JPH02162327A

JPH02162327A - マトリックスアレイ基板

Info

Publication number: JPH02162327A
Application number: JP63316149A
Authority: JP
Inventors: Keiko Ishizawa; 石澤　慶子; Hiroshi Morita; 廣森田; Ushimatsu Moriyama; 森山　丑松
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1990-06-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、スイッチング素子として非線形抵抗素子を
用いたマトリックスアレイ基板に関する。

（従来の技術）近年、液晶表示器を用いた表示装置は、時計・電卓・計
測機器等の比較的簡単なものから、パソナル・コンピュ
ーター、ワード・プロセッサ更にはＯＡ用の端末機器、
ＴＶ画像表示等の大容量情報表示用途に使用されてきて
いる。こうした大容量の液晶表示装置においては、７ト
リツクス表示のマルチプレックス駆動方式か一般に採用
されている。ところがこの方式は、液晶自身の本質的な
特性によって、表示部分（オン画素）と非表示部分（オ
フ画素）のコントラスト比の点では、２００本程鹿の走
査線を有する場合でも不十分であり、更に走査線が５０
０本以コニ程度の大規模なマトリックス駆動を行なう場
合には、コントラストの劣化が致命的であった。

そして、この液晶表示装置のもつ欠点を解決するための
開発が、各所で盛んに行われている。その一つの方向が
、個々の画素を直接にスイッチ駆動するものである。そ
の場合のスイッチング素子として薄膜トランジスタが採
用されている。薄膜トランジスタを構成する半導体とし
て、これまで単結晶シリコン、多結晶シリコン、セレン
化カドミウム及びテルル等の種々の材料か提案されてき
たか、現在は非晶質シリコンが最も多く研究されている
。しかしなから、この種の液晶表示器の製造においては
、微細加工工程が数回必要となり、工程が複雑で歩留り
が悪くなることがあった。この結果、製品コストが高く
なり、また、大規模な液晶表示器の製造が著しく困難と
なっていた。

スイッチング素子列（アレイ）を用いた別の方向として
、非線形抵抗素子を用いたものがある。

非線形抵抗素子は、薄膜トランジスタの三端子に比べて
、基本的に二端子で構造が簡単であり、製造が容易であ
る。このため、製品歩留りの向上が期待でき、コスト低
下の利点がある。

非線形抵抗素子は、薄膜トランジスタと同様の材料を用
いて、接合形成したダイオードの型、酸化亜鉛を用いた
バリスタの型、電極間に絶縁物を挟んだ金属−絶縁層−
金属（ＭＩＭ）型、更には金属電極間に半導電性の層（
ＭＳＩ）を用いた型等が開発されている。

このうちＭＩＭ型は、構造が最も簡単なものの一つで、
現在のところ実用化が最も近いということかできる。第
２図はＭＩＭ素子を有するアレイ基板の一画素部分の一
例を示す断面図である。これを製造工程に従って説明す
ると、まず、ガラス基板１上にタンタル（Ｔａ）膜２を
スパッタリング法や真空蒸着法等の薄膜形成法により形
成し、写真蝕刻法により所望のパターンにする。これに
より、配線とＭＩＭ素子の片側の電極とが形成される。

次に、Ｔａ膜２をクエン酸水溶液等を用いた陽極酸化法
により化成し、酸化膜３を形成する。

更に、ＭＩＭ素子のもう片方の電極としてクロム（Ｃｒ
）膜４を、薄膜形成法により形成することにより、ＭＩ
Ｍ素子か完成する。更にこの後には、画像表示用の透明
電極５を形成すればよい。こうした基本的な製造技術は
特開昭５５−１６１２７３号公報に開示され、その改良
技術か特開昭５８−１７８３２０号公報等に示されてい
る。

（発明が解決しようとする課題）従来のＭＩＭ素子は通常、特開昭５５−１６１２７３号
公報に記載されているように、ＭＩＭ素子を形成するフ
ォトリソグラフィー工程が３回必要であった。

これに対し、画素電極とＭＩＭ素子の上部電極を同じ透
明導電膜にして、フォトリソグラフィ工程を２回にする
ことが、例えば特開昭５９−９Ｂ３５号公報により知ら
れているが、Ｔａ等の金属からなる下部電極と画素電極
にて構成されたＭＩＭ素子は特性上良好でない。

また、画素電極とＭＩＭ素子の上部電極に同一のパター
ニングを施して、フォトリソグラフィー工程を２回にす
ることが、例えばテレビジョン学会誌、　ｖｏｌ、４０
．　Ｎｏ、ＬＯ（１９８Ｇ）、第９８０頁乃至第９８３
頁に記載されている。しかしながら、この場合、表示画
素部がＣｒ／ＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）
の２層構造になるので、透過率が従来に比べ低くなると
いう問題を生じていた。

この発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、
素子特性を損なったり或いは透過率を低下させることな
く、ＭＩＭ素子形成に必要なフォトリソグラフィー工程
を２回に低減することが可能なマトリックスアレイ基板
を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、複数の表示画素電極及びその各々に電気的
に接続した非線形抵抗素子を基板上に形成したマトリッ
クスアレイ基板についてのものであり、非線形抵抗素子
は透光性導電体−絶縁体透光性導電体の素子構造よりな
り、表示画素電極は非線形抵抗素子における基板に遠い
側の上部透光性導電体と一体であり、非線形抵抗素子の
絶縁体は基板の全面に渡って形成されている。

