JPH06313899A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH06313899A
JPH06313899A JP10484393A JP10484393A JPH06313899A JP H06313899 A JPH06313899 A JP H06313899A JP 10484393 A JP10484393 A JP 10484393A JP 10484393 A JP10484393 A JP 10484393A JP H06313899 A JPH06313899 A JP H06313899A
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JP
Japan
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liquid crystal
display device
crystal display
bus line
pixel electrode
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Withdrawn
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JP10484393A
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Kiyoshi Okano
清 岡野
Masahiro Adachi
昌浩 足立
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Sharp Corp
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Publication date
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Priority to DE69416446T priority patent/DE69416446T2/de
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブ素子が急峻性を有し、かつ、光の
利用効率を向上できるようにする。 【構成】 ２端子アクティブ素子が、その非線形抵抗層
８として化合物半導体である硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用い
たＭＳＭ構造となっており、高い急峻性を有している。
よって、このアクティブ素子を用いることにより、PCGH
モードの駆動が可能となった。また、バスライン７を画
素電極１０の下部を通すので、バスライン７による開口
率の低下が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２端子スイッチング素
子を備える構成の反射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等のOA機
器のポータブル化が進み、表示デバイスの主幹を成す液
晶表示装置（Liquid Crystal Display;ＬＣＤ）の低コ
スト化および低消費電力化が重要な課題となってきてい
る。
【０００３】まず、低コスト化に対するアプローチとし
ては、薄膜ダイオード（Thin FilmDiode;ＴＦＤ）等の
スイッチング素子を用いて駆動を行う方式が注目されて
いる。これは現在のアクティブ素子の主流である薄膜ト
ランジスタ（Thin Film Transistor;TFT）と比較して、
フォトプロセスにおけるマスクの枚数が少なくて済み、
高い良品率を実現できるため、低コスト化が期待でき
る。現在、この２端子スイッチング素子の中でも広く採
用されているのが、Ｔａ2Ｏ5をインシュレータとして用
いたＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）-ＴＦＤである。
【０００４】図１１はＭＩＭ−ＴＦＤの一般的な構造図
を示し、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１
（ａ）におけるＡ-Ａ部の断面図である。この様な従来
構造は、シャープ液晶事業本部編の「液晶ディスプレイ
p.71」や特公平1-35352に記載されている。このＭＩ
Ｍ−ＴＦＤは、絶縁性基板１の上に、Ｔａ等からなる下
部電極２、Ｔａ2Ｏ5等からなる非線形抵抗層３およびＣ
ｒ等からなる上部電極４がこの順に積層された構造のＭ
ＩＭを備え、このＭＩＭの上部電極４の端部と一部重畳
することにより、透明導電性のＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）等からなる画素電極５が接続された構成となってい
る。上記非線形抵抗層３は、下部電極２の材料である金
属を陽極酸化することによって形成される場合が多い。
また、ＭＩＭにおける電気伝導の機構は、以下のPoole-
Frenkelの式 Ｉ＝α・Ｖ・ｅｘｐβ・√Ｖ （α、βは定数）・・・ に従うことが知られており、この電流電圧特性（以下Ｉ
−Ｖ特性と略す）の非線形性をスイッチングに利用して
いる。図１２に、非線形抵抗層３がＴａ2Ｏ5からなるＭ
ＩＭにおけるＩ−Ｖ特性のグラフを示す。
【０００５】次に、低消費電力化については、バックラ
イトを用いた透過型では液晶自体が発光せず消費電力が
低いという利点を十分に生かしきれていないのが現状で
あるため、バックライトを用いない表示方式である反射
型のＬＣＤが提案されている。また、ＴＮ（Twisted Ne
matic）モードを利用したＬＣＤにおいては偏光板を必
