JPH0618936A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パターニングの回数を低下させるとともに、
コントラスト比の低下を防止した液晶表示装置の製造方
法を提供する。 【構成】 ガラス基板21上に、ＩＴＯ膜をスパッタリン
グ法により形成する。配線電極22と、画素電極24と、金
属−絶縁層−金属（Metal-Insulator-Metal ：ＭＩＭ）
構造のスイッチング素子25の電極26をパターニングす
る。ガラス基板21の全面に、タンタル酸化膜を形成し、
対極電極27を形成する。ドライエッチングでスイッチン
グ素子25を形成し、マトリクスアレイ基板28を形成す
る。黒色光硬化性電着水溶液中にマトリクスアレイ基板
28を浸漬する。スイッチング素子25に接続された配線電
極22を陽極とし、浸漬された電着用の電極32を陰極とし
て電圧を印加することにより、電気泳動によって高分子
樹脂とともに着色剤を配線電極22の表面のみに、非光透
過性膜である黒色膜33を電着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非線形抵抗素子により
画素電極を制御する液晶表示装置の製造方法に関する。

【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、パーソナル・コンピ
ュータ、ワードプロセッサ、さらには、オフィス・オー
トメーション用の端末機器、テレビ用の画像表示等、大
容量の情報表示用にも広く用いられるようになってきて
いる。

【０００３】このような大容量の液晶表示装置では、一
般にマトリクス表示のマルチプレックス駆動方式が採用
されている。ところが、このマルチプレックス駆動方式
では、走査線の増加に伴い、液晶自体の本質的な特性に
よって、オン画素である表示部分とオフ画素である非表
示部分とのコントラストが低下するので、コントラスト
比の点では、走査線の数が２００本程度の場合でも不十
分であり、さらに、走査線の数が５００本以上程度の大
規模なマトリクス駆動を行なう場合には、コントラスト
の劣化が致命的であった。

【０００４】そして、このような液晶表示装置の持つ問
題点を解決するため、個々の画素電極をスイッチング素
子により直接スイッチ駆動するものがあり、このスイッ
チング素子としては薄膜トランジスタあるいは非線形抵
抗素子を用いている。このうち非線形抵抗素子の端子
は、２端子であるため薄膜トランジスタが３端子である
のに比べ構造が簡単であり、製造も容易となる。このた
め、製品歩留まりの向上が期待でき、コストを低減させ
ることができる。

【０００５】そして、非線形抵抗素子としては、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ー
ド型、酸化亜鉛を用いたバリスタ型、電極間に絶縁物を
挟んだ金属−絶縁層−金属（Metal-Insulator-Metal ：
ＭＩＭ）型、さらには、金属電極間に半導電性の層を用
いた型が開発されているが、なかでも金属−絶縁体−金
属（ＭＩＭ）の素子構造を持つ、いわゆるＭＩＭ素子の
実用化が進んでいる。このような、ＭＩＭ素子を用いた
液晶表示装置用の基板は、たとえば特開昭５５−１６１
２７３号公報あるいは特開昭５８−１７８３２０号公報
に開示されているように、たとえば図４および図５に示
すように製造されている。

【０００６】まず、ガラス基板１上にタンタル（Ｔａ）
膜をスパッタリング法や真空蒸着法などの薄膜形成法に
より形成し、写真腐食法によりスイッチング素子２の一
方の電極３と配線電極４とが形成される。

【０００７】次に、電極３および配線電極４をクエン酸
水溶液などの液中で陽極酸化法により化成し、電極３お
よび配線電極４の表面に酸化膜５を形成する。さらに、
この酸化膜５上にクロム（Ｃｒ）膜を他方の電極である
対極電極６として形成し、写真腐食法によりパターニン
グを行ない、スイッチング素子２のＭＩＭ構造を構成す
る。そして、透明電極からなる画素電極７を形成し、マ
トリクスアレイ基板８を構成する。

【０００８】一方、ガラス基板１とは異なるガラス基板
11上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなるストライ
プ状の対向電極12を形成することにより、対向基板13を
形成する。

【０００９】そして、マトリクスアレイ基板８と対向基
板13との両基板上にポリイミド樹脂を塗布し布で擦るラ
ビング処理を施して配向層14，15を形成する。そうし
て、マトリクスアレイ基板８および対向基板13を５〜２
０μｍの間隔を保って保持させ、これらマトリクスアレ
イ基板８および対向基板13間に液晶16を注入する。ここ
で、接続されたスイッチング素子２と画素電極７、対向
電極12および液晶16の組み合わせにより１つの画素が構
成される。

