DE3855793T2

DE3855793T2 - Schaltungen mit mehreren Ebenen, Verfahren zum Herstellen derselben und Anzeigevorrichtung mit solchen Schaltungen

Info

Publication number: DE3855793T2
Application number: DE3855793T
Authority: DE
Inventors: Keith Harlow Nicholas
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1988-11-15
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2008-11-16
Also published as: DE3855793D1; GB2212659A; EP0317011B1; EP0317011A3; JPH01166020A; EP0317011A2; US5002367A; JP2608596B2; GB8727248D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrpegelschaltung der Art, bei der auf einem Träger wenigstens eine leitende Spur vorgesehen ist, die wenigstens eine andere leitende Spur kreuzt, wobei sich zwischen den Spuren in dem Kreuzungsbereich isolierendes Material befindet. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Schaltung und ebenfalls auf eine Wiedergabeanordnung mit einer solchen Schaltung.
Eine Schaltungsanordnung der obengenannten Art kann bei vielen Erzeugnissen verwendet werden. Eine solche Schaltungsanordnung wird beispielsweise in einer aktiven matrixadressierten elektrooptischen Wiedergabeanordnung verwendet, wobei eine Matrixanordnung von Spalten und Reihen von Bildelementen durch gegenüberliegenden Elektroden auf Trägern definiert wird, zwischen denen beispielsweise Flüssigkristallmaterial vorgesehen ist. Ein Träger trägt eine Elektrode, die allen Bildelementen gemeinsam ist, während der andere Träger eine Anordnung einzelner Bildelementelektroden trägt, die je einem Schaltelement zugeordnet sind, wie einem Dünnfilmtransistor (TFT). Die Schaltelemente werden über Sätze sich kreuzender Spalten- und Reihenleiter betrieben. Den Reihenleitern werden sequentiell Abtast (Tast)-Signale zugeführt um die Schaltelemente in jeder Reihe wechselweise einzuschalten, während Spaltenleitern Datensignale (beispielsweise Video-Signale) zugeführt werden um sie über die Schaltelemente den betreffenden Bildelementelektroden zuzuführen.
Der Träger, der die Sätze von Reihen- und Spaltenleitern trägt, bildet eine Mehrpegelschaltung der obengenannten Art. Die Schaltungsanordnung wird gebildet durch Bestimmung zweier Sätze paralleler leitender Spuren auf dem Träger, die einander winkelrecht kreuzen und wenigstens im Bereich der Kreuzungen durch Isoliermaterial voneinander getrennt sind. Außer an ihren Kreuzungsbereichen liegen die Leiter jedes Satzen allgemein in bestimmten Ebenen, die übereinander liegen und sich im wesentlichen parallel zu der Trägerfläche erstrecken.
Diese Art von Wiedergabeanordnung kann verwendet werden zum Herstellen von Fernsehwiedergabeanordnungen und es dürfte einleuchten, daß zu diesem Zweck eine Vielzahl von Bildelementen, beispielsweise 150.000 erforderlich ist; und daß dies eine entsprechend große Anzahl Kreuzungen zwischen den Reihen- und Spaltenleitern mit sich bringt.
Ein bei der Produktion dieser Schaltungsanordnungen für Matrixwiedergabeanordnungen oft auftretendes Problem ist, daß zwischen einem Reihenleiter und einem Spaltenleiter an der Kreuzung derselben ein Kurzschluß auftreten kann, hauptsächlich verursacht durch Defekte in dem isolierenden Trennelement. Ein Kreuzungskurzschluß ist ein wesentliches Problem und kann katastrophal sein, wenn es dazu führt, daß ein Teil der oder die ganze Spalte oder Reihe von Bildelementen ausfällt. Diese Kreuzungskurzschlüsse haben deswegen einen wesentlichen Effekt auf die Ausbeute.
Um dieses Problem auszuschalten wurde vorgeschlagen, daß eine Technik, wie Laserschreiben angewandt wird um einen Leiter auf beiden Seiten des Kreuzungsfehlers durchzuschneiden, so daß die Kreuzung elektrisch isoliert ist, und die beiden Enden der Leiter mit der Antriebsschaltung zu verbinden, so daß die restlichen Teile der betreffenden Reihe oder Spalte dennoch fünktionieren kann. Aber dies ist ein aufwendiger Prozeß und es ist notwendig, den oder jeden Kreuzungsfehler zu identifizieren, bevor eine Wiederherstellungsaktion vorgenommen werden kann.
