JPH07140491A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非線形抵抗素子の形成に必要な写真蝕刻法の
適用を減らして電流−電圧特性を劣化させない液晶表示
装置を構成することを目的とする。 【構成】 液晶組成物を介して相対向する基板の一方
に、複数の画素表示電極7と、その各々に電気的に接続
された下部電極−絶縁体−上部電極構造のＭＩＭ素子か
らなる複数の非線形抵抗素子13と、この複数の非線形抵
抗素子を接続する配線電極とが設けられてなる液晶表示
装置において、その非線形抵抗素子を、絶縁体4 の上部
電極12側の表面近傍に上部電極とは異なる金属が拡散し
ている構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スイッチング素子と
して、下部電極−絶縁体−上部電極構造のＭＩＭ素子ま
たはこのＭＩＭ素子の直列構造からなる非線形抵抗素子
を有する液晶表示装置及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、パーソナル・コ
ンピューター、ワードプロセッサー、さらにはＯＡ機
器、ＴＶ用画像表示などの大容量情報表示に用いられる
ようになり、これらの用途に対応して、より高画質の表
示が求められている。

【０００３】この大容量情報表示用の液晶表示装置とし
ては、一般に相対向する一対の基板にそれぞれ所定ピッ
チで形成された行及び列の配線電極を互いに直交するよ
うに対向させて、これら行及び列の配線電極で区画され
る領域を１画素とし、これら基板間にネマチック型など
の液晶組成物を挟持させたマトリックス型の液晶表示装
置が用いられている。なかでもＴＶ画像表示やグラフィ
ックディスプレイなどを指向した大容量高精細情報表示
の液晶表示装置としては、クロストークのない高いコン
トラストが得られるように、各画素の駆動及び制御手段
として、画素ごとにスイッチング素子の配置されたアク
ティブマトリックス型液晶表示装置が実用化されてい
る。

【０００４】そのスイッチング素子として、３端子型の
薄膜トランジスタと、下部電極−絶縁体−上部電極構造
のＭＩＭ素子からなる２端子型の非線形抵抗素子とがあ
る。このうち、ＭＩＭ素子からなる２端子型の非線形抵
抗素子は、３端子型の薄膜トランジスタと比較して構造
が簡単であり、製造工程が少なく、製造歩留の向上、製
造コストの低減が期待できる。

【０００５】図１０にこのようなアクティブマトリック
ス型液晶表示装置の一方の基板（アレイ基板）のＭＩＭ
素子（単一のＭＩＭ素子）からなる非線形抵抗素子を含
む１画素部分の構造を示す。この１画素部分の構造を図
１１に示す製造工程にしたがって説明する。この図１１
の（ｂ）乃至（ｇ）図は、（ａ）図のフローチャートの
主要工程を示したものである。

【０００６】まずスパッタリング法や真空蒸着法の薄膜
形成法により、ガラスからなる一方の基板１にＴａ膜を
成膜し、写真蝕刻法（１ｓｔＰＥＰ）によりＭＩＭ素子
の下部電極２と、行または列の配線電極（図示せず）
と、これら下部電極２及び配線電極を陽極酸化するため
の配線３を形成する（図１１（ｂ））。つぎにたとえば
クエン酸水溶液を用いた陽極酸化法により下部電極２及
び配線電極のＴａ膜を化成して、下部電極２上にＴａ酸
化膜からなる絶縁体４を形成するとともに、配線電極上
にＴａ酸化膜を形成する（図１１（ｃ））。つぎに写真
蝕刻法（２ｎｄＰＥＰ）により配線３及びその上のＴａ
酸化膜を除去する（図１１（ｄ））。さらに通常の薄膜
形成法及び写真蝕刻法（３ｒｄＰＥＰ）により、絶縁体
４上にＣｒ膜からなるＭＩＭ素子の上部電極５を形成し
てＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子６を完成する（図
１１（ｅ））。その後、このＭＩＭ素子の上部金属５に
接続された透明導電膜を成膜し（図１１（ｆ））、この
透明導電膜を写真蝕刻法（４ｔｈＰＥＰ）により加工し
て画素表示電極７を形成する（図１１（ｇ））。

【０００７】このようなＭＩＭ素子からなる非線形抵抗
素子の基本的な製造技術は、特開昭５５−１６１２７３
号公報に示されており、またその改良技術が特開昭５８
−１７８３２０号公報に示されている。

【０００８】上記ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子の
基本的な製造技術によれば、その製造に写真蝕刻法を３
回（１ｓｔＰＥＰ〜３ｒｄＰＥＰ）適用する必要があ
る。その写真蝕刻法は、薄膜を成膜したのち、フォトレ
ジストの塗布形成→マスクパターンの露光焼付け→現像
→エッチング→フォトレジストの除去→クリーニングと
多くの工程を要する。したがってアクティブマトリック
ス型液晶表示装置は、写真蝕刻法による製造工程数を少
なくするほど製造歩留が向上し、製造コストを低くする
ことができる。

【０００９】このような観点から、ＭＩＭ素子からなる
非線形抵抗素子の上部電極をＣｒ膜で形成する代わり
に、画素表示電極の透明導電膜を絶縁体上に直接成膜し
て上部電極とすることにより、写真蝕刻の工程数を２回
に減らす技術が知られている。

【００１０】ところで、一般にマトリックス型液晶表示
装置の動作は、交流駆動によりおこなわれる。したがっ
てアクティブマトリックス型液晶表示装置に用いられる
ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子としては、双方向ダ
イオード特性を有し、その電流−電圧特性の正電圧と負
電圧の対称性が液晶表示装置の駆動、さらには表示画像
の品位に大きな影響を及ぼす。

