JPH0822031A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パターニングおよび食刻回数を減少させて、
フリッカーや焼き付きの発生を防止する液晶表示装置を
提供する。 【構成】 ガラス基板11上に第１の導体12a ，12b を形
成し、第１の導体12b の上面を非線形抵抗膜17に転化す
る。第１の導体12b および非線形抵抗膜17の積層部分を
分断し、第１の導体12b および非線形抵抗膜17上のほぼ
全面に第２の導体18b ，18c を形成する。配線電極14を
構成する第１の導体12a 上の第２の導体18a 上を平面的
に覆うと同時に非線形抵抗素子15，16を形成する部分の
非線形抵抗膜17に形成した第２の導体18b ，18c の一部
のみを連続して覆うとともに、画素を形成する領域およ
び非線形抵抗素子15，16を形成する部分の非線形抵抗膜
17上に形成した第２の導体18b ，18c の一部を接続して
覆う。２個の非線形抵抗素子15，16を逆方向に直列に接
続した構造にもかかわらず、３回の食刻で形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング素子とし
て導体−非線形抵抗膜−導体（ＭＩＭ）よりなる非線形
抵抗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、液晶表示器を用いた液晶表示装置
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、オフィス・オートメーション用の端末機
器、テレビジョン用画像表示などの大容量情報表示用途
に使用されてきており、より高画質が求められるように
なってきている。

【０００３】また、液晶表示装置のスイッチングアレイ
には各種あるが、構造が簡単で製造が容易である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型を挙げることができる。

【０００４】そして、ＭＩＭ素子を有する液晶表示装置
のアクティブマトリクスアレイ基板としては、たとえば
特公昭５５−１６１２７３号公報あるいは特開昭５８−
１７８３２０号公報などに記載されており、このような
ＭＩＭ素子を有する液晶表示装置のマトリクスアレイ基
板の製造方法の一画素部分を図８を参照して製造工程に
従って説明する。

【０００５】まず、ガラス基板１上にタンタル（Ｔａ）
膜をスパッタリング法や真空蒸着法などの薄膜形成法に
より形成し、写真食刻法によりパターニングして、配線
電極および非線形抵抗素子であるＭＩＭ（導体−非線形
抵抗−導体）素子２の第１の電極３を形成する。

【０００６】次に、第１の電極３をたとえばクエン酸水
溶液中で陽極酸化法により化成し、この第１の電極３の
表面上に酸化膜を形成し、ＭＩＭ素子２の非線形抵抗膜
４を形成する。さらに、Ｃｒ膜を薄膜形成・加工法によ
り形成して、ＭＩＭ素子２の第２の電極５を形成するこ
とにより、ＭＩＭ素子２が完成する。

【０００７】さらに、第２の電極５の表面の一部および
ガラス基板１上に、画像表示用の透明導電膜６を形成す
る。

【０００８】ところが、上記従来のＭＩＭ素子は、特開
昭５５−１６１２７３号公報に記載されているように、
マトリクスアレイ基板上に、ＭＩＭ素子２および画像表
示用の透明導電膜６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、マトリクスアレイ基板に対向
する図示しない対向基板上に透明導電膜のパターンを形
成する。そして、マトリクスアレイ基板および対向電極
基板間に液晶層を挟持している。

【０００９】ところで、液晶層は、信頼性の点で交流駆
動、すなわち正負対称な交流電圧によって駆動するた
め、ＭＩＭ素子２にも極性が相異なる電圧が周期的に印
加される。しかしながら、ＭＩＭ素子２の非線形抵抗性
は、第１の電極３および第２の電極５の材料の違い、あ
るいは、第２の電極５の材料と非線形抵抗膜４との界面
状態の相違などにより、正負対称にならない場合があ
り、入力した電圧が正負対称でも液晶層に印加される電
圧は正負非対称になり、フリッカーや焼き付きが発生す
る。

【００１０】これらの問題を回避する手段として、たと
えば特開昭５７−１４４５８４号公報に記載されている
ように、２個のＭＩＭ素子を逆極性に直列接続してスイ
ッチング素子として用いることが知られている。