要とするが、反射型ＬＣＤで偏光板を用いると、偏光板
の存在により光の利用効率が悪くなり、非常に暗い見に
くいディスプレイとなってしまう。このため、偏光板を
使用しない液晶表示モードを用いる必要がある。偏光板
を用いない表示モードの代表例としては、分子の長軸方
向と短軸方向で可視光の吸収に異方性を持つ２色性色素
を溶解した液晶物質を使用する、ゲストホストモードが
挙げられる。このゲストホストモードの一つとして、２
色性色素に誘電率異方性（Δε＝ε‖−ε⊥）が正のｐ
形色素を用いたコレステリック−ネマティック相転移型
ゲストホスト（Phase Change Guest Host;PCGH）モード
が知られている。このPCGHモードは、発明者の名前をと
って別名White-Taylorモードとも呼ばれ、紙に近い白色
（ペーパーホワイト）を表示でき、コントラスト比も高
くできる特徴を有する。尚、PCGHモードをＴＦＴに適用
した例としては、例えばSID 92 DIGEST p.437に記載さ
れ、また非線形抵抗層がＴａ2Ｏ5からなるＭＩＭに適用
した例としては特公平5-12688に記載されている。
【０００６】
【発明の解決すべき問題点】ところで、従来の反射型Ｌ
ＣＤには、幾つかの問題点がある。その中で最も問題と
なるのは、光の利用効率が悪いということである。その
ことは、ＴＮモードを用いると必須となる偏光板の存在
や、バスラインを通す領域の存在による開口率の低下な
どに起因する。
【０００７】そこで、光の利用効率を向上させるべく、
上述した偏光板を用いないPCGHモードを用いると、偏光
板を必要としないため、明るい反射型ＬＣＤを実現させ
ることが一応可能となる。
【０００８】しかしながら、このモードを、非線形抵抗
層がＴａ2Ｏ5からなるＭＩＭと組み合わせた例として
は、特公平5-12688に記載された構成があるが、この構
成のＭＩＭをアクティブ素子として用いてPCGHモードを
駆動するという実験を行った結果、駆動が非常に困難で
あることが分かった。その理由は、PCGHモードに用いる
液晶（以下PCGH液晶と呼ぶ）のＶ-Ｔ（印加電圧-透過
率）特性があまり急峻でないからである。また、上述の
PCGHモードにおいては、駆動するアクティブ素子のＩ-
Ｖ特性に高い急峻性が要求されるが、コレステリック状
態からネマティック状態への遷移状態であるフォーカル
コニック状態を表示に用いることはできず、また非線形
抵抗層がＴａ2Ｏ5からなるＭＩＭにおいて高電界領域の
急峻性がそれほど高くないため、急峻性を示す指標たる
Ｉ2OV／Ｉ5Vが１０3程度となってしまうからである。
【０００９】以上の理由により、PCGHモード液晶を駆動
するには、Ｉ-Ｖ特性がより急峻な非線形抵抗素子を用
いることが必要であると考えられる。なお、Ｉ-Ｖ特性
の高い急峻性は、ＴＮ液晶表示装置を駆動する際でも、
クロストークを生じさせない上で重要なファクターであ
ることが知られている。
【００１０】一方、開口率の低下による光の利用効率の
低下に対しては、上記特公平1-35352の様に、画素電極
とスイッチング素子とが相互に横方向にずれた構造をと
る限り、バスラインを細くする以外に開口率を向上でき
る方法は考えにくい。しかし、この方法は、バスライン
の高抵抗化に直接つながるため、ＬＣＤの大面積化を困
難にする要因となる。このように、従来においては、開
口率の向上とバスラインの低抵抗化とが互いに反する関
係となっているために、開口率の向上とバスラインの低
抵抗化との両立が不可能であった。
【００１１】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、アクティブ素子が急峻性
を有し、かつ、バスラインを低抵抗化した状態で光の利
用効率を向上できる液晶表示装置を提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、液晶層を間に挟んで対向する２枚の基板のうちの少
なくとも一方の基板に、バスラインが配線されると共
に、該バスラインの所定区間と対向し、かつ、間に硫化
亜鉛を主成分とする非線形抵抗層を介して画素電極が形
成され、該非線形抵抗層を挟むバスラインの所定区間と
該所定区間に対向する画素電極部分とによりスイッチン
グ素子が構成されているので、そのことにより上記目的
が達成される。
【００１３】上記構成の液晶表示装置において、スイッ
チング素子を構成するバスラインと非線形抵抗層との
間、又はスイッチング素子を構成する非線形抵抗層と画
素電極との間に、スルーホールを有する絶縁体層を設け
るようにしてもよい。
【００１４】また、スイッチング素子を構成するバスラ
インと非線形抵抗層との間、及びスイッチング素子を構
成する非線形抵抗層と画素電極との間に絶縁体層を設
け、両絶縁体層の少なくとも一方にスルーホールを形成
してもよい。
【００１５】非線形抵抗層としては、その主成分である
硫化亜鉛が、希土類元素、III族元素、銅またはマンガ
ン、若しくはこれらの化合物を含有するようにしてもよ
い。また、硫化亜鉛の亜鉛と硫黄との組成比は、化学量
論比となっていなくてもよい。また、非線形抵抗層の形
成は、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、
ケミカルベーパーデポジション法、またはアトミックレ
イヤーエピタキシー法により行うことができる。また、
非線形抵抗層の膜厚は、５０ｎｍ以上、かつ、５００ｎ
ｍ以下の範囲とすることができる。
【００１６】絶縁体層としては、高分子化合物または感
光性樹脂からなる構成としてもよい。その高分子化合物
としては、窒化珪素、酸化珪素、ポリイミド又はアクリ
ルなどが相当する。
【００１７】バスラインと非線形抵抗層との間の絶縁体
層としては、該バスラインを陽極酸化することによって
