JPH04170519A - 平面ディスプレー用配線およびその形成方法と液晶ディスプレー用非線形抵抗素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は液晶ディスプレー等の平面ディスプレー用の配
線　およびその配線の形成方法に関するものであム 従来の技術 従来の技術を説明する前に　液晶ディスプレーを例にと
り、液晶ディスプレー用のＴＰＴ素子を配置したアレー
基板の回路について説明する。

第８図はこのアレー基板の回路図の一部を示したもので
あり、　１は走査線の配電　２は輝度信号等の信号配線
で、各々の配線の交点にＴＰＴ素子３とこのＴＰＴ素子
３を介して透明電極からなる画素電極４がマトリクス状
に配置されていも　このようへ　配線１、２には一本の
配線に数百個以上のＴＰＴ素子が接続されていも ＴＰＴ素子を用いた従来の技術の液晶ディスプレーは　
例えば第９図に示す構造のものが用いられていも 同図はＴＰＴ素子部を含む液晶ディスプレーの断面を示
し　５はＴＦＴ素子３が配置されたアレー基板　６はＴ
ＰＴ素子３に対して対向電橋となるカラーフィルター基
板て　これらの基板間に液晶材料が充填されていも アレー基板５において、　７は透明基板であるガラス基
板で、ＴＰＴ素子３は走査線であるゲート配線８、第１
のゲート絶縁膜９、第２のゲート絶縁膜１０、アモルフ
ァスシリコン膜１１、ｎ型アモルファスシリコン膜１２
、信号配線に接続されたソース配線１３、　ドレイン配
線１４、保護膜１５等からなっていも このように従来のＴＰＴ素子３（よ　薄膜をガラス基板
７の表面上に積層して構成していもな叙　カラーフィル
ター基板６ζよ　ガラス基板１６、ブラックマトリクス
用薄膜１７、カラーフィルター膜１８、透明電極からな
る対向電極１９等から構成されていも 一人　近年は液晶ディスプレーの大画面化に向けた開発
が進んでいる力交　その際にゲート配線８の電気抵抗の
低減が大きな課題となっていａ　その理由は画面が大き
くなると第８図のゲート配線１が長くなるため番へ　　
ゲート配線の信号入力端から遠い位置にあるＴＰＴ素子
までの電気抵抗が大きくなり、伝達すべき信号波形が鈍
ってしまったり、伝達される信号に遅れが生じてしまう
ためであム その例を第１０図を用いて説明すも 同図（ａ）は配線抵抗が大きな場合の信号の鈍りを表し
たもので（例えば　ジャパンディスプレー１９８９鍛　
５０２罠　および、５ＩＤ８８ダイジエスト、３３０頁
）、入力端から印加した矩形信号（イ）が高抵抗の配線
を伝達すると（ロ）、（ハ）のように鈍ってしまう。こ
こで、（ハ）の配線抵抗は（ロ）よりも大きな場合であ
る力（（ハ）のように出力電圧の鈍りが大きくなってオ
ン電圧（ニ）に達しないとＴＰＴ素子が動作しなくなっ
てしまう。

第１０図（ｂ）は配線抵抗に対する信号の遅れを表した
もので（例えば　ジャパンディスプレー１９８９Ｌ　　
４９８頁）、信号の遅れは配線抵抗に依存ししかもディ
スプレーの画面サイズが大きいほどその傾向が著しｕ％
　　この信号の遅れが１走査線あたりの選択時間よりも
長くなってしまうと、ＴＰＴ素子に信号が伝達されず、
ＴＰＴ素子が動作しなくなってしまう。

