JP3011488B2 - 表示器用基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる金属層−絶縁
層−金属層から成る非線形素子を画素毎に有する表示器
用基板に関する。
層−金属層から成る非線形素子を画素毎に有する表示器
用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶表示器に於ては高時分割マト
リクス駆動を行うために、比較的製造しやすい金属層−
絶縁層−金属層から成る非線形素子を用いることが多
い。この様な素子は例えば特開昭５７−１９７５９２号
公報とか特開昭５９−７８３８６号公報で示されてお
り、その断面を示す図８に従ってその素子を説明する。
信号線の１部を利用してタンタルから成る第１の金属層
３１を形成し、その表面に酸化タンタルから成る絶縁層
３２を形成し、さらに絶縁基台３３の上に画素電極３４
を形成している。そして絶縁層３２と画素電極３４を電
気的に接続する様に第２の金属層３５を形成して、非線
形素子を完成させている。
リクス駆動を行うために、比較的製造しやすい金属層−
絶縁層−金属層から成る非線形素子を用いることが多
い。この様な素子は例えば特開昭５７−１９７５９２号
公報とか特開昭５９−７８３８６号公報で示されてお
り、その断面を示す図８に従ってその素子を説明する。
信号線の１部を利用してタンタルから成る第１の金属層
３１を形成し、その表面に酸化タンタルから成る絶縁層
３２を形成し、さらに絶縁基台３３の上に画素電極３４
を形成している。そして絶縁層３２と画素電極３４を電
気的に接続する様に第２の金属層３５を形成して、非線
形素子を完成させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】更に、上述の非線形素
子の電流−電圧特性を図３の特性Ｂとして示す。この素
子の第１の欠点はオフ電流が高い事である。すなわち非
点灯時電圧４Ｖに対する電流が高すぎて液晶から電荷を
取り去り、液晶に印加する電圧が下がりすぎて、液晶の
駆動が出来なくなる。これは酸化タンタルの絶縁層の障
壁が低いため抵抗が小さくなり、オフ電流が高くなるた
めである。第２の欠点は特性の立上りが急峻でないため
表示のコントラストが低い事である。すなわち、非線形
素子を解析するプールフレンケルの式に於いて、立上り
の程度を示すβ値は３．０という低い値である。そし
て、絶縁層を薄くすると、製造上バラツキを管理出来な
くなるので、３０ｎｍ以上の厚さが必要となり、この様
に絶縁層が比較的厚いため立上りβ値が急峻でなくな
る。第３の欠点は非線形素子に印加される電圧の極性が
変わると、電流−電圧特性が非対称となり、通常の対称
な交番波形で液晶を駆動する時、直流分が残って、液晶
表示器の寿命が短かくなる事である。これは絶縁層によ
る障壁の立上りの傾きと立下りの傾きが違がうためであ
る。故に本発明はかかる欠点を解消し、オン電流が低
く、かつ立上りが急峻であり、かつ対称性を有する表示
器用基板を提供する。
子の電流−電圧特性を図３の特性Ｂとして示す。この素
子の第１の欠点はオフ電流が高い事である。すなわち非
点灯時電圧４Ｖに対する電流が高すぎて液晶から電荷を
取り去り、液晶に印加する電圧が下がりすぎて、液晶の
駆動が出来なくなる。これは酸化タンタルの絶縁層の障
壁が低いため抵抗が小さくなり、オフ電流が高くなるた
めである。第２の欠点は特性の立上りが急峻でないため
表示のコントラストが低い事である。すなわち、非線形
素子を解析するプールフレンケルの式に於いて、立上り
の程度を示すβ値は３．０という低い値である。そし
て、絶縁層を薄くすると、製造上バラツキを管理出来な
くなるので、３０ｎｍ以上の厚さが必要となり、この様
に絶縁層が比較的厚いため立上りβ値が急峻でなくな
る。第３の欠点は非線形素子に印加される電圧の極性が
変わると、電流−電圧特性が非対称となり、通常の対称
な交番波形で液晶を駆動する時、直流分が残って、液晶
表示器の寿命が短かくなる事である。これは絶縁層によ
る障壁の立上りの傾きと立下りの傾きが違がうためであ
る。故に本発明はかかる欠点を解消し、オン電流が低
く、かつ立上りが急峻であり、かつ対称性を有する表示
器用基板を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、絶縁基台の上に窒化タンタルから成る第
１の金属層を形成し、その表面に異なる窒化率を有する
複数の窒化タンタル酸化物の層から成る絶縁層を形成す
る。そしてその絶縁層上に第２の金属層を形成し、それ
に電気的に接続された画素電極を絶縁基台上に形成する
ものである。より好ましくは、絶縁層として第１の金属
層の表面に第１の絶縁層を形成し、その第１の絶縁層の
少なくとも上面に、その第１の絶縁層よりも窒化率の低
