JP3691956B2

JP3691956B2 - インターコネクタおよび液晶表示装置

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Publication number: JP3691956B2
Application number: JP06897498A
Authority: JP
Inventors: 毅日置; 豊中井; 政彦秋山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: JPH11274733A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は絶縁層を介して積層された複数の導体層の層間接続を行う層間接続構造（インターコネクタ）に関する。また本発明は、多層配線基板、液晶表示装置等のインターコネクタに関する。
また本発明は液晶表示装置に関する。さらに本発明は複数の液晶層を積層して表示画面を構成する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型で低消費電力であり、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ワードプロセッサ、ＥＷＳ等のＯＡ用電子機器の表示装置、あるいは電卓、電子ブック、電子手帳、ΡＤＡ等の表示装置、さらにテレビジョン受像機のモニタをはじめとして多方面で用いられている。液晶表示装置は、特に消費電力が小さいことが例えばＣＲＴ、プラズマディスプレイなどの他のディスプレイと比べて優れた特徴であり、今後は例えばノート型ＰＣ、ＰＤＡ、携帯テレビ、携帯電話、携帯ＦＡＸ等の携帯型情報機器への応用が期待されている。これは、携帯型情報機器はバッテリー駆動する必要があり、表示装置も低消費電力でなければならないからである。携帯機器の場合、ディスプレイの消費電力が５００ｍＷ以下、できれば数ｍＷ程度と小さいことが望ましい。
【０００３】
液晶表示装置のうち、ディスプレイの表示面で画像を直接観察するようにしたものを直視型という。直視型の液晶表示装置には液晶セルの背面側に蛍光ランプなどの光源を組み込む透過型と、周囲光を利用して表示を行う反射型とがある。このうち反射型液晶表示装置はバックライトを必要としないことから低消費電力化に好適である。
【０００４】
液晶表示装置における表示性能の向上をもたらす手法の一つとして、液晶層を積層化させる構造が考えられている。これは、利用可能な光量が制限される反射型液晶表示装置では特に有効な手法である。この液晶層を積層化させて表示性能の向上させた例として、反射特性の異なる液晶層を２層以上重ねて相乗効果により優れた反射特性を得たものがある。
【０００５】
例えば、反射型液晶表示装置の一形態として、光の利用効率の観点から、偏光板を必要としないＧΗ（ゲストホスト：Guest Host）方式の表示モードを用いることが最も有望である。ＧＨモードを用いてアクティブマトリクス駆動を行うことにより、反射率が高く、コントラストも高い、液晶表示装置を実現することが試みられている。
【０００６】
ＧＨ方式でカラー表示を行う液晶表示装置としては、例えばシアン、マゼンダ、イエロー等の３原色の色素をそれぞれに含有させた３層のＧΗモードの液晶セルを積層したものが知られている。このような液晶表示装置でシアン・マゼンタ・イエローの３層構造で減法混色とすれば、光利用効率を向上することができる。しかしながら、反射型、透過型を問わず、複数の画素を積層して単位絵素を構成するタイプの液晶表示装置では、積層された複数の液晶層にそれぞれ表示信号電圧を印加することが難しく、コストが高くなってしまうという問題がある。特に、積層した液晶層の層間に配設された画素電極に基板側から表示信号を印加しようとすると、液晶表示装置の構成は複雑になり、生産性も低下するし、コストも高いものになってしまう。
【０００７】
複数の液晶層を積層または分離するためにはいくつかの手法が知られている。その一つは、分離膜を介して液晶層を積層する方法である。高い比誘電率をもつ薄いフィルムを液晶層の分離膜として用いることにより、分離膜による電圧の降下を抑えることができる。このような分離膜としては、絶縁性の膜または基板を用いることもできる。
【０００８】
このような場合、複数の液晶層に表示信号に対応した電界を与えるために、液晶層の層間、または分離膜、分離基板の表面に画素電極を形成し、この画素電極に電気的に接続するためのコンタクトを形成しなければならない。この基材（分離膜または分離基板）を貫くコンタクト形成の際に用いられる方法としては以下のような方法がある。
すなわち、エッチングや基板自身の光化学反応等を用いて、基板にスルーホールを形成する。そして、このスルーホール部にメッキ法や導電体の注入し、絶縁膜を貫通するようなコンタクトを形成する。さらに、絶縁膜表面の研磨を行い、画素電極を形成する。
【０００９】
また、反射型カラー液晶表示装置において、従来の透過型液晶表示装置のように平地に画素分割して３原色を配置するのではなく、同一画素に積層に配置した例がある。この場合、各層をそれぞれ独立に駆動する必要がある。このため、いくつかの構造が採用されている。１つは、各層に液晶層駆動用の素子を配置したガラス基板で積層構造を構成する方法である。これは、各層のガラス基板が、液晶駆動素子形成の基板となるだけでなく、層を分離する絶縁膜としての機能も果たしていることになる。また、各液晶層に導電性を有する部分を設けて各液晶層を分離する膜または基板間を電気的に結合し、各層を独立に駆動可能なセル構造を形成する場合もある。この場合、層分離する膜または基板についても、前記と同様に絶縁膜または基板の両面に画素電極を形成し、絶縁基板を貫くコンタクトを形成を行う。そして、さらに、選択的に各液晶層を貫くようなコンタクトを、形成する必要がある。この形成方法としては、液晶層の任意の場所に導電性のプラグを立てる方法がある。このブラグはフォトプロセスにより柱を立ててその周囲をメッキ法などで、覆うことによりコンタクトを得ている。
【００１０】
従来の液晶層分離型構造やその形成技術では以下のような課題がある。高比誘電率の分離膜を用いた液晶層分離構造では、分離膜における電圧降下を抑えるために膜厚を薄くする必要がある。しかし、分離膜を薄くするためにはセル組みが難しいことや分離膜の変形による液晶注入の難しさなどがある。さらに、分離膜は高い比誘電率を有することが望ましいが、例えばポリフッ化ビニリデンに代表されるような膜は、高い比誘電率であるが、その強誘電性に由来する残留分極により表示焼き付くようなが劣化見られる。
【００１１】
また、分離層として、絶縁膜または基板を用い、コンタクトホールを介してその両面に形成した画素電極を電気的に結合する方法では、分離層の形成工程が多くなる。これは、例えば、スルーホールの形成、メッキ法などによるコンタクトの形成、ホール部の穴埋め、基板面の研磨、画素電極の形成といった工程が必要と考えられる。さらに、分離層が両面の画素電極形成やスルーホール形成の必要から分離層の自立に十分な厚みが必要であるため、視差をもたらすことになる。また、コンタクトホール部では、層分離のためホール部を埋める必要がある。しかし、十分に埋められていない場合には、分離が不十分であり、上下層の液晶の混合が起こる可能性もある。
【００１２】
本発明では、工程を複雑化せずに、電圧降下や上下層の混合、視差の少ない分離層を提供することを目的としている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものである。
本発明は、単純な構造で
本発明は絶縁層を介して積層された複数の導体層の層間接続を行うインターコネクタに関する。また本発明は、多層配線基板、液晶表示装置等のインターコネクタに関する。
また本発明は液晶表示装置に関する。さらに本発明は複数の液晶層を積層して表示画面を構成する液晶表示装置に関する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のインターコネクタおよび液晶表示装置は以下のような構成を採用している。
【００１５】
本発明のインターコネクタは、第１の面と第２の面とを有し、透光性を有する樹脂からなる絶縁層と、前記絶縁層の前記第１の面に配設され、透光性を有する第１の導体層と、前記絶縁層の前記第２の面に配設された第２の導体層と、前記絶縁層を貫通して前記第１の導体層と前記第２の導体層とを接続するように配設された前記樹脂の炭化物を含む導電性ピラーとを具備したことを特徴とする。
