JPH03181917A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPH03181917A
JPH03181917A JP1321761A JP32176189A JPH03181917A JP H03181917 A JPH03181917 A JP H03181917A JP 1321761 A JP1321761 A JP 1321761A JP 32176189 A JP32176189 A JP 32176189A JP H03181917 A JPH03181917 A JP H03181917A
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JP
Japan
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film
liquid crystal
hard carbon
carbon film
crystal display
Prior art date
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Pending
Application number
JP1321761A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Kimura
裕治 木村
Masato Tani
真佐人 谷
Kenya Yokoi
研哉 横井
Hitoshi Kondo
均 近藤
Toru Miyabori
透 宮堀
Hidekazu Ota
英一 太田
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Publication of JPH03181917A publication Critical patent/JPH03181917A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make liquid crystal display without troubles even if a temp. compensating circuit is not incorporated by using a MIM element formed by using an insulating film consisting of a hard carbon film as an active element. CONSTITUTION:The insulating film of the active (MIM) element 5 consists of the hard carbon film (also called as an i-c film, diamond-like carbon film, amorphous diamond film or diamond thin film) contg. at least either of an amorphous material and fine crystals as the main structure forming elements of the carbon atoms and hydrogen atoms. Various conductors, such as Al, Ta, Cr, W, Mo, Pt, Ni, and transparent conductors, are used as the material of the 1st conductor 7 to constitute a lower electrode. While various conductors, such as Al, Cr, Ni, Mo, Pt, Ag, and transparent conductors, are used as the material of a 2nd conductor 6, the Ni, Pt, Ag ate more preferable. The need for providing a temp. compensation circuit for a driving circuit system is elimi nated even if an atmosphere temp. is changed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶表示装置に関し、詳しくは、能動素子とし
てMI阿(導体−M縁膜−導体)素子を使用したアクテ
ィブ・マトリクス型液晶表示装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a liquid crystal display device, and more specifically, an active matrix type liquid crystal display device using an MIA (conductor-M film-conductor) element as an active element. Regarding.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

液晶表示装置の主流は、今では、単純マトリクス方式の
パネルからアクティブ・マトリクス方式に移行している
。その理由は大面積の液晶パネルへの要望がOA機器や
液晶TVなどから出されているのに由来している。そし
て、このアクティブ・マトリクス方式では各画素ごとに
能動素子を設ける手段が採られている。
The mainstream of liquid crystal display devices is now shifting from simple matrix type panels to active matrix type panels. The reason for this is that there is a demand for large-area LCD panels for office automation equipment, LCD TVs, etc. This active matrix method employs a method of providing an active element for each pixel.

ところで、前記能動素子の一つとして阿工阿素子が多く
用いられている。これはスイッチングに良好な非線形な
電流−電圧特性を示すためである。阿IM素子としては
、従来より、ガラス板のような絶縁基板上に下部電極と
してTa、 i、Ti等の金属電極を設け、その上に前
記金属の酸化物又は5in)(,5iNz等からなる絶
縁膜を設け、更にその上に、上部電極としてAQ、Cr
等の金属電極を設けたものが知られている。
Incidentally, an active element is often used as one of the active elements. This is because it exhibits nonlinear current-voltage characteristics that are good for switching. As an IM element, conventionally, a metal electrode such as Ta, i, Ti, etc. is provided as a lower electrode on an insulating substrate such as a glass plate, and an oxide of the metal or a metal electrode made of 5in)(, 5iNz, etc.) is placed on top of the lower electrode. An insulating film is provided, and AQ and Cr are provided as upper electrodes on top of the insulating film.
There are known devices equipped with metal electrodes such as the following.

しかし、絶縁体(絶縁膜)に金属酸化物を用いた阿工阿
素子(特開昭57−196589号、同61−2326
89号、同62−62333号等の公報に記載)の場合
、#4AS膜は下部電極の陽極酸化又は熱酸化により形
成されるため、工程が複雑であり、しかも高温熱処理を
必要としく陽極酸化法でも不純物の除去等を確実にする
には、高温熱処理が必要である)、また膜制御性(膜質
及び膜厚の均−性及び再現性)に劣る上、基板が耐熱材
料に限られること、及び、絶縁膜は物性が一定な金属酸
化物からなること等から、デバイスの材料やデバイス特
性を自由に変えることができず、設計上の自由度が狭い
という欠点がある。これはMIM素子を組込んだ液晶表
示装置からの仕様を十分に満たすデバイスを設計・作製
することが極めて困難であることを意味している。さら
に、後述のごとく、比誘電率Erと素子の急峻性βとに
はβce l / イ1の関係があり、εrが高いと急
峻性は小さくなってしまい高密度の表示には不適となる
、等の欠点を有している。
However, a device using a metal oxide as an insulator (insulating film) (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-196589 and 61-2326)
No. 89, No. 62-62333, etc.), the #4AS film is formed by anodic oxidation or thermal oxidation of the lower electrode, so the process is complicated and requires high-temperature heat treatment. In addition, the film controllability (uniformity and reproducibility of film quality and thickness) is poor, and the substrate is limited to heat-resistant materials. Also, since the insulating film is made of a metal oxide with constant physical properties, it is not possible to freely change the material of the device or the device characteristics, and there is a drawback that the degree of freedom in design is narrow. This means that it is extremely difficult to design and manufacture a device that fully satisfies the specifications of a liquid crystal display device incorporating an MIM element. Furthermore, as will be described later, there is a relationship between the relative dielectric constant Er and the steepness β of the element as βce l / i1, and when εr is high, the steepness becomes small, making it unsuitable for high-density display. It has the following disadvantages.

また、絶縁膜に5iOzや5iNzを用いたMIM素子
(特開昭61−275819号公報)の場合、絶縁膜は
プラズマCVD法、スパッタ法等の気相法で成膜するが
、基板温度が通常300℃程度必要であるため、低コス
ト基板は使用できず、また大面積化の際、基板温度分布
のため膜厚、膜質が不均一になり易いとい3− う欠点がある。また、これらの絶縁膜を合成する際には
気相でなされることから、ダストが多く発生し、膜のピ
ンホールが多いため素子の歩留りが低下する。更には、
膜ストレスが大きく、膜剥離が起こり、この点からも素
子の歩留りが低下する。
In addition, in the case of an MIM element using 5iOz or 5iNz for the insulating film (Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-275819), the insulating film is formed by a vapor phase method such as plasma CVD or sputtering, but the substrate temperature is Since a temperature of about 300° C. is required, low-cost substrates cannot be used, and when the area is increased, film thickness and film quality tend to become non-uniform due to substrate temperature distribution. Furthermore, since these insulating films are synthesized in a gas phase, a large amount of dust is generated and the film has many pinholes, which reduces the yield of devices. Furthermore,
The film stress is large and film peeling occurs, which also reduces the yield of the device.

一方、液晶材料には一般に閾値電圧の温度特性があり、
また、従来の能動素子における温度依頼性などのため、
液晶表示装置には温度補償回路が必要である。そして、
通常この温度補償回路は駆動回路系の一部を形成するよ
うに設計されている。
On the other hand, liquid crystal materials generally have temperature characteristics of threshold voltage.
In addition, due to the temperature dependence of conventional active elements,
Liquid crystal display devices require a temperature compensation circuit. and,
This temperature compensation circuit is usually designed to form part of the drive circuit system.

