JPH04330419A - マトリクスアレイ基板 - 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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スイッチング素子と
してＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔ
ａｌ　）素子を用いたマトリクスアレイ基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示器を用いた表示装置は、
パ−ソナル・コンピュ−タ−、ワ−ドプロセッサ−、更
にはＯＡ用の端末機器、ＴＶ用画像表示等の大容量情報
表示用途に使用されてきており、より高画質が求められ
るようになってきた。このスイッチング（素子列）アレ
イには各種あるが、構造が簡単で、製造が容易である２
端子の非線形抵抗素子、中でも、現在のところ実用化さ
れているものとしてＭＩＭ型を挙げることができる。図
３はＭＩＭ素子を有するアレイ基板の一画素部分の一例
を示す断面図である。これを製造工程に従って説明する
と、まず、ガラス基板１上にＴａ膜２をスパッタ法や真
空蒸着法等の薄膜形成法により形成し、写真蝕刻法によ
り所望のパタ−ンにする。これにより、配線とＭＩＭ素
子の片側の電極とが形成される。次に、Ｔａ膜２をクエ
ン酸水溶液等を用いた陽極酸化法により化成し、酸化膜
３を形成する。更に、ＭＩＭ素子のもう片方の電極とし
てＣｒ膜４を、薄膜形成・加工法により形成することに
より、ＭＩＭ素子が完成する。更にこの後には、画像表
示用の透明電極５を形成すればよい。こうした基本的な
製造技術は特公平１−３５３５２号公報に開示され、そ
の改良技術が特開昭５８−１７８３２０号公報等に示さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】マトリクスアレイ基板
を用いた液晶表示装置では、画素部を構成するのは、ア
レイ基板上の透明導電膜パタ―ンと対向基板上のストラ
イプ状の透明導電膜パタ−ンがオ―バ―ラップする領域
である。この部分をできるだけ大きくとり、光変調部の
基板面積に対する比率を大きくすることが、当該表示装
置の明るさ及びコントラスト等の光学特性の向上に必要
である。ところが、現実のデバイスでは、透明導電膜パ
タ―ンずれや上下基板の合わせずれが起こったり、配線
に用いる金属層のために光変調部分の減少が生じ、諸特
性の低下を来たすことがあった。とりわけ、非線形抵抗
素子と画素電極を接続する配線については、非線形抵抗
素子の一方の電極を構成する金属にこの役割を負わせ、
図３に示すように接続を行うようにしているため、この
ことによる光変調部分の減少がある。更に、加工条件を
微細な素子部分のみに合わせることができず、画素電極
との広いオ―バ―ラップ部分の加工を両立させなければ
ならないため、素子サイズの不均一や画素電極とのオ―
バ―ラップ不足を生じていた。

【０００４】この発明は上記事情に鑑みなされた、透明
導電膜パタ―ンに関するものであり、光変調部の基板面
積に対する比率を低下させることがなく、素子の加工サ
イズを厳密に行え、画素電極と非線形抵抗素子の接続を
確実にする構造を提供することを目的としたものである
。 ［発明の構成］

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明では、画素部を
形成する透明電極パタ―ンは従来の液晶駆動電極部分（
光変調領域）を超えて形成され、且つＭＩＭ素子と画素
部を接続する役割をもたせるべく、非線形抵抗素子に積
層させている。

【０００６】

【作用】本発明者は、設計されたデバイスに対して、光
変調部分の増減に大きな影響を及ぼす要因を検討した。 この結果、ＭＩＭ素子を用いたマトリクスアレイ基板形
成においては、画素電極を形成する透明導電膜のパタ―
ニングが不可欠である。このパターニングにずれが生じ
る場合があり、画素光変調領域が減少してしまう。この
ため、透明導電膜のパターニングは、有効な画素光変調
領域を超えてできるだけ広くとることが好ましい。また
、ＭＩＭ素子と画素電極の接続が必要なため、光変調領
域内でＭＩＭ素子の一方の金属層と透明導電膜の接続が
図２に示すように行われていた。この結果、接続用金属
層による画素光変調領域の減少が生じていた。

【０００７】そこで、この発明では、画素部を形成する
透明導電膜を、液晶駆動電極部分（光変調領域）を超え
て形成し、ＭＩＭ素子と画素部を接続する役割をもたせ
るべく、非線形抵抗素子に積層させた。このことにより
、画素光変調領域内に電極や配線を形成する金属遮光層
が不要になる。更に、画素光変調領域から延長された透
明導電膜をもって、基板に対し上側に位置するＭＩＭ素
子の一方の電極上を覆うことにより、ＭＩＭ素子と画素
電極の完全な接続及びＭＩＭ素子の保護が行える。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の詳細を図面を参照して説明
する。

