JPH0572569A

JPH0572569A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0572569A
Application number: JP23610091A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Morita; 廣森田; Masao Nozaki; 正男野崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1993-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】静電気による表示画素領域外周部分の表示欠
陥の発生を抑えた液晶表示装置を提供する。【構成】孤立電極25が形成されている基板側に走査パ
ルス電圧波形を印加し、他方の基板に信号パルス電圧波
形を印加することにより、孤立電極25が点灯することが
ないので、孤立電極25が点灯して見苦しくならない。信
号パルス電圧波形を印加した場合には、電圧振幅の大き
いすなわち波高が高い電圧が印加されることになるた
め、孤立電極25が充電されて点灯して見苦しくなる。静
電気が生じた場合には、周囲部分となる外側領域Ｂのダ
ミー配線24を破壊することにより、表示画素領域Ａの破
壊を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属ー絶縁体ー金属
（Metal-Insulator-Metal ）素子をスイッチング素子と
して基板に設けた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示器を用いた液晶表示装置
は、パーソナルーコンピュータ、ワードプロセッサ、さ
らにはオフィスオートメーション用の端末機器、テレビ
ジョン用画像表示等の大容量情報表示用途に使用されて
きており、より高画質が求められている。

【０００３】そして、このスイッチングアレイには各種
あるが、構造が簡単で、製造が容易である２端子の非線
形抵抗素子、中でも、現在のところ実用化されているも
のとしてＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal ）素子があ
る。

【０００４】図１１は、ＭＩＭ素子を有するアレイ基板
の一画素部分の一例を示す断面図である。この液晶表示
装置を製造工程に従って説明すると、まず、ガラス基板
１上にタンタル（Ｔａ）膜２をスパッタリング法や真空
蒸着法等の薄膜形成法により形成して、写真触刻法によ
りパターニングし、配線電極と非線形抵抗素子のＭＩＭ
素子の一方の電極とが形成される。

【０００５】次に、タンタル膜２をたとえばクエン酸水
溶液中で陽極酸化法により化成し、酸化膜３を形成す
る。さらに、非線形抵抗素子のＭＩＭの他方の電極とし
てクロム（Ｃｒ）膜４を、薄膜形成・加工法により形成
することにより、非線形抵抗素子のＭＩＭ素子が完成す
る。

【０００６】さらにこの後には、画像表示用の透明電極
５をガラス基板１上に形成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、非線形抵抗素子をスイッチング素子として用い
る場合、非線形抵抗素子の特性不良は画素単位の表示欠
陥、いわゆる点欠陥となる。

【０００８】また、非線形抵抗素子の特性不良にはさま
ざまな要因が考えられるがＭＩＭ素子の非線形抵抗素子
に関しては、絶縁層となる酸化膜３が５００〜８００オ
ングストローム程度と薄いため耐圧が低く、工程中に発
生する静電気による超高電圧放電によって絶縁破壊を起
こしやすい。

【０００９】さらに、液晶表示装置の製造においては、
液晶層の配向制御のために、ガラス基板１上にポリイミ
ド膜などの配向膜を形成後、布で擦る工程などがあり、
静電気が発生しやすく、この静電気が非線形抵抗素子の
静電気放電破壊を起こすことを完全に抑えることは困難
であり、製造工程の収率を下げることが多い。

【００１０】一般に、電荷は端部に集中するため、表示
画素領域となる透明電極５の最外周近傍に欠陥が集中す
ることが多い。これは、表示画素領域の外側のガラス基
板１領域で発生した静電気が最外部の表示画素列や透明
電極５に集まり、このため最外部周辺の近接する表示画
素電極間や、配線電極間やこれに近接する表示画素電極
の間で放電が発生し素子が絶縁破壊を起こす現象であ
る。

【００１１】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、静電気による表示画素領域外周部分の表示欠陥の発
生を抑えた液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】請求項１記載の液晶表
示装置は、金属−絶縁体−金属の構成からなりアレイ状
に配置された非線形抵抗素子、前記非線形抵抗素子に直
列に接続された画素電極およびこの画素電極の各行方向
を接続する配線電極を備えたマトリクスアレイ基板と、
このマトリクスアレイ基板に相対向して設けられ、各列
方向に配置した透明電極配線を有する他方の基板とを備
え、行・列方向にそれぞれ信号パルス・走査パルスのい
ずれかを印加する液晶表示装置において、前記マトリク
スアレイ基板および前記他方の基板のいずれか一方に情
報表示に寄与しない孤立電極を孤立した状態で形成し、
この孤立電極が形成された前記マトリクスアレイ基板お
よび前記他方の基板のいずれか一方に走査パルスが印加
されるものである。