例えば、市販されているTa−Ta203−ITO構造
のMIM素子の駆動回路系に組込んだ液晶表示装置(L
CD)では、温度補償係数が120Illv/℃と可成
の大きな値となる〔日本学術振興情報科学用有機材料第
142委員会A部会(液晶部会)第37回研究会資料(
62,6,11))。その具体例の1つとして、温度補
償センサーを用いた液晶表示装置が特開昭58−176
622号公報にも記載されている。
For example, a liquid crystal display device (L
CD), the temperature compensation coefficient is a reasonably large value of 120 Illv/℃ [Japan Society for the Promotion of Science 142nd Committee on Organic Materials for Information Science Subcommittee A (Liquid Crystal Subcommittee) 37th Research Meeting Materials (
62,6,11)). As one specific example, a liquid crystal display device using a temperature compensation sensor was published in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-176.
It is also described in Publication No. 622.

だが、駆動回路系の一部に温度補償回路を組込むことは
装置自体が複雑となり、コスト高をまね=4− くことが避けられない。
However, incorporating a temperature compensation circuit into a part of the drive circuit system complicates the device itself and inevitably increases costs.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明はHIM素子における絶縁膜を前述の金属酸化物
や5iOz、 5iN1などでなく、低温で成膜しうる
特定のものにかえ、同時に、温度補償回路を組込まない
ようにした液晶表示装置を提供するものである。
The present invention provides a liquid crystal display device in which the insulating film in the HIM element is changed from the above-mentioned metal oxide, 5iOz, 5iN1, etc. to a specific film that can be formed at a low temperature, and at the same time does not incorporate a temperature compensation circuit. It is something to do.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、一対の透明基板間に液晶材料を挟持してなり
、かつ、少なくとも一方の基板上しこ設置tられた複数
個の画素電極の各々に少なくとも1つの導体−絶縁膜−
導体からなる能動素子力S接続されているアクティブ・
マトリクス型液晶表示装置しこおいて、前記絶縁膜は硬
質炭素膜であり、力1つ、駆動回路系には温度補償回路
を有してb)なし)ことを特徴としている。
In the present invention, a liquid crystal material is sandwiched between a pair of transparent substrates, and at least one conductor-insulating film is provided on each of a plurality of pixel electrodes disposed on at least one of the substrates.
An active element consisting of a conductor is connected to an active element.
The matrix type liquid crystal display device is characterized in that the insulating film is a hard carbon film, the power is 1, and the drive circuit system has a temperature compensation circuit.

本発明者らは、以前より液晶表示装置しこつb)て多く
の研究検討を行なってきたが、能動素子として絶縁膜が
硬質炭素膜であるHIM素子を用%N、こうしたMIM
素子が形成されるのであれ1、敢えて、温度補償回路を
組込まなくても不都合なく液晶表示が行ない得ることを
確めた。本発明はこれに基づいてなされたものである。
The inventors of the present invention have previously conducted a number of research studies on liquid crystal display devices, and found that using HIM elements whose insulating film is a hard carbon film as an active element, such MIM
Regardless of whether the device is formed, we have dared to confirm that liquid crystal display can be performed without any inconvenience without incorporating a temperature compensation circuit. The present invention has been made based on this.

以下に、本発明を添付の図面を参照しながらさらに詳細
に説明する。
In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

本発明の液晶表示装置は、前記のように、能動素子(M
IM素子)の絶縁膜を室温程度の堆積温度で形成しうる
硬質炭素膜で成膜し、また、前記能動素子を含む駆動回
路系は温度補償回路を有することなく構成されてなるも
のである。
As described above, the liquid crystal display device of the present invention has an active element (M
The insulating film of the IM element is formed of a hard carbon film that can be formed at a deposition temperature of about room temperature, and the drive circuit system including the active element is constructed without a temperature compensation circuit.

即ち、本発明の液晶表示装置は、従来のものに比べて、
温度依頼性の小さな能動素子〔絶縁膜に硬質炭素膜を用
いた導体−絶縁膜−導体(MIM)素子〕を使用し、温
度変化が生じたとしても補償回路を必要とすることなく
表示特性を維持せしめるようにしたものである。
That is, the liquid crystal display device of the present invention, compared to the conventional one,
By using active elements with low temperature dependence (conductor-insulator-conductor (MIM) elements using a hard carbon film as the insulation film), display characteristics can be maintained without the need for a compensation circuit even when temperature changes occur. It was designed to be maintained.

本発明でのMIM素子における絶縁膜は、炭素原子及び
水素原子を主要な組織形成元素としては非晶質及び微結
晶の少なくとも一方を含む硬質炭素膜(i−C膜、ダイ
ヤモンド状炭素膜、アモルファスダイヤモンド膜、ダイ
ヤモンド薄膜とも呼ばれる)からなっている。
The insulating film in the MIM element of the present invention is a hard carbon film (i-C film, diamond-like carbon film, amorphous (also called diamond film or diamond thin film).

硬質炭素膜の一つの特長は気相成長膜であるがために、
後述するように、その諸物性が製膜条件によって広範囲
に制御できることである。従って、絶縁膜といってもそ
の抵抗値は半絶縁体〜′MA縁体領域までをカバーして
おり、この意味では本発明で用いられるMIM素子は、
特開昭61−275819号公報に記載されているとこ
ろのMST素子(Metal−5emj、−Insul
、ator)や、SIS素子(半導体−絶縁体一半導体
からなる素子であり、ここでの半導体は不純物を高濃度
でドープさせたものである)等を含めて位置付けられる
ものである。
One of the features of the hard carbon film is that it is a vapor-phase grown film.
As will be described later, the various physical properties can be controlled over a wide range by controlling the film forming conditions. Therefore, even though it is an insulating film, its resistance value covers the range from semi-insulator to MA edge region, and in this sense, the MIM element used in the present invention is
The MST element (Metal-5emj, -Insul
, ator), and SIS elements (an element consisting of a semiconductor-insulator-semiconductor, where the semiconductor is doped with impurities at a high concentration).

また、本発明での透明基板にはガラス板、プラスチック
板、フレキシブルな高分子フィルムなど絶縁性のものが
用いられる。
Further, as the transparent substrate in the present invention, an insulating material such as a glass plate, a plastic plate, or a flexible polymer film is used.

次に第1図、第2図により能動素子(訂阿素子)及びこ
れを用いた液晶表示装置の作製について述べる。
Next, the production of an active element (an active element) and a liquid crystal display device using the same will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図は画像電極4力律■H素子5に接続されている様
子を表わしたものである。このものは、まず、透明基板
(図示されていない)上に、画素電極用透明電極材料を
蒸着、スパッタリング等の方法で堆積し、所定のパター
ンにパターニングして画素型[j4を形成し、次に、蒸
着、スパッタリング等の方法で下部電極用導体薄膜を形
成し、ウェット又はドライエツチングにより所定のパタ
ーンにパタニングして下部電極となる第1導体7とし、
その上にプラズマCVD法、イオンビーム法等により硬
質炭素膜2を被覆後、ドライエツチング、ウェットエツ
チング又はレジスI・を用いるリフトオフ法により所定
のパターンにパターニングしてtIA縁膜とし、次にそ
の上に蒸着、スパッタリング等の方法によりパスライン
用導体薄膜を被覆し、所定のパターンにパターニングし
てパスライン(共通電極)となる第2導体6を形成し、
最後に下部電極7の不必要部分を除去し、透明電極パタ
ーンを露出させ、画素電極4とする。この場合、M丁阿
素子(能動素子)5の構成はこれに限られるものではな
く、MIN素子の作成後、最上層に透明電極を設けたも
8− の、透明電極が上部又は下部電極を兼ねた構成のもの、
下部電極の側面にMIM素子を形成したもの等、種々の
変形が可能である。
FIG. 1 shows how the four image electrodes are connected to the H element 5. First, a transparent electrode material for pixel electrodes is deposited on a transparent substrate (not shown) by a method such as vapor deposition or sputtering, and then patterned into a predetermined pattern to form a pixel shape [j4]. A conductor thin film for the lower electrode is formed by a method such as vapor deposition or sputtering, and patterned into a predetermined pattern by wet or dry etching to form a first conductor 7 that will become the lower electrode,
A hard carbon film 2 is coated thereon by a plasma CVD method, an ion beam method, etc., and then patterned into a predetermined pattern by dry etching, wet etching, or a lift-off method using resist I to form a tIA edge film. A conductor thin film for a pass line is coated by a method such as vapor deposition or sputtering, and patterned into a predetermined pattern to form a second conductor 6 that becomes a pass line (common electrode).
Finally, unnecessary portions of the lower electrode 7 are removed to expose the transparent electrode pattern to form the pixel electrode 4. In this case, the configuration of the M element (active element) 5 is not limited to this, but it is also possible to provide a transparent electrode on the top layer after creating the MIN element. A structure that also serves as
Various modifications are possible, such as forming an MIM element on the side surface of the lower electrode.

