JPH03181916A

JPH03181916A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH03181916A
Application number: JP1321762A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kimura; 裕治木村; Hitoshi Kondo; 均近藤; Hidekazu Ota; 英一太田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1991-08-07

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〕本発明は液晶表示装置に関し、詳しくは、能動素子とし
てＭＩＭ（導体−絶縁体−導体）素子を使用し、駆動回
路系を液晶層側の透明基板上に設けたアクティブ・マト
リクス型液晶表示装置に関する。

〔従来の技術〕

液晶表示装置の主流は、今では、単純マトリクス方式の
パネルからアクティブ・マトリクス方式に移行している
。その理由は大面積の液晶パネルへの要望がＯＡ機器や
液晶ＴＶなどから出されているのに由来している。そし
て、このアクティブ・マトリクス方式では各画素ごとに
能動素子を設ける手段が採られている。

前記能動素子はその一つとしてのＭＩＮ素子が多く用い
られている。これはスイッチングに良好な非線形な電流
−電圧特性を示すためである。ＭＩＭ素子としては、従
来より、ガラス板のようなＭ縁基板上に下部電極として
Ｔａ、ＡＱ、　Ｔｉ等の金属電極を設け、その上に前記
金属の酸化物又は５ｉＯＸ、　５ｉＮ）（等からなる＃
＠縁膜を設け、更にその上に、上部電極として肝、Ｃｒ
等の金属電極を設けたものが知られている。

しかし、絶縁体（＃！Ａ縁膜）に金属酸化物を用いたＭ
ＩＭ素子（特開昭５７−１９６５８９号、同６１−２３
２６８９号、同６２−６２３３３号等の公報に記載）の
場合、絶縁膜は下部電極の陽極酸化又は熱酸化により形
成されるため、工程が複雑であり、しかも高温熱処理を
必要としく陽極酸化法でも不純物の除去等を確実にする
には、高温熱処理が必要である）、また膜制御性（膜質
及び膜厚の均−性及び再現性）に劣る上、基板が耐熱材
料に限られること、及び、絶縁膜は物性が一定な金属酸
化物からなること等から、デバイスの材料やデバイス特
性を自由に変えることができず、設計上の自由度が狭い
という欠点がある。これはＭＩＮ素子を組込んだ液晶表
示装置からの仕様を十分に満たすデバイスを設計・作製
することが極めて困難であることを意味している。さら
に、後述のごとく、比誘電率εｒと素子の急峻性βとに
はβｃｃｌ／４１の関係があり、εｒが高いと急峻性は
小さくなってしまい高密度の表示には不適となる、等の
欠点を有している。

また、絶縁膜に５ｉＯ１や５ｉＮｚを用いたＨＩＭ素子
（特開昭６１−２７５８１９号公報）の場合、絶縁膜は
プラズマＣＶＤ法、スパッタ法等の気相法で威服するが
、基板温度が通常３００℃程度必要であるため、低コス
ト基板は使用できず、また大面積化の際、基板温度分布
のため膜厚、膜質が不均一になり易いとい３− う欠点がある。また、これらの絶縁膜を合成する際には
気相でなされることから、ダストが多く発生し、膜のピ
ンホールが多いため素子の歩留りが低下する。更には、
膜ストレスが大きく、膜剥離が起こり、この点からも素
子の歩留りが低下する。

これに加えて、液晶表示装置での駆動回路には、■ＩＣ
をポリイミドなどのフィルム上に実装し、これを異方性
導電性シートでガラス基板と接続するＴＡＢ方式、■能
動素子にＴＦＴを用い、駆動回路もＴＰＴで同一基板に
作製する、等の手段が採用されている。なお、■単純マ
トリクス方式では駆動回路の一部を同一ガラス基板内に
実装しているものがある。だが、前記■のＴＡＢ方式で
は、液晶部と駆動回路系との検査が別々に行なえるとい
う利点があるが、ＴＡＢをガラス基板に接続しなければ
ならないため、ポリイミドの寸法安定性や異方性導電膜
の性能及び位置合せの制約があり、接続部に不安が残さ
れている。また、液晶表示装置全体も勢い大きくならざ
るを得ないといった欠点もみられる。前記■においては
通常ＴＰＴはＩＣチップに比べその作製が難かしく歩留
りも悪い。更に、同一基板内に能動素子及び駆動回路が
一体的に作られるため、能動素子、駆動回路のいずれか
に故障、不良が生じた場合には、液晶表示装置全体が不
良品ということになり、結果、製品歩留りの低下やコス
ト高をもたらすといった欠陥を内在している。