【００１１】図１２に、ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗
素子の上部電極として、Ｃｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ
−Ｔａ合金などを用いた場合の電流−電圧特性（Ｖ−Ｉ
特性）を曲線９a 〜９e で示す。これら曲線９a 〜９e
から明らかなように上部電極として上記各金属を用いる
場合は、いずれの場合も電流−電圧特性は対称性を示
し、液晶表示装置を正常に駆動し、表示画像に影響を及
ぼさない。しかし上部電極として画素表示電極の形成に
用いられるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明導
電膜を絶縁体に直接成膜すると、図１３に曲線９f で示
すように、非線形抵抗素子の電流−電圧特性の正電圧と
負電圧とが非対称となり、液晶表示装置を正常に駆動す
ることができず、表示画像の品位をいちじるしく劣化さ
せる。

【００１２】一方、ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子
の電流−電圧特性の対称性を補償するために、図１４に
示すように、一対のＭＩＭ素子を直列に接続した構造の
非線形抵抗素子６が知られている。この直列構造の非線
形抵抗素子６は、図１０及び図１１に示した単一のＭＩ
Ｍ素子からなる非線形抵抗素子と同様に、スパッタリン
グ法や真空蒸着法の薄膜形成法によりガラスからなる一
方の基板１にＴａ膜を成膜し、写真蝕刻法（１ｓｔＰＥ
Ｐ）によりＭＩＭ素子の下部金属２と、行または列の配
線電極と、これら下部電極２及び配線電極を陽極酸化す
るための配線を形成する。つぎにたとえばクエン酸水溶
液を用いた陽極酸化法により下部電極２上にＴａ酸化膜
からなる絶縁体４を形成するとともに配線電極上にＴａ
酸化膜を形成したのち、写真蝕刻法（２ｎｄＰＥＰ）に
より陽極酸化に用いた配線を除去する。さらに通常の薄
膜形成法及び写真蝕刻法（３ｒｄＰＥＰ）により、絶縁
体４上にＣｒ膜からなるＭＩＭ素子の上部電極５を形成
してＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子６を完成する。
その後、上部電極５に接続された透明導電膜を成膜し、
写真蝕刻法（４ｔｈＰＥＰ）により加工して画素表示電
極７を形成する。

【００１３】このようなＭＩＭ素子の直列構造からなる
非線形抵抗素子６は、電流−電圧特性の対称性の補償に
ついてはきわめて有効であるが、図１１に示した単一の
ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子と同様に、ＭＩＭ素
子の形成に３回の写真蝕刻をを要し、所要の基板形成に
４回（１ｓｔＰＥＰ〜４ｔｈＰＥＰ）の写真蝕刻が必要
となり、製造歩留り、製造コストが問題となる。

【００１４】またこのＭＩＭ素子の直列構造からなる非
線形抵抗素子についても、一方のＭＩＭ素子の上部電極
を画素表示電極の形成に用いられるＩＴＯからなる透明
導電膜を絶縁体に直接成膜して形成したとすると、非線
形抵抗素子の電流−電圧特性が、図１５に曲線９g で示
すように、非線形性が失われ、液晶表示装置を正常に駆
動することができず、表示画像の品位をいちじるしく劣
化させる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、単一な
ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子は、その形成に写真
蝕刻法を３回適用する必要がある。その写真蝕刻法は、
多くの工程を必要とするため、この写真蝕刻法による製
造工程数を少なくするほど、製造歩留の向上、製造コス
トの低減が期待できる。このような観点から、ＭＩＭ素
子からなる非線形抵抗素子の上部電極をＣｒなどの金属
で形成する代わりに、画素表示電極の透明導電膜を絶縁
体に直接成膜して、写真蝕刻法による製造工程数を２回
に減らす技術が知られている。

【００１６】ところが、ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗
素子を用いた液晶表示装置は、非線形抵抗素子の双方向
ダイオード特性を利用し、交流駆動により液晶を動作さ
せるので、その電流−電圧特性の正電圧と負電圧の対称
性が液晶表示装置の駆動、さらには表示画像の品質に大
きな影響を及ぼす。その非線形抵抗素子の上部電極とし
てＣｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ−Ｔａ合金などを用い
た場合は、いずれの場合も、電流−電圧特性の対称性が
得られ、液晶表示装置を正常に駆動し、表示画像の品位
に影響を及ぼさない。しかし上部電極として画素表示電
極の形成に用いられるＩＴＯからなる透明導電膜を絶縁
体に直接成膜して形成すると、非線形抵抗素子の電流−
電圧特性が正電圧と負電圧とで非対称となり、液晶表示
装置の正常な駆動が得られず、表示画像の品位をいちじ
るしく劣化させるという問題がある。

【００１７】一方、非線形抵抗素子をＭＩＭ素子の直列
構造とすると、ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子の電
流−電圧特性の対称性を補償できることが知られてい
る。しかしこのようにＭＩＭ素子の直列構造としても、
所要の基板の形成に４回の写真蝕刻が必要となり、製造
歩留の向上、製造コストの低減が困難となる。またこの
ＭＩＭ素子の直列構造からなる非線形抵抗素子について
も、一方のＭＩＭ素子の上部電極を画素表示電極の形成
に用いられるＩＴＯからなる透明導電膜を絶縁体に直接
成膜して形成したとすると、非線形抵抗素子の電流−電
圧特性の非線形性が失われ、液晶表示装置の正常に駆動
することができず、表示画像の品位をいちじるしく劣化
させるという問題がある。

【００１８】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたものであり、ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素
子またはＭＩＭ素子の直列構造からなる非線形抵抗素子
の形成に必要な写真蝕刻法の回数を減らし、かつ非線形
抵抗素子の電流−電圧特性の対称性や非線形性を劣化さ
せるない液晶表示装置を構成すること、及びその製造方
法を得ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】液晶組成物を介して相対
向する基板の一方に、複数の画素表示電極と、この複数
の画素表示電極の各々に電気的に接続された下部電極−
絶縁体−上部電極構造のＭＩＭ素子からなる複数の非線
形抵抗素子と、この複数の非線形抵抗素子を接続する配
線電極とが設けられてなる液晶表示装置において、その
非線形抵抗素子を、絶縁体の上部電極側の表面近傍に上
部金属とは異なる金属が拡散している構造とした。