【０００９】図１と図２はこの発明の一実施例における
一画素分の製造工程を示す図である。まず、図１（ａ）
に示すように、例えばＳｉＯ２　のアルカリ防御被膜を
表面部に備えた１．１ｍｍ厚のガラスからなる透明基板
１０上に、膜厚３０００オングストロ―ムのＴａからな
る薄膜１１をスパッタ法により形成する。次に、薄膜１
１上にレジスト（感光性樹脂）を全面塗布した後、フォ
トマスクを用いて露光し、現像にてレジストパタ―ン１
２を形成する。続いて、ケミカルドライエッチング法に
より薄膜１１のエッチングを行う。これにより、図１（
ｂ）に示すように、Ｔａパタ―ン１３からなる非線形抵
抗素子の基板に近い側の電極（下部電極）と配線電極が
形成できる。ここでは、ＣＦ４　とＯ２　ガスを等量混
合したプラズマ中でエッチングを行い、パタ−ン周辺（
エッジ）にテ−パ形状が形成される。引き続き、レジス
トパタ―ン１２を除去した状態で、図１（ｃ），（ｄ）
に示すように、Ｔａパタ―ン１３を陽極とし、白金板を
陰極にして、電解液（０．０１重量％クエン酸水溶液）
中で化成を行い、このときの電圧をコントロ―ルするこ
とにより、Ｔａパタ―ン１３の表面上に絶縁体層１４を
所望の厚さに形成する。この実施例では、４２Ｖの電圧
を印加し、膜厚７００オングストロ―ムの絶縁体層１４
を得ている。電解液に対し露出しているＴａパタ―ン１
３では、膜厚２８０オングストロ―ムの金属が膜厚７０
０オングストロ―ムのＴａ２　Ｏ５　に変化する。

【００１０】次に、図２（ａ）に示すように、全面に膜
厚１５００オングストロ―ムのＴｉからなる薄膜１５を
形成する。この上にレジスト（感光性樹脂）を全面塗布
した後、フォトマスクを用いて露光し、現像にてレジス
トパタ―ン１６を形成する。続いて、ＥＤＴＡ（エチレ
ン・ジアミン・テトラ・アセティックアジド）９ｇ、水
４００ｃｃ、過酸化水素水２１６ｃｃ及びアンモニア水
３０ｍｌの割合で混ぜ、室温に保って、薄膜１５をエッ
チングし、レジストを除去する。これにより、図２（ｂ
）に示すように、Ｔｉパターン１７からなる非線形抵抗
素子の基板に遠い側の電極（上部電極）が形成できる。 この電極は、素子を形成するのみで、必要以上に配線用
に広げる必要はない。また、この実施例では、上部電極
にＴｉを用いたが、Ｃｒ、Ａｌ、更にはＴａを再度積層
して上部電極としても同一の結果が得られる。次に、図
２（ｃ）に示すように、膜厚１０００オングストロ―ム
のＩＴＯからなる透明導電膜１８をスパッタ法により形
成する。この後、透明導電膜１８上にレジスト（感光性
樹脂）を全面塗布した後、フォトマスクを用いて露光し
、現像にてレジストパタ―ン１９を形成する。 そして、水、塩酸及び硝酸を１：１：０．１の割合（容
量比）に混合し、３０℃に加熱したエッチング液により
、レジストパタ―ン１９と同一のＩＴＯパタ―ン２０を
図２（ｄ）に示すように形成し、レジストを除去する。 このようにして、透明基板１０上にＴａパタ―ン１３−
絶縁体層１４−Ｔｉパターン１７の構成よりなる非線形
抵抗素子をアレイ状に配置し、この非線形抵抗素子に単
一層のＩＴＯパタ―ン２０からなる画素電極を直列に配
置し、配線電極により各行または各列方向を接続したマ
トリクスアレイ基板が完成する。

【００１１】この実施例では、画素電極を形成するＩＴ
Ｏパタ―ン２０を、画素光変調領域からパタ―ン延長し
て、非線形抵抗素子の上部電極上を覆うようにすること
により、画素光変調領域内に電極等を形成する金属遮光
層が不要になるとともに、非線形抵抗素子と画素電極の
完全な接続、及び非線形抵抗素子の保護が行える。

【００１２】なお、このマトリクスアレイ基板から液晶
表示装置を形成するには、例えば次のようにすればよい
。アレイ基板の素子形成面にポリイミド樹脂からなる配
向膜を塗布・焼成しラビングすることにより、液晶配向
方向を規制する。対向用基板にも同様の処理を行い、一
方の液晶表示用基板より約９０°ねじった方向にラビン
グを行う。そして、上記２種類の基板を用意し、液晶の
分子長軸方向が両基板間で約９０°ねじれるように、５
〜２０μｍの間隔を保って保持させ、液晶を注入し液晶
セルを構成する。更に、液晶セルの外側に、偏光軸を約
９０°ねじった形で偏光板を配置すればよい。

【００１３】

【発明の効果】この発明における、マトリクスアレイ基
板では、画素電極を形成する透明電極パタ―ンを、光変
調領域を超え、素子部分に接続するように形成すること
により、明るくてコントラストのよい表示が実現できる
。また、配線接続が確実に行えて不良欠陥を低下せしめ
、生産性のよい構造を提供している。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例における製造工程の前半部
分を示す図である。

【図２】この発明の一実施例における製造工程の後半部
分を示す図である。

【図３】従来のマトリクスアレイ基板の一画素部分の一
例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０……透明基板 １３……Ｔａパターン １４……絶縁体層 １７……Ｔｉパターン ２０……ＩＴＯパターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透明基板上に金属−絶縁体−金属の構
   成よりなる非線形抵抗素子をアレイ状に配置し、この非
   線形抵抗素子に単一層よりなる透明導電体の画素電極を
   直列に配置し、配線電極により各行または各列方向を接
   続したマトリクスアレイ基板において、前記画素電極を
   形成する透明導電膜を画素光変調部分から延長して、前
   記非線形抵抗素子と前記画素電極を前記非線形抵抗素子
   上で直接接続してなることを特徴とするマトリクスアレ
   イ基板。