JP2583794B2 - 電気光学装置およびその製造方法 - Google Patents
電気光学装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JP2583794B2 JP2583794B2 JP1341589A JP1341589A JP2583794B2 JP 2583794 B2 JP2583794 B2 JP 2583794B2 JP 1341589 A JP1341589 A JP 1341589A JP 1341589 A JP1341589 A JP 1341589A JP 2583794 B2 JP2583794 B2 JP 2583794B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- electro
- liquid crystal
- resistance element
- optical device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パーソナルコンピュータ用ディスプレイ，
ハンドヘルドコンピュータ用ディスプレイ，各種計測機
のディスプレイ，テレビ，プリンタ用シャッタなどに使
用される多数の画素を有する電気光学装置に関する。
ハンドヘルドコンピュータ用ディスプレイ，各種計測機
のディスプレイ，テレビ，プリンタ用シャッタなどに使
用される多数の画素を有する電気光学装置に関する。
本発明はａ−Siをベース材料とする非線形抵抗素子や
TFTなどのスイッチング素子を有する電気光学装置にお
いて、そのａ−Si膜中に実質的にＨを含ませないことに
より、光電効果のない極めて安定な信頼性の高い電気光
学装置を提供しようというものである。
TFTなどのスイッチング素子を有する電気光学装置にお
いて、そのａ−Si膜中に実質的にＨを含ませないことに
より、光電効果のない極めて安定な信頼性の高い電気光
学装置を提供しようというものである。
我々は、非線形抵抗薄膜としてシリコン窒化膜，シリ
コン酸化膜，シリコン窒化酸化膜あるいはシリコン炭化
膜を用いた電気光学装置用非線形抵抗素子又はａ−SiTF
Tを開発してきた。これは例えば、特開昭61−90192号公
報、特開昭61−94086号公報に開示されている。
コン酸化膜，シリコン窒化酸化膜あるいはシリコン炭化
膜を用いた電気光学装置用非線形抵抗素子又はａ−SiTF
Tを開発してきた。これは例えば、特開昭61−90192号公
報、特開昭61−94086号公報に開示されている。
それらのａ−Siをベース材料とした電気光学用スイッ
チング素子では、プラズマCVD装置を用いてガスとガス
とを化学反応させて膜を堆積させて作製するために、ど
うしてもベースａ−Si膜中にＨが混入してしまうことに
なる。例えばSiNX（H/Si＝0.4〜0.8）の非線形抵抗素子
を作製するものでは、SiH4ガスとN2ガスもしくはN3ガス
とを化学反応させて成膜させるために、SiH4ガスの分解
したＨ成分もしくはNH3のＨ成分がSiNX膜中に10〜20％
混入してしまうことになる。またSiOXの非線形抵抗素子
を作製するものにおいても同様にSiH4ガスを使用するた
めに、SiH4ガスの分解したＨ成分がSiOX膜中に10〜20％
混入してしまうことになる。
チング素子では、プラズマCVD装置を用いてガスとガス
とを化学反応させて膜を堆積させて作製するために、ど
うしてもベースａ−Si膜中にＨが混入してしまうことに
なる。例えばSiNX（H/Si＝0.4〜0.8）の非線形抵抗素子
を作製するものでは、SiH4ガスとN2ガスもしくはN3ガス
とを化学反応させて成膜させるために、SiH4ガスの分解
したＨ成分もしくはNH3のＨ成分がSiNX膜中に10〜20％
混入してしまうことになる。またSiOXの非線形抵抗素子
を作製するものにおいても同様にSiH4ガスを使用するた
めに、SiH4ガスの分解したＨ成分がSiOX膜中に10〜20％
混入してしまうことになる。
Ｈを含んだアモルファスシリコン（以下、ａ−Si:H）
をベース材料とするスイッチング素子では、ａ−Si:H特
有の光電効果を示すために、素子周りの雰囲気（明暗）
で素子の電気特性が変化することになる。例えば、透明
画素電極と配線電極およびそれらの間にａ−Si:Hをベー
ス材料とする非線形抵抗膜からなる改造をもつ非線形抵
抗素子（第１図，第２図参照）において、配線電極と透
明画素電間の電圧−電流特性が第３図に示すように、素
子周りの明暗で違いが生じてくる。このような非線形抵
抗素子を第６図のような液晶表示装置に用いると、明る
い雰囲気と暗い雰囲気でのコントラストに差が生じてく
る。この理由を次に述べる。
をベース材料とするスイッチング素子では、ａ−Si:H特
有の光電効果を示すために、素子周りの雰囲気（明暗）
で素子の電気特性が変化することになる。例えば、透明
画素電極と配線電極およびそれらの間にａ−Si:Hをベー
ス材料とする非線形抵抗膜からなる改造をもつ非線形抵
抗素子（第１図，第２図参照）において、配線電極と透
明画素電間の電圧−電流特性が第３図に示すように、素
子周りの明暗で違いが生じてくる。このような非線形抵
抗素子を第６図のような液晶表示装置に用いると、明る
い雰囲気と暗い雰囲気でのコントラストに差が生じてく
る。この理由を次に述べる。
第７図は非線形抵抗素子を用いた液晶表示装置の回路
図であり、13は金属等で形成された配線電極、17は透明
電極、16は液晶、15は非線形抵抗素子を示している。
又、第８図は一画素の等価回路図であり、CI,RIは各々
非線形抵抗素子のコンデンサ容量，抵抗を示し、CLC,R
LCは各々液晶のコンデンサ容量、抵抗を示している。第
７図に示したようなマトリックス液晶パネルにおける駆
