(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板としての樹脂基板上に、
配線層及び第１電極として機能する第１金属膜、
前記第１金属膜の第１電極上に形成される非線形抵抗特性を有する第１絶縁膜、
前記第１絶縁膜上に形成される第２電極として機能する第２金属膜及び
前記第１絶縁膜を介して前記第１電極との間で電気的に機能する部分を除いた前記第２金属膜の下部に第２絶縁膜が形成されてなり、
前記第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜で被覆された前記第１金属膜からなる前記第１電極上の中央部分を除いて前記第１電極の端部を覆い、かつ、前記配線層を覆うように前記樹脂基板上全面に形成されており、
以下の構成（１）〜（３）
（１）前記配線層は、前記樹脂基板上の前記第１金属膜と、前記第１金属膜上の前記第１金属膜より応力が小さくかつ電気的な抵抗の小さな第３金属膜とからなり、前記第１金属膜の側面を被覆する前記第１絶縁膜が形成されてなる構成、
（２）前記配線層は、前記樹脂基板上の前記第１金属膜より応力が小さくかつ電気的な抵抗の小さな第３金属膜と、前記第３金属膜上の前記第１金属膜とからなり、前記第１金属膜を被覆する前記第１絶縁膜が形成されてなる構成、
（３）前記配線層は、前記樹脂基板上の前記第１金属膜より応力が小さくかつ電気的な抵抗の小さな第３金属膜と、前記第３金属膜を被覆する前記第１金属膜とからなり、前記第１金属膜を被覆する前記第１絶縁膜が形成されてなる構成
のいずれかを備える薄膜二端子素子。
【請求項２】
前記第２絶縁膜が、気体分子及び液体分子のいずれか又は両方を遮断する機能を有し、前記気体分子及び液体分子のいずれか又は両方が、樹脂基板から発生するか、前記樹脂基板を介して通過するか、前記樹脂基板から発生し、前記樹脂基板を介して通過する分子である請求項１記載の薄膜二端子素子。
【請求項３】
前記第１金属膜が、アルミニウム又はタンタル膜からなる請求項１記載の薄膜二端子素子。
【請求項４】
前記第１絶縁膜が、前記第１金属膜を陽極酸化することにより形成されてなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の薄膜二端子素子。
【請求項５】
前記第３金属膜が、構成（１）において、その表面を被覆する保護膜を備えるか、構成（２）において、その側面を被覆する保護膜を備える請求項１〜４のいずれか１つに記載の薄膜二端子素子。
【請求項６】
前記第３金属膜は、チタン、モリブデン、銀、銅、アルミニウム又はこれらの合金の膜から、第１金属膜より応力が小さくかつ電気的な抵抗が小さくなるように選択された膜である請求項１〜５のいずれか１つに記載の薄膜二端子素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の樹脂基板上に形成される薄膜二端子素子と、前記薄膜二端子素子を構成する第２電極と接続され、第２電極上又は樹脂基板上に形成された画素電極とから構成された素子側基板と、
第２絶縁性基板上に対向透明電極が形成された対向基板と、
前記素子側基板と対向基板との間に挟持された液晶層とからなる液晶表示装置。
【請求項８】
前記第２電極が、前記画素電極と一体的にかつ反射画素電極として形成されてなる請求項７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】
技術分野
本発明は薄膜二端子素子及び液晶表示素子に関し、より詳細には、ＯＡ機器やパーソナルコンピュータ、携帯情報端末等に好適に用いられる薄膜二端子素子及び該薄膜二端子素子を備えてなる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
背景技術
現在パーソナルコンピュータ等に用いられる液晶表示装置として、解像度の高い映像を表示するため、ガラス基板等の透明絶縁性基板上に各画素ごとにＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）やＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）等のスイッチング素子が設けられている、いわゆるアクティブマトリックス型液晶表示装置が多く用いられている。
【０００３】
従来から、ＴＦＴを構成する半導体層としてはプラズマＣＶＤ法により形成される水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜や、減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ法）等により成膜されたａ−Ｓｉ膜を、熱処理による固相成長法や、レーザーアニール法により再結晶化して得られる多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）等が用いられている。
【０００４】
一方、ＭＩＭ素子を構成する非線形抵抗膜としては、タンタル（Ｔａ）を熱酸化もしくは陽極酸化することにより得られる酸化タンタル膜（Ｔａ2Ｏ5）や酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等が用いられている。
また、近年のマルチメディア社会の急速な進展の中で、場所、時を問わず情報のやり取りが行える携帯型情報端末機器分野の発展に伴い、小型、軽量かつ可搬性に優れる液晶表示装置の重要性が高まってきている。
しかし、上記のような従来の液晶表示装置及びスイッチング素子においては、以下のような問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置を構成する絶縁性基板としては、通常、透明絶縁性基板として非アルカリガラス基板や石英基板等が用いられているが、これらの基板では、携帯型情報端末機器等に必要とされている薄型、軽量な表示装置を製造するのに限界があった。また、携帯型情報端末機器はその特徴である可搬性から、移動中の落下・衝突等の状況に多く遭遇することが考えられ、この点からも耐衝撃性に劣るガラス基板を使用した液晶表示装置には問題があった。
【０００６】
これに対しては、絶縁性基板として、薄型・軽量かつ耐衝撃性に優れるプラスチック基板を用いた単純マトリクス型液晶表示装置の開発が行われている（フラットパネルディスプレイ，ｐｐ１２３−１２８，１９９４）。
しかし、単純マトリクス型液晶表示装置は、各画素ごとにスイッチング素子を持たないため、高品位な画像の表示には向かず、ページャー等の簡易な文字表示用途に用いられている程度であった。
【０００７】
また、高品位な表示を目指して、薄膜トランジスタや薄膜ダイオード（ＴＦＤ、ＭＩＭ）等のスイッチング素子をプラスチック基板上に搭載しようとしても、特にＴＦＴを用いようとした場合には、その製造工程が複雑となり、また、プロセス温度が３００〜４００℃程度必要となることから実現が難しいという問題点があった。
【０００８】
一方、薄膜二端子素子であるＭＩＭ素子は、非線形抵抗膜を電極で挟持した簡易な素子構成であり、製造工程数も少なく、プロセス温度も２００℃以下とすることができることから、プラスチック基板上に搭載することが可能である。このようなＭＩＭ素子を使用したアクティブマトリクス型液晶表示装置は、例えば、特開平６−２１４２２０号公報及び特開平６−２８１９６０号公報で提案されている。
しかし、これらＭＩＭ素子をプラスチック基板上に形成しようとする場合には以下に挙げるような問題点がある。
【０００９】
まず、プラスチック基板を基板材料として用いた場合、基板材料からガスが放出されるという問題がある。つまり、プラスチック基板は、ガラス基板等に比較して、水蒸気等のガスを透過しやすいことから、液晶パネル作製後に外部から水蒸気等のガスがパネル内の液晶層まで透過し、表示の劣化等が発生する。