ここで下部電極、上部電極及び透明電極の厚さは通常、
夫々数百〜数千人、数百〜数千人、数百〜数千入の範囲
である。硬質炭素膜の厚さは100−8000A、望ま
しくは200〜5000Å、さらに望ましくは300〜
4000人の範囲である。
Here, the thickness of the lower electrode, upper electrode and transparent electrode is usually
They range from several hundred to several thousand people, several hundred to several thousand people, and several hundred to several thousand people, respectively. The thickness of the hard carbon film is 100-8000 Å, preferably 200-5000 Å, more preferably 300-800 Å.
The number is in the range of 4,000 people.

硬質炭素膜2を用いたHIM素子5を用いることにより
、表示品質の向上、低温での作製が可能となるだけでな
く、これまで駆動回路系の一部を構成していた温度補償
回路を設ける必要性が解消されるようになった。その理
由は後に述べることから明らかである。
By using the HIM element 5 using the hard carbon film 2, it is not only possible to improve the display quality and manufacture it at low temperatures, but also to provide a temperature compensation circuit that has previously constituted a part of the drive circuit system. The need has been eliminated. The reason for this will be clear from what will be described later.

続いて、本発明で使用されるHIM素子の材料について
説明する。
Next, the material of the HIM element used in the present invention will be explained.

下部電極となる第1導体7の材料としては、肝、Ta、
 Cr、 J No、 Pt、 Ni、透明導電体等の
種々の導電体が使用される。
Materials for the first conductor 7, which becomes the lower electrode, include liver, Ta,
Various conductors are used, such as Cr, JNo, Pt, Ni, and transparent conductors.

パスラインとなる第2導体6の材料としては、肝、Cr
、Ni、Mo、Pt、 Ag、透明導電体等積々の導電
体が使用されるが、I−■特性の安定性及び信頼性が特
に優れている点からNj、 Pt、 Agが好ましい。
The material of the second conductor 6, which becomes the pass line, is liver, Cr.
, Ni, Mo, Pt, Ag, and transparent conductors are used, but Nj, Pt, and Ag are preferred because they are particularly excellent in stability and reliability of I-■ characteristics.

絶縁膜として硬質炭素膜2を用いたMIM素子は電極の
種類を変えても対称性が変化せず、またQnI ce 
sr;;(7)関係からプールフレンケル型の伝導をし
ていることが判る。また、この事からこの種のMIM素
子の場合、上部電極と下部電極との組合せをどのように
してもよいことが判る。しかし、硬質炭素膜と電極との
密着力や界面状態により素子特性(I−V特性)の劣化
及び変化が生じる。これらを考慮すると、Ni、 Pt
、 Agの使用が望ましい。
The symmetry of the MIM device using the hard carbon film 2 as the insulating film does not change even if the type of electrode is changed, and the QnI ce
From the relationship sr;;(7), it can be seen that Poole-Frenkel type conduction is occurring. Further, from this fact, it can be seen that in the case of this type of MIM element, the upper electrode and the lower electrode may be combined in any manner. However, the device characteristics (IV characteristics) deteriorate and change depending on the adhesion between the hard carbon film and the electrode and the state of the interface. Considering these, Ni, Pt
, It is preferable to use Ag.

本発明におけるMIM素子の電流−電圧特性は第2図の
ように示され、近似的には以下に示すような伝導式で表
わされる。
The current-voltage characteristics of the MIM element according to the present invention are shown in FIG. 2, and approximately expressed by the conduction equation shown below.

I=にexp(βV1A)       ・(1)■=
雷電流V:印加電圧 に:導電係数 β:プールフレン
ケル係数n:キャリヤ密度 μ:キャリャモビリティ 
q:電子の電荷量Φニドラップ深さ ρ:比抵抗 d:
硬質炭素膜の厚さに:ボルツマン定数 T:雰囲気温度
 C1:硬質炭素膜の誘電率ε。;真空誘電体 硬質炭素膜を形成するためには有機化合物ガス、特に炭
化水素ガスが用いられる。これら原料における相状態は
常温常圧において必ずしも気相である必要はなく、加熱
或は減圧等により溶融、蒸発、昇華等を経て気化し得る
ものであれば、液相でも同相でも使用可能である。
I = exp (βV1A) ・(1)■=
Lightning current V: Applied voltage N: Conductivity coefficient β: Poole-Frenkel coefficient n: Carrier density μ: Carrier mobility
q: Electron charge Φ Nidrap depth ρ: Specific resistance d:
Thickness of hard carbon film: Boltzmann constant T: Ambient temperature C1: Dielectric constant ε of hard carbon film. ; Organic compound gas, especially hydrocarbon gas, is used to form the vacuum dielectric hard carbon film. The phase state of these raw materials does not necessarily have to be a gas phase at room temperature and normal pressure; they can be used in either a liquid phase or the same phase as long as they can be vaporized through melting, evaporation, sublimation, etc. by heating or reduced pressure. .

原料ガスとしての炭化水素ガスについては、例えば、C
H4、C2H6、C,)1.、C4H1o等のパラフィ
ン系炭化水素、 C,H4等のアセチレン系炭化水素、
オレフィン系炭化水素、アセチン系炭化水素、ジオレフ
ィン系炭化水素、さらには芳香族炭化水素などすべての
炭化水素を少なくとも含むガスが使用可能である。
Regarding hydrocarbon gas as a raw material gas, for example, C
H4, C2H6, C,)1. , paraffinic hydrocarbons such as C4H1o, acetylenic hydrocarbons such as C, H4,
Gases containing at least all hydrocarbons such as olefinic hydrocarbons, acetinic hydrocarbons, diolefinic hydrocarbons, and even aromatic hydrocarbons can be used.

さらに、炭化水素以外でも、例えば、アルコール類、ケ
トン類、エーテル類、エステル類、co、CO□等、少
なくとも炭素元素を含む化合物であれば使用可能である
Furthermore, other than hydrocarbons, compounds containing at least a carbon element can be used, such as alcohols, ketones, ethers, esters, co, and CO□.

これら原料ガスからの硬質炭素膜の形成方法としては、
成膜活性種が直流、低周波、高周波、或いはマイクロ波
等を用いたプラズマ法により生成されるプラズマ状態を
経て形成される方法が好ましいが、より大面積化、均一
性向上、低温製膜の目的で、低圧下で堆積を行なうため
、磁界効果を利用する方法がさらに好ましい。もっとも
、高温における熱分解によっても活性種を形成できる。
The method for forming a hard carbon film from these raw material gases is as follows:
A method in which active species are formed through a plasma state generated by a plasma method using direct current, low frequency, high frequency, microwave, etc. is preferable, but it is preferable to form a film through a plasma state in which the active species is generated by a plasma method using direct current, low frequency, high frequency, or microwave. For this purpose, a method using a magnetic field effect is more preferred since the deposition is carried out under low pressure. However, active species can also be formed by thermal decomposition at high temperatures.

