JPH0643494A - 電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１の導電体と絶縁体および第２の導電体と
からなる非線形素子を複数個備えた液晶表示装置等の電
気光学装置の製造方法において、陽極酸化に供せられか
つ最終的に電気的にフロート状態になる導電体パターン
の形成方法を提供する。 【構成】 第１の導電体を非線形素子の駆動に関与する
配線と異なる画素間配線に接続し、陽極酸化によって絶
縁体を形成した後、その接続をホトエッチングによって
切断する。

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等の電気光
学装置、更に詳しくは、液晶層を挟持した一対の基板の
一方の基板上に画素電極とそれを駆動する非線形素子と
を例えばマトリックス状に配置した電気光学装置の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のような非線形素子を備えた従来の
電気光学装置を、液晶表示装置を例にして説明する。

【０００３】図８は従来のこの種の液晶表示装置におけ
る非線形素子を有する側の基板（以下、素子基板とい
う）の一部の平面図、図９は図８におけるｃ−ｃ線拡大
断面図である。図において、１は基板、２はその基板１
上に設けたＴａ（タンタル）等よりなる第１の導電体、
３はＴａＯｘ（酸化タンタル）等よりなる絶縁体、４は
Ｃｒ（クロム）等よりなる第２の導電体、５は画素電極
を示す。上記第１の導電体２と絶縁体３および第２の導
電体４とで、画素（画素電極）を駆動するための非線形
素子１０としてのメタル・インシュレータ・メタル（Ｍ
etal Insulator Ｍetal、以下ＭＩＭと略記する）が構
成されている。

【０００４】特に図示例のＭＩＭは、第１の導電体２の
側面だけを非線形素子１０として利用するいわゆるラテ
ラルＭＩＭの構造を用いている。即ち、このラテラルＭ
ＩＭは、図９のように非線形素子を構成する第１の導電
体２の側面以外の表面を厚い絶縁体（以下、バリア層と
もいう）３ｂで覆うことにより、上記導電体側面を覆う
絶縁体３ａよりも電気抵抗を高くして非線形素子として
働かないようにしたものである。このような構造にする
ことで、非線形素子の面積を非常に小さくできるもの
で、ＭＩＭを画素用の非線形素子として用いた液晶表示
装置の高密度化、高精細化には極めて有効な技術であ
る。

【０００５】次に、上記のような素子基板の製造プロセ
スの一例を図１０に基づいて説明する。 Ａ）まず透明基板１上に第１の導電体２を膜付けする。
（図１０（ａ））。 Ｂ）その導電膜をホトエッチングにより成形して第１の
導電体２を形成する（同図（ｂ））。 Ｃ）その第１の導電体２を含む透明基板１の上面に絶縁
体３を膜付けする（同図（ｃ））。 Ｄ）第１の導電体２の側面を除く該導電体表面に絶縁体
３を残すためのホトエッチングを行いバリア層３ｂを形
成する（同図（ｄ））。 Ｅ）第１の導電体２の側面に非線形素子の絶縁体となる
絶縁体３ａを膜付けする（同図（ｅ））。 Ｆ）次いで、第２の導電体４と画素電極５をそれぞれ膜
付けし、ホトエッチングによって成形する（同図
（ｆ））。

【０００６】上記のようにして形成した第１の導電体２
と、その側面の絶縁体３ａおよび第２の導電体４の重な
る部分が非線形素子１０としてのＭＩＭを構成するもの
である。なお上記工程（ｅ）において、絶縁体３ａを膜
付けする方法は、陽極酸化、熱酸化またはスパッタリン
グなどによって行う。例えば陽極酸化の場合は、第１の
導電体２の物質、例えばＴａの側面に絶縁層としての薄
いＴａＯｘ膜である絶縁体３ａを形成する。陽極酸化に
よる場合は、第１の導電体２に対して電位をかけるため
第１の導電体２は共通電極に電気的に接続されていなけ
ればならない。図８、図９に示す非線形素子１０を形成
する場合は、第１の導電体２が基板１の端部まで形成さ
れているので容易に電位をかけることが可能である。

【０００７】ＭＩＭ素子に用いられる導電体２・４とし
ては、Ｔａ、Ａｌ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＮｉＣｒ＋Ａｕさら
にＩＴＯ＋Ｃｒなどがよく知られている。また絶縁体３
（３ａ）としては、ＴａＯｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、Ｓ
ｉＯｘＮｙ、ＴａＮｘ、ＺｎＯｘなどがよく知られてい
る。またバリア層３ｂとしては、上記絶縁体に使われる
無機材料のほかにポリイミドなどの有機膜を用いるもの
も知られている。ＭＩＭ素子として最もよく知られてい
る構造は、第１の導電体２にＴａ（タンタル）、絶縁体
３にＴａＯｘ（酸化タンタル）、第２の導電体４にＣｒ
（クロム）を用いたものである。

