FR2733342A1 - Active matrix LCD screen panel prodn. - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d'une plaque d'un écran d'affichage à cristaux liquides et à matrice active, et plaque obtenue par ce procédé. Le procédé de l'invention comporte la formation sur une plaque d'écran de premiers pavés (124) formant des pixels, des lignes et des colonnes d'adressage (122) et des transistors de commande; l'isolation électrique des colonnes, lignes et transistors; puis la formation de deuxièmes pavés (158) formant des pixels, les deuxièmes pavés recouvrant les premiers pavés (124) et étant plus grands que les premiers pavés.A method of manufacturing a plate of an active matrix liquid crystal display screen, and a plate obtained by this method. The method of the invention comprises forming on a screen plate first tiles (124) forming pixels, address rows and columns (122) and control transistors; electrical insulation of columns, lines and transistors; then forming second tiles (158) forming pixels, the second tiles covering the first tiles (124) and being larger than the first tiles.
Description
PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PLAQUE D'UN ECRAN
D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES ET A MATRICE ACTIVE, ET
PLAQUE OBTENUE PAR CE PROCEDE
DESCRIPTION
Domaine technique
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une plaque d'un écran d'affichage à cristaux liquides et à matrice active, ainsi qu'une plaque d'un écran d'affichage obtenue selon ce procédé.METHOD FOR MANUFACTURING A PLATE OF A SCREEN
LIQUID CRYSTAL AND ACTIVE MATRIX DISPLAY, AND
PLATE OBTAINED BY THIS PROCESS
DESCRIPTION
Technical area
The present invention relates to a method of manufacturing a plate of a liquid crystal display screen and an active matrix, as well as a plate of a display screen obtained according to this method.
L'invention s'applique spécialement à la réalisation de cellules d'affichage dans lesquelles la plaque de l'invention est associée à une contre-plaque pour former les faces planes principales d'un écran. De tels écrans peuvent être utilisés comme écran d'affichage d'un terminal d'ordinateur ou comme écran de projection, par exemple. The invention applies especially to the production of display cells in which the plate of the invention is associated with a counter-plate to form the main planar faces of a screen. Such screens can be used as a display screen of a computer terminal or as a projection screen, for example.
Etat de la technique antérieure
Un écran d'affichage à cristaux liquides comporte en général deux plaques maintenues à distance l'une de l'autre et formant des parois d'une cellule emplie de cristaux liquides.State of the art
A liquid crystal display screen generally comprises two plates kept at a distance from each other and forming walls of a cell filled with liquid crystals.
Une couche de cristaux liquides intercalée entre les plaques de l'écran présente des propriétés optiques qu'il est possible de modifier localement afin de former une image. La modification locale des propriétés optiques résulte de l'application d'une tension entre des armatures conductrices, disposées respectivement sur chaque plaque et formant mutuellement des condensateurs. Le cristal liquide emplissant l'espace compris entre les armatures constitue un diélectrique pour chaque condensateur. Un écran d'affichage à matrice active comporte une pluralité de points image ou pixels comportant chacun au moins un condensateur du type décrit ci-dessus et au moins un transistor de commande réalisé de préférence selon des techniques par couches minces connues aussi sous la désignation TFT ('Thin Film Transistor").Dans ce type d'écran, une mémoire électronique formée essentiellement par les condensateurs des points image répartis sur toute la surface de l'écran plat, stocke un signal vidéo pendant toute la durée d'une image et les cristaux liquides disposés entre les armatures des condensateurs de chaque pixel sont excités selon la polarisation du pixel. A layer of liquid crystals sandwiched between the plates of the screen has optical properties which can be modified locally in order to form an image. The local modification of the optical properties results from the application of a voltage between conductive armatures, disposed respectively on each plate and mutually forming capacitors. The liquid crystal filling the space between the plates constitutes a dielectric for each capacitor. An active matrix display screen comprises a plurality of image points or pixels each comprising at least one capacitor of the type described above and at least one control transistor preferably produced using thin film techniques also known as TFT ('Thin Film Transistor "). In this type of screen, an electronic memory formed essentially by the capacitors of the image points distributed over the entire surface of the flat screen, stores a video signal throughout the duration of an image and the liquid crystals placed between the plates of the capacitors of each pixel are excited according to the polarization of the pixel.
Dans une structure connue d'écran d'affichage, telle que décrite par exemple dans le document (1)
FR-A-2 679 057, l'une des plaques de l'écran comporte sur un substrat transparent, tel qu'une plaque de verre, une pluralité d'armatures conductrices disposées en lignes et en colonnes et formant avec une ou plusieurs contre-électrodes d'une contre-plaque des condensateurs de la matrice active.In a known display screen structure, as described for example in document (1)
FR-A-2 679 057, one of the plates of the screen comprises on a transparent substrate, such as a glass plate, a plurality of conductive armatures arranged in rows and columns and forming with one or more against -electrodes of a counterplate of the capacitors of the active matrix.
Des transistors de type TFT, associés respectivement aux pixels comportent une première électrode de canal, par exemple le drain, reliée respectivement à une armature du pixel et une deuxième électrode de canal, par exemple la source, reliée à une colonne d'adressage. Transistors of the TFT type, associated respectively with the pixels comprise a first channel electrode, for example the drain, connected respectively to an armature of the pixel and a second channel electrode, for example the source, connected to an addressing column.
Les figures 1 à 7 permettent de mieux comprendre la structure et un mode de réalisation de matrices actives d'écrans d'affichage d'un type connu. Figures 1 to 7 provide a better understanding of the structure and an embodiment of active matrices of display screens of a known type.