動波形は、第９図（Ａ），第10図（Ａ）に一例として示
したような時分割駆動波形となる。第８図におけるＡ−
Ｃ間つまり非線形抵抗素子と液晶画素間にT0間V0P電圧
が印加された時、液晶のコンデンサCLCに電荷が蓄積さ
れ、その後、Ｔ−T0間はRIとRLCの抵抗分割でＡ−Ｂ間
とＢ−Ｃ間に電圧は印加される。Ｔ−T0間にRIの抵抗が
低ければT0間にCLCが蓄積された電荷はＢからＡへ、つ
まり非線形抵抗素子を通ってリークしてしまうことにな
る。要するに第９図（Ｂ），第10図（Ｂ）の下段図にお
ける斜線部の面積がRIによって変動し、RIが小さければ
斜線部の面積が小さくなり、Ｂ−Ｃ間つまり液晶に印加
される電圧が小さくなることを示している。従って、非
線形抵抗素子が第３図に示すような電気特性をもってい
る液晶表示装置の場合、Ｔ−T0間の低電圧領域で明暗雰
囲気下での抵抗値RIが変化するために、液晶に印加され
る電圧値が変わってしまいコントラストに差が生じてく
ることになる。最悪の場合では、暗い雰囲気下で表示し
ていた文字が急に明るい雰囲気下に変わった時に文字が
消えて見えなくなることになる。また、第10図（Ａ），
（Ｂ）にはOFF時におけるＡ−Ｃ間に印加される波形と
Ｂ−Ｃ間電圧の一例を示した。
図であり、13は金属等で形成された配線電極、17は透明
電極、16は液晶、15は非線形抵抗素子を示している。
又、第８図は一画素の等価回路図であり、CI,RIは各々
非線形抵抗素子のコンデンサ容量，抵抗を示し、CLC,R
LCは各々液晶のコンデンサ容量、抵抗を示している。第
７図に示したようなマトリックス液晶パネルにおける駆
動波形は、第９図（Ａ），第10図（Ａ）に一例として示
したような時分割駆動波形となる。第８図におけるＡ−
Ｃ間つまり非線形抵抗素子と液晶画素間にT0間V0P電圧
が印加された時、液晶のコンデンサCLCに電荷が蓄積さ
れ、その後、Ｔ−T0間はRIとRLCの抵抗分割でＡ−Ｂ間
とＢ−Ｃ間に電圧は印加される。Ｔ−T0間にRIの抵抗が
低ければT0間にCLCが蓄積された電荷はＢからＡへ、つ
まり非線形抵抗素子を通ってリークしてしまうことにな
る。要するに第９図（Ｂ），第10図（Ｂ）の下段図にお
ける斜線部の面積がRIによって変動し、RIが小さければ
斜線部の面積が小さくなり、Ｂ−Ｃ間つまり液晶に印加
される電圧が小さくなることを示している。従って、非
線形抵抗素子が第３図に示すような電気特性をもってい
る液晶表示装置の場合、Ｔ−T0間の低電圧領域で明暗雰
囲気下での抵抗値RIが変化するために、液晶に印加され
る電圧値が変わってしまいコントラストに差が生じてく
ることになる。最悪の場合では、暗い雰囲気下で表示し
ていた文字が急に明るい雰囲気下に変わった時に文字が
消えて見えなくなることになる。また、第10図（Ａ），
（Ｂ）にはOFF時におけるＡ−Ｃ間に印加される波形と
Ｂ−Ｃ間電圧の一例を示した。
本発明は、ａ−Siをベース材料とするスイッチング素
子を有する電気光学装置において、ベースａ−Si膜中に
実質的にＨを含まないようにすることにより、光電効果
をなくし（第４図参照）、明るい所での電気光学装置の
コントラスト低下を防止したものである。
子を有する電気光学装置において、ベースａ−Si膜中に
実質的にＨを含まないようにすることにより、光電効果
をなくし（第４図参照）、明るい所での電気光学装置の
コントラスト低下を防止したものである。
本発明の電気光学装置は上記問題点を解決するもので
あり、ａ−Siをベース材料とするスイッチング素子を用
いた電気光学装置において、ベースａ−Si膜中に実質的
にＨを含ませないようにしたものである。
あり、ａ−Siをベース材料とするスイッチング素子を用
いた電気光学装置において、ベースａ−Si膜中に実質的
にＨを含ませないようにしたものである。
上記のようにａ−Siをベース材料とするスイッチング
素子を用いた電気光学装置において、ベースａ−Si膜中
に実質的にＨを含ませないことにより、光電効果がなく
明るい所でのコントラスト低下を防止すると共に、長時
間駆動させた場合にＨが原因と考えられる電気特性の変
化が防止できる、極めて安定な高信頼性の電気光学装置
となる。
素子を用いた電気光学装置において、ベースａ−Si膜中
に実質的にＨを含ませないことにより、光電効果がなく
明るい所でのコントラスト低下を防止すると共に、長時
間駆動させた場合にＨが原因と考えられる電気特性の変
化が防止できる、極めて安定な高信頼性の電気光学装置
となる。
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は、この発明を適用した実施例の画素電極構
造の平面図であり、第２図は、非線形抵抗素子の断面図
である。
る。第１図は、この発明を適用した実施例の画素電極構
造の平面図であり、第２図は、非線形抵抗素子の断面図
である。
第５図は、本発明による液晶表示装置の非線形抵抗素
子を形成した基板の一実施例を示す斜視図であり、一画
素のみを拡大して示すもので、液晶層，液晶を封入する
ための対向側基板、偏光板等は説明を簡単にするために
省略した。第６図は、本発明による液晶表示装置の縦断
面構造の一画素について明示した図である。第５図にお
いて、11は透明基板であり、ソーダガラス，パイレック
スガラスなど通常のガラスで作られている。12は透明画
素電極であり、インジウムスズ酸化膜（ITO）をマグネ
トロンスパッタリング，蒸着等の手段によって透明基板
61の全面に約100Åから500Åデポジションし、次にフォ
トエッチングによって所定形状にパターニングしたもの
である。14はシリコンを主成分とするアモルファス材料
であり、シリコン単結晶もしくはシリコン多結晶のター
ゲットを用いて、チッソガス約５〜15％含んだアルゴン
ガスを使用し、マゲネトロンスパッタリング装置等によ
