DE4424748A1 - Verfahren zum Bilden von Elektroden mit niedrigem Widerstand - Google Patents
Verfahren zum Bilden von Elektroden mit niedrigem WiderstandInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfah
ren zum Bilden von Elektroden mit niedrigem Wider
stand. Sie befaßt sich mit Anzeigevorrichtungen und im
spezielleren mit Anzeigevorrichtungen, die wenigstens
eine transparente Elektrode verwenden.
Anzeigen, wie sie z. B. bei Laptop-Computer-Bildschir
men üblicherweise verwendet werden, arbeiten als Er
gebnis von auf Energie oder Spannung ansprechenden
Substanzen (sei es nun Flüssigkristalle, Plasma,
Leuchtstoffe oder anderes Material), die zwischen
Elektroden angeordnet sind. Bei Erregung der auf Ener
gie oder Spannung ansprechenden Substanzen gestatten
diese entweder eine Passage von dicht durch eine
transparente Elektrode hindurch und weiter zu dem Be
trachter, oder sie erzeugen Licht, das durch eine
transparente Elektrode hindurch und weiter zu dem Be
trachter gelangt.
Flachschirmanzeigen verwenden integrierte Schaltungs
technologie zur Erzeugung von dünnen Anzeigen bzw.
Bildschirmen mit hoher Auflösung, bei denen jedes
Bildelement bzw. Pixel durch einen Satz von Elektroden
aktiviert wird. Die Flachschirmanzeigen-Technologie
erhält zunehmend Bedeutung bei Geräten, bei denen
tragbare Bildschirme mit niedrigem Gewicht erforder
lich sind.
Unter den Vorrichtungen, die wenigstens eine transpa
rente Elektrode an einer Bildelementstelle verwenden,
befinden sich Flüssigkristallanzeigen (LCD), Elektro
luminiszenzanzeigen (EL), Plasmaanzeigen sowie elek
trochrome Anzeigen. Diese Anzeigen verwenden zueinan
der orthogonale, elektrisch leitfähige Reihen- und
Spaltenelektroden in verschiedenartigen Weisen zum
Induzieren einer sichtbaren Bildelementstelle für ei
nen Betrachter. Die Elektroden werden üblicherweise in
ein Muster gebracht bzw. strukturiert, d. h. in Reihen
und Spalten angeordnet. Zwischen den Elektroden werden
auf Energie oder Spannung ansprechende Materialien
angeordnet.
Bei Erzeugung einer Spannung zwischen den Elektroden
sprechen die Materialien an, und Licht wird in
Richtung auf den Betrachter übertragen. Damit das
Licht durch die Elektrode hindurch und zu dem Betrach
ter gelangen kann, müssen die Reihenelektroden, die
Spaltenelektroden oder beide aus einem transparenten
Material hergestellt werden.
Das transparente Elektrodenmaterial muß auch elek
trisch leitfähig sein, wie dies z. B. bei Indiumzinn
oxid der Fall ist. Leider haben die leitfähigen Ma
terialien mit transparenten Eigenschaften auch die
Tendenz, im Vergleich zu opaquen oder reflektierenden
Metalleitern hohe Widerstandswerte aufzuweisen. Die
hohen Widerstandswerte haben die Tendenz, daß sie ein
langsameres Laufen der Anzeigevorrichtung sowie einen
höheren Energieverbrauch durch diese verursachen. Der
Energieverbrauch der Anzeige nimmt aufgrund des Wider
stands der Reihen (oder Spalten) zu, wodurch die Ener
gieverluste steigen. Die Rate bzw. Geschwindigkeit des
Anzeigenbetriebs wird aufgrund einer Erhöhung der RC-
Glied-Zeitkonstante der Reihen oder Spalten beein
trächtigt. Aus diesem Grund wurde eine Elektrode mit
niedrigem Widerstand den Gesamtbetrieb der Anzeige
verbessern.
Derzeitige Verfahren zum Herstellen von Elektroden mit
niedrigem Widerstand besitzen mehrere Nachteile. Eini
ge dieser Verfahren verwenden einen Fotoätzschritt zur
Erzielung der erforderlichen Mustergebung bzw. Struk
turieren sowie zum Atzen der Elektroden. Da der Vor
gang nicht selbstausgerichtet ist, läßt er sich
schwieriger steuern.
