(57)【要約】【課題】  液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置等の表示装置の大画面化・高精細化に伴って起こる表示品位の低下が防止され、かつバンクやリブ等の構造物を必要とせずに簡便、安価に製造することができる表示装置、その製造方法、及び、それに用いるディスプレイ基板、その製造方法を提供する。【解決手段】  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のアクティブ素子と、走査線、信号線等を構成するマトリクス配線とを有するディスプレイ基板を備えた表示装置であって、上記ディスプレイ基板は、レーザー加工等により形成された配線溝を有し、かつインクジェット法等により形成されたマトリクス配線の少なくとも一部が配線溝内に埋め込まれた構造を有する表示装置。【選択図】    図１
2005308832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブ素子とマトリクス配線とを有するディスプレイ基板を備えた表示装置であって、
該ディスプレイ基板は、配線溝を有し、かつマトリクス配線の少なくとも一部が配線溝内に埋め込まれた構造を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記配線溝は、配線溝内に埋め込まれる配線の幅に対応して深さが異なることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記配線溝は、ディスプレイ基板の両端部又は一方の端部における深さがディスプレイ基板の中央部における深さに比べて大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
【請求項４】
前記ディスプレイ基板の配線溝内に埋め込まれた配線は、厚さが０．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記ディスプレイ基板は、配線溝以外の基板表面に撥水処理が施されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の表示装置を製造する方法であって、
該表示装置の製造方法は、ディスプレイ基板上の配線形成部に配線溝を形成する工程と、配線溝内にマトリクス配線の少なくとも一部を形成する工程とを含む
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記配線溝を形成する工程は、レーザー加工装置又はフォーカスド・イオン・ビーム加工装置を用いて配線溝を形成するものであることを特徴とする請求項６記載の表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記表示装置の製造方法は、配線溝を形成する工程の前に、ディスプレイ基板表面に撥水処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項６又は７記載の表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記配線を形成する工程は、配線溝内に溶液を滴下する方法が用いられることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
【請求項１０】
アクティブ素子とマトリクス配線とを有するディスプレイ基板であって、
該ディスプレイ基板は、配線溝を有し、かつマトリクス配線の少なくとも一部が配線溝内に埋め込まれた構造を有する
ことを特徴とするディスプレイ基板。
【請求項１１】
請求項１０記載のディスプレイ基板を製造する方法であって、
該ディスプレイ基板の製造方法は、ディスプレイ基板上の配線形成部に配線溝を形成する工程と、配線溝内にマトリクス配線の少なくとも一部を形成する工程とを含む
ことを特徴とするディスプレイ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、その製造方法、及び、ディスプレイ基板、その製造方法に関するものである。より詳しくは、大型化・高精細化に好適な平面ディスプレイ表示装置、その製造方法、及び、それに用いられるディスプレイ基板、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（以下、ＬＣＤともいう）、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置等の平面ディスプレイ表示装置においては、ガラス、プラスチック等の透明基板上に複数の縦方向の配線と複数の横方向の配線とがマトリクス状に配置されたディスプレイ基板が使用されている。このようなディスプレイ基板の一例を図２、３に示す。
図２は、ＴＦＴアクティブマトリックスディスプレイ液晶表示装置のＴＦＴ基板の構成を示す平面模式図である。図３は、図２のＴＦＴ基板内の素子を拡大して示す平面模式図である。
図２に示すＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；薄膜トランジスタ）基板は、表示データ制御用とデータ書き込み用の配線、及び、表示データのスイッチング素子としてのＴＦＴを有し、これらが各々の画素の制御に用いられている。図３に示す素子は、表示画面を構成する最小単位であり、ＴＦＴ基板はこの素子パターンの繰り返しにより制御される。横方向配線１１０は、例えば逆スタガ構造のＴＦＴが用いられる場合、信号制御用のゲート配線として用いられ、その膜厚はディスプレイの表示サイズによって異なるが、０．２μｍ〜０．７μｍが一般的である。そしてその配線幅（以下、線幅ともいう）は、１０μｍ〜５０μｍ程度である。縦方向配線１２０は、データ書き込み用のソース配線として用いられ、その膜厚は０．２μｍ〜０．６μｍ、配線幅は５μｍ〜１５μｍが一般的である。また、横方向配線１１０と縦方向配線１２０との交差部には画素電極に表示信号を導くためのスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１３０が設けられている。