って反応性スパッタリング法で約750Å〜1500Åの水素
をほとんど含まないシリコン窒化膜をデポジションし
た。またシリコン酸化膜（SiO2）に関しては、シリコン
単結晶，シリコン多結晶もしくは酸化シリコンのターゲ
ットを用いて、酸素ガス約１〜10％を含んだアルゴンガ
スを使用し、反応性スパッタリングによって約750Åか
ら1500Åのほぼ水素を含まないアモルファスシリコン酸
化膜（SiO2）をデポジションした。13は配線電極で行列
電極の一方を構成する。本実施例においてはアルミニウ
ムシリコンもしくはクロム金属を非線形抵抗薄膜14上に
同一チャンバー内もしくは別のチャンバー内で、連続し
てマグネトロンスパッタリング法によって約1000から80
00Åデポジションした。次にフォトエッチングによって
金属配線電極13が所定形状にパターニングされる。その
後、非線形抵抗薄膜14がフォトエッチングによって所定
形状にパターニングされた。又、本実施例ではフォトエ
ッチングによって金属配線電極13を選択的に除去し、次
に感光性樹脂（フォトレジスト）を除去せずに、非線形
抵抗薄膜63を選択的にエッチング除去した。つまり２枚
のフォトマスクを使用し、３回のエッチング工程によっ
て作成した。上記工程をブロック図に示したのが第11図
であり、第12図には従来のａ−Si:H（Ｈを含むａ−Si）
をベース材料とする、非線形抵抗素子を形成する工程を
比較してブロック図として示した。第12図のように従来
のプラズマCVD装置を用いてａ−Si:Hベース非線形抵抗
素子を作製する工程は、透明画素電極をマグネトロンス
パッタリングもしくは蒸着によってデポジションし、フ
ォトエッチングでパターニングする第１の工程、次にプ
ラズマCVD装置内で基板温度を300℃以上にし、シランガ
スとチッソガスもしくはアンモニアガスを用いてシリコ
ン窒化膜の非線形抵抗薄膜をデポジションする。第２の
工程、その後プラズマCVD装置から基板を取り出し、基
板を洗浄する第３の工程、この基板上に金属配線電極を
マグネトロンスパッタリングによってデポジションする
第４の工程、およびデポジションされた金属配線電極と
非線形抵抗薄膜をフォトエッチングによってパターニン
グする第５の工程とから構成される。このように、非接
形抵抗薄膜形成のためにプラズマCVDを用いると、Ｈ成
分が非線形抵抗薄膜に混入することが避けられず、その
結果、電気特性の悪い素子しか得られない。しかし、本
発明の工程においては、非線形抵抗膜14を反応性スパッ
タリングによって形成するため、シリコン含有量が化学
量論比より多く、かつ水素含有量を１重量％以下にする
ことができる。また、第11図に示されているように透明
画素電極をマグネトロンスパッタリング，蒸着等によっ
てデポジションし、フォトエッチングでパターニングす
る第１の工程の後に、スパッタリング装置でシリコンか
らなるターゲットに窒素又は酸素ガスを含むアルゴンガ
スを用いて、反応性スパッタリングを行い、非線形抵抗
薄膜をデポジションし、連続して金属配線電極もマグネ
トロンスパッタリングによってデポジションすることが
可能となった。このことにより、従来のａ−Si:Hベース
非線形抵抗薄膜をデポジションした後に基板をプラズマ
CVD装置から取り出す工程、取り出した後の洗浄工程又
配線電極をデポジションするためにスパッタ装置に基板
とセットし真空引きする工程が、本発明の工程では不用
となることになり、製造時間が大幅に削減されることに
なった。又、そのことによりゴミなどの不純物が付着す
る確率が大幅に減少するために、欠陥数の減少と歩留ま
り向上にもつながることになった。又、配線電極と非線
形抵抗薄膜を同一形状とする場合には、同一の露光マス
ク・感光性樹脂を用いて配線電極と非線形抵抗薄膜を連
続エッチングすることが可能であり、そのようにすれば
第12図に示した非線形抵抗膜デポジション工程から配線
電極，非線形抵抗膜パターニングまでの工程が、従来は
7,8時間要したのが約4,5時間で完了することになり、工
程時間の短縮にもつながることになった。
子を形成した基板の一実施例を示す斜視図であり、一画
素のみを拡大して示すもので、液晶層，液晶を封入する
ための対向側基板、偏光板等は説明を簡単にするために
省略した。第６図は、本発明による液晶表示装置の縦断
面構造の一画素について明示した図である。第５図にお
いて、11は透明基板であり、ソーダガラス，パイレック
スガラスなど通常のガラスで作られている。12は透明画
素電極であり、インジウムスズ酸化膜（ITO）をマグネ
トロンスパッタリング，蒸着等の手段によって透明基板
61の全面に約100Åから500Åデポジションし、次にフォ
トエッチングによって所定形状にパターニングしたもの
である。14はシリコンを主成分とするアモルファス材料
であり、シリコン単結晶もしくはシリコン多結晶のター
ゲットを用いて、チッソガス約５〜15％含んだアルゴン
ガスを使用し、マゲネトロンスパッタリング装置等によ
って反応性スパッタリング法で約750Å〜1500Åの水素
をほとんど含まないシリコン窒化膜をデポジションし
た。またシリコン酸化膜（SiO2）に関しては、シリコン
単結晶，シリコン多結晶もしくは酸化シリコンのターゲ
ットを用いて、酸素ガス約１〜10％を含んだアルゴンガ
スを使用し、反応性スパッタリングによって約750Åか
ら1500Åのほぼ水素を含まないアモルファスシリコン酸
化膜（SiO2）をデポジションした。13は配線電極で行列
電極の一方を構成する。本実施例においてはアルミニウ
ムシリコンもしくはクロム金属を非線形抵抗薄膜14上に
同一チャンバー内もしくは別のチャンバー内で、連続し
てマグネトロンスパッタリング法によって約1000から80
00Åデポジションした。次にフォトエッチングによって