【００１１】この特開昭５７−１４４５８４号公報に記
載の構成の場合、第１の電極のパータニング、第１の電
極の表面を酸化層としたうえのパターニング、第２の電
極のパターニング、さらに、画素電極となる透明導電膜
のパターニングと４回の薄膜あるいは層の形成、写真食
刻が必要になる。一方、ＭＩＭ素子を逆極性に直列接続
することにより、電流電圧の対称特性が向上し、焼き付
き、フリッカーは十分に軽減できる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、特公昭
５５−１６１２７３号公報あるいは特開昭５８−１７８
３２０号公報記載の構成の場合には、電圧は正負非対称
になり、フリッカーや焼き付きが発生するおそれがあ
り、一方、特開昭５７−１４４５８４号公報に記載の構
成の場合には、パターニングおよび食刻回数が４回必要
になる問題を有している。

【００１３】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、パターニングおよび食刻回数を減少させて、フリッ
カーや焼き付きが発生することを防止した液晶表示装置
およびその製造方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の液晶表示
装置は、対向した２枚の基板間に、液晶層と、画素電極
に接続された第１の導体、この第１の導体の酸化物より
なる非線形抵抗膜、第２の導体、前記第１の導体の酸化
物よりなる非線形抵抗膜および前記第１の導体からなる
非線形抵抗素子を挟持する液晶表示装置において、前記
一方の基板上に前記第１の導体、第２の導体および液晶
駆動用透明電極の三層の積層構造の配線電極と、この配
線電極に接続された非線形抵抗素子と、この非線形抵抗
素子を平面的に覆う前記非線形抵抗素子に接続された画
素電極とを複数組有するものである。

【００１５】請求項２記載の液晶表示装置の製造方法
は、対向した２枚の基板間に、液晶層と、液晶駆動用透
明電極に配線部が接続された第１の導体、この第１の導
体の酸化物よりなる非線形抵抗膜、第２の導体、前記第
１の導体の酸化物よりなる非線形抵抗膜および前記第１
の導体からなる非線形抵抗素子とを挟持するとともに画
素を形成する液晶表示装置の製造方法において、前記一
方の基板上に前記第１の導体のパターン群を形成し、こ
の第１の導体のパターン群の配線電極以外の一部のパタ
ーン群の上層を酸化物よりなる非線形抵抗膜に転化し、
これら第１の導体および第１の導体の酸化物の非線形抵
抗膜よりなる積層部分を孤立した前記非線形抵抗素子を
形成する部分に分断し、これら基板上に露出した第１の
導体および第１の導体の酸化物の非線形抵抗膜上のほぼ
全面に第２の導体を形成し、前記配線電極を構成する第
１の導体上の第２の導体上を平面的に覆うと同時に前記
非線形抵抗素子を形成する部分の第１の導体の酸化物の
非線形抵抗膜上に形成した第２の導体の一部のみを連続
して覆うとともに、画素を形成する領域および前記非線
形抵抗素子を形成する部分の第１の導体の酸化物の非線
形抵抗膜上に形成した第２の導体の一部を接続して覆う
ものである。

【００１６】

【作用】請求項１記載の液晶表示装置は、一方の基板上
に第１の導体、第２の導体および液晶駆動用透明電極の
三層の積層構造の配線電極と、この配線電極に接続され
た非線形抵抗素子と、この非線形抵抗素子を平面的に覆
う非線形抵抗素子に接続された画素電極を構成する液晶
駆動用透明電極とを複数組有したため、第２の導体のパ
ターン形成をいわゆる裏面露光方式のフォトマスクを必
要としないででき、画素電極をパターニングした後、第
２の導体を画素電極のパターンでマスクしてエッチング
できるので、２個のＭＩＭ素子を逆方向に直列に接続し
た構造にもかかわらず、３回の食刻でよい。

