JP2006065021A - アクティブマトリクス基板の製造方法、アクティブマトリクス基板、電気光学装置並びに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 アクティブマトリクス基板20の製造方法において、第1方向又は第2方向のいずれか一方の配線42が交差部56において分断された格子パターンの配線40,42,46を基板P上に形成する第1工程と、交差部56及び配線40,42,46の一部上に絶縁膜と半導体膜30とからなる積層部を形成する第2工程と、積層部上に分断された配線42を電気的に連結させる導電層49、及び半導体膜30を介して配線42と電気的に接続される画素電極45を形成する第3工程と、を有する。
【選択図】 図1
Description
前記下基板(アクティブマトリックス基板)の一例を、図17に示す。同図に示すように、下基板1は、ガラス基板2と、このガラス基板2上に互いに交差するように配線されたゲート走査電極3及びソース電極4と、同じくガラス基板2上に配線されたドレイン電極5と、このドレイン電極5に接続された画素電極(ITO)6と、ゲート走査電極3とソース電極4との間に介在された絶縁層7と、薄膜半導体からなるTFT(Thin Film Transistor)8とを備えて構成されている。
すなわち、予め導電膜を塗布した基板上にレジストと呼ばれる感光材を塗布し、回路パターンを照射して現像し、レジストパターンに応じて導電膜をエッチングすることで薄膜の配線パターンを形成している。また、真空装置などの大掛かりな設備と複雑な工程を必要とし、材料使用効率も数%程度でそのほとんどを廃棄せざるを得ず、製造コストが高い。
したがって、製品コストの低価格化が要請されている液晶表示装置等にとっては、ドライプロセスとフォトリソエッチングを組み合わせた処理の回数を減らすことが大きな課題となっている。
第1の発明は、アクティブマトリクス基板の製造方法において、第1方向又は第2方向のいずれか一方の配線が交差部において分断された格子パターンの配線を基板上に形成する第1工程と、前記交差部及び前記配線の一部上に絶縁膜と半導体膜とからなる積層部を形成する第2工程と、前記積層部上に前記分断された配線を電気的に連結させる導電層、及び前記半導体膜を介して前記配線と電気的に接続される画素電極を形成する第3工程と、を有するようにした。
この発明によれば、ドライプロセスとフォトリソエッチングを組み合わせた処理を減らすことができ、製造コストの低減や歩留まりの向上を図ることができる。
また、前記第1工程は、導電性材料をインクジェット法により配置する工程を含むものでは、更に、ドライプロセスとフォトリソエッチングを組み合わせた処理を減らすことができる。
また、前記第2工程は、前記容量線上に前記交差部において分断された積層部を形成する工程を含むものでは、前記容量線上の積層部が交差部上の積層部と接触していないので、交差部の積層部上に形成される導電層を流れる電流が、容量線の積層部に流れ込んでしまうことを回避することができる。
また、前記第2工程は、前記半導体膜にハーフ露光処理を施してスイッチング素子を形成する工程を含むものでは、容易にスイッチング素子を形成することができる。
また、前記第3工程は、透明導電性材料をインクジェット法により配置する工程を含むものでは、更に、ドライプロセスとフォトリソエッチングを組み合わせた処理を減らすことができる。
また、前記第3工程は、前記透明導電性材料を所定位置に配置するためのバンクを形成する工程を含むものでは、透明導電性材料を適切な位置に配置することが可能となる。
図1は、本発明に係るアクティブマトリックス基板の一部を拡大した図である。
アクティブマトリックス基板20上は、格子状に配線されたゲート配線40とソース配線42とを備える。すなわち、複数のゲート配線40がX方向(第1方向)に延びるように形成され、ソース配線42がY方向(第2方向)に延びるように形成されている。
また、ゲート配線40には、ゲート電極41が接続され、ゲート電極41上に絶縁層を介してTFT30が配置される。一方、ソース配線42には、ソース電極43が接続され、ソース電極43の一端は、TFT(スイッチング素子)30に接続する。
そして、ゲート配線40とソース配線42に囲まれた領域には、画素電極45が配置され、ドレイン電極44を介してTFT30に接続する。
また、アクティブマトリックス基板20上には、ゲート配線40と略平行するように、容量線46が配線される。容量線46は、画素電極45及びソース配線42の下層に絶縁層を介して配置される。
なお、ゲート配線40、ゲート電極41、ソース配線42、容量線46は、同一の面上に形成される。
アクティブマトリックス基板20を液晶表示装置に用いた場合には、画像表示領域には複数の画素100aがマトリクス状に構成される。これらの画素100aの各々には、画素スイッチング用のTFT30が形成されており、画素信号S1、S2、…、Snを供給するソース配線42がソース電極43を介してTFT30のソースに電気的に接続されている。ソース配線42に供給する画素信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のソース配線42同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
また、TFT30のゲートには、ゲート配線40がゲート電極41を介して電気的に接続されている。そして、所定のタイミングで、ゲート配線40にパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmをこの順に線順次で印加するように構成されている。
なお、保持された画素信号S1、S2、…、Snがリークするのを防ぐために、容量線46によって、画素電極45と対向電極121との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量48が付加されている。例えば、画素電極45の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ蓄積容量48により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置100を実現することができる。
