JPH0367246B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の目的 〔産業上の利用分野〕 この発明は液晶表示素子の製造方法に係り、と
くに各表示電極に電気絶縁性薄膜を介して電気信
号を与える構造を有する液晶表示素子の製造方法
に関する。

〔従来技術〕

基板上の表示電極に金属−絶縁膜−金属構造を
有する非線形抵抗素子（Metal−Insulator−
Metal素子、以後MIM素子と略称する）を介し
て電気信号を供給する液晶表示素子が、一般的に
使用されるようになつてきている。このMIM素
子は、基板上において表示電極への信号を供給す
る導電体の途中に電気絶縁性薄膜を介在させるこ
とによつて形成される。そして、MIM素子は、
導電体への入力信号の電圧が小さいときに高抵抗
となり、入力信号の電圧が液晶表示を行なうよう
に充分な高さの電圧が印加されたとき低抵抗とな
る非線型的な特性を有し、液晶の駆動時におい
て、隣接する表示電極に電気信号がもれる、いわ
ゆるクロストークの電圧の発生を防止する作用を
有する。

ところで、液晶表示素子の基板の製造時には最
終的に基板上に配向膜を形成し、配向膜の表面に
ラビング法により配向処理を施す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このとき前述のMIM素子を形成する絶縁性薄
膜の厚みは300Å〜700Åであるように形成されて
いるため、前述の配向処理において発生した静電
気が、極めて高い確率でこの絶縁性薄膜を破壊す
る。そして、これによつて、MIM素子が短絡し
てしまうので、駆動時にMIM素子を用いてクロ
ストーク電圧の発生を防ぐという効果が実現でき
なくなるという問題があつた。またこの静電気を
除去するために基板あるいは前述のラビング法に
おけるラビング材などに、それらを介して静電気
を逃がすための回路を設ける方法も用いられてい
るが、充分な効果を得ていない。

この発明は、絶縁性薄膜を介して各表示電極に
電気信号を与えるようにした構造を有する液晶表
示素子が、配向処理時に発生する静電気によつて
破壊されることを防ぐ液晶表示素子の量産に適し
た製造方法を提供するものである。

(ロ) 発明の構成 この発明による液晶表示素子の製造方法は、液
晶表示素子の基板上に、複数の表示電極と、接地
導電体と、その各表示電極をその接地導電体に接
続する接続導電体とを同時にパターンに形成し、
電気信号を供給する第１導電体と、この第１導電
体から電気絶縁性薄膜を介在させて前記各表示電
極に電気信号を与える第２導電体からなる回路を
形成し、その後基板表面全体に配向用薄膜を形成
し、前記接地導電体を接地した状態で、その配向
用薄膜上に配向処理を施し、次に前記接続導電体
を切断する、ことを特徴とする。

前記基板材料の具体例としてホウケイ酸ガラ
ス、セラミツクス、シリコンウエフアなどが挙げ
られる。このときナトリウムガラスを用いてもよ
いが、この場合には、表面に二酸化シリコン
SiO₂などの絶縁膜を形成しておく処理が必要で
ある。

前記第１導電体としてはタンタルTa、クロム
Cr、アルミニウムAlなどを用いることができる。
ただし製造されたMIM型液晶表示素子の作動の
安定性を考慮するとTaが好適である。

また前記絶縁性薄膜を形成する場合に陽極酸化
法を用いると、得られる絶縁性薄膜はTa₂O₅とな
る。フオトリソグラフイツク法などを用いてパタ
ーン形成する場合は、それが酸化アルミニウム
Al₂O₃などの他の絶縁材料であつてもよい。

前記第２導電体にはTaの他にニツケルNi、ク
ロムCr、銀Ag、銅Cu、金Auなどを用いてもよ
い。一般的には、Ta、Ni、Crが多く用いられ
る。

また前記第１および第２導電体の材料として
Taを用い、前記絶縁性薄膜の材料としてTa₂O₅
を用いる組合せが最も好ましい。

また前記の表示電極、接地導電体および接続導
電体にはIn₂O₃を用いることが好ましいが他に酸
化スズSnO₂、Al、Ag、Cuなどを用いてもよい。

また前記配向用薄膜にはSiO₂を用いることが
好ましいが、ポリイミド膜やフツ化マグネシウム
MgF₂などの他の絶縁性を有する材料を用いても
よい。

〔実施例〕

以下図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳
述する。なおこれによつてこの発明が限定される
ものではない。

