JPH0618938A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、表示品位を低下することない
ブラックマトリクスを形成できる液晶表示装置を提供す
る。 【構成】 アクティブマトリクスアレイ基板１のガラス
基板11上に、下部金属12−絶縁体15−上部金属18のＭＩ
Ｍ構造のスイッチング素子３を形成する。このスイッチ
ング素子３に接続する配線電極４も、下部金属13−絶縁
体16−上部金属21のＭＩＭ構造とする。上部金属21，22
の表面に酸化膜を形成して絶縁体23，24を形成する。こ
れら上部金属21，22および絶縁体23，24にてブラックマ
トリクス８を形成する。 【効果】 ブラックマトリクス８は上部金属21，22と絶
縁体23，24なので、上部金属21，22の表面に厚い絶縁体
23，24を形成しても、配線電極４の抵抗に影響を与え
ず、配線容量の増加も無視でき、時定数の増加も少な
く、表示品位が低下しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属−絶縁体−金属
（Metal-Insulator-Metal ：ＭＩＭ）素子をスイッチン
グ素子として基板に設けた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、電卓など
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、テレビ画像表示などの大容量表示用
途に使用されてきている。

【０００３】そして、従来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、いわゆる
単純マトリクス方式を用いている。ところが、このマル
チプレックス駆動方式では、走査線数の増加に伴って、
表示部分と非表示部分のコントラスト比が劣化するた
め、大規模なマトリクス表示には好ましくない。

【０００４】そして、この従来の液晶表示装置の持つ問
題点を解決するため、個々の画素をスイッチング素子に
よって駆動する、いわゆるアクティブマトリクス方式が
開発されている。このスイッチング素子としては薄膜ト
ランジスタや非線形抵抗素子を用いるが、基本的に二端
子で構造が簡単な非線形抵抗素子は製造コストの面で有
利である。

【０００５】また、非線形抵抗素子としては種々の方式
が開発されているが、金属−絶縁体−金属（Metal-Insu
lator-Metal ：ＭＩＭ）構造を持つものが、唯一実用化
されている。そして、スイッチング素子としてＭＩＭ素
子を用いるアクティブマトリクスアレイ基板は、通常、
第１層金属、第２層金属、画素表示電極の３回のフォト
リソグラフィー工程によって形成される。このようにし
て得られたアクティブマトリクスアレイ基板に、ＩＴＯ
（酸化インジウム）からなる透明導電膜をストライプ状
にパターニングした対向基板とを対向させて組み合わ
せ、各々のアクティブマトリクスアレイ基板および対向
基板に配向処理を施した後に、これらアクティブマトリ
クスアレイ基板および対向基板を貼り合わせ、液晶を注
入することによって所望の液晶表示装置を得ている。

【０００６】そして、この液晶表示装置としては、たと
えば図５に示す構成のものが知られている。この図５に
示す液晶表示装置は、アクティブマトリクスアレイ基板
１上に間隙を介してマトリクス状に正方形状の画素表示
電極２を形成し、これら画素表示電極２にそれぞれ非線
形抵抗素子からなるスイッチング素子３を設け、これら
スイッチング素子３を配線電極４にて接続したものであ
る。

【０００７】ところが、画素表示電極２間と画素表示電
極２および配線電極４間との斜線の部分を透過する光は
画素表示電極２によって変調されないため、ノーマリー
ホワイトモードを用いた場合、黒の透過率が下がりきら
ずコントラスト比の不足といった問題が生ずる。

【０００８】そして、このようなコントラスト比の不足
の問題を解決するために、通常はアクティブマトリクス
アレイ基板１に対向する対向基板６の非画素部分に、図
６に示すような遮光部、いわゆるブラックマトリクス７
を形成している。

【０００９】しかしながら、このようにブラックマトリ
クス７を形成するためには、対向基板６のフォトリソグ
ラフィー工程を追加しなければならないため、工程の増
加によるコストアップは避けられない。

【００１０】一方、このような工程の増加によるコスト
アップを抑える問題を回避する方法として、たとえば特
開平３ー２１２６２１号公報に記載されている構成が知
られている。この特開平３−２１２６２１号公報記載の
構成は、アクティブマトリクスアレイ基板１上に、図７
に示すように、簡易的なブラックマトリクス８を形成す
るものである。

【００１１】この簡易的なブラックマトリクス８の形成
に際しては、まず、アクティブマトリクスアレイ基板１
となるガラス基板11上に、タンタル（Ｔａ）などの第１
層金属をスパッタリング法を用いて薄膜形成した後、１
回目のフォトリソグラフィー工程によって、図３（ａ）
および図４（ａ）に示すように、スイッチング素子３の
下部金属12、ブラックマトリクスを形成する配線電極４
の下部金属13およびブラックマトリクス８の下部金属14
のパターンを形成する。

