JPH07244299A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置及びその製造方法

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JPH07244299A
JPH07244299A JP3624694A JP3624694A JPH07244299A JP H07244299 A JPH07244299 A JP H07244299A JP 3624694 A JP3624694 A JP 3624694A JP 3624694 A JP3624694 A JP 3624694A JP H07244299 A JPH07244299 A JP H07244299A
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JP
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electrode
liquid crystal
lower metal
metal
crystal display
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JP3624694A
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English (en)
Inventor
Taku Nakamura
卓 中村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、非線形抵抗素子を有する液晶表
示装置において、大画面、高精細に伴って配線電極の長
さが長く、且つ幅が小さくなっても、従来と同様の製造
方法で、配線電極の抵抗値の上昇を抑制し実質的に駆動
可能な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。 【構成】 この発明は、配線電極を非線形抵抗素子の下
部金属と上部金属の積層体から構成することによって上
記目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、各々の画素表示電極
に下部金属−絶縁体−上部金属構造からなる非線形抵抗
素子を備えた液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置を用いた画像表示装置は、
それぞれの基板上に所定のピッチで配列された行および
列電極を互いに直交するように対向配置し、これらの行
および列電極で区画された最小領域を画素とし、これら
の間にネマチック型などの液晶組成物を挟持したマトリ
クス型の液晶表示装置が一般に用いられている。中でも
テレビ画像やグラフィックディスプレイなどを指向した
大容量で高精細の液晶表示装置としては、クロストーク
のない高コントラスト表示が行えるように、各画素の駆
動と制御手段として各画素ごとにスイッチング素子を配
置したアクティブマトリクス型液晶表示装置が実用化さ
れている。
【0003】このようなスイッチング素子を配置したア
レイ基板からなる液晶表示装置では、液晶を挟持した電
極間に駆動電圧が印加されると小さい時定数で充電が行
われ、駆動電圧が印加されなくなると大きい時定数で放
電する。従って、液晶は駆動電圧がONされてから短い
選択期間で充電され、駆動電圧がOFFされた後も長い
時間だけ充分な電圧を保持する。
【0004】そのため、選択期間における印加電圧によ
り駆動電圧の実効値が決定され、通常のマトリクス表示
のマルチプレックス駆動方式の液晶表示装置よりも駆動
電圧ON時とOFF時との実効値比を大きくすることが
できる。その結果、スイッチング素子を使用した場合、
単純マトリクス駆動方式を用いた場合に比較して表示容
量の増加に伴うコントラスト比の劣化を大幅に低減する
ことができる。
【0005】このようなスイッチング素子としては、3
端子型の薄膜トランジスタと、2端子型の非線形抵抗素
子に大別される。この内、非線形抵抗素子は基本的には
2端子型であるため3端子型の薄膜トランジスタと比較
して構造が簡単であり、製造工程も少ないことから製造
歩留まりも高く製造コストが低い利点を有している。
【0006】この非線形抵抗素子としては、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