【００１０】しかしながら、上記図４および図５に示す
ような構造のＭＩＭ素子のスイッチング素子２を有する
マトリクスアレイ基板８を製造するには、最低３回のパ
ターニングが必要であり、高信頼性、低コスト化のため
にはパターニング回数の低減が課題として挙げられるよ
うになってきている。

【００１１】そこで、パターニングの回数を２回に減少
させたマトリクスアレイ基板18を図６を参照して説明す
る。

【００１２】この図６に示す液晶表示装置は、まず、ス
イッチング素子２の対極電極６とスイッチング素子２の
電極３とを島状にパターニングし、その後、配線電極４
と画素電極７とを透明導電膜を用いて、スイッチング素
子２と接続するようにパターニングして液晶表示装置の
マトリクスアレイ基板18を形成する。

【００１３】さらに、パターニングの回数を１回に減少
させたマトリクスアレイ基板19を図７を参照して説明す
る。

【００１４】この図７に示す液晶表示装置は、スイッチ
ング素子２となる層の上に、配線電極４と画素電極７と
を透明導電膜にて形成することで液晶表示装置のマトリ
クスアレイ基板19を形成する。この図７に示す構造のマ
トリクスアレイ基板19ではタンタル酸化膜の表面伝導あ
るいは薄膜間の界面伝導の非線形抵抗特性をスイッチン
グ素子２として用いている。

【００１５】しかしながら、図６および図７に示すよう
な構造のマトリクスアレイ基板18，19を用いた液晶表示
装置では、配線電極４と画素電極７とを同時に形成する
ので、配線電極４に透明導電膜を用いなければならず、
液晶表示装置として使用した場合、配線電極４の部分で
の光の漏れが起きてしまう。したがって、光変調領域以
外での光透過領域の面積が、配線電極４に金属のような
非光透過性の材料を用いた場合と比較して大幅に増えて
しまうために、コントラスト比の低下が起きてしまう。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、図４お
よび図５に示すような構造のＭＩＭ素子のスイッチング
素子２を有するマトリクスアレイ基板８を製造するに
は、最低３回のパターニングが必要であり、信頼性、コ
ストの面で問題を有している。

【００１７】一方、図６および図７に示すような構造の
マトリクスアレイ基板18，19を用いた液晶表示装置で
は、光の漏れが生じコントラスト比の低下が起こる問題
を有している。

【００１８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、パターニングの回数を低下させるとともに、コント
ラスト比の低下を防止した液晶表示装置の製造方法を提
供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶を挟み込
んだ２枚の基板の内の少なくとも一方の基板上に複数の
画素電極に非線形抵抗素子を介して接続され透明導電膜
にて形成された複数の配線電極を備えた液晶表示装置の
製造方法において、電着法により前記配線電極の表面に
非光透過性膜を被覆する工程を具備するものである。

【００２０】

【作用】本発明は、透明導電膜で形成された配線電極
と、電着用の電極にそれぞれ異なる極性の電圧をかける
電着法により、配線電極上のみに非光透過性の膜を形成
するため、パターニングの回数を増加させることなく、
配線電極上に光を透過させず、配線電極部分での光の漏
れを著しく減少させることができ、高コントラスト比と
なる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の製造方法の一
実施例を図面を参照して説明する。

【００２２】まず、たとえばホウ桂酸ガラスからなるガ
ラス基板21上に、透明導電膜としてたとえばＩＴＯ（In
dium Tin Oxide）をスパッタリング法あるいは真空蒸着
法などにより０．１５μｍの厚さに形成した後に、図１
（ａ）に示すように、配線電極22と、この配線電極22に
から突出された突出電極23と、画素電極24と、この画素
電極24から連続した金属−絶縁層−金属（Metal-Insula
tor-Metal ：ＭＩＭ）構造の非線形抵抗素子であるスイ
ッチング素子25の電極26とをパターニングする。このパ
ターニングは、塩酸１０００mlと水１０００mlとの割合
の混合液で行なう。

【００２３】次に、ガラス基板21の全面に、酸素雰囲気
中でタンタル（Ｔａ）をスパッタリングすることで非化
学量論的なタンタル酸化膜０．０６μｍを形成し、対極
電極27となるタンタル膜を０．１μｍの厚さで連続的に
スパッタリング法により形成した後、フッ化炭素（ＣＦ
₄ ）と酸素（Ｏ₂ ）との混合ガスを用いて、ドライエッ
チングを行なってパターニングし、図１（ｂ）に示すス
イッチング素子25が形成され、マトリクスアレイ基板28
が形成される。