なお、前記■の単純マトリクス表示ではＳＴＮ液晶で２
００本程度の走査ライン数しか可能でなく、高デユーチ
ー、高コントラスト、高解像力の液晶表示装置の作製を
行なうことができないのが実情である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記従来のものの利点をとり入れるとともに、
より小型化で軽量化され、製造工程の短縮化がはかられ
、ひいては低コスト化が期待できる液晶表示装置を提供
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、一対の透明基板間に液晶材料を挟持してなり
、かつ、少なくとも一方の基板上に設けられた複数個の
画素電極の各々に少なくとも１つのＭＩＭからなる能動
素子が持続されているアクティブ・マトリクス型液晶表
示装置において、前記絶縁膜が硬質炭素膜であり、また
、駆動回路系が前記透明基板上で液晶層と同一側に設け
られていることを特徴としている。

本発明者らは、先に高デユーチー、高コントラスト、高
解像度のアクティブ・マトリクス型液晶表示装置を実現
するために、能動素子であるＨＩＭ素子の絶縁膜として
硬質炭素膜の使用が効果的であることを既に確認してい
る。本発明は、これらをさらに発展させて前記課題の達
成に努めた結果、なされたものである。

以下に、本発明の液晶表示装置を添付の図面を参照しな
がらさらに詳しく説明する。

先ず、本発明の理解をしやすくするために、第９図に概
略として示した従来の実装技術であるＴＡＢ方式から説
明を進めることにする。この方式では、駆動ＩＣ１１が
実装されたＴＡＢフィルム１２を更にガラス基板３′に
接続しなければならず、工程数が増えるばかるでなく、
前述のとおり、装置自体が太きくなるのが避けられない
。また、画素数が増えた場合、その位置合せ精度から実
装が難かしくなるといった不都合がある。なお、第９図
において、１４は異方性導電性シート、１５はＩＴＯ電
極、１６は液晶パネルを表わしている。

これに対して、第１図は本発明に係る液晶表示装置の実
装方式の概略を表わしている。ここでは、ガラス基板３
′上で開動ＩＣ１，１の回路を液晶パネル１６からの配
線と接続する手法が採用されている。

第２図は第１図における開動回路にあって、駆動ＩＣ１
１をガラス基板３′上の配線に接続する二側を示してい
るが、これらの限定されるものではなく、要は、透明基
板上で駆動ＩＣと液晶パネルとが接続されるようになっ
ていればかまわない。第２図の（ａ）はワイヤボンディ
ング方式、（ｂ）はバンプ方式、（Ｃ）はビームリード
方式である。第２図（ａ）（ｂ）及び（ｃ）での１１’
はＩＣチップ、１７は導体、１８はワイヤ（Ａｕ、　Ａ
Ｑなど）、１９はマウント部、２０はバンプ、２１はビ
ームリードであり、３は透明基板である。

ガラス基板３′上はＩＣだけの回路でなく、廓動回７路系を構成するコンデンサー、抵抗なども実装されるの
が望ましいが、ＩＣだけを実装しても効果は大きい。実
装した開動ＩＣ１，１は封止する必要があるが、封止材
料（エポキシ、シリコーンなどの液状粘稠性樹脂）では
封止によればよい。

駆動回路系のガラス基板ｌＪ上への実装は、液晶パネル
１６を作製した後、行なうのが望ましい。

続いて、前記の液晶パネル及びＭＩＮ素子の作製方法に
ついて述べる。なお、上記の例では透明基板３をガラス
としていたが、ガラス基板３′に代えてプラスチック基
板、フレキシブルなプラスチック基板が用いられていて
もかまわない。

本発明でのＭＩＭ素子における絶縁膜は、炭素原子及び
水素原子を主要な組織形成元素としては非晶質及び微結
晶の少なくとも一方を含む硬質炭素膜（ｉ−Ｃ膜、ダイ
ヤモンド状炭素膜、アモルファスダイヤモンド膜、ダイ
ヤモンド薄膜とも呼ばれる）からなっている。

硬質炭素膜の一つの特長は気相成長膜であるがために、
後述するように、その諸物性が製膜条件によって広範囲
に制御できることである。従って、絶縁膜といってもそ
の抵抗値は半絶縁体〜絶縁体領域までをカバーしており
、この意味では本発明で用いられるＨＩＭ素子は、特開
昭６１−２７５８１９号公報に記載されているところの
ＭＳＩ素子（Ｍｅｔａｌ−３ｅｍｉ−Ｉｎｓｕｌａｔｏ
ｒ）や、ＳＩＳ素子（半導体−Ｎ縁体−半導体からなる
素子であり、ここでの半導体は不純物を高濃度でドープ
させたものである）等を含めて位置付けられるものであ
る。

