JPH08278520A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線電極の長さが長く、幅が狭くなっても、
製造を複雑にすることなく、抵抗値の上昇を抑制した液
晶表示装置を提供する。 【構成】 ガラス基板11上に、下層部12a および上層部
12b を有する配線電極12を形成する。下部電極13、絶縁
体14および上部電極12d の非線形抵抗素子15を形成す
る。下部電極13に接触して画素表示透明電極16を形成す
る。下部電極17、絶縁体18および上部電極16a の非線形
抵抗素子19を形成する。非線形抵抗素子15，19は逆極性
である。配線電極12、非線形抵抗素子15，19および画素
表示透明電極16などが形成されたガラス基板11にて、ア
レイ基板21を形成する。ガラス基板22に対してストライ
プ状に対向電極23を形成して対向基板24を形成する。ア
レイ基板21および対向基板24をそれぞれ配向処理し、液
晶組成物25を封入挟持して、液液晶セル26とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画素表示透明電極に下
部金属−絶縁体−上部金属構造の非線形抵抗素子を備え
た液晶表示装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フリッカーや焼き付きのような表
示品位の劣化を解決するために、リングダイオード構造
といわれる、２つの下部金属−絶縁体−上部金属である
ＭＩＭ（Metal Insulator Metal ）素子を互いに逆極性
に並列に接続する構成が知られており、たとえば図８な
いし図１３に示すように構成される。

【０００３】まず、図８および図９に示すように、ガラ
ス基板１上に、タンタル（Ｔａ）のタンタル薄膜２をス
パッタリング法で薄膜形成する。そして、第１回目のフ
ォトリソグラフィ工程により、所定の形状に加工する。

【０００４】また、タンタル薄膜２を一方の化成電極と
して陽極酸化法によりタンタル薄膜２の表面に、０．０
３μｍないし０．１２μｍの厚さの絶縁膜を形成する。

【０００５】次に、図１０および図１１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、絶縁体が形
成されたタンタル薄膜２を島状にパターニングし、この
タンタル薄膜２を配線電極2aおよび２つの下部電極2b，
2cとに電気的に独立させる。なお、これら配線電極2aお
よび２つの下部電極2b，2c上には、それぞれ絶縁体3a，
3b，3cが形成されている。

【０００６】そして、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の透
明導電膜をスパッタリング法を用いて薄膜形成した後、
図１２および図１３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、画素表示透明電極４と上部金属
層５とを所定の形状にパターニングし、絶縁体3b上に上
部金属層５の一部の上部電極5aを形成してＭＩＭ構造の
非線形抵抗素子６を形成し、絶縁体3c上に画素表示透明
電極４の一部の上部電極4aを形成してＭＩＭ構造の非線
形抵抗素子７を形成する。

【０００７】以上の工程によって、画素表示透明電極４
に対応する１画素あたり２つの非線形抵抗素子６，７が
互いに逆極性で並列に、配線電極2aと画素表示透明電極
４との間に備えられたアレイ基板８が完成する。

【０００８】そして、このようにして得られたアレイ基
板８を、ＩＴＯからなる透明導電膜をストライプ状にパ
ターニングした図示しない対向基板と所定の間隔で組み
合わせ、アレイ基板８および対向基板に配向処理を施し
た後に周辺部を張り合わせて、アレイ基板８および対向
基板間に液晶組成物を注入して所望の液晶表示装置が完
成する。

【０００９】また、このような構造の液晶表示装置とし
て、大画面、高精細のものが要求される場合は、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、かつ、配線電極の幅も細くせざるを得なくなる。

【００１０】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ため、大画面、高精細の液
晶表示装置ほど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、波形なまりによる画素電位の書き込み不足
が発生し、最適駆動電圧の上昇や、コントラスト比の低
下、シャドーの発生などが生じるおそれがある。

【００１１】そこで、ＭＩＭ素子を構成する金属電極と
は別の、たとえば抵抗値の低いアルミニウム（Ａｌ）な
どを配線電極の材料として用いることも考えられる。

【００１２】しかしながら、ＭＩＭ素子を構成する下部
金属と配線電極とを同一の金属材とする従来より広く行
なわれている構成に対し、配線電極を別の金属で構成す
ると、薄膜形成工程やフォトリソグラフィ工程をもう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端子スイッチング素子
に対するＭＩＭ素子の有利さが損なわれる。