これに対して通常は、液晶パネル作製時に外部と接する面、すなわち素子作製面とは反対側にガスバリア層が設けられている。しかし、このガスバリア層は、外部からのガスについては透過を妨げるが、プラスチック基板自体からのガス放出を阻止することはできない。よって、基板から放出されたガスが、素子形成中、例えば、基板上に金属膜等を成膜する際に膜中に取り込まれ、金属膜材料の変質等をもたらすこととなる。その結果、このような金属を電極配線として用いる場合には配線抵抗が増加する等の問題が発生する。
なお、この解決策として、両面にガスバリア層を設けることが考えられるが、この場合は基板コストが上昇する等の別の問題が発生する。
【００１０】
また、一般的に金属配線としては、非線形抵抗膜として金属配線の陽極酸化膜を用いるためにＴａ膜が多く用いられている。しかし、ガラス基板に比較して、プラスチック基板は基板の剛性が低いことから、プラスチック基板上にＴａによる金属配線を形成しようとする場合、成膜された金属膜の応力が大きく、プラスチック基板の反り等の発生や金属膜の剥離等が発生し、これにより素子プロセスの継続が困難になるという問題もある。
【００１１】
従来の薄膜二端子素子においては、第１電極、例えばＴａ膜は配線を兼ねることから、Ｔａ膜の膜厚は３００〜５００ｎｍ程度の膜厚で成膜が行われていた。しかしこの場合、Ｔａ膜がプラスチック基板に与える全応力は、以下の（１）〜（３）の式で示される。
全応力：Ｓ＝σ・ｄ ［Ｎ／ｍ］ （１）
膜応力：σ＝σ1＋σT ［Ｎ／ｍ2］ （２）
熱応力：σT＝Ｅf（αf−αs）ΔＴ［Ｎ／ｍ2］ （３）
（式中、σ1：膜の内部応力、σT：熱応力、ｄ：膜厚、Ｅf：薄膜のヤング率、αf：薄膜の熱膨張率、αs：基板の熱膨張率、ΔＴ：温度差）
上式より、Ｔａ膜厚３００ｎｍ、プラスチック基板としてポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）を用いた場合のプラスチック基板上のＴａ膜の全応力Ｓを計算すると、Ｓ＝２３２６［Ｎ／ｍ］程度となる。よって、プラスチック基板上に配線を兼ねたＴａ膜を形成しようとする場合、その応力が大きいことから、例えば、特開平６−２１４２２０号公報に記載されているように基板の変形が生じる。
【００１２】
この応力を緩和する方法としては、上式（１）より、Ｔａ膜の膜厚を薄くすることが考えられる。しかし、金属配線としては、Ｔａ膜の膜厚が薄くなるにつれて抵抗値が増大し、表示信号の遅延等の問題が生じる。
また、別の対策としては、プラスチック基板の膜厚を厚くする方法、もしくは基板表面上に剛性を持たせるためのコーティングを行う方法等が考えられる。
しかし、これらの方法では、プラスチック基板のメリットである薄型・軽量が実現できず、しかも基板コストが上昇する等の問題点がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題をかんがみなされたものであり、薄型・軽量かつ耐衝撃性に優れたプラスチックで代表される樹脂基板上に形成することができる薄膜二端子素子及び液晶表示素子を提供することを目的とする。
【００１４】
発明の開示
本発明によれば、絶縁性基板としての樹脂基板上に、
配線層及び第１電極として機能する第１金属膜、
該第１金属膜の第１電極上に形成される非線形抵抗特性を有する第１絶縁膜、
該第１絶縁膜上に形成される第２電極として機能する第２金属膜及び
前記第１絶縁膜を介して第１電極との間で電気的に機能する部分を除いた前記第２金属膜の下部に第２絶縁膜が形成されてなり、
前記第１金属膜の配線層部分に、第１金属膜より応力が小さくかつ電気的な抵抗の小さな第３金属膜が形成されてなる薄膜二端子素子が提供される。
【００１６】
さらに、本発明によれば、前記樹脂基板上に形成される薄膜二端子素子上に、前記薄膜二端子素子を構成する第２電極と接続された画素電極が形成された素子側基板と、
第２絶縁性基板上に対向透明電極が形成された対向基板と、
前記素子側基板と対向基板との間に挟持された液晶層とからなる液晶表示装置が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
発明を実施するための最良の形態
本発明の薄膜二端子素子は、主として絶縁性基板上に第１金属膜、非線形抵抗特性を有する第１絶縁膜及び第２金属膜が積層されてなる。
また、このような薄膜二端子素子において、さらにこの薄膜二端子素子の所望の領域／周辺に第２絶縁膜が形成されていてもよい。
【００１８】
絶縁性基板としては、通常液晶表示装置等に使用される基板であれば特に限定されるものでない。例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル等の樹脂基板、ガラス基板、石英基板等が挙げられるが、なかでも液晶表示装置の軽量化、耐衝撃性向上の観点から、樹脂基板が好ましい。基板の膜厚は、特に限定されるものでなく、例えば０．４〜１．１ｍｍ程度が挙げられる。
【００１９】
第１金属膜としては、例えばＡｌ、Ｔａ等からなる膜が挙げられる。
第１金属膜は、上記導電性材料を、スパッタリング法、真空蒸着法、ＥＢ蒸着法、イオンプレーティング法、ＭＥＢ法等、用いる材料を考慮して、適宜選定することにより成膜し、公知の方法、例えばフォトリソグラフィ及びエッチング工程により所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。この際の膜厚は、例えば、６０〜１００ｎｍ程度で形成することができる。
【００２０】
本発明においては、第１金属膜は、配線層及び第１電極として機能する。
第１金属膜が配線層及び第１電極として機能する場合には、第１金属膜の少なくとも配線層部分に、第１金属膜よりも応力の小さな第３金属膜が積層されていることが好ましい。この際の第３金属膜は、第１金属膜の配線部分下層又は上層のいずれであってもよい。なお、第３金属膜が下層に配置される場合には、配線層部分のみならずさらに第１金属膜の電極部分の一部又は全部にまで形成されていてもよいし、第３金属膜が上層に配置される場合には、配線層部分のみならずさらに第１金属膜の電極部分の素子形成部以外にまで形成されていてもよい。
【００２１】
第３金属膜は、第１金属膜よりも応力が小さく、かつ電気的な抵抗が小さい膜であることが好ましい。「応力が小さい」とは、上記式（１）〜（３）に基づいて計算される金属膜が基板に与える全応力が小さいことを意味する。
【００２２】
第３金属膜の材料は、使用する第１金属膜との組み合わせにより、上記条件を満たす材料の中から適宜選択して使用することができる。具体的には、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらの合金等の導電性材料が挙げられる。なお、第３金属膜は、単層膜で形成することが好ましいが、積層膜が形成されていてもよい。また、基板に対する応力の影響が少ない膜厚を選択すれば、上記材料以外の材料を使用することも可能である。
非線形抵抗特性を有する第１絶縁膜は、第１金属膜の第１電極部分上に形成される絶縁膜を意味するが、第１電極部分の上面のみならず、側面をも含む第１金属膜表面全面を被覆するように形成されていてもよい。
【００２３】
第１絶縁膜は、第１金属膜の陽極酸化膜が挙げられ、具体的には、Ｔａ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3等が挙げられる。この際の絶縁膜の膜厚は、例えば、４０〜８０ｎｍ程度が挙げられる。
