JPH06281962A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明の目的は、コントラスト比を向上し、
かつ配線容量の増加及び点欠陥歩留まりの低下を生じる
ことのない液晶表示装置およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】液晶表示装置は、基板(10)上に形成され互いに
ほぼ平行に延びる複数の信号電極(18)と、互いに所定間
隔離間してかつ信号電極に沿って基板上に配設された複
数の画素電極(20)と、積層された下部金属、絶縁体、上
部金属を有し上記各表示電極と信号電極とを接続した複
数の非線形抵抗素子(22)と、を備えている。隣接する画
素電極間には、信号電極および画素電極から電気的に独
立した複数の遮光体(24)が形成されている。これらの遮
光体は、信号電極および非線形抵抗素子の下部金属およ
び絶縁体を構成する金属層および絶縁体層をパタ−ニン
グすることにより形成されている。

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に関し、特
に、スイッチング素子として金属−絶縁体−金属（以下
ＭＩＭと称する）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、時計・電卓等の
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、更にはＯＡ用の端末機器、ＴＶ画像表
示等の大容量表示用途に使用されてきている。従来、液
晶表示装置においては、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るの
が一般的であった。しかしながら、この方式は走査線数
の増加に伴って表示部分と非表示部分とのコントラスト
比が劣化するため大規模なマトリクス表示には不適であ
るという欠点がある。

【０００３】そこで、この欠点を解決する一つの手段と
して、個々の画素をスイッチング素子によって駆動する
方法、いわゆるアクティブマトリクス方式が開発されて
いる。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。非線
形抵抗素子としては種々の方式のものが開発されている
が、そのなかで金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）構造を持
つ素子が現在唯一実用化がなされている。

【０００４】二端子素子を用いたアクティブマトリクス
型の液晶表示装置は、製造コストの低いことが最大の特
徴であるため、モノクロ表示を行う場合非変調領域を遮
光するいわゆるブラックマトリクス（以下ＢＭと称す
る）を設けない場合が多い。実用化されているアモルフ
ァスシリコンの薄膜トランジスタがフォトリーク防止
上、こうした遮光を必須としていることと相違する。し
かしながら、実際上、ＢＭなしでは、セル構成において
電圧無印加状態で白表示のいわゆるノーマリーホワイト
モードを用いる場合、電圧印加時の黒表示の輝度が十分
に下がらないため良好なコントラスト比を得るのが困難
であるといった問題を生ずる場合がある。

【０００５】そこで、このような問題点を解決する１つ
の手法として、例えば、特開昭６１−１４０９８２に示
されているように，配線電極を用いて隣接する画素表示
電極の隙間を埋めることによって簡易的なＢＭとする方
法が提案されている。

【０００６】このような液晶表示装置は以下の工程によ
り製造される。まず、ガラス基板上にＴａからなる第一
の金属層をスパッタリング法により薄膜形成した後、一
回目のフォトリソグラフィー工程を用いてＭＩＭ素子の
下部金属および配線電極のパターニングを行う。この
時、隣接する画素表示電極隙間に相当する部分にも遮光
体として作用する配線電極を設ける。次に、陽極酸化法
等を用いて第一の金属層の表面にＭＩＭ素子の絶縁膜と
なる酸化膜を形成する。その後、全面にＭＩＭ素子の上
部金属となる第二の金属層をスパッタリング法により薄
膜形成する。続いて、二回目のフォトリソグラフィー工
程を用いて、ＭＩＭ素子の上部金属のパターニングを行
う。最後にＩＴＯを全面に薄膜形成後に三回目のフォト
リソグラフィー工程により、画素表示電極（１５）パタ
ーニングすることにより工程が終了する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとく配線電極
の一部を隣接する画素電極間にまで延長して遮光体とす
ることにより工程の増加なしにコントラスト比の向上が
可能となる。しかしながら、このような製造方法により
製造された液晶示装置は下のような問題を有する。

【０００８】まず、遮光体を配線電極と一体で形成する
ため遮光体の面積分だけ配線電極の面積が増加し、配線
容量が増大する。また、画素表示電極のパターニング時
に従来構造であれば表示欠陥とはならない程度のパタ−
ニング不良が生じた場合でも、画素電極と遮光体とが導
通し点欠陥となる。そのため、歩留まり低下の原因とな
る。

