專利名稱：具有集成聲換能器的顯示襯底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示襯底，和包括顯示襯底的諸如液晶顯示器的顯示器。本發(fā)明還涉及聲換能器。
許多電氣產(chǎn)品，例如便攜式電腦、個(gè)人信息管理器(personalorganizer)、移動(dòng)電話，都包括一個(gè)或多個(gè)顯示器以及一個(gè)或多個(gè)聲換能器。
已知的顯示器包括液晶、等離子、聚合物發(fā)光二極管、有機(jī)發(fā)光二極管、和場(chǎng)致發(fā)光顯示器。這類器件一般包括兩個(gè)相對(duì)的顯示襯底，在這兩個(gè)襯底之間具有電控的光調(diào)制層或陣列。所述光調(diào)制層或陣列或是設(shè)置在一個(gè)顯示襯底上或是設(shè)置在兩個(gè)顯示襯底之間的間隙上。所述各顯示襯底之一具有薄膜晶體管(TFT)有源矩陣的一種典型的液晶顯示器在美國專利5130829中作了說明。
常用的聲換能器實(shí)例有傳聲器、揚(yáng)聲器和壓電蜂鳴器。電氣產(chǎn)品通常要求有兩種以上聲換能器。例如，移動(dòng)電話一般需要用于話音輸入的傳聲器、用于聲音(例如語音)輸出的揚(yáng)聲器以及用于提醒用戶注意的蜂鳴器。
目前電氣產(chǎn)品的趨勢(shì)是提供日益增多的功能，于是就需要向產(chǎn)品用戶顯示更多的信息。因而就需要更大面積的顯示器。但相反的是，產(chǎn)品卻趨向于越做越小，特別是便攜式設(shè)備。例如，為了顯示文本消息或互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容，更小型的移動(dòng)電話卻要求有更大的顯示屏。
結(jié)果，在產(chǎn)品中，也包括顯示器中，諸如聲換能器等元件可利用的空間就越來越小。這問題的一個(gè)已知解決方案是提供和使用更小的聲換能器。但通常隨著元件體積縮小，其單位生產(chǎn)成本增加。而且，它們?cè)谧罱K產(chǎn)品中的裝配，連接和測(cè)試也更為繁雜。
單單考慮提供小型的聲換能器，在聲換能器領(lǐng)域內(nèi)(不考慮它們?cè)陲@示器中的使用)已知可在硅晶(圓)片上淀積薄膜層來形成聲換能器單元。在Quanbo Zou等的“用波紋膜技術(shù)設(shè)計(jì)和制造硅電容傳聲器”，微電機(jī)系統(tǒng)雜志(Journal of MicroelectromechanicalSystems)，Vol.5，No.3，1996年9月；Seung S.Lee等的“壓電懸臂傳聲器和微型揚(yáng)聲器”微電機(jī)系統(tǒng)雜志(Jounal ofMicroelectromechanical Systems)，Vol.5，No.4，1996年12月；以及EP-A-0 979992中都公開了這種聲換能器。用傳統(tǒng)的批處理方式在硅晶片上形成多個(gè)聲換能器，然后切割硅晶片形成單個(gè)聲換能器。涉及到的生產(chǎn)技術(shù)常稱為“微加工”。
這些類型的聲換能器可以生產(chǎn)成很小型的形式。薄膜層也可用來形成聲換能器工作所需的整體半導(dǎo)體電路。但在那些由于包括一個(gè)或多個(gè)顯示器而空間非常寶貴的產(chǎn)品中，使用這些聲換能器還不能完全解決缺少空間的問題，因?yàn)樵谧罱K產(chǎn)品中每個(gè)聲換能器的包裝都需要它自己的空間。而且，由于這些聲換能器具有非常小型化的優(yōu)點(diǎn)，聲換能器在最終產(chǎn)品中的插入和連接就特別繁雜。
所以，總而言之，對(duì)上述問題需要提供另一種解決方案，而不是簡(jiǎn)單地減小聲換能器的大小。
第一方面，本發(fā)明提供一種顯示襯底，它包括基片，在基片上形成的一個(gè)或多個(gè)顯示元件；以及在基片上的孔穴上形成的聲換能器。
第二方面，本發(fā)明提供具有第一方面的顯示襯底的一種顯示器。
本發(fā)明源自以下想法通過以顯示器中顯示襯底之一上的集成部分的形式形成聲換能器來提供集成的顯示器和聲換能器。這樣在同時(shí)需要顯示器和聲換能器的產(chǎn)品中就可節(jié)省空間。而且，不再需要單獨(dú)的插入和連接聲換能器，因?yàn)檫@些工作在插入和連接顯示器時(shí)就已進(jìn)行了。當(dāng)以小型化的形式在顯示器的襯底上形成聲換能器時(shí)，這一點(diǎn)就特別有利。
制作顯示襯底的基片最好是玻璃、石英或一種塑料材料。這樣就可生產(chǎn)特別經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的顯示器，因?yàn)檫@些材料通常都用作傳統(tǒng)顯示器的襯底材料。
第三方面，本發(fā)明提供一種形成顯示襯底的方法，所述方法包括以下步驟提供基片，在基片上形成一個(gè)或多個(gè)顯示元件；以及在基片上的孔穴上形成聲換能器。
第四方面，本發(fā)明提供一種形成顯示器的方法，所述方法包括用第三方面的方法形成顯示襯底。
