(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隙をもって対向する第１の基板および第２の基板を備え、前記間隙に液晶を封入した液晶表示装置において、
前記第１の基板上に配した非線形抵抗素子と、
該非線形抵抗素子領域を含め第１の基板面を覆う層間絶縁膜と、
該層間絶縁膜に設けた開口部であって非線形抵抗素子を横断してその両側に張り出す形状の開口部と、
前記層間絶縁膜上に配設され前記開口部を介して前記非線形抵抗素子に電気的に接続される表示電極を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記表示電極は、さらに前記層間絶縁膜の下層に位置して前記第１の基板上に形成してある信号電極に前記層間絶縁膜を介してオーバーラップして設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
少なくとも前記層間絶縁膜と前記非線形抵抗素子を覆う緩衝層を前記表示電極の下層に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記表示電極は金属膜からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記表示電極上には表示電極を構成する金属材料を含む保護用絶縁膜を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記保護用絶縁膜は、前記表示電極の陽極酸化処理により形成された膜であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記層間絶縁膜の表面は可視光の波長より大きな周期の凹凸を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置の構造に関し、とくに非線形抵抗素子を有する基板の構造に関するものである。基板上には、非線形抵抗素子として、金属−非線形抵抗層−金属構造を有する二端子型非線形抵抗素子であり、非線形抵抗素子の電圧−電流特性を決める非線形抵抗素子の面積は、非線形抵抗素子を構成する下部電極と非線形抵抗層と層間絶縁膜の開口部により決定し、さらに、非線形抵抗素子の電圧−電流特性を決める構造は、下部電極−非線形抵抗層−上部電極により決定する非線形抵抗素子の構造に関するものである。また、非線形抵抗素子に接続する表示電極の示す割合を大きくするための構造に関するものである。また、表示電極の示す割合により特に表示品質を左右する反射型液晶表示装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶パネルを用いた液晶表示装置の表示容量は、大容量化の一途をたどっている。その液晶表示装置の構造は、第１の基板上に設ける信号電極に液晶画素の表示電極を直接に接続するパッシブマトリクス型と、信号電極と表示電極の間に非線形抵抗素子を有するアクティブマトリクス型がある。さらに、第１の基板上の表示電極と対向するように液晶を介して対向電極を設け、複数の信号電極と複数の対向電極をマトリクス状に配置し、信号電極と対向電極に接続するデーター電極に外部回路より所定の信号を印加する構造からなる。
【０００３】
そして、単純マトリクス構成（パッシブマトリクス型）の液晶表示装置にマルチプレクス駆動を用いる手段は、高時分割化するに従ってコントラストの低下あるいは応答速度の低下が生じ、２００本程度の走査線を有する場合では、充分なコントラストを得ることが難しくなる。
【０００４】
そこで、このような欠点を除去するために、個々の画素にスイッチング素子を設けるアクティブマトリクスの液晶表示パネルが採用されている。
【０００５】
このアクティブマトリクスの液晶表示パネルには、大別すると薄膜トランジスタを用いる三端子系と、非線系抵抗素子を用いる二端子系とがある。これらのうち構造や製造方法が簡単な点で、二端子系が優れている。
【０００６】
この二端子系のスイッチング素子としては、ダイオード型や、バリスタ型や、ＴＦＤ型などが開発されている。
【０００７】
このうちＴＦＤ型は、とくに構造が簡単で、そのうえ製造工程が短いという特徴を備えている。
【０００８】
また、液晶表示装置は自己発光型の表示装置ではないため、外部の光源を利用し液晶の光学変化により外部の光の変化を利用し表示を行う。そのため、観察者と液晶表示装置と光源の位置関係には、大きく分けると２種類ある。一方は、光源と観察者が液晶表示装置に対して同一面にある、いわゆる反射型液晶表示装置であり、他方は、観察者−液晶表示装置−光源の配置をとる、いわゆる透過型液晶表示装置である。液晶表示装置の長所である低消費電力化を目的とする場合には、特に光源を必要とせず液晶表示装置の周囲の光源を利用する反射型液晶表示装置が有効である。
【０００９】
以下に、信号電極と表示電極の間に非線形抵抗素子を有する反射型液晶表示装置の従来例を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図９は非線形抵抗素子を用いた従来技術における反射型液晶表示装置の構成を示す平面図である。さらに図１０は、図９の平面図におけるＡ−Ａ線での断面を示す断面図である。以下、図９と図１０とを交互に用いて従来技術を説明する。
【００１１】
第１の基板１上には、いずれもタンタル（Ｔａ）膜からなる信号電極３と、信号電極３と一体構造とする下部電極４を有する。さらに信号電極３上と下部電極４上とには、硫化亜鉛（ＺｎＳ）からなる非線形抵抗層５を有する。
【００１２】