Es ist nun u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Mehrpegelschaltung der oben beschriebenen Art zu schaffen, die sich zum Gebrauch in einer Wiedergabeanordnung eignet und in der Kreuzungskurzschlüsse auf eine bequemere Art und Weise entfernt werden.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Mehpegelschaltung zu schaffen, wobei im Falle eines Kurzschlusses an einer Kreuzung der Effekt des Kreuzungsfehlers unter Beibehaltung der Kreuzungseigenschaften entfernt werden kann, d.h. wobei die leitenden Spuren durch den Kreuzungsbereich nach wie vor elektrische Kontinuität aufweisen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden erfindung eine Mehrpegelschaltung zu schaffen, wobei Kreuzungsfehler automatisch korrigiert werden.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Herstellen einer Mehrpegelschaltung, wobei es auf einem Träger wenigstens eine leitende Spur git, die wenigstens eine andere leitende Spur kreuzt, wobei dieses Verfahren den nachfolgenden Verfahrensschritt aufweist: das Bilden der kreuzenden leitenden Spuren, wobei sich in dem Kreuzungsbereich zwischen denselben isolierendes Material befindet, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte: das Bilden wenigstens einer der leitenden Spuren im Kreuzungsbereich mit einer Anzahl voneinander getrennter leitender Strecken, die elektrisch parallel miteinander verbunden sind, wobei diese Strecken je eine geringere Breite haben als ein benachbarter Teil der Spur und sich über die andere Spur erstrecken, und das Anlegen einer vorbestimmten Spannung zwischen den sich kreuzenden leitenden Spuren, die ausreicht um ein Durchschmelzen einer leitenden Strecke zu verursachen im Falle eines Kurzschlusses zwischen dieser leitenden Strecke und der anderen leitenden Strecke, um diese leitende Strecke in Leerlauf zu schalten.
Die Erfindung führt auf bequeme Weise zu der Entfernung der Effekte eines Kreuzungskurzschlusses, während gleichzeitig elektrische Kontinuität der Leiter an der Kreuzung beibehalten wird. Weil die Wahrscheinlichkeit, daß ein Kreuzungsfehler auftritt, im allgemeinen nicht groß ist, und die physikalische Größe des Kurzschlußfehlers im Vergleich zu der Größe der Leiter meistens gering ist, ist es in dem oder in jedem Kreuzungsbereich zwischen den leitenden Spuren wahrscheinlich, daß es einen derartigen Fehler nur zwischen einer der vielen leitenden Strecken und der anderen Spur geben wird. Im Falle eines auftretenden Kurzschlusses wird der elektrische Strom durch die leitende Strecke den Kurzschluß fortsetzen und durch eine Leistungsaufliahme in dem Kurzschluß wird die betreffende Strecke schmelzen, und zwar unter dem Einfluß der erzeugten Hitze und wird Kügelchen bilden, wodurch ein Spalt in der Strecke entsteht und die Strecke auf effektive Weise unterbrochen ist. Weil die andere oder mehrere andere leitende Strecken an der Kreuzung von der Kurzschlußstrecke körperlich getrennt sind, werden sie nicht durch diesen Schmelzvorgang beeinträchtigt und behalten elektrische Kontinuität der leitenden Strecke über den Kurzschlußbereich bei.
Mit diesem Verfahren lassen sich Kreuzungskurzschlüsse auf automatische Weise mehr durch Zuführung einer geeigneten Spannung zu der Kreuzung leutender Spuren loskoppeln und ohne die Notwendigkeit sie vorher zu identifizieren, erstens, ob es überhaupt einen Kurzschluß gibt und zweitens, in der Situation, in der die Schaltungsanordnung eine Anzahl Kreuzungen aufweist, die genaue Stelle des oder jedes Kreuzungsfehlers. Diese Fehlerkorrekturmöglichkeit ist von wesentlicher Vorteil bei der Fertigung der Schaltungsanordnungen, bei denen es eine Vielzahl von Kreuzungen gibt, da hohe Erträge erhalten werden können und im Vergleich zu der bekannten Technik der Laserschreibung, auf eine Weise, die weniger zeitaufwenig ist, weniger teuer und mehr geeignet für Mechanisierung. Außerdem wird, weil elektrische Kontinuität der betreffenden leitenden Spuren an den Kreuzungsbereichen beibehalten wird, die Notwendigkeit bei der Verwendung der Schaltungsanordnung die beidne Enden der leitenden Spuren mit einer zugeordneten Treiberschaltung zu verbinden, wi ebi der bekannten Technik, vermieden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine aktive Matrix-adressierte elektrooptische Wiedergabeanordnung geschaffen, beispielsweise eine Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung mit einer Mehrpegel- Aktivrnatrix-elektrooptischen Wiedergabeanordnung mit einer Mehrpegelschaltung mit einem Träger, der einen ersten und einen zweiten Satz gegenseitig orthogonaler leitender Spuren aufweist, die sich kreuzen und die in den Kreuzungsbereichen durch isolierendes Material voneinander getrennt sind, wobei der Träger weiterhin Bildelementelektroden, grenzend an die Kreuzungsgebiete trägt, wobei ein Schaltelement zwischen jeder Bildelementelektrode und einer betreffenden Spur jedes Satzes vorgesehen ist, mit dem Kennzeichen, daß die Mehrpegelschaltung nach dem Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung hergestellt wird, wobei die leitenden Spuren wenigstens des ersten Satzes in jedem der Kreuzungsbereiche eine Anzahl voneinander getrennter leitender Strecken aufweist, die elektrisch parallel zueinander verbunden sind, wobei die leitenden Strecken je eine geringere Breite haben als der angrenzende Teil der leitenden Spur und sich über die andere Spur erstreckt.
