JPH0862638A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非線形抵抗膜上において上部電極をパターン
崩れしないように２分割する方法を得ることを目的とす
る。 【構成】 下部電極18を共通とする直列の一対の非線形
抵抗素子の上部電極20a,20b が非線形抵抗膜上で２分割
されてなる液晶表示装置の製造方法において、下部電極
とこの下部電極に接続された陽極酸化用配線27を形成
し、この陽極酸化用配線を用いて下部電極の表面を陽極
酸化して非線形抵抗膜を形成し、この非線形抵抗膜上を
跨いで一対の非線形抵抗素子の上部電極を形成したの
ち、プラズマエッチングを用いたフォトリソグラフィ法
により一対の非線形抵抗素子の上部電極を２分割すると
ともに陽極酸化用配線を除去するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、直列の一対の非線形
抵抗素子からなる非線形抵抗素子部をスイッチング素子
とする液晶表示装置の製造方法に係り、特にその一対の
線形抵抗素子の各上部電極が２分割されてなる液晶表示
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
表示のマルチプレクス駆動方式が採用されている。

【０００３】しかしこの液晶表示装置は、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という問題が
ある。

【０００４】そのため、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、
基本的に２端子であり、三端子である薄膜トランジスタ
にくらべて構造が簡単なため、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。

【０００５】このような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るバリスタ型、金属電
極間に絶縁体を介在させた金属（上部電極）／非線形抵
抗膜（絶縁物）／金属（下部電極）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。このうち、ＭＩＭ型は、構
造が最も簡単なものの一つであり、現在最も実用化が進
んでいる。

【０００６】一般にこのＭＩＭ型の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（ＭＩＭ型液晶表示
装置）のマトリックスアレイ基板は、第１層の金属膜、
第２層の金属膜、表示画素電極などを形成するための薄
膜形成、フォトリソグラフイ法によるその薄膜の加工お
よび第１層の金属の陽極酸化などを組合わせた複数工程
により製造される。

【０００７】しかし上述した上部電極／非線形抵抗膜／
下部電極からなる単一構造のＭＩＭ素子は、構造が非対
称であるため、電流電圧特性の正極性と負極性が対称と
ならず、液晶に直流電圧が印加され、フリッカーや焼付
きなどの画像品位の劣化が生ずる。

【０００８】この単一構造のＭＩＭ素子の問題点を解決
するものとして、特開昭５７−１４４５８４号公報など
には、一対のＭＩＭ素子を互いに逆極性になるように直
列に接続して、電流電圧特性の正極性と負極性が対称に
なるようにした直列構造のＭＩＭ素子が示されている。
このようにＭＩＭ素子を直列構造にすると、電流電圧特
性の正極性と負極性を十分に対称にすることができる。
しかし一般にアクティブマトリックス基板におけるＭＩ
Ｍ素子の大きさは、これをフォトリソグラフイ法により
形成するときの加工精度に支配され、液晶表示装置を高
精細化の際、画素表示電極に対してＭＩＭ素子を十分に
小さくすることが困難であり、所望の大きさまで小さく
すると、電圧保持状態でリーク電流が相対的に大きくな
り、クロストークや中間調表示時に表示むらなどの不均
一表示の原因となるという問題がある。

【０００９】この直列構造のＭＩＭ素子の問題点を解決
するものとして、たとえば特開昭５７−１４４５８４号
公報には、直列構造のＭＩＭ素子の一対の上部電極を非
線形抵抗膜上において選択的にエッチングして２分割す
ることにより、実効的に動作する部分の面積を小さくす
る構造が示されている。

【００１０】このようなＭＩＭ素子を備えるマトリック
スアレイ基板は、つぎのように製造される。

【００１１】まずガラス基板にスパッターリング法によ
りＴａからなる第１層金属膜を３０００オングストロー
ムの膜厚に成膜し、これをプラズマエッチングを用いた
フォトリソグラフイ法により加工して、図３（ａ）に示
すように、ガラス基板上に下部電極１およびこの下部電
極１に接続された陽極酸化用配線２を形成する。なお、
破線で示した領域３は、画素表示領域である。