第３図は画像電極４がＭＩＭ素子５に接続されている様
子を表わしたものである。このものは、まず。

透明基板（図示されていない）上に、画素電極用透明電
極材料を蒸着、スパッタリング等の方法で堆積し、所定
のパターンにパターニングして画素電極４を形成し、次
に、蒸着、スパッタリング等の方法で下部電極用導体薄
膜を形成し、ウェット又はドライエツチングにより所定
のパターンにパタニングして下部電極となる第１導体７
とし、その上にプラズマＣＶＤ法、イオンビーム法等に
より硬質炭素膜２を被覆後、ドライエツチング、ウェッ
トエツチング又はレジストを用いるリフトオフ法により
所定のパターンにパターニングして絶縁膜とし、次にそ
の上に蒸着、スパッタリング等の方法によりパスライン
用導体薄膜を被覆し、所定のパターンにパターニングし
てパスライン（共通電極）となる第２導体６を形成し、
最後に下部電極７の不必要部分を除去し、透明電極パタ
ーンを露出させ、画素電極４とする。この場合、ＭＩＮ
素子（能動素子）５の構成はこれに限られるものではな
く、ＭＩＮ素子の作成後、最上層に透明電極を設けたも
の、透明電極が上部又は下部電極を兼ねた構成のもの、
下部電極の側面にＨＩＭ素子を形成したもの等、種々の
変形が可能である。

ここで下部電極、上部電極及び透明電極の厚さは通常、
夫々数百−数千λ、数百〜数千人、数百〜数千大の範囲
である。硬質炭素膜の厚さは１００〜８０００Ａ、望ま
しくは２００〜５０００人、さらに望ましくは３００〜
４０００Ａの範囲である。

硬質炭素膜を用いたＭＩＭ素子を用いることにより、表
示品質の向上、低温での作製が可能となるだけでなく５
これまで耐熱性を配慮して透明基板（絶縁性透明基板）
にプラスチック材料の使用が困難とされてきたのが条件
つきであるが解消されるようになった。

続いて、本発明で使用されるＭＩＭ素子の材料について
説明する。

下部電極となる第１導体７の材料としては、静、Ｔａ、
　Ｃｒ、　ｕ、　Ｍｏ、　Ｐｔ、　Ｎｉ、透明導電体等
の種々の導電体が使用される。

パスラインとなる第２導体６の材料としては、周、Ｃｒ
、Ｎｉ、Ｍｏ、　Ｐｔ、　Ａｇ、透明導電体等積々の導
電体が使用されるが、Ｉ−Ｖ特性の安定性及び信頼性が
特に優れている点からＮｉ、　Ｐｔ、　Ａｇが好ましい
。

絶縁膜として硬質炭素膜２を用いたＭＩＭ素子は電極の
種類を変えても対称性が変化せず、また細Ｉｃｃｆｖの
関係からプールフレンケル型の伝導をしていることが判
る。また、この事からこの種のＭＩＭ素子の場合、上部
電極と下部電極との組合せをどのようにしてもよいこと
が判る。しかし、硬質炭素膜と電極との密着力や界面状
態により素子１１− 特性（Ｉ−Ｖ特性）の劣化及び変化が生じる。これらを
考慮すると、Ｎｉ、　Ｐｔ、Ａｇが良いことがわかった
。

本発明におけるＭＩＭ素子の電流−電圧特性は第４図の
ように示され、近似的には以下に示すような伝導式で表
わされる。

Ｉ＝にｅｘｐ（βＶ””）　　　　　　　・（１）工：
電流　Ｖ：印加電圧　に：導電係数　β：プールフレン
ケル係数ｎ：キャリャ密度　μ：キャリャモビリティ　
ｑ：電子の電荷量Φニドラップ深さ　ρ：比抵抗　ｄ：
硬質炭素膜の厚さに：ボルツマン定数　Ｔ：雰囲気温度
　ε□：硬質炭素膜の誘電率Ｅ６ｍ真空誘電体硬質炭素膜を形成するためには有機化合物ガス、特に炭
化水素ガスが用いられる。これら原料における相状態は
常温常圧において必ずしも気相である必要はなく、加熱
或は減圧等により溶融、蒸発、昇華等を経て気化し得る
ものであれば、液相でも同相でも使用可能である。

原料ガスとしての炭化水素ガスについては、例えば、Ｃ
Ｈ４、Ｃ２ＨいＣ３Ｈ，１，Ｃ４Ｈ１゜等のパラフィン
系炭化水素、Ｃ２Ｈ４等のアセチレン系炭化水素、オレ
フィン系炭化水素、アセチン系炭化水素、ジオレフィン
系炭化水素、さらには芳香族炭化水素などすべての炭化
水素を少なくとも含むガスが使用可能である。

さらに、炭化水素以外でも、例えば、アルコール類、ケ
トン類、エーテル類、エステル類、Ｃ０１ＣＯ２等、少
なくとも炭素元素を含む化合物であれば使用可能である
。

これら原料ガスからの硬質炭素膜の形成方法としては、
成膜活性種が直流、低周波、高周波、或いはマイクロ波
等を用いたプラズマ法により生成されるプラズマ状態を
経て形成される方法が好ましいが、より大面積化、均一
性向上、低温製膜の目的で、低圧下で堆積を行なうため
、磁界効果を利用する方法がさらに好ましい。もっとも
、高温における熱分解によっても活性種を形成できる。