【００１３】また、たとえば特開平１−１２０５３９号
公報に記載のように、配線電極を積層体とする構成も知
られている。

【００１４】ところが、配線電極はＭＩＭ素子の絶縁体
形成のための陽極酸化の結果、配線電極の表面に絶縁体
層に被覆されるため、配線電極の下部電極と上部電極の
電気的コンタクトを確保するため、配線電極を被覆する
絶縁体層にスルーホールをあける工程が必要となり、こ
の工程がかえって断線増加による歩留まり悪化を招くお
それがある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、図８な
いし図１３に示す構成の場合には、配線電極2aの抵抗値
が大きくなるため、大画面、高精細の液晶表示装置に用
いると、配線電極の抵抗値が高くなりすぎて、波形なま
りによる画素電位の書き込み不足が発生し、最適駆動電
圧の上昇や、コントラスト比の低下、シャドーの発生な
どが生じるおそれがある。

【００１６】また、特開平１−１２０５３９号公報に記
載の構成の場合には、配線電極の下部電極と上部電極の
電気的コンタクトを確保するため、配線電極を被覆する
絶縁体層にスルーホールをあける工程が必要となり、こ
の工程がかえって断線増加による歩留まり悪化を招くお
それがある問題を有している。

【００１７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、大画面、高精細に伴って配線電極の長さが長く、か
つ、幅が短くなっても、製造を複雑にすることなく、抵
抗値の上昇を抑制した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】請求項１記載の液晶表示
装置は、基板上に形成された複数の画素表示透明電極、
これら複数の画素表示透明電極に電気的に互いに逆極性
に接続された下部金属−絶縁体−上部金属構造の２つの
非線形抵抗素子を有する非線形抵抗素子部、この非線形
抵抗素子部を行および列のいずれかで接続する配線電極
を備えたアレイ基板と、このアレイ基板に間隙を介して
対向して配置された対向基板と、これらアレイ基板およ
び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は、
上部金属が画素表示透明電極と同一の材料で、前記配線
電極は、前記非線形抵抗素子の下部金属および画素表示
透明電極の積層体であるものである。

【００１９】請求項２記載の液晶表示装置の製造方法
は、基板上に形成された複数の画素表示透明電極、これ
ら複数の画素表示透明電極に電気的に互いに逆極性に接
続された下部金属−絶縁体−上部金属構造の２つの非線
形抵抗素子を有する非線形抵抗素子部、この非線形抵抗
素子部を行および列のいずれかで接続する配線電極を備
えたアレイ基板と、このアレイ基板に間隙を介して対向
して配置された対向基板と、これらアレイ基板および対
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
子の前記下部金属および前記配線電極の下層部を同時に
形成する工程と、前記下部金属上にのみ前記絶縁体を形
成する工程と、前記配線電極上に前記画素表示透明電極
の材料の配線電極の上層部を形成する工程とを具備する
ものである。

【００２０】

【作用】本発明は、配線電極を下部金属−絶縁体−上部
金属構造の非線形抵抗素子の下部金属と画素表示透明電
極との積層体として、配線電極を実質的に厚く形成する
ことにより、配線電極の抵抗値が高くなることを防ぎ、
波形なまりによる画素電位の書き込み不足を防止する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００２２】図１に示すように、ガラス基板11上に、タ
ンタル（Ｔａ）の下層部12a およびこの下層部12a 上に
形成された上層部12b を有する配線電極12が形成され
る。

【００２３】また、図１（ａ）に示すように、タンタル
の下部金属である下部電極13が形成され、この下部電極
13上には酸化タンタルの絶縁体14が形成され、この絶縁
体14上には図１（ｂ）に示す配線電極12から突出形成さ
れた接続電極12c の先端に位置する上部金属である上部
電極12d が形成され、これら下部電極13、絶縁体14およ
び上部電極12d にて下部金属−絶縁体−上部金属構造の
ＭＩＭ（Metal Insulator Metal ）素子の非線形抵抗素
子15が形成されている。

【００２４】さらに、下部電極13に接触された状態で絶
縁体14上に一部が位置して、ＩＴＯ（Indium Tin Oxid
e）の画素表示透明電極16が形成され、この画素表示透
明電極16はガラス基板11全体としてはマトリクス状に複
数形成されている。

【００２５】また、同様に、ガラス基板11上に接続電極
12c に電気的に接続されたタンタルの下部金属としての
下部電極17が形成され、この下部電極17上には酸化タン
タルの絶縁体18が形成され、この絶縁体18上には、画素
表示透明電極16の一部の上部金属としての上部電極16a
が形成され、これら下部電極17、絶縁体18および上部電
極16a にて下部金属−絶縁体−上部金属構造のＭＩＭ素
子の非線形抵抗素子19が形成されている。なお、非線形
抵抗素子15および非線形抵抗素子19にて非線形抵抗素子
部20が形成され、画素表示透明電極16に対して、非線形
抵抗素子15および非線形抵抗素子19は、逆極性に接続さ
れている。

