JPH0210924B2 - - Google Patents
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- JPH0210924B2 JPH0210924B2 JP56090599A JP9059981A JPH0210924B2 JP H0210924 B2 JPH0210924 B2 JP H0210924B2 JP 56090599 A JP56090599 A JP 56090599A JP 9059981 A JP9059981 A JP 9059981A JP H0210924 B2 JPH0210924 B2 JP H0210924B2
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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
- G02F1/00—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
- 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
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- 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、液晶表示体の製造方法に関する。
さらに詳しくは、各々の表示画素に非線型素子
を結合した液晶表示体の製法に関する。
を結合した液晶表示体の製法に関する。
近年、液晶表示体の応用が進み、腕時計，電卓
その他各種小型電子機器用の表示体として大量に
用いられている。この液晶表示体の応用分野をさ
らに拡げるためには、表示容量の増大が不可欠で
ある。しかしながら従来の液晶表示体では、電圧
―コントラスト特性の立ち上がりがあまり急峻で
ないため、マルチプレツクス駆動の桁数を上げて
いくと、選択点と非選択点あるいは半選択点に印
加される実効値差が少なくなり、クロストークを
生じるという欠点を有し、液晶組成物及び液晶表
示体の構造等に改良を加えても、数十桁のマルチ
プレツクス駆動が限界であつた。そこで液晶表示
体の表示容量を増すために、スイツチング素子を
液晶表示体に組合せたアクテイブストリクス型の
液晶表示体が考えられ、アモルフアスシリコンや
ポリシリコンによるTFTやダイオード、あるい
は酸化亜鉛等を用いたバリスタなど、種々のアプ
ローチがなされている。
その他各種小型電子機器用の表示体として大量に
用いられている。この液晶表示体の応用分野をさ
らに拡げるためには、表示容量の増大が不可欠で
ある。しかしながら従来の液晶表示体では、電圧
―コントラスト特性の立ち上がりがあまり急峻で
ないため、マルチプレツクス駆動の桁数を上げて
いくと、選択点と非選択点あるいは半選択点に印
加される実効値差が少なくなり、クロストークを
生じるという欠点を有し、液晶組成物及び液晶表
示体の構造等に改良を加えても、数十桁のマルチ
プレツクス駆動が限界であつた。そこで液晶表示
体の表示容量を増すために、スイツチング素子を
液晶表示体に組合せたアクテイブストリクス型の
液晶表示体が考えられ、アモルフアスシリコンや
ポリシリコンによるTFTやダイオード、あるい
は酸化亜鉛等を用いたバリスタなど、種々のアプ
ローチがなされている。
このようなスイツチング素子として、金属―絶
縁体―金属（MIM）構造の非線型性を応用した
MIM素子を用いることは、素子構成が単純であ
るため素子設計が容易で、製造工程が他の素子に
くらべて簡単であるといつた利点を有している。
縁体―金属（MIM）構造の非線型性を応用した
MIM素子を用いることは、素子構成が単純であ
るため素子設計が容易で、製造工程が他の素子に
くらべて簡単であるといつた利点を有している。
このMIM素子は、金属―絶縁体界面における
トンネル効果，シヨツトキー効果あるいは絶縁体
中のバルク効果によつて電流が流れると考えら
れ、第１図に示すような非線型の電圧―電流特性
を示す。絶縁体としては、Al，Ta，Nb，Ti，
Si等の酸化物、あるいは窒素等の他元素をドーブ
した前記金属の酸化物、あるいはカルコゲナイド
ガラス等の無機材料、さらには有機物薄膜等も使