形成してもよい。また、画素電極と接する絶縁体層とし
ては、その該画素電極側表面を凹凸状とされ、散乱板を
兼ねる構成としてもよい。
【００１８】バスラインとしては、その幅を前記画素電
極の幅と同一または大きくして形成してもよい。
【００１９】スルーホールとしては、画素電極の中央直
下部に位置するよう形成するのが好ましい。
【００２０】液晶層としては、コレステリック−ネマテ
ィック相転移型ゲストホスト液晶を使用することができ
る。
【００２１】
【作用】本発明にあっては、２端子アクティブ素子が、
その非線形抵抗層として化合物半導体である硫化亜鉛
（ＺｎＳ）を用いたＭＳＭ（Metal-Semiconductor-Meta
l）構造となっている。この構造のアクティブ素子のＩ-
Ｖ特性は、次の式、 Ｉ＝ａ・ｅｘｐｂ・Ｖ・・・ に従うことが確認され、電流のオンオフ比Ｉon／
Ｉoff、ここでは前記指標であるＩ2ov／Ｉ5vは１０5程
度と、Ｔａ2Ｏ5−ＭＩＭと比較して高い急峻性を有して
いることが分かった。よって、このアクティブ素子を用
いることにより、PCGHモードの駆動が可能となった。
【００２２】また、非線形抵抗層の亜鉛（Ｚｎ）と硫黄
（Ｓ）の成分比を変化させたり、ＺｎＳ中に、テルビウ
ム（Ｔｂ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅ
ｕ）等の希土類元素、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム
（Ｇａ）等のIII族元素、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃ
ｕ）若しくはこれらの化合物等を少量添加することによ
り、上記式のａ，ｂの値を変化させたり、絶縁破壊電
圧を向上させたりする等、用いる液晶の特性に合わせて
柔軟にアクティブ素子の特性を変化させることができ
る。またアクティブ素子の特性は、非線形抵抗層の上部
および／または下部に比較的薄い絶縁体層を挟むことに
よっても変化させることができる。
【００２３】また、バスラインを画素電極の下部を通す
ので、バスラインによる開口率の低下が防止される。ま
た、画素電極の面積を可能な限り広くできるので、開口
率を上げることができる。さらに、バスラインの幅を画
素電極に応じた程度にまで広くすることにより、バスラ
インの低抵抗化が図れる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を述べる。
【００２５】（実施例１）図２は本実施例に係る液晶表
示装置の一部を示す斜視図であり、図１（ａ）はその液
晶表示装置の素子側基板の１画素部を示す平面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ-Ａ部の断面図である。
この液晶表示装置は、反射型であり、図２に示すよう
に、液晶層１５を挟んで素子側基板６ａと対向側基板１
１ａとが対向配設された構成となっている。素子側基板
６ａは、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ガラス
基板６上に、Ｔａからなるバスライン７が配線され、こ
のバスライン７を覆ってガラス基板６上にＺｎＳからな
る非線形抵抗層８が形成され、この非線形抵抗層８の上
に有機系感光性樹脂からなる絶縁体層９が形成されてい
る。この絶縁体層９には、バスライン７の上方部分にス
ルーホール９ａが形成され、絶縁体層９の上にはスルー
ホール９ａに一部充填する状態でＡｌからなる画素電極
１０が形成されている。
【００２６】かかる構成の液晶表示装置においては、上
記バスライン７の所定区間と画素電極１０とが間に非線
形抵抗層８を挟んで対向する部分で２端子スイッチング
素子が構成されている。つまり、バスライン７の所定区
間はスイッチング素子の下部電極を兼ね、また画素電極
１０はスイッチング素子の上部電極と反射板とを兼ね
る。
【００２７】次に、この液晶表示装置の製作プロセスを
以下に順を追って説明する。
【００２８】まず、素子側基板６ａを以下のように作製
する。ガラス基板（コーニング社製：硼珪酸ガラス＃70
59）６の全面に、Ｔａからなる膜をスパッタ蒸着法によ
って厚み約300nmに成膜する。続いて、フォトレジスト
塗布、露光および現像と言った一連の工程（以下フォト
リソ工程と呼ぶ）を行った後、ドライエッチングの一手
法であり、ＣＦ4とＯ2との混合ガスプラズマによるＲＩ
Ｅ（Reactive Ion Etching）によってエッチングする。
以上のプロセスにより、図３（ａ）に示すようにスイッ
チング素子の下部電極を兼ねるバスライン７が形成され
る。
【００２９】次に、ＺｎＳターゲットをＡｒガスでスパ
ッタすることにより、図３（ｂ）に示すようにガラス基
板６の全面に非線形抵抗層８を厚み約150nmに成膜す
る。このとき、プロセスを簡略化するために、非線形抵
抗層８のパターン形成は行わず、液晶駆動ドライバと接
続するための端子を取り出すための処理を施すにとどめ
る。但し、スイッチング素子を構成する部分を他の部分
は除去しても差し支えない。
【００３０】続いて、スピンナ・コートにより、ガラス
基板６の全面に、絶縁性の有機系感光性樹脂（日本合成
ゴム製HRC-015）からなる絶縁体層９を、例えば厚み500
nm程度に塗布する。
【００３１】次に、フォトマスクを用いて露光を行い、
現像することにより、図３（ｃ）に示すように絶縁体層
９にスルーホール９ａを空ける。このスルーホール９ａ
は、画素電極１０と非線形抵抗層８とを接続するための
ものである。この様に、絶縁体層９に感光性樹脂を用い
るとフォトレジスト塗布という工程が省かれ、これもプ
ロセスの簡略化につながる。上記感光性樹脂としては、