【００２４】次に、図２に示すように、赤、緑、青の３
色混合系あるいはカーボンブラック系の黒色光硬化性電
着水溶液31中にマトリクスアレイ基板28を浸漬する。

【００２５】そして、スイッチング素子25に接続された
配線電極22を陽極とし、浸漬された電着用の電極32を陰
極として電圧Ｅを印加することにより、図１（ｃ）に示
すように、電気泳動によって高分子樹脂とともに着色剤
を配線電極22の表面のみに、非光透過性膜である黒色膜
33を電着させる。なお、このときにかける電圧Ｅはスイ
ッチング素子25が高抵抗として働く電圧領域までとする
ことで、画素電極24上に黒色膜が形成されることを避け
ることができる。また、配線電極22を陽極にすることで
透明導電膜の退色や抵抗値の上昇などの膜質の変化を防
ぐ。

【００２６】さらに、図１に示す液晶表示装置の製造プ
ロセスの順序を変更してもよい。すなわち、対極電極27
とスイッチング素子25となるタンタル酸化膜のパターニ
ングをした後に、配線電極22と画素電極24のパターニン
グを同時に行ない、その後、配線電極22の表面に黒色膜
33の形成を行なって、マトリクスアレイ基板28が得られ
る。

【００２７】次に、１回のパターニングにより非線形抵
抗素子のスイッチング素子が形成されるマトリクスアレ
イ基板41を得る製造方法を図３を参照して説明する。

【００２８】まず、たとえばホウ桂酸ガラスからなるガ
ラス基板42の全面に、酸素雰囲気中でタンタルをスパッ
タリングして、非化学量論的なタンタル酸化膜０．３μ
ｍを形成する。次に、透明導電膜としてたとえばＩＴＯ
をスパッタリング法あるいは真空蒸着法などにより０．
１５μｍの厚さに形成する。そして、図３（ａ）に示す
ように、配線電極43と画素電極44とをパターニングし、
配線電極43および画素電極44間の表面伝導あるいは界面
伝導の非線形抵抗特性を有する非線形抵抗素子としての
スイッチング素子45を形成する。このパターニングに
も、同様に、塩酸１０００mlと水１０００mlとの割合の
混合液で行なう。

【００２９】また、同様に、赤、緑、青の３色混合系あ
るいはカーボンブラック系の黒色光硬化性電着水溶液中
に浸漬されたマトリクスアレイ基板41のスイッチング素
子と接続された配線電極43を陽極とし、浸漬された別の
電極を陰極として電圧をかけることにより、図３（ｂ）
に示すように、配線電極43の表面のみに非光透過性膜と
しての黒色膜46を電着させることができる。このときに
かける電圧はスイッチング素子45が高抵抗として働く電
圧領域までとすることで、画素電極44上に黒色膜が形成
されることを避けることができる。

【００３０】そうして、従来と同様に、マトリクスアレ
イ基板28，41と図示しない対向基板を対向させ、マトリ
クスアレイ基板28，41および対向基板上にポリイミド樹
脂を塗布し、それぞれマトリクスアレイ基板28，41およ
び対向基板を布で擦るラビング処理を施して配向層を形
成する。その後、マトリクスアレイ基板28，41および対
向基板を５μｍの間隔を保って保持させ、この間隙に液
晶を注入し、駆動回路を付与して液晶表示装置とする。

【００３１】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置の製造方法によれ
ば、透明導電膜で形成された配線電極と、電着用の電極
にそれぞれ異なる極性の電圧をかける電着法により、配
線電極上のみに非光透過性膜を形成するため、パターニ
ングの回数を増加することなく、配線電極上に光を透過
させず、配線電極部分での光の漏れを著しく減少させる
ことができ、高コントラスト比とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の製造方法の一実施例の
製造工程を示す平面図である。

【図２】同上電着状態を示す説明図である。

【図３】他の実施例の液晶表示装置の製造方法の製造工
程を示す平面図である。

【図４】従来例の液晶表示装置を示す断面図である。

【図５】同上平面図である。

【図６】他の従来例の液晶表示装置を示す平面図であ
る。

【図７】また他の従来例の液晶表示装置を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

21，42 ガラス基板 22，43 配線電極 24，44 画素電極 25，45 非線形抵抗素子としてのスイッチング素子 33，46 非光透過性膜としての黒色膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶を挟み込んだ２枚の基板の内の少な
   くとも一方の基板上に複数の画素電極に非線形抵抗素子
   を介して接続され透明導電膜にて形成された複数の配線
   電極を備えた液晶表示装置の製造方法において、 電着法により前記配線電極の表面に非光透過性膜を被覆
   する工程を具備することを特徴とする液晶表示装置の製
   造方法。