第１絶縁膜は、公知の方法、例えば、陽極酸化法等により形成することができる。具体的には、第１金属膜を形成した絶縁性基板を、陽極酸化溶液に浸漬し、化成電圧／化成電流を印加することにより形成することができる。ここで、陽極酸化溶液としては、酒石酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、シュウ酸等の電解液が挙げられる。また、これら陽極酸化溶液は、１〜数％程度で使用することができる。
【００２４】
なお、第３金属膜は、第１金属膜に覆われていない表面が存在する場合には、その表面を保護膜により被覆されていることが好ましい。保護膜としては、種々の後工程において、第３金属膜の表面を保護するための膜であれば特に限定されない。例えば第１金属膜を陽極酸化する際に、この第３金属膜も同時に陽極酸化することにより、第３金属膜の表面又は側面に、陽極酸化により形成されることが好ましい。この際、絶縁膜を形成するための陽極酸化条件に依存して、適当な膜厚で形成することができる。
【００２５】
第２金属膜は、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ等により、スパッタ法、抵抗加熱蒸着法、ＥＢ蒸着法等の一般的な方法により形成することができる。なお、形成時の基板温度は、基板の材料等を考慮して１５０℃程度以下とすることが好ましい。
【００２６】
第２絶縁膜は、少なくとも、非線形抵抗膜を介して第１金属膜（第１電極）との間で電気的に機能する第２電極の領域以外の第２電極下部に形成されていてばよく、さらに、第１電極上であって第２電極が形成されていない領域、第１電極の側面、絶縁性基板上であって第１電極の周辺部にも形成されていてもよい。つまり、第１電極の端部及び端部周辺を被覆するように形成されていてもよい。
【００２７】
第２絶縁膜は、絶縁性基板から発生する及び／又は前記絶縁性基板を介して通過する気体分子及び／又は液体分子を遮断するバリア性と、非線形抵抗膜を介して第１電極との間で電気的に機能する第２電極の領域以外の第２電極下部での電気的な絶縁性を向上させる絶縁性とを有する膜であることが好ましく、特にバリア性を確保するために、ある程度緻密な絶縁膜であることが必要である。
【００２８】
第２絶縁膜は、例えば、ＳｉＮx、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3等の無機系絶縁膜、ポリイミド等の有機系絶縁膜等で形成されていてもよい。
第２絶縁膜の形成方法は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、スピンコート法、イオンビーム蒸着法等により形成することができる。また、第２絶縁膜の開口部分は、上記した第１金属膜等のパターニングに準じた方法により行うことができる。
第２絶縁膜は、上記のような位置及び種類により、バリア性及び絶縁性を実現することができる。
【００２９】
薄膜二端子素子の製造方法によれば、まず、絶縁性基板上に配線層及び第１電極として機能する第１金属膜を形成する。この際の第１金属膜の形成方法及びパターニング方法は上述した通りである。
次いで、第３金属膜が第１金属膜の下層に形成される場合には、第１金属膜の少なくとも配線層が形成される領域に第３金属膜を形成する。なお第３金属膜の形成方法及びパターニング方法は第１金属膜と同様に行うことができる。この際、第３金属膜は、配線層が形成される領域を含む領域に形成されるのであればさらにその周辺領域等に形成されてもよいが、後工程で形成される第１金属膜の形状と異なるように形成されることが好ましい。
【００３０】
一方、第３金属膜が第１金属膜の上層に形成される場合には、第１金属膜を上述のように所望の形状で形成し、少なくとも配線層となる第１金属膜上に第３金属膜を形成する。この際、第３金属膜は、配線層が形成される領域を含む領域に形成されるのであればさらにその周辺領域等に形成されてもよいが、下層に形成された第１金属膜の形状と異なるように形成することが好ましい。
【００３１】
続いて、第１金属膜の第１電極上に非線形抵抗特性を有する絶縁膜を形成し、さらに、この絶縁膜上に第２電極として機能する第２金属膜を形成する。この際の絶縁膜の形成方法は上述したように行うことができ、第２金属膜の形成方法及びパターニング方法は、第１金属膜と同様に行うことができる。
なお、第２絶縁膜をさらに備える薄膜二端子素子を製造する場合には、第２金属膜により第２電極を形成する前に、上記した方法により第２絶縁膜を形成し、所定の部分に開口を形成し、その後、上述のように第２電極を形成する方法が挙げられる。
【００３２】
さらに、本発明の液晶表示装置は、主として、本発明の薄膜二端子素子を備える絶縁性基板上に、薄膜二端子素子を構成する第２電極と接続された画素電極を有する素子側基板と、第２絶縁性基板上に対向透明電極が形成された対向基板と、これら基板間に挟持された液晶層とからなる。
【００３３】
画素電極は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2等の透明導電性材料や金属膜等から形成することができる。この場合の膜厚は、例えば、４００〜１５００Å程度が挙げられる。また、画素電極は、公知の方法、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、ＥＢ蒸着法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、スクリーン印刷法等、用いる材料を考慮して、適宜選定することにより積層し、公知の方法、例えばフォトリソグラフィ及びエッチング工程により所望の形状に形成することができる。
また、画素電極が金属膜により形成される場合には、薄膜二端子素子を構成する第２電極と一体的に、反射画素電極として形成されていてもよい。
【００３４】
第２絶縁性基板としては、薄膜二端子素子に使用した絶縁性基板と同様のものを使用することができ、特に、透明の基板であることが好ましい。
対向透明電極は、通常使用される透明な導電性材料であれば特に限定されるものでなく、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2等が挙げられる。この際の膜厚は、特に限定されるものでなく、例えば１００〜５００ｎｍ程度が挙げられる。
なお、対向基板上には、透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置等、その種類に応じて、さらに、ブラックマトリクス、カラーフィルタ等が形成されていてもよい。
また、液晶層は、液晶表示装置に使用される液晶組成物であれば特に限定されるものでなく、いずれの液晶組成物をも使用することができる。
【００３５】
以下、本発明の薄膜二端子素子及び液晶表示装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、これら実施の形態によって限定されるものではない。
【００３６】
実施の形態１
図１（ａ）に、本実施の形態の液晶表示装置の１画素における薄膜二端子素子の平面図を示す。また、図１（ｂ）に、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線での液晶表示装置の要部断面図を示す。
この薄膜二端子素子は、図１（ａ）に示すように、主として、絶縁性樹脂基板１上に形成された第１金属膜２、非線形抵抗特性を有する絶縁膜５及び第２金属膜からなる第２電極６とから構成される。
【００３７】
第１金属膜２の配線層上には第３金属膜３が形成されている。なお、第１金属膜２と第３金属膜３とをあわせて第１電極配線４と称する。
また、第１金属膜２の第１電極上には、絶縁膜５が被覆されており、積層された第１電極と絶縁膜５との上に第２電極６が形成されている。
