JPH06160912A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、製造工程を従来に比べて低減
させて、容易に、低価格で製造することのできる液晶表
示装置およびその製造方法を提供することにある。 【構成】 液晶表示装置のアレイ基板(12)は、信号電極
(20)および画素電極(22)に接続されたＭＩＭ素子(24)を
備えている。ＭＩＭ素子は、第１の金属層(24a)と酸素
を含有した第２の金属層(24b) とを有し、これらの金属
層は一部が重なって形成されている。第１および第２の
金属層を熱処理することにより、重複部分において、第
２の金属層に接触する第１の金属層の接触部は第２の金
属層から拡散した酸素成分により酸化され、第１および
第２の金属層間に金属酸化層(24c)を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置、特に、
スイッチング素子として金属層−絶縁層−金属層（以
下、ＭＩＭと称する）よりなる非線形抵抗素子を用いた
液晶表示装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、パーソナル・コ
ンピューター、ワードプロセッサー、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に使用され
てきており、一層高い画質が求められるようになってい
る。液晶表示装置において使用されるスイッチング素子
には種々のものが知られているが、構造が簡単で、製造
の容易な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素子が挙げられ
る。

【０００３】ＭＩＭ素子の構造をこの素子の製造工程に
従って説明すると、まず、ガラス基板上にＴａ膜をスパ
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、写真食刻法によりパターニングする。これにより、
配線とＭＩＭ素子の片側の電極とがガラス基板上に形成
される。次に、Ｔａ膜を例えばクエン酸水溶液中で陽極
酸化法により化成し、ＭＩＭ素子の絶縁層として作用す
る酸化膜を形成する。更に、ＭＩＭ素子のもう片側の電
極としてＣｒ膜を、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。その後、ＭＩＭ素子
のＣｒ膜と接するように画像表示用の透明電極を形成す
る。上記のような基本的な製造技術は特公昭５５−１６
１２７３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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のＭＩＭ素子は、
特開昭５５−１６１２７３号公報に記載されているよう
に、ＭＩＭ素子および画像表示用の透明電極をパターン
形成する為に、３回の薄膜形成・写真食刻を必要とす
る。そのため、ＭＩＭ素子を用いた液晶表示装置は、従
来の単純マトリックス型の装置と比較すると、性能にお
いて優れながら、製造工程は複雑となり、生産効率の点
では劣っていた。また、これらのＭＩＭ素子はいずれも
基板上に複数の層を積層した構造を有しており、積層時
の各層の破断やリーク等の問題があり、信頼性の高いも
のを作ることが難しかった。

【０００５】この発明は上記した事情に鑑みて成された
もので、その目的は、製造工程を従来に比べて低減させ
て、容易に、低価格で製造することのできる液晶表示装
置およびその製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、液晶表示装置に用いられる非線形
抵抗素子の構成およびその製法の簡略化を図っている。
つまり、本発明に係る液晶表示装置によれば、一方の基
板に形成された非線形抵抗素子は、第１の金属層と、第
１の金属層に一部が重なって形成されているとともに酸
素成分を含む第２の金属層とを備え、絶縁体層として作
用する酸化層は、第１の金属層と第２の金属層との重複
部分のみに形成されている。

【０００７】また、本発明に係る製造方法によれば、ま
ず、第１および第２の金属層を両方をその一部が重複す
るよう形成する。この後に、第１および第２の金属層を
熱処理することにより、上記重複部分において、金属層
間に酸化層（絶縁体層）を形成している。

【０００８】

【作用】第１の金属層と酸素成分を含む第２の金属層と
を一部が重なるように形成してこれらの金属層を熱処理
すると、第１および第２の金属層が接触している部分、
つまり、重複部分において、第２の金属層の酸素成分が
第１の金属層に拡散し、金属酸化層を形成する。第１の
金属層としてのＴａ膜と第２の金属層としてのＩＴＯ
（インジウム・スズ酸化物）膜とを重ね合わせた実験に
よれば、ＩＴＯ中の酸素が重複部のＴａを酸化し、ＩＴ
Ｏ側では酸素が抜けることにより、Ｔａ膜とＩＴＯ膜と
の間に金属酸化膜が形成される。そして、金属酸化膜の
形成時にＩＴＯ側の酸素が抜けるため、非線形抵抗素子
の電極としての特性はむしろ向上し、良好な非線形電流
−電圧特性を得ることができる。

【０００９】第１の金属層の酸化と同時に第２の金属層
の還元が重複部分で引き起こされることが重要である。
例えば、Ｔａ膜形成後、大気中で熱処理してＴａ膜表面
全体を酸化した後にＩＴＯを重ねて形成した場合には、
対称性の特性の良いＭＩＭ素子を得ることは困難とな
る。

