JPH02168237A - 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置 - Google Patents

薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置

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JPH02168237A
JPH02168237A JP63325206A JP32520688A JPH02168237A JP H02168237 A JPH02168237 A JP H02168237A JP 63325206 A JP63325206 A JP 63325206A JP 32520688 A JP32520688 A JP 32520688A JP H02168237 A JPH02168237 A JP H02168237A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon nitride
liquid crystal
boron
crystal display
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP63325206A
Other languages
English (en)
Inventor
Setsuo Kaneko
節夫 金子
Hiroyuki Uchida
宏之 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Priority to US07/455,259 priority patent/US5122889A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属−絶縁体−金属からなる薄膜二端子素子
を用いたアクティブマトリクス液晶表示装置に関する。
〔従来の技術〕
近年ツィステッド・ネマチック型を中心とした液晶表示
装置(LCD)の応用が発展し、腕時計や電卓の分野で
大量に用いられている。それに加え、近年、画素をマト
リクス状に配置し、文字図形等の任意の表示が可能なマ
トリクス型LCDも使われ始めている。このマトリクス
型LCDの応用分野を広げるためには、表示容量の増大
が必要である。しかし、従来のLCDの電圧−透過率変
化特性の立ち上がりはあまり急峻ではないので、表示容
量を増加させるためにマルチプレックス駆動の走査本数
を増加させると、選択画素と非選択画素との各々にかか
る実効電圧比は低下し、選択画素の透過率低下と非選択
画素の透過率増加というタロストークが生じる。その結
果、表示コントラストが著しく低下し、ある程度満足で
きるコントラストが得られる視野角も狭くなり、従来の
LCDでは、走査本数は60本ぐらいが限界である。
このマトリクス型LCDの表示容量を大幅に増加させる
ために、LCDの各画素にスイ・ンチング素子を直列に
配置したアクティブマトリクスLCDが考案されている
。これまでに発表されたアクティブマトリクスLCDの
試作品のスイッチング素子には、アモルファスSLや多
結晶Stを半導体材料とした薄膜トランジスタ素子(T
PT)が多く用いられている。また一方では、製造及び
構造が比較的簡単であるため、製造工程が簡略化でき、
高歩留まり、低コストかが期待される薄膜二端子素子(
以下TFDと略す)を用いたアクティブマトリクスLC
Dも注目されている。
このような1膜二端子素子型アクテイブマトリクスLC
D (以下TFD−LCDと略す)において−香臭用化
に近いと考えられているLCDはT F Dに金属−絶
縁体−金属構造の素子(以下MIM素子またはMIMと
略す)を用いたLCDである。M I MのようなTF
Dを各画素の液晶と直列に接続することにより、TFD
の電圧−電流特性の高非線形性により、TFD−液晶素
子の電圧−透過率変化特性の立ち上がりは急峻になり、
液晶表示装置の走査本数を大幅に増やすことが可能にな
る。
このようなMIMをもちいたLCDの従来例は論文では
デイ・アールバラフ他著(ジ・オンチマイゼイション・
オフ・メタル・インシュレータ・メタル・ノンリニア・
デバイシズ・フォア・ユース・イン・マルチプレクスド
・リキッド・クリスタル・デイスプレィズ)、アイ・イ
ー・イー・イー・トランザクション・オン・エレクトロ
ン・アバ491,28巻、6号1頁736−739゜1
981年発行)  (D、R,Baraff、 eta
l、 、  ”TheOptimization  o
f  Metal −1nsufator −Meta
lNon −1inear  Devices  fo
r  Use in Multipfexed  Li
quid Crystal  Displays” I
EEE  Trans。
Electron  Devices 、 vol E
D −28,pp736−739  (1981) )
に代表的に示される。
MIMにおいて、最も重要な材料は絶縁体層の材料であ
る。最も知られている絶縁体材料とじては酸化タンタル
がある(例えば、両角仲治、他。
著 250 X240画素のラテラル、M I M −
L CDテレビジョン学会技術報告(I PD83−8
 )p39−44.1983年12月発行)。このよう
なMIM素子を大容量のデイスプレィに適用するときに
要求される特性は、素子を流れる電流(I)と印加電圧
(V)をニーaV’ と表わしたときの非線形係数αが
大きいこと、電流−電圧特性が印加電圧の極性に無関係