これらの理由か叡　配線の低抵抗化は大画面ディスプレ
ーにとって重大な課題になっていもそこで、この課題を
解決するため＋Ｑ　　従来技術では低抵抗の配線材料の
探索（例えは　ジャパンディスプレー１９８９Ｌ　　４
９８頁）や、タングステンとタンタルの合血　またはモ
リブデンとタンタルの合金といった新規な低抵抗の配線
材料の開発（例えばジャパンディスプレー１９８９Ｊ　
　５０２頁、および、５ＩＤ８８ダイジエスト、３３０
頁）が行われていもな耘　配線の低抵抗化はＴＰＴ素子
を用いたディスプレーだけの課題ではなく、第１１図に
示したＭＩＭ型をはじめとするダイオード素子を用いた
液晶ディスプレー東　単純マトリクス方式の液晶ディス
プレー、および液晶ディスプレーに限らずガラス基板上
に信号を伝達する配線を有する平面ディスプレーに共通
の課題であ４ 第１１図において、第９図の例と同一の構成要素には同
一の番号を付していも　このＭＩＭ素子においては２０
が信号を伝達するタンタルからなる配線であり、この配
線の低抵抗化が問題になムな耘　２１と２２は絶縁膜　
２３は配＠　　２４はトンネル電流を流すための絶縁膜
であり、この絶縁膜２４はタンタル配線２０の表面を酸
化することにより形成していも この素子では絶縁膜２４を流れるトンネル電流を制御す
ることによりオン、オフのスイッチング作用を行ってい
も　そのた数　絶縁膜２４と配線２３の接続が重要であ
り、画面のむらや画質の低下等の不良を発生させないた
めに画面上の全ての素子にわたってこの接続が良好でし
かも均一でなければならな鶏　そこで第１１図の構成で
は配線２０の側面をテーバ状にエツチングしてその側面
に絶縁膜２４を形成し　このテーバ状の側面に配線２３
を配置することによって接続を良好にしようとしていも 発明が解決しようとする課題 しかしなか技　上記従来のような合金系の新規な配線材
料を用いて舷　抵抗値の減少は数分の１程度であり、信
号の鈍り等の課題が完全に解決できるものではな鶏　そ
のだ敢　画面サイズがより大きくなると上記材料でも信
号の鈍りゃ遅れといった問題が再び生じてしまう。

また　第１１図のＭＩＭ素子を用いて、大画面の液晶デ
ィスプレーを作製する場合に（ヱ　成膜上の問題から配
線２０の膜厚の不均一の発生はやむをえず、膜厚の扉い
部分は厚い部分に比べてオーバーエツチングされてしま
った臥　画面内の全ての配線２０を均一なテーパ角でエ
ツチングすることは困難であム　素子によってテーパ角
度が異なると、スイッチングをおこなう絶縁膜２４の表
面積が異なり、流れる電流量が素子ごとに異なるので画
像にむらが生じてしまう。

このようへ　素子のテーパの角度がばらつく五この角度
が急な部分では配線２３のカバレージが悪くなってしま
うため画質が低下Ｌ　　ＭＩＭ素子を用いて大画面の液
晶ディスプレーを作製することは困難であっ九 また　ディスプレーは大画面化とともに高精細度化が望
まれており、そのためには配線を従来以上に細くしなけ
ればならなｕ％　　Ｌかし配線の微細化は抵抗値の増大
に直結するたべ　配線の抵抗は高精細度化に対しても大
きな障害となっていもな耘　配線の抵抗値を減少する手
段として配線の膜厚を厚くする方法かあも　しかし　例
えば第９図の従来例においてゲート配線８を従来以上に
厚くすると、ゲート絶縁膜１０等のカバレージが悪くな
り、ＴＰＴ素子の不良が増えてしまうた数第９図の構成
で配線の膜厚を厚くするにも限界があム 本発明は　これらの問題を鑑へ　抵抗値の極めて小さい
配線を用いた大画面ディスプレーおよび高精細度ディス
プレーを提供することを目的とす課題を解決するための
手段 上記課題を解決するため第１の発明で（よ　透明基板に
溝を形成し　この溝に配線を形成すもまた　第２の発明
では透明基板表面に配線パターンを形成し　この配線パ
ターンに接するように配線パターンとほぼ同じ高さの絶
縁性を有する透明材料を形成すも 作用 上記の第１及び第２の発明で（よ　配線を透明基板表面
の溝等に設けることにより、配線の大部分が基板中に埋
め込まれゑ　あるいは基板表面に設けた絶縁性を有する
透明材料の間に埋め込まれるた数　配線の厚さが厚くて
も透明基板表面から出ている配線材料をわずかにするこ
とができも実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明すも （実施例１） 第１図は本発明の配線を用いた液晶ディスプレーの断面
であり、非線形抵抗素子の一例であるＴＰＴ素子部を含
むものを示す。な抵　同図は第９図で示した従来例と対
応しており、第９図と同一の構成要素には同一の番号を
付けて説明を省略す透明基板であるガラス基板７におい
て、　２５が配線パターン形状の溝であり、配線材料の
アルミニウムをこの溝２５内に埋め込むことによって、
ゲート配線２６を形成している。