第１図は、この発明による製造方法によつて製
造した液晶表示素子の一部分を示す断面図であ
る。１は基板、２は表示電極、３は電気信号を供
給する第１導電体、４は電気絶縁性薄膜、５は薄
膜４を介して電気信号を表示電極２に与える第２
導電体である。基板１の表面にはMIM素子６が
形成されており、MIM素子６を含む基板１の表
面には配向処理を施した配向用薄膜８が形成され
ている。対向基板１ａには、第１図の紙面に平行
な帯状電極２ａが形成され、帯状電極２ａを含む
対向基板１ａの表面にも配向処理を施した配向用
薄膜８ａが形成されている。これらの配向用薄膜
８，８ａに挟まれる空間部に液晶７が封入されて
いる。

このような構成を有する液晶表示素子は、いわ
ゆるドツトマトリツクス方式に従う駆動方式であ
る。この方式は情報表示手段として液晶表示素子
に求められている、表示単位の高密度化、表示画
面の高密度化などの要請に対応する方策の一つで
ある。

次に、第２図〜第５図を用いてこの発明による
液晶表示素子の製造工程の一実施例を説明する。

まず、第１工程において第２図ａに平面図を、
第２図ｂにそのＡ−Ａ矢視断面図を示すように、
たとえばホウケイ酸ガラスなどの材料から形成さ
れた基板１の表面に、複数の表示電極２と、接地
導電体９と、表示電極２を接地導電体９に接続す
る接続導電体１０を透明導電膜によつてパターン
形成する。この透明導電膜はたとえば酸化インジ
ウムIn₂O₃などによつて形成する。

次に、第２工程において、第３図ａに平面図
を、第３図ｂにそのＢ−Ｂ矢視断面図を示すよう
に、外部からの電気信号を導入する第１導電体３
をパターン形成する。このとき第１導電体３は、
たとえばタンタルTaなどの金属材料で形成し、
2000Å〜4000Åの厚みに、その延在方向とは 垂
直方向の断面が略台形を成すようにパターン形成
する。このようなパターン形成にはフオトリソグ
ラフイツク技術とプラズマ排下法や反応性イオン
エツチング（RIE）法などを組み合せた技術が多
く用いられる。さらに、陽極酸化法で第１導電体
３の表面に厚さ2000Å〜4000Åの五酸化タンタル
Ta₂O₅の薄膜を絶縁性薄膜４として形成する。た
だし、第１導電体３のうちMIM素子６（第１図）
を形成する領域には、あらかじめフオトレジスト
などの感光性材料を形成しておき、前記処理の後
そのフオトレジストを除去して、その部分に厚さ
300Å〜700ÅTa₂O₅の薄膜を形成する。そして、
第４図ａに平面図を、第４図ｂにそのＣ−Ｃ矢視
断面図を示すように、第１導電体３を絶縁性薄膜
４を介して表示電極２に接続する第２導電体５を
形成する。このとき前述したように第２導電体５
と絶縁性薄膜４と第１導電体３とは、液晶表示素
子の駆動時において非線型的特性を有するMIM
素子としての機能を有することができる。ここで
非線型的特性とは、第１導電体への入力信号の電
圧が小さいときに高抵抗となり、入力信号の電圧
が液晶表示を行なうに充分な高さの電圧が印加さ
れたとき低抵抗となるような抵抗値に関する特性
である。換言すれば、いわゆるプール・フランケ
ル効果を有する電圧Ｖ−電流Ｉ特性のことであ
り、それは、ｋおよびβを定数とするとき、 Ｉ＝ｋ・Ｖ・exp（β√） で表わされる。なお第２導電体５は、たとえばタ
ンタルTaなどの材料で形成される。