Dans une première opération illustrée en coupe à la figure 1, on forme tout d'abord sur un substrat en verre 10 un masque optique 12 dit "grille noire". Ce masque optique, par exemple en chrome, permet de protéger les transistors de commande de la matrice active de la lumière ambiante qui est susceptible de provoquer dans ces transistors des photocourants parasites et de perturber le fonctionnement de l'écran d'affichage. Comme le montre la figure 2, qui est une vue de dessus de la structure de la figure 1, le masque 12 comporte des ouvertures 14. Ces ouvertures correspondent sensiblement aux emplacements des armatures des pixels de la matrice active. In a first operation illustrated in section in FIG. 1, an optical mask 12 called "black grid" is first formed on a glass substrate 10. This optical mask, for example in chrome, makes it possible to protect the control transistors of the active matrix from ambient light which is capable of causing parasitic photocurrents in these transistors and of disturbing the operation of the display screen. As shown in Figure 2, which is a top view of the structure of Figure 1, the mask 12 has openings 14. These openings correspond substantially to the locations of the frames of the pixels of the active matrix.
Après la formation d'une première couche de passivation 18, visible à la figure 3, on dépose sur l'ensemble de la plaque une couche 20 en un matériau conducteur électrique et transparent, par exemple en oxyde d'indium-étain ou ITO. After the formation of a first passivation layer 18, visible in FIG. 3, a layer 20 of an electrically conductive and transparent material, for example of indium tin oxide or ITO, is deposited over the whole of the plate.
A l'aide d'un masque. de gravure, non représenté, on forme dans la couche de métal 20 des motifs conducteurs qui correspondent aux colonnes d'adressage 22 et aux armatures 24 des pixels. Comme le montre la figure 4, les armatures 24 sont sensiblement alignées avec les ouvertures 14 du masque optique 12 tandis que les colonnes d'adressage 22 coïncident avec les parties opaques du masque 12. On désigne par R la distance séparant le bord de l'ouverture 14 du masque 12 et le bord le plus proche d'une colonne d'adressage 22. Using a mask. etching, not shown, is formed in the metal layer 20 of the conductive patterns which correspond to the addressing columns 22 and the frames 24 of the pixels. As shown in Figure 4, the frames 24 are substantially aligned with the openings 14 of the optical mask 12 while the addressing columns 22 coincide with the opaque parts of the mask 12. The distance separating the edge of the is designated by R opening 14 of the mask 12 and the nearest edge of an addressing column 22.
Par ailleurs, on peut noter un léger recouvrement entre les armatures 24 et le masque optique 12. Ce recouvrement crée un condensateur supplémentaire de stockage du signal vidéo appliqué au pixel. Ce condensateur présente une surface d'armatures réduite mais bénéficie d'un excellent diélectrique, formé par la couche de passivation 18. Furthermore, a slight overlap can be noted between the armatures 24 and the optical mask 12. This overlap creates an additional capacitor for storing the video signal applied to the pixel. This capacitor has a reduced reinforcement area but benefits from an excellent dielectric, formed by the passivation layer 18.
La couche 18 est, en effet, généralement en un matériau meilleur isolant électrique que le cristal liquide. Un signal d'image appliqué à un pixel est donc stocké d'une part dans le condensateur formé par l'armature 24 du pixel et une contre-électrode sur la contre-plaque (non représentée) et d'autre part dans le condensateur formé par une partie périphérique de l'armature 24 et le masque optique 12, qui est, à cet effet, relié à un potentiel constant par rapport à celui de la contre-électrode (non représentée) de la contre-plaque. The layer 18 is, in fact, generally made of a better electrical insulating material than the liquid crystal. An image signal applied to a pixel is therefore stored on the one hand in the capacitor formed by the armature 24 of the pixel and a counter-electrode on the counter-plate (not shown) and on the other hand in the capacitor formed by a peripheral part of the armature 24 and the optical mask 12, which is, for this purpose, connected to a constant potential relative to that of the counter-electrode (not shown) of the counter-plate.
Le recouvrement entre les armatures 24 des pixels et du masque 12 apparaît également sur la figure 5, qui est une vue de dessus de la structure de la figure 4. The overlap between the frames 24 of the pixels and of the mask 12 also appears in FIG. 5, which is a top view of the structure of FIG. 4.
I1 apparaît également sur la figure 5 que les armatures 24 sont équipées d'un appendice 26, et qu'une piste formant un coude 28, reliée aux colonnes 22, vient entourer chaque appendice 26. I1 also appears in FIG. 5 that the frames 24 are equipped with an appendage 26, and that a track forming an elbow 28, connected to the columns 22, surrounds each appendage 26.
Des transistors référencés 30 sur la figure 6 du type TFT sont formés entre les colonnes 22 et les armatures 24. Les colonnes 22 et les armatures 24 forment respectivement les électrodes de canal, c'està-dire le drain et la source, des transistors 30. Les transistors 30 sont formés par un empilement successifs d'une couche semi-conductrice 32 par exemple en silicium amorphe hydrogéné, une couche isolante 34 par exemple de nitrure de silicium et une couche 36 conductrice, par exemple en aluminium. Ces couches sont gravées pour former également des lignes d'adressage 38 visibles sur la figure 7, qui est une vue de dessus de la structure de la figure 6. Les transistors 30 sont formés à l'intersection des lignes 38 avec les colonnes 22 et les appendices 26 des armatures 24.Pour une description plus détaillée de tels écrans, on peut se reporter par exemple au document (1) référencé cidessus. Transistors referenced 30 in FIG. 6 of the TFT type are formed between the columns 22 and the armatures 24. The columns 22 and the armatures 24 respectively form the channel electrodes, that is to say the drain and the source, of the transistors 30 The transistors 30 are formed by a successive stack of a semiconductor layer 32 for example of hydrogenated amorphous silicon, an insulating layer 34 for example of silicon nitride and a conductive layer 36, for example of aluminum. These layers are etched to also form address lines 38 visible in FIG. 7, which is a top view of the structure of FIG. 6. The transistors 30 are formed at the intersection of the lines 38 with the columns 22 and appendages 26 of the frames 24. For a more detailed description of such screens, reference may be made, for example, to document (1) referenced above.
