TWI391769B - 於半導體噴墨印刷時做為遮罩的場遮蔽電介質 - Google Patents
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Description
本揭示案係關於像素顯示器，且更特定言之係關於包括場遮蔽的設備及在加工過程中採用場遮蔽電介質的方法。
含有電子墨水之單元或囊對其上所置電壓起反應且用於產生影像。囊通常可包括白及黑電子墨水粒子。墨水具有反應性，且根據施於囊或單元上之電壓而移動。欲改變電泳電子墨水顯示器上之影像內容，可在一定時間內(例如500 ms－1000 ms)寫入新的影像資訊。由於主動矩陣之更新率通常較高，因此此引起在多個訊框中定址相同影像內容(例如50 Hz訊框率下，25至50訊框)。
參看圖1，一電子墨水囊12之示意圖得以直觀展示。將電子墨水自黑處理成白(例如)需要在500 ms至1000 ms間隔內向像素電容器板10a及10b中充電至－15 V。在此期間，白粒子向頂部(共同)電極移動，而黑粒子向底部(主動矩陣底板)電極移動。轉換成黑色需要正像素電壓。像素電容器上為0 V時，電子墨水並不轉換。
該等顯示器配置通常包括複雜加工步驟。隨著每代主動矩陣顯示器經歷了主動矩陣加工複雜性之增加，其對價格具有負面影響。舉例而言，半導體為主動矩陣底板中最為昂貴之層，且僅對於材料而言其成本超過每顯示器約€20。
因此，需要降低主動矩陣顯示器中之材料成本及加工複雜性。
本發明提供材料成本及加工複雜性之降低，其係藉由包括場遮蔽及形成並使用場遮蔽電介質以降低主動矩陣顯示器之成本。材料(例如此等顯示器中所用之半導體材料中使用之材料)之減少可降低材料成本(例如)兩至三個數量級。一降低加工複雜性之方式可包括藉由一噴墨步驟來替換一微影步驟。由於與場遮蔽一起使用之場遮蔽絕緣層之存在，因此該噴墨切實可行。
顯示裝置及根據本發明之製造方法包括使場遮蔽介電層圖案化以暴露導體，並在該等導體上形成空穴。噴墨印刷半導體材料填充該空穴與該等導體相接觸之之一部分，包封或埋藏了該等導體。絕緣材料沈積於該半導體材料上。像素墊形成於該絕緣材料及該場遮蔽介電層上。使用經噴墨印刷之半導體層可形成包括薄膜電晶體之像素。
另一製造顯示裝置之方法包括：形成閘電極；在該閘電極上沈積第一絕緣層；及沈積第一導電層及圖案化該第一導電層以在該閘電極上之該第一絕緣層上形成資料線。場遮蔽介電層經沈積及圖案化以暴露該等資料線並在該閘電極上形成空穴。半導體材料經噴墨以填充該空穴之一部分並包封該等資料線。第二絕緣材料沈積於該半導體材料上，且第二導電層形成於該第二絕緣材料及該場遮蔽介電層之上。
在替代實施例中，第二絕緣材料藉由噴墨印刷沈積於半導體材料上。資料線可形成用於開關像素之薄膜電晶體之源極。圖案化場遮蔽電介質之步驟可包括形成用於垂直互連件之空穴。形成第二導電層之步驟可包括使用該第二導電層形成垂直互連件。形成第二導電層之步驟可包括藉由物理氣相沈積來沈積該第二導電層。形成第二導電層之步驟可包括形成像素墊/場遮蔽，其在使用半導體材料形成之薄膜電晶體之至少一部分上延伸。
顯示裝置包括：薄膜場效電晶體，其選擇性耦合訊號以定址像素，該薄膜電晶體包括覆蓋源極及汲極導體之經噴墨印刷之半導體層；及像素墊，其形成場遮蔽該像素墊形成於絕緣層上且經由該絕緣層連接於該電晶體，使得該場遮蔽在該電晶體之至少一部分上延伸。其他態樣可包括經噴墨印刷之絕緣層，其沈積於半導體層上以將半導體層與像素墊分隔開。該經噴墨印刷之絕緣層與該半導體層可印刷於相同空穴中。薄膜電晶體可包括閘電極，且場遮蔽可安置於該薄膜電晶體之上以形成第二閘電極。垂直互連件可以與像素墊相同之材料形成。該顯示裝置可具有可撓性。
為了增加電子墨水之壽命，需要轉換為場遮蔽之設計。此設計之結果為必須添加兩個遮罩步驟。一額外的遮罩步驟需要建構場遮蔽電介質，且一需要建構頂部金屬層。在本發明中，結構化電介質用作遮罩以使得能夠對半導體進行噴墨印刷。藉此半導體之微影建構可以噴墨步驟替代。
