(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極と、信号配線と、上記信号配線および画素電極に接続された二端子非線形素子とを備えた配線基板において、
上記二端子非線形素子が、Ｔａからなると共に上記信号配線と一部重なって接続された下部電極と、該下部電極の表面を陽極酸化して形成される絶縁膜と、金属からなると共に上記画素電極と接続された上部電極とが順次積層されてなると共に、
上記信号配線が、上記二端子非線形素子の下部電極よりも電気抵抗の低いＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなり、上記二端子非線形素子の絶縁膜と同時に上記信号配線の表面を陽極酸化して得られる酸化Ａｌ膜で覆われていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
画素電極と、信号配線と、上記信号配線および画素電極に接続された二端子非線形素子とを備えた配線基板において、
上記二端子非線形素子が、Ｔａからなると共に上記信号配線と接続された下部電極と、該下部電極を陽極酸化して形成される絶縁膜と、金属からなると共に上記画素電極と接続された上部電極とが順次積層されてなると共に、
上記信号配線が、透明且つ導電性を有する材料からなり、
上記下部電極は、上記信号配線上に一部重なるように形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項３】
上記信号配線がＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、およびＳｎＯ2 のいずれかからなることを特徴とする請求項２記載の配線基板。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の配線基板と、透明基板上に略平行に形成された複数の透明導電膜を有する対向基板とを張り合わせた間に表示素子を挟持したことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属−絶縁膜−金属の積層構造からなる二端子非線形素子を備え、例えば液晶表示装置等の表示装置に適用される配線基板およびその製造方法に関するものであり、特に上記の二端子非線形素子の絶縁膜が下層金属の陽極酸化によって形成された配線基板およびその製造方法並びにこの配線基板を用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置は、低消費電力化、軽量化および薄型化が図れるという理由により、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、オフィスオートメーション用の端末表示装置、あるいはテレビジョン等の種々の用途に広く用いられている。また、近年は特に、表示内容の大容量化、高画質化が求められている。
【０００３】
従来の液晶表示装置としては、一般に、ＴＮ(Twisted Nematic) 方式あるいはＳＴＮ(Super Twisted Nematic) 方式の電圧平均化法等による単純マトリクス駆動を用いた装置が知られている。しかし、上記の方式は、走査線の増加に伴って充分なコントラスト比が得られなくなるため、大容量表示には適さない。
【０００４】
そこで、表示画面を構成する個々の画素にスイッチング素子を設けたアクティブ駆動方式が従来開発されている。このアクティブ駆動方式におけるスイッチング素子としては、薄膜トランジスタや二端子非線形素子が用いられるが、特に、構造が簡単な二端子非線形素子を用いた液晶表示装置が、製造コストの面で有望視されている。中でも、金属−絶縁膜−金属の積層構造であるいわゆるＭＩＭ(Metal-Insulator-Metal) 型の二端子非線形素子は、既に実用化に到っている。
【０００５】
なお、上記絶縁膜を陽極酸化法によって形成する方法が従来知られている。この陽極酸化法による絶縁膜形成は、例えばスパッタリング、真空蒸着、あるいはＣＶＤ等の他の薄膜形成技術と比較して、広い面積で均一な膜を形成できること、スループットが比較的高いこと等の長所がある。
【０００６】
例えば、特開昭５５−１６１２７３号公報には、絶縁膜として、Ｔａを陽極酸化してなる五酸化タンタルを形成する技術が開示されている。現在実用化されているＭＩＭ型の二端子非線形素子における絶縁膜としては、この五酸化タンタルからなるものが主流となっている。なお、陽極酸化が可能な金属としては、Ｔａの他にＡｌ等も存在するが、形成後の素子特性の非線形性、対称性等を考慮して、従来は一般的にＴａが用いられている。
【０００７】
ここで、二端子非線形素子をスイッチング素子として用いた従来の配線基板の製造方法の一例について、図１１（ａ）ないし（ｈ）に基づいて説明する。
【０００８】
図１１（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、および（ｇ）は、従来の配線基板の構成を主要な製造工程の順に示す平面図である。また、図１１（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、および（ｈ）のそれぞれは、上記平面図のそれぞれに示すＥ−Ｅ線に沿う平面において切断された横断面を示す断面図である。
【０００９】
まず、ガラス基板６０上に図示しないベースコート絶縁膜（省略可）を形成する。次に、スパッタリング法により、上記のベースコート絶縁膜上にＴａ膜を形成した後、フォトリソグラフィ法にて上記Ｔａ膜をパターニングすることにより、信号配線６２およびこの信号配線６２の支線（下部電極）６１を同時に形成する。