【００１６】
透光性を有する導体層としては例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）のような透明導電性材料をあげることができる。
また導電性ピラーとは、例えば絶縁層にレーザー光などのエネルギービームを照射することにより生じる前記絶縁層の炭化物のような熱分解生成物を含むものとする。その形状としては例えば柱状であるが、第１の導体層と第２の導体層との間に連続していればこれに限ることはない。
第１の導体層を透光性を有する導電性材料により構成することにより、第１の導体層側からエネルギービームなどを照射することにより、第１の導体層と第２の導体層とを接続することができる。
さらにこのようなインターコネクタを多層化することもできる。この場合、第２の導体層もエネルギービームを透過するような透光性を有する導電性材料により構成するようにすればよい。
【００１７】
また、前記第２の導体層の前記導電性ピラーと対向する領域には導電性材料からなる第１のリフレクタを配設するようにしてもよい。
このリフレクタは第２の導体層自体を例えばアルミニウム、銀などの比較的反射率の高い金属等により構成するようにしてもよいし、また前記第２の導体層の前記絶縁層側に、前記第２の導体層とは別に例えばアルミニウム、銀などの比較的反射率の高い金属等からなる反射部材を配設するようにしてもよい。
このような構成を採用することにより層間接続の信頼性を向上することができる。例えば第１の導体層側から絶縁層にエネルギービームを照射して絶縁層を炭化あるいは灰化させる場合、絶縁層の一部が炭化あるいは灰化して導電性を示しはじめるとともに透過率が低減する。本発明のインターコネクタでは、第２の導体層の導電性ピラーと対向する領域に導電性材料からなる第１のリフレクタを配設することにより、第１の導電層側から入射したエネルギービームを第１のリフレクタにより入射側へ反射させることができる。したがって導電性ピラーの第２の導体層側も十分に炭化、灰化されるので、接続抵抗を十分に低くすることができる。さらに、この第１のリフレクタによれば導電性ピラーの長さ（形成深度）を調節することができる。例えばｎ層の絶縁層を積層しておき、第ｎ−１層と第ｎ層との間に第１のリフレクタを配設しておけば、第１の導体層から第ｎ−１の導体層までを接続する導電性ピラーを形成することができる。さらに第１のリフレクタを異なる導体層に配設することにより、第１の導体層から任意の導体層への層間接続を行うことができる。このような層間接続は導体層と絶縁層とを積層した後に一括して形成することができるため、層間接続の生産性を向上することができる。
【００１８】
また多層構造におけるエネルギービーム照射による電気的結合状態の形成において、エネルギービーム入射方向から最も遠い部位から選択的に電気的結合状態を形成するために、波長吸収域の異なる材料を組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００１９】
また、前記第１の導体層上には、前記導電性ピラーと対向する領域に開口部を有する第２のリフレクタを配設するようにしてもよい。
この第２のリフレクタはレーザー光などのエネルギービームの絞りとして機能させることができ、導電性ピラーの配設精度を向上し、層間接続の信頼性を向上することができる。また導電性ピラーの配設密度も向上することができる。さらに積層数が多いときには、エネルギービームは樹脂層、導体層等により徐々に散乱されるが、このようなスリットを形成することにより、導電性ピラーの積層数によらず、高精度に導電性ピラーを形成することができる。
【００２０】
また本発明のインターコネクタは、第１の面と第２の面とを有し、透光性を有する樹脂からなる第１の絶縁層と、第１の面と第２の面とを有し、前記第１の面を前記第１の絶縁層の前記第１の面と対向して積層され、前記樹脂からなる第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層を貫通して配設された前記樹脂の炭化物を含む導電性ピラーと、前記第２の絶縁層の前記第２の面に前記導電性ピラーと対向するように配設された第１のリフレクタとを具備することを特徴とする。
上述のように、この第１のリフレクタによれば導電性ピラーの長さ（形成深度）を調節することができ、第１の導体層から任意の導体層への層間接続を行うことができる。
【００２１】
また前記第１の導体層の前記第１の面または前記第２の面の前記導電性ピラーと対向する領域に開口部を有するように配設された第２のリフレクタを具備するようにすればよい。
前述のように第２のリフレクタを採用することにより、導電性ピラーの配設精度を向上し、層間接続の信頼性を向上することができる。また導電性ピラーの配設密度も向上することができる。特に、複数の絶縁層にわたって導電性ピラーにより層間接続を形成する場合には、このようなスリットにより導電性ピラーの積層数によらず、高精度に導電性ピラーを形成することができる。
【００２２】
また本発明のインターコネクタは、第１の面と第２の面とを有し、透光性を有する導電性材料からなる電極と、前記電極の前記第１の面に配設され、透光性を有する樹脂からなる第１の絶縁層と、前記電極の前記第２の面に配設され、透光性を有する樹脂からなる第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層を貫通して前記電極と接続した前記樹脂の炭化物を含む第１の導電性ピラーと、前記第１の導電性ピラーと前記電極を介して対向するように配設され、前記第２の絶縁層を貫通して前記電極と接続した前記樹脂の炭化物を含む第２の導電性ピラーとを具備したことを特徴とする。
【００２３】
第１の導電性ピラーと第２の導電性ピラーとの間に例えばＩＴＯなどの透光性を有する導電性材料からなる電極を配設しておくことにより、例えばレーザー光などのエネルギービームを照射することにより第１の絶縁層と第２の絶縁層とを貫通する層間接続を容易に形成することができる。
この電極と接続して第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に配線層を形成しておけば、外層側から内層への層間接続を、積層後に形成することができる。
【００２４】
このように本発明のインターコネクタは、導電層により挟持された絶縁性基板または絶縁性膜において、この基板または膜の一部にエネルギービームを照射することにより、基板または膜の一部の炭化等の変質を行い、電気的に接合の取れた状態にするものである。本発明では、分離膜または基板に透光性を有する有機材料を用い、この分離膜、基板等の一部領域に局所的に導電性を付与するために、有機材料にの任意の場所に高エネルギービームを照射することにより、炭化に代表されるような変質作用、熱分解作用を用いている。
【００２５】
このような本発明のインターコネクタは、例えば多層配線基板や、半導体装置、あるいは液晶表示装置などのように、積層された複数の配線層、導体層の層間接続に適用することができる。
【００２６】
本発明の液晶表示装置は、第１の面に第１の導体層が配設された第１の基材と、第１の面に第２の導体層が配設された第２の基材と、前記第１の基材の前記第１の面と前記第２の基材の前記第１の面との間に挟持され、透光性を有する絶縁性樹脂からなる柱状のスペーサーと、前記スペーサにより保持された前記第１の基材と前記第２の基材との間隙に配設された液晶層と、前記スペーサを貫通して前記第１の導体層と前記第２の導体層とを接続するように配設された前記絶縁性樹脂の炭化物を含む導電性ピラーとを具備したことを特徴とする。
また本発明の液晶表示装置は、透光性を有する絶縁性材料からなり、表示信号を印加する手段を有する基板と、前記基板上に積層された複数の液晶層と、前記複数の液晶層の層間に配設された画素電極と、前記複数の液晶層の少なくとも１層を貫通して配設され、透光性を有する絶縁性樹脂と、前記絶縁性樹脂を貫通して前記印加手段と前記画素電極とを接続するように配設された前記絶縁性樹脂の炭化物を含む導電性ピラーとを有する層間接続手段とを具備したことを特徴とする。
【００２７】