い第２の絶縁層を形成するものである。またより好まし
くは、第１の金属層として絶縁基台上に第１の窒化タン
タル層を形成し、その上にそれより窒化率の高い第２の
窒化タンタル層を形成する。そして絶縁層を第１、第２
の窒化タンタル層の表面に形成するものである。
決するために、絶縁基台の上に窒化タンタルから成る第
１の金属層を形成し、その表面に異なる窒化率を有する
複数の窒化タンタル酸化物の層から成る絶縁層を形成す
る。そしてその絶縁層上に第２の金属層を形成し、それ
に電気的に接続された画素電極を絶縁基台上に形成する
ものである。より好ましくは、絶縁層として第１の金属
層の表面に第１の絶縁層を形成し、その第１の絶縁層の
少なくとも上面に、その第１の絶縁層よりも窒化率の低
い第２の絶縁層を形成するものである。またより好まし
くは、第１の金属層として絶縁基台上に第１の窒化タン
タル層を形成し、その上にそれより窒化率の高い第２の
窒化タンタル層を形成する。そして絶縁層を第１、第２
の窒化タンタル層の表面に形成するものである。
【０００５】
【作用】本発明は上述の様に、窒化タンタル酸化物から
成る絶縁層を形成するので、障壁が高く抵抗が大きいの
で、オフ電流が小さくなる。そして異なる窒化率を有す
る複数の窒化タンタル酸化物の層から成る絶縁層を形成
し、また電流−電圧特性を主に制御するのはその中の１
つの層であるので、特性を決める絶縁層の厚さが実質的
に小さくなり、立上りβ値は急峻となる。更にこの絶縁
層は異なる窒化率を有する複数の窒化タンタル酸化物の
層を有している。故に、第１の金属層と１方の窒化タン
タル酸化物が接触する障壁の立上りの傾きと、他方の窒
化タンタル酸化物と第２の金属層が接触する障壁の立下
りの傾きを同程度にする事が出来る。従って、印加電圧
の極性が変わる時、電流は略対称となる。
成る絶縁層を形成するので、障壁が高く抵抗が大きいの
で、オフ電流が小さくなる。そして異なる窒化率を有す
る複数の窒化タンタル酸化物の層から成る絶縁層を形成
し、また電流−電圧特性を主に制御するのはその中の１
つの層であるので、特性を決める絶縁層の厚さが実質的
に小さくなり、立上りβ値は急峻となる。更にこの絶縁
層は異なる窒化率を有する複数の窒化タンタル酸化物の
層を有している。故に、第１の金属層と１方の窒化タン
タル酸化物が接触する障壁の立上りの傾きと、他方の窒
化タンタル酸化物と第２の金属層が接触する障壁の立下
りの傾きを同程度にする事が出来る。従って、印加電圧
の極性が変わる時、電流は略対称となる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の第１実施例を図面に従って説
明する。図１は本実施例に係る表示器用基板の要部断面
図であり、図２はその表示器用基板の平面図である。こ
れらの図に於て、１はガラス板、表面処理済プラスチッ
ク板、絶縁膜付金属板、セラミック板等からなる絶縁基
台であり、必要に応じて平坦化膜等の地下層を有しても
よい。２はその絶縁基台１の上に形成された窒化タンタ
ルから成る第１の金属層であり、例えば厚さ１００〜５
００ｎｍの窒化タンタル（Ｔa ＮY）から出 来ている。
この第１の金属層２は同一平面上に複数本が整列して配
置され、長尺の信号線部分と、その信号線部分から同一
方向に突出した素子部分を成す様に形成されている。も
っと詳細には、絶縁基台１をセットした真空チャンバを
約１×１０-4〜１×１０-3パスカルの真空にする。その
後、アルゴンなどの希ガスとともに一定の流量の窒素ガ
スをチャンバ内に導入しつつタンタルをスパッタリング
して、絶縁基台１の上に窒化タンタルを堆積し、その
後、この窒化タンタルをパターニングして第１の金属層
２を形成する。また、この第１の金属層２は窒化率、す
なわちＹの値が０．７〜３．０になる様に形成される。
明する。図１は本実施例に係る表示器用基板の要部断面
図であり、図２はその表示器用基板の平面図である。こ
れらの図に於て、１はガラス板、表面処理済プラスチッ
ク板、絶縁膜付金属板、セラミック板等からなる絶縁基
台であり、必要に応じて平坦化膜等の地下層を有しても
よい。２はその絶縁基台１の上に形成された窒化タンタ
ルから成る第１の金属層であり、例えば厚さ１００〜５
００ｎｍの窒化タンタル（Ｔa ＮY）から出 来ている。
この第１の金属層２は同一平面上に複数本が整列して配
置され、長尺の信号線部分と、その信号線部分から同一
方向に突出した素子部分を成す様に形成されている。も
っと詳細には、絶縁基台１をセットした真空チャンバを
約１×１０-4〜１×１０-3パスカルの真空にする。その
後、アルゴンなどの希ガスとともに一定の流量の窒素ガ
スをチャンバ内に導入しつつタンタルをスパッタリング
して、絶縁基台１の上に窒化タンタルを堆積し、その
後、この窒化タンタルをパターニングして第１の金属層
２を形成する。また、この第１の金属層２は窒化率、す
