JPS63281134A - アクティブマトリックス形表示パネル - 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〕 本発明は液晶表示パネルなどの画像表示パネルであって
アクティブマトリックス方式のもの、すなわち表示パネ
ルを構成する基板上に画素表示用の画素電極と該画素電
極に表示電圧を伝達する駆動電極と両電極間に接続され
る表示駆動素子とを備えるものに関する。

〔従来の技術〕 上記の表示パネルとくに液晶表示パネルの近年における
進展は著しく、最近ではまだあまり大面積ではないがテ
レビ画像の表示に適したものが実用化されるに至ってい
る。しかし、従来からＣＲＴ装置に表示されている程度
の画像を表示させるには、表示パネルをより一層大面積
化を図るとともにその表示密度を高める必要がある。こ
の大面積で高表示密度の表示パネルでは、縦横両方向に
それぞれ数百側以上の画素が並び表示パネル全体では少
なくとも致方の画素が含まれることになり、これらの各
画素を一々外部回路で表示駆動すると駆動回路が非常に
複雑で高価なものになってしまうので、簡単な表示駆動
素子を各画素に付属して表示パネルの基板内にあらかじ
め組み込んでおく前述のアクティブマトリックス方式が
を利とされている。基板内に組み込む表示駆動素子は薄
膜化する必要があり、金属−絶縁物−金属構成のＭＩＭ
素子、薄膜トランジスタ　（ＴＰＴ）、逆並列接続ダイ
オード対等が知られているが、とくにアモルファスシリ
コンの１１１９を用いたダイオード対素子がコスト面で
有利でかつそのスイッチング特性のばらつきが少ない点
で有望とされている。

しかし、いずれの形式の表示駆動素子を用いるにせよ、
大面積で高表示密度の表示パネルの最大の問題点は製造
歩留りがまだ充分でない点にある。

前述のように少なくとも致方の画素を１枚の基板内に作
り込む必要があり、表示駆動素子がダイオード対の場合
のダイオード数はその２倍、カラー表示の場合はさらに
その３倍になるから、全体で数十刃側の表示駆動素子を
全く欠陥なしで製作することがまだ困難なのである０表
示駆動素子に発生しやすい欠陥は表示駆動素子の種類に
よってもちろん異なるが、アモルファスシリコンダイオ
ード対の場合はアモルファスシリコン層自体に欠陥が発
生する確率は案外少なく、むしろダイオードの画素電極
や駆動電極との接続部に欠陥が生じて表示駆動素子が断
線したり短絡したりすることの方が多く、とくに前者の
断線欠陥が比較的多い。

第３図はこのダイオード対を表示駆動素子に用いる従来
の表示パネルに起きやすい欠陥発生の模様を示すもので
ある。

第３図（ａｌは１画素分のダイオード対３１　、３２が
設けられる部分の拡大平面図であって、そのＢ−Ｂおよ
びＣ−Ｃ矢視断面が同図伽）および（ｅ）にそれぞれ示
されている。同図（ａｌにおいて画素電極は１０および
１１で示されており、これらの図の縦方向に並ぶ多数の
画素電極に対して表示電圧を与えるための駆動電極２０
が１本設けられている。これらの画素電極１０および駆
動電極２０は、同図（ｂｌに示すように無色透明なガラ
スである基板１上に電子ビーム蒸着法やスパッタリング
法によって被着された例えばＩＴＯ（インジウム・錫酸
化物）である数百〜数千人程度の薄い透明でかつ導電性
の金属酸化物膜である。この金属酸化物膜を基板１の全
面に被着した後、ダイオード３１．３２を形成するため
にさらにその上から全面に厚さ５００〜２０００人のＣ
ｒ膜からなる遮光膜３０ａをスパッタリング法により被
着し、その上にｐｉｎ構造のアモルファスシリコンＪ１
３０ｂを０．５〜１ｎの厚みにプラズマＣＶＤ法により
成長させ、さらに前と同じＣｒからなる遮光膜３０ｃを
被着する。この遮光膜を含む３層構造のアモルファスシ
リコン屓のダイオード３１．３２になる以外の部分はり
アクティブイオンエツチング法でホトリソグラフィによ
り除去されて、同図（ａｌに示すようにダイオード３１
．３２の部分のみが残される。

