JPH05333380A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、フォトリソグラフィ工程を従来に
比べ増加させることなく、金属の膜厚のばらつきによる
透過率のムラのないマトリックスアレイ基板を用いた液
晶表示装置を提供することを目的とする。 【構成】この発明の液晶表示装置は、液晶を挾持して相
対向する一対の基板の少なくとも一方が、絶縁体上に所
定の間隔に２つの導体を配置して導体−絶縁体−導体の
３層構造をなす複数の非線形抵抗素子２０をアレイ状に
配置し、各非線形抵抗素子にそれぞれ画素電極を直列に
配置し、更に配線電極により各行又は各列方向を接続し
たマトリクスアレイ基板よりなり、且つ絶縁体１４の下
部に光透過性導体１２を設けることにより、上記の目的
を達成することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は液晶表示装置に係り、
特に導体−絶縁体−導体の３層構造をなす非線形抵抗素
子からなるスイッチング素子を各画素に組み込んだ液晶
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、時計，電卓，計
測機器等の比較的簡単なものから、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画像表示等の大容量情報表示用として使用され
てきており、より高画質が求められるようになってき
た。

【０００３】この種の液晶表示装置における駆動方法と
しては、単純マルチプレックス駆動方式が、２階調表示
品として使用されるワ−ド・プロセッサなどに対して一
般に採用されてきた。しかし、液晶表示装置に対してよ
り大画面，高解像度，高精細度が求められるようにな
り、これまでのマルチプレックス駆動方式の欠点とされ
ていたコントラスト比を向上させるための駆動方法が、
様々行なわれている。その１つが個々の画素を直接にス
イッチ駆動するものであり、スイッチング素子に薄膜ト
ランジスタや非線形抵抗素子を用いている。このうち非
線形抵抗素子は、薄膜トランジスタの３端子に比べて基
本的に２端子であるために構造が簡単であり、製造が容
易である。このため、製造歩留まりの向上が期待出来、
コスト低下の利点がある。

【０００４】このような非線形抵抗素子は、薄膜トラン
ジスタと同様の材料を用いて接合形成したダイオ−ドの
型、酸化亜鉛を用いたバリスタの型、電極間に絶縁物を
挾んだ導体−絶縁体−導体（ＭＩＭ）の型、更には金属
電極間に半導電性の層を用いた型等が開発されている。
このうちＭＩＭ型は、構造が最も簡単なものの１つで、
現在、既に実用化されている。さて、図４は従来のＭＩ
Ｍ型の非線形抵抗素子を有するマトリックスアレイ基板
の１画素部分の一例を示す断面図であり、製造工程に従
って説明する。

【０００５】先ず、ガラス基板１上にＴａ膜２をスパッ
タリング法や真空蒸着法等の薄膜形成法により形成し、
写真蝕刻法によりパタ−ニングする。これにより、配線
（デ−タ線）およびこの配線の端部である電極端子と、
これらに一体化した非線形抵抗素子の一方の第１の導体
からなる電極が得られる。

【０００６】次に、Ｔａ膜２を例えばクエン酸水溶液中
で陽極酸化法により化成し、非線形抵抗素子の絶縁体を
構成する酸化膜３を形成する。この時、電極端子に酸化
膜３が成長しないように、保護する必要がある。この方
法として、シリコンゴム張り付けやネガレジストの塗布
がある。続いて、非線形抵抗素子の他方の第２の導体と
してＣｒ膜４を、薄膜形成・加工法により形成すると、
非線形抵抗素子５が完成する。更に、画像表示用の透明
電極６をＣｒ膜４と接続するように形成すれば良い。こ
うした基本的な製造技術は特公昭55-161273 号公報に開
示され、その改良技術が特開昭58-178320 号公報等に開
示されている。