すなわち本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟持する２枚の基材の間の層間接続を、例えば基材の間隙を保持するために配設された柱状のスペーサーに、前述したような導電性ピラーを形成して行ったものである。またアレイ基板から中間層の画素電極、駆動回路、あるいは対向電極への電気的接続を前述のような導電性ピラーにより行ったものである。導電性ピラーはスペーサの側面に露出しないように形成することが好ましい。柱状のスペーサの構成材料としては、例えばレジスト等の感光性樹脂のポリマーを用いることができる。そして、複数の液晶層を積層した構造を有する液晶表示装置においても、特定の層にエネルギービームの反射層となる第１のリフレクタを配設することにより、一括に高エネルギービームを照射してコンタクトを形成することができる。
【００２８】
このような構成を採用することにより本発明の液晶表示装置では液晶層を介して対向する基材に配設された複数層の導体層の層間接続を行うことができる。特に、例えば３層ＧＨ型液晶表示装置のように、複数の液晶層を積層して表示画面を構成するタイプの液晶表示装置に本発明を適用することにより、従来困難であった液晶層間の画素電極、駆動回路等への電気的接続を容易に、しかも高い生産性で行うことができる。
【００２９】
また本発明の液晶表示装置は、ソース・ドレインを介して表示信号電圧を供給する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのソース・ドレインと接続した第１の電極とが形成されたアレイ基板と、前記アレイ基板上に配設された透光性を有する樹脂からなる層間絶縁層と、前記層間絶縁層上に配設され、開口部を有する画素電極と、前記画素電極の開口部に対応する領域に配設され、前記画素電極と前記第１の電極とを接続する、前記樹脂の炭化物を含む導電性ピラーとを具備するようにしてもよい。
このように本発明のインターコネクタは、アレイ基板の単位画素ごとに配設された薄膜トランジスタなどの表示信号電圧の印加手段と、この印加手段の上側に配設された反射電極などの画素電極との接続に適用するようにしてもよい。
【００３０】
本発明の液晶表示装置において、導体層は例えば画素電極、対向電極、あるいはこれらの電極に表示信号に対応した電圧を供給する回路等である。これら画素電極、対向電極に印加された表示信号に対応した電圧により形成される電界により液晶層を応答させ、その配向状態、相転移状態などを制御して液晶層への入射光を変調することにより表示が行われる。
【００３１】
本発明の液晶表示装置では、前述したような本発明のインターコネクタにより、例えばアレイ基板に配設された印加手段から、複数の液晶層に挟まれた画素電極に表示信号電圧を供給することができる。なお本発明は液晶層が単層の場合にも適用することができ、この場合液晶層を挟持する一方の基板にのみドライバ、画素選択回路等を配設し、インターコネクタにより液晶層の両側に表示信号等を供給することができる。
【００３２】
このような表示信号電圧の印加手段としては、例えば表示信号を信号線に供給する信号線ドライバと、信号線に印加される表示信号を選択して前記画素電極に印加する選択手段とを用いるようにしてもよい。このような構成により、液晶表示装置では単位絵素が積層された複数の画素電極で構成されている場合でも、各層の画素電極に独立したタイミングで表示信号を供給することができる。また、画素電極に印加する信号はアナログ電圧であるが、各絵素まではディジタル信号として伝送し、このディジタルな表示信号をサンプリングし、Ｄ／Ａ変換して画素電極に供給するようにしてもよい。
【００３３】
選択手段としては、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｅｒ）、ＭＩＭ（ＭｅｔａｌＩｎｓｕｌａｔｅｒＭｅｔａｌ）などの非線形スイッチング素子と、このスイッチング素子の駆動手段を用いるようにすればよい。選択手段は画素電極の数に応じて複数備えるようにすればよく、例えば３層の液晶層を積層する場合には３個の選択手段を備えるようにすればよい。
【００３４】
信号線および信号線ドライバは液晶層の積層数に応じて複数系統備えるようにしてもよい。またアドレス線（走査線）およびアドレス線ドライバ（走査線ドライバ）も、信号線ドライバと対応して複数系統備えるようにしてもよいし、アドレス線を複数系統のスイッチング素子で共用するようにしてもよい。
例えば本発明の液晶表示装置を、積層された３層の液晶層と、これらの液晶層を挟持して表示信号を印加する第１の電極、第２の電極、第３の電極、第４の電極により単位絵素が構成することもできる。第１の画素電極と第１の信号線とに間に第１のＴＦＴのソース・ドレインを介挿し、アドレス線（走査線）ドライバからアドレス線を介して第１のＴＦＴのゲート電極に走査信号を印加する。このようにすれば、走査信号により第１のＴＦＴがオン状態になったときに、第１の信号線に供給されている第１の表示信号を選択的に画素電極に供給することができる。同様に、例えば、第２の画素電極と第２の信号線とに間に第２のＴＦＴのソース・ドレインを介挿し、アドレス線（走査線）ドライバからアドレス線を介して第２のＴＦＴのゲート電極に走査信号を印加するようにすれば、第２のＴＦＴがオン状態になっているときに第２の信号線に供給されている第２の表示信号を選択的に画素電極に供給することができる。第３の電極についても同様な構成により第３の表示信号を供給することができる。本発明の液晶表示装置では、第１の電極、第２の電極が基板上に配設されておらず液晶層に挟まれている場合でも、これらの電極に、例えば第１の基板から本発明のインターコネクタを介してに各電極に表示信号を印加することができる。またこのインターコネクタは構成がシンプルであり、その高さを例えば第１のリフレクタにより調節することにより積層する液晶層の数によらず一度に形成することができるため、液晶表示装置の生産性を大幅に向上することができる。
【００３５】
このような構成により本発明の液晶表示装置によれば、積層された各層の画素電極に独立して、高い信頼性で表示信号を供給することができる。
【００３６】
本発明の液晶表示装置では、積層された複数の液晶層と、これらの液晶層に表示信号を印加する第１の電極、第２の電極、第３の電極、第４の電極により単位絵素が構成される。このような構成は、画素を並列配置して単位絵素を構成する場合にくらべ、光の利用効率が約３倍に向上できる。このため、表示の明るさ、コントラストを向上することができる。
【００３７】
本発明の液晶表示装置では、例えば３層の液晶層を重ねて表示画面を構成する場合、例えばＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の各液晶セルの各画素を積層して、減法混色の３原色の画素により単位絵素を構成するようにしてもよい。例えばＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）等の減法混色の３原色のＧＨ層を積層して用いる場合、単位絵素は積層したＣＭＹの３個の画素から構成される。そして、この単位絵素を構成する各画素には、それぞれ薄膜トランジスタなどにより独立して表示信号が印加される。
また本発明の液晶表示装置を選択反射モードの液晶層を採用して構成すれば、ＲＧＢの光を各液晶層で反射させ、最下部の画素電極（例えば第３の画素電極）あるいは第１の基板で光吸収を行うことで、前述同様カラー表示を行うことができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明についてさらに詳細に説明する。
【００３９】
（実施形態１）
図１は本発明のインターコネクタを有する基板の構造を概略的に示す図である。この基板は、透光性を有する絶縁性樹脂層からなる基板１１と、この基板の第１の面、第２の面に配設された、透光性を有する導電性材料からなる導体層２１、導体層２２と、導体層２１と導体層とを接続する導電性ピラー３１とを備えている。
ここでは基板１１はアクリル樹脂を用いて構成している。本発明では基板の構成材料はアクリル樹脂に限定されずＣ（炭素）を含む材料ならば層間接続を行うことができる。また導体層２１、２２は透光性を有する導電性膜として酸化インジウム錫（ＩＴＯ）をスパッタ法等により成膜、パターニングして配設している。導電性ピラー３１は、主として基板１１の構成材料であるアクリル樹脂の炭化物を含む熱分解生成物により構成されている。
【００４０】
ここでこのような層間接続の形成方法について説明する。
図２、図３は本発明のインターコネクタの形成方法の例を説明するための図である。
まずアクリル樹脂などの透光性を有する樹脂からなる基板１１の一方の面に透明導電膜のひとつである酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の成膜、パターニングを行い導体層２１を形成した。同様に基板１１のもう一方の面についても酸化インジウム錫の成膜、パターニングを行い導体層２２を形成した（図２）。
