JPS61212828A - 液晶セルとその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、映像やアルファ・ニューメリンクな表示に用
いることの出来る液晶セルとその製法に関する。特に本
発明は向上したコントラストを有２、− する液晶セルとその製法を提供するものである。

従来の技術 現在、液晶セルは時計・電卓の簡ｊ−４４な駆動タイプ
のものから、ポータプル・コンピューターやワード・プ
ロセノザー等の大容量情報表示のだめのマトリックス１
駆動タイプに発展しつつある。ところが液晶自身は、マ
トリックス駆動に本質的に不向きな点があり、従って、
コントラットの点では、２００本程鹿の走査線を有する
マトリックス駆動においても不満足である。さらに走査
線が５００本以上程度の大規模なマトリックス駆動を行
う場合にはコントラストの劣化が致命的である。

近年、前述の点を解決し、より大規模なマ）　ＩＪｙク
ス駆動を行う液晶セルの開発が盛んである。

一つの開発の方向として薄膜トランジスターを用いた液
晶セルを目ざす方向がある。この場合、半導体としては
、単結晶硅素、多結晶硅素、非晶質硅素、セレン化カド
ミウム（Ｃｄ’ｓ）等を用いている。（例えば、日経エ
レクトロニクス１９８４年９月１０日号（Ａ６３６１）
や１９８４年１１月１９日号（腐３５６））。

しかし、この種の液晶セルの製造には、微細加工、の際
、マスクが少なくとも４層必要なこと、工程がかなり複
雑であること、従って、製品歩留りも悪くなる。これら
のことから製品値段が高くなり、まだ、大規模マトリッ
クス駆動による液晶セルの製造においては歩留りが厳し
くなる。

もう一つの開発の方向としては、非直線素子を用いた液
晶セルを目ざす方向である。この種の液晶セルの製造に
は、薄膜トランジスターの場合に比べて、マスクが少な
いこと、工程が簡単であること、従って製品歩留りが向
上し、また製品値段を比較的低くし得ること等の利点が
ある。

非直線素子としては非直線抵抗やＰＮあるいはＰＩＮ・
ダイオードが使われる。これらの場合、液晶層と直列に
入る非直線素子の容量が大きくなりがちであり、従って
パルス駆動の場合、電圧が液晶層に殆ど印加され、非直
線素子の非直線抵抗が効果を発揮しないことが起こる。

これを避けるため、非直線素子の断面積を小さくする工
夫が行われており、結果として製造歩留りが低下すると
想定される。

前述のよう々点を考慮された、非直線素子を用いた液晶
セルは知られている。（例えば、テレビジョン学会誌、
Ｖｏｌ、３８．１６４（１９８４））。

この液晶セルの片側の基板の構造を第４図に示す。

第４図は構成断面図である。第４図において、５１は絶
縁性基板、５２は熱酸化タンタル層、５３は絵素電極層
で通常は錫を添加した酸化イソジウム電極（以後、これ
をＩＴＯ電極と称する）、５４ｉｄタンタル層、５５は
陽極酸化タンタル層、５６はポリイミド層、５７はクロ
ム層である。

このような液晶セルは、構造が簡単で、微細加工の際、
マスクは３層で必要とするのみであり、従って、薄膜ト
ランジスターの場合に比べ、工程が簡単となり、歩留り
も向上する。

発明が解決しようとする問題点 しかし々から、液晶セルの第４図のような基板構造にお
いて、微細加工において、タンタル５５やポリイミド５
６を規定するマスク、クロム５７を°規定するマスク、
絵素電極６３を規定するマスクの３層のマスクが必要と
なる。これは、より大規模なマトリックス駆動型の液晶
セルの製造の場合には、いまだ工程が複雑すぎると思わ
れる。

捷だ、クロム６７とタンタルの陽極酸化膜６５との電気
的接続を再現性よく確実にするためには、タンタル５４
のテーパー・エッチが制御性よく行われねば寿らないが
、これは至難のことである。