Weitere Verfahren verwenden die Elektroplattierung zum
Steigern der Leitfähigkeit der Elektroden. In diesem
Zusammenhang wird z. B. verwiesen auf Liu et al. "P-
29: Conductivity Enhancement of Transparent Electrode
by Side-wall Copper Electroplating".
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum
Herstellen einer transparenten Reihenelektrode (oder
Spaltenelektrode), der ein Band bzw. Streifen mit nie
drigem Widerstand zugeordnet wird, um dadurch die
Leitfähigkeit der Elektrode zu steigern.
Die Elektrode wird vorzugsweise aus einem im wesentli
chen transparenten Material gebildet, auf der ein Ma
terial mit niedrigem Widerstand (d. h. mit hoher Leit
fähigkeit) angeordnet wird. Das Material mit hoher
Leitfähigkeit wird anschließend derart geätzt, daß das
leitfähige Material entlang der Seiten der Elektrode
übrigbleibt.
Die Elektrode kann direkt auf einem Substrat oder al
ternativ auf einer oder mehreren isolierenden oder
leitfähigen Schichten angeordnet werden. Bei einem
weiteren Ausführungsbeispiel wird ein auf Energie oder
Spannung ansprechendes Material (d. h. Leuchtstoffe,
Flüssigkristalle, Plasma usw.) zwischen der Elektrode
und dem Substrat angeordnet.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden
im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellung
mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorlie
genden Erfindung, wobei eine zusätzliche Iso
lierschicht auf Elektroden strukturiert ist
und das Material mit niedrigem Widerstand ge
mäß dem erfindungsgemäßen Verfahren anisotrop
geätzt worden ist, um dadurch Abstandselemente
entlang der Elektroden zu schaffen;
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht der
Elektroden der Fig. 1 vor der Bildung der Bah
nen mit niedrigem Widerstand;
Fig. 3 eine schematischen Querschnittsansicht der
Elektroden der Fig. 4, wobei das Material mit
niedrigem Widerstand auf diese aufgebracht
ist;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht eines
alternativen Ausführungsbeispiels der vorlie
genden Erfindung, bei dem eine zusätzliche
Isolierschicht unter den Elektroden angeordnet
ist;
Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht eines
alternativen Ausführungsbeispiels der vorlie
genden Erfindung ohne zusätzliche Isolier
schichten;
Fig. 6 eine schematische Querschnittsansicht eines
alternativen Ausführungsbeispiels der vorlie
genden Erfindung, bei dem zusätzliche Isolier
schichten über und unter den Elektroden ange
ordnet sind; und
Fig. 7 eine schematische Querschnittsansicht einer
Flüssigkristallanzeigevorrichtung zur Erläu
terung einer Anwendung der vorliegenden Er
findung.
Zur Vereinfachung der Erläuterungen wird die vorlie
gende Erfindung unter Bezugnahme auf eine Elektro
luminszenzanzeige beschrieben. Für den Fachmann ver
steht sich jedoch, daß die Erfindung auch bei anderen
Anzeigen anwendbar ist, die von wenigstens einer
transparenten Elektrode Gebrauch machen. Der Betrieb
von Elektroluminiszenzanzeigen ist allgemein bekannt
und wird daher nicht weiter erläutert. Diesbezüglich
wird auf die US-PSen Nr. 4 006 383, 4 042 854 und
4 114 070 verwiesen.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird eine Reihenelektrode
(oder Spaltenelektrode) 2 aus einem leitfähigen
transparenten Material, wie z. B. Indiumzinnoxid oder
Zinnoxid, hergestellt und weist ein darauf ange
ordnetes, transparentes Isoliermaterial 3 auf, wobei
es sich z. B. um Siliziumdioxid handelt. Tantaloxid und
silicierte Materialien können ebenfalls zur Bildung
des Isoliermaterials 3 verwendet werden.
