JPH0720499A - 非線形素子およびその製造方法と非線形素子を備えた電気光学装置用素子基板並びに電気光学装置 - Google Patents

非線形素子およびその製造方法と非線形素子を備えた電気光学装置用素子基板並びに電気光学装置

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JPH0720499A
JPH0720499A JP16575493A JP16575493A JPH0720499A JP H0720499 A JPH0720499 A JP H0720499A JP 16575493 A JP16575493 A JP 16575493A JP 16575493 A JP16575493 A JP 16575493A JP H0720499 A JPH0720499 A JP H0720499A
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conductor
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linear
conductive thin
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Hideto Iizaka
英仁 飯坂
Tetsuhiko Takeuchi
哲彦 竹内
Tomio Sonehara
富雄 曽根原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】第1導電体と非線形導電性薄膜および第2導電
体の積層によって形成される非線形素子において、非線
形導電性薄膜をゾル−ゲル法によるコーティングによっ
て形成することにより、素子を形成する材料の選択の幅
を広げるとともに、その製造工程の簡略化を図ることを
目的とする。 【構成】絶縁性基板上に第1導電体2を形成後、非線形
導電性薄膜3をゾル−ゲル法によるコーティングによっ
て形成し、その後で第2導電体4、画素電極5を形成す
ることによって非線形な電流電圧特性を示す素子を作
る。素子の構造、および製造方法をこのようにすること
により、導電体や非線形導電性薄膜に用いる材料の選択
の幅を広げることができるとともに、製造工程の簡略化
を行うこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば情報端末やアミ
ューズメント機器の表示部として用いられる液晶ディス
プレイ等の電気光学装置に用いられる素子基板、その中
でも特に画素毎に非線形素子を備えた素子基板及びその
素子基板を用いた電気光学装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より知られている、非線形導電性薄
膜を利用した非線形素子の構成の一例として、その平面
図を図9に、図中、A−B線上での断面図を図10に示
す。図において1はガラスからなる絶縁性基板である。
2は第1導電体であり、材料にはTaを用いる。3は非
線形導電性薄膜であり、第1導電体であるTaを所定電
圧で陽極酸化することにより形成されている。4は第2
導電体であり、材料としてはCr等が用いられる。第1
導電体2、非線形導電性薄膜3と第2導電体4で6に示
す素子を形成している。5は画素電極であり光透過型の
表示装置として用いる場合には、薄膜状態で透明なIT
Oを用いるのが極めて一般的である。
【0003】以下に、この例についての製造工程を順を
追って説明する。
【0004】(1)第1導電体2となるTaパターンを
形成する。
【0005】(2)(1)で形成したTaパターンをク
エン酸溶液中にて所定電圧で陽極酸化することにより、
非線形導電性薄膜3を形成する。
【0006】(3)第2導電体4となるCrパターンを
形成する。
【0007】(4)画素電極5となるITOパターンを
形成する。
【0008】さらに非線形導電性薄膜を利用した非線形
素子の構成の一例として、1つの画素に非線形素子を2
つ直列につないだ場合の構成を示す。このような構成に
することにより、非線形素子の電流電圧特性における極
性差を打ち消すことができるので、画素として見た場合
には非常に良好な電流電圧特性が得られる。その平面図
を図11に、図中、A−B線上での断面図を図12に示
す。先の例で説明したのと同様に、1はガラスの絶縁性