【００４１】
この基板１１の導体層２１が形成された面にＡｌからなる金属膜４１を約５００ｎｍ成膜した。ここで、金属膜４１にＡｌを用いたのは、金属膜４１の除去の際に酸化インジウム錫との選択性に優れた材料であることからである。したがって金属膜４１の構成材料はＡｌに限定されるものではなく、例えばＭｏやＴａなど他の金属でもよい。膜厚を５００ｎｍとしたのは、Ａｌをスパッタ法で成膜すると十分なカバーレッジが得にくいため、導体層２１の端面などで段切れを起こさないようひ比較的厚く形成したためである。
【００４２】
このＡｌ面にフォトエッチングプロセスを用いて、層間接続を行う部分に開口部４２を形成した。
【００４３】
そして、Ａｌからなる金属膜３１上から、波長約３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザーをスキャンさせながら照射した（図３）。このエネルギービームの照射により、金属膜４１に覆われている部分は光を反射するが、開口部４２では照射光が導体層２１と基板１１に入射し、導電性ピラー３１が形成される。
照射するエネルギービームの波長の選択は、アクリル樹脂からなる基板１１に吸収のある波長を選択した。また約３０８ｎｍ波長は酸化インジウム錫からなる導体層２１、２２でも若干のはあるもののその影響は軽微である。したがって照射するエネルギービームの波長は、導電性ピラー３１の原材料となる基板１１の構成材料の吸収波長に応じて選択するようにすればよく、３８０ｎｍのエキシマであるＸｅＣｌレーザーに限定されのものではない。またエキシマに限定されるものではない。
本発明では効果に導電性ピラーを形成するためには、透明導電膜では吸収が少なく、用いられる基板においても吸収が大きすぎることがない波長を選択することが好適である。これは吸収が大きい場合、基板１１の表面近傍で照射エネルギーの大部分が熱エネルギーに変換されることになるため、基板１１を貫いて変質か行われないためである。
【００４４】
導体層２１、２２として酸化インジウム錫を用いた場合には、レーザー光の照射により若干のアブレーションと思われる現象は見られたが、エネルギー吸収による導体層の発熱は、発熱量が小さい場合には酸化インジウム錫の結晶化として吸収され、発熱量が大きい場合には超急冷プロセスによるアモルファス化として吸収される。このため、酸化インジウム錫からなる導体層２１、２２には結晶構造の変化は見られるものの透光性を有する導体層としての機能を保持することができる。また導体層２１、２２と導電性ピラー３１との界面には例えばＩｎ−Ｃ系合金、あるいはＳｎ−Ｃ系合金等が形成されていてもよい。したがって例えばこの導体層を液晶表示装置の画素電極などにも用いることができる。
酸化インジウム錫からなる導体層２１を通過した光エネルギーは、基板１１により吸収される。基板１１にアクリル樹脂を用いた場合には、吸収された光エネルギーは熱エネルギーに変換されてアクリル樹脂の熱分解反応をもたらした。アクリル樹脂は有機材料のため、熱エネルギーにより黒色に変質して導電性を示すようになった。これは炭化により樹脂の一部がグラファイト化したものと考えられる。
【００４５】
このようにして導電性ピラー３１を形成した後、金属膜４１を除去した。
【００４６】
この後、基板１１の両面に形成した導体層２１、２２間のコンタクト特性を評価したところ良好な導電性を示した。
【００４７】
（実施形態２）
この上述の実施形態では、導体層２２も透光性を有する導電性材料を用いて構成した例を説明したが、導体層２２の光照射側に導電性材料からなるリフレクタを配設するようにしてもよい。
【００４８】
図４は本発明のインターコネクタを有する基板の構造の別の例を概略的に示す図である。また図５は本発明のインターコネクタの形成方法の例を説明するための図である。
この基板は、導体層２２の導電性ピラー３１に対向する領域に導電性を有するリフレクタ５１を備えている。このようなリフレクタ５１を備えることにより、エネルギービーム照射の際のマスクとなる金属膜４１を形成しなくとも導電性ピラー３１を基板１１の所望の位置に選択的に形成することができる。また上述のような基板１１を複数層積層してさらに多層の導体層を有する基板を形成する場合にも、リフレクタ５１により導電性ピラー３１を任意の層まで形成することができる。
【００４９】
図５は図４に例示した基板１１にエネルギービームを照射して導電性ピラー３１を形成する様子を説明するための図である。
このように導体層２１を透過して基板１１に入射した光は導体層２２を通じて基板外へ透過してしまうが、リフレクタ５１を配設した領域ではリフレクタ５１により反射されるためにエネルギービームの光束は約２倍になる。このためリフレクタ５１により反射されたエネルギービームの光路は、基板１１を構成する樹脂が変質、熱分解してグラファイト化し、導電性ピラー３１が形成される。なおこの例ではエネルギービームの入射側に金属膜４１を配設しない例を説明したが、リフレクタ５１と金属膜４１とを組み合わせて導電性ピラー３１を形成するようにしてもよい。
【００５０】
このように、金属膜でマスクを行う面と反対側の面にもリフレクタを形成することにより、光利用効率を高めることができる。さらに、基板による光吸収の基板膜厚依存性を抑えることができる。
【００５１】
（比較例１）
比較のため、従来の方法により層間接続を形成した。
図６、図７、図８、図９は従来の方法により形成したインターコネクタを有する基板の構造の例を概略的に示す図である。
【００５２】
図６の例では、基板１１に光感光性のあるガラス基板を用い、フォトプロセスによる光化学反応を用いてスルーホール９１を形成した。このスルーホール９１にメッキ法を用いて、このスルーホール内壁にメタライズ層９２を形成した。そしてスルーホールの穴埋めはレジスト材料をスルーホールを介して吸引し、熱処理を施して硬化させ、レジスト層９３を形成して行った。さらに、基板表面の研磨を行った後、スパッタ法などにより導体層２１、２２を基板１１の両面に配設した。
【００５３】
ところが、従来構造のインターコネクタでは以下に示すような接続不良が多発した。
まず図７に例示したような研磨工程の際に見られるスルーホールエッジ部でのメッキ剥がれ、図８のようなメタライジング工程の際に見られるメタライズ層９２のメッキ不良、図９のようなレジスト吸引の際に見られる穴埋め不良などである。
【００５４】
これに対して図１乃至図５で説明したような本発明のインターコネクタでは、このような不良は認められなかった。さらに本発明のインターコネクタでは、スルーホールの形成、メタライズ層の形成、レジストによるスルーホールの封止、表面研磨等の工程が不要となり、従来のインターコネクタよりもはるかに生産性を向上することができた。
【００５５】
（実施形態２）
次に本発明のインターコネクタを液晶表示装置に適用した例について説明する。まず本発明を好適に適用することができる例として、複数の液晶層を積層して表示画面を構成するタイプの液晶表示装置について説明する。
図１０は本発明の液晶表示装置の構成の例を概略的に示す図であり、図１１は、図１０に例示した本発明の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す図である。両図においては、単位画素の構成を示している。
アレイ基板１００上には、複数のΤＦＴ２ａ、２ｂ、２ｃが形成されている。アレイ基板１００上には、絶縁膜を介してアルミニウム等からなる反射電極３が配置されている。この反射電極３は画素電極を構成している。さらに、反射画素電極３上に液晶層１ａ、１ｂ、１ｃが順次積層されている。例えば、イエロー、マジェンダ、シアンのＧＨ液晶層を順次積層するようにしてもよい。積層順序は順番は必要に応じて定めるようにすればよい。また、液晶層１ａ、１ｂ、１ｃの間にはＩＴＯなどからなる透明な画素電極４、５が配設されている。
さらに、液晶層１ｃ上には、透明な対向電極６を有する対向基板（図示せず）が配置されている。なお、対向電極６は各液晶層ごとに配設するようにしてもよい。
【００５６】
ΤＦΤ２ａと画素電極３、ＴＦＴ２ｂと画素電極４、ＴＦＴ２ｃと画素電極５とは電気的に接続されている。すなわち、各ＴＦＴのゲート電極には、図示しない走査線駆動回路から走査線ＧＤi 、ＧＭ i、ＧＵi を介して走査信号が印加される。また各ＴＦＴのドレイン電極には図示しない信号線駆動回路から信号線Ｓ（ＳＤi 、ＳＭi 、ＳＵi ）を介して表示信号が印加される。