その他にも、イオン化蒸着法、或いはイオンビーム蒸着
法等により生成されるイオン状態を経て硬質炭素膜が形
成されてもよいし、真空蒸着法、或いはスパッタリング
法等により生成される中性粒子から形成されてもよいし
、さらには、これらの組み合わせにより製膜がなされて
もよい。
In addition, a hard carbon film may be formed through an ionic state generated by an ionization vapor deposition method or an ion beam vapor deposition method, or a hard carbon film may be formed from neutral particles generated by a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, etc. Alternatively, a combination of these may be used to form a film.

こうして作製される硬質炭素膜の堆積条件の一例はプラ
ズマCVD法の場合、概ね次の通りである。
An example of the deposition conditions for the hard carbon film produced in this manner is approximately as follows in the case of plasma CVD method.

RF出カニ0.1〜501/cm” 圧   カニ 10””〜10Torr堆積温度:室温
〜950℃(このような広い範囲を採用できるが、好ま
しくは室温〜300℃であり、更に好ましくは室温〜1
5(1℃である。) このプラズマ状態により原料ガスがラジカルとイオンと
に分解され反応することによって、基板上に炭素原子C
と水素原子Hとからなるアモルファス(非晶質)及び微
結晶質(結晶の大きさは数IOλ〜数μm)の少なくと
も一方を含む硬質炭素膜が堆積する。硬質炭素膜の諸性
性を表−1に示す。
RF output crab 0.1 to 501/cm" Pressure Crab 10" to 10 Torr Deposition temperature: Room temperature to 950°C (such a wide range can be adopted, but preferably room temperature to 300°C, more preferably room temperature to 1
5 (The temperature is 1°C.) Due to this plasma state, the source gas is decomposed into radicals and ions and reacts, thereby forming carbon atoms (C) on the substrate.
A hard carbon film containing at least one of amorphous (amorphous) and microcrystalline (crystal size is from several IOλ to several μm) is deposited. Table 1 shows the properties of the hard carbon film.

表−1 IZ− 注)測定法; 比 抵 抗(ρ):コプレナー型セルによるニー■特性
より求める。
Table 1 IZ- Note) Measuring method; Specific resistance (ρ): Determined from knee characteristics using a coplanar cell.

光学的バンドギャップ(Egopt) :分光特性から
吸収係数(α)を求め、 (a h v )1/2=B(h V −Egopt)
の関係より決定する。
Optical band gap (Egopt): Obtain the absorption coefficient (α) from the spectral characteristics, (ah v )1/2=B(h V −Egopt)
Determined from the relationship.

膜中水素量(CO) :赤外吸収スペクトルから290
0a1+−’付近のピークを積分し、 吸収断面積Aをかけて求める。
Amount of hydrogen in the film (CO): 290 from infrared absorption spectrum
Integrate the peak around 0a1+-' and multiply by the absorption cross section A to find it.

C)l=A・fα(v)/11・dw sp″/SP”比:赤外吸収スペクトルを、sp3゜S
F3にそれぞれ帰属されるガラ ス関数に分解し、その面積比 より求める。
C) l=A・fα(v)/11・dw sp″/SP″ ratio: Infrared absorption spectrum, sp3°S
It is decomposed into glass functions assigned to F3 and calculated from their area ratios.

ビッカース硬度(H)二マイクロビッカース計による。Vickers hardness (H) by 2 micro Vickers meter.

屈  折  率(n):エリプソメーターによる。Refractive index (n): By ellipsometer.

欠 陥 密 度:ESRによる。Defect density: Based on ESR.

こうして形成される硬質炭素膜はIR吸収法及びラマン
分光法による分析の結果、夫々、第3図及び第4図に示
すように炭素原子がSF3の混成軌道とSF3の混成軌
道とを形成した原子間結合が混aしていることが明らか
になっている。SP3結合とSP2結合との比率は、I
Rスペクトルをピーク分離することで概ね推定できる。
As a result of analysis by IR absorption method and Raman spectroscopy, the hard carbon film thus formed shows that carbon atoms form SF3 hybrid orbitals and SF3 hybrid orbitals, as shown in FIGS. 3 and 4, respectively. It has become clear that the inter-bonds are mixed. The ratio of SP3 bonds to SP2 bonds is I
It can be roughly estimated by peak-separating the R spectrum.

IRスペクトルには、2800〜3150cm−’に多
くのモードのスペクトルが重なって測定されるが、夫々
の波数に対応するピークの帰属は明らかになっており、
第5図の如くガウス分布によってピーク分離を行ない、
夫々のピーク面積を算出し、その比率を求めればSP3
/SP2比を知ることができる。
In the IR spectrum, the spectra of many modes overlap in the range from 2800 to 3150 cm-', but the attribution of the peak corresponding to each wave number has been clarified.
Peak separation is performed using Gaussian distribution as shown in Figure 5,
If you calculate each peak area and find the ratio, SP3
/SP2 ratio can be known.

また、X線及び電子線回折分析によればアモルファス状
態(a−C: H)あるいは数10人〜数μm程度の微
結晶粒を含むアモルファス状態にあることが判っている
Further, according to X-ray and electron diffraction analysis, it has been found that it is in an amorphous state (a-C:H) or an amorphous state containing microcrystalline grains of several tens of micrometers to several micrometers.

一般に量産に適しているプラズマCVD法の場合には、
RF出力が小さいほど膜の比抵抗値および硬度が増加し
、低圧力なほど活性種の刃金が増加するために基板温度
の低温化、大面積での均一5− 化が図れ、かつ、比抵抗及び硬度が増加する傾向が認め
られる。更に、低圧力ではプラズマ密度が減少するため
、磁場閉じ込め効果を利用する方法は、比抵抗の増加に
は特に効果的である。
In the case of plasma CVD method, which is generally suitable for mass production,
The smaller the RF output, the higher the specific resistance value and hardness of the film, and the lower the pressure, the more active species are formed. A tendency for resistance and hardness to increase is observed. Furthermore, since the plasma density decreases at low pressures, methods using magnetic field confinement effects are particularly effective in increasing resistivity.

さらに、この方法は常温〜1.50℃程度の比較的低い
温度条件でも同様に良質の硬質炭素膜を形成できるとい
う特徴を有しているため、MIM素子製造プロセスの低
温化には最適である。従って、使用する基板材料(絶縁
性透明基板材料)の選択自由度が広がり、基板温度をコ
ントロールし易いために大面積に均一な膜が得られると
いう特長をもっている。また、硬質炭素膜の構造、物性
等は表−1に示したように、広範囲に制御可能であるた
め、デバイス特性を自由に設計できる利点もある。
Furthermore, this method has the characteristic of forming a high-quality hard carbon film even under relatively low temperature conditions of room temperature to 1.50°C, making it ideal for lowering the temperature of the MIM element manufacturing process. . Therefore, the degree of freedom in selecting the substrate material (insulating transparent substrate material) to be used is increased, and the substrate temperature can be easily controlled, so that a uniform film can be obtained over a large area. Furthermore, as shown in Table 1, the structure, physical properties, etc. of the hard carbon film can be controlled over a wide range, so there is an advantage that device characteristics can be designed freely.

さらには、膜の誘電率も2〜6と従来MIMに使用され
ていた、Ta2O,、、A Q 203. SiNxと
比較して小さいため、同じ電気容量をもった素子を作る
場合、素子サイズが大きくてすむので、それほど微細加
工を必要とせず、歩留まりが向上する(能動条件の関係
からLCDとMIM素子との容量比はCLCD : C
HIN6− =10:1程度必要である)。
Furthermore, the dielectric constant of the film is 2 to 6, compared to Ta2O,..., A Q 203., which has been conventionally used in MIM. Since it is smaller than SiNx, when making an element with the same capacitance, the element size only needs to be larger, so it does not require much fine processing and the yield improves (because of the active conditions, LCD and MIM elements The capacity ratio of CLCD:C
HIN6- = about 10:1 is required).