-Obschon besonders vorteilhaft zum Gebrauch in einer Wiedergabeanordnung beim Überwinden von Problemen, verursacht durch Kreuzungskurzschlüsse, kann die Schaltungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung in anderen Bereichen verwendet werden, die notwendigerweise Kreuzungen von leitenden Spuren, getragen auf einem Träger aufweisen. So könnte beispielsweise die Schaltungsanordnung in Halbleiterspeicheranordnungen und Matrixsensoranordnungen, wie CCDs verwendet werden.
In dem Fall, wo die Schaltungsanordnung eine Vielzahl leitender Spuren aufweist, die einen ersten Satz bilden, der eine Anzahl anderer Spuren kreuzt, die einen zweiten Satz bilden, so daß jede leitende Spur eine Reihe von Kreuzungsgebieten hat, könnte die Zuführung der vorbestimmten Spannung zwischen sich kreuzenden leitenden Spuren der beiden Sätze dazu führen, daß durch eine leitende Spur in mehr als nur einem Kreuzungsgebiet Strom fließt, wenn es einen Kreuzungsfehler gibt. Mit anderen Worten, es könnte Strom fließen durch leitende Strecken in Kreuzungsgebieten anders als in dem, aber in Reihe damit, in dem es einen Kreuzungskurzschluß gibt. Die leitenden Strecken in anderen Kreuzungsgebieten werden nicht zum Schmelzen gebracht, aber da in jedem Gebiet der Strom durch die vielen leitenden Strecken geteilt wird mit jeder einzelnen leitenden Strecke, die Strom trägt, weniger als die zum Schmelzen erforderlich ist.
Die Werkstoof für die Elemente der Schaltungsanordnung und die Art und Weise wie sie verwendet werden, kann verschieden sein. Es gibt viele bekannte Werkstoffe und kompatible Prozesse, die dem Fachmann bekannt sein werden.
Diejenigen Teile jeder leitenden Spur anders als das oder jedes Kreuzungsgebiet sind vorzugsweise einer nahezu konstanten Breite. In dem oder jedem Kreuzungsgebiet kann die Anzahl leitender Strecken der einen leitenden Spur derart gebildet werden, daß sie ein Gebiet beaufschlagt, das eine größere Breite hat als die der unmittelbar angrenzenden Teile dieser leitenden Spur, wobei jede Strecke einzeln eine Breite hat, vorzugsweise eine konstante Breite, die kleiner ist als die der unmittelbar angrenzenden Teile. Eine solche Konfiguration würde entstehen, wenn bei der Bildung der leitenden Strecken beispielsweise herkömmliche photolithographische Auflösungstechniken angewandt würden. Indem dies befriedigend wirken würde, dürfte es einleuchten, daß die Anzahl und die minimale einzelne Breite der leitenden Strecken in dem oder jedem Kreuzungsgebiet beschränkt sind. Außer der Tatsache, daß dies zu einem großen Kreuzungsgebiet führt, sind auf entsprechende Weise hohe elektrische Ströme notwendig um einen ggf erforderlichen Schmelzvorgang herbeizuführen, obschon der erforderliche Schmelzstrom ebenfalls von der Dicke und der Widerstandsfähigkeit der aufgetragenen Schicht, aus der die Strecken definiert werden, abhängig ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform beaufschlagen deswegen die vielen leitenden Strecken in einer leitenden Spur in dem oder jedem Kreuzungsgebiet einen Gesamtbereich, dessen Breite im wesentlichen der Breite der angrenzenden Teile der leitenden Spur entspricht. Die kann in der Praxis dadurch erzielt werden, daß zum Bilden der leitenden Spur aufgetragenes Material innerhalb der Breite der Spur selektiv entfernt wird, und zwar, wieder unter Anwendung herkömmlicher photolithographischer Techniken, so daß Streifen leitenden Materials zurückbleiben, welche die leitenden Strecken bilden.
Mit einer solchen Konfiguration kann die Dichte der Kreuzungen gesteigert und die Breite der leitenden Spuren verringert werden, unter der Voraussetzung, daß genormte Ausrichtungsgenauigkeitstechniken angewandt werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform, kompatibel mit der Silizium-Verarbeitungstechnologie, die insbesondere bei Schaltungsanordnungen zum Gebrauch in aktiven Matrix-Wiedergabeanordnungen angewandt werden kann, und wobei es relativ schmale leitende Strecken gibt, werden Randdefinierungstechniken angewandt. Unter Anwendung hoher Temperaturen lassen sich schmale p-leitende dotierte Siliziumstrecken erzeugen unter Anwendung einer lateralen Diffusions- und Ätztechnik, wie dies in den Britischen Patentschriften Nr.1477511 und 1477512 beschrieben ist. Diese Technik kann auf bequeme Weise angewandt werden zum Bilden leitender Spuren aus Polysilizium auf beispielsweise einem Quarzträger. Auf alternative Weise können schmale Silizid leitende Strecken erzeugt werden bei niedrigeren Temperaturen durch eine andere Version dieser lateralen Diflüsionstechnik wie dies in :"Applied Physics Letters", 1985, Heft 47, Seite 700 beschrieben ist. Diese Technik kann angewandt werden zum Bilden leitender Polysilizium-Spuren auf beispielsweise einem Glasträger. Die obengenanten Randdefinierungstechniken ermöglichen es, in den Kreuzungsgebieten relativ dünne leitende Strecken in den leitenden Spuren zu erhalten sowie das Gebiet der Kreuzung zu verringern.