Pour améliorer la brillance ou la luminosité d'un tel écran d'affichage, une solution consiste à augmenter la surface des pixels par rapport à la surface totale de l'écran. Lorsque l'écran d'affichage comporte un masque optique, ceci consiste à augmenter la taille des ouvertures de ce masque. On désigne à cet effet dans la suite du texte par taux d'ouverture le rapport entre la surface des ouvertures dans le masque 14 par rapport à la surface totale. To improve the brightness or the luminosity of such a display screen, one solution consists in increasing the area of the pixels relative to the total area of the screen. When the display screen includes an optical mask, this consists in increasing the size of the openings of this mask. To this end, the opening ratio denotes the ratio between the surface area of the openings in the mask 14 relative to the total surface area.
Une des limitations principales du taux d'ouverture d'un écran d'affichage est liée à la formation des armatures et des pistes de colonne d'adressage. One of the main limitations of the opening rate of a display screen is related to the formation of the frames and the addressing column tracks.
En effet, lors de la gravure des colonnes 22 et des armatures 24 des pixels, apparaissent des problèmes de séparation physique de ces parties. Pour obtenir un bon rendement de fabrication des plaques d'écrans avec une bonne séparation physique et électrique des colonnes et des armatures, il est nécessaire de laisser entre ceux-ci un espacement important. A titre d'exemple un espacement de 8um est typiquement laissé entre les colonnes d'adressage et les armatures de pixels sur les écrans du type de 250mm de diagonale. Indeed, during the etching of the columns 22 and of the frames 24 of the pixels, problems of physical separation of these parts appear. To obtain a good production efficiency of screen plates with good physical and electrical separation of columns and frames, it is necessary to leave a large spacing between them. By way of example, a spacing of 8 μm is typically left between the addressing columns and the pixel frames on screens of the 250 mm diagonal type.
Cet espacement est encore de 6um sur des écrans de type de 94 mm de diagonale.This spacing is still 6 μm on screens of the 94 mm diagonal type.
L'espacement nécessaire entre les armatures de pixels et les colonnes d'adressage interdit donc d'augmenter la taille relative des armatures, et par conséquent le taux d'ouverture des écrans. The necessary spacing between the pixel frames and the addressing columns therefore prevents the relative size of the frames from being increased, and consequently the screen opening rate.
Une autre limitation au taux d'ouverture des écrans, lorsque ceux-ci sont équipés d'un masque optique, est liée à la précision d'alignement des armatures de pixels et des colonnes d'adressage par rapport au masque optique. cette précision d'alignement est typiquement de l'ordre de 2,5um. Another limitation to the rate of opening of the screens, when they are equipped with an optical mask, is linked to the precision of alignment of the pixel frames and of the addressing columns with respect to the optical mask. this alignment precision is typically of the order of 2.5 μm.
Une autre limitation encore au taux d'ouverture peut être imposée par le besoin éventuel d'une capacité de stockage supplémentaire, définie par le recouvrement de l'armature et le masque optique qui est de l'ordre de 4 à 5um. Yet another limitation to the opening rate can be imposed by the possible need for additional storage capacity, defined by the covering of the frame and the optical mask which is of the order of 4 to 5 μm.
Il en résulte que, dans une structure de plaque telle que représentée aux figures 4 et 5, la distance R entre les colonnes et le bord correspondant d'une ouverture du masque optique est de l'ordre de 8um à 12um. It follows that, in a plate structure as shown in FIGS. 4 and 5, the distance R between the columns and the corresponding edge of an opening of the optical mask is of the order of 8 μm to 12 μm.
Un but de la présente invention est donc de proposer un procédé de fabrication d'un écran d'affichage à cristaux liquides permettant d'éliminer les problèmes de séparation physique entre les colonnes et des armatures des pixels lors de la gravure, et d'augmenter ainsi l'ouverture de cet écran. An object of the present invention is therefore to propose a method of manufacturing a liquid crystal display screen making it possible to eliminate the problems of physical separation between the columns and of the pixel arrays during engraving, and to increase thus opening this screen.
Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un écran d'affichage qui autorise un excellent alignement entre les motifs conducteurs de l'écran avec un masque optique de protection des transistors. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a display screen which allows excellent alignment between the conductive patterns of the screen with an optical mask for protecting the transistors.
Un autre but encore est de proposer un procédé de fabrication d'un écran d'affichage nécessitant un nombre minimum d'étapes de masquage. Yet another object is to propose a method for manufacturing a display screen requiring a minimum number of masking steps.