走査信号によりＴＦＴがオン状態になったとき、表示信号が選択され、ソース電極と接続した各画素電極に印加される。そして各画素電極により形成される電界に液晶層１ａ、１ｂ、１ｃが応答し、その配向状態、相変化状態を制御することにより液晶層に入射する光の強度を変調するのである。このような光の変調素子である画素を２次元的に配置し、光を２次元的に変調することにより画像の表示を行うことができる。
【００５７】
図１２、図１３は図１０、図１１に例示した本発明の液晶表示装置を概略的に示す等価回路図の例である。
【００５８】
信号線ＳＤi （ＳＤ１、ＳＤ２、ＳＤ３）と接続されたΤＦＴは反射画素電極３を制御するΤＦＴであり、信号線ＳＭi （ＳＭ１、ＳＭ２、ＳＭ３）と接続されたΤＦΤは透明画素電極４を制御するＴＦΤであり、ＳＵi （ＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ３）と接続されたＴＦＴは透明画素電極５を制御するＴＦＴである。すなわち図１２では平面的に示しているが、実際は積層構造となっている。また、図１２のＣａ、Ｃｂ、Ｃｃはそれぞれ、液晶層１ａ、１ｂ、１ｃより形成される液晶容量を示しており、Ｖcom は対向電極６への印加電圧を示し、ＳＤ１〜ＳＤ３及びＳＭ１〜ＳＭ３及びＳＵ１〜ＳＵ３は信号線を示し、ＧＤi 、ＧＭi 、ＧＵi は各層の画素に対応したスイッチング素子に独立して走査信号を供給することができる走査線を示している。
なお図１３では、１絵素を構成する３層の画素に選択的に表示信号を供給することができるように、各層ごとに独立に３本の走査線ＧＤi 、ＧＭi 、ＧＵi を備え、また対向電極（６ａ、６ｂ、６ｃ）についても各層ごとに備えた構成を示した。
【００５９】
（実施形態３）
図１４は本発明の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す図である。
この液晶表示装置は複数の液晶層を積層して単位絵素を構成するタイプの液晶層であり、例えば実施形態２に例示したタイプの液晶表示装置に対応している。図では簡単のため液晶層２層分しか示していないが、３層以上の液晶層を積層するようにしてもよい。
【００６０】
この液晶表示装置は、例えば無アルカリガラス等の絶縁性基板上に２ａ、２ｂ、２ｃなどの薄膜トランジスタアレイを配設したアレイ基板１００と、アクリル系樹脂などからなる樹脂基板１１ａ、１１ｂとの間に液晶層１ａ、１ｂが挟持されたものである。
アレイ基板１００と樹脂基板１１ａとの間隙は柱状のスペーサー３３ａにより保持されており、樹脂基板１１ａと樹脂基板１１ｂとの間隙は柱状のスペーサー３３ｂにより保持されている。このスペーサーは例えばアクリル系樹脂などの透光性を有する絶縁性樹脂からなる構成されている。
【００６１】
アレイ基板１００の液晶層１ａ挟持面には薄膜トランジスタ２ａと接続された画素電極３が配設されており、さらに画素電極３とは絶縁されて、アレイ基板１００上には導体層２１が配設されている。
またアクリル系樹脂からなる分離基板１１ａの両面には導体層２２、対向電極６ａ、画素電極４が配設されている。これら導体層２１、２２、対向電極６ａ、画素電極４は例えばＩＴＯなどの透明導電性物質により構成されている。なお６ｂは対向電極として機能する導体層である。
【００６２】
そして、薄膜トランジスタ２ｂと画素電極４との間の接続は、本発明のインターコネクタにより行われている。
すなわち、導体層２１と導体層２２との間は、スペーサー３３ａを貫通して配設された導電性ピラー３１により層間接続されている。また導体層２２と画素電極４との間は、分離基板１１ａを貫通して配設された導電性ピラー３１により層間接続されている。そしてこの導電性ピラー３１は、前述のようにスペーサー３３ａの構成樹脂、あるいは分離基板１１ａの構成樹脂の炭化物から構成されている。
この導電性ピラー３１は、アレイ基板１００の液晶層１ａ挟持面とは反対側の面に配設された開口部４２を有する金属膜４１を介してエネルギービームを照射することにより形成した。
このとき、導体層４の光入射側に予め導電性を有するリフレクタ５１を配設しておくことにより、光入射側からみて遠い側となる分離基板１１ａにも効率的に導電性ピラー３１を形成することができる。またスペーサー３３ｂ等のリフレクタの背面側をビーム照射から保護することもできる。
このような構成を採用することにより、本発明の液晶表示装置では液晶層、基板などの絶縁層を介して積層された複数の導体層の層間接続を容易に行うことができる。
【００６３】
なお、この図では図示を省略しているが、例えば対向電極６ａ、６ｂ等への層間接続も本発明のインターコネクタを用いて行うことができる。また本発明によればこのような複数の導体層への層間接続を一括して同時に行うことができる。したがって液晶表示装置の生産性を向上することができる。
【００６４】
（実施形態４）
実施形態３では、アレイ基板に配設された薄膜トランジスタと、複数の液晶層の層間の画素電極との間の接続に本発明のインターコネクタを適用した例について説明したが、このインターコネクタを薄膜トランジスタとアレイ基板上に配設された画素電極との間の層間接続に適用するようにしてもよい。なおここでは透過型液晶表示装置のアレイ基板の例について説明する。
【００６５】
図１５はアレイ基板１００の断面構造の例を概略的に示す図であり、図１６はアレイ基板１００の平面構成を概略的に示す図である。
このアレイ基板として例えば無アルカリガラスなどの絶縁性基板１１ａ上に透明な画素電極とこの画素電極に表示信号を供給するための逆スタガ型構造の薄膜トランジスタアレイを配設したものである。この実施形態では画素電極に表示信号を供給するための非線形スイッチング素子として逆スタガ構造の薄膜トランジスタを採用したが、用いる薄膜トランジスタは逆スタガ構造に限ることなく、スタガ構造、コプラナ構造など他の構造を採用するようにしてもよい。さらに薄膜トランジスタに限ることなく例えばＭＩＭなどの他の非線形スイッチング素子を採用するようにしてもよい。
【００６６】
この薄膜トランジスタ２ａは、絶縁性基板１１ａ上に配設されたゲート電極６１ｇと、ゲート電極を覆うように配設されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に配設された例えばａ−Ｓｉなどからなる半導体膜と、半導体膜と例えばｎ⁺ａ−Ｓｉなどからなるコンタクト層６１ｃを介して接合したソース電極６１ｓ、ドレイン電極６１ｄとを具備している。なお６１ｅはストッパー層である。
またここでは簡単のため薄膜トランジスタ２ａのみを図示しているが、例えば３層ＧＨ型液晶表示装置のように、単位絵素を３層の画素により構成する場合には、薄膜トランジスタ２ｂ、２ｃも同様の構成とするようにしればよい。また本発明を反射型液晶表示装置に適用する場合には、画素電極３をＡｌなどの金属からなる反射画素電極として形成するようにすればよい。
【００６７】
一方、ゲート電極６１ｇと同層には、補助容量Ｃｓの下部電極６３が配設されている。この下部電極６３はゲート絶縁膜６２を介して対向配置された上部電極６４との間に補助容量Ｃｓを形成している。また、上部電極６４には薄膜トランジスタのソース電極が接続されている。
【００６８】
これら薄膜トランジスタ形成部、補助容量形成部はパッシベーション膜６５、透光性を有する樹脂からなる層間絶縁膜６６により覆われている。パッシベーション膜６５は上部電極６４の少なくとも一部と対向する位置に開口部６５ａを有している。
【００６９】
そして上部電極６４と画素電極３との間の接続は、層間絶縁膜を貫通して配設された導電性ピラー３１により行われている。前述のようにこの導電性ピラー３１は、層間絶縁膜の炭化物により構成されている。
【００７０】
このように本発明のインターコネクタによれば、絶縁層を介して対向した複数の導体層の層間接続を簡単な構成で行うことができる。
【００７１】
（実施形態５）
ここでこのようなアレイ基板の形成方法の例について説明する。
【００７２】
図１７、図１８は本発明の液晶表示装置のアレイ基板を製造する方法の例を説明するための図である。ここではまず、透過型液晶表示装置のアレイ基板の製造例について説明する。