金属配線電極13が所定形状にパターニングされる。その
後、非線形抵抗薄膜14がフォトエッチングによって所定
形状にパターニングされた。又、本実施例ではフォトエ
ッチングによって金属配線電極13を選択的に除去し、次
に感光性樹脂（フォトレジスト）を除去せずに、非線形
抵抗薄膜63を選択的にエッチング除去した。つまり２枚
のフォトマスクを使用し、３回のエッチング工程によっ
て作成した。上記工程をブロック図に示したのが第11図
であり、第12図には従来のａ−Si:H（Ｈを含むａ−Si）
をベース材料とする、非線形抵抗素子を形成する工程を
比較してブロック図として示した。第12図のように従来
のプラズマCVD装置を用いてａ−Si:Hベース非線形抵抗
素子を作製する工程は、透明画素電極をマグネトロンス
パッタリングもしくは蒸着によってデポジションし、フ
ォトエッチングでパターニングする第１の工程、次にプ
ラズマCVD装置内で基板温度を300℃以上にし、シランガ
スとチッソガスもしくはアンモニアガスを用いてシリコ
ン窒化膜の非線形抵抗薄膜をデポジションする。第２の
工程、その後プラズマCVD装置から基板を取り出し、基
板を洗浄する第３の工程、この基板上に金属配線電極を
マグネトロンスパッタリングによってデポジションする
第４の工程、およびデポジションされた金属配線電極と
非線形抵抗薄膜をフォトエッチングによってパターニン
グする第５の工程とから構成される。このように、非接
形抵抗薄膜形成のためにプラズマCVDを用いると、Ｈ成
分が非線形抵抗薄膜に混入することが避けられず、その
結果、電気特性の悪い素子しか得られない。しかし、本
発明の工程においては、非線形抵抗膜14を反応性スパッ
タリングによって形成するため、シリコン含有量が化学
量論比より多く、かつ水素含有量を１重量％以下にする
ことができる。また、第11図に示されているように透明
画素電極をマグネトロンスパッタリング，蒸着等によっ
てデポジションし、フォトエッチングでパターニングす
る第１の工程の後に、スパッタリング装置でシリコンか
らなるターゲットに窒素又は酸素ガスを含むアルゴンガ
スを用いて、反応性スパッタリングを行い、非線形抵抗
薄膜をデポジションし、連続して金属配線電極もマグネ
トロンスパッタリングによってデポジションすることが
可能となった。このことにより、従来のａ−Si:Hベース
非線形抵抗薄膜をデポジションした後に基板をプラズマ
CVD装置から取り出す工程、取り出した後の洗浄工程又
配線電極をデポジションするためにスパッタ装置に基板
とセットし真空引きする工程が、本発明の工程では不用
となることになり、製造時間が大幅に削減されることに
なった。又、そのことによりゴミなどの不純物が付着す
る確率が大幅に減少するために、欠陥数の減少と歩留ま
り向上にもつながることになった。又、配線電極と非線
形抵抗薄膜を同一形状とする場合には、同一の露光マス
ク・感光性樹脂を用いて配線電極と非線形抵抗薄膜を連
続エッチングすることが可能であり、そのようにすれば
第12図に示した非線形抵抗膜デポジション工程から配線
電極，非線形抵抗膜パターニングまでの工程が、従来は
7,8時間要したのが約4,5時間で完了することになり、工
程時間の短縮にもつながることになった。
第６図は本発明による液晶表示装置の縦断面図であ
る。16は液晶層であり、厚さは５〜７μｍでありツイス
トネマテック材料を使用した。18は配向膜であり誘電
率，抵抗を考慮したポリイミド材料を使用し、12は透明
導電膜（ITO）であり行列電極の一方の電極群を構成し
ている。また、19は上側透明基板であり、下側透明基板
11と同一の種類のガラスを使用している。また20,21は
偏光板であり、上側偏光板20と下側偏光板21の偏光軸は
約90゜ずれるように設置してある。
る。16は液晶層であり、厚さは５〜７μｍでありツイス
トネマテック材料を使用した。18は配向膜であり誘電
率，抵抗を考慮したポリイミド材料を使用し、12は透明
導電膜（ITO）であり行列電極の一方の電極群を構成し
ている。また、19は上側透明基板であり、下側透明基板
11と同一の種類のガラスを使用している。また20,21は
偏光板であり、上側偏光板20と下側偏光板21の偏光軸は
約90゜ずれるように設置してある。
第４図は、透明画素電極としてITO,非線形抵抗薄膜と
して水素を実質的に含まないシリコン窒化膜また配線電
極としてアルミニウムシリコンまたはクロムを積層させ
た本発明の方法により形成させた非線形抵抗素子におい
て、ITOをアースにし、金属配線電極に電圧を印加して
いった時の電圧−電流を特性を示す図であり、また第３
図は同様な構造をシランガスとチッソガスまたはアンモ
ニアガスを用いてプラズマCVDでシリコン窒化膜を作製
した非線形抵抗素子の電圧−電流特性を示すグラフであ
る。両グラフでは、縦軸は電流を対数目盛りで示してい
る。両グラフから明らかなようにプラズマCVDで作製し
た水素含有のａ−Siをベース材料とする非線形抵抗素子
の場合、低電圧領域では光電効果により、明るい雰囲気
で抵抗が下がる現象が生じてくるが、反応性スパッタリ
ングで作製したほぼ水素を含有しない非線形抵抗素子の
場合には、そのような現象が生じない。水素含有量が１
重量％以下であれば、上記の光電効果はほとんどあらわ
れない。このことは非線形抵抗薄膜としてシリコン酸化
膜を用いた場合も同様の結果が得られた。すなわち、反
応性スパッタリングにより、水素をほとんど含まないア
モルファスSiOX非線形抵抗薄膜を形成し、これをスイッ
チング素子として電気光学装置に用いた場合にも光電効
果による悪影響はほとんどあらわれなかった。
して水素を実質的に含まないシリコン窒化膜また配線電
極としてアルミニウムシリコンまたはクロムを積層させ