その他にも、イオン化蒸着法、或いはイオンビーム蒸着
法等により生成されるイオン状態を経て硬質炭素膜が形
成されてもよいし、真空蒸着法、或いはスパッタリング
法等により生成される中性粒子から形成されてもよいし
、さらには、これらの組み合わせにより製膜がなされて
もよい。

こうして作製される硬質炭素膜の堆積条件の一例はプラ
ズマＣＶＤ法の場合、概ね次の通りである。

ＲＦ出カニ０．１〜５０ｗ／ｃｍ２圧　　　カニ　１０−３〜１０Ｔｏｒｒ堆積温度：室温
〜９５０℃（このような広い範囲を採用できるが、好ま
しくは室温〜３００℃であり、更に好ましくは室温〜１
５０℃である。）このプラズマ状態により原料ガスがラジカルとイオンと
に分解され反応することによって、基板上に炭素原子Ｃ
と水素原子Ｈとからなるアモルファス（非晶質）及び微
結晶質（結晶の大きさは数１０Ａ〜数μｍ）の少なくと
も一方を含む硬質炭素膜が堆積する。硬質炭素膜の諸性
性を表−１に示す。

表−１注）測定法；比　抵　抗（ρ）：コプレナー型セルによる工■特性よ
り求める。

光学的バンドギャップ（Ｅｇｏｐｔ）　：分光特性から
吸収係数（α）を求め、（αｈ　ｙ　）１／２＝Ｂ（ｈ　ｖ−Ｅｇｏｐｔ）の関
係より決定する。

膜中水素量（ＣＨ）　：赤外吸収スペクトルから２９０
０印−１付近のピークを積分し、吸収断面積Ａをかけて求める。

５− ＣＩＩ＝Ａ−／　ａ　（ｗ）１ｗ−ｄｗＳＰ３／ＳＰ２
比：赤外吸収Ｘへ’７ｌ−７Ｌｚを、ＳＦ３゜ＳＦ３に
それぞれ帰属されるガラス関数に分解し、その面積比より求める。

ビッカース硬度（Ｈ）二マイクロビッカース計による。

屈　　折　　率（ｎ）：エリプソメーターによる。

欠　陥　密　度：ＥＳＲによる。

こうして形成される硬質炭素膜はＩＲ吸収法及びラマン
分光法による分析の結果、夫々、第５図及び第６図に示
すように炭素原子がＳＦ３の混成軌道とＳＦ３の混成軌
道とを形成した原子間結合が混在していることが明らか
になっている。ＳＰ３結合とＳＰ２結合との比率は、Ｉ
Ｒスペクトルをピーク分離することで概ね推定できる。

ＩＲスペクトルには、　２８００〜３１５０（１）−１
に多くのモードのスペクトルが重なって測定されるが、
夫々の波数に対応するピークの帰属は明らかになってお
り、第７図の如くガウス分布によってピーク分離を行な
１６い、夫々のピーク面積を算出し、その比率を求めればＳ
Ｐ３／　ＳＦ３比を知ることができる。

また、Ｘ線及び電子線回折分析によればアモルファス状
態（ａ−Ｃ：　Ｈ）あるいは数１０Ａ〜数μｍ程度の微
結晶粒を含むアモルファス状態にあることが判っている
。

一般に量産に適しているプラズマＣＶＤ法の場合には、
ＲＦ出力が小さいほど膜の比抵抗値および硬度が増加し
、低圧力なほど活性種の寿命が増加するために基板温度
の低温化、大面積での均一化が図れ、かつ、比抵抗及び
硬度が増加する傾向が認められる。更に、低圧力ではプ
ラズマ密度が減少するため、磁場閉じ込め効果を利用す
る方法は、比抵抗の増加には特に効果的である。

さらに、この方法は常温〜１５０℃程度の比較的低い温
度条件でも同様に良質の硬質炭素膜を形成できるという
特徴を有しているため、ＭＩＭ素子製造プロセスの低温
化には最適である。従って、使用する基板材料の選択自
由度が広がり、基板温度をコントロールし易いために大
面積に均一な膜が得られるという特長をもっている。ま
た、硬質炭素膜の構造、物性等は表−１に示したように
、広範囲に制御可能であるため、デバイス特性を自由に
設計できる利点もある。さらには、膜の誘電率も２〜６
と従来ＭＩＭに使用されていた、Ｔａ２０５゜Ａ　Ｑ　
２０３．　ＳｉＮｘと比較して小さいため、同じ電気容
量をもった素子を作る場合、素子サイズが大きくてすむ
ので、それほど微細加工を必要とせず、歩留まりが向上
する（駆動条件の関係からＬＣＤとＭＩＭ素子との容量
比はＣＬＣＤ　：　ＣＭＩＭ＝　１０：１程度必要であ
る）。