【００１２】つぎにこの陽極酸化用配線２を用いて陽極
酸化法により下部電極１の表面にＴａ酸化膜からなる非
線形抵抗膜を３００〜１２００オングストローム程度の
膜厚に形成する。

【００１３】つぎにこの非線形抵抗膜の形成されたガラ
ス基板上にスパッターリング法によりＴｉからなる第２
層金属膜を５００オングストロームの膜厚に成膜し、こ
れをウェットエッチングを用いたフォトリソグラフイ法
によりにより加工して、図３（ｂ）および（ｃ）に示す
ように、配線電極４、および非線形抵抗膜上を跨いでガ
ラス基板上に延在し、上記配線電極４に接続された上部
電極５a と後述する画素表示電極に接続される上部電極
５b を形成する。これら上部電極５a ，５b の形成時に
各上部電極５a ，５b は、それぞれこのウェットエッチ
ングにより非線形抵抗膜上で２分割される。なお、この
配線電極４および一対の上部電極５a ，５b を形成する
ウェットエッチングには、エチレンジアミン・テトラア
セティックアシド（ＥＤＴＡ）９g 、アンモニア水３m
l、水４００ccの割合いで混合してエッチング液が用い
られる。

【００１４】つぎに図３（ｄ）および（ｅ）に示すよう
に、プラズマエッチングを用いたフォトリソグラフイ法
により下部電極１に接続形成された陽極酸化用配線を除
去する。

【００１５】その後、上記陽極酸化用配線の除去された
ガラス基板上にスパッターリング法によりＩＴＯ（Indi
um Tin Oxide）からなる透明導電膜を成膜し、これをウ
ェットエッチングを用いたフォトリソグラフイ法により
により加工して、図３（ｆ）および（ｇ）に示すよう
に、画素表示領域に上部電極５b に接続された画素表示
電極６を形成する。

【００１６】なお、液晶表示装置の製造は、上記のよう
に形成されたマトリックスアレイ基板を、配向処理した
のち、ＩＴＯからなるストライプ状の対向電極が形成さ
れ、かつ配向処理の施された対向基板と所定間隔で組合
わせ、それら間に液晶を注入することにより製造され
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、直列構
造の一対のＭＩＭ素子からなる非線形抵抗素子部をスイ
ッチング素子として、その一対の上部電極を非線形抵抗
膜上において２分割することにより、実効的に動作する
部分の面積を小さくした液晶表示装置がある。従来、こ
のような非線形抵抗素子部を備えるマトリックスアレイ
基板は、まずガラス基板上に下部電極およびこの下部電
極に接続された陽極酸化用配線を形成し、陽極酸化法に
よりその下部電極の表面にＴａ酸化膜からなる非線形抵
抗膜を形成したのち、ウェットエッチングを用いたフォ
トリソグラフイ法によりにより、配線電極、および非線
形抵抗膜上を跨いでガラス基板上に延在しかつ非線形抵
抗膜上で２分割された一対の上部電極を形成し、その
後、陽極酸化用配線の除去する方法により形成されてい
る。

【００１８】しかしこのようにウェットエッチングによ
り非線形抵抗膜上において上部電極を２分割すると、図
４に示すように、Ｔｉからなる上部電極５a ，５b ばか
りでなく、Ｔａ酸化膜からなる非線形抵抗膜７さらには
その下層のＴａからなる下部電極１までエッチングさ
れ、非線形抵抗膜７上に位置する上部電極５a ，５bの
端縁にウェットエッチング特有のしみこみによるパター
ン崩れが生じ、ＭＩＭ素子の実効的に働く部分の大きさ
が一定せず、そのために中間調表示時の表示むらが顕著
になり、製造ロット間の特性のばらつきが大きくなると
いう問題がある。