次に、アクティブマトリックス基板20の製造方法について図を参照して説明する。
アクティブマトリックス基板20は、基板P上に格子パターンの配線を形成する第1工程と、積層部35を形成する第2工程と、画素電極45等を形成する第3工程により製造される。
以下、各工程毎に詳細に説明する。
図3、図4は、第1工程である配線形成工程を説明する図である。なお、図3(b),図4(b)は、それぞれ図3(a),図4(a)におけるA−A’線に沿う断面図である。
ゲート配線40やソース配線42等の格子パターンの配線が形成される基板Pとしては、ガラス、石英ガラス、Siウエハ、プラスチックフィルム、金属板など各種の材料を用いることができる。また、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含む。
そして、まず、図3に示すように、基板P上に、絶縁性の有機樹脂からなるバンク51が形成される。バンクは、後述する配線用インクを基板Pの所定位置に配置するためのものである。
具体的には、図3(a)に示すように、洗浄した基板Pの上面に、格子パターンの配線の形成位置に対応した複数の開口部52,53,54,55を有するバンク51をフォトリソグラフィ法に基づいて形成する。
バンク51の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂などの高分子材料が用いられる。なお、バンク51には、開口部52,53,54,55内に配線パターン用インクを良好に配置させるために、撥液性処理を施される。撥液性処理として、CF4プラズマ処理等(フッ素成分を有するガスを用いたプラズマ処理)を施す。なお、CF4プラズマ処理等に代えて、バンク51の素材自体に予め撥液成分(フッ素基等)を充填しておいても良い。
具体的には、X方向に延びるように形成された開口部52,53は、ゲート配線40、容量線46の形成位置に対応する。そして、ゲート配線40の形成位置に対応する開口部52には、ゲート電極41の形成位置に対応する開口部54が接続している。また、Y方向に延びるように形成された開口部55は、ソース配線42の形成位置に対応する。なお、Y方向に延びる開口部55は、X方向に延びる開口部52,53と交差しないように、交差部56において分断されるように形成される。
配線用インクは、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液や有機銀化合物や酸化銀ナノ粒子を溶媒(分散媒)に分散した溶液からなるものである。導電性微粒子としては、例えば、金、銀、銅、錫、鉛等の金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。
乾燥処理は、例えば基板Pを加熱する通常のホットプレート、電気炉などによる加熱処理によって行うことができる。例えば180℃加熱を60分間程度行う。
焼成処理及の処理温度は、分散媒の沸点(蒸気圧)、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング剤の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。例えば、有機物からなるコーティング剤を除去するために、約250℃で焼成することが必要である。
このような乾燥・焼成処理により、導電性微粒子間の電気的接触が確保され、導電性膜に変換される。
液滴吐出装置(インクジェット装置)IJは、液滴吐出ヘッドから基板Pに対して液滴を吐出(滴下)するものであって、液滴吐出ヘッド301と、X方向駆動軸304と、Y方向ガイド軸305と、制御装置CONTと、ステージ307と、クリーニング機構308と、基台309と、ヒータ315とを備えている。ステージ307は、この液滴吐出装置IJによりインク(液体材料)を設けられる基板Pを支持するものであって、基板Pを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
Y方向ガイド軸305は、基台309に対して動かないように固定されている。ステージ307は、Y方向駆動モータ303を備えている。Y方向駆動モータ303はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからY方向の駆動信号が供給されると、ステージ307をY方向に移動する。
クリーニング機構308は、液滴吐出ヘッド301をクリーニングするものである。クリーニング機構308には、図示しないY方向の駆動モータが備えられている。このY方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Y方向ガイド軸305に沿って移動する。クリーニング機構308の移動も制御装置CONTにより制御される。
ヒータ315は、ここではランプアニールにより基板Pを熱処理する手段であり、基板P上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ315の電源の投入及び遮断も制御装置CONTにより制御される。
したがって、液滴吐出ヘッド301の吐出ノズルは、非走査方向であるY方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図3では、液滴吐出ヘッド301は、基板Pの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド301の角度を調整し、基板Pの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド301の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Pとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。
