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Info
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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
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Landscapes
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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。
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。
を用いたアクティブマトリクス液晶表示装置に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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))。
t ”A New ActiveDiode Ma
trix LCD using Off−sto
ichiometricSiNx Layer P
roceedings of the SID、Vol
、28ρ101−104.1987))。
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。
〜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
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。
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。
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。
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)
- 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。
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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02168237A (ja) |
Cited By (1)
| 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 |
-
1988
- 1988-12-22 JP JP63325206A patent/JPH02168237A/ja active Pending
Cited By (1)
| 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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