JPS5879281A - マトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

マトリクス型液晶表示装置

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JPS5879281A
JPS5879281A JP56177484A JP17748481A JPS5879281A JP S5879281 A JPS5879281 A JP S5879281A JP 56177484 A JP56177484 A JP 56177484A JP 17748481 A JP17748481 A JP 17748481A JP S5879281 A JPS5879281 A JP S5879281A
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liquid crystal
thin film
crystal display
mim
type liquid
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直 太田
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Suwa Seikosha KK
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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】 本発明は液晶を用いた表示装fK関する。
さらに詳しくは液晶表示装置に非線型素子を組合せ表示
特性を改良しかマトリクス型液晶表示装#KHする。
近年、液晶表示装着の応用が進み、その消費電力の少な
いことあるいは表示部が薄型化出来るなどの利点を生か
して腕時計、電卓などの他に小型電子機器用の表示装置
として大量に用いられるようになった。
この液晶表示装置It5応用分野をさらに虻げるために
は表示容量の脣伏が必要であるノ1従来のTN型液晶表
示装曾では電圧−コントラスト特性の立上りがあま抄急
峻でないため、マルチブレツク−の桁数を増すと非選択
点および半選択点と選択点とに印加される実効電圧に差
が少なくなつてタロストークを生じるため数士桁の多桁
駆動が限界で多つた。このような欠点な遊行るための一
方法として非線型素子あるいはスイッチング素子を液晶
表示装置に組合訃たマ) +1クス型の装置が考えられ
アモルファスシリコンやポリシリコンあるいは化合物半
導体などを用いた’rFTやダイオード、酸化亜鉛など
を用いtバリスタを用いるなど種々の検討が6されてき
た。
このような非線型素子の中で特開昭52−149090
や特開昭55−16127!5において述べられている
金属−絶縁体−金属(Mstal −Xnaulato
r −Mstal略してMIM)構造を有する非線が素
子(以下MIM素子と呼ぶ)は素子構成が簡単であるた
め、他の非線型素子にくらべ製造工IIが短かく素子設
計も容易であるをいった利点を有している・ このMIM素子はトンネル効果、シ冒ットキ効未あるい
はブール・フレンケル効果などくよって電流が流れると
考えられ第1図に示すように非線型な電圧−W流善性を
示す。
絶縁体りしてけA7 、 Ta 、 Nb 、 Ti 
、 81 、 Mo 、 W 。
Ht@の酸什物、あるいけ窒素をドープした前記金属の
酸化物、カルコゲナイドガラス岬の無接材料、さらKけ
ポリイミド樹脂岬の有機材料も使用することができる。
前記絶縁臆を金属でサンドイッチすればMTM構造にな
り、この金属としては前記金属及びNi。
Cr、^Uあるいはそれらの合金郷を用いることかで 
−”る。
MIM素子に電圧を印加した場′合、絶縁膜の厚さによ
って伝導機構赤異な#)50〜100λ ではドア*ル
効果、1oo〜1000大ではシ冒ットキ効果及びプー
ル・フレンケル効果が優位を占めると言われている0本
発明の目、的であ本液晶表示装置とM工M素子の組合せ
では液晶の駆動方法との兼ね合いからブー^・フレンヶ
ル効果を示す領域を利用するのが望ましいと思われ、そ
の領域では電圧−電流特性はプール会フレンケル丈 工= kV exp(βJ’V )         