基板である。2は第1導電体であるTaであるが、この
構成の場合には、画素用配線パターンと電気的に絶縁さ
れた別のパターンであることが必要である。3は非線形
導電性薄膜、4は第2導電体であるCr、5は画素電極
である。この例の場合は6で示される素子が、1つの画
素電極に対し2つ直列につながれた状態になっているこ
とが大きな特徴である。
【0009】以下に、この例についての製造工程を順を
追って説明する。
【0010】(1)第1導電体2となるTaパターンを
形成する。この段階では、陽極酸化を行う為に素子部が
配線部と電気的に接続されていることが必要である。
【0011】(2)(1)で形成したTaパターンをク
エン酸溶液中にて所定電圧で陽極酸化することにより、
非線形導電性薄膜3を形成する。
【0012】(3)素子部を配線部から電気的に切り離
すためのパターンニングを行う。この例の場合は図にお
いて6で示される部分のTaパターンをエッチングする
ことにより素子部を切り離している。本例におけるよう
な素子構成を取る場合、このような工程が必ず必要であ
る。
【0013】(4)第2導電体4となるCrパターンを
形成する。
【0014】(5)画素電極5となるITOパターンを
形成する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、非線
形素子を形成する非線形導電性薄膜を、Taパターンを
所定の電圧により陽極酸化する事によって形成してい
た。このため素子を形成する2つの導電体のうち、少な
くともどちらかには材料としてTa、もしくはAl等の
陽極酸化が可能な金属材料を用いることが必要であっ
た。また従来の技術では、陽極酸化時に素子になる部位
が配線を通して基板の他の部位と電気的に接続されてい
ることが必要であった。これは従来例の2番目で説明し
たように、素子を2つ直列につないだ構成をとる場合に
は、陽極酸化時にしか必要ない配線部分を取り除く工程
が必要になるなど、製造工程の複雑化を招いていた。
【0016】本発明の目的は、以上のような材料に関す
る制約や、基板構成上、また製造工程上の制約を取り除
き、電気光学装置用の素子基板を安易な方法で得ること
にある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明による非線形素子
は、第1の導電体と非線形導電性薄膜および第2導電体
を積層してなり、それらが重なる部分が非線形な電流電
圧特性を有する素子において、以下のような特徴を持つ
ものである。
【0018】(1)その非線形導電性薄膜をゾル−ゲル
法によるコーティングによって形成することを特徴とす
る。
【0019】(2)(1)の素子を互いに逆向きに直列
につないだ構成にして素子の電流電圧特性における極性
差をなくしたことを特徴とする。
【0020】(3)ゾル−ゲル法によって形成する非線
形導電性薄膜が、Taの酸化物を主成分であることを特
徴とする。
【0021】(4)画素電極を2つの導電体のうち少な
くともどちらかの導電体と同一の材料で同時に形成する
ことを特徴とする。
【0022】(5)画素用配線を2つの導電体のうち少
なくともどちらかの導電体と同一の材料で同時に形成す
ることを特徴とする。
【0023】
【実施例】以下に本発明の実施例を図を用いて順に説明
する。
【0024】[実施例1]図1、図2に本発明による、
電気光学装置用素子基板の一例を示す。図1は平面図で
あり、図2はA−B線上における断面図である。1はガ
ラスからなる絶縁性基板である。2は第1導電体であり
材料にはエッチングの簡便さと、配線として電気抵抗が
小さい材料が望ましいことから、この例の場合はCrを
用いている。3はゾル−ゲル法によって成膜した非線形
導電性薄膜であり、Taの酸化物を主成分としている。
4は第2導電体でありCrを用いている。5は画素電極
であり、薄膜状態で透明な導体であるITOよって形成
する。この場合、6で示す部分が導電体、非線形導電性
薄膜、導電体からなる素子になる。以下にその製造工程
を説明する。
【0025】(1)ガラス基板上に配線を兼ねた第1導
電体2であるCrパターンを形成する。Crパターンは
スパッタ法によりCr薄膜をガラス基板上に成膜後、フ
ォトエッチングよりパターニングを行うことによって形
成する。
【0026】(2)非線形導電性薄膜3をゾル−ゲル法
によるコーティングによって形成する。具体的には、T