工 であるため、誘電率が小さければ急峻性は大きくなり、
オン電流Ionとオフ電流I offとの比が大きくと
れるようになる。このため、より低デユーティ比でのL
CD廓動開動能となり、高密度のLCDが実現できる。
Since the dielectric constant is small, the steepness becomes large.
The ratio between the on-current Ion and the off-current Ioff can be increased. Therefore, L at lower duty ratio
This enables the CD to move and open, making it possible to realize a high-density LCD.

さらに、硬質炭素膜の硬度が高いため、液晶材料封入時
のラビング工程による損傷が少なく、この点からも歩留
まりが向上する。
Furthermore, since the hard carbon film has high hardness, there is little damage caused by the rubbing process during encapsulation of the liquid crystal material, which also improves yield.

以上の点を鑑みるに、硬質炭素膜を使用することで、低
コスト、階調性(カラー化)、高密度のLCDが実現で
きる。
In view of the above points, by using a hard carbon film, a low-cost, gradation (color), and high-density LCD can be realized.

さらにこの硬質炭素膜は炭素原子及び水素原子の他に、
周期律表第■族元素、同第■族元素、同第■族元素、ア
ルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸
素元素、カルコゲン系元素又はハロゲン原子を構成元素
として含んでもよい。
Furthermore, in addition to carbon atoms and hydrogen atoms, this hard carbon film contains
It may also contain as a constituent element an element of Group 1 of the Periodic Table, an element of Group 2 of the Periodic Table, an element of Group 2 of the Periodic Table, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, a nitrogen atom, an oxygen element, a chalcogen element, or a halogen atom.

構成元素の1つとして周期律表第■族元素、同じく第V
元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、窒素
原子又は酸素原子を導入したものは硬質炭素膜の膜厚を
ノンドープのものに比べて約2〜3倍に厚くすることが
でき、またこれにより素子作製時のピンホールの発生を
防止すると共に、素子の機械的強度を飛躍的に向上する
ことができる。更に窒素原子又は酸素原子の場合は以下
に述べるような周期律表第■族元素等の場合と同様な効
果がある。
One of the constituent elements is an element from group Ⅰ of the periodic table, also from group V.
By introducing elements, alkali metal elements, alkaline earth metal elements, nitrogen atoms, or oxygen atoms, the thickness of the hard carbon film can be made about 2 to 3 times thicker than that of non-doped ones. The occurrence of pinholes during device fabrication can be prevented, and the mechanical strength of the device can be dramatically improved. Further, in the case of a nitrogen atom or an oxygen atom, the same effect as in the case of an element of group Ⅰ of the periodic table as described below can be obtained.

同様に周期律表第■族元素、カルコゲン系元素又はハロ
ゲン元素を導入したものは硬質炭素膜の安定性が飛躍的
に向上すると共に、膜の硬度も改善されることも相まっ
て高信頼性の素子が作製できる。これらの効果が得られ
るのは第■族元素及びカルコゲン系元素の場合は硬質炭
素膜中に存在する活性な2重結合を減少させるからであ
る。またハロゲン元素の場合は、1)水素に対する引抜
き反応により原料ガスの分解を促進して膜中にダングリ
ングボンドを減少させ、2)成膜過程でハロゲン元素X
がC−H結合中の水素を引抜いてこれと置換し、C−x
結合として膜中に入り、結合エネルギーを増大させる(
C−8間及びC−x間の結合エネルギーはC−x間に方
が大きい)からである。
Similarly, devices that incorporate elements from group Ⅰ of the periodic table, chalcogen elements, or halogen elements dramatically improve the stability of the hard carbon film and also improve the hardness of the film, resulting in highly reliable elements. can be made. These effects can be obtained because Group (I) elements and chalcogen elements reduce active double bonds present in the hard carbon film. In addition, in the case of halogen elements, 1) the decomposition of the source gas is promoted by an abstraction reaction with hydrogen to reduce dangling bonds in the film, and 2) the halogen element
extracts the hydrogen in the C-H bond and replaces it, C-x
It enters the membrane as a bond and increases the bond energy (
This is because the bonding energy between C-8 and C-x is larger for C-x.

これらの元素を膜の構成元素とする為には、原料ガスと
しては炭化水素ガス及び水素の他に、周構律表第■族元
素、同第■族元素、同第■族元素、アルカリ金属元素、
アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸素原子、カルコゲ
ン系元素又はハロゲン元素を含む化合物(又は分子)(
以下、これらをr他の化合物」ということもある)のガ
スが用いられる。
In order to use these elements as the constituent elements of the film, in addition to hydrocarbon gas and hydrogen, the raw material gases include elements from group Ⅰ, elements from group Ⅰ, elements from group Ⅰ of the Periodic System Table, and alkali metals. element,
Compounds (or molecules) containing alkaline earth metal elements, nitrogen atoms, oxygen atoms, chalcogen elements, or halogen elements (
Hereinafter, these gases may also be referred to as "other compounds").

ここで周期律表第■族元素を含む化合物としては、例え
ばB(OC,H5))、B、H,、BCQ3、BBr、
、BF3、A氾(0−i−Ci Ht )]、(coa
 )a ha、(C21(、)a hQ、(i−C4H
,)3AQ、AnCQ、、Ga (0−i−Ci Hv
 )a、(CH,)3Ga、(C,J)、Ga、G a
 CQ 3、GaBr、、(0−i−C3Ht )3、
In、(C2L )a In等がある。
Examples of compounds containing Group Ⅰ elements of the periodic table include B(OC, H5)), B, H,, BCQ3, BBr,
, BF3, A flood (0-i-Ci Ht )], (coa
)a ha, (C21(,)a hQ, (i-C4H
, )3AQ, AnCQ, , Ga (0-i-Ci Hv
)a, (CH,)3Ga, (C,J), Ga, Ga a
CQ3, GaBr, (0-i-C3Ht)3,
In, (C2L)a In, etc.

周期律表第■族元素を含む化合物としては、例えばSi
H,、Si、Hい5x3H,、(C,)l、)、SiH
,5IF4、Sin、 Cら、5i(OCHa)*、S
i (QC,H,) 4.5i(QC,Ht )4、G
eCQ4、GeH4,Ge(OCJW*−Ge(CzH
s)4、(CHa)4Sn、(CJs)4Sn、 5n
CQ4等がある。
Examples of compounds containing Group Ⅰ elements of the periodic table include Si.
H,,Si,H5x3H,,(C,)l,),SiH
,5IF4,Sin,C et al.,5i(OCHa)*,S
i (QC, H,) 4.5i (QC, Ht )4, G
eCQ4, GeH4, Ge(OCJW*-Ge(CzH
s)4, (CHa)4Sn, (CJs)4Sn, 5n
There are CQ4 etc.

19− 周期律表第■族元素を含む化合物としては、例えば、P
H,、PF3、PF、、PCf12F、、pc党2F、
 P(、Q、、PBr3、pO(OCH3)3、P(c
z Is )3、pocu、、AsH3、AsCQ3、
AsBr3、AsF、、AsF、、AsCf1.、Sb
H3,SbF3.5bcn、、Sb (QC2H5)a
等がある。
19- Compounds containing Group I elements of the periodic table include, for example, P
H,,PF3,PF,,PCf12F,,pcparty2F,
P(,Q,,PBr3,pO(OCH3)3,P(c
z Is )3, pocu, , AsH3, AsCQ3,
AsBr3, AsF, , AsF, , AsCf1. , Sb
H3, SbF3.5bcn,, Sb (QC2H5)a
etc.

