JPH0850311A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

液晶表示装置の製造方法

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JPH0850311A
JPH0850311A JP18430694A JP18430694A JPH0850311A JP H0850311 A JPH0850311 A JP H0850311A JP 18430694 A JP18430694 A JP 18430694A JP 18430694 A JP18430694 A JP 18430694A JP H0850311 A JPH0850311 A JP H0850311A
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JP
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wiring
crystal display
display device
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JP18430694A
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Hirotsugu Abe
裕嗣 安倍
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Toshiba Development and Engineering Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォトリソグラフィの適用回数を少なくして
直列構造のMIM素子をスイッチング素子とする液晶表
示装置を製造する方法を得ることを目的とする。 【構成】 液晶表示装置の製造方法において、画素表示
電極11と下部電極21の下層21B を形成し、この下層上に
下部電極の上層21T 、この上層に接続された陽極酸化用
配線を形成し、この上層の表面を酸化して絶縁膜22を形
成し、ついで配線電極10と絶縁膜上を跨いで画素表示電
極に接続された上部電極23b と配線電極に接続された上
部電極23a とを形成し、その後陽極酸化用配線およびさ
の上に形成された絶縁膜を除去する工程とにより、一方
の基板に非線形抵抗素子、配線電極および画素表示電極
を形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、スイッチング素子と
して直列構造の非線形抵抗素子を有する液晶表示装置の
製造方法に関する。
【0002】
【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、計測機器などの比較的簡単なものから、パ
ーソナル・コンピュータ、ワードプロセッサー、さらに
はOA機器の端末機器、TV用画像表示装置などの大容
量情報表示用まで用途が拡大している。このような大容
量情報表示用の液晶表示装置には、一般にマトリックス
表示のマルチプレックス駆動方式が採用されている。し
かしこの方式の液晶表示装置は、液晶自体の電気光学特
性におけるしきい値の急峻性を利用しているため、表示
部分(オン画素)と非表示部分(オフ画素)のコントラ
スト比が、200本程度の走査電極を有する場合でも不
十分であり、さらに走査電極を500本以上として大規
模なマトリックス表示をおこなう場合には、コントラス
ト比の劣化が致命的になる。
【0003】そこで、この液晶表示装置の問題点を解決
する開発が盛んにおこなわれている。その一つの方向と
して、個々の画素を直接スイッチ駆動するものがある。
そのスイッチング素子として、薄膜トランジスタや非線
形抵抗素子がある。このうち、非線形抵抗素子は、3端
子である薄膜トランジスにくらべて基本的に2端子であ
るため、構造が簡単である。また製造が容易であり、製
品歩留の向上が期待でき、製品コストを低下できる利点
がある。
【0004】この非線形抵抗素子には、薄膜トランジス
タと同様の材料を用いて接合形成されるダイオード型、
酸化亜鉛を用いて形成されたバリスタ型、金属電極間に
絶縁体を介在させた上部電極(金属)/絶縁膜(非線形
抵抗膜)/下部電極(金属)からなるMIM型、さらに
は金属電極間に半導電性層(MIS)を介在させた型な
どが開発されている。
【0005】このうち、MIM型は、構造が最も簡単な
ものの一つであり、現在最も実用化が可能なものといえ
る。
【0006】図4にそのMIM型の非線形抵抗素子(M
IM素子)を用いた液晶表示装置の1画素部分を示す。
この液晶表示装置は、マトリックスアレイ基板1と、こ
のマトリックスアレイ基板1と液晶2を介して対向する
対向基板3とを有する。MIM素子5は、その一方のマ
トリックスアレイ基板1上に設けられ、ガラス基板6上