第９図の従来例で（よ　ゲート配線８の厚さは通常数百
ｎｍ程度である力（ガラス基板７の厚さはｌｒｎｍ程度
であるた数　第１図の溝２５の深さ、すなわちゲート配
線２６の厚さは数μｍ程度、もしくはそれ以上とするこ
とができ、ゲート配線２６の抵抗値を大幅に低下させる
ことができる。そのた数　大型ディスプレーの配線抵抗
に起因する信号波形の鈍りゃ信号の遅れといった課題を
解決できも （実施例２） 第２図は本発明の配線を用いた液晶ディスプレーの断面
を示し　非線形抵抗素子の一つであるＭＩＭ素子部を含
むものであム　同図（表　第１１図の従来例と対応して
おり、ここでも第１１図と同一の構成要素には同一の番
号を付けて説明を省略していも この実施例も実施例１と同様にガラス基板７に配線パタ
ーン形状の溝２７を形成し　配線材料であるタンタルを
この溝２７内に埋め込むことによって、配線２８を形成
していも 本実施例において、　トンネル電流を流す絶縁膜２４は
タンタル配線２８を表面酸化することによって形成して
いも 先述したように　第１１図の従来例では配線２０のテー
バの角度や配線２３のカバレージの程度によってむらや
画質の低下を生じてしまう。それに比べ　本実施例の構
成では従来例のようなテーパ部を有しておら哄　配線２
３も平坦な部分のみであるためカバレージの問題もなｔ
〜　そのたべ本実施例の構成を用いることにより、大画
面であっても画質の均一性が良い液晶ディスプレーを得
ることができも なお上記２つの実施例において、配線材料はタンタルや
アルミニウムに限らず、クロム等の通常利用される材料
や２種以上の成分からなる合也あるいは異なる材料や合
金等を積層した多層膜であってもよｔ− また　上記実施例で（友　本発明を非線形抵抗素子の配
線に用いたがこれに限るわけではなく、例えば強誘電性
液晶材料を用いた単純マトリックス方式の配線に用いる
こともできも （実施例３） 次に本発明の配線の形成方法の実施例を、第３図を参照
しながら説明する。

同図（ａ）〜（ｄ）は配線の形成方法を工程順に示した
ものであり、　２９はガラス基板　３０はレジストＴＬ
　３１は配線材ｎ、　３２は配線を形成するための溝で
あム 本実施例の工程を同図に対応して説明すると、（ａ）　
　まずガラス基板２９にフォトレジストのスピンコーテ
ィングおよびマスクを用いた露光プロセスにより、形成
すべき配線パターンのネガパターンのレジスト膜３０を
形成すも （ｂ）　　次に緩衝弗酸水溶液を用いてガラス基板２９
をエツチングし　溝３２を形成すも （Ｃ）　　アルミニウム等の配線材料を、溝３２の深さ
とほぼ同程度の膜厚までスパッタリング法により成膜す
も （ｄ）　　最後にレジスト膜３０を剥離液により除去す
ム　この時レジスト膜３０上に成膜された配線材料はレ
ジスト膜と一緒に剥がれ　除去される。

以上の工程によって、ガラス基板２つの中に配線３１を
埋め込むことができも な耘　成膜する配線材料３１の膜厚は溝３２の深さとほ
ぼ固定度が望ましい力交　第４図に示したように　膜厚
が溝３２の深さより厚くても（ａ）、また逆に薄くても
（ｂ）かまわな（兎 （実施例４） 次に本発明の配線の形成方法の第２の実施例を、第５図
を参照しながら説明すも 同図（ａ）〜（ｄ）は工程順に示したものであり、第３
図と同じ構成要素に同じ番号を付していも（ａ）　　先
ず第３図の実施例と同様＋Ｑ　　ガラス基板２９にフォ
トレジストのスピンコーティングおよびマスクを用いた
露光プロセスにより、形成すべき配線パターンのネガパ
ターンのレジスト膜３０を形成すも （ｂ）　　次に緩衝弗酸水溶液を用いてガラス基板２９
をエツチングし　溝３２を形成すも （Ｃ）　　レジスト膜３０を剥離液により除去すム（ｄ
）　　アルミニウム等の配線材料３１を、溝３２の深さ
とほぼ同程度の膜厚までスパッタリング法により成膜す
ム （ｅ）　　成膜した膜３１をガラス基板２９の表面が露
出するまで研磨す４ 以上の工程によって、ガラス基板２９の表面から内側に
配線３１を埋め込むことができも（実施例５） 次に本発明の配線の形成方法の第３の実施例を、第６図
Ａを参照しながら説明すも 同図（ａ）〜（ｃ）は工程順に示したものであり、第３
図と同じ構成要素に同じ番号を付していも（ａ）　　先
ず、プラスチック基板２９ａにスタンプすること等によ
り、溝３２を形成すも （ｂ）　　次に基板２９ａの表面に配線材料３１を成膜
すム （ｃ）　　成膜した膜３１をプラスチック基板２９ａの
表面が露出するまで研磨すも このような工程によってＬ　本発明の配線を形成するこ
とができも ここで、上記の工程（ａ）における溝の形成方法を２１
　第６図＆　Ｃを用いて述べも まず、同図Ｂにおいてスタンパ−を用いた場合を記載す
ム （ａ）　　加熱等により軟化したプラスチック基板２９
ａに溝を形成するため金属性の凸型のスタンバ−３３を
用いも （ｂ）　　基板２９ａにスタンバ−３３を押しつけも（
Ｃ）　　基板２９ａが硬化した徽　スタンパ−３３を剥
す。