液滴吐出ヘッド301には、液体材料(配線用インク等)を収容する液体室321に隣接してピエゾ素子322が設置されている。液体室321には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系323を介して液体材料が供給される。
ピエゾ素子322は駆動回路324に接続されており、この駆動回路324を介してピエゾ素子322に電圧を印加し、ピエゾ素子322を変形させることにより、液体室321が変形し、ノズル325から液体材料が吐出される。
この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子322の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子322の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。
図7〜図10は、第2工程である積層部形成工程を説明する図である。なお、図7(b)〜図10(b)は、それぞれ図7(a)〜図10(a)におけるA−A’線に沿う断面図であり、図8(c)〜図10(c)は、それぞれ図7(a)〜図10(a)におけるB−B’線に沿う断面図であり、
第2工程では、バンク51及び格子パターンの配線からなる層上の所定位置に絶縁膜31と半導体膜(コンタクト層33,活性層32)からなる積層部35を形成する。
まず、プラズマCVD法により、基板P上の全面に対して、絶縁膜31、活性層32、コンタクト層33の連続成膜を行う。具体的には、図7に示すように、絶縁膜31として窒化シリコン膜、活性層32としてアモルファスシリコン膜、コンタクト層33としてn+型シリコン膜を原料ガスやプラズマ条件を変化させることにより連続して形成する。
なお、交差部56上に配置するレジスト58aと容量線46上に配置するレジスト58bとは、接触しなように形成される。また、ゲート電極41上に配置するレジスト58cには、ハーフ露光を行うことにより、図8(b)に示すように、溝59を形成する。
これにより、図9に示すように、レジスト58(58a〜58c)を配置した所定位置以外の領域から、コンタクト層33、活性層32、絶縁膜31が取り除かれる。一方、レジスト58が配置された所定位置には、絶縁膜31と半導体膜(コンタクト層33,活性層32)からなる積層部35が形成される。
なお、ゲート電極41上に形成される積層部35では、レジスト58cにハーフ露光を行って溝59を形成しておいたので、エッチング前に再度現像することにより溝が貫通する。図9(b)示すように、溝59に対応するコンタクト層33が除去され、2つに分断された状態に形成される。これにより、ゲート電極41上に活性層32及びコンタクト層33からなるスイッチング素子としてTFT30が形成される。
このようにして、積層部35の形成が完了する。
図11〜図13は、第3工程である画素電極45等の形成工程を説明する図である。なお、図11(b)〜図13(b)は、それぞれ図11(a)〜図13(a)におけるA−A’線に沿う断面図であり、図11(c)〜図13(c)は、それぞれ図11(a)〜図13(a)におけるB−B’線に沿う断面図であり、
第3工程では、ソース電極43、ドレイン電極44、導電層49及び画素電極45を形成する。
ソース電極43、ドレイン電極44、導電層49及び画素電極45はいずれも、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)等の透光性材料によって形成することができる。また、これらの電極等の形成には、第1工程と同様に、液滴吐出法が用いられる。
まず、ゲート配線40及びソース配線42等を覆うようにバンク61をフォトリソグラフィ法に基づいて形成する。すなわち、図11に示すように、略格子状のバンク61が形成される。なお、ソース配線42とゲート配線40、及びソース配線42容量線46との交差部56には、開口部62が形成される。
また、開口部62は、図11(b)に示すように、ゲート電極41上に形成した積層部35(TFT30)の一部が露出するように形成される。すなわち、バンク61が積層部35(TFT30)をX方向に2分割するように形成される。
バンク61の材料としては、例えば、バンク51と同様に、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂などの高分子材料が用いられる。また、バンク51と同様に、撥液性処理を施される。
なお、本実施形態においては、透明導電性材料を液滴吐出法により配置する方法について説明したが、CVD処理とエッチング処理を行うことにより配置してもよい。この場合には、バンク61は不要となる。
このように、アクティブマトリックス基板20を、基板P上に格子パターンの配線を形成する第1工程と、積層部35を形成する第2工程と、画素電極45等を形成する第3工程とによって製造したので、ドライプロセスとフォトリソエッチングを組み合わせた処理を減らすことができる。すなわち、ゲート配線40及びソース配線42を同時に形成するようにしたので、ドライプロセスとフォトリソエッチングを組み合わせた処理を1回減らすことができる。
更に、第1工程や第3工程において、導電性材料を液滴吐出法を用いて基板P上に配置することにより、更にドライプロセスとフォトリソエッチングを組み合わせた処理を減らすことが可能となる。
すなわち、積層部35を形成する層のうち、コンタクト層33は導電性膜であり、そして、交差部56上の積層部35(コンタクト層33)上には、ソース配線42を連結する導電部49が形成される。このため、ソース配線42を流れる電流は、コンタクト層33にも流れる。したがって、容量線46上の積層部35と交差部56上の積層部35と接触していると、上述したように、ソース配線42を流れる電流が容量線46上の積層部35に流れ込んでしまうという現象が発生してしまう。
したがって、本発明のアクティブマトリックス基板20によれば、このような不都合が回避されるので、所望の性能を発揮することが可能となる。
