JP3306986B2 - 液晶装置の製造方法 - Google Patents
液晶装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＭＩＭ型非線形素子及び
その製造方法に関し、特に、そのＭＩＭ型非線形素子を
低コストで作製できる製造方法および素子間の配線膜の
低抵抗化に関する。
その製造方法に関し、特に、そのＭＩＭ型非線形素子を
低コストで作製できる製造方法および素子間の配線膜の
低抵抗化に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、アクティブマトリクス方式の液
晶表示装置においては、画素領域ごとに非線形素子を設
けてマトリクスアレイを形成した一方側の基板と、カラ
ーフィルタが形成された他方側の基板との間に液晶を充
填しておき、各画素領域ごとの液晶の配向状態を制御し
て、所定の情報を表示する。ここで、非線形素子として
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの３端子素子または金
属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）型非線形素子などの２端子
素子を用いるが、液晶表示素子に対する画面の大型化お
よび低コスト化などの要求に対応するにはＭＩＭ型非線
形素子を用いた方式が製造工程が短いために有利であ
る。しかも、ＭＩＭ型非線形素子を用いた場合には、マ
トリクスアレイを形成した一方側の基板に走査線を設
け、他方側の基板には信号線を設けることができるの
で、３端子素子の不良の大きな原因となっている走査線
と信号線のクロスオーバー短絡が発生しないというメリ
ットもある。
晶表示装置においては、画素領域ごとに非線形素子を設
けてマトリクスアレイを形成した一方側の基板と、カラ
ーフィルタが形成された他方側の基板との間に液晶を充
填しておき、各画素領域ごとの液晶の配向状態を制御し
て、所定の情報を表示する。ここで、非線形素子として
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの３端子素子または金
属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）型非線形素子などの２端子
素子を用いるが、液晶表示素子に対する画面の大型化お
よび低コスト化などの要求に対応するにはＭＩＭ型非線
形素子を用いた方式が製造工程が短いために有利であ
る。しかも、ＭＩＭ型非線形素子を用いた場合には、マ
トリクスアレイを形成した一方側の基板に走査線を設
け、他方側の基板には信号線を設けることができるの
で、３端子素子の不良の大きな原因となっている走査線
と信号線のクロスオーバー短絡が発生しないというメリ
ットもある。
【０００３】このようなＭＩＭ型非線形素子を用いたア
クティブマトリクス方式の液晶表示パネルにおいては、
図４に示すように、各画素領域２で各走査線４と各信号
線５との間にＭＩＭ型非線形素子１（図中、バリスタの
符号で示す。）と液晶表示素子３（図中、コンデンサの
符号で示す。）が直列接続された構成として表され、走
査線４および信号線５に印加された信号に基づいて、液
晶表示素子３を表示状態および非表示状態あるいはその
中間状態に切り換えて表示動作を制御する。
クティブマトリクス方式の液晶表示パネルにおいては、
図４に示すように、各画素領域２で各走査線４と各信号
線５との間にＭＩＭ型非線形素子１（図中、バリスタの
符号で示す。）と液晶表示素子３（図中、コンデンサの
符号で示す。）が直列接続された構成として表され、走
査線４および信号線５に印加された信号に基づいて、液
晶表示素子３を表示状態および非表示状態あるいはその
中間状態に切り換えて表示動作を制御する。
【０００４】このようなＭＩＭ型非線形素子の一般的な
構造を断面図の図５（ｄ）を用いて述べる。ＭＩＭ型非
線形素子１は、透明基板５１の表面側に形成されて、走
査線４を介して走査回路側に導電接続するＴａ原子を主
成分としＴａ原子以外の不純物原子を含んだ金属膜５２
と、その表面側の金属酸化膜５３と、その表面側に形成
されて画素電極５５に導電接続するＣｒ膜５４とから構
成されている。金属酸化膜５３は、Ｔａ膜の表面に膜厚
が均一で、しかもピンホールがない状態で形成されるよ
うに、金属膜５２に対する陽極酸化によって形成され
る。
構造を断面図の図５（ｄ）を用いて述べる。ＭＩＭ型非
線形素子１は、透明基板５１の表面側に形成されて、走
査線４を介して走査回路側に導電接続するＴａ原子を主
成分としＴａ原子以外の不純物原子を含んだ金属膜５２
と、その表面側の金属酸化膜５３と、その表面側に形成
されて画素電極５５に導電接続するＣｒ膜５４とから構
成されている。金属酸化膜５３は、Ｔａ膜の表面に膜厚
が均一で、しかもピンホールがない状態で形成されるよ
うに、金属膜５２に対する陽極酸化によって形成され
る。
【０００５】この構造を実現する一般的なプロセス例は
以下のようになる。
以下のようになる。