(1)で表わされる。
このMIM素子を組込んだ液晶表示装置を、通常のマト
リクス型液晶表示装置の駆動に用いられている電圧平均
化法で駆動すると、讐IM素子の非線型性によって実際
に液晶に印加されるO N10ff実効値比が、電圧平
均化法自体のON10 FF実効値比よりも大−〈な9
、より多桁のマトリタヌ駆動が可能となる1M工V素子
を液晶表示装置と組合せた場合、一画素分の等価回路は
第2図に示すように容量分Q MIMと非鎗型抵抗分R
MIIM  とが並列になったM工M素子1と、容量0
LI)  と抵抗分R−とが並列になった液晶部分2が
直列に接続されていると考えると2ができる。
そしてこの両端に電圧を印加するわHであるが実際に液
晶部分2に印加される実効電圧は・λ(TM素子10時
定数、液晶部分20時定数及びMIM素子1の容量分Q
M!Mと液晶1分2の容量分QLOとの比O・L O/
Q M IMとの組合せで定まり、液晶部分2の時定数
及びOLO/CMIMの値が太き(、MUM素子10時
定数が適当な値の時実効電圧は最も大きくなる。もち論
1M工M素子1の非線型性が大きい程マトリクス駆動の
桁数は多くとれるようKなる。
ここで従来のM″工M素子の構造を砦明すると、例えば
第3図及び第4図に示すように、ガラス基板3を酸化膜
4で被覆しエッチストップとした後金薦薄膜5を形成、
所望の形状和金属薄膜5をパターニングした後表面に絶
縁体薄嗅6を形成する。
さらに金属薄膜をつ叶てパターニングしMIM素子の対
向電接7とする。この時MIM素子のLii積は金属電
標5と対向電極7が互いに重な9合う部分の面積となる
。液晶表示装置とするには次に透明導電極により画素電
極8を廖成し、表面に液晶配向層を形成して一定?間隙
を保たせた対向基板でセルとなし、その間l!Iに液晶
を封入し偏光板を貼り付けてTNN液晶表示クツする。
このような構造のMIM素子+1−用いてマトリクヌ型
液晶表示装flt作ろらhすると、従来マトリクス型液
晶表示装νではα3〜α5閣ピツチの画素寸法が多く使
わわておシ、このような寸法の画素に合せたMIM索子
の寸法は3〜6srnpといっt寸法になる。現状のフ
ォトリングラフ接衝ではこの3〜6prn角2いう寸法
領域けL8工とVLSIの境界領域であり、さらにマト
リクス層の表示装置ということでその表示部寸法は5〜
10薗という大きさKなシかなシの面積部分忙すプ−り
”7e城の寸法を持つ素子を形成する必讐が年しかなり
の困難を伴り、またさらに微小寸法の画素を持つ!トリ
クス型液晶表示装曾を作ろうとする場合には完全KVL
BVLSI術を用いなければならずコスト上望ましくな
い。
一方、MIM素子製造時の寸法上の問題の他に従来のM
IM素子の制逆方法では資金に対称な素子を得ることが
非常に困難で、絶縁体として用いる酸化膜の不拘−性中
金澗一酸化膜界面の不揃いのために1MIMll子に印
加される電圧の極性が賛ろとv−r特性が変化するとい
う非対称性を有しており、このような非対称な特性を持
つνIM素子を通して対称な交番波形で液晶を駆動する
と液晶に非対称な交番波形が印加されるようKなり直流
分が残って液晶表示装置の寿命を著しく損なう。
本発明は新規なMTM素子の製造方法を考案することK
より微l凡面積のMrM素子を得ると同時に該MIM素
子を2個用い、互いに非対称性を打消す方向に直列接続
して対称なV−1特性を得て液晶表示装置の寿命を長く
するものである。
以下、実施例によって本発明を説明する。
実施例1 パイレックスガラス基板9上1c In、O,、8nO
,。
工To(工n、0.+ Bn02>あるいFiNi O
r/AU薄膜等の透明導電膜で画素電極1oを形成する
。→第5図←) 次K 10(10〜10000JI厚のタンタル宵寝を
形威し所定の形状にパターニングした後麦面を酸化して
リード部及びMIM素子の一方の金属電極11と馳締@
12を形成する。→第5図6) タンタルのパターニングの際C1ガヌに伽ガスを5〜5
〇−混合してプラズマエッチすることKよ抄タンタルの
テーパーエッチを行なう。
次に全面K 15Qn〜yano Xの酸化亜鉛薄膜層
13及び約1〜271m厚のポジ型レジスト層14を形
−する、→第5図(cl この状態でパイレックスガラス基板9の裏面、即ちポジ