に正負対称であること、及びMIM素子の容量が小さい
ことである。ところが、酸化タンタルを用いたMIM素
子は対称性はよいが非線形係数が5〜6とそれほど大き
くなく、また誘電率も大きいため素子容量が大きい等の
欠点を有している。そこで、誘電率の小さい窒化シリコ
ンがMIM素子用絶縁体材料として開発されているで例
えば エム スズキ 他(ア ニュー アクティブ ダ
イオード マトリクス エルシープイー ユージング 
オフ ストイキオメトリツク5INx  レイヤー、ブ
ロシーデインダス オフ ザ ニスアイデイ−28巻 
101−104頁。
1987年発行)  (M、 5uzuki et a
t  ”A New ActiveDiode  Ma
trix  LCD  using  Off−sto
ichiometricSiNx Layer   P
roceedings of the SID、Vol
、28ρ101−104.1987))。
〔発明が解決しようとする課題〕
この窒化シリコンを用いたMIM素子は非線形係数が7
〜9と酸化タンタルに比べて大きいものの、第2図の破
線で示されるように電圧−電流特性が印加電圧の極性に
より非対称になることが多い、このためこのMIM素子
を液晶表示装置に利用した場合にはフリッカ−が生じて
しまい、画像品質の低下をもたらしていた。
本発明の目的は、このような画像品質の低下をもたらす
MIM素子特性の電圧−電流特性の非対称性を改善し、
高画質の大容量液晶表示装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は透明電極が形成されている基板と、窒化シリコ
ン膜を絶縁体として用いた金属−絶縁体−金属構造を有
する薄膜二端子素子が形成されている基板との間に液晶
を挾持した薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶
表示装置において、前記金属と絶縁体の間にほう素をド
ープした窒化シリコン層また炭化シリコン層をはさんだ
ことを特徴とする薄膜二端子素子型アクティブマトリク
ス液晶表示装置である。
し作用〕 本発明においては金属電極と窒化シリコン層との間にほ
う素を含んだ窒化シリコン層または炭化シリコン層をは
さむことにより正孔の電極からの注入を阻害する障壁を
小さくでき、正電圧および負電圧印加時のそれぞれの電
極からの正孔の注入に対する障壁の違いによる電流値の
非対称性がなくなる。この結果フリッカ−がない良画哲
の液晶表示装置が実現できる。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を示す。
本実施例によりえられるTFD素子の代表例の断面図を
第1図に示す、まず下部ガラス基板1を5i02等のガ
ラス保護層2で被覆する。この保護層2は不可欠なもの
ではないので省略することもできる6次にこの上に金属
電極としてCrを1000A形成しフォトリングラフィ
法により島状にパターン化しリード電極3を形成する。
続いてSiH4ガスとN2ガスの混合ガスにB2H6ガ
スを1%混合したガスを用いてグロー放電分解法により
ガラス基板上にほう素をドープした第1の窒化シリコン
層4を50OA形成したのち、SiH4とN2の混合ガ
スから窒化シリコン層5を120OA 、SiH4とN
2の混合ガスに821(6ガスを0.5%混合したガス
を用いてほう素をドープした第2の窒化シリコン層6を
20OA形成することにより3層構造を形成する。この
ときの窒Cヒシリコン層を形成するときのガス混合比S
iH4/N2は0.08.またほう素をドープした第1
及び第2の窒化シリコン層を形成するときのガス混合比
SiH4/N2は0.2であった。その後上部電極7と
してCrを100OA形成しフォトリソグラフィ法によ
りパターン化し、M I M素子アレイを形成する。そ
の後画素電極としてITOをパターン化して形成する。
上部ガラス基板上の保護N9.上部透明電極10の膜形
成、パターン化は通常の単純マルチプレックスLCDと
殆ど同一である。下部ガラス基板1と上部ガラス基板8
とは配向処理を施したのちガラスファイバ等のスペーサ
を介して張り合わせ、通常のエポキシ系接着剤によりシ
ールした。セル厚は5ミクロンとした。その後TN形液
晶11であるZLI−1565(メルク社製)を基板間
に注入しTFD−LCDを完成した。
本発明により形成した二端子素子の電圧−電流特性を測
定しなところ第2図の実線で示されるように電圧の極性
に対して対称であり、従来の窒化シリコンの単層構造よ
り得られた二端子素子の電圧−電流特性(破線)に比べ
て対称性が改善されていることがわかった。また、非線
形係数も8と太きく1000本以上の高走査線を有する
TFD−LCDへの適応も可能なことがわかった。
この二端子素子の窒化シリコン層を形成するときのガス
混合比SiH4/N2は0.02以上0.6以下が非線
形性の大きい二端子素子をつくるなめに必要である。ま
たほう素をドープした第1及び第2の窒化シリコン層を
形成するときのガス混合比SiH4/N2は0.01以
−ヒであり、はう素の混合比は50ρp rn以上であ
れば電圧−電流特性の対称性に効果があった。本実施例
においてはSiH4とN2の混合ガスを用いて窒化ジノ
コン層を成膜しているが、SiH4とN I−1、の混
合ガスを用いても良好なダイオード特性が得られた。ま
た、本実施例においては、グロー放電分解法を用いて3
層構造を形成しているがスパッタ法、CVD法等の他の
成膜方法においても本発明は有効である。