【０００６】１．ガラス基板上に、Ｔａ膜をスパッタリ
ングで堆積し、熱酸化をすることで、約１０００ÅのＴ
ａ2Ｏ5膜を形成する工程と、 ２．次に、図５（ａ）に示すように、コスパッタリング
法や電子ビーム蒸着法でＴａ原子を主成分としＴａ原子
以外の不純物原子を含んだ第一の金属膜を約５０００Å
堆積し、パターニングする工程と、 ３．次に、図５（ｂ）に示すように、例えばクエン酸の
希薄水溶液を化成液とし３０Ｖで陽極酸化し、第一の金
属膜の表面側に酸化膜を形成する工程と、 ４．次に、図５（ｂ）の状態の基板を真空中で４００〜
６００℃の温度で１〜２時間熱処理する工程と、 ５．次に、図５（ｃ）に示すように、第二の金属膜とな
るＣｒ膜を１５００Å程スパッタリング法で堆積し、パ
ターニングする工程と、 ６．次に、画素電極となる透明導電膜の１つであるＩＴ
Ｏ膜をスパッタリング法で約２０００Å堆積し、パター
ニングする工程から従来はなっていた。
ングで堆積し、熱酸化をすることで、約１０００ÅのＴ
ａ2Ｏ5膜を形成する工程と、 ２．次に、図５（ａ）に示すように、コスパッタリング
法や電子ビーム蒸着法でＴａ原子を主成分としＴａ原子
以外の不純物原子を含んだ第一の金属膜を約５０００Å
堆積し、パターニングする工程と、 ３．次に、図５（ｂ）に示すように、例えばクエン酸の
希薄水溶液を化成液とし３０Ｖで陽極酸化し、第一の金
属膜の表面側に酸化膜を形成する工程と、 ４．次に、図５（ｂ）の状態の基板を真空中で４００〜
６００℃の温度で１〜２時間熱処理する工程と、 ５．次に、図５（ｃ）に示すように、第二の金属膜とな
るＣｒ膜を１５００Å程スパッタリング法で堆積し、パ
ターニングする工程と、 ６．次に、画素電極となる透明導電膜の１つであるＩＴ
Ｏ膜をスパッタリング法で約２０００Å堆積し、パター
ニングする工程から従来はなっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＩＭ
型非線形素子を用いた液晶表示装置の製造工程において
は、第一の金属膜，第二の金属膜及び画素電極と３つの
膜それぞれにレジストを塗布して加工する必要がある。
アクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、ＴＦＴ方
式とＭＩＭ方式に大別されるが、ＭＩＭ方式は素子基板
の対向基板側にも膜の加工が１回必要であるために、歩
留まりを低下させスループットを落とすレジストの露光
工程が３回もあると、露光工程が５回程度であるＴＦＴ
方式に対して圧倒的に安くアクティブマトリクス基板を
提供することが難しい。そこで、ＭＩＭ型非線形素子の
電気的特性を劣化させることなく素子基板のレジスト露
光工程を２回にすることが望まれる。
型非線形素子を用いた液晶表示装置の製造工程において
は、第一の金属膜，第二の金属膜及び画素電極と３つの
膜それぞれにレジストを塗布して加工する必要がある。
アクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、ＴＦＴ方
式とＭＩＭ方式に大別されるが、ＭＩＭ方式は素子基板
の対向基板側にも膜の加工が１回必要であるために、歩
留まりを低下させスループットを落とすレジストの露光
工程が３回もあると、露光工程が５回程度であるＴＦＴ
方式に対して圧倒的に安くアクティブマトリクス基板を
提供することが難しい。そこで、ＭＩＭ型非線形素子の
電気的特性を劣化させることなく素子基板のレジスト露
光工程を２回にすることが望まれる。
【０００８】レジスト露光工程を２回にする方法の１つ
として特開昭６１−２５０６７６に示されているよう
に、シリコン膜の上にＩＴＯ膜を形成して不活性ガス中
でアニールするとシリコン膜とＩＴＯ膜の界面に酸化膜
が形成されるので、露光の回数はシリコン膜とＩＴＯ膜
の２回でＭＩＭ型非線形素子が完了するというものであ
る。ところが、シリコン−二酸化シリコン−ＩＴＯのＭ
ＩＭ型非線形素子では液晶表示装置を駆動するのに適し
た電気特性は得られないばかりでなく、シリコン膜の配
線抵抗は金属膜に比べてかなり高いので画面全面を表示
するには不適当である。
として特開昭６１−２５０６７６に示されているよう
に、シリコン膜の上にＩＴＯ膜を形成して不活性ガス中
でアニールするとシリコン膜とＩＴＯ膜の界面に酸化膜
が形成されるので、露光の回数はシリコン膜とＩＴＯ膜
の２回でＭＩＭ型非線形素子が完了するというものであ
る。ところが、シリコン−二酸化シリコン−ＩＴＯのＭ
ＩＭ型非線形素子では液晶表示装置を駆動するのに適し
た電気特性は得られないばかりでなく、シリコン膜の配
線抵抗は金属膜に比べてかなり高いので画面全面を表示
するには不適当である。
【０００９】もう１つの方法として特開昭６０−１６４
７２４に示されているように、第二の金属膜を１００Å
程度に薄くして画素電極膜と同時に加工するというもの
である。ところが、金属膜と画素電極膜が重なっている
のでＭＩＭ型非線形素子を形成した基板の透過率が悪く
なるために、液晶表示装置の表示輝度が得られなくな
る。また、電気特性が第二の金属膜の膜厚に敏感なため