さらに、第１の基板と、信号電極３と下部電極４上の非線形抵抗層５上には窒化シリコン（ＳｉＮx）からなる層間絶縁膜１２を設ける層間絶縁膜１２には、下部電極４上の非線形抵抗層５上に開口部２を有する。この開口部２は下部電極の幅より小さく第１の基板１上には設けていない。
【００１３】
さらに、前記層間絶縁膜１２の開口部２の周辺にはアルミニウム（Ａｌ）膜からなる上部電極６と上部電極６と一体構造の表示電極９を設ける。また、上部電極６は表示電極９と一体構造であり、かつ突起等の形状を有することなく、表示電極９の一部に含まれる平面形状を有する。下部電極４と非線形抵抗層５と上部電極６とにより非線形抵抗層１１を構成し、非線形抵抗素子１１の面積は図９に示す層間絶縁膜１２に設ける開口部２の幅Ｗ５とＷ４とにより決定する。さらに、層間絶縁膜１２の開口部２上には上部電極を有し、該上部電極は開口部により非線形抵抗層と接続し、さらに上部電極は表示電極に接続する構造を有し、前記非線形抵抗素子は、下部電極と非線形抵抗層と層間絶縁膜の開口部と上部電極により構成されている。そのため、層間絶縁膜１２の開口部２の精度と形状が非線形抵抗素子１１の電圧−電流特性の分布に影響するため、層間絶縁膜１２の膜厚を厚くすることが厳しくなるとともに、信号電極３上に表示電極９を形成することが厳しくなる。
【００１４】
以上に記載する第１の基板１を液晶表示装置として使用する場合には、第１の基板１に対向するように第２の基板２２を設ける。この第２の基板２２上には、表示電極６と対向するように透明導電性膜からなる酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜で構成する対向電極１５を有する。さらに対向電極１５には、外部回路の信号を印加するためのデーター電極（図示せず）を接続している。この従来例に示す構造は、カラーフィルターを設けていない、モノクロ表示用の液晶表示装置に関して説明している。また、カラー表示用の液晶表示装置の場合には、例えば、カラーフィルターを設けることにより可能である。
【００１５】
さらに第１の基板１上と第２の基板２２上には、液晶１７の分子を規則的に並べるための処理層として、それぞれ配向膜１６、１６を有する。
【００１６】
さらにスペーサー（図示せず）によって、第１の基板１と第２の基板２２とを所定の間隙寸法をもって対向させ、第１の基板１と第２の基板２２との間には、液晶１７を封入している。
【００１７】
さらに、第２の基板２２上に偏光板２５を有する。液晶表示装置は自己発光しないため、信号電極３とデーター電極に外部回路より駆動波形を印加し、非線形抵抗素子１１を介して、表示電極９と対向電極１５との間の領域の液晶１７の電圧と光学特性変化を利用し、さらに、第１の基板上のアルミニウム膜の反射特性と外光とを利用し液晶表示装置は所定の画像表示を行う。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、従来の液晶表示装置では、信号電極の部分と非線形抵抗素子を構成する部分と表示電極を構成する部分に分割していたため、液晶画素の繰り返し単位当たりの表示電極の示す比率を大きくできていない。そのため、透過型液晶表示装置の透過率の低下、あるいは反射型液晶表示装置の反射率の低下が発生し、暗い表示になる。
【００１９】
さらに、非線形抵抗素子の面積を決定する場合に、下部電極と上部電極の重なる面積により決定する方法あるいは、層間絶縁膜を設ける場合には、層間絶縁膜に設ける開口部により決定する方法があるが、特に層間絶縁膜の開口部のみを利用する場合においては、層間絶縁膜の膜厚分布により面積の差が発生しやすい。さらに、層間絶縁膜表面に凹凸を設ける場合においては、さらに層間絶縁膜の開口部の面積を一定にする方法は難しくなる。しかし、層間絶縁膜上に設ける表示電極の比率を大きくする必要があるため、改善が必要となる。
【００２０】
さらに、対向電極と表示電極の間には、薄くて、かつ柔らかい絶縁膜である配向膜１６と液晶１７しかないため、ゴミ等により配向膜１６は、簡単に破壊し、さらに導電性のゴミにより対向電極と表示電極が電気的に短絡してしまい、目的とする電圧を表示電極と対向電極間に印加することができなくなる。この現象は表示電極の占める割合が大きくなるほど顕著になり、さらに反射特性を向上するために層間絶縁膜の表面に凹凸を形成する場合に発生しやすくなる。
【００２１】
また、表示電極あるいは、対向電極上に真空スパタリング法あるいは、回転塗布法等により絶縁膜を形成する方法があるが、真空を利用する方法はコストが高く、回転塗布法では絶縁膜の膜厚が厚くなり液晶表示装置の表示品質の低下あるいは駆動電圧の上昇につながる。
【００２２】
本発明の目的は、上記課題を解決して、上記の液晶表示装置の表示電極の比率を向上し、さらに、表示電極の例えば、凹凸性等を維持したまま、非線形抵抗素子の特性を均一にし、液晶表示装置の表示品質を向上するための液晶表示装置の構造を提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置においては、下記記載の構成を採用する。
【００２４】
本発明の液晶表示装置は、所定の間隔をもって対向する第１の基板および第２の基板と、その第１の基板上には、信号電極と信号電極と一体構造の下部電極と、信号電極と下部電極上に設ける非線形抵抗層と、該非線形抵抗層とその周囲に少なくとも設ける層間絶縁膜を有し、該層間絶縁膜には、前記下部電極上の非線形抵抗層上に設ける開口部を有し、上部電極は層間絶縁膜の開口部により非線形抵抗層と接続し、上部電極は、さらに表示電極と接続する構造を有し、また、第２の基板上には、少なくとも対向電極を有し、さらに、第１の基板と第２の基板との間に封入した液晶とを備えた液晶表示装置において、前記層間絶縁膜の開口部は、下部電極上に設ける非線形抵抗層上とその周囲の基板上に広がる開口部であるこを特徴とする。