【０００３】
このような平面ディスプレイ表示装置では、特にテレビジョン放送受像機等の用途において、大画面化・高精細化が求められており、年々大型化・高精細化の傾向にあるが、ディスプレイサイズを拡大する場合の課題として、ＴＦＴパネルを構成するディスプレイ基板のバスライン配線の高抵抗化を防止し、ディスプレイの表示品位を良好に保つことが挙げられる。しかしながら、大型・高精細のディスプレイパネルを製造するのに、従来の配線材料及び配線形成手法を用いた場合、配線の高抵抗化のために、ディスプレイとしての表示品位の低下は避けられないものとなってきている。この原因としては、配線の伸長による高抵抗化、配線と他の素子との結合容量の増大等が挙げられる。
【０００４】
配線の高抵抗化を解決する方法としては、（１）配線の幅を大きくする方法が考えられる。しかしながら、（１）の方法では、配線の幅と絵素開口率とがトレードオフの関係にあることから、図３に示すようなＴＦＴ液晶ディスプレイ素子において、配線抵抗を低減するために配線の幅を拡大した場合、表示電極部１４０の面積は相対的に小さくなり、絵素開口率が著しく低下してしまう。その結果、表示電極部の面積は、バックライト光の透過率に直接影響するため、表示輝度が暗くなり、表示品位が低下してしまうといった点において工夫の余地があった。
【０００５】
また、配線の高抵抗化を解決する方法としては、（２）配線の厚さを大きくする方法が考えられる。しかしながら、従来の技術において、（２）の方法では、配線の厚さによる基板表面の段差により他のバスラインや積層膜への影響があり、製造プロセスの不良や液晶の表示品位の低下が起こりやすくなるといった点において工夫の余地があった。これらについて、図面を参照して説明する。図４は、逆スタガ構造ＴＦＴの一例を示す断面模式図である（図３のＡ−Ａ´線断面図に相当）。まず、配線抵抗を低減するために膜厚を厚くした場合、トランジスタの実効的チャネル膜１８０の膜厚が３ｎｍ程度であるのに対し、ゲート配線１１０の膜厚が３００ｎｍ以上と非常に大きいため、チャネル膜１８０内の移動度がゲート配線１１０の膜厚により生じる段差（テーパー）の影響を受けやすいことに起因して、ＴＦＴの移動度に悪影響がもたらされる。また、ゲート配線部のテーパーにより、ソース配線１２０やゲート絶縁膜１７０等もその段差の影響を受け、断線やエッチング不良によるプロセス上の不具合が発生しやすくなる。更に、液晶層４５０もその段差の影響を受け、表示品位の低下を発生し易くなり製造工程上の問題となる。これは、図５に示すように、ＴＦＴ部（ゲート配線１１０）の膜厚が大きくなることによって、液晶層４５０の厚さ、すなわちセルギャップが変化することや、配向膜４３０をラビング処理する際に、この段差による配向不良が発生し易いことが原因となっている。また、これらの不具合は、逆スタガ型ＴＦＴを用いたプロセスだけでなく、スタガ型ＴＦＴを用いたプロセスにおいても同様に起こっていた。このように、従来の技術をそのまま適用することによっては、配線の高抵抗化を解決することは困難であった。
【０００６】
その他の配線の形成方法としては、バンクやリブ等の構造物を基板上に形成し、これで囲まれた領域に、インクジェット法等によって、薄膜層のパターンを形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１〜８参照。）。この方法は、図６に示すように、基板３０１上に液滴２０５の滴下を制御するための仕切り部材（バンク）２２０を設け、このバンク２２０で囲まれた領域に、液滴２０５を滴下することによって薄膜層のパターンを形成する方法である。このインクジェット方式によるパターン形成方法は以下の点において有利な製造方法であると考えられている。すなわち、（ａ）配線を形成する場合、容易に配線の厚膜化が可能であるので、配線の低抵抗化に寄与できる点、（ｂ）インクジェット法は、フォトリソプロセスを利用しない安価な方法であるため、コストメリットがある点、（ｃ）簡便であることから、ディスプレイの大型化に伴う製造プロセスの負担を低減することができる点等が挙げられる。
【０００７】
しかしながら、この方法は、以下に示す改善の余地も有している。まず、インクジェット（のノズル）２０１から材料を吐出するためには、材料は溶液状のものでなければならないが、この材料をガラス基板３０１上に吐出すると、溶液であるが故の表面張力や接触角等の物理的なパラメータの制約を受けるため、図７に示すように、その液滴形状は円弧状に広がる。これは、例えば基材がガラスであって、その表面が清浄に保たれている場合には、液体の表面張力に関する下記式（１）において、水滴の接触角θが０°となることからも容易に類推される。
【０００８】
【数１】
2005308832.tif 000003
【０００９】
すなわち、インクジェット法にて配線を形成する場合、配線が直線状にならず広がってしまうので、これを防ぐために、図６（ｄ）に示すように、インクジェット溶剤２０５を受けとめるためのバンクやリブ等の構造物２２０やインク受容層（図示せず）等を基板３０１上に設け、液滴の滴下位置を制御することが必要不可欠である。そして、バンク材・インク受容層等を形成するために付加的なプロセスが必要となり、例えば、インクジェット法によるバンク等の構造物を形成する方法では、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、フォトリソプロセス等が必要となるため、インクジェット法自体でのコスト低減効果を発揮することができず、コストが上昇してしまっていた。
【００１０】
