JP2500231B2

JP2500231B2 - 表示装置用基板

Info

Publication number: JP2500231B2
Application number: JP60037021A
Authority: JP
Inventors: 関口　　金孝
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1985-02-26
Filing date: 1985-02-26
Publication date: 1996-05-29
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JPS61196281A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、液晶表示装置用基板に関するものである。

［発明の背景］液晶、EL（エレクトロルミネッセンス）、EC（エレク
トロクロミズム）、PDP（プラズマディスプレイ）、蛍
光表示管などの各種の表示装置は、いずれも実用段階に
達し、現在の目標は高密度のマトリクス型表示にあると
いえる。マトリクス駆動に問題のある表示方式では、そ
れぞれの表示画素に能動付加素子を設けた、いわゆる
「アクティブ・マトリクス」法が有効である。

このアクティブ・マトリクスは、本出願人の前出願で
ある特開昭59−57273号公報に記載するように、たとえ
ば能動素子として３端子素子（トランジスタ）や、２端
子素子（非線形抵抗素子）を用いた手段が提案されてい
る。この非線形抵抗素子としては、セラミックスバリス
タや、MIM（金属−絶縁膜−金属）素子や、半導体層を
用いた例がある。

半導体層を用いた非線形抵抗素子には、類似な構造の
素子として、光起動力素子である太陽電池がある。しか
しながら、この太陽電池は要求される素子特性や素子の
構造が表示素子と異なっているため、そのまま太陽電池
の加工技術を利用することができない。

またさらに微細なパターニング形成技術としては、半
導体製造技術がある。しかし、表示装置は特徴のある素
子配置になっており、そのうえ膜材料や膜厚が異なって
いるため、そのまま半導体製造技術を利用することはで
きない。

［従来技術とその問題点］従来、半導体層が上下の電極層に挟まれた構造の非線
形抵抗素子の微細加工技術は、ほとんど行われておら
ず、一般的には、半導体製造の加工技術を利用してい
る。しかしながら半導体性製造技術は、表示装置と加工
する被膜の材質や膜厚が異なるため、多くの点で改良が
必要である。液晶表示装置に利用する場合、非線形抵抗
素子の占める面積が、表示電極に比べ小さい。これは、
透過型液晶表示装置の場合、開口率として影響し、非線
形抵抗素子面積が小さいほど明るい表示ができるため、
可能な限り非線形抵抗素子面積が小さくしている。この
結果、非線形抵抗素子同志の距離に比べて、非線形抵抗
素子の占める面積が小さくなる。したがってマスクに接
する箇所が点接触になり、マスクに局所的な圧力が加わ
り、マスクが部分的に歪んだ形状となる。そのため、高
精度パターンのマスクを使用しても、非線形抵抗素子の
面積、あるいは形状にバラツキが生じ、素子特性のバラ
ツキのある非線形抵抗素子になってしまう。非線形抵抗
素子のバラツキが生じると、表示装置として表示むらが
起こり、表示品質を低下させてしまう。

そこで、液晶表示装置用基板の非線形抵抗素子の占め
る割合が小さいとも、高精度パターンのマスクが使用可
能で、かつ、全面に均一な非線形抵抗素子の形成ができ
る手段が必要となる。

すなわちマスクのそりによる非線形抵抗素子のバラツ
キや、あるいはレジスト剥離やレジストのパターン崩れ
を防止し、非線形抵抗素子のバラツキの少ない、歩留ま
りの良好なアクティブ基板が要求されている。

［発明の目的］本発明の目的は、上記問題点を解決して、均一で、か
つ安定な形状や特性の非線形抵抗素子を有する液晶表示
装置用アクティブ基板を提供することである。

［発明の構成］本発明の液晶表示装置用基板においては、基板上に設
ける第１の電極層と半導体層と第２の電極層からなる非
線形抵抗素子と、第２の電極層の一部である配線電極
と、第１の電極層の一部である表示電極と、半導体層ま
たは表示電極または層間絶縁膜の構成材料からなり、非
線形抵抗素子から200μｍ以内の位置に設け、さらに非
線形抵抗素子と回路的に分離し、非線形抵抗素子の高さ
とほぼ同じ高さの突起物とを有する。