本揭示案之該等及其他目標、特徵及優勢將自以下其實施方式中變為顯而易見，該實施方式在閱讀時可結合所附圖式。
本揭示案描述例示性實施例，其包括在無孔基板上使用噴墨印刷做為沈積技術，而無需表面預處理以防止所塗覆液滴之散佈。本發明之一態樣使用在場遮蔽絕緣體中製得之空穴做為遮罩以輔助半導體材料之局部塗覆。接下來，在空穴中塗覆絕緣體，隨後(例如)氣相沈積頂部導電層。亦可用此方法製造垂直互連件。
本文所描述之實施例可用於主動矩陣顯示裝置。該等裝置可用於多個不同平臺上之複數種不同應用。尤其可用之實施例包括具有機材料之可撓性顯示裝置。儘管本揭示案將描述說明性顯示裝置及元件，但本發明並不限於該等說明性實施例。
現參看圖式，其中相同數字代表相同或相似元件，且最初參看圖2及3，堆疊40可使用於有機TFT像素電路中。如圖2及3所示之主動矩陣裝置可在(例如)塑膠箔42(基板)上加工，形成可整合至(例如)可撓性顯示器中之主動矩陣(AM)底板。可用於各種層之可能材料展示於表1中。較佳堆疊40以高導電閘極層44(例如，貴金屬或氧化銦錫)開始，繼之以有機絕緣層46、第二導電層48及有機半導電層50。有機層46及50較佳藉由旋塗來沈積。藉由使用該等層(例如絕緣層)之固有光敏性或藉由使用光阻材料(例如，大多數半導體及導體)，可藉由光微影來對該等層進行圖案化。層48形成行電極47及像素墊110，且層44形成列電極45。
堆疊40可用作提供根據本發明之特徵之基礎。可用其他像素電路替代堆疊40，且仍然可獲益於本發明之教示。
參看圖4，主動矩陣顯示器中之像素22的等效電路20得以展示。列電極24形成用於先前列中之像素的儲存電容器(例如，用於此單元之儲存電容器線24')。可一次一列來驅動主動矩陣顯示器。在一訊框時間內，藉由施加一電壓來相繼選擇所有列，該電壓伴隨電流Id
將薄膜電晶體(TFT)26自非導電狀態(例如，＋25 V)改變為導電狀態(例如，－25V)。在此線選擇時間內，所選列之儲存電容器28、閘極－汲極電容器29及像素電容器30(意即TFT汲極側之總電容)得以充電至加至行電極32之電壓(例如，＋/－15 V、0 V)。在剩餘訊框時間內(意即保持時間)，其他行得以定址。接著TFT 26處於其非導電狀態，且像素電容器30上之電荷得以保留。此使得極為需要TFT的開及關電流。在影像更新之間，列及行電極、像素墊及共同電極之主動矩陣靜止於0 V。
CD E
為提供顯示效果之電容器30，Cs t
為儲存電容器28，且Cg d
為TFT 26中之寄生閘極－汲極電容器29。在電路20中，先前列電極形成儲存電容器線24'。
再次參看圖2，在一實施例中，堆疊40用於包括複數個像素單元之可撓性聚合物電子式電子墨水顯示器中。該顯示器可包括兩個部分。第一部分包括主動矩陣底板，其具有聚合物電子薄膜電晶體(TFT)26。第二部分包括電泳(例如電子墨水)顯示效果，其層壓於圖1示意性展示之底板頂部。主動矩陣(AM)電路(聚合物電子堆疊40)在塑膠箔或基板42上加工，形成可整合至可撓性顯示器中之AM底板。
堆疊40之層較佳藉由光微影進行圖案化，其可藉由使用該等層(例如絕緣層)之固有光敏性或藉由使用光阻材料(例如，大多數半導體及導體)。在光微影過程中產生質子。加工之後，該等質子(或以一些其他離子形式)仍存在於該等層中，且引起最終裝置中之偏壓不穩。儘管用無離子水充分洗滌裝置以驅除該等(及其他)離子，且儘管此引起顯著改良，但最終裝置可能仍然經受受限之操作壽命。減少光微影處理之數目可為有利。
再次參看圖1，顯示器8之電泳顯示效果使用黑及白微粒子，其對施加於囊12之電壓作出回應。為改變電泳電子墨水顯示器8上之影像內容，可在一定時間內(500 ms－1000 ms)寫入新的影像資訊。由於主動矩陣之更新率通常較高，因此此引起在多個訊框期間定址相同影像內容(例如50 Hz訊框率下，25至50訊框)。舉例而言，將電子墨水(E墨水)自黑處理至白包括在500 ms至1000 ms期間將像素電容器充電至－15 V。在此期間，白粒子向頂部(共同)電極移動，而黑粒子向底部(主動矩陣底板)電極移動。轉換成黑色包括像素上之正像素電壓及0 V時，並不轉換電子墨水。