例えばアクリル系樹脂の他、ポリイミド、ポリアミド、
ポリメタクリル酸メチル等が使用できる。
【００３２】次に、スパッタ蒸着によってＡｌからなる
膜を厚み約200nmに成膜し、続いてフォトプロセスを行
い、その後、燐酸等によりウェットエッチングしてパタ
ーン形成を行うことにより、図１（ｂ）に示すようにス
イッチング素子の上部電極と反射板とを兼ねる画素電極
１０を形成する。これにより、反射型ＬＣＤの素子側基
板６ａが完成する。この素子側基板６ａにおいては、Ｚ
ｎＳからなる非線形抵抗層８の上部を、絶縁体層９で被
覆保護した構造となり、よって、耐食性に乏しい非線形
抵抗層８の耐食性を向上させることが可能となる。
【００３３】次に、対向側基板１１ａを以下のように作
製する。即ち、図２に示すように、ガラス基板11上にＩ
ＴＯからなる透明導電膜１２をストライプ状にパターニ
ングする。これにより、対向側基板１１ａが形成され
る。なお、素子側基板６ａと対向側基板１１ａとの作製
順序は、上記とは逆にしても、或は同時に行ってもよ
い。
【００３４】次に、素子側基板６ａに垂直配向膜13を塗
布し、また同様にして対向側基板１１ａに垂直配向膜１
４を塗布し、かかる両基板６ａ、１１ａを対向配設し、
両基板６ａ、１１ａ間にｐ形のPCGH液晶層１５を形成す
る。これにより、本発明に係る液晶表示装置が完成す
る。なお、図２はその数画素分を示す。
【００３５】このようにして作製された液晶表示装置に
おいては、非線形抵抗層８として化合物半導体である硫
化亜鉛（ＺｎＳ）を用いたＭＳＭ（Metal-Semiconducto
r-Metal）構造のアクティブ素子を備える。このアクテ
ィブ素子のＩ-Ｖ特性は、作用の欄で示した式に従う
ことが確認され、Ｉ2ov／Ｉ5vは１０5程度と、非線形抵
抗層がＴａ2Ｏ5であるＭＩＭと比較して高い急峻性を有
していることが分かった。図４は、非線形抵抗層がＺｎ
ＳであるＭＳＭのＩ-Ｖ特性を示す。このアクティブ素
子を用いることにより、本実施例のようにPCGH液晶層１
５を備えた液晶表示装置において、PCGHモードの駆動が
可能となった。また、バスライン７が画素電極１０の下
方を通るので、バスライン７により開口率が低下するの
を防止でき、また画素電極１０の面積を可能な限り広く
できるので、開口率を上げることができる。更に、バス
ライン７は細くする必要がなく、低抵抗化が図れる。
【００３６】上記実施例１では画素電極１０にＡｌを使
用しているが、画素電極１０にはＡｌ以外の導電物質を
使用することができる。また、バスライン７にＮｂを使
用しているが、バスライン７にはＮｂ以外の導電物質を
用いても良い。
【００３７】更に、絶縁体層９も、上記有機系感光性樹
脂（日本合成ゴム製HRC-015）に限ったものではなく、
他の材料を使用することかできる。また、絶縁体層９
は、後述する実施例２の様に、反射板としても機能する
画素電極１０に表面に微細な凹凸をつけることにより、
画素電極１０に散乱板の機能を持たせてもよい。
【００３８】また、非線形抵抗層８はスパッタリング法
以外の成膜方法、例えばエレクトロンビーム（Electron
Beam：ＥＢ）蒸着法、ケミカルベーパーデポジション
（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）法、またはア
トミックレイヤーエピタキシー（Atomic Layer Epitax
y：ＡＬＥ）法等を用いて形成することも可能である。
【００３９】（実施例２）本実施例２は、スルーホール
が穿孔された絶縁体層がバスラインと非線形抵抗層との
間に挟まれている構造の場合である。
【００４０】図５（ａ）は本実施例２に係る液晶表示装
置を構成する素子側基板の１画素部を示す平面図であ
り、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ-Ａ部の断面図
である。この素子側基板は、ガラス基板１６上に、Ａｌ
からなるバスライン１７が形成され、このバスライン１
７を覆ってガラス基板１６上に、窒化珪素（ＳｉＮx）
からなる絶縁体層１８が形成されている。この絶縁体層
１８には、バスライン１７の上にスルーホール１８ａが
形成されている。更に、絶縁体層１８上のバスライン１
７の上方部分に、ＺｎＳからなる非線形抵抗層１９と、
Ａｌからなる画素電極２０とが順に形成された構造とな
っている。
【００４１】かかる構造の液晶表示装置において、上記
バスライン１７の所定区間と画素電極２０とが間に非線
形抵抗層１８を挟んで対向する部分で２端子スイッチン
グ素子が構成されている。つまり、バスライン１７はス
イッチング素子の下部電極を兼ね、また画素電極２０は
スイッチング素子の上部電極と反射板とを兼ねる。
【００４２】この素子側基板の作製プロセスを以下に順
を追って説明する。
【００４３】まず、ガラス基板（コーニング社製：硼珪
酸ガラス#7059）１６の全面にＡｌからなる膜を厚み約3
00nmにスパッタし、次に、フォトリソ工程及び燐酸等を
用いたエッチングを行って、図６（ａ）に示すようにバ
スライン１７をパターン形成する。なお、バスライン１
７にＡｌを用いたのは、画素電極２０と同一の金属材料
を用いることにより、アクティブ素子のＩ-Ｖ特性の非
対称性を改善するためである。
【００４４】次に、スパッタ法により、絶縁体層１８を
厚み約300nmに成膜する。ここで、画素電極２０に反射
板の機能を持たせる為に、ＣＦ4＋Ｏ2ガスプラズマで絶
縁体層１８の上表面を軽く叩き、いわゆるＲＩＥと同様
の処理を施すことにより、図示のような微細な凹凸を形
成する。
【００４５】その後、フォトリソ工程およびＲＩＥを経
て、図６（ｂ）に示すようにバスライン１７と非線形抵
抗層１９とを接続するためのスルーホール１８ａを絶縁