た本発明の方法により形成させた非線形抵抗素子におい
て、ITOをアースにし、金属配線電極に電圧を印加して
いった時の電圧−電流を特性を示す図であり、また第３
図は同様な構造をシランガスとチッソガスまたはアンモ
ニアガスを用いてプラズマCVDでシリコン窒化膜を作製
した非線形抵抗素子の電圧−電流特性を示すグラフであ
る。両グラフでは、縦軸は電流を対数目盛りで示してい
る。両グラフから明らかなようにプラズマCVDで作製し
た水素含有のａ−Siをベース材料とする非線形抵抗素子
の場合、低電圧領域では光電効果により、明るい雰囲気
で抵抗が下がる現象が生じてくるが、反応性スパッタリ
ングで作製したほぼ水素を含有しない非線形抵抗素子の
場合には、そのような現象が生じない。水素含有量が１
重量％以下であれば、上記の光電効果はほとんどあらわ
れない。このことは非線形抵抗薄膜としてシリコン酸化
膜を用いた場合も同様の結果が得られた。すなわち、反
応性スパッタリングにより、水素をほとんど含まないア
モルファスSiOX非線形抵抗薄膜を形成し、これをスイッ
チング素子として電気光学装置に用いた場合にも光電効
果による悪影響はほとんどあらわれなかった。
従って、第６図のような液晶表示装置に第３図のよう
な特性の非線形抵抗素子を用いると、明るい雰囲気と暗
い雰囲気でのコントラストに差が生じてきたが、第４図
のような特性の非線形抵抗素子を用いた場合、そのよう
なコントラスト差が生じ少し安定した表示状態を保っ
た。
な特性の非線形抵抗素子を用いると、明るい雰囲気と暗
い雰囲気でのコントラストに差が生じてきたが、第４図
のような特性の非線形抵抗素子を用いた場合、そのよう
なコントラスト差が生じ少し安定した表示状態を保っ
た。
又、従来のようにプラズマCVDを用いてａ−Si:Hベー
ス非線形抵抗膜をデポジションした場合、画素電極金属
−非線形抵抗膜の界面と非線形抵抗膜−配線電極の界面
とでの密着力などの違いにより、電気特性に差が生じ、
電圧−電流特性に非対称が生じてくる。（第13図参照）
つまり、導電圧を画素電極金属と配線電極に印加させて
もプラズマかマイナスかによって非線形抵抗素子を流れ
る電流値が変わってしまう。このような非線形抵抗素子
を液晶表示装置に使用すると、かたよった直流成分が液
晶表示装置内に残りやすくなり、チャージアップなどの
表示ムラが発生する原因となる。しかし、本実施例のよ
うに反応性スパッタリングを用いてＨをほとんど含まな
い（Ｈ＜１％）ａ−Siベース非線形抵抗膜をデポジショ
ンすると、第13図のような電圧−電流特性における非対
称性を全くなくすことができる（|V+|＝|V-|）。このた
め、チャージアップなどの表示ムラが発生しなくなり、
表示状態が極めて良好な液晶表示装置を得ることができ
る。
ス非線形抵抗膜をデポジションした場合、画素電極金属
−非線形抵抗膜の界面と非線形抵抗膜−配線電極の界面
とでの密着力などの違いにより、電気特性に差が生じ、
電圧−電流特性に非対称が生じてくる。（第13図参照）
つまり、導電圧を画素電極金属と配線電極に印加させて
もプラズマかマイナスかによって非線形抵抗素子を流れ
る電流値が変わってしまう。このような非線形抵抗素子
を液晶表示装置に使用すると、かたよった直流成分が液
晶表示装置内に残りやすくなり、チャージアップなどの
表示ムラが発生する原因となる。しかし、本実施例のよ
うに反応性スパッタリングを用いてＨをほとんど含まな
い（Ｈ＜１％）ａ−Siベース非線形抵抗膜をデポジショ
ンすると、第13図のような電圧−電流特性における非対
称性を全くなくすことができる（|V+|＝|V-|）。このた
め、チャージアップなどの表示ムラが発生しなくなり、
表示状態が極めて良好な液晶表示装置を得ることができ
る。
又、第14図はシリコンをターゲットとし１〜10％をN2
ガスを含んだAr＋N2ガスを用いた反応性スパッタリング
によってシリコン窒化膜を形成し、それをITOとCrとで
はさんだ非線形抵抗素子において、高周波（rf）パワー
を一定にしてAr＋N2ガスの流量を変えていった時の電圧
−電流特性を示したものである。又、第15図は、同様な
非線形抵抗素子を形成する場合に、Ar＋N2ガスの流量を
一定にして、rfパワーを変えていった時の電圧−電流特
性を示したものである。第14図からわかるように、Ar＋
N2ガスの流量を変えることによって、形成された非線形
抵抗素子の抵抗を変えることが可能であり、流量が少な
いほどシリコンリッチになり抵抗が低くなる。また、第
15図からわかるように、rfとパワーを変えることによっ
て非線形抵抗素子の電流を流れを指数関数的に増加させ
ることができ、非線形抵抗素子の特性を自由に変えるこ
とができ、非線形抵抗素子の特性を自由に変えることが
できる。rfパワーが大きいほどシリコンターゲットのス
パッタリング率が増加し、シリコンリッチな非線形抵抗
素子となる。しかし、rfパワーに関しては、大きくして
いくほどシリコン窒化膜内の応力が大きくなり、膜ハガ
レや電流集中などの問題が生じてくるので限度がある。
ガスを含んだAr＋N2ガスを用いた反応性スパッタリング
によってシリコン窒化膜を形成し、それをITOとCrとで
はさんだ非線形抵抗素子において、高周波（rf）パワー
を一定にしてAr＋N2ガスの流量を変えていった時の電圧
−電流特性を示したものである。又、第15図は、同様な
非線形抵抗素子を形成する場合に、Ar＋N2ガスの流量を
一定にして、rfパワーを変えていった時の電圧−電流特
性を示したものである。第14図からわかるように、Ar＋
N2ガスの流量を変えることによって、形成された非線形
抵抗素子の抵抗を変えることが可能であり、流量が少な
いほどシリコンリッチになり抵抗が低くなる。また、第
15図からわかるように、rfとパワーを変えることによっ
て非線形抵抗素子の電流を流れを指数関数的に増加させ