【００１０】上記のように構成された本願によれば、非
線形特性を損なうことなくＭＩＭ素子の製造工程を低減
することができ、容易に、低価格で製造可能な液晶表示
装置およびその製造方法を提供することができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
に係るマトリックスアレイ型の液晶表示装置およびその
製造方法について詳細に説明する。

【００１２】図１および図２に示すように、液晶表示装
置は、ガラス基板１０を有するアレイ基板１２と、この
アレイ基板と所定の間隔を保って対向保持された対向基
板１４と、これらの基板間に封入された液晶層１６と、
を備えている。

【００１３】アレイ基板１２は、ガラス基板１０の上面
に形成されたＴａからなる互いに平行に延びる多数の信
号電極２０と、各信号電極に沿って互いに所定間隔離間
して位置したＩＴＯからなる多数の透明な画素電極２２
と、を有している。各画素電極２２は、ＭＩＭ素子２４
を介して対応する信号電極２０に接続されている。

【００１４】各ＭＩＭ素子２４は、信号電極２０の一部
を画素電極２２側へ突出させて形成された第１の金属層
２４ａと、対応する画素電極２２の一部を信号電極側へ
突出させて形成された第２の金属層２４ｂと、を備え、
第２の金属層はその一部が第１の金属層に重なって形成
されている。そして、図３に示すように、第１の金属層
２４ａと第２の金属層２４ｂとの重複部分２５におい
て、これらの金属層間に絶縁体層としての金属酸化層２
４ｃが形成されている。この金属酸化層２４ｃは、重複
部分２４において第２の金属層２４ｂに接触する第１の
金属層２４ａの表面部分を酸化することにより形成され
ている。これにより、金属層−絶縁体層−金属層の構造
を有するＭＩＭ素子２４が形成されている。また、ガラ
ス基板１０上面には、信号電極２０、ＭＩＭ素子２４、
および画素電極２２に重ねて、ポリイミド樹脂からなる
配向膜２６が形成されている。

【００１５】一方、対向基板１４はガラス基板２８を備
え、このガラス基板の内面上には、ＩＴＯからなる互い
に平行な多数の透明な走査電極３０が形成され、信号電
極２０と直交する方向に延びている。また、対向基板１
４の内面上には、走査電極３０に重ねて、ポリイミド樹
脂からなる配向膜３２が形成されている。

【００１６】上記のように構成された液晶表示装置は、
以下の工程により製造される。まず、図１に示すよう
に、例えば、図示しないＳｉＯ2 のアルカリ防御被膜を
表面に備えた１．１ｍｍ厚のガラス基板１０上に、３０
００オングストローム厚のＴａ膜をスパッタリングによ
り形成する。感光性レジストを用いた、光露光、現像、
エッチング工程により、Ｔａ膜をパターニングする。Ｔ
ａ膜のエッチングは感光性レジストパターンをマスクに
して、ＣＦ4 とＯ2 とを等量用いたケミカルドライエッ
チングにより行う。それにより、ガラス基板１０上にＴ
ａからなる信号電極２０と、信号線から突出した突起か
らなるＭＩＭ素子形成用の第１の金属層２４ａとが形成
される。

【００１７】この後、ガラス基板１０上にＩＴＯからな
る透明導電膜をスパッタリング法により形成する。透明
導電膜上に感光性レジストを全面塗布した後、フォトマ
スクを用いて露光し、現像にてレジストパターンを形成
する。続いて、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を
用いてレジストパターンと同一のＩＴＯ画素電極２２
と、画素電極から突出したＩＴＯ突起からなる第２の金
属層２４ｂを形成する。その際、第２の金属層２４ｂ
は、一部が第１の金属層２４ａと重なるように形成す
る。続いて、ガラス基板１０を３５０〜４５０℃で１時
間の加熱を行うことにより、第１の金属層２４ａと第２
の金属層２４ｂとの重複部分２５において、Ｔａ層とＩ
ＴＯ層との境界に５００オングストローム厚のＴａ酸化
層２４ｃが形成される。

【００１８】このような金属酸化層２４ｃの形成は以下
の原理による。つまり、図３に示すように、加熱される
ことにより、重複部分２５において、第２の金属層２４
ｂ中の酸素成分が第１の金属層２４ａに拡散し、第２の
金属層２４ｂに接触する第１の金属層２４ａの接触部分
は酸化されて金属酸化層（ＴａＯｘ）２４ｃを形成す
る。また、重複部分２５において、第１の金属層２４ａ
と接触する第２の金属層２４の接触部分は酸素が抜けて
還元される。それにより、良好なスイッチング特性を示
すＭＩＭ素子２４が形成される。