孔穴可在基片中形成，此時(shí)孔穴可伸展到襯底的整個(gè)深度。孔穴最好用噴粉末法形成，因?yàn)檫@種方法可以在高強(qiáng)度的基片材料中形成孔穴。
也可利用一層或多層侵蝕(sacrificial)層在聲換能器和基片的一個(gè)表面之間形成孔穴。這種方法可具有設(shè)計(jì)的靈活性。
在同一襯底上同時(shí)提供聲換能器和一個(gè)或多個(gè)顯示元件，允許共用一些加工步驟，特別是各種薄膜層的淀積和/或刻蝕，從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過程。聲換能器可以是傳聲器或揚(yáng)聲器，包括固定的電極和包含振動(dòng)膜電極的可動(dòng)振動(dòng)膜。在這種情況下，振動(dòng)膜電極最好由作為在顯示襯底上形成的各顯示元件的至少第一部分的同一導(dǎo)體層形成。而且，固定電極最好由作為在顯示襯底上形成的各顯示元件的至少第二部分的同一導(dǎo)體層形成?？蓜?dòng)振動(dòng)膜還可以包括絕緣層，這種情況下所述絕緣層最好由作為各顯示元件的至少一部分的同一絕緣層形成，這樣就簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過程。但為了優(yōu)化聲換能器和各個(gè)顯示元件的性能特性，絕緣層(或?qū)嶋H上任一其他層)都可單獨(dú)制作。
對(duì)于液晶顯示器，所述顯示襯底最好是有源矩陣顯示襯底，并且顯示元件包括薄膜晶體管和像素電極。在此情況下，振動(dòng)膜電極最好由與薄膜晶體管柵極相同的導(dǎo)體層形成，而固定電極最好由與像素電極相同的導(dǎo)體層形成。
當(dāng)顯示器是為需要不止一個(gè)聲換能器的最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)，可在一個(gè)顯示襯底上形成多個(gè)聲換能器，這樣擴(kuò)大了由本發(fā)明得到的優(yōu)勢(shì)。
第五方面，本發(fā)明提供一種聲換能器，它包括絕緣材料襯底；所述襯底中的孔穴；淀積在所述襯底上的多個(gè)層；以及由所述各淀積層形成的位于孔穴上的可動(dòng)構(gòu)件。
第六方面，本發(fā)明提供形成聲換能器的方法，所述方法包括以下步驟提供絕緣材料襯底；在所述襯底上淀積多個(gè)層；在所述襯底中形成孔穴；以及由所述各淀積層形成位于孔穴上的可動(dòng)構(gòu)件。
最好，在所述可動(dòng)構(gòu)件對(duì)面形成固定電極；所述可動(dòng)構(gòu)件由可動(dòng)電極和絕緣層形成，其中，可動(dòng)電極由作為所述多層之一的第一金屬層形成、而所述絕緣層是所述多層中的另一層；以及所述固定電極由第二金屬層，該第二金屬層是所述多層中的另一層。
最好孔穴用噴粉末法制成。
第五和第六方面源自以下認(rèn)識(shí)作為本發(fā)明上述第一到第四方面的一部分的聲換能器即使不集成在顯示襯底上也可提供優(yōu)于已知聲換能器的潛在優(yōu)勢(shì)。例如，采用通過在絕緣材料上淀積各層并在絕緣襯底中形成孔穴來形成這種聲換能器的方法，就可以用強(qiáng)度高而價(jià)廉的襯底材料制作有效的小型聲換能器，比起前述基于硅片的聲換能器，包裝和/或處理和/或材料的成本都可降低。一種可供選擇的方法，或者另外一種方法，由于其特征與顯示襯底相同，所以可以這樣形成根據(jù)第五和第六方面的聲換能器、使得其外部的物理形式或封裝比傳統(tǒng)的聲換能器更簡(jiǎn)單地與顯示器一起包括在最終產(chǎn)品中。
除上述各種優(yōu)選方案外，各從屬權(quán)利要求還定義了本發(fā)明的其他優(yōu)選方案和可能性。
參考以下所描述的實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其他方面將得到闡述、使其顯而易見。
現(xiàn)通過實(shí)例、參考


本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中圖1是具有集成傳聲器的顯示襯底的一部分的示意圖；圖2是包括圖1所示顯示襯底的液晶顯示器的截面示意圖；圖3是說明用于制造圖1和圖2所示顯示襯底的工藝步驟的流程圖；圖4a-4f示意地說明隨著圖3所示過程的進(jìn)行所述顯示襯底的各零件的產(chǎn)生；圖5是說明用于制造電容傳聲器的工藝步驟的流程圖；圖6a和6b示意地說明隨著圖5所示過程的進(jìn)行所述電容傳聲器的各零件的產(chǎn)生；圖7a是包括孔穴上振動(dòng)膜的壓電蜂鳴器的示意圖；圖7b是包括孔穴上懸臂的壓電蜂鳴器的示意圖；圖7c是包括孔穴上振動(dòng)膜的另一壓電蜂鳴器的示意圖；以及圖7d是包括孔穴上懸臂的另一壓電蜂鳴器的示意圖。
應(yīng)當(dāng)指出，這些圖都是示意的，并未按比例畫出。為了清晰和方便，圖中一些部分的有關(guān)尺寸和比例已放大或縮小。