【００１３】請求項２記載の液晶表示装置は、相対向す
る一対の基板を備え、これら基板のうち一方の基板はマ
トリクスアレイ基板で、金属ー絶縁体ー金属の構成から
なりアレイ状に配置された非線形抵抗素子と、この非線
形抵抗素子に直列に配置された画素電極と、これら画素
電極の各行方向を接続する配線電極とを有し、前記画素
電極が位置する表示画素領域の外側に、前記非線形抵抗
素子を列ごとに接続せしめたダミー線を設けたものであ
る。

【００１４】

【作用】請求項１記載の液晶表示装置は、表示画素領域
の外側に、電気的に孤立した状態の孤立電極を形成し、
孤立電極を形成した側のマトリクスアレイ基板および他
方の基板のいずれか一方に走査パルスが印加されるよう
にして、静電気による画素電極の破壊を防ぐとともに、
ダミーとなる孤立電極の不要な点灯を防ぐことができ
る。また、ダミー画素となる孤立電極を配線電極によっ
て、列ごとに接続してダミー線となる孤立電極の列を作
ることにより、孤立電極を放電、破壊しやすい構造、距
離関係に配置しているため、製造工程中に静電気が発生
しても、孤立電極の部分が破壊され電位差を緩和し、画
素電極の非線形抵抗素子を保護する。また、孤立電極を
有する基板に走査パルスを印加するため、信号パルスと
は異なり孤立電極が充電することがなくなるので、孤立
電極が点灯して見苦しさを生じることもない。

【００１５】請求項２記載の液晶表示装置は、表示画素
領域の外側に、配線電極により非線形抵抗素子を列ごと
に、ダミー線にて接続することにより、ダミー線の部分
を放電、破壊しやすい構造、距離関係に配置しているた
め、製造工程中に静電気が発生して表示画素領域の外側
部分で電位差が生じても、ダミー線の部分が破壊され電
位差を緩和し、画素電極の非線形抵抗素子を保護する。
請求項２記載の発明において、表示画素領域の外側にダ
ミーの表示画素を表示画素領域と同一のサイズ、ピッチ
で形成したものを構成、実験したが、この部分を外部電
源とは孤立させて、浮かした状態にしたにも拘らず、点
灯表示が行なわれた。これは、表示部分を見ているとき
に、どうしても視野に入るため、見苦しく、好ましくな
いことが分かった。他方、配線のみ配置したのでは十分
な効果を発揮できず、非線形抵抗素子のみの列を設けた
ものが最良であった。

【００１６】

【実施例】以下、本発明のアレイ基板10の一実施例を図
面を参照して説明する。

【００１７】まず、図２に示すように、11はガラス基板
で、このガラス基板11は、たとえば１０００オングスト
ロームのディップコートの酸化珪素（Ｓｉ０₂）のアル
カリ防御被膜を表面部に備えた１．１mm厚のソーダライ
ムガラスである。そして、このガラス基板11上に、３０
００オングストロームのタンタル（Ｔａ）からなる薄膜
12をスパッタ法により形成する。また、この薄膜12上に
感光性樹脂であるレジストを全面塗布した後、フォトマ
スクを用いて露光し、現像してレジストパターン13を形
成する。

【００１８】なお、この時、図７に示すように、図７
（ａ）に示す表示に寄与する表示画素領域Ａ外の外側領
域Ｂにも、表示画素領域Ａの薄膜12およびレジストパタ
ーン13からなる図７（ｂ）に示すパターンと同様に、外
側領域Ｂにも図７（ｃ）に示すパターンを形成する。

【００１９】続いて、ケミカルドライエッチング法によ
り薄膜12のエッチングを行ない、タンタル（Ｔａ）パタ
ーン14を形成する。ここではテトラフルオルメタン（Ｃ
Ｆ₄）と酸素ガス（Ｏ₂）を等量混合したプラズマ中で
エッチングを行ない、レジストパターン13の周辺である
エッヂ部にテーパ形状が形成される。

【００２０】引き続き、レジストパターン13を除去し、
薄膜12から形成されたタンタルパターン14を陽極とし
て、白金板を陰極にし、０．０１重量％クエン酸水溶液
の電解液中で化成を行ない、この時の電圧をコントロー
ルすることにより、図３に示すように、タンタルパター
ン14の表面上に、絶縁体層15を所望の厚さに形成する。
なお、この実施例では４２Ｖの電圧を印加し、７００オ
ングストロームの絶縁体層15を得ている。また、タンタ
ルパターン14の露出しているタンタルの部分は、電解液
に対し、膜厚２８０オングストロームの金属が膜厚７０
０オングストロームの酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）に変
化する。この陽極酸化の時に被覆部材を使用して、パッ
ドが形成されるパッド部を電解液から隔絶する。