【００１０】
次に、信号配線６２および下部電極６１の表面を陽極酸化して絶縁膜６２ａおよび６１ａをそれぞれ形成することにより、二端子非線形素子の絶縁膜が得られる。
【００１１】
なお、量産ライン等において複数枚のセル（配線基板）を同時に作成する場合は、図１２に示すように、一枚の大きな基板７６に複数枚のセル７５・７５…が配置されると共に、これらのセル７５・７５…を互いに接続するように陽極酸化配線７７が設けられる。すなわち、上記基板７６を電解液槽に浸して陽極酸化配線７７へ化成電圧を印加することにより、複数枚のセル７５・７５…のすべてに対して同時に陽極酸化処理を行うようになっている。このとき、図１３に示すように、各セル７５において完成後に外部回路と接続される入力端子７８・７８…部分は、陽極酸化されないようにレジスト等の保護膜７９で覆われている。
【００１２】
続いて、上述のように、陽極酸化にて形成された絶縁膜６１ａを覆うように、Ａｌ、Ｃｒ、またはＴｉ等の金属膜をスパッタリング法で成膜した後、フォトリソグラフィ法にてパターニングを行うことにより、二端子非線形素子の上部電極６３を形成する。
【００１３】
最後に、ＩＴＯなどの透明導電膜を全面に薄膜形成した後、フォトリソグラフィ法にてパターニングを行って画素電極６４を形成すれば、図１４に示すように、二端子非線形素子を備えた配線基板が完成する。この配線基板は、液晶表示装置等に適用することができる。
【００１４】
以下、上述のように二端子非線形素子を備えた配線基板を素子側基板と称し、この素子側基板を用いて液晶表示装置を製造する方法について説明する。
【００１５】
図１５は、上記の素子側基板を用いて形成された液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。なお、この図１５は、図１４のＦ−Ｆ線に対応する面で上記液晶表示装置を切断した場合の横断面を示す断面図である。
【００１６】
上記素子側基板と対になって液晶を挟持する基板（以下、対向側基板と称する）は、以下のとおりに製造される。まず、ガラス基板６９に図示しないベースコート絶縁膜（省略可）を形成する。次に、ＩＴＯなどからなる透明導電膜をストライプ状にパターニングすることにより、対向電極６８を形成する。さらに、必要に応じてカラーフィルタ層等を形成しても良い。
【００１７】
また、上述の素子側基板および対向側基板の各表面には、配向膜６６ａおよび６６ｂがそれぞれ形成されている。これらの配向膜６６ａおよび６６ｂは、有機樹脂からなり、２００℃で焼成されている。また、図１５に模式的に示すように、液晶６７において液晶分子６７ａのねじれ角が９０°となるように、上記配向膜６６ａおよび６６ｂにラビング処理が施されている。
【００１８】
上記の素子側基板および対向側基板を貼り合わせる際には、まず、一方の基板に熱硬化性シール剤を塗布し、他方の基板にスペーサを散布する。そして、素子側基板の信号配線６２と対向側基板の対向電極６８とが直交するように対向させて両基板を貼り合わせ、加熱圧着する。その後、両基板の隙間に液晶６７を注入して封止する。これにより、液晶セルが完成する。
【００１９】
この液晶セルの全面と背面とに透過型の偏光板７０ａおよび７０ｂをそれぞれ配置することにより、透過型の液晶表示装置が構成される。なお、背面側の偏光板７０ａにさらに反射板を設けた構成とすれば、反射型の液晶表示装置とすることができる。
【００２０】
ところで、上記従来の配線基板は、信号配線と下部電極とが同一材料（Ｔａ）にて形成され、絶縁膜が下部電極の陽極酸化膜によって形成されていることにより、簡単な製造工程により二端子非線形素子を形成することができる。また、Ｔａ酸化膜を絶縁膜として用いたことにより、この二端子非線形素子は、対称性の良好な非線形特性を有する。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、ＭＩＭ型の二端子非線形素子の下部電極６１と信号配線６２とが共にＴａから形成されていることに起因して、次のような問題を有している。すなわち、Ｔａは、金属としては比抵抗が比較的高い材料である。このため、信号配線６２の入力端子に近い側と遠い側との間で信号の減衰や鈍化が生じ、グラデーションやクロストークといった現象を引き起こし、表示装置における表示品位が低下するという問題がある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の配線基板は、画素電極と、信号配線と、上記信号配線および画素電極に接続された二端子非線形素子とを備えた配線基板において、上記二端子非線形素子が、Ｔａからなると共に上記信号配線と一部重なって接続された下部電極と、該下部電極の表面を陽極酸化して形成される絶縁膜と、金属からなると共に上記画素電極と接続された上部電極とが順次積層されてなると共に、上記信号配線が、上記二端子非線形素子の下部電極よりも電気抵抗の低いＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなり、上記二端子非線形素子の絶縁膜と同時に上記信号配線の表面を陽極酸化して得られる酸化Ａｌ膜で覆われていることを特徴としている。
【００２３】
上記の構成では、信号配線が二端子非線形素子の下部電極よりも電気抵抗の低い金属から形成されているので、配線抵抗を小さくすることが可能となる。これにより、信号配線に入力された信号が配線抵抗によって鈍化することが防止される。この結果、この配線基板を表示装置に適用した場合に、グラデーションやクロストークといった現象の発生が抑制され、高品位な表示を実現することができる。