【０００８】しかしながら、前記の図８および図９に示
した従来の液晶表示装置の構造では、ＭＩＭ素子の極性
差によって生じる直流成分によって液晶が劣化してしま
い液晶表示装置として良質な画質を得られないという問
題点を有していた。また、液晶が劣化するため液晶表示
装置の信頼性も低いという大きな問題点も存在した。特
にＭＩＭ素子の極性差は、温度によっても変化するので
駆動上では制御することができないという大きな問題が
ある。その問題点を解決するために、例えば図１１、図
１２に示すように、各画素電極５に非線形素子を２つ備
え、極性差のない液晶表示装置が考えられている。その
他に非線形素子を並列にした場合も同様の作用効果が生
ずるものと考えられているが、図１１は２種の非線形素
子を直列に接続した場合の素子基板の平面図、図１２は
図１１におけるｃ−ｃ線拡大断面図である。同図におい
て信号の経路は、図１２で左側の第２の導電体４から、
その第２の導電体４と絶縁体３ａおよび第１の導電体２
１とで構成される第１の非線形素子１０１を通り、その
第１の導電体２１と絶縁体３ａおよび第２の導電体４０
とで構成される第２の非線形素子１０２を経て画素電極
５に入力される。第２の導電体と第１の導電体を入れ換
えた場合でも同等である。なお画素電極５を駆動する信
号は導電体４を通じて入力されているが、その下部に形
成されている、導電体２を介して導電体４に接続しても
よい。

【０００９】又図１３、図１４は、非線形素子を並列に
して極性差をなくした液晶表示装置の例である。図１３
は素子基板の平面図、図１４の（ａ）・（ｂ）はそれぞ
れ図１３におけるａ−ａ、ｂ−ｂ線拡大断面図である。

【００１０】図１４（ａ）において１０１で示される部
分と、同図（ｂ）において１０２で示される部分が、そ
れぞれ第１および第２の非線形素子（ＭＩＭ素子）とな
っており、それぞれの非線形素子１０１・１０２を通る
信号の経路は、以下のようになっている。

【００１１】第１の非線形素子１０１を通る信号の経路
は、第２の導電体４に入力された信号が、コンタクトホ
ール１１を経て第１の導電体２に入り、第１の導電体２
と絶縁体３ａおよび第２の導電体４とで構成される第１
の非線形素子１０１を通ったのち、画素電極５に直接印
加される経路と、第２の非線形素子１０２に使われる絶
縁体３ａ、第１の導電体２１を経由して画素電極５に印
加される経路に分岐点１３で分岐されることになる。第
２の非線形素子１０２を通る信号の経路は、第２の導電
体４に入力された信号が、第２の導電体４と絶縁体３ａ
および第１の導電体２とで構成される第２の非線形素子
１０２を通り画素電極５に印加される。

【発明が解決しようとする課題】図１２、図１４に示す
ような複数の非線形素子を有する液晶表示装置の製造方
法においては、導電体２１は最終的には画素電極５や導
電体４と絶縁されるように製造しなければならない（導
電体２１は電気的にフロートしている状態）。しかし、
非線形素子１０１、１０２を形成する工程において、絶
縁体３ａを形成する方法として陽極酸化の方法を選択す
る場合は、導電体２１に対し外部から一定の電位を加え
る必要がある。そのためには、導電体２１に対し共通電
極と電気的に結合された導体パターンを一旦形成し、陽
極酸化の工程が終了後その導体パターンを除去する必要
が生ずる。本発明は上記のような陽極酸化に供せられ、
かつ最終的に電気的にフロートしている導電体を形成す
る製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶層を挟持
する一対の基板の一方の基板上に、複数個の画素電極と
その各画素電極を駆動するための非線形素子と各画素電
極間に配置された配線を有し、該非線形素子が第１の導
電体と絶縁体および第２の導電体とを有してなり、該第
１の導電体と絶縁体および第２の導電体の重なる部分が
電流電圧特性に非線形性をもつ該絶縁体を、該第１の導
電体の陽極酸化によって形成した後、該第１の導電体と
該配線との電気的接続を切断する工程を含む液晶表示装
置等の電気光学装置の製造方法において、該電気的接続
は非線形素子の駆動に関与する配線と異なる配線に接続
し、その電気的接続はホトエッチングによって切断する
ことを特徴とする電気光学装置の製造方法である。