圖1是在第一實(shí)施例中提供顯示襯底1的一部分的示意圖。顯示襯底1包括玻璃基片2。同傳統(tǒng)的顯示襯底一樣，在玻璃基片2的上表面上(如在圖1中看到的)形成多個(gè)顯示元件。術(shù)語“顯示元件”此處指能對(duì)顯示襯底的顯示功能作貢獻(xiàn)的顯示襯底的一部分。在此實(shí)施例中，該多個(gè)顯示元件包括像素陣列。形成大量這樣的像素，但為清晰起見，圖1中只示出其中的5個(gè)，即像素4、5、6、7和8。
還在玻璃基片2的上表面上形成傳聲器10、即聲換能器的一種類型。在此實(shí)施例中，從玻璃基片2的上表面上面看，該傳聲器的形狀近于圓形。傳聲器10是包括固定電極和振動(dòng)電極的電容傳聲器。為這些電極中的每一個(gè)設(shè)置外部接點(diǎn)，即，用于振動(dòng)電極的接點(diǎn)12和用于固定電極的接點(diǎn)13。當(dāng)傳聲器10工作時(shí)，兩電極之間的電容隨振動(dòng)電極因聲波相對(duì)固定電極的運(yùn)動(dòng)而變化。通過把適當(dāng)?shù)碾娐愤B接到這兩個(gè)外部接點(diǎn)上，就可測(cè)量和處理這種變化的電容。
像素4，5，6，7，8包括TFT并形成有源矩陣陣列、使得顯示襯底1可以用作液晶顯示器11的有源矩陣顯示襯底，如圖2所示，圖2示出顯示襯底1通過圖1的線X1-X2截取的截面圖。在圖2中，玻璃基片2、傳聲器10和接點(diǎn)12都單獨(dú)示出。但為清晰起見，像素4，5，6和沿線X1-X2上的任何其它顯示元件都以在玻璃基片2的表面上形成的有源矩陣層14的形式統(tǒng)一表示。
玻璃基片2具有孔穴28，它伸展到玻璃基片2的整個(gè)深度。在孔穴28上形成傳聲器10。孔穴28具有大致圓形的截面，這就使傳聲器10具有大致圓形的形狀，下面將作詳細(xì)說明。
在玻璃基片2上形成用于振動(dòng)電極的接點(diǎn)12，它位于傳聲器10旁邊、有源矩陣層14覆蓋區(qū)域之外的位置上。
玻璃基片2上由有源矩陣層14覆蓋的區(qū)域用來形成液晶顯示區(qū)域，如下所述。玻璃基片2具有淀積在有源矩陣層14上的液晶定向?qū)?0。液晶顯示器11還包括其上有共用電極18的、與玻璃基片2隔開的第二玻璃基片16。玻璃基片16具有淀積在共用電極18上的液晶定向?qū)?2。包括扭曲向列液晶材料的液晶層24設(shè)置在兩個(gè)玻璃基片2、16上的定向?qū)?2、24之間。在液晶層24覆蓋區(qū)域的邊沿在兩個(gè)定向?qū)?2，24之間形成密封部分26。液晶顯示器的這些和其他細(xì)節(jié)(就對(duì)應(yīng)于有源矩陣層14的區(qū)域而言，與傳聲器10形成對(duì)照)與US 5130829公開的液晶顯示器相同，工作也相同，所述專利已作為參考包括在本文中。
或者，液晶層也可延伸到傳聲器上方以簡(jiǎn)化生產(chǎn)過程，在這種情況下，傳聲器仍會(huì)根據(jù)通過液晶層的振動(dòng)對(duì)聲音作出響應(yīng)，雖然這通常會(huì)對(duì)傳聲器響應(yīng)的質(zhì)量產(chǎn)生有害的影響。
圖3說明在此實(shí)施例中用于生產(chǎn)顯示襯底1的工藝步驟。現(xiàn)結(jié)合圖4a-4f說明這些工藝步驟，圖4a-4f示出隨著過程的進(jìn)行顯示襯底1的各零件的產(chǎn)生。圖4a-4f示出顯示襯底1的通過圖1的線X1-X3截取的截面圖，即，包括用于振動(dòng)電極的接點(diǎn)12、傳聲器10以及僅一個(gè)像素4。但是，應(yīng)當(dāng)指出，以下說明的關(guān)于像素4的步驟實(shí)際上是同時(shí)對(duì)整個(gè)像素陣列進(jìn)行的。
圖4a中所示零件的形成如下。在步驟s2，提供玻璃基片2。在步驟s4，在玻璃基片2表面上準(zhǔn)備形成傳聲器10的區(qū)域上淀積一層起始的噴粉末保護(hù)層42。在步驟s6，淀積金屬層，并且在準(zhǔn)備形成像素4的TFT的位置將該金屬層構(gòu)成圖案以形成柵極44。在步驟s8，在玻璃基片2的實(shí)際整個(gè)區(qū)域上淀積第一氮化硅(SiN)層(即絕緣層)48。在步驟s10和s12，為TFT的形成，淀積兩層非晶硅層。更具體地說，在步驟s10，在第一SiN層48的柵極44上淀積未摻雜的非晶硅層50，然后在步驟s12淀積n+非晶硅層52，這樣形成圖4a所示的整個(gè)結(jié)構(gòu)。
圖4b中所示的附加零件的形成如下。在步驟s14，淀積另一金屬層并將其構(gòu)成圖案，以形成TFT的源極56和漏極58以及用作形成的傳聲器的振動(dòng)電極60的電極。柵極44上小區(qū)域中的n+非晶硅層52也要去除掉。這樣就可得到圖4b所示的整個(gè)結(jié)構(gòu)。
圖4c中所示的附加零件的形成如下。在步驟s16，在玻璃基片2的大致整個(gè)區(qū)域上淀積第二SiN層(即絕緣層)62。這樣實(shí)際上TFT69的制造就基本上完成了。在步驟s18，在第二SiN層62中刻蝕通孔，具體地說，漏極58上方的孔66以及傳聲器振動(dòng)電極60的延伸部分上方的孔68。這樣就可得到圖4c所示的整個(gè)結(jié)構(gòu)。