型レジスト層140反対個から露光を行なうとリード部
及びM工M素子の一方の金属電極11のタンタル部がマ
スクの役割を果し、現惨すると第5図(a)の様にレジ
スト14が残る。
次に酸化亜鉛薄膜層15をエツチングし第5図(・)の
様にする。この時、酸化亜鉛薄膜層13のエツチング条
件をコントロールしてサイドエッチ量を1000〜1o
oooXとする。
次K 1000〜1ooooKの岸さK Ni Or/
^U薄膜15を形成する。→第5図(t)  この時、
リード部及びMXM素子の一方の金属電極11と絶縁膜
12のテーパーIt [b t−rるステップカバレッ
ジが皇くなる方法(例えば自公転形基板取付治具を用い
て蒸着した抄、スパッタリングを用いた抄する)を用い
ると幽い。
次に酸化亜鉛薄IIII層13の残留部を除去すること
によ抄、その上層のレジスト14及びNi0r/^U薄
膜15sl除去して第5回顧の状態にする0次に、Mi
Or/Au薄膜15の不要部分を除去してMIM素子を
完成させるき共に、1iii素電極10を露出させる、
→第5図(h) この時、完成したMIM素子及び画素電極10の平面配
曾図の一例を示すと第6図の様になる。
MIM素子の面積は絶縁膜12のテーパ一部の長さと対
向電極のtJior/−u薄膜15の幅で決定される。
このIIIM素子及び画素115を形成したパイレック
スガラス基板9e面にポリイミド樹脂を塗布・焼成し綿
布でラビングするこをKよって液晶配向処理を施す、別
にストライブ状の透明[16を形成し、ポリイミド樹脂
とラビングによって液晶V向処理を施したパイレックス
ガラス対肉1#板17を用意L15〜20μmの間隙を
保って接着し液晶18を刺入する。この時、液晶分子が
上下の基板9.17間で約9011rねloられる様ラ
ビングしておく。この液晶セルの外側に偏光軸を液晶の
V白状sK合わせて偏光板19.20を1雪しTN型液
晶表示装装置する。→第7図 以上の様にして作ったマドIJクス型液晶表示装馨の岬
価回路は第8図の様になる。
東施例2 実施例1とはは同様の製造Tsであるが酸化膜の形成工
s!において、鮪9図(a) K示す様にガラス基板2
1上に画素電極22とリード部及びMIM素子の一方の
金属IF極23を彩度した後、全面にTaをスパッタリ
ングした後400〜500 ”Cの酸素中で熱酸化を行
なって全面に酸化膜24を形成する。
さらKll施例1と同様の工程でMIM素子を完成させ
第9図(b)の様和する。
以上実鰺例についてlIF明を行なったが本発明は上記
実施例VctlF!′定される屯のではなく、−1えば
基板に関してはパイレックスガラスに限らずソーダライ
ムガラス郷、通常の液晶表示装#に用いられる材料なら
何でも用いることがで創る。
ヌ、絶II#膜の形成法忙ついても金属薄膜を形成させ
てから、陽極酸化、熱酸化、プラズマ酸化あるいは酸素
イオンの打込入等各種の酸化法を甲いることかで−る。
又、酸化物や有機材料を直接スパッタリング、OVD、
プラズマcvn、1子ビーム蒸着、誘導加熱蒸着、イオ
ンビーム蒸着、塗布法擲各種の膜形成技術を用いること
かで−る。
さらに、実施例中で述べた酸化亜鉛薄膜についても、廁
光時W光線を透過し、フォトレジスト、絶縁体験及び基
板材質2選択的にエツチングが可能な材賀ならば何を用
いても*<、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、9化
ケイ素岬の無機材料やポリイミド樹脂等の有機材料を用
いることも可能である。
実施例1に従って第5図におHるリード部及びMIM素
子の一方の電極11となるタンタルを、5ooOX、絶
縁膜12として上記タンタルを□陽極酸化して300λ
の酸化膜を形膚した。酸化亜鉛薄膜Cr/^U薄膜をつ
けMIM素子を形1i! L f 、 Ni Cjr/
Au薄膜によるV工M素子の他の一方の電極150幅を
30mmとじ300 s m角の画素wvIiと組合せ
マトリクス型液晶表示装冒を作1.vth−tsvrm
e 、  Vsat = 2. OVrmeの液晶を封
入し、115バイ1ヌ、512分の1デ纂−ティの電圧
平均化法で駆動を行なったところ、12〜L5Vh−p
の電圧範囲で0N390−以上、OFF : 10嗟以
下のマントラストが得られた。