【００２１】次に、図４に示すように、ガラス基板11お
よび絶縁体層15上の全面に、膜厚が１５００オングスト
ロームのチタン（Ｔｉ）からなる薄膜16を形成する。こ
の上に感光性樹脂のレジストを全面に塗布した後、フォ
トマスクを用いて露光し、現像にてレジストパターン17
を形成する。

【００２２】なお、この時も、図８に示すように、図８
（ａ）に示す表示に寄与する表示画素領域Ａ外の外側領
域Ｂにも、表示画素領域Ａの薄膜16およびレジストパタ
ーン17からなるパターンを示す図８（ｂ）と同様に、外
側領域Ｂにも図８（ｃ）に示すパターンを形成する。

【００２３】続いて、エチレンジアミン・テトラ・アセ
ティック・アシド（ＥＤＴＡ）９ｇと水４００cc、過酸
化水素２１６cc、アンモニア水３０mlの割合で混ぜ、室
温に保って、薄膜16をエッチング、レジストを除去し、
これにより非線形抵抗素子の基板に遠い側の上部電極と
なるチタン（Ｔｉ）膜18が形成される。

【００２４】この実施例では上部電極にチタン（Ｔｉ）
を用いたが、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、
さらには、タンタル（Ｔａ）を再度積層して上部電極と
しても同一の結果が得られる。

【００２５】次に、図４に示すように１０００オングス
トロームのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明導
電膜19をスパッタリング法により形成し、その後、透明
導電膜19上に感光性樹脂であるレジストを全面塗布した
後、フォトマスクを用いて露光し、現像にてレジストパ
ターン20を形成する。

【００２６】なお、この時も、図１に示すように、図１
（ａ）に示す表示に寄与する表示画素領域Ａ外の外側領
域Ｂにも、表示画素領域Ａの透明導電膜19およびレジス
トパターン20からなるパターンを示す図１（ｂ）と同様
に、外側領域Ｂにも図１（ｃ）に示すパターンを形成す
る。

【００２７】続いて、水、塩酸、硝酸を容量比１：１：
０．１の割合に混合し、３０℃に加熱したエッチング液
によりレジストパターン20と同一形状のＩＴＯパターン
21を形成し、レジストパターン20を除去する。

【００２８】このようにして、表示画素領域Ａに、タン
タルパターン14−絶縁体層15−チタン膜18、すなわち下
部金属ー絶縁体ー上部金属構造よりなる非線形抵抗素子
22を配線電極23によって行・列ごとに接続したアレイ基
板が完成する。また、表示画素領域Ａの外側の外側領域
Ｂには、非線形抵抗素子22を配線電極23によって列ごと
に形成したダミー線24が形成される。さらに、外側領域
ＢのＩＴＯパターン21は、孤立電極25を形成している。

【００２９】なお、このマトリクスアレイ基板10から、
液晶表示装置を形成するには、たとえばマトリクスアレ
イ基板の素子の形成面に、ポリイミド樹脂からなる配向
膜を塗布・焼成してラビングすることにより、液晶配向
方向を規制する。また、他方の基板となる対向用基板に
も同様の処理を行ない、一方の液晶表示用基板より約９
０°ねじった方向にラビングを行なう。

【００３０】そして、上記マトリクスアレイ基板および
対向用基板の２種類の基板を用意し、液晶の分子長軸方
向が両基板間で約９０°ねじれるように、５〜２０μｍ
の間隔を保って保持させ、液晶を注入し液晶セルを構成
する。そうして、液晶セルの外側に、偏光軸を約９０°
ねじった形で偏光板を配置すればよい。

【００３１】この状態で、マトリクスアレイ基板および
対向用基板のうち孤立電極25が形成されている基板に、
図９（ａ）に示す波形の走査パルス電圧波形を印加し、
他方の基板に、図９（ｂ）に示す波形の信号パルス電圧
波形を印加する。

【００３２】この様に、孤立電極25が形成されている基
板側に走査パルス電圧波形を印加し、他方の基板に信号
パルス電圧波形を印加することにより、孤立電極25が点
灯することがないので、孤立電極25が点灯して見苦しく
なることはない。なお、信号パルス電圧波形を印加した
場合には、電圧振幅の大きいすなわち波高が高い電圧が
印加されることになるため、孤立電極25が充電されて点
灯して見苦しくなる。