に画面内での均一性が得られないという問題点がある。
７２４に示されているように、第二の金属膜を１００Å
程度に薄くして画素電極膜と同時に加工するというもの
である。ところが、金属膜と画素電極膜が重なっている
のでＭＩＭ型非線形素子を形成した基板の透過率が悪く
なるために、液晶表示装置の表示輝度が得られなくな
る。また、電気特性が第二の金属膜の膜厚に敏感なため
に画面内での均一性が得られないという問題点がある。
【００１０】上記問題点の他に、ＭＩＭ型非線形素子を
用いた液晶表示素子は第一の金属膜が走査線にもなりう
るので、走査信号の遅延を起こさないように配線抵抗は
低いことが望まれるが、従来のようなＴａ膜では薄膜状
態の比抵抗が１８０μΩ・ｃｍと非常に高いために画素
ムラ，クロストークのない満足できる画質の大型パネル
を表示させることが難しかった。
用いた液晶表示素子は第一の金属膜が走査線にもなりう
るので、走査信号の遅延を起こさないように配線抵抗は
低いことが望まれるが、従来のようなＴａ膜では薄膜状
態の比抵抗が１８０μΩ・ｃｍと非常に高いために画素
ムラ，クロストークのない満足できる画質の大型パネル
を表示させることが難しかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明において
は以下のような製造方法を提供する。
は以下のような製造方法を提供する。
【００１２】基板上に金属−絶縁膜−金属型非線形素子
が形成される液晶装置の製造方法において、前記基板の
表面側にアルミニウム原子を含む第一の金属膜Ａを堆積
する工程と、前記第一の金属膜Ａの表面側にタンタル原
子を含む第一の金属膜Ｂを堆積する工程と、前記第一の
金属膜の表面を酸化して第一の金属酸化膜を堆積する工
程と、前記基板を１５０℃以上の温度で熱処理する工程
と、第二の金属膜を堆積する工程と、前記第一の金属膜
Ａと前記第一の金属膜Ｂと前記第一の金属酸化膜と前記
第二の金属膜を一度のレジスト露光で所定の形状に加工
する工程と、前記第一の金属膜の側面を酸化し第二の金
属酸化膜を堆積する工程と、透明導電膜を堆積して、所
定の形状に加工する工程と、前記透明導電膜をエッチン
グマスクとして、前記第二の金属膜を加工する工程とを
含んでなることを特徴とする。
が形成される液晶装置の製造方法において、前記基板の
表面側にアルミニウム原子を含む第一の金属膜Ａを堆積
する工程と、前記第一の金属膜Ａの表面側にタンタル原
子を含む第一の金属膜Ｂを堆積する工程と、前記第一の
金属膜の表面を酸化して第一の金属酸化膜を堆積する工
程と、前記基板を１５０℃以上の温度で熱処理する工程
と、第二の金属膜を堆積する工程と、前記第一の金属膜
Ａと前記第一の金属膜Ｂと前記第一の金属酸化膜と前記
第二の金属膜を一度のレジスト露光で所定の形状に加工
する工程と、前記第一の金属膜の側面を酸化し第二の金
属酸化膜を堆積する工程と、透明導電膜を堆積して、所
定の形状に加工する工程と、前記透明導電膜をエッチン
グマスクとして、前記第二の金属膜を加工する工程とを
含んでなることを特徴とする。
【００１３】
【実施例】以下、本発明について、実施例に基づき詳細
に説明する。
に説明する。
【００１４】図１には、本発明の液晶表示素子の上面図
を示す。ＭＩＭ型非線形素子１は、走査線４上の一部に
作られており、４はＭＩＭ型非線形素子の第一の金属膜
と同じ材料で形成されている走査線であり、画素電極は
１６で示してある。
を示す。ＭＩＭ型非線形素子１は、走査線４上の一部に
作られており、４はＭＩＭ型非線形素子の第一の金属膜
と同じ材料で形成されている走査線であり、画素電極は
１６で示してある。
【００１５】図１に於いて、ＭＩＭ型非線形素子が作ら
れていないＡＡ´及びＭＩＭ型非線形素子が作られてい
るＢＢ´線上での断面図をそれぞれ図２（ａ），（ｂ）
に示す。１１はガラスや石英などの透明基板であり、１
１ａはスパッタリング法で堆積したりタンタル（Ｔａ）
膜を熱酸化して堆積したタンタル酸化膜（ＴａＯX）で
あり、１２ａはＡｌ膜またはＡｌ原子を主成分とする陽
極酸化が可能な合金膜で、１２ｂはＴａ膜またはＴａ原
子を主成分とする陽極酸化が可能な合金膜である。１３
は金属膜１２を陽極酸化して作製した第一の金属酸化膜
であり、１４は金属膜でその種類はどのようなプロセス
を採用するかで決定される。１５は金属膜１２の側面に
作られた第二の金属酸化膜であり、１６は画素電極であ
る。
れていないＡＡ´及びＭＩＭ型非線形素子が作られてい
るＢＢ´線上での断面図をそれぞれ図２（ａ），（ｂ）
に示す。１１はガラスや石英などの透明基板であり、１
１ａはスパッタリング法で堆積したりタンタル（Ｔａ）
膜を熱酸化して堆積したタンタル酸化膜（ＴａＯX）で
あり、１２ａはＡｌ膜またはＡｌ原子を主成分とする陽
極酸化が可能な合金膜で、１２ｂはＴａ膜またはＴａ原
子を主成分とする陽極酸化が可能な合金膜である。１３
は金属膜１２を陽極酸化して作製した第一の金属酸化膜
であり、１４は金属膜でその種類はどのようなプロセス