アルカリ金属原子を含む化合物としては、例えばLi0
−i−C3H,、Na0−i−C3H7、KO−1−C
3H7等がある。
As a compound containing an alkali metal atom, for example, Li0
-i-C3H,, Na0-i-C3H7, KO-1-C
There are 3H7 etc.

アルカリ土類金属原子を含む化合物としては、例えばC
a(QC,H,)3. Mg(OCzHs)z、(Cz
Hs)zMg等がある。
Examples of compounds containing alkaline earth metal atoms include C
a(QC,H,)3. Mg(OCzHs)z, (Cz
Hs)zMg, etc.

窒素原子を含む化合物としては例えば窒素ガス、アンモ
ニア等の無機化合物、アミノ基、シアノ基等の官能基を
有する有機化合物及び窒素を含む複素環等がある。
Examples of compounds containing nitrogen atoms include nitrogen gas, inorganic compounds such as ammonia, organic compounds having functional groups such as amino groups and cyano groups, and nitrogen-containing heterocycles.

酸素原子を含む化合物としては、例えば酸素ガス、オゾ
ン、水(水蒸気)、過酸化水素、−酸化炭素、二酸化炭
素、亜酸化炭素、−酸化窒素、二酸化窒素、三酸化二窒
素、五酸化二窒素、三酸化窒素等の無機化合物、水酸基
、アルデヒド基、アシル基、ケトン基、ニトロ基、ニト
ロソ基、スルホ20− ン基、エーテル結合、エステル結合、ペプチド結合、酸
素を含む複素環等の官能基或いは結合を有する有機化合
物、更には金属アルコキシド等が挙げられる。
Examples of compounds containing oxygen atoms include oxygen gas, ozone, water (steam), hydrogen peroxide, -carbon oxide, carbon dioxide, carbon suboxide, -nitrogen oxide, nitrogen dioxide, dinitrogen trioxide, and dinitrogen pentoxide. , inorganic compounds such as nitrogen trioxide, functional groups such as hydroxyl groups, aldehyde groups, acyl groups, ketone groups, nitro groups, nitrosone groups, sulfone groups, ether bonds, ester bonds, peptide bonds, heterocycles containing oxygen, etc. Alternatively, organic compounds having bonds, metal alkoxides, etc. may be mentioned.

カルコゲン系元素を含む化合物としては、例えばH2S
、(C13) (CH,) 、 s (C12) 、 
CH3、C8,=CHCH25CH2CH=CH,、C
,H,SC,H,、C,H,5C)I、、チオフェン、
H,Ss 。
Examples of compounds containing chalcogen elements include H2S
, (C13) (CH,) , s (C12) ,
CH3,C8,=CHCH25CH2CH=CH,,C
,H,SC,H,,C,H,5C)I,,thiophene,
H, Ss.

(CJs)ise、 H,Te等がある。(CJs) ise, H, Te, etc.

またハロゲン元素を含む化合物としては、例えば弗素、
塩素、臭素、沃素、弗化水素、弗化塩素、弗化臭素、弗
化沃素、塩素水素、塩化臭素、塩化沃素、臭化水素、臭
化沃素、沃化水素等の無機化合物、ハロゲン化アルキル
、ハロゲン化アリール、ハロゲン化スチレン、ハロゲン
化ポリメチレン。
Compounds containing halogen elements include, for example, fluorine,
Inorganic compounds such as chlorine, bromine, iodine, hydrogen fluoride, chlorine fluoride, bromine fluoride, iodine fluoride, hydrogen chloride, bromine chloride, iodine chloride, hydrogen bromide, iodine bromide, hydrogen iodide, alkyl halides , aryl halides, styrene halides, polymethylene halides.

ハロホルム等の有機化合物が用いられる。Organic compounds such as haloform are used.

第6図は液晶の閾値電圧と透過率の温度依存性との関係
を示したグラフである。第6図から判るように、雰囲気
温度が上がれば閾値電圧が下がる。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the threshold voltage of liquid crystal and the temperature dependence of transmittance. As can be seen from FIG. 6, as the ambient temperature increases, the threshold voltage decreases.

従って、一般には温度補償回路が必要である。液晶の温
度補償係数は3〜201mV/ ’C程度である。硬質
炭素膜の温度補償係数はON時16V印加時で10〜4
0111v/℃とかなり小さいことが判った。しかし、
係数の符号が同じ為、液晶の温度係数とのたし算となり
大きな値になると考えられたが、OFF抵抗も温度変化
によって変化する為に単純に評価できない。
Therefore, a temperature compensation circuit is generally required. The temperature compensation coefficient of liquid crystal is about 3 to 201 mV/'C. The temperature compensation coefficient of the hard carbon film is 10 to 4 when 16V is applied when ON.
It was found that the value was quite small at 0111v/°C. but,
Since the signs of the coefficients are the same, it was thought that the value would be large due to addition with the temperature coefficient of the liquid crystal, but since the OFF resistance also changes with temperature changes, it cannot be evaluated simply.

前記式(2)及び(3)よりβ、には雰囲気温度とトラ
ップ深さとにより変化することが判る。第7図ににと加
わる実効電圧の一例を示した。いま、素子特性を第7図
の実IIAにしたとき、例えば温度が上った場合、前記
(2)及び(3)からβが小さくにが大きくなることが
わかる。第7図でいえば右方向に動くと考えてよい。こ
のことから、温度が上がった場合液晶の閾値電圧と、液
晶層に加わる実効電圧が下がることが判る。先に記述し
たように、硬質炭素膜を用いたMIM素子の特性は、硬
質炭素膜の特性から広く制御することが可能であり、各
液晶材料ごとに反応したHIM特性を利用することがで
きる。
From equations (2) and (3) above, it can be seen that β changes depending on the ambient temperature and trap depth. FIG. 7 shows an example of the effective voltage applied. Now, when the element characteristics are set to the actual IIA shown in FIG. 7, it can be seen from (2) and (3) above that when the temperature rises, β becomes smaller and β becomes larger. In Figure 7, it can be thought of as moving to the right. From this, it can be seen that when the temperature increases, the threshold voltage of the liquid crystal and the effective voltage applied to the liquid crystal layer decrease. As described above, the characteristics of an MIM element using a hard carbon film can be widely controlled from the characteristics of the hard carbon film, and the HIM characteristics reacted with each liquid crystal material can be utilized.

従って、β、にの値及びにの温度依存性を制御すること
により液晶の温度特性と、液晶層に加わる実効電圧の整
合が可能となり温度補償回路を使用しなくても表示能力
が変化しないことが判る。
Therefore, by controlling the value of β and the temperature dependence of β, it is possible to match the temperature characteristics of the liquid crystal and the effective voltage applied to the liquid crystal layer, so that the display performance does not change even without using a temperature compensation circuit. I understand.

実際に、本発明の液晶表示装置をつくるには、まず透明
基板1上に共通電極4用の透明基体たとえばITO5Z
nO:Afl、ZnO:Si、 SnO2、Ir+、0
3等をスパッタリング、蒸着等の方法で数百人から数μ
Ill厚に堆積させ、ストライプ状にパターニングして
共通電極4とする。この共通電極4′設けた透明基板1
と先にMIM素子5をマトリックス状に設けた透明基板
1との各々の表面にポリイミドの様な配向材8を付け、
ラビング処理を行ない、シール材を取付け、ギャップ材
9を入れてギャップを一定にし、液晶3を封入して液晶
表示装置とすればよい(第8図)。
Actually, in order to manufacture the liquid crystal display device of the present invention, first, a transparent substrate for the common electrode 4, such as ITO5Z, is placed on the transparent substrate 1.
nO:Afl, ZnO:Si, SnO2, Ir+, 0
3rd grade from several hundred to several micrometers by sputtering, vapor deposition, etc.
The common electrode 4 is deposited to a thickness of Ill and patterned into stripes. A transparent substrate 1 provided with this common electrode 4'
and a transparent substrate 1 on which MIM elements 5 are previously provided in a matrix, and an alignment material 8 such as polyimide is applied to each surface.
A rubbing process is performed, a sealing material is attached, a gap material 9 is inserted to make the gap constant, and a liquid crystal 3 is sealed to form a liquid crystal display device (FIG. 8).