【００１９】次に、上記のように構成されたアレイ基板
１２のＭＩＭ素子形成面にポリイミド樹脂からなる配向
膜２６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。また、対向基板にも上記と同様の工
程によりＩＴＯからなる走査電極３０およびポリイミド
樹脂からなる配向膜３２を形成する。そして、配向膜３
２を、アレイ基板１２の配向膜２６に対して約９０°ね
じった方向にラビングを行う。

【００２０】上記２種類の基板１２、１４を用意し、液
晶の分子長軸方向が両基板間が両基板間で約９０°ねじ
れるように所定の間隔を保って保持し、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、つま
り、アレイ基板１２および対向基板１４の外側に、偏光
軸を約９０°ねじった形で偏光板（図示しない）を配置
する。それにより、液晶表示装置が完成する。

【００２１】図４は、上記のように構成された液晶表示
装置のＭＩＭ素子２４の電流−電圧特性を示している。
この図から、ＭＩＭ素子２４は、従来の３回の写真蝕刻
で形成したものと比較して、遜色のない急峻な非線形特
性を有することが分かる。

【００２２】以上詳述したように、上記のように構成さ
れた液晶表示装置および製造方法によれば、第１および
第２の金属層２４ａ、２４ｂを形成した後に熱処理する
だけでＭＩＭ素子を形成することができ、従来の液晶表
示装置に比較して、薄膜形成、写真蝕刻工程を低減する
ことができる。また、熱処理の際、第１の金属層と接触
する第２の金属層の部分が還元されることから、良好な
非線形特性を有するＭＩＭ素子を備えた液晶表示装置を
得ることができる。

【００２３】なお、この発明は上述した実施例に限定さ
れることなく、この発明の範囲内で種々変形可能であ
る。例えば、第１の金属層は、Ｔａに限らず、Ａｌ、Ｔ
ｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ等の他の金属を用いた場合にも上記
と同様の効果を得ることができる。

【００２４】また、上記実施例においては、ＭＩＭ素子
はガラス基板１０上に形成された第１の金属層と、第１
の金属層に重ねて形成された第２の金属層とにより構成
したが、第２の金属層の上に第１の金属層を重ねて形成
するようにしても同様の効果を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、良好な非線形特性を
有する非線形抵抗素子を備え容易にかつ安価に製造可能
な液晶表示装置およびその製造方法を提供することがで
き、マトリックス型液晶表示装置の普及に非常に有効で
ある。

【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を概略
的に示す平面図。

【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記液晶表示装置の断
面図。

【図３】図１の線Ｂ−Ｂに沿ったＭＩＭ素子部分の断面
図。

【図４】上記実施例に係る液晶表示装置のＭＩＭ素子の
電流−電圧特性を示す特性図。

【符号の説明】

１０、２８…ガラス基板、１２…アレイ基板、１４…対
向基板、１６…液晶層、２０…信号電極、２２…画素電
極、２４…ＭＩＭ素子、２４ａ…第１の金属層、２４ｂ
…第２の金属層、２４ｃ…酸化層、２５…重複部分。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ電極を有し互いに対向した一対
   の基板と、上記基板間に挟持された液晶層と、上記電極
   に接続された非線形抵抗素子と、を備えた液晶表示装置
   において、 上記非線形抵抗素子は、第１の金属層と、第１の金属層
   と一部が重なって形成されているとともに酸素を含有し
   た第２の金属層と、上記第１の金属層と第２の金属層と
   の重複部分において、第１の金属層と第２の金属層との
   間に形成された金属酸化層と、を備え、上記金属酸化層
   は、上記重複部分において、上記第２の金属層に接触す
   る第１の金属層の接触部分を第２の金属層から拡散した
   酸素成分により酸化して形成されていることを特徴とす
   る液晶表示装置。
2. 【請求項２】 それぞれ電極を有し互いに対向した一対
   の基板と、上記基板間に挟持された液晶層と、上記電極
   に接続された非線形抵抗素子と、を備えた液晶表示装置
   の製造方法において、 一方の基板上に、非線形抵抗素子を構成する第１の金属
   層と酸素を含有する第２の金属層とを一部が互いに重な
   るように形成し、上記第１および第２の金属層を加熱処
   理することにより、上記第１および第２の金属層の重複
   部分において、第２の金属層の酸素成分により第１の金
   属層を酸化させて第１の金属層と第２の金属層との間に
   金属酸化層を形成することを特徴とする液晶表示装置の
   製造方法。