体層１８に空けている。
【００４６】続いて、Ｚｎからなるターゲットを硫化水
素（Ｈ2Ｓ）ガス雰囲気中でスパッタすることにより、
図６（ｃ）に示すように非線形抵抗層１９を全面に厚み
約150nmに成膜する。スパッタ工程に、この手法を用い
ることにより、ＺｎとＳの成分比をスパッタガスＨ2Ｓ
のガス圧で制御することにより、アクティブ素子の特性
を自由にコントロールすることが可能となる。
【００４７】最後に、Ａｌからなる膜をスパッタ蒸着に
よって厚み約200nmに成膜し、上記バスライン１７の形
成領域をはみ出さない様にパターン形成（フォトリソ工
程、エッチング）を行い、図５（ｂ）に示すようにアク
ティブ素子の上部電極及び反射板を兼ねた画素電極２０
を形成する。形成された画素電極２０は、絶縁体層１８
の上表面に形成された微細な凹凸により、絶縁体層１８
の上の非線形抵抗層１９と共に、上表面に微細な凹凸が
形成される。以上の工程により、図５（ｂ）に示すよう
な反射型ＬＣＤの素子側基板が完成する。
【００４８】なお、図５（ａ）に示すように、画素電極
２０に対応してバスライン１７の幅を太くしておくこと
により、バスライン１７の低抵抗化が図れる。この場
合、バスライン１７の幅は画素電極２０よりも、開口率
を低下させない範囲内で、若干広くしてもよい。また、
前記スルーホール１８ａが画素電極２０の中央下部に位
置するように形成しておくのが好ましい。これにより、
画素電極２０の全域にほぼ均等に電圧を印加できる効果
が得られる。更には、パターン形成の際に、エッチング
液として燐酸・硝酸・酢酸の混酸等を用いることによ
り、画素電極２０とその下の非線形素子層１９とを同時
にエッチングすることができる。
【００４９】以降の工程は実施例１と全く同様なので省
略する。
【００５０】以上のようにして作製された液晶表示装置
においても、アクティブ素子が高い急峻性を持ち、また
開口率の高いものとなる。加えて、バスライン１７の領
域の上に完全に画素電極２０が形成されているので、画
素電極２０に断差が生じるのを防止でき、これにより画
素電極２０が分断されることや、液晶の配向が乱れると
いうことを起こり難くくできる。また、反射板としても
機能する画素電極２０の上表面に微細な凹凸が形成され
ているので、鏡面反射や金属光沢を無くすことができ、
光を散乱させることが可能となる。
【００５１】なお、バスライン１７、絶縁体層１８及び
画素電極２０には上記以外の導電物質を用いても良い。
また、ＺｎＳからなる非線形抵抗層１９は、スパッタリ
ング法以外の成膜方法、例えばエレクトロンビーム（El
ectron Beam：ＥＢ）蒸着法、ケミカルベーパーデポジ
ション（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）法、ま
たはアトミックレイヤーエピタキシー（Atomic Layer E
pitaxy：ＡＬＥ）法等を用いて形成することも可能であ
る。
【００５２】（実施例３）本実施例３は、スルーホール
の無い絶縁体層がバスラインと非線形抵抗層との間に挟
まれており、スルーホールが穿孔された絶縁体層が非線
形抵抗層と画素電極との間に挟まれた構造の場合であ
る。ここで、前者の絶縁体層を下部絶縁体層、後者のそ
れを上部絶縁体層と呼ぶことにする。
【００５３】図７（ａ）は本実施例３に係る液晶表示装
置を構成する素子側基板の１画素部を示す平面図であ
り、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＡ-Ａ部の断面図
である。この素子側基板は、ガラス基板２１上にＴａか
らなるバスライン２２が形成され、バスライン２２を覆
って酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）からなる下部絶縁体層２
３が形成されている。更に、下部絶縁体層２３を覆って
ガラス基板２１上に、ＺｎＳからなる非線形抵抗層２４
と、窒化珪素（ＳｉＮx）からなる上部絶縁体層２５と
が形成されており、この上部絶縁体層２５に設けられた
スルーホール２５ａに一部充填し、かつ、上部絶縁体層
２５のバスライン２２上方部分に、Ａｌからなる画素電
極２６が順に形成された構造となっている。
【００５４】かかる構造の液晶表示装置において、バス
ライン２２の所定区間はアクティブ素子の下部電極を兼
ね、画素電極２６はアクティブ素子の上部電極と反射板
とを兼ねている。
【００５５】この素子側基板の作製プロセスを以下に順
を追って説明する。
【００５６】まず、ガラス基板（コーニング社製：硼珪
酸ガラス#7059）２１の全面にＴａからなる膜を厚み約3
00nmにスパッタし、次にフォトリソ工程及びＲＩＥによ
り、Ｔａからなる膜をパターン形成して、図８（ａ）に
示すようにバスライン２２を形成する。このとき、実施
例２と同様に、バスライン２２の幅は太く形成してお
く。
【００５７】次に、Ｔａからなるバスライン２２を陽極
酸化して、図８（ｂ）に示すようにＴａ2Ｏ5からなる下
部絶縁体層２３を成膜する。陽極酸化用の電解液として
は酒石酸アンモニウム水溶液（濃度：０．１ｗｔ％）を
用い、化成電圧３４Ｖで１時間陽極酸化を行うことによ
り、Ｔａ2Ｏ5からなる下部絶縁体層２３を厚み約70nm形
成する。なお、この比較的薄い下部絶縁体層２３は、ア
クティブ素子の耐圧を向上させる等の効果をもたらす。
【００５８】次に、ＺｎＳからなるターゲットをＥＢ
（Electron Beam）蒸着することにより、図８（ｃ）に
示すように非線形抵抗層２４を全面に厚み約150nmに成
膜する。ＥＢ蒸着法を用いると、ターゲットにほぼ等し
い組成比をもつ膜を形成できるという利点がある。
【００５９】続いて、スパッタ法により、ＳｉＮxから
