JP4658721B2 - Manufacturing method of display device - Google Patents
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Description
本発明は、平板型の表示装置の製造方法に係り、特にインクジェット法等の液体プロセスを用いて形成した薄膜配線を有する液晶パネル等の表示装置の製造に好適なものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a flat panel display device , and is particularly suitable for manufacturing a display device such as a liquid crystal panel having a thin film wiring formed using a liquid process such as an ink jet method.
画素ごとに点灯を制御する、所謂アクティブ・マトリクス方式の平板型(フラットパネル型)表示装置では、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子(以下、薄膜トランジスタで説明)とこの薄膜トランジスタで駆動される画素電極を有する多数の画素を一方の絶縁基板上に行および列にマトリクス状に配置して構成される。そして、マトリクス配置された多数の薄膜トランジスタを行毎に選択する走査信号を供給する複数のゲート配線(一方の薄膜配線パターン)と、選択されたゲート配線に接続した薄膜トランジスタに表示データを供給する複数のデータ配線(他方の薄膜配線パターン)とは、上記行および列に対応してマトリクス状に交差配置される。そして、この各薄膜配線パターン(ゲート配線パターンとデータ配線パターン)の交差領域のそれぞれに画素が配置されている。なお、表示装置によっては、ゲート配線とデータ配線の他に当該表示装置の表示方式に応じて必要な薄膜配線パターンを有するものがある。 A so-called active matrix type flat panel display device that controls lighting for each pixel has a large number of switching elements such as thin film transistors (hereinafter described as thin film transistors) and pixel electrodes driven by the thin film transistors. The pixels are arranged in a matrix in rows and columns on one insulating substrate. A plurality of gate wirings (one thin film wiring pattern) for supplying a scanning signal for selecting a plurality of thin film transistors arranged in a matrix for each row and a plurality of thin film transistors connected to the selected gate wirings for supplying display data The data wiring (the other thin film wiring pattern) is arranged so as to intersect in a matrix corresponding to the above rows and columns. A pixel is arranged in each of the intersecting regions of the thin film wiring patterns (gate wiring pattern and data wiring pattern). Some display devices have a thin film wiring pattern necessary for the display method of the display device in addition to the gate wiring and the data wiring.
上記のゲート配線パターンやデータ配線パターンは、ホトマスクを用いたホトリソグラフィー(ホトリソと略記される露光、現像プロセス)手法で形成するのが一般的であったが、近年、インクジェット法等の液体プロセスを用いた配線パターン等の形成方法が提案されている。このインクジェット法を用いたパターン形成技術は、例えば非特許文献1に示されている。また、「特許文献1」には、絶縁基板にバンクで溝を形成し、この溝にインクジェット法で薄膜材料液を充填して薄膜を形成する成膜技術が開示されている。
The above-mentioned gate wiring pattern and data wiring pattern are generally formed by a photolithography ( exposure and development process abbreviated as photolithography) method using a photomask, but in recent years, a liquid process such as an inkjet method has been used. A method for forming the used wiring pattern or the like has been proposed. For example, Non-Patent
そして、絶縁基板面にバンクで溝を形成し、この溝にインクジェット法で配線材料インク(薄膜材料液)を滴下し充填して薄膜を形成する成膜技術では、バンクはホトレジストの塗布とホトマスクを用いた露光・現像プロセスで形成される。このバンクの表面は撥液処理し、溝の底部は親液処理を施す。このようなバンクの形状、接触角からの配線材料インクの盛り込み量を算出する方法に関しては特許文献2に記載がある。
In a film forming technique in which a groove is formed on a surface of an insulating substrate by a bank and a wiring material ink (thin film material liquid) is dropped and filled into the groove by an ink jet method to form a thin film, the bank applies a photoresist and a photomask. It is formed by the exposure / development process used. The surface of this bank is liquid repellent and the bottom of the groove is lyophilic.