まず絶縁性基板１１ａ上にアンダーコートとなるシリコン酸化膜を２００ｎｍ成膜した（図示省略）。そして、ＭｏとＴａの合金からなるゲート電極６１ｇ、ゲート線ＧＤ及び蓄積容量線６３を膜厚２００ｎｍで成膜後，フォトエッチングプロセスを用いてパターニングした。この上にシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜６２を形成した。さらに、アモルファスシリコンからなる半導体層６１ｉ、ソース電極６１ｓまたはドレイン電極６１ｄとドレインまたはソースを分離するためのストッパー層６１ｅ、ｎ⁺コンタクト層６１ｃとを形成した。
そしてこの例では、ソース電極６１ｓまたはドレイン電極６１ｄの形成には、ＡｌとＭｏ積層膜を用いた。これはＡｌが光反射特性に優れているため、ＡｌまたはＡｌが画素電極形成方向に対して最表面にくるように積層することが望ましいからである。つぎに画素電極３とドレイン電極６１ｄまたはソース電極６１ｓとの層間絶縁膜６６をアクリル樹脂材料を用いて、膜厚５μｍで形成した。
層間絶縁膜６６としては、高絶縁性、低比誘電率、平坦化作用などを考慮して重要である。従来例では、これに加えてスルーホール形成のために、光感光性が必要であったが、本発明では、これが必要でなくなるために層間絶縁膜の構成材料の選択を広げることができる。
【００７３】
次にこの層間絶縁膜６６上に酸化インジウム錫を約３００ｎｍ成膜後、フォトエッチングプロセスを用いて、画素電極３を形成した。本発明では、酸化インジウム錫膜の膜厚は厚い方が望ましい。これは層間絶縁膜６６の電気的コンタクト形成の際に、酸化インジウム膜自身がアブレ一ションされるとともに、層間絶縁膜６６変質の際のアブレーション防止の役割を兼ねるためである。このようにして形成したアレイ基板１００の画素電極３上に、Ａｌからなる金属膜４１を膜厚４００ｎｍで成膜して開口部４２を有するようにパターニングした。Ａｌ膜の膜厚は厚い方が望ましい。これは本発明では、金属膜４１が導電性ピラー３１形成の際の光反射層となるためであり、膜厚が薄いと画素電極３の周辺部で段切れを起こした場合などに層間絶縁膜に悪影響を与えるのを防止するためである。
【００７４】
この金属膜４１に配設した開口部４２は、画素電極３とソース・ドレインと接続した上部電極６４とが重なった領域の内部に形成されている。これは、エネルギービームを照射して導電性ピラーを形成する際に、蓄積容量の上部電極６４の表面での光の反射を利用して光利用効率を高めるためである。
【００７５】
このような開口部はフォトエッチングプロセスを用いて形成した。このとき、開口部の形状は１辺が約１０μｍの略正方形形状となるようにした。これは、層間絶縁膜６６の変質の際に開口部での光の回折等の影響を低減するために、アスペクト比を大きくとるほうが好ましいためである。
【００７６】
このようにして金属膜４１を形成したアレイ基板１００へ、金属膜４１上からエネルギービームを照射して導電性ピラー３１を形成した。この例では波長が３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザーを面内にスキャンさせて用いた。３０８ｎｍの波長は、酸化インジウム錫薄膜部においても吸収されるが、入射光の３０％程度は透過し、層間絶縁膜部に到達する。このとき、表面から入射光のうちＡｌで覆われている部分は、Ａｌ表面で反射されてＡｌ面以下に変化は見られないが、スルーホールとなる開口部では、光が画素電極３の背面にも到達する。このうち画素電極３では光が入射する部分では酸化インジウム錫の膜厚か減少するとともに、結晶化に起因すると思われる構造変化が断面観察（ＳＥＭなど）から観測された。また、光入射する部分の層間絶縁膜部分では、光入射により熱分解を起こし、灰化（炭化）と思われる変質が確認された。そして、薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極と画素電極３との間のコンタクト特性を評価したところ、未照射のときには絶縁状態であったものが、導電性ピラーの形成後は電気的に結合した状態となった。ここで、光源にＸｅＣｌのエキシマレーザーを用いる場合、入射光のエネルギー密度は約３００ｍＪ／ｃｍ²以下程度に設定することが望ましい。これは３００ｍＪ／ｃｍ²以上の高エネルギー密度を照射すると酸化インジウム錫膜のアブーレーションが激しくなり、膜剥がれが顕著になるためである。また、コンタクト特性の向上のためには、照射回数を増やすことが有効であった。これは同一部分に繰り返しエネルギービームを照射することで、層間絶縁膜の変質が進み、導電性が向上するためと考えられる。
【００７７】
また、本発明では層間絶縁膜６６の変質の際にＡｌの反射層を形成したが、金属膜４１の材質はＡｌに限られるものではなく、光の反射または吸収特性に優れているものであればよい。また、この実施形態ではビーム照射の際に、画素電極上にスルーホールを形成したＡｌ薄膜を利用したが、フォトプロセスと同様にマスクを介してビーム照射を行ってもよい。
【００７８】
（実施形態６）
つぎに本発明を反射型画素上置き構造のアレイ基板に適用した例を説明する。
反射型液晶表示装置の場合には上述した実施形態で説明した透過型液晶表示装置と比較して、画素電極として反射特性に優れたＡｌなどの金属または合金材料を用いること、層間絶縁膜に光透過特性が必ずしも必要ないこと、ドレイン電極またはソース電極が大きく取れることなどの特徴が挙げられる。
これらの特徴から本発明のインターコネクタを光照射により自己整合的に形成することもできる。
【００７９】
図１９はアレイ基板１００の断面構造の別の例を概略的に示す図であり、図２０はアレイ基板１００の平面構成の例を概略的に示す図である。
この例では、まず絶縁性基板１１ａの薄膜トランジスタなどの非線形スイッチング素子を形成する面と反対側の面にエネルギービーム照射の際のマスクとなる金属膜４１を形成した。これはに、Ａｌの薄膜を５００ｎｍ成膜し、フォトエッチングプロセスを用いて各画素電極とドレイン電極またはソース電極とのコンタクトとなる導電性ピラー３１を形成する領域に直径が約１２μｍの開口部４２を形成することにより作製した。
【００８０】
次に光導入面と反対側の面にアクティブ素子として前述同様の逆スタガ型の薄膜トランジスタを形成した。この実施形態ではアクティブ素子に図１９に示されるような構造を採用したが、本発明これに限定されるものではなく、他のアクティブ素子にも利用できる。
【００８１】
まず絶縁性基板１１ａ上にアンダーコートとなるシリコン酸化膜を２００ｎｍ成膜した（図示省略）。そして、ＭｏとＴａの合金からなるゲート電極６１ｇ、ゲート線ＧＤ及び蓄積容量線６３を膜厚２００ｎｍで成膜後，フォトエッチングプロセスを用いてパターニングした。この上にシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜６２を形成した。さらに、アモルファスシリコンからなる半導体層６１ｉ、ソース電極６１ｓまたはドレイン電極６１ｄとドレインまたはソースを分離するためのストッパー層６１ｅ、ｎ⁺コンタクト層６１ｃとを形成した。ソース電極またはドレイン電極には、Ｍｏ膜を用いた。
この時ソース電極またはドレイン電極は酸化インジウム錫による島状のコンタクト電極６４ｂを覆うように形成し、コンタクト電極６４ｂの中心部から直径約８μｍの開口部６５ａを形成した（図２０）。
【００８２】
つぎに画素電極３とドレイン電極またはソース電極との層間絶縁膜６６を半透明の黄色顔料の含まれるのアクリル樹脂材料を用いて、膜厚５μｍで形成した。この実施形態では、アクリル樹脂に黄色の顔料が分散した材料を用いて層間絶縁膜６６を形成したが、本発明では、着色は黄色に限定されるものではなく、可視光域では後述するコンタクト形成の際に照射する光の波長に合わせて吸収するものであればよい。また、可視光域以外でも、基板１１ａでの吸収が少なく、コンタクト電極６４ｂを形成する材料に対して透過性があるものであればよい。また、実施形態５と同様に、層間絶縁膜６６としては、高絶縁性、低比誘電率、平坦化作用などの特性により選択が可能であり、従来の光感光性が必要ではない。
【００８３】
次にこの層間絶縁膜上にＡｌを約２００ｎｍ成膜後、フォトエッチングプロセスを用いてパターニングし、画素電極（反射電極）３を形成した。このとき、この画素電極３は反射型液晶表示装置としての反射部となるとともに、層間絶縁膜６６と接する面は、画素電極３と薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極と接続したコンタクト電極形成の際のリフレクタの役目を果たすことになる。
【００８４】
このようにして形成したアレイ基板１００へ、金属膜４１形成面の表面側からエネルギービームの照射を行った。