【００１２】次に、１回目の陽極酸化を行ない、図４
（ｂ）に示すように、スイッチング素子３の下部金属12
の表面に非線形抵抗素子として適当な膜厚、たとえば５
００〜１０００オングストローム程度の酸化膜を形成
し、絶縁体15を形成するとともに、配線電極４の下部金
属12の表面およびブラックマトリクス８の表面にも、そ
れぞれ酸化膜の絶縁体16，17を形成する。

【００１３】さらに、クロム（Ｃｒ）などからなる第２
層金属をこれら絶縁体15，16，17上に、スパッタリング
法を用いて薄膜形成し、２回目のフォトリソグラフィー
工程によって、図３（ｂ）および図４（ｃ）に示すよう
に、スイッチング素子３の絶縁体15上に上部金属18のパ
ターンを形成する。

【００１４】また、下部金属12，13，14の表面近傍に２
回目の陽極酸化を行ない、図４（ｄ）に示すように、ス
イッチング素子３の上部金属18が形成された部分以外の
下部金属12，13，14に、十分に厚い絶縁膜15a ，16a ，
17a を、たとえば２０００オングストローム以上を形成
する。

【００１５】最後に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から
なる透明導電膜をスパッタリング法を用いて薄膜形成
後、３回目のフォトリソグラフィー工程によって、図３
（ｃ）および図４（ｅ）に示すように、画素表示電極２
のパターンを形成することによってアレイ工程が終了す
る。

【００１６】このように図３および図４に示すようなア
クティブマトリクスアレイ基板１を用いれば、フォトリ
ソグラフィー工程を増加することなく、ブラックマトリ
クス８を形成することが可能となる。このとき画素表示
電極２とブラックマトリクス８が接触する部分に、ＩＴ
Ｏの画素表示電極２の絶縁膜16a の絶縁体−下部金属12
のＭＩＭ構造が形成されるが、絶縁膜15a ，16a ，17a
の膜厚が２０００オングストローム程度あれば、リーク
電流が表示に影響を与えないことが実験で確認されてい
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
３および図４に示す構造を用いた場合、図４（ｃ）、
（ｄ）で配線電極４の部分の断面を比較すると、図４
（ｃ）に比べて図４（ｄ）では下部金属12，13の厚さが
薄くなっており、絶縁膜15a ，16a は下部金属12，13の
酸化膜であるため、絶縁膜15a ，16a の膜厚を厚くする
と下部金属12，13の膜厚が薄くなり、信号の配線抵抗が
増加してしまう。

【００１８】また、ブラックマトリクス８を形成した部
分に形成される容量により、配線容量もまた増加してし
まい、配線電極４の時定数はブッラクマトリクス８を形
成しない場合と比較して増大してしまい、駆動波形の鈍
りによる表示品位の低下を引き起こす要因となる問題を
有している。

【００１９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、簡単な構成で、表示品位を低下することないブラッ
クマトリクスを形成できる液晶表示装置を提供すること
を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の画素表
示電極およびこれら画素表示電極に電気的に接続した下
部金属−絶縁体−上部金属の構造の非線形抵抗素子を基
板上に形成し、この非線形抵抗素子を配線電極により行
および列の少なくとも一方毎に接続した液晶表示装置に
おいて、前記画素表示電極間に前記上部金属およびこの
上部金属を酸化した上部金属酸化膜よりなる遮光体を設
けたものである。

【００２１】

【作用】本発明は、上部金属およびこの上部金属の酸化
膜を用いて遮光体を形成することにより、下部金属の抵
抗には影響を与えないため上部金属に十分に厚い酸化膜
を形成しても配線電極の抵抗が低下することはなく、ま
た、遮光体が形成される部分に形成される絶縁体による
付加容量は、下部金属の配線電極とは直接接続されては
いないため、配線容量が増加することもない。したがっ
て、配線電極の時定数を増加させないため表示品位が低
下することなく、簡単な構成で基板上に遮光体を形成で
きる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の一実施例を、
製造工程に従って図面を参照して説明する。なお、図３
ないし図７に示す従来例に対応する部分には、同一符号
を付して説明する。

【００２３】まず、図１（ａ）および図２（ａ）に示す
ように、アクティブマトリクスアレイ基板１を構成する
ガラス基板11上に、タンタル（Ｔａ）の第１層金属をス
パッタリング法を用いて薄膜形成した後に、１回目のフ
ォトリソグラフィー工程を行ない、金属−絶縁体−金属
（Metal-Insulator-Metal ：ＭＩＭ）構造の非線形抵抗
素子からなるスイッチング素子３の下部金属12と配線電
極４の下部金属13とのパターンを形成する。