圖4d中所示的附加零件的形成如下。在步驟s20，在第二SiN層62上和其中的孔64、66和68上淀積氧化銦銻(ITO)的透明電極層并將其構(gòu)成圖案以形成以下零件像素電極72；將TFT的漏極58連接到像素電極72的漏極端子74；作為傳聲器固定電極76的電極；圖1說明的傳聲器固定電極接點(diǎn)13(但在圖4d中未示出，因?yàn)樗宦湓诮孛婢€X1-X3上)；以及用于圖1說明的傳聲器振動(dòng)電極60的接點(diǎn)12。為使工作時(shí)傳聲器固定電極76基本上保持靜止而先前說明的傳聲器振動(dòng)電極60振動(dòng)，使所述ITO層比第一SiN層48和傳聲器振動(dòng)電極60的聯(lián)合厚度要厚一些，厚多少取決于涉及材料的相對(duì)剛度。將傳聲器固定電極76構(gòu)成這樣的圖案、以便其包括間隙80，81，82和83，而且從上面看傳聲器固定電極76時(shí)，它呈篩網(wǎng)形。(當(dāng)傳聲器完成時(shí)，這些間隙會(huì)形成聲音氣孔，下面將作詳細(xì)說明)。這樣就可得到圖4d所示的整個(gè)結(jié)構(gòu)。
圖4e中所示的附加零件的形成如下。在步驟s22，在玻璃基片2底部表面的整個(gè)區(qū)域上(但除了對(duì)應(yīng)于要形成傳聲器10的區(qū)域之外)淀積第二噴粉末保護(hù)層43。在此實(shí)施例中，孔穴的直徑大約為1mm-2mm，雖然通常這可根據(jù)傳聲器所需的聲音響應(yīng)而改變。在步驟s24，用鐵粉在玻璃基片2底部表面作噴粉末處理，形成穿過玻璃基片2整個(gè)深度的孔穴28。在噴粉末過程中，玻璃基片2底部表面的其余區(qū)域由第二噴粉末保護(hù)層43保護(hù)。隨著孔穴接近完成，即當(dāng)噴粉末進(jìn)行到孔穴區(qū)中的第一SiN層48的下方時(shí)，第一SiN層48由第一噴粉末保護(hù)層42保護(hù)。在噴粉末過程中，整個(gè)結(jié)構(gòu)的頂部表面可以任選地用一層例如有機(jī)光致抗蝕劑來保護(hù)，后者在噴粉末之前涂復(fù)上并在噴粉末之后通過刻蝕去除。此外，基片的正面可以借助在噴粉末時(shí)用來安裝基片的例如金屬片來保護(hù)。噴粉末和噴粉末保護(hù)層的細(xì)節(jié)在下面說明。這樣就可得到圖4e所示的整個(gè)結(jié)構(gòu)。
圖4f中所示的附加零件的形成如下。在步驟s26，用刻蝕法去除噴粉末保護(hù)層42和43。在步驟s28，用刻蝕法去除準(zhǔn)備形成傳聲器10的區(qū)域中的第二SiN層62。這樣在傳聲器固定電極76和傳聲器振動(dòng)電極60之間就留下了聲音孔穴92，于是先前提到的間隙80，81，82和83形成連接到聲音孔穴92的聲音氣孔。在這個(gè)區(qū)域中去除第二SiN層62的另一效果就是在孔穴28上和懸在孔穴上的傳聲器振動(dòng)電極60區(qū)域中留下第一SiN層48。這樣，傳聲器振動(dòng)電極60，以及附著其上的第一SiN層48部分，一起形成傳聲器10的振動(dòng)膜94。而且，在步驟s28去除第二SiN層62，在形成聲音孔穴92和聲音氣孔80，81，82和83的同時(shí)就完成了傳聲器10的形成，它包括傳聲器固定電極76和振動(dòng)膜94。
除了傳聲器10，圖4f中所示的其它完成的功能元件有像素4和傳聲器振動(dòng)電極接點(diǎn)12。
像素4包括像素電極73及其關(guān)聯(lián)的TFT 69。像素4(以及其它像素，和其它TFT連接，例如玻璃襯底其余區(qū)域中的柵極引線，未示出)構(gòu)成了在有源矩陣層14中形成的結(jié)合圖1和圖2所討論的顯示元件。
在此實(shí)施例中，玻璃基片的厚度是1mm，雖然也可使用其他方便的厚度，并且，按照標(biāo)準(zhǔn)的TFT制造工藝，各淀積層的厚度均在0.05mm和1μm之間，但第二SiN層62(此實(shí)施例中其厚度為2μm)以及噴粉末保護(hù)層42和43除外。噴粉末保護(hù)層42和43在下面要詳細(xì)討論。第二SiN層62的厚度確定了最終傳聲器的聲音室的高度，所以實(shí)際上部分要根據(jù)傳聲器所需的聲音響應(yīng)特性來選擇。但較厚的層要用更長(zhǎng)的時(shí)間生產(chǎn)，增加了制造成本，而且在此實(shí)施例中，優(yōu)化的TFT特性也受到一定影響。因此，可根據(jù)這些因素權(quán)衡利弊來選擇所需的厚度。
除非特別說明，所有的層都用傳統(tǒng)方式淀積，并用標(biāo)準(zhǔn)的光刻和刻蝕技術(shù)形成圖案和刻蝕，例如US5130829中所述。除了與傳聲器10的集成制造有關(guān)的零件以外(即像素4，其他未示出的像素以及柵極引線和其他連接，其他未示出的有源矩陣元件，例如行和列的地址導(dǎo)線等)，顯示襯底1的其他零件的所有細(xì)節(jié)均用傳統(tǒng)方式制作和實(shí)現(xiàn)，例如US5130829中所述。