常々、クロム５７とタンタルの陽極酸化膜５６との接触
不良が起りがちである。

本発明は、前述のような問題点を解決しようとするもの
である。

問題点を解決するだめの手段 本発明は前記問題点を解決するために、液晶層を挾持す
る少なくとも一方の基板において、絶縁性基板の主表面
に接して、絵素電極層と、酸化タンタル層と、バス・バ
ー電極層とがこの順に接続されてなるような液晶セルを
提供するものである。

、絵素電極層の材料としては、透光性が必要な場合、通
常、錫を含んだ酸化インジウム（以後ＩＴＯ６・・−７ と称する）やアンチモンを含んだ酸化錫が使われる。透
光性を必要としない場合、クロムや、チタン、アルミニ
ウム、ニクロム等、材料は多い。

バス・バー電極層を形成する材料としては、クロム、ア
ルミ、ニウム、ニクロム、金等が一般的である。

また、本発明は、絶縁性基板上に、絵素電極層とバス・
バー電極層との間に間隙を形成する第１の過程と、この
上にタンタル層を形成する第２の過程と、さらに前記タ
ンタル層を陽極酸化するか、酸素プラズマで酸化して、
酸化タンタル層に変換する諸過程を含むような液晶セル
の製法を提供するものである。

作　　用 本発明は、上記の構成により、非直線素子すなわち電圧
・電流特性の非直線性は、バス・バー電極層−酸化タン
タル層−絵素電極層からなる構造に由来し、電圧・電流
特性は酸化タンタル中の輸送現象が主にプール・フレン
ケル電導に支配されることから、各層の電気的な接続の
再現性を確保し、かつ接触不良を少々くすることができ
る。しかも、絵素電極層を規定するマスクと、ノくス・
ノ々−電極層を規定するマスクの２層が必要とされるの
みで従来よら少なくとも１層は少なくなり、工程か簡単
になり、製造歩留りが向上し、製造コストも低下する利
点を有する。

実施例 本発明に係る液晶層を挾持する少なくとも一方の基板の
構造を第１図を用いて説明する。第１図は構成斜視図で
ある。第１図において、１は絶縁性基板、２ばＩＴＯ等
で形成された絵素電極層、３はバス・バー電極層、４は
酸化タンタル層、５ハ間隙々いし溝である。ここで、非
直線素子す々わち電圧・電流特性の非直線性は、第１図
溝５において、バス・バー電極層３−酸化タンタル層４
−絵素電極層２からなる構造に由来する。電圧・電流特
性は酸化タンタル中の輸送現象が主にプール・フレンケ
ル電導に支配されているように思われた。

このよう々基板構造を有する液晶セルにおいて、駆動電
圧をあ捷り高くしないためには、第１図の溝の１ｒ　ｌ
は数μｍ以下が望ましい。

第１図のよう々基板を製造するにおいて、絵素電極層２
を規定するマスクと、バス・バー電極層３を規定するマ
スクの２層が必要とされるのみで従来より少なくとも１
層は少なくなる。すなわち、工程が簡単になり、製造歩
留りが向上し、製造コストも低下する。

さらに、ここで、液晶セルの製法のうち、本発明の本質
に係る構造を有する基板の製法を第２図を用いて説明す
る。第２図は構成斜視図である。

第２図において、１１は絶縁性基板、１２はＩＴＯ等で
形成された絵素電極層、１３はアルミニウム（Ａｌ）、
銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニクロム、
クンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブテン（
ＭＯ）等で形成されたバス・バー電極層、１４は陽極酸
化か、酸素プラズマで形成された酸化タンタル層、１５
は間隙、すなわち溝である。

本発明に係る液晶セルの基板の製法を第２図を用いて説
明する。

ガラス等の絶縁性基板１１上に、間隙１５をもって対向
する絵素電極層１２とバス・バー電極層１３を形成する
（第２図（ａ））。つぎに、スバ・ツタ−法等でタンタ
ル（Ｔａ）層を形成し、前記タンタル（Ｔａ）層を陽極
酸化膜たは酸素プラズマに晒して酸化タンタル層１４を
形成した（第２図（ｂ））。

