JPH02168239A - 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置 - Google Patents

薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置

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JPH02168239A
JPH02168239A JP63325208A JP32520888A JPH02168239A JP H02168239 A JPH02168239 A JP H02168239A JP 63325208 A JP63325208 A JP 63325208A JP 32520888 A JP32520888 A JP 32520888A JP H02168239 A JPH02168239 A JP H02168239A
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JP
Japan
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silicon nitride
liquid crystal
arsenic
phosphorus
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP63325208A
Other languages
English (en)
Inventor
Setsuo Kaneko
節夫 金子
Kosaku Ohira
大平 耕作
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Priority to US07/455,259 priority patent/US5122889A/en
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属−絶縁体−金属からなる薄膜二端子素子
を用いたアクティブマトリクス液晶表示装置に関する。
〔従来の技術〕
近年ツィスティッド・ネマチック型を中心とした液晶表
示装置(LCD)の応用が発展し、腕時計や電卓の分野
で大量に用いられている。それに加え、近年、画素をマ
トリクス状に配し、文字・図形等の任意の表示が可能な
マトリクス型も使われ始めている。このマトリクス型L
CDの応用分野を広げるためには、表示容量の増大が必
要である。しかし、従来のLCDの電圧−透過率変化特
性の立ち上がりはあまり急峻ではないので、表示容量を
増加させるためにマルチプレックス駆動の走査本数を増
加させると、選択画素と非選択画素との各々にかかる実
効電圧比は低下し、選択画素の透過率低下と非選択画素
の透過率増加というクロストークが生じる。その結果、
表示コントラストが著しく低下し、ある程度満足できる
コントラストが得られる視野角も狭くなり、従来のLC
Dでは、走査本数は60本ぐらいが限界である。
このマトリクス型LCDの表示容量を大幅に増加させる
ために、LCDの各画素にスイッチング素子を直列に配
置したアクティブマトリクスLCDが考案されている。
これまでに発表されたアクティブマトリクスLCDの試
作品のスイッチング素子には、アモルファスSiや多結
晶Siを半導体材「Iとした薄膜トランジスタ素子(T
PT)が多く用いられている。また一方では、製造及び
構造が比較的簡単であるため、製造工程が簡略化でき、
高歩留まり、低コスト化が期待される薄膜二端子素子(
以下TFDと略す)を用いたアクティブマトリクスLC
Dも注目されている。
このような薄膜二端子素子型アクティブマトリクスLC
D(以下TFD−LCDと略す)において−香臭用化に
近いと考えられているLCDはTFDに金属−絶縁体−
金属構造の素子(以下MIM素子またはMIMと略す)
を用いたLCDである。MIMのようなTFDを各画素
の液晶と直列に接続することにより、T” F” Dの
電圧−電流特性の高非線形性により、TFD−液晶素子
の電圧−透過率変化特性の立ち上がりは急峻になり、液
晶表示装置の走査本数を大幅に増やすことが可能になる
このようなMIMをもちいたLCDの従来例は論文では
デイ・アールバラフ他著(ジ・オフチマイゼイション・
オフ・メタル・インシュレータ・メタル・ノンリニア・
デバイシズ・フォア・ユース・イン・マルチプレクスド
・リキッド・クリスタル・デイスプレィズ)、アイ・イ
ー・イー・イー・トランザクション・オン・エレクトロ
ン・デバイシズ、28巻、6号9頁736−739゜1
981年発行) (D、R,BaraN、et at、
、  ”TheOptimization of Me
tal−1nshlator−Metal Non目n
e3r  Devices  for  Use  i
n  帽+1tiplexed  LiquidCry
stal Displays ” IEEE Tran
s、Electron De−viccs、voIEロ
ー28.pp736−739(1981))に代表的に
表示される。
MTM素子において、最も重要な材料は絶縁体層の材料
である。最も知られている絶縁体材料としては酸化タン
タルがある(例えば、両角伸冶。
他、著250x240画素のラテラルM I M −L
CD  テレビジョン学会技術報告(IPD83−8>
、p39−44.1983年12月発行)。
このようなMIM素子を大容量のデイスプレィに適用す
るときに要求される特性は、素子を流れる電流(I)と
印加電圧(V)をI = a V’ と表わしたときの
非線形係数αが太きこと、電流−電圧特性が印加電圧の
極性に無関係に正負対称であること、及びMIM素子の
容量が小さいことである。ところが、酸化タンタルを用
いたMIM素子は対称性はよいが非線形係数が5〜6と
それほど大きくなく、また誘電率も大きいため素子容置
が大きい等の欠点を有している。そこで、誘電率の小さ
い窒化シリコンがMIM素子用絶縁材料として開発され
ている(例えば エム スズキ 他(ア ニ二一 アク
ティブ ダイオード マトリクス エルシープイー ユ
ージング オフ ストイキオメトリツク 5INx  
レイヤー プロシーデインダス オフ ザ ニスアイデ
イ−28巻 101−104頁、1987年発行)(M
、5uzuki  et  al  ”  ^ New
  Active  Diode  MatrixLC
D  using  0ff−stoic1口omet
ric  SiNx  LayerProceedin
gs  of  the  SID、Vol、211 
 plol−104,1987)。
〔発明が解決しようとする課題〕
