JPH0643495A - 電気光学装置 - 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
からなり、上記第１の導電体の側面以外の表面を覆う絶
縁体をバリア層とし、第１の導電体側面の絶縁体と第１
および第２の導電体との重なる部分を非線形素子とし
た、いわゆるラテラルＭＩＭ素子等を介して画素電極を
駆動する液晶表示装置等の電気光学装置において、上記
バリア層の膜厚をあまり厚くしなくとも、そのバリア層
によって形成される疑似的な素子部分の抵抗を大きく、
かつ容量を小さくできるようにすることを目的とする。 【構成】 上記のような非線形素子を、画素電極に対し
て少なくとも一対直列に設けたことを特徴とする。

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
学装置に関する。更に詳しくは、液晶パネル等の基板上
に形成した画素電極を、非線形素子を介して駆動する電
気光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば液晶パネル等において、液
晶層を挟持する一対の基板の一方の基板上に画素電極を
マトリックス状に多数配置し、その各画素電極を、電流
電圧特性に非線形性を有する非線形素子を介して駆動す
るものは知られている。図５は上記のような液晶表示装
置等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６は図５におけるＢ−
Ｂ線拡大断面図である。図において、１は透明のガラス
板等よりなる素子基板、２はその基板１上に設けたタン
タル（Ｔａ）等よりなる導電体、３は酸化タンタル（Ｔ
ａＯｘ）等よりなる絶縁体、４はクロム（Ｃｒ）等より
なる導電体、５は画素電極を示す。その画素電極５は基
板１上にマトリックス状に多数形成され、上記の導電体
２は本例においては各画素電極５への信号入力用の画素
間配線を兼ねるように構成されている。

【０００３】上記導電体２・４をそれぞれ第１および第
２の導電体とし、その両導電体２・４とその間に介在さ
せた絶縁体３とで、画素電極５を駆動するための非線形
素子としてのＭＩＭ（Metal Insulator Metal)素子Ｓが
構成されている。特に図示例のＭＩＭ素子Ｓは、図６の
ように導電体２の側面以外の表面（上面）を覆う絶縁体
３ｂを導電体２の側面を覆う絶縁体３ａよりも厚くして
電気抵抗の高いバリア層とすることにより非線形素子と
して機能しないようにすると共に、導電体２の側面の絶
縁体３ａのみを非線形素子の絶縁層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。上記のように
導電体２の側面の絶縁体３ａのみを非線形素子として利
用することで、非線形素子の面積を非常に小さくするこ
とができる。そのためＭＩＭ素子を画素用の非線形素子
として用いた液晶表示装置等の電気光学装置の高密度
化、高精細化には極めて有効な技術ある。

【０００４】次に、上記のような素子基板を製造する場
合のプロセスの一例を、図７に基づいて説明する。 まずガラス等の透明基板１上に第１の導電体２を形
成するためのタンタル等の導電膜２´を図７（ａ）のよ
うに膜付けする。 その導電膜２´を、同図（ｂ）のようにホトエッチ
ングにより所定の形状に成形して第１の導電体２を形成
する。 その第１の導電体２を含む基板１の上面に、絶縁体
３のバリア層３ｂを形成するための酸化タンタル等の絶
縁膜３´を同図（ｃ）のように膜付けする。 次いで、第１の導電体２の側面を除く表面（上面）
に、上記絶縁膜３´の一部を残してバリア層３ｂを形成
するためのホトエッチングを行う。そのホトエッチング
は、例えば以下の要領で行う。すなわち図７の（ｃ）の
状態で第１の導電体２は不透明膜であり、絶縁膜３´は
透明膜である。透明基板１の表面にポジレジスト（露光
された部分のレジストが取れる）を塗布し、透明基板の
裏面から露光を行い現像すれば第１の導電体２上のレジ
ストだけが残ることになる。その後、絶縁膜３´のエッ
チングを行うことにより同図（ｄ）のようにバリア層３
ｂが形成される。 次に、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、同図（ｅ）のように膜付けする。 次いで、同図（ｆ）のように第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所
定の形状に成形するものである。 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の重なる部分がラテ
ラルＭＩＭ素子Ｓを構成するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なラテラルＭＩＭ素子は、第１の導電体２と、その上面
に形成されたバリア層３ｂと、その上部を覆う第２の導
電体４とによっても、擬似的なＭＩＭ素子が形成されて
しまい、本来のラテラルＭＩＭ素子に要求される諸特性
に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため上記の疑似的
な素子部分の抵抗成分は極力大きく、容量成分は極力小
さくすることが必要である。それにはバリア層の膜厚を
可能な限り厚くすればよいが、あまり厚くすると段差が
大きくなり加工が困難になる。例えば素子の段差が増え
ると、膜形成やエッチングのタクトタイムが増える、段
差部での断線などの不良が増える、フォトのアライメン
トが困難になる、フォトエッチング時にパターンボケが
発生しやすくなる、等の問題がある。また上記のような
バリア層として従来一般に膜厚が３０００オングストロ
ーム程度の酸化膜を採用しているが、その膜厚を例えば
２倍の６０００オングストローム程度にすることは、上
記の理由から現実的ではなく、実際上も殆ど不可能であ
る。本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、
ラテラルＭＩＭ素子におけるバリア層の膜厚をあまり厚
くしなくとも、前記の疑似的な素子部分の抵抗を大き
く、かつ容量を小さくできるようにすることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による電気光学装置は、以下の構成としたも
のである。即ち、基板上に第１の導電体と絶縁体および
第２の導電体とを順に積層してなり、第１の導電体の側
面以外の表面を覆う絶縁体をバリア層とし、第１の導電
体側面の絶縁体と第１および第２の導電体との重なる部
分が電流電圧特性に非線形性を有する非線形素子を介し
て基板上の画素電極を駆動するようにした液晶表示装置
等の電気光学装置において、上記の画素電極を駆動する
非線形素子を少なくとも一対直列に設けたことを特徴と
する。