さらに、液晶表示装置は、図１（ｂ）に示すように、１画素ごとに上記薄膜二端子素子を備えて構成される。
【００３８】
つまり、この液晶表示装置においては、薄膜二端子素子が形成されていない基板１上に画素電極７が形成されており、この画素電極７は、薄膜二端子素子の第２電極６と接続されている。さらに、薄膜二端子素子及び画素電極７を含む基板１上全面に配向膜８が形成されている。また、この基板１上に対向するように、透明絶縁性樹脂基板９が配設されており、この基板９上に、画素電極７に対向するように対向透明電極１０、配向膜１１が形成されている。さらに、基板１と基板９との間には液晶層１２が挟持されている。
以下に、上記薄膜二端子素子及び液晶表示装置の製造方法について、図２に基づいて説明する。
【００３９】
まず、図２（ａ）に示したように、絶縁性樹脂基板１として、厚さ０．４ｍｍのポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）基板を用い、この基板１上に、第１金属膜２となるＴａ膜をスパッタ法により膜厚１００ｎｍ程度で成膜する。この際の成膜条件は、成膜時基板温度１５０℃、Ａｒ圧力０．５Ｐａ、ＲＦパワー３．４Ｗ／ｃｍ2とした。次に、このＴａ膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより所定の形状にパターニングし、基板１上の所定の位置に第１金属膜２を形成する。
続いて、図２（ｂ）に示したように、このＴａ膜を被覆するように第３金属膜３となるＡｌ膜を、スパッタ法により膜厚１５０ｎｍ程度で成膜する。この際の成膜条件は、成膜時基板温度１５０℃、Ａｒ圧力２Ｐａ、ＲＦパワー１．７Ｗ／ｃｍ2とした。
【００４０】
この際のＡｌ膜の基板に対する全応力Ｓは、前述の式（１）より、Ｓ＝３０．５８Ｎ／ｍ（圧縮応力）となる。よって、Ａｌ膜はＴａ膜に比較して非常に応力が小さいため、基板に対する影響が少ない。
次に、このＡｌ膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、Ｔａ膜上であって、第１金属膜２の配線層となる部分に残るように、所定の形状にパターニングした。これにより、配線層と第１電極との機能を有する第１電極配線４が形成される。
【００４１】
次に、図２（ｃ）に示したように、Ａｌ膜で被覆されていないＴａ膜の表面に、陽極酸化プロセスにより、薄膜二端子素子の非線形抵抗特性を有する絶縁膜５となる陽極酸化Ｔａ2Ｏ5膜を形成する。
具体的には、陽極酸化溶液として１％のホウ酸アンモニウム溶液を用い、溶液温度を室温、化成電圧３５Ｖとして、溶液中に第１電極配線４が形成された基板１を浸すことによりＴａ2Ｏ5膜を形成する。
【００４２】
この陽極酸化プロセスにおける、化成電圧及び化成電流の陽極酸化時間に対する変化を図３に示す。このプロセスでは、定電流電圧電源を用いて、ます化成電流を３２０ｍＡで一定として定電流化成を行った後、形成する絶縁膜５の膜厚に対応した電圧値（本実施形態では３５Ｖ）になった時点で、一定時間定電圧化成を行った。なお、本実施形態での定電流化成を行った時間は約５４分、定電圧化成を行った時間は約２５分であった。
このような陽極酸化プロセスにより、Ｔａ膜の表面から深さ方向に約２６０Åが陽極酸化され、膜厚約６００Åの陽極酸化Ｔａ2Ｏ5膜が形成される。
【００４３】
また、この陽極酸化工程においては、Ｔａ膜の表面にＴａ2Ｏ5膜を形成すると同時に、Ｔａ膜の上に形成されたＡｌ膜の表面に膜厚約７００ÅのＡｌ2Ｏ3膜が形成された。このＡｌ2Ｏ3膜は、後の製造プロセスにおいて、酸等の薬品に対する又は配向膜のラビング時の保護膜３８として機能するものである。
つまり、このような陽極酸化によれば、薄膜二端子素子の構成の一部となるＴａ2Ｏ5／Ｔａ膜構造（絶縁膜／第１電極構造）と、第３金属膜３に対する保護膜３８とを同時に形成することができる。
【００４４】
続いて、図２（ｄ）に示したように、第２電極（上部電極）６の機能を有する第２金属膜となるＴｉ膜をＥＢ蒸着法により膜厚１０００Åで形成する。この際の成膜条件は、成膜温度室温（基板加熱せず）、到達真空度５×１０-6Ｔｏｒｒ、加速電圧４ｋＶ、成膜電流１２０Ａとした。なお、このＴｉ膜の全応力Ｓは前述の式（１）より、Ｓ＝２０．８３Ｎ／ｍであった。
続いて、Ｔｉ膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより所定の形状にパターニングし、第２電極６を形成する。なお、ここで、第２電極６のパターニングは、絶縁膜５上に形成されるように行い、よって、第１電極配線４／絶縁膜５／第２電極６の構造となるように行った。
【００４５】
以上のようにして、図１（ａ）に示すような薄膜二端子素子の作製が完了する。
このようにして作製された薄膜二端子素子の特性（電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）特性）を図４に示す。この薄膜二端子素子の素子特性は、素子面積が５μｍの正方形で、α＝１．６６７×１０-4、β＝３．３１であった。
【００４６】
なお、αとは薄膜二端子素子の導電性を表すパラメータ、βとは薄膜二端子素子の急峻性（電圧に対する電流変化の大きさ）を表すパラメータであり、それぞれ薄膜二端子素子の電流−電圧特性の伝導機構であるＰｏｏｌ−Ｆｒｅｎｃｋｅｌ伝導を表す下記の理論式の係数である。
Ｉ＝αＶ Ｅｘｐ（β√Ｖ）
α＝｛ｎμｑＳ Ｅｘｐ（−φ／ｋＴ）｝／ｄ
β＝｛√（ｑ3）／πεrε0｝／ｋＴ
（式中、ｎ：キャリア濃度、μ：キャリア移動度、ｑ：電子の電荷量、Ｓ：素子面積、φ：トラップ深さ、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：温度、ｄ：非線形抵抗膜膜厚、εr：非線形抵抗膜の比誘電率、ε0：真空の誘電率）
【００４７】
続いて、図２（ｅ）に示したように、上記のようにして薄膜二端子素子が形成された絶縁性樹脂基板１上全面に、ＩＴＯ膜を、スパッタ法により膜厚１０００Åで形成し、ＩＴＯ膜をフォトリソグラフィ及びエッチングにより所望の形状にパターニングすることによって画素電極７を形成する。
次に、絶縁性樹脂基板１全面を覆うように、ポリイミド膜をロールコート法により膜厚６００Åにて成膜し、１５０℃、２時間の焼結を行って配向膜８を形成する。このようにして、素子側基板１の作製が完了する。
【００４８】
続いて、対向側基板としてＰＥＳからなる透明絶縁性樹脂基板９を用い、この基板９上全面にＩＴＯ膜をスパッタ法により膜厚１０００Åで成膜し、ＩＴＯ膜をフォトリソグラフィ及びエッチングにより所望の形状にパターニングして対向透明電極１０を形成する。
次に、基板１１全面を覆うようにポリイミド膜をロールコート法により膜厚６００Åにて成膜し、１５０℃、２時間の焼結を行って、配向膜１１を形成する。このようにして、対向側基板の作製が完了する。
【００４９】
さらに、上記のようにして作製した素子側の基板１及び対向側の基板９の配向膜８、１１に液晶層１２を配向させるためのラビング処理を行う。その後、これら素子側の基板１及び対向側の基板９上に貼り合わせ用のシール材料（図示せず）を印刷し、スペーサ（図示せず）散布を行い、それぞれの基板１、９を貼り合わせ、液晶をこれら基板１、９間に注入して液晶層１２を形成することにより、液晶表示装置の作製を完了する。
【００５０】
以上のように、本実施形態によれば、薄膜二端子素子の配線部分が十分に低抵抗であり、かつ基板に対する応力を従来のものより低減することができ、十分な特性を有する薄膜二端子素子を樹脂基板上に作製することができる。
また、このような薄膜二端子素子を用いることにより、薄型・軽量かつ耐衝撃性に優れた液晶表示装置を実現することが可能となる。