Exposé de l'invention
Pour atteindre ces buts, la présente invention concerne plus précisément un procédé de fabrication d'une plaque d'un écran d'affichage à cristaux liquides et à matrice active, la plaque formant une face de l'écran d'affichage et étant équipée d'une pluralité d'armatures conductrices en un matériau transparent, définissant des points image et agencées selon des lignes et des colonnes d'armatures, d'une pluralité de transistors de commande reliés respectivement par une première électrode de canal à chaque armature, de pistes électriquement conductrices dites colonnes d'adressage, reliées respectivement à une seconde électrode de canal de chaque transistor de commande respectivement d'une colonne d'armature, les colonnes d'adressage étant respectivement disposées entre les colonnes d'armatures conductrices, et des pistes électriquement conductrices, dite lignes d'adressage reliées respectivement à une électrode ce commande des transistors de commande respectivement d'une ligne d'armatures, le procédé comportant les étapes suivantes - formation de premiers pavés et des colonnes
d'adressage dans une couche de matériau conducteur
électrique transparent recouvrant une plaque de
substrat, les premiers pavés étant disposés selon des
lignes et des colonnes de pavés, et un espacement
étant respectivement préservé entre chaque colonne
d'adressage et les pavés de chaque colonne de pavés, - formation des lignes d'adressage et des transistors
de commande.Statement of the invention
To achieve these goals, the present invention relates more precisely to a method of manufacturing a plate for a liquid crystal and active matrix display screen, the plate forming one face of the display screen and being equipped with '' a plurality of conductive armatures made of a transparent material, defining image points and arranged according to lines and columns of armatures, of a plurality of control transistors connected respectively by a first channel electrode to each armature, of tracks electrically conductive, said addressing columns, connected respectively to a second channel electrode of each control transistor respectively of an armature column, the address columns being respectively disposed between the columns of conductive armature, and electrically tracks conductive, called address lines connected respectively to an electrode, this control of the control transistors respect ive of a reinforcement line, the method comprising the following stages - formation of first blocks and columns
addressing in a layer of conductive material
transparent electric covering a plate of
substrate, the first blocks being arranged in
rows and columns of cobblestones, and spacing
being respectively preserved between each column
and the blocks of each column of blocks, - formation of the address lines and the transistors
control.
Selon l'invention, le procédé comporte en outre - la formation d'une isolation électrique des colonnes
d'adressage des lignes d'adressage et des transistors
de commande, l'isolation électrique s'étendant dans
une partie dudit espacement autour et le long des
lignes et des colonnes d'adressage, - la formation de deuxièmes pavés plus grands que les
premiers pavés, recouvrant les premiers pavés et
s'étendant jusqu'à l'isolation électrique des
colonnes d'adressage, les deuxièmes pavés formant,
avec les premiers pavés, les armatures conductrices
des points image.According to the invention, the method further comprises - the formation of electrical insulation of the columns
addressing lines and transistors
the electrical insulation extending in
part of said spacing around and along
addressing lines and columns, - the formation of second blocks larger than the
first paving stones, covering the first paving stones and
extending to the electrical insulation of
addressing columns, the second blocks forming,
with the first paving stones, the conductive armatures
image points.
Grâce à l'invention, la distance entre les colonnes d'adressage et les premiers pavés, qui sont formés lors d'une même étape de gravure peut être choisie très grande puisqu'elle ne conditionne pas la taille finale des armatures des pixels. ceci revient à réaliser des premiers pavés de petite taille dont la gravure simultanée avec les pistes de colonne ne pose aucun problème de séparation physique. Thanks to the invention, the distance between the addressing columns and the first blocks, which are formed during the same etching step can be chosen to be very large since it does not condition the final size of the frames of the pixels. this amounts to producing the first small blocks, the simultaneous etching of which with the column tracks poses no problem of physical separation.
Le risque de court-circuit entre ces parties est donc réduit. The risk of short circuit between these parts is therefore reduced.
Par ailleurs, les deuxièmes pavés peuvent être de grande taille également sans risque de court-circuit avec les colonnes en raison de l'isolation électrique de ces dernières. Ceci permet d'améliorer le taux d'ouverture de l'écran. Furthermore, the second blocks can be large also without risk of short circuit with the columns due to the electrical insulation of the latter. This improves the screen opening rate.
Selon un aspect particulièrement intéressant de l'invention qui s'applique plus précisément aux écrans du type comportant un masque optique de protection des transistors, on peut former les deuxièmes pavés et/ou l'isolation des colonnes d'adressage en auto-alignement avec ce masque optique. Grâce à cette caractéristique, des opérations supplémentaires de formation de masque peuvent être évitées. Pour réaliser un écran conforme à l'invention seules trois étapes de masquage sont nécessaires et concernent successivement la formation du masque optique, la gravure des premiers pavés et des colonnes et la gravure des transistors de commande préférentiellement de type TFT. According to a particularly advantageous aspect of the invention which applies more precisely to screens of the type comprising an optical mask for protecting the transistors, it is possible to form the second blocks and / or the isolation of the addressing columns in self-alignment with this optical mask. Thanks to this feature, additional mask formation operations can be avoided. To make a screen according to the invention, only three masking steps are necessary and relate successively to the formation of the optical mask, the etching of the first blocks and of the columns and the etching of the control transistors preferably of the TFT type.
La gravure de l'isolation des colonnes ou la formation des deuxièmes pavés met à profit le masque optique. The engraving of the insulation of the columns or the formation of the second blocks makes use of the optical mask.
Ainsi pour des écrans comportant un tel masque optique, le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre sans augmenter le nombre de masques à réaliser, par rapport aux procédés connus. Thus for screens comprising such an optical mask, the method of the invention can be implemented without increasing the number of masks to be produced, compared with known methods.