在上述過程的步驟s24進(jìn)行的噴粉末過程是噴粉末的一個(gè)實(shí)例，是機(jī)械去除固體材料的一種已知工藝。噴粉末以及噴粉末保護(hù)，在例如以下參考文獻(xiàn)中作了討論H.J.LIghar t，P.J.Slikkerveer，F(xiàn).H.In’t Veld，P.H.W.Swinkels和M.H.Zonneveld，Philips Journalof Research，Vol.50，No.3/4，P.475-499(1996)。噴粉末可以例如在生產(chǎn)某些類型的等離子顯示屏?xí)r制造凸緣(肋形)結(jié)構(gòu)。
在此實(shí)施例中，第二噴粉末保護(hù)層43在噴粉末步驟s24中始終要經(jīng)受噴粉末，因此要求其是一種較強(qiáng)和較厚的層。用于第二噴粉末保護(hù)層43的材料是Ebecryl 270TM(由荷蘭UCB化學(xué)公司購得)，這是一種基于聚氨脂丙烯酸鹽的光敏彈性體聚合物。它是液體，可用手術(shù)刀片涂抹，使其厚度約為100μm。用光刻法作圖案。應(yīng)當(dāng)指出，也可使用其他聚合物或掩膜材料。
但第一噴粉末保護(hù)層42僅在噴粉末步驟s24快結(jié)束時(shí)才被噴粉末，此時(shí)噴粉末過程基本上已去除掉了孔穴28中玻璃基片2的全部厚度。所以第一噴粉末保護(hù)層42可以使用較薄的層和/或較弱的材料，因此在此實(shí)施例中，用的材料是聚酰亞胺，用旋涂法(在步驟s24)涂復(fù)到幾微米厚，用光刻法形成圖案。使用聚酰亞胺薄層特別能與隨后在其上淀積的薄層兼容以形成傳聲器10。但由于聚酰亞胺對(duì)于噴粉末并不具有很好的抗蝕能力，所以噴粉末步驟s24最好仔細(xì)定時(shí)、使得聚酰亞胺薄層僅經(jīng)受從孔穴28去除玻璃所需的最少的噴粉末處理。在其他實(shí)施例中，采用較厚和/或較強(qiáng)的材料作第一噴粉末保護(hù)層42，例如用與第二噴粉末保護(hù)層43同樣的材料，這種仔細(xì)定時(shí)的要求就不那么高，但卻會(huì)具有兼容性較差的層厚度。
而且，在其他實(shí)施例中，除了鐵粉外，也可使用例如玻璃珠、二氧化硅、氧化鋁顆粒等粉末。另外，也可不用噴粉末法，而用機(jī)械手段去除玻璃以形成孔穴28。
除了玻璃基片2之外，也可使用某些其他的材料片，例如在某些液晶顯示器中使用的石英或塑料片。還有一種可能是用例如在所謂的硅上液晶(LCOS)顯示器中使用的硅片。
上述形成TFT 69的過程是一種標(biāo)準(zhǔn)的六-掩膜底部柵極反溝道刻蝕，它可為透射顯示器提供有源矩陣襯底?；蛘撸部刹捎闷渌愋偷腡FT(例如，頂部柵極，場(chǎng)屏蔽像素，或底部柵極刻蝕終止)，有些可以使用較少的掩膜。而且，顯示襯底可以用于除透射顯示器外的反射或穿透反射顯示器。還有，本發(fā)明也可用于其他類型的有源矩陣襯底。例如利用與TFT相對(duì)的薄膜二極管的襯底。
上述實(shí)施例的一個(gè)特殊的優(yōu)點(diǎn)就是用來生產(chǎn)傳聲器10的所有各層在形成TFT 69時(shí)都要使用，因而簡(jiǎn)化了整個(gè)的生產(chǎn)過程。但在其他實(shí)施例中，這些層中的一層或多層是與TFT區(qū)相比較單獨(dú)地在傳聲器區(qū)淀積的，這樣可以單獨(dú)對(duì)TFT和傳聲器優(yōu)化其厚度和/或材料的選擇。這樣仍然可有利地共享工藝流程的一些方面。
在其他實(shí)施例中，傳聲器也可集成在無源顯示襯底上，即具有共用電極18的玻璃基片18上，而不是在有源顯示襯底上。雖然這樣共用的流程方面比較少，但仍可在需要顯示器和聲換能器的最終產(chǎn)品中提供前述節(jié)省空間等的優(yōu)點(diǎn)(至少在一定程度上)。同樣，在其他實(shí)施例中，傳聲器也可集成在兩個(gè)顯示襯底都是無源型的液晶顯示器(即無源矩陣液晶顯示器)的顯示襯底上。
應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明也可用于包括適當(dāng)顯示襯底的任何類型的顯示器。這特別包括以下各種顯示器等離子顯示器；場(chǎng)致發(fā)射顯示器；聚合物發(fā)光二極管顯示器；以及有機(jī)發(fā)光二極管顯示器。在等離子顯示器的情況下，如果在等離子顯示器的生產(chǎn)過程中已經(jīng)采用噴粉末工藝，則生產(chǎn)效率就可提高。
在上述實(shí)施例中，從玻璃基片上面看，傳聲器的形狀基本上是圓形的。由于該形狀僅由掩膜(即光致抗蝕劑或噴粉末保護(hù)劑)限定，所以也可根據(jù)需要使用其他形狀，這也代表了使用噴粉末的優(yōu)點(diǎn)。
也可提供不是上述實(shí)施例中的電容型傳聲器的其他類型的傳聲器，例如駐極體傳聲器。