また、インクジェット法では、バンク等の構造物２２０による基板３０１表面の段差の影響を解消できておらず、表示装置を製造するプロセス上のデメリットとなっていた。これについて説明すると、液晶表示装置用のＴＦＴ基板のトランジスタを形成する工程において、ＴＦＴのゲート配線の膜厚を厚くしようと、基板上にバンク等の構造物を設けた場合、バンク等の構造物の高さは、ミクロン以上のオーダーであることが多く、薄膜プロセスによってサブミクロンオーダーの薄膜を積層するプロセスの障壁となっていた。
【００１１】
通常、ディスプレイ用配線を形成する場合においては、表示画素部の配線幅と信号入力部の配線幅とは大きく異なり、表示画素部ではバックライトからの光をより透過させるため画素開口をより大きくし、そのため配線部の幅は狭められる。また信号入力端子部では、信号制御用ＩＣチップとのコンタクト抵抗を低減するため、配線幅は大きく設計される。このように殆どのディスプレイ用配線の線幅は、基板中央部と両端部又は一方の端部とによって異なる。また場所により線幅が異なる配線に溶液状の物質を滴下し、パターンを形成するインクジェット法等による手法では配線形成後の高さ（膜厚）は、配線幅に応じて変化し制御することができない。これは表面張力という物理的作用によるものであり、液体を滴下し配線を形成する手法においては避けられない課題である。よってインクジェット等による手法では、基板中央部と端部との配線膜厚がその配線幅に応じて、変化してしまう。
更にインクジェット法等による手法では、インクジェット２０１の滴下精度を向上させるために、バンク等の構造物２２０や基板３０１の表面に、親和／非親和性の機能をもたせるための工程を設けることが多く、コスト的に負担となっていた。
【００１２】
要するに、インクジェット法は、表示装置を製造するプロセス上、以下に述べる４点において工夫の余地があった。第１に、バンクやリブ等の構造物の形成する工程には、フォトリソプロセスを利用するため、コスト的に負担となっていた点、第２に、液晶表示装置用のＴＦＴ基板を製造する工程のうち、トランジスタを形成する工程において、バンクやリブ材等の構造物の高さは薄膜プロセスにより薄膜を積層する際に、プロセスの障壁となるため、製造不良や液晶の表示品位の低下等を起こしやすかった点、第３に、インクジェットの滴下精度を向上させるために、バンクやリブ等の構造物や基板の表面に、親和／非親和性の機能を持たせる工程を設けることが多くコスト的に負担となっていた点、第４に、上述した液滴の表面張力による作用は、平面方向の広がりをもたらすだけでなく、高さ方向にも分布を作るため、配線表面の高さが不均一になり、平坦な表面を形成できないといった点である。
【００１３】
ところで、ガラス基板を加工する方法として、（１）酸性の腐食性溶液を用いたウェットエッチング法、（２）腐食性ガス、プラズマ等を用いたドライエッチング法、（３）サンドブラスト法等の硬質材料を物理的に衝突させる方法、（４）機械的な研削方法等が開示されている（例えば、特許文献９参照。）。しかしながら、これらの方法は、加工溝の制御、特に、深さ方向の制御を任意に行うことができないといった点において工夫の余地があった。
また、レーザー光の照射により基板にマーキングする方法として、クラックの発生を抑えるために、表面に金属薄膜を形成して行う方法が開示されている（例えば、特許文献１０参照。）。
【特許文献１】特許第３３２８２９７号明細書（第１頁）
【特許文献２】特許第３１１５８１９号明細書（第１、９頁、第７図）
【特許文献３】特開平９−２０３８０３号公報（第１、２頁）
【特許文献４】特開平９−２３０１２７号公報（第１、２頁）
【特許文献５】特開平９−２３０１２９号公報（第１、２頁）
【特許文献６】特開平９−２５８２０８号公報（第１頁）
【特許文献７】特開平１０−１５３９６７号公報（第１頁）
【特許文献８】特開平１１−２７１７５３号公報（第１、２頁）
【特許文献９】特許第２９７９７３７号明細書（第１頁）
【特許文献１０】特許第３１１８２０３号明細書（第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、表示装置の大画面化・高精細化に伴って起こる表示品位の低下が防止され、かつ簡便、安価に製造することができる表示装置、その製造方法、及び、ディスプレイ基板、その製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、表示装置の大画面化・高精細化に伴って起こる表示品位の低下を防止することができる表示装置について種々検討したところ、表示装置の大画面化・高精細化に伴い、配線抵抗による信号遅延の問題が顕著となっており、これを防止するために配線を厚くした場合等には、配線の厚みでディスプレイ基板の表面に段差が形成されてしまい、基板表面の段差による製造不良及び表示品位の低下が発生してしまうことに着目した。そして、ディスプレイ基板が配線溝を有し、かつマトリクス配線の少なくとも一部が配線溝内に埋め込まれた構造とすることにより、表示品位の低下の原因であった配線の高抵抗化を防止するために配線の膜厚を厚くしても、その厚さが配線溝の深さの分だけキャンセルされるため、配線の厚みで段差が形成されてしまうことを防止することができることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【００１６】
すなわち本発明は、アクティブ素子とマトリクス配線とを有するディスプレイ基板を備えた表示装置であって、上記ディスプレイ基板は、配線溝を有し、かつマトリクス配線の少なくとも一部が配線溝内に埋め込まれた構造を有する表示装置である。
以下に本発明を詳述する。
【００１７】