Es können selbstverständlich auch andere bekannte Techniken zum Bilden schmaler leitender Strecken angewandt werden. Ms weiteres Beispiel, das zu amorpher Silizium-Technologie kompatibel ist, können unter Anwendung einer Technik mit einem Abstandshalter leitende Strecken aus Metall gebildet werden, wobei eine Metallschicht, angebracht über eine dielektrische Oberfläche, auf der dielektrische Abstandshalter vorgesehen sind, anisotrop geätzt wird zum Freilassen von Teilen der Metalschicht an den Seitenwänden der Abstandshalter, wobei diese Teile Metallstreifen bilden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines teils einer Ausführungsform einer Mehrpegelschaltung nach der Erfindung, wobei ein Kreuzungsgebiet dargestellt ist;
Fig. 2A, 2B und 2C jeweils einen Schnitt gemäß der Linie A-A, B-B bzw. C-C durch die Schaltungsanordnung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht eines Teils einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mehrpegelschaltung, wobei ein Kreuzungsgebiet dargestellt ist;
Fig. 4A, 4B und 4C jeweils einen Schnitt gemäß DER Linie A-A, B-B bzw. C-C der Schaltungsanordnung nach Fig. 3;
Fig. 5 eine Draufsicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mehrpagelschaltung, wobei ein Kreuzungsgebiet dargestellt ist;
Fig. 6A, 6B und 6C jeweils einen Schnitt gemäß der Linie A-A, B-B bzw. C-C der Schaltungsanordnung nach Fig. 5; und
Fig. 7 ein Schaltbild einer aktiven matrixadressierten Flüssigkristall- Wiedergabeanordnung mit einer erfindungsgemäßen Mehrpegelschaltung.
Jede der drei Ausführungsformen der in den Fig. 1, 3 und 5 teilweise dargestellten Mehrpegelschaltungen weist einen ersten und einen zweiten Satz paralleler leitender Spuren auf, die sich im wesentlichen rechtwinklig zueinander erstrecken, wobei der zweite Satz über den ersten Satz liegt und denselben kreuzt und eine Anordnung von Kreuzungen bildet. In den Fig. 1, 3 und 5 zeigt jede Draufsicht eine typische Kreuzung zwischen einzelnen der zwei Sätze leitender Spuren, wobei diese Spuren durch 12 und 14 bezeichnet sind.
Die beiden Spurensätze befinden sich aug einem Träger 16 und sich elektrisch gegenüber einander isoliert, wobei eine Mehrpegelstruktur gebildet wird mit Spuren auf verschiedenen Pegeln gegenüber dem Träger. Wenigstens derjenige Teil der Obertläche des Trägers 16, auf dem die Spuren angebracht sind weist Isoliermaterial auf In dieser Hinsicht kann der Träger aus Isoliermaterial, wie Glas, bestehen, oder aus leitendem oder halbleitendem Material, dessen Oberflächengebiet als Isoliermaterialschicht gebildet ist. Isoliermaterial trennt ebenfalls die beiden Sätze leitender Spuren, entweder als eine kontinuierliche Schicht, die sich völlig über das Gebiet der Schaltungsanordnung erstreckt oder als örtlich definierte isolierende Gebiete, die sich zwischen den sich kreuzenden leitenden Spuren im Bereich der Kreuzungen erstrecken.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform weist die Schaltungsanordnung einen Glasträger 16 auf, auf dessen Obertläche die Spur 12 des ersten Satzes angebracht ist. Die leitende Spur 12 hat eine flache Streifenform mit einer nahezu konstanten Breite und Dicke über nahezu die ganze Länge und weist beispielsweise ein Metall, wie Aluminium, Polysilizium oder Indiumzinnoxid (ITO) auf, definiert auf eine herkömrnliche Weise unter Anwendung einer photolithographischen Technik. Eine kontinuierliche isolierende Schicht 20 aus besipielsweise Siliziumnitrid oder Siliziumoxid, wird auf dem Träger angebracht zur vollständigen Bedeckung der Spur 12 und der umgebenden Obertläche des Trägers. Die leitende Spur 14 wird auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 20 angebracht, so daß diese sich im wesentlichen rechtwinklig zu der Spur 12 erstreckt und die Spur 12 in einem durch 21 bezeichneten Kreuzungsgebiet kreuzt.
Die Spur 14, die auch Polysilizium, ITO, oder ein Metall wie Aluminium enthalten kann, wird auf dieselbe Art und Weise angebracht wie die Spur 12 und hat, mit Ausnahme desjenigen Teils, der sich über das Kreuzungsgebiet erstreckt, nahezu dieselben Abmessungen wie die Spur 12. Die Spuren können typisch eine Breite von einigen µm haben und eine Dicke von weniger als ein µm.
