DE4424748C2 - Verfahren zum Bilden von Elektroden mit niedrigem Widerstand sowie Flachtafelanzeigevorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Bilden von Elektroden mit niedrigem Widerstand sowie Flachtafelanzeigevorrichtung

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfah­ ren zum selbstausgerichteten Ausstatten einer Elek­ trode mit einem Material niedrigen Widerstands, ferner eine Flachtafelanzeigevorrichtung.
Anzeiger, wie sie z. B. bei Laptop-Computer-Bildschir­ men üblicherweise verwendet werden, arbeiten mithilfe von auf Energie oder Spannung ansprechenden Substanzen (Flüssigkristalle, Plasma, Leuchtstoffe oder anderes Material), die zwischen Elektroden ange­ ordnet sind. Bei Erregung der auf Energie oder Span­ nung ansprechenden Substanzen gestatten diese entweder einen Durchgang von Licht durch eine transparente Elektrode hindurch zu dem Betrachter, oder sie erzeu­ gen selbst Licht, das durch eine transparente Elek­ trode hindurch zu dem Betrachter gelangt.
Flachbildschirmanzeigen 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 Flachbildschirmanzeigen-Technologie erhält zunehmend Bedeutung bei Geräten, bei denen tragbare Bildschirme mit niedrigem Gewicht erforder­ lich sind.
Unter den Vorrichtungen, die mindestens eine transpa­ rente Elektrode an einer Bildelementstelle verwenden, befinden sich Flüssigkristallanzeigen (LCD), Elektro­ luminiszenzanzeigen (EL), Plasmaanzeigen sowie elektrochrome Anzeigen. Diese Anzeigen verwenden zueinan­ der orthogonale, elektrisch leitfähige Reihen- und Spaltenelektroden zum Induzieren einer sichtbaren Bildelementstelle für einen Betrachter. Die Elektroden werden üblicherweise in Reihen und Spalten angeordnet. Zwischen den Elektroden werden auf Energie oder Span­ nung ansprechende Materialien angeordnet.
Damit das Licht durch die Elektrode hindurch zu dem Betrachter gelangen kann, müssen die Reihenelektroden, die Spaltenelektroden oder beide aus einem transparen­ ten 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 Metallleitern hohe Widerstandswerte aufzuweisen. Die hohen Widerstandswerte haben die Tendenz, daß sie ein langsameres Laufen der Anzeigevorrichtung sowie einen höheren Energieverbrauch verursachen. Der Energiever­ brauch der Anzeige nimmt aufgrund des Widerstands der Reihen (bzw. Spalten) zu, wodurch die Energieverluste steigen. Die Geschwindigkeit des Anzeigenbetriebs wird aufgrund einer Erhöhung der RC-Zeitkonstante der Rei­ hen oder Spalten beeinträchtigt. Aus diesem Grund würde eine Elektrode mit niedrigem Widerstand den Ge­ samtbetrieb 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 Ätzen der Elektroden. Da der Vorgang 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".
Speziell ist aus der US 4 963 788 die Maßnahme be­ kannt, auf den einzelnen Elektrodenbahnen eine Bahn aus gut leitendem Material vorzusehen, wobei diese zusätzliche Bahn schmaler ist als die transparente Elektrodenbahn. Ein weiteres Beispiel für diese Me­ thode ist in der EP 518 296 A2 beschrieben. Dort wird auf einer ITO-Elektrode (Indiumzinnoxid) eine mehrla­ gige schmale Streifenanordnung aus Molybdän, Aluminium und wiederum Molybdän angebracht.
Aus der US 5 008 732 ist ein Dünnschicht-Anschluß­ element bekannt, bei dem ein schmaler Anschlußlappen des zu kontaktierenden Dünnschichtelements zunächst von einer Isolierschicht überzogen wird, auf der dann eine obere Elektrode angebracht wird, welche den An­ schlußlappen kreuzt, ohne mit diesem in Kontakt zu treten.
Aus der US 4 952 783 ist eine Heizplatte für bei­ spielsweise elektronische Geräte bekannt, bei der auf einem Substrat eine transparente leitende Schicht (zum Beispiel aus ITO) angeordnet ist, an deren zwei ein­ ander abgewandten Rändern Elektroden aufgebracht sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren der eingangs genannten Art abzugeben, durch wel­ ches die Leitfähigkeit der Elektrode in einfacher Weise gesteigert werden kann, ohne daß die Ausrichtung des einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweisen­ den Materials mit der Elektrode selbst Schwierigkeiten bereitet. Außerdem soll eine Flachtafelanzeigevorrich­ tung mit Elektroden geringen elektrischen Widerstands geschaffen werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 7 angegebenen Merkmale.
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. Dieses Material mit hoher Leitfähigkeit wird anschließend derart geätzt, daß es 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 den 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. 2, 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 luminiszenzanzeige beschrieben. Für den Fachmann ver­ steht sich jedoch, daß die Erfindung auch bei anderen Anzeigen anwendbar ist, die von mindestens einer transparenten Elektrode Gebrauch machen. Der Betrieb von Elektroluminiszenzanzeigen ist allgemein bekannt und wird daher nicht weiter erläutert. Diesbezüglich wird auf die US 4 006 383, US 4 042 854 und US 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, auf einem Substrat 1 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 vollständig aus einem (im wesentlichen) transparenten Material hergestellt wer­ den, so sollten doch große Bereiche der Elektroden 2 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 (siehe Fig. 1). 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 etwa im Bereich von 100 nm bis 500 nm.
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 der Überätzungsphase des Ätzschritts erodiert werden kann. Die Isolierschicht 3 schafft mehr Freiraum beim Ätzen und macht dadurch das erfin­ dungsgemäße Verfahren wirtschaftlich praktikabler.
Das Substrat 1 kann aus einem beliebigen bekannten Material bestehen, die Auswahl des Materials für das Substrat 1 kann im Hinblick auf die Kosten sowie auch im Hinblick auf den hergestellten Anzeigentyp erfol­ gen. Ein übliches Material 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, die zwischen dem Substrat 1 und der bzw. den Elektroden 2 angeordnet ist. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 besitzt eine weitere zusätzliche Isolierschicht 3, die unter den Elektroden 2 angeordnet, ist sowie eine Isolierschicht 3A, die über den Elektroden 2 angeordnet ist. Das Aus­ führungsbeispiel der Fig. 4 zeigt die Elektroden 2 mit einer unter diesen angeordneten Isolierschicht 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 leitfähiges 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 gevorrichtung. 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 der Rückseite der Elektroden her beleuchtet, deshalb die Begriffe "von hinten beleuchtet" und "Licht von hinten".
Während die einen niedrigen Widerstand aufweisende, spezielle Elektrode zur Verwendung bei Flachbildschirman­ 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 (7)