【００５１】
実施形態２
図５（ａ）に、本実施の形態の液晶表示装置の１画素における薄膜二端子素子の要部の平面図を示す。また、図５（ｂ）に、図５（ａ）におけるＡ−Ａ’線での液晶表示装置の要部断面図を示す。
この薄膜二端子素子は、図５（ａ）に示すように、主として、絶縁性樹脂基板１３上に形成された第１金属膜１５、非線形抵抗特性を有する絶縁膜１７及び第２金属膜からなる第２電極１８とから構成される。
【００５２】
第１金属膜１５は、その配線層下に形成された第３金属膜１４を被覆するように形成されている。なお、第１金属膜１５と第３金属膜１４とをあわせて第１電極配線１６と称する。
また、第１金属膜１５を被覆するように第１金属膜１５上全面に絶縁膜１７が形成されており、第１金属膜１５の第１電極上に、絶縁膜１７を介して第２電極１８が形成されている。
さらに、液晶表示装置は、図５（ｂ）に示すように、１画素ごとに上記薄膜二端子素子を備えて構成される。
【００５３】
つまり、この液晶表示装置においては、薄膜二端子素子が形成されていない基板１３上に画素電極１９が形成されており、この画素電極１９は、薄膜二端子素子の第２電極１８と接続されている。さらに、薄膜二端子素子及び画素電極１９を含む基板１３上全面に配向膜２０が形成されている。また、この基板１３上に対向するように、透明絶縁性樹脂基板２１が配設されており、この基板２１上に、画素電極１９に対向するように対向透明電極２２、配向膜２３が形成されている。さらに、基板１３と基板２１との間には液晶層２４が挟持されている。
以下に、上記薄膜二端子素子及び液晶表示装置の製造方法について、図６に基づいて説明する。
【００５４】
まず、図６（ａ）に示したように、絶縁性樹脂基板１３として、厚さ０．４ｍｍのＰＥＳ基板を用い、この絶縁性樹脂基板１３上に、配線層として機能する第３金属膜１４となるＡｌ膜をスパッタ法により厚さ１００ｎｍで成膜する。この際の成膜条件は、成膜時に基板温度１５０℃、Ａｒ圧力２Ｐａ、ＲＦパワー１．７Ｗ／ｃｍ2とした。
続いて、このＡｌ膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより所定の形状にパターニングして、第３金属膜１４を形成する。
【００５５】
次に、図６（ｂ）に示したように、第３金属膜１４を覆うように、第１金属膜１５となるＴａ膜をスパッタ法により膜厚１００ｎｍで成膜する。この際の成膜条件は、成膜時に基板温度１５０℃、Ａｒ圧力０．５Ｐａ、ＲＦパワー３．４Ｗ／ｃｍ2とした。
続いて、Ｔａ膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより所定の形状にパターニングし、第１金属膜１５を形成する。なお、ここで、第３金属膜１４を完全に被覆する第１金属膜１５により、配線層と第１電極との機能を有する第１電極配線１６を形成する。
ここで、第１の電極配線１６の応力は、実施の形態１と同様であり、基板への影響が少ない。
【００５６】
次に、図６（ｃ）に示したように、Ｔａ膜表面に実施の形態１と同様の陽極酸化プロセスにより、薄膜二端子素子の絶縁膜１７となる陽極酸化Ｔａ2Ｏ5膜を膜厚約６００Åで形成する。
なお、第３金属膜１４であるＡｌ膜は、第１金属膜１５に完全に被覆されているため、この陽極酸化プロセスでは酸化されない。
【００５７】
続いて、図６（ｄ）に示したように、第２電極（上部電極）１８の機能を有する第２金属膜として、実施の形態１と同様にＴｉ膜を形成する。このＴｉ膜の全応力Ｓは、実施の形態１と同様に、Ｓ＝２０．８３Ｎ／ｍであった。
次いで、実施の形態１と同様に、Ｔｉ膜を所望の形状にパターニングして、絶縁膜１７上に第２電極１８を形成する。これにより、第１電極配線１６／絶縁膜１７／第２電極１８の構造を形成した。
このようにして作製された薄膜二端子素子の特性は、実施の形態１と同様であった。
【００５８】
続いて、図６（ｅ）に示したように、上記のようにして薄膜二端子素子が形成された基板１３上全面に、実施の形態１と同様に、画素電極１９、配向膜２０を形成して素子側基板１３の作製を完了する。
次に、図６（ｆ）に示したように、対向側基板としてＰＥＳからなる透明絶縁性樹脂基板２１を用い、この基板２１上に実施の形態１と同様に対向透明電極２２を形成する。
次に、基板２１全面を覆うように実施の形態１と同様に配向膜２３を形成する。このようにして、対向側基板の作製が完了する。
さらに、上記のようにして作製した素子側の基板１３と対向側の基板２１との間に、実施の形態１と同様に液晶を注入して液晶層２４を形成することにより、液晶表示装置の作製を完了する。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、薄膜二端子素子の配線層部分を充分に低抵抗とし、かつ基板に対する応力を従来のものより低減することができ、特性の優れた薄膜二端子素子を作製することができる。
従って、このような薄膜二端子素子を用いることにより、薄型・軽量かつ耐衝撃性に優れる液晶表示装置を実現することが可能となる。
【００６０】
実施形態３
図７（ａ）に、本実施の形態の液晶表示装置の１画素における薄膜二端子素子の要部の斜視図を示す。また、図７（ｂ）に、図７（ａ）におけるＡ−Ａ’線での液晶表示装置の要部断面図を示す。
この薄膜二端子素子は、図７（ａ）に示すように、主として、絶縁性の樹脂基板２５上に形成された配線層及び第１電極として機能し、第１金属膜２６からなる第１電極配線２８、非線形抵抗特性を有する絶縁膜２９及び第２電極３１とから構成される。
【００６１】
絶縁膜２９は、第１金属膜２６を被覆するように形成されている。また、絶縁膜２９で被覆された第１金属膜２６上の一部分を除いて、第１金属膜２６の端部を覆うように基板２５上全面に第２絶縁膜３０が形成されている。さらに、第２電極３１は、第２絶縁膜３０上から、第２絶縁膜３０が形成されていない絶縁膜２９上にかけて形成されている。
また、液晶表示装置は、図７（ｂ）に示すように、１画素ごとに上記薄膜二端子素子を備えて構成される。
【００６２】
つまり、この液晶表示装置においては、第２絶縁膜３０上であって、薄膜二端子素子が形成されていない基板２５上に画素電極３２が形成されており、この画素電極３２は、第２絶縁膜３０上で第２電極３１と接続されている。さらに、薄膜二端子素子及び画素電極３２を含む基板２５上全面に配向膜３３が形成されている。また、この基板２５上に対向するように、透明絶縁性樹脂基板３４が配設されており、この基板３４上に、画素電極３２に対向するように対向透明電極３６、配向膜３５が形成されている。さらに、基板２５と基板３４との間には液晶層３７が挟持されている。
以下に、上記薄膜二端子素子及び液晶表示装置の製造方法について、図８に基づいて説明する。
【００６３】
まず、図８（ａ）に示したように、絶縁性樹脂基板２５として、厚さ０．４ｍｍのＰＥＳ基板を用い、この基板２５上に、第１金属膜２６となるＴａ膜をスパッタ法により膜厚１００ｎｍ程度で成膜する。この際の成膜条件は、成膜時基板温度１５０℃、Ａｒ圧力０．５Ｐａ、ＲＦパワー３．４Ｗ／ｃｍ2とした。この時のＴａ膜の基板に対する全応力Ｓは、前述の式（１）より、Ｓ＝７６５Ｎ／ｍ（圧縮応力）となる。
続いて、図８（ｂ）に示したように、このＴａ膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより所定の形状にパターニングすることにより、基板２５上の所定の位置に配線層及び第１電極として機能する第１電極配線２８を形成する。
次に、図８（ｃ）に示したように、第１電極配線２８表面に、絶縁膜２９として、実施の形態１と同様の陽極酸化プロセスにより、膜厚約６００Åの陽極酸化Ｔａ2Ｏ5膜を形成する。