であるため、誘電率が小さければ急峻性は大きくなり、
オン電流Ｉｏｎとオフ電流Ｉ　ｏｆｆとの比が大きくと
れるようになる。このため、より低デユーティ比でのＬ
　ＣＤ　駆動が可能となり、高密度のＬＣＤが実現でき
る。さらに、硬質炭素膜の硬度が高いため、液晶材料封
入時のラビング工程による損傷が少なく、この点からも
歩留まりが向上する。

以上の点を鑑みるに、硬質炭素膜を使用することで、低
コスト、階調性（カラー化）、高密度のＬＣＤが実現で
きる。

さらにこの硬質炭素膜は炭素原子及び水素原子の他に、
周期律表第■族元素、同第■族元素、同第■族元素、ア
ルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸
素元素、カルコゲン系元素又はハロゲン原子を構成元素
として含んでもよい。

構成元素の１つとして周期律表第■族元素、同じく第■
元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、窒素
原子又は酸素原子を導入したものは硬質炭素膜の膜厚を
ノンドープのものに比べて約２〜３倍に厚くすることが
でき、またこれにより素子作製時のピンホールの発生を
防止すると共に、素子の機械的強度を飛躍的に向上する
ことができる。更に窒素原子又は酸素原子の場合は以下
に述べるような周期律表第■族元素等の場合と同様な効
果がある。

同様に周期律表第■族元素、カルコゲン系元素又はハロ
ゲン元素を導入したものは硬質炭素膜の１９− 安定性が飛躍的に向上すると共に、膜の硬度も改善され
ることも相まって高信頼性の素子が作製できる。これら
の効果が得られるのは第■族元素及びカルコゲン系元素
の場合は硬質炭素膜中に存在する活性な２重結合を減少
させるからである。またハロゲン元素の場合は、１）水
素に対する引抜き反応により原料ガスの分解を促進して
膜中にダングリングボンドを減少させ、２）成膜過程で
ハロゲン元素ＸがＣ−Ｈ結合中の水素を引抜いてこれと
置換し、Ｃ−ｘ結合として膜中に入り、結合エネルギー
を増大させる（Ｃ−１４間及びＣ−ｘ間の結合エネルギ
ーはＣ−ｘ間に方が大きい）からである。

これらの元素を膜の構成元素とする為には、原料ガスと
しては炭化水素ガス及び水素の他に、周構律表第■族元
素、同第■族元素、同第■族元素、アルカリ金属元素、
アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸素原子、カルコゲ
ン系元素又はハロゲン元素を含む化合物（又は分子）（
以下、これらを「他の化合物」ということもある）のガ
スが用いられる。

ここで周期律表第■族元素を含む化合物とじて？０− は、例えばＢ　（ｏｃ２Ｈｓ　）３、Ｂ２Ｈ，、ＢＣＱ
、、ＢＢｒ３、ＢＦ３、ＡＱ　（０−１−Ｃ３Ｈ７）２
、（ＣＨ３）３ＡＱ、（Ｃ２Ｆｌｓ　）３　ＡＱ、（ｉ
−Ｃ４Ｈ，）３ＡＱ、ＡＱＣｆ１３、Ｇａ　（０−ｉ−
Ｃ３８７）３、（Ｃ１１３）３Ｇａ、（ＣｔＨｓ）３Ｇ
ａ、ＧａＣＱ、、ＧａＢｒ、、（０−ｉ−Ｃ３Ｈ７）３
、Ｉｎ、（Ｃ２Ｈｓ）３Ｉｎ等がある。

周期律表第■族元素を含む化合物としては、例えばＳｉ
Ｈ４，Ｓｉ、　Ｈ，、Ｓｉ、）１．、　（Ｃ２Ｈ，）３
ＳｉＨ，ＳｉＦ４．５ｉＨ２Ｃ１１１，、Ｓｉ　（ＯＣ
Ｒ，）い５ｉ（ｏｃｚｕｓ）＊、Ｓｉ　（ＱＣ，Ｈ，）
　４、ＧｅＣ１１，、ＧｅＨ４、Ｇｅ（ＯＣ２Ｈ５）４
、Ｇｅ（Ｃ，Ｈ，）４、（ＣＢ、）４Ｓｎ、（Ｃ２Ｈｓ
）４Ｓｎ、　５ｎＣＱ４等がある。