この突起物を設けることにより、マスクと基板との接
触面積が増し、マスクと基板とを均一に接触させること
が可能となる。

そこで、パターン精度が厳しく、表示品質を左右し、
かつ厚さの厚い非線形抵抗素子の周辺領域に突起物を設
ける。

この突起物は、半導体層あるいは表示電極あるいは層
間絶縁膜の構成材料から構成する。このため、突起物の
形成は、非線形抵抗素子のパターニングのときの工程で
形成することができる。これにより、製造工程は、突起
物を形成しても増すことはない。さらに前述のように、
非線形抵抗素子から突起物は、ある程度近い位置に配置
する必要があり、マスクのそりを考慮すると、突起物を
形成する位置は、非線形抵抗素子から200μｍ以内の位
置に形成する。

また、とくに第２の電極層が50nm〜１μｍと薄く、か
つ電極層が20μｍ以下と細い場合、突起物の上面と第２
の電極層が横断すると、突起物の凹凸により、第２の電
極層の断線や配線抵抗の増加を生じる。このため、突起
物は第２の電極層を形成しない領域に形成する。また、
突起物の形成過程に、突起物が基板より剥離したり、エ
ッチングのときに、オーバーエッチングにより構成する
膜が剥離すると、剥離した箇所でマスクの接触圧が変化
する。このため非線形抵抗素子形状にバラツキが生じた
り、あるいは剥離した物が他の転移し、基板上へ付着
し、非線形抵抗素子欠陥が生じ、表示装置の表示品質を
低下させてしまう。そこで、突起物の大きさは、非線形
抵抗素子の高さを考慮して、かつ、エッチング精度から
１μｍ×１μｍ以上がよい。また突起物の平面形状は、
四角形以外でも良く、最低の辺の長さが１μｍ以上であ
れば良い。また、半導体層として不純物イオンにより、
Ｐ型およびＮ型の不純物制御可能なアモーファスシリコ
ンを用いることにより、低温でかつ、良好な特性を有す
る非線形抵抗素子が得られる。

［実施例］以下本発明の実施例について図面に基づいて説明す
る。第１図は、本発明の実施例における表示装置用基板
を示す図面である。第１図（Ａ）は、表示装置用基板で
あるアクティブ基板の画素部分を示す平面図である。各
画素には、ダイオードを上下の配線により、リング状に
配置した非線形抵抗素子を用いる。第１図（Ｂ）は、第
１図（Ａ）のａ−ｂ線における断面を示す断面図であ
り、第１図（Ｃ）は、第１図（Ａ）のｃ−ｄ線における
断面を示す断面図であり、第１図（Ｄ）は、画素の等価
回路を示す回路図である。

第１図に示すように、表示装置用基板は、ガラスから
なる基板１上に第１の電極層２を設ける。そしてこの第
１の電極層２の一部と重なり合うように、半導体層３を
設ける。また、第１の電極層２の一部は、表示電極にな
っている。基板１と、第１の電極層２上と、半導体層３
上とに層間絶縁膜４を設ける。そして第１の電極層２上
の層間絶縁膜４に開口部を設け、さらに半導体層３の上
にも、第２の電極層５と接続をするための開口部を層間
絶縁膜４に設けてある。第２の電極層５は、非線形抵抗
素子を駆動するための信号を非線形抵抗素子に印加する
ための配線電極であり、さらに２個のダイオードをリン
グ状に接続するための電極である。本発明の実施例にお
いては、２個のダイオードをリング状に接続し、非線形
抵抗素子にしている。

第１の電極層２と半導体層３と第２の電極層４とから
なる非線形抵抗素子の周辺領域には、突起物６を設け
る。さらに、非線形抵抗素子から離れた領域には、突起
物７を設ける。突起物６の構成は、下層から順に、第１
の電極層２と、半導体層３と、層間絶縁層４とからな
る。一方、突起物７は、下層から順に第１の電極層２
と、半導体層３よりなる。

本発明の実施例においては、基板１としては、コーニ
ング7059ガラス、NA40ガラス、パイレックスガラスを用
いる。

第２の電極層２としては、ITO（酸化インジュウムス
ズ）、あるいはSnO₂（酸化スズ）からなる透明電極を用
いる。

半導体層３としては、アモーファスシリコンを用い
る。

層間絶縁膜４としては、SiO₂（酸化シリコン）や、Si
₃N₄（窒化シリコン）や、PSG（リンドープ酸化シリコ
ン）や、スピンオンガラス、あるいは有機膜（PIQ:ポリ
イミド樹脂）を用いる。

