JPS6126071B2 - - Google Patents

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JPS6126071B2
JPS6126071B2 JP56081373A JP8137381A JPS6126071B2 JP S6126071 B2 JPS6126071 B2 JP S6126071B2 JP 56081373 A JP56081373 A JP 56081373A JP 8137381 A JP8137381 A JP 8137381A JP S6126071 B2 JPS6126071 B2 JP S6126071B2
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JP
Japan
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film
thin film
liquid crystal
forming
mim
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JP56081373A
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JPS57196290A (en
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Sunao Oota
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Suwa Seikosha KK
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Suwa Seikosha KK
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Publication date
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    • 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 
    • G02F1/13—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  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • 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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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、液晶を用いた表示装置の製造方法に
関する。さらに詳しくは、液晶表示パネル非線型
素子を組合せ、表示特性を改良したマトリクス型
液晶表示装置の製造方法に関する。
〔従来技術〕
従来、非線型素子と液晶表示装置を組合せたア
クテイブマトリクス型の装置が考えられ、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。
このような非線型素子の中で金属−絶縁体−金
属(MIN)構造を有する非線型素子(以下、
MIM素子と呼ぶ)は、素子構成が単純であるた
めに、製造工程が比較的簡単なこと、素子設計が
容易であるといつた点を有している。このMIM
素子は、トンネル効果、シヨツトキ効果あるいは
プール・フレンケル効果によつて電流が流れ、第
1図に示すように非線型な電圧−電流特性を示
す。絶縁体としては、A,Ta,Nb,Ti,Si等
の酸化物あるいは窒素をドープした前記金属の酸
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。
前記金属酸化物をMIM素子の絶縁体として用
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
示装置とMIM素子の組合せでは、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
す領域を利用す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=KV e×p(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装置を、通
常の液晶表示装置のマトリクス駆動に用いられて
いる電圧平均化法で駆動すると、MIM素子の非
線型性によつて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。しかしながら、MIM素子
を液晶表示装置と組合せた場合、一画薬分の等価
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の容量比CLC/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、
シミユレーシヨン計算を行なうと、容量比CLC/
CMIMの値が大きいほどON/OFF実効値比がと
れるようになり、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、金属薄膜5を形成した後パターニングし、そ