周期律表第■族元素を含む化合物としては、例えば、Ｐ
Ｈ，、ＰＦ、、ＰＦ、、ｐｃ氾２Ｆ３、ＰＣＱ、Ｆ、　
ＰＣＱａ、ＰＢｒ３、ＰＯ（ＯＣＨ，）、、Ｐ（ＣｚＨ
ｓ）ａ、ｐｏｃｉ、、Ａｓ）！、、ＡｓＣＱ、、＾５Ｂ
ｒ３、ＡｓＦ３、ＡｓＦ、、Ａｓ（Ｊ３、ＳｂＨ３、Ｓ
ｂＦ３．５ｂｃｎ、、５ｂ（ＱＣ２Ｈ，）３等がある。

アルカリ金属原子を含む化合物としては、例えばＬｉ０
−ｉ−Ｃ３Ｈ７、Ｎａ０−ｉ−Ｃ２Ｈ，、ＫＯ−ｉ−Ｃ
３Ｈ７等がある。

アルカリ土類金属原子を含む化合物としては、例えばＣ
ａ　（ＯＣｚ　Ｈｓ　）ａ、’ｇ　（ＱＣ２Ｈｓ　）　
ａ、（ＣｚＨｓ）２Ｍｇ等がある。

窒素原子を含む化合物としては例えば窒素ガス、アンモ
ニア等の無機化合物、アミノ基、シアノ基等の官能基を
有する有機化合物及び窒素を含む複素環等がある。

酸素原子を含む化合物としては、例えば酸素ガス、オゾ
ン、水（水蒸気）、過酸化水素、−酸化炭素、二酸化炭
素、亜酸化炭素、−酸化窒素、二酸化窒素、三酸化二窒
素、五酸化二窒素、三酸化窒素等の無機化合物、水酸基
、アルデヒド基、アシル基、ケトン基、ニトロ基、ニト
ロソ基、スルホン基、エーテル結合、エステル結合、ペ
プチド結合、酸素を含む複素環等の官能基或いは結合を
有する有機化合物、更には金属アルコキシド等が挙げら
れる。

カルコゲン系元素を含む化合物としては、例えばＨ２Ｓ
、（ｃＨａ）（ｃｏｚＬｓ（ｃＨ２）４ｃｏａ、ＣＨ，
＝Ｃ）ＩｃＨ２ＳＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、Ｃ，Ｈ，５Ｃ２
Ｈ，、Ｃ２Ｈ，ＳＣＨ，、チオフェン、Ｈ２Ｓｅ、（ｃ
２ｏｓ）ｚｓｅ、　Ｈ，Ｔｅ等がある。

またハロゲン元素を含む化合物としては、例えば弗素、
塩素、臭素、沃素、弗化水素、弗化塩素、弗化臭素、弗
化沃素、塩素水素、塩化臭素、塩化沃素、臭化水素、臭
化沃素、沃化水素等の無機化合物、ハロゲン化アルキル
、ハロゲン化アリール、ハロゲン化スチレン、ハロゲン
化ポリメチレン、ハロホルム等の有機化合物が用いられ
る。

実際に、本発明の液晶表示装置をつくるには、まず透明
基板３上に共通電極用の透明導体たとえばＩＴＯｌＺｎ
Ｏ：ＩＱ、ＺｎＯ：Ｓｉ、５ｎ０２、Ｉｎ２Ｏ３等をス
パッタリング、蒸着等の方法で数百人から数ｐＩ＋＋厚
に堆積させ、ストライプ状にパターニングして共通電極
６とする。この共通電極６を設けた透明基板３と先にＭ
ＩＭ素子５をマトリックス状に設けた透明基板３との各
々の表面にポリイミドの様な配向材８を付け、ラビング
処理を行ない、シール材を取付け、ギャップ材９を入れ
てギャップを一定にし、液晶１を封入して液晶表示装置
とする（第８図）。

〔実施例〕

次に実施例を示すが、本発明装置はこれに限られるもの
ではない。

実施例１２３− 透明基板にパイレックス基板を用い、画素電極としてＩ
ＴＯを約１０００λ厚にＥ、Ｂ、蒸着法により堆積させ
た後、パターニングを行なった。次に、下部電極として
ＡＱを蒸着法により約８００Ａ厚に堆積させた後、パタ
ーニングした。

硬質炭素膜をプラズマＣＶＤ法で約１．２００人厚に堆
積させた後、ドライエツチングによりパターン化した。

更に、上部電極としてＮｉをＥ、ｒｌ、蒸着法により約
１０００λ厚に堆積させた後、パターニングした。

他方の透明基板（対向基板）としてパイレックス基板上
にＩＴ□をスパッタリング法により約１００　ＯＡ厚に
堆積後、ストライプ状にパターン化して共通画素電極を
形成した。