Selon un aspect particulier de l'invention, le procédé comporte plus précisément les étapes successives suivantes - formation du masque optique sur un substrat
transparent, - dépôt sur le masque optique d'une première couche de
passivation puis d'une première couche conductrice
transparente, - gravure de la couche conductrice transparente pour
former les colonnes d'adressage et les premiers
pavés, - formation des transistors de commande, - dépôt sur l'ensemble de la plaque d'une deuxième
couche de passivation, et d'une couche de résine
photosensible positive, - insolation de la résine à travers le masque optique
et élimination de parties insolées de la résine pour
former un premier masque de gravure sur la deuxième
couche de passivation, le masque de gravure, auto
aligné avec le masque optique, définissant
l'emplacement de ladite isolation électrique des
colonnes d'adressage, - gravure de la deuxième couche de passivation selon
ledit premier masque de gravure pour former ladite
isolation électrique, - formation des deuxièmes pavés par dépôt et mise en
forme d'une deuxième couche conductrice transparente.According to a particular aspect of the invention, the method more precisely comprises the following successive steps - formation of the optical mask on a substrate
transparent, - deposit on the optical mask of a first layer of
passivation and then a first conductive layer
transparent, - etching of the transparent conductive layer for
form the addressing columns and the first
blocks, - formation of the control transistors, - deposit on the whole of the plate of a second
passivation layer, and a resin layer
photosensitive positive, - exposure of the resin through the optical mask
and removal of exposed parts of the resin to
form a first etching mask on the second
passivation layer, etching mask, auto
aligned with the optical mask, defining
the location of said electrical insulation of
addressing columns, - etching of the second passivation layer according to
said first etching mask to form said
electrical insulation, - formation of second paving stones by depositing and placing
form of a second transparent conductive layer.
De façon avantageuse, la deuxième couche conductrice peut être formée par dépôt d'une couche d'ITO sur l'ensemble de la plaque. Cette couche qui recouvre les motifs du premier masque de gravure peut être mise en forme par pelage en éliminant ce masque. Advantageously, the second conductive layer can be formed by depositing a layer of ITO on the entire plate. This layer which covers the patterns of the first etching mask can be shaped by peeling by eliminating this mask.
En variante, il est possible aussi d'éliminer le premier masque de gravure, de déposer la couche d'ITO transparente, et de former sur celle-ci un deuxième masque de gravure pour définir la taille et l'emplacement des deuxièmes pavés. As a variant, it is also possible to eliminate the first etching mask, to deposit the transparent ITO layer, and to form thereon a second etching mask to define the size and the location of the second blocks.
Ce deuxième masque peut être réalisé avantageusement par le dépôt d'une résine photosensible négative qui est insolée à travers le masque optique et à travers les différents couches transparentes déjà formées. L'élimination des parties non-insolées permet de mettre en forme le deuxième masque. This second mask can advantageously be produced by depositing a negative photosensitive resin which is exposed through the optical mask and through the various transparent layers already formed. The elimination of the non-exposed parts makes it possible to shape the second mask.
L'invention concerne également une structure de plaque d'écran d'affichage à cristaux liquides, formant une face de l'écran et comportant une pluralité d'armatures conductrices définissant des points image et agencée selon des lignes et des colonnes d'armatures, une pluralité de transistors de commande reliés respectivement par une première électrode de canal à chaque armature et des pistes électriquement conductrices, dites colonnes d'adressage, reliées respectivement à une seconde électrode de canal de chaque transistor de commande respectivement d'une colonne d'armatures, les colonnes d'adressage étant respectivement disposées entre les colonnes d'armatures conductrices, caractérisée en ce que chaque armature comporte un premier et un deuxième pavés de matériau transparent, superposés et mutuellement en contact, le premier pavé de chaque armature et les colonnes d'adressage étant dans un même plan de la structure, et le deuxième pavé de chaque armature présentant parallèlement audit plan une aire supérieure à l'aire, respectivement du premier pavé de chaque armature. The invention also relates to a structure of a liquid crystal display screen plate, forming a face of the screen and comprising a plurality of conductive armatures defining image points and arranged in rows and columns of armatures, a plurality of control transistors connected respectively by a first channel electrode to each armature and electrically conductive tracks, called address columns, connected respectively to a second channel electrode of each control transistor respectively of a column of armatures , the addressing columns being respectively disposed between the columns of conductive armatures, characterized in that each armature comprises first and second blocks of transparent material, superimposed and mutually in contact, the first block of each armature and the columns d addressing being in the same plane of the structure, and the second block of each frame p parallel to said plane, an area greater than the area, respectively of the first block of each frame.
On entend par plan de la structure de la plaque le plan de l'une des couches de matériau formées sur la plaque. En l'occurrence, le premier pavé et les colonnes d'adressage sont formées dans la même couche de matériau transparent formée initialement sur la plaque tel que décrit ci-dessus. The plane of the structure of the plate is understood to mean the plane of one of the layers of material formed on the plate. In this case, the first block and the addressing columns are formed in the same layer of transparent material initially formed on the plate as described above.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given purely by way of illustration and without limitation, with reference to the appended drawings.
Brève description des figures.Brief description of the figures.