本発明の表示装置は、アクティブ素子とマトリクス配線とを有するディスプレイ基板を備えたものである。本発明の表示装置の構成としては、このようなディスプレイ基板を必須として構成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。アクティブ素子は、表示装置における各画素（絵素）の駆動素子として備えられ、各画素を構成する電極に表示信号を導くためのスイッチング素子として備えられる。アクティブ素子としては特に限定されないが、ＴＦＴが好ましい。また、マトリクス配線は、ディスプレイ基板のバスラインとして、アクティブ素子を駆動させるために備えられる。マトリクス配線は、複数の縦方向配線と複数の横方向配線とからなり、これらの配線は、ソース配線（信号線）及びゲート配線（走査線）として用いられることが好ましい。マトリクス配線の材質としては、例えば、アルミニウム等の金属が挙げられる。マトリクス配線としては、本発明の作用効果を充分に発揮することができる範囲内で、表示装置における必要に応じて適宜長さ、幅、厚さ（膜厚）が設定される。ディスプレイの表示サイズによって異なるが、ゲート配線の厚さは、略０．２μｍ〜０．７μｍ、幅は、略１０μｍ〜５０μｍが一般的であり、ソース配線の厚さは、略０．２μｍ〜０．６μｍ、幅は、略５μｍ〜１５μｍが一般的である。マトリクス配線の形成方法としては、インクジェット法が好適である。ディスプレイ基板としては、本発明の作用効果を奏することになる限り、画素電極（絵素電極）、画素補助容量電極、配向膜等を更に有してもよい。ディスプレイ基板の基材としては、ガラス、プラスチック等が挙げられるが、なかでも、ガラスが好ましい。ディスプレイ基板としては、本発明の作用効果を充分に発揮することができる範囲内で、表示装置における必要に応じて適宜寸法、厚さ等が設定される。
【００１８】
上記ディスプレイ基板は、配線溝を有し、かつマトリクス配線の少なくとも一部が配線溝内に埋め込まれた構造を有する。なお、本発明において、マトリクス配線の少なくとも一部が配線溝内に埋め込まれた構造とは、配線溝の深さがマトリクス配線の厚さよりも小さくされ、マトリクス配線の上端が配線溝内に埋め込まれていない形態であってもよく、配線溝の深さがマトリクス配線の厚さよりも大きくされ、マトリクス配線の上端が配線溝内に埋め込まれた形態であってもよく、また、マトリクス配線の上端が基板表面に露出した形態であってもよく、マトリクス配線が基板内に埋め込まれた形態であってもよい。このような構造により、本発明においては、以下の（１）〜（４）に示す作用効果を得ることができる。すなわち、（１）配線を厚くしても、その厚さが配線溝の深さの分だけキャンセルされるため、配線の厚さによる基板表面の段差を低減することができる。また、（２）配線形成のために設けていたバンクやリブ等の構造物が不要となるため、その構造物の高さによる基板表面の段差をなくすことができる。これら（１）、（２）の作用効果により、配線、構造物の厚さや高さによる段差が他のバスラインの配線、積層膜、液晶層等へ与える影響を低減することができ、表示装置の製造不良や表示品位の低下を低減しつつ、ディスプレイ基板の配線の高抵抗化がもたらす信号遅延を防ぐために配線を厚くすることが可能となる。更に、（３）構造物により占有されていた場所が空いた分、絵素開口率を低下させずに、配線の幅を大きくすることができる。そして、（４）構造物を形成する工程が不要となるため、ディスプレイ基板を簡略かつ安価に製造することができる。その結果、ディスプレイ基板の配線の低抵抗化が可能となり、表示装置の大画面化・高精細化に伴って起こる表示品位の低下を防止することができ、かつ簡便、安価に表示装置を製造することができる。
【００１９】
上記配線溝が設けられる場所としては特に限定されないが、配線の厚さによるディスプレイ基板の表面の段差を極力低減するため、配線形成部のみであることが好ましい。配線溝の断面形状としては特に限定されないが、凹形状が好ましい。配線溝としては、本発明の作用効果を充分に発揮することができる範囲内で、表示装置における配線の寸法に応じて適宜長さ、幅、深さ等が設定される。配線溝の形成方法としては、レーザー加工法又はフォーカスド・イオン・ビーム〔ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ；集束イオンビーム）〕等の加工ビームを絞り、任意の特定領域に加工を施すことが可能な装置を用いる方法が好適であり、これにより、配線溝の長さ、幅、深さ等を容易に調整して形成することが可能である。上記ディスプレイ基板には、表面の段差をより低減するために、基板上に平坦化膜等を設けてもよい。ただし、図１に示すように、理想的な断面形状２１０ｂの配線が形成される場合には、平坦化膜はなくてもよい。平坦化膜の材質としては、例えば、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製ＳｉＬＫ材料、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製Ｎａｎｏｇｌａｓｓ材料、ＪＳＲ社製ＬＫＤシリーズ等の各種有機又は無機のＳＯＧ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜、ポリマー材料等が挙げられる。平坦化膜の形成方法としては、例えば、スピンコート法等が挙げられる。
【００２０】
上記配線溝は、配線溝内に埋め込まれる配線の幅に対応して深さが異なることが好ましい。すなわち、本発明においては、配線溝の深さが、配線溝の幅に対応して調整されることが好ましく、具体的には、配線溝の幅が狭い領域では、配線溝の深さは浅く調整され、幅が広い領域では、深さは深く調整されることが好ましい。これにより、インクジェット法等の配線溝内に溶液状物質を滴下して配線を形成する方法を用いる場合に、表面張力の作用により、図８に示すように、溶液状物質（インクジェット溶剤）２１０の液面高さが配線の幅に応じて変化してしまうことを防止し、配線の長さ方向に対して均一にすることができる。その結果、滴下後、焼成等の工程を経て、長さ方向に対して均一な高さを有する配線を形成することができる。
【００２１】