【００１３】

【実施例】以下実施例に基づき詳細に説明する。図１は
液晶表示装置の平面図であり、図１１に対応するもので
ある（但し、２つの非線形素子の位置が直線的配置であ
る点で異なる。）。３３、３４、３５はそれぞれ導電体
の画素間配線であり、５３、５４はそれぞれ隣接する画
素電極である。画素電極５３は画素間配線３３又はその
上に形成された導電体４３からの信号によって駆動され
る。６３、６４はフローティング部であり、図１１、図
１２における導電体２１に相当し、後の製造工程におい
てそれらの端部１０３、１０４、１０５、１０６に非線
形素子が形成される。非線形素子の形成においてフロー
ティング部６３、６４を陽極酸化し、その端部に図１０
（ｅ）に示すような絶縁体３ａを膜付けする場合、画素
間配線３４、３５がそれぞれ共通電極となり、フローテ
ィング部６３、６４はそれぞれ画素間配線３４、画素間
配線３５から、陽極酸化のための電位が供給される。す
なわち、フローティング部６３は非線形素子１０３、１
０４の駆動に関与する画素間配線３３からではなく、隣
接する画素間配線３４（これは、本来画素電極５４の駆
動を目的として利用されるもの）から導電体７３を通し
て電気的に接続される。フローティング部６４にも同様
である。フローティング部６３、６４の陽極酸化を終了
した後においては、導電体７３、７４は閉口部８３、８
４の部分をホトエッチングすることによって除去され
る。フローティング部６３が導電体３３に対してではな
く、隣接する導電体３４に対して電気的に接続されるの
は、次の理由に基づく。

【００１４】ホトエッチングによって閉口部８３をエッ
チングして導電体７３を除去した後といえども、導電体
７３が存在していた部分を含む閉口部８３の電気的接続
抵抗は、他の部分例えば導電体のパターンが形成されな
い非パターン部８５と比較してはるかに低いものとなら
ざるを得ない（電気的リーク量として１桁異なる。）。
そのため、仮に、フローティング部６３を非パターン部
８５の位置を介して画素間配線３３に接続し、後にその
部分をホトエッチング等によって除去してもその部分の
電気絶縁抵抗は低くならざるを得ず、このことは非線形
素子１０３、１０４を導電体４３（又は画素間配線３
３）で駆動する場合に電気的リークの影響が大きく極め
て不都合となる。このためフローティング部６３は、形
成された非線形素子の駆動に関与しない隣接の画素間配
線に電気的に結線することが有用となる。又、電気的リ
ークは距離が長いほど影響が小さいので、導電体７３の
長さは、フローティング部６３と画素間配線３３との距
離より大きいことが望ましい。

【００１５】図２乃至図５はフローティング部の結線を
非線形素子の駆動に関与しない隣接する画素間配線から
とる方法を非線形素子が並列に２個接続された液晶表示
装置の製造方法に応用した説明図である。同図は図１
３、図１４に示す液晶表示装置を製造する場合の工程図
の一部である。である。図２は第１の導電体２を形成し
た状態である。図３で絶縁体３（バリア層３ｂ）を形成
した後、非線形素子を構成する絶縁体３ａを第１の導電
体２の側面に形成する。その絶縁体３ａは、陽極酸化ま
たは熱酸化などで形成されるが、陽極酸化で行う場合な
ど絶縁体３ａを形成する部分の第１の導電体２は、電気
的につながっている必要がある。図３において破線で記
されている部分をホトエッチングで抜取る。図４が、上
記エッチング後の様子である。ここで第２の非線形素子
１０２の第１の導電体２１がフローティングした状態で
形成される。図５は第２の導電体４と画素電極５を形成
した状態である。以上のように前記各実施例による構造
を用いても製造プロセスの負荷は、ホトエッチング５
回、ホトマスク４種で従来の構造の場合と変わらない。

【００１６】次に、閉口部すなわちフローティング部と
画素間配線との配線結合をエッチングで除去する具体的
方法を示す。図６（ａ）は画素間配線３３、３４を含む
第１の導電体の膜を基板上に形成した状態である。図１
と同じ符号は同一の種類のものを示す。同図（ｂ）は画
素間配線３３、３４に対して外部から電位を与え陽極酸
化を行った状態であり、斜線部分に絶縁膜が形成されて
いる。その後は図１０（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、の工程
に示すと同様の方法により非線形素子の絶縁膜が形成さ
れる。図６（ｃ）はホトレジストを用いて閉口部８４を
ホトエッチングし、導電体７３を基板から除いた状態で
ある。同図（ｄ）は、その後の工程で第２の導電体４及
び画素電極５を形成した状態である。