由於電泳顯示效果為雙穩態，因此底板僅需要在影像更新期間加以驅動。在影像更新之間，底板上轉換之像素不受驅動。與標準液晶(LC)效果相比，電子墨水之驅動電壓相對較高。因此主動矩陣底板上之聚合物電子裝置應在相對較高之電壓下進行驅動。
對於具有E墨水之聚合物電子主動矩陣底板而言，電壓可包括約－25 V之列選擇電壓，＋25 V之列非選擇電壓，－15 V與＋15 V之間之行電壓，及2.5 V之共同電極電壓。此等係相對較高的電壓，此係由於高電壓E墨水顯示效果及以下事實：聚合物電子裝置必需在相對於非晶形矽裝置之稍許較高之電壓下進行驅動。使用電子墨水替代LC材料做為顯示效果之優勢在於電子墨水為雙穩態。因此，定址僅在影像更新期間(~1 sec)係必須的，而主動矩陣在影像更新之間係靜止的。使用電子墨水之不利之處在於不可應用訊框反轉，意即在隨後訊框內在行(資料線)上交替應用正及負電壓。此通常在習知LCD中進行以使離子漂移之效應最小化。
如圖4所示，儲存電容器28得以使用。使用其係為了使TFT關電流之需要不致太低。儲存電容器之一缺點在於其耦合至下一列之TFT 26，使得在列至列定址期間，此TFT可經受90 V反沖。根據離散TFT及電容器之量測，該等高電壓引起高臨限值電壓轉移，且最終引起困難之電擊穿。
由於閘極及資料線上之大的電壓擺動，因此電子墨水劣化。有利的係，提供根據本發明之一實施例之場遮蔽以抵消該大的電壓擺動(例如，反沖電壓)。與無場遮蔽之設計相比，場遮蔽在製造期間可需要兩個額外遮罩步驟。藉由用結構化場遮蔽絕緣層做為遮罩以使用噴墨來沈積半導體可有利地使用此複雜性之增加。在一實施例中，可藉由使用噴墨來替代一遮罩步驟。
參看圖5及圖6，使用聚合物電子之主動矩陣電路204之一像素及體現為像素墊220之場遮蔽根據一實施例得以說明性展示。虛線指示圖6中橫截面圖之位置。在該實施例中展示基板206，其可包括可撓性聚合物材料或其類似物。閘電極208係由導電材料形成，且絕緣體212係形成於閘電極208之上。另一導電層經圖案化以形成資料線214。用於形成資料線214之導電層亦可包括其他特徵，諸如電容器板221、通道接觸墊223等。在一經指定用於薄膜電晶體222之區域中在資料線上及其之間形成半導體層216。接著在薄膜電晶體222及形成資料線214之層之上形成絕緣層218。在絕緣層218上形成像素墊220。像素墊220形成場遮蔽，並安置於電晶體222及資料線214之部分之上。像素墊220使用通道225經由資料線層214之一部分連接至電晶體222。
場遮蔽設計用於為場遮蔽電子墨水，此係由於閘極及資料線上之電壓。如已提及，存在(例如)高達90 V之反沖電壓。若電子墨水可"見到"此電壓，則其對壽命具有害作用。如上所述，第二絕緣層(218)及場遮蔽電極(220)得以包括，但使得製造更為複雜。
在無孔基板上用噴墨做為沈積技術通常需要表面預處理以防止所塗覆之液滴散佈。使用孔或表面能量圖案係相同普遍的。此程序之不利之處在於需要一或多個微影步驟(微接觸印刷或標準微影)。此使得使用非微影技術來塗覆結構化層之優勢最小化。
根據本發明之一態樣，空穴可形成於場遮蔽絕緣體218中，充當遮罩以輔助半導體材料216之局部塗覆。接下來，在空穴中塗覆絕緣體，隨後氣相沈積頂部導電層(例如，金)。如下文所述，亦可使用此方法製造垂直互連件。
參看圖7，基板206具有閘電極208及垂直互連件207之部分。閘電極208及互連件207由相同導電層形成。絕緣體212形成於電極208及互連件及顯示裝置280之其他部分之上。沈積並圖案化用於資料線214之導電材料，繼之以形成絕緣層218之沈積過程。空穴231形成於絕緣層218中以展現閘電極208上之資料線214之部分。此外，移除絕緣層212及218以暴露互連件207並形成空穴233。絕緣層212及218亦可具有固有光敏性，該光敏性輔助其圖案化及移除。