【００１７】請求項２記載の液晶表示装置の製造方法
は、一方の基板上に第１の導体のパターン群を形成し、
この第１の導体のパターン群の配線電極以外の一部のパ
ターン群の上層を酸化物よりなる非線形抵抗膜に転化
し、これら第１の導体および第１の導体の酸化物の非線
形抵抗膜よりなる積層部分を孤立した非線形抵抗素子を
形成する部分に分断し、これら基板上に露出した第１の
導体および第１の導体の酸化物の非線形抵抗膜上のほぼ
全面に第２の導体を形成し、配線電極を構成する第１の
導体上の第２の導体上を平面的に覆うと同時に非線形抵
抗素子を形成する部分の第１の導体の酸化物の非線形抵
抗膜上に形成した第２の導体の一部のみを連続して覆う
とともに、画素を形成する領域および非線形抵抗素子を
形成する部分の第１の導体の酸化物の非線形抵抗膜上に
形成した第２の導体の一部を接続して覆うため、第２の
導体のパターン形成をいわゆる裏面露光方式のフォトマ
スクを必要としないででき、画素電極をパターニングし
た後、第２の導体を画素電極のパターンでマスクしてエ
ッチングできるので、２個のＭＩＭ素子を逆方向に直列
に接続した構造にもかかわらず、３回の食刻でよい。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の一実施例を製
造工程に従って図面を参照して説明する。

【００１９】まず、マトリクスアレイ基板10は、図３に
示すように、図示しないたとえば酸化シリコン（ＳｉＯ
₂ ）のアルカリ防御被膜を表面部に備えた０．７ｍｍ厚
のガラス基板11上に、３００オングストロームの薄膜の
タンタル（Ｔａ）からなるタンタル膜12をスパッタ法に
より形成する。

【００２０】そして、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、図４に示すように、現像にてレジストパターン13
を形成する。続いて、ケミカルドライエッチングで、タ
ンタル膜12をパターニングし、配線電極14になるパター
ン群としての第１の導体12a と、直列に接続された２つ
のＭＩＭ（導体−非線形抵抗膜−導体）素子の非線形抵
抗素子15，16の下部電極であるパターン群としての第１
の導体12b とを形成する。なお、タンタル膜12のケミカ
ルドライエッチングは、四ふっ化炭素（ＣＦ₄ ）と酸素
ガス（Ｏ₂ ）を等量混合したプラズマ中で行なう。

【００２１】次に、図５に示すように、非線形抵抗素子
15，16の第１の導体12b 上にタンタルを酸化させた酸化
物の膜の非線形抵抗膜17をほぼ全面に渡って均一形成す
る。この場合、非線形抵抗素子15，16の第１の導体12b
を陽極とし、チタン（Ｔｉ）メッシュに白金（Ｐｔ）を
メッキした板を陰極にして、１重量％硼酸アンモニウム
水溶液の電解液中で化成を行ない、この時の電圧をコン
トロールすることにより非線形抵抗膜17を所望の厚さに
形成する。なお、実施例では３０Ｖの電圧を印加し、５
００オングストロームの非線形抵抗膜17を得ている。ま
た、電解液に対し、露出している膜厚２００オングスト
ロームのタンタルは、膜厚５００オングストロームのＴ
ａ₂ Ｏ₅ に変化する。

【００２２】さらに、図６に示すように、全面に膜厚１
２００オングストロームの薄膜のチタン膜18をスパッタ
リング法で形成する。そして、このチタン膜18上にポジ
タイプのフォトレジスト19を全面に塗布する。

【００２３】そして、ガラス基板11側からフォトマスク
を用いず露光し、図７に示すように、現像にて配線電極
14になる第１の導体12a および非線形抵抗素子15，16の
第１の導体12b に覆い隠された部分に相当するレジスト
パターン19a を形成する。続いて、ウエットエッチング
でチタン膜18をパターニングする。そして、ＥＤＴＡ
（エチレンジアミン・テトラ・アセティック・アシッ
ド）９ｇ、水４００ｃｃ、過酸化水素２１６ｃｃおよび
アンモニア水３０ｍｌの割合で混ぜ、室温に保って、チ
タン膜18のエッチングを行なう。これにより、配線電極
14の上部側の第２の導体18a 、および、ガラス基板11に
遠い側の非線形抵抗素子15，16の上部電極となる第２の
導体18b ，18c が形成される。なお、第１の導体12b 、
非線形抵抗膜17および第２の導体18b にて非線形抵抗素
子15を構成するとともに、第１の導体12b 、非線形抵抗
膜17および第２の導体18c にて非線形抵抗素子16を構成
し、これら非線形抵抗素子15，16は電気的に逆極性にな
るように直列に接続され、印加される電圧が正負対称に
なるようになっている。