【００３３】そして、静電気が生じた場合には、周囲部
分となる外側領域Ｂのダミー配線24が破壊されることに
より、表示画素領域Ａの破壊を防止する。

【００３４】また、他の実施例として、図１０に示すよ
うに、表示画素領域Ａ側のみにＩＴＯパターン21を形成
し、外側領域Ｂ側には非線形抵抗素子22にのみを形成す
るようにしてもよい。この場合、ＩＴＯパターンの点灯
は生じないので見苦しさは生じない。反対に、配線電極
23のみを形成しただけでは、静電気から十分に保護でき
ない。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載の液晶表示装置によれば、
表示画素領域の外側に、電気的に孤立した状態の孤立電
極を形成し、孤立電極を形成した側のマトリクスアレイ
基板および他方の基板のいずれか一方に走査パルスが印
加されるようにして、静電気による画素電極の破壊を防
ぐとともに、ダミー線となる孤立電極の不要な点灯を防
ぐことができる。また、ダミー線となるダミー画素を配
線電極によって、列ごとに接続してダミー線となる孤立
電極の列を作ることにより、孤立電極を放電、破壊しや
すい構造、距離関係に配置しているため、製造工程中に
静電気が発生しても、孤立電極の部分が破壊され電位差
を緩和し、画素電極の非線形抵抗素子を保護することが
できる。また、孤立電極を有する基板に走査パルスを印
加するため、信号パルスとは異なり孤立電極が充電する
ことがなくなるので、孤立電極が点灯して見苦しさを生
じることもない。したがって、高品質の、大規模かつ高
精細にすることができる。

【００３６】請求項２記載の液晶表示装置によれば、表
示画素領域の外側に、配線電極により非線形抵抗素子を
列ごとに、ダミー線にて接続することにより、ダミー線
の部分を放電、破壊しやすい構造、距離関係に配置して
いるため、製造工程中に静電気が発生して表示画素領域
の外側部分で電位差が生じても、ダミー線の部分が破壊
され電位差を緩和し、画素電極の非線形抵抗素子を保護
する。したがって、高品質の、大規模かつ高精細にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１記載の液晶表示装置の一実施
例のアレイ基板を示す図である。（ａ）部分平面図。（ｂ）表示画素領域Ａの拡大図。（ｃ）外側領域Ｂの拡大図。

【図２】同上アレイ基板の一製造工程を示す断面図であ
る。

【図３】同上アレイ基板の図２の次の製造工程を示す断
面図である。

【図４】同上アレイ基板の図３の次の製造工程を示す断
面図である。

【図５】同上アレイ基板の図４の次の製造工程を示す断
面図である。

【図６】同上アレイ基板の図５の次の製造工程を示す断
面図である。

【図７】同上図２に示す工程のアレイ基板を示す図であ
る。（ａ）部分平面図。（ｂ）表示画素領域Ａの拡大図。（ｃ）外側領域Ｂの拡大図。

【図８】同上図４に示す工程のアレイ基板を示す図であ
る。（ａ）部分平面図。（ｂ）表示画素領域Ａの拡大図。（ｃ）外側領域Ｂの拡大図。

【図９】（ａ）走査電圧パルス波形図である。（ｂ）信号電圧パルス波形図である。

【図１０】本発明の請求項２記載の液晶表示装置の一実
施例のアレイ基板を示す図である。（ａ）部分平面図。（ｂ）表示画素領域Ａの拡大図。（ｃ）外側領域Ｂの拡大図。

【図１１】従来例の液晶表示装置を示す断面図である。

【符号の説明】

11 基板 22 非線形抵抗素子 23 配線電極 24 ダミー線 25 孤立電極Ａ表示画素領域Ｂ外側領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属−絶縁体−金属の構成からなりアレ
イ状に配置された非線形抵抗素子、前記非線形抵抗素子
に直列に接続された画素電極およびこの画素電極の各行
方向を接続する配線電極を備えたマトリクスアレイ基板
と、このマトリクスアレイ基板に相対向して設けられ、
各列方向に配置した透明電極配線を有する他方の基板と
を備え、行・列方向にそれぞれ信号パルス・走査パルス
のいずれかを印加する液晶表示装置において、前記マトリクスアレイ基板および前記他方の基板のいず
れか一方に情報表示に寄与しない孤立電極を孤立した状
態で形成し、この孤立電極が形成された前記マトリクス
アレイ基板および前記他方の基板のいずれか一方に走査
パルスが印加されることを特徴とした液晶表示装置。
【請求項２】相対向する一対の基板を備え、これら基
板のうち一方の基板はマトリクスアレイ基板で、金属ー
絶縁体ー金属の構成からなりアレイ状に配置された非線
形抵抗素子と、この非線形抵抗素子に直列に配置された
画素電極と、これら画素電極の各行方向を接続する配線
電極とを有し、前記画素電極が位置する表示画素領域の外側領域に、前
記非線形抵抗素子を列ごとに接続せしめたダミー線を設
けたことを特徴とする液晶表示装置。