【０００７】

【作用】上記の構成により画素電極は少なくとも一対の
第１の非線形素子と第２の非線形素子とで駆動されるも
ので、この場合、上記第１の非線形素子に形成されたバ
リア層とそれに接する第１と第２の導電体とで疑似的な
非線形素子が構成され、第２の非線形素子についても同
様に疑似的な非線形素子が構成されるが、その２つの疑
似的な非線形素子を通る信号の経路は、直列に接続され
ているので、バリア層を２回通ることになり、その両バ
リア層の膜厚が等しい場合には、膜厚を２倍にした場合
と同等になり、抵抗値を２倍に、また容量を略半分にす
ることが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明による電気光学装置を、液晶表
示装置に適用した図の実施例に基づいて具体的に説明す
る。図１は本発明による液晶表示装置の一実施例を示す
素子基板の平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線拡大断
面図である。本例は透明ガラス板等の素子基板１上にタ
ンタル等の導電体６と酸化タンタル等の絶縁体７および
クロム等の導電体８を順に積層してなる信号入力用の素
子間配線９と、ＩＴＯ等の画素電極５との間の基板１上
に断面略台形のタンタル等よりなる導電体２を形成し、
その導電体２の表面に、非線形素子を形成するための絶
縁層３ａとバリア層３ｂとからなる酸化タンタル等の絶
縁体３を形成する。その絶縁体３の表面に上記素子間配
線９の導電体８の一部を延長被覆してその導電体８と絶
縁層３ａおよび導電体２との重なる部分を第１の非線形
素子Ｓ１とすると共に、画素電極５との接続用導電体４
を絶縁体３の表面に延長被覆してその導電体４と絶縁層
３ａおよび導電体２との重なる部分を第２の非線形素子
Ｓ２としたものである。

【０００９】即ち、上記第１の非線形素子Ｓ１は、導電
体８・２をそれぞれ第１と第２の導電体とし、その第１
の導電体８と導電体２の側面の絶縁層３ａおよび第２の
導電体２とでラテラルＭＩＭ素子を構成したものであ
り、また第２の非線形素子Ｓ２は導電体２・４をそれぞ
れ第１と第２の導電体とし、その第１の導電体２と該導
電体２の側面の絶縁層３ａおよび第２の導電体４とでラ
テラルＭＩＭ素子を構成したものである。その第１と第
２の非線形素子Ｓ１・Ｓ２は、前記の素子間配線９と画
素電極５との間に直列に設けられている。その一対の非
線形素子Ｓ１・Ｓ２を通る信号の経路は、素子間配線９
の導電体８からその延長部と絶縁体３ａおよび導電体２
とで構成される第１の非線形素子Ｓ１を通った後、その
導電体２を経て該導電体２と絶縁体３ａおよび導電体４
とで構成される第２の非線形素子Ｓ２を経て画素電極５
に入力される。

【００１０】この場合、上記第１の非線形素子Ｓ１の近
傍のバリア層３ｂとそれに接する導電体８・２とで疑似
的な非線形素子が構成され、第２の非線形素子Ｓ２の近
傍のバリア層３ｂとそれに接する導電体２・４とによっ
ても同様に疑似的な非線形素子が構成される。その各擬
似的な非線形素子は、電気的には、それぞれ上記第１の
非線形素子Ｓ１、第２の非線形素子Ｓ２に並列に配置す
ると共に、それ等を互いに直列に接続したことと同等に
なり、例えば図３の（ａ）のような等価回路として表す
ことができる。同図中、Ｓ１・Ｓ２はそれぞれ第１およ
び第２の非線形素子、Ｓ１´・Ｓ２´は擬似的な非線形
素子を表す。これに対し、前記図５の従来例のものは、
図３の（ｂ）のような等価回路として表すことができ
る。同図中、Ｓは真正な非線形素子、Ｓ´は擬似的な非
線形素子を表す。