そして、特許文献3は、ガラス基板の主面にインクジェット法でレジストパターンを吐出し、基板の背面から露光してチャネル保護層を形成する方法を開示する。
ここでは、平板型表示装置として、その典型である液晶表示装置を例として説明する。液晶表示装置は一対の基板の間に液晶を挟持して構成される。この一方の基板(第1の基板)は、その画素選択素子として薄膜トランジスタが広く採用されていることから、一般的には薄膜トランジスタ基板(TFT基板)と呼ばれる。そして、他方の基板(第2の基板)は一般的にはカラーフィルタが形成されることからカラーフィルタ基板(CF基板)と称する。 Here, a liquid crystal display device that is a typical example of the flat display device will be described as an example. A liquid crystal display device is configured by sandwiching a liquid crystal between a pair of substrates. This one substrate (first substrate) is generally called a thin film transistor substrate (TFT substrate) because a thin film transistor is widely adopted as the pixel selection element. The other substrate (second substrate) is generally called a color filter substrate (CF substrate) because a color filter is formed.
図4は、平板型表示装置を構成するTFT基板に形成される1画素の構成例を説明する図である。図4(a)は平面を、図4(b)は図4(a)のA―A’線に沿った断面を示す。第1の基板であるガラスを好適とするTFT基板1上には、ゲート配線20から突出するゲート電極2、ゲート絶縁膜3、シリコン半導体層4、コンタクト層5、ソース電極(ドレイン電極)61、ドレイン電極(ソース電極)62、保護層7、画素電極8の積層構造が形成されている。薄膜トランジスタTFTのソース電極(ドレイン電極)61はデータ配線60から画素領域に突出し、ドレイン電極(ソース電極)62には画素電極8が接続されている。保護層7上の画素電極8は保護層7に設けたスルーホール11を通してドレイン電極(ソース電極)62に接続されている。なお、この構成では、TFT基板1上には補助容量線50が形成されている。
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration example of one pixel formed on the TFT substrate constituting the flat panel display device. 4A shows a plane, and FIG. 4B shows a cross section taken along the line A-A ′ of FIG. On the
画素領域は一対のデータ配線60,60と一対のゲート配線20,20で囲まれた部分である。選択されたゲート配線20に接続する薄膜トランジスタTFTはそのデータ配線60から供給される表示データを画素電極8に印加し、表示のための電界を図示しない他方の基板に有する対向電極との間に形成する。形成された電界に応じて液晶の分子の配向が変えられ、光の透過量が制御される。
The pixel region is a portion surrounded by a pair of
図5と図6は、薄膜トランジスタ基板の従来の製造プロセスを説明する図である。図5において、プロセス1〜5でゲート配線やゲート電極(および補助容量線)用の3層の金属層(ゲートメタル1,2,3)を順次成膜する。この上にレジストを塗布し(プロセス6)、一枚目のマスク(ホトマスク)を用いてゲートパターン形成のための第1回の露光と現像を行う(プロセス7)。
5 and 6 are diagrams for explaining a conventional manufacturing process of a thin film transistor substrate. In FIG. 5, three metal layers (
レジスト現像後、露出したゲートメタルは3,2,1の順にドライエッチングされる(プロセス8〜10)。その後、残ったレジストを剥離し(プロセス11)、洗浄して(プロセス12)、ゲート絶縁膜用の窒化シリコンSiNXを成膜する(プロセス13)。ゲート絶縁膜の上にシリコン半導体膜(a−Si)を成膜し(プロセス14)、さらにn+半導体膜(コンタクト層)を成膜する(プロセス15)。
After resist development, the exposed gate metal is dry-etched in the order of 3, 2 and 1 (
n+半導体膜を覆ってレジストを塗布し(プロセス16)、二枚目のマスクを用いて半導体アイランド形成のための第2回の露光と現像を行う(プロセス17)。レジストの現像後、n+半導体膜、シリコン半導体膜のドライエッチングを順次行い(プロセス18、19)、レジストを剥離する(プロセス20)。 A resist is applied to cover the n + semiconductor film (process 16), and the second exposure and development for forming a semiconductor island are performed using the second mask (process 17). After developing the resist, dry etching of the n + semiconductor film and the silicon semiconductor film is sequentially performed (processes 18 and 19), and the resist is removed (process 20).