【００２０】また、液晶組成物を介して相対向する基板
の一方に、複数の画素表示電極と、この複数の画素表示
電極の各々に電気的に接続された下部電極−絶縁体−上
部電極構造のＭＩＭ素子の直列構造からなる複数の非線
形抵抗素子と、この複数の非線形抵抗素子を接続する配
線電極とが設けられてなる液晶表示装置において、その
非線形抵抗素子を、絶縁体の上部電極側の表面近傍に電
流−電圧特性が非線形性かつ対称となる金属が拡散して
いる構造とした。

【００２１】さらに、そのＭＩＭ素子からなる複数の非
線形抵抗素子またはＭＩＭ素子の直列構造からなる複数
の非線形抵抗素子を、下部電極をＴａとし、その非線形
抵抗素子の上部電極側の表面近傍に拡散される金属をＣ
ｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ−Ｔａ合金の少なくとも１
種とした。

【００２２】また、液晶組成物を介して相対向する基板
の一方に、複数の画素表示電極と、この複数の画素表示
電極の各々に電気的に接続された下部電極−絶縁体−上
部電極構造のＭＩＭ素子またはこのＭＩＭ素子の直列構
造からなる複数の非線形抵抗素子と、この複数の非線形
抵抗素子を接続する配線電極とが設けられてなる液晶表
示装置の製造方法において、非線形抵抗素子の下部電極
を形成する工程と、この下部電極上に絶縁体を形成する
工程と、この絶縁体上に上部電極とは異なる金属膜を形
成してこの金属膜の金属を絶縁体の上部電極側の表面近
傍に拡散させたのちこの金属膜を除去する工程と、この
金属膜を除去したのち絶縁体上に上部電極を形成する工
程とにより、非線形抵抗素子を形成した。

【００２３】さらに、液晶組成物を介して相対向する基
板の一方に、複数の画素表示電極と、この複数の画素表
示電極の各々に電気的に接続された下部電極−絶縁体−
上部電極構造のＭＩＭ素子の直列構造からなる複数の非
線形抵抗素子と、この複数の非線形抵抗素子を接続する
配線電極とが設けられてなる液晶表示装置において、そ
の非線形抵抗素子の絶縁体の上部電極側の表面近傍に電
流−電圧特性が非線形性かつ対称となる金属が拡散さ
れ、かつこの金属の膜が画素表示電極の形成部分及び配
線電極の形成部分にこれら画素表示電極及び配線電極と
それぞれ同一形状に設けた。

【００２４】さらに、その非線形抵抗素子の下部電極を
Ｔａとし、この非線形抵抗素子の上部電極側の表面近傍
に拡散される金属及び画素表示電極の形成部分及び配線
電極の形成部分に形成される金属の膜をＣｒ，Ｔｉ，Ａ
ｌ，Ｔａ，Ｍｏ−Ｔａ合金の少なくとも１種とした。

【００２５】

【作用】ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子の上部電極
を画素表示電極を形成するＩＴＯからなる透明導電膜を
絶縁体上に直接成膜して形成した場合、非線形抵抗素子
の電流−電圧特性が非対称性を示すのは、絶縁体と透明
導電膜とのコンタクトによる接触準位に問題があるため
と考えられる。しかし絶縁体と上部電極との接触準位
は、上部電極をＣｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ−Ｔａ合
金で形成した場合には、非線形抵抗素子の電流−電圧特
性の対称性に問題はない（図１２参照）。そこで、ＭＩ
Ｍ素子からなる非線形抵抗素子の絶縁体の上部電極側の
表面近傍に上部電極とは異なる金属が拡散している構造
とすると、絶縁体と上部電極との接触準位が変化し、こ
の絶縁体上にたとえばＩＴＯからなる透明導電膜で上部
電極を形成しても、絶縁体と上部電極との接触準位の不
連続性が解消され、非線形抵抗素子の電流−電圧特性を
対称にすることができる。

【００２６】また、下部電極−絶縁体−上部電極構造の
ＭＩＭ素子の直列構造からなる非線形抵抗素子について
は、単一のＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子では電流
−電圧特性が非対称となる場合でも、直列構造とするこ
とにより対称となるが、その急峻性は、正負電圧の低い
側のものが現れるようになる。したがって電流−電圧特
性の正負電圧の一方の側に非線形性のないＭＩＭ素子
（図１３参照）を直列構造にすると、非線形性が失われ
る（図１５参照）。しかしこのＭＩＭ素子の直列構造か
らなる非線形抵抗素子の場合でも、前記のように絶縁体
の上部電極側の表面近傍に電流−電圧特性が非線形性か
つ対称となる金属を拡散すると、たとえば一方のＭＩＭ
素子の上部電極をたとえばＩＴＯからなる透明導電膜で
形成しても、十分な非線形性が得られるようになる。

【００２７】このようなＭＩＭ素子からなる非線形抵抗
素子の絶縁体の上部電極側の表面近傍の上部電極とは異
なる金属の拡散、またはＭＩＭ素子の直列構造からなる
非線形抵抗素子の絶縁体の上部電極側の表面近傍の電流
−電圧特性が非線形性かつ対称となる金属の拡散は、絶
縁体上に上部電極とは異なる金属膜を形成したのち、こ
の金属膜を除去することにより容易に形成することがで
きる。

【００２８】さらに、ＭＩＭ素子の直列構造からなる非
線形抵抗素子の絶縁体の上部電極側の表面近傍に電流−
電圧特性が非線形性かつ対称となる金属が拡散され、か
つこの金属の膜が画素表示電極の形成部分及び配線電極
の形成部分にもこれら画素表示電極及び配線電極とそれ
ぞれ同一形状に設けると、一方のＭＩＭ素子の上部電極
をたとえばＩＴＯからなる透明導電膜で形成しても、十
分な非線形性が得られるようになるばかりでなく、画素
表示電極の劣化を防止することができる。

