JPS61241726A

JPS61241726A - 液晶セルの製法

Info

Publication number: JPS61241726A
Application number: JP60083777A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamazoe; 山添　博司; Katsuhiko Kumakawa; 克彦熊川; Hisahide Wakita; 尚英脇田; Isao Oota; 勲夫太田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1985-04-19
Publication date: 1986-10-28

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、アルファの二二一メリツタな表示、特
に大容量マトリックス駆動に用いることの出来の液晶セ
ルの製法に関する。特に本発明は向上したコントラスト
を有する液晶セル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、電子式卓上計算機の簡単な駆動
タイプのものから、パーソナル・コンピューターやワー
ド・プロセッサー等の大容量情報表示のだめのマトリッ
クス駆動タイプのものに発展しつつある。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る
。現状では、コントラストの点で、２ｏｏ本程度の走査
線を有するマトリックス駆動において、もはや不満足で
あ、る。さらに、走査線がＳＯＯ本以上の程度の大規模
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、より大規模なマトリックス駆
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号（ｎｏ、３５１　）
や１９８４年１１月　１９日号（ｎｏ、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、製品歩留りが悪くなること等の問題
がある。これらのことから製品値段が高くなり、また、
大規模マ）　ＩＪフックス動に対応する液晶セルの製造
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。本発明はこの方向に沿った
ものである。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、従って製品歩留シが向上し、また製品
価格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、電圧が液晶層に全ど印加され、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
夫が行われている。

前述のような点を考慮した、非直線素子を用いた液晶セ
ルは知られている。（例えば、テレビジ目ン学会誌、ｖ
ｏｗ、３ａ、４４（１９８４））。

この液晶セルの片側の基板の構造を第２図に示す。第２
図は構成斜視図である。第２図において、２１は絶縁性
基板、２２は熱酸化タンタル、２３は絵素電極層で通常
は錫Ｓｎを添加した酸化インジウム透明導電層（以后、
これをＩＴＯ層と称する）、２４はメンタルＴａ　層、
２５は陽極酸化タンタル層、２ｅＳはポリイミド層、２
７はクロム０１層である。

第２図から、この種の基板の製法は多少の任意性はある
ものの容易に理解される。このような液晶セル用基板は
、構造が簡単で、微細加工の際、マスクは３層必要とす
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さて、タンタルＴａの陽極酸化膜２５が王に非直線抵抗
特性の原因となっているのだが、このタンタルＴａ　　
の陽極酸化膜２５に接続する金属がこの場合、一方はタ
ンタルτａ　　２４であり、一方はクロムＣｒ　　２ｙ
である。いずれにしても、第２図の１ような基板構造を
採用する場合、製造プロセス上、タンタルＴａの陽極酸
化膜２６に接続する２つの金属層は異種のものを選択す
る必要がある。

また、陽極酸化膜の研究から、第２図のタンタルＴａの
陽極酸化膜２５の層中において、タンタルＴａ２４側の
部分と、クロムＣｒ２Ｔ側の部分とは、性質が異なるこ
とが知られている。これらの理由から、第２図のタンタ
ルＴａの陽極酸化膜２６の電流・電圧特性は非直線性を
示すものの電圧の正負において非対称な特性となりがち
である。これは、液晶セルを駆動するにおいて、回路を
複雑にし、不都合なことである。

また、第２図のような基板の製造において、マスクは最
少でも３１ｉｉ必要である。さらに基板の構造を簡単に
し、必要なマスクの枚数を更に削減することは、製造歩
留９や製品価格の点から望ましいことである。

問題点を解決するための手段本発明は、集束イオン・ビーム装置でガリウムＧａ　　
イオンまたは、アルミニウムＭイオンを、ＩＴＯからな
る接続電極層の一部にイオン注入し、熱処理することに
より、前記一部を電流・電圧特性が非直線性を示すよう
にし、すなわち、前記一部を非直線素子化することに本
質がある。