【００２５】
本発明の液晶表示装置は、所定の間隔をもって対向する第１の基板および第２の基板と、その第１の基板上には、信号電極と信号電極と一体構造の下部電極と、信号電極と下部電極上に設ける非線形抵抗層と、該非線形抵抗層とその周囲に少なくとも設ける層間絶縁膜を有し、該層間絶縁膜には、前記下部電極上の非線形抵抗層上に設ける開口部を有し、上部電極は層間絶縁膜の開口部により非線形抵抗層と接続し、上部電極は、さらに表示電極と接続する構造を有し、また、第２の基板上には、少なくとも対向電極を有し、さらに、第１の基板と第２の基板との間に封入した液晶とを備えた液晶表示装置において、前記層間絶縁膜の開口部は、下部電極上に設ける非線形抵抗層上とその周囲の基板上に広がる開口部であり、上部電極は前記開口部上を完全に覆い、さらに上部電極は表示電極と一体構造であり、表示電極は、層間絶縁膜を介して信号電極上と非線形抵抗層上とを覆う構造からなることを特徴とする。
【００２６】
本発明の液晶表示装置は、非線形抵抗素子の素子面積を決定する開口部を有する層間絶縁膜の表面には、可視光の波長より大きな周期の凹凸を有する。
【００２７】
【作用】
液晶表示装置を構成する非線形抵抗素子を有する第１の基板上に設ける非線形抵抗素子を信号電極と信号電極と一体構造の下部電極と下部電極上に設ける非線形抵抗層とほぼ全面に設ける層間絶縁膜と非線形抵抗層上とその周囲に設ける層間絶縁膜の開口部と開口部を含む層間絶縁膜上に設ける表示電極とを有する構成を採用し、層間絶縁膜により信号電極と表示電極あるいは、下部電極と表示電極の絶縁性が保持できるため、信号電極上と下部電極上に層間絶縁膜を介して表示電極を設けることができるため、単位画素中の表示電極の占める割合、すなわち有効表示領域を大きくすることができる。そのため、透過型液晶表示装置の場合には透過率が向上でき、反射型液晶表示装置の場合には、反射率の向上ができる。
【００２８】
さらに、表示電極には反射率の高い金属膜を利用し、さらに、層間絶縁膜の上面に凹凸を設けることにより効率のよい反射特性を達成することができる。さらに、表示電極を前記金属膜の絶縁膜により被服することにより、第１の基板上の表示電極と第２の基板上の対向電極との電気的短絡を防止することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の液晶表示装置を実施するための最良の形態における液晶表示装置の構成を、図面を使用して説明する。
【００３０】
はじめに本発明の第１の実施形態における非線形抵抗素子と非線形抵抗素子を用いる液晶表示装置の構成を、図１と図２と図３を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する平面図である。図２は図１の平面図のＢ−Ｂ線における断面を示す断面図である。図３は図１の平面図のＣ−Ｃ線における断面を示す断面図である。以下、図１と図２と図３を交互に用いて本発明の第１の実施形態を説明する。
【００３１】
ガラス基板からなる第１の基板１上には、いずれもタンタル（Ｔａ）膜からなる信号電極３と、信号電極３と一体構造である下部電極４を設ける。下部電極４の幅はＷ３である。さらに信号電極３上と下部電極４上には、非線形抵抗層５としてタンタル膜（Ｔａ）の陽極酸化膜からなる酸化タンタル膜（Ｔａ2 Ｏ5 ）を設ける。
【００３２】
さらに、非線形抵抗層５上と第１の基板上１にはポリイミド樹脂を主成分とする感光性樹脂からなる層間絶縁膜１２を設ける。層間絶縁膜１２の表面には第２の基板２２の偏光板側に配置する外部光源（図示せず）と外部光源側の状況を反射特性を有する表示電極９により正反射を起こし、外部状況に写り込み、あるいは、光源の視野角依存性を防止するために、可視光の光学波長（４００ナノメートルから８００ナノメートル）より長い周期の凹凸を設ける。また、凹部と凸部との傾斜は４５度より緩やかな傾斜とする。以上により、外部光源の視野角依存性を低減し、表示電極９からの正反射による外部状況の写り込み現象を防止できる。
【００３３】
また、層間絶縁膜１２には、下部電極４上の非線形抵抗層５と交差し、第１の基板１上に張り出す信号電極３と平行する辺の長さがＷ２で、直交する辺の長さがＷ１の長方形の開口部２を設ける。このように、第１の基板１上まで開口部２を設けることにより、層間絶縁膜１２の開口部２を形成する際に第１の基板１の表面に微少な凹凸を形成することが可能となる。その反面、非線形抵抗層５の表面は非線形抵抗素子１１の電圧−電流特性を決定するため、表面の形状には微妙であるため、上部電極６の密着を強化するために非線形抵抗層５上に凹凸を形成することは難しい。そのため、第１の基板１上まで広がる層間絶縁膜１２の開口部２を設けることは有効である。
【００３４】
さらに、前記層間絶縁膜１２の開口部２上とその周辺には、アルミニウム（Ａｌ）膜からなる上部電極６を設ける。また、上部電極６の周囲には、上部電極６と一体構造の表示電極９を設ける。上部電極６と表示電極９とは、上部電極６の全周囲で表示電極９と一体構造となる。下部電極４と非線形抵抗層５と上部電極６とにより非線形抵抗層１１を構成し、非線形抵抗素子１１の面積は、層間絶縁膜１２の長軸Ｗ１と短軸Ｗ２の長方形の開口部２のうち長軸Ｗ１を第１の基板１上まで張り出す構成とするため、層間絶縁膜１２の開口部２の内の短軸Ｗ２と下部電極４の幅Ｗ３により決定する。
【００３５】
以上のように、層間絶縁膜１２の開口部２を利用し非線形抵抗素子１１の面積を決める際に、下部電極４の幅を利用する。この理由は、下部電極５は、第１の基板１上に直接形成することが可能であり、下地の凹凸もない状況にてパターン形成可能であり、また、膜厚分布、あるいは、電極幅の精度が良好である。