に形成されたタンタル(Ta)膜からなる下部電極7
と、この下部電極7の表面を覆うTa酸化膜からなる絶
縁膜8と、この絶縁膜8を跨いでガラス基板6上に形成
されたクロム(Cr)膜からなる上部電極9からなる。
このMIM素子5の下部電極7は、ガラス基板6上に形
成されたTa膜からなる配線電極10に一体に接続され
ている。一方、上部電極9は、ガラス基板6の画素表示
領域に形成されたITO(Indum Tin Oxide )などの透
明導電膜からなる画素表示電極11に接続されている。
なお、下部電極7の表面を覆うTa酸化膜からなる絶縁
膜8は、配線電極10の表面にも設けられている。一
方、このマトリックスアレイ基板1と対向する対向基板
3は、ガラス基板13上にITOなどの透明導電膜から
なるストライプ状の対向電極14を形成したものとなっ
ている。なお、15a ,15b は、各基板1,3の対向
面に形成された配向膜、16a ,16b は、各基板1,
3の外面に張付けられた偏光板である。
【0007】このようなMIM素子を用いた液晶表示装
置は、つぎの方法により製造される。まず一方のガラス
基板6上にスパッターリング法または真空蒸着法などの
既知の薄膜形成法によりTa膜を成膜し、これをフォト
リソグラフィ法により加工して、MIM素子1の下部電
極7とこの下部電極7に一体に接続された配線電極10
を形成する。つぎにクエン酸水溶液を用いた陽極酸化法
により、上記下部電極7および配線電極10の表面にT
a酸化膜からなる絶縁膜8を形成する。つぎに既知の薄
膜形成法によりCr膜を成膜し、これをフォトリソグラ
フィ法により加工して、絶縁膜8上を跨いでガラス基板
6上に延在する上部電極9を形成する。その後、スパッ
ターリング法によりITOからなる透明導電膜を成膜
し、これをフォトリソグラフィ法により加工して、ガラ
ス基板6の画素表示領域に画素表示電極11を形成し
て、マトリックスアレイ基板1を得る。
【0008】このような基本的な製造技術は、特開昭5
5−161273号公報に開示されており、その改良技
術が特開昭58−178320号公報に示されている。
【0009】一方、他方のガラス基板13上にスパッタ
ーリング法によりITOからなる透明導電膜を成膜し、
これをフォトリソグラフィ法により加工して、ストライ
プ状の対向電極14を形成して、対向基板3を得る。
【0010】その後、これら両基板1,3の対向面にそ
れぞれポリイミド樹脂を塗布し、ラビング処理を施して
配向膜15a ,15b を形成する。そしてこれら各基板
1,3を5〜20μm の間隔に保って、それら間に液晶
2を注入する。さらに両基板1,3の外面に偏光板16
a ,16b を張付ける。
【0011】ところで、このような単一構造のMIM素
子をスイッチング素子とする液晶表示装置は、MIM素
子5の絶縁膜8の不均一、絶縁膜8と下部電極7や上部
電極9との電気的な界面状態の相違などにより、電流電
圧特性の正電圧と負電圧とで電流値が異なる非対称性に
より、液晶表示装置を交流波形で駆動しても、正極と負
極とで液晶にかかる電圧の大きさが異なるようになる。
その結果、液晶に直流成分が残り、ちらつきや残像など
の表示むらが生ずるという問題がある。
【0012】このような問題を解決する液晶表示装置と
して、2つのMIM素子を直列に接続して、上部電極/
絶縁膜/下部電極/絶縁膜/上部電極の構造にしたもの
がある。図5にこの直列構造のMIM素子をスイッチン
グ素子とする液晶表示装置の1画素部分を示す。この液
晶表示装置は、マトリックスアレイ基板1と、このマト
リックスアレイ基板1と液晶2を介して対向する対向基
板3とを有する。MIM素子5は、その一方のマトリッ
クスアレイ基板1上に設けられ、ガラス基板6上に形成
されたTa膜からなる下部電極7と、この下部電極7の
表面を覆うTa酸化膜からなる絶縁膜8と、この絶縁膜
8上を跨いでガラス基板6上に延在するTi膜からなる
一対の上部電極9a ,9b からなる。その一方の上部電
極9a は、ガラス基板6上に形成されたTi膜からなる
配線電極10に接続され、他方の上部電極9b は、IT
Oなどの透明導電膜からなる画素表示電極11に接続さ
れている。一方、このマトリックスアレイ基板1と対向
する対向基板3は、ガラス基板13上にITOなどの透
明導電膜からなるストライプ状の対向電極14を形成し
たものとなっている。なお、15a ,15b は、各基板
1,3の対向面に形成された配向膜、16a ,16b
は、各基板1,3の外面に張付けられた偏光板である。
【0013】この直列構造のMIM素子をスイッチング
素子とする液晶表示装置は、図6に示す工程により製造
される。すなわち、一方のガラス基板上にスパッターリ
ング法によりTa膜を成膜し、これをフォトリソグラフ
ィ法により加工して、図7(a)および(b)に示すよ
うに、ガラス基板6上にMIM素子1の下部電極7とこ
の下部電極7に一体に接続された陽極酸化用配線17を
形成する。つぎにクエン酸水溶液を用いた陽極酸化法に