（作　用）この発明におけるマトリックスアレイ基板を得るために
、例えば次に示すような方法を用いている。即ち、まず
基板上に、画素電極と同一材料であるＩＴＯからなる導
電層を形成した後、１回目のパターニングを行う。この
とき、パターンエツジにテーパーをつけ、このパターン
上の絶縁体層か断切れしないようにすることが大切であ
る。次に、スパッタリングにより全面にＴａ２０５を成
膜する。そして最後に再び、ＭＩＭ素子の上部金属及び
表示画素電極となるＩＴＯからなる導電層を成膜した後
、２回目のパターニングを行う。このとき、全面にＴ　
ａ　２０５か形成されているので、ＭＩＭ素子の下部金
属にまでエツチングが及ぶことがない。このように、こ
の発明では、非線形抵抗素子の形成に必要なフォトリソ
グラフィー工程は２回でよい。

そして、この発明では、表示画素電極や非線形抵抗素子
のに１部電極及び下部電極を同じ透光性材料で形成する
ことにより、非線形抵抗素子の構成が透光性導電体−絶
縁体−透光性導電体となり、これが金属−絶縁体−透光
性導電体となる場合に比べ特性か良好になる。また、マ
トリックスアレイ基板における各電極を透光性としたこ
とにより、透過率か従来に比へ向」ニすることは明らか
である。

（実施例）以下、この発明の詳細を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、製造
工程に従って説明する。まず、第１図（ａ）に示すよう
に、例えばホウ珪酸ガラスからなる基板１０上に、膜厚
０２μｍのＩＴＯからなる薄膜１１を、スパッタリング
法により形成する。

次に、第１図（ｂ）に示すように、薄膜１１上にレジス
トを全面塗布した後、マスクを用いて露光・現像して、
レジストパターン１２を形成スる。

続いて、第１図（ｃ）に示すように、塩酸、塩化第二鉄
及び水を１０：　　ｌ＋　　１（重量比）の割合で混合
したエツチング液にて薄膜１１をエツチングすることに
より、非線形抵抗素子の基板１ｏに近い側の下部透光性
導電体１３を形成する。次に、第１図（ｄ）に示すよう
に、基板１ｏの全面に、膜厚０．０６μｍのＴａ２０５
からなる薄膜を形成することにより、非線形抵抗素子の
絶縁体１４が得られる。次に、第１図（ｅ）に示すよう
に、膜厚０１５μｍのＩＴＯからなる薄膜１５を、スパ
ッタリング法により形成する。続いて、第１図（ｆ）に
示すように、薄膜１５上にレジストを全面塗布した後、
マスクを用いて露光・現像して、レジストパターン１６
を形成する。そして、第１図（ｇ）に示すように、−１
一連のＩＴＯエツチング液にて薄膜１５をエツチングす
ることにより、非線形抵抗素子の基板１０に遠い側の上
部透光性導電体１７及びこれと一体の表示画素電極１８
を形成した後、レジストパターン１６を剥離する。こう
して、非線形抵抗素子１９を有する所望のマトリックス
アレイ基板か得られる。

この実施例では、絶縁体１４か基板１０の全面に渡って
形成されていて且つ上部透光性導電体１７が表示画素電
極１８と一体であるので、非線形抵抗素子１９の形成に
用いるフォトリソグラフィー工程が、下部透光性導電体
１３と上部透光性導電体１７を形成するときの合わせて
２回あればよい。そして、得られた非線形抵抗素子１９
は、透光性導電体−絶縁体−透光性導電体の素子構造で
あるので、素子特性か良好であるとともに、透過率が高
い。

なお、得られたマトリックスアレイ基板からマトリック
ス型液晶表示装置を形成するには、例えは次のようにす
れはよい。得られたマトリックスアレイ基板の非線形抵
抗素子形成面に更に、ポリイミド樹脂からなる配向膜を
塗布・焼成しラビングすることにより、液晶配向方向を
規制する。

方別に、パイレックスガラスからなる基板上に、ストラ
イブ状のＩＴＯからなる共通電極を配線と直交する方向
で液晶を介して表示画素電極と重なるように形成し、且
つポリイミド樹脂からなる配向膜とラビングによって液
晶配向方向を規制した対向基板を用意し、液晶の分子長
軸方向か両県板間で約９０’ねじれるように、５〜２０
μｍの間隔を保って保持させ、液晶を注入する。そして
、こうして構成した液晶セルの外側に、偏光軸を約９０
゜ねじった形で偏光板を配置すればよい。

［発明の効果］この発明は、スイッチング素子に用いる非線形抵抗素子
を透光性導電体−絶縁体−透光性導電体の素子構造とす
るとともに、表示画素電極を非線形抵抗素子の」一部透
光性導電体と一体にし、更に、非線形抵抗素子の絶縁体
を基板の全面に渡って形成することにより、２回のフォ
トリングラフィ工程により、特性が良好で且つ透過率が
高い非線形抵抗素子を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の一画素部分を示す概略断
面図、第２図は従来のマトリックスアレイ基板の一画素
部分の一例を示す断面図である。１０・・・基板１３・・・下部透光性導電体１４・・・絶縁体１７・・・上部透光性導電体１８・・・表示画素電極１９・・・非線形抵抗素子

Claims

【特許請求の範囲】

複数の表示画素電極及びその各々に電気的に接続した非
線形抵抗素子を基板上に形成したマトリックスアレイ基
板において、前記非線形抵抗素子は透光性導電体−絶縁
体−透光性導電体の素子構造よりなり、前記表示画素電
極は前記非線形抵抗素子における前記基板に遠い側の上
部透光性導電体と一体であり、前記非線形抵抗素子の前
記絶縁体は前記基板の全面に渡って形成されていること
を特徴とするマトリックスアレイ基板。