型、酸化亜鉛を用いたバリスタ型、電極間に絶縁層を挟
持した下部金属−絶縁層−上部金属(MIM)型、さら
には金属電極間に半導体性層を挟持した(MSI)型な
どが知られている。この内、MIM素子は構造が最も簡
単なものの一つであり、製造上の多くの利点を有してい
る。
【0007】即ち、MIM素子の製造工程は、電極など
の形状を所定の形状に加工するためのフォトリソグラフ
ィ工程は、下部金属、上部金属および表示画素電極の基
本的に3回だけで行われる。従って、製造歩留まりの向
上が期待でき、コストも低下する利点を有している。
【0008】ここで、MIM素子は基本的に素子の構造
が非対称であるため、電圧−電流特性も正極性と負極性
とで完全には対称とはならない。この結果、電圧−電流
の非対称特性はフリッカーや焼き付きのような表示品位
の劣化を引き起こす原因となる。このような問題を解決
するために、例えば特開昭57-144584 号公報に示されて
いるように、MIM素子を互いに逆極性に直列に接続す
ることにより対称な構造とする例が提案されている。
【0009】図3および図4に、このようなMIM素子
の構造と製造工程を示す。尚、図4の (A)乃至 (D)は、
図3 (A)乃至 (D)のA−A線に沿う断面をそれぞれ示
す。まず、ガラス基板1上にTaからなるMIM素子の下
部金属2をスパッタリング法を用いて薄膜を形成する。
その後、第1回目のフォトリソグラフィ工程により、Ta
を所定の形状に加工する。この時、配線電極に相当する
位置に電極6aをMIM素子の下部金属2と電気的に導通
するように残す。
【0010】次いで、図3 (A)および図4 (A)に示すよ
うに、この電極6aを一方の化成電極として陽極酸化法に
より下部金属2の表面に0.03〜0.12μmの厚さの絶縁膜
をMIM素子の絶縁体3層として成形させる。
【0011】さらに、この状態から、図3 (B)および図
4 (B)に示すように、第2回目のフォトリソグラフィ工
程により、絶縁体3が形成された下部金属2を島状にパ
ターニングし、電極6aを除去して電気的に独立した状態
とする。次に、CrからなるMIM素子の上部金属4をス
パッタリング法を用いて薄膜を形成して後、図3 (C)お
よび図4 (C)に示すように、第3回目のフォトリソグラ
フィ工程により、上部金属4および配線電極6を所定の
形状にパターニングする。
【0012】そして、ITO(Indium Tin Oxide)から
なる透明導電膜5をスパッタリング法を用いて薄膜を形
成して後、図3 (D)および図4 (D)に示すように、第4
回目のフォトリソグラフィ工程により、画素表示電極5
を所定の形状にパターニングする。
【0013】以上の工程によって対称な構造を有する、
下部金属−絶縁層−上部金属−上部金属−絶縁層−下部
金属、からなる非線形抵抗素子を備えたアレイ基板が得
られる。そして、このようにして得られたアレイ基板
を、ITOからなる透明導電膜をストライプ状にパター
ニング形成した対向基板と所定の間隔で組み合わせ、両
基板に配向処理を施した後、周辺部を張り合わせ、液晶
組成物を両基板間に注入することによって所望の液晶表
示装置が得られる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】このような構造の液晶
表示装置として、大画面、高精細のものが要望される場
合は、当然のことながら画面のサイズが大きくなり、且
つ画素ピッチが小さくなる。しかしながら、このために
は配線電極の本数が増加するとともに、配線電極の長さ
も増加し、且つ配線電極の幅も小さくせざるを得ない。
【0015】ここで、配線電極の抵抗値は長さに比例
し、幅に逆比例して大きくなる。従って、大画面、高精
細の液晶表示装置ほどその配線電極の抵抗値は高くな
る。そして、配線電極の抵抗値が高くなりすぎると、配
線電極の時定数が上昇し、波形なまりによる書き込み不
足が発生し、最適駆動電圧の上昇やコントラストの低下
を来たす問題が発生する。
【0016】これらの問題を解決するためには、MIM
素子を構成する金属電極とは別の、例えば抵抗値の低い
Alなどを配線電極の材料として用いればよい。しかしな
がら、MIM素子を構成する上部金属と配線電極とを同
一の金属材とする従来の構成に対して、配線電極を別の
金属材で構成すると、フォトリソグラフィ工程をさらに