両基板の上に配向膜としてポリイミド膜を形成しラビン
グ処理を行なった。

次に、これらの基板を各画素電極側を内側にして対向さ
せ、ギャップ材を介して貼合せ、更にこうして形成され
たセル内に市販の液晶材料を封入することにより第８図
に示したような液晶表示パネルを作った。

この時、ＨＩＭ素子５に用いた硬質炭素の成膜条件は、圧　　　カニ０．０２　丁ｏｒｒＣＨ４流景：１０　ＳＣＣＭＲＦ小パワー０．２Ｗ／ａ（温　　度：室温これに駆動用ＩＣをバンプ方式で基板上応取り付け、配
線を行なった。さらに駆動回路も同一基板上に作製し、
液晶表示装置とした。

実施例２透明基板にはプラスチック基板を用い、この基板上にＩ
ＴＯを約８００Ａ厚にマグネトロンスパッタ法を用い堆
積させた。次いでパターン化して画素電極を形成した。

次に、能動素子として硬質炭素膜を使用した肘河素子を
以下のようにして設けた。

まず、基板の画素電極上に肝を蒸着法により約１０００
λ厚に堆積後、パターン化して下部電極を形成した。そ
の上に絶縁膜として硬質炭素膜をプラズマＣＶＤ法によ
り約９００Ａ厚に堆積後、ドライエツチングによりパタ
ーン化した。更に、各硬質炭素絶縁膜上にＮｉを蒸着法
により約１００ＯＡ厚に堆積後、パターン化して上部電
極を形成した。

他方の透明基板（対向基板）としてフレキシブルプラス
チックフィルム基板上にＩＴＯをスパッタリング法によ
り約１０００λ厚に堆積し、ストライプ状にパターン化
して共通画素電極を形成した。さらに共通画素電極を設
けた逆の表面にＲ（赤）、Ｇ（緑）。

Ｂ（青）のカラーフィルターを設けた。

次に、両基板の上に配向膜としてポリイミド膜を形成し
、ラビング処理を行なった。

これらの基板を各画素電極側を内側にして対向させ、ギ
ャップ材を介して貼合せ、更にこうして形成されたセル
内に市販の液晶材料を封入することによりカラー液晶表
示パネルを作った。

この時、ＭＩＭ素子に用いた硬質炭素の成膜条件は、圧　　　カニ０．０３５　ＴｏｒｒＣＨ４流量：１５　ＳＣＣＭＲＦ小パワー０．４Ｗ／ａｉＴ温　　度：室温であった・この透明フィルム基板上に駆動回路を形成し、液晶表示
装置とした。

実施例３透明基板にはパイレックス基板を用い、この基板上に画
素電極としてＩＴＯを約１００ＯＡ厚にＥ、Ｂ、蒸着法
により堆積させた後、パターニングを行なった。次に下
部電極としてＣｒを蒸着法により約１０００大厚に堆積
させた後、パターニングした。

続いて、硬質炭素膜をプラズマＣＶＤ法で約１５００大
厚に、堆積させた後、ドライエツチングによりパターン
化した。更に、上部電極としてＮｉをＥ、Ｂ。

蒸着法により約１５０ＯＡ厚に堆積させた後、パターニ
ングした。

他方の透明基板（対向基板）としてのＰＥＴフィルム基
板上にＩＴＯをスパッタリング法により約１０００大厚
に堆積後、ストライプ状にパターン化して共通画素電極
を形成した。

両基板の上に配向膜としてポリイミド膜を形成し、ラビ
ング処理を行なった。

次に、これらの基板を各画素電極側を内側にして対向さ
せ、ギャップ材を介して貼合せ、更にこうして形成され
たセル内に市販の液晶材料を封入することによりカラー
液晶表示パネルを作った。

この時、ＨＩＭ素子に用いた硬質炭素の成膜条件は、圧　　　カニ０．０２ＴｏｒｒＣＨ４流量：１５　ＳＣＣＭＲＦパワー：０．１５１＋ｌ／ａＪ温　　度：室温であった。

駆動回路は透明基板上に作製した。この時、ＩＣはワイ
ヤーボンデングで基板上の配線と接続して液晶表示装置
を得た。

実施例４透明基板にはプラスチック基板を用い、゛この基板上に
ＩＴＯを約１０００大厚にマグネトロンスパッタ法を用
い堆積させた。次いでパターン化して画素電極を形成し
た。

次に、能動素子として硬質炭素膜を使用した肘Ｈ素子を
以下のようにして設けた。まず、基板の画素電極上にＣ
ｒを蒸着法により約８００Ａ厚に堆積後、パターン化し
て下部電極を形成した。その上に、絶縁膜として硬質炭
素膜をプラズマＣＶＤ法により約１３０ＯＡ厚に堆積後
、ドライエツチングによりパターン化した。更に各硬質
炭素絶縁膜上にＮｉを蒸着法により約１００ＯＡ厚に堆
積後、パターン化して上部電極を形成した。

