅速增加。因此，作為電子發(fā)光器件或LED器件的發(fā)光元件40發(fā)光。由對(duì)置電極OP反射來(lái)自發(fā)光元件40的光，穿過(guò)透明的像素電極41和透明襯底10發(fā)射。產(chǎn)生這種光發(fā)射的驅(qū)動(dòng)電流流過(guò)由對(duì)置電極OP、有機(jī)半導(dǎo)體膜43、像素電極41、第二TFT 30和公共電源線COM構(gòu)成的電流通路，并在第二TFT 30截止時(shí)停止流動(dòng)。但是，由于第二TFT 30的柵極保持與保持電容器CAP的像素信號(hào)對(duì)應(yīng)的電位，所以即使當(dāng)?shù)谝籘FT 20截止時(shí)，第二TFT 30仍保持導(dǎo)通狀態(tài)。因此，驅(qū)動(dòng)電流將繼續(xù)流向發(fā)光元件40，該像素將保持發(fā)光狀態(tài)。該狀態(tài)被繼續(xù)維持，直至新的圖象數(shù)據(jù)被寫(xiě)入保持電容器CAP和第二TFT 30截止。
(顯示器件的制造方法)下面，參照?qǐng)D15A-15C至圖20A-20C說(shuō)明制造上述結(jié)構(gòu)的有源矩陣型顯示器件的方法。該制造方法采用第五實(shí)施例的顯示器件的制造方法。
半導(dǎo)體層形成工序(圖15A-15C)首先，按照需要，在透明的襯底10上，利用TEOS(硅烷)或氧氣等作為原材料氣體，按照等離子體CVD方法，在形成其厚度約為2000至5000埃的由氧化硅膜組成的上層保護(hù)膜(未示出)后，在上層保護(hù)膜的背面上，按照等離子體CVD方法形成其厚度約為300至700埃的由非晶態(tài)硅膜組成的半導(dǎo)體膜。接著，使非晶態(tài)硅膜組成的半導(dǎo)體膜經(jīng)受例如激光退火或固相生長(zhǎng)工序的結(jié)晶化工序，從而將半導(dǎo)體膜結(jié)晶化為多晶硅膜。接著，對(duì)半導(dǎo)體膜構(gòu)圖，形成島狀半導(dǎo)體膜，在其表面上，利用TEOS(硅烷)或氧氣等作為原材料氣體，按照等離子體CVD方法，形成其厚度約為600至1500埃的由氧化硅膜或氮化硅膜組成的柵絕緣膜37。接著，通過(guò)濺射工序，在形成例如由鋁、鉭、鉬、鈦或鎢的金屬膜組成的導(dǎo)電膜后，進(jìn)行構(gòu)圖，以形成柵極21和31以及柵極31的延伸部分36。在該工序中還形成掃描線GATE。
在這種條件下，注入高濃度的磷離子，以形成與柵極21和31自匹配的源-漏區(qū)。其未導(dǎo)入雜質(zhì)的部分變?yōu)闇系绤^(qū)。接著，在形成第一層間絕緣膜51后，形成接觸孔，并形成數(shù)據(jù)線SIG、漏電極22、公共電源線COM、公共電源線COM的延伸部分39和繼電器電極35。結(jié)果，形成第一TFT 20、第二TFT 30和保持電容器CAP。
接著，形成第二層間絕緣膜52，在該層間絕緣膜中與繼電器電極35對(duì)應(yīng)的部分上形成接觸孔。接著，在第二層間絕緣膜52的整個(gè)表面上形成ITO膜后，進(jìn)行構(gòu)圖，形成像素電極41，對(duì)于各像素7來(lái)說(shuō)，通過(guò)接觸孔與第二TFT 30中的源-漏區(qū)電連接。
下層側(cè)絕緣膜形成工序(圖16A-16C)接著，在第二層間絕緣膜52的前表面上，按PECVD方法等形成由無(wú)機(jī)材料組成的膜(形成下層側(cè)絕緣膜61的無(wú)機(jī)膜)。該膜由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成，達(dá)到在上述實(shí)施例方案中期望的厚度。按大于有機(jī)半導(dǎo)體膜41的厚度來(lái)形成該膜。例如，如果按厚度0.05μm至0.2μm形成有機(jī)半導(dǎo)體膜41，那么按約0.2μm至1.0μm的厚度形成無(wú)機(jī)材料膜。
上層側(cè)絕緣膜形成工序(圖17A-17C)然后沿掃描線GATE和數(shù)據(jù)線SIG形成抗蝕劑(上層側(cè)絕緣膜62)。該上層側(cè)絕緣膜62由前面所述實(shí)施例方案的有機(jī)材料構(gòu)成。上層側(cè)絕緣膜62的厚度形成這樣的高度，即使當(dāng)像素區(qū)域被液體薄膜材料填充時(shí)，該高度可以成為使液體薄膜材料不溢出到鄰近的像素區(qū)域的壁壘。例如，如果按厚度0.05μm至0.2μm形成有機(jī)半導(dǎo)體膜41，那么按1μm至2μm的高度形成上層側(cè)絕緣膜62。
去除工序(圖18A-18C)接著，對(duì)上層側(cè)絕緣膜62進(jìn)行掩模，并構(gòu)圖由無(wú)機(jī)材料組成的層。結(jié)果，沿掃描線GATE和數(shù)據(jù)線SIG保留由無(wú)機(jī)材料組成的膜，形成下層側(cè)絕緣膜61。因此，按下層側(cè)絕緣膜61和上層側(cè)絕緣膜62組成的雙層結(jié)構(gòu)形成堤層BANK。同時(shí)，沿?cái)?shù)據(jù)線SIG保留的抗蝕劑部分被保留得較寬，以覆蓋公共電源線COM。結(jié)果，由堤層BANK圍成將要形成發(fā)光元件40的有機(jī)半導(dǎo)體膜43的區(qū)域。
表面處理工序(圖19A-19C)接著，利用氟實(shí)施等離子體工序，使像素電極41的表面有對(duì)液體薄膜材料的親合性，(或當(dāng)液體薄膜含水時(shí)為親水性)，使上層側(cè)絕緣膜62有對(duì)液體薄膜材料的非親合性，將介于它們之間的親合性提供給下層側(cè)絕緣膜61。使用的具體方法與第四和第五實(shí)施例的方法相同。