aのアルコキシドであるTa(OC255 を、メタノ
ール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メチル
セルソルブ、ブチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等の
溶剤にて希釈し、Ta25に換算して濃度、2〜10w
t%のコート剤を調整する。その後で、該コート剤をロ
ールコーターによって基板上に400〜600Åの厚さ
で塗布、N2 雰囲気中にて400℃、120分加熱、焼
成することによって形成した。
【0027】(3)第2導電体4であるCrパターンを
形成する。これも先に説明した第1導電体と同様の方法
で形成される。
【0028】(4)画素電極5であるITOパターン形
成する。画素電極はITOをスパッタ法によって成膜
後、フォトエッチングによってパターンニングを行うこ
とによって形成する。
【0029】以上の工程により、面積が16μm2 の素
子を作成した結果、素子抵抗値が印加電圧が4Vのとき
に比べ、16Vのときには3桁以上も小さくなる素子が
得られた。製造工程についても、従来の素子に比べて陽
極酸化工程がなくなるなどの簡略化が行われた。また導
電体の材料としてCr等の電気抵抗が小さい金属を用い
ることが可能となった。
【0030】この例の場合は第1導電体2、第2導電体
4の両方に材料としてCrを用いたが、もちろん他の金
属であってもかまわないし、もちろん同一の材料にする
必要もない。例えば第2導電体の材料としては画素電極
5と同じITOを用いても良い。また非線形導電性薄膜
3についても、本実施例であげたアルコキシド以外のも
のでも構わない。例えば、Ta(OCH35やTa(O
375、Ta(OC495 等も考えられる。さら
にゾル−ゲル法によって成膜できる膜ならばTaの酸化
物以外のものを主成分とする膜であってもかまわない。
例えばSiの酸化物やAlの酸化物を主成分とするもの
であっても良い。
【0031】これら用いる材料系の変更は、いずれの場
合も素子の電流電圧特性の変化を伴う。
【0032】[実施例2]次に図3、図4に本発明によ
る、電気光学装置用素子基板の構成の一例として、1つ
の画素に非線形素子を2つ直列につないだ場合の構成を
示す。図3は平面図であり、図4はA−B線上における
断面図である。このような構成にすることにより、非線
形素子が持つ電流電圧特性における極性差を打ち消すこ
とができることは従来例で説明した通りである。[実施
例1]において説明したのと同様に、1はガラスの絶縁
性基板である。2は第1導電体であり、Crを用いる。
3はゾル−ゲル法によって成膜した非線形導電性薄膜で
あり、Taの酸化物を主成分としている。4は第2導電
体であり、この場合もCrを用いている。5は画素電極
であり、これも[実施例1]と同様の理由からITOを
用いている。この場合は6で示される素子が、1つの画
素電極に対し2つ直列につながれた状態になっているこ
とが大きな特徴である。また、この例の場合には、第2
導電体4が配線を兼ねる。以下にその製造工程を説明す
る。
【0033】(1)ガラス基板上に第1導電体2である
Crパターンを形成する。Crパターンはスパッタ法に
よりCr薄膜をガラス基板上に成膜後、フォトエッチン
グよりパターニングを行うことによって形成する。
【0034】(2)非線形導電性薄膜3をゾル−ゲル法
によるコーティングによって形成する。具体的には、T
aのアルコキシドであるTa(OC3H)5 を、メタノ
ール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メチル
セルソルブ、ブチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等の
溶剤にて希釈し、Ta25に換算して濃度、2〜10w
t%のコート剤を調整する。その後で、該コート剤をロ
ールコーターによって基板上に300〜450Åの厚さ
で塗布、N2 雰囲気中にて400℃、120分加熱、焼
成することによって形成した。
【0035】(3)第2導電体4であるCrパターンを
形成する。これも先に説明した第1導電体と同様の方法
で形成される。このとき同時に配線パターンも形成す
る。
【0036】(4)画素電極5であるITOパターン形
成する。画素電極はITOをスパッタ法によって成膜