また、容量線46上の積層部35と交差部56上の積層部35とが非接触となるようにして、ソース配線42を流れる電流が容量線46上の積層部35に流れ込んでしまう不都合を回避する場合について説明したが、交差部56上の積層部35におけるコンタクト層33をTFT30の形成時に同時に除去してしまうことにより、上記不都合を回避してもよい。
次に、アクティブマトリックス基板20を用いた電気光学装置の一例である液晶表示装置100について説明する。
図14は、液晶表示装置100を対向基板側から見た平面図であり、図15は、図14のH−H’線に沿う断面図である。
なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
なお、データ線駆動回路201及び走査線駆動回路204をTFTアレイ基板110の上に形成する代わりに、例えば、駆動用LSIが実装されたTAB(Tape Automated Bonding)基板とTFTアレイ基板110の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。
なお、液晶表示装置100においては、使用する液晶150の種類、すなわち、TN(Twisted Nematic)モード、C−TN法、VA方式、IPS方式モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
また、液晶表示装置100をカラー表示用として構成する場合には、対向基板120において、TFTアレイ基板110の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
有機EL表示装置は、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔(ホール)を注入して励起させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが再結合する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光させる素子である。
そして、TFT30を有するアクティブマトリックス基板20上に、有機EL表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の各発光色を呈する材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入/電子輸送層を形成する材料をインクとし、各々をパターニングすることで、自発光フルカラー有機EL表示装置を製造することができる。
次に、本発明の電子機器の具体例について説明する。
図16(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図16(a)において、600は携帯電話本体を示し、601は上記実施形態の液晶表示装置100を備えた表示部を示している。
図16(b)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図16(b)において、700は情報処理装置、701はキーボードなどの入力部、703は情報処理本体、702は上記実施形態の液晶表示装置100を備えた表示部を示している。
図16(c)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図16(c)において、800は時計本体を示し、801は上記実施形態の液晶表示装置100を備えた表示部を示している。
このように、図16(a)〜(c)に示す電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置100を備えたものであるので、高い品質や性能が得られる。
また、テレビやモニター等の大型液晶パネルにおいても本実施形態を用いることができる。
Claims (10)
- 第1方向又は第2方向のいずれか一方の配線が交差部において分断された格子パターンの配線を基板上に形成する第1工程と、
前記交差部及び前記配線の一部上に絶縁膜と半導体膜とからなる積層部を形成する第2工程と、
前記積層部上に前記分断された配線を電気的に連結させる導電層、及び前記半導体膜を介して前記配線と電気的に接続される画素電極を形成する第3工程と、
を有することを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 前記配線は、ソース線、ゲート線、及びゲート線に沿って略直線状に伸びる容量線からなり、前記ソース線が前記交差部において分断されていることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
- 前記第1工程は、導電性材料をインクジェット法により配置する工程を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
- 前記第2工程は、前記容量線上に前記交差部において分断された積層部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
- 前記第2工程は、前記半導体膜にハーフ露光処理を施してスイッチング素子を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
- 前記第3工程は、透明導電性材料をインクジェット法により配置する工程を含むことを特徴とする請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
- 前記第3工程は、前記透明導電性材料を所定位置に配置するためのバンクを形成する工程を含むことを特徴とする請求項6に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
- 請求項1から請求項7のうちいずれか一項に記載の製造方法を用いて製造されたことを特徴とするアクティブマトリクス基板。
- 請求項8に記載のアクティブマトリクス基板を備えることを特徴とする電気光学装置。
- 請求項9に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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