因此，這樣進(jìn)行表面處理，使下層側(cè)絕緣膜61(無(wú)機(jī)材料)和上層側(cè)絕緣膜62(有機(jī)材料)中的親合性的順序變?yōu)椤跋袼仉姌O表面≥下層側(cè)絕緣膜層表面＞上層側(cè)絕緣膜層表面”。
有機(jī)半導(dǎo)體膜形成工序(圖20A-20C)一旦完成上述表面處理，就在由堤層BANK按矩陣形式劃分的區(qū)域中按照噴墨處理形成與R、G和B對(duì)應(yīng)的有機(jī)半導(dǎo)體膜43。在該操作中，構(gòu)成有機(jī)半導(dǎo)體膜43的液體材料(前體/排放液體)的液體薄膜材料203從噴墨記錄頭202排放在堤層BANK內(nèi)部的區(qū)域上。在100℃至150℃溫度下實(shí)施加熱處理，以蒸發(fā)液體薄膜材料中的溶劑成分，并在堤層BANK內(nèi)部區(qū)域上可靠地形成有機(jī)半導(dǎo)體膜43。這些堤層BANK如上述那樣進(jìn)行表面處理，從而具有防水性。對(duì)于有機(jī)半導(dǎo)體膜43的液體薄膜材料來(lái)說(shuō)，它是有機(jī)半導(dǎo)體膜43的前體，另一方面，可使用親水性溶劑，因此，被有機(jī)半導(dǎo)體膜43覆蓋的區(qū)域被堤層BANK明確地限定，沒(méi)有流入鄰近的像素7。此外，即使當(dāng)液體薄膜材料的溶劑成分被加熱處理蒸發(fā)使液體薄膜材料的體積減小時(shí)，由于堤層BANK的側(cè)壁是防水性的，所以液體薄膜材料將不粘附在側(cè)壁上，液體薄膜材料和側(cè)壁之間的接觸表面將移動(dòng)到像素電極41和有更強(qiáng)親水性的無(wú)機(jī)材料區(qū)域上。因此，在熱處理后形成的有機(jī)半導(dǎo)體膜43中，在不使周邊變厚的情況下，使像素電極上保持均勻厚度。此外，在形成多層結(jié)構(gòu)元件的情況下，僅需要重復(fù)按照噴墨法的液體薄膜材料散布處理和干燥各層。這應(yīng)該是這樣的情況，例如對(duì)于有機(jī)半導(dǎo)體層，按疊層方式形成發(fā)光膜、空穴注入層和電子注入層。
此外，在上述工序中，也可以按照噴墨方法形成空穴載流子層。從該材料中將產(chǎn)生空穴載流子層的液體薄膜材料可以散開(kāi)在由例如厚度為3μm至4μm左右的堤層圍成的像素區(qū)域上。當(dāng)該液體薄膜材料被熱處理時(shí)，可以形成厚度為0.05μm至0.1μm左右空穴載流子層。一旦形成該空穴載流子層，就將有機(jī)半導(dǎo)體材料按另一噴墨工藝填充至同樣的厚度。
在形成有機(jī)半導(dǎo)體層43之后，就在透明襯底10的大致整個(gè)表面上形成對(duì)置電極OP，從而完成有源矩陣型顯示器件1(參見(jiàn)圖14A-14C)。
通過(guò)采用上述制造方法，利用噴墨工藝，在規(guī)定的區(qū)域中可以形成對(duì)應(yīng)于R、G和B的各有機(jī)半導(dǎo)體膜43，因此，可以用高生產(chǎn)率制造彩色有源矩陣型顯示器件1。此外，可以用均勻厚度形成有機(jī)半導(dǎo)體膜，因此，不會(huì)出現(xiàn)亮度不規(guī)則。再有，由于有機(jī)反射層膜的厚度是均勻的，所以驅(qū)動(dòng)電流將不匯聚在薄膜發(fā)光元件40的一個(gè)部分上，因此，可以防止薄膜發(fā)光元件40的可靠性降低。
此外，盡管在圖13所示的數(shù)據(jù)側(cè)驅(qū)動(dòng)電路3和掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路4中形成TFT，但通過(guò)在整個(gè)或局部的像素7中進(jìn)行形成TFT的工序，就可完成它。由于此原因，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的TFT將象像素7的TFT那樣形成在相同層之間。此外，第一TFT 20和第二TFT 30可以都為N型或都為P型，也可以一個(gè)為N型，而另一個(gè)為P型。但是，在任何一個(gè)這種組合的情況下，都可以通過(guò)公知的工藝方法形成TFT，因此這里不再說(shuō)明。
(其它變形例)本發(fā)明不限于第四至第七實(shí)施例，在不脫離基本發(fā)明范圍的情況下，可以用于各種改進(jìn)。
例如，第七實(shí)施例是將本發(fā)明用于顯示器件的應(yīng)用，但也可以用于圖21所示的濾色器。在這種情況下，由玻璃或石英組成的透明襯底300用作堤形成表面，黑色材料例如樹(shù)脂構(gòu)成的分隔構(gòu)件301用作堤，而著色樹(shù)脂302用作液體薄膜材料。分隔構(gòu)件301可以作為黑底，其中，該部件采用黑色顏料或染料、或氧化鉻或鉻金屬膜等。在透明的襯底300上形成分隔構(gòu)件301后，使用噴墨法用著色樹(shù)脂302填充由分隔構(gòu)件301圍成的凹陷303。只要制造方法使被隔壁形狀部件圍成的凹陷被流體填充，該流體可以是任何流體，那么本發(fā)明還可以用于其它應(yīng)用中。
此外，表面處理不限于等離子體處理，如圖9所示，在某些表面處理?xiàng)l件下，只要同時(shí)可以形成不同的親合性，就可以采用任何表面處理方法。這是因?yàn)楸景l(fā)明的主要構(gòu)思在于，在一個(gè)表面處理中可以同時(shí)設(shè)定多個(gè)親合性。因此，設(shè)定親合性的材料不限于無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料，只要在這些特定材料之間具有圖9所示的親合性特性，本發(fā)明就可以在任何特定材料之間采用表面處理。