上記配線溝は、ディスプレイ基板の両端部又は一方の端部における配線溝の深さがディスプレイ基板の中央部における深さに比べて大きいことが好ましい。ディスプレイ基板の両端部又は一方の端部においては、信号入力端子等が配置され、ＩＣチップ等との接触面積を大きくするために配線の幅が広くされることが多く、一方、中央部においては、付加容量の低減等のために狭くされることが多い。このため、インクジェット法等の配線溝内に溶液状物質を滴下して配線を形成する方法を用いる場合に、ディスプレイ基板の両端部又は一方の端部では、溶液状物質の液面高さが中央部における液面高さよりも高くなり易い。そこで、ディスプレイ基板の両端部又は一方の端部における配線溝の深さをディスプレイ基板の中央部における深さに比べて大きくすることで、配線溝に滴下された溶液状物質の液面高さを、長さ方向に対して均一にすることができる。
【００２２】
上記ディスプレイ基板の配線溝内に埋め込まれた配線の膜厚として要求される厚さは、ディスプレイの表示サイズ、配線の抵抗値等により異なるが、概ね厚さが０．５μｍ以上であることが好ましい。これにより、配線溝内に埋め込まれた配線の抵抗を充分に小さくすることができ、表示信号の遅延等による表示装置の表示品位の低下を防ぐことが可能となる。配線の厚さのより好ましい下限は、０．４５μｍである。
【００２３】
上記ディスプレイ基板は、配線溝以外の基板表面に撥水処理が施されたものであることが好ましい。これにより、インクジェット法等の配線溝内に溶液状物質を滴下して配線を形成する方法を用いる場合に、滴下精度を向上させることができる。撥水処理としては、撥水膜の形成、基板表面の改質等が挙げられる。撥水膜は、ディスプレイパネルの製造後も基板表面に残ることとなるので、単分子膜等のできる限り薄くされることが好ましく、例えば、シランカップリング剤等が好適に用いられる。撥水膜の形成方法としては特に限定されず、例えば、スピンコート等が挙げられる。
【００２４】
本発明はまた、上記表示装置を製造する方法であって、上記表示装置の製造方法は、ディスプレイ基板上の配線形成部に配線溝を形成する工程と、配線溝内にマトリクス配線の少なくとも一部を形成する工程とを含む表示装置の製造方法である。このような製造方法は、本発明の表示装置を製造する方法として好適である。
本発明においては、ディスプレイ基板上の配線形成部に配線溝を形成する工程を行った後、配線溝内にマトリクス配線の少なくとも一部を形成する工程を行うことが好ましい。
本発明の表示装置の製造方法としては、このような工程を必須として構成されるものである限り、その他の工程を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００２５】
上記配線溝を形成する工程は、レーザー加工装置又はフォーカスド・イオン・ビーム〔ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ；集束イオンビーム）〕加工装置を用いて配線溝を形成するものであることが好ましい。また本発明においては、レーザー加工装置又はＦＩＢ加工装置以外であっても、加工用ビームにより任意の特定領域に加工を施すことが可能な装置であれば、好適に用いることができる。すなわち配線溝を形成する工程は、レーザー加工装置又はＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）等の加工ビームを絞り、任意の特定領域に加工を施すことが可能である装置を用いて配線溝を形成するものであることが好ましい。このようなレーザー加工、ＦＩＢ加工装置等を用いることにより、フォトリソプロセスを必要とせず、安価に配線溝を形成することができる。また、特定部位のみの配線溝の幅、深さ等の制御を容易に行うことができるため、配線溝の設計の自由度を向上させることができる。具体的には、配線溝の幅、深さの制御は、レーザー光の出力、パルス周波数、ビーム径、照射時間（スキャン速度）、照射回数（スキャン回数）等を変更することによって行なわれる。レーザー加工装置としては特に限定されないが、ディスプレイ基板の材質が吸収する波長領域のレーザー光を発生するものが好ましく、例えば、ＵＶレーザー加工装置等が挙げられる。またレーザーの種類としては、加工速度の向上のため、出力ピーク強度が高いパルスレーザーを用いることが好ましい。更にＦＩＢ加工装置を用いる場合、加工速度は劣るが加工精度は格段に向上するため、微細領域への加工に適している。これらレーザー加工装置とＦＩＢ加工装置とは必要に応じて使い分けることができる。レーザー加工による配線溝の形成後には、配線溝の周辺に飛散した溶融物が付着していることがあるため、基板を洗浄することが好ましい。洗浄の方法としては、水洗、希釈した酸溶液を用いるライトエッチング処理等が挙げられる。またＦＩＢを用いる方法では、被加工物の基板への再付着が少ないため、溝形成後のライトエッチング処理が不要となる場合もある。
【００２６】
上記表示装置の製造方法は、配線溝を形成する工程の前に、ディスプレイ基板表面に撥水処理を施す工程を含むことが好ましい。予め配線溝を形成する工程の前に撥水処理を行うことにより、自己整合的に被滴下面が親和／非親和性の表面状態になり、滴下精度を向上させることができる。すなわちレーザー等による溝形成後の溝表面はガラス材料であり、その表面が清浄であれば親和性を示す。また溝以外の平坦な部分はガラス上に撥水膜が形成されているため非親和性を示す。よってインクジェット法等の配線溝内に溶液状物質を滴下して配線を形成する方法を用いる場合に、滴下精度を向上させることができる。
【００２７】
上記配線を形成する工程は、配線溝内に溶液を滴下する方法が用いられることが好ましい。配線溝内に溶液を滴下する方法としては特に限定されないが、インクジェット法が好ましい。インクジェット法で用いる溶液状物質（インクジェット溶剤）としては特に限定されず、通常では、配線材料である金属等以外に、液滴を滴下しやすくするための溶剤や金属を保持するためのバインダー等の様々な材料が含まれる。
【００２８】