を採用するかで決定される。１５は金属膜１２の側面に
作られた第二の金属酸化膜であり、１６は画素電極であ
る。
【００１６】図３には、図２の構造を実現するためのプ
ロセスを示す。
ロセスを示す。
【００１７】図３（ａ）は、表面にＴａＯX膜が形成さ
れた透明基板の表面側に第一の金属膜１２ａ及び１２ｂ
を堆積し、その表面を陽極酸化して第一の酸化膜１３を
形成し１５０℃以上の熱処理を施し、第二の金属膜１４
を堆積したところである。ここで、詳細は後述するがＴ
ａ原子を主成分とする第一の金属膜１２ｂの膜厚は、前
記の陽極酸化処理によって第一の金属酸化膜１３となり
うる厚さ以上であることが望ましい。例えば、Ｔａ膜を
陽極酸化するとその膜厚の２倍の厚さの酸化膜が形成さ
れるので、第一の金属酸化膜１３の膜厚を約８００Åに
したければ、第一の金属膜１２ａの膜厚を４００Å以上
にすればよい。
れた透明基板の表面側に第一の金属膜１２ａ及び１２ｂ
を堆積し、その表面を陽極酸化して第一の酸化膜１３を
形成し１５０℃以上の熱処理を施し、第二の金属膜１４
を堆積したところである。ここで、詳細は後述するがＴ
ａ原子を主成分とする第一の金属膜１２ｂの膜厚は、前
記の陽極酸化処理によって第一の金属酸化膜１３となり
うる厚さ以上であることが望ましい。例えば、Ｔａ膜を
陽極酸化するとその膜厚の２倍の厚さの酸化膜が形成さ
れるので、第一の金属酸化膜１３の膜厚を約８００Åに
したければ、第一の金属膜１２ａの膜厚を４００Å以上
にすればよい。
【００１８】第一の金属膜Ａ，Ｂは、おのおの主にＡｌ
およびＴａ原子からなり、不純物を添加した合金膜を使
用する際でも陽極酸化が可能な程度の不純物添加量にす
べきである。前記陽極酸化をするときには、第一の金属
膜１２で形成される走査線４への外部信号を入れる端子
部分は酸化されるべきではない。そこで、ＭＩＭ型非線
形素子を形成した出来上がり基板は、図６のように走査
線４が一列に並びその両側に外部信号入力端子６１があ
る構成になっている。従って、特開昭５８−７０５５５
に示されているように端子６１部分は陽極酸化工程で酸
化されないように、ディスペンサー等の装置を用いてレ
ジストなどの有機膜を６２の部分に塗布してやればよ
い。その後、酸化工程が終了後レジストなどを剥離す
る。
およびＴａ原子からなり、不純物を添加した合金膜を使
用する際でも陽極酸化が可能な程度の不純物添加量にす
べきである。前記陽極酸化をするときには、第一の金属
膜１２で形成される走査線４への外部信号を入れる端子
部分は酸化されるべきではない。そこで、ＭＩＭ型非線
形素子を形成した出来上がり基板は、図６のように走査
線４が一列に並びその両側に外部信号入力端子６１があ
る構成になっている。従って、特開昭５８−７０５５５
に示されているように端子６１部分は陽極酸化工程で酸
化されないように、ディスペンサー等の装置を用いてレ
ジストなどの有機膜を６２の部分に塗布してやればよ
い。その後、酸化工程が終了後レジストなどを剥離す
る。
【００１９】さらに、第二の金属膜１４の堆積は、第一
の金属膜１２と導電接続がなされないようにすべきであ
る。つまり、２回目の陽極酸化工程において、基板内で
化成液に浸されていない第一の金属膜１２部分と第二の
金属膜１４と電気的接続があると、第一の金属膜１２と
陰極の間に電圧がかからず、第二の金属酸化膜１５が成
長しなくなるからである。
の金属膜１２と導電接続がなされないようにすべきであ
る。つまり、２回目の陽極酸化工程において、基板内で
化成液に浸されていない第一の金属膜１２部分と第二の
金属膜１４と電気的接続があると、第一の金属膜１２と
陰極の間に電圧がかからず、第二の金属酸化膜１５が成
長しなくなるからである。
【００２０】次に、所定の形状に加工したレジストをマ
スクにして第一の金属膜１２ａおよびｂ，第一の金属酸
化膜１３，第二の金属膜１４を図３（ｂ）に示すように
一度に加工する。第一の金属膜１２ｂの主成分はＴａで
あり、第一の金属酸化膜１３のそれはＴａＯｘであり、
両方の膜をエッチングできる材料としてはフッ素系の材
料のみであるので、第二の金属膜１４もＭｏ，Ｔｉ，Ｗ
などフッ素系の材料でエッチングされる金属にすると一
度に３層膜を加工できるのでスループットが上がり低コ
スト化に対して好ましい。その後、主成分がＡｌである
第一の金属膜ａをエッチング可能な材料を用いて加工す
る。例えば、リン酸系のエッチング液を用いれば、Ｔ
ａ，ＴａＯX，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉなどはエッチングされな
いので、第一の金属膜１２ｂ，第一の金属酸化膜１３，
第二の金属膜１４と同じ形状に、第一の金属膜１２ａを
加工することができる。
スクにして第一の金属膜１２ａおよびｂ，第一の金属酸
化膜１３，第二の金属膜１４を図３（ｂ）に示すように
一度に加工する。第一の金属膜１２ｂの主成分はＴａで
あり、第一の金属酸化膜１３のそれはＴａＯｘであり、
両方の膜をエッチングできる材料としてはフッ素系の材
料のみであるので、第二の金属膜１４もＭｏ，Ｔｉ，Ｗ