【０００９】本発明は上記問題点を解決するためのもの
であり、その目的は、コントラスト比を向上し、かつ配
線容量の増加及び点欠陥歩留まりの低下を生じることの
ない液晶表示装置およびその製造方法を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の液晶表示装置は、基板上に形成され互い
にほぼ平行に延びる複数の配線電極と、互いに所定間隔
離間してかつ上記配線電極に沿って上記基板上に配設さ
れた複数の画素電極と、積層された下部金属、絶縁体、
上部金属を有し上記各画素電極と配線電極とを接続した
複数の非線形抵抗素子と、を備え、隣接する画素電極間
には、上記配線電極および表示電極から電気的に独立し
た複数の遮光体が形成されている。

【００１１】また、この発明の液晶表示装置によれば、
上記遮光体は、上記非線形抵抗素子の下部金属および上
部金属の一方と同一の金属、あるいは、非線形抵抗素子
の下部金属および絶縁体からなる積層体と同一の積層体
で形成されている。

【００１２】この発明に係る液晶表示装置の製造方法
は、基板上に下部金属膜を形成する工程と、一回目の陽
極酸化により上記下部金属層上に絶縁体層を形成する工
程と、上記下部金属膜および絶縁体層をパタ−ニングす
ることにより、非線形抵抗素子の下部金属−絶縁体、非
線形抵抗素子に繋がる下部金属−絶縁体の積層体よりな
る配線電極、下部金属−絶縁体の積層構造よりなり上記
非線形抵抗素子および配線電極から電気的に独立した遮
光体を形成する工程と、上記非線形抵抗素子の下部金属
−絶縁体および上記配線電極に二回目の陽極酸化を行
い、上記下部金属の側面に絶縁体層を形成する工程と、
上記非線形抵抗素子の上部金属を形成する工程と、上記
上部金属に重ねて画素電極を形成する工程と、を備えて
いる。

【００１３】

【作用】本発明における液晶表示装置によれば、隣接す
る画素電極間に、非線形抵抗素子を形成する上部金属お
よび下部金属の少なくとも一方よりなり配線電極および
画素電極からる電気的に独立した島状の遮光体を設けて
いる。そのため、製造工程を増加する事なく、非画素部
分から漏れる光を減少させコントラスト比の向上を図る
ことができる。遮光体は電気的に独立なため、配線電極
の配線容量は増加せず、また、従来構造で欠陥とならな
い程度のパターン不良であれば点欠陥とはならず、遮光
体を設けない場合と比較して歩留まりが低下することも
ない。このような構成の液晶表示装置を製造するには、
製造工程中で使用する遮光性の金属層を、パターニング
の工程で隣接する画素表示電極間に島状に残せば良い。
そのため、製造工程の増加無しに簡便に形成することが
できる。

【００１４】また、遮光体が、非線形抵抗素子の下部金
属および絶縁体と同様な積層体で形成されている場合、
遮光体と周囲の電極との間のカップリングを防止するこ
とができ非常に有効である。つまり、画素のピッチが小
さくなると、遮光体は、周辺の画素電極や液晶層を介し
ての対向電極との間で、カプリングを生じ、画面表示上
でフリッカーや残像が観察されることがある。今後、大
容量、高精細の画面の開発には、何らかの工夫が必要と
なる。フリッカーなどの原因は、周囲の電極のパルス的
な電位変動であり、これを吸収できる層を遮光体上に設
けてやれば良く、この層としては非線形抵抗素子部に用
いられている絶縁体が有効であることを確認した。