【００２６】そして、これら配線電極12、非線形抵抗素
子15，19および画素表示透明電極16などが形成されたガ
ラス基板11にて、アレイ基板21が形成される。

【００２７】一方、ガラス基板22に対してストライプ状
に対向電極23が形成されて対向基板24が形成されてい
る。

【００２８】そして、これらアレイ基板21および対向基
板24にそれぞれ配向処理をした後、これらアレイ基板21
および対向基板24を間隙を介して対向させ、これらアレ
イ基板21および対向基板24間に液晶組成物25を封入挟持
して、液晶表示装置としての液晶セル26となる。

【００２９】次に、上記実施例の動作について説明す
る。

【００３０】まず、図２および図３に示すように、ガラ
ス基板11上にタンタルのタンタル薄膜をスパッタリング
法を用いて形成し、その後、第１回目のフォトリソグラ
フィ工程により、配線電極12の下層部12a およびタンタ
ル層31に加工する。このとき、配線電極12の下層部12a
とタンタル層31とを電気的に独立した状態で形成すると
ともに、タンタル層31の一部を陽極酸化用電極31a とし
て非線形抵抗素子15の下部電極13および非線形抵抗素子
19の下部電極17となる部分が電気的に導通した状態で形
成する。

【００３１】次に、タンタル層31の陽極酸化用電極31a
を一方の化成電極として陽極酸化法によりタンタル層31
の表面に０．０３μｍから０．１２μｍの厚さの絶縁膜
32を形成させる。このとき、配線電極12の下層部12a は
タンタル層31とは電気的に独立しているので、配線電極
12の下層部12a の表面に絶縁層は形成されない。

【００３２】また、この状態から、図４および図５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14が形成された下部電極13および絶縁体18が形成
された下部電極17をそれぞれ島状にパターニングし、タ
ンタル層31の陽極酸化用電極31a の部分を除去して電気
的に独立した状態にする。なお、配線電極12の下層部12
a は、これら下部電極13および下部電極17に対して電気
的に独立した状態でそのまま残す。

【００３３】次に、ＩＴＯの透明導電膜をスパッタリン
グ法を用いて薄膜形成し、図６および図７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、画素表
示透明電極16を所定の形状にパターニングする。このと
き、同時に配線電極12の上層部12b 、接続電極12c 、非
線形抵抗素子15の上部電極12d および非線形抵抗素子19
の上部電極16a を所定の形状にパターニングする。した
がって、配線電極12の下層部12a は非線形抵抗素子15の
下部電極13および非線形抵抗素子19の下部電極17と同一
で、上層部12b は画素表示電極16と同一の透明導電膜の
材料で形成され、配線電極12は積層体になる。

【００３４】そして、画素表示透明電極16に対応する１
画素あたり二つの非線形抵抗素子15，19を互いに逆極性
で並列に備えることにより、対称な電圧−電流特性のア
レイ基板21となる。

【００３５】一方、ガラス基板22に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て対向電極
23を形成し、対向基板24を形成する。

【００３６】そして、アレイ基板21および対向基板24を
所定の間隔で対向させ、アレイ基板21および対向基板24
に配向処理を施した後、周辺部を張り合わせ、アレイ基
板21および対向基板24間に液晶組成物25を注入し、所望
の液晶表示装置である液晶セル26が完成する。

【００３７】上記実施例によれば、大画面、高精細の液
晶表示装置として配線電極12の長さが長くなり、配線電
極12の本数が増加して幅が狭くなっても、配線電極12は
下層部12a および上層部12b の積層体で厚くなり、すな
わち断面積が大きくなるので、抵抗値の増加を抑えら
れ、時定数が大きくなることを防止できるので波形なま
りなどを防止でき、駆動条件に支障を与えることなく、
コントラスト比不足、シャドー発生も防止できる。

【００３８】また、フォトリソグラフィ工程も従来より
も増加させていないため、製造工程も複雑化しない。

【００３９】さらに、配線電極12を積層体賭することに
より、形成工程で断線が生じたり、一部の欠損部により
部分的高抵抗化が生じて歩留まりが低下することも防止
できる。