Wenn die Elektroden 2 nicht aus einem im wesentlichen
transparenten Material hergestellt werden, sollten
große Bereiche der Elektroden 2 dennoch im
wesentlichen transparent sein.
Ein Vorteil der Verwendung einer Siliziumdioxidschicht
3 gemäß der vorliegenden Erfindung besteht in der Er
höhung der Stapelhöhe zur praktischen Ausbildung ge
ätzter Abstandselemente 4. Wenn der zu ätzende Stapel
höher ist, hat man mehr Flexibilität hinsichtlich der
Ätzparameter, insbesondere hinsichtlich der Ätz-
Gleichmäßigkeit sowie des Ausmaßes der Überätzung. Die
Elektroden 2 besitzen eine Höhe im wesentlichen im
Bereich von 100 nm bis 500 nm (1000 Å - 5000 Å).
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, wie es
z. B. in Fig. 5 dargestellt ist, wird die transparente
Siliziumdioxidschicht 3 nicht verwendet. In diesem
Fall wird der Ätzschritt schwieriger, da die leitfä
hige transparente Elektrode 2 normalerweise sehr klein
ist und während des Überätzungsabschnitts des Ätz
schritts erodiert werden kann. Die Isolierschicht 3
schafft mehr Freiraum bei dem Ätzschritt und macht
dadurch das erfindungsgemäße Verfahren wirtschaftlich
praktikabler.
Das Substrat 1 kann aus einem beliebigen von mehreren
diesbezüglichen bekannten Materialien bestehen, und
die Auswahl des Materials für das Substrat 1 kann im
Hinblick auf die Kosten sowie auch im Hinblick auf den
hergestellten Anzeigentyp erfolgen. Ein übliches Mate
rial ist ein Glasmaterial, wie z. B. des Typs Corning
7059 oder Sodaline Float Glass, wobei dieses Glas
geschwärzt, dotiert oder anderweitig behandelt werden
kann.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele be
sitzen außerdem eine Isolierschicht 4, die zwischen
dem Substrat 1 und der bzw. den Elektroden 2 angeord
net ist. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 besitzt
eine weitere zusätzliche Isolierschicht 3, die unter
den Elektroden 2 angeordnet, ist sowie eine Isolier
schicht 3A, die über den Elektroden 2 angeordnet ist.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 zeigt die Elektro
den 2 mit einer unter diesen angeordneten Isolier
schicht 3.
Die Isolierschicht 3 ist ebenfalls vorzugsweise aus
transparentem Material, wie z. B. Siliziumdioxid, Tan
taloxid oder einem silicierten Material hergestellt.
Je nach Anzeige können weitere Isolierschichten sowie
weitere leitfähige Schichten zwischen den Elektroden 2
und dem Substrat 1 angeordnet werden. Weiterhin können
auf Energie ansprechende Elemente oder Materialien
(z. B. Plasma, Flüssigkristalle, Leuchtstoffe usw.)
zwischen den Elektroden 2 und dem Substrat 1 angeord
net werden. Bei weiteren Ausführungsformen (nicht ge
zeigt) können die Elektroden 2 direkt auf dem Substrat
1 angeordnet sein.
Fig. 3 zeigt das Material 4 mit niedrigem Widerstand,
das auf den Reihenelektroden 2 sowie entlang der Ober
fläche des Substrats 1 angeordnet ist. Bei dem einen
niedrigen Widerstand aufweisenden leitfähigen Material
4 kann es sich um einen mit dem Laser abgetragenen,
einen durch chemische Dampfphasenabscheidung (CVD)
aufgebrachten, einen aufgedampften oder aufgesputter
ten Metallfilm oder um ein anderes geeignetes leitfä
higes Material handeln. Weiterhin kann ein schützender
Überzugsfilm (nicht gezeigt) aufgebracht werden, um
ein anschließendes seitliches Ätzen des Films 4 mit
niedrigem Widerstand während des Abstandselement-Ätz
vorgangs zu verhindern.