次に、成膜前洗浄し(プロセス21)、データ配線やソース電極(ドレイン電極)となる金属膜(図5ではソースメタル1,2,3と表記)を順次成膜する(プロセス22〜24)。このソースメタルの上にレジストを塗布し(プロセス25)、三枚目のマスクを用いてデータ配線やソース電極(ドレイン電極)のパターン形成のための第3回の露光と現像を行う(プロセス26)。
Next, cleaning is performed before film formation (process 21), and metal films (denoted as
レジスト現像後、露出したソースメタル3,2,1を順にドライエッチングし(プロセス27〜29)、n+半導体膜(コンタクト層)をエッチングする(プロセス30)。その後、残ったレジストを剥離し(プロセス31)、洗浄して(プロセス32)、保護膜を成膜する(プロセス33)。
After the resist development, the exposed
従来は、この後に図6のプロセス34に示すレジスト塗布を行い、四枚目のマスクを用いてコンタクトホール(スルーホール)形成のための第4回の露光と現像を行う(プロセス35)。この現像で露出させた保護膜にドライエッチングを施してドレイン電極(ソース電極)に達するコンタクトホールを形成する(プロセス36)。
Conventionally, after that, resist coating shown in
レジストを剥離し、洗浄して(プロセス37、38)、画素電極となるITOを成膜する(プロセス39)。このとき、ITOはコンタクトホールを通してドレイン電極(ソース電極)に接続する。ITOを覆ってレジストを塗布し(プロセス40)、五枚目のマスクを用いて画素電極パターン形成のための第5回の露光と現像を行う(プロセス41)。この現像で露出させたITOをウエットエッチングして画素パターンを形成する(プロセス42)。その後、レジストを剥離する(プロセス43)。薄膜トランジスタ基板には、画像電極を覆って配向膜が成膜され、これをラビング等で配向能を付与する。 The resist is peeled off and washed (processes 37 and 38), and an ITO film to be a pixel electrode is formed (process 39). At this time, ITO is connected to the drain electrode (source electrode) through the contact hole. A resist is applied to cover the ITO (process 40), and the fifth exposure and development for forming the pixel electrode pattern are performed using the fifth mask (process 41). The ITO exposed by this development is wet etched to form a pixel pattern (process 42). Thereafter, the resist is stripped (process 43). An alignment film is formed on the thin film transistor substrate so as to cover the image electrode, and this is provided with alignment ability by rubbing or the like.
このように、従来の薄膜トランジスタの製造プロセスでは、五枚のホトマスクを用いて5回の露光、現像を行っている。そのため、製造プロセス数が多く、コスト高である。本発明の目的は、ホトマスクの数を削減して、製造プロセス数を少なくし、コストを低減した表示装置の製造方法を提供することにある。
Thus, in the conventional thin film transistor manufacturing process, five exposures and developments are performed using five photomasks. Therefore, the number of manufacturing processes is large and the cost is high. An object of the present invention is to reduce the number of photomask, to reduce the number of manufacturing processes, it is to provide a method of manufacturing a display equipment with reduced costs.
本発明では、図5に示したコンタクトホール形成前までのプロセスは同じように三枚のマスクによる露光、現像を行い、画素電極の成膜とドレイン電極(ソース電極)と画素電極との接続にインクジェット法を用いる。 In the present invention, the process before the contact hole formation shown in FIG. 5 is similarly performed by exposure and development using three masks to form a pixel electrode and connect the drain electrode (source electrode) to the pixel electrode. An ink jet method is used.