1回追加せねばならず、コストアップや歩留まりの低下
を招き、薄膜トランジスタなどの3端子型スイッチング
素子に対するMIM素子の有利さが失われてしまう。
【0017】この発明は以上の問題点に鑑みてなされた
もので、大画面、高精細に伴って配線電極の長さが長
く、且つ幅が小さくなっても、従来と同様の製造方法
で、抵抗値の上昇を抑制し、実質的に支障なく駆動可能
な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。
【0018】
【課題を解決するための手段】この発明は、ガラス基板
上に形成された複数の画素表示電極と、この複数の画素
表示電極の各々に電気的に接続された下部金属−絶縁体
−上部金属構造からなる非線形抵抗素子と、この非線形
抵抗素子を行または列ごとに接続する配線電極とを少な
くとも備えたアレイ基板と、このアレイ基板に対向配置
された対向基板と、前記アレイ基板と対向基板の間に挟
持された液晶組成物とを少なくとも備えた液晶表示装置
において、前記非線形抵抗素子に接続される配線電極は
前記非線形抵抗素子の下部金属と上部金属の積層体から
なる液晶表示装置であり、また、前記非線形抵抗素子の
前記下部金属を形成する工程と同時に前記下部金属とは
電気的に独立した配線電極を形成する工程と、前記下部
金属上のみに前記絶縁体を形成する工程と、前記絶縁体
上と前記下部金属とは電気的に独立した配線電極上に電
気的に導通させた前記上部金属を形成する工程とからな
る液晶表示装置の製造方法とすることによって上記目的
を達成するものである。
【0019】
【作用】大画面、高精細の液晶表示装置とするに伴っ
て、配線電極長が長くなり、且つ配線電極の本数が増加
しその線幅が小さくなること自体は避けられない。配線
電極の抵抗値は長さに比例し、断面積に逆比例して大き
くなるが、長さ自体を縮小することは不可能であるか
ら、断面積を大きくして抵抗値の上昇を可能な限り抑制
すればよい。即ち、配線電極の線幅自体を拡大すること
は不可能であるから、断面積を大きくするには、配線電
極の厚さを厚くすればよい。
【0020】このような観点に加えて、フォトリソグラ
フィ工程を従来よりも増加させることなく従来と同様の
回数にとどめる製造法であればよいことになる。具体的
には、配線電極をMIM素子の下部金属と上部金属の積
層体として、配線電極を実質的に厚く形成する。この
時、MIM素子の下部金属の表面に陽極酸化法によって
絶縁層を形成する際に、MIM素子の下部金属形成時に
同時に形成された配線下層電極の電極表面には絶縁層が
形成されないようにする。
【0021】
【実施例】以下に本発明の実施例について詳細に説明す
る。但し、本発明の液晶表示装置およびその製造方法
は、MIM素子および配線電極部分を除いては従来と同
様であるので、本発明を図3および図4に示すようなM
IM素子を互いに逆極性に直列に接続した構成のMIM
素子素子を有する液晶表示装置に適用した例についてそ
の要部について説明する。図1および図2に、このよう
なMIM素子の構造と製造工程を示す。尚、図2の (A)
乃至 (D)は、図1 (A)乃至 (D)のA−A線に沿う断面を
それぞれ示す。
【0022】まず、ガラス基板1上にTaからなるMIM
素子の下部金属2をスパッタリング法を用いて薄膜を形
成する。その後、第1回目のフォトリソグラフィ工程に
より、Taを所定の形状に加工する。この時、配線電極に
相当する位置に下層電極6bをMIM素子の下部金属2と
電気的に独立した状態で形成するとともに、別の部分に
補助電極6cをMIM素子の下部金属2と電気的に導通し
た状態で形成する。
【0023】次いで、図1 (A)および図2 (A)に示すよ
うに、この補助電極6cを一方の化成電極として陽極酸化
法により下部金属2の表面に0.03〜0.12μmの厚さの絶
縁膜をMIM素子の絶縁層3として成形させる。この
時、下層電極6bはMIM素子の下部金属2と電気的に独
立した状態なので、下層電極6bの表面に絶縁層は形成さ
れない。
【0024】さらに、この状態から、図1 (B)および図
2 (B)に示すように、第2回目のフォトリソグラフィ工
程により、絶縁層3が形成された下部金属2を島状にパ
ターニングし、補助電極6cを除去して電気的に独立した
状態とする。この時、下層電極6bは絶縁層3が形成され
た下部金属2とは電気的に独立した状態でそのまま残存