なわちＹの値が０．７〜３．０になる様に形成される。
【０００７】この第１の金属層２の上面のみに、別の窒
化タンタル層（図示せず）を上述の方法と同じ方法で形
成し、例えば窒化率０．１〜０．４、厚さ５〜２５ｎｍ
の窒化タンタルからなる層を形成する。そして、第１の
金属層２とその上面に形成された別の窒化タンタル層を
例えば０．０１重量％クエン酸水溶液などを用いて、約
３５Ｖで印加し陽極酸化を行う。その結果、第１の金属
層２の表面に、窒化タンタル酸化物（ＴａＯX ＮY ）か
ら成る第１の絶縁層３が形成され、その側面の厚さは約
３０ｎｍであり、上面の厚さは５〜２５ｎｍであり、窒
化率Ｙは０．７〜３．０である。更に、第１の絶縁層３
の上面に、窒化タンタル酸化物（ＴａＯ x Ｎ y）から成
る第２の絶縁層４が形成され、上述の別の窒化タンタル
層を全部酸化したものであり、窒化率Ｙは０．１〜０．
４である。また上述の様に、第１の絶縁層３の上面の厚
さと第２の絶縁層４の厚さの和は約３０ｎｍである。５
は第１、第２の絶縁層３と４より成る絶縁層である。６
は第１の金属層２とその表面に形成された絶縁層５より
成る信号電極であり、長尺の巾３〜５０μｍの信号線部
分７と巾５〜１０μｍの素子部分８を有する。信号線部
分７は抵抗が高い場合は、その表面をエッチングして絶
縁層５を除いた後に、クロムから成る金属層を積層して
抵抗を下げてもよい。また上述の絶縁層５の形成方法と
して、他に熱酸化、プラズマ酸化、又は酸素イオンの打
込みをしても良い。
化タンタル層（図示せず）を上述の方法と同じ方法で形
成し、例えば窒化率０．１〜０．４、厚さ５〜２５ｎｍ
の窒化タンタルからなる層を形成する。そして、第１の
金属層２とその上面に形成された別の窒化タンタル層を
例えば０．０１重量％クエン酸水溶液などを用いて、約
３５Ｖで印加し陽極酸化を行う。その結果、第１の金属
層２の表面に、窒化タンタル酸化物（ＴａＯX ＮY ）か
ら成る第１の絶縁層３が形成され、その側面の厚さは約
３０ｎｍであり、上面の厚さは５〜２５ｎｍであり、窒
化率Ｙは０．７〜３．０である。更に、第１の絶縁層３
の上面に、窒化タンタル酸化物（ＴａＯ x Ｎ y）から成
る第２の絶縁層４が形成され、上述の別の窒化タンタル
層を全部酸化したものであり、窒化率Ｙは０．１〜０．
４である。また上述の様に、第１の絶縁層３の上面の厚
さと第２の絶縁層４の厚さの和は約３０ｎｍである。５
は第１、第２の絶縁層３と４より成る絶縁層である。６
は第１の金属層２とその表面に形成された絶縁層５より
成る信号電極であり、長尺の巾３〜５０μｍの信号線部
分７と巾５〜１０μｍの素子部分８を有する。信号線部
分７は抵抗が高い場合は、その表面をエッチングして絶
縁層５を除いた後に、クロムから成る金属層を積層して
抵抗を下げてもよい。また上述の絶縁層５の形成方法と
して、他に熱酸化、プラズマ酸化、又は酸素イオンの打
込みをしても良い。
【０００８】更に、９は第１の絶縁層３の側面および第
２の絶縁層４の上面と側面にそれぞれスパッタにて形成
された、クロム、アルミニウム等から成り、例えば巾５
〜１０μｍ、厚さ１０〜２００ｎｍを有する第２の金属
層である。１０はその第２の金属層９に電気的に接続さ
れ、絶縁基台１の上にスパッタにて形成された、酸化イ
ンジウム系透明電極などからなる画素電極である。上述
の構成により、表示器用基板１１が完成される。
２の絶縁層４の上面と側面にそれぞれスパッタにて形成
された、クロム、アルミニウム等から成り、例えば巾５
〜１０μｍ、厚さ１０〜２００ｎｍを有する第２の金属
層である。１０はその第２の金属層９に電気的に接続さ
れ、絶縁基台１の上にスパッタにて形成された、酸化イ
ンジウム系透明電極などからなる画素電極である。上述
の構成により、表示器用基板１１が完成される。
【０００９】次に上述の実施例に於ける電流−電圧特性
を図３に特性Ａとして示す。この図に於て、横軸は非線
形素子に印加される電圧であり、縦軸は非線形素子を流
れる電流を対数目盛で示している。この特性Ａに於て、
オフ電流、すなわち表示非点灯時電圧、４Ｖに対する電
流は、１０- 11Ａであり、従来の５×１０- 11Ａと比べ
て、２０％という小さい値となる。次に、立上りの程度
を示すβ値は、特性Ａでは４．０となり、従来の３．０
と比べて相当大きな値となる。更に印加される電圧の極
性が変わる時の電流は略対称となり、従来の非対称性と
比べて、実用上、問題のないレベルである事が判かる。
を図３に特性Ａとして示す。この図に於て、横軸は非線
形素子に印加される電圧であり、縦軸は非線形素子を流
れる電流を対数目盛で示している。この特性Ａに於て、
オフ電流、すなわち表示非点灯時電圧、４Ｖに対する電
流は、１０- 11Ａであり、従来の５×１０- 11Ａと比べ
て、２０％という小さい値となる。次に、立上りの程度