- la figure 1, déjà décrite est une coupe schématique d'un détail d'une plaque d'écran d'affichage d'un type connu en cours de fabrication illustrant une étape de formation d'un masque optique,
- la figure 2, déjà décrite, est une vue de dessus du détail de la figure 1,
- les figures 3 et 4, déjà décrites, sont des coupes schématiques d'un détail d'une plaque d'écran d'affichage de type connu en cours de fabrication, illustrant la formation d'armatures de pixel et de colonnes d'adressage,
- la figure 5, déjà décrite, est une vue de dessus du détail de la figure 4,
- la figure 6, déjà décrite, est une coupe schématique d'un détail d'une plaque d'écran d'affichage de type connu en cours de fabrication, illustrant la fabrication de transistors de commande,
- la figure 7, déjà décrite, es tune vue de dessus du détail de la figure 6,
- les figures 8 et 9 correspondent aux figures 1 et 2 et illustrent la fabrication d'un masque optique d'une plaque d'un écran d'affichage selon l'invention,
- les figures 10 et 11 sont des coupes schématiques d'un détail d'une plaque d'écran d'affichage selon l'invention en cours de fabrication, illustrant la formation de premiers pavés conducteurs et de colonnes d'adressage,
- la figure 12 est une vue de dessus du détail de l'écran d'affichage en cours de fabrication de la figure 11,
- la figure 13 est une coupe schématique d'un détail d'une plaque d'écran d'affichage selon l'invention, en cours de fabrication, illustrant la fabrication de transistors de commande,
- la figure 14 est une vue de dessus du détail de la figure 13,
- les figures 15, 16 et 17 sont des coupes schématiques d'un détail d'une plaque d'un écran d'affichage illustrant les étapes de réalisation d'une isolation électrique des colonnes d'adressage,
- les figures 18, 19 et 20 sont des coupes schématiques d'un détail d'une plaque d'écran d'affichage illustrant la réalisation de deuxièmes pavés conducteurs, et
- la figure 21 est une vue de dessus du détail de la figure 20.FIG. 1, already described, is a schematic section of a detail of a display screen plate of a known type during manufacture illustrating a step of forming an optical mask,
FIG. 2, already described, is a top view of the detail in FIG. 1,
- Figures 3 and 4, already described, are schematic sections of a detail of a display screen plate of a known type during manufacture, illustrating the formation of pixel frames and addressing columns ,
FIG. 5, already described, is a top view of the detail of FIG. 4,
FIG. 6, already described, is a diagrammatic section of a detail of a display screen plate of a known type during manufacture, illustrating the manufacture of control transistors,
FIG. 7, already described, is a top view of the detail in FIG. 6,
FIGS. 8 and 9 correspond to FIGS. 1 and 2 and illustrate the manufacture of an optical mask from a plate of a display screen according to the invention,
FIGS. 10 and 11 are schematic sections of a detail of a display screen plate according to the invention during manufacture, illustrating the formation of first conductive blocks and of addressing columns,
FIG. 12 is a top view of the detail of the display screen during manufacture of FIG. 11,
FIG. 13 is a schematic sectional view of a detail of a display screen plate according to the invention, during manufacture, illustrating the manufacture of control transistors,
FIG. 14 is a top view of the detail of FIG. 13,
FIGS. 15, 16 and 17 are schematic sections of a detail of a plate of a display screen illustrating the steps for producing electrical insulation of the addressing columns,
FIGS. 18, 19 and 20 are schematic sections of a detail of a display screen plate illustrating the production of second conductive blocks, and
FIG. 21 is a top view of the detail in FIG. 20.
Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention
Sur les figures 8 à 21 concernant l'invention, des références identiques auxquelles on a ajouté la valeur 100 désignent des parties identiques ou similaires à des parties des figures 1 à 7 qui concernent l'état de l'art.Detailed description of modes of implementing the invention
In FIGS. 8 to 21 concerning the invention, identical references to which the value 100 has been added denote parts which are identical or similar to parts of FIGS. 1 to 7 which relate to the state of the art.
Les étapes de fabrication d'un masque optique 112 sur une plaque de substrat 110, en verre par exemple, illustrées par les figures 8 et 9 correspondent à celles des figures 1 et 2. On dépose sur le substrat une couche de chrome qui est ensuite gravée pour former le masque 112 avec des ouvertures 114. Ces ouvertures peuvent cependant être plus grandes que celles des masques usuels tels que cela apparaît dans la suite de la description. The steps for manufacturing an optical mask 112 on a substrate plate 110, made of glass for example, illustrated by FIGS. 8 and 9 correspond to those of FIGS. 1 and 2. A layer of chromium is deposited on the substrate which is then engraved to form the mask 112 with openings 114. These openings may however be larger than those of the usual masks as shown in the following description.
La fabrication de l'écran se poursuit comme le montre la figure 10 par la formation d'une couche de passivation 118, par exemple en oxyde de silicium, qui recouvre le substrat 110 et le masque 112, et d'une couche 120 en un matériau transparent et conducteur électrique tel que l'ITO. The manufacturing of the screen continues as shown in FIG. 10 by the formation of a passivation layer 118, for example made of silicon oxide, which covers the substrate 110 and the mask 112, and of a layer 120 in one transparent and electrically conductive material such as ITO.
La couche 120 est ensuite gravée à travers un masque non représenté pour former des colonnes d'adressage 122 et des premiers pavés 124. Comme cela apparaît à la figure 11, mais aussi à la figure 12 qui est une vue de dessus, les pavés 124 sont plus petits que les ouvertures 114 du masque optique. Contrairement à la structure représentée aux figures 4 et 5, il n'y a aucun chevauchement ou recouvrement entre les pavés 124 et les parties opaques du masque 112. Un espacement important 125 est respectivement laissé entre chaque pavé 124 et chaque colonne adjacente 122. The layer 120 is then etched through a mask, not shown, to form addressing columns 122 and first blocks 124. As appears in FIG. 11, but also in FIG. 12 which is a top view, the blocks 124 are smaller than the apertures 114 of the optical mask. Unlike the structure shown in FIGS. 4 and 5, there is no overlap or overlap between the blocks 124 and the opaque parts of the mask 112. A large spacing 125 is respectively left between each block 124 and each adjacent column 122.
Ces espacements 125 permettent de limiter les risques de court-circuit entre les colonnes et les premiers pavés. On désigne par R' la distance séparant un bord d'une partie du masque 112 du bord de la colonne 122 située en face de cette partie du masque. These spacings 125 make it possible to limit the risks of short circuit between the columns and the first blocks. R ′ denotes the distance separating an edge of a part of the mask 112 from the edge of the column 122 situated opposite this part of the mask.