他方の透明基板（対向基板）としてフレキシブルプラス
チック−フィルム基板上にＩＴＯをスパッタリング法に
より約１００ＯＡ厚に堆積し、ストライプ状にパターン
化して共通画素電極を形成した。さらに共通画素電極を
設けた逆の表面にカラーフィルターを設けた。

次に、これらの基板を各画素電極側を内側にして対向さ
せ、ギャップ材を介して貼合せ、更にこうして形成され
たセル内に市販の液晶材料を封入２８− することによりカラー液晶表示パネルを作った。

この時、ＭＩＭ素子に用いた硬質炭素の成膜条件は、圧　　　カニ（１，（１５ＴｏｒｒＣＨ，流量：１０３ＣＣＭＲＦパ’７−　：０．８Ｗ／ａ＃温　　度：室温であった。

透明基板上に駆動回路を作製して液晶表示装置とした。

実施例５一方の透明基板としてのパイレックスガラス基板上に次
のようにしてＭＩＮ素子を設けた。

ＩＴＯをスパッタリング法で約９００λ厚に堆積後、パ
ターン化して画素電極を形成した。次に、ＡＱを蒸着に
より約８００Ａ厚に堆積後パターン化して下部電極とし
た。硬質炭素膜を約１２００大厚に堆積後ドライエツチ
ングによりパターニングした。更にその上にＮｉを約１
ｏｏｏλ厚に蒸着後、パターン化して上部電極とした。

対向基板としてパイレックス基板を用い、ＩＴＯをスパ
ッタリング法で約９００人厚に堆積後、ストライプ状に
パターン化して共通画素電極を形成した。

次に、これらの基板を各画素電極側を内側にして対向さ
せ、ギャップ材を介して貼合せ、更にこうして形成され
たセル内に市販の液晶材料を封入することにより液晶表
示パネルを作った。

この時、ＨＩＭ素子に用いた硬質炭素の成膜条件は、圧　　　カニＯ，］、ＴｏｒｒＣＨ４流量：２０　ＳＣＣＭＲＦ小パワー０．Ｈ／己温　　　度＝６０℃ であった。

透明基板上に駆動回路を作製して液晶表示装置を得た。

〔発明の効果〕

１− 本発明に係る液晶表示装置によれば下記のような効果が
もたらされる。

絶縁膜を硬質炭素膜とすることで、１）プラズマＣＶＤ法等の気相合成法で作成されるため
、成膜条件によって物性が広範に制御でき、従って、デ
バイス設計上の自由度が大きい、２）硬質でしかも厚膜
にできるため、機械的損傷を受は難く、また厚膜化によ
るピンホールの減少も期待できる、３）室温付近の低温においても良質な膜を形成できるの
で、基板材質に制約がない、４）膜厚、膜質の均一性に優れているため、薄膜デバイ
ス用として適している、５）誘電率が低いので、高度の微細加工技術を必要とせ
ず、従って素子の大面積化に有利であり、さらに誘電率
が低いので素子の急峻性が高くＩ　ｏｎ／　Ｉ　ｏｆｆ
比がとれるので、低デユーティ比での駆動が可能である
、また、同一基板上に液晶表示パネルと開動回路系が形成
されることで、上記１）〜５）をそこなわず３２− ６）装置全体が小型、軽量となる、７）開動回路系の基板への貼りあわせ等の工程がなくな
り、画素密度、配線密度が上がった実装が容易となり、
従って、高解像度の液晶表示装置の作製が可能となる、等である。

【図面の簡単な説明】

第１図は同一ガラス基板上で液晶パネルと開動ＩＣとが
接続されている様子を表わした図である。第２図は開動ＩＣと液晶パネルとが連続している状態の
二側を表わした図である。第３図は画像電極がＨＩＭ素子に接続されている様子を
表わした図である。第４図は本発明におけるＭＩＭ素子の電流−電圧特性図
である。第５図、第６図及び第７図は本発明における硬質炭素膜
の性質を説明するための図である。第８図は液晶表示装置の一部切欠斜視図である。第９図は従来のＴＡＢ方法による液晶パネルと開動ＩＣ
との接続を表わした図である。１・・・液　　晶３・・透明基板５・・・阿■阿素子７・・・下部電極９・・・ギャップ材２・・・硬質炭素膜４・・・画素電極６・・・共通電極８・・配向膜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の透明基板間に液晶材料を挟持してなり、か
つ、少なくとも一方の基板上に設けられた複数個の画素
電極の各々に少なくとも１つの導体−絶縁膜−導体から
なる能動素子が接続されているアクティブ・マトリクス
型液晶表示装置において、前記絶縁膜が硬質炭素膜であ
り、また、駆動回路系が前記透明基板上で液晶層と同一
側に設けられていることを特徴とする液晶表示装置。