を示すβ値は、特性Ａでは４．０となり、従来の３．０
と比べて相当大きな値となる。更に印加される電圧の極
性が変わる時の電流は略対称となり、従来の非対称性と
比べて、実用上、問題のないレベルである事が判かる。
【００１０】更に上述の特性Ａが得られる理由を図４に
障壁の高さ、すなわちポテンシャルエネルギーの特性図
に従って説明する。この図に於て、横軸は第２の金属層
９の表面からの距離を示し、縦軸は各層の障壁の高さを
示す。この障壁の高さを説明すると、第２の金属層９の
低い障壁を有する区間Ｃと、第２の絶縁層４との境界で
急に立上り、しばらく安定して第２の絶縁層４の酸化率
は奥に行く程小さくなるので徐々に立下がり区間Ｄを過
ぎる。そして第１の絶縁層３と接触すると、窒化率が高
いので急に立上り最も高い障壁となる。第１の絶縁層３
の表面付近の高濃度の窒化領域を過ぎると、窒素分が少
なくなり、また酸化率が減るので急に立下る。この区間
Ｅを過ぎると酸化率が徐々に減るので、障壁も緩やかに
立下がり区間Ｆを過ぎる。そして第１の金属層２と接触
して区間Ｇへと続き、終了する。
障壁の高さ、すなわちポテンシャルエネルギーの特性図
に従って説明する。この図に於て、横軸は第２の金属層
９の表面からの距離を示し、縦軸は各層の障壁の高さを
示す。この障壁の高さを説明すると、第２の金属層９の
低い障壁を有する区間Ｃと、第２の絶縁層４との境界で
急に立上り、しばらく安定して第２の絶縁層４の酸化率
は奥に行く程小さくなるので徐々に立下がり区間Ｄを過
ぎる。そして第１の絶縁層３と接触すると、窒化率が高
いので急に立上り最も高い障壁となる。第１の絶縁層３
の表面付近の高濃度の窒化領域を過ぎると、窒素分が少
なくなり、また酸化率が減るので急に立下る。この区間
Ｅを過ぎると酸化率が徐々に減るので、障壁も緩やかに
立下がり区間Ｆを過ぎる。そして第１の金属層２と接触
して区間Ｇへと続き、終了する。
【００１１】次に、非線形素子の電流−電圧特性を解析
するプールフレンケルの式に於て、特性の立上りの程度
を示すβ値は絶縁層の厚さの平方根に反比例する。そし
て本実施例では上述の様に、第１の絶縁層３により最も
高い障壁を有し、プールフレンケルの式に於ても、この
障壁が支配的に動作する。従来の素子の障壁の高さを図
４に於て点線で示している。故に本実施例では従来の障
壁よりも格段に高い障壁を有するため、抵抗が大きくな
り、低い印加電圧領域で流れる電流、すなわちオフ電流
が小さくなる。
するプールフレンケルの式に於て、特性の立上りの程度
を示すβ値は絶縁層の厚さの平方根に反比例する。そし
て本実施例では上述の様に、第１の絶縁層３により最も
高い障壁を有し、プールフレンケルの式に於ても、この
障壁が支配的に動作する。従来の素子の障壁の高さを図
４に於て点線で示している。故に本実施例では従来の障
壁よりも格段に高い障壁を有するため、抵抗が大きくな
り、低い印加電圧領域で流れる電流、すなわちオフ電流
が小さくなる。
【００１２】更に本実施例では、第１の絶縁層３により
巾の狭い高い障壁を有し、この巾、すなわち区間Ｅの長
さが上述のβ値を決定する絶縁層の厚さに相当する。従
来の絶縁層の厚さは区間Ｄの長さと区間Ｆの長さの和で
ある。故に本実施例の絶縁層の厚さは従来と比べて小さ
くなるので、β値が大きくなり、立上りが急峻となる。
次に非線形素子に正又は負の電圧を印加した時の電子波
をそれぞれＨ、Ｉで示す。本実施例では、第１の絶縁層
３により巾の狭いかつ高い障壁を設けるので、各障壁の
傾きＪとＫを同程度に形成する事が出来る。故に量子力
学のシュレディンガー方程式を上述の障壁の高さ、すな
わちポテンシャルエネルギーを条件として解くと、電子
波ＨとＩの波動関数は同じとなる。すなわち印加電圧の
極性が変わる時、電流は略対称となる。これに対して、
従来の非線形素子の障壁の形状をＬで示すが、これによ
り絶縁層の障壁の傾き、すなわちＪとＬが大きく異な
り、電流−電圧特性が非対称になる。
巾の狭い高い障壁を有し、この巾、すなわち区間Ｅの長
さが上述のβ値を決定する絶縁層の厚さに相当する。従
来の絶縁層の厚さは区間Ｄの長さと区間Ｆの長さの和で
ある。故に本実施例の絶縁層の厚さは従来と比べて小さ
くなるので、β値が大きくなり、立上りが急峻となる。
次に非線形素子に正又は負の電圧を印加した時の電子波
をそれぞれＨ、Ｉで示す。本実施例では、第１の絶縁層
３により巾の狭いかつ高い障壁を設けるので、各障壁の
傾きＪとＫを同程度に形成する事が出来る。故に量子力
学のシュレディンガー方程式を上述の障壁の高さ、すな
わちポテンシャルエネルギーを条件として解くと、電子
波ＨとＩの波動関数は同じとなる。すなわち印加電圧の
極性が変わる時、電流は略対称となる。これに対して、
従来の非線形素子の障壁の形状をＬで示すが、これによ
り絶縁層の障壁の傾き、すなわちＪとＬが大きく異な