本発明の表示装置は、第1の基板上に、ゲート配線とデータ配線とを有し、ゲート配線とデータ配線の交差部の近傍で、それぞれがゲート配線に接続するゲート電極と半導体層、およびデータ配線に接続するソース電極(又はドレイン電極)とドレイン電極(又はソース電極)とで構成される薄膜トランジスタと、ドレイン電極(又はソース電極)に接続する画素電極とを有し、画素電極が、ドレイン電極(又はソース電極)の一部にインクジェットの吐出で接続されたITOで構成されていることを特徴とする。なお、薄膜トランジスタでは、ドレイン電極とソース電極とは動作中に交互に入れ替わるため、ソース電極(又はドレイン電極)、ドレイン電極(又はソース電極)と表現した。 A display device according to the present invention includes a gate wiring and a data wiring on a first substrate, and a gate electrode and a semiconductor layer that are connected to the gate wiring in the vicinity of the intersection of the gate wiring and the data wiring, and A thin film transistor including a source electrode (or drain electrode) and a drain electrode (or source electrode) connected to the data wiring; and a pixel electrode connected to the drain electrode (or source electrode). It is characterized by being composed of ITO connected to a part of the electrode (or source electrode) by inkjet discharge. Note that in a thin film transistor, a drain electrode and a source electrode are alternately switched during operation, and thus are expressed as a source electrode (or drain electrode) and a drain electrode (or source electrode).
本発明の表示装置の製造方法は、第1の基板1上にゲート配線とこのゲート配線に接続するゲート電極、ゲート絶縁膜、シリコン半導体層(a-Si)、n+半導体膜、データ配線とこのデータ配線に接続するソース電極(又はドレイン電極)、およびドレイン電極(又はソース電極)を形成する薄膜トランジスタ加工プロセスと、前記薄膜トランジスタを加工した前記第1の基板の全面を覆って保護膜を形成する保護膜形成プロセスと、前記ゲート配線とこのゲート配線に接続するゲート電極、前記データ配線とこのデータ配線に接続するソース電極(又はドレイン電極)の上層、およびドレイン電極(又はソース電極)の一部を除く上層にインクジェットによりレジストを塗布するレジスト吐出プロセスと、前記レジストが塗布された部分を除いて前記保護膜を除去する保護膜除去プロセスと、前記保護膜が除去された一対の前記ゲート配線と一対の前記データ配線で囲まれた領域内にインクジェットによりITOを吐出して前記ドレイン電極(又はソース電極)の一部に接続された画素電極を形成する画素電極形成プロセスとを含むことを特徴とする。
The display device manufacturing method of the present invention includes a gate wiring on a
本発明により、ホトマスクの数が削減されて、製造プロセス数も少なくなり、高品質の表示装置を低コストでの製造が実現できる。 According to the present invention, the number of photomasks is reduced, the number of manufacturing processes is reduced, and a high-quality display device can be manufactured at low cost.
以下、本発明の表示装置とその製造方法の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a display device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings of the examples.
図1は、本発明による表示装置の製造方法の実施例1を説明する薄膜トランジスタ基板の要部図であり、図1(a)、(c)、(e)、(g)、(i)は平面を、図1(b)、(d)、(f)、(h)、(j)は図1(a)のA‐A’断面を示す。図1において、(a)と(b)は図5のプロセス32すなわち、n+半導体膜をドライエッチングするプロセス30の後、残ったレジストを剥離し(プロセス31)、洗浄したプロセス32の処理後の状態を示す。ガラス基板1上にゲート電極2、ゲート絶縁膜3、シリコン半導体層(a-Si)4、n+半導体膜5、ソース電極(ドレイン電極)61、ドレイン電極(ソース電極)62が形成されている。図1(c)(d)では、この上の全面に保護膜7が成膜(プロセス33)された状態を示す。