ついで前に被着されていたＩＴＯ膜が別のホトリソグラ
フィによる化学的なエンチングによって図示゛の形状を
もつ画素電極１０と駆動電極２０とにパターニングされ
る。

次ぎに一種の保護膜である絶縁層６１として例えば窒化
珪素がＣＶＤ法により５００〜２０００人の厚みに全面
に被着され、ホトリソグラフィにより例えば同図ｆａｔ
に見られるように両ダイオード３１．３２を共通に覆う
形状にパターニングされ、同時に各ダイオード部の頂部
の絶縁層に窓６１ａが明けられる。

このパターニングはガスエツチング法でなされるが、窓
６１ａの下の遮光膜３０ｃはアモルファスシリコン層３
０ｂが反応性ガスによりエツチングされるのを防止する
。ダイオード３１．３２の接続のための金属層には通例
のようにアルミが用いられ、前述の窓６１ａの下の上部
電極層としての遮光膜３０ｃに導電接触するようにアル
ミが数千人の厚みにスパッタリング法により被着され、
そのホトリソグラフィによるパターニングによって同図
（ａｌに示すような接続層４１．４２が形成される０図
示のように、この内の接続層４１の方は駆動電極２０上
に設けられたダイオード３１の頂部電極を画素電極１０
に接続し、もう二方の接続層４２は画素電８ｉ１０上に
設けられたダイオード３２の頂部電極を駆動電極２０に
接続するので、容易にわかるようにこれらの接続１！４
１．４２によって、２個のダイオード３１．３２は画素
電極１０と駆動電極２０との間に逆並列接続される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように構成された従来技術による表示パネルの基
板に前述の断線欠陥が発生したとき、その欠陥場所を観
察すると第３図でＰで示した接続７１１４１と画素電極
１０との接続個所やＱで示した接続層４２と駆動電極２
０との接続場所で図にハツチングを付した領域でＩＴＯ
膜が欠損していることが多い、この欠陥の発生工程はア
ルミの接続層の選択エツチング工程であって、このエツ
チング液としては通例のように燐酸系やぶつ酸系が用い
られ、＋ＴＯ膜等の金属酸化物膜は元来この種の酸系エ
ツチング液では余り浸食されないはずである。しかし、
現実には浸食が発生することがあり、同様な浸食が画素
電極や駆動電極の他部分にも生じることがないよう、ア
ルミ層の下に保護層を設ける対策が取られた。この保護
層としてはＣｒ層やＴ１層がよく、これを１０００人程
度０厚みにスパッタリング法により被着した上にアルミ
層を５０００〜６０００人の厚みに被着する。そのパタ
ーニングに当たっては、まず前述の燐酸系やぶつ酸系の
エツチング液によりアルミ層の不要部分を除去した後に
、残ったＣｒＪｉｉやＴｉ層の不要部分を硝酸第二セリ
ウムアンモンと過塩素酸の混合水溶液をエツチング液に
用いて除去する。このように保護層を併用すれば問題の
断線欠陥を大幅に減少させることはできるが、金属層の
被着とそのパターニング時のエツチングのためにそれぞ
れ２工程を要するので製作コスト面でかなり不利になる
。これを各一工程にするには、接ＭＷＡにアルミを用い
ることを止めてＣｒ層やＴｉＮだけにすることも考えら
れるが、前の第３図中）またはｔｅｌに見られるように
ダイオード部と画素電極ないし駆動電極部には２Ｉｔｍ
程度ではあるが段差があり、この段差部で比較的脆いＣ
ｒやＴｉが熱応力が掛かったとき切断されやすいので、
今度は段差部で断線欠陥が発生してしまう。

本発明の目的はかかる矛盾を克服して、簡単な工程で画
素電極や駆動電極に用いられる金属酸化物膜が絶縁層の
バターニング時の化学的エツチング液により浸食される
ことに基づく断線欠陥の発生を有効に防止できるアクテ
ィブマトリックス形表示パネルを得ることにある。