などフッ素系の材料でエッチングされる金属にすると一
度に３層膜を加工できるのでスループットが上がり低コ
スト化に対して好ましい。その後、主成分がＡｌである
第一の金属膜ａをエッチング可能な材料を用いて加工す
る。例えば、リン酸系のエッチング液を用いれば、Ｔ
ａ，ＴａＯX，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉなどはエッチングされな
いので、第一の金属膜１２ｂ，第一の金属酸化膜１３，
第二の金属膜１４と同じ形状に、第一の金属膜１２ａを
加工することができる。
【００２１】次に、図３（ｃ）のように第一の金属膜１
２の側面を陽極酸化して第二の金属酸化膜１５を形成す
る。このとき、Ｔａを主成分とする第一の金属膜Ｂの一
部は陽極酸化によって第一の金属酸化膜になっているの
で、第一の金属膜１２の側面の大部分はＡｌとなるか
ら、第二の金属酸化膜１５は酸化アルミニウムとなり絶
縁性の高い膜が形成される。
２の側面を陽極酸化して第二の金属酸化膜１５を形成す
る。このとき、Ｔａを主成分とする第一の金属膜Ｂの一
部は陽極酸化によって第一の金属酸化膜になっているの
で、第一の金属膜１２の側面の大部分はＡｌとなるか
ら、第二の金属酸化膜１５は酸化アルミニウムとなり絶
縁性の高い膜が形成される。
【００２２】ところで、図２（ｂ）に示されているよう
に、液晶の配向状態を制御するＭＩＭ型非線形素子１
は、第一の金属膜−第一の金属酸化膜−第二の金属膜か
らなる第一のＭＩＭ型非線形素子２１と第一の金属膜−
第二の金属酸化膜−ＩＴＯ膜で形成されている画素電極
からなる第二のＭＩＭ型非線形素子２２が並列に配置さ
れている。ＩＴＯ膜が電極になると電圧−電流特性が不
安定になり好ましくないが、第二の金属酸化膜は主成分
が酸化アルミニウムであるから第一の金属酸化膜よりも
絶縁性が大きくなり、ＭＩＭ型非線形素子１に流れる電
流の大部分は、第一のＭＩＭ型非線形素子２１を流れる
ことになる。ここで、第二の金属酸化膜にＴａＯX膜が
含まれると絶縁性が低下してしまうことになる。また、
第一の金属酸化膜中に酸化アルミニウムが含まれると、
第一のＭＩＭ型非線形素子２１に流れる電流値が少なく
なり液晶を駆動できなくなる。つまり、Ｔａ原子を主成
分とする第一の金属膜Ｂの膜厚は、陽極酸化法によって
すべてが第一の金属酸化膜１３になるのが好ましい。
に、液晶の配向状態を制御するＭＩＭ型非線形素子１
は、第一の金属膜−第一の金属酸化膜−第二の金属膜か
らなる第一のＭＩＭ型非線形素子２１と第一の金属膜−
第二の金属酸化膜−ＩＴＯ膜で形成されている画素電極
からなる第二のＭＩＭ型非線形素子２２が並列に配置さ
れている。ＩＴＯ膜が電極になると電圧−電流特性が不
安定になり好ましくないが、第二の金属酸化膜は主成分
が酸化アルミニウムであるから第一の金属酸化膜よりも
絶縁性が大きくなり、ＭＩＭ型非線形素子１に流れる電
流の大部分は、第一のＭＩＭ型非線形素子２１を流れる
ことになる。ここで、第二の金属酸化膜にＴａＯX膜が
含まれると絶縁性が低下してしまうことになる。また、
第一の金属酸化膜中に酸化アルミニウムが含まれると、
第一のＭＩＭ型非線形素子２１に流れる電流値が少なく
なり液晶を駆動できなくなる。つまり、Ｔａ原子を主成
分とする第一の金属膜Ｂの膜厚は、陽極酸化法によって
すべてが第一の金属酸化膜１３になるのが好ましい。
【００２３】次に、図３（ｄ）に示すように第二の金属
膜１４と導電接続させた画素電極となるＩＴＯ膜などの
透明導電膜１６を堆積し、この上にレジストを所定の形
状に加工しマスクにしてＩＴＯ膜をエッチングする。こ
こで、ＩＴＯ膜のエッチング液は、下地膜に金属膜が使
われている部分があるので、金属膜をエッチングしにく
い臭化水素酸水溶液を用いるのが望ましい。この段階で
ＭＩＭ型非線形素子は完成したが、図１の走査線４上に
第二の金属膜１４が残っていて同一走査線上の素子が短
絡した状態になっている。従って、ＩＴＯ膜のエッチン
グ後は加工されたＩＴＯ膜をマスクにして走査線４上に
あってＭＩＭ型非線形素子１を形成していない部分６の
第二の金属膜をエッチングする。以上のようにレジスト
の露光工程が２工程で液晶駆動用のＭＩＭ型非線形素子
が完成する。
膜１４と導電接続させた画素電極となるＩＴＯ膜などの
透明導電膜１６を堆積し、この上にレジストを所定の形
状に加工しマスクにしてＩＴＯ膜をエッチングする。こ
こで、ＩＴＯ膜のエッチング液は、下地膜に金属膜が使
われている部分があるので、金属膜をエッチングしにく
い臭化水素酸水溶液を用いるのが望ましい。この段階で
ＭＩＭ型非線形素子は完成したが、図１の走査線４上に
第二の金属膜１４が残っていて同一走査線上の素子が短
絡した状態になっている。従って、ＩＴＯ膜のエッチン
グ後は加工されたＩＴＯ膜をマスクにして走査線４上に
あってＭＩＭ型非線形素子１を形成していない部分６の
第二の金属膜をエッチングする。以上のようにレジスト
の露光工程が２工程で液晶駆動用のＭＩＭ型非線形素子
が完成する。
【００２４】この工程を経て作製されたＭＩＭ型非線形