Comme le monte la figure 12, les premiers pavés peuvent être équipés chacun d'un appendice 126 dont l'extrémité est entourée par une portion de piste conductrice 128 formant un coude et reliée à la colonne d'adressage 122 correspondant au pavé. As shown in FIG. 12, the first blocks can each be fitted with an appendage 126, the end of which is surrounded by a portion of conductive track 128 forming an elbow and connected to the addressing column 122 corresponding to the block.
La figure 13 montre en coupe des transistors de commande 130. Un transistor 130 est respectivement associé à chaque pixel. FIG. 13 shows in section the control transistors 130. A transistor 130 is respectively associated with each pixel.
Chaque transistor 130 est formé par le chevauchement d'une ligne de commande 138 avec une colonne 122, un appendice 126 et un coude 128. La colonne 122 et le coude 128 forment par exemple la source du transistor et l'appendice 126 le drain. Les lignes de commande sont formées par un dépôt successif d'une couche 132 d'un matériau semi-conducteur tel que du silicium amorphe hydrogéné d'une couche 134 d'un matériau isolant électrique tel que du nitrure de silicium puis d'une couche 136 d'un matériau conducteur tel que l'aluminium, puis par gravure de l'empilement de ces couches. Le matériau semi-conducteur de la ligne forme respectivement le canal de chaque transistor d'une ligne de pixels, le matériau isolant forme l'isolation de grille et le matériau conducteur forme la grille de chaque transistor. Each transistor 130 is formed by the overlap of a control line 138 with a column 122, an appendage 126 and an elbow 128. The column 122 and the elbow 128 form for example the source of the transistor and the appendage 126 the drain. The control lines are formed by a successive deposition of a layer 132 of a semiconductor material such as hydrogenated amorphous silicon of a layer 134 of an electrical insulating material such as silicon nitride and then of a layer 136 of a conductive material such as aluminum, then by etching the stack of these layers. The semiconductor material of the line respectively forms the channel of each transistor of a line of pixels, the insulating material forms the gate insulation and the conductive material forms the gate of each transistor.
Comme le montre aussi la figure 14, les lignes de commande 138 coïncident avec une partie opaque du masque 112 ainsi que les transistors de commande 130. As also shown in FIG. 14, the control lines 138 coincide with an opaque part of the mask 112 as well as the control transistors 130.
Le masque optique 112 a pour fonction de limiter des photocourants parasites dans ces transistors.The optical mask 112 has the function of limiting parasitic photocurrents in these transistors.
La fabrication de l'écran se poursuit, comme le montre la figure 15 par le dépôt sur l'ensemble de la structure d'une deuxième couche de passivation 140 en un matériau transparent tel que le nitrure de silicium. The manufacture of the screen continues, as shown in FIG. 15 by the deposition on the entire structure of a second passivation layer 140 made of a transparent material such as silicon nitride.
La couche 140 recouvre les premiers pavés, les lignes et les colonnes d'adressage, les transistors 130 et les espacements 125. Une couche de résine photosensible positive 142 est formée sur la couche 140. On entend par résine positive un produit photosensible au rayonnement U.V. Toute partie de cette résine qui aura été exposée aux U.V. sera éliminée par le révélateur lors du développement.The layer 140 covers the first blocks, the rows and the addressing columns, the transistors 130 and the spacings 125. A layer of positive photosensitive resin 142 is formed on the layer 140. A positive resin is understood to be a product sensitive to UV radiation Any part of this resin that has been exposed to UV will be removed by the developer during development.
L'ensemble est ensuite soumis, du côté du substrat 110, à une insolation symbolisée par des flèches 144. La résine photosensible est ainsi soumise à l'action de la lumière ultra violette à travers le masque optique 112. The assembly is then subjected, on the side of the substrate 110, to an exposure symbolized by arrows 144. The photosensitive resin is thus subjected to the action of ultra violet light through the optical mask 112.
Après développement de la résine et élimination des parties insolées, on obtient comme le montre la figure 16, un premier masque de gravure 146 auto-aligné avec le masque optique 112. After development of the resin and elimination of the exposed parts, as shown in FIG. 16, a first etching mask 146 self-aligned with the optical mask 112 is obtained.
Pour des raisons de simplification, les transistors ne sont pas représentés sur les figure 18 et suivantes. La couche 140 de passivation est gravée par exemple par gravure ionique réactive (GIR) selon le masque 146, puis ce masque est éliminé. On obtient la structure de la figure 17. Comme le montre la figure, des isolations électriques 148 s'étendent le long et autour des colonnes d'adressage 122. Les isolations s'étendent aussi dans une partie des espacements 125 le long des colonnes, mais n'atteignent pas les pavés 124 qui sont plus petits que les ouvertures 114 du masque 112. Ceci est dû au fait que le masque 146 et donc les isolations 148 sont auto-alignés sur le masque 112. For reasons of simplification, the transistors are not shown in FIG. 18 and following. The passivation layer 140 is etched for example by reactive ion etching (GIR) according to the mask 146, then this mask is eliminated. The structure of FIG. 17 is obtained. As shown in the figure, electrical insulations 148 extend along and around the addressing columns 122. The insulations also extend in part of the spaces 125 along the columns, but do not reach the blocks 124 which are smaller than the openings 114 of the mask 112. This is due to the fact that the mask 146 and therefore the insulations 148 are self-aligned on the mask 112.
Bien que la figure 17 ne le montre pas, l'isolation électrique 148 recouvre aussi les lignes d'adressage, les transistors de commande et plus généralement toutes les parties coïncidant avec les régions opaques du masque. Although FIG. 17 does not show it, the electrical insulation 148 also covers the address lines, the control transistors and more generally all the parts coinciding with the opaque regions of the mask.