【００２４】
さらに、上記信号配線は陽極酸化配線としても機能するので、陽極酸化時の配線抵抗も下がるため、二端子非線形素子の絶縁膜の膜厚が均一に成膜される。これにより、素子特性のばらつきが抑制され、表示装置においてより均一な表示を実現する配線基板を提供することが可能となる。
【００２５】
さらに、信号配線がＡｌまたはＡｌを主成分とする合金から形成されているので、配線抵抗が低くなり、表示装置においてより均一な表示を実現する配線基板を提供することが可能となる。
【００２６】
さらに、下部電極をＴａから形成したことにより、絶縁膜はタンタルを陽極酸化することで得られる五酸化タンタルで形成されることとなる。これにより、非線形特性の対称性に優れた二端子非線形素子が実現される。
【００２７】
請求項２記載の配線基板は、画素電極と、信号配線と、上記信号配線および画素電極に接続された二端子非線形素子とを備えた配線基板において、上記二端子非線形素子が、Ｔａからなると共に上記信号配線と接続された下部電極と、該下部電極を陽極酸化して形成される絶縁膜と、金属からなると共に上記画素電極と接続された上部電極とが順次積層されてなると共に、上記信号配線が、透明且つ導電性を有する材料からなり、上記下部電極は、上記信号配線上に一部重なるように形成されていることを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、信号配線が透明且つ導電性を有する材料からなるので開口率が向上し、この配線基板を適用した表示装置において明るい表示が実現される。また、信号配線そのものは陽極酸化されないので、陽極酸化工程において、信号配線において外部回路と接続するための入力端子部に、従来のような保護膜等を形成する必要がなくなる。この結果、製造工程が簡略化され、製造コストを削減することが可能となる。
【００２９】
さらに、下部電極をＴａから形成したことにより、絶縁膜はタンタルを陽極酸化することで得られる五酸化タンタルで形成されることとなる。これにより、非線形特性の対称性に優れた二端子非線形素子が実現される。
【００３０】
請求項３記載の配線基板は、請求項２記載の構成において、上記信号配線がＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、およびＳｎＯ2 のいずれかからなることを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、信号配線がＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、またはＳｎＯ2 といった透明且つ導電性に優れた材料から形成されることにより、この配線基板を適用した表示装置において、明るく且つグラデーションやクロストーク等がない高品位な表示を実現することができる。
【００３２】
請求項４記載の表示装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の配線基板と、透明基板上に略平行に形成された複数の透明導電膜を有する対向基板とを張り合わせた間に表示素子を挟持したことを特徴としている。
【００３３】
上記の表示素子としては例えば液晶を好適に用いることが可能である。上記の構成によれば、明るく、且つ高品位な表示を実現する表示装置を提供することが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１および図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３５】
図１（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、および（ｉ）は、本発明の実施の一形態に係る配線基板の構成を主要な製造工程の順に示す平面図である。図１（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、および（ｊ）のそれぞれは、上記平面図のそれぞれに示すＡ−Ａ線に沿う平面において切断された横断面を示す断面図である。
【００３６】
本実施形態の配線基板は、絶縁膜を金属層で挟んだいわゆるＭＩＭ(Metal-Insulator-Metal) 型の二端子非線形素子を備えており、以下の方法によって製造される。まず、直流（ＤＣ）スパッタリング法などにより、五酸化タンタル等からなる厚み３０００Åのベースコート絶縁膜（図示せず）を、ガラス基板１０上に形成する。上記のガラス基板１０としては、例えばコーニング社製商品名「７０５９」のフュージョンパイレックスガラスを用いることができる。ただし、これに限定されるものではなく、この他に、例えば石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、またはソーダライムガラスなどからなるガラス基板を用いることができる。
【００３７】
また、上記ベースコート絶縁膜は省略することもできるが、該ベースコート絶縁膜を形成すれば、このベースコート絶縁膜上に形成する他の薄膜がガラス基板１０に含まれる不純物により汚染されることなどを防止できるので、二端子非線形素子の特性が向上するという効果を奏する。
【００３８】