Im Kreuzungsbereich 21 ist die leitende Spur 14 insgesamt breiter und hat zwei gleich bemessene und symmetrisch angeordnete, darin geformte rechteckige Öffhungen, die drei streifenfbrmige leitende Strecken 24, 25 und 26 gleicher Länge und Breite bilden, die sich parallel zueinander erstrecken über und hinter den beiden Seiten der Spur 12. Wie dargestellt, liegen die Strecken 24, 25 und 26 in einm Abstand voneinander in einer Richtung quer zu der Achse der Spur 14 und sind mit angrenzenden Teilen der Spur 14 auf beiden Seiten des Kreuzungsgebietes 21 verbunden, indem betreffende Teile 27 und 28 divergierend ausgebildet werden zum Bilden von drei in einem Abstand voneinander und elektrische parallel liegenden Zweigen. Die Leiterstrecken haben je eine nahezu konstante Breite, die kleiner ist als die der angrenzenden Teile der Spur 14 und eine nahezu konstante Dicke.
Die Form der Außengrenzen der Spur 14 im Kreuzungsgebiet 21 und der rechteckigen Öffnungen, welche die Länge, die Breite und den Zwischenraum der jeweiligen leitenden Strecken bestimmen, werden beim Anbringen der Spur 14 gleichzeitig mit der Definition des restlichen Teils der leitenden Spur definiert und kann von den in den Figuren dargestellten Formen abweichen.
Durch die Anordnung von mehreren leitenden Strecken in der Spur 14 im Kreuzungsgebiet wird die Schaltungsanordnung im Falle eines Kurzschlusses zwischen den leitenden Spuren 12 und 14 in diesem gebiet sehr beeinträchtigt. Bei Mehrpegelschaltungen kann im allgemeinen Kurzschluß zwischen sich kreuzenden leitenden Spuren gelegentlich auftreten als Ergebnis beispielsweise von Defekten, wie Pinhole-Defekten in der trennenen Isolierschicht. Das Risiko eines Kurzschlusses wird mit der Anzahl erforderlicher Kreuzungen größer. Solche Defekte sind meistens nur örtlich, sind klein und deswegen werden die Effekte höchstwahrscheinlich auf nur eine der vielen leitenden Strecken begrenzt.
Wenn nun vorausgesetzt wird, daß es zwischen der leitenden Strecke 24 und der darunter liegenden leitenden Strecke 12 einen Kurzschluß gibt, kan eine Korrektur auf einfache und bequeme Weise erhalten werden durch Anlegung einer Spannung zwiwchen den Spuren 12 und 14. Dadurch wird der gesamte elektrische Strom durch den Kurzschluß fließen, was zu der Erzeugung einer "Heißstelle" an diesem Punkt führt. Durch eine geeignete Wahl des Pegels der zugeführten Spannung, beispielsweise in der Größenordnung von einigen zehn Volt für die beschriebenen Spuren, kann an der Kurzschlußstelle genügend Hitze erzeugt werden um die leitende Strecke 24 in der Art einer Schmelzsicherung zum schmelzen zu bringen, wodurch die Strecke unterbrochen bleibt und folglich der Kurzschluß zwischen den Spuren 12 und 14 eliminiert wird. Während die Strecke 24 auf diese Weise eine offene Schaltung wird, wird elektrische Kontinuität der leitenden Spur 14 über die Kreuzung durch die restlichen parallelen Strecken 25 und 25 beibehalten, so daß die Schaltungsanordnung dennoch auf die beabsichtigte Weise befriedigend fünktionieren kann.
Die physikalische Trennung der drei leitenden Strecken an der Kreuzung vermeidet, daß die Strecken 25 und 26 durch im Bereich der Strecke 24 erzeugte Wärme beeinträchtigt werden.
Weil die Schaltungsanordnung Sätze sich kreuzender leitender Spuren aufweist, könnte die Zuführung einer Spannung zwischen die Spuren mit einem Kreuzungskurzschluß, je nach der Stelle des Kurzschlusses, dazu führen, daß durch die leitenden Mehrpegelstrecken einer Spur, wie 14, an anderen Kreuzungsstellen in Reihe mit derjenigen, an der es einen Kurzschluß gibt, ein elektrische Strom fließt. Aber diese leitenden Strecken an jeder der anderen Kreuzungsstellen wird von dem Stromfluß nicht beeinflußt, da der Strom von den drei leitenden Strecken getragen und über dieselben verteilt wird, mehr parallel als gerade in einer derselben konzentriert.
Für die Reihe von Kreuzungen der Schaltungsanordnung wird eine automatische Loskopplung aller existierenden Kurzschlüsse erzielt durch Zuführung einer geeignet gewählten Spannung zwischen allen Spuren des ersten satzes und allen Spuren des zweiten Satzes. Es wird nur in Spuren mit einem Kurzschluß oder mit Kurzschlüssen ein Strom fließen um die betreffende(n) Strecke(n) zum schmelzen zu bringen. Es dürfte also einleuchten, daß die Notwendigkeit, die genaue Stelle des Kurzschlusses bzw. der Kurzschlüsse zu identifizieren, nicht mehr erforderlich ist. Folglich wird der Verfahrensschritt der Korrektur von Kürzschlüssen weitgehend vereinfacht und beschleunigt.Weiterhin wird die Notwendigkeit unabhängig voneinander Teile einer Spur an beiden Seiten einer fehlerhaften Kreuzung mit beispielsweise einer gemeinsamen Klemme einer zugeordneten Speiseschaltung zu verbinden, fortfallen.