【００２９】すなわち、ＭＩＭ素子の直列構造からなる
非線形抵抗素子を有するアレイ基板の製作は、Ｔａ膜か
らなる下部電極及びＴａ酸化膜からなる絶縁体を形成し
たのち、ケミカルドライエッチング法により不要のＴａ
膜およびその上のＴａ酸化膜を除去し、その後、ＩＴＯ
からなる透明導電膜の画素表示電極を形成する。この場
合、不要のＴａ膜およびその上のＴａ酸化膜をケミカル
ドライエッチング法により除去するとき、そのベースの
ガラス基板がダメージを受け、ＩＴＯからなる透明導電
膜を写真蝕刻法によりエッチングして画素表示電極を形
成するとき、しみ込みが生じやすいが、非線形抵抗素子
の絶縁体の上部電極側の表面近傍に拡散する金属の膜を
画素表示電極の形成部分及び配線電極の形成部分に設け
ると、この金属の膜は、ケミカルドライエッチングによ
る下部電極及び絶縁体を形成したのちに成膜されるの
で、ＩＴＯからなる透明導電膜がベースのガラス基板に
直接接触しなくなり、ＩＴＯからなる透明導電膜のしみ
込みを防止することができる。

【００３０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例に基
づいて説明する。

【００３１】実施例１．図１にその実施例１の液晶表示
装置の単一のＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子を含む
１画素部分の構造を示す。この液晶表示装置の構造を、
図２に示す製造方法にしたがって説明する。

【００３２】この液晶表示装置は、まずガラスからなる
一方の基板１に、スパッタリング法により膜厚０．３μ
m のＴａ膜を成膜し、写真蝕刻法（１ｓｔＰＥＰ）によ
りＭＩＭ素子の下部電極２と、行または列の配線電極
と、これら下部電極２及び配線電極を陽極酸化するため
の配線３を形成する（図２（ｂ））。このＴａ膜の写真
蝕刻は、フォトレジストの塗布形成→マスクパターンの
露光焼付け→現像→ＣＦ₄ とＯ₂ を１：２の割合いで混
合したプラズマガスによるケミカルドライエッチング
（ＣＤＥ）→レジストの除去→クリーニングの順におこ
なわれる。

【００３３】つぎに上記写真蝕刻法により形成された下
部電極２を一方の電極とし、０．０１ｗｔ％クエン酸水
溶液を化成溶液として、陽極酸化法により下部電極２及
び配線電極のＴａ膜を化成し、下部電極２上にＴａ酸化
膜からなる絶縁体４を形成するとともに配線電極上にＴ
ａ酸化膜を形成する（図２（ｃ））。この場合、化成溶
液の温度を一定に保ち、かつＴａ酸化膜の成長を均一に
するため、化成溶液を撹拌しながらおこなうとよい。

【００３４】つぎにこのＴａ酸化膜の形成された基板１
を加熱しながら、スパッタリング法により下部電極２及
び配線電極のＴａ酸化膜上に膜厚０．０５μm のＣｒ膜
１０を成膜する（図２（ｄ））。このようにＴａ酸化膜
上にＣｒ膜１０を成膜すると、後述するように、Ｔａ酸
化膜の表面近傍にＣｒが拡散する。つぎに硝酸第２セリ
ウム・アンモニウム１７ｇ、過塩素酸５cc、水１０ccの
割合で溶解した溶液を用いて、Ｔａ酸化膜上のＣｒ膜１
０を除去して、Ｔａ酸化膜を露出させる（図２
（ｅ））。

【００３５】つぎにスパッタリング法によりＩＴＯから
なる透明導電膜１１を形成する（図２（ｆ））。そして
写真蝕刻法（２ｎｄＰＥＰ）により画像表示電極７とＭ
ＩＭ素子の透明導電膜１１からなる上部電極１２を形成
する。この写真蝕刻は、フォトレジストの塗布形成→マ
スクパターンの露光焼付け→現像→塩酸と硝酸の等量混
合水溶液によるエッチング→レジストの除去→クリーニ
ングの順におこなわれる。この場合、好ましくは、これ
ら画像表示電極７および上部電極１２を形成するための
レジストパターンを利用して、ケミカルドライエッチン
グにより配線電極上のＴａ酸化膜を除去して、画像表示
電極７及び上部電極１２が透明導電膜からなるＭＩＭ素
子からなる非線形抵抗素子１３の形成されたアレイ基板
を得る（図２（ｇ））。

【００３６】その後、このアレイ基板の電極形成面にポ
リイミドからなる配向膜形成液を塗布し乾燥したのち、
綿布などで一方向にラビングして液晶の配向を規制する
配向膜を形成する。一方、ガラスからなる他方の基板に
所定の対向電極を形成したのち、同様に配向膜形成液を
塗布し乾燥したのち、ラビングして対向基板を形成す
る。

【００３７】その後、これらアレイ基板と対向基板を配
向膜のラビング方向が互いに直交する方向になるように
対向配置し、かつこれら両基板間にスペーサ材を介在さ
せて所定の間隔に保持し、両基板の周辺部を液晶組成物
注入口を残して接着固定する。そしてその液晶組成物注
入口から液晶組成物を注入したのち、その液晶組成物注
入口を封止する。その後、両基板の外面にそれぞれ配向
膜のラビング方向に沿うように偏向板を貼着する。この
場合、配線電極の端部は、基板の外側に引出され、駆動
回路に接続される。

【００３８】この液晶表示装置のように、単一のＭＩＭ
素子からなる非線形抵抗素子の透明導電膜からなる上部
電極１２を形成する前に、下部電極２上のＴａ酸化膜か
らなる絶縁体４上にＣｒ膜１０を成膜すると、図３に示
すように、絶縁体４の表面近傍にＣｒが拡散する。この
図３は、オージェ分析によるＴａ酸化膜（絶縁体）を中
心とする下層のＴａ膜（下部電極）及び上層のＣｒ膜か
らなる３層積層膜の組成分布を示したものであり、上層
のＣｒ膜から深さ方向へのＣｒ，Ｏ，Ｔａの元素濃度を
示している。曲線１５がＣｒ、曲線１６がＯ、曲線１７
がＴａの濃度分布を示している。曲線１７に示されてい
るように、基板側には下部電極のＴａが高濃度に存在す
る。また曲線１６及び１７から明らかなように、絶縁体
の相当部分には、ＴａとＯとが存在する。そして曲線１
５から明らかなように、絶縁体の表面近傍には、絶縁体
上に成膜したＣｒが拡散している。