り、電流−電圧特性が非対称になる。
【００１３】次に、本発明の第２実施例を図面に従って
説明する。図５は本実施例に係る表示器用基板の要部断
面図である。この図に於て、絶縁基台１の第１の金属層
２と画素電極１０は上述の第１実施例と同じものであ
る。第１の金属層２の表面に、窒化タンタル酸化物（Ｔ
ａＯx Ｎ Y）から成る第１の絶縁層１２が形成され、側
面と上面の厚さは共に約１５ｎｍであり、窒化率Ｙは
０．７〜３．０である。そして第１の絶縁層１２の上面
と側面に窒化タンタル酸化物（ＴａＯx Ｎ y）から成る
第２の絶縁層１３が形成され、その厚さは約１５ｎｍで
あり、窒化率ｙは０．１〜０．４である。また第１、第
２の絶縁層１２と１３の厚さの和は約３０ｎｍである。
この様にして、１４は第１、第２の絶縁層１２と１３よ
り成る絶縁層である。第２の絶縁層１３は、延びる他端
が画素電極１０に接続してもよいし、又は更に延びて画
素電極１０と絶縁基台１の間に形成してもよい。１５は
第２の絶縁層１３の上面と側面にそれぞれ形成された、
クロム等から成る第２の金属層であり、その他端は画素
電極１０に電気的に接続されている。
説明する。図５は本実施例に係る表示器用基板の要部断
面図である。この図に於て、絶縁基台１の第１の金属層
２と画素電極１０は上述の第１実施例と同じものであ
る。第１の金属層２の表面に、窒化タンタル酸化物（Ｔ
ａＯx Ｎ Y）から成る第１の絶縁層１２が形成され、側
面と上面の厚さは共に約１５ｎｍであり、窒化率Ｙは
０．７〜３．０である。そして第１の絶縁層１２の上面
と側面に窒化タンタル酸化物（ＴａＯx Ｎ y）から成る
第２の絶縁層１３が形成され、その厚さは約１５ｎｍで
あり、窒化率ｙは０．１〜０．４である。また第１、第
２の絶縁層１２と１３の厚さの和は約３０ｎｍである。
この様にして、１４は第１、第２の絶縁層１２と１３よ
り成る絶縁層である。第２の絶縁層１３は、延びる他端
が画素電極１０に接続してもよいし、又は更に延びて画
素電極１０と絶縁基台１の間に形成してもよい。１５は
第２の絶縁層１３の上面と側面にそれぞれ形成された、
クロム等から成る第２の金属層であり、その他端は画素
電極１０に電気的に接続されている。
【００１４】上述の様に、本実施例と第１実施例の主な
相違点は、第１の絶縁層１２の側面も第２の絶縁層１３
と接触して形成している事である。第１実施例に於て、
素子部分８の巾と第２の金属層９の巾を共に５μｍとし
て、第１、第２の絶縁層３と４の接触する面積は５μｍ
×５μｍ＝２５μｍ2 である。これに対して第２実施例
に於て、第１の金属層２の厚さを２５０ｎｍとすると、
第１、第２の絶縁層１２と１３のの接触する面積は、両
側面も加算されるので、５μｍ×５μｍ＋２×５μｍ×
２５０ｎｍ＝２７．５μｍ2 となる。故に第１実施例に
比べて、接触面積は１０％増加となり、上述の第１実施
例で述べた効果、すなわちβ値が４．０であったもの
が、第２実施例では、この接触面積の増大により効果が
更に増し、結果β値が４．３となり、更に急峻性が良く
なる。またオフ電流値と電流の対称性は第１実施例と同
程度である。
相違点は、第１の絶縁層１２の側面も第２の絶縁層１３
と接触して形成している事である。第１実施例に於て、
素子部分８の巾と第２の金属層９の巾を共に５μｍとし
て、第１、第２の絶縁層３と４の接触する面積は５μｍ
×５μｍ＝２５μｍ2 である。これに対して第２実施例
に於て、第１の金属層２の厚さを２５０ｎｍとすると、
第１、第２の絶縁層１２と１３のの接触する面積は、両
側面も加算されるので、５μｍ×５μｍ＋２×５μｍ×
２５０ｎｍ＝２７．５μｍ2 となる。故に第１実施例に
比べて、接触面積は１０％増加となり、上述の第１実施
例で述べた効果、すなわちβ値が４．０であったもの
が、第２実施例では、この接触面積の増大により効果が
更に増し、結果β値が４．３となり、更に急峻性が良く
なる。またオフ電流値と電流の対称性は第１実施例と同
程度である。
【００１５】次に、本発明の第３実施例を図面に従って
説明する。図６は本実施例に係る表示器用基板の要部断
面図である。この図に於て、絶縁基台１と第２の金属層
９と画素電極１０は上述の第１実施例と同じものであ
る。１６は絶縁基台１の上に形成された第１の窒化タン
タル層であり、例えば厚さが５０〜３００ｎｍであり、
平面から見た形状と大きさは上述の第１実施例と同じで
ある。この第１の窒化タンタル層１６は蒸着温度３００
℃の真空チャンバー内に於て真空にした後、窒素（Ｎ
2）を約５ＳＣＣＭの流量で流し、スパッタして得られ
る。その結果、第１の窒化タンタル層１６は窒化率が約
０．２程度と抵抗値が２０Ω／□以下の特性値を有す
る。そして１７は第１の窒化タンタル層１６の上に積層
して設けられた第２の窒化タンタル層であり、例えば厚
さが５０〜３００ｎｍであり、平面から見た形状と大き