本実施例においては、はう素をドープした窒化シリコン
層を用いているが同様な方法でほう素を含んだ炭化シリ
コン層を窒化シリコン層の両側にはさんだ3層構造でも
対称性のよいダイオード特性が得られた。この時、ガス
混合比SiH4/CH4が0.1以上のガスをグロー放
電分解法により炭化シリコン層を成膜した。
本実施例においては電極としてクロム電極を用いている
が、AI、Ta、Mo、W等他の金属及びシリサイドを
上部及びリード電極に用いても本発明は有効である。ま
た、画素電極として使用しているITO等の透明電極を
二端子素子の上部及び下部電極と兼ねても本発明は有効
である。
本実施例を用いて形成された640 X400素子のT
FD−LCDの画像評価を行なったところコン・トラス
ト20:1以上、フリッカー−37dBと従来の窒化シ
リコンの単層構造のT F D −L CDの一25d
Bに比べて大幅に改善されていることか明らかになった
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば対称性が良く、非
線形性の高い薄膜二端子素子特性が得られるので大容量
でフリッカ−の少ない液晶表示装置を提供することがで
きる。
例の断面図、第2図は本発明による薄膜二端子素子と従
来例による薄膜二端子素子の電圧−電流特性を示した図
である。
1・・・下部ガラス基板、2.9・・・ガラス保護膜、
3・・・リード電極、4・・・はう素がドープされた第
1の窒化シリコン層、5・・・窒化シリコン層、6・・
・はう素がドープされた第2の窒化シリコン層、7・・
・上部電極、8・・・上部ガラス電極、10・・・上部
透明電極、11・・・液晶。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 透明電極が形成されている基板と、窒化シリコン膜を絶
    縁体として用いた金属−絶縁体−金属構造を有する薄膜
    二端子素子がマトリクス状に形成されている基板との間
    に液晶を挾持して成る薄膜二端子素子型アクティブマト
    リクス液晶表示装置において、前記金属と絶縁体の間に
    ほう素をドープした窒化シリコン層または炭化シリコン
    層をはさんだことを特徴とする薄膜二端子素子型アクテ
    ィブマトリクス液晶表示装置。
JP63325206A 1988-12-22 1988-12-22 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置 Pending JPH02168237A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63325206A JPH02168237A (ja) 1988-12-22 1988-12-22 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置
US07/455,259 US5122889A (en) 1988-12-22 1989-12-22 Active matrix liquid crystal display using mim diodes having symmetrical voltage-current characteristics as switching elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63325206A JPH02168237A (ja) 1988-12-22 1988-12-22 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02168237A true JPH02168237A (ja) 1990-06-28

Family

ID=18174209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63325206A Pending JPH02168237A (ja) 1988-12-22 1988-12-22 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置

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Country Link
JP (1) JPH02168237A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8295123B2 (en) 2007-07-18 2012-10-23 Panasonic Corporation Current rectifying element, memory device incorporating current rectifying element, and fabrication method thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8295123B2 (en) 2007-07-18 2012-10-23 Panasonic Corporation Current rectifying element, memory device incorporating current rectifying element, and fabrication method thereof

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