【００４０】またさらに、絶縁体14，18を陽極酸化させ
て形成する際に、配線電極12と非線形抵抗素子15，19の
下部電極13，17とを電気的に独立させているので、配線
電極12の下層部12a が絶縁層に被覆されてしまうことが
なく、配線電極12の上層部12b を形成する際にも、電気
的コンタクトをとるためにスルーホールをあけるような
工程が必要なく、きわめて良好な歩留まりを確保でき
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、配線電極を下部金属−
絶縁体−上部金属構造の非線形抵抗素子の下部金属と画
素表示透明電極との積層体として、配線電極を実質的に
厚く形成することにより、配線電極の抵抗値が高くなる
ことを防ぎ、波形なまりによる画素電位の書き込み不足
を防止でき、大画面、高精細化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の液晶表示装置を示す断面図
である。（ａ）は非線形抵抗素子15の断面図 （ｂ）は非線形抵抗素子19の断面図

【図２】同上液晶表示装置のアレイ基板の一製造工程を
示す平面図である。

【図３】同上図２に示すアレイ基板を示す断面図であ
る。（ａ）は図２に示すIII(a)−III(a)断面図 （ｂ）は図２に示すIII(b)−III(b)断面図

【図４】同上液晶表示装置のアレイ基板の図２に示す次
の製造工程を示す平面図である。

【図５】同上図４に示すアレイ基板を示す断面図であ
る。（ａ）は図４に示すV(a)−V(a)断面図 （ｂ）は図４に示すV(b)−V(b)断面図

【図６】同上液晶表示装置のアレイ基板の図４に示す次
の製造工程を示す平面図である。

【図７】同上図６に示すアレイ基板を示す断面図であ
る。（ａ）は図６に示すVII(a)−VII(a)断面図 （ｂ）は図６に示すVII(b)−VII(b)断面図

【図８】従来例の液晶表示装置のアレイ基板の一製造工
程を示す平面図である。

【図９】同上図８に示すアレイ基板を示す断面図であ
る。（ａ）は図８に示すIX(a) −IX(a) 断面図 （ｂ）は図８に示すIII(b)−III(b)断面図

【図１０】同上液晶表示装置のアレイ基板の図８に示す
次の製造工程を示す平面図である。

【図１１】同上図１０に示すアレイ基板を示す断面図で
ある。（ａ）は図１０に示すXI(a) −XI(a) 断面図 （ｂ）は図１０に示すXI(b) −XI(b) 断面図

【図１２】同上液晶表示装置のアレイ基板の図１０に示
す次の製造工程を示す平面図である。

【図１３】同上図１２に示すアレイ基板を示す断面図で
ある。（ａ）は図１２に示すXIII(a) −XIII(a) 断面図 （ｂ）は図１２に示すXIII(b) −XIII(b) 断面図

【符号の説明】

11 ガラス基板 12 配線電極 12a 下層部 12b 上層部 12d ，16a 上部金属としての上部電極 13，17 下部金属としての下部電極 14，18 絶縁体 15，19 非線形抵抗素子 16 画素表示透明電極 20 非線形抵抗素子部 21 アレイ基板 24 対向基板 25 液晶組成物 26 液晶表示装置としての液晶セル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された複数の画素表示透明
   電極、これら複数の画素表示透明電極に電気的に互いに
   逆極性に接続された下部金属−絶縁体−上部金属構造の
   ２つの非線形抵抗素子を有する非線形抵抗素子部、この
   非線形抵抗素子部を行および列のいずれかで接続する配
   線電極を備えたアレイ基板と、このアレイ基板に間隙を
   介して対向して配置された対向基板と、これらアレイ基
   板および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は、上部金属が画素表示透明電極と
   同一の材料で、 前記配線電極は、前記非線形抵抗素子の下部金属および
   画素表示透明電極の積層体であることを特徴とした液晶
   表示装置。
2. 【請求項２】 基板上に形成された複数の画素表示透明
   電極、これら複数の画素表示透明電極に電気的に互いに
   逆極性に接続された下部金属−絶縁体−上部金属構造の
   ２つの非線形抵抗素子を有する非線形抵抗素子部、この
   非線形抵抗素子部を行および列のいずれかで接続する配
   線電極を備えたアレイ基板と、このアレイ基板に間隙を
   介して対向して配置された対向基板と、これらアレイ基
   板および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および前記配線電極
   の下層部を同時に形成する工程と、 前記下部金属上にのみ前記絶縁体を形成する工程と、 前記配線電極上に前記画素表示透明電極の材料の配線電
   極の上層部を形成する工程とを具備することを特徴とす
   る液晶表示装置の製造方法。