Die Anzahl in einem Abstand voneinander liegender leitender Strecken in dem oberen Satz leitender Spuren in den Kreuzungsgebieten kann anders sein. Während nur zwei Strecken vorgesehen werden können, kann es bevorzugt werden, wenigstens drei und möglicherweise beispielsweise sechs einzelne Strecken für jede Kreuzung zu verwenden. Bei einer Vielzahl leitender Spuren an jeder Kreuzung kann die Breite jeder Strecke entsprechend verringert werden, wodurch es ermöglicht wird, zum entkoppeln von Kurzschlüssen, niedrigere Spannungen zuzuführen. Aber die Anwendung herkömmlicher photolithographischer Prozesse zum Definieren der leitenden Strecken bestimmen eine Begrenzung der minimal möglichen Breite der Strecke. Für Kreuzungen mit vielen leitenden Strecken kann es notwendig sein, daß der Bereich des Kreuzungsgebietes vergrößert wird, was an sich wieder die erzielbare Dichte der Kreuzungen begrenzt.
Die leitenden Spuren des ersten Satzes, beispielsweise des Satzes 12, können auf dieselbe oder auf andere Art und Weise mit Mehrleiterstrecken, wie den Strecken 24, 25 und 26 in Kreuzungsgebieten geformt werden.
Bei den zwei weiteren Ausführungsformen in den Fig. 3 und 4, und 5 und 6 werden alternative Verarbeitungsprozese angewandt, wodurch dünnere leitende Strecken mit kleineren Zwischenräumen erzeugt werden können zum Minimieren des Kreuzungengebietes und und wodurch folglich größere Dichten erzielt werden können.
Die Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4, und 5 und 6 sind in vielen Hinsichten gleich denen, die anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben worden sind, mit Ausnahme bestimmter Einzelheiten der Kreuzungen und der Art und Weise, wie die gebildet sind. Aus diesem Grund werden dieselben Bezugszeichen verwendet zum Identifizieren gleicher Elemente und die nachfolgenden Beschreibungen werden sich insbesondere auf die Unterschiede beziehen, wobei es einleuchten dürfte, daß die Art und Weise, wie Kurzschlußdefekte entkoppelt werden, dieselbe sein wird wie oben beschrieben.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 wird die Breite der leitenden Spur 14 im wesentlichen konstant gehalten, und zwar über das Gebiet der Kreuzungen 21 und über Gebiete zwischen den Kreuzungen. Eine zentrale rechteckige Öffhung ist in dem Kreuzungsbereich gebildet zum Definieren eines Paares paraleller streifenförmiger leitender Strecken 30 und 31 nahezu konstanter Breite und nahezu gleicher Form und Abmessungen. Diese Konfiguration ist möglich unter Anwendung eines photolithographischen Prozesses, der eine äußerst genaue Ausrichtung ergibt. Eine zweite Öffnung, die symmetrisch zu der obengenannten Öffnung innerhalb der Spurbreite vorgesehen ist, kann ebenfalls vorgesehen werden, wodurch drei parallele und in einem Abstand voneinander liegende leitende Strecken erhalten werden.
Die verwendeten Werkstoffe können dieselben sein wie diejenigen, die anhand der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 beschrieben wurden.
In Fig. 5 und 6 verwendet diese Ausführungsform dünne leitende Strecken, die in einer Randdefinierungstechnik gebildet werden. In dem dargestellten Beispiel sind sechs parallele und gleichmäßig räumlich verteilte leitende Strecken 50 vorgesehen, die sich über das Kreuzungsgebiet 21 erstrecken.
Die dünnen leitenden Strecken 50 lassen sich durch viele verschiedene Techniken und unter Verwendung verschiedener Werkstoffe herstellen. Die Wahl ist gewissermaßen von erforderlichen Verarbeitungstemperaturen abhängig, während ebenfalls die beabsichtigte Anwendung der Schaltungsanordnung berücksichtigt wird. Die hier beschriebenen Schaltungsanordnungen sind insbesondere gemeint zum Gebrauch in einer aktiven matrixadressierten elektrooptischen Wiedergabeanordnung, wie einer LCD-Fernsehwiedergabeanordnung, wobei die Schaltungsanordnung einen Träger der Anordnung bildet, die reihen- und spaltenadressierenden Leiter trägt zusammen mit Bildelementelektroden und zugeordneten Schaltelementen, die TFTen aufweisen, die gebildet werden unter Anwendung von einer technologie, bei der amorphes Silizium oder Polysilizium auf Glas oder Polysilizium auf Quarz verwendet wird.
In einem Prozeß mit relativ niedriger Temperatur unter Anwendung einer Technologie mit amorphem Silizium auf Glas, können Metalldrähte oder -streifen, welche die leitenden Strecken 50 bilden, durch eine Abstandshalter-Technik gebildet werden.