本発明は前記問題点や要請を解決し、あるいは充足させ
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、絶縁性基板上に、バス・バ−電極層と、バス・バ
ー電極層と絵素電極層とを接続する接続電極層と、絵素
電極層とを形成し、かつ、少なくとも前記接続電極層と
前記絵素電極層とを錫Ｓｎ　を含んだ酸化インジウムか
らなるか、またはアンチモンＳｂを含んだ酸化錫からな
る透明導電層で形成し、かつ、つぎに、ガリウムＧａ金
属またはアルミニウムＡｌ金属をイオン源とした集束イ
オン拳ビーム装置で、前記接続電極層の一部にガリウム
ＧａイオンまたはアルミニウムＭ　イオンをイオン注入
し、しかもイオン注入された領域が前記接続電極層を２
つに分離するようになされており、さらに、この基板が
４００℃以上の温度で１０分以上熱処理されることを特
徴とする液晶セルの製法を提供するものである。

作　　　用本発明の前記問題魚の解決原理を述べる前に、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製法を第
１図を用いて説明する。第１図において、１はガラス等
の絶縁性基板、２はクロムＯｒ　やクシタルＴａ等の金
属から形成されたノ（ス・バー電極層、３はＩＴＯやア
ンチモンＳｂ添加された酸化錫からなる透明導電層で形
成された絵素電極層、４は前記透明導電層で形成された
接続電極層、６は前記接続電極層の一部に、集束イオン
・ビーム装置でガリウムＧａイオン、あるいはアルミニ
ウムＡｌ　イオンをイオン注入し、そのあと熱処理され
た層である。前記層が非直線抵抗素子としての振舞を示
すことが、著者達により実験的に確認されている。

第１図を用いて、本発明に係る液晶セルの基板の製法の
典型を説明する。ガラス等の絶縁性基板１上に、クロム
Ｃｘ　　やタンタルＴａ等の金属から形成されたバス・
バー電極層２を形成する〔第１図（ａ）〕。この場合、
まず、絶縁性基板１上に、全面にクロムＣｒ　やタンタ
ルＴａ等の金属層を、スパッター法または電子ビーム加
熱蒸着法でもって形成し、そのあと、フォト・リングラ
フイー法でフォト・レジスト・パターンを形成し、さら
に湿式エツチング法又はイオン・ビーム・エツチング法
等で、前記金属層を微細加工する。なお、前記金属層を
タンタルＴａ　で形成する場合、このタンタルＴａ層の
前に６酸化タンタル層を形成しておいた方が、絶縁性基
板１と前記タンタルＴａ層の接着力は向上した。

つぎに、第１図（ｂ）の過程の説明をする。まず基板全
面に、ＩＴＯまたは、アンチモンＳｂ　　を添加された
酸化錫からなる透明導電層を、高周波スパッター法で形
成する。つぎに、絵素電極層３及び接続電極層４を、フ
ォト・リソグラフィー法及び亜鉛Ｚｎ粉末と塩酸を使っ
た湿式エツチング法でもって形成する。かくて、第１図
（ｂ）を得る。さらに、ガリウムＧａ金属あるいは、ア
ルミニウムＡｌ金属をイオン源として、第図（Ｃ）の接
続電極層の６の部分にイオン注入し、そのあと、清浄空
気中で、４００℃以上の温度で１０分間以上熱処理する
〔第１図（Ｃ）〕。前述の熱処理の温度や時間は、絶縁
性基板１の熱変形を避ける必要性から、上限は決まる。

また、第１図（Ｃ）において、イオン注入さ、れた層５
の部分の長さｌは、他の実験事実から約０．２μｍ程度
と推定される。また、前記層６が、非直線抵抗素子とし
ての振舞を示すことが、実験的にわかった。

集束イオン・ビーム装置にはガリウムＧａ液体金属イオ
ン源あるいはアルミニウムＡｌ液体金属のイオン源を用
い、イオン加速エネルギーを２０〜５０　ｋｅｙの範囲
に設定し、ビームの加速及び集束には複数電極からなる
静電レンズを採用した。