後、フォトエッチングによってパターンニングを行うこ
とによって形成する。
【0037】以上の工程により、極性差がない非常に良
好な特性をもつ非線形素子を得ることができた。製造工
程については、[実施例1]の場合に比べ、非線形導電
性薄膜をゾルーゲル法によるコーティングによって形成
することによっているので複雑にはならない。また導電
体の材料としてCr等の電気抵抗が小さい金属を用いる
ことが可能となった。
【0038】この例の場合は第1導電体2、第2導電体
4の両方に材料としてCrを用いたが、もちろん他の金
属であっても構わない点については[実施例1]のとこ
ろで説明した通りである。非線形導電性薄膜に用いる材
料についても[実施例1]と同様、他の材料であっても
構わない。
【0039】[実施例3]図5、図6に本発明による、
電気光学装置用素子基板の一例を示す。本例おける素子
基板は、光反射型の表示体のものであり、そのために素
子基板上の画素電極に光反射板の機能を持たせている。
図5は平面図であり、図6はA−B線上における断面図
である。[実施例1]において説明したのと同様に、1
はガラスの絶縁性基板である。2は第1導電体であり、
Crを用いる。3はゾル−ゲル法によって成膜した非線
形導電性薄膜であり、Taの酸化物を主成分としてい
る。4は第2導電体であるが、この場合は画素電極と同
時に形成している。材料には光の反射率が高いことから
Alを用いている。以下にその製造工程を説明する。
【0040】(1)ガラス基板上に配線を兼ねた第1導
電体2であるCrパターンを形成する。Crパターンは
スパッタ法によりCr薄膜をガラス基板上に成膜後、フ
ォトエッチングよりパターニングを行うことによって形
成する。
【0041】(2)非線形導電性薄膜3をゾル−ゲル法
によるコーティングによって形成する。具体的には、T
aのアルコキシドのあるTa(OC255 を、メタノ
ール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メチル
セルソルブ、ブチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等の
溶剤に希釈し、Ta25に換算して濃度、2〜10wt
%のコート剤を調整する。その後で、該コート剤をフレ
キソ印刷法により基板上に約500Åの厚さで塗布、N
2 雰囲気中にて400℃、120分加熱、焼成すること
によって形成した。
【0042】(3)第2導電体4であるAlパターンを
形成する。このとき画素電極部分も同時に形成する。こ
れも先に説明した第1導電体と同様の方法で形成され
る。
【0043】以上の工程により、面積が10μm2 の素
子を作成した結果、素子抵抗値が印加電圧が4Vのとき
に比べ、16Vのときには3桁以上も小さくなる素子が
得られた。製造工程についても画素電極を第2導電体と
同時に形成することによって、[実施例1]の場合よ
り、さらに簡略化することができた。
【0044】導電体として用いる材料については、もち
ろん他の金属であっても構わない点については[実施例
1]のところで説明した通りである。非線形導電性薄膜
に用いる材料についても[実施例1]と同様、他の材料
であっても構わない。
【0045】[実施例4]図7に本発明によって得られ
た素子基板を用いた液晶表示装置において、ゾル−ゲル
法によって形成した、非線形導電性薄膜が外部に対し
て、電気的な保護膜として働く様子を模式的に示す。図
で11は[実施例1]において説明した素子基板であ
る。12は対向基板、21は対向電極、22はポリイミ
ド配向膜であり、24は液晶層である。
【0046】またここで、25は素子基板と対向基板を
向かい合わせて配置する際に、両基板間に挟まれてしま
った導電性の異物である。もしこのような異物が存在し
た場合、従来の素子基板であれば、素子基板上の画素用
配線パターンでもある第2導電体2と対向電極21が電
気的に短絡状態となり、表示体として重大な不良を引き
起こすが、この場合にはゾル−ゲル法によって形成した
非線形導電性薄膜が電気的な保護膜となって、そのよう
な不良の発生を防止する役目を担う。
【0047】[実施例5]図8に本発明によって得られ
た、素子基板を用いて作成した電気光学装置の一例とし
て、それを液晶表示装置に利用した場合の例を示す。図
で11は[実施例1]において説明した素子基板であ