FIG. 1 is a main part view of a thin film transistor substrate for explaining a first embodiment of a manufacturing method of a display device according to the present invention. FIGS. 1 (a), (c), (e), (g), (i) FIGS. 1B, 1D, 1F, 1H, and 1J show the AA ′ cross section of FIG. In FIGS. 1A and 1B, FIGS. 5A and 5B show the process 32 of FIG. 5, that is, the process 30 after dry etching the n + semiconductor film, and then the remaining resist is stripped (process 31). Indicates the state. On the
実施例1では、図1(e)(f)に示したように、保護膜7を残す部分にインクジェットによりレジスト8を吐出する。図1(e)には吐出直後のインク滴の輪郭を示す。このとき、画素電極と接続するドレイン電極(ソース電極)62の接続部分62'にはレジストの吐出はしない。レジスト8はソース電極(ドレイン電極)に繋がるデータ配線、ゲート電極に繋がるゲート配線上にも吐出される。また、n+半導体膜5が除去されて露出してチャネルを形成するシリコン半導体層(a-Si)4の上にも充填される。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 1E and 1F, a resist 8 is discharged by ink jet onto a portion where the
次に、図1(g)、(h)に示したように、レジスト8から露出した部分である画素電極と接続するドレイン電極(ソース電極)62の接続部分62'の保護膜7をエッチングして当該ドレイン電極(ソース電極)の部分9を露出する(端子出し、プロセス35)。図1(g)〜(j)にこの接続用の部分9を示す。データ配線、ゲート配線に吐出されたレジストをガラス基板の裏面からの露光で硬化させ、画素電極用の電極膜(ITO)形成のためのバンクとする(プロセス36)。そして、このバンク内に画素電極用の電極膜(ITO)を成膜することで、ドレイン電極(ソース電極)に接続した画素電極を形成する(プロセス37、38)。画素電極はデータ配線とゲート配線の上に吐出されて形成されたバンクにより画素領域の内側に成膜される。したがって、画素電極のパターニングのためのマスクを用いた露光や現像処理は必要ない。なお、図1(i)には、図3(b)に示されるものと同様の画素電極10を示してある。
Next, as shown in FIGS. 1G and 1H, the
図2は、上記実施例1の製造プロセスをまとめて説明する図であり、図5のプロセス33に続く製造プロセス図である。図5の保護膜形成後、インクジェットでレジストを塗布する((プロセス34)図1の(e)、(f)で説明したレジスト吐出)。保護膜をエッチングして端子部すなわち画素電極との接続部を露出させる(端子出し(プロセス35)、図1(g)、(h))。裏面露光でデータ配線とゲート配線上のレジスト以外のレジストを露光して現像することにより取り除き、バンクを形成する(プロセス36)。
Figure 2 is a diagram illustrating collectively a manufacturing process of the first embodiment, is a manufacturing process diagram subsequent to the process 33 in FIG. After the formation of the protective film in FIG. 5, a resist is applied by inkjet ((process 34), the resist ejection described in ( e ) and ( f ) in FIG. 1). The protective film is etched to expose the terminal portion, that is, the connection portion with the pixel electrode (terminal extraction (process 35), FIG. 1 ( g ), ( h )). A resist other than the resist on the data wiring and the gate wiring is exposed and developed by backside exposure, and a bank is formed (process 36).
バンク内にインクジェットでITOを吐出し(プロセス37)、乾燥(仮焼成)し(プロセス38)、レジストを剥離(プロセス39)後、本焼成して画素電極10を形成する(プロセス40、図1の(i),(j))。実施例1により、ホトマスクは図5で説明した三枚のみとなり、マスク数の削減と工程数の低減が実現できる。
ITO is ejected into the bank by inkjet (process 37), dried (temporarily baked) (process 38), the resist is peeled off (process 39), and then baked to form the pixel electrode 10 (process 40 , FIG. 1). (I), (j) ). According to the first embodiment, the number of photomasks is only three as described with reference to FIG. 5, and the number of masks and the number of processes can be reduced.