【００６４】
次に、表面に絶縁膜２９が形成された第１電極配線２８を含む基板２５上全面に第２絶縁膜３０であるＳｉＯ2膜を、膜厚１００ｎｍにてスパッタ法により成膜する。この際の成膜条件は、成膜温度１５０℃、Ａｒ圧力２Ｐａ、ＲＦパワー１．７Ｗ／ｃｍ2とした。なお、第２絶縁膜３０を構成する材料としては、絶縁性を有すると同時に、樹脂基板からの気体分子もしくは液体分子等からなるガス放出を抑制する機能が要求される。発明者らの検討の結果、絶縁性とガスバリア性とを同時に満たすためには、ある程度の膜の緻密性が要求され、例えば基板加熱を行わないような通常のＥＢ蒸着法によるＳｉＯ2膜では、ガスバリア性は確認できなかった。また、樹脂基板上に成膜を行うことから、成膜時の基板加熱には制限があり、１５０℃程度の成膜温度であることが望ましい。
【００６５】
続いて、図８（ｄ）に示したように、ＳｉＯ2膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより所定の形状にパターニングし、第１電極配線２８上の中央であって、第２絶縁膜３０に開口部を形成する。
次に、第２電極（上部電極）３１の機能を有するＴｉ膜をＥＢ蒸着法により膜厚１００ｎｍで形成する。この際の成膜条件は、成膜温度室温（基板加熱せず）、到達真空度５×１０-6Ｔｏｒｒ、加速電圧４ｋＶ、成膜電流１２０Ａとした。なお、このＴｉ膜の全応力Ｓは前述の式（１）より、Ｓ＝２０．８３Ｎ／ｍであった。
【００６６】
続いて、図８（ｅ）に示したように、Ｔｉ膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより所定の形状にパターニングし、第２電極３１を形成する。なお、ここで、第２電極３１のパターニングは、第１電極配線２８上に形成された第２絶縁膜３０の開口部を介して、第１電極配線２８／絶縁膜２９／第２電極３１の構造となるように行った。
以上のようにして、図７（ａ）に示すような薄膜二端子素子の作製が完了する。
このようにして作製された薄膜二端子素子の特性は、実施の形態１と同様であった。
また、このように作製された薄膜二端子素子における第２絶縁膜３０の効果について説明する。
【００６７】
第２絶縁膜３０は、薄膜二端子素子を構成する第１電極配線２８の端部を覆うように形成されており、第２絶縁膜３０の開口に形成された薄膜二端子素子以外の部分での第２電極３１と第１電極配線２８との絶縁性を保つことができる。このことにより、薄膜二端子素子部分以外での第１電極配線２８と第２電極３１との間に流れるリーク電流の影響を無くし、第２絶縁膜３０の開口で規定される、所定の面積で構成された第１電極配線２８／絶縁膜２９／第２電極３１でのみ構成される薄膜二端子素子を得ることができる。
【００６８】
また、第２絶縁膜３０は、絶縁性樹脂基板２５と第２電極３１との間に挟持されるように設けられており、基板２５全面を覆うことから、第２電極３１を形成する場合、基板２５からの放出ガスを遮断する効果を有する。このことにより、第２電極３１の成膜時に、基板２５からの放出ガスが取り込まれることによる金属膜の変質を防ぐことが可能となる。
さらに、第２絶縁膜３０は、第１電極配線２８の段差を緩和できることから、この段差部分における第２電極３１の配線切れ等も回避することか可能となる。
【００６９】
なお、この第２絶縁膜３０を用いず、樹脂基板２５上に直接第２電極３１となるＴｉ膜を形成した場合には、基板２５からの放出ガスをＴｉ膜が取り込むことにより、Ｔｉ膜の変色が観察された。さらに、このＴｉ膜を所定の形状に加工する工程において、膜の変質によるエッチング不良が発生し、所定の形状に加工することは困難であった。
続いて、図８（ｆ）に示したように、上記のようにして薄膜二端子素子が形成された絶縁性樹脂基板２５上全面に、実施の形態１と同様に画素電極３２、配向膜３３を形成する。このようにして、素子側基板１の作製が完了する。
【００７０】
続いて、実施の形態１と同様に、絶縁性樹脂基板３４の表面に対向透明電極３６、配向膜３５を有する対向側基板を作製する。
さらに、実施の形態１と同様に、それぞれの基板２５、３４を貼り合わせ、液晶をこれら基板２５、３４間に注入して液晶層３７を形成することにより、液晶表示装置の作製を完了する。
従って、本実施形態によれば、樹脂基板からのガス放出を遮断する絶縁膜を設けることにより、金属膜の変質を防ぐと同時に、薄膜二端子素子のリーク電流を低減でき、優れた特性の薄膜二端子素子を作製することができる。
また、このような薄膜二端子素子を用いることにより、薄型・軽量かつ耐衝撃性に優れた液晶表示装置を実現することが可能となる。
【００７１】
実施形態４
図９（ａ）に、本実施の形態の液晶表示装置の１画素における薄膜二端子素子の要部の斜視図を示す。また、図９（ｂ）に、図９（ａ）におけるＡ−Ａ’線での液晶表示装置の要部断面図を示す。
この薄膜二端子素子は、図９（ａ）に示すように、主として、絶縁性樹脂基板４０上に形成された配線層及び第１電極として機能し、第１金属膜４１及び第３金属膜４２の積層膜からなる第１電極配線４３、非線形抵抗特性を有する絶縁膜４４及び第２電極４５とから構成される。
【００７２】
絶縁膜４４は、第１金属膜４１を被覆するように形成されており、第３金属膜４２の側面に保護膜５４が形成されている。さらに、絶縁膜４４で被覆された第１金属膜４１上の一部分を除いて、第１金属膜４１の端部を覆うように基板４０上に第２絶縁膜５３が形成されており、第２電極４５が、第２絶縁膜５３上から、第２絶縁膜５３が形成されていない絶縁膜４４上にかけて形成されている。なお、第２絶縁膜５３により、第３金属膜４２の保護膜５４が、第２電極４５に接触することなく、絶縁性が保たれている。
また、液晶表示装置は、図９（ｂ）に示すように、１画素ごとに上記薄膜二端子素子を備えて構成される。
【００７３】
つまり、この液晶表示装置においては、各画素の薄膜二端子素子の第１電極が、配線層として機能する第１電極配線４３として形成されている。また、第２絶縁膜５３上であって、薄膜二端子素子が形成されていない基板４０上に画素電極４６が形成されており、この画素電極４６は、第２絶縁膜５３上で第２電極４５と接続されている。さらに、薄膜二端子素子及び画素電極４６を含む基板４０上全面に配向膜４８が形成されている。また、この基板４０上に対向するように、透明絶縁性樹脂基板４９が配設されており、この基板４９上に、画素電極４６に対向するように対向透明電極５０とカラーフィルタ５５が形成されており、薄膜二端子素子に対向するようにブラックマトリクス５６が形成されており、これら対向透明電極５０及びブラックマトリクス５６上全面に、配向膜５１が形成されている。さらに、基板４０と基板４９との間には液晶層５２が挟持されている。
【００７４】
以下に、上記薄膜二端子素子及び液晶表示装置の製造方法について、図１０に基づいて説明する。
まず、図１０（ａ）に示したように、絶縁性樹脂基板４０として、厚さ０．４ｍｍのＰＥＳ基板を用い、この絶縁性樹脂基板４０上に、第３金属膜４２となるＡｌ膜をスパッタ法により厚さ１５０ｎｍで成膜する。この際の成膜条件は、成膜時の基板温度１５０℃、Ａｒ圧力２Ｐａ、ＲＦパワー１．７Ｗ／ｃｍ2とした。
【００７５】
続いて、第３金属膜４２上に第１金属膜４１となるＴａ膜をスパッタ法により膜厚１００ｎｍで成膜する。この際の成膜条件は、成膜時に基板温度１５０℃、Ａｒ圧力０．５Ｐａ、ＲＦパワー３．４Ｗ／ｃｍ2とした。
ここで、Ａｌ膜の応力について説明する。Ａｌ膜はＴａ膜に比較して非常に応力が小さく、本実施形態の場合、前述の式（１）により全応力Ｓを計算すると、Ｓ＝３０．５８Ｎ／ｍ（圧縮応力）となり、Ｔａ膜に比べ全応力Ｓが非常に小さく、基板への影響が少ない。
【００７６】