なる上部絶縁体層２５を厚み約200nmに成膜する。ここ
で、後述の上部導電体層２６に反射板の機能を持たせる
為に、ＣＦ4＋Ｏ2ガスプラズマで上部絶縁体層２５の上
表面を軽く叩き、いわゆるＲＩＥと同様の処理を施すこ
とにより、微細な凹凸を形成する。
【００６０】その後、フォトリソ工程およびＲＩＥを行
った後、図８（ｄ）に示すように画素電極２６と非線形
抵抗層２５とを接続するためのスルーホール２５ａを上
部絶縁体層２５に形成する。このとき、スルーホール２
５ａはバスライン２２の幅方向中央部に設ける。
【００６１】最後に、Ａｌからなる膜をスパッタ蒸着に
よって厚み約200nmに成膜し、上記バスライン２２の領
域をはみ出さない様にパターン形成（フォトリソ工程、
エッチング）し、アクティブ素子の上部電極及び反射板
を兼ねる画素電極２６を形成する。形成された画素電極
２６は、上表面に光を散乱できる微細な凹凸を有する。
なお、前記スルーホール２５ａは画素電極２６の中央下
部に位置するように形成しておく。以上の工程により、
図７（ｂ）に示すような反射型ＬＣＤの素子側基板が完
成する。
【００６２】以降の工程は実施例１と全く同様なので省
略する。
【００６３】以上のようにして作製された液晶表示装置
においても、アクティブ素子が高い急峻性を持ち、また
開口率の高いものとなる。また、スルーホール２５ａ
は、素子面積を制御する効果がある。
【００６４】なお、バスライン２２、上部絶縁体層２
５、下部絶縁体層２３及び画素電極２６には上記以外の
材料を用いても良い。また、ＺｎＳからなる非線形抵抗
層２４は、エレクトロンビーム（Electron Beam：Ｅ
Ｂ）蒸着法以外の成膜方法、例えばスパッタリング法、
ケミカルベーパーデポジション（Chemical Vapor Depos
ition：ＣＶＤ）法、またはアトミックレイヤーエピタ
キシー（Atomic Layer Epitaxy：ＡＬＥ）法等を用いて
形成することも可能である。
【００６５】（実施例４）本実施例４は、スルーホール
が穿孔された絶縁体層がバスラインと非線形抵抗層との
間に挟まれており、スルーホールの無い絶縁体層が非線
形抵抗層と画素電極との間に挟まれた構造の場合であ
る。以下、前者の絶縁体層を下部絶縁体層、後者のそれ
を上部絶縁体層と呼ぶことにする。
【００６６】図９（ａ）は、本実施例４に係る液晶表示
装置を構成する素子側基板の１画素部を示す平面図であ
り、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＡ-Ａ部の断面図
である。この素子側基板は、ガラス基板２７上にＴａか
らなるバスライン２８が形成され、このバスライン２８
を覆ってガラス基板２７上に、酸化珪素（ＳｉＯx）か
らなる下部絶縁体層２９が形成されている。下部絶縁体
層２９には、バスライン２８の上部にスルーホール２８
ａが形成されている。更に、下部絶縁体層２９の上に
は、ＺｎＳからなる非線形抵抗層３０と、窒化珪素（Ｓ
ｉＮx）からなる上部絶縁体層３１と、Ａｌからなる画
素電極３２とが順に形成された構造となっている。
【００６７】かかる構造の液晶表示装置においては、非
線形抵抗層３０を挟んでバスライン２８と画素電極３２
とが対向する部分により２端子アクティブ素子が構成さ
れ、バスライン２８はアクティブ素子の下部電極を兼
ね、画素電極３２はアクティブ素子の上部電極と反射板
を兼ねる。
【００６８】この素子側基板の作製プロセスを以下に順
を追って説明する。
【００６９】まず、ガラス基板（コーニング社製：硼珪
酸ガラス#7059）２７の全面に、Ｔａからなる膜を厚み
約300nmにスパッタし、その後、フォトリソ工程及びＲ
ＩＥにより、このＴａからなる膜をパターン形成し、バ
スライン２８を形成する。このとき、実施例２と同様
に、図１０（ａ）に示すようにバスライン２８の幅は太
く形成しておく。
【００７０】次に、スパッタ法により、ＳｉＯxからな
る下部絶縁体層２９を厚み約200nmに成膜する。ここ
で、画素電極３２に反射板の機能を持たせる為に、ＣＦ
4＋Ｏ2ガスプラズマで下部絶縁体層２９の上表面を軽く
叩き、いわゆるＲＩＥと同様の処理を施すことにより、
微細な凹凸を形成する。
【００７１】その後、フォトリソ工程およびＲＩＥを経
て、バスライン２８と非線形抵抗層３０とを接続するた
めのスルーホール２９ａを下部絶縁体層２９に形成す
る。スルーホール２９ａは、図１０（ｂ）に示すように
バスライン２８の幅方向中央部に設ける。
【００７２】次に、ZnSからなるターゲットをＥＢ（Ele
ctron Beam）蒸着することにより、図１０（ｃ）に示す
ようにＺｎＳからなる非線形抵抗層３０を全面に厚み約
150nmに成膜する。このとき、ＥＢ蒸着法を用いると、
ターゲットの組成比にほぼ等しい膜を形成できるという
利点がある。
【００７３】続いて、スパッタ法により、図１０（ｄ）
に示すようにＳｉＮxからなる上部絶縁体層３１を厚み
約70nmに成膜する。この薄い上部絶縁体層３１は、実施
例３と同様に、アクティブ素子の特性向上に寄与する。
【００７４】最後に、Ａｌからなる膜をスパッタ蒸着に
よって厚み約200nmに成膜し、上記バスライン２８の領
域をはみ出さない様にパターン形成（フォトリソ工程、
エッチング）し、Ａｌからなる画素電極３２を形成す
る。形成された画素電極３２は、その上表面に光を散乱
できる微細な凹凸を有するものとなる。なお、前記スル
ーホール２９ａは画素電極３２の中央下部に位置するよ
うに形成しておく。以上の工程により、図９（ｂ）のよ
うな反射型ＬＣＤの素子側基板が完成する。
【００７５】以降の工程は実施例１と全く同様なので省
略する。
【００７６】以上のようにして作製された液晶表示装置
においても、アクティブ素子が高い急峻性を持ち、また