【００１１】上記両回路の比較からも明らかなように、
本発明による図３の（ａ）の場合には、従来の図３の
（ｂ）の場合に比べて全体の擬似的な非線形素子の容量
を小さく、かつ抵抗を大きくすることができるもので、
特に前記の擬似的な非線形素子の絶縁層、すなわちバリ
ア層の厚さが等しい場合には、従来のものに比べて容量
を半分に、抵抗値を２倍にすることができるものであ
る。

【００１２】また上記のようにバリア層３ｂによって形
成される前記の擬似的な素子部分の容量を小さく、かつ
抵抗を高くすることができるので、液晶表示装置等の駆
動電圧を低減させることができると共に、クロストーク
が低減されコントラストを向上させることができる等の
利点もある。さらに上記のように直列に配置した一対の
非線形素子Ｓ１・Ｓ２を介して画素電極を駆動すること
によって、非線形素子の極性差をなくすこともできる。
特に非線形素子Ｓ１・Ｓ２の実効面積を等しくした場合
には極性差を完全になくすことができる。

【００１３】なお上記実施例は一対の非線形素子Ｓ１・
Ｓ２を図１における平面略方形の絶縁体３に対して略直
角方向に配置したが、その配置構成は任意であり、例え
ば図４のように絶縁体３の両側に直線状に配置すること
もできる。図の場合は非線形素子を、素子間配線９と画
素電極５との間に直列に一対設けたが、直列に複数対設
けてもよく、あるいは互いに直列な対となる非線形素子
を素子間配線９と画素電極５との間に並列に複数対設け
てもよい。図示例の画素間配線９は、導電体６と絶縁体
７および導電体８とで構成したが、単層の導電体のみで
構成することもある。前記の各構成部材の材質等は適宜
であり、例えば画素電極５と少なくともそれに隣接する
導電体４とを同一の導電性材料、例えばＩＴＯや各種金
属の薄膜等で形成することもできる。また上記の各実施
例は液晶表示装置に適用したが、これに限らず他の各種
液晶装置その他の電気光学装置にも適用可能である。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、基板１上
に第１の導電体と絶縁体および第２の導電体とを順に積
層してなり、第１の導電体の側面以外の表面を覆う絶縁
体をバリア層とし、第１の導電体側面の絶縁体と第１お
よび第２の導電体との重なる部分が電流電圧特性に非線
形性を有する非線形素子を介して基板上の画素電極を駆
動するようにした液晶表示装置等の電気光学装置におい
て、上記の画素電極を駆動する非線形素子を少なくとも
一対直列に設けたから、非線形素子の近傍のバリア層を
通る疑似的な非線形素子が形成されても、各非線形素子
の近傍のバリア層を通る疑似的な非線形素子は直列に配
設されているので、その２つの疑似的な非線形素子を通
る信号の経路は、バリア層を２回通ることになり、その
両バリア層を重ねた場合と同等になり、特に両バリア層
の膜厚が等しい場合には、膜厚を２倍にした場合と同等
になり、抵抗値を２倍に、また容量を略半分にすること
ができる。その結果、上記の疑似的な非線形素子による
電気的特性の劣化が防止され液晶表示装置等の電気光学
装置における画質や信頼性を大幅に向上させることがで
きる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電気光学装置の一実施例を示す素
子基板の平面図。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図。

【図３】（ａ）・（ｂ）は本発明と従来例による場合の
非線形素子の等価回路図。

【図４】本発明による他の実施例の平面図。

【図５】従来の素子基板の平面図。

【図６】図５におけるＢ−Ｂ線拡大断面図。

【図７】素子基板の製造プロセスの一例を示す説明図。

【符号の説明】

１ 基板 ２、４ 導電体 ３ 絶縁体 ５ 画素電極 Ｓ１ 第１の非線形素子 Ｓ２ 第２の非線形素子

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】 本発明と従来例による場合の非線形
素子の等価回路図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に第１の導電体と絶縁体および第
   ２の導電体とを順に積層してなり、第１の導電体の側面
   以外の表面を覆う絶縁体をバリア層とし、第１の導電体
   側面の絶縁体と第１および第２の導電体との重なる部分
   が電流電圧特性に非線形性を有する非線形素子を介して
   基板上の画素電極を駆動するようにした液晶表示装置等
   の電気光学装置において、上記の画素電極を駆動する非
   線形素子を少なくとも一対直列に設けたことを特徴とす
   る電気光学装置。