Fig. 1 zeigt die Reihenelektroden 2 nach dem Ätzen des
leitfähigen Materials 4 mit niedrigem Widerstand. Es
verbleiben Abstandselemente 4, die sich über die Länge
der Reihenelektroden 2 erstrecken. Das einen niedrigen
Widerstand aufweisende leitfähige Material 4 wird vor
zugsweise unter Verwendung eines Reaktionsionenätzvor
gangs geätzt, wobei jedoch auch jegliches andere ge
eignete in der Technik bekannte Ätzverfahren verwendet
werden kann.
Fig. 7 dient als erläuterndes Beispiel der vorliegen
den Erfindung bei Verwendung derselben in einer Anzei
ge. In diesem speziellen Beispiel verwendet die Anzei
ge Flüssigkristalle. Die vorliegende Erfindung ist
jedoch ebenso zur Verwendung bei anderen Anzeigen ge
eignet, die eine transparente Elektrode verwenden. Die
einen hohen Widerstand aufweisenden Reihenelektroden
enthalten einen transparenten Isolator 3 und eine In
diumzinnoxidschicht 2 sowie die Abstandselementgebilde
4 der vorliegenden Erfindung.
Der Betrachter blickt auf die Anzeige durch eine Glas
scheibe, an der die transparente Spaltenelektrode an
gebracht ist. Die Flüssigkristalle sind zwischen der
Spaltenelektrode und den Reihenelektroden angeordnet,
die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
sind. Die Reihenelektroden sind ebenfalls auf einem
Substrat angeordnet, wobei bei diesem Beispiel das
Substrat 1 aus Glas besteht. Eine Flüssigkristallan
zeige wird von hinter den Elektroden her beleuchtet,
deshalb die Begriffe "von hinten beleuchtet" und
"Licht von hinten".
Während die einen niedrigen Widerstand aufweisende,
spezielle Elektrode zur Verwendung bei Flachschirman
zeigen, wie sie hierin gezeigt und ausführlich be
schrieben ist, voll in der Lage ist, die vorstehend
genannten Ziele und Vorteile zu erreichen, versteht es
sich, daß diese Elektrode lediglich als Beispiel für
die derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfin
dung zu verstehen ist. Das bevorzugte Ausführungsbei
spiel ist zwar unter Bezugnahme auf LCDs mit passiver
Matrix beschrieben worden, doch für den Fachmann ver
steht es sich, daß die vorliegende Erfindung auch bei
anderen Anzeigentechnologien verwendbar ist, die zu
einander orthogonale, elektrisch leitfähige Reihen-
und Spaltenelektroden zum Induzieren einer sichtbaren
Bildelementstelle für einen Betrachter verwenden, wie
z. B. eine Plasmaanzeige, eine Elektroluminiszenzan
zeige oder eine elektrochrome Anzeige.
Claims (11)
1. Verfahren zum Bilden von Elektroden (2) mit
niedrigem Widerstand,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Strukturieren einer Elektrode (2) über einem Substrat
(1), wobei die Elektrode (2) eine bestimmte Länge auf
weist; und
Anordnen eines Materials (4) mit niedrigem Widerstand entlang der Länge der Elektrode (2), wobei die Elek trode (2) und das Material (4) mit niedrigem Wider stand bei einer Flachschirmanzeigevorrichtung mit einem im wesentlichen transparenten leitfähigen Material kombiniert werden, wobei das leitfähige Material einen hohen Widerstand besitzt.
Anordnen eines Materials (4) mit niedrigem Widerstand entlang der Länge der Elektrode (2), wobei die Elek trode (2) und das Material (4) mit niedrigem Wider stand bei einer Flachschirmanzeigevorrichtung mit einem im wesentlichen transparenten leitfähigen Material kombiniert werden, wobei das leitfähige Material einen hohen Widerstand besitzt.
2. Verfahren zum Herstellen einer im wesentlichen
transparenten Elektrode (2),
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bilden einer Elektrode (2) aus einem im wesentlichen transparenten Material;
Strukturieren eines im wesentlichen transparenten Iso liermaterials (3) über der Elektrode (2);
vollflächiges Aufbringen eines Materials (4) mit nie drigem Widerstand über der Elektrode (2); und
selektives Entfernen des Materials (4) mit niedrigem Widerstand in einer derartigen Weise, daß Abstandsele mente (4) mit niedrigem Widerstand entlang der Elek trode (2) übrigbleiben.