1. Verfahren zum selbstausgerichteten Ausstatten einer Elektrode mit einem Material niedrigen elektrischen Widerstands, umfassend die Schritte:
  • - Strukturieren einer Elektrode (2) über einem Substrat (1), wobei die Elektrode (2) eine Oberseite und zwei einander abgewandte Seitenflächen aufweist; und
  • - Aufbringen eines Materials (4) geringen spezifischen elektrischen Widerstands auf mindestens eine der Seitenflächen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des Materials (4) dadurch erfolgt, daß
auf die Elektrode (2) und das darunterliegende Substrat (1) eine Schicht aus dem Material geringen Widerstands aufgebracht wird, und
die Materialschicht derart geätzt wird, daß das Material als Abstandselement (4) nur an einer Seitenfläche oder an beiden Seitenflächen der Elektrode (2) stehen bleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material geringen elektrischen Widerstands aus der Gruppe dotiertes Silizium, Tantaloxid und siliziertes Material ausgewählt ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus Indiumzinnoxid oder Zinnoxid gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode (2) und dem Substrat (1) und/oder auf der Elektrode eine Isoliermaterialschicht (3) gebildet und das Material geringen Widerstands auf der Seitenfläche bzw. den Seitenflächen auf der Isoliermaterialschicht gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem für eine Flachtafelanzeige die Elektrode (2) aus transparentem Material gebildet wird, das einen relativ hohen elektrischen Widerstand im Vergleich zu dem Material geringen Widerstands aufweist.
7. Flachtafelanzeigevorrichtung mit Elektroden, die auf mindestens einem Substrat als transparente Elektroden mit Hilfe eines Materials mit einem relativ hohen spezifischen Widerstand ausgebildet sind, die eine dem Substrat abgewandte Oberseite und zwei Seitenflächen besitzen, insbesondere hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf zumindest einer der zwei Seitenflächen ein Material mit relativ geringem elektrischen spezifischen Widerstand befindet.
DE4424748A 1993-07-14 1994-07-13 Verfahren zum Bilden von Elektroden mit niedrigem Widerstand sowie Flachtafelanzeigevorrichtung Expired - Lifetime DE4424748C2 (de)

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