參看圖8，半導體材料216塗覆於閘電極208上之絕緣層218。較佳使用噴墨印刷方法塗覆半導體材料216。在無孔基板上用噴墨印刷做為沈積技術通常需要表面預處理以防止所塗覆之液滴散佈。可用空穴231來幫助直接噴墨。有利的係，墨水可塗覆於預定區域，或者可塗覆於顯示裝置280之整個表面。根據本發明之一態樣，空穴231可形成於場遮蔽絕緣體218中，充當遮罩來輔助半導體材料216之局部塗覆。
噴墨印刷包括採用墨水噴嘴以在顯示裝置280之表面上分配墨水液滴。有利的係，噴墨方法包括能夠僅在裝置280之指定區域印刷。以此方式，形成薄膜電晶體之主動區域所需的半導體材料216的量顯著減少。半導體為顯示裝置之底板中最為昂貴之層。材料使用之減少對於材料開銷可獲得兩至三個數量級之成本節約。半導體材料係懸浮或溶解於載液中，且藉由噴墨方法沈積以形成半導體墨水層216。當墨水層乾燥時，該層216可形成顯示裝置280之薄膜電晶體之主動區域。
噴墨印刷可包括單一或多個噴嘴印刷頭以及半導體及膜形成劑之溶液。或者，可包括半導體之前驅物，其在塗覆之後使用熱處理可轉化為半導體(參看，例如WO03030278，其以引用之方式併入本文中)。
參看圖9，絕緣體227塗覆於空穴231中以覆蓋半導體層216。較佳使用噴墨印刷方法塗覆絕緣體227。亦可採用其他印刷沈積技術。
參看圖10，頂部導電層234(例如，金或其他導電金屬)之物理氣相沈積(PVD)得以執行。導電層234形成像素墊220及垂直互連件229。此外，層234(形成像素墊220)沿閘電極208形成第二閘極，以用於使用半導體材料216所形成之所得薄膜電晶體222。像素墊220可連接於電晶體222之汲極。
藉由以此方式形成顯示裝置280，有可能減少遮罩步驟之數目，並簡化塗覆及結構化半導體材料216之程序。舉例而言，可旋塗半導體，且接著塗覆保護層，隨後塗覆光阻材料。此光阻材料經圖案化，且可在反應性離子蝕刻步驟中用作遮罩。藉由本發明，對場遮蔽絕緣體進行圖案化，且對半導體材料進行噴墨印刷，繼之以電介質沈積及導體沈積。對半導體材料的隨後的圖案化得以避免，同時避免了光阻材料沈積及圖案化步驟之複雜性。
本發明之應用範圍包括顯示裝置，其包括具有無機及/或有機基底材料之顯示器。在尤其可用之實施例中，可根據本發明製造基於塑膠電子之顯示器。儘管本發明已相對於可撓性顯示裝置進行描述，但任何顯示裝置可獲益於本文所揭示之教示。在主動矩陣底板中使用聚合物電子之主動矩陣顯示器可具有由噴墨印刷所形成之其他層。
儘管已描述用於在半導體噴墨印刷時做為遮罩之場遮蔽電介質之較佳實施例(其意欲為說明性而非限制性)，但應注意，熟習此項技術者可根據上述教示對其進行修改及變更。因此應瞭解，可在所附申請專利範圍所概述之本文所揭示之實施例的範疇及精神內，對所揭示之揭示案之特定實施例進行改變。在如此描述該等細節後且尤其為專利法所需要，所主張之內容及所要為專利證書所保護之內容闡述於所附申請專利範圍中。
8．．．顯示器
10a．．．電容器板
10b．．．電容器板
12．．．囊
20．．．電路
22．．．像素
24．．．列電極
24'．．．儲存電容器線
26．．．薄膜電晶體
28．．．儲存電容器
29．．．閘極－汲極電容器
30．．．像素電容器
32．．．行電極
40．．．堆疊
42．．．塑膠箔/基板
44．．．閘極層
45．．．列電極
46．．．有機絕緣層
47．．．行電極
48．．．導電層
50．．．有機半導電層
110．．．像素墊
204．．．主動矩陣電路
206．．．基板
207．．．垂直互連件
208．．．閘電極
212．．．絕緣體/絕緣層
214．．．資料線
216．．．半導體材料
218．．．絕緣層/絕緣體
220．．．像素墊
221．．．電容器板
222．．．薄膜電晶體
223．．．通道接觸墊
225．．．通道