実施例2として、本発明の表示装置の構成を説明する。図3は、本発明による表示装置を構成する薄膜トランジスタ基板における1画素部分の説明図である。図3(a)は平面を、図3(b)は図3(a)の薄膜トランジスタ部分の拡大図を示す。図4と同様に、一対のゲート配線20,20と一対のデータ配線60,60で囲まれた領域に1画素が形成される。ゲート配線20とデータ配線60の交差部分に薄膜トランジスタTFTが配置してある。薄膜トランジスタTFTは、ゲート電極2、半導体層4(コンタクト層は図示を省略)、ソース電極(ドレイン電極)61、ドレイン電極(ソース電極)62、で構成される。ドレイン電極(ソース電極)62には前記した部分9が形成されており、この接続用の部分9で画素電極10が薄膜トランジスタTFTに接続されている。
As Example 2, the configuration of the display device of the present invention will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram of one pixel portion in the thin film transistor substrate constituting the display device according to the present invention. FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is an enlarged view of the thin film transistor portion of FIG. As in FIG. 4, one pixel is formed in a region surrounded by the pair of
ここで図3(a)(b)の接続用の部分9は図4(a)(b)の接続用の部分9に比較して、ゲート配線20の縁部から離隔して配置してある。これはつぎの理由による。従来はゲート配線20と接続用の部分9とは現在の設計では通常は6乃至7μm程度しか離れていない。この場合、ゲート配線20上にインクジェット方式によりレジストを吐出すると、インク滴の飛翔曲がり等により接続用の部分9上にもレジストが吐出されコンタクト不良になる恐れがある。よって、例えばインク滴の着弾精度を±5μmとすれば、ゲート配線20と接続用の部分9とは少なくとも10μm程度以上離れるようにして形成するのがよい。
Here, the connecting
本発明は、液晶パネル用のTFT基板の配線形成のみに適用されるものではなく、有機ELパネル、その他の同様な表示装置のパネルや他の電子装置の配線形成基板にも適用可能である。 The present invention is not only applied to the wiring formation of a TFT substrate for a liquid crystal panel, but can also be applied to an organic EL panel, a panel of another similar display device, and a wiring formation substrate of another electronic device.
1・・・・ガラス基板、2・・・・ゲート配線、3・・・・ゲート絶縁層、4・・・・半導体層、5・・・・コンタクト層、6・・・・データ配線、7・・・・保護層、8・・・・レジスト、9・・・接続用の部分、10・・・・画素電極。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記薄膜トランジスタを加工した前記第1の基板の全面を覆って保護膜を形成する保護膜形成プロセスと、
前記ゲート配線とこのゲート配線に接続するゲート電極、前記データ配線とこのデータ配線に接続するソース電極(又はドレイン電極)の上層、およびドレイン電極(又はソース電極)の一部を除く上層にインクジェットによりレジストを塗布するレジスト吐出プロセスと、
前記レジストが塗布された部分を除いて前記保護膜を除去する保護膜除去プロセスと、
前記保護膜が除去された前記ゲート配線の一対と前記データ配線の一対で囲まれた領域内にインクジェットによりITOを吐出して、当該ITOが前記ソース電極及び前記ドレイン電極のうちの前記画素電極と接続する前記他方の一部に接続された画素電極を形成する画素電極形成プロセスとを含むことを特徴とする表示装置の製造方法。 On the first substrate, a gate line, a gate electrode connected to the gate line, a gate insulating film, a silicon semiconductor layer, and the n + semiconductor layer, and the data line, a source electrode and a drain electrode, of which A thin film transistor processing process for forming the source electrode and the drain electrode, one of which is connected to the data wiring and the other of which is connected to the pixel electrode in part .
A protective film forming process for forming a protective film covering the entire surface of the first substrate obtained by processing the thin film transistor;
The above-mentioned gate wiring and the gate electrode connected to the gate wiring, the data wiring and the upper layer of the source electrode (or drain electrode) connected to the data wiring, and the upper layer excluding a part of the drain electrode (or source electrode) by inkjet A resist discharge process for applying a resist;
A protective film removing process for removing the protective film except for a portion where the resist is applied;
The protective film by discharging the ITO by an inkjet in the area having a pair of the pair and the data line of the gate wiring is removed, and the pixel electrode of the ITO is the source electrode and the drain electrode And a pixel electrode forming process for forming a pixel electrode connected to the other part to be connected.
The resist, the pixel of the n + semiconductor layer is also discharged on the silicon semiconductor layer to form a channel and exposed by removing the data line, the gate line, and the source electrode and the drain electrode the other with the exception of the part to be connected is discharged over the drain electrode and the source electrode and, upon exposure of the resist discharged from the back surface of the first substrate, the said data line gate method of manufacturing a display device according to claim 1, by exposing the resist other than the resist on the wiring removed by development, thereby forming the bank.
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