開口率の高いものとなる。この場合にも、スルーホール
２９ａは、素子面積を制御する効果がある。
【００７７】本実施例４において、画素電極３２、上部
絶縁体層３１、下部絶縁体層２９及びバスライン２８に
は上記以外の材料を用いても良い。また、ＺｎＳからな
る非線形抵抗層３０は、エレクトロンビーム（Electron
Beam：ＥＢ）蒸着法以外の成膜方法、例えばスパッタ
リング法、ケミカルベーパーデポジション（ChemicalVa
por Deposition：ＣＶＤ）法、またはアトミックレイヤ
ーエピタキシー（Atomic Layer Epitaxy：ＡＬＥ）法等
を用いて形成することも可能である。また、上部絶縁体
層３１及び下部絶縁体層２９の両方にスルーホールを空
けることも可能であり、その場合は一方のスルーホール
の面積を広くしておくと、穴の位置合わせ精度が問題と
ならないという利点がある。
【００７８】本発明は、上記実施例１〜４に限定される
ものではなく、アクティブ素子の非線形抵抗層がＺｎＳ
からなり、またバスラインが画素電極の下を通るという
構成一般に適用できる。
【００７９】また、本発明においては、アクティブ素子
の特性向上の為に、ＺｎＳターゲット中に、テルビウム
（Ｔｂ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）
等の希土類元素、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇ
ａ）等のIII族元素、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、
若しくはこれらの化合物等を少量添加しても良い。さら
に、ターゲットの組成比（Ｚｎ：Ｓの比）を任意に設定
し、アクティブ素子の特性を変化させることも可能であ
る。非線形抵抗層の主成分である硫化亜鉛の亜鉛と硫黄
との組成比は、化学量論比となっていなくてもよい。こ
の場合には、素子の電気的特性を自由にコントロールで
きるという利点がある。
【００８０】また、本発明においては、非線形抵抗層の
膜厚は、５０ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下とするの
が好ましい。その理由は、５０ｎｍ未満とすると、リー
クが発生してしまうといった欠点があり、一方、５００
ｎｍを超えると、Ｉ−Ｖ特性の急峻性が失われ、ほぼ絶
縁状態になるといった欠点があるからである。
【００８１】本発明において、上記実施例１において用
いたような感光性樹脂を、全部又は一部の絶縁体層に使
用することが可能である。使用する場合には、プロセス
の簡略化が図れる。
【００８２】また、絶縁体層１８、２５、２９に窒化珪
素、酸化珪素を用いているが、本発明は他の絶縁体層の
全部又は一部に窒化珪素、酸化珪素を用いてもよい。ま
た、窒化珪素、酸化珪素に代えて、ポリイミドやアクリ
ル等の高分子化合物を使用することもできる。このよう
な高分子化合物を使用する場合には、スピンナー塗布に
よって成膜の簡易化が図れるといった利点がある。
【００８３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、アクティブ素子が非線形抵抗層にＺｎＳを用いた
ＭＳＭ構造となっていて、Ｉ−Ｖ特性が高い急峻性を有
しているので、PCGHモード液晶を駆動することが可能と
なり、またバスラインが画素電極の下側を通るので、開
口率の向上を図れ、その結果として光の利用効率を高く
することが可能となる。また、アクティブ素子の特性
は、ＺｎとＳの成分比、含有させるドーパントの種類や
濃度、絶縁体層の種類や膜厚など、様々なパラメータを
変化させることにより制御できる。
【００８４】また、バスライン幅を可能な限り広くする
ことによりバスラインの低抵抗化も同時に図れ、さらに
バスライン領域の上部に完全に画素電極が乗った構造と
した場合には、画素電極に段差が無くなるため、その部
分で画素電極が分断されたり、液晶の配向に乱れが生じ
るということを起こりにくくできる。また、スルーホー
ルを画素電極の中央下部に位置させると、画素電極面内
にほぼ均等に電圧が印加されるようになるという効果も
期待できる。更には、基本的に非線形抵抗層のパターニ
ングを必要としないため、プロセスを簡略化できるとい
う利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本実施例１における液晶表示装置に備
わった素子側基板の１画素分を示す平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ-Ａ部の断面図である。
【図２】本実施例１における液晶表示装置を示す斜視図
である。
【図３】本実施例１における液晶表示装置に備わった素
子側基板の形成プロセスを示す図である。
【図４】本実施例１における液晶表示装置に備わったア
クティブ素子のＩ−Ｖ特性を示す図である。
【図５】（ａ）は本実施例２における液晶表示装置に備
わった素子側基板の１画素分を示す平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ-Ａ部の断面図である。
【図６】本実施例２における液晶表示装置に備わった素
子側基板の形成プロセスを示す図である。
【図７】（ａ）は本実施例３における液晶表示装置に備
わった素子側基板の１画素分を示す平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ-Ａ部の断面図である。
【図８】本実施例３における液晶表示装置に備わった素
子側基板の形成プロセスを示す図である。
【図９】（ａ）は本実施例４における液晶表示装置に備