次に、上記のガラス基板１０上に、ＤＣスパッタリング法により、Ｔａ薄膜を厚み３０００Åに形成する。ここでは、窒素濃度が２〜１０ｍｏｌ％である焼結体ターゲットを使用し、反応ガスは流量１００ｓｃｃｍでアルゴンを使用し、スパッタガス圧０．４Ｐａ、ＤＣパワー２．６Ｗ／ｃｍ2 、基板加熱１００℃で３分間、基板搬送速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、基板−ターゲット間の距離７７ｍｍの条件で成膜を行った。さらに、上記Ｔａ薄膜に対して、ＣＦ4 とＯ2 との混合気によるドライエッチングを行うことにより、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ガラス基板１０表面に島状の下部電極１１を形成する。
【００３９】
次に、スパッタリング法によりＡｌ薄膜を厚み４０００Åになるように形成する。なお、このＡｌ薄膜は、Ａｌを主成分とする合金から形成しても良い。そして、上記Ａｌ薄膜を、例えばＨＦとＨＮＯ3 との混合気をエッチャントとして用いるフォトリソグラフィ法にて、図１（ｃ）および（ｄ）に示すような線状にパターニングすることにより、下部電極１１の一部を覆うように、信号配線１２を形成する。なお、この信号配線１２は、後述する陽極酸化工程において、陽極酸化配線としても機能する。
【００４０】
次に、電解液として１％酒石酸アンモニウム溶液を用いて、下部電極１１の表面と、外部駆動回路との接続端子近傍を除く信号配線１２の表面とを陽極酸化する。これにより、図１（ｅ）および（ｆ）に示すように、下部電極１１の表面に、厚み約６００Åの五酸化タンタルからなる絶縁膜１１ａを形成すると共に、信号配線１２の表面に、酸化Ａｌからなる絶縁膜１２ａを形成する。なお、ここでは、電解液の液温を約２５℃、化成電圧を３１Ｖ、化成電流を約１０ｍＡ／枚として陽極酸化を行った。
【００４１】
次に、スパッタリング法により例えば厚み４０００ÅのＴｉ薄膜を形成し、例えば５％のＨＦをエッチャントとして用いたフォトリソグラフィ法によってこのＴｉ薄膜をパターニングすることにより、図１（ｇ）および（ｈ）に示すように、陽極酸化膜１１ａとその一部が重なるように、上部電極１３を形成する。なお、ここでは上部電極１３の材料としてＴｉを用いたが、この他に、Ｔａ、Ｃｒ、またはＡｌ等を用いることができる。
【００４２】
最後に、ＩＴＯ等からなる透明導電膜を積層してパターニングすることにより、図１（ｉ）および（ｊ）に示すように、上部電極１３の一部を覆うように、画素電極１４を形成する。以上の工程により、図２に示すように、二端子非線形素子を備えた配線基板が完成する。
【００４３】
上記の構成によれば、二端子非線形素子が、Ｔａ／Ｔａ2 Ｏ5 ／ＴｉのＭＩＭ構造にて形成される。つまり、この二端子非線形素子は、絶縁層がＴａの陽極酸化膜で形成されていることにより、対称性の良好な非線形特性を有している。さらに、信号配線１２は、ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金によって形成されているので、従来のようにＴａを配線材料として用いた場合よりも配線抵抗は低くなっている。これにより、この配線基板を用いて例えば液晶表示装置等の表示装置を形成すれば、配線抵抗による信号の鈍化による表示ムラ、クロストーク、およびグラデーション等が低減され、均一な高品位表示が可能となる。
【００４４】
また、上記信号配線１２は陽極酸化配線を兼ねているので、陽極酸化時の配線抵抗も下がり、ＭＩＭ型の二端子非線形素子の絶縁膜（絶縁膜１１ａ）の膜厚を均一に成膜することができる。この結果、素子特性のばらつきが抑制され、より均一な表示を実現することが可能となる。
【００４５】
〔実施の形態２〕
本発明の実施に係る他の形態について図３ないし図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４６】
図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、および（ｇ）は、本実施形態に係るスイッチング素子の構成を、主要な製造工程の順に示す平面図である。また、図３（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、および（ｈ）のそれぞれは、上記平面図のそれぞれに示すＢ−Ｂ線に沿う平面において切断された横断面を示す断面図である。
【００４７】
本実施形態の配線基板は、以下の方法によって製造される。まず、上記した実施の形態１と同様に、ガラス基板２０上にベースコート絶縁膜を形成する。なお、このベースコート絶縁膜は必須ではなく、省略しても良い。
【００４８】
次に、ＤＣスパッタリング法にて、Ｔａ薄膜を厚み３０００Åに形成する。そして、このＴａ薄膜を、ＣＦ4 とＯ2 との混合気を用いたドライエッチングにてパターニングすることにより、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、島状の下部電極２１を形成する。なお、このパターニングの際に、この配線基板に外部回路を接続するための端子部（図５における入力端子２５参照）を、上記下部電極２１と同時に形成する。
【００４９】
次に、スパッタリング法により、下部電極２１を形成したガラス基板２０を覆うように、例えばＩＴＯのように透明且つ導電性に優れた材料からなる透明導電膜を２５００Åの厚さに形成する。この透明導電膜を、例えばＨＦとＨＮＯ3 との混合気をエッチャントとして用いたフォトリソグラフィ法でパターニングすることにより、図３（ｃ）および（ｄ）に示すように、信号配線２２と画素電極２４とを同時に形成する。なお、ここでは透明導電膜の材料としてＩＴＯを用いる例を挙げたが、ＩＴＯの他に、Ｉｎ2 Ｏ3 またはＳｎＯ2 等を好適に用いることができる。