上述實(shí)施例中提供的傳聲器也可用作(即構(gòu)成)揚(yáng)聲器，如果是在其兩個(gè)電極之間加靜電場(chǎng)使其激勵(lì)的話。通過改變靜電場(chǎng)(即改變加在兩個(gè)電極之間的交流電壓)來實(shí)現(xiàn)振動(dòng)膜的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生所需的聲音。在其他實(shí)施例中，也可在顯示襯底上形成壓電蜂鳴器而不是傳聲器。
在其他實(shí)施例中，不是在顯示襯底上形成單一聲換能器，而可以在顯示襯底上形成包括單個(gè)或多個(gè)傳聲器、揚(yáng)聲器或壓電蜂鳴器的任何組合的多于一個(gè)的聲換能器。
用作顯示元件和聲換能器的薄膜層也可用來制造聲換能器工作所需的整體半導(dǎo)體電路。
在上述主要的實(shí)施例中，由于在玻璃基片上形成顯示襯底的同時(shí)形成顯示元件和聲換能器而獲得加工效率。如前所述，如果需要對(duì)顯示元件和聲換能器的一層或多層單獨(dú)優(yōu)化，那么，這些層可在各自的區(qū)域中單獨(dú)淀積或處理，而其他區(qū)域或用掩膜遮蓋使其不受淀積，或?qū)⒉恍枰膶訌倪@些區(qū)域去除掉。但在某些情況下，如果聲換能器和顯示元件是在完全分開的工藝步驟中形成的、即先形成顯示元件再形成聲換能器(或相反)，則整個(gè)生產(chǎn)會(huì)更加有效，例如在顯示區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)需要和各種類型、數(shù)量、大小和位置的聲換能器相組合的情況，就是這樣。
另外，可以通過僅僅形成上述實(shí)施例中的聲換能器部分而不形成顯示元件部分，來形成分立的聲換能器。
下面將參考圖5到圖7說明特別適合于單獨(dú)形成聲換能器的其他實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出，圖5到圖7的實(shí)施例允許利用與圖1到圖4的實(shí)施例一樣的方法在顯示襯底上形成聲換能器(在此之前或之后加上顯示元件)，以及通過僅僅形成所述聲換能器部分而不形成顯示元件來形成單獨(dú)的分立的聲換能器。
圖5示出在電容傳聲器實(shí)施例中采用的工藝步驟。下面將借助于說明傳聲器各零件的建立過程的圖6a和圖6b來描述這些工藝步驟。
圖6a所示的零件形成如下。在步驟s40，提供厚度為0.7mm的玻璃基片102。在步驟s42，在玻璃基片102的底部表面淀積底層噴粉末保護(hù)層104并在對(duì)應(yīng)于要形成傳聲器的區(qū)域形成具有間隙105的圖案，并且在玻璃基片102的頂部表面淀積頂層噴粉末保護(hù)層106。在此實(shí)施例中，兩層噴粉末保護(hù)層104和106都是Ebecryl 270TM(由荷蘭UCB化學(xué)公司購得)，前面在有關(guān)第一實(shí)施例中已作討論，厚度大約為100μm。另外，在本實(shí)施例中，噴粉末保護(hù)劑的選擇可能性及影響都與第一實(shí)施例相同。在步驟s44，各種層依次淀積在玻璃基片102的頂部表面上，各層的厚度在0.05mm和1μm之間(但是，與其他實(shí)施例中的情況一樣，當(dāng)然也可根據(jù)需要改變這些厚度)。各層按淀積順序依次為第一SiN層(即絕緣層)108、底部鉻層110(用作導(dǎo)體)、鋁層112(用作將被去除的層)、第二SiN層(即絕緣層)114和頂部鉻(或其他金屬)層116(用作導(dǎo)體)。這樣就可得到圖6a所示的整體結(jié)構(gòu)。
圖6b所示的附加零件的形成如下。在步驟s46，進(jìn)行噴粉末，在玻璃基片上準(zhǔn)備形成傳聲器振動(dòng)膜的區(qū)域內(nèi)形成伸展到玻璃基片102整個(gè)深度的孔穴120。在步驟s48，去除選擇區(qū)域中的各層，即，從孔穴120的區(qū)域的頂部噴粉末保護(hù)層106中去除剩余的噴粉末保護(hù)劑；這個(gè)區(qū)域中的侵蝕(sacrificial)鋁層112；以及在第二SiN層和頂部金屬層116中的所選區(qū)域(以提供聲氣孔和到下面各層的電接點(diǎn))。結(jié)果就構(gòu)成了完整的傳聲器130，它包括振動(dòng)膜122(振動(dòng)膜122包括孔穴120上方區(qū)域中的第一SiN層108和底部鉻層110)；固定電極結(jié)構(gòu)124(固定電極結(jié)構(gòu)124包括振動(dòng)膜122上方區(qū)域中的頂部金屬層116和第二SiN層114，還包括其中的聲氣孔129)；固定電極的接點(diǎn)128；以及振動(dòng)電極的接點(diǎn)126。
如同對(duì)第一主要實(shí)施例的傳聲器所作的說明，圖6b的結(jié)構(gòu)也可用來形成揚(yáng)聲器而不是傳聲器。