素子を用いた基板が図１であるが、素子が走査線の上に
形成されているので開口率が大きくでき明るい液晶表示
装置ともなり得る。また、図２のようなＭＩＭ型非線形
素子は、主に電流が流れる部分が２１となり第一の金属
膜１２の表面側だけを使用するものであり側面を使用し
ないので基板内で均一な電気特性になる。
素子を用いた基板が図１であるが、素子が走査線の上に
形成されているので開口率が大きくでき明るい液晶表示
装置ともなり得る。また、図２のようなＭＩＭ型非線形
素子は、主に電流が流れる部分が２１となり第一の金属
膜１２の表面側だけを使用するものであり側面を使用し
ないので基板内で均一な電気特性になる。
【００２５】特開昭６１−２５０６７６では第二の金属
膜１４と画素電極１６の機能をＩＴＯ膜だけにして、レ
ジストの露光工程が２工程でできる図１のような構造の
表示パネルを提案しているが、ＩＴＯ膜が第二の金属膜
となるＭＩＭ型非線形素子では、第一の金属膜にプラス
電圧を印加した場合とマイナス電圧を印加した場合で電
圧−電流特性が異なる，電圧印加時の経時変化が大きく
なる，低温及び高温での特性の変化が大きい等の問題点
があり、液晶駆動素子として用いるのは不適当である。
膜１４と画素電極１６の機能をＩＴＯ膜だけにして、レ
ジストの露光工程が２工程でできる図１のような構造の
表示パネルを提案しているが、ＩＴＯ膜が第二の金属膜
となるＭＩＭ型非線形素子では、第一の金属膜にプラス
電圧を印加した場合とマイナス電圧を印加した場合で電
圧−電流特性が異なる，電圧印加時の経時変化が大きく
なる，低温及び高温での特性の変化が大きい等の問題点
があり、液晶駆動素子として用いるのは不適当である。
【００２６】もう１つのレジスト露光工程が２工程でで
きる構造として、特開昭６０−１６４７２４で示されて
いるように第二の金属膜の膜厚を１００Å程度にして、
第二の金属膜とＩＴＯ膜を同時に加工する方法が提案さ
れている。しかし、画素部分の透過率が低下する，電圧
印加時の経時変化が大きくなるなどの問題をかかえてい
るため本発明の構造よりも液晶表示素子としての性能が
低くなっている。
きる構造として、特開昭６０−１６４７２４で示されて
いるように第二の金属膜の膜厚を１００Å程度にして、
第二の金属膜とＩＴＯ膜を同時に加工する方法が提案さ
れている。しかし、画素部分の透過率が低下する，電圧
印加時の経時変化が大きくなるなどの問題をかかえてい
るため本発明の構造よりも液晶表示素子としての性能が
低くなっている。
【００２７】次に、走査線ともなりうる第一の金属膜１
２の抵抗値が低くなったときの効果を説明する。図４の
ように、直列につながれたＭＩＭ型非線形素子１と液晶
表示素子３には、図７（ａ）のような信号電圧が走査回
路と信号供給回路から加えられている。このときＭＩＭ
型非線形素子１にかかる電圧は図７（ｂ）に示すように
なるので、液晶表示素子３には図７（ｃ）の如く電圧が
かかることになり光のスイッチング動作を制御すること
になる。ここで”Ｔ”で記した領域がある画素の選択期
間であり、他の領域は非選択期間である。図７は、選択
期間でＭＩＭ型非線形素子１をオン状態にしたものを記
してある。
２の抵抗値が低くなったときの効果を説明する。図４の
ように、直列につながれたＭＩＭ型非線形素子１と液晶
表示素子３には、図７（ａ）のような信号電圧が走査回
路と信号供給回路から加えられている。このときＭＩＭ
型非線形素子１にかかる電圧は図７（ｂ）に示すように
なるので、液晶表示素子３には図７（ｃ）の如く電圧が
かかることになり光のスイッチング動作を制御すること
になる。ここで”Ｔ”で記した領域がある画素の選択期
間であり、他の領域は非選択期間である。図７は、選択
期間でＭＩＭ型非線形素子１をオン状態にしたものを記
してある。
【００２８】さて、図７（ａ）のような信号電圧は、走
査回路と信号供給回路に近い画素（図４のＡ画素）に
は、ほぼ印加波形と同じ波形が加えられる。ところが、
通常走査線４はＭＩＭ型非線形素子１の第一の金属層１
２で形成されるので、第一の金属膜１２の抵抗値が高い
と信号遅延を起こし走査回路から離れている画素領域は
波形がかなりなまってしまう。例えば、図４のように走
査回路と信号供給回路が配置されたパネルにおいて、１
行目の一番左の画素（図４のＡ画素）と一番右の画素
（図４のＢ画素）に印加される電圧波形を比べてみる。
尚、１行目の画素を選んだ理由は、１つの画素に印加さ
れる電圧は信号供給回路から与えられる電圧と走査回路
から与えられる電圧の差で決まるので、信号線５の信号
遅延を無視するためである。従って、ｎ行目では信号線
の遅延も問題になってくる。ここで、この走査線４の信
号遅延が問題になるのは、電圧値の変動が激しい画素の
選択期間にあるのでこの場合に限って説明する。
査回路と信号供給回路に近い画素（図４のＡ画素）に
は、ほぼ印加波形と同じ波形が加えられる。ところが、
通常走査線４はＭＩＭ型非線形素子１の第一の金属層１
２で形成されるので、第一の金属膜１２の抵抗値が高い
と信号遅延を起こし走査回路から離れている画素領域は