【００１９】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたものであり、非線形抵抗膜上において上部電極
を２分割された一対の非線形抵抗素子からなる直列構造
の非線形抵抗素子部に対して、非線形抵抗膜上に位置す
る上部電極端縁にウェットエッチング特有のしみこみに
よるパターン崩れが生じない液晶表示装置の製造方法を
得ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】相対向する２枚の基板の
うち一方の基板の対向面に画素表示電極とこの画素表示
電極に供給される信号電圧をスイッチングする非線形抵
抗素子部とこの非線形抵抗素子部を介して画素表示電極
に信号電圧を供給する配線電極とが形成され、その非線
形抵抗素子部が下部電極を共通とする直列の一対の非線
形抵抗素子からなる上部電極／非線形抵抗膜／下部電極
／下部電極／非線形抵抗膜／上部電極の構造に形成さ
れ、各非線形抵抗素子の上部電極が非線形抵抗膜上で２
分割され、この２分割された一方の非線形抵抗素子の上
部電極が上記配線電極に接続され他方の非線形抵抗素子
の上部電極が画素表示電極に接続されてなる液晶表示装
置の製造方法において、一方の基板の対向面に下部電極
とこの下部電極に接続された陽極酸化用配線を形成し、
この陽極酸化用配線を用いて下部電極の表面を陽極酸化
して非線形抵抗膜を形成し、この非線形抵抗膜上を跨い
で一方の基板の対向面に一対の非線形抵抗素子の上部電
極を形成したのち、プラズマエッチングを用いたフォト
リソグラフィ法により一対の非線形抵抗素子の上部電極
を２分割するとともに陽極酸化用配線を除去するように
した。

【００２１】また、上部電極を２分割するプラズマエッ
チングの上部電極と非線形抵抗膜に対するエッチングレ
ートを１／１ないし１／５とした。

【００２２】

【作用】上記のように、下部電極、非線形抵抗膜および
上部電極を形成したのち、プラズマエッチングを用いた
フォトリソグラフィ法により一対の非線形抵抗素子の上
部電極を非線形抵抗膜上において２分割すると、従来ウ
エットエッチング法により上部電極を２分割する場合に
生じた非線形抵抗素子上に位置する上部電極の端縁のウ
エットエッチング特有のしみこみによるパターン崩れを
避け、非線形抵抗素子として実効的に働く部分の面積の
ばらつきを小さくすることができる。

【００２３】また、上部電極を２分割するプラズマエッ
チングの上部電極と非線形抵抗膜に対するエッチングレ
ートを１／１ないし１／５とすることにより、非線形抵
抗素子の各部間、上部電極と配線電極、上部電極と画素
表示電極との電気的な接続、および非線形抵抗素子の大
きさに影響を及ぼさないエッチングをおこなうことがで
きる。

【００２４】

【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。

【００２５】図２にその一実施例に係る直列構造の一対
のＭＩＭ素子（非線形抵抗素子）からなる非線形抵抗素
子部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１０と、このマトリックスアレイ基板１０と液晶１１
を介して対向する対向基板１２とを有する。

【００２６】そのマトリックスアレイ基板１０には、ガ
ラス基板１４の画素表示領域に形成された画素表示電極
１５と、この画素表示電極１５に供給される信号電圧を
スイッチングする直列に接続された一対のＭＩＭ素子か
らなる非線形抵抗素子部１６と、この非線形抵抗素子部
１６を介して画素表示電極１５に信号電圧を供給するた
めの配線電極１７とが設けられている。その非線形抵抗
素子部１６は、ガラス基板１４上に形成された下部電極
１８と、この下部電極１８上に形成された非線形抵抗膜
１９と、この非線形抵抗膜１９上を跨いでガラス基板１
４上に延在する一対の上部電極２０a ，２０b とからな
る。この一対の上部電極２０a ，２０bは、それぞれ非
線形抵抗膜１９上において２分割されている。その一方
の上部電極２０a が配線電極１７に接続され、他方の上
部電極２０b は、画素表示電極１５に接続され、下部電
極１８を共通とする上部電極／非線形抵抗膜／下部電極
／下部電極／非線形抵抗膜／上部電極の構造に形成され
ている。

【００２７】一方、対向基板１２は、ガラス基板２２上
に対向電極２３を形成したものとなっている。なお、２
４a ，２４b は、各基板１０，２２の対向面に形成され
た配向膜、２５a ，２５b は、各基板１０，２２の外面
に張付けられた偏光板である。

【００２８】つぎにこの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１０と対向基板１２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。