このようにして基板２９ａ上に溝３２が形成されも 次へ　同図Ｃにおいては金型を用いた注入法による溝形
成方法を記載すム （ａ）　　平板と５板からなる金型３４を用意すム（ｂ
）　　金型３４の空間３５に軟化した基板２９ａの材料
を注入し　空間３５を充填すム （Ｃ）　　基板２９ａが硬化した喪　金型３４を剥す。

このような方法によっても基板２９ａ上に溝３２を形成
することができも （実施例６） 次に本発明の配線の形成方法の第４の実施例を、第７図
を参照しながら説明すも 同図（ａ）〜（ｄ）は工程順に示したものであり、第３
図と同じ構成要素には同じ番号を付していも（ａ）　　
先ず、ガラス基板２９に配線材料３１をスパッタリング
法等により一面に成膜すム（ｂ）　　次にフォトレジス
ト等のマスクを用いて、配線パターン以外の配線材料は
除去すａ（Ｃ）　　配線パターン３１上及びガラス基板
２９上に透明絶縁性材料３６を成膜すム （ｄ）　　成膜した膜３６を配線パターン３１の表面が
露出するまで研磨すム 以上の工程によって、透明絶縁性材料３６の間に配線３
１を埋め込むことができ、先の実施例で述べたガラス基
板に溝を形成する場合と同様の効果が得られも 以上述べたように　カバレージを悪くすることなく配線
を厚くすることができるので、抵抗値の極めて小さな配
線を得ることができ、伝達信号の鈍りゃ遅れの問題なり
＼　大画面ディスプレーおよび高精細度ディスプレーを
実現できる さらに本発明を用いることにより、ＴＰＴ素子あるいは
ＭＩＭ素子を用いた画質のよい大画面の液晶ディスプレ
ーを得ることができも な耘　実施例において、配線材料の成膜方法はスパッタ
リング法に限るものではなく、蒸着法やＣＶＤ法等でも
よｔ−さらく　ガラス基板に形成した溝が深い場合は　
金属元素を含む液体のスピンコーティングと焼成による
方法が効果的であムまた　上記の実施例において、透明
基板としてガラス基板を用いた力（特にこれに限るわけ
ではなく、プラスチック等の絶縁性を有する透明材料で
あってもよしも 発明の効果 本発明の平面ディスプレー用配線およびその形成方法で
は　配線を基板中に埋め込むあるいは配線を基板表面に
設けた絶縁性透明材料の間に挟み込むことにより、カバ
レージを悪くすることなく配線を厚くすることができる
ので、抵抗値の極めて小さな配線を得ることができ、伝
達する信号の鈍りゃ遅れの問題がない大画面ディスプレ
ーおよび高精細度ディスプレーを実現でき、さらには液
晶ディスプレー用非線形抵抗素子に応用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の平面ディスプレーにおける第１の実施
例を示す断面図　第２図は同第２の実施例を示す断面＠
　第３図は本発明の平面ディスプレー用配線の形成方法
における第１の実施例の工程医　第４図は同形成方法に
おける膜厚と基板の関係を示す医　第５図は同形成方法
における第２の実施例の工程＠　第６図Ａは同形成方法
における第３の実施例の工程医　第６図Ｂ、Ｃは基板へ
の溝の形成方法を示す工程医　第７図は同形成方法にお
ける第４の実施例の工程諷　第８図は液晶ディスプレー
のＴＰＴ素子アレーの回路医　第９図は従来のＴＰＴ素
子部の断面図　第１Ｏ図（ａ）。 （ｂ）はそれぞれ配線の抵抗による信号の出力波形図お
よび配線抵抗と遅れの関係を示す特性医　第１１図は従
来のＭＩＭ素子部の断面図であム３・・・ＴＰＴ素子、
　４・・・画素電極　５・・・アレー基板　６・・・カ
ラーフィルター基板７．２９・・・ガラス基板　１０・
・・ゲート絶縁ＩＬ　　１１・・・アモルファスシリコ
ン罠１２・・・ｎ型アモルファスシリコン罠　１３・・
・ソース配ＩＬ　　１４・・・ドレイン配線　１５−−
