JPH06250228A

JPH06250228A - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPH06250228A
Application number: JP3651993A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Morita; 廣森田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明の目的は、複雑高精度のフォトマスク
を用いた製造工程を増やすこと無く、コントラスト比の
高い液晶表示装置を製造することのできる液晶表示装置
の製造方法を提供することにある。【構成】非線形抵抗素子（16）およびこれに接続する画
素電極（28）のパターニングが済んだ後、画素電極のパ
ターニングに用いたフォトレジストパターンを残したま
ま、遮光材料を含んだフォトレジスト（52）を基板（2
0）上に積層形成する。その後、基板側から、遮光材料
を含むフォトレジストを露光する。この際、残っている
画素電極のパターニング用のフォトレジストパターンを
フォトマスクとして用い、遮光材料を含んだフォトレジ
ストのパターニングする。そして、画素電極用のフォト
レジストパターンを除去することにより、画素電極の周
辺に残っている、遮光材料を含んだフォトレジストの残
渣を除去する。

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−絶縁層−金属（以下、Ｍ
ＩＭ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の絶縁層として作用する酸化膜
を形成する。更に、ＭＩＭ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、Ｍ
ＩＭ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５５−１６１２７３号公
報に開示され、その改良技術が特開昭５８−１７８３２
０号公報等に示されている。

【０００４】従来のＭＩＭ素子は、特開昭５５−１６１
２７３号公報に記載されているように、第１の基板上に
は、ＭＩＭ素子および画像表示用の透明電極を３回の薄
膜形成・写真食刻によりパターン形成し、さらに、第２
の基板上に透明電極のパターンを形成している。しかし
ながら、両方の基板を組み合わせてセルを組み立てた場
合、光を偏調できない領域、つまり、裏側から表側に光
の抜ける領域ができてしまい、コントラスト比を悪くし
ていた。また、通常、光の漏洩領域を、遮光部材で覆う
工夫が行われ、クロム等の金属パターンを第１の基板の
画素電極周辺の光漏れ部分に設けることが行われる。特
に、アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタ型
の液晶表示装置においては、トランジスタの電流光リー
クを防ぐ目的で遮光部材は不可欠とされている。カラー
表示の場合には、カラーフィルターの色領域間の境界
に、クロム等の金属パターンや黒色部材を配置してい
る。このような、遮光部材は、第１の基板の上に限ら
ず、第２の基板上に施してもよい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような遮光部材を設ける場合、フォトマスクを用いた微
細高精度の製造工程が必要であるとともに、２枚の基板
上のパタ−ニング相互のずれが必ず生じる。そのため、
遮光部材材が画素電極に被さって、光偏調領域（画素面
積）を減少させたり、横方向に隙間が生じて、光漏洩部
分を生じてしまう問題がある。

【０００６】この発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、複雑高精度のフォトマスクを用いた製造工程を増や
すこと無く、コントラスト比の高い液晶表示装置を製造
することのできる液晶表示装置の製造方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の製造方法によれば、液晶表示装置に用いる
マトリクスアレイ基板の製造において、画素電極を構成
する透明電極部を除く領域に、遮光部材を隙間無く形成
している。つまり、非線形抵抗素子およびこれに接続す
る画素電極のパターニングが済んだ後、画素電極のパタ
ーニングに用いたフォトレジストパターンを残したま
ま、遮光材料を含んだフォトレジストを積層形成する。
その後、新たなフォトマスクを用いることなく、基板側
から、遮光材料を含むフォトレジストを露光する。この
場合、残っている画素電極のパターニング用のフォトレ
ジストパターンが、フォトマスクの役割を果たし、遮光
材料を含んだフォトレジストのパターニングができる。
そして、画素電極用のフォトレジストパターンを除去す
ると、その際、画素電極の周辺に１乃至５ミクロン程度
残っていた、遮光材料を含んだフォトレジストの残渣が
除去され、精度の良い、パターニングができる。それに
より、高性能のマトリクスアレイ基板を有する液晶表示
装置を製造することができる。