【００３９】この絶縁体４の表面近傍に拡散したＣｒ
は、透明導電膜からなるＴａ酸化膜からなる絶縁体に対
する上部電極１２の接触準位を変化させ、上部電極１２
をＩＴＯからなる透明導電膜で形成しても、図４に曲線
１８に示すように、ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子
の電流−電圧特性は、十分に正電圧と負電圧の対称性が
得られる。その結果、ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素
子の上部電極１２を透明導電膜で形成しても、表示画像
の品位を劣化しない液晶表示装置とすることができる。
実際に対角１２インチ、画素ピッチ２１０μm 、画素数
１１５２×９００ドットのアクティブマトリックス型液
晶表示装置を製造した結果、図４に示した電流−電圧特
性の対称性が得られ、品位良好な画像を表示する液晶表
示装置とすることができた。しかも上部電極１２を透明
導電膜で形成することにより、ＭＩＭ素子からなる非線
形抵抗素子形成時の写真蝕刻法を２回に減らすことがで
き、製造歩留を向上させて、製造コストを低減すること
がでる。

【００４０】なお、前記実施例では、ＭＩＭ素子からな
る非線形抵抗素子の抵抗体の上部電極側の表面近傍にＣ
ｒを拡散したが、たとえばＴｉについて、図５に曲線１
９で示したように、Ｔｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ−Ｔａ合金
などを抵抗体の上部電極側の表面近傍に拡散しても、Ｍ
ＩＭ素子からなる非線形抵抗素子の電流−電圧特性の対
称性が得られ、Ｃｒを拡散した場合と同様に品位良好な
画像を表示する液晶表示装置とすることができる。

【００４１】実施例２．図５に実施例２の液晶表示装置
のＭＩＭ素子の直列構造からなる非線形抵抗素子を含む
１画素部分の構造を示す。この液晶表示装置の構造を、
図６に示す製造方法にしたがって説明する。

【００４２】この液晶表示装置は、まずガラスからなる
一方の基板１に、スパッタリング法などにより膜厚０．
３μm のＴａ膜を成膜し、写真蝕刻法（１ｓｔＰＥＰ）
によりＴａ膜からなる直列構造のＭＩＭ素子の下部電極
２と、行または列の配線電極と、これら下部電極２およ
び配線電極を陽極酸化するための配線３を形成する（図
６（ｂ））。このＴａ膜の写真蝕刻は、フォトレジスト
の塗布形成→マスクパターンの露光焼付け→現像→ＣＦ
₄ とＯ₂ を１：２の割合いで混合したプラズマガスによ
るケミカルドライエッチング（ＣＤＥ）→レジストの除
去→クリーニングの順におこなわれる。

【００４３】つぎにこの写真蝕刻法により形成された下
部電極２を一方の電極とし、０．０１ｗｔ％クエン酸水
溶液を化成溶液として陽極酸化法により下部電極２上に
Ｔａ酸化膜からなる絶縁体４を形成するとともに、配線
電極上にＴａ酸化膜を形成する図６（ｃ））。この場
合、化成溶液の温度を一定に保ち、かつＴａ酸化膜の成
長を均一にするため、化成溶液を撹拌しながらおこなう
とよい。

【００４４】つぎに写真蝕刻法（２ｎｄＰＥＰ）により
上記Ｔａ酸化膜を形成するための配線などの不要のＴａ
膜及びその上に形成されたＴａ酸化膜を除去する（図６
（ｄ））。この写真蝕刻は、フォトレジストの塗布形成
→マスクパターンの露光焼付け→現像→ＣＦ₄ とＯ₂ を
１：１の割合いで混合したプラズマガスによるケミカル
ドライエッチング→フォトレジスト除去→クリーニング
の順におこなわれる。

【００４５】つぎに上記Ｔａ酸化膜の形成された基板１
を加熱しながら、スパッターリング法により下部電極２
及び配線電極のＴａ酸化膜上に膜厚０．０５μm のＣｒ
膜１０を成膜する（図６（ｅ））。そして硝酸第２セリ
ウム・アンモニウム１７ｇ、過塩素酸５cc、水１０ccの
割合で溶解した溶液を用いて、Ｔａ酸化膜上のＣｒ膜１
０を除去して、Ｔａ酸化膜を露出させる（図６
（ｆ））。

【００４６】つぎにスパッタリング法によりＩＴＯから
なる透明導電膜１１を形成する（図６（ｇ））。そして
写真蝕刻法（３ｒｄＰＥＰ）により画像表示電極７及び
上部電極１２が透明導電膜からなるＭＩＭ素子の直列構
造からなる非線形抵抗素子１３の形成されたアレイ基板
を得る。この写真蝕刻は、フォトレジストの塗布形成→
マスクパターンの露光焼付け→現像→塩酸と硝酸の等量
混合水溶液によるエッチング→フォトレジスト除去→ク
リーニングの順におこなわれる。

【００４７】その後、このアレイ基板の電極形成面にポ
リイミドからなる配向膜形成液を塗布し乾燥したのち、
綿布などで一方向にラビングして液晶の配向を規制する
配向膜を形成する。一方、ガラスからなる他方の基板に
所定の対向電極を形成し、同様に配向膜形成液を塗布し
乾燥したのち、ラビングして対向基板を形成する。

【００４８】その後、これらアレイ基板と対向基板を配
向膜のラビング方向が互いに直交する方向になるように
対向配置し、かつこれら両基板間にスペーサ材を介在さ
せて所定の間隔に保持し、両基板の周辺部を液晶組成物
注入口を残して接着固定する。そしてその液晶組成物注
入口から液晶組成物を注入したのち、その液晶組成物注
入口を封止する。その後、両基板の外面にそれぞれ配向
膜のラビング方向に沿うように偏向板を貼着する。この
場合、配線電極の端部は、基板の外側に引出され、駆動
回路に接続される。なお、図６に示した２１は配線電極
である。