用することができる。
トンネル効果，シヨツトキー効果あるいは絶縁体
中のバルク効果によつて電流が流れると考えら
れ、第１図に示すような非線型の電圧―電流特性
を示す。絶縁体としては、Al，Ta，Nb，Ti，
Si等の酸化物、あるいは窒素等の他元素をドーブ
した前記金属の酸化物、あるいはカルコゲナイド
ガラス等の無機材料、さらには有機物薄膜等も使
用することができる。
酸化膜を絶縁体として用いた場合、その膜厚で
伝導機構が異なり、50〜100Åではトンネル効果、
100〜1000Åではシヨツトキ効果及びプール・フ
レンケル効果が優位を占めると言われている。本
発明の目的である液晶表示体の組合わせでは、液
晶の駆動方法との兼ね合いからプール・フレンケ
ル効果を示す領域を用いるのが望ましいと思わ
れ、その領域では、前述の電圧―電流特性はプー
ル・フレンケル式 Ｉ＝KVexp（β√ ……(1) 〔(1)式中、Ｉは電流，Ｖは印加電圧，Ｋ，β
は電流の流れ易さと非線型性を表わす比例定数で
ある。〕 で表わされる。このMIM素子を組込んだ液晶表
示体を、通常の液晶表示体のマトリクス駆動に用
いられる電圧平均化法によつて駆動すると、
MIM素子の非線型性により実際に液晶に印加さ
れるON／OFF実効値比が、電圧平均化法自体の
ON／OFF実効値比よりも大きくなり、より多桁
のマトリクス駆動が可能となる。
伝導機構が異なり、50〜100Åではトンネル効果、
100〜1000Åではシヨツトキ効果及びプール・フ
レンケル効果が優位を占めると言われている。本
発明の目的である液晶表示体の組合わせでは、液
晶の駆動方法との兼ね合いからプール・フレンケ
ル効果を示す領域を用いるのが望ましいと思わ
れ、その領域では、前述の電圧―電流特性はプー
ル・フレンケル式 Ｉ＝KVexp（β√ ……(1) 〔(1)式中、Ｉは電流，Ｖは印加電圧，Ｋ，β
は電流の流れ易さと非線型性を表わす比例定数で
ある。〕 で表わされる。このMIM素子を組込んだ液晶表
示体を、通常の液晶表示体のマトリクス駆動に用
いられる電圧平均化法によつて駆動すると、
MIM素子の非線型性により実際に液晶に印加さ
れるON／OFF実効値比が、電圧平均化法自体の
ON／OFF実効値比よりも大きくなり、より多桁
のマトリクス駆動が可能となる。
MIM素子を液晶表示体と組合せる場合、一画
素分の等価回路は、第２図に示すように、容量分
CMIMと非線型抵抗分RMIMとが並列になつたMIM
素子１と、容量分CLCと抵抗分RLCとが並列になつ
た液晶部分２が直列に接続されていると考えるこ
とができる。そしてこの両端に駆動電圧を印加す
るわけであるが、MIM素子１の容量分CMIMと液
晶２の容量分CLCとの比LLC／CMIMの値によつて、
実際に液晶２に印加される電圧波形が異なつてき
て、計算上も実際上も、容量比CLC／CMIMの値が
大きい方が液晶に印加されるON／OFF電圧比が
大きくなり、駆動可能桁数が大きくなる。
素分の等価回路は、第２図に示すように、容量分
CMIMと非線型抵抗分RMIMとが並列になつたMIM
素子１と、容量分CLCと抵抗分RLCとが並列になつ
た液晶部分２が直列に接続されていると考えるこ
とができる。そしてこの両端に駆動電圧を印加す
るわけであるが、MIM素子１の容量分CMIMと液
晶２の容量分CLCとの比LLC／CMIMの値によつて、
実際に液晶２に印加される電圧波形が異なつてき
て、計算上も実際上も、容量比CLC／CMIMの値が
大きい方が液晶に印加されるON／OFF電圧比が
大きくなり、駆動可能桁数が大きくなる。
従来のMIM素子の構成は、第３図に示すよう
にガラス基板３を酸化膜４で被覆し、金属薄膜５
を形成，パターニングした後、その表面に絶縁体
薄膜６を形成する。さらに金属薄膜７を形成して
パターニングし、MIM構造を作る。この場合、
MIM素子の面積は、金属電極５と金属電極７の
交差部分の面積となる。液晶を駆動するには第４
図に示すように、金属電極７と導通がとれるよう
に電極８を形成し、液晶を一定の間隙ではさみ込
んだ対向基板に設けた対向電極との間に電圧を印
加することにより、液晶分子の配列を制御する。
にガラス基板３を酸化膜４で被覆し、金属薄膜５
を形成，パターニングした後、その表面に絶縁体
薄膜６を形成する。さらに金属薄膜７を形成して