の表面に絶縁体薄膜6を形成する。さらに金属薄
膜7をつけてパターニングし、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の交差する部分の面積となる。液晶
表示装置とするには、さらに金属電極7と導通が
とれるように透明電極8を形成する。以上の基板
と対向電極を形成した基板を一定の間隙をもつて
対向させ、その間隙に液晶を封入する。
実際にMIM素子を組込んだ液晶表示装置を作
つてみると、1mm角の液晶画素を駆動するのに必
要なMIM素子は150μm2前後の面積であり、従
来、マトリクス型液晶表示装置に用いられるよう
な0.3〜0.5mmピツチの画素寸法になると、3〜6
μm角のMIM素子を作る必要が出てくる。しか
しながら、マトリクス型液晶表示装置を考えた
時、その表示部寸法は5〜10cmという大きさにな
り、しかも各画素の欠陥は表示ミスにつながるた
め、全素子無欠陥で均一に作る必要がある。現状
のフオトリソグラフイー技術では、この3〜6μ
mというパターンを前記のような大面積に均一に
作ることは非常に困難であり、製造コストに大き
な影響を与える。さらには、より微細な画素寸法
を要求する場合には、実現不可能と言わざるを得
ない。
〔目的〕
本発明は、上記問題点を克服するものであり、
ポジフオトレジストを用い透明基板の裏面からの
露光を実施して、最小限の容量を有するMIM構
造を形成することのできる非線型素子の製造方法
を提供するものである。
〔実施例〕
第5図a〜dは本発明の液晶表示装置の製造方
法の1実施例を示す。
パイレツクスガラス基板9上に、スパツタリン
グによつて1000〜5000Å厚のタンタル薄膜10を
形成し、CF4ガスを用いてドライエツチングを行
なつて、10〜100μm幅のライン状にパターニン
グする〔第5図a〕。次に該タンタル薄膜10表
面を0.01wt%クエン酸水溶液中で陽極酸化を行な
い、100〜1000Åの陽極酸化膜11を形成する。
次に全面に1500〜7000Å厚の酸化亜鉛薄膜12を
スパツタリングで形成し、さらに約1μm厚にポ
ジタイプのフオトレジスト膜13を形成する。こ
の状態でパイレツクスガラス基板9の裏面から露
光を行ない〔第5図b〕現像すると、パターニン
グされたタンタル薄膜10がマスクの役割を果た
すため、第5図cのようにフオトレジスト膜13
が残る。次に酸化亜鉛薄膜12をエツチングで除
去し、第5図dのような状態にする。この時酸化
亜鉛薄膜12のサイドエツチ量をコントロール
し、タンタルの陽極酸化膜11がエツチ部より
500〜5000Å露出するようにする。次にタンタル
薄膜14,14′をスパツタリングで1000〜5000
Åの厚さに形成〔第5図e〕した後、1wt%リン
酸水溶液で酸化亜鉛薄膜12を除去し、フオトレ
ジスト膜13及びタンタル薄膜不要部14′を除
去すると、第5図fに示すような断面構造を有す
るMIM素子が完成する。
タンタル薄膜14を10〜100μm幅にパターニ
ングしてMIM素子の面積を決定した後、酸化イ
ンジユムにて透明電極15を形成して液晶駆動用
の電極とする〔第5図g〕。このMIM素子及び透
明電極15を形成したパイレツクスガラス基板9
表面にポリイミド樹脂を塗布・焼成しラビングす
ることによつて、液晶配向方向を規制する。
別に透明電極16を形成し、ポリイミド樹脂と
ラビングによつて液晶配向方向を規制したパイレ
ツクスガラス対向基板17を用意し、液晶18の
分子長軸方向が両パイレツクスガラス基板9,1
7間で約90度ねじれるように5〜20μmの間隙を
保つて保持させ、液晶18を封入する。この液晶
セルの外側に、偏光軸を約90度ねじつた形で直線
偏光板19,20を配置し、液晶表示装置とす
る。
この液晶表示装置の断面を第6図に示す。又、
一画素に相当するMIM素子部21と透明電極1
5の関係を第7図に示す。
実施例 2 実施例1と同様な液晶セルを作り、母液晶中に
二色性色素を混入した液晶を封入し、ゲスト・ホ
スト効果により表示を行なう。この場合は、直線
偏光板は不要となる。
実施例 3 実施例1と同様の方法でMIM素子を作るが、
MIM素子の一方の電極(実施例1におけるタン
タル薄膜14に相当)を200〜800Åとして実質的
に透明薄膜とし、透明電極15と兼用させる。こ
の場合、フオトリソグラフイー工程が一工程減ら
せ、コスト低れに役立つ。
実施例 4 実施例1と同様な方法で、A−A2O3−A
の構成を有するMIM素子を作り、MIM素子の
一方の金属電極(実施例1におけるタンタル薄膜
14に相当)を拡大して画素電極22とし、二色
性色素を混入した液晶を封入して反射型ゲスト・
ホスト液晶表示装置とする。
本実施例における一画素分の断面及び平面図を
第8図及び第9図に示す。
実施例 5 実施例4と同様の液晶セルを作り、イオン性物
質を添加した液晶を封入し、光散乱型液晶表示装
置とする。
以上、実施例にて説明を行なつたが、本発明は
上記実施例に限定されるものではない。即ち、実
施例中では、MIM素子の金属電極材料としてタ
ンタル及びアルミニウムについて述べたが、この
金属電極材料としては、電気的導通のある材料な
ら何でも可能であり、リード部の抵抗値を下げる
ために、低抵抗率の金属と他材質(例えばタンタ
ル等)とを二層以上配置することも良い。
又、絶縁体としては、前述の酸化物や有機物が
考えられるが、その形成法としては、実施例中の
金属材料の陽極酸化に限らず、プラズマ酸化、熱