【００１５】そこで、本発明によれば、陽極酸化法等を
用いて下部金属層の表面に非線形抵抗素子の絶縁膜とな
る酸化膜を形成し、これら下部金属層と絶縁層との積層
体の一部により遮光体を形成している。この場合、ま
ず、基板上に下部金属膜を形成し、その上に一回目の陽
極酸化により絶縁体層を形成した後、非線形抵抗素子の
下部金属−絶縁体およびそれに繋がる下部金属−絶縁体
の積層構造よりなる配線電極、孤立した下部金属−絶縁
体の積層構造よりなる遮光体をパターニンクしている。
そして、非線形抵抗素子の下部金属−絶縁体およびそれ
に繋がる下部金属−絶縁体の積層構造よりなる配線電極
に二回目の陽極酸化を、一回目と同一条件で行って、下
部金属の側面に絶縁体を形成している。その後、上部金
属、画素電極のパターンを形成して、アレイ基板を形成
している。従来に比べて二回目の陽極酸化が増加する
が、非線形抵抗素子の上下電極間の短絡を防止する上で
有効である。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照しながら、この発明の実施
例について詳細に説明する。

【００１７】図１および図２に示すように、この実施例
に係る液晶表示装置は、ガラスから基板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
対向配置された対向基板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。アレイ基板１２の
基板１０上には、配線電極としての多数の信号電極１８
が形成されているとともに、各信号電極に沿って、多数
の透明な画素電極２０が互いに所定間隔離間して形成さ
れている。

【００１８】各画素電極２０は、非線形抵抗素子として
のＭＩＭ素子２２を介して対応する信号電極１８に接続
されている。ＭＩＭ素子２２は、信号電極１８から延出
したＴａからなる下部金属２２ａと、下部金属上に形成
された絶縁膜２２ｂと、絶縁膜上に形成されたＴｉから
なる上部金属２２ｃとを有している。画素電極２０はＩ
ＴＯからなり、その一部が上部金属２２ｃと重なるよう
に基板１０上に形成されている。

【００１９】また、基板１０上には、隣り合う２つの画
素電極２０間に位置して、遮光体２４が形成されてい
る。各遮光体２２は、信号電極１８および画素電極から
電気的に独立して島状に設けられている。そして、基板
１０上には、信号電極１８、ＭＩＭ素子２２、画素電極
２０および遮光体２４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。

【００２０】一方、対向電極１４はガラズからなる基板
２８を有し、この基板の内面にはＩＴＯからなる多数の
走査電極３０が形成され信号電極１８と直交する方向に
延びている。基板２８の内面には、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。なお、基板１０および２８の外面には、偏光膜３４
がそれぞれ形成されている。

【００２１】次に、上記のように構成された液晶表示装
置の製造方法について説明する。まず、ガラスからなる
基板１０上にＴａからなる下部金属層をスパッタリング
法を用いて薄膜形成した後、陽極酸化法を用いて下部金
属層の表面に絶縁体層としての酸化膜を形成する。続い
て、１回目のフォトリソグラフィー工程により下部金属
層および酸化膜をパタ−ニングし、図３に示すように、
非線形抵抗素子２２の下部金属−絶縁体２２ａ、２２
ｂ、配線電極１８、および遮光体２４を形成する。

【００２２】次に、２回目の陽極酸化により配線電極１
８および非線形抵抗素子の下部金属−絶縁体２２ａ、２
２ｂからなる積層体上に再度酸化膜を形成し、上記パタ
ーニング時に露出した配線電極側面および積層体側面の
金属表面に酸化膜を形成する。その後、Ｔｉ等からなる
上部金属層をスパッタリング法を用いて基板１０の全面
に薄膜形成した後、２回目のフォトリソグラフィー工程
により上部金属層をパタ−ニングし、図４に示すように
非線形抵抗素子２２の上部金属２２ｃを形成する。

【００２３】続いて、ＩＴＯからなる透明導電膜をスパ
ッタリング法により基板１０上に薄膜形成した後、３回
目のフォトリソグラフィー工程を用いて図１に示すよう
に画素表示電極２０のパターニングを行うことにより、
アレイ基板１２が完成する。

【００２４】次に、アレイ基板１２の素子形成面にポリ
イミド樹脂からなる配向膜２６を形成した後、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１
４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。上記２種類の基板を所定の間隔を保って対向保持
し、これらの基板間に液晶を封入して液晶セルを構成す
る。その後、液晶セルの外面、つまり、基板１０、２８
の外面に偏光膜３４をそれぞれ形成することにより、液
晶表示装置が完成する。