パターニングし、MIM構造を作る。この場合、
MIM素子の面積は、金属電極５と金属電極７の
交差部分の面積となる。液晶を駆動するには第４
図に示すように、金属電極７と導通がとれるよう
に電極８を形成し、液晶を一定の間隙ではさみ込
んだ対向基板に設けた対向電極との間に電圧を印
加することにより、液晶分子の配列を制御する。
この従来の方法では、MIM素子を備えた基板
の製造に、(1)金属薄膜５のパターニング、(2)金属
薄膜７のパターニング及び(3)液晶駆動用の電極８
のパターニングと３回のフオト・リソグラフイー
工程を要し、その製造コストは多大なものであつ
た。
の製造に、(1)金属薄膜５のパターニング、(2)金属
薄膜７のパターニング及び(3)液晶駆動用の電極８
のパターニングと３回のフオト・リソグラフイー
工程を要し、その製造コストは多大なものであつ
た。
本発明は、MIM素子の一方の金属電極を形成
する際のフオトエツチング工程で液晶駆動用電極
のパターニングも同時に行なうことによつて、フ
オト・リソグラフイー工程を１工定減らし、コス
トの低下を図るものである。
する際のフオトエツチング工程で液晶駆動用電極
のパターニングも同時に行なうことによつて、フ
オト・リソグラフイー工程を１工定減らし、コス
トの低下を図るものである。
以下、実施例に従つて本発明を説明する。
実施例
ソーダガラス基板９上に、スパツタリングによ
つて五酸化タンタル１０，酸化インジウム１１，
タンタル１２の順に薄膜形成する〔第５図ａ〕。
次に、MIM素子の一方の金属電極及びリード部
となるタンタル部１３、及び表示画素と同一形状
のタンタル部１４が残るよう、前記タンタル薄膜
１２をエツチングする〔第５図ｂ〕。続いてタン
タル１３，１４をマスクとして用い、酸化インジ
ウム層１１をエツチングし、液晶駆動用の透明電
極１５をパターニングする〔第５図ｃ〕。
つて五酸化タンタル１０，酸化インジウム１１，
タンタル１２の順に薄膜形成する〔第５図ａ〕。
次に、MIM素子の一方の金属電極及びリード部
となるタンタル部１３、及び表示画素と同一形状
のタンタル部１４が残るよう、前記タンタル薄膜
１２をエツチングする〔第５図ｂ〕。続いてタン
タル１３，１４をマスクとして用い、酸化インジ
ウム層１１をエツチングし、液晶駆動用の透明電
極１５をパターニングする〔第５図ｃ〕。
次に、MIM素子の一方の金属電極及びリード
部となるタンタル１３の表面のみを陽極酸化し
て、五酸化タンタル１６を形成する〔第５図ｄ〕。
この時、リード部のタンタル１３のみに通電して
陽極酸化を行なえば、表示画素部のタンタル１４
は酸化されないでタンタルのままである。
部となるタンタル１３の表面のみを陽極酸化し
て、五酸化タンタル１６を形成する〔第５図ｄ〕。
この時、リード部のタンタル１３のみに通電して
陽極酸化を行なえば、表示画素部のタンタル１４
は酸化されないでタンタルのままである。
次に、全面にタンタル薄膜をスパツタリング
し、MIM素子のもう一方の金属電極１７を形成
する〔第５図ｅ〕。この時、五酸化タンタル１６
と透明電極１５が完全にエツチングされてしまわ
ないよう、タンタルと五酸化タンタル及び酸化イ
ンジウムとの選択エツチングが可能な方法でエツ
チングを行なう必要があり、例えば、フレオンガ
スによつてプラズマエツチングを行なうことによ
り目的を達成することが出来る。この時点で、
MIM素子が完成すると同時に液晶駆動用の透明
電極１５が露出し、液晶表示体の一方の基板が完
成する。この基板に配向処理を施し、同じく配向
処理を施した液晶駆動用の対向電極を持つ対向基
板を組合わせ、液晶を封入することで液晶表示体
が完成する。
し、MIM素子のもう一方の金属電極１７を形成
する〔第５図ｅ〕。この時、五酸化タンタル１６
と透明電極１５が完全にエツチングされてしまわ
ないよう、タンタルと五酸化タンタル及び酸化イ
ンジウムとの選択エツチングが可能な方法でエツ
チングを行なう必要があり、例えば、フレオンガ
スによつてプラズマエツチングを行なうことによ
り目的を達成することが出来る。この時点で、
MIM素子が完成すると同時に液晶駆動用の透明
電極１５が露出し、液晶表示体の一方の基板が完
成する。この基板に配向処理を施し、同じく配向
処理を施した液晶駆動用の対向電極を持つ対向基
板を組合わせ、液晶を封入することで液晶表示体