【００２９】そのマトリックスアレイ基板１０は、まず
ガラス基板にスパッターリング法によりＴａからなる第
１層金属膜を３０００オングストロームの膜厚に成膜
し、これをプラズマエッチングを用いたフォトリソグラ
フイ法により加工して、図１（ａ）に示すように、ガラ
ス基板上に下部電極１８およびこの下部電極１８に接続
された陽極酸化用配線２７を形成する。なお、破線で示
した領域２８は、非線形抵抗素子部と画素表示電極との
位置関係を明確にするために示した画素表示領域であ
る。

【００３０】つぎにこの陽極酸化用配線２７を用いて陽
極酸化法により下部電極１４の表面にＴａ酸化膜からな
る非線形抵抗膜を３００〜１２００オングストローム程
度の膜厚に形成する。

【００３１】つぎにこの非線形抵抗膜の形成されたガラ
ス基板にスパッターリング法によりＴｉからなる第２層
金属膜を５００オングストロームの膜厚に成膜し、これ
をウェットエッチングを用いたフォトリソグラフイ法に
よりにより加工して、図１（ｂ）および（ｃ）に示すよ
うに、配線電極１７、および下部電極１８上の非線形抵
抗膜上を跨いでガラス基板上に延在し、上記配線電極１
７に接続された上部電極２０a と後述する画素表示電極
に接続される上部電極２０b を形成する。このとき、従
来の製造方法では、一対の上部電極をそれぞれ非線形抵
抗膜上において２分割したが、この例の製造方法では２
分割せず、一体的なものとしている。なお、この配線電
極１７および一対の上部電極２０a ，２０b を形成する
ウェットエッチングには、エチレンジアミン・テトラア
セティックアシド（ＥＤＴＡ）９g 、アンモニア水３m
l、水４００ccの割合いで混合してエッチング液が用い
られる。

【００３２】つぎに図１（ｄ）および（ｅ）に示すよう
に、プラズマエッチングを用いたフォトリソグラフイ法
により下部電極１８に接続されている陽極酸化用配線を
除去するとともに、一対の上部電極２０a ，２０b を非
線形抵抗膜上において２分割する。この場合のプラズマ
エッチングには、上部電極２０a ，２０b を構成するＴ
ｉと非線形抵抗膜を構成するＴａ酸化膜にたいするエッ
チングレートが、たとえば１／２になるようにＣＦ₄ と
Ｏ₂ の混合比が調整された混合ガスが用いられる。

【００３３】その後、上記陽極酸化用配線を除去しかつ
上部電極２０a ，２０b の２分割されたガラス基板にス
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、これをウェットエッチングを用いたフォトリソグ
ラフイ法によりにより加工して、図１（ｆ）および
（ｇ）に示すように、画素表示領域に上部電極２０b に
接続された画素表示電極１５を形成する。

【００３４】一方、対向基板１２については、ガラス基
板２２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、これをウェットエッチングを用いたフ
ォトリソグラフイ法によりにより加工して、ストライプ
状の対向電極２３を形成する（図２参照）。

【００３５】つぎに、これらマトリックスアレイ基板１
０および対向基板１２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２４a ，２
４bを形成する。その後、これら両基板１０，１２を所
定間隔に保って、その周辺部を接着し、これら両基板１
０，１２間に液晶を注入する。

【００３６】ところで、上記のように下部電極１８上の
非線形抵抗膜上を跨いで一対の上部電極２０a ，２０b
を形成し、その後、プラズマエッチングにより陽極酸化
用配線を除去するとき、これら上部電極２０a ，２０b
を非線形抵抗膜上において２分割すると、従来のウエッ
トエッチングにより２分割した場合に生じた非線形抵抗
膜上に位置する上部電極の端縁のウエットエッチング特
有のしみこみによるパターン崩れを避け、非線形抵抗素
子として実効的に働く部分の面積のばらつきを小さくす
ることができ、表示むらや製造ロット間のばらつきをな
くすこができる。しかも格別マトリックスアレイ基板１
０の製造工程を増やすことなく、上部電極２０a ，２０
b を２分割することができる。