【００３６】
また、層間絶縁膜１２の開口部２を第１の基板１上まで張り出すことにより、開口部２の面積を大きくし、さらに第１の基板１との密着力を利用でき、さらに、パターンを形成する場合に例えば、正方形の開口部２を利用する場合には、角のパターンの変形が発生するが辺を利用することにより変形を防止することができる。そのため、層間絶縁膜１２の開口部２の非線形抵抗素子１１に利用する部分の精度を向上することができる。
【００３７】
さらに、上部電極６と一体構造の表示電極９を信号電極３上に設けることにより、信号電極３上に設けていない場合、あるいは、信号電極３上に設けずさらに信号電極３と表示電極９とに間隙を設ける場合に比較し、表示電極９の面積を大きくすることができる。さらに、信号電極３上には非線形抵抗層５と層間絶縁膜１２を設けているため、表示電極９との電気的短絡も防止できる。
【００３８】
さらに、以上の第１の基板１を液晶表示装置に利用する場合には、第１の基板１と対向する第２の基板２２を設ける。この第２の基板２２上には、第１の基板１上に設ける表示電極６と対向するように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる対向電極１５を設ける。さらに対向電極１５は、外部回路の信号を印加するためのデーター電極（図示せず）と接続する。
【００３９】
さらに第１の基板１と第２の基板２２とは、液晶１７の分子を規則的に並べるための処理層として、それぞれ配向膜１６、１６を有する。さらにスペーサー（図示せず）によって、第１の基板１と第２の基板２２とを所定の間隙寸法をもって対向させ、第１の基板１と第２の基板２２との間に液晶１７を封入する。さらに、第２の基板２２上に偏光板２５を有する。
【００４０】
また、信号電極３とデーター電極に外部回路より駆動波形を印加し、非線形抵抗素子１１を介して、表示電極９と対向電極１５との間の液晶１７に光学特性変化を発生させることにより液晶表示装置は所定の画像表示を行う。また、液晶表示装置は自己発光しないため、第１の基板上のアルミニウム膜の反射特性と外光とを利用し、観察者へ表示情報を提示する。
【００４１】
以上の説明から明らかなように、第１の基板１上には、下部電極４と非線形抵抗層５と層間絶縁膜１２の開口部２と上部電極６の重ね合わせにより構成し、非線形抵抗素子１１の面積は下部電極５の幅Ｗ３と開口部の短軸Ｗ２より決まる。また、上部電極６は上部電極６の全周囲で一体構造を有する表示電極９に接続する。そのため、非線形抵抗素子１１の周囲において、表示電極９を有効的に利用可能となる。さらに、表示電極９を非線形抵抗層５と層間絶縁膜１２を介して信号電極３と重なり合う構造とすることにより、表示電極５の有効面積を向上することが可能となる。
【００４２】
以上により、表示電極９の面積を層間絶縁膜１２を利用し改善する構成を有する場合において、非線形抵抗素子１１の面積分布を小さくすることが可能となり、さらに、表示電極９の有効利用ができるため、表示品質の良好な液晶表示装置が達成できる。
【００４３】
つぎに本発明の第２の実施形態における非線形抵抗素子と非線形抵抗素子を用いる液晶表示装置の構成を、図４を用いて説明する。図４は本発明の図１に示す液晶表示装置のＢ−Ｂ線における断面を示す図であり、第１の実施形態とは別の構造を示す図である。第２の実施形態においては、非線形抵抗層５を下部電極４と第１の基板１上のほぼ全面に形成する構造に本発明を利用する場合を示す。また、第２の実施形態においては、カラーフィルターを用いるカラー液晶表示装置に関して示す。モノクロ液晶表示装置とカラー液晶表示装置は簡単には、モノクロ液晶表示装置の一部にカラーフィルターを利用する方式等がある。以下に第２の実施形態を図４を用いて説明する。
【００４４】
ガラス基板からなる第１の基板１上には、いずれもモリブデン（Ｍｏ）膜からなる信号電極３と、信号電極３と一体構造である下部電極４を設ける。この下部電極４の幅はＷ３である。さらに信号電極３上と下部電極４上と第１の基板１上とには、非線形抵抗層５として窒化シリコン（ＳｉＮx）膜を設ける。
【００４５】
さらに、非線形抵抗層５上と第１の基板上１には酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜１２を設ける。層間絶縁膜１２には、下部電極４上の非線形抵抗層５と交差し、第１の基板上に張り出す信号電極３と平行する辺の長さがＷ２で、直交するへの長さがＷ１の長方形の開口部２を設ける。このように、第１の基板１上まで開口部２を設けることにより、層間絶縁膜１２の開口部２を形成する際に第１の基板１の表面に微少な凹凸を形成することが可能となる。その反面、非線形抵抗層５の表面は非線形抵抗素子１１の電圧−電流特性を決定するため、表面の形状には微妙であるため、上部電極６の密着を強化するために非線形抵抗層５上に凹凸を形成することは難しい。そのため、第１の基板１上まで広がる層間絶縁膜１２の開口部２を設けることは有効である。
【００４６】
さらに、層間絶縁膜１２の開口部２上には高融点金属、例えば、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）等を不純物として含むアルミニウムからなる上部電極６を設ける。また、上部電極６の周囲には、上部電極６と一体構造の表示電極９を設ける。上部電極６と表示電極９とは、上部電極６の全周囲で表示電極９と一体構造となる。下部電極４と非線形抵抗層５と上部電極６とにより非線形抵抗層１１を構成し、非線形抵抗素子１１の面積は、層間絶縁膜１２の長軸と短軸の長方形の開口部２のうち長軸を第１の基板１上まで張り出す構成とするため、層間絶縁膜１２の開口部２の内の短軸Ｗ２と下部電極４の幅Ｗ３により決定する。