根據(jù)以上說(shuō)明，按照第四至第七實(shí)施例和其變形例，在確定的條件下實(shí)施等離子體處理，在不使用許多工序步驟來(lái)進(jìn)行親合性控制的情況下，就可以明確地控制堤與堤形成表面之間的親合性，同時(shí)維持堤形成表面與堤本身的高鍵合強(qiáng)度。因此，可以提高產(chǎn)出率和降低制造成本。
此外，按照本發(fā)明的顯示器件，通過(guò)在確定條件下實(shí)施等離子體處理，確切地設(shè)定堤和堤形成表面的親合性，因此，可以提供具有均勻厚度薄膜的顯示器件，其中可以防止液體薄膜材料溢出堤。因此，可以制成在亮度或顏色方面沒(méi)有不規(guī)則的圖象顯示器，從而提高這些顯示器件的可靠性。
此外，如果按噴墨法進(jìn)行液體薄膜材料的填充，那么根據(jù)顏色差別，可以有選擇地展開(kāi)薄膜層，從而獲得用比光刻方法少的工序步驟實(shí)現(xiàn)構(gòu)圖的好處。
下面，參照


本發(fā)明的第八至第十一實(shí)施例。(8)第八實(shí)施例下面，參照

本發(fā)明該實(shí)施例的第一方面的表面改質(zhì)方法。
在圖22中，表示在相繼導(dǎo)入采用氧等離子體和CF4等離子體的等離子體處理的情況下，在聚酰亞胺表面上和在水基油墨(具有30mN/m)的表面張力)上接觸角的變化。對(duì)于這里的測(cè)量來(lái)說(shuō)，對(duì)在其上進(jìn)行上述等離子體處理并在整個(gè)表面上形成聚酰亞胺和ITO的表面，測(cè)量其對(duì)于下述油墨的接觸角。
通過(guò)將甲醇、甘油和乙氧基乙醇添加在空穴注入材料的水分散體(在聚乙烯二氧噻吩中添加聚苯乙烯磺酸)中，制成用于在其上形成聚酰亞胺和ITO的襯底的油墨。
在氧氣流量為500SCCM、功率為1.0W/cm2和壓力為1torr的條件下導(dǎo)入氧等離子體并進(jìn)行處理，同時(shí)在CH4氣流量為900SCCM、功率為1.0W/cm2和壓力為1torr的條件下導(dǎo)入CF4等離子體并進(jìn)行處理。
在未處理階段中，ITO表面和聚酰亞胺表面實(shí)際上具有水排斥性，但兩者在氧等離子體處理中都被制成親水性。已知在CH4等離子體處理中，ITO表面的親水性特性被保持，而聚酰亞胺表面將制成為有水排斥性。當(dāng)對(duì)玻璃襯底進(jìn)行同樣的處理時(shí)，在CF4等離子體處理后，玻璃襯底具有20至30度的接觸角。
利用例如二甲苯等表面張力低的有機(jī)溶劑系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)行同樣的連續(xù)等離子體處理時(shí)，TIO表面具有10度左右的接觸角，而聚酰亞胺表面具有50度左右的接觸角。
對(duì)進(jìn)行上述等離子體處理的聚酰亞胺表面進(jìn)行ESCA分析。其結(jié)果如表2所示。
表2
由表2可知，氧等離子體處理導(dǎo)致氧原子增加，而CF4等離子體處理導(dǎo)致氟原子數(shù)量和氟化作用的急劇增加。鍵合模式可表示為在氧等離子體處理中最初形成-COOH和-COH，通過(guò)CF4等離子體處理產(chǎn)生聚四氟乙烯化(Teflonization)(-CF2-)。
上述等離子體處理產(chǎn)生的聚四氟乙烯化還被證實(shí)為使用了丙烯酸骨架組成的負(fù)性樹(shù)脂的情況。因此，在改進(jìn)通過(guò)光刻可形成圖形的有機(jī)物質(zhì)的表面方面，這些處理很有效。
在進(jìn)行連續(xù)的等離子體處理的情況下，即在常壓、功率為300W和電極-襯底距離為1mm下進(jìn)行等離子體處理，在氧氣流量為80ccm、氦氣流量為10升/分鐘和輸送速度為10毫米/秒的氧氣等離子體處理?xiàng)l件下進(jìn)行等離子體處理，和在CF4氣流量為100ccm、氦氣流量為10升/分鐘和輸送速度為5毫米/秒的CF4體處理?xiàng)l件下進(jìn)行等離子體處理，可以獲得同樣的效果。由于可以節(jié)省在處理室中產(chǎn)生真空所需要的時(shí)間和可以更簡(jiǎn)單地獲得同樣的表面改質(zhì)，所以使用常壓等離子體很有效。
當(dāng)進(jìn)行氟基氣體等離子體處理時(shí)，盡管在上述情況下使用CF4，但并不受其限制，可以使用例如NF3和SF6等其它氟基氣體。
不僅通過(guò)工序時(shí)間可以控制浸潤(rùn)度(表面能量)，而且通過(guò)例如氣流量、功率和電極-襯底距離等來(lái)控制浸潤(rùn)度。
因此，可以利用相同的連續(xù)的氧-CF4等離子體處理進(jìn)行表面改質(zhì)，以便在無(wú)機(jī)物質(zhì)表面上產(chǎn)生液體親合性和在有機(jī)物質(zhì)表面上產(chǎn)生液體排斥性。(9)第九實(shí)施例下面，參照

本發(fā)明第九實(shí)施例的由有機(jī)半導(dǎo)體膜組成的有機(jī)EL元件的薄膜形成方法和制造方法。
圖23A-23E是表示制造有機(jī)EL元件方法的工序剖面圖。
在圖23A所示的工序中，在ITO襯底301上通過(guò)光刻形成由聚酰亞胺構(gòu)成的堤302。圖形可以是條狀圖形或在其中去除圓形狀的圖形。形成堤的材料不限于聚酰亞胺，可以使用通過(guò)光刻可構(gòu)圖的任何有機(jī)材料。