本発明は更に、アクティブ素子とマトリクス配線とを有するディスプレイ基板であって、上記ディスプレイ基板は、配線溝を有し、かつマトリクス配線の少なくとも一部が配線溝内に埋め込まれた構造を有するディスプレイ基板でもある。このようなディスプレイ基板によれば、表示装置を大画面化・高精細化しても、表示品位の低下を防止することができ、かつ簡便、安価に製造することができる。
本発明はそして、上記ディスプレイ基板を製造する方法であって、上記ディスプレイ基板の製造方法は、ディスプレイ基板上の配線形成部に配線溝を形成する工程と、配線溝内にマトリクス配線の少なくとも一部を形成する工程とを含むディスプレイ基板の製造方法でもある。このような製造方法は、本発明のディスプレイ基板を製造する方法として好適である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の表示装置によれば、上述したような構成であることから、表示品位の低下の原因となる配線の高抵抗化を防止するためにディスプレイ基板における配線の膜厚を厚くした場合でも、ディスプレイ基板上に段差を生じさせることなく、配線を厚くすることが可能であり、大型、高精細の液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等の平面ディスプレイ装置として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に実施例を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
本実施例にて、基板表面が略平坦なディスプレイ基板の製造方法について説明する。
図９は、実施例１のディスプレイ基板の製造方法を説明する工程フロー図である。
まず、図９（ａ）に示すように、ガラス基板３０１上にスピンコート等の方法にて撥水膜３０５を塗布する。この撥水膜３０５は、インクジェットより液滴を滴下する際の精度向上に効果的である。この撥水膜３０５は、製造後も基板３０１上に残ることを想定し、できる限り薄くすることが好ましい。
【００３２】
次に、図９（ｂ）に示すように、ＵＶ加工レーザー装置（レーザー加工装置）３１０を用いて、波長領域が紫外域（＜３８０ｎｍ）にあるＵＶパルスレーザー光を照射し、ガラス基板３０１表面に配線溝（加工溝）３３０を形成する。この方法によれば、加工溝３３０の深さ、幅の制御を容易に行うことができる。この加工溝の加工深さは、後述する計算式（２）〜（９）に則り又は準じて、加工線幅に対応して変化させるものとする。一般的に、ガラス材料は、可視光線を透過させるが、紫外光領域の光を吸収する。例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー（波長１０２４ｎｍ）の第４高調波を用い、波長２６６ｎｍとしたＵＶパルスレーザー光の場合、レーザー出力１００ｍＷ以上、パルス出力５ｋＨｚ以上、スキャン速度１ｍｍ／ｓｅｃにて、ディスプレイ用板ガラス（米コーニング社製、＃１７３７ガラス）の加工が可能となる。
【００３３】
このような条件にて、ＵＶパルスレーザー光を走査して加工溝３３０を形成する。ここでのＵＶパルスレーザー光には、スポット径が加工溝３３０の設計線幅と同等の１０μｍφのものを用いた。このような条件で形成する場合、加工溝３３０の形状は、Ｖ字形となるが、集光レンズ３２０により、ビーム径を絞りながら、ＵＶパルスレーザー光のスキャンニングを行うことにより、図９（ｃ）、（ｄ）に示すように、凹形状の加工溝３３０が加工可能となる。加工溝３３０の幅、深さ方向の制御は、ＵＶパルスレーザー光の出力・パルス周波数・ビーム径・スキャン速度・スキャン回数等を制御することにより行う。このような溝の加工は、ＵＶパルスレーザー光だけでなく、パルス幅がｐｓｅｃ（１０−１２ｓｅｃ）オーダーであるピコ秒レーザー光でも可能である。ここで、処理能力を向上させるために、レーザー光にて浅く溝を形成した後、ウェットエッチング法にて加工溝３３０を広げるという手法は、有効な手法の一つである。ＵＶパルスレーザー光によって加工溝３３０を形成した後、その周辺には飛散した溶融物が付着しているので、これを取り除くための洗浄を行う。洗浄の方法としては、水洗、希釈した酸溶液を用いて施すライトエッチング処理等が挙げられる。
【００３４】
次に、図９（ｅ）に示すように、インクジェット２０１を用いて、配線材料を含むインクジェット溶剤の液滴２０５を加工溝３３０内に滴下する。滴下されたインクジェット溶剤２１０は、撥水膜３０５により弾かれ、図９（ｆ）に示すように、選択的に加工溝３３０に収まる。
【００３５】
滴下されたインクジェット溶剤２１０の液面形状２１０ａは、その滴下量により異なり、加工溝３３０の体積に対するインクジェット溶剤２１０の滴下量の割合により決定される。
図１０は、配線溝の体積とインクジェット法による液滴滴下量との関係を示す断面模式図である。加工溝３３０の体積に対し、滴下量が少ない場合には、加工溝３３０内のインクジェット溶剤２１０の液面は、図１０（ａ）のような形状となる。これは、加工溝３３０の側面のガラス基板３０１の材料が液滴に対し親和性が高い（接触角が低い）ことから説明される。また、加工溝３３０の体積と等量の滴下量の場合には、図１０（ｂ）のような形状となり、加工溝３３０の体積よりも多く滴下した場合には、図１０（ｃ）のような形状となる。ここで、図１０（ｃ）では、インクジェット溶剤２１０が撥水膜３０５により弾かれながら加工溝３３０に収まっている状態となっている。
【００３６】