【００４７】
以上のように、層間絶縁膜１２の開口部２を利用し非線形抵抗素子１１の面積を決める際に、下部電極４の幅Ｗ３を利用する。この理由は、下部電極５は、第１の基板１上に直接形成することが可能であり、下地の凹凸もない状況にてパターン形成可能であり、また、膜厚分布、あるいは、電極幅の精度が良好である。
【００４８】
また、層間絶縁膜１２の開口部２を第１の基板１上まで張り出すことにより、開口部２の面積を大きくでき、さらに、パターンを形成する場合に例えば、正方形の開口部２を利用する場合には、角のパターンの変形が発生するが辺を利用することにより変形を防止することができる。そのため、層間絶縁膜１２の開口部２の非線形抵抗素子に利用する部分の精度を向上することができる。
【００４９】
さらに、上部電極６と一体構造の表示電極９を信号電極３上に設けることにより、信号電極３上に設けていない場合、あるいは、信号電極３上に設けずさらに信号電極３と表示電極９とに間隙を設ける場合に比較し、表示電極９の面積を大きくすることができる。さらに、信号電極３上には非線形抵抗層５と層間絶縁膜１２を設けているため、表示電極９との電気的短絡も防止できる。
【００５０】
第１の実施形態と同様に、以上の第１の基板１を液晶表示装置に利用する場合には、第１の基板１と対向する第２の基板２２を設ける。この第２の基板２２上には、第１の基板１上に設ける表示電極６と対向するようにカラーフィルター層２６と酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる対向電極１５を設ける。さらに対向電極１５は、外部回路の信号を印加するためのデーター電極（図示せず）と接続する。
【００５１】
さらに第１の基板１と第２の基板２２とは、液晶１７の分子を規則的に並べるための処理層として、それぞれ配向膜１６、１６を有する。さらにスペーサー（図示せず）によって、第１の基板１と第２の基板２２とを所定の間隙寸法をもって対向させ、第１の基板１と第２の基板２２との間に液晶１７を封入する。さらに、第２の基板２２上に偏光板２５を有する。
【００５２】
また、信号電極３とデーター電極に外部回路より駆動波形を印加し、非線形抵抗素子１１を介して、表示電極９と対向電極１５との間の液晶１７に光学特性変化を発生させることにより液晶表示装置は所定の画像表示を行う。また、液晶表示装置は自己発光しないため、第１の基板上の高融点金属を不純物イオンとして含むアルミニウム膜の反射特性と外光とを利用し、観察者へ表示情報を提示する。
【００５３】
以上の説明から明らかなように、第１の基板１上には、下部電極４と非線形抵抗層５と層間絶縁膜１２の開口部２と上部電極６の重ね合わせにより構成し、非線形抵抗素子１１の面積は下部電極５の幅Ｗ３と開口部の短軸Ｗ２より決まる非線形抵抗素子１１を有し、上部電極６は上部電極６の全周囲で一体構造を有する表示電極９に接続する。そのため、非線形抵抗素子１１の周囲において、表示電極９を有効的に利用可能となる。さらに、表示電極９を非線形抵抗層５と層間絶縁膜１２を介して信号電極３と重なり合う構造とすることにより、表示電極５の有効面積を向上することが可能となる。
【００５４】
さらに、非線形抵抗層５を第１の基板１上と下部電極４上に形成し、特にエッチング処理等を行うことなく上部電極６と表示電極９とを形成することが可能なため、工程が簡単になる。
【００５５】
つぎに本発明の第３の実施形態における非線形抵抗素子と非線形抵抗素子を用いる液晶表示装置の構成を、図５を用いて説明する。図５は本発明の図１に示す液晶表示装置のＢ−Ｂ線における断面を示す図であり、第１の実施形態とは別の構造を示す図である。第３の実施形態においては、層間絶縁膜１２と表示電極９あるいは、非線形抵抗層５と上部電極６との電気的および機械的接続を良好に行うために中間に緩衝層を設ける構造を有している。以下に第３の実施形態を図５を用いて説明する。
【００５６】
ガラス基板からなる第１の基板１上には、いずれもタンタル（Ｔａ）膜からなる信号電極３と、信号電極３と一体構造である下部電極４を設ける。下部電極４の幅はＷ３である。さらに信号電極３上と下部電極４上には、非線形抵抗層５としてタンタル膜（Ｔａ）の陽極酸化膜からなる酸化タンタル膜（Ｔａ2 Ｏ5 ）を設ける。
【００５７】
さらに、非線形抵抗層５上と第１の基板上１にはポリイミド樹脂を主成分とする感光性樹脂からなる層間絶縁膜１２を設ける。層間絶縁膜１２には、下部電極４上の非線形抵抗層５と交差し、第１の基板上に張り出す信号電極３と平行する辺の長さがＷ２で、直交するへの長さがＷ１の長方形の開口部２を設ける。このように、第１の基板１上まで開口部２を設けることにより、層間絶縁膜１２の開口部２を形成する際に第１の基板１の表面に微少な凹凸を形成することが可能となる。その反面、非線形抵抗層５の表面は非線形抵抗素子１１の電圧−電流特性を決定するため、表面の形状には微妙であるため、上部電極６の密着を強化するために非線形抵抗層５上に凹凸を形成することは難しい。そのため、第１の基板１上まで広がる層間絶縁膜１２の開口部２を設けることは有効である。
【００５８】
さらに、前記層間絶縁膜１２の開口部２上とその周辺に酸化チタン（Ｔｉ０x）膜からなる緩衝層２７とアルミニウム（Ａｌ）膜２８からなる上部電極６を設ける。この酸化チタン膜を挿入することにより、層間絶縁膜１２とアルミニウ膜２８の密着力が不十分であった場合にも強度的に十分にすることができる。さらに、非線形抵抗層５とアルミニウム膜２８の直接接続では、例えば熱処理により拡散あるは反応が発生し、非線形抵抗層５の特性が劣化するが、緩衝層２７を非線形抵抗層５とアルミニウム膜２８の間に挿入することにより、非線形抵抗素子１１の特性の向上が可能となる。
【００５９】