次に第３工程において、前述の工程を終了した
基板１の表面全体にわたつて、配向用薄膜８を形
成する。配向用薄膜８はたとえば二酸化シリコン
SiO₂などから形成される。そこで、接地導電体
９を接地した上で、配向用薄膜８の表面に配向処
理を行なう。ここで配向処理の方法は前述したよ
うにラビング法が多く用いられており、したがつ
て絶縁材料から成る配向用薄膜８の両表面に摩擦
により静電気が発生する。発生した静電気は配向
用薄膜８と接触する表示電極２と接地導電体９と
第２導電体５と接続導電体１０とに導びかれる
が、表示電極２と接続導電体１０と接地導電体９
とが構成する直列回路を介して、接地導電体９が
接続される外部接地へ放出される。こうして約数
1000V／cmの電界を有することもある静電気によ
るMIM素子６の形成領域の絶縁性薄膜４の破壊
が防がれる。

次に第４工程において、第５図ａに平面図を、
第５図ｂにそのＤ−Ｄ矢視断面図を示すように、
基板１の接続導電体１０を切断する。この切断
は、たとえばイツトリウム・アルミニウム・ガー
ネツト（YAG、以後YAGと略称する）結晶など
を用いたYAGレーザー装置（図示せず）によつ
て行なう。従つて表示電極２は、第２導電体５と
MIM素子６を介してのみ、第１導電体３に接続
される回路を構成する。このようにして、静電気
によるMIM素子６が破壊されることが防止され、
換言すると第１導電体３と第２導電体５とが直接
導通することなく、プール・フランケル効果をも
つMIM素子６を含んだ液晶表示素子を製造する
ことができる。このとき接続導電体１０の切除に
伴い切除部分を被覆している配向用薄膜８も切除
されることになるがこの切除部分の幅は1μｍ〜
2μｍ程度であり、配向処理によつて実現される
全体としての配向効果に対する影響は無視できる
程度であることが確められている。

また、前述の実施例の工程順序を変更し、前述
の第２工程と第３工程の間で第１工程を実施して
もよく、同等の効果が得られる。この場合、第１
および第２導電体３，５の表面に接続導電体１０
や表示電極２などが透明導電膜によつて形成さ
れ、第４図ｂに対応する基板２の断面は第６図ａ
に、第５図ｂに対応する基板２の断面は第６図ｂ
に示すようになる。

このようにしてラビング法による配向処理時に
発生する静電気が充分に外部に放出され、MIM
素子を構成する絶縁性薄膜４の破壊は確実に防止
される。

さらにその製造工程については、静電気を放出
する回路の構成が第２図に示すように簡単であ
り、その回路の製作は前述の第１工程のように一
回の工程で同時に行われるので、設備が単純化さ
れ工数が大きく低減される。

(ハ) 発明の効果 この発明によれば、配向処理時に配向膜表面に
発生する静電気を、接地回路によつて充分に基板
外部に放出すので、配向処理時に生ずる電気絶縁
性薄膜の破壊が確実に防止される。さらに、この
接地回路は、構成が簡単であり、単純な工程で製
作される。従つて、少ない工数、高い歩留りで、
ドツトマトリツクス方式などの表示方式に対応で
きる液晶表示素子を製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る製造方法によつて製造
された液晶表示素子の断面図、第２図〜第５図は
この発明の一実施例の製造工程を示す図で、ａは
平面図、ｂはａのそれぞれＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−
Ｃ，Ｄ−Ｄ矢視断面図、第６図はこの発明の他の
製造工程を示す断面図である。 １……基板、２……表示電極、３……第１導電
体、４……電気絶縁性薄膜、５……第２導電体、
６……MIM素子、７……液晶、８……配向膜、
９……接地導電体、１０……接続導電体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 液晶表示素子用の基板上に、複数の表示
   電極と、接地導電体と、その各表示電極をその
   接地導電体に接続する接続導電体とを同時にパ
   ターン形成し、 (b) 前記各表示電極に電気絶縁性薄膜を介在させ
   て電気信号を与える回路を形成し、 (c) その後、前記各電極と前記各導電体と前記回
   路を含む基板表面全体に配向用薄膜を形成し、
   前記接地導電体を接地した状態で、前記配向用
   薄膜上に配向処理を施し、 (d) 次に、前記接続導電体を切断する、 ことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。