酸化、あるいは酸素イオン打込等、各種の酸化法
を用いることが可能である。又、酸化法にはよら
ないで、酸化物や有機材料を直接スパツタリン
グ、CVD、プラズマCVD、電子ビーム蒸着、イ
オンビーム蒸着、誘導加熱蒸着、塗布法など各種
の薄膜形成法で形成することも可能である。
一方、ある材質中に他元素をドーピングして基
材質の特性を改良することが一般的に行なわれて
おり、MIM素子においても同様の手法が可能
で、窒素ドーブの五酸化タンタルや酸化アルミニ
ウムを用いることで、電気特性や温度特性のコン
トールを行なうことが出来る。このような目的の
ために、他元素をドーピングした金属材料の酸化
や酸化物や有機材料を前記の各種薄膜形成法で形
成する際、源材料に他元素をドーピングした物を
用いたり、薄膜形成時の雰囲気中に他元薬を添加
する、例えば反応性スパツタリングのような方法
を用いたり、あるいは完成した絶縁体薄膜にイオ
ン打込等を行なうなどの方法をとることが出来
る。
実施例中で述べた酸化亜鉛薄膜についても、露
光時に光線を透過し、フオトレジスト、絶縁体膜
及び基板材質と選択的にエツチングが可能な材質
ならば何を用いても良く、酸化亜鉛の他に、酸化
マグネシウム、酸化カルシウム、窒化ケイ素等の
無機材料やポリイミド樹脂等の有機材料を用いる
ことが可能である。
基板材料についても、パイレツクスガラスに限
らず、アルカリ分の溶出を防ぐための表面処理を
施したソーダライムガラス等を用いることも可能
である。
実施例1に従つて、第1層目タンタル3000Å、
第2層目タンタル陽極酸化膜400Å、第3層酸化
亜鉛膜のサイドエツチ量が3000Å、第5層タンタ
ル3000Å厚、幅30μmのMIM素子と300μm角の
画素を組合せたマトリクス型液晶表示装置を作
り、Vth=1.5Vrms,Vsat=2.05Vrmsの液晶を封
入し、1/5バイアス、1/512デユーテイの電圧平
均化法でマトリクス駆動を行なつたところ、10.5
〜13.8Vp−pの電圧範囲でON:90%以上、
OFF:10%以下のコントラストが得られた。
〔効果〕
上述の如く本発明は、透明基板上に第1層金属
薄膜を形成しパターニングする工程、該第1層金
属薄膜上は第1層絶縁体薄膜を形成する工程、該
透明基板上に透明薄膜を形成し、該透明薄膜上に
ポジ形フオトレジスト膜を形成し、該透明基板裏
面より露光する工程、感光した部分の該ポジ形フ
オトレジスト膜を除去し、露出した該透明薄膜を
除去する工程、該透明基板上に第2層金属膜を形
成する工程、該透明薄膜及びポジ形フオトレジス
ト膜及び該フオトレジスト膜上の第2層金属膜を
除去し、該第2層金属膜が所定の電極パターンで
形成される工程とを有し、該第1層金属膜、該絶
縁体膜及び該第2層金属膜にてMIM構造が形成
されてなるから、フオトリソグラフイー工程でマ
スクアライメント時のパターン寸法が数10μm程
度の精度の工程を用いても、セルフアライン効果
によつて極めて微小面積のMIM素子を製造する
ことが出来、即ち、容量の極めて小さいMIM素
子が得られる。
従つて、このようなMIM素子を用いたマトリ
クス配列の電極を有する表示体において、電極の
容量とMIM素子の容量との差が十分にとること
ができるので、十分なON/OFF比を得ることが
できるものである。
【図面の簡単な説明】
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素子の製造工程の説明図であ
る。第6図は、本発明実施例1による液晶表示装
置の断面図であり、第7図はその一画素分の平面
図である。第8図及び第9図は、本発明実施例4
におけるMIM素子と画素電極部の断面及び平面
図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 透明基板上に第1層金属薄膜を形成しパター
    ニングする工程、該第1層金属薄膜上に第1層絶
    縁体薄膜を形成する工程、該透明基板上に透明薄
    膜を形成し、該透明薄膜上にポジ形フオトレジス
    ト膜を形成し、該透明基板裏面より露光する工
    程、感光した部分の該ポジ形フオトレジスト膜を
    除去し、露出した該透明薄膜を除去する工程、該
    透明基板上に第2層金属膜を形成する工程、該透
    明薄膜及びポジ形フオトレジスト膜及び該フオト
    レジスト膜上の第2層金属膜を除去し、該第2層
    金属膜が所定の電極パターンで形成される工程と
    を有し、該第1層金属膜、該絶縁体膜及び該第2
    層金属膜にてMIM構造が形成されてなることを
    特徴とする非線型素子の製造方法。
JP56081373A 1981-05-28 1981-05-28 Matrix type liquid crystal display Granted JPS57196290A (en)

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EP0255850A3 (de) * 1986-08-07 1989-07-19 VDO Adolf Schindling AG Flüssigkristallzelle
JPH09295687A (ja) * 1996-04-26 1997-11-18 Katsunori Toyofuku 食品真空保存用パックおよび食品の真空保存方法

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