インクジェット２０１により滴下するインクジェット溶剤２１０には、液滴２０５を滴下しやすくするための溶剤、後に配線材料として残る金属材料、金属材料を保持するためのバインダー等、様々な材料が含まれているため、滴下されたインクジェット溶剤２１０を配線とするためには、加熱（アニーリング）により、加工溝３３０内のインクジェット溶剤２１０から金属材料以外の有機成分を除去する。このとき、例えば、配線材料となる固形成分濃度が、５０体積（ｖｏｌ）％である場合、加熱後、加工溝３３０内のインクジェット溶剤２１０の体積は半減することとなる。ここで、理想的な液滴滴下後のインクジェット溶剤２１０の液面形状、及び、加熱後の配線表面の形状を図１に示す。滴下後のインクジェット溶剤２１０の液面形状は、加工溝３３０の幅より広がらない範囲で凸状になっており（図１中の点線２１０ａで示される形状）、焼成による体積減少後、配線表面は、ガラス基板３０１の表面とほぼ同一の高さを維持した（図１中の実線２１０ｂで示される形状）。
【００３７】
本発明の方法にて製造されたディスプレイ基板は、表示装置の大画面化・高精細化に伴うディスプレイ基板の配線の高抵抗化を防止するために配線が厚くされても、配線の厚さが配線溝３３０の深さの分だけキャンセルされているため、配線の厚さにより生じていた基板３０１表面の段差を著しく低減することができる。また、配線形成のためのバンクやリブ等の構造物が不要となるため、その構造物の高さにより生じていたディスプレイ基板の表面の段差をなくすことができる。更に、その構造物の幅により占有されていた場所が空く分、配線の幅を大きくすることで、絵素開口率を低下させずに、配線の高抵抗化を防止することができる。そして、バンクやリブ等の構造物を形成する工程が不要となるため、ディスプレイ基板を簡略かつ安価に製造することができる。
【００３８】
図１１は、本実施例のディスプレイ基板上の逆スタガ型ＴＦＴ構成を示す断面模式図である。上述の方法にて製造された基板１００（３０１）の埋め込み配線（ゲート配線）１１０上に、平坦化膜２５０、ゲート絶縁膜１７０を積層し、その上にＴＦＴの材料となる薄膜を積層、加工することにより、図１１に示すような断面構造を持った逆スタガ型ＴＦＴを形成する。
【００３９】
このようにして形成されたトランジスタは、ゲート配線１１０の膜厚を充分に厚くすることができることから、配線幅を狭くすることが可能である。これにより、配線間容量や配線−電極間容量を低減して、制御信号の遅延を低減することができ、大型化・高精細化に伴う表示装置における表示品位の低下を防止することができる。
また、本実施例のディスプレイ基板上には、薄膜プロセスによってサブミクロンオーダーの薄膜を容易に積層、加工することができるので、ＴＦＴのチャネル膜１８０内の移動度、ソース配線１２０、ゲート絶縁膜１７０、及び、液晶層（セルギャップ）への影響が小さくすることができ、表示品位の低下を防ぎながら、製造不良及び表示品位の低下等を低減することができる。
【００４０】
上述の方法にて、基材３０１中への配線形成は可能であるが、充分ではない場合がある。これは、インクジェット法では、配線表面の高さが配線の設計線幅によって、変化するからである。例えば、通常、ＴＦＴ基板用配線の幅は、各々の領域によって異なり、信号配線部分に対して信号入力端子部の幅は、ＩＣチップとの接触面積を稼ぐために広く設計されている。また、ゲート配線１１０とソース配線１２０との交差部の領域は、図１２に示す付加容量（Ｃｇｓ）を低減するために狭く設計されている。このように、各々の領域により線幅が異なる場合、液体の表面張力の作用により、液滴滴下後の液面の表面高さが変化する。これは液滴と被滴下面（ここではガラス基板）の親和性が高い場合、すなわち両者の接触角が低い場合、線幅が細い領域では配線表面は低くなり、線幅が太い領域では配線表面は高くなる。
【００４１】
これを液体の毛細管現象により説明する。図１３に示すように、液体に中空である角柱を挿入した場合、毛細管現象により角柱内の液体表面は上昇する。このとき、液体の表面張力による変化量と液体の重量とが等しいことから、角柱内の液面高さをＨ、液体の表面張力をＴ、液体と固体との接触角をθ、液体密度をρ、角柱の短辺、長辺をそれぞれＷ、Ｌ及び重力加速度をＧとすると、角柱内の液体表面の高さＨについて、下記式（２）が成り立つ。
【００４２】
【数２】
2005308832.tif 000004
【００４３】
ここでＴ、θ、ρは、液体及び角柱の材料によって決まる値であり、重力加速度Ｇは、存知の値なので、角柱内の液面高さ（液体材料の表面の高さ）Ｈは、下記式（３）で表され、角柱と液体とが接している部分と角柱内の液体表面積との比で表されることが分かる。
【００４４】
【数３】
2005308832.tif 000005
【００４５】
ここで、一例として、ゲート配線を埋め込むための加工溝を形成し、ゲート配線材料を含む溶液を充填する場合を考える。図１４に示すように、幅Ｗ１、長さＬ１の溝と幅Ｗ２、長さＬ２の加工溝３３０にインクジェット溶剤２１０を充填した場合の液面高さの変化量を考える。まずそれぞれの加工溝３３０に単独で液滴を充填した場合、各々のインクジェット溶剤２１０の液面高さＨ１、Ｈ２は、図１４（ｂ）、（ｃ）中の実線で示すように、同じ（Ｈ１＝Ｈ２）になるものとする。それぞれの加工溝が個別に存在している場合は、液面高さに変化は起こらないが、図１４（ａ）に示すように、線幅の異なる加工溝３３０が接続され、そこに液滴を滴下する場合には、図１４（ｂ）、（ｃ）中の点線で示すように、ぞれぞれの液面高さが変化する。この変化量をΔＨ１，ΔＨ２とすると、上記式（３）の関係式から、下記式（４）、（５）が成り立つ。
【００４６】
【数４】
2005308832.tif 000006
【００４７】
【数５】
2005308832.tif 000007
【００４８】
本実施例では、配線溝の幅Ｗ１＝２μｍ、Ｗ２＝５０μｍ、長さＬ１＝３０ｍｍ、Ｌ２＝５ｍｍの場合を考えると、下記式（６）、（７）が得られる。
【００４９】
【数６】
2005308832.tif 000008
【００５０】
【数７】
2005308832.tif 000009
【００５１】
これより、滴下される液体と基材とが決定されれば、Ｔ，θ，ρが一義的に決まるので、ΔＨ１、ΔＨ２の値が決定される。
【００５２】