【００４９】この液晶表示装置のように、ＭＩＭ素子の
直列構造からなる非線形抵抗素子の透明導電膜からなる
上部電極１２を形成する前に、下部電極２上の絶縁体４
上にＣｒ膜１０を成膜すると、図３に示したように、絶
縁体４の表面近傍にＣｒが拡散する。この絶縁体４の表
面近傍に拡散したＣｒは、Ｔａ酸化膜からなる絶縁体に
対して透明導電膜からなる上部電極１２の接触準位を変
化させ、ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子の電流−電
圧特性は、図４に示したように、十分に正電圧と負電圧
の対称性が得られる。その結果、従来ＭＩＭ素子の直列
構造からなる非線形抵抗素子の上部電極を透明導電膜で
形成した場合、図１５に示したように非線形性が失わ
れ、表示画像の品位をいちじるしく劣化させたが、その
非線形性を失うことなく、表示画像の品位の劣化しない
液晶表示装置とすることができる。実際に対角４イン
チ、画素ピッチ１８０μm 、画素数４８０×３２０ドッ
トのアクティブマトリックス型液晶表示装置を製造した
結果、図４に示した電流−電圧特性の対称性が得られ、
しかも背景の明るい品位良好な画像を表示する液晶表示
装置とすることができた。しかも上部電極１２を透明導
電膜で形成することにより、基板形成時の写真蝕刻法が
３回に減らすことができ、製造歩留を向上して、製造コ
ストを低減することができる。

【００５０】なお、この実施例２では、ＭＩＭ素子の直
列構造からなる非線形抵抗素子の抵抗体の上部電極側の
表面近傍にＣｒを拡散したが、このＭＩＭ素子の直列構
造からなる非線形抵抗素子についても、Ｔｉ，Ａｌ，Ｔ
ａ，Ｍｏ−Ｔａ合金などを抵抗体の上部電極側の表面近
傍に拡散しても、電流−電圧特性の対称性が得られ、Ｃ
ｒを拡散した場合と同様に品位良好な画像を表示する液
晶表示装置とすることができる。

【００５１】実施例３．図８に実施例３の液晶表示装置
のＭＩＭ素子の直列構造からなる非線形抵抗素子を含む
１画素部分の構造を示す。この液晶表示装置の構造を、
図９に示す製造方法にしたがって説明する。

【００５２】この液晶表示装置は、まずガラスからなる
一方の基板１に、スパッタリング法などにより膜厚０．
３μm のＴａ膜を成膜し、写真蝕刻法（１ｓｔＰＥＰ）
によりＴａ膜からなる直列構造のＭＩＭ素子の下部電極
２と、行または列の配線電極と、これら下部電極２及び
配線電極を陽極酸化するための配線を形成する（図９
（ｂ））。このＴａ膜の写真蝕刻は、フォトレジストの
塗布形成→マスクパターンの露光焼付け→現像→ＣＦ₄
とＯ₂ を１：２の割合いで混合したプラズマガスによる
ケミカルドライエッチング→フォトレジスト除去→クリ
ーニングの順におこなわれる。

【００５３】つぎに上記写真蝕刻法により形成された下
部電極２を一方の電極とし、０．０１ｗｔ％クエン酸水
溶液を化成溶液として陽極酸化法により下部電極２上に
Ｔａ酸化膜からなる絶縁体４を形成するとともに、配線
電極上にＴａ酸化膜を形成する（図９（ｃ））。この場
合、化成溶液の温度を一定に保ち、かつＴａ酸化膜の成
長を均一にするため、化成溶液を撹拌しながらおこなう
とよい。

【００５４】つぎに写真蝕刻法（２ｎｄＰＥＰ）により
上記Ｔａ酸化膜を形成するための配線などの不要のＴａ
膜及びその上に形成されたＴａ酸化膜を除去する（図９
（ｄ））。この写真蝕刻は、フォトレジストの塗布形成
→マスクパターンの露光焼付け→現像→ＣＦ₄ とＯ₂ を
１：１の割合いで混合したプラズマガスによるケミカル
ドライエッチング→フォトレジスト除去→クリーニング
の順におこなわれる。つぎに上記Ｔａ酸化膜の形成され
た基板１を加熱しながら、スパッターリング法により下
部電極２及び配線電極のＴａ酸化膜上に膜厚０．０５μ
m のＣｒ膜１０を成膜する（図９（ｅ））。さらにこの
Ｃｒ膜１０上にスパッタリング法によりＩＴＯからなる
透明導電膜１１を形成する（図９（ｆ））。そして写真
蝕刻法（３ｒｄＰＥＰ）により透明導電膜からなる画像
表示電極７とＭＩＭ素子の透明導電膜からなる上部電極
１２を形成する（図９（ｇ））。この写真蝕刻は、フォ
トレジストの塗布形成→マスクパターンの露光焼付け→
現像→塩酸と硝酸の等量混合水溶液によるエッチング→
クリーニングの順におこなわれる。

【００５５】つぎに上記フォトレジストを利用して、硝
酸第２セリウム・アンモニウム１７ｇ、過塩素酸５cc、
水１０ccの割合で溶解した溶液により上記画像表示電極
７及び上部電極１２以外の部分のＣｒ膜１０を除去して
アレイ基板を得る（図９（ｇ））。なお、図８に示した
２１は配線電極である。

【００５６】その後、このアレイ基板の電極形成面にポ
リイミドからなる配向膜形成液を塗布し乾燥したのち、
綿布などで一方向にラビングして液晶の配向を規制する
配向膜を形成する。一方、ガラスからなる他方の基板に
所定の対向電極を形成し、同様に配向膜形成液を塗布し
乾燥したのち、ラビングして対向基板を形成する。