在所有上述實(shí)施例中，振動(dòng)膜位于其上的孔穴都是從玻璃基片(例如玻璃基片2或玻璃基片102)上去掉材料而形成的。在其他實(shí)施例中，孔穴的形成方法也可以是在玻璃基片和將要形成振動(dòng)膜的層之間作一層或多層侵蝕(sacrificial)層，然后去除侵蝕層以便在由侵蝕層騰出的空間中產(chǎn)生孔穴。可以用適合的材料作侵蝕層，包括例如SiN、Al、或諸如光致抗蝕劑等有機(jī)材料。
在另一實(shí)施例中，提供了包括壓電蜂鳴器的聲換能器，如圖7a所示。壓電蜂鳴器201包括具有孔穴204的玻璃基片202，玻璃基片202呈長(zhǎng)方形、大小根據(jù)聲音特性所需而定、在此例中為大約10mm×10mm，通過噴粉末法在其中形成孔穴204、使其伸展到玻璃基片202的整個(gè)深度。
提供正方形的壓電材料片206，在本實(shí)施例中為鈦鋯酸鉛(leadzircanoate titanate)(PZT)，厚度根據(jù)聲音特性所需而定，在此實(shí)例中大約為100微米，面積約為10mm×10mm，在其頂部和底部表面上有電極208和210。將壓電材料片206粘接在玻璃基片202的孔穴204上方，這樣構(gòu)成壓電換能器201。在此實(shí)施例中，壓電材料片206沿玻璃基片202方形面積的整個(gè)周邊粘接在玻璃基片202上，這樣便形成了振動(dòng)膜。
也可把壓電材料片206作得稍小于孔穴204的面積，且僅沿其一側(cè)焊接，這樣形成懸臂，如圖7b所示。
或者也可以仍用噴粉末的方法產(chǎn)生孔穴212，在其上方制作振動(dòng)膜或懸臂，但與孔穴204不同的是、孔穴212只伸展到玻璃基片202的某一深度，如圖7c(作振動(dòng)膜)和圖7d(作懸臂)所示。
其上具有電極的壓電材料片206制作很方便，方法是將多個(gè)電極制作在一大片壓電材料的各自區(qū)域上，然后將處理過的片材切割成一個(gè)個(gè)的電極涂復(fù)片206。
可以以除正方形之外的其他形狀形成孔穴204，212以及壓電材料片206。
在兩個(gè)電極208和210之間加交流電壓就可使壓電蜂鳴器201工作。
應(yīng)當(dāng)指出，上述提供顯示襯底(例如液晶顯示襯底)和聲換能器(例如傳聲器)的實(shí)例都只是用例子來加以說明，而且本發(fā)明可以用于提供任何適合類型的顯示襯底和聲換能器。同樣，層特性、例如材料類型和厚度，也僅僅是示范說明而已。
閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員而言，其他變化和修改就會(huì)顯而易見。這些變化和修改涉及在顯示器和聲換能器的設(shè)計(jì)、制造和使用中已知的相同和其他的特性，且可用以代替此處已說明的特征或附加在這些特性之上。
雖然在本申請(qǐng)中權(quán)利要求書是按特征的具體組合而制定的，但是，顯然，本發(fā)明的內(nèi)容也包括在本文中或明示或暗示或綜合的說明的任何新穎的特征或特征的任何新穎組合，不論它是否涉及在任一項(xiàng)權(quán)利要求中提出的同一發(fā)明，也不論它是否像本發(fā)明一樣解決了任一個(gè)或全部同樣的技術(shù)問題。在各單獨(dú)的實(shí)施例中說明的特征也可在一個(gè)實(shí)施例中組合實(shí)現(xiàn)。反之，為簡(jiǎn)潔起見，在各單個(gè)實(shí)施例中說明的各種特征可以單獨(dú)提供，或以任何適當(dāng)?shù)淖咏M合形式實(shí)現(xiàn)。申請(qǐng)人在此預(yù)告，在處理本申請(qǐng)或由此導(dǎo)出的任何進(jìn)一步的申請(qǐng)期間，可能對(duì)這些特征和/或這些特征的組合制訂新的權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1.一種顯示襯底，它包括基片；在所述基片上形成的一個(gè)或多個(gè)顯示元件；以及在所述基片上的孔穴上方形成的聲換能器。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示襯底，其特征在于所述聲換能器是傳聲器或揚(yáng)聲器、并且包括固定電極和具有振動(dòng)膜電極的可動(dòng)振動(dòng)膜。
3.一種形成顯示襯底的方法，它包括以下步驟提供基片；在所述基片上形成一個(gè)或多個(gè)顯示元件；以及在所述基片上的孔穴上方形成聲換能器。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述形成聲換能器的步驟包括形成傳聲器或揚(yáng)聲器，后者包括固定電極和具有振動(dòng)膜電極的可動(dòng)振動(dòng)膜。
5.如權(quán)利要求2所述的顯示襯底或如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述振動(dòng)膜電極由與所述一個(gè)或多個(gè)顯示元件的至少第一部分相同的導(dǎo)體層形成。
6.如權(quán)利要求2或5所述的顯示襯底或如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于所述固定電極由與所述一個(gè)或多個(gè)顯示元件的至少第二部分相同的導(dǎo)體層形成。