【００２５】以上のように構成された液晶表示装置によ
れば、信号電極１８および画素電極２０からる電気的に
独立した島状の遮光体２４を備えている。そのため、非
画素部分から漏れる光を減少させコントラスト比の向上
を図ることができる。遮光体２４は電気的に独立なた
め、信号電極の配線容量は増加せず、また、従来構造で
欠陥とならない程度のパターン不良であれば点欠陥とは
ならず、遮光体を設けない場合と比較して歩留まりが低
下することもない。

【００２６】また、上記構成によれば、遮光体２４は、
下部金属層と絶縁層との積層体の一部により形成してい
る。そのため、遮光体２４と周囲の電極との間のカップ
リングを防止することができ、画面表示上でフリッカー
や残像の発生を防止する事ができる。

【００２７】更に、上述した製造方法によれば、陽極酸
化法等を用いて下部金属層の表面に非線形抵抗素子２２
の絶縁膜となる酸化膜を形成し、これら下部金属層と絶
縁層との積層体をパタ−ニングすることにより、信号電
極１８、非線形抵抗素子の一部、および遮光体２４を形
成している。そして、非線形抵抗素子２２の下部金属−
絶縁体およびそれに繋がる下部金属−絶縁体の積層構造
よりなる信号電極１８に二回目の陽極酸化を施すことに
より、下部金属の側面に絶縁体を形成している。したが
って、従来に比べて二回目の陽極酸化が増加するだけ
で、コントラスト比の高い液晶表示装置を製造すること
ができるとともに、非線形抵抗素子２２の上下電極間の
短絡を有効に防止することができる。

【００２８】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、遮光体２４は非線形抵抗素子２２の下部金
属あるいは上部金属と同一の金属のみで形成されていて
もよい。この場合、遮光体は、下部金属層あるいは上部
金属層のパタ−ニング時に同時に形成される。このよう
に遮光体が金属のみで形成されている場合でも、非表示
領域からの光の漏洩を有効に防止することができ、コン
トラスト比の向上を図ることができる。また、２回目の
陽極酸化が不要となり、製造工程の簡略化を図ることが
できる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、配線
容量および歩留まりに影響を与えることも無く容易にコ
ントラスト比の向上を図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ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の一実施例に係る液晶表示装
置の画素部分を概略的に示す平面図。

【図２】図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。

【図３】図３は、信号電極および遮光体が形成された状
態を示す平面図。

【図４】図４は、上部金属が形成された状態を示す平面
図。

【符号の説明】

１８…信号電極、２０…画素電極、２２…比線形抵抗素
子、２２ａ…下部金属、２２ｂ…絶縁体、２２ｃ…上部
金属、２４…遮光体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成され互いにほぼ平行に延び
   る複数の配線電極と、互いに所定間隔離間してかつ上記
   配線電極に沿って上記基板上に配設された複数の画素電
   極と、互いに積層された下部金属、絶縁体、上部金属を
   有し上記各表示電極と配線電極とを接続した複数の非線
   形抵抗素子と、上記隣接する画素電極間に形成され上記
   配線電極および画素電極から電気的に独立した複数の遮
   光体と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 上記各遮光体は、上記非線形抵抗素子の
   下部金属および上部金属の一方と同一の金属により形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
   装置。
3. 【請求項３】 上記各遮光体は、上記非線形抵抗素子の
   下部金属および絶縁体の積層体と同一の積層体により形
   成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表
   示装置。
4. 【請求項４】 基板上に下部金属膜を形成する工程と、 一回目の陽極酸化により上記下部金属層上に絶縁体層を
   形成する工程と、 上記下部金属膜および絶縁体層をパタ−ニングすること
   により、非線形抵抗素子の下部金属−絶縁体、非線形抵
   抗素子に繋がる下部金属−絶縁体の積層体よりなる配線
   電極、下部金属−絶縁体の積層構造よりなり上記非線形
   抵抗素子および配線電極から電気的に独立した遮光体を
   形成する工程と、 上記非線形抵抗素子の下部金属−絶縁体および上記配線
   電極に二回目の陽極酸化を行い、上記下部金属の側面に
   絶縁体層を形成する工程と、 上記非線形抵抗素子の上部金属を形成する工程と、 上記上部金属に重ねて画素電極を形成する工程と、 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。