【００２４】次に、図１に示すように、ＩＴＯ（Indium
Tin Oxide）からなる１０００オングストロームの透明
導電膜20をスパッタリング法により形成し、その後、透
明導電膜20上にポジタイプ・フォトレジストの感光性樹
脂を全面塗布した後に、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21を形成する。

【００２５】そして、フォトマスクパターンは、図２に
示すように、画素電極22の部分23、非線形抵抗素子15，
16の部分24，25、画素電極22および非線形抵抗素子16を
接続する部分26、配線電極14上の部分27、非線形抵抗素
子15および配線電極14を接続する部分28を遮光する。続
いて、容量比を水、塩酸、硝酸を１：１：０．１の割合
に混合し、３０℃に加熱したエッチング液により、フォ
トマスクパターンと同一のレジストパターン21と同一の
ＩＴＯパターンを形成する。そして、フォトレジストを
残したまま、チタン膜18のエッチングを行ない、素子を
完全に分離形成する。

【００２６】さらに、液晶表示装置を形成するには、マ
トリクスアレイ基板10の素子形成面にポリイミド樹脂か
らなる配向膜を塗布、焼成してラビングすることによ
り、液晶配向方向を規制する。そして、マトリクスアレ
イ基板10に対向する図示しない対向基板にも同様の処理
を行ない、マトリクスアレイ基板10より約９０°ねじっ
た方向にラビングを行なう。このように、マトリクスア
レイ基板10および図示しない対向基板の２種類を用意
し、液晶の分子長軸方向がマトリクスアレイ基板10およ
び対向基板間で約９０°ねじれるように、５〜１０μｍ
の間隔を保って保持させ、液晶を注入し液晶層を形成し
て液晶セルを構成する。そして、液晶セルの外側に、偏
光軸を約９０°ねじった形で偏光板を配置する。

【００２７】上記実施例によれば、複雑高精度のフォト
マスクを用いた工程を増やすことなく、２つの非線形抵
抗素子15，16を用いているため、簡単な製造工程で、残
像、フリッカーの極めて少ない液晶ディスプレイを形成
できる。

【００２８】したがって、従来の単一素子よりなる構造
のものに比べて、おおげさな写真食刻工程の追加が必要
なく、生産性を低下させない。

【００２９】さらに、従来の単一素子に比べ、焼き付
き、フリッカーなど表示不良の対策で格段にまさる直列
素子構造が達成できる。また、配線電極14を第１の導体
12a 、第２の導体18a およびエッチングされた透明導電
膜20の三層の導電体で形成できることにより、配線電極
14の抵抗値が従来の半分以下に低下する。そして、配線
電極14の抵抗値の低下により、フリッカーの心配のな
い、高品位で大型、高精細のデバイスが、低価格で実現
できる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１記載の液晶表示装置によれば、
一方の基板上に第１の導体、第２の導体および液晶駆動
用透明電極の三層の積層構造の配線電極と、この配線電
極に接続された非線形抵抗素子と、この非線形抵抗素子
を平面的に覆う非線形抵抗素子に接続された画素電極を
構成する液晶駆動用透明電極とを複数組有したため、第
２の導体のパターン形成をいわゆる裏面露光方式のフォ
トマスクを必要としないででき、画素電極をパターニン
グした後、第２の導体を画素電極のパターンでマスクし
てエッチングできるので、２個のＭＩＭ素子を逆方向に
直列に接続した構造にもかかわらず、３回の食刻でよ
く、製造工程を簡単にできるとともに、焼き付き、フリ
ッカーを防止できる。