【００５０】
次に、１％酒石酸アンモニウム溶液を電解液として用いて下部電極２１の表面を陽極酸化することにより、図３（ｅ）および（ｆ）に示すように、信号配線２２に覆われずに露出している下部電極２１表面に、絶縁膜２１ａを形成する。ここでは、電解液の液温を約２５℃、化成電圧を３１Ｖ、化成電流を約１０ｍＡ／枚として陽極酸化を行い、厚み約６００Åの五酸化タンタルからなる絶縁膜２１ａを得た。
【００５１】
次に、スパッタリング法により例えば厚み４０００ÅのＴｉ薄膜を形成し、例えばＥＤＴＡをエッチャントとしたフォトリソグラフィ法によりこのＴｉ薄膜をパターニングすることにより、図３（ｇ）および（ｈ）に示すように、陽極酸化膜２１ａおよび画素電極２４のそれぞれと一部重なるように、上部電極２３を形成する。なお、ここでは上部電極２３の材料としてＴｉを用いたが、この他に、Ｔａ、Ｃｒ、またはＡｌ等を用いることができる。
【００５２】
以上の工程により、図４に示すように、下部電極２１（Ｔａ）、絶縁膜２１ａ（Ｔａ2 Ｏ5 ）、および上部電極２３（Ｔｉ）からなる二端子非線形素子と、透明な信号配線２２と、画素電極２４とを備えた配線基板が完成する。
【００５３】
上記の構成では、下部電極２１がＴａで形成され、絶縁膜２１ａが上記下部電極２１を陽極酸化して得られる五酸化タンタルで形成されていることにより、対称性の良い非線形特性を持つ二端子非線形素子が実現される。
【００５４】
さらに、信号配線２２が、透明且つ導電性に優れた材料にて形成されているので開口率が向上している。これにより、この配線基板を用いて表示装置を形成すれば、該表示装置において明るい高品位な表示が可能となる。また、従来のように開口率を向上させるために配線を細く形成する必要がないことから、配線を太く形成して配線抵抗値を小さくすることが可能であり、表示装置においてさらに高品位な表示を実現することができる。
【００５５】
さらに、上記の構成では、図５に示すように、外部回路を接続するための入力端子２５・２５…部分がＩＴＯ等で実現される透明導電膜によって覆われているので、陽極酸化の工程において、上記入力端子２５・２５…部分を従来のように保護膜等で保護する必要がない。これにより、製造工程を簡略化することができ、製造コストの削減を図ることが可能となる。なお、図５に示す２６は陽極酸化配線である。
【００５６】
〔実施の形態３〕
本発明の実施に係るさらに他の形態について図６および図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５７】
図６（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、および（ｇ）は、本実施形態に係るスイッチング素子の構成を、主要な製造工程の順に示す平面図である。また、図６（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、および（ｈ）のそれぞれは、上記平面図のそれぞれに示すＣ−Ｃ線に沿う平面において切断された横断面を示す断面図である。
【００５８】
本実施形態の配線基板は、前記した実施の形態２の配線基板と比較すると、主に、二端子非線形素子の下部電極の製造工程が、信号配線および画素電極の製造工程の後に実施される点において異なっている。
【００５９】
本実施形態の配線基板の製造方法は、下記のとおりである。まず、前記した実施の形態１と同様に、ガラス基板３０上にベースコート絶縁膜を形成する。なお、このベースコート絶縁膜は必須ではなく、省略しても良い。
【００６０】
次に、スパッタリング法により、上記ガラス基板３０表面に、例えばＩＴＯからなる透明導電膜を厚み２５００Åで形成する。そして、上記透明導電膜を、例えばＨＦとＨＮＯ3 との混合気をエッチャントとして用いたフォトリソグラフィ法にてパターニングすることにより、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、信号配線３２と画素電極３４とを形成する。
【００６１】
次に、上記信号配線３２および画素電極３４を形成したガラス基板３０上に、ＤＣスパッタリング法により、Ｔａ薄膜を厚み３０００Åに形成する。そして、このＴａ薄膜を、ＣＦ4 とＯ2 との混合気を用いたドライエッチングにてパターニングすることにより、図６（ｃ）および（ｄ）に示すように、島状の下部電極３１を形成する。なお、この下部電極３１は信号配線３２上に一部重なるように、且つ画素電極３４とは重ならないように形成する。
【００６２】
次に、１％酒石酸アンモニウム溶液を電解液として用いて下部電極３１の表面を陽極酸化することにより、図６（ｅ）および（ｆ）に示すように、下部電極３１の表面に絶縁膜３１ａを形成する。ここでは、電解液の液温を約２５℃、化成電圧を３１Ｖ、化成電流を約１０ｍＡ／枚として陽極酸化を行い、厚み約６００Åの五酸化タンタルからなる絶縁膜３１ａを得た。
【００６３】
次に、スパッタリング法により例えば厚み４０００ÅのＴｉ薄膜を形成し、例えばＥＤＴＡをエッチャントとしたフォトリソグラフィ法によりこのＴｉ薄膜をパターニングすることにより、図６（ｇ）および（ｈ）に示すように、陽極酸化膜３１ａおよび画素電極３４のそれぞれと一部重なるように、上部電極３３を形成する。なお、ここでは上部電極３３の材料としてＴｉを用いたが、この他に、Ｔａ、Ｃｒ、またはＡｌ等を用いることができる。
【００６４】