波形がかなりなまってしまう。例えば、図４のように走
査回路と信号供給回路が配置されたパネルにおいて、１
行目の一番左の画素（図４のＡ画素）と一番右の画素
（図４のＢ画素）に印加される電圧波形を比べてみる。
尚、１行目の画素を選んだ理由は、１つの画素に印加さ
れる電圧は信号供給回路から与えられる電圧と走査回路
から与えられる電圧の差で決まるので、信号線５の信号
遅延を無視するためである。従って、ｎ行目では信号線
の遅延も問題になってくる。ここで、この走査線４の信
号遅延が問題になるのは、電圧値の変動が激しい画素の
選択期間にあるのでこの場合に限って説明する。
【００２９】図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は図４のＡ画
素にかかる電圧で、（ｄ），（ｅ），（ｆ）はＢ画素に
かかる電圧の選択期間の前後の波形であり、同じ信号を
入力した場合のものである。（ａ）と（ｄ），（ｂ）と
（ｅ），（ｃ）と（ｆ）は、それぞれ画素領域２に印加
される電圧波形，ＭＩＭ型非線形素子１に印加される電
圧波形，液晶表示素子３に印加される電圧波形を示す。
素にかかる電圧で、（ｄ），（ｅ），（ｆ）はＢ画素に
かかる電圧の選択期間の前後の波形であり、同じ信号を
入力した場合のものである。（ａ）と（ｄ），（ｂ）と
（ｅ），（ｃ）と（ｆ）は、それぞれ画素領域２に印加
される電圧波形，ＭＩＭ型非線形素子１に印加される電
圧波形，液晶表示素子３に印加される電圧波形を示す。
【００３０】図４のＡ画素には、図８（ａ）の電圧がか
かるのが、Ｂ画素には走査線４の信号遅延のために、図
８（ｄ）のような波形のなまりが生じる。その結果、Ａ
画素のＭＩＭ型非線形素子１に図８（ｂ）に示すような
電圧が印加されるのに、Ｂ画素では図７（ｅ）のように
なり、ＭＩＭ型非線形素子１に印加される電圧が△ＶM
だけ低下するので、液晶表示素子３の書き込み電圧に△
ＶLの電圧差が生じる。走査線４の配線抵抗が十分低く
この電圧差△ＶLが一階調分に達しないときには、△ＶL
がディスプレイとして絵を表示させても、人間の目では
違いを感知できない。ところが、画面が大きくなった
り、多階調表示になると、配線抵抗が無視できなくなり
絵を表示したときに△ＶLに起因する画面のムラが認識
されるようになってくる。また、ＭＩＭ型非線形素子を
用いた液晶表示素子では、図４に示すように素子と液晶
が直列につながれているので、△ＶLが大きいとクロス
トーク発生の原因にもなっている。このとき従来のよう
に第一の金属膜１２の抵抗値が高いために、△ＶLの大
きさが問題となるときでも、図２に示すように第一の金
属層をＡｌを主成分とする第一の金属膜１２ａとＴａを
主成分とする第一の金属膜１２ｂの２層膜にすれば、抵
抗値は１桁以上低下させることができるので、△ＶLも
１／１０以下になり画面のムラが人間の目で感知しにく
くなる。
かるのが、Ｂ画素には走査線４の信号遅延のために、図
８（ｄ）のような波形のなまりが生じる。その結果、Ａ
画素のＭＩＭ型非線形素子１に図８（ｂ）に示すような
電圧が印加されるのに、Ｂ画素では図７（ｅ）のように
なり、ＭＩＭ型非線形素子１に印加される電圧が△ＶM
だけ低下するので、液晶表示素子３の書き込み電圧に△
ＶLの電圧差が生じる。走査線４の配線抵抗が十分低く
この電圧差△ＶLが一階調分に達しないときには、△ＶL
がディスプレイとして絵を表示させても、人間の目では
違いを感知できない。ところが、画面が大きくなった
り、多階調表示になると、配線抵抗が無視できなくなり
絵を表示したときに△ＶLに起因する画面のムラが認識
されるようになってくる。また、ＭＩＭ型非線形素子を
用いた液晶表示素子では、図４に示すように素子と液晶
が直列につながれているので、△ＶLが大きいとクロス
トーク発生の原因にもなっている。このとき従来のよう
に第一の金属膜１２の抵抗値が高いために、△ＶLの大
きさが問題となるときでも、図２に示すように第一の金
属層をＡｌを主成分とする第一の金属膜１２ａとＴａを
主成分とする第一の金属膜１２ｂの２層膜にすれば、抵
抗値は１桁以上低下させることができるので、△ＶLも
１／１０以下になり画面のムラが人間の目で感知しにく
くなる。
【００３１】
【発明の効果】以上のとおり本発明において、ＭＩＭ型
非線形素子を図２のような構造にすることで、２回のレ
ジスト露光工程を行うだけで素子が完成するので、電圧
−電流特性を劣化させることなく、低コストなアクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置を提供できる。また、走
査線となりうる第一の金属膜の配線抵抗を低下させれる
ので、大画面化，微細化したときに顕著に表れるクロス
トーク，画素ムラなどをかなり低減し、見やすく綺麗な
液晶表示素子を提供できる。
非線形素子を図２のような構造にすることで、２回のレ
ジスト露光工程を行うだけで素子が完成するので、電圧
−電流特性を劣化させることなく、低コストなアクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置を提供できる。また、走