ることができ、非線形抵抗素子の特性を自由に変えるこ
とができ、非線形抵抗素子の特性を自由に変えることが
できる。rfパワーが大きいほどシリコンターゲットのス
パッタリング率が増加し、シリコンリッチな非線形抵抗
素子となる。しかし、rfパワーに関しては、大きくして
いくほどシリコン窒化膜内の応力が大きくなり、膜ハガ
レや電流集中などの問題が生じてくるので限度がある。
第16図には、シリコンをターゲットとし１〜10％のN2
ガスを含んだアルゴンガを用いた反応性スパッタリング
を行い非線形抵抗薄膜をデポジションし、画素電極とし
てITOまた金属配線電極としてアルミニウムシリコンか
らなる非線形抵抗素子を用いた液晶表示装置の電圧−透
過率特性を示した。バイアス比は1/6〜1/10バイアス
で、バイアス比が小さくなるほどVon（50％）とVoff（1
0％）の差つまりマージンが大きくなるが、第９図
（Ａ）におけるＴ−T0間の電圧レベルも大きくなるため
に第８図におけるRIの抵抗値が下がりCLCに蓄積された
電荷のリーク量が増えることになる。従ってバイアス比
が1/5バイアス以下になると、多分割（例えば400分割以
上）の場合Ｔ−T0の幅が長くなるために、T0間にCLCに
蓄積された電荷が非線形抵抗素子を通ってリークする量
が多くなる。このため、VoP電圧を上昇させても液晶のV
sat電圧に達しなくなってしまう。本実施例では、最適
バイアスは1/7バイアスであり、マージンは５〜6Vとな
った。また液晶の立上がり・立下がり応答速度は30〜40
msecで、通常のTN,STN液晶パネルの応答速度よりかなり
速くなっている。
ガスを含んだアルゴンガを用いた反応性スパッタリング
を行い非線形抵抗薄膜をデポジションし、画素電極とし
てITOまた金属配線電極としてアルミニウムシリコンか
らなる非線形抵抗素子を用いた液晶表示装置の電圧−透
過率特性を示した。バイアス比は1/6〜1/10バイアス
で、バイアス比が小さくなるほどVon（50％）とVoff（1
0％）の差つまりマージンが大きくなるが、第９図
（Ａ）におけるＴ−T0間の電圧レベルも大きくなるため
に第８図におけるRIの抵抗値が下がりCLCに蓄積された
電荷のリーク量が増えることになる。従ってバイアス比
が1/5バイアス以下になると、多分割（例えば400分割以
上）の場合Ｔ−T0の幅が長くなるために、T0間にCLCに
蓄積された電荷が非線形抵抗素子を通ってリークする量
が多くなる。このため、VoP電圧を上昇させても液晶のV
sat電圧に達しなくなってしまう。本実施例では、最適
バイアスは1/7バイアスであり、マージンは５〜6Vとな
った。また液晶の立上がり・立下がり応答速度は30〜40
msecで、通常のTN,STN液晶パネルの応答速度よりかなり
速くなっている。
第17図には本実施例において作製した液晶表示装置の
Von（50％）のシフト量が時間と共にどのように変化し
ていくかを示した。ほぼ700時間で−0.4〜−0.5Vシフト
して飽和している。この電特シフトは非線形抵抗素子の
電圧−電流特性のシフト量と一致したが、液晶表示装置
のVon（50％）とVoff（10％）のマージン５〜6Vで十分
にカバーできるので経済的表示状態の劣化は全く見られ
なかった。
Von（50％）のシフト量が時間と共にどのように変化し
ていくかを示した。ほぼ700時間で−0.4〜−0.5Vシフト
して飽和している。この電特シフトは非線形抵抗素子の
電圧−電流特性のシフト量と一致したが、液晶表示装置
のVon（50％）とVoff（10％）のマージン５〜6Vで十分
にカバーできるので経済的表示状態の劣化は全く見られ
なかった。
以上説明したように、本発明による電気光学装置で
は、ａ−Siベース膜中に含まれるＨが極めて少ない（Ｈ
＜１％）ために、光電効果による悪影響をなくすことが
できる。また電圧−電流特性における極性の非対称がな
くすことができ、さらに電特のシフトが少ないことなど
の理由で、明暗雰囲気でのコントラスト差が生じなく、
かつ表示ムラが少なく経済劣化が少ない極めて表示状態
の良好な電気光学装置が得られた。
は、ａ−Siベース膜中に含まれるＨが極めて少ない（Ｈ
＜１％）ために、光電効果による悪影響をなくすことが
できる。また電圧−電流特性における極性の非対称がな
くすことができ、さらに電特のシフトが少ないことなど
の理由で、明暗雰囲気でのコントラスト差が生じなく、
かつ表示ムラが少なく経済劣化が少ない極めて表示状態
の良好な電気光学装置が得られた。
さらに製造の面では、シランガスなどの有毒ガスを使
用しないので安全であり、かつ非線形抵抗膜と配線電極
が連続でデポジションできることにより、工程時間の短
縮かつ歩留まり向上につながり、欠陥数の少ないあるい
は全くない電気光学装置を提供できるという効果があ
る。
用しないので安全であり、かつ非線形抵抗膜と配線電極
が連続でデポジションできることにより、工程時間の短
縮かつ歩留まり向上につながり、欠陥数の少ないあるい
は全くない電気光学装置を提供できるという効果があ
る。
なお、上記実施例ではスイッチング素子として、ａ−
SiNX,a−SiO2等の二端子素子について説明してきたが、
ａ−SiCY,a−SiNPOQ等、他の二端子素子、TFT等、ａ−S
iをベース材料とするものであれば、Ｈ含有量を少なく
（＜１％）することによって同様の効果が得られる。
SiNX,a−SiO2等の二端子素子について説明してきたが、
ａ−SiCY,a−SiNPOQ等、他の二端子素子、TFT等、ａ−S
iをベース材料とするものであれば、Ｈ含有量を少なく
（＜１％）することによって同様の効果が得られる。
第１図は本発明の実施例を示す画素電極の平面図、第２
図は非線形抵抗素子の断面図、第３図は従来のａ−Si:H