さらに、非線形抵抗層５と上部電極６に利用する材質により、非線形抵抗素子１１の下部電極４に正の電圧を印加する時に流れる電流と、負の電圧を印加する時に流れる電流に差が発生する場合があり、いわゆる電圧−電流特性の非対称性を発生する。この場合には、非線形抵抗層５と下部電極４と上部電極６の材質を選定する必要がある。しかし、下部電極４と非線形抵抗層５は、非線形抵抗素子１１を構成する重要な材質であるため、上部電極６の選定により、非線形抵抗素子１１の電圧−電流特性の対称性の向上が必要となる。そのため、上部電極６には反射特性を重視する材質を選定し、非線形抵抗素子１１の特性を考慮し、非線形抵抗層５と上部電極６との間に緩衝層２７を挿入することは、特に本発明の構造の場合には有効である。
【００６０】
また、上部電極６の周囲には、上部電極６と一体構造の表示電極９を設ける。上部電極６と表示電極９とは、上部電極６の全周囲で表示電極９と一体構造となる。下部電極４と非線形抵抗層５と上部電極６とにより非線形抵抗層１１を構成し、非線形抵抗素子１１の面積は、層間絶縁膜１２の長軸と短軸の長方形の開口部２のうち長軸を第１の基板１上まで張り出す構成とするため、層間絶縁膜１２の開口部２の内の短軸と下部電極４の幅により決定する。
【００６１】
以上のように、層間絶縁膜１２の開口部２を利用し非線形抵抗素子１１の面積を決める際に、下部電極４の幅Ｗ３を利用する。この理由は、下部電極５は、第１の基板１上に直接形成することが可能であり、下地の凹凸もない状況にてパターン形成可能であり、また、膜厚分布、あるいは、電極幅の精度が良好である。
【００６２】
また、層間絶縁膜１２の開口部２を第１の基板１上まで張り出すことにより、開口部２の面積を大きくし、さらに第１の基板１との密着力を利用でき、さらに、パターンを形成する場合に例えば、正方形の開口部２を利用する場合には、角のパターンの変形が発生するが辺を利用することにより変形を防止することができる。そのため、層間絶縁膜１２の開口部２の非線形抵抗素子に利用する部分の精度を向上することができる。
【００６３】
さらに、上部電極６と一体構造の表示電極９を信号電極３上に設けることにより、信号電極３上に設けていない場合、あるいは、信号電極３上に設けずさらに信号電極３と表示電極９とに間隙を設ける場合に比較し、表示電極９の面積を大きくすることができる。さらに、信号電極３上には非線形抵抗層５と層間絶縁膜１２を設けているため、表示電極９との電気的短絡も防止できる。
【００６４】
第１の実施形態と同様に、以上の第１の基板１を液晶表示装置に利用する場合には、第１の基板１と対向する第２の基板２２を設ける。この第２の基板２２上には、第１の基板１上に設ける表示電極６と対向するように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる対向電極１５を設ける。さらに対向電極１５は、外部回路の信号を印加するためのデーター電極（図示せず）と接続する。さらに第１の基板１と第２の基板２２とは、液晶１７の分子を規則的に並べるための処理層として、それぞれ配向膜１６、１６を有する。
【００６５】
さらにスペーサー（図示せず）によって、第１の基板１と第２の基板２２とを所定の間隙寸法をもって対向させ、第１の基板１と第２の基板２２との間に液晶１７を封入する。さらに、第２の基板２２上に偏光板２５を有する。また、信号電極３とデーター電極に外部回路より駆動波形を印加し、非線形抵抗素子１１を介して、表示電極９と対向電極１５との間の液晶１７に光学特性変化を発生させることにより液晶表示装置は所定の画像表示を行う。また、液晶表示装置は自己発光しないため、第１の基板上のアルミニウム膜の反射特性と外光とを利用し、観察者へ表示情報を提示する。
【００６６】
以上の説明から明らかなように、第１の基板１上には、下部電極４と非線形抵抗層５と層間絶縁膜１２の開口部２と上部電極６の重ね合わせにより構成し、非線形抵抗素子１１の面積は下部電極５の幅Ｗ３と開口部の短軸Ｗ２より決まる非線形抵抗素子１１を有し、上部電極６は上部電極６の全周囲で一体構造を有する表示電極９に接続する。そのため、非線形抵抗素子１１の周囲において、表示電極９を有効的に利用可能となる。さらに、表示電極９を非線形抵抗層５と層間絶縁膜１２を介して信号電極３と重なり合う構造とすることにより、表示電極５の有効面積を向上することが可能となる。
【００６７】
さらに、反射板を兼用する表示電極９は反射率の良好な膜を利用し、非線形抵抗素子１１の電圧−電流特性の非対称性をなくすために非線形抵抗層５と上部電極６との間に緩衝層２７を挿入する構造とし、外部回路の単純化と液晶への直流電圧の印加を防止し、表示の残像現象の低減を行った。したがって、表示品質の良好な液晶表示装置が達成できる。
【００６８】
つぎに本発明の第４の実施形態における非線形抵抗素子と非線形抵抗素子を用いる液晶表示装置の構成を、図６を用いて説明する。図６は本発明の図１に示す液晶表示装置のＢ−Ｂ線における断面を示す図であり、第１の実施形態とは別の構造を示す図である。第４の実施形態においては、表示電極９上に表示電極９を構成する材料を含む酸化膜あるいは窒化膜からなる保護用絶縁膜５１を設ける。以下に第４の実施形態を図６を用いて説明する。
【００６９】
ガラス基板からなる第１の基板１上には、いずれもタンタル（Ｔａ）膜からなる信号電極３と、信号電極３と一体構造である下部電極４を設ける。下部電極４の幅はＷ３である。さらに信号電極３上と下部電極４上には、非線形抵抗層５としてタンタル膜（Ｔａ）の陽極酸化膜からなる酸化タンタル膜（Ｔａ2 Ｏ5 ）を設ける。
【００７０】