7.如權(quán)利要求2到6中任一項(xiàng)所述的顯示襯底或方法，其特征在于所述可動(dòng)振動(dòng)膜還包括絕緣層。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示襯底或方法，其特征在于所述絕緣層由與所述一個(gè)或多個(gè)顯示元件的至少一部分相同的絕緣層形成。
9.如權(quán)利要求1、2或5到8中任一項(xiàng)所述的顯示襯底或如權(quán)利要求3到8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述孔穴處在所述聲換能器和所述基片的表面之間。
10.如權(quán)利要求1，2或5到8中任一項(xiàng)所述的顯示襯底或如權(quán)利要求3到8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述孔穴形成在所述基片中。
11.如權(quán)利要求10所述的顯示襯底或方法，其特征在于所述孔穴伸展到所述基片的整個(gè)深度。
12.如權(quán)利要求10或11所述的顯示襯底或方法，其特征在于所述孔穴是噴粉末形成的孔穴。
13.如權(quán)利要求1、2或5到12中任一項(xiàng)所述的顯示襯底或如權(quán)利要求3到12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)顯示元件形成有源矩陣陣列、使得所述顯示襯底成為用于液晶顯示器的有源矩陣襯底。
14.如從屬于權(quán)利要求5的權(quán)利要求13所述的顯示襯底或方法，其特征在于所述有源矩陣陣列包括薄膜晶體管，并且所述振動(dòng)膜電極由與所述薄膜晶體管的柵極相同的導(dǎo)體層形成。
15.如從屬于權(quán)利要求6的權(quán)利要求13或14所述的顯示襯底或方法，其特征在于所述有源矩陣陣列包括像素電極，并且所述固定電極由與所述像素電極相同的導(dǎo)體層形成。
16.如權(quán)利要求1、2或5到12中任一項(xiàng)所述的顯示襯底或如權(quán)利要求3到12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)顯示元件是共用電極、因此所述顯示襯底是用于液晶顯示器的無源襯底。
17.一種聲換能器，它包括絕緣材料的基片；所述基片中的孔穴；淀積在所述基片上的多層；以及由所述各淀積的層形成的位于所述孔穴上方的可動(dòng)構(gòu)件。
18.如權(quán)利要求17所述的聲換能器，其特征在于所述聲換能器還包括與所述可動(dòng)構(gòu)件相對(duì)的固定電極；所述可動(dòng)構(gòu)件包括可動(dòng)電極和絕緣層，所述可動(dòng)電極由作為所述多層中的一層的第一金屬層形成，所述絕緣層是所述多層中的另一層，而所述固定電極由作為所述多層中的另一層的第二金屬層形成。
19.一種形成聲換能器的方法，它包括以下步驟提供絕緣材料基片；在所述基片上淀積多層；在所述基片中形成孔穴；以及在所述孔穴上方由所述各淀積層形成可動(dòng)構(gòu)件。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于還包括形成與所述可動(dòng)構(gòu)件相對(duì)的固定電極，并且所述可動(dòng)構(gòu)件由可動(dòng)電極和絕緣層構(gòu)成，所述可動(dòng)電極由作為所述多層中的一層的第一金屬層形成，所述絕緣層是所述多層中的另一層，而所述固定電極由作為所述多層中的另一層的第二金屬層形成。
21.如權(quán)利要求19或20所述的方法，其特征在于所述孔穴是用噴粉末方法形成的。
全文摘要
一種包括例如玻璃基片(2)的基片的顯示襯底(1)，在所述基片上形成顯示元件、例如包括像素電極(72)和薄膜晶體管(69)的像素(4－8)以及由孔穴(28)上方的薄膜層形成的聲換能器(10)、例如傳聲器、揚(yáng)聲器或蜂鳴器?？籽?28)可以用噴粉末法穿透玻璃基片(2)的深度形成?？梢詫⒕哂屑陕晸Q能器(10)的顯示襯底(1)結(jié)合到顯示器、例如液晶顯示器(11)中。還描述了分立的聲換能器，它包括絕緣材料的基片(102)；基片(102)中的孔穴(120)；淀積在基片上的多層；以及由所述淀積的層形成的、位于所述孔穴(120)上方的可動(dòng)構(gòu)件(122)。
文檔編號(hào)G02F1/1368GK1459043SQ02800751
公開日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2002年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月23日
發(fā)明者V·穆爾登, P·W·格林 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司