Bilden einer Elektrode (2) aus einem im wesentlichen transparenten Material;
Strukturieren eines im wesentlichen transparenten Iso liermaterials (3) über der Elektrode (2);
vollflächiges Aufbringen eines Materials (4) mit nie drigem Widerstand über der Elektrode (2); und
selektives Entfernen des Materials (4) mit niedrigem Widerstand in einer derartigen Weise, daß Abstandsele mente (4) mit niedrigem Widerstand entlang der Elek trode (2) übrigbleiben.
3. Verfahren zum Bilden von Elektroden (2) mit niedri
gem Widerstand,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Strukturieren einer Elektrode (2) über einem Substrat (1), wobei die Elektrode (2) eine bestimmte Länge be sitzt;
Anordnen eines Materials (4) mit niedrigem Widerstand entlang der Länge der Elektrode (2); und
Anordnen einer Isolierschicht (3) über der Elektrode (2).
Strukturieren einer Elektrode (2) über einem Substrat (1), wobei die Elektrode (2) eine bestimmte Länge be sitzt;
Anordnen eines Materials (4) mit niedrigem Widerstand entlang der Länge der Elektrode (2); und
Anordnen einer Isolierschicht (3) über der Elektrode (2).
4. Verfahren zum Steigern der Leitfähigkeit einer
Elektrode (2),
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Anordnen wenigstens einer Isolierschicht (3) auf einem Substrat (1);
Anordnen einer auf Energie ansprechenden Schicht (2) auf dem Substrat (1);
Herstellen einer im wesentlichen transparenten Elek trode (2) auf wenigstens einer der Schichten (2, 3); und
Herstellen einer Bahn (4) mit hoher Leitfähigkeit ent lang der transparenten Elektrode (2).
Anordnen wenigstens einer Isolierschicht (3) auf einem Substrat (1);
Anordnen einer auf Energie ansprechenden Schicht (2) auf dem Substrat (1);
Herstellen einer im wesentlichen transparenten Elek trode (2) auf wenigstens einer der Schichten (2, 3); und
Herstellen einer Bahn (4) mit hoher Leitfähigkeit ent lang der transparenten Elektrode (2).
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (4) durch folgen
de Schritte gebildet wird:
Aufbringen eines Materials (4) mit hoher Leitfähigkeit über der Elektrode (2);
selektives Entfernen des Materials (4) mit hoher Leit fähigkeit unter Bildung der Bahn (4).
Aufbringen eines Materials (4) mit hoher Leitfähigkeit über der Elektrode (2);
selektives Entfernen des Materials (4) mit hoher Leit fähigkeit unter Bildung der Bahn (4).
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Material (4) mit nie
drigem Widerstand aufgebracht wird durch Ätzen des
Materials (4), wobei das Material (4) mit niedrigem
Widerstand um wenigstens ein Material aus der Gruppe
bestehend aus dotiertem Silizium, Tantaloxid und einem
silicierten Material aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (2) wenig
stens ein Element aus der Gruppe bestehend aus In
diumzinnoxid und Zinnoxid aufweist und daß die Elek
trode (2) eine Höhe im wesentlichen im Bereich von 100
nm bis 1000 nm aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (2) auf ei
nem Substrat (1) angeordnet wird und daß wenigstens
eine Einrichtung aus der Gruppe bestehend aus einer
Isolierschicht (3), einer leitfähigen Schicht und ei
ner lichtemittierenden Quelle zwischen der Elektrode
(2) und dem Substrat (1) angeordnet wird.
9. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (2) bei einer
Anzeigevorrichtung verwendet wird, bei der es sich um
wenigstens eine Anzeigevorrichtung aus der Gruppe be
stehend aus einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
einer Elektroluminiszenzanzeigevorrichtung, einer
Plasmaanzeigevorrichtung und einer elektrochromen An
zeigevorrichtung handelt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial (3)
die Elektrode (2) während des Ätzvorgangs schützt, und
daß es sich bei dem Isoliermaterial (3) um Siliziumdi
oxid handelt.
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