が完成する。
以上、実施例を挙げたが、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、例えばMIM素子の
一方の金属電極及び絶縁体材料としては、Ta―
Ta2O5系に限らず、前述のAl，Nb，Ti，Si等と
その酸化物系を用いることが可能であり、さらに
は、MIM素子の電気特性を制御する目的で前記
金属及びその酸化物中に窒素等の他元素をドープ
することも考えられる。例えば、Taに窒素をド
ープすることによつて、Ta膜の比抵抗は上がる
が、電気特性の温度変化を制御することが出来
る。この場合、MIM素子のリード部における金
属部（実施例中のタンタル１３に相当）の抵抗値
が高くなるが、下層の透明電極があることにより
リード部全体の抵抗値が低くなり、好都合であ
る。
に限定されるものではなく、例えばMIM素子の
一方の金属電極及び絶縁体材料としては、Ta―
Ta2O5系に限らず、前述のAl，Nb，Ti，Si等と
その酸化物系を用いることが可能であり、さらに
は、MIM素子の電気特性を制御する目的で前記
金属及びその酸化物中に窒素等の他元素をドープ
することも考えられる。例えば、Taに窒素をド
ープすることによつて、Ta膜の比抵抗は上がる
が、電気特性の温度変化を制御することが出来
る。この場合、MIM素子のリード部における金
属部（実施例中のタンタル１３に相当）の抵抗値
が高くなるが、下層の透明電極があることにより
リード部全体の抵抗値が低くなり、好都合であ
る。
透明電極に関しても、酸化インジウムに限ら
ず、より比抵抗を下げた酸化スズドープの酸化イ
ンジウム，アンチモンドープの酸化スズ，
NiCr／Au薄膜等、各種の透明導電膜を用いるこ
とが可能である。又、MIM奏子のもう一方の金
属電極については、基本的には導体であつて、透
明導電膜及びMIM素子の絶縁体との選択エツチ
ングが可能な材質ならば何でも良く、前述の金属
をはじめ各種の金属を用いることが可能である。
この選択エツチング性については、金属と酸化物
との選択エツチングとなり、容易に行なうことが
出来る。
ず、より比抵抗を下げた酸化スズドープの酸化イ
ンジウム，アンチモンドープの酸化スズ，
NiCr／Au薄膜等、各種の透明導電膜を用いるこ
とが可能である。又、MIM奏子のもう一方の金
属電極については、基本的には導体であつて、透
明導電膜及びMIM素子の絶縁体との選択エツチ
ングが可能な材質ならば何でも良く、前述の金属
をはじめ各種の金属を用いることが可能である。
この選択エツチング性については、金属と酸化物
との選択エツチングとなり、容易に行なうことが
出来る。
以上の如く本発明は、透明基板上に透明導電
膜、第１の金属薄膜を沈着する工程、該透明導電
膜及び第１の金属薄膜を表示画素形状、リード部
形状及び第１の金属電極部形状に同時にパターン
化する工程、該パターン化されたリード部及び第
１の金属電極部を酸化し絶縁膜を形成する工程、
第２の金属薄膜を沈着し、該第２金属薄膜を第２
の金属電極部形状にパターン化する工程からなる
ようにしたから、従来３回のフオトリソグラフイ
工程を要したMIM素子を有する表示体の製造工
程が、２回のフオトリソグラフイ工程ですみ、工
程が簡略化され、コストダウンが図れ、かつ製造
欠陥が減少し歩留りが格段と向上することができ
る。
膜、第１の金属薄膜を沈着する工程、該透明導電
膜及び第１の金属薄膜を表示画素形状、リード部
形状及び第１の金属電極部形状に同時にパターン
化する工程、該パターン化されたリード部及び第
１の金属電極部を酸化し絶縁膜を形成する工程、
第２の金属薄膜を沈着し、該第２金属薄膜を第２
の金属電極部形状にパターン化する工程からなる
ようにしたから、従来３回のフオトリソグラフイ
工程を要したMIM素子を有する表示体の製造工
程が、２回のフオトリソグラフイ工程ですみ、工
程が簡略化され、コストダウンが図れ、かつ製造
欠陥が減少し歩留りが格段と向上することができ
る。
更に、第１の金属薄膜からなるリード部には透
明導電膜が積層して形成されており、例えば第１
の金属薄膜に、Taを用いた場合、透明導電膜の
抵抗値をTaと同程度の抵抗値にすることができ
るので、リード部の電気抵抗がより小さくなり、
配線容量が格段と小さくなり、表示画素に効率的
に信号電圧が印加されるという効果を有する。