在圖23B所示的工序中，在氧氣流量為500SCCM、功率為1.0W/cm2和壓力為1torr條件的情況下，進(jìn)行一分鐘的氧等離子體處理。在功率為300W、電極襯底-距離為1mm、氧氣流量為80ccm、氦氣流量為100升/分鐘和輸送速度為10毫米/秒的情況下，也可以進(jìn)行常壓等離子體處理。在氧等離子體處理中，形成親水性ITO表面3和活化的(制成親水性的)聚酰亞胺層304。氧等離子體處理對(duì)灰化在ITO上的聚酰亞胺剩余物有效力。
隨后，在圖23C所示的工序中，在CF4氣流量為900SCCM、功率為1.0W/cm2和壓力為1torr條件的情況下，導(dǎo)入CF4等離子體進(jìn)行30分鐘的處理。在電極-襯底距離為1mm、CF4氣流量為100ccm、氦氣流量為10升/分鐘和輸送速度為5毫米/秒的情況下，也可以進(jìn)行常壓等離子體處理。聚酰亞胺表面可以改進(jìn)成經(jīng)聚四氟乙烯處理的液體排斥性表面305，同時(shí)維持親水性的ITO表面303。
當(dāng)襯底表面上的污染達(dá)到中等程度時(shí)，通過(guò)在CF4氣流量為900SCCM、功率為1.0W/cm2和壓力為1torr條件的情況下進(jìn)行30至60分鐘的CF4等離子體處理，在不導(dǎo)入氧等離子體處理的情況下，可以獲得同樣的效果。
在圖23D所示的工序中，通過(guò)旋涂形成空穴注入層306。通過(guò)調(diào)整空穴注入層材料液體的表面張力，空穴注入層材料可以僅構(gòu)圖在ITO像素的內(nèi)部。使用的旋涂溶液是聚乙烯二氧噻吩的水分散體和用乙氧基乙醇和甲醇稀釋的聚苯乙烯磺酸(共計(jì)75％)，并將表面張力調(diào)整為30dyne/cm。對(duì)于空穴注入層材料液體來(lái)說(shuō)，經(jīng)等離子體處理的ITO表面具有10度或更小的接觸角，以使其被均勻地涂敷。此外，在等離子體處理的聚酰亞胺表面上，具有60度或更大的接觸角，因此不會(huì)涂敷堤，也不產(chǎn)生串?dāng)_。通過(guò)噴墨法，空穴注入層材料油墨也可以象構(gòu)圖薄膜那樣形成在ITO像素內(nèi)部。噴墨法的工藝可以充分節(jié)省材料。
在圖23E中，通過(guò)從噴墨頭310將紅色發(fā)光層材料油墨307、綠色發(fā)光層材料油墨308和藍(lán)色發(fā)光層材料油墨309排放在各自規(guī)定的像素中，按R、G和B(紅、綠、藍(lán))三種顏色形成發(fā)光層。通過(guò)用DMF、甘油和二甘醇的混合液體稀釋PPV前體液體，制成綠色發(fā)光層材料用的油墨。通過(guò)將按相對(duì)于PPV達(dá)到1.5wt％的紅色顏料若丹明101添加在由PPV制成的綠色油墨中，制成紅色發(fā)光層材料用的油墨。藍(lán)色發(fā)光層材料用的油墨是通過(guò)在二甲苯中溶解聚二辛基硫化氟制成的油墨。在經(jīng)等離子體處理的聚酰亞胺表面上發(fā)光材料層油墨307、308和309的接觸角為60度或更大，因此，可在沒(méi)有混色的情況下進(jìn)行精細(xì)的構(gòu)圖。當(dāng)形成單色的有機(jī)EL元件時(shí)，可以通過(guò)旋涂形成發(fā)光層。
通過(guò)采用上述等離子體處理，也可以使用這樣的襯底，即在該襯底上，用下層的玻璃層按兩層形成堤，以致空穴注入層材料液體或發(fā)光層油墨的接觸角在20至30度范圍內(nèi)。這可以避免在堤裙圍處短路的危險(xiǎn)。(10)第十實(shí)施例下面，參照

本發(fā)明第十實(shí)施例的由著色薄膜組成的濾色器的薄膜形成方法和制造方法。
圖24A-24D表示濾色器制造方法的工序剖面圖。
在圖24A所示的工序中，在玻璃襯底311上通過(guò)光刻形成樹(shù)脂BM(黑底)。圖形可以是條狀圖形或在其上去除圓形狀的圖形。
在圖24B所示的工序中，在氧氣流量為500SCCM、功率為1.0W/cm2和壓力為1torr條件的情況下，導(dǎo)入1分鐘的氧等離子體進(jìn)行處理。在電極-襯底距離為1mm、氧氣流量為80ccm、氦氣流量為100升/分鐘和輸送速度為10毫米/秒的情況下，也可以進(jìn)行大氣壓等離子體處理。在氧等離子體處理中，形成親水性的玻璃表面13和活化的樹(shù)脂BM層314(制成親水性的)。氧等離子體處理對(duì)在玻璃上的樹(shù)脂剩余物進(jìn)行灰化時(shí)是有效的。
隨后，在圖24C所示的工序中，在CF4氣流量為900SCCM、功率為1.0W/cm2和壓力為1torr條件的情況下，導(dǎo)入CF4等離子體進(jìn)行30分鐘的處理。在電極-襯底距離為1mm、CF4氣流量為100ccm、氦氣流量為10升/分鐘和輸送速度為5毫米/秒的情況下，也可以進(jìn)行常壓等離子體處理。樹(shù)脂BM表面可以改進(jìn)成經(jīng)聚四氟乙烯處理的油墨排斥性表面315，同時(shí)維持親水性玻璃表面313。
當(dāng)襯底表面上的污染達(dá)到中等程度時(shí)，通過(guò)在CF4氣流量為900SCCM、功率為1.0W/cm2和壓力為1torr條件的情況下進(jìn)行30至60分鐘的CF4等離子體處理，可以獲得同樣的效果。
在圖24D所示的工序中，通過(guò)從噴墨頭319將紅色光發(fā)射顏料油墨316、綠色光發(fā)射顏料油墨317和藍(lán)色光發(fā)射顏料油墨318排放在各自規(guī)定的像素中，按R、G和B顏色形成濾色層。在經(jīng)等離子體處理的樹(shù)脂BM表面上顏料油墨317、318和319的接觸角為60度或更大，因此，可以在沒(méi)有混色的情況下進(jìn)行精細(xì)的構(gòu)圖。