より、同(c)に示すように、上記下部電極7の表面に
Ta酸化膜からなる絶縁膜8を形成する。このとき、陽
極酸化用配線17の表面にもTa酸化膜からなる絶縁膜
が形成される。つぎにフォトリソグラフィ法により、同
(d)および(e)に示すように、下部電極7およびそ
の上に形成された絶縁膜8を残して陽極酸化用配線を除
去する。つぎにスパッターリング法などによりTi膜を
成膜し、これをフォトリソグラフィ法により加工して、
同(f)および(g)に示すように、配線電極10を形
成するとともに、絶縁膜8を跨いでガラス基板6上に配
線電極10に接続された一方の上部電極9a および他方
の上部電極9b を形成する。その後、スパッターリング
法によりITOからなる透明導電膜を成膜し、これをフ
ォトリソグラフィ法により加工して、同(h)および
(i)に示すように、ガラス基板6の画素表示領域に上
部電極9b に接続された画素表示電極11を形成して、
マトリックスアレイ基板1を得る。
【0014】なお、対向基板3の製作およびその後の液
晶表示装置の組立ては、図4に示した液晶表示装置と同
じであるので、説明を省略する。
【0015】ところで、直列構造のMIM素子をスイッ
チング素子とする液晶表示装置のマトリックスアレイ基
板1を上記方法により製作すると、図6に2重枠で囲ん
で示したように、製作完了までに4回のフォトリソグラ
フィ法の適用が必要となる。このフォトリソグラフィ法
は、レジストの塗布→露光→現像→エッチングと複雑な
工程を要するため、歩留が低下し、製造コストが高くな
るという問題がある。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来よ
り単一構造のMIM素子をスイッチング素子とする液晶
表示装置の問題点を解決するものとして、2つのMIM
素子を直列に接続した直列構造のMIM素子をスイッチ
ング素子とする液晶表示装置がある。しかしこの液晶表
示装置は、そのMIM素子を備えるマトリックスアレイ
基板の製作に4回フォトリソグラフィ法を適用する必要
があり、その複雑なフォトリソグラフィ法のために、歩
留が低下し、製造コストが高くなるという問題がある。
【0017】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、フォトリソグラフィ法の適用回数を減らし
て、直列構造のMIM素子をスイッチング素子とする液
晶表示装置を製造しうるようにすることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】液晶を介して相対向する
基板の一方に、上部電極/絶縁膜/下部電極/絶縁膜/
上部電極からなる直列構造の非線形抵抗素子を介して配
線電極と画素表示電極とが接続形成されてなる液晶表示
装置の製造方法において、画素表示電極と下部電極の下
層を形成する工程と、その下層上に下部電極の上層を形
成するとともに、この上層に接続された陽極酸化用配線
を形成する工程と、その陽極酸化用配線を介して陽極酸
化により下部電極の上層の表面に絶縁膜を形成する工程
と、配線電極と絶縁膜上を跨いで画素表示電極に接続さ
れた上部電極および配線電極に接続された上部電極とを
形成する工程と、その後陽極酸化用配線およびその上に
形成された絶縁膜を除去する工程とにより、一方の基板
に非線形抵抗素子、配線電極および画素表示電極を形成
するようにした。
【0019】
【作用】上記のように、最初に画素表示電極と下部電極
の下層を形成し、その後、その下層上に下部電極の上層
を形成するとともに、この上層に接続された陽極酸化用
配線を形成すると、その後、上部電極を形成したのち、
この上部電極形成時のレジストパターンを利用して陽極
酸化用配線およびその上に形成された酸化膜を除去する
ことが可能となり、従来直列構造のMIM素子からなる
非線形抵抗素子をスイッチング素子とする液晶表示装置
の製造にくらべて、フォトリソグラフィ法の適用回数を
減らすことができる。
【0020】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例に基
づいて説明する。
【0021】図3にその一実施例に係る直列構造のMI
M素子からなる非線形抵抗素子をスイッチング素子とす
る液晶表示装置の1画素部分を示す。この液晶表示装置
は、マトリックスアレイ基板1と、このマトリックスア
レイ基板1と液晶2を介して対向する対向基板3とを有
する。
【0022】そのマトリックスアレイ基板1には、たと
えばほう珪酸ガラスカラなるガラス基板6の画素表示領
域にITOなどの透明導電膜からなる画素表示電極11
と、この画素表示電極11に沿ってTi膜からなる配線
電極10と、これら画素表示電極11と配線電極10と
の間にMIM素子20とが設けられている。そのMIM
素子20は、ガラス基板6上に形成された下部電極21
と、この下部電極21上に形成された絶縁膜22と、こ