以上の工程により、図７に示すように、下部電極３１（Ｔａ）、絶縁膜３１ａ（Ｔａ2 Ｏ5 ）、および上部電極３３（Ｔｉ）からなる二端子非線形素子と、透明な信号配線３２と、画素電極３４とを備えた配線基板が完成する。
【００６５】
上記の構成では、下部電極３１がＴａで形成され、絶縁膜３１ａが上記下部電極３１を陽極酸化して得られる五酸化タンタルで形成されていることにより、対称性の良い非線形特性を持つ二端子非線形素子が実現される。
【００６６】
さらに、信号配線３２が、透明且つ導電性に優れた材料にて形成されているので開口率が向上している。これにより、この配線基板を用いて表示装置を形成すれば、該表示装置において明るい高品位な表示が可能となる。
【００６７】
また、本実施の形態の構成においても、陽極酸化工程において、本配線基板を外部回路と接続するための入力端子を保護膜等で保護する必要がないので、製造工程を簡略化することができ、製造コストの削減を図ることが可能となる。
【００６８】
〔実施の形態４〕
本発明の実施に係るさらに他の形態について図８および図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００６９】
図８（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）、（ｋ）、および（ｍ）は、本実施形態に係るスイッチング素子の構成を、主要な製造工程の順に示す平面図である。また、図８（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）、（ｌ）、および（ｎ）のそれぞれは、上記各平面図に示すＤ−Ｄ線に沿って切断された横断面を示す断面図である。
【００７０】
本実施形態の配線基板は、以下の方法によって製造される。まず、前記した実施の形態１と同様に、ガラス基板４０上にベースコート絶縁膜を形成する。なお、このベースコート絶縁膜は必須ではなく、省略しても良い。
【００７１】
次に、スパッタリング法により、上記ガラス基板４０表面に、例えばＩＴＯ等の透明且つ導電性に優れた材料からなる透明導電膜を、厚み２５００Åになるように形成する。そして、上記透明導電膜を、例えばＨＦとＨＮＯ3 との混合気をエッチャントとして用いたフォトリソグラフィ法にてパターニングすることにより、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、線状の信号配線４２を形成する。
【００７２】
さらに、上記信号配線４２を形成したガラス基板４０上に、ＤＣスパッタリング法によってＴａ薄膜を厚み３０００Åに形成する。そして、このＴａ薄膜を、ＣＦ4 とＯ2 との混合気によるドライエッチにて、図８（ｃ）および（ｄ）に示すように、信号配線４２上に島状の下部電極４１を形成する。
【００７３】
次に、１％酒石酸アンモニウム溶液を電解液として用いて下部電極４１の表面を陽極酸化することにより、図８（ｅ）および（ｆ）に示すように、下部電極４１の表面に絶縁膜４１ａを形成する。ここでは、電解液の液温を約２５℃、化成電圧を３１Ｖ、化成電流を約１０ｍＡ／枚として陽極酸化を行い、厚み約６００Åの五酸化タンタルからなる絶縁膜４１ａを得た。
【００７４】
次に、スパッタリング法により例えば厚み４０００ÅのＴｉ薄膜を形成し、パターニングすることにより、図８（ｇ）および（ｈ）に示すように、島状の下部電極４１およびその表面に形成された絶縁膜４１ａをすべて覆い、且つ信号配線４２からはみ出さないように、上部電極４３を形成する。
【００７５】
次に、回転速度を５００〜３０００ｒｐｍに制御したスピンコート処理により、約２．５μｍの厚みになるように感光性樹脂を塗布し、図８（ｉ）および（ｊ）に示すように、有機絶縁膜４５を形成する。
【００７６】
次に、上記有機絶縁膜４５を約９０℃でプリベークし、フォトリソグラフィ処理を行うことにより、図８（ｋ）および（ｌ）に示すように、上部電極４３の一部を露出させるコンタクトホール４６を形成する。
【００７７】
最後に、Ａｌを用いて、図８（ｍ）および（ｎ）に示すように、有機絶縁膜４５の表面を覆い、且つコンタクトホール４６内にて上部電極４３と接続するように、画素電極４４を形成する。なお、この画素電極４４は、光を反射する反射電極として機能する。
【００７８】
以上の工程により、図９に示すように、下部電極４１（Ｔａ）、絶縁膜４１ａ（Ｔａ2 Ｏ5 ）、および上部電極４３（Ｔｉ）からなる二端子非線形素子と、反射型の画素電極４４とを備えた配線基板が完成する。
【００７９】
上記の構成では、下部電極４１がＴａで形成され、絶縁膜４１ａが上記下部電極４１を陽極酸化して得られる五酸化タンタルで形成されていることにより、対称性の良い非線形特性を持つ二端子非線形素子が実現される。
【００８０】
さらに、画素電極４４が、光を反射させる反射電極として機能することにより、この配線基板を用いれば、バックライトを必要としない反射型の表示装置を実現できる。また、このように上記配線基板を用いて反射型の表示装置を実現した場合に、この配線基板内に反射電極が形成されていることにより、配線基板の外側に反射板を形成した場合に生じる表示画像と影とによる二重像をなくすことができ、さらに高品位な表示が可能である。
【００８１】
尚、上述した本実施形態の配線基板において、上部電極４３を省略し、画素電極４４と絶縁膜４１ａとを直接接続した構成とすることも可能である。この構成によれば、Ｔｉ等を成膜・パターニングして上部電極４３を形成する工程を省略することができるので、製造工程を簡略化することが可能となる。
【００８２】
〔実施の形態５〕