る。12は対向基板、21はITOによる対向電極、2
2はポリイミド配向膜である。24は液晶層でありこの
場合は、2つの基板間で配向方向を90゜ひねったTN
モードとなっており、そのため表示に際しては偏光板2
3を要する。以上の液晶パネルにバックライトを組み合
わせて、走査線数240本の液晶表示装置を構成した結
果、50以上のコントラスト比が得られた。
【0048】
【発明の効果】これまでに説明したように、本発明によ
れば素子の構成に自由度が大きく、かつ導電体に用いる
金属材料の選択の幅が広い非線形素子、およびそれを利
用した電気光学装置用素子基板をこれまでよりも簡単な
方法で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による素子基板構造の一例を示す平面
図。
【図2】図1におけるA−B線上での断面図。
【図3】本発明による素子基板構造の一例を示す平面
図。
【図4】図3におけるA−B線上での断面図。
【図5】本発明による素子基板構造の一例を示す平面
図。
【図6】図5におけるA−B線上での断面図。
【図7】本発明による非線形導電性薄膜の電気的な保護
膜としての効果を示した模式図。
【図8】本発明による電気光学装置用素子基板を用いて
構成した液晶表示装置の断面図。
【図9】従来例よりの素子基板構造の一例を示す平面
図。
【図10】図9におけるA−B線上での断面図。
【図11】従来例よりの素子基板構造の一例を示す平面
図。
【図12】図11におけるA−B線上での断面図。
【符号の説明】
1 絶縁性基板 2 第1導電体 3 非線形導電性薄膜 4 第2導電体 5 画素電極 6 非線形素子 7 エッチングによるパターン切り抜き部 11 素子基板 12 対向基板 21 対向電極 22 配向膜 23 偏光板 24 液晶層 25 2つの基板間に挟まった導電性の異物

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の導電体と非線形導電性薄膜および第
    2の導電体を積層してなり、それらが重なる部分が非線
    形な電流電圧特性を有する素子において、その非線形導
    電性薄膜をゾル−ゲル法によるコーティングによって形
    成したことを特徴とする非線形素子およびその製造方
    法。
  2. 【請求項2】請求項1に示す非線形素子を互いに逆向き
    に直列につないだ構成にして、素子の電流電圧特性にお
    ける極性差をなくしたことを特徴とする非線形素子およ
    びその製造方法。
  3. 【請求項3】該非線形素子において、ゾル−ゲル法によ
    って形成する非線形導電性薄膜が、Taの酸化物を主成
    分とすることを特徴とする、非線形素子。
  4. 【請求項4】該非線形素子において、素子をなす2つの
    導電体のうち、少なくともどちらかの導電体を画素電極
    と同一の材料によって同時に形成することを特徴とする
    非線形素子。
  5. 【請求項5】該非線形素子において、素子をなす2つの
    導電体のうち、少なくともどちらかの導電体を画素用配
    線と同一の材料によって同時に形成することを特徴とす
    る非線形素子。
  6. 【請求項6】該非線形素子を、基板上にマトリクス状に
    配置した画素電極と基板配線の間にそれぞれ設けたこと
    を特徴とする電気光学装置用素子基板。
  7. 【請求項7】請求項6に示す素子基板において、素子基
    板の画素部全面にゾル−ゲル法によるコーティングよっ
    て非線形導電性薄膜を形成することにより、その膜に基
    板に対する電気的な保護膜としての役割を持たせたこと
    を特徴とした、電気光学装置用素子基板。
  8. 【請求項8】請求項6に示す素子基板と、それに対面し
    内側に電極を設けた対向基板と、それらの間に挟持され
    た液晶層によって構成されることを特徴とする電気光学
    装置。
JP16575493A 1993-07-05 1993-07-05 非線形素子およびその製造方法と非線形素子を備えた電気光学装置用素子基板並びに電気光学装置 Pending JPH0720499A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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