の絶縁膜22上を跨いでガラス基板6上に延在する一対
の上部電極23a ,23b とからなり、その一方の上部
電極23a は、配線電極10に接続され、他方の上部電
極23b は、画素表示電極11に接続されている。特に
この例の液晶表示装置においては、このMIM素子20
の下部電極21が画素表示電極11と同じ材料の透明導
電膜からなるガラス基板6上に形成された下層21B
と、この下層21B 上に積層形成されたTa膜からなる
上層21T とからなる。そしてこの下部電極の上層21
T の表面にTa酸化膜からなる絶縁膜22が形成されて
いる。なお、このMIM素子20の上部電極23a ,2
3b は、Ti膜からなる。
【0023】このマトリックスアレイ基板1に対して対
向基板3は、マトリックスアレイ基板1と同様にたとえ
ばほう珪酸ガラスカラなるガラス基板13上にITOな
どの透明導電膜からなるストライプ状の対向電極14を
形成したものとなっている。なお、15a ,15b は、
各基板1,3の対向面に形成された配向膜、16a ,1
6b は、各基板1,3の外面に張付けられた偏光板であ
る。
【0024】つぎに上記液晶表示装置の製造方法につい
て説明する。この液晶表示装置は、マトリックスアレイ
基板1と対向基板3とをそれぞれ個別に製作したのち、
それらを所定の関係に組立てることにより製造される。
【0025】そのマトリックスアレイ基板1は、図1の
フローチャートに示すように、まず最初に画素表示電極
と下部電極の下層を形成し、ついで下部電極の上層と陽
極酸化用配線を形成し、さらにその下部電極の上層表面
を陽極酸化して絶縁膜を形成し、その後、配線電極と上
部電極を形成することにより製作される。
【0026】すなわち、マトリックスアレイ基板1は、
まず一方のガラス基板上にスパッタリング法により膜厚
0.1μm のITOからなる透明導電膜を成膜し、この
透明導電膜をフォトリソグラフィ法により加工して、図
2(a)および(b)に示すように、ガラス基板6上の
画素表示領域に画素表示電極11を形成するとともに、
下部電極形成位置に下部電極の下層21B を形成する。
このときのエッチングには、塩酸と水を1:1の割合い
で調合した液が用いられる。
【0027】つぎに上記画素表示電極11および下部電
極の下層21B の形成されたガラス基板6上に、スパッ
タリング法により膜厚0.2μm のTa膜を成膜し、こ
のTa膜をフォトリソグラフィ法により加工して、図2
(c)および(d)に示すように、下部電極の下層21
B 上に下部電極の上層21T を形成するとともに、この
上層21T に接続された陽極酸化用配線17を形成す
る。このときのエッチングは、ケミカルドライエッチン
グによりおこなわれる。つぎに0.01重量%のクエン
酸水溶液を用いた陽極酸化により上記下部電極の上層2
1T の表面にTa酸化膜からなる絶縁膜22を形成す
る。このとき、陽極酸化用配線17の表面にもTa酸化
膜が形成される。
【0028】つぎに上記絶縁膜22の形成されたガラス
基板6上に、スパッタリング法により膜厚0.2μm の
Ti膜を成膜し、このTi膜をフォトリソグラフィ法に
より加工して、図2(e)および(f)に示すように、
配線電極10と、上記下部電極の上層21T 上に形成さ
れた絶縁膜22上を跨いでガラス基板6上に延在し、配
線電極10に接続された上部電極23a および画素表示
電極11に接続された上部電極23b を形成する。この
ときのエッチングには、過酸化水素水200ml、アンモ
ニア水500ml、エチレンジアミン四酢酸60g 、水2
00mlを混合したエッチング液が用いられる。なお、こ
の工程では、配線電極10および上部電極23a ,23
b 形成後、これら配線電極10および上部電極23a ,
23b の形成に用いられたレジストパターンを除去する
ことなく残存させる。
【0029】つぎに図2(g)に示すように、上記レジ
ストパターンを利用して、エッチングにより陽極酸化用
配線および上部電極23a ,23b の下部以外の部分の
下部電極21の上層を除去する。この場合、ケミカルド
ライエッチングによりおこなわれ、画素表示電極11お
よび下部電極下層21B が除去されないように選択的に
エッチングがおこなわれる。
【0030】一方、対向基板3については、他方のガラ
ス基板13に従来と同様、スパッタリング法により、I
TOからなる透明導電膜を成膜し、フォトリソグラフィ
法によりこの透明導電膜を加工してストライプ状の対向
電極14を形成する。
【0031】つぎに、これらマトリックスアレイ基板1
および対向基板3の各対向面に、それぞれポリイミド樹
脂を塗布し、ラビング処理を施して配向膜15a ,15
b を形成する。その後、これらマトリックスアレイ基板
1と対向基板3を5μm の間隔に保って、その周辺部を
接着剤により接着し、これらマトリックスアレイ基板1
と対向基板3との間に液晶を注入する。
【0032】ところで、上記方法により液晶表示装置を