（問題点を解決するための手段〕 前述のようにアクティブマトリックス方式の表示駆動素
子が組み込まれる基板には画素電極と駆動電極が設けら
れ、この内の駆動電極の方には必ずしも金属酸化物膜を
用いる要はないが、画素電極の方は画像表示上透光性か
つ導電性である要があるのでこれには金属酸化物膜が用
いられる０表示駆動素子はこの金属酸化物膜が用いられ
る一方の電極と他方の電極との間に接続層を介して接続
されるのであるが、本発明ではこの接続層にアルミのよ
うにイオン化傾向の高い単一の金属を用い、接続層と一
方の電極との重なり合い領域の接続層の周縁部に対して
絶縁層を接続層と一方の電極との間に介在させることに
よって前述の目的を達成する。上述の重なり合い領域は
例えばアルミである接続層と金属酸化物膜が用いられる
一方の電極が相互接続のために重なり合う部分ないしは
領域であって、上述の絶縁層はこの重なり合い領域がも
つ周縁中の接続層がもつ周縁部、すなわち接続層が金属
酸化物膜と接する部分に対して接続層と一方の電極との
間に介在される。この絶縁層は該周縁部に対して別個に
設けてもよいが、前のダイオードなどの表示駆動素子の
保護などの目的でその周面を覆うように窒化珪素等の絶
縁層がもともと設けられているのであるから、実際には
この表示駆動素子要のｍｔｉ＊をそのまま連続して上の
構成にいう周縁部まで延在させることでよい。

〔作用〕

前述のように画素電極用に用いられるＩＴＯや酸化錫な
どの金属酸化物膜は、従来から接ｖｔ層に用いられてい
るアルミなどのイオン化傾向の大な金属に対する燐酸系
やぶつ酸系のエツチングによって余り浸食されることが
ないはずである。この点を確かめるために画素電極の中
央部のように平坦な面上のアルミ層をかかる酸性のエツ
チング液で除去して見ても金属酸化物膜の浸食は起こら
ない、前の第３図中Ｐ、Ｑで示した問題の部分でのエツ
チング条件がこれと異なる点を考えて見ると、エツチン
グ後に残すべき固体のアルミ層が直接金属酸化物膜と接
している点が平坦部のアルミ層に対するエツチング条件
と異なる。すなわち、平坦部でのエツチングでは金属酸
化物膜上のアルミ層はその表面からエツチングによって
順次除去されて行き、最後にエツチングが金属酸化物膜
の表面に達したときその表面上にはほとんど固体のアル
ミは存在しない、これに反して問題の個所Ｐ、　Ｑでは
、エツチングが金属酸化物膜の表面に達したときにもそ
の何方に固体のアルミが必ず存在しているので、この固
体のアルミと導電性の金属酸化物膜とが電解質であるエ
ツチング液を介して一種の電池を形成して、その結果金
属酸化物膜が浸食されるものと考えられる。この際、ア
ルミのようにイオン化傾向の高い接続層用金属が比較的
酸性の強いエツチング液に溶解されるとき水素が発生し
、この水素によって金属酸化物が還元されてその金属成
分がエツチング液中に溶出して行くものと考えられる。

本発明はこの点に着目してなされたもので、上述の激し
い電池作用を接続層に用いられているアルミ等のイオン
化傾向の大な金属と画素電極等の金属酸化物膜との間に
絶縁層を介在させることによって大幅に減少させるよう
にしたものである。

もちろん、絶縁層を介在させても接続層の金属と電極の
金属酸化物膜の間は絶縁層の表面に接する電解液である
エツチング液によってつながっているから理論的に電池
作用がなくなるわけではないが、金属と金属酸化物膜が
従来のように直接に接触しているよりは絶縁層の介在に
より隔離される分だけ電池作用を弱めることができ、実
験によればエツチング液の種類によっても異なるが１０
〜２０μの相互間隔を絶縁層の表面によって持たせれば
、金属酸化物膜の浸食を全く問題がない程度にまで減少
させることができる。

従って前述の本発明の構成により、段差がある部分に用
いても断線のおそれが少な〈従来から実績があるアルミ
等のイオン化傾向の大なものを接続層用の金属として単
独で用いても、画素電極等に用いられる金属酸化物膜が
エツチング時に浸食されることがなくなり、これにより
表示駆動素子の断線欠陥の発生確率が大幅に減少される
ので前述の課題が解決される。

〔実施例〕

以下、本発明の内容を第１図および第２図に示された実
施例により具体的に説明する。これらの図で前の第３図
と対応する部分には同じ符号が付されており、繁雑を避
けるため説明中の重複部分は省略することとする。また
、これらの実施例では表示パネルは液晶表示パネルであ
って、表示駆動素子としてはアモルファスシリコンの逆
並列ダイオード対が１画素電極および駆動電極にはＩＴ
Ｏ膜が、絶縁層用金属にはアルミがそれぞれ用いられる
ものとする。