La fabrication de l'écran se poursuit comme le montre la figure 18 par le dépôt d'une deuxième couche 150 de matériau transparent et conducteur, par exemple, de l'ITO, puis par l'enduction de cette couche d'une deuxième couche 152 de résine photosensible négative. The manufacture of the screen continues as shown in FIG. 18 by the deposition of a second layer 150 of transparent and conductive material, for example, of ITO, then by the coating of this layer with a second layer 152 of negative photosensitive resin.
On entend par résine négative un produit photosensible au rayonnement U.V. Toute ou partie de cette résine qui aura été exposée aux U.V. sera insoluble dans le révélateur lors du développement. On forme alors le négatif du masque. La couche 150 recouvre à la fois les isolations 148 et les pavés 124. Negative resin is understood to mean a photosensitive product to UV radiation. All or part of this resin which will have been exposed to UV rays will be insoluble in the developer during development. We then form the negative of the mask. The layer 150 covers both the insulations 148 and the blocks 124.
Une deuxième insolation, représentée par des flèches 154 est appliquée du côté du substrat 110. La résine de la couche 152 est ainsi soumise à l'action de la lumière ultraviolette à travers le masque optique 112. Après insolation, développement et élimination des parties non insolées on obtient un second masque de gravure 156 auto-aligné avec le masque optique 112, et plus précisément disposé au-dessus des ouvertures 114 du masque optique (figure 19). A second insolation, represented by arrows 154 is applied on the side of the substrate 110. The resin of the layer 152 is thus subjected to the action of ultraviolet light through the optical mask 112. After insolation, development and elimination of the parts not exposed, a second etching mask 156 is obtained which is self-aligned with the optical mask 112, and more precisely disposed above the openings 114 of the optical mask (FIG. 19).
Ce masque est représenté à la figure 19. Une gravure de la couche 150 d'ITO par exemple selon une technique de gravure à ions réactifs dite RIE ("Reactive Ion Etching") dans les parties non protégées par le masque 156, ou par immersion dans une solution contenant de l'acide chlorhydrique, permet de former des seconds pavés conducteurs 158 visibles à la figure 20. This mask is represented in FIG. 19. An etching of the layer 150 of ITO for example according to a technique of etching with reactive ions called RIE ("Reactive Ion Etching") in the parts not protected by the mask 156, or by immersion in a solution containing hydrochloric acid, makes it possible to form second conducting blocks 158 visible in FIG. 20.
Comme le montrent les figures 20 et 21, les pavés 158 qui forment avec les pavés 124 les armatures des pixels s'étendent jusque dans les régions protégées par l'isolation 148. As shown in FIGS. 20 and 21, the blocks 158 which form, with the blocks 124, the frames of the pixels extend as far as the regions protected by the insulation 148.
Les pavés 158 recouvrent non seulement les pavés 124 mais aussi les espacements 125 non encore occupés par l'isolation 148 ; ils sont alignés par ailleurs avec les ouvertures 114 du masque optique 112. The blocks 158 cover not only the blocks 124 but also the spaces 125 not yet occupied by the insulation 148; they are also aligned with the openings 114 of the optical mask 112.
La figure 21 permet de voir clairement que les risques de court-circuit entre les armatures et les lignes et colonnes de commande sont évités. Ces risques sont évités d'une part parce que les premiers pavés sont suffisamment écartés des colonnes d'adressage et, d'autre part, parce que l'isolation 148 prévient tout contact entre les deuxièmes pavés, plus grands, avec les lignes d'adressage, les colonnes d'adressage et les transistors. FIG. 21 makes it clear that the risks of short circuit between the armatures and the control lines and columns are avoided. These risks are avoided on the one hand because the first blocks are sufficiently far from the addressing columns and, on the other hand, because the insulation 148 prevents any contact between the second, larger blocks with the lines of addressing, addressing columns and transistors.
De plus, comme les deuxièmes pavés sont plus grands, l'ouverture de l'écran est améliorée. In addition, as the second tiles are larger, the opening of the screen is improved.
Par ailleurs, le bon alignement des deuxièmes pavés par rapport au masque optique permet d'augmenter la surface des ouvertures 114. Furthermore, the correct alignment of the second blocks with respect to the optical mask makes it possible to increase the area of the openings 114.
A titre d'exemple, alors que la distance R entre le bord des ouvertures du masque et les colonnes correspondantes est de l'ordre de 8 à 12um sur les écrans conventionnels, la distance R' peut être réduite à environ 2 ou 3um dans une réalisation telle que décrite. Une augmentation du taux d'ouverture de l'écran de 15 à 30% peut être obtenue. For example, while the distance R between the edge of the mask openings and the corresponding columns is of the order of 8 to 12 μm on conventional screens, the distance R ′ can be reduced to approximately 2 or 3 μm in a realization as described. An increase in the screen opening rate of 15 to 30% can be obtained.
Dans une réalisation particulière d'un écran selon l'invention, il est possible de surexposer les couches de résine 142 et 152, ce qui a pour effet d'obtenir des isolations électrique 148 s'étendant moins dans l'espacement 125 et/ou des deuxièmes pavés plus grands que les ouvertures du masque. On obtient ainsi un chevauchement entre le masque et les deuxièmes pavés. Ce chevauchement constitue un condensateur additionnel de stockage du signal vidéo tel que décrit plus haut. In a particular embodiment of a screen according to the invention, it is possible to overexpose the resin layers 142 and 152, which has the effect of obtaining electrical insulations 148 extending less in the space 125 and / or second pavers larger than the mask openings. An overlap is thus obtained between the mask and the second blocks. This overlap constitutes an additional capacitor for storing the video signal as described above.
Claims (12)
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