【００８５】
図２１は、アレイ基板１００へエネルギービームを照射する様子を説明するための図である。この例ではＣＯ₂レーザーをＡｌからなる金属膜４１による光導入路を形成した面から照射した。ＣＯ₂レーザーは波長か４２０ｎｍの光照射となる。このため、光はＡｌで覆われた部分はＡｌの表面で光が反射するが、開口部４２ではガラスからなる絶縁性基板１１ａに入射する。この絶縁性基板１１ａ表面での反射及び絶縁性基板１１ａで、エネルギービームの吸収は若干あるものの、開口部４２を通過した光の大部分は絶縁性基板１１ａの背面側へ透過していく。このエネルギービームはコンタクト電極６４ｂに達するが、ここでもコンタクト電極６４ｂが例えばＩＴＯなどの透明導電膜材料であるため、大部分の光が透過する。
したがって照射したエネルギービームのうち、ソース電極またはドレイン電極上に形成された開口部６５ａへと達した光は層間絶縁膜６６へ入射することになる。層間絶縁膜６６は有色顔料により入射光を吸収するので、光入射により熱分解を起こして、炭化（灰化）と思われる変質を起こした。ここで層間絶緑膜６６の顔料の分散状態を調整して半透明な透過特性にしたのは、なるべく層間絶縁膜６６全体で吸収を行うようにするためである。本構造では画素電極３の絶縁性基板１１ａ側の表面でＣＯ₂レーザー光はほぼ全反射し、光の往路復路とともに吸収を行うことになる。したがって、層間絶縁膜６６を貫通してコンタクト電極６４ｂと画素電極３を接続する導電性ピラー３１が形成される。
【００８６】
本工程の後、薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極と画素電極間でのコンタクト特性を評価したところ、未照射のときには絶緑状態であったものが、電気的に結合した状態となることが確認された。
【００８７】
また、本発明でほ層間絶緑膜６６にエネルギービームを照射しる際にＡｌからなる金属膜４１を形成したが、この金属膜４１の材質はＡｌに限るものではなく、照射する光の反射または吸収特性に優れているものであればよい。またこの例では、ビーム照射の際にアクティブ素子を形成した面と異なる基板面に開口部４２を形成した金属膜４１を利用したが、フォトプロセスと同様にマスクを介してビーム照射を行うようにしてもよい。特にこの実施形態の場合には、開口部６５ａの周囲のソース電極６１ｓがさらにマスク的な役割を果たしているため、特に有効である。
【００８８】
（実施形態７）
前述したような３層の液晶層を積層して表示画面を構成するタイプの反射型液晶表示装置の層間接続の例について説明する。
【００８９】
図２２は本発明の液晶表示装置の断面構造の例を概略的に示す図である。
【００９０】
アレイ基板１００の基材となるガラス等の絶縁性基板１１ａのアクティブ素子を形成する面と異なる面にＡｌからなる金属膜４１を膜厚約５００ｎｍで成膜する。また単位絵素を構成する第２層及び第３層の液晶層１ｂ、１ｃを駆動するためのコンタクトとなる導電性ピラー３１を形成する位置に直径約１２μｍの開口部４２をフォトエッチングプロセスを用いて形成した。
【００９１】
一方、絶縁性基板１１ａの金属膜４１形成面と反対側の面に、各画素電極３、４、５を独立に駆動するためのアクティブ素子として逆スタガ型の薄膜トランジスタ２ａ、２ｂ、２ｃを前述同様に形成した。すなわち、まず絶縁性基板１１ａ上にアンダーコートとなるシリコン酸化膜を２００ｎｍ成膜した。そして、ＭｏとＴａの合金からなるゲート電極６１ｇ、ゲート線Ｇ及び蓄積容量線を、膜厚２００ｎｍで成膜後フォトエッチングプロセスを用いて形成した。この上にシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜６２を形成した。
【００９２】
次に、光照射時の光路となると同時にドレインまたはソース電極とのコンタクト部となるコンタクト電極を形成した。これは酸化インジウム錫を膜厚約３００ｎｍで成膜して、裏面のＡｌ薄膜の開口部４２の中心が一致し、直径が約２０μｍとなるようにフォトエッチングプロセスで成形した。
さらに、アモルファスシリコンからなる半導体層６１ｉ、ソース電極６１ｓまたはドレイン電極６１ｄとドレインまたはソース電極を分離するためのストッパー層６１ｅ、ｎ⁺半導体層、信号線及びドレインまたはソース電極６１ｓ、ソース電極６１ｓまたはドレイン電極６１ｄと形成した。ソース電極６１ｓ、ドレイン電極６１ｄには、Ｍｏ膜を用いた。
この時ソース電極またはドレイン電極は酸化インジウム錫によるコンタクト電極を覆うように形成し、コンタクト電極の中心部から直径約８μｍの開口部４２を形成した。この実施形態では、酸化インジウム錫のコンタクト電極を形成後、ソース電極またはドレイン電極の形成を行ったが、ソース電極またはドレイン電極を形成後、そのソース電極またはドレイン電極にあけた開口部４２の中心と一致するように酸化インジウム錫のコンタクト電極を形成してもよい。つぎに画素電極とドレインまたはソース電極との層間絶縁膜６６を半透明の黄色顔料の言まれるのアクリル樹脂材料を用いて、膜厚５μｍで形成した。
この実施形態では、アクリル樹脂に黄色の顔料が分散した材料を用いて層間絶縁膜６６を形成したが、本発明では、着色は黄色に限定されるものではなく、可視光域では後述するコンタクト形成の際に照射する光の波長に合わせて吸収するものであればよい。また、可視光域以外でも、基板での吸収か少なく、コンタクト電極を形成する材料に対しある程度の透過性があるものであればよい。また前述の実施形態と同様に、層間絶縁膜６６としては、高絶縁性、低比誘電率、平坦化作用などの特性により選択が可能であり、従来の光感光性が必要ではない。
【００９３】
次にこの層間絶縁膜６６上にＡｌを約２００ｎｍ成膜後、フォトエッチングプロセスを用いて画素電極３を形成した。このとき、この画素電極３は反射型液晶表示装置としての反射部となるとともに、層間絶縁膜６６と接する面は、画素電極とソース電極またはドレイン電極とのコンタクト形成の際のリフレクタの役目を果たすことになる。
【００９４】
このようにアレイ基板１００と、各画素電極、対向電極を形成した基板１１ａ、１１ｂ、１１ｃを形成した後、液晶層１ａ、１ｂ、１ｃを挟持しるように組み立てた。
【００９５】
そして前述のようにエネルギービームを照射することにより、基板１１ａ、１１ｂおよびスペーサー３３ａを貫通した導電性ピラーを形成した。
図２３はエネルギービームを照射して導電性ピラーを形成する様子を説明するための図である。本発明のインターコネクタによれば、アレイ基板１００から画素電極４への層間接続と、画素電極５への層間接続とを同時に一括形成することができる。したがって液晶表示装置の生産性を大きく向上することができる。
【００９６】
（実施形態８）
本発明は液晶表示装置に限ることなく、例えば多層配線基板等の配線基板における層間接続にも適用することができる。
ここでポリイミドフィルムを絶縁層２０１として構成したフレキシブルな配線基板にＣＯ₂レーザーを用いてインターコネクタを形成した例について説明する。図２４は導電性ピラーを形成する際の配線基板とマスクとの関係を示す図である。
配線基板２００は、ポリイミドフィルムからなる絶縁層２０１の両面に配設された例えばアルミニウム、銅、ニッケルなどからなる配線層が形成され、さらに電子部品２０２、２０３が実装されている。また配線層の一部として中央に貫通孔を有する電極２０５、２０６も配設されている。また配線２０１３は電極２０５、２０６と同時に形成したものである。
【００９７】
アルミニウムなどのＣＯ₂レーザーの波長の対して反射特性の優れた材料によりマスク２０８を形成したガラス基板２０７上に、スペーサー２０９を介して上述の配線基板を配置した。
ここで配線基板２０１の上部電極は、電極２０１１のように別途設けるようにしてもよいし、リード線２０１２のように電子部品の一部を用いるようにしてもよい。電極２０１１、リード線２０１２はそれぞれ電極２０５、２０６が形成する孔を十分に包含するように配設することが好ましい。
【００９８】
ここでスペーサー２０９は電子部品２０２等を保護するとともに、配線基板２０１の表面に形成した凹部２０１０と一致させることにより位置合わせに用いることができる。
【００９９】
次に、実際のインターコネクタの形成方法について説明する。
図２５はインターコネクタ形成部へのレーザー照射の様子を説明するための図である。