【０００８】

【作用】既存の層をフォトマスクに用いて裏面露光を行
うことから、新たなフォトマスクのための写真食刻工程
の追加は必要無く、生産性の低下を防止することができ
る。通常、表示の画素は光偏調領域を大きし、コントラ
ストを向上させる目的から可能な限り大きく設計され
る。本発明では、その大きさを規定する画素電極パター
ニング用のレジストを最後に剥離することにより、リフ
トオフ効果で、画素周辺に残って画素領域を狭めてい
た、余分な黒レジスト残渣を取り去り、画素のその大き
さを確実に保持することができる。この結果、設計どお
りの高コントラスト表示を実現でき、高性能の液晶表示
装置の製造が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例に係る液晶表示装
置の製造方法について詳細に説明する。まず、本実施例
に係る製造方法により製造される液晶表示装置の構成に
ついて説明する。

【００１０】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２０を有する第１の基板としてのマト
リクスアレイ基板２２と、このマトリクスアレイ基板と
所定の間隔を保って保持された第２の基板としての対向
基板２４と、これらの基板間に封入された液晶層２６
と、を備えている。

【００１１】ガラス基板２０の上面には、互いに平行な
多数の電極配線１２が形成されているとともに、各電極
配線に沿って、多数の透明な画素電極２８が互いに所定
間隔離間して形成されている。各画素電極２８は、非線
形抵抗素子としてのＭＩＭ素子１６を介して対応する電
極配線１２に接続されている。ＭＩＭ素子１６は、ガラ
ス基板２０上面に形成にされ電極配線１２から延出した
Ｔａからなる第１の金属膜１６ａと、第１の金属膜上に
形成された絶縁膜（非線形抵抗膜）１６ｂと、絶縁膜上
に形成されたＴｉからなる第２の金属膜１６ｃと、を有
している。画素電極２８は、ＩＴＯからなり、その一部
が第２の金属膜１６ｃと重なるように形成されている。
また、画素電極２８を除く領域を覆うようにして、遮光
部材としての黒色部材５０が形成されている。そして、
ガラス基板２０上面には、電極配線１２、ＭＩＭ素子１
６、画素電極２８、および黒色部材５０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。

【００１２】一方、対向基板２４の内面上には、ＩＴＯ
からなるストライプ状の多数の透明な対向電極１４が形
成され、電極配線１２と直交する方向に延びている。ま
た、対向基板２４の内面上には、対向電極１４に重ね
て、ポリイミド樹脂からなる配向膜３６が形成されてい
る。

【００１３】上記のように構成された液晶表示装置は、
以下の製造工程により製造される。まず、図３（ａ）に
示すように、例えば、ＳｉＯ2 のアルカリ防御被膜を表
面に備えた０．７ｍｍ厚のガラス基板２０上に、３００
０オングストロームのＴａからなる薄膜３８をスパッタ
リングにより形成する。次に、薄膜３８上にポジタイプ
のフォトレジスト（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ーン
４０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３８のエッチングを行う。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、パターン周辺（エッヂ）部にテーパー形状が形成さ
れる。それにより、ガラス基板２０上面に電極配線１２
およびＭＩＭ素子１６の第１の金属膜１６ａが形成され
れる。

【００１４】次に、図３（ｂ）に示すように、レジスト
パターン４０を除去した状態で、電極配線１２および第
１の金属膜１６ａを陽極とし、白金メッシュ板を陰極と
して、電解液（１重量％硼酸アンモニウム水溶液）中で
化成を行う。この時の電圧をコントロールすることによ
り第１の金属膜１６ａの表面上に、絶縁膜１６ｂを所望
の厚さに形成する。実施例では４８Ｖの電圧を印加し、
８００オングストロームの絶縁膜１６ｂを得ている。電
解液に対し、露出しているＴａでは、膜厚３２０オング
ストロームの金属が膜厚８００オングストロームのＴａ
2 Ｏ5 （誘電率２５）に変化する。

【００１５】続いて、図３（ｃ）に示すように、ガラス
基板２０の全面に膜厚１２００オングストロームのＴｉ
からなる薄膜４２をスパッタリングによって形成する。
この薄膜４２上にポジタイプのフォトレジスト（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ーン４４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・アシッド）９ｇと水４００ｃｃ、過酸化水素２１６
ｃｃ、アンモニア水３０ｍｌとを混ぜ、室温に保って、
Ｔｉの薄膜４２をエッチングし、レジストを除去する。
これによりＭＩＭ素子１６の第２の金属膜１６ｃが形成
される。