させる。
【0025】次に、CrからなるMIM素子の上部金属4
をスパッタリング法を用いて薄膜を形成して後、図1
(C)および図2 (C)に示すように、第3回目のフォトリ
ソグラフィ工程により、上部金属4および配線電極6に
相当する部分の上層電極6dを所定の形状にパターニング
する。従って、この工程で配線電極6はMIM素子の下
部金属2と同一金属の下層電極6bと、この上に形成され
たMIM素子の上部金属2と同一金属の上層電極6dの積
層体から形成されることになる。
【0026】そして、ITO(Indium Tin Oxide)から
なる透明導電膜5をスパッタリング法を用いて薄膜を形
成して後、図1 (D)および図2 (D)に示すように、第4
回目のフォトリソグラフィ工程により、画素表示電極5
を所定の形状にパターニングする。
【0027】以上の工程によって対称な構造を有する、
下部金属−絶縁体−上部金属−上部金属−絶縁体−下部
金属、からなる非線形抵抗素子を備えたアレイ基板が得
られる。そして、このようにして得られたアレイ基板
を、ITOからなる透明導電膜をストライプ状にパター
ニング形成した対向基板と所定の間隔で組み合わせ、両
基板に配向処理を施した後、周辺部を張り合わせ、液晶
組成物を両基板間に注入することによって所望の液晶表
示装置が得られる。
【0028】
【発明の効果】以上のような構成および製造方法による
液晶表示装置は、従来のフォトリソグラフィ工程を何等
増加させることなく形成することができる。そして、そ
の配線電極の厚さが従来よりも厚く形成されているので
その抵抗値を低下させることができる。従って、大画
面、高精細に伴って配線電極長が長くまた幅が小さく形
成されてその抵抗値が増加しても、本発明による抵抗値
の低下と相殺して実質的に駆動条件に支障をあたえるこ
とがない。
【0029】さらに、従来は配線電極の形成工程で断線
が生じたり、一部の欠損部による部分的高抵抗化が生じ
歩留まりを低下させるが、本発明では配線電極は積層体
から構成されているので、上記の従来のような歩留まり
低下を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)乃至 (D)は本発明の液晶表示装置の実施例
を説明するための製造工程図。
【図2】(A)乃至 (D)は、図1 (A)乃至 (D)のA−A線
に沿う断面をそれぞれ示す。
【図3】(A)乃至 (D)は従来の液晶表示装置の製造方法
を説明するための製造工程図。
【図4】(A)乃至 (D)は、図3 (A)乃至 (D)のA−A線
に沿う断面をそれぞれ示す。
【符号の説明】
1…基板 2…下部金属 3…絶縁体 4…上部金属 5…画素表示電極 6…配線電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス基板上に形成された複数の画素表
    示電極と、この複数の画素表示電極の各々に電気的に接
    続された下部金属−絶縁体−上部金属構造からなる非線
    形抵抗素子と、この非線形抵抗素子を行または列ごとに
    接続する配線電極とを少なくとも備えたアレイ基板と、
    このアレイ基板に対向配置された対向基板と、前記アレ
    イ基板と対向基板の間に挟持された液晶組成物とを少な
    くとも備えた液晶表示装置において、前記非線形抵抗素
    子に接続される配線電極は前記非線形抵抗素子の下部金
    属と上部金属の積層体からなることを特徴とする液晶表
    示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の液晶表示装置の製造方法
    において、前記非線形抵抗素子の前記下部金属を形成す
    る工程と同時に前記下部金属とは電気的に独立した配線
    下層電極を形成する工程と、前記下部金属上のみに前記
    絶縁体を形成する工程と、前記絶縁体上と前記下部金属
    とは電気的に独立した配線下層電極上に電気的に導通さ
    せた前記上部金属を形成する工程とからなることを特徴
    とする液晶表示装置の製造方法。
JP3624694A 1994-03-08 1994-03-08 液晶表示装置及びその製造方法 Pending JPH07244299A (ja)

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