【００１７】図７は金属マスクを用いて閉口部をエッチ
ングする方法を示すものであり、図６の（ａ）、（ｂ）
の工程は共通する。図６（ｂ）に示すような非線形素子
の絶縁膜が形成された後は、図７（ｅ）に示すように、
第２の導電体４を閉口部８４を除いて形成する。導電体
４は例えばＣｒ金属を用いる。その後第２の導電体４は
エッチングされず導電体７３のみがエッチングされるよ
うなエッチャントを選択して閉口部をエッチングする
（第２の導電体４がエッチングストッパーとして機能す
る。）と図７（ｆ）に示すような状態となり、その後第
２の導電体４を所定の形状パターンにエッチングし、画
素電極５を形成させる（同図（ｇ））。

【００１８】図１に示す例においては、閉口部８３は上
記のような性質を有しているので、その後の工程で形成
される他のパターン例えば画素電極５３の層と位置が重
ならないことが有用である。画素電極５３の面積は本来
大きいほど望ましいものであるが、画素電極５３と閉口
部８３の位置が重なるとフローティング部６３と画素電
極との間での電気的絶縁接続が十分とはいえない状態に
なり非線形素子１０３、１０４の駆動に悪影響を及ぼ
す。図２ないし図５に示す液晶表示装置の場合は、ホト
エッチングによって除去した導電体の部分と画素電極５
は重なるが、この場合は、図１３、図１４に示すように
導電体２１は画素電極５と電気的に同電位であり、非線
形素子１０１、１０２の駆動に上記除去部分の絶縁抵抗
性が悪影響を及ぼさない。かような観点からみれば、図
１における導電体７３は、フローティング部６３が非線
形素子形成に寄与する。すなわち非線形素子の構成部分
となるため、画素電極５３のパターンと重なることが不
都合となる。

【００１９】又、図１において閉口部８３をホトエッチ
ングする際、画素電極５３、５４の位置の内側にレジス
ト閉口部９３、９４を設けることによってエッチングの
速度を進めることができる。画素電極５３、５４は面積
が大きくその大部分の面積につきレジストを塗布しない
場合、全体のレジスト密度を低くすることができるから
である。

【００２０】

【発明の効果】本発明は上記の構成を有するので、非線
形素子を複数用いてその極性差を解消した液晶表示装置
等の製造する際に、極めて電気的特性が良好なものを製
造することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す説明図

【図２】本発明の他の実施例を示す説明図

【図３】図２の後工程の説明図

【図４】図３の後工程の説明図

【図５】図４の後工程の説明図

【図６】本発明のエッチング工程の説明図

【図７】本発明のエッチング工程の他の方法の説明図

【図８】従来の液晶表示装置の平面図

【図９】図８の断面拡大図

【図１０】図８の液晶表示装置の製造工程説明図

【図１１】極性差を解消した液晶表示装置の平面図

【図１２】図１１の断面拡大図

【図１３】極性差を解消した他の液晶表示装置の平面図

【図１４】図１３の断面拡大図

【符号の説明】

１ 基板 ２、２１ 第１の導電体 ３ 絶縁体 ４ 第２の導電体 ５、５３、５４ 画素電極 ３３、３４、３５ 画素間配線 ６３、６４ フローティング部 ４３、７３、７４ 導電体 ８３、８４ 開口部 １０１、１０２、１０３、１０４ 非線形素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶層を挟持する一対の基板の一方の基
   板上に、複数個の画素電極とその各画素電極を駆動する
   ための非線形素子と各画素電極間に配置された配線を有
   し、該非線形素子が第１の導電体と絶縁体および第２の
   導電体とを有してなり、該第１の導電体と絶縁体および
   第２の導電体の重なる部分が電流電圧特性に非線形性を
   もつ該絶縁体を、該第１の導電体の陽極酸化によって形
   成した後、該第１の導電体と該配線との電気的接続を切
   断する工程を含む液晶表示装置等の電気光学装置の製造
   方法において、該電気的接続は非線形素子の駆動に関与
   する配線と異なる配線に接続し、その電気的接続はホト
   エッチングによって切断することを特徴とする電気光学
   装置の製造方法。
2. 【請求項２】 ホトエッチングは、そのマスクとして後
   工程において形成される導電体パターンと同一の物質を
   用いることを特徴とする請求項１記載の電気光学装置の
   製造方法。