また、Ａｌ膜の膜厚と配線抵抗の関係を図１１に示す。Ｔａ膜の抵抗率ρ＝１２．３Ωｍに比較して、Ａｌ膜の抵抗率はρ＝２．５Ωｍと非常に小さく、これを配線として用いることにより、配線幅２０μｍ、配線長１０ｃｍのＴａ／Ａｌ膜において、Ａｌ膜の膜厚が４０ｎｍでは、膜厚１００ｎｍのＴａ膜に比較して約１／２、Ａｌ膜の膜厚が１５０ｎｍでは、約１／７の配線抵抗を達成することがわかる。
続いて、図１０（ｂ）に示したように、第１金属膜４１及び第３金属膜４２を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより所定の形状にパターニングし、配線層と第１電極との機能を有する第１電極配線４３を形成する。
【００７７】
次に、図１０（ｃ）に示したように、第１金属膜４１表面に、実施の形態１と同様の陽極酸化プロセスにより、薄膜二端子素子の絶縁膜４４となる陽極酸化Ｔａ2Ｏ5膜を形成する。このＴａ2Ｏ5膜は、膜厚約６００Åであった。なお、この際同時に、第３金属膜４２の側面も陽極酸化され、Ａｌ2Ｏ3膜からなる膜厚約７００Åの保護膜５４が形成される。
このように、第１電極配線４３と陽極酸化膜との組み合わせにより、薄膜二端子素子の構成の一部分となるＴａ2Ｏ5膜／Ｔａ膜構造と第３金属膜４２の保護層５４を同時に形成することが可能となる。
【００７８】
次に、実施の形態１と同様に、基板４０上全面に第２絶縁膜５３であるＳｉＯ2膜を形成し、図１０（ｄ）に示したように、ＳｉＯ2膜を、フォトリソグラフ及びエッチングにより所定形状にパターニングして、第１電極配線４３上の中央に開口部を形成する。
続いて、第２電極（上部電極）４５の機能を有する第２金属膜として、実施の形態１と同様にＴｉ膜を形成する。このＴｉ膜の全応力Ｓは、実施の形態１と同様に、Ｓ＝２０．８３Ｎ／ｍであった。
【００７９】
次いで、図１０（ｅ）に示したように、実施の形態１と同様に、Ｔｉ膜をパターニングして、第１電極配線４３上に形成された第２絶縁膜５３の開口を介して、第１電極配線４３／絶縁膜４４／第２電極４５の構造を形成した。
このようにして作製された薄膜二端子素子の特性は、実施の形態１と同様であった。
【００８０】
続いて、図１０（ｆ）に示したように、上記のようにして薄膜二端子素子が形成された基板４０上全面に、実施の形態１と同様に、画素電極４６、配向膜４８を形成して素子側基板４０の作製を完了する。
続いて、対向側基板としてＰＥＳからなる透明絶縁性基板４９を用い、画素電極４６に対向する部分にカラーフィルタ５５を、薄膜二端子素子に対向する部分にはブラックマトリックス５日をそれぞれ形成し、さらにカラーフィルター５５上に実施の形態１と同様の方法により、対向透明電極５０を形成する。また、得られた基板４９上に、実施の形態１と同様に配向膜５１を形成し、対向側基板４９の作製を完了し、実施の形態１と同様に、基板４０、４９間に液晶を注入して液晶層５２を形成することにより、液晶装置の作製を完了する。
【００８１】
以上のように、本実施形態によれば、薄膜二端子素子の配線部分を充分に低抵抗とし、かつ基板に対する応力を従来のものより低減することができる。
また、基板からのガス放出を遮断する第２絶縁膜を設けることにより、金属膜の変質を防ぐと同時に、薄膜二端子素子のリーク電流を低減できる構造とし、特性の優れた薄膜二端子素子を作製することができる。
従って、このような薄膜二端子素子を用いることにより、薄型・軽量かつ耐衝撃性に優れる液晶表示装置を実現することが可能となる。
【００８２】
実施形態５
図１２（ａ）に、本実施の形態の液晶表示装置の１画素における薄膜二端子素子の要部の斜視図を示す。また、図１２（ｂ）に、図１２（ａ）におけるＡ−Ａ’線での液晶表示装置の要部断面図を示す。
この薄膜二端子素子は、図１２（ａ）に示すように、主として、絶縁性樹脂基板６０上に形成され、配線層及び第１電極として機能し、第１金属膜６１及び第３金属膜６２の積層膜からなる第１電極配線６３、非線形抵抗特性を有する絶縁膜６４及び第２電極６５とから構成される。
【００８３】
絶縁膜６４は、第１金属膜６１を被覆するように形成されており、第３金属膜６２の側面には保護膜７３が形成されている。さらに、絶縁膜６４で被覆された第１金属膜６１上の一部分を除いて、第１金属膜６１の端部を覆うように基板６０上全面に第２絶縁膜７２が形成されており、第２電極６５は、第２絶縁膜７２上から、第２絶縁膜７２が形成されていない絶縁膜６４上にかけて形成されている。なお、第２絶縁膜７２により、第３金属膜６２の保護膜７３が、第２電極６５に接触することなく、絶縁性が保たれており、この部分からのリークを防止することができる。
また、液晶表示装置は、図１２（ｂ）に示すように、１画素ごとに上記薄膜二端子素子を備えて構成される。
【００８４】
つまり、この液晶表示装置においては、各画素の薄膜二端子素子の第１電極が、配線層として機能する第１電極配線６３として形成されている。また、第２絶縁膜７２上であって、薄膜二端子素子が形成されていない基板６０上に反射画素電極６６が、上述した第２電極６５と一体的に形成されている。また、薄膜二端子素子及び反射画素電極６６を含む基板６０上全面に配向膜６７が形成されている。また、この基板６０上に対向するように、透明絶縁性樹脂基板６８が配設されており、この基板６８上に、反射画素電極６６に対向するように対向透明電極７０が、また基板６８上全面に配向膜６９が形成されている。さらに、基板６０と基板６８との間には液晶層７１が挟持されている。
以下に、上記薄膜二端子素子及び液晶表示装置の製造方法について、図１３に基づいて説明する。
【００８５】
まず、図１３（ａ）に示したように、絶縁性樹脂基板４０として、厚さ０．４ｍｍのＰＥＳ基板を用い、この絶縁性樹脂基板４０上に、第３金属膜６２となるＡｌ膜と、第１金属膜６１となるＴａ膜とを、実施の形態４と同様に形成した。なお、Ａｌ膜の応力及び抵抗は実施の形態４と同様であり、よって、基板に対する応力の影響は少なく、配線抵抗も低減できる。
続いて、図１３（ｂ）に示したように、第１金属膜６１と第３金属膜６２とを、実施の形態４と同様にパターニングし、配線層と第１電極との機能を有する第１電極配線６３を形成する。
【００８６】
次に、図１３（ｃ）に示したように、第１電極配線６３表面に、実施の形態４と同様の陽極酸化プロセスにより、薄膜二端子素子の非線形抵抗特性を有する絶縁膜６４となる陽極酸化Ｔａ2Ｏ5膜と保護膜７３を形成する。
次いで、実施の形態４と同様に、基板１上全面に第２絶縁膜７２であるＳｉＯ2膜を形成し、図１３（ｄ）に示したように、ＳｉＯ2膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより所定形状に加工し、第１電極配線６３上の中央に開口を形成する。
【００８７】
続いて、第２電極（上部電極）６５及び反射画素電極６６として、膜厚１５０ｎｍのＡｌ膜をスパッタ法により形成する。この際の成膜条件は、成膜時に基板温度１５０℃、Ａｒ圧力２Ｐａ、ＲＦパワー１．７Ｗ／ｃｍ2とした。
次いで、図１３（ｅ）に示したように、Ａｌ膜を所望の形状にパターニングして、第１電極配線６３上に形成された第２絶縁膜７２の開口を介して、第１電極配線６３／絶縁膜６４／第２電極６５の構造を形成するとともに、基板６０上に形成された第２絶縁膜７２上に反射画素電極６６を第２電極６５と一体的に形成する。
このようにして作製された薄膜二端子素子の特性は、実施の形態１〜４とほぼ同様であった。
【００８８】
続いて、図１３（ｆ）に示したように、上記のようにして薄膜二端子素子が形成された基板６０上全面に、実施の形態１と同様に配向膜６７を形成して素子側基板６０の作製を完了する。