【００１６】次に、図３（ｄ）に示すように、１０００
オングストロームのＩＴＯからなる透明導電膜４６をス
パッタリングにより形成、その後、透明導電膜上にポジ
タイプのフォトレジスト（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
ターン４８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
たエッチング液によりレジストパターン４８と同一の画
素電極２８を形成する。

【００１７】続いて、図１（ｅ）に示すように、光重合
型のフォトポリマーに黒色有機顔料を分散したネガタイ
プの黒色フォトレジスト５２を１ミクロン形成する。こ
こで、フォトマスクを用いずにガラス基板２０側から露
光し、現像するとＩＴＯレジストパターン４８上の黒色
フォトレジストは溶解し、露光により重合できた部分
の、黒色フォトレジストが残る。さらに、ＩＴＯレジス
トパターン４８のフォトレジストを除去する。この時
に、図３（ｆ）に示すように、ＩＴＯ画素パターンのエ
ッヂ部５３に残っていた黒色フォトレジスト４２もリフ
トオフ効果により完全に除去でき、精度の良いパターン
が形成される。

【００１８】形成されたマトリクスアレイ基板を観察し
たところ、画素電極２８と黒色部材５０との領域の重な
り、もしくは隔たりは、通常の顕微鏡観察誤差以下で見
られず、ほぼ完全に一致していた。上記工程により、光
偏調領域が大きく、光漏れ領域の無いマトリクスアレイ
基板が完成する。

【００１９】なお、上述したマトリックスアレイ基板か
ら、液晶表示装置を形成するには、まず、マトリクスア
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
３２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。対向基板２４にも同様の処理を行いＩ
ＴＯからなる対向電極１４およびポリイミド樹脂からな
る配向膜３６を形成する。そして、配向膜３６をマトリ
ックアレイ２２側の配向膜３２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、５μｍな
いし１０μｍの間隔を保って保持し、液晶２６を注入し
て液晶セルを構成する。その後、液晶セルの外側に、つ
まり、ガラス基板２０、２４の外面に、偏光軸を約９０
°ねじった形で偏光板（図示しない）をそれぞれ形成す
る。それにより、液晶表示装置が完成する。

【００２１】以上のように構成された液晶表示装置の製
造方法によれば、画素電極のパタ−ニング用のフォトレ
ジストをマスクとして用いて基板の裏面側から露光を行
うことにより、製造工程を増加させることなく、光偏調
領域が大きく、かつ光漏れ領域の無い液晶表示装置を製
造することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、複雑高精度のフォトマスクを用いた製造工程を増や
すこと無く、コントラスト比の高い液晶表示装置を製造
することができる。従って、コントラスト比の高い表示
ができ、信頼性の高い、大規模かつ高精細のマトリック
ス型液晶表示装置の実用化に非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係る製造方法により製造さ
れる液晶表示装置の画素を拡大して示す平面図。

【図２】上記液晶表示装置の断面図。

【図３】上記液晶表示装置のマトリックスアレイ基板の
製造工程を概略的に示す断面図。

【符号の説明】

１２…電極配線、１４…対向電極、１６…ＭＩＭ素子、
１６ａ…第１の金属膜、１６ｂ…絶縁膜、１６ｃ…第２
の金属膜、２２…マトリックスアレイ基板、２８…画素
電極、５０…黒色部材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向した２枚の基板と、上記２枚の基板
間に挟持された液晶層と、一方の基板上に形成された液
晶駆動用の画素電極と、上記一方の基板上に形成され上
記画素電極に接続されているとともに、第１の金属膜、
絶縁膜、第２の金属膜を積層して形成された非線形抵抗
素子と、を有する液晶表示装置の製造方法において、上記一方の基板上に上記非線形抵抗素子を形成する工程
と、上記非線形抵抗素子の形成された上記一方の基板上に、
ポジタイプのフォトレジストパターンを用いてパターニ
ングを行なうことにより上記画素電極を形成する工程
と、上記画素電極のパターニング後、上記フォトレジストパ
ターンを残した状態で上記一方の基板上全面に、ネガタ
イプの黒色フォトレジストを形成する工程と、上記黒色フォトレジストを上記一方の基板側から露光
し、現像して黒色フォトレジストパターンを形成を形成
する工程と、上記黒色フォトレジストパターンの形成後、上記残って
いるポジタイプのフォトレジストパターンを除去する工
程と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置の製造方
法。