本発明の実施に係るさらに他の形態について図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００８３】
以上の実施の形態１ないし４においてそれぞれ説明した配線基板は、液晶表示装置等の表示装置に好適に使用することができる。以下、上述の配線基板のように、二端子非線形素子を備えた配線基板を素子側基板と称し、この素子側基板を用いて構成される液晶表示装置について説明する。
【００８４】
図１０は、実施の形態１で説明した配線基板を素子側基板として用いて形成された液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。上記素子側基板と対になって液晶を挟持する基板（以下、対向側基板と称する）は、以下のとおりに製造される。まず、ガラス基板５９に図示しないベースコート絶縁膜（省略可）を形成する。次に、ＩＴＯなどからなる透明導電膜をストライプ状にパターニングすることにより、対向電極５８を形成する。さらに、必要に応じてカラーフィルタ層等を形成しても良い。
【００８５】
また、上述の素子側基板および対向側基板の各表面には、配向膜５１ａおよび５１ｂがそれぞれ形成されている。これらの配向膜５１ａおよび５１ｂは、例えば、２００℃で焼成された有機樹脂によって実現されるが、これに限定されるものではない。また、図１０に模式的に示すように、液晶５７において液晶分子５７ａのねじれ角が９０°となるように、上記配向膜５１ａおよび５１ｂにラビング処理が施されている。
【００８６】
上記の素子側基板および対向側基板を貼り合わせる際には、まず、一方の基板に熱硬化性シール剤を塗布し、他方の基板にスペーサを散布する。そして、素子側基板の信号配線１２と対向側基板の対向電極５８とが直交するように対向させて両基板を貼り合わせ、加熱圧着する。その後、両基板の隙間に液晶５７（表示素子）を注入して封止する。これにより、液晶セルが完成する。この液晶セルの全面と背面とに透過型の偏光板５０ａおよび５０ｂをそれぞれ配置することにより、透過型の液晶表示装置が構成される。
【００８７】
上記では、実施の形態１で説明した配線基板を用いて構成される透過型の液晶表示装置について説明したが、実施の形態２および３で説明した配線基板を素子側基板として用いても、同様に透過型の液晶表示装置を構成できる。
【００８８】
なお、実施の形態４で説明した配線基板は、Ａｌ等で形成された反射型の画素電極を有しており、この配線基板を用いれば、反射型の液晶表示装置を実現することができる。なおこの場合には、背面側の偏光板５０ａ側に反射板を設ける必要はない。すなわち、この反射型の液晶表示装置は、配線基板内に反射電極が形成されていることにより、配線基板の外側に反射板を形成した場合に生じる表示画像と影とによる二重像の問題が解消され、高品位な表示を実現できるという効果を奏する。
【００８９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の配線基板は、二端子非線形素子が、Ｔａからなると共に信号配線と一部重なって接続された下部電極と、該下部電極の表面を陽極酸化して形成される絶縁膜と、金属からなると共に画素電極と接続された上部電極とが順次積層されてなると共に、上記信号配線が、上記二端子非線形素子の下部電極よりも電気抵抗の低いＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなり、上記二端子非線形素子の絶縁膜と同時に上記信号配線の表面を陽極酸化して得られる酸化Ａｌ膜で覆われている構成である。
【００９０】
これにより、信号配線に入力された信号の配線抵抗による鈍化が抑制されるので、この配線基板を表示装置に適用した場合に、グラデーションやクロストークといった現象の発生が抑制され、高品位な表示を実現することができるという効果を奏する。さらに、上記信号配線は陽極酸化配線としても機能するので、二端子非線形素子の絶縁膜の膜厚が均一に成膜される。これにより、素子特性のばらつきが抑制され、表示装置においてより均一な表示を実現する配線基板を提供することが可能となるという効果も奏する。
【００９１】
さらに、信号配線がＡｌまたはＡｌを主成分とする合金から形成されているので、配線抵抗が低くなり、表示装置においてより均一な表示を実現する配線基板を提供することが可能となる。
【００９２】
さらに、下部電極がＴａからなる構成により、非線形特性の対称性に優れた二端子非線形素子が実現されると共に、表示装置においてより均一な表示を実現する配線基板を提供することが可能となるという効果を奏する。
【００９３】
請求項２記載の配線基板は、二端子非線形素子が、Ｔａからなると共に上記信号配線と接続された下部電極と、該下部電極を陽極酸化して形成される絶縁膜と、金属からなると共に上記画素電極と接続された上部電極とが順次積層されてなると共に、上記信号配線が透明且つ導電性を有する材料からなり、上記下部電極は、上記信号配線上に一部重なるように形成されている構成である。
【００９４】
これにより、開口率が向上し、この配線基板を適用した表示装置において明るい表示を実現できるという効果を奏する。また、信号配線そのものは陽極酸化されないので、陽極酸化工程において、信号配線において外部回路と接続するための入力端子部に保護膜等を形成する必要がなくなる。この結果、製造工程が簡略化され、製造コストの削減を図れるという効果を奏する。
【００９５】
さらに、下部電極がＴａからなる構成により、非線形特性の対称性に優れた二端子非線形素子が実現される。
【００９６】