続いて、対向側基板としてＰＥＳからなる透明絶縁性基板６８を用い、実施の形態１と同様に対向透明電極７０及び配向膜６９を形成し、対向側の基板６８の作製を完了し、実施の形態１と同様に、基板６０、６８間に液晶を注入して液晶層７１を形成することにより、液晶装置の作製を完了する。
【００８９】
以上のように、本実施形態によれば、薄膜二端子素子の配線部分を充分に低抵抗とし、かつ基板に対する応力を従来のものより低減することができる。
また、樹脂基板からのガス放出を遮断する絶縁膜を設けることにより、金属膜の変質を防ぐ同時に、薄膜二端子素子のリーク電流を低減できる構造とすることにより、特性の優れた薄膜二端子素子を作製することができる。
従って、このような薄膜二端子素子を用いることにより、薄型・軽量かつ耐衝撃性に優れる液晶表示装置を実現することが可能となる。
【００９０】
産業上の利用可能性
本発明によれば、絶縁性基板上に、配線層及び第１電極として機能する第１金属膜、該第１金属膜の第１電極上に形成される非線形抵抗特性を有する第１絶縁膜及び第２電極として機能する第２金属膜が積層されて構成され、前記第１金属膜の少なくとも配線層部分に、第１金属膜よりも応力が小さく、かつ電気的抵抗の小さな第３金属膜が積層されてなるため、高い応力を有する第１金属膜による絶縁性基板への応力を緩和することができ、基板の変形、第１金属膜の剥離等を防止することができる。従って、絶縁性基板の種類が限定されることなく、しかも、いずれの絶縁性基板を使用しても、高性能な非線形抵抗特性を有する絶縁膜と低抵抗の電極配線とを有する薄膜二端子素子を実現することができる。
また、第１絶縁膜が、第１金属膜を陽極酸化することにより形成される場合には、第１金属膜と第１絶縁膜との界面における接着強度を確保できるため、剥離等の不具合を防止することができる。
【００９１】
さらに、第３金属膜表面に保護膜が形成されている場合には、得られた薄膜二端子素子を液晶表示装置に搭載する際に、その製造プロセスにおいて耐酸性及び耐薬品性を向上させることができるとともに、配向膜のラビング時の保護膜としても利用することができる。
【００９２】
また、本発明によれば、絶縁性基板上に配線層及び第１電極として機能する第１金属膜を形成する工程、該第１金属膜の少なくとも配線層部分に前記第１金属膜よりも応力が小さく、かつ電気的抵抗の小さな第３金属膜を形成する工程、前記第１金属膜の第１電極上に非線形抵抗特性を有する第１絶縁膜を形成する工程、該第１絶縁膜上に第２電極として機能する第２金属膜を形成する工程を含むので、高い応力を有する第１金属膜による絶縁性基板への応力を緩和することができ、基板の変形、第１金属膜の剥離等を防止することができる。従って、絶縁性基板の種類が限定されることなく、しかも、いずれの絶縁性基板を使用しても、高性能な非線形抵抗特性を有する絶縁膜と低抵抗の電極配線とを有する薄膜二端子素子を製造することが可能となる。
【００９３】
さらに、第１金属膜を陽極酸化して第１絶縁膜を形成する工程と同時に第３金属膜の表面に保護膜を形成する場合には、形成工程の簡略化が可能となる。
また、本発明によれば、いずれの種類の基板を使用しても、基板の変形や電極の剥離が少なく、低抵抗な電極配線を有する薄膜二端子素子を備えてなる液晶表示装置を実現することができる。
【００９４】
さらに、本発明によれば、絶縁性基板上に、配線層及び第１電極として機能する第１金属膜、非線形抵抗特性を有する第１絶縁膜及び第２電極として機能する第２金属膜が積層されて構成され、少なくとも前記第１絶縁膜を介して第１電極との間で電気的に機能する部分を除いた第２金属膜の下部に第２絶縁膜が形成されてなるので、絶縁性基板から発生する又は絶縁性基板を介して透過する気体分子や液体分子を遮断することができ、これら気体分子や液体分子によって引き起こされる第２電極の変質、劣化を防止することができるとともに、この部分でのリーク電流の発生を防止することができる。よって、特性の優れた薄膜二端子素子を提供することが可能となる。
【００９５】
特に、第２絶縁膜が、絶縁性基板から発生する及び／又は絶縁性基板を介して通過する気体分子及び／又は液体分子を遮断する機能、さらに、非線形抵抗特性を有する絶縁膜を介して第１電極との間で電気的に機能する第２電極の領域以外の第２電極下部での電気的な絶縁性を向上させる機能を有する場合には、上記効果は顕著となる。
また、非線形抵抗特性を有する第１絶縁膜が、陽極酸化により形成されてなる場合には、第１電極と非線形抵抗膜との界面で、接着強度等の不具合を生じることがなくなり、この点においても、特性の優れた薄膜二端子素子を提供することが可能となる。
【００９６】
さらに、第１金属膜の少なくとも配線層部分が、第１金属膜より絶縁性基板との間で生じる膜応力が小さく、電気的な抵抗が小さい第３金属膜との積層膜から構成される場合には、密着性の良好な、十分低い電気抵抗を有する配線を提供することができ、この点においても、特性の優れた薄膜二端子素子を提供することができる。
また、絶縁性基板が樹脂基板により形成される場合には、薄型・軽量かつ耐衝撃性に優れる薄膜二端子素子を提供することができ、この薄膜二端子素子を装備することにより、より薄型・軽量かつ耐衝撃性に優れる液晶表示装置を提供することができる。
【００９７】
さらに、薄膜二端子素子の製造方法によれば、上記のように、第２絶縁膜が形成された薄膜二端子素子を容易に形成することができることとなる。
また、本発明の液晶表示装置によれば、上記薄膜二端子素子を備えるため、特性が優れ、信頼性が高く、かつ薄型・軽量、耐衝撃性に優れる液晶表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、（ａ）本発明の薄膜二端子素子の実施の形態を示す要部の概略平面図、（ｂ）本発明の薄膜二端子素子を搭載した液晶表示装置の１画素を示す要部の概略断面図である。
【図２】  図２は、図１の薄膜二端子素子及び液晶表示装置の製造工程を示す要部の概略断面図である。
【図３】  図３は、薄膜二端子素子の非線形抵抗膜を形成するための陽極酸化工程での化成電流及び化成電圧の陽極酸化時間に対する変化を示す図である。
【図４】  図４は、本発明の薄膜二端子素子の電流−電圧特性を示す図である。
【図５】  図５は、（ａ）本発明の薄膜二端子素子の別の実施の形態を示す要部の概略平面図、（ｂ）本発明の薄膜二端子素子を搭載した別の液晶表示装置の１画素を示す要部の概略断面図である。
【図６】  図６は、図５の薄膜二端子素子及び液晶表示装置の製造工程を示す要部の概略断面図である。
【図７】  図７は、（ａ）本発明の薄膜二端子素子の別の実施の形態を示す要部の概略斜視図、（ｂ）本発明の薄膜二端子素子を搭載した別の液晶表示装置の１画素を示す要部の概略断面図である。
【図８】  図８は、図７の薄膜二端子素子及び液晶表示装置の製造工程を示す要部の概略断面図である。
【図９】  図９は、（ａ）本発明の薄膜二端子素子のさらに別の実施の形態を示す要部の概略斜視図、（ｂ）本発明の薄膜二端子素子を搭載した別の液晶表示装置の１画素を示す要部の概略断面図である。
【図１０】  図１０は、図９の薄膜二端子素子及び液晶表示装置の製造工程を示す要部の概略断面図である。
【図１１】  図１１は、Ａｌ膜の膜厚に対する配線抵抗の関係を示す図である。
【図１２】  図１２は、（ａ）本発明の薄膜二端子素子のさらに別の実施の形態を示す要部の概略斜視図、（ｂ）本発明の薄膜二端子素子を搭載したさらに別の液晶表示装置の１画素を示す要部の概略断面図である。
【図１３】  図１３は、図１２の薄膜二端子素子及び液晶表示装置の製造工程を示す要部の概略断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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