第１図ｔａｌには前の第３図に相当する部分が平面図で
示されており、同図（ｂｌ、　（Ｃ１，＋ｄｌには同図
（ａ）のＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄ矢視断面がそれぞれ示
されている。同図かられかるように、この実施例におけ
る絶縁層６０はその面積が前の第３図よりはずっと広げ
られている。この絶縁層６０は同図−１，（Ｃ１に見ら
れるように元来は２個のダイオード３１．３２の絶縁用
の例えば窒化珪素膜であるがそのまま画素電極ｌＯと駆
動電極２０に至る従来よりも広い面積を覆うように広げ
られて全体ではほぼ方形の形状をもつ、絶縁層６０の両
ダイオード３１．３２の頂面の中央部には、従来と同じ
く窓６０ａがそれぞれ明けられる。ダイオード３１に対
する接続層４１はこの窓６０ａを通してダイオード３１
の上部電極である遮光膜３０ａと接続されており、一方
その画素電極１０との接続部は絶縁層６０に乗っている
が、絶縁層６０に明けられた別の窓６０ｂを通して画素
電極ｌＯと導電接触している。この接続層４１と画素電
極１０との重なり合い領域５１は図で部分ハンチングを
施して示されており、その周縁中の接続層４１のコの字
形の周縁部５１ａが従来画素電極１０としてのＩＴＯ膜
が浸食されやすかった部分であるが、本発明の場合その
下には絶縁層６０が介在しており、その°端縁は周縁部
５１ａから少なくとも１０μ離されている。

この実施例におけるもう一方のダイオード３２に対する
接続層４２はその形状が上とは異なっており、その駆動
電極２０との接続部は下方に屈曲して絶縁層６０の下側
端縁外の部分で駆動電極２０と導電接触している。また
、この接続層４２は同図（ｄ＋に示すように駆動電極２
０との導電接触部において駆動電極２０を上方から覆っ
ており、そのまま図の下方に伸びて次の画素電極に対す
るダイオード３１の近傍まで延長されている。この接続
層４２の下部の終端の様子は便宜上図の上部に示されて
いる。従って、接続層４２と駆動電極との重なり合い領
域５２は部分ハンチング部のようになり、この場合の重
なり合い領域５２の周縁中の接続層４２の周縁部は図で
５２８゜５２ｂで示された部分となり、これらの周縁部
５２ａ。

５２ｂのいずれの下方にも駆動電極２０との間に絶縁Ｎ
６０が介在している。上のように接続層４２によって駆
動電極２０の大部分を覆ったのは、駆動電極のもつ抵抗
を極力下げるとともにそれを断線等の事故から保護する
ためで、またこの構造によって駆動電極２０の幅を従来
よりかなり狭く設計することが可能になる。

本発明の異なる実施例を示す第２図には隣り合う２個の
画素電極１０．１１に対するダイオード対３１゜３２お
よび３３．３４が図の中央部に示されており、図示のよ
うにこれら４個のダイオードはその占有面積が極小とな
るように互いに近接して並べられている。この実施例に
おける絶縁１１６０にはポリイミド樹脂が用いられてお
り、その優れた機械強度を利用して１０００Å以下の薄
いホトレジストとして用いられている。またこの実施例
における絶縁層６゜は両画素電極１０．１１に対して連
続した共通の絶縁層兼配向膜として用いられており、前
述の４個のダイオード部はもちろん両画素電極１０．１
１の全面を覆うように被着されかつパターニングされて
いる。この絶縁層６０の各ダイオードの頂面部には窓６
０ａが明けられており、この窓を通して各接続層４１〜
４４の一端がダイオード３１〜３４の上部電極に接続さ
れ、これら接続層の他端は画素電極１０．１１なり駆動
電極２０なりとすべて絶縁層６０に明けられた別の窓６
０ｂを通して導電接続されている０画素電極１０．１１
上の絶縁層６０のダイオードあるいは接続層が設けられ
ていない配向膜として利用される部分には、その完全硬
化処理後にいわゆるラビング処理が施され、配向膜に接
する液晶分子の整列方向がそれによって指定される。

〔発明の効果〕

以上の説明かられかるように、本発明の構成によれば接
続層の金属と画素電極あるいは駆動電極の金属酸化物膜
との間にはすべて絶縁層が介在されるので、接続層のホ
トリソグラフィによるパターニングのためのエツチング
時に金属と金属酸化物膜とが直接に接した状態で強い電
池作用が起きて金属酸化物がエツチング液により浸食さ
れるおそれがなくなり、表示駆動素子に断線欠陥が生じ
る確率を従来より大幅に減少させることができる。