また、前記タンタル層が約１０００Å以上の厚みを有す
る場合、絵素電極層１２の上の前記酸化タンタル層は最
終的には除去されるように工夫するのが望捷しい。

以上の説明から明らかなように、本発明が提示する液晶
セルの基板の製法は２枚マスクで可能であり、また、従
来の金属層のテーパー加工の厳密な制御の重要性や、陽
極酸化膜とクロム（Ｃｒ　）　２の接続の不確実性等の
製造上の不安定要因と比べて、本発明による方法は簡単
な斜め蒸着法によったものであり、製造上の歩留り向」
−に資すること犬である。

第３図を用いて本発明の具体実施例を示す。第３図にお
いて、２１はガラス等の絶縁性基板、２２１０　・・−
２ はＩＴＯ等で形成された絵素電極層、２３はバス・バー
電極層、２４はタンタル（Ｔａ）層、２５は酸化タンタ
ル層、２６は間隙、２７はネガ・レジスト層、２８は例
えばアルミニウム（Ａｌ）やクロム（Ｃｒ）の層、２９
はポジ・レジスト層、３０は斜方蒸着の方向を示す。

透明々アルカリ・ガラス上に二酸化硅素（’　Ｓ　１０
２　）を被覆した平板２１上に、錫（Ｓｎ）を含む酸化
インジウム（Ｉｎ２０３）透明導電被膜（ＩＴＯ被膜）
をスパッター法で形成する。つぎに、東京応化製ネジ・
レジストＯＭＲ−８３をスピナーで塗布・硬化させる。

レジスト層の膜厚は約１．５μｍであった。この上にア
ルミニウム（八ｌ）を電子ビーム加熱蒸着法で、膜厚が
約３０００八になるように蒸着する。さらに、東京応化
製ポジ・レジスト○ＦＰＲ−８００をスピナーで塗布し
、ポジ・レジスト層２９を形成する。このポジ・レジス
ト層を通常のフォト・リソグラフィー法で絵素電極の形
にパターニングする。つぎに、アルミニウム（Ａｌ　）
層をアルミニウム（Ａ［）のエッチ液で微細加工する。

さらに、酸素（０２）の反応性イオン・シャワー・エッ
チ法でネガ・レジスト層２７を加工する。この際、ポジ
・レジスト層２９はかなり除去される。

つぎにアルゴン（Ａｒ）のイオン・シャワー・エッチ装
置でＩＴＯ被膜を加工する。かくて第３図（ａ）の状態
が得られる。

つぎに蒸着機内に設置し、第３図（ｂ）の如く斜め上方
からすなわち方向３０からクロム（Ｃｒ　）を真空蒸着
する。クロム層２３の厚みは約２０００八としだ。この
場合、三層レジストの影になって、クロム（Ｃｒ）が沈
積していない間隙部２６の近傍の断面の走査型電顕によ
る観察では、この間隙の巾は約０．８μｍ程度であった
。かくて、第３図０））の状態が得られた。

加熱したネガ・レジスト・剥離剤Ｊ−１００に浸漬して
、レジストを膨潤・溶解して除去する。

若干、残留したレジストの残漬は酸素（０２）灰化装置
で除去する。そのあと、クロム層を写真蝕刻法で加工し
て、第３図（Ｃ）を得る。

つぎに、スパンター法で膜厚約１０００へのタンタル層
２４を形成して、第３図（ｄ）を得た。

さらに、燐酸溶液で前記タンタル（Ｔａ）層２４を陽極
酸化するか、酸素プラズマに晒して酸化タンタル層２５
に変換して第３図（ｅ）を得だ。

つぎに、通常の如く、配向膜を形成するか、あるいはさ
らに前記配向膜をラビングするか、あるいは、液晶配向
膜として斜め蒸着膜を形成すること等をする。つぎに対
向する基板との間に、所望の液晶を注入・封止した。さ
らに、必要とあれば、有機偏光板を貼りつけた。本実施
例では透過光でコントラストは測られた。