Bei dieser Technik werden dielektrische Abstandsstreifen auf der Oberfläche der isolierenden Schicht angebracht, wonach ein Metallaufdampfschicht angebracht wird, welche die Streifen und die benachbarten Gebiete der Isolierschicht bedeckt. Danach wird, unter Anwendung eines anisotropen Trockenätzvorgangs, die Metallschicht allmählich weggeätzt, bis nur Teile derselben grenzend an die Seitenwände der Streifen, wo die Metallschicht dicker ist, zurückbleiben. Diese Teile bilden nach der Entfernung der dielektrischen Streifen die leitenden Strecken. Bei einer Abwandlung dieser Technik kann die Metallschicht durch eine weitere dielektrische Schicht bedeckt werden. Diese weitere dielektrische Schicht wird danach geätzt, bis Gebiete der Metallschicht anders als angrenzend an die Seitenwände der Abstandshalterstreifen, wo die weitere dielektrische Schicht dicker ist, freigelegt werden. Das freigelegte Metall wird danach entfernt und danach das dielektrische Material, wodurch Metallstreifen zurückbleiben.
In einem Verfahren mit einer höheren Temperatur, wobei eine Technologie mit Polysilizium auf Glas angewandt wird, und wobei Temperaturen über 500ºC erforderlich sind, lassen sich dünne leitende Strecken bilden unter Anwendung eines Verfahrens ähnlich wie das, beschrieben in "Applied Physics Letters", 1985, Heft 47, Seite 700, von dem Einzelheiten durch Bezeichnung als hierin aufgenommen betrachtet werden.
In einem Verfahren mit einer noch höheren Temperatur, wobei eine Technologie mit Polysilizium auf Quarz angewandt wird, und wobei temperaturen über 700ºC erforderlich sind, lassen sich durch eine laterale Diffusions- und Ätztechnik, wie diese in der britischen Patentschrift Nr.147751 und 1477512 beschrieben sind, von denen Einzelheiten durch Bezeichnung als hierin aufgenommen betrachtet werden, dünne leitende Strecken mit p-leitendem dotierten Silizium herstellen. Unter anwendung dieses Verfahrens werden die beiden Langlöcher in Fig. 5 simultan mit den Außenrändern der Spur 14 gebildet. Die drei weiteren und kürzeren Öffnungen werden danach gemeinsam gebildet.
Fig. 7 zeigt schematisch die elektrische Schaltungsanordnung einer aktiven matrixadressierten Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung mit einer Mehrpegel Schaltungsanordnung nach einer der vorstehenden Ausführungsformen. Aktive matrixadressierte Flüssigkristall-Wiedergabeanordnungen sind allgemein bekannt und weitgehend beschrieben und werden deswegen an dieser Stelle nicht näher erläutert. Kurz gesagt aber enthält die Anordnung zwei in einem Abstand voneinander liegende Träger, zwischen denen sich Flüssigkristallmaterial vorgesehen ist, und die Elektroden tragen, die eine Spalte und eine Reihe von Bildelementen definieren, wobei nur einige derselben dargestellt sind, die durch 70 bezeichnet sind. Ein Träger tragt eine allen Bildelementen gemeinsame Elektrode, während der andere Träger eine Reihe einzelner Elektroden aufweist, die einzelne Bildelemente definieren. In einer typischen Wiedergabeanordnung zum Wiedergeben von Fernsehbildern kann es beispielsweise etwa 200.000 Bildelemente geben.
Der Träger mit den einzelnen Bildelementelektroden trägt weiterhin Schaltelemente 71 in Form von TFTen, die je einem betreffenden Bildelement 70 zugeordnet und mit demselben verbunden sind, und ebenfalls Adressierungsleiter zum Liefern von Schalt- und Datensignalen zu den TFTen zum Steuern der den einzelnen Bildelementelektroden zugeführten Spannung.
Dieser Träger und dessen adressierende Leiter enthalten die Mehrpegelschaltung. Die adressierenden Leiter sind auf dem Träger vorgesehen entsprechend dem Träger 16 in den obenstehend beschriebenen Ausführungsformen, in sich kreuzenden Reihen und Spalten, wobei die Position der Bildelemente durch die Kreuzungen bestimmt werden und auch bei denselben liegen. Die Spaltenleiter enthalten die leitenden Spuren 12 und bilden zusammen den obengenannten ersten Satz leitender Spuren. Die Reihenleiter enthalten die leitenden Spuren 14 und bilden zusammen den zweiten Satz leitender Spuren.
Die spezielle Form der verwendeten Mehrpegelschaltung ist abhängig von der angewandten Technologie zum Herstellen von TFTen, beispielsweise die Technologie mit amorphem Silizium oder Polysilizium. Ms solchen kann der Träger aus beispielsweise Glas oder Quarz bestehen.
In einer anderen Form der Anordnung können die Schaltelemente auf dem Träger 16 gebildete MOSFETen aufweisen, wobei dieser Träger zu diesem Zweck aus einer Scheibe eines Einfachkristallsiliziums besteht.
Die Sätze der Reihen- und Spaltenleiter, die Schaltelemente und die Bildelementelektroden auf dem Träger 16 werden mit einer oder mehreren isolierenden Schichten bedeckt, die sich auf bekannte Weise gänzlich über das Gebiet der Reihe erstrecken.