この浸食防止効果は接Ｖｔ層用金属としてがなりイオン
化傾向の大な金属を用いた場合にも有効なので、従来か
ら接続用に実績の多い例えばアルミを単独で接続層に用
いることができ、表示駆動素子用接続層の借問性を上げ
るとともにその被着工程とエツチング工程を各１回です
ませることができる。このように本発明はアクティブマ
トリックス形表示パネルの製造工程を簡単化しながら表
示駆動素子における欠陥発生確率を減少することができ
、今後の大面積で高表示密度の表示パネルの実用化と発
展に貢献することが期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図が本発明に関し、内筒１図は本発明によ
るアクティブマトリックス形表示パネルの実施例の要部
を拡大して示す平面図および断面図、第２図は本発明の
異なる実施例の要部拡大平面図である。第３図は従来技
術によるアクティブマトリックス形表示パネルの要部拡
大平面図および断面図である０図において、 １：表示パネルの基板、１０，１１：画素電極、２０：
駆動電極、３０〜３４：表示駆動素子ないしは逆並列接
続ダイオード、３０ａ：ｆｉ光膜、３０ｂ　：アモルフ
ァスシリコン層、３０ｃ；遮光膜、４０〜４４：接続層
、５１，５２：接続層と電極との重なり合い領域、５１
ａ、　５２ａ、　５２ｂ：接続層の周縁部、６０：絶縁
層、６０ａ、６０ｂ：絶縁層の窓、６１：従来技術によ
る絶縁層、６１ａ：該絶縁層の窓、Ｐ、Ｑ：電極の金属
酸化物膜が浸食されやすい個所、である。 ｆ’＜Ｊヱ人−１−Ｊ！小　山　口　　爪　：゛〈己 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）表示パネルを構成する基板上に画素表示用の画素電
   極と該画素電極に表示電圧を伝達する駆動電極と両電極
   間に接続される表示駆動素子とを備えたアクティブマト
   リックス形表示パネルであって、両電極中の画素電極を
   含む少なくとも一方が金属酸化物膜からなるものにおい
   て、他方の電極上に設けられた表示駆動素子がイオン化
   傾向の大な金属からなる接続層によって一方の電極と接
   続され、該接続層と一方の電極との重なり合い領域の接
   続層の周縁部に対して絶縁層を接続層と一方の電極との
   間に介在させたことを特徴とするアクティブマトリック
   ス形表示パネル。 ２）特許請求の範囲第１項記載の表示パネルにおいて、
   絶縁層が表示駆動素子の周面を覆う絶縁層であり、該絶
   縁層が重なり合い領域の接続層の周縁部にまで連続して
   延在されたことを特徴とするアクティブマトリックス形
   表示パネル。 ３）特許請求の範囲第１項記載の表示パネルにおいて、
   金属酸化膜がインジウム・錫酸化物であることを特徴と
   するアクティブマトリックス形表示パネル。 ４）特許請求の範囲第１項記載の表示パネルにおいて、
   接続層がアルミからなることを特徴とするアクティブマ
   トリックス形表示パネル。 ５）特許請求の範囲第１項記載の表示パネルにおいて、
   絶縁層が窒化珪素膜であることを特徴とするアクティブ
   マトリックス形表示パネル。 ６）特許請求の範囲第１項記載の表示パネルにおいて、
   絶縁層がポリイミド膜であることを特徴とするアクティ
   ブマトリックス形表示パネル。 ７）特許請求の範囲第６項記載の表示パネルにおいて、
   ポリイミド膜が重なり合い領域から連続して画素電極の
   ほぼ全面を覆うように被着され、該ポリイミドが配向膜
   として利用されることを特徴とするアクティブマトリッ
   クス形表示パネル。 ８）特許請求の範囲第１項記載の表示パネルにおいて、
   表示駆動素子が逆並列接続ダイオード対であることを特
   徴とするアクティブマトリックス形表示パネル。 ９）特許請求の範囲第８項記載の表示パネルにおいて、
   駆動電極が金属酸化物膜からなり、画素電極上に設けら
   れたダイオードを該駆動電極と接続する接続層が駆動電
   極の１画素電極分のほぼ全体を覆うように延長されるこ
   とを特徴とするアクティブマトリックス形表示パネル。