【０００７】ところで、従来の非線形抵抗素子は、上記
の特公昭55-161273 号公報に記載されているように、非
線形抵抗素子および画像表示用の透明電極をパタ−ン形
成するために、３回の薄膜形成・写真蝕刻を必要とし
た。このために、従来の単純マトリックスに比べると、
性能において優れながら工程は複雑となり、生産収率の
点では劣っていた。又、これらの非線形抵抗素子はいず
れも基板上に積層した構造を有しており、極めて薄い絶
縁膜と、上下方向に引き出される電極構成に電気的特性
の全てを委ねる形となっていた。このため、信頼性の高
いものを作ることが難しかった。

【０００８】こうした問題を解決すべく、絶縁体の上面
もしくは下面のいずれかの同一面上に電極を配置するこ
とにより、絶縁膜の均一性の如何によらず、常に極性反
転に対して対称性が保持されるような構造とする、２回
の写真蝕刻でも製造可能な技術が提案された。特願昭63
-325895 号公報には、このような方法で作った非線形抵
抗素子は、従来のサンドイッチ構造の素子と同様な急峻
性が確保でき、電流−電圧特性は優れた対称性を示すこ
と、素子容量も従来よりも小さく出来ることが提示され
ている。又、従来のサンドイッチ構造の製造上の問題
点、積層時の段切れやリ−クの問題は一掃出来たとして
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】絶縁体をスパッタ−法
で形成したＴａ，Ａｌなどの金属を陽極酸化して形成し
た場合、その金属の膜厚にばらつきがある時に、完全に
全部の金属を陽極酸化出来ずに膜厚の厚い部分の金属が
そのまま残ってしまう。この場合、その残った金属を介
して、両電極間で電流−電圧スイッチング特性を起こし
表示性能を低下させる。残った金属によって部分的に透
過率が低下するため、ムラとして観察されてしまうとい
う問題が生じた。

【００１０】この発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、フォトリソグラフィ工程を従来に比べ増加させるこ
となく、金属の膜厚のばらつきによる透過率のムラのな
いマトリックスアレイ基板を用いた液晶表示装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、液晶を挾持
して相対向する一対の基板の少なくとも一方が、絶縁体
上に所定の間隔に２つの導体を配置して導体−絶縁体−
導体の３層構造をなす複数の非線形抵抗素子をアレイ状
に配置し、各非線形抵抗素子にそれぞれ画素電極を直列
に配置し、更に配線電極により各行又は各列方向を接続
したマトリクスアレイ基板よりなり、且つ上記絶縁体の
下部に光透過性導体を設けた液晶表示装置である。

【００１２】

【作用】この発明によれば、光透過性導体上に金属膜を
スパッタリング法により形成した後、陽極酸化を行ない
絶縁体を形成することにより、金属膜厚にばらつきがあ
る場合においても、金属を全て陽極酸化することが可能
となる。又、絶縁体に十分厚みを持たせることで、光透
過性導体を介して電流−電圧スイッチング特性を起こさ
ない。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
を詳細に説明する。この発明は液晶表示装置のマトリッ
クスアレイ基板、特にその非線形抵抗素子付近を改良し
たもので、非線形抵抗素子付近についてのみ説明する。

【００１４】即ち、この発明の液晶表示装置におけるマ
トリックスアレイ基板は、図１（ａ）〜（ｄ），図２お
よび図３に示すように構成され、図２は図１（ｄ）の平
面図であり、図３は図１（ｄ）の要部を拡大して示した
ものであり、各図により製造方法的に述べることにす
る。

【００１５】先ず、図１（ａ）に示すように、例えばＳ
ｉＯ₂ のアルカリ防御被膜を表面部に備えた１．１ｍｍ
厚のガラス基板１１上に、ＩＴＯ（インジウム・チン・
オキサイド）からなる光透過性導体１２をスパッタリン
グ法により形成する。更に、この光透過性導体１２上
に、厚さ１０００オングストロ−ムのＴａ膜１３をスパ
ッタリング法により形成する。