第２の電極層５としては、Al（アルミニュウム）や、
Cr（クロミュウム）や、Ni（ニッケル）や、Mo（モリブ
デン）、あるいはITOを用いている。

第１図（Ｄ）の等価回路図には第１図（Ａ）、
（Ｂ）、および（Ｃ）により示す表示装置用基板の電気
的等価回路を示す。ダイオード10、およびダイオード1
0′はリング状に接続してあり、非線形抵抗素子とな
る。非線形抵抗素子の一方の端子は、第１の電極層２の
一部である表示電極９と接続し、他方の端子は、第２の
電極層５の一部である配線電極８と接続している。表示
電極９、あるいは配線電極８に対して、非線形抵抗素子
を構成するダイオードは、お互いに反対の方向に接続し
ている。

第２図は、アクティブ基板上に形成した層間絶縁膜の
フォトリソグラフィー工程を示し、本発明と従来とを比
較して示す断面図である。第２図は基板にマスクを押し
つけて、光を照射して光感応性レジストを層間絶縁膜上
へ焼き付ける状態を示す。

第２図（Ａ）は従来のアクティブ基板を用いた場合を
示す断面図であり、第２図（Ｂ）は第１図に示す本発明
の突起物を有する表示装置用基板を用いた場合を示す断
面図である。

第２図に示すように、基板11の上に第１の電極層12と
してITOを設け、その第１の電極層12上の一部に半導体
層13としてアモーファスシリコンを設け、さらに全面に
酸化シリコンからなる層間絶縁膜14を設けている。そし
て、この層間絶縁膜14をフォトリソグラフィー工程にて
パターニングするために、層間絶縁膜14上にポジ型のレ
ジスト15を設ける。なお第２図（Ｂ）においては、突起
物17としては、下層より順にITOと、アモーファスシリ
コンと、酸化シリコンとを用いている。

第２図（Ａ）に示すように、マスク16に表示装置用基
板が押しあてられると、非線形抵抗素子である半導体層
13の部分の高さが高いため、半導体層13の周囲でマスク
16が曲がっている。

これに対して本発明を示す第２図（Ｂ）では、マスク
16′と半導体層13の凸部とが接すると同時に、非線形抵
抗素子部周辺に形成する突起物17もマスク16′に接続す
る。このため、マスク16′の曲がりは減少する。

したがって本発明においては、第２図（Ａ）と第２図
（Ｂ）に示すように、マスクの曲がりが小さくなり、パ
ターンの誤差が小さく形成でき、非線形抵抗素子の特性
バラツキが小さくなる。

［発明の効果］以上の説明で明らかなように、本発明は非線形抵抗素
子の周辺に突起物を設けている。このことによって、そ
れぞれの非線形抵抗素子を離間して配置し、かつ素子の
凹凸の大きなアクティブ基板においても、それぞれの構
成要素のマスク合わせ精度も含むパターニンぐ精度を向
上し、微細パターンの非線形抵抗素子の形成が可能とな
り、高密度表示用アクティブ基板を形成することができ
る。このため、非線形抵抗素子を利用した表示装置の表
示特性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における液晶表示装置用基板を
示し、第１図（Ａ）はアクティブ基板を示す平面図であ
り、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のａ−ｂ線における断
面を示す断面図であり、第１図（Ｃ）は第１図（Ａ）の
ｃ−ｄ線における断面を示す断面図であり、第１図
（Ｄ）は第１図（Ａ）にて示す非線形抵抗素子と表示電
極と配線電極部を示す電気的等価回路図であり、第２図
はアクティブ基板の製造工程の層間絶縁膜のホトリソグ
ラフィー工程の本発明と従来例とを比較して示してお
り、第２図（Ａ）は従来例におけるアクティブ基板を示
す断面図であり、第２図（Ｂ）は本発明のアクティブ基
板を示す断面図である。１、11……基板、２、12……第１の電極層、３、13……
半導体層、４、14……層間絶縁膜、５……第２の電極
層、６、７、17……突起物、16、16′……マスク。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に設ける第１の電極層と半導体層と
第２の電極層からなる非線形抵抗素子と、上記第２の電
極層の一部である配線電極と、上記第１の電極層の一部
である表示電極と、上記半導体層または上記表示電極ま
たは層間絶縁膜の構成材料からなり、上記非線形抵抗素
子から200μｍ以内の位置に設け、さらに上記非線形抵
抗素子と回路的に分離し、上記非線形抵抗素子の高さと
ほぼ同じ高さの突起物とを有することを特徴とする液晶
表示装置用基板。
【請求項２】突起物の大きさは、１μｍ×１μｍ以上で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶
表示装置用基板。