227．．．絕緣體
229．．．垂直互連件
231．．．空穴
233．．．空穴
234．．．導電層
280．．．顯示裝置
圖1為展示E墨水顯示器之示意圖；圖2為用於包括E墨水顯示器之主動矩陣顯示器的像素單元之俯視圖；圖3為沿圖2的截線2－2截取的橫截面圖，其中展示主動顯示像素單元之說明性堆疊；圖4為展示用於圖2及3所示之主動矩陣顯示器之像素單元的等效電路之示意圖；圖5為用於主動矩陣顯示器之像素單元的俯視圖，該主動矩陣顯示器包括根據一實施例之場遮蔽及經噴墨印刷之半導體層；圖6為展示主動顯示像素單元之說明性堆疊沿圖5中截線6－6截取的橫截面圖；且圖7－10為展示主動矩陣顯示器之製造步驟之橫截面圖，其展示根據一說明性實施例之半導體層之噴墨印刷。
206．．．基板
207．．．垂直互連件
208．．．閘電極
212．．．絕緣體/絕緣層
214．．．資料線
216．．．半導體材料
218．．．絕緣層/絕緣體
220．．．像素墊
227．．．絕緣體
229．．．垂直互連件
234．．．導電層
280．．．顯示裝置
Claims (22)
- 一種用於製造一種具有電子墨水的顯示裝置之方法，其包含以下步驟：提供一場遮蔽介電層用以減低在該電子墨水上之反沖電壓；圖案化該場遮蔽介電層以暴露導體在一閘電極上的部分，並在該等導體上形成一空穴；噴墨印刷一半導體材料以填充該空穴之一部分以覆蓋該等導體來形成一用於定址一像素之電晶體，而無需用一光微影步驟來圖案化該半導體材料；在該空穴中之該半導體材料上沈積一絕緣材料；及在該絕緣材料及該場遮蔽介電層上形成一像素墊。
- 如請求項1之方法，其中該等導體包括資料線，且該圖案化步驟包括暴露該等資料線。
- 如請求項1之方法，其中該空穴係形成於一閘電極上。
- 如請求項1之方法，其中該在該半導體材料上沈積一絕緣材料之步驟包括噴墨印刷該絕緣層。
- 如請求項1之方法，其中該等導體形成一用於開啟及關閉一像素之一薄膜電晶體之源極及汲極。
- 如請求項5之方法，其中該等導體包括一形成於一閘電極上且藉由一介電層與該閘電極分離之部分。
- 如請求項1之方法，其中該圖案化一場遮蔽介電層以暴露導體並在該等導體上形成一空穴之步驟包括形成一用於一垂直互連件之空穴。
- 如請求項7之方法，其中該在該絕緣材料及該場遮蔽介電層上形成一像素墊之步驟包括使用一與形成該像素墊所用之相同導電材料形成該垂直互連件。
- 如請求項1之方法，其中該形成一像素墊之步驟包括藉由物理氣相沈積來沈積一導電材料。
- 一種用於製造一種具有電子墨水的顯示裝置之方法，其包含以下步驟：形成一閘電極；在該閘電極上沈積一第一絕緣層；沈積一第一導電層並圖案化該第一導電層以在該閘電極之上之該第一絕緣層上形成資料線；沈積一場遮蔽介電層用以減低在該電子墨水上之反沖電壓，並圖案化該場遮蔽介電層以暴露該等資料線在該閘電極上的部分，並在該閘電極上形成一空穴；噴墨印刷一半導體材料以填充該空穴之一部分並包封該等資料線，而無需用一光微影步驟圖案化該半導體材料；在該半導體材料上沈積一第二絕緣材料；及在該第二絕緣材料及該場遮蔽介電層上形成一第二導電層。
- 如請求項10之方法，其中該在該半導體材料上沈積一第二絕緣材料之步驟包括噴墨印刷該第二絕緣層。
- 如請求項10之方法，其中該等資料線形成一用於開啟及關閉一像素之一薄膜電晶體之源極。
- 如請求項10之方法，其中該圖案化一場遮蔽電介質之步驟包括形成一用於一垂直互連件之空穴。
- 如請求項13之方法，其中該形成一第二導電層之步驟包括使用該第二導電層形成該垂直互連件。
- 如請求項10之方法，其中該形成一第二導電層之步驟包括藉由物理氣相沈積來沈積該第二導電層。
- 如請求項10之方法，其中該形成一第二導電層之步驟包括形成一像素墊/場遮蔽，該像素墊/場遮蔽在一使用該半導體材料形成之薄膜電晶體之至少一部分上延伸。