Die Gate-Elektroden aller Schaltelemente in einer Reihe sind mit einem betreffenden Reihenleiter 14 verbunden und die Source-Elektroden aller Schaltelemente in einer Spalte sind mit einem betreffenden Spaltenleiter 12 verbunden. Die Bildelemente sind auf einer Reihe mit einer Zeitbasis durch sequentielle Abtastung von Leitern 14 adressiert unter Verwendung einer Treiberschaltung 75 und wobei Datensignale durch eine Treiberschaltung 76 über die Leiter 12 den Schaltelementen zugeführt werden zum Übertragen zu den Bildelementelektroden, gleichzeitig mit der Reihenadressierung zum Aufbauen eines Bildes.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Mehrpegelschaltung, bei der auf einem Träger (16) wenigstens eine leitende Spur (14) vorgesehen ist, die wenigstens eine andere leitende Spur (12) kreuzt, wobei sich zwischen den Spuren in dem Kreuzungsbereich (21) isolierendes Material (20) befindet, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte: das Bilden wenigstens einer der leitenden Spuren (14) im Kreuzungsbereich mit einer Anzahl voneinander getrennter leitender Strecken (24, 25, 26; 30, 31; 50), die elektrisch parallel miteinander verbunden sind, wobei diese Strecken je eine geringere Breite haben als ein benachbarter Teil der Spur (14) und sich über die andere Spur (12) erstrecken, und das Anlegen einer vorbestimmten Spannung zwischen den sich kreuzenden leitenden Spuren (14, 12), die ausreicht um ein Durchschmelzen einer leitenden Strecke zu verursachen im Falle eines Kurzschlusses zwischen dieser leitenden Strecke und der anderen leitenden Strecke, um diese leitende Strecke in Leerlauf zu schalten.

2. Verfahren zum herstellen einer Mehrpegelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Strecken (30, 31; 50) der einer leitenden Spur (14) in dem Kreuzungsbereich (21) gebildet werden zum Beaufschlagen eines Gebietes nahezu derselben Größe wie Teile der Spur (14) unmittelbar grenzend an den Kreuzungsbereich, wobei jede Strecke einzeln eine Breite hat, die kleiner ist als die der unmittelbar angrenzenden Teile.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Strecken im Kreuzungsbereich durch selektive Entfernung des angebrachten Materials unter Anwendung eines photolithographischen Verfahrens gebildet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Strecken aus Metall gebildet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Strecken aus dotiertem Siliziummaterial gebildet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Strecken aus Silizidmaterial gebildet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Strecken (24, 25, 26) der einen leitenden Spur (14) durch photolithographische Definition im Kreuzungsbereich (21) gebildet werden zum Belegen eines Gebieter einer größeren Breite als das Gebiet der Teile der leitenden Spur unmittelbar grenzend an den Kreuzungsbereich, wobei jede Strecke einzeln eine Breite hat, vorzugsweise eine konstante Breite, die kleiner ist als die der unmittelbar angrenzenden Teile.

8. Aktive elektrooptische Matrixwiedergabeanordnung mi mit einem Träger, der einen ersten und einen zweiten Satz gegenseitig orthogonaler leitender Spuren (12, 14) aufweist, die sich kreuzen und die in den Kreuzungsbereichen durch isolierendes Material (20) voneinander getrennt sind, wobei der Träger weiterhin Bildelementelektroden (70), grenzend an die Kreuzungsgebiete trägt, wobei ein Schaltelement (71) zwischen jeder Bildelementelektrode und einer betreffenden Spur (12, 14) jedes Satzes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrpegelschaltung nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt wird, wobei die leitenden Spuren wenigstens des ersten Satzes in jedem der Kreuzungsbereiche eine Anzahl voneinander getrennter leitender Strecken aufweist, die elektrisch parallel zueinander verbunden sind, wobei die leitenden Strecken je eine geringere Breite haben als der angrenzende Teil der leitenden Spur und sich über die andere Spur erstreckt.

9. Mehrpegelschaltung, bei der auf einem Träger (16) wenigstens eine leitende Spur (14) wenigstens eine ander Spur (12) kreuzt, wobei sich zwischen denselben in dem Kreuzungsbereich (21) Isoliermaterial befindet, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der leitenden Spuren (14) im Kreuzungsbereich eine Anzahl untereinander getrennter leitender Strecken (24, 25, 26; 30, 31; 50), die elektrisch parallel miteinander verbunden sind, wobei diese Strecken je eine geringere Breite haben als ein benachbarter Teil der einen Spur (14) und sich über die andere Spur (12) erstrecken, und wobei jede genannte Strecke dazu vorgesehen ist, Im Falle eines Kurzschlusses zwischen der Strecke un der anderen leitenden Spur bei Zuführung einer geeigneten Spannung über die sich kreuzenden Spuren durch Schmelzen die Schaltung in Leerlauf zu schalten.

10. Mehrpegelschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Strecken (30, 31; 50) der einen leitenden Spur (14) ein Gebiet bedecken, das nahezu dieselbe Breite hat wie Teile der Spuer (14), die unmittelbar an das Kreuzungsgebiet (21) grenzen, wobei jede Strecke einzeln eine Breite hat, die kleiner ist als die der unmittelbar angrenzenden Teile.