【００５７】その後、これらアレイ基板と対向基板を配
向膜のラビング方向が互いに直交する方向になるように
対向配置し、かつこれら両基板間にスペーサ材を介在さ
せて所定の間隔に保持し、両基板の周辺部を液晶組成物
注入口を残して接着固定する。そしてその液晶組成物注
入口から液晶組成物を注入したのち、その液晶組成物注
入口を封止する。その後、両基板の外面にそれぞれ配向
膜のラビング方向に沿うように偏向板を貼着する。この
場合、配線電極の端部は、基板の外側に引出され、駆動
回路に接続される。

【００５８】この液晶表示装置のように、ＭＩＭ素子か
らなる非線形抵抗素子の透明導電膜からなる上部電極１
２を形成する前に、下部電極２上の絶縁体４上にＣｒ膜
１０を成膜すると、実施例２と同様に、絶縁体４の表面
近傍にＣｒが拡散し（図３参照）、酸化膜からなる絶縁
体４に対する透明導電膜からなる上部電極１２ａの接触
準位を変化させ、ＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子の
電流−電圧特性は、図４に示したように十分に正電圧と
負電圧の対称性が得られる。しかもこの液晶表示装置で
は、画素表示電極７がＣｒ膜とその上に成膜された透明
導電膜とにより構成されているので、画素表示電極７の
劣化を防止することができる。すなわち、ＭＩＭ素子の
直列構造からなる非線形抵抗素子の形成は、Ｔａ膜から
なる下部電極及びＴａ酸化膜からなる絶縁体を形成した
のち、ケミカルドライエッチング法により不要のＴａ膜
およびその上に形成されたＴａ酸化膜を除去し、その
後、ＩＴＯからなる透明導電膜の画素表示電極を形成す
る。この場合、上記ケミカルドライエッチング法により
ベースのガラス基板がダメージを受け、ＩＴＯからなる
透明導電膜をエッチングして画素表示電極を形成すると
き、しみ込みが生じやすいが、上記のように非線形抵抗
素子の絶縁体上に形成するＣｒの膜を画素表示電極形成
部に残存させると、そのＣｒの膜は、不要のＴａ膜及び
その上に形成されたＴａ酸化膜をケミカルドライエッチ
ングにより除去したのちに形成されるので、ＩＴＯから
なる透明導電膜が下地のガラス基板に直接接触しなくな
り、ＩＴＯからなる透明導電膜のしみ込みを防止するこ
とができる。

【００５９】その結果、従来ＭＩＭ素子の直列構造から
なる非線形抵抗素子の上部電極を透明導電膜で形成した
場合、図１５に示したように非線形性が失われ、表示画
像の品位をいちじるしく劣化させたが、その非線形性を
失うことなく、しかも画素表示電極７にしみ込みのない
品位良好な画像を表示する液晶表示装置とすることがで
きる。なお、このように画素表示電極形成部分にＣｒ膜
を形成してもこのＣｒ膜は薄いので、表示画像の品位に
ほとんど影響を与えない。実際に対角４インチ、画素ピ
ッチ１８０μm 、画素数４８０×３２０ドットのアクテ
ィブマトリックス型液晶表示装置を製造した結果、図４
に示した電流−電圧特性の対称性が得られ、かつ画素表
示電極にしみ込みのない品位良好な画像を表示する液晶
表示装置とすることができた。しかも上部電極１２を透
明導電膜で形成することにより、基板製作時の写真蝕刻
法を３回に減らすことができ、製造歩留を向上させて製
造コストを低減することができる。

【００６０】なお、この実施例３では、ＭＩＭ素子の直
列構造からなる非線形抵抗素子の抵抗体の上部電極側の
表面近傍にＣｒを拡散したが、このＭＩＭ素子の直列構
造からなる非線形抵抗素子についても、Ｃｒのほか、Ｔ
ｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ−Ｔａ合金などを抵抗体の上部電
極側の表面近傍に拡散し、かつこれら金属を画素表示電
極の形成部分に設けても、電流−電圧特性の対称性が得
られ、かつ画素表示電極の透明導電膜のしみ込みを防止
して、品位良好な画像を表示する液晶表示装置とするこ
とができる。

【００６１】

【発明の効果】画素表示電極の各々に電気的に接続され
た下部電極−絶縁体−上部電極構造のＭＩＭ素子または
ＭＩＭ素子の直列構造からなる複数の非線形抵抗素子を
有する液晶表示装置において、その非線形抵抗素子を、
絶縁体の上部電極側の表面近傍に上部電極とは異なるの
金属が拡散している構造とすると、絶縁体と上部電極と
の接触準位が変化し、この絶縁体上にたとえばＩＴＯか
らなる透明導電膜で上部電極を形成しても、絶縁体と上
部電極との接触準位の不連続性が解消され、非線形抵抗
素子の電流−電圧特性の正電圧と負電圧を対称にするこ
とができ、品位良好な画像を表示する液晶表示装置とす
ることができる。しかもその製造に際し、写真蝕刻法の
適用回数を減らすことができ、製造歩留を向上させて、
製造コストを低減することができる。

【００６２】このようなＭＩＭ素子からなる非線形抵抗
素子の絶縁体の上部電極側の表面近傍の上部電極とは異
なる金属の拡散、またはＭＩＭ素子の直列構造からなる
非線形抵抗素子の絶縁体の上部電極側の表面近傍の電流
−電圧特性が非線形性かつ対称となる金属の拡散は、前
記したように絶縁体上に上部電極とは異なる金属層を形
成したのち、この金属層を除去することにより容易に形
成することができる。さらに、ＭＩＭ素子の直列構造か
らなる非線形抵抗素子の絶縁体の上部電極側の表面近傍
に電流−電圧特性が非線形性かつ対称となる金属が拡散
され、かつこの金属の層が画素表示電極及び配線電極に
もこれら画素表示電極及び配線電極とそれぞれ同一形状
に設けると、一方のＭＩＭ素子の上部電極をたとえばＩ
ＴＯからなる透明導電膜で形成しても、十分な非線形性
が得られるようになるばかりでなく、画素表示電極のし
み込みをなくすことができ、品位良好な画像を表示する
液晶表示装置とすることができる。また製造に際し、写
真蝕刻法の適用回数を減らすことができ、製造歩留を向
上させ、製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の液晶表示装置の構造を説
明するための断面図である。