【００２４】次に、図２（ｂ）に示すように、１回目の
陽極酸化工程によって、スイッチング素子３にＭＩＭ素
子の絶縁膜として適当な厚さ、たとえば５００〜１００
０オングストローム程度となるように酸化膜を形成し、
絶縁体15を形成するとともに、配線電極４の下部金属12
の表面に、酸化膜の絶縁体16を形成する。

【００２５】さらに、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔ
ｉ）などからなる第２層金属をスパッタリング法を用い
て全面に薄膜形成し、２回目のフォトリソグラフィー工
程により、図１（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、
スイッチング素子３の絶縁体15に交差して上部金属18を
形成するとともに、遮光体としてのブラックマトリクス
となる配線電極４の絶縁体16上の上部金属21および遮光
体としてのブラックマトリクス８の上部金属22のパター
ンを形成する。

【００２６】そして、２回目の陽極酸化を配線電極４お
よびブラックマトリクス８の上部金属21，22上に行な
い、図２（ｄ）に示すように、上部金属21，22の表面に
十分に厚い、たとえば２０００オングストローム以上の
上部金属酸化膜としての絶縁体23，24を形成する。

【００２７】最後に、図１（ｃ）および図２（ｅ）に示
すように、ＩＴＯ（酸化インジウム）からなる透明導電
膜をスパッタリング法を用いて薄膜形成後、３回目のフ
ォトリソグラフィー工程によって、画素表示電極２のパ
ターンを形成することによってアレイ工程が終了する。

【００２８】そうして、アクティブマトリクスアレイ基
板１の画素表示電極２が配線電極と直交するようにスト
ライプ状にパターニングされた図示しない対向基板と組
み合わせ、これらアクティブマトリクスアレイ基板１お
よび対向基板を互いに配向処理を行なった後に、これら
アクティブマトリクスアレイ基板１および対向基板を所
定の間隙を保って張り合わせ、これらアクティブマトリ
クスアレイ基板１および対向基板間に液晶を注入するこ
とによって、液晶表示装置を形成する。

【００２９】上記実施例においては、上部金属としてタ
ンタルを用いたが、陽極酸化が可能な金属であればタン
タル以外の金属でもよい。

【００３０】また、ブラックマトリクスとして上部金属
21，22とこれら上部金属21，22の酸化膜からなる絶縁体
23，24とを用いているため、表示に影響がでないように
上部金属21，22の表面に十分に厚い酸化膜の絶縁体23，
24を形成しても、実際に信号が流れる配線電極４の抵抗
に影響を与えず、また、ブラックマトリクスの容量は配
線電極４に絶縁体23，24を介してつながっているため配
線容量の増加も無視でき、時定数の増加も少ないため、
表示品位が低下することもない。

【００３１】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置によれば、上部金
属およびこの上部金属の酸化膜を用いて遮光体を形成す
ることにより、下部金属の抵抗には影響を与えないため
上部金属に十分に厚い酸化膜を形成しても配線電極の抵
抗が低下することはなく、また、遮光体が形成される部
分に形成される絶縁体による付加容量は、下部金属の配
線電極とは直接接続されてはいないため、配線容量が増
加せず、配線電極の時定数を増加させないため表示品位
が低下することなく、簡単な構成で基板上に遮光体を形
成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の一実施例の製造工程を
示す正面からの工程図である。

【図２】同上断面の工程図である。

【図３】従来例の液晶表示装置の製造工程を示す正面か
らの工程図である。

【図４】同上断面の工程図である。

【図５】同上ブラックマトリクスを有さない液晶表示装
置を示す正面図である。

【図６】同上ブラックマトリクスのパターニングを示す
正面図である。

【図７】同上他のブラックマトリクスのパターニングを
示す正面図である。

【符号の説明】

３ 非線形抵抗素子としてのスイッチング素子 ４ 配線電極 11 ガラス基板 12，13 下部金属 15 絶縁体 18，21，22 上部金属 23，24 上部金属酸化膜としての絶縁体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素表示電極およびこれら画素表
   示電極に電気的に接続した下部金属−絶縁体−上部金属
   の構造の非線形抵抗素子を基板上に形成し、この非線形
   抵抗素子を配線電極により行および列の少なくとも一方
   毎に接続した液晶表示装置において、 前記画素表示電極間に前記上部金属およびこの上部金属
   を酸化した上部金属酸化膜よりなる遮光体を設けたこと
   を特徴とする液晶表示装置。