をベースとした非線形抵抗膜のＩ−Ｖ特性図、第４図は
Ｈフリーａ−Siをベースとした非線形抵抗膜のＩ−Ｖ特
性図、第５図，第６図はそれぞれの基板の電極構成斜視
図と液晶表示装置の縦断面図、第７図は非線形抵抗素子
を用いた液晶表示装置の回路図、第８図は一画素の等価
回路図、第９図（Ａ），（Ｂ）はON時に液晶と非線形抵
抗素子間ACに印加される波形とその時に液晶BC間に印加
される電圧の一例を示す図、第10図（Ａ），（Ｂ）はOF
F時にAC間およびBC間に印加される電圧の一例を示す
図、第11図は本発明の実施例を示す製造工程ブロック
図、第12図は従来の製造工程の一例を示すブロック図、
第13図は非線形抵抗素子の電圧−電流特性の非対称性を
示す図、第14図はAr＋N2ガス流量を変化させた時の非線
形抵抗素子の電圧−電流特性を示す図、第15図はrfパワ
ーを変化させた時の非線形抵抗素子の電圧−電流特性を
示す図、第16図は本実施例において作製した液晶表示装
置の電圧−透過率特性図、第17図は本実施例において作
製した液晶表示装置の電特シフト推移を示す図である。 11,19……透明基板 12……透明画素電極 13……配線電極 14……非線形抵抗膜 15……非線形抵抗素子 16……液晶 17……透明電極 18……配向膜 20,21……偏光板
図は非線形抵抗素子の断面図、第３図は従来のａ−Si:H
をベースとした非線形抵抗膜のＩ−Ｖ特性図、第４図は
Ｈフリーａ−Siをベースとした非線形抵抗膜のＩ−Ｖ特
性図、第５図，第６図はそれぞれの基板の電極構成斜視
図と液晶表示装置の縦断面図、第７図は非線形抵抗素子
を用いた液晶表示装置の回路図、第８図は一画素の等価
回路図、第９図（Ａ），（Ｂ）はON時に液晶と非線形抵
抗素子間ACに印加される波形とその時に液晶BC間に印加
される電圧の一例を示す図、第10図（Ａ），（Ｂ）はOF
F時にAC間およびBC間に印加される電圧の一例を示す
図、第11図は本発明の実施例を示す製造工程ブロック
図、第12図は従来の製造工程の一例を示すブロック図、
第13図は非線形抵抗素子の電圧−電流特性の非対称性を
示す図、第14図はAr＋N2ガス流量を変化させた時の非線
形抵抗素子の電圧−電流特性を示す図、第15図はrfパワ
ーを変化させた時の非線形抵抗素子の電圧−電流特性を
示す図、第16図は本実施例において作製した液晶表示装
置の電圧−透過率特性図、第17図は本実施例において作
製した液晶表示装置の電特シフト推移を示す図である。 11,19……透明基板 12……透明画素電極 13……配線電極 14……非線形抵抗膜 15……非線形抵抗素子 16……液晶 17……透明電極 18……配向膜 20,21……偏光板
Claims (3)
- 【請求項１】多数の行電極群および列電極群をそれぞれ
形成した２枚の対向する基板と、前記基板間に挟持した
液晶層とからなり、少なくとも一方の基板に画素電極と
非線形抵抗素子からなる画素を構成した電気光学装置の
製造方法において、 前記非線形抵抗素子を形成する工程が、第１の導体薄膜
を形成しパターニングする工程と、シリコンを含むター
ゲットを用いる反応性スパッタリング法により、シリコ
ン含有量が化学量論比より多く、かつ水素含有量が１重
量％以下の、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコ
ン炭化膜のうち少なくとも一つを含む非線形抵抗膜を形
成する工程と、第２の導体薄膜を形成し、パターニング
する工程を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方
法。 - 【請求項２】前記非線形抵抗膜を形成する工程におい
て、少なくとも窒素ガスまたは酸素ガスを用いて反応性
スパッタリングを行うことを特徴とする請求項１記載の
電気光学装置の製造方法。 - 【請求項３】多数の行電極群および列電極群をそれぞれ
形成した２枚の対向する基板と、前記基板間に挟持した
液晶層とからなり、少なくとも一方の基板に画素電極と
前記画素電極と電気的に直列接続する非線形抵抗素子か
らなる画素を構成した電気光学装置において、 前記非線形抵抗素子は、第１の導体薄膜と第２の導体薄
膜との間に反応性スパッタリング法により形成された非
線形抵抗膜からなり、前記非線抵抗膜は化学量論比より
もシリコン含有量の多いシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、シリコン炭化膜のいずれか、またはこれらの複合物
からなり、かつ、前記非線形抵抗膜の水素含有量が１重
量％以下であることを特徴とする電気光学装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1341589A JP2583794B2 (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 電気光学装置およびその製造方法 |
| DE68922518T DE68922518T2 (de) | 1988-03-17 | 1989-03-10 | Elektrooptische Vorrichtung. |
| EP89302408A EP0333392B1 (en) | 1988-03-17 | 1989-03-10 | Electro-optical device |
| KR1019890003158A KR0146292B1 (ko) | 1988-03-17 | 1989-03-15 | 전기광학 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1341589A JP2583794B2 (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 電気光学装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02193123A JPH02193123A (ja) | 1990-07-30 |