〔実施例〕〔Example〕

次に実施例を示すが、本発明はこれに限定されるもので
はない。
Examples will be shown next, but the present invention is not limited thereto.

実施例1 透明基板にはパイレックス基板を用いた。次に、ITO
を約800A厚にマグネトロンスパッタ法を用い堆積さ
せた。次いで、パターン化して画素電極を3− 形成した。
Example 1 A Pyrex substrate was used as a transparent substrate. Next, ITO
was deposited to a thickness of about 800 Å using magnetron sputtering. Next, three pixel electrodes were formed by patterning.

続いて、能動素子として硬質炭素膜を使用したMI阿素
子を以下のようにして設けた。まず、基板の画素電極上
にAflを蒸着法により約100OA厚に堆積後、パタ
ーン化して下部電極を形成した。その上に、M縁膜とし
て硬質炭素膜をプラズマCVD法により約110OA厚
に堆積後、ドライエツチングによりパターン化した。更
に、各硬質炭素絶縁膜上にNiを蒸着法により約100
0入厚に堆積後、パターン化して上部電極を形成した。
Subsequently, an MI element using a hard carbon film as an active element was provided as follows. First, Afl was deposited on the pixel electrode of the substrate to a thickness of about 100 OA by vapor deposition, and then patterned to form a lower electrode. On top of that, a hard carbon film was deposited as an M edge film to a thickness of about 110 OA by plasma CVD, and then patterned by dry etching. Furthermore, approximately 100% of Ni was deposited on each hard carbon insulating film by vapor deposition.
After being deposited to a zero thickness, it was patterned to form an upper electrode.

他方の透明基板(対向基板)としてのPES基板上にI
TOをスパッタリング法により約100OA厚に堆積し
、ストライプ状にパターン化して共通画素電極を形成し
た。さらに共通画素電極を設けた逆の表面にカラーフィ
ルターを設けた。
I was placed on the PES substrate as the other transparent substrate (counter substrate).
TO was deposited to a thickness of about 100 OA by sputtering and patterned into stripes to form a common pixel electrode. Furthermore, a color filter was provided on the opposite surface where the common pixel electrode was provided.

両基板の上に配向膜としてポリイミド膜を形成し、ラビ
ング処理を行なった。
A polyimide film was formed as an alignment film on both substrates, and a rubbing process was performed.

これらの基板を各画素電極側を内側にして対向させ、ギ
ャップ材を介して貼合せ、更にこうして形成されたセル
内に市販の液晶材料を封入するこ4 とによりカラー液晶表示装置を作った。
A color liquid crystal display device was fabricated by placing these substrates facing each other with each pixel electrode facing inwards, pasting them together with a gap material in between, and then filling the cells thus formed with a commercially available liquid crystal material.

この時、MIM素子に用いた硬質炭素の成膜条件は、 圧   カニ0.03  Torr CH4流量:to SCCM RFパワー:0.2W/cJ 温  度:室温 であった。At this time, the conditions for forming the hard carbon film used in the MIM element were as follows: Pressure Crab 0.03 Torr CH4 flow rate: to SCCM RF power: 0.2W/cJ Temperature: room temperature Met.

この表示装置を雰囲気温度0〜60℃まで変化させ駆動
したところ、なんら表示能力変化は見られなかった。
When this display device was driven while changing the ambient temperature from 0 to 60° C., no change in display performance was observed.

実施例2 透明基板にはパイレックス基板を用いた。次に、画素電
極としてITOを約1000入厚にE、B、蒸着法によ
り堆積させた後、パターニングを行なった。次に、下部
電極としてAQを蒸着法により約1500入厚に堆積さ
せた後、パターニングした。
Example 2 A Pyrex substrate was used as a transparent substrate. Next, ITO was deposited as a pixel electrode to a thickness of about 1,000 yen by E, B, and evaporation methods, and then patterned. Next, AQ was deposited as a lower electrode to a thickness of about 1500 mm by vapor deposition, and then patterned.

続いて、硬質炭素膜をプラズマCVD法で約900A厚
に堆積させた後、ドライエツチングによりパターン化し
た。更に、上部電極としてN1をE、B、蒸着法により
約1500入厚に堆積させた後、パターニングした。
Subsequently, a hard carbon film was deposited to a thickness of about 900 Å by plasma CVD, and then patterned by dry etching. Further, as an upper electrode, N1 was deposited to a thickness of about 1500 mm by E, B, and evaporation methods, and then patterned.

他方の透明基板(対向基板)としてパイレックス基板に
ITOをスパッタリング法により約100OA厚に堆積
後、ストライプ状にパターン化して共通画素電極を形成
した。
ITO was deposited on a Pyrex substrate as the other transparent substrate (counter substrate) to a thickness of about 100 OA by sputtering, and then patterned into stripes to form common pixel electrodes.

両基板の上に配向膜としてポリイミド膜を形成しラビン
グ処理を行なった。
A polyimide film was formed as an alignment film on both substrates, and a rubbing process was performed.

これらの基板を各画素電極側を内側にして対向させ、ギ
ャップ材を介して貼合せ、更にこうして形成されたセル
内に市販の液晶材料を封入することにより液晶表示装置
を作った。
A liquid crystal display device was fabricated by placing these substrates facing each other with each pixel electrode facing inward, pasting them together with a gap material in between, and then filling the cells thus formed with a commercially available liquid crystal material.

この時、MIM素子に用いた硬質炭素の成膜条件は、 圧   カニ0,05 Torr CH4流量:205CCM RFパワー:0.8W/− 温   度:100℃ であった。At this time, the conditions for forming the hard carbon film used in the MIM element were as follows: Pressure Crab 0.05 Torr CH4 flow rate: 205CCM RF power: 0.8W/- Temperature: 100℃ Met.

この表示装置を雰囲気温度が0〜60℃まで変化させ駆
動したところ、なんら表示能力ば変化は見られなかった
When this display device was driven while changing the ambient temperature from 0 to 60° C., no change in display performance was observed.

実施例3 一方透明基板として、パイレックス基板上に次のように
してMIM素子を設けた。まず、Crをスパッタリング
法により約1000λ厚に堆積後、パターン化して下部
共通電極を形成した。 p−cvo法により800人厚
0硬質炭素膜を形成後、パターン化して絶縁膜を形成し
た。更にその上に、ptを約2000λ厚に蒸着後、パ
ターン化して上部電極とした。
Example 3 On the other hand, an MIM element was provided on a Pyrex substrate as a transparent substrate in the following manner. First, Cr was deposited to a thickness of about 1000λ by sputtering, and then patterned to form a lower common electrode. After forming a hard carbon film with a thickness of 800 mm using the p-cvo method, it was patterned to form an insulating film. Furthermore, PT was vapor-deposited to a thickness of about 2000λ and patterned to form an upper electrode.

こうして形成されたHIM素子上にITOをスパッタリ
ング法で約500A厚に堆積後、パターン化して画素電
極とした。
ITO was deposited to a thickness of about 500 Å on the HIM element thus formed by sputtering, and then patterned to form a pixel electrode.

対向基板としてパイレックス基板を用いた。A Pyrex substrate was used as the counter substrate.

ITOをスパッタリング法で約500A厚に堆積後、ス
トライプ状にパターン化して共通画素電極を形成した。
ITO was deposited to a thickness of about 500 Å by sputtering, and then patterned into stripes to form a common pixel electrode.