説明から理解される如く、また第１図からも理解される
如く、非直線抵抗特性を示す層５０両端は同じ物質であ
り、従って、電流電圧特性において、電圧の正負に対し
て、対称となる。よって、この種の基板を使用した液晶
セルの駆動において、駆動回路は従来より簡略となる。

また、第１図の工程において、すなわち、本発明に係る
基板の製造においては、マスクの枚数は２枚ですむ。ま
た、第１図において、バス・バー電極層２と絵素電極Ｍ
ｉＩ３と接続電極層４とを、ＩＴＯやアンチモンＳｂ　
を添加された酸化錫からなる透明導電層で形成した場合
には、マスクの枚数は１枚ですむ。かくて、このことは
、製造歩留りや製品価格の点で望ましい結果を招来する
〇実施例以下、実施例を示す。

（実施例１）第１図を用いて本発明に関する実施例を説明する。

平坦な硼硅酸ガラス（コーニング社製＃ニア０６９　）
基板をよく洗滌し、乾燥させ、この基板上に、基板温度
を１５０″Ｃに保って、厚さ約２０００人のクロムＣτ
層を形成する。つぎに、フォト・リソグラフィー法及び
硝酸第２セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸水溶液
の混液を用いた湿式エッチ法でもって微細加工して、バ
ス・バー電極／！１２を得る〔第１図（ａ）〕。

つぎに、基板温度を約１８０℃に保ち、酸化錫Ｓｎ○２
を６重量％含む酸化インジウムエｎ２ｏ３をターゲット
として、酸素を５％含むアルゴンＡｒ雰囲気中で、マグ
ネトロン高周波スパッター法で、前針基板上に厚さ約１
０ｏＯ人のＩＴＯ層を形成した。つぎに、フォト・リン
グラフイー法及び、塩化第１鉄溶液と塩酸との混液を用
いた湿式エッチ法でもって微細加工して、絵素電極層３
及び接続電極層４を得る。

〔第１図（ｂ）〕。

つぎに、アルミニウムＭ液体金属イオン源（イオン源で
アルミニウムＡｌを加熱・溶融させている。）を用い、
加速電圧を３０　ｋｖとし、この時のドーズ量は２　Ｘ
　１０”　ａ−２程度となるように、アルミニウムＡｌ
　イオン・ビームを走査し、第１図（ｃ）の６の部分に
注入した。また、前記のアルミニウムＭイオン・ビーム
ｔ−硅ｉｓｔ　　ウェハー上の約３００人の厚みの金Ａ
ｕ層に走査しながら、照射した場合の実験から、前記イ
オン・ビームの径は約０．１６μｍであることがわかっ
た。つぎに、基板を約４５０℃で空中で３０分間熱処理
して、第１図（Ｃ）を得た。６の層は非直線抵抗特性を
示すことが、電気的特性測定の結果判った。かくて基板
は完成した。

基板の電気的特性の測定の結果、電流−電圧特性は優れ
た非直線性を示し、しかも電圧の正負に対して全く対称
であった。また、説明から判る如く、マスクは、バス・
バー電極Ｍ１を規定するものと、絵素電極層３および接
続電極層４を一括規定するもの、２枚を要するにすぎな
い。

また、この基板を使って液晶セルを構成したとき、その
表示特性は、かなりの大容量のマトリクス表示の可能性
を示唆するものであった。

（実施例２）第１図を用いて本発明に関する実施例を説明する。

平坦な硼硅酸ガラス（コーニング社製＃７０６９　）基
板をよく洗滌し、乾燥させ、この基板上に、基板温度を
１００℃に保って、厚さ約１０ｏＯへの五酸化タンタル
Ｔａ２ｏ６層、及びその上に、厚さ約２０００人のメン
タル層を、活性マグネトロン高周波スパッター法及び、
マグネトロン高周波スパッター法で形成する。つぎに、
フォト・リソグラフィー法で所望のレジスト・パターン
を形成し、高真空中でのアルゴンＡｒのイオン−ビーム
・エッチ装置で微細加工して、バス・バー電極層２を得
る〔第１図（ａ）〕。