さらに、非線形抵抗層５上と第１の基板上１にはポリイミド樹脂を主成分とする感光性樹脂からなる層間絶縁膜１２を設ける。層間絶縁膜１２には、下部電極４上の非線形抵抗層５と交差し、第１の基板上に張り出す信号電極３と平行する辺の長さがＷ２で、直交するへの長さがＷ１の長方形の開口部２を設ける。このように、第１の基板１上まで開口部２を設けることにより、層間絶縁膜１２の開口部２を形成する際に第１の基板１の表面に微少な凹凸を形成することが可能となる。その反面、非線形抵抗層５の表面は非線形抵抗素子１１の電圧−電流特性を決定するため、表面の形状には微妙であるため、上部電極６の密着を強化するために非線形抵抗層５上に凹凸を形成することは難しい。そのため、第１の基板１上まで広がる層間絶縁膜１２の開口部２を設けることは有効である。
【００７１】
さらに、前記層間絶縁膜１２の開口部２上とその周辺にアルミニウム（Ａｌ）膜２８からなる上部電極６を設ける。また、上部電極６の周囲には、上部電極６と一体構造の表示電極９を設ける。上部電極６と表示電極９とは、上部電極６の全周囲で表示電極９と一体構造となる。下部電極４と非線形抵抗層５と上部電極６とにより非線形抵抗層１１を構成し、非線形抵抗素子１１の面積は、層間絶縁膜１２の長軸と短軸の長方形の開口部２のうち長軸を第１の基板１上まで張り出す構成とするため、層間絶縁膜１２の開口部２の内の短軸と下部電極４の幅により決定する。
【００７２】
さらに、上部電極６と表示電極９上には、アルミニウム膜の陽極酸化膜である酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜を保護用絶縁膜５１として設ける。この保護用絶縁膜５１は、信号電極３を陽極としで非線形抵抗素子１１を介して上部電極６と表示電極９を陽極として、ほう酸アンモニウム溶液を利用し、白金電極からなる陽極酸化用対向電極を利用して形成する。上部電極６と表示電極９とが上部電極６の全ての辺で同一構造であり、さらに、信号電極３のかなりの部分を表示電極９により被服する構造のため、信号電極３あるいは下部電極４の劣化を防止することができる。
【００７３】
第１の実施形態と同様に、以上の第１の基板１を液晶表示装置に利用する場合には、第１の基板１と対向する第２の基板２２を設ける。この第２の基板２２上には、第１の基板１上に設ける表示電極６と対向するように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる対向電極１５を設ける。さらに対向電極１５は、外部回路の信号を印加するためのデーター電極（図示せず）と接続する。
【００７４】
さらに第１の基板１と第２の基板２２とは、液晶１７の分子を規則的に並べるための処理層として、それぞれ配向膜１６、１６を有する。さらにスペーサー（図示せず）によって、第１の基板１と第２の基板２２とを所定の間隙寸法をもって対向させ、第１の基板１と第２の基板２２との間に液晶１７を封入する。さらに、第２の基板２２上に偏光板２５を有する。
【００７５】
また、信号電極３とデーター電極に外部回路より駆動波形を印加し、非線形抵抗素子１１を介して、表示電極９と対向電極１５との間の液晶１７に光学特性変化を発生させることにより液晶表示装置は所定の画像表示を行う。また、液晶表示装置は自己発光しないため、第１の基板上のアルミニウム膜の反射特性と外光とを利用し、観察者へ表示情報を提示する。
【００７６】
ここで、従来例に示す構造では、表示電極９上と対向電極１５上には液晶の配向を行うための薄膜の絶縁膜である配向膜１６を有するのみであるが、本第４の実施形態によれば、表示電極９上に表示電極９を構成する材料の保護用絶縁膜５１を有しているため、ゴミ等が第１の基板１あるいは第２の基板２２上に付着しても前記保護用絶縁膜５１により表示電極９と対向電極１５との電気的短絡を防止することができる。さらに、表示電極９上の保護用絶縁膜５１を表示電極９の酸化膜を利用することにより表示電極９に凹凸を有する場合においても、自己整合的に表示電極９上に絶縁膜を設けることが可能である。さらに、液晶１７にアルミニウム膜のように、標準単極電位が卑な材質を用いる場合においても、液晶１７へアルミニウムイオン等が混入する、あるいは、対向電極との電位差により液晶内へ直流電圧を発生するが、保護用絶縁膜５１を利用することにより、アルミニウム膜の液晶１７への直接の接触を防止できるため、液晶７の信頼性が向上する。
【００７７】
つぎに本発明の第５の実施形態における非線形抵抗素子と非線形抵抗素子を用いる液晶表示装置の構成を、図７と図８を用いて説明する。図７は本発明の第５の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する平面図である。図８は図７の平面図のＣ−Ｃ線における断面を示す断面図である。また、第５の実施形態は信号電極３と表示電極９との間に複数（２個）の非線形抵抗素子を有する構造を用いている。以下、図７と図８とを交互に用いて本発明の第５の実施形態を説明する。
【００７８】
ガラス基板からなる第１の基板１上には、いずれもタンタル（Ｔａ）膜からなる信号電極３と、信号電極３と一体構造である張り出し部３２と下部電極４とを設ける。下部電極４の幅はＷ３である。さらに信号電極３上と３２と下部電極４上には、非線形抵抗層５としてタンタル膜（Ｔａ）の陽極酸化膜からなる酸化タンタル膜（Ｔａ2 Ｏ5 ）を設ける。また、非線形抵抗層５を設けてから信号電極３と下部電極４を接続する張り出し部３２の一部であるエッチング除去部３３を第１の基板１上より除去し、信号電極３と下部電極４との直接接続を切断するため、エッチング除去部３３は破線にて示してある。
【００７９】