さは第１の窒化タンタル層１６と同じである。この第２
の窒化タンタル層１７は窒素を約３０ＳＣＣＭの流量で
流しスパッタして得られる。その結果、窒化率が約０．
７程度と抵抗値が２０Ω／□以上の特性値を有する。１
８は第１、第２の窒化タンタル層１６と１７より成る第
１の金属層である。
説明する。図６は本実施例に係る表示器用基板の要部断
面図である。この図に於て、絶縁基台１と第２の金属層
９と画素電極１０は上述の第１実施例と同じものであ
る。１６は絶縁基台１の上に形成された第１の窒化タン
タル層であり、例えば厚さが５０〜３００ｎｍであり、
平面から見た形状と大きさは上述の第１実施例と同じで
ある。この第１の窒化タンタル層１６は蒸着温度３００
℃の真空チャンバー内に於て真空にした後、窒素（Ｎ
2）を約５ＳＣＣＭの流量で流し、スパッタして得られ
る。その結果、第１の窒化タンタル層１６は窒化率が約
０．２程度と抵抗値が２０Ω／□以下の特性値を有す
る。そして１７は第１の窒化タンタル層１６の上に積層
して設けられた第２の窒化タンタル層であり、例えば厚
さが５０〜３００ｎｍであり、平面から見た形状と大き
さは第１の窒化タンタル層１６と同じである。この第２
の窒化タンタル層１７は窒素を約３０ＳＣＣＭの流量で
流しスパッタして得られる。その結果、窒化率が約０．
７程度と抵抗値が２０Ω／□以上の特性値を有する。１
８は第１、第２の窒化タンタル層１６と１７より成る第
１の金属層である。
【００１６】１９は第１の絶縁層２０と第２の絶縁層２
１から成る絶縁層である。第１の絶縁層２０と第２の絶
縁層２１はそれぞれ第１の窒化タンタル層１６と第２の
窒化タンタル層１７の表面に形成された絶縁層である。
そして例えば共に厚さ４０〜１００ｎｍの窒化タンタル
酸化物から成り、第１の窒化タンタル層１６とその上に
積層された第２の窒化タンタル層１７を陽極酸化するこ
とによって得られる。
１から成る絶縁層である。第１の絶縁層２０と第２の絶
縁層２１はそれぞれ第１の窒化タンタル層１６と第２の
窒化タンタル層１７の表面に形成された絶縁層である。
そして例えば共に厚さ４０〜１００ｎｍの窒化タンタル
酸化物から成り、第１の窒化タンタル層１６とその上に
積層された第２の窒化タンタル層１７を陽極酸化するこ
とによって得られる。
【００１７】そして上述の実施例に於ける電流−電圧特
性を図７に特性Ｍとして示す。この図に於て、オフ電流
は２×１０-11Ａであり、従来の５×１０-11Ａと比べ
て、４０％という小さい値となる。次に立上りの程度を
示すβ値は５．０となり、従来の３．０と比べて大きな
値となる。更に電流の対称性は第１、第２実施例と比べ
て劣るが、従来よりも改善されている。
性を図７に特性Ｍとして示す。この図に於て、オフ電流
は２×１０-11Ａであり、従来の５×１０-11Ａと比べ
て、４０％という小さい値となる。次に立上りの程度を
示すβ値は５．０となり、従来の３．０と比べて大きな
値となる。更に電流の対称性は第１、第２実施例と比べ
て劣るが、従来よりも改善されている。
【００１８】更に上述の特性Ｍが得られる理由を再び図
７に従って説明する。本実施例に於て、窒化率の低いす
なわち低い抵抗値を有する第１の絶縁層２０を流れる電
流の対電圧特性は破線Ｎの様に急な傾斜を有する。これ
は図６の非線形素子に於て水平長さ（巾）が３〜１０μ
ｍであり、第１の窒化タンタル層１６の厚さが５０〜３
００ｎｍであるので、これは第２実施例で述べた様に、
非線形素子の全体の面積の約１／１０位になり、電流値
も約１／１０になる。その結果、特性Ｎはオン電流値に
相当する高い電圧領域では特性Ｍに近づく。また窒化率
の高いすなわち高い抵抗値を有する第２の絶縁層２１を
流れる電流の対電圧特性は一点鎖線Ｐの様になる。これ
は図６の非線形素子に於て、上述の理由により、非線形
素子の全体の電流値の約９／１０になる。その結果、オ
フ電流値に相当する低い電圧領域では特性Ｍに近づく。
そして非線形素子を実際流れる電流は、特性Ｎと特性Ｐ
を重畳したものであり、結果，特性Ｍとなる。
７に従って説明する。本実施例に於て、窒化率の低いす
なわち低い抵抗値を有する第１の絶縁層２０を流れる電
流の対電圧特性は破線Ｎの様に急な傾斜を有する。これ
は図６の非線形素子に於て水平長さ（巾）が３〜１０μ
ｍであり、第１の窒化タンタル層１６の厚さが５０〜３
００ｎｍであるので、これは第２実施例で述べた様に、
非線形素子の全体の面積の約１／１０位になり、電流値
も約１／１０になる。その結果、特性Ｎはオン電流値に
相当する高い電圧領域では特性Ｍに近づく。また窒化率
の高いすなわち高い抵抗値を有する第２の絶縁層２１を
流れる電流の対電圧特性は一点鎖線Ｐの様になる。これ
は図６の非線形素子に於て、上述の理由により、非線形
素子の全体の電流値の約９／１０になる。その結果、オ
フ電流値に相当する低い電圧領域では特性Ｍに近づく。