・保護１１Ｌ　１６・・・ガラス基板　１７・・・ブラ
ックマトリックス　１８−−−カラーフィルター罠　１
９・・・対向電機　２１．２２．２４・・・絶縁ＩＬ２
５、２７、３２・・・鳳　２６．２８、３１・・・配Ｍ
Ｌ　　３０・・・フォトレジスト、　３３・・・スタン
バ−１３４・・・舎監　３６・・・透明絶縁材粍 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　はか２名２６　　
　　　　　Ｚ（７ ｚｚ、　　ｚ４−−−比　眸Ｉ！東 ｚ９−−−　カ゛　ラ　：Ｘｓ、簿Δ（３２−ｉｌＬ 銖） ＠　４　区 、３／ 第５図 （ＩＬ） 第　６　図　　　　　　　Ｂ　　　　　　　　３３−　
　スタンツマ−（ａン 第７図 ３６−−−逢　−＾　比躊材イ＋ １！８　　図　　　　　　　　　　　　を−走ｋｍの配
東第９図 １〆 第１Ｏ図 ０誌） 口 ｙ！ｔ　　間 （ト） 配線取抗 第１１図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板の表面に溝を有し、前記溝に配線したこ
   とを特徴とする平面ディスプレー用配線。
2. （２）透明基板と、前記透明基板表面に形成した配線パ
   ターンと、前記透明基板上に前記配線パターンに接する
   ようにかつほぼ同じ高さに形成した絶縁性を有する透明
   材料を設けたことを特徴とする平面ディスプレー用配線
   。
3. （３）（ａ）透明基板の表面にスタンプすることにより
   溝を形成する工程と、 （ｂ）前記溝を形成した透明基板の表面に配線材料を成
   膜あるいは塗布する工程と、 （ｃ）前記配線材料の表面を研磨することにより前記溝
   表面以外の透明基板表面を露出する工程からなる平面デ
   ィスプレー用配線の形成方法。
4. （４）（ａ）平面ディスプレー用透明基板の表面に配線
   パターンのネガパターンのレジスト膜を形成する工程と
   、 （ｂ）前記レジスト膜をマスクとして前記透明基板をエ
   ッチングすることにより溝を形成する工程と、 （ｃ）前記溝の表面及び前記レジスト膜の表面に配線材
   料を成膜あるいは塗布する工程と、 （ｄ）前記レジスト膜を除去する工程からなる平面ディ
   スプレー用配線の形成方法。
5. （５）（ａ）平面ディスプレー用透明基板の表面に配線
   パターンのネガパターンのレジスト膜を形成する工程と
   、 （ｂ）前記レジスト膜をマスクとして前記透明基板をエ
   ッチングすることにより溝を形成する工程と、 （ｃ）前記レジスト膜を前記透明基板から除去する工程
   と、 （ｄ）前記溝を形成した透明基板の表面に配線材料を成
   膜あるいは塗布する工程と、 （ｅ）前記配線材料の表面を研磨することにより前記溝
   表面以外の透明基板表面を露出する工程からなる平面デ
   ィスプレー用配線の形成方法
6. （６）（ａ）平面ディスプレー用透明基板の表面に配線
   材料を成膜あるいは塗布する工程と、 （ｂ）前記配線材料を配線パターン状に形成する工程と
   、 （ｃ）前記配線材料及び前記透明基板表面に絶縁性を有
   する透明材料を成膜あるいは塗布する工程と、 （ｄ）前記透明基板表面及び配線材料表面に絶縁性を有
   する透明材料を成膜あるいは塗布する工程と、 （ｅ）前記透明材料を研磨することにより前記配線材料
   を露出する工程からなる平面ディスプレー用配線の形成
   方法。
7. （７）信号を伝達する第１の配線を透明基板表面の溝に
   形成し、前記配線の表面に絶縁膜層を介して画素電極と
   接続する第２の配線を有し、少なくとも一つの端子が前
   記第２の配線に接続されたことを特徴とする液晶ディス
   プレー用非線形抵抗素子。