以上説明した様に本発明和よれば、フォトリングラフ工
程で数10μms度のパターン精度の工程を用いてもセ
ルファライン効果によって微小面積のMIM素子を得る
ことかで−1しかもM工M素子1個の場合の極性差を持
ったV−X轡性を2個のM工M素子で極性差が無い様に
修正することが可能で液晶表示装置の寿命を長くするこ
とができる。従って将来、さらに微細パターンの大型マ
トリタス液晶表示−雪、が必要にtrった場合でも、高
nvなマヌクアライナを使用する必要が無くなり製造コ
スト上有利となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はll工M素子の非lsmI!Ii性を示す。 第2図はM工M素子と液晶を組合せた場合の郷価回路を
示す。 第5図は従来のMIM素子の断面及び見取図◎第4図は
同じ〈従来のMIM素子と一画素の配りを示す平面図で
ある。 第5図は本発明にシけるMIM素子の製造工程の覗、引
回である。 第6!llIは本発明実施例1による液晶表示装置一画
素分の平面図でTo艶第7図はその液晶表示装置の断面
図である。 第8図は実施例1のマトリクス型液晶表示装置の郷価回
路である。 第9図は実施例2における製造工程を説明する図である
。             以 上山願人 株式会社
 −訪精工、嚢 第1図 第2図 第3図 第4図 (Jン 第5図 第5図 第6図 第8図 (b)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  複数の表示画素を有し、該表示画素の各々に
    金属−絶級体一金属(Metal−In5ulator
     −Metal略してMIM)構造を有する非t*m素
    子(以下MIM素子と呼ぶ)を結合した賃トリクス型液
    晶表示mtにシいて、皺輩、xM素子が透明基板への透
    明導電性薄膜の形成及びバターニング、金属薄膜の形成
    及びバターニング、絶縁体薄膜の形成、透明薄膜の形成
    、ポジ形フオ)L/ジヌト層の形成、透明基板裏面から
    の露光、感光しtフォトレジスト部の除去、透明薄膜不
    要部の除去、金属薄膜の形成、前述の透明薄膜不要部゛
    の除去工1で残った透明薄膜及びその上面のフォトレジ
    スト及び金属薄膜の除去、さらに残つた2層目の金属薄
    膜のバタ□」ユングなる工IIKて完成されることを特
    徴をするマトリクス型液晶表示装置。
  2. (2)−1示画素に対し二僻のMIM素子が接続されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のマト
    リクス型液晶表示装置・
  3. (3)二個のMIM素子が互いに逆方向に直列襞間され
    ていることを41111とする特許請求の範囲第2項記
    載のマトリクス型液晶表示装置。
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JPS5879281A true JPS5879281A (ja) 1983-05-13
JPH0430004B2 JPH0430004B2 (ja) 1992-05-20

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55161273A (en) * 1979-05-30 1980-12-15 Northern Telecom Ltd Liquid crystal display unit and producing same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55161273A (en) * 1979-05-30 1980-12-15 Northern Telecom Ltd Liquid crystal display unit and producing same

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JPH0430004B2 (ja) 1992-05-20

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