この窒化シリコンを用いたMIM素子は非線形係数が7
〜9と酸化タンタルに比べて大きいものの、第2図の破
線で示されるように電圧−電流特性が印加電圧の極性に
より非対称になることが多い。このためこのMIM素子
を液晶表示装置に利用した場合にはフリッカ−が生じて
しまい、画像品質の低下をもとらしていた。
本発明の目的は、このような画像品質の低下をもたらす
MIM素子特性の電圧−電流特性の非対称性を改善し、
高画質の大容量液晶表示装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、透明電極が形成されている基板と、窒化シリ
コン膜を絶縁体として用いた金属−絶縁体−金属構造を
有する薄膜二端子素子がマトリクス状に形成されている
基板との間に液晶を挟持して成る薄膜二端子素子型アク
ティブマトリクス液晶表示装置において、前記金属と絶
縁体の間に燐または砒素をドープした窒化シリコン層ま
たは炭化シリコン層をはさんだことを特徴とする薄膜二
端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置である。
〔作用〕
本発明においては金属電極と窒化シリコン層との間に燐
または砒素を含んだn型窒化シリコン層または炭化シリ
コン層をはさむことにより電子の電極からの注入を阻害
する障壁を小さくでき、正電圧および負電圧印加時のそ
れぞれの電極からの電子の注入に対する障壁の違いによ
る電流値の非対称性がなくなる。この結果、フリッカ−
がない良画質の液晶表示装置が実現できる。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を示す。
本実施例によりえられるTFD素子の代表例の断面図を
第1図に示す。まず下部ガラス基板1をSiO□等のガ
ラス保護層2で被覆する。この保護層2は不可欠なもの
ではないので省略することもできる4次にこの上に金属
電極としてC「を1000人形成しフォトリソグラフィ
法により島状にパターン化しリード電極3を形成する。
つずいてSiH4ガスとN2ガスの混合ガスにPH,ガ
スまたはA s II 3ガスを0.5%混合したガス
を用いてグロー放電分解法によりガラス基板上に燐(ま
たは砒素)をドープした第1の窒化シリコン層4を形成
したのち、5il14とN2の混合ガスから窒化シリコ
ン層5を1200人、 SiH4とN2混合ガスにPH
,ガスまたはAsH3ガスを0.3%混合したガスを用
いて燐または砒素をドープした第2の窒化シリコン層6
を200人形成することにより3層構造を形成する。こ
のとき窒化シリコン層を形成するときのガス混合比5i
114/N2は0.0&、また燐または砒素をドープし
た第1及び第2の窒化シリコン層を形成するときのガス
混合比SiH4/N2は0.2であった。その後上部電
極7としてC「を1000人形成しフォトリングラフィ
法によりパターン化し、MIM素子アレイを形成する。
その後、画素電極としてITOをパターン化形成する。
上部ガラス基板上の保護層9、上部透明電極10の膜形
成、パターン化は通常の単純マルチプレックスLCDと
殆んど同一である。下部ガラス基板1と上部ガラス基板
8とは配向処理を施し・たのちガラスファイバ等のスペ
ーサを介して張り合わせ、通常のエポキシ系接着剤によ
りシールした。セル厚は5ミクロンとした。その後TN
形液晶11であるZLI−1565(メルク社製)を基
板間に注入しTFD−LCDを完成した。
本′発明により形成した二端子素子の電圧−電流特性を
測定したところ第2図の実線で示されるように電圧の極
性に対して対称であり、従来の窒化シリコンの単層構造
より得られた二端子素子の電圧−電流特性(破線)に比
べて対称性、電流ともに改善されていることがわかった
。また、非線形係数68と太き(1000本以上の高走
査線を有するTFD−LCDへの適応も可能なことがわ
かった。
この二端子素子の窒化シリコン層を形成するときのガス
混合比5il14/N2は0.02以上0.6以下が非
線形性の大きい二端子素子をつくるために必要である。
また燐または砒素をドープした第1及び第2の窒化シリ
コン層を形成するときのガス混合比SiH4/N2は0
.01以上であり、燐あるいは砒素の混合比は10pp
m以上であれば電圧−電流特性の対称性に効果があった
。本実施例においてはS i tl 4とN2の混合ガ
スを用いて窒化シリコン層を成膜しているが、5it1
4とN113の混合ガス、 5i2116とN2の混合
ガス等を用いても良好なダイオード特性が得られた。
本実施例においては燐または砒素をドープした窒化シリ
コン層を用いているが、燐または砒素をドープした炭化
シリコン層を窒化シリコン層の両側にはさんだ3層ll
3aでも対称性の良い電圧−電流特性が得られた。この
場合、炭化シリコン層の形成にはガス混合比5in47
CH4が0.1以上のカスをグロー放電分解した。
また、本実施例においては、グロー放電分解法を用いて
3層構゛造を形成しているが、スパッタ法、CVD法等
の他の成膜方法においても本発明は有効である。
本実施例においては電極としてクロム電極を用いている
が、^l、Ta、Mo、W等他の金属及びシリ等地ドを
上部及びリード電極に用いても本発明は有効である。ま
た、画素電極として使用しているITO等の透明電極を
二端子素子の上部及び下部電極と兼ねても本発明は有効
である。
本実施例を用いて形成された640X400素子のTF
D−LCDの画像評価を行なったところコントラスト2
0:1以上、フリッカー−39dBと従来の窒化シリコ
ンの単層構造のTFD−LCDの一25dBに比べて大
幅に改善されていることが明らかになった。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば対称性が良く、非
線形性の高い薄膜二端子素子特性が得られるので大容量
でフリッカ−の少ない液晶表示装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるTFD−LCDの1実施例の断面
図、第2図は本発明による薄膜二端子素子と従来例によ
る薄膜二端子素子の電圧−電流特性を示した図である9 1・・・下部ガラス基板、2,9・・・ガラス保護膜、
3・・・リード電極、4・・・燐又は砒素がドープされ
た第1の窒化シリコン層、5・・・窒化シリコン層、6
・・・燐又は砒素がドープされた第2の窒化シリコン層
、7・・・上部電極、8・・・上部ガラス電極、10・
・・上部透明電極、11・・・液晶。 代理人 弁理士  内 原  晋 δ上4斤U7ス辿塵呪辷 7上デ′一つ  、l 〒  1  ! −20−15−7’:’  ”SOs、’0  、’T
  20電王(V) 声 2 y