わった素子側基板の１画素分を示す平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ部の断面図である。
【図１０】本実施例４における液晶表示装置に備わった
素子側基板の形成プロセスを示す図である。
【図１１】（ａ）は従来の素子側基板の１画素分を示す
平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ-Ａ部の断面図である。
【図１２】従来のアクティブ素子のＩ-Ｖ特性を示す図
である。
【符号の説明】
１ 絶縁性基板 ２ 下部電極 ３ 非線形抵抗層 ４ 上部電極 ５ 画素電極 ６ ガラス基板 ６ａ 素子側基板 ７ バスライン ８ 非線形抵抗層 ９ 絶縁体層 ９ａ スルーホール １０ 画素電極 １１ ガラス基板 １１ａ 対向側基板 １２ 透明導電膜 １３ 垂直配向膜 １４ 垂直配向膜 １５ PCGH液晶 １６ ガラス基板 １７ バスライン １８ 絶縁体層 １８ａ スルーホール １９ 非線形抵抗層 ２０ 画素電極 ２１ ガラス基板 ２２ バスライン ２３ 下部絶縁体層 ２４ 非線形抵抗層 ２５ 上部絶縁体層 ２５ａ スルーホール ２６ 画素電極 ２７ ガラス基板 ２８ バスライン ２９ 下部絶縁体層 ２９ａ スルーホール ３０ 非線形抵抗層 ３１ 上部絶縁体層 ３２ 画素電極

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液晶層を間に挟んで対向する２枚の基板
    のうちの少なくとも一方の基板に、バスラインが配線さ
    れると共に、該バスラインの所定区間と対向し、かつ、
    間に硫化亜鉛を主成分とする非線形抵抗層を介して画素
    電極が形成され、該非線形抵抗層を挟むバスラインの所
    定区間と該所定区間に対向する画素電極部分とによりス
    イッチング素子が構成されている液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記スイッチング素子を構成する前記バ
    スラインと前記非線形抵抗層との間、又は前記スイッチ
    ング素子を構成する前記非線形抵抗層と前記画素電極と
    の間に、スルーホールを有する絶縁体層が設けられてい
    る請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記スイッチング素子を構成する前記バ
    スラインと前記非線形抵抗層との間、及び前記スイッチ
    ング素子を構成する前記非線形抵抗層と前記画素電極と
    の間に絶縁体層が設けられ、両絶縁体層の少なくとも一
    方にスルーホールが形成されている請求項１に記載の液
    晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記非線形抵抗層の主成分である硫化亜
    鉛が、希土類元素、III族元素、銅またはマンガン、若
    しくはこれらの化合物を含有する請求項１、２又は３に
    記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記非線形抵抗層の主成分である硫化亜
    鉛の亜鉛と硫黄との組成比が化学量論比となっていない
    請求項１、２又は３に記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記非線形抵抗層が、スパッタリング
    法、エレクトロンビーム蒸着法、ケミカルベーパーデポ
    ジション法、またはアトミックレイヤーエピタキシー法
    により形成されている請求項１、２又は３に記載の液晶
    表示装置。
  7. 【請求項７】 前記非線形抵抗層の膜厚が、５０ｎｍ以
    上、かつ、５００ｎｍ以下の範囲である請求項１、２又
    は３に記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記絶縁体層が、感光性樹脂からなる請
    求項２又は３に記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 前記絶縁体層が、高分子化合物からなる
    請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記高分子化合物が、窒化珪素、酸化
    珪素、ポリイミド又はアクリルである請求項９に記載の
    液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 前記バスラインと前記非線形抵抗層と
    の間の絶縁体層が、該バスラインを陽極酸化することに
    よって形成されている請求項２又は３に記載の液晶表示
    装置。
  12. 【請求項１２】 前記画素電極と接する絶縁体層が、そ
    の該画素電極側表面を凹凸状とされ、散乱板を兼ねる構
    成となっている請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
  13. 【請求項１３】 前記バスラインが、その幅を前記画素
    電極の幅と同一または大きくして形成されている請求項
    １、２又は３に記載の液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】 前記スルーホールが、前記画素電極の
    中央直下部に位置している請求項２又は３に記載の液晶
    表示装置。
  15. 【請求項１５】 前記液晶層が、コレステリック−ネマ
    ティック相転移型ゲストホスト液晶である請求項１、２
    又は３に記載の液晶表示装置。
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