査線となりうる第一の金属膜の配線抵抗を低下させれる
ので、大画面化，微細化したときに顕著に表れるクロス
トーク，画素ムラなどをかなり低減し、見やすく綺麗な
液晶表示素子を提供できる。
【図１】本発明のＭＩＭ型非線形素子の上面図。
【図２】本発面のＭＩＭ型非線形素子の断面図。
【図３】本発面のＭＩＭ型非線形素子の製造工程を表す
図。
図。
【図４】アクティブマトリクス方式の液晶表示装置の等
価回路図。
価回路図。
【図５】従来のＭＩＭ型非線形素子の製造工程を表す
図。
図。
【図６】本発明のＭＩＭ型非線形素子の製造工程におい
て、選択陽極酸化の方法を示す図。
て、選択陽極酸化の方法を示す図。
【図７】 ＭＩＭ型非線形素子を用いたマトリクスアレ
イを駆動する電圧波形図。
イを駆動する電圧波形図。
【図８】 ＭＩＭ型非線形素子の選択期間に印加する電
圧波形図。
圧波形図。
１ ＭＩＭ型非線形素子 ２ 画素領域 ３ 液晶表示素子 ４ 走査線 ５ 信号線 ６ ＭＩＭ型非線形素子のない走査線領域 １１，５１ 透明基板 １１ａ，５１ａ ＴａＯX膜 １２，５２ 第一の金属膜 １２ａ 第一の金属膜Ａ １２ｂ 第一の金属膜Ｂ １３，５３ 第一の金属酸化膜 １４，５４ 第二の金属膜 １５ 第二の金属酸化膜 １６，５５ 画素電極 ２１ 第一のＭＩＭ型非線形素子 ２２ 第二のＭＩＭ型非線形素子 ６１ 外部信号入力端子 ６２ 陽極酸化工程の際に有機膜を塗布する
領域
領域
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1365
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に金属−絶縁膜−金属型非線形素子
が形成される液晶装置の製造方法において、 前記基板の表面側にアルミニウム原子を含む第一の金属
膜Ａを堆積する工程と、 前記第一の金属膜Ａの表面側にタンタル原子を含む第一
の金属膜Ｂを堆積する工程と、 前記第一の金属膜の表面を酸化して第一の金属酸化膜を
堆積する工程と、 前記基板を１５０℃以上の温度で熱処理する工程と、 第二の金属膜を堆積する工程と、 前記第一の金属膜Ａと前記第一の金属膜Ｂと前記第一の
金属酸化膜と前記第二の金属膜を一度のレジスト露光で
所定の形状に加工する工程と、 前記第一の金属膜の側面を酸化し第二の金属酸化膜を堆
積する工程と、 透明導電膜を堆積して、所定の形状に加工する工程と、 前記透明導電膜をエッチングマスクとして、前記第二の
金属膜を加工する工程とを含んでなることを特徴とする
液晶装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8887393A JP3306986B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 液晶装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8887393A JP3306986B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 液晶装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06301063A JPH06301063A (ja) | 1994-10-28 |
| JP3306986B2 true JP3306986B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=13955134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8887393A Expired - Fee Related JP3306986B2 (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 液晶装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3306986B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7347924B1 (en) * | 2002-12-24 | 2008-03-25 | Ij Research, Inc. | Anodizing of optically transmissive substrate |
| US6995826B2 (en) | 2003-05-16 | 2006-02-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP8887393A patent/JP3306986B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06301063A (ja) | 1994-10-28 |
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