つぎに、基板温度を３００℃に保って、酸化アンチモン
５ｂ２０３を３重量％含む酸化錫５ｎｏ２をソースとし
て、電子ビーム加熱蒸着法で、前記基板上に厚さ約１０
００人の透明導電層を形成した。つぎに、フォト・リソ
グラフィー法及び、アルゴンＡｒのイオン・ビーム・エ
ッチ装置で微細加工して、絵素電極層３及び接続電極層
４を得る〔第１図（ｂｌ　）。

つぎに、ガリウムＧａ液体金属イオン液を用い、加速電
圧を４ｏｋｖ　とし、この時のドーズ量が３×１０１４
濡−２程度となるように、ガリウムＧａイオン・ビーム
を走査し、第１図（Ｃ）の５の部分に注入した。実施例
１に述べたような実験から、前記イオン・ビームの径は
約０．１６μｍであることがわかった。つぎに、基板を
約５００″Ｃで空中で２０分間熱処理して第１図（Ｃ）
を得た。かくて基板を完成した。

基板の電気的特性の測定の結果、電流−電圧特峰は優れ
た非直線性゛を示し、しかも電圧の正負に対して全く対
称であった。また、説明から判る如く、マスクは、バス
・バー電極層１を規定するものと、絵素電極Ｉ＠３およ
び接続電極層４を一括して規定するもの、２枚を要する
にすぎない。

また、この基板を使って液晶セルを構成したときに、そ
の表示特性は、かなりの大容量のマトリクス表示の可能
性を示唆するものであった。

発明の効果以上、要するに、本発明は集束イオン・ビーム装置で、
０．１μｍ程度の領域にイオン注入し、そのあと熱処理
することにより、ここに非直線抵抗特性が発現するよう
になされることに関係しており、本発明に係る液晶セル
用基板は簡単な製法で製造することが出来る。また、前
記非直線抵抗性は電圧の正負に対して全く対称となシ、
これは駆動回路を簡略にするものであり、本発明は大き
な価値を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液晶セル用基板の製法を示す斜視
図、第２図は従来の液晶セル用基板の構造を示す斜視図
である。１・・・・・・絶縁性基板、２−・・・・・バス・バー
電極層、３・・・・・・絵素電極層、４・・・・・・接
続電極層、６・・・・・・集束イオン・ビーム装置でイ
オン注入され熱処理された層、２１・・・・・・絶縁性
基板、２２・・・・・・熱酸化タンタル、２３・・・・
・・絵素電極層、２４・・・・・・タンタルＴａ　　層
、２６・・・・・・陽極酸化タンタル層、２６・・・・
・・ポリイミド層、２７・・・・・・クロムＣｒ層。

Claims

【特許請求の範囲】

液晶層を挾持する少なくとも一方の基板において、絶縁
性基板上に、バス・バー電極層と、このバス・バー電極
層と絵素電極層とを接続する接続電極層と、絵素電極層
とを形成し、かつ、少なくとも前記接続電極層と前記絵
素電極層とを錫Ｓｎを含んだ酸化インジウムからなるか
、またはアンチモンＳｂを含んだ酸化錫からなる透明導
電層で形成し、つぎに、ガリウムＧａ金属または、ガリ
ウムＧａ−アルミニウムＡｌ合金をイオン・源とした集
束イオン・ビーム装置で、前記接続電極層の一部にガリ
ウムＧａまたはアルミニウムＡｌをイオン注入し、しか
もイオン注入された領域が前記接続電極層を２つに分離
するようになされており、つぎにこの基板が４００℃以
上の温度で１０分以上熱処理されることを特徴とする液
晶セルの製法。