【００１６】次に、図１（ｂ）に示すように、Ｔａ膜１
３を陽極酸化する。この時、０．０１％のクエン酸水溶
液中で、Ｐｔを対極にして１８０Ｖの電圧を印加するこ
とによりＴａ膜１３全部を酸化して、透明で平坦な厚さ
２５００オングストロ−ムの五酸化タンタルよりなる絶
縁体１４を得る。尚、化成時の電流密度を０．１ｍＡ／
ｃｍ² 以下に抑えることにより、均一な成長が行なわれ
る。絶縁体１４は、光透過性導体１２を介して電流−電
圧スイッチング特性を起こさない十分な膜厚となってい
る。

【００１７】次に、図１（ｃ）に示すように、絶縁体１
４上に電極導体であるＩＴＯからなる透明導電膜１５を
スパッタリング法により形成する。この時に、透過率を
高め、抵抗率を十分に下げ、エッチング加工性を上げる
ために、基板温度を２００℃に上げる。続いて、透明導
電膜１５上にレジスト（観光性樹脂）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。このレジストパタ−ン１９は、
透明導電膜１５のうち後述の画素電極部と配線電極部と
なる部分を覆っている。

【００１８】次に、図１（ｄ）および図２，図３に示す
ように、水，塩酸，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と同一のパタ−ンを形成し、レジス
トパタ−ン１９を除去して画素電極部１６と配線電極部
１７を得る。そして、図３から明らかなように、導体
（画素電極部１６）−絶縁体１４−導体（配線電極部１
７）の構造を持つ非線形抵抗素子２０が平面的に形成さ
れる。尚、この実施例では、電流経路（電極間距離）Ａ
を５μｍとした。従来のサンドイッチ構造に比べ、大き
な電極間距離で、同様な非線形電流−電圧特性が得ら
れ、０．５〜１０μｍ程度の範囲で、素子の設計が可能
である。尚、このマトリックスアレイ基板を用いて液晶
表示装置を形成するには、例えば次のようにすれば良
い。

【００１９】先ず、マトリックスアレイ基板の非線形抵
抗素子２０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ない、一方の液
晶表示用基板より約９０°捩じった方向にラビングを行
なう。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°捩じれるように、５〜１０μｍ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。そして、液晶セルの外側に偏光軸を約９０°捩じっ
た形で偏光板を配置すれば良い。

【００２０】

【発明の効果】この発明によれば、非線形抵抗素子にお
ける絶縁体の下部に光透過性導体を設けているので、金
属の膜厚にばらつきがあっても完全に陽極酸化をするこ
とが出来る。この結果、透過率のムラがない透明な絶縁
体が得られる。又、絶縁体に厚みを持たせることで、光
透過性導体を介して電流−電圧スイッチング特性を起こ
さない。従って、金属の膜厚にばらつきによる透過率の
ムラをなくすことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る液晶表示装置におけ
るマトリックスアレイ基板の製造工程を示す断面図。

【図２】図１の一部の平面図。

【図３】図１の要部を拡大して示す断面図。

【図４】従来の液晶表示装置におけるマトリックスアレ
イ基板の１画素部分の一例を示す断面図。

【符号の説明】

１１…ガラス基板、１２…光透過性導体、１４…絶縁
体、１６…画素電極部（導体）、１７…配線電極部（導
体）、２０…非線形抵抗素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶を挾持して相対向する一対の基板の
   少なくとも一方が、絶縁体上に所定の間隔に２つの導体
   を配置して導体−絶縁体−導体の３層構造をなす複数の
   非線形抵抗素子をアレイ状に配置し、各非線形抵抗素子
   にそれぞれ画素電極を直列に配置し、更に配線電極によ
   り各行又は各列方向を接続したマトリクスアレイ基板よ
   りなる液晶表示装置において、 上記絶縁体の下部に光
   透過性導体を設けたことを特徴とする液晶表示装置。