通過(guò)采用上述等離子體處理，也可以使用這樣的襯底，在該襯底上，用顏料油墨的接觸角在20至50度范圍內(nèi)的下層材料按兩層形成堤。這可以避免顏色損失和薄膜厚度不規(guī)則的危險(xiǎn)。(11)第十一實(shí)施例下面，參照

本發(fā)明第十一實(shí)施例的表面改質(zhì)方法和薄膜形成方法。
圖25A-25D表示用無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)將堤形成為兩層的好處。
在圖25A所示的工序中，在ITO襯底20上通過(guò)光刻形成包括玻璃下層321和聚酰亞胺上層322的疊層堤。
在圖25B所示的工序中，順序進(jìn)行在第八至第十實(shí)施例中說(shuō)明的氧等離子體處理和氟等離子體處理。將ITO襯底層和下層堤玻璃表面制成親水性的，而將上層堤的聚酰亞胺制成液體排斥性的。
在圖25C所示的工序中，通過(guò)從噴墨頭326中排出薄膜材料油墨A327和薄膜材料油墨B328，將有不同特性的液體薄膜材料涂敷在相鄰的凹陷中。在經(jīng)等離子體處理后，表示薄膜材料的接觸角在ITO表面323上為20度或更小，在下層堤表面324上為30至40度，而在上層堤聚酰亞胺表面325上為90度。
在烘焙后，如圖25D所示，得到薄膜A329和B330。經(jīng)等離子體處理的聚酰亞胺表面325具有強(qiáng)油墨排斥性，因此在由聚酰亞胺形成的堤邊緣的周邊周?chē)袝r(shí)未形成平展的膜。但是，ITO表面323和玻璃表面324都具有油墨親合性，因此薄膜還形成在由玻璃構(gòu)成的下堤邊緣周邊的周?chē)?，并在ITO表面上形成平坦的膜。在有機(jī)薄膜插入ITO和電極之間的這種結(jié)構(gòu)的元件情況下，如在有機(jī)EL元件中那樣，由于在ITO上未形成薄膜，所以可以防止出現(xiàn)短路。此外，在濾色器的制造中，在防止因薄膜厚度不規(guī)則造成的顏色不規(guī)則方面，這種方法很有效。
如上所述，按照第八至第十一實(shí)施例，對(duì)在同一襯底上有由有機(jī)物質(zhì)構(gòu)成的堤的襯底進(jìn)行氧氣等離子體處理后，對(duì)該襯底立即進(jìn)行氟基氣體等離子體處理，從而使堤具有半永久的液體排斥性，同時(shí)維持襯底表面的液體親合性。
此外，利用上述方法，在同一襯底上，用簡(jiǎn)單的方法，可以形成其中可控制表面能量的構(gòu)圖，因此，不僅可使用例如旋涂之類(lèi)的普通涂敷方法，而且還可使用基于噴墨法的涂敷方法，利用液體薄膜材料形成精細(xì)構(gòu)圖的薄膜。這樣一來(lái)，可以制造沒(méi)有混色、顏色不規(guī)則或交擾且制造簡(jiǎn)單、成本低的濾色器和全色有機(jī)EL器件。
接PCT18條的修改堤，以及在所述堤圍成的區(qū)域內(nèi)的由發(fā)光材料形成的薄膜，其特征在于，所述堤中的開(kāi)口形成為環(huán)形。
79.權(quán)利要求78所述的EL元件，其特征在于所述環(huán)形的形狀為圓形或橢圓形。
80.一種表面改質(zhì)方法，使用液體薄膜材料填充襯底上所述堤圍成的區(qū)域，其特征在于在形成有所述堤的襯底的整個(gè)表面均勻地執(zhí)行一系列的表面改質(zhì)處理；和使所述堤的表面對(duì)所述液體薄膜材料的非親合性提高，大于所述堤之間表面對(duì)所述液體薄膜材料的非親合性。
權(quán)利要求
1.一種薄膜構(gòu)圖襯底，用于在形成有預(yù)定高度的堤和由所述堤分隔成的要被涂敷的區(qū)域的表面上通過(guò)噴墨方法將薄膜形成為圖形，其特征在于當(dāng)所述堤的寬度為a微米，其高度設(shè)為c微米，要被涂敷的區(qū)域的寬度為b微米，而形成薄膜的液體材料的液滴直徑為d微米時(shí)，所述堤滿足d/2＜b＜5d的關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于所述堤滿足a＞d/4的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于所述堤滿足c＞t0的關(guān)系，其中t0是薄膜層的膜厚度，以微米為單位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于所述堤滿足c＞d/(2b)的關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于所述堤的至少上表面是由有機(jī)物形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于所述堤的上表面和側(cè)面是由有機(jī)物形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于所述堤形成為兩層，其下層為無(wú)機(jī)物而上層為有機(jī)物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于所述堤形成為兩層，其下層為無(wú)機(jī)物而上層為有機(jī)物，并且至少由所述無(wú)機(jī)物形成的側(cè)面未由所述有機(jī)物覆蓋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于所述要被涂敷的區(qū)域是由無(wú)機(jī)物形成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于所述堤的上部的上表面具有儲(chǔ)藏液滴的結(jié)構(gòu)的。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項(xiàng)所述的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于進(jìn)行了表面處理以便形成所述堤的有機(jī)物表面的接觸角為50度以上，與形成所述堤的無(wú)機(jī)物的接觸角為20度至50度，與要用所述液體材料涂敷的所述區(qū)域表面的接觸角為30度以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于所述表面改質(zhì)是通過(guò)等離子體處理實(shí)現(xiàn)的。