マスク２０８を配設した側からレーザー光を照射する。このときレーザーの照射の方法は面内全域にわたる一括照射でもよいし、スキャンして照射するようにしてもよい。マスク２０８の開口部を通過したレーザー光は電極２０５に到達し、電極２０５の孔を通じてポリイミドからなる絶縁層へと入射する。このとき、マスク２０８と電極２０５との間にはスペーサー２０９により保持された間隙が存在する。このためレーザー光の回折等によりマスク２０８の開口部の大きさよりも広がった光が電極２０５に到達することになる。この例では電極２０５に配設した開口部は照射光に対するスリットの役割をも果たす。
【０１００】
ポリイミド層に入射した光も、電極２０５の孔の大きさよりも広がりながら電極２０１１に達する。ここで、ＣＯ₂レーザーにて照射する照射エネルギーはポリイミド層がアブレーションを起こす程度でも構わない。
【０１０１】
図２６はレーザー光の照射後の配線基板の断面構造の例を示す図である。
電極２０５の背面側直下のポリイミド層にはレーザー照射によるアブレーションの結果空間が形成されている。しかし、電極２０５の孔の周囲はアブレーション時に発生する熱や回折した光の吸収等による熱の発生により燃焼反応を起こして導電性ピラー３１を構成する。この導電性ピラー３１は、配線基板の絶縁層であるポリイミド層が炭化（灰化）したものである。この導電性ピラー３１によりポリイミド層の両面に配設された配線層の層間接続を行うことができる。
なおこの例では波長１０．６μｍのＣＯ₂レーザーを用いたが照射する光はこの波長に限ることはない。
【０１０２】
従来のインターコネクタでは、配線基板の絶縁層にスルーホールを穿設した後、メッキや半田付けにより層間接続を形成していた。本発明によれば従来の例と比較して工程数が削減でき、また電子部品の実装後でも層間接続を形成することができる。さらに前述の実施例で説明したようなリフレクタ５１を用いることにより３層以上の配線層を有する多層配線基板においても、任意の配線層までの層間接続を一括して同時に形成することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインターコネクタによれば、絶縁性の基板や膜を介して対向した導体層間の電気的な接続を、簡単な構成で、かつ高い生産性で行うことができる。また、多層構造の場合では、任意の導体層までの層間接続を一括的に、しかもに選択的に形成することができる。
【０１０４】
また本発明の液晶表示装置によれば、薄膜トランジスタ等の表示信号供給回路と画素電極との層間接続を容易に、しかも高い生産性で行うことができる。また特に、従来困難だった複数の液晶層を積層したタイプの液晶表示装置の中間層の画素電極への層間接続を簡単に行うことができる。このように本発明のインターコネクタを備えることにより液晶表示装置の生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインターコネクタを有する基板の構造を概略的に示す図。
【図２】本発明のインターコネクタの形成方法の例を説明するための図。
【図３】本発明のインターコネクタの形成方法の例を説明するための図。
【図４】本発明のインターコネクタを有する基板の構造の別の例を概略的に示す図。
【図５】本発明のインターコネクタの形成方法の例を説明するための図。
【図６】従来の方法により形成したインターコネクタを有する基板の構造の例を概略的に示す図。
【図７】従来の方法により形成したインターコネクタを有する基板の構造の例を概略的に示す図。
【図８】従来の方法により形成したインターコネクタを有する基板の構造の例を概略的に示す図。
【図９】従来の方法により形成したインターコネクタを有する基板の構造の例を概略的に示す図。
【図１０】本発明の液晶表示装置の構成の例を概略的に示す図。
【図１１】図１０に例示した本発明の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す図。
【図１２】本発明の液晶表示装置を概略的に示す等価回路図の例。
【図１３】本発明の液晶表示装置を概略的に示す等価回路図の例。
【図１４】本発明の液晶表示装置の断面構造を概略的に示す図。
【図１５】本発明の液晶表示装置のアレイ基板の断面構造の例を概略的に示す図。
【図１６】本発明の液晶表示装置のアレイ基板の平面構成の例を概略的に示す図。
【図１７】本発明の液晶表示装置のアレイ基板を製造する方法の例を説明するための図。
【図１８】本発明の液晶表示装置のアレイ基板を製造する方法の例を説明するための図。
【図１９】本発明の液晶表示装置のアレイ基板の断面構造の別の例を概略的に示す図。
【図２０】本発明の液晶表示装置のアレイ基板の平面構成の例を概略的に示す図。
【図２１】アレイ基板へエネルギービームを照射する様子を説明するための図。
【図２２】本発明の液晶表示装置の断面構造の例を概略的に示す図。
【図２３】エネルギービームを照射して導電性ピラーを形成する様子を説明するための図。
【図２４】導電性ピラーを形成する際の配線基板とマスクとの関係を示す図。
【図２５】インターコネクタ形成部へのレーザー照射の様子を説明するための図。
【図２６】レーザー光の照射後の配線基板の断面構造の例を示す図。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ………液晶層
２ａ、２ｂ、２ｃ………薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
３…………………………画素電極（反射電極）
３ａ、３ｂ、３ｃ………画素電極（透明電極）
４、５……………………透明画素電極
６、６ａ、６ｂ、６ｃ…対向電極
１１………………………基板
２１、２２………………導体層
３１………………………導電性ピラー
３３ａ、３３ｂ…………スペーサー
４１………………………金属膜
４２………………………開口部
５１………………………リフレクタ
２０１……………………絶縁層
２０２、２０３…………電子部品
２０５、２０６…………電極
２０８……………………マスク
２０９……………………スペーサー
２０７……………………ガラス基板
２０１１、２０１２……電極

Claims

第１の面と第２の面とを有し、透光性を有する樹脂からなる絶縁層と、
前記絶縁層の前記第１の面に配設され、透光性を有する第１の導体層と、
前記絶縁層の前記第２の面に配設された第２の導体層と、
前記絶縁層を貫通して前記第１の導体層と前記第２の導体層とを接続するように配設された前記樹脂の炭化物を含む導電性ピラーと、
前記第２の導体層の前記導電性ピラーと対向する領域に配設された導電性材料からなるリフレクタとを具備したことを特徴とするインターコネクタ。
第１の面と第２の面とを有し、透光性を有する樹脂からなる絶縁層と、
前記絶縁層の前記第１の面に配設され、透光性を有する第１の導体層と、
前記絶縁層の前記第２の面に配設された第２の導体層と、
前記絶縁層を貫通して前記第１の導体層と前記第２の導体層とを接続するように配設された前記樹脂の炭化物を含む導電性ピラーと、
前記第１の導体層上に配設され、前記導電性ピラーと対向する領域に開口部を有するリフレクタとを具備したことを特徴とするインターコネクタ。
第１の面と第２の面とを有し、透光性を有する樹脂からなる第１の絶縁層と、
第１の面と第２の面とを有し、前記第１の面を前記第１の絶縁層の前記第１の面と対向して積層され、前記樹脂からなる第２の絶縁層と、
前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層を貫通して配設された前記樹脂の炭化物を含む導電性ピラーと、
前記第２の絶縁層の前記第２の面に前記導電性ピラーと対向するように配設された第１のリフレクタとを具備したことを特徴とするインターコネクタ。
前記第１の導体層の前記第１の面または前記第２の面の前記導電性ピラーと対向する領域に開口部を有するように配設された第２のリフレクタを具備したことを特徴とする請求項３に記載のインターコネクタ。
第１の面に第１の導体層が配設された第１の基材と、
第１の面に第２の導体層が配設された第２の基材と、
前記第１の基材の前記第１の面と前記第２の基材の前記第１の面との間に挟持され、透光性を有する絶縁性樹脂からなる柱状のスペーサーと、
前記スペーサにより保持された前記第１の基材と前記第２の基材との間隙に配設された液晶層と、
前記スペーサを貫通して前記第１の導体層と前記第２の導体層とを接続するように配設された前記絶縁性樹脂の炭化物を含む導電性ピラーと
前記第２の導体層の前記導電性ピラーと対向する領域に配設された導電性材料からなるリフレクタとを具備したことを特徴とする液晶表示装置。