製造すると、従来直列構造のMIM素子をスイッチング
素子とする液晶表示装置を製造する場合、4回のフォト
リソグラフィ法を必要したが、これを図1に二重枠で囲
って示したように、フォトリソグラフィ法を3回適用す
るだけで液晶表示装置を製造することができ、複雑なフ
ォトリソグラフィ法の適用を1回減らしたことによっ
て、歩留の向上、製造コストの上昇を防止することがで
きる。
【0033】
【発明の効果】液晶を介して相対向する基板の一方に、
上部電極/絶縁膜/下部電極/絶縁膜/上部電極からな
る直列構造の非線形抵抗素子を介して配線電極と画素表
示電極とが接続形成されてなる液晶表示装置の製造方法
において、画素表示電極と下部電極の下層を形成する工
程と、その下層上に下部電極の上層を形成するととも
に、この層に接続された陽極酸化用配線を形成する工程
と、その陽極酸化用配線を介して陽極酸化により下部電
極の上層の表面に絶縁膜を形成する工程と、配線電極と
絶縁膜上を跨いで画素表示電極に接続された上部電極お
よび配線電極に接続された上部電極とを形成する工程
と、これら上部電極、配線電極形成後に上記陽極酸化用
配線およびその上に形成された絶縁膜を除去する工程と
により、一方の基板に非線形抵抗素子、配線電極および
画素表示電極を形成すると、上部電極形成後、この上部
電極形成時のレジストパターンを利用して陽極酸化用配
線を除去することが可能となり、従来の直列構造のMI
M素子からなる非線形抵抗素子を有する液晶表示装置よ
りも少ない回数のフォトリソグラフィ法により、直列構
造の非線形抵抗素子を有する液晶表示装置を製造するこ
とができ、その複雑なフォトリソグラフィ法の適用回数
を減らすことにより、歩留の向上、製造コストの上昇を
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例である液晶表示装置の製造
方法を示すフローチャートである。
【図2】図2(a)ないし(g)はそれぞれ上記液晶表
示装置の製造方法の主要工程を説明するための図であ
る。
【図3】図3(a)はこの発明の一実施例に係る直列構
造のMIM素子をスイツチング素子とする液晶表示装置
の構成を示す平面図、図3(b)はそのB−B線断面図
である。
【図4】図4(a)は従来の単一構造のMIM素子をス
イツチング素子とする液晶表示装置の構成を示す平面
図、図4(b)はそのB−B線断面図である。
【図5】図5(a)は従来の直列構造のMIM素子をス
イツチング素子とする液晶表示装置の構成を示す平面
図、図5(b)はそのB−B線断面図である。
【図6】従来の直列構造のMIM素子をスイツチング素
子とする液晶表示装置の製造方法を示すフローチャート
である。
【図7】図7(a)ないし(i)はそれぞれ上記従来の
直列構造のMIM素子をスイツチング素子とする液晶表
示装置の製造方法の主要工程を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
1…マトリックスアレイ基板 2…液晶 3…対向基板 6…ガラス基板 10…配線電極 11…画素表示電極 13…ガラス基板 20…MIM素子 21…下部電極 21B …下部電極の下層 21T …下部電極の上層 22…絶縁膜 23a ,23b …上部電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶を介して相対向する基板の一方に、
    上部電極/絶縁膜/下部電極/絶縁膜/上部電極からな
    る直列構造の非線形抵抗素子を介して配線電極と画素表
    示電極とが接続形成されてなる液晶表示装置の製造方法
    において、 上記画素表示電極と上記下部電極の下層とを形成する工
    程と、この下層上に上記下部電極の上層を形成するとと
    もに、この上層に接続された陽極酸化用配線を形成する
    工程と、上記陽極酸化用配線を介して陽極酸化により上
    記下部電極の上層の表面に絶縁膜を形成する工程と、上
    記配線電極と上記絶縁膜上を跨いで上記画素表示電極に
    接続された上記上部電極および上記配線電極に接続され
    た上部電極とを形成する工程と、上記配線電極および上
    記上部電極形成後に上記陽極酸化用配線およびこの陽極
    酸化用配線上に形成された絶縁膜を除去する工程とによ
    り、上記一方の基板に非線形抵抗素子、配線電極および
    画素表示電極を形成することを特徴とする液晶表示装置
    の製造方法。
JP18430694A 1994-08-05 1994-08-05 液晶表示装置の製造方法 Pending JPH0850311A (ja)

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JP (1) JPH0850311A (ja)

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