【００３７】なお、上記実施例では、プラズマエッチン
グ法により一対の上部電極を２分割するとき、上部電極
を構成するＴｉと非線形抵抗膜を構成するＴａ酸化膜と
のエッチングレートを１／２としたが、このエッチング
レートは、１／５以下になると、非線形抵抗膜のエッチ
ングが大きくなり、非線形抵抗素子の面積のばらつき
や、膜剥がれが生じやすくなる。また１／１以上にする
ことは困難であり、１／１〜１／５の範囲において、非
線形抵抗素子の各部間、上部電極と配線電極、上部電極
と画素電極との電気的な接続、および非線形抵抗素子の
大きさに影響を及ぼさないようにすることができる。

【００３８】

【発明の効果】非線形抵抗素子の下部電極、非線形抵抗
膜および上部電極を形成したのち、プラズマエッチング
を用いたフォトリソグラフィ法により一対の非線形抵抗
素子の上部電極を２分割すると、従来ウエットエッチン
グ法により上部電極を２分割する場合に生じた非線形抵
抗素子上に位置する上部電極端縁のウエットエッチング
特有のしみこみによるパターン崩れを避け、非線形抵抗
素子として実効的に働く部分の面積のばらつきを小さく
することができ、表示むらや製造ロット間のばらつきを
なくすこができる。しかも格別マトリックスアレイ基板
１０の製造工程を増やすことなく、上部電極２０a ，２
０b を２分割することができる。

【００３９】また、上部電極を２分割するプラズマエッ
チングの上部電極と非線形抵抗膜とのエッチングレート
を１／１ないし１／５とすることにより、非線形抵抗素
子の各部間、上部電極と配線電極、上部電極と画素表示
電極との電気的な接続、および非線形抵抗素子の大きさ
に影響を及ぼさないエッチングをおこなうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）ないし（ｇ）はそれぞれこの発明の
一実施例におけるマトリックスアレイ基板の製造方法を
説明するための図である。

【図２】図２（ａ）はこの発明の一実施例に係る液晶表
示装置の１画素部分を示す平面図、図２（ｂ）はそのＢ
−Ｂ線断面図である。

【図３】図３（ａ）ないし（ｇ）はそれぞれ従来のマト
リックスアレイ基板の製造方法を説明するための図であ
る。

【図４】従来のマトリックスアレイ基板の製造方法の問
題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１０…マトリックスアレイ基板 １１…液晶 １２…対向基板 １５…画素表示電極 １６…非線形抵抗素子部 １７…配線電極 １８…下部電極 １９…非線形抵抗膜 ２０a ，２０b …上部電極 ２７…陽極酸化用配線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対向する２枚の基板のうち一方の基板
   の対向面に画素表示電極と、この画素表示電極に供給さ
   れる信号電圧をスイッチングする非線形抵抗素子部とこ
   の非線形抵抗素子部を介して上記画素表示電極に上記信
   号電圧を供給する配線電極とが形成され、上記非線形抵
   抗素子部が下部電極を共通とする直列の一対の非線形抵
   抗素子からなる上部電極／非線形抵抗膜／下部電極／下
   部電極／非線形抵抗膜／上部電極の構造に形成され、上
   記各非線形抵抗素子の上部電極が上記非線形抵抗膜上で
   ２分割され、この２分割された一方の非線形抵抗素子の
   上部電極が上記配線電極に接続され他方の非線形抵抗素
   子の上部電極が上記画素表示電極に接続されてなる液晶
   表示装置の製造方法において、 上記一方の基板の対向面に上記下部電極とこの下部電極
   に接続された陽極酸化用配線を形成し、この陽極酸化用
   配線を介して上記下部電極の表面を陽極酸化して上記非
   線形抵抗膜を形成し、この非線形抵抗膜上を跨いで上記
   一方の基板の対向面に上記一対の非線形抵抗素子の上部
   電極を形成したのち、プラズマエッチングを用いたフォ
   トリソグラフィ法により上記一対の非線形抵抗素子の上
   部電極を２分割するとともに上記上記陽極酸化用配線を
   除去することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 上部電極を２分割するプラズマエッチン
   グの上部電極と非線形抵抗膜に対するエッチングレート
   を１／１ないし１／５としたことを特徴とする請求項１
   記載の液晶表示装置の製造方法。