本実施例では、走査線３２本、信号線３２本のマトリッ
クス表示について、液晶セル及び表示装置を製造した。

駆動法は電圧平均化法に類した方法によった。

コントラストの改善度は前記陽極酸化により酸化タンタ
ルを得たセルでは１．８、酸素プラズマにより酸化タン
タルを得たセルで１．７であった。

ただし、通常の方法で構成した、すなわち、第１図にお
いて間隙６が無く、かつ酸化タンタル層４１３・＼　。

が無いような液晶セルを用いた表示装置の選択点。

非選択点のコントラストをＣＯとし、本発明による表示
装置のコントラストＣＡとするとき、コントラストの改
善度＝ＣＡ／Ｃ０ とした。但し、通常コントラストはｘ：ｙと表記される
が、ここではコントラストとしてばｘ／ｙ又はｙ／ｘと
し、このうち１より大きい方を採った。

本発明による液晶セルを用いた液晶表示装置は、通常の
それに比べて、マトリックス表示の場合にコントラスト
の点で優れていることがわかる。

また、第４図のよう外構造を有する基板を製造するにお
いては、本発明の場合に比べて工程がかなり複雑になり
、歩留りはより悪かった。

発明の効果 以上要するに、本発明はマトリックス液晶表示において
、高コントラストの液晶表示のだめの液晶セル、及び、
マスクを２枚しか要せず、壕だ工程が簡単な前記液晶セ
ルの製法を開示するもので、情報端末の分野において、
産業上骨すること大で１４ヘー／ ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液晶セルの基板の構造を示す構成
断面図、第２図は本発明に係る液晶セルの基板の製法を
示す構成断面図、第３図は本発明の典型的な実施例を説
明する構成断面図、第４図は従来の液晶セルの基板の構
造を示す構成断面図である。 １・・・・・・絶縁性基板、２・・・・・絵素電極層、
３・・・・・・バス・バー電極層、４　・・・酸化タン
タル層、５・・・・・・間隙ないし溝、１１・・・・絶
縁性基板、１２・・・・・・絵素電極層、１３・・・・
・バス・バー電極層、１４・・・・・酸化タンタル層、
１５・・・・・間隙ないし溝、２１・・・・・絶縁性基
板、２２・・・・・・絵素電極層、２３・・・・・・バ
ス・バー電極層、２４・・・・タンタル（Ｔａ）層、２
５・・・・・・酸化タンタル層、２６・・・・・・間隙
、２７・・・・・・ネガ・レジスト層、２８・・・・・
金属層、２９・・・・・ポジ・レジスト層、３０・・・
・・・斜方蒸着の方法、６１・・・・・絶縁性基板、５
２・・・・・・熱酸化タンタル、５３・・・・・絵素電
極層、′５４・・・・・タンタル（Ｔａ）層、５５１５
　、 陽極酸化タンタル層、５６・・ポリイミド層、５７−・
クロム（Ｃｒ）層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｄ　
　　　　　　　　　　　　　　−らへ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｕ恢 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液晶層を挾持する少なくとも一方の基板において
   、絶縁性基板の主表面に接して、絵素電極層と、酸化タ
   ンタル層と、バス・バー電極層とがこの順に接続されて
   なることを特徴とする液晶セル。
2. （２）絶縁性基板上に、絵素電極層とバス・バー電極層
   との間に間隙を形成する第１の過程と、この上にタンタ
   ル層を形成する第２の過程と、さらに前記タンタル層を
   陽極酸化するか、酸素プラズマで酸化して酸化タンタル
   層に変換する第３の過程をへて基板となすことを特徴と
   する液晶セルの製法。