請求項３記載の配線基板は、請求項２記載の構成において、上記信号配線がＩＴＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 、およびＳｎＯ2 のいずれかからなる構成である。
【００９７】
これにより、信号配線が透明且つ導電性に優れた材料から形成されることにより、この配線基板を適用した表示装置において、明るい、高品位な表示を実現できるという効果を奏する。
【００９８】
請求項４記載の表示装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の配線基板と、透明基板上に略平行に形成された複数の透明導電膜を有する対向基板とを張り合わせた間に表示素子を挟持した構成である。
【００９９】
これにより、高品位な表示を実現する表示素子を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、および（ｉ）は、本発明の実施の一形態に係る配線基板の構成を主要な製造工程の順に示す平面図である。図１（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、および（ｊ）のそれぞれは、上記平面図のそれぞれに示すＡ−Ａ線に沿う切断面の断面図である。
【図２】上記配線基板の構成を、信号配線および下部電極の表面にそれぞれ形成された絶縁膜の一部を切り欠いて示す平面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、および（ｇ）は、本発明の実施に係る他の形態としての配線基板の構成を主要な製造工程の順に示す平面図である。また、図３（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、および（ｈ）のそれぞれは、上記各平面図に示すＢ−Ｂ線に沿う切断面の断面図である。
【図４】上記配線基板の構成を、下部電極の表面に形成された絶縁膜の一部を切り欠いて示す平面図である。
【図５】上記配線基板の製造に際して、陽極酸化を行う工程における該配線基板の構成を示す平面図である。
【図６】図６（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、および（ｇ）は、本発明の実施に係るさらに他の形態としての配線基板の構成を主要な製造工程の順に示す平面図である。また、図６（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、および（ｈ）のそれぞれは、上記各平面図に示すＣ−Ｃ線に沿う切断面の断面図である。
【図７】上記配線基板の構成を、下部電極の表面に形成された絶縁膜の一部を切り欠いて示す平面図である。
【図８】図８（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）、（ｋ）、および（ｍ）は、本発明の実施に係るさらに他の形態としての配線基板の構成を主要な製造工程の順に示す平面図である。また、図８（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）、（ｌ）、および（ｎ）のそれぞれは、上記各平面図に示すＤ−Ｄ線に沿う切断面の断面図である。
【図９】上記配線基板の構成を、下部電極の表面に形成された絶縁膜の一部を切り欠いて示す平面図である。
【図１０】本発明の実施に係る一形態としての液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、および（ｇ）は、従来の配線基板の構成を主要な製造工程の順に示す平面図である。また、図１１（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、および（ｈ）のそれぞれは、上記各平面図に示すＥ−Ｅ線に沿う切断面の断面図である。
【図１２】従来の配線基板を量産ラインで製造する場合に、複数枚の配線基板を大きな基板に配置し、これらの配線基板を互いに接続するように上記の大きな基板に陽極酸化配線を形成した様子を示す平面図である。
【図１３】従来の配線基板の製造工程において、陽極酸化を行う際に、信号配線の入力端子部分に保護膜を設けた様子を示す平面図である。
【図１４】上記従来の配線基板の構成を、信号配線および下部電極の表面に形成された絶縁膜の一部をそれぞれ切り欠いて示す平面図である。
【図１５】従来の配線基板を用いて形成された液晶表示装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１１    下部電極
１１ａ  絶縁膜
１２    信号配線
１３    上部電極
１４    画素電極
５７    液晶（表示素子）
【図１】
0003603974.tif 000002
【図２】
0003603974.tif 000003
【図３】
0003603974.tif 000004
【図４】
0003603974.tif 000005
【図５】
0003603974.tif 000006
【図６】
0003603974.tif 000007
【図７】
0003603974.tif 000008
【図８】
0003603974.tif 000009
【図９】
0003603974.tif 000010
【図１０】
0003603974.tif 000011
【図１１】
0003603974.tif 000012
【図１２】
0003603974.tif 000013
【図１３】
0003603974.tif 000014
【図１４】
0003603974.tif 000015
【図１５】
0003603974.tif 000016