ここでインクジェット法にて滴下されるインクジェット溶剤２１０の物性として、ガラス基板との接触角度θ＝２０°、表面張力Ｔ＝２５（ｄｙｎ／ｃｍ）、液体密度ρ＝０．８（ｇ／ｃｍ３）のものを用いた場合、重力加速度Ｇ＝９．８０６６５（ｍ／ｓ２）であるので、上記式（６）、（７）より、下記式（８）、（９）が得られる。
【００５３】
【数８】
2005308832.tif 000010
【００５４】
【数９】
2005308832.tif 000011
【００５５】
すなわち、この場合では、インクジェット法にて滴下した後、加工溝３３０内のインクジェット溶剤２１０の液面高さは、線幅２μｍの領域では１７．２３８μｍ下降し、線幅５０μmの領域では４１．３６１μｍ上昇することが分かる。
【００５６】
しかしながら、上記結果は、配線の仕上り寸法を考慮していないため、これを考慮すると、インクジェット法にて滴下したインクジェット溶剤２１０の固形成分濃度（液滴中に含有している配線材料となる金属成分の量を表す）が５０体積（ｖｏｌ）％の場合、配線幅２μｍの領域で８．６１９μｍ下降し、配線幅５０μｍの領域で２０．６８１μｍ上昇することが分かる。
【００５７】
上述したような事柄を考慮し、配線表面の高さを基板３０１面内で均一にするために、ＵＶ加工レーザー装置又はＦＩＢ加工装置にて加工溝３３０を形成するときに、図１４（ｄ）に示すように、各々の領域における加工溝３３０の深さＤ１、Ｄ２を変えなければならない。本実施例では、Ｄ１、Ｄ２の差は２９．３μｍとする。この加工溝３３０に、固形成分濃度が５０体積（ｖｏｌ）％のインクジェット溶剤２１０を滴下し、加熱によって、金属材料以外の有機成分を除去することにより、配線表面の高さが均一なディスプレイ基板を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係るディスプレイ基板において、理想的な液滴滴下後の液滴形状及び配線形成後の配線形状を示す断面模式図である。
【図２】ＴＦＴ駆動アクティブマトリクスディスプレイ液晶表示装置のＴＦＴ基板の構成を示す平面模式図である。
【図３】図２のＴＦＴ基板の表示絵素を拡大して示す平面模式図である。
【図４】従来のトランジスタの断面構造を示す断面模式図である。
【図５】従来のＴＦＴ駆動アクティブマトリクス液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
【図６】インクジェット法によるディスプレイ基板の作製方法を説明するフロー図の一例である。
【図７】液体の表面張力について説明する図である。
【図８】溶液状物質の液面高さが配線の設計線幅によって変化することを説明する断面模式図である。
【図９】実施例１のディスプレイ基板の製造方法を説明するフロー図である。
【図１０】実施例１のディスプレイ基板の製造方法において、配線溝の体積と液滴滴下量との関係を示す断面模式図である。
【図１１】実施例１で形成されたトランジスタの構成を示す断面模式図である。
【図１２】絵素の等価回路を示す図である。
【図１３】液体の毛細管現象について説明する図である。
【図１４】（ａ）は、本発明のディスプレイ基板に形成される配線溝の一例を示す平面模式図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）の配線溝を、線分Ａ−Ａ’及びＢ−Ｂ’でそれぞれ切断したときの断面構造を示すとともに、毛細管現象により、配線溝内の液体材料の液面高さが変化することを説明する断面模式図である。（ｄ）は、実施例１にて形成されるべき配線溝の構造を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００：基板
１０１：基板（ＴＦＴ側）
１０２：基板（カラーフィルター（ＣＦ）側）
１１０：ゲート配線（横方向配線）
１２０：ソース配線（縦方向配線）
１２５：ドレイン電極部
１３０：ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
１４０：表示（絵素）電極（ＩＴＯ；インジウム酸化錫）
１５０：コンタクトホール（ドレイン電極−表示電極間接続部）
１６０：表示電極用補助容量電極（Ｃｓ）
１７０：ゲート絶縁膜（ＧＩ）
１８０：チャネル膜（ａ−ｉ−Ｓｉ：Ｈ）
１８２：チャネルコンタクト膜（ｎ＋−Ｓｉ：Ｈ）
１８５：チャネル保護膜（エッチングストッパー）
１９０：保護膜（パッシベーション膜）
２０１：インクジェットヘッド
２０５：インクジェット溶剤の液滴
２１０：インクジェット溶剤
２１０ａ：インクジェット溶剤の液体表面
２１０ｂ：配線表面
２１５：（フォト）マスク
２２０：仕切り部材（バンク）
２２０ａ：仕切り部材（バンク）の材料
２５０：平坦化膜
３０１：ガラス基板
３０５：撥水膜
３１０：ＵＶ加工レーザー装置
３２０：集光レンズ
３３０：加工溝（配線溝）
４１０：ＣＦ側遮光膜（ＢＭ；ブラックマトリクス）
４２０：ＣＦ側電極（ＩＴＯ；インジウム酸化錫）
４３０：配向膜（ＰＩ；ポリイミド）
４４０：ＣＦ側色素層
４５０：液晶層
【図１】
2005308832.tif 000012
【図２】
2005308832.tif 000013
【図３】
2005308832.tif 000014
【図４】
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【図５】
2005308832.tif 000016
【図６】
2005308832.tif 000017
【図７】
2005308832.tif 000018
【図８】
2005308832.tif 000019
【図９】
2005308832.tif 000020
【図１０】
2005308832.tif 000021
【図１１】
2005308832.tif 000022
【図１２】
2005308832.tif 000023
【図１３】
2005308832.tif 000024
【図１４】
2005308832.tif 000025