【図２】図２（ａ）はその製造方法を説明するためのフ
ローチャート、図２（ｂ）乃至（ｇ）はそれぞれその主
要工程を説明するための図である。

【図３】ＭＩＭ素子の絶縁体へのＣｒの拡散を示す図で
ある。

【図４】上記絶縁体へＣｒを拡散し、上部電極をＩＴＯ
で形成したＭＩＭ素子の電流−電圧特性を示す図であ
る。

【図５】ＭＩＭ素子の絶縁体へのＴｉの拡散を示す図で
ある。

【図６】図６（ａ）はこの発明の実施例２の液晶表示装
置の構造を説明するための平面図、図６（ｂ）はそのＢ
−Ｂ線断面図である。

【図７】図７（ａ）はその製造方法を説明するためのフ
ローチャート、図７（ｂ）乃至（ｈ）はそれぞれその主
要工程を説明するための図である。

【図８】図８（ａ）はこの発明の実施例３の液晶表示装
置の構造を説明するための平面図、図８（ｂ）はそのＢ
−Ｂ線断面図である。

【図９】図９（ａ）はその製造方法を説明するためのフ
ローチャート、図９（ｂ）乃至（ｈ）はそれぞれその主
要工程を説明するための図である。

【図１０】従来の液晶表示装置の構造を説明するための
断面図である。

【図１１】図１１（ａ）はその製造方法を説明するため
のフローチャート、図１１（ｂ）乃至（ｇ）はそれぞれ
その主要工程を説明するための図である。

【図１２】上部電極がＣｒ、Ｔｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ−
ＴａなどからなるＭＩＭ素子の電流−電圧特性を示す図
である。

【図１３】上部電極がＩＴＯからなるＭＩＭ素子の電流
−電圧特性を示す図である。

【図１４】図１４（ａ）は従来のＭＩＭ素子の直列構造
からなる非線形抵抗素子を有する液晶表示装置の構造を
説明するための平面図、図１４（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断
面図である。

【図１５】上部電極がＩＴＯからなるＭＩＭ素子の直列
構造からなる非線形抵抗素子電流−電圧特性を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…基板 ２…下部電極 ４…絶縁体 ７…画像表示電極 １０…Ｃｒ膜 １２…上部電極 １３…非線形抵抗素子 ２１…配線電極

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶組成物を介して相対向する基板の一
   方に、複数の画素表示電極と、この複数の画素表示電極
   の各々に電気的に接続された下部電極−絶縁体−上部電
   極構造のＭＩＭ素子からなる複数の非線形抵抗素子と、
   この複数の非線形抵抗素子を接続する配線電極とが設け
   られてなる液晶表示装置において、 前記非線形抵抗素子は、前記絶縁体の前記上部電極側の
   表面近傍に前記上部電極とは異なる金属が拡散されてな
   ることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 液晶組成物を介して相対向する基板の一
   方に、複数の画素表示電極と、この複数の画素表示電極
   の各々に電気的に接続された下部電極−絶縁体−上部電
   極構造のＭＩＭ素子の直列構造からなる複数の非線形抵
   抗素子と、この複数の非線形抵抗素子を接続する配線電
   極とが設けられてなる液晶表示装置において、 前記非線形抵抗素子は、前記絶縁体の前記上部電極側の
   表面近傍に電流−電圧特性が非線形性かつ対称となる金
   属が拡散されてなることを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 非線形抵抗素子の下部電極がＴａからな
   り、この非線形抵抗素子の上部電極側の表面近傍に拡散
   される金属がＣｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ−Ｔａ合金
   の少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 液晶組成物を介して相対向する基板の一
   方に、複数の画素表示電極と、この複数の画素表示電極
   の各々に電気的に接続された下部電極−絶縁体−上部電
   極構造のＭＩＭ素子またはこのＭＩＭ素子の直列構造か
   らなる複数の非線形抵抗素子と、この複数の非線形抵抗
   素子を接続する配線電極とが設けられてなる液晶表示装
   置の製造方法において、 前記非線形抵抗素子の下部電極を形成する工程と、この
   下部電極上に前記絶縁体を形成する工程と、この絶縁体
   上に前記上部電極とは異なる金属膜を形成してこの金属
   膜の金属を前記絶縁体の前記上部電極側の表面近傍に拡
   散させたのちこの金属膜を除去する工程と、この金属膜
   を除去したのちの絶縁体上に前記上部電極を形成する工
   程とにより、前記非線形抵抗素子を形成することを特徴
   とする液晶表示装置の製造方法。
5. 【請求項５】 液晶組成物を介して相対向する基板の一
   方に、複数の画素表示電極と、この複数の画素表示電極
   の各々に電気的に接続された下部電極−絶縁体−上部電
   極構造のＭＩＭ素子の直列構造からなる複数の非線形抵
   抗素子と、この複数の非線形抵抗素子を接続する配線電
   極とが設けられてなる液晶表示装置において、 前記非線形抵抗素子の絶縁体の上部電極側の表面近傍に
   電流−電圧特性が非線形性かつ対称となる金属が拡散さ
   れ、かつこの金属の膜が前記画素表示電極の形成部分及
   び前記配線電極の形成部分にこれら画素表示電極及び配
   線電極とそれぞれ同一形状に形成されてなることを特徴
   とする液晶表示装置。
6. 【請求項６】 非線形抵抗素子の下部電極がＴａからな
   り、この非線形抵抗素子の上部電極側の表面近傍に拡散
   される金属及び画素表示電極の形成部分及び前記配線電
   極の形成部分に形成される金属の膜がＣｒ，Ｔｉ，Ａ
   ｌ，Ｔａ，Ｍｏ−Ｔａ合金の少なくとも１種からなるこ
   とを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。