13.一種薄膜形成方法，用于通過(guò)噴墨方法采用如權(quán)利要求1至12之一所述的薄膜構(gòu)圖襯底形成薄膜構(gòu)圖。
14.一種由權(quán)利要求13所述的薄膜形成方法形成的薄膜元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的薄膜元件，其特征在于所述薄膜元件是有機(jī)EL元件，其中具有從紅、綠、藍(lán)中選出的一種發(fā)光顏色的有機(jī)薄膜被獨(dú)立地構(gòu)圖。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的薄膜元件，其特征在于所述薄膜元件是濾色器，其中具有只發(fā)出從紅、綠、藍(lán)中選出的一種顏色光的有機(jī)薄膜被獨(dú)立地構(gòu)圖。
17.一種顯示器件，其包括在權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的薄膜元件。
18.一種電子顯示單元，包括權(quán)利要求17中所述的顯示器件和用于所述顯示器件的電路器件。
19.一種薄膜構(gòu)圖襯底，用于在形成有預(yù)定高度的堤和由所述堤分隔的要被涂敷的區(qū)域的表面上通過(guò)浸沒(méi)方法或旋涂方法形成薄膜構(gòu)圖，其特征在于至少所述堤的表面由所述有機(jī)物形成，并且至少要被涂敷的所述區(qū)域由無(wú)機(jī)材料形成。
20.一種薄膜構(gòu)圖襯底，用于在形成有預(yù)定高度的堤和由所述堤分隔的要被涂敷的區(qū)域的表面上通過(guò)浸沒(méi)方法或旋涂方法形成薄膜構(gòu)圖，其特征在于所述堤的上表面和側(cè)面是由有機(jī)物形成的，而所述被涂敷的區(qū)域是由無(wú)機(jī)物形成的。
21.一種薄膜構(gòu)圖襯底，用于在形成有預(yù)定高度的堤和由所述堤分隔的要被涂敷的區(qū)域的表面上通過(guò)浸沒(méi)方法或旋涂方法形成薄膜構(gòu)圖，其特征在于所述堤形成為兩層，其下層為無(wú)機(jī)物而上層為有機(jī)物，并且所述要被涂敷的區(qū)域是由無(wú)機(jī)物形成的。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于至少所述堤的下層的側(cè)面未由所述有機(jī)物覆蓋。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22作一項(xiàng)所述的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于進(jìn)行了表面處理以便形成所述堤的有機(jī)物表面的接觸角為50度以上，與形成所述堤的無(wú)機(jī)物的接觸角為20度至50度，與要用所述液體材料涂敷的所述區(qū)域表面的接觸角為30度以下。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的薄膜構(gòu)圖襯底，其特征在于所述表面改質(zhì)是通過(guò)等離子體處理實(shí)現(xiàn)的。
25.一種薄膜形成方法，用于通過(guò)浸沒(méi)方法或旋涂方法采用如權(quán)利要求19至24之一所述的薄膜構(gòu)圖襯底形成薄膜構(gòu)圖。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的薄膜形成方法，其特征在于，用于所述浸沒(méi)方法或旋涂方法中的液體材料的表面張力為30達(dá)因/厘米或者更小。
27.一種薄膜元件，由權(quán)利要求要求25或26所述的薄膜形成方法形成。
28.一種顯示器件，其中包括權(quán)利要求27所述的薄膜元件。
29.一種電子顯示單元，包括在權(quán)利要求28所述的顯示器件以及用于所述顯示器件的電子電路。
30.一種使用液體薄膜材料填充由堤所圍成的區(qū)域的薄膜形成方法，包括堤形成工藝，用有機(jī)材料在由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的堤形成表面上形成所述堤；表面處理工藝，在已經(jīng)完成所述表面處理的情況下，使堤以及堤形成表面在一定條件下接受表面處理，以使所述有機(jī)材料對(duì)于液體薄膜材料的非親合性程度比所述無(wú)機(jī)材料高；和薄膜層形成工藝，用液體薄膜材料在由經(jīng)過(guò)上述表面處理的堤所圍成的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行填充，并形成薄膜層。