| JP2583794B2 true JP2583794B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=11832502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1341589A Expired - Fee Related JP2583794B2 (ja) | 1988-03-17 | 1989-01-23 | 電気光学装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583794B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04152640A (ja) * | 1990-10-17 | 1992-05-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 絶縁ゲイト型半導体装置の作製方法 |
| JPH0534716A (ja) * | 1991-02-06 | 1993-02-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 液晶電気光学装置 |
| WO2011114666A1 (ja) | 2010-03-18 | 2011-09-22 | パナソニック株式会社 | 電流制御素子、記憶素子、記憶装置および電流制御素子の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0617957B2 (ja) * | 1985-05-15 | 1994-03-09 | セイコー電子工業株式会社 | 液晶表示装置 |
| JPS63229483A (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-26 | 松下電器産業株式会社 | マトリクス型表示装置 |
-
1989
- 1989-01-23 JP JP1341589A patent/JP2583794B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02193123A (ja) | 1990-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0617957B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
| US4842372A (en) | Electro-optical device having an amorphous silicon resistive element with carbon | |
| US5426313A (en) | Thin film transistor array having optical shield layer | |
| JP2583794B2 (ja) | 電気光学装置およびその製造方法 | |
| EP0182484B2 (en) | Liquid crystal display device | |
| US5048930A (en) | Electro-optical device | |
| EP0333392B1 (en) | Electro-optical device | |
| JPH10319433A (ja) | Ｔｆｔアレイ基板およびこれを用いた電気光学表示装置並びにｔｆｔアレイ基板の製造方法 | |
| EP0461648B1 (en) | Metal-insulator-metal type matrix liquid cristal display free from image sticking | |
| JP2704212B2 (ja) | 電気光学装置の製造方法 | |
| JP2767822B2 (ja) | Ｍｉｍ型薄膜能動素子とその形成方法及び液晶素子 | |
| Le Contellec et al. | Very simple a-Si: H TFT fabrication process for LCD-TV application | |
| JP2926340B2 (ja) | 電気光学装置 | |
| JP3052361B2 (ja) | アクティブマトリクス液晶表示装置とその製造方法 | |
| JP2942996B2 (ja) | 電気光学装置の製造方法 | |
| JP2654661B2 (ja) | 電気光学表示装置 | |
| JP2995335B2 (ja) | 二端子素子 | |
| JPS61174510A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JP2884359B2 (ja) | 電気光学装置の製造方法 | |
| JP2654644B2 (ja) | 横型二端子素子 | |
| JPH02170136A (ja) | 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置 | |
| EP0306338A1 (en) | Electro-optical device | |
| JP2684835B2 (ja) | 液晶表示素子およびその製造方法 | |
| JPH03280022A (ja) | 電気光学装置 | |
| JPH04335324A (ja) | 電気光学装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |