JPH0210923B2 - - Google Patents
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- JPH0210923B2 JPH0210923B2 JP56080243A JP8024381A JPH0210923B2 JP H0210923 B2 JPH0210923 B2 JP H0210923B2 JP 56080243 A JP56080243 A JP 56080243A JP 8024381 A JP8024381 A JP 8024381A JP H0210923 B2 JPH0210923 B2 JP H0210923B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/1365—Active matrix addressed cells in which the switching element is a two-electrode device
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高デユーテイ駆動の液晶表示体を実現
するための金属―絶縁膜―金属（MIM）構造の
非線形素子に関するものである。
するための金属―絶縁膜―金属（MIM）構造の
非線形素子に関するものである。
従来液晶のダイナミツク駆動においては、その
デユーテイは1/16程度が限界であつたが、最近そ
の駆動デユーテイを改善する手段としてMIM素
子の如くの非線形素子を介して液晶を駆動する方
法が提案されている。例えば第１図に示すような
Ｖ―Ｉ特性を持つた受動素子を介して液晶を駆動
すると、液晶を点灯させる電圧VONが印加される
と素子側の実効抵抗が低く、液晶側の抵抗が高い
ので、印加された電圧の殆んどは液晶側にかか
る。又液晶を点灯させない電圧VOFFを印加すると
素子側の実効抵抗は液晶より高くなり、電圧は殆
んど液晶にかからなくなり、外部から印加する電
圧の比VON／VOFFに対し、液晶に実質的に印加さ
れる電圧の比ははるかに大きくなり、点灯と非点
灯の差、即ちマージンがかなり大きくなり、実効
的には駆動デユーテイが改善でき1/200程まで可
能となる。この非線形素子を実現するMIM素子
は第２図に示すような構造である。ガラス基板２
０上にTa膜、又はTaNを形成しパターンングし
てTa又はTaNの第１の金属電極２１及びリード
部を形成後、陽極酸化によりTa2O5層２２を形成
し、その後上部電極の第２の金属電極２３を形成
する。Ta2O5層２２は約500〜1000Åであり、こ
の絶縁膜中のトラツプを電子トンネル現象により
伝導することを利用して第１図の特性を実現す
る。このため絶縁膜層は十分に薄い必要がある。
デユーテイは1/16程度が限界であつたが、最近そ
の駆動デユーテイを改善する手段としてMIM素
子の如くの非線形素子を介して液晶を駆動する方
法が提案されている。例えば第１図に示すような
Ｖ―Ｉ特性を持つた受動素子を介して液晶を駆動
すると、液晶を点灯させる電圧VONが印加される
と素子側の実効抵抗が低く、液晶側の抵抗が高い
ので、印加された電圧の殆んどは液晶側にかか
る。又液晶を点灯させない電圧VOFFを印加すると
素子側の実効抵抗は液晶より高くなり、電圧は殆
んど液晶にかからなくなり、外部から印加する電
圧の比VON／VOFFに対し、液晶に実質的に印加さ
れる電圧の比ははるかに大きくなり、点灯と非点
灯の差、即ちマージンがかなり大きくなり、実効
的には駆動デユーテイが改善でき1/200程まで可
能となる。この非線形素子を実現するMIM素子
は第２図に示すような構造である。ガラス基板２
０上にTa膜、又はTaNを形成しパターンングし
てTa又はTaNの第１の金属電極２１及びリード
部を形成後、陽極酸化によりTa2O5層２２を形成
し、その後上部電極の第２の金属電極２３を形成
する。Ta2O5層２２は約500〜1000Åであり、こ
の絶縁膜中のトラツプを電子トンネル現象により
伝導することを利用して第１図の特性を実現す
る。このため絶縁膜層は十分に薄い必要がある。
第３図はMIM素子３０による液晶３１の駆動
等価回路であり、VDが駆動電圧，VCは液晶の
共通電極の電圧，VMは実際に液晶の端子に印加
される電圧である。MIM素子は非線形抵抗RM
と容量CMで、液晶は抵抗RLと容量CLで表現で
きる。液晶３１には液晶駆動電極を介して印加さ
れる。
等価回路であり、VDが駆動電圧，VCは液晶の
共通電極の電圧，VMは実際に液晶の端子に印加
される電圧である。MIM素子は非線形抵抗RM
と容量CMで、液晶は抵抗RLと容量CLで表現で
きる。液晶３１には液晶駆動電極を介して印加さ
れる。
第４図は実際の駆動波形であり、ＡがON時Ｂ
がOFF時である。電圧VDが０電位にもどつても
電圧VMは容量CLと抵抗RLの時定数が大きいの
で、印加された電圧をある程度維持できること
が、デユーテイ比を大きくできる理由であるが、
もし容量CMがCLに比し大きいと、VDが０電位
に戻つた時、電圧降下分△VM ON，△VM OFFが
大きくなつてしまい、所望の働きをしなくなる。
がOFF時である。電圧VDが０電位にもどつても
電圧VMは容量CLと抵抗RLの時定数が大きいの
で、印加された電圧をある程度維持できること
が、デユーテイ比を大きくできる理由であるが、
もし容量CMがCLに比し大きいと、VDが０電位
に戻つた時、電圧降下分△VM ON，△VM OFFが
大きくなつてしまい、所望の働きをしなくなる。
従つて、
CL≫CM
としたいのであるが、実際に、液晶の駆動面積に
対し、Taの陽極酸化膜はεs＝25もあるので、
MIM部分の面積を1/10000以下にする必要があ
る。
対し、Taの陽極酸化膜はεs＝25もあるので、
MIM部分の面積を1/10000以下にする必要があ
る。
例えば液晶駆動電極の大きさを300μm□
とする
とMIMの面積は3μm□となり現状のフオト・エ
ツチング技術では3μm□ のサイズを10cm大のガラ
ス全面で形成することは非常にむずかしい技術と
なり、実際にやろうとするとかなり高価な物につ
いてしまう。
とMIMの面積は3μm□となり現状のフオト・エ
ツチング技術では3μm□ のサイズを10cm大のガラ
ス全面で形成することは非常にむずかしい技術と
なり、実際にやろうとするとかなり高価な物につ
いてしまう。
本発明はこのような欠点を改善する手段を提供
することを目的とし、実際にはMIMの絶縁膜と
して、誘電率の低いSiO，SiO2を使用する。
することを目的とし、実際にはMIMの絶縁膜と
して、誘電率の低いSiO，SiO2を使用する。
但しMIM素子の絶縁膜は前述のようにある程
度の伝導率を維持するために、薄い必要があり、
そのためには緻密でピンホール等に欠陥の少ない
膜が要求される。従つてTa等の金属上に普通に
SiOやSiO2を形成すると、膜質が悪く、前記の条
件が満されない。従つて本発明はTa等の金属膜
上に、まずSi膜を形成し、次にこのSi膜を酸化す
ることにより、膜質のよいSiの酸化膜を得るもの
である。
度の伝導率を維持するために、薄い必要があり、
そのためには緻密でピンホール等に欠陥の少ない
膜が要求される。従つてTa等の金属上に普通に
SiOやSiO2を形成すると、膜質が悪く、前記の条
件が満されない。従つて本発明はTa等の金属膜
上に、まずSi膜を形成し、次にこのSi膜を酸化す
ることにより、膜質のよいSiの酸化膜を得るもの
である。
第５図に本発明の具体例を示す。ガラス基板５
０上にTa等の金属膜の島５１を形成する。次に
スパツタ、プラズマCVD法の低温デポジシヨン
により約100〜300ÅのSi膜５２を形成する。
０上にTa等の金属膜の島５１を形成する。次に
スパツタ、プラズマCVD法の低温デポジシヨン
により約100〜300ÅのSi膜５２を形成する。
次にこのSi膜５２を酸化する。一つは負空チヤ
ンバ中に0.1〜10Torr程度のO2ガスを導入し、プ
ラズマ状態にて酸化する。他の手段はクエン酸等
の容液中で100V程度の電圧を印加して行なう陽
極酸化でもよい。これはSi膜を酸化して得られる
シリコン酸化膜が重要であるので、手段は類似の
方法であれば本発明の目的は達成される。その後
上部の金属層５４を形成してMIM素子が形成さ
れる。
ンバ中に0.1〜10Torr程度のO2ガスを導入し、プ
ラズマ状態にて酸化する。他の手段はクエン酸等
の容液中で100V程度の電圧を印加して行なう陽
極酸化でもよい。これはSi膜を酸化して得られる
シリコン酸化膜が重要であるので、手段は類似の
方法であれば本発明の目的は達成される。その後
上部の金属層５４を形成してMIM素子が形成さ
れる。
このようにして製作されたSiO又はSiO2の比誘
電率は３，５付近でありTa酸化物に対して約1/1
４である。従つて300μm□ の液晶ドツトに対し、
12μm□ となり従来技術で十分に作り易い大きさ
となる。この結果第４図における△VM ONと△
VM OFFが小さくなり液晶を駆動する実効電圧が
低下しないので十分高いデユーテイのダイナミツ
ク駆動を可能とする。
電率は３，５付近でありTa酸化物に対して約1/1
４である。従つて300μm□ の液晶ドツトに対し、
12μm□ となり従来技術で十分に作り易い大きさ
となる。この結果第４図における△VM ONと△
VM OFFが小さくなり液晶を駆動する実効電圧が
低下しないので十分高いデユーテイのダイナミツ
ク駆動を可能とする。
以上の如く、本発明の非線形素子は、MIM構
造を構成する絶縁膜はSi酸化膜であるので、液晶
駆動電極の面積を小さくすることが可能となり、
より高密度の画像表示装置の提供が可能となる。
なぜならば、Si酸化膜の誘電率は、他の絶縁物、
例えば五酸化タンタル、酸化アルミニウム、窒化
ケイ素等に較べて小さいので、非線形素子の面積
が同じ場合、絶縁膜の誘電率が小さいと非線形素
子の容量が小さくなり、それに伴つて液晶駆動電
極の面積を小さくすることができるからである。
造を構成する絶縁膜はSi酸化膜であるので、液晶
駆動電極の面積を小さくすることが可能となり、
より高密度の画像表示装置の提供が可能となる。
なぜならば、Si酸化膜の誘電率は、他の絶縁物、
例えば五酸化タンタル、酸化アルミニウム、窒化
ケイ素等に較べて小さいので、非線形素子の面積
が同じ場合、絶縁膜の誘電率が小さいと非線形素
子の容量が小さくなり、それに伴つて液晶駆動電
極の面積を小さくすることができるからである。
更に、ただ単にSi酸化物をスパツタ法などで直
接形成しても、ピンホールのない緻密な膜を得る
ことができず、歩留りの点で実用上実現すること
ができなかつたのに対し、Si薄膜層を形成した後
に酸化してSi酸化膜を形成することにより、ピン
ホールのない緻密なSi酸化膜が得られ、上述の効
果を有する高密度の画像表示装置が歩留り良く実
現できるようにしたものである。
接形成しても、ピンホールのない緻密な膜を得る
ことができず、歩留りの点で実用上実現すること
ができなかつたのに対し、Si薄膜層を形成した後
に酸化してSi酸化膜を形成することにより、ピン
ホールのない緻密なSi酸化膜が得られ、上述の効
果を有する高密度の画像表示装置が歩留り良く実
現できるようにしたものである。
更に、本発明によるSi酸化膜は、膜質が緻密で
あるので、非線形素子として耐圧が向上し、静電
気などによる高電圧に対して、素子が破壊されて
しまう不良が低減されるという効果を有する。
あるので、非線形素子として耐圧が向上し、静電
気などによる高電圧に対して、素子が破壊されて
しまう不良が低減されるという効果を有する。
第１図はMIM素子のＶ―Ｉ特性、第２図は
MIM素子の従来の構造、第３図はMIM素子で液
晶を駆動する等価回路、第４図はその動作波形、
第５図は本発明のMIM素子の製造工程図をそれ
ぞれ示す。 ２０，５０……ガラス基板、２１，２３，５
１，５４……Ta膜、２３……Ta酸化物、５２…
…Si膜又はSi酸化膜。
MIM素子の従来の構造、第３図はMIM素子で液
晶を駆動する等価回路、第４図はその動作波形、
第５図は本発明のMIM素子の製造工程図をそれ
ぞれ示す。 ２０，５０……ガラス基板、２１，２３，５
１，５４……Ta膜、２３……Ta酸化物、５２…
…Si膜又はSi酸化膜。
Claims (1)
- １ 絶縁基板上に第１の金属電極となる金属薄膜
を形成する工程、Si薄膜を沈着する工程、該Si薄
膜をほぼ酸化しSi酸化膜を形成する工程、該Si酸
化膜上に第２の金属電極を形成する工程からな
り、第１の金属電極―Si酸化膜―第２の金属電極
によりMIM構造の非線形素子が形成されてなる
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56080243A JPS57195218A (en) | 1981-05-27 | 1981-05-27 | Non-linear element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56080243A JPS57195218A (en) | 1981-05-27 | 1981-05-27 | Non-linear element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57195218A JPS57195218A (en) | 1982-11-30 |
| JPH0210923B2 true JPH0210923B2 (ja) | 1990-03-12 |
Family
ID=13712878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56080243A Granted JPS57195218A (en) | 1981-05-27 | 1981-05-27 | Non-linear element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57195218A (ja) |
-
1981
- 1981-05-27 JP JP56080243A patent/JPS57195218A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57195218A (en) | 1982-11-30 |
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