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的薄膜形成方法，其特征在于所述表面處理是減壓條件下的等離子體處理，使用含氟或氟基化合物的氣體作為引導(dǎo)氣體，在減壓氛圍中進(jìn)行等離子體擴(kuò)散。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的薄膜形成方法，其特征在于所述表面處理是大氣壓條件下的等離子體處理，使用含氟或氟基化合物的氣體作為引導(dǎo)氣體，在大氣壓氛圍中進(jìn)行等離子體擴(kuò)散。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32的薄膜形成方法，其特征在于所述一定條件是指所述氟基化合物的量大于氧氣的量。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的薄膜形成方法，其特征在于所述一定條件是指所述氟基化合物的量設(shè)置為氟基化合物與氧氣總量的60％或60％以上。
35.根據(jù)權(quán)利要求31或32的薄膜形成方法，其特征在于，所述含氟或氟基化合物的氣體是例如CF4，SF6或CHF3之類(lèi)的鹵素氣體。
36.根據(jù)權(quán)利要求30的薄膜形成方法，其特征在于所述表面處理的條件設(shè)置為所述液體薄膜材料與所述堤形成表面的接觸角變?yōu)?0度以下。
37.根據(jù)權(quán)利要求30的薄膜形成方法，其特征在于所述表面處理的條件設(shè)置為所述液體薄膜材料與所述堤形成表面的接觸角變?yōu)?0度以上。
38.根據(jù)權(quán)利要求30的薄膜形成方法，其特征在于，所述堤形成工藝將所述堤形成為兩層，即一個(gè)上層和一個(gè)下層。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的薄膜形成方法，其特征在于所述堤形成方法包括在所述堤形成表面上形成下層膜的下層膜形成工藝，和在所述下層膜上形成與堤形成區(qū)域一致的上層的上層形成工藝，以及一個(gè)去除工藝，其使用所述上層作為掩模通過(guò)腐蝕去除區(qū)域中沒(méi)有設(shè)置上層的下層膜。
40.根據(jù)權(quán)利要求38的薄膜形成方法，其特征在于所述堤形成方法包括在所述堤形成表面上形成下層膜的下層膜形成工藝，曝光并顯影所述下層膜上與所述下層堤形成區(qū)域相一致的區(qū)域的工藝，形成覆蓋所述下層膜的上層膜的上層膜形成工藝，以及曝光并顯影與所述上層堤形成區(qū)域相一致的所述上層膜區(qū)域的工藝。
41.根據(jù)權(quán)利要求38的薄膜形成方法，其特征在于所述表面處理將所述下層堤對(duì)于所述液體薄膜材料的親合性設(shè)置為等于或小于所述像素電極對(duì)于所述液體薄膜材料的親合性，而等于或大于所述上層堤對(duì)于所述液體薄膜材料的親合性。
42.根據(jù)權(quán)利要求38的薄膜形成方法，其特征在于所述表面處理的條件設(shè)置為使所述上層堤的表面所對(duì)的與所述液體薄膜材料的接觸角變?yōu)?0度以上。
43.根據(jù)權(quán)利要求38的薄膜形成方法，其特征在于所述表面處理的條件設(shè)置為使所述下層堤的表面所對(duì)的與所述液體薄膜材料的接觸角為20度到40度之間。
44.根據(jù)權(quán)利要求30至43之一的薄膜形成方法，其特征在于在由所述堤所圍成的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有像素電極，而所述液體薄膜材料是用于形成薄膜發(fā)光元件的有機(jī)半導(dǎo)體材料。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的薄膜形成方法，其特征在于所述像素電極是ITO電極膜。
46.根據(jù)權(quán)利要求30的薄膜形成方法，其特征在于所述堤是由絕緣有機(jī)材料諸如聚酰亞胺形成的。
47.根據(jù)權(quán)利要求38的薄膜形成方法，其特征在于所述下層堤是氧化硅膜、氮化硅膜或者非晶態(tài)硅。
48.一種顯示器件，由根據(jù)權(quán)利要求30至47之一的薄膜形成方法來(lái)制造。
49.一種表面改質(zhì)方法，利用液體薄膜材料填充由形成在襯底上的堤所圍成的區(qū)域，包括第一工藝，在形成有所述堤的襯底上使用氧氣進(jìn)行等離子體處理；第二工藝，在所述第一工藝之后，連續(xù)地進(jìn)行含氟氣體等離子處理。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的表面改質(zhì)方法，其特征在于至少在所述第一工藝或所述第二工藝中的等離子體處理是在大氣壓條件下的大氣壓下等離子體處理。
51.根據(jù)權(quán)利要求49的表面改質(zhì)方法，其特征在于至少在所述第一工藝或所述第二工藝中的等離子體處理是在減壓條件下的減壓等離子體處理。
52.一種表面改質(zhì)方法，利用液體薄膜材料填充由形成在襯底上的堤所圍成的區(qū)域，該方法包括在形成有所述堤的所述襯底上使用含氟的氣體進(jìn)行等離子體處理。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的表面改質(zhì)方法，其特征在于所述等離子體處理是在減壓條件下的減壓等離子體處理。
54.根據(jù)權(quán)利要求49至53之一的表面改質(zhì)方法，其特征在于所述襯底是無(wú)機(jī)物。