【００３１】請求項２記載の液晶表示装置の製造方法に
よれば、一方の基板上に第１の導体のパターン群を形成
し、この第１の導体のパターン群の配線電極以外の一部
のパターン群の上層を酸化物よりなる非線形抵抗膜に転
化し、これら第１の導体および第１の導体の酸化物の非
線形抵抗膜よりなる積層部分を孤立した非線形抵抗素子
を形成する部分に分断し、これら基板上に露出した第１
の導体および第１の導体の酸化物の非線形抵抗膜上のほ
ぼ全面に第２の導体を形成し、配線電極を構成する第１
の導体上の第２の導体上を平面的に覆うと同時に非線形
抵抗素子を形成する部分の第１の導体の酸化物の非線形
抵抗膜上に形成した第２の導体の一部のみを連続して覆
うとともに、画素を形成する領域および非線形抵抗素子
を形成する部分の第１の導体の酸化物の非線形抵抗膜上
に形成した第２の導体の一部を接続して覆うため、第２
の導体のパターン形成をいわゆる裏面露光方式のフォト
マスクを必要としないででき、画素電極をパターニング
した後、第２の導体を画素電極のパターンでマスクして
エッチングできるので、２個のＭＩＭ素子を逆方向に直
列に接続した構造にもかかわらず、３回の食刻でよく、
製造工程を簡単にできるとともに、焼き付き、フリッカ
ーを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のマトリクスアレイ基板の図
７に示す次の製造工程を示す断面図である。

【図２】同上マトリクスアレイ基板の一製造工程を示す
断面図である。

【図３】同上マトリクスアレイ基板の図２に示す次の製
造工程を示す断面図である。

【図４】同上マトリクスアレイ基板の図３に示す次の製
造工程を示す断面図である。

【図５】同上マトリクスアレイ基板の図４に示す次の製
造工程を示す断面図である。

【図６】同上マトリクスアレイ基板の図５に示す次の製
造工程を示す断面図である。

【図７】同上マトリクスアレイ基板の図６に示す次の製
造工程を示す断面図である。

【図８】従来例のマトリクスアレイ基板の一画素部分を
示す断面図である。

【符号の説明】

12b パターン群としての第１の導体 14 配線電極 15，16 非線形抵抗素子 17 非線形抵抗膜 18b ，18c 第２の導体 22 画素電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向した２枚の基板間に、液晶層と、画
   素電極に接続された第１の導体、この第１の導体の酸化
   物よりなる非線形抵抗膜、第２の導体、前記第１の導体
   の酸化物よりなる非線形抵抗膜および前記第１の導体か
   らなる非線形抵抗素子を挟持する液晶表示装置におい
   て、 前記一方の基板上に前記第１の導体、第２の導体および
   液晶駆動用透明電極の三層の積層構造の配線電極と、こ
   の配線電極に接続された非線形抵抗素子と、この非線形
   抵抗素子を平面的に覆う前記非線形抵抗素子に接続され
   た画素電極とを複数組有することを特徴とする液晶表示
   装置。
2. 【請求項２】 対向した２枚の基板間に、液晶層と、液
   晶駆動用透明電極に配線部が接続された第１の導体、こ
   の第１の導体の酸化物よりなる非線形抵抗膜、第２の導
   体、前記第１の導体の酸化物よりなる非線形抵抗膜およ
   び前記第１の導体からなる非線形抵抗素子とを挟持する
   とともに画素を形成する液晶表示装置の製造方法におい
   て、 前記一方の基板上に前記第１の導体のパターン群を形成
   し、 この第１の導体のパターン群の配線電極以外の一部のパ
   ターン群の上層を酸化物よりなる非線形抵抗膜に転化
   し、 これら第１の導体および第１の導体の酸化物の非線形抵
   抗膜よりなる積層部分を孤立した前記非線形抵抗素子を
   形成する部分に分断し、 これら基板上に露出した第１の導体および第１の導体の
   酸化物の非線形抵抗膜上のほぼ全面に第２の導体を形成
   し、 前記配線電極を構成する第１の導体上の第２の導体上を
   平面的に覆うと同時に前記非線形抵抗素子を形成する部
   分の第１の導体の酸化物の非線形抵抗膜上に形成した第
   ２の導体の一部のみを連続して覆うとともに、画素を形
   成する領域および前記非線形抵抗素子を形成する部分の
   第１の導体の酸化物の非線形抵抗膜上に形成した第２の
   導体の一部を接続して覆うことを特徴とする液晶表示装
   置の製造方法。