さらに、非線形抵抗層５上と第１の基板上１にはポリイミド樹脂を主成分とする感光性樹脂からなる層間絶縁膜１２を設ける。また、層間絶縁膜１２には、信号電極３上に設ける接続用開口部３１と、下部電極４上の非線形抵抗層５と交差し、第１の基板上に張り出す信号電極用開口部３５と表示電極用開口部３６の３種類を有する。
【００８０】
さらに、前記層間絶縁膜１２の接続用開口部３１上と下部電極４上の信号電極用開口部３５とを接続する信号電極用上部電極３８を設ける。信号電極３より接続用開口部３１と信号電極用上部電極３８と信号電極用開口部３５と非線形抵抗層５と下部電極４により第１の非線形抵抗素子３９を構成する。また、下部電極上の表示電極用開口部３６と表示電極９を接続する表示電極用上部電極３４を設ける。表示電極９と表示電極用上部電極３４とは全ての辺で一体構造である。表示電極９より表示電極用上部電極３４と表示電極用開口部３６と非線形抵抗層５と下部電極４により第２の非線形抵抗素子４０を構成する。また、表示電極９は信号電極用上部電極３８と所定の間隙を設け、かつ信号電極３上に重なる構造を有する。
【００８１】
以上の構造を採用することにより、層間絶縁膜１２の開口部３５、３６を利用し、信号電極３と表示電極９の間に複数の非線形抵抗素子３９、４０を有する場合においても、表示電極９の有効面積を大きくし、さらに、非線形抵抗素子３９、４０の電圧−電流特性の分布を小さくすることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の構造、すなわち、非線形抵抗素子１１の面積を下部電極の幅と層間絶縁膜１２の開口部２の幅により決定するため、層間絶縁膜１２の開口部２のみで面積を決定する場合に比較し、非線形抵抗素子１１の電圧-電流特性の分布を小さくでき、良好な液晶表示装置を達成できる。さらに、非線形抵抗素子１１を構成する上部電極６を表示電極９とほぼ全辺で接続することにより表示電極９の面積を大きくでき、表示に利用できる表示電極９の有効面積が改善できる。さらに、信号電極３上の層間絶縁膜１２を利用し、表示電極９を信号電極３と重なり合う構造とすることにより、非常に効率良く表示電極９の面積の拡大ができる。
【００８３】
また、本発明では、層間絶縁膜１２に設ける開口部２を下部電極４の幅より広くする構造を採用するため、非線形抵抗層１２と上部電極６との密着では不十分な場合においても、基板１と上部電極６との密着が補強するため、非線形抵抗素子１１の特性の安定に有効である。さらに、上部電極６は層間絶縁膜１２の開口部２上を全て覆うため、基板１と上部電極５の密着の補強により、非線形抵抗層５の特性劣化等を防止できる。
【００８４】
さらに、表示電極９と上部電極６とを一体構造の金属膜とすることにより、特に明るさが重要な反射型液晶表示装置の明るさ向上が達成でき、良好な反射型液晶表示装置が得られる。また、層間絶縁膜１２の表面に凹凸を形成することにより、光散乱性を持たせることができるため、反射型液晶表示装置に有効となる。
【００８５】
本発明の第１の実施形態と第３の実施形態と第４の実施形態においては、層間絶縁膜１２の表面に凹凸を設ける例を示したが、第２の実施形態あるいは、第５の実施形態に凹凸を設ける、あるいは、第１と第３と第４の実施形態においても、第２の実施形態と同様に凹凸を設けていない構造を利用する場合においても、当然本発明の効果は有効である。
【００８６】
さらに、第２の実施形態に示す非線形抵抗層をほぼ全面に設ける構成においても、第１あるいは、第３あるいは、第４あるいは、第５の実施形態と組み合わせる方法を利用する場合においても、当然本発明の効果は有効である。
【００８７】
さらに、第３の実施形態に示す上部電極と緩衝層を設ける構成においても、第１あるいは、第２あるいは、第４あるいは、第５の実施形態と組み合わせる方法を利用する場合においても、当然本発明の効果は有効である。
【００８８】
さらに、第４の実施形態に示す上部電極と表示電極上に上部電極と表示電極を構成する材料の保護用絶縁膜を設ける構成においても、第１あるいは、第２あるいは、第３あるいは、第５の実施形態と組み合わせる方法を利用する場合においても、当然本発明の効果は有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の平面構造を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の別の角度からの断面構造を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図７】本発明の第５の実施形態における液晶表示装置の平面構造を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図９】従来例における液晶表示装置の平面構造を示す図である。
【図１０】従来例における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１  第１の基板
２  層間絶縁膜の開口部
３  信号電極
４  下部電極
５  非線形抵抗層
６  上部電極
９  表示電極
１１  非線形抵抗素子
１２  層間絶縁膜
１５  対向電極
１６  配向膜
１７  液晶
２２  第２の基板
２４  偏向板
【図１】
0003657713.tif 000002
【図２】
0003657713.tif 000003
【図３】
0003657713.tif 000004
【図４】
0003657713.tif 000005
【図５】
0003657713.tif 000006
【図６】
0003657713.tif 000007
【図７】
0003657713.tif 000008
【図８】
0003657713.tif 000009
【図９】
0003657713.tif 000010
【図１０】
0003657713.tif 000011