55.根據(jù)權(quán)利要求49至53之一的表面改質(zhì)方法，其特征在于在形成于所述襯底上的所述堤中，至少所述堤的上表面是由有機(jī)物組成的。
56.根據(jù)權(quán)利要求49至53之一的表面改質(zhì)方法，其特征在于在形成于所述襯底上的所述堤中，至少所述堤的上表面和側(cè)面是由有機(jī)物組成的。
57.根據(jù)權(quán)利要求49至53之一的表面改質(zhì)方法，其特征在于在形成于所述襯底上的所述堤中，所述堤形成為兩層，其下層為無(wú)機(jī)物而上層為有機(jī)物。
58.根據(jù)權(quán)利要求49至53之一的表面改質(zhì)方法，其特征在于在形成于所述襯底上的所述堤中，所述堤形成為兩層，其下層為無(wú)機(jī)物而上層為有機(jī)物，并且至少由所述無(wú)機(jī)物形成的側(cè)面未由所述有機(jī)物覆蓋。
59.根據(jù)權(quán)利要求54的表面改質(zhì)方法，其特征在于由所述無(wú)機(jī)物形成的襯底表面被制成具有液體親合性。
60.根據(jù)權(quán)利要求55至58之一的表面改質(zhì)方法，其特征在于形成所述堤的有機(jī)物表面具有液體排斥性。
61.根據(jù)權(quán)利要求55至58之一的表面改質(zhì)方法，其特征在于形成所述堤的有機(jī)物表面經(jīng)過(guò)聚四氟乙烯處理。
62.根據(jù)權(quán)利要求49至61之一的表面改質(zhì)方法，其特征在于形成所述堤的有機(jī)物表面被制成具有液體排斥性而由所述無(wú)機(jī)物形成的襯底表面被制成具有液體親合性。
63.根據(jù)權(quán)利要求59的表面改質(zhì)方法，其特征在于所述液體薄膜材料對(duì)襯底表面的接觸角為30度以下。
64.根據(jù)權(quán)利要求60的表面改質(zhì)方法，其特征在于，所述液體薄膜材料對(duì)形成所述堤的有機(jī)物表面的接觸角為50度以上。
65.根據(jù)權(quán)利要求62的表面改質(zhì)方法，其特征在于所述液體薄膜材料對(duì)襯底表面的接觸角為30度或更小，而對(duì)形成所述堤的有機(jī)物表面的接觸角為50度以上。
66.根據(jù)權(quán)利要求49至65之一的表面改質(zhì)方法，其特征在于所述液體薄膜材料對(duì)襯底表面的接觸角為30度以下，對(duì)于形成所述堤的下層表面的接觸角為20度至50度，而對(duì)形成所述上層堤的有機(jī)物表面的接觸角為50度以上。
67.一種薄膜形成方法，使用液體薄膜材料對(duì)由形成于襯底上的堤所圍成的區(qū)域進(jìn)行填充，由此形成薄膜，所述薄膜形成方法包括如下工藝緊接在上述表面改質(zhì)之后，采用噴墨方法，在按照權(quán)利要求49至66之一所述進(jìn)行表面改質(zhì)的襯底上由所述堤所圍成的區(qū)域內(nèi)用所述液體薄膜材料進(jìn)行填充。
68.一種薄膜形成方法，使用液體薄膜材料填充由形成于襯底上的堤所圍成的區(qū)域，并形成薄膜，該方法包括如下工藝緊接在上述表面改質(zhì)之后，采用浸沒(méi)或旋涂方法等，在按照權(quán)利要求49至66之一所述進(jìn)行表面改質(zhì)的襯底上由所述堤所圍成的區(qū)域內(nèi)用所述液體薄膜材料進(jìn)行填充。
69.一種顯示器件，其包括在權(quán)利要求67或68所述的薄膜形成方法形成的薄膜。
70.權(quán)利要求69所述的顯示器件，其特征在于所述顯示器件是濾色器。
71.權(quán)利要求69所述的顯示器件，其特征在于所述顯示器件是有機(jī)EL元件。
72.一種制造顯示器件的方法，其中的薄膜由權(quán)利要求67或68所述的薄膜形成方法形成。
73.權(quán)利要求69所述的顯示器件的制造方法，其特征在于所述顯示器件是濾色器。
74.權(quán)利要求69所述的顯示器件的制造方法，其特征在于所述顯示器件是有機(jī)EL元件。
75.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)圖襯底，其特征在于由所述堤圍成的部分的水平形狀為圓形或橢圓形。
76.一種構(gòu)圖襯底，具有襯底和在所述襯底上形成為規(guī)定圖形的堤，其特征在于，所述堤中的開(kāi)口形成為環(huán)形。
77.權(quán)利要求76所述的構(gòu)圖襯底，其特征在于所述堤中的開(kāi)口形成為圓形或橢圓形。
78.一種EL元件，具有襯底和在所述襯底上形成為規(guī)定圖形的堤，以及在所述堤圍成的區(qū)域內(nèi)的由發(fā)光材料形成的薄膜，其特征在于，所述堤中的開(kāi)口形成為環(huán)形。
79.權(quán)利要求78所述的EL元件，其特征在于所述環(huán)形的形狀為圓形或橢圓形。
全文摘要
公開(kāi)了諸如EL器件之類(lèi)的其像素間薄膜厚度幾乎沒(méi)有變化的顯示器件,以及一種濾色器。在襯底上設(shè)置的是由噴墨方法在要被涂敷的并由堤所分隔的區(qū)域中形成的像素,其滿足公式a>d/4,d/2<b<5d,c>t
文檔編號(hào)H01L51/52GK1258428SQ99800314
公開(kāi)日2000年6月28日 申請(qǐng)日期1999年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月17日
發(fā)明者木口浩史, 湯田坂一夫, 關(guān)俊一, 宮島弘夫 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生股份有限公司