そして非線形素子を実際流れる電流は、特性Ｎと特性Ｐ
を重畳したものであり、結果，特性Ｍとなる。
【００１９】そして、本発明の第３実施例に従い、例え
ば本発明の表示器用基板と対向電極を有する基板で液晶
を挟持して液晶表示器を形成する。１２インチ相当の有
効画面内に２３２０００個乃至８１６０００個の画素電
極と非線形素子を具備し動作させ、マージン２．５Ｖ以
上の急峻性ある駆動特性を示す。そして１／１００デュ
ーティ乃至１／７００デューティの高時分割駆動におい
てコントラスト比３０：１〜６０：１の表示品質の良い
表示を行うことが出来る。
ば本発明の表示器用基板と対向電極を有する基板で液晶
を挟持して液晶表示器を形成する。１２インチ相当の有
効画面内に２３２０００個乃至８１６０００個の画素電
極と非線形素子を具備し動作させ、マージン２．５Ｖ以
上の急峻性ある駆動特性を示す。そして１／１００デュ
ーティ乃至１／７００デューティの高時分割駆動におい
てコントラスト比３０：１〜６０：１の表示品質の良い
表示を行うことが出来る。
【００２０】
【発明の効果】本発明は上述の様に、窒化タンタル酸化
物から成る絶縁層を形成するので、従来の酸化タンタル
から成る絶縁層と比べて、障壁の高さが高くなる。故に
抵抗が大きくなりオフ電流が小さくなる。具体的には従
来の２０〜４０％の値となる。また電流−電圧特性を主
に制御するのは複数の窒化タンタル酸化物の層の内、高
い障壁を有する１つの層である。故に特性を決める絶縁
層の厚さが実質的に小さくなり、β値が大きくなり急峻
となる。具体的には従来β値３．０であるが、本発明で
は４．０〜５．０となる。更に絶縁層は異なる窒化率を
有する複数の窒化タンタル酸化物の層を有する。故に第
１の金属層と絶縁層が接触する障壁の傾きと、絶縁層と
第２の金属層が接触する障壁の傾きを同程度にする事が
出来る。従って電流は略対称となり、従来の非対称性と
比べて実用上問題がないレベルに達する。その結果、本
発明は異なる窒化率を有する複数の窒化タンタル酸化物
の層を組合せる事により、望ましい電流−電圧特性を得
ることが出来る。
物から成る絶縁層を形成するので、従来の酸化タンタル
から成る絶縁層と比べて、障壁の高さが高くなる。故に
抵抗が大きくなりオフ電流が小さくなる。具体的には従
来の２０〜４０％の値となる。また電流−電圧特性を主
に制御するのは複数の窒化タンタル酸化物の層の内、高
い障壁を有する１つの層である。故に特性を決める絶縁
層の厚さが実質的に小さくなり、β値が大きくなり急峻
となる。具体的には従来β値３．０であるが、本発明で
は４．０〜５．０となる。更に絶縁層は異なる窒化率を
有する複数の窒化タンタル酸化物の層を有する。故に第
１の金属層と絶縁層が接触する障壁の傾きと、絶縁層と
第２の金属層が接触する障壁の傾きを同程度にする事が
出来る。従って電流は略対称となり、従来の非対称性と
比べて実用上問題がないレベルに達する。その結果、本
発明は異なる窒化率を有する複数の窒化タンタル酸化物
の層を組合せる事により、望ましい電流−電圧特性を得
ることが出来る。
【図１】本発明の第１実施例に係る表示器用基板の要部
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る表示器用基板の平面
図である。
図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る非線形素子と従来の
非線形素子を比較して示す電流−電圧特性図である。
非線形素子を比較して示す電流−電圧特性図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る非線形素子の障壁の
高さを示す特性図である。
高さを示す特性図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る表示器用基板の要部
断面図である。
断面図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る表示器用基板の要部
断面図である。
断面図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る非線形素子の電流−
電圧特性図である。
電圧特性図である。
【図８】従来の表示器用基板の要部断面図である。