明導電膜が積層して形成されており、例えば第１
の金属薄膜に、Taを用いた場合、透明導電膜の
抵抗値をTaと同程度の抵抗値にすることができ
るので、リード部の電気抵抗がより小さくなり、
配線容量が格段と小さくなり、表示画素に効率的
に信号電圧が印加されるという効果を有する。
第１図は、MIM素子の非線型特性を示す。第
２図は、MIM素子と液晶を組合せた場合の等価
回路を示す。第３図は、従来のMIM素子の断面
及び見取図、第４図は、同じく従来のMIM素子
と一画素の配置を示す平面図である。第５図は、
本発明におけるMIM素子及び透明電極の製造工
程を説明する図である。
２図は、MIM素子と液晶を組合せた場合の等価
回路を示す。第３図は、従来のMIM素子の断面
及び見取図、第４図は、同じく従来のMIM素子
と一画素の配置を示す平面図である。第５図は、
本発明におけるMIM素子及び透明電極の製造工
程を説明する図である。
Claims (1)
- １ 透明基板上に透明導電膜、第１の金属薄膜を
沈着する工程、該透明導電膜及び第１の金属薄膜
を表示画素形状、リード部形状及び第１の金属電
極部形状に同時にパターン化する工程、該パター
ン化されたリード部及び第１の金属電極部を酸化
し絶縁膜を形成する工程、第２の金属薄膜を沈着
し、該第２の金属薄膜を第２の金属電極部形状に
パターン化する工程からなり、第１の金属電極―
絶縁膜―第２の金属電極によりMIM構造の非線
形素子が形成され、該第２の金属電極は該表示画
素と接続されてなることを特徴とする液晶表示体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56090599A JPS57205712A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Production of liquid crystal display body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56090599A JPS57205712A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Production of liquid crystal display body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57205712A JPS57205712A (en) | 1982-12-16 |
| JPH0210924B2 true JPH0210924B2 (ja) | 1990-03-12 |
Family
ID=14002929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56090599A Granted JPS57205712A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Production of liquid crystal display body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57205712A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4736229A (en) * | 1983-05-11 | 1988-04-05 | Alphasil Incorporated | Method of manufacturing flat panel backplanes, display transistors and displays made thereby |
| TW201343B (ja) * | 1990-11-21 | 1993-03-01 | Toshiba Co Ltd |
-
1981
- 1981-06-12 JP JP56090599A patent/JPS57205712A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57205712A (en) | 1982-12-16 |
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