- 一種具有電子墨水的顯示裝置，其包含：一薄膜場效電晶體，其選擇性耦合一訊號以定址一像素，該薄膜電晶體包括一覆蓋源極及汲極導體之經噴墨印刷之半導體層，且該半導體層係形成於一在一場遮蔽絕緣層中形成之空穴中，該場遮蔽絕緣層係用以減低在該電子墨水上之反沖電壓且暴露該源極及汲極導體在一閘電極上的部分；及一像素墊，其形成一場遮蔽，該像素墊係形成於一絕緣層上且經由該絕緣層連接至該電晶體，使得該場遮蔽在該電晶體之至少一部分上延伸。
- 如請求項17之顯示裝置，其進一步包含一經噴墨印刷之絕緣層，該絕緣層沈積於該半導體層上以將該半導體層與該像素墊分隔開。
- 如請求項18之顯示裝置，其中該經噴墨印刷之絕緣層及該半導體層係在一相同空穴中印刷。
- 如請求項17之顯示裝置，其中該薄膜電晶體包括一閘電極，且該場遮蔽係安置於該薄膜電晶體上以形成一第二閘電極。
- 如請求項17之顯示裝置，其進一步包含一由一與該像素墊相同之材料形成之垂直互連件。
- 如請求項17之顯示裝置，其中該顯示裝置具可撓性。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6498114B1 (en) * | 1999-04-09 | 2002-12-24 | E Ink Corporation | Method for forming a patterned semiconductor film |
| TW574530B (en) * | 1999-02-23 | 2004-02-01 | Sharp Kk | Liquid crystal display device and method of manufacturing the same |
| US20060081849A1 (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Organic thin film transistor array and manufacturing method thereof |
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|---|---|---|---|---|
| KR100334575B1 (ko) | 1999-07-05 | 2002-05-03 | 윤종용 | 반도체 메모리 제조 방법 |
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| US20030194825A1 (en) * | 2002-04-10 | 2003-10-16 | Kam Law | Deposition of gate metallization for active matrix liquid crystal display (AMLCD) applications |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW574530B (en) * | 1999-02-23 | 2004-02-01 | Sharp Kk | Liquid crystal display device and method of manufacturing the same |
| US6498114B1 (en) * | 1999-04-09 | 2002-12-24 | E Ink Corporation | Method for forming a patterned semiconductor film |
| US20060081849A1 (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Organic thin film transistor array and manufacturing method thereof |
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