１ 絶縁基台 ２，１８ 第１の金属層 ３，１２，２０ 第１の絶縁層 ４，１３，２１ 第２の絶縁層 ５，１４，１９ 絶縁層 ９，１５ 第２の金属層 １０ 画素電極 １１ 表示器用基板 １６ 第１の窒化タンタル層 １７ 第２の窒化タンタル層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲村 弘 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥 取三洋電機株式会社内 (72)発明者 村上 誠 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥 取三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−118601（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−144584（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−281437（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−257123（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−298921（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−293329（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−169882（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−180551（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/136 510
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁基台と、その絶縁基台上に形成され
た窒化タンタルから成る第１の金属層と、その第１の金
属層の表面に形成された窒化タンタル酸化物の層から成
る絶縁層と、その絶縁層上に形成された第２の金属層
と、その第２の金属層に電気的に接続され前記絶縁基台
上に形成された画素電極とを有した表示器用基板におい
て、前記絶縁層は前記第１の金属層の表面に形成された
第１の絶縁層と、その第１の絶縁層よりも窒化率が低く
かつその第１の絶縁層の少なくとも上面に形成された第
２の絶縁層より成る事を特徴とする表示器用基板。 - 【請求項２】 絶縁基台と、その絶縁基台上に形成され
た窒化タンタルから成る第１の金属層と、その第１の金
属層の表面に形成された窒化タンタル酸化物の層から成
る絶縁層と、その絶縁層上に形成された第２の金属層
と、その第２の金属層に電気的に接続され前記絶縁基台
上に形成された画素電極とを有する表示器用基板におい
て、前記第１の金属層は前記絶縁基台上に形成された第
１の窒化タンタル層と、その第１の窒化タンタル層の上
に形成されそれより窒化率の高い第２の窒化タンタル層
より成り、そして前記絶縁層は前記第１、第２の窒化タ
ンタル層の表面に形成された異なる窒化率を有する複数
の窒化タンタル酸化物の層から成る事を特徴とする表示
器用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15197491A JP3011488B2 (ja) | 1990-09-06 | 1991-06-24 | 表示器用基板 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02238138 | 1990-09-06 | ||
| JP2-238138 | 1990-09-06 | ||
| JP15197491A JP3011488B2 (ja) | 1990-09-06 | 1991-06-24 | 表示器用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04253034A JPH04253034A (ja) | 1992-09-08 |
| JP3011488B2 true JP3011488B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=26481031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15197491A Expired - Fee Related JP3011488B2 (ja) | 1990-09-06 | 1991-06-24 | 表示器用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3011488B2 (ja) |
-
1991
- 1991-06-24 JP JP15197491A patent/JP3011488B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04253034A (ja) | 1992-09-08 |
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