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 透明電極が形成されている基板と、窒化シリコン膜を絶
    縁体として用いた金属−絶縁体−金属構造を有する薄膜
    二端子素子がマトリクス状に形成されている基板との間
    に液晶を挟持して成る薄膜二端子素子型アクティブマト
    リクス液晶表示装置において、前記金属と絶縁体の間に
    燐または砒素をドープした窒化シリコン層または炭化シ
    リコン層をはさんだことを特徴とする薄膜二端子素子型
    アクティブマトリクス液晶表示装置。
JP63325208A 1988-12-22 1988-12-22 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置 Pending JPH02168239A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63325208A JPH02168239A (ja) 1988-12-22 1988-12-22 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置
US07/455,259 US5122889A (en) 1988-12-22 1989-12-22 Active matrix liquid crystal display using mim diodes having symmetrical voltage-current characteristics as switching elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63325208A JPH02168239A (ja) 1988-12-22 1988-12-22 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置

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JPH02168239A true JPH02168239A (ja) 1990-06-28

Family

ID=18174234

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JP63325208A Pending JPH02168239A (ja) 1988-12-22 1988-12-22 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置

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Country Link
JP (1) JPH02168239A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0534716A (ja) * 1991-02-06 1993-02-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶電気光学装置
US8295123B2 (en) 2007-07-18 2012-10-23 Panasonic Corporation Current rectifying element, memory device incorporating current rectifying element, and fabrication method thereof

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0534716A (ja) * 1991-02-06 1993-02-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶電気光学装置
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