これら2枚の基板を実施例1と同様にギャップ材を介し
て貼合せた後、市販の液晶材料を封入することにより液
晶表示装置を作った。
These two substrates were bonded together via a gap material in the same manner as in Example 1, and then a commercially available liquid crystal material was encapsulated to produce a liquid crystal display device.

27 硬質炭素膜の成膜条件は、 圧   カニ0.07 Torr CH4流量:15 SCCM RF小パワーiw/i 温   度:80℃ であった。27 The conditions for forming the hard carbon film are as follows: Pressure Crab 0.07 Torr CH4 flow rate: 15 SCCM RF small power iw/i Temperature: 80℃ Met.

この表示装置を雰囲気温度が0〜60℃まで変化させ駆
動したところ、表示能力に変化はみられなかった・ 実施例4 透明基板にはPET基板を用いITOをE、B、蒸着法
により約1000入厚に堆積させた。次いで、パターン
化して画素電極を形成した。
When this display device was operated with the ambient temperature varying from 0 to 60°C, no change in display performance was observed.Example 4 A PET substrate was used as the transparent substrate, and ITO was coated with E, B, and about 1000% by vapor deposition. It was deposited thickly. Next, it was patterned to form pixel electrodes.

次に、能動素子として硬質炭素膜を使用した肘H素子を
以下のように設けた。まず、基板の画素電極上にiを蒸
着法により約900A厚に堆積後パターン化して下部電
極を形成した。その上に、絶縁層として硬質炭素膜をプ
ラズマCVD法により約1300λ厚に堆積後ドライエ
ツチングによりパターンニングした。更に、上部電極と
してNiを蒸着法8− により約1500λ厚に堆積後パターニングした。
Next, an elbow H element using a hard carbon film as an active element was provided as follows. First, i was deposited on a pixel electrode of a substrate to a thickness of about 900 Å by vapor deposition, and then patterned to form a lower electrode. Thereon, a hard carbon film was deposited as an insulating layer to a thickness of about 1300λ by plasma CVD, and then patterned by dry etching. Further, as an upper electrode, Ni was deposited to a thickness of about 1500λ by vapor deposition method 8-, and then patterned.

他方の透明基板としてPETとしてITOをE、B、蒸
着法により約100OA厚に堆積した後、ストライプ状
にパターン化して共通画素電極を形成した。
As the other transparent substrate, ITO was deposited as PET to a thickness of about 100 OA by E, B, and evaporation methods, and then patterned into stripes to form a common pixel electrode.

両基板上に配向膜としてポリイミド膜を形成し、ラビン
グ処理を行なった。次に、これらの基板を各画素電極側
を内側にして対向させ、ギャップ材を介して貼合せ、更
にこうして形成されたセル内に市販の液晶材料を封入す
ることにより液晶表示装置を作った。
A polyimide film was formed as an alignment film on both substrates, and a rubbing process was performed. Next, these substrates were placed facing each other with each pixel electrode side facing inside, and bonded together with a gap material interposed therebetween, and a commercially available liquid crystal material was further sealed in the cells thus formed to produce a liquid crystal display device.

この時、HIM素子に用いた硬質炭素の成膜条件は、 圧   カニ0.02Torr CH4流量:55CCM RF小パワー0.]、5す/d 温  度:室温 であった。At this time, the conditions for forming the hard carbon film used in the HIM element were as follows: Pressure Crab 0.02Torr CH4 flow rate: 55CCM RF small power 0. ], 5s/d Temperature: room temperature Met.

この表示装置を雰囲気温度0〜60℃まで変化させ駆動
したところ、なんら表示能力に変化は見られなかった。
When this display device was driven while changing the ambient temperature from 0 to 60° C., no change was observed in the display performance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に係る液晶表示装置によれば、絶縁膜を硬質炭素
膜としたMIM素子が用いられていることから、下記の
ような効果がもたらされる。
According to the liquid crystal display device according to the present invention, since the MIM element in which the insulating film is a hard carbon film is used, the following effects are brought about.

1)プラズマCVD法等の気相合成法で作成されるため
、成膜条件によって物性が広範に制御でき、従ってデに
イス設計上の自由度が大きい。
1) Since it is produced by a vapor phase synthesis method such as plasma CVD, the physical properties can be controlled over a wide range by changing the film forming conditions, and therefore there is a large degree of freedom in device design.

2)硬質でしかも厚膜にできるため、機械的損傷を受は
難く、また厚膜化によるピンホールの減少も期待できる
2) Since it is hard and can be made into a thick film, it is less susceptible to mechanical damage, and it is also expected that pinholes will be reduced by making the film thicker.

3)室温付近の低温においても良質な膜を形成できるの
で、基板材質に制約がない。
3) Since a high-quality film can be formed even at low temperatures near room temperature, there are no restrictions on the substrate material.

4)膜厚、膜質の均一性に優れているため、薄膜デバイ
ス用として適している。
4) It has excellent uniformity in film thickness and film quality, making it suitable for thin film devices.

5)誘電率が低いので、高度の微細加工技術を必要とせ
ず、従って素子の大面積化に有利であり、さらに誘電率
が低いので素子の急峻性が高くI on/ I off
比がとれるので、低デユーティ比での駆動が可能である
5) Since the dielectric constant is low, advanced microfabrication technology is not required, and therefore it is advantageous for increasing the area of the device.Furthermore, the low dielectric constant allows the device to have a high steepness, resulting in I on/I off.
Since the ratio can be maintained, driving at a low duty ratio is possible.

6)液晶材料の温度特性と整合させることにより、雰囲
気温度が変化しても原動回路系に温度補償回路を設ける
ことがなる。
6) By matching the temperature characteristics of the liquid crystal material, a temperature compensation circuit can be provided in the driving circuit system even if the ambient temperature changes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は阿IM素子と画像電極とが連続している状態を
表わした図である。 第2図は本発明におけるHIM素子の電流−電圧特性図
である。 第3図、第4図及び第5図は本発明における硬質炭素膜
の性質を説明するための図である。 第6図は電圧の温度特性と透過率との関係を示したグラ
フである。 第7図は導電係数と液晶層に加わる実効電圧との関係を
測定したグラフである。 第8図は液晶表示装置の一部切欠斜視図である。 1・・・透明基板       2・・硬質炭素膜3・
・液晶         4・・画素電極5・・・能動
素子(MIM素子)  6・・・共通電極7・・・下部
電極       8・・配向膜9・・・ギャップ材 1−
FIG. 1 is a diagram showing a state in which the IM element and the image electrode are continuous. FIG. 2 is a current-voltage characteristic diagram of the HIM element in the present invention. FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 5 are diagrams for explaining the properties of the hard carbon film in the present invention. FIG. 6 is a graph showing the relationship between voltage temperature characteristics and transmittance. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the conductivity coefficient and the effective voltage applied to the liquid crystal layer. FIG. 8 is a partially cutaway perspective view of the liquid crystal display device. 1...Transparent substrate 2...Hard carbon film 3...
-Liquid crystal 4...Pixel electrode 5...Active element (MIM element) 6...Common electrode 7...Lower electrode 8...Alignment film 9...Gap material 1-

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一対の透明基板間に液晶材料を挟持してなり、か
つ、少なくとも一方の基板上に設けられた複数個の画素
電極の各々に少なくとも1つの導体−絶縁膜−導体から
なる能動素子が接続されているアクティブ・マトリクス
型液晶表示装置において、前記絶縁膜は硬質炭素膜であ
り、かつ、駆動回路系には温度補償回路を有していない
ことを特徴とする液晶表示装置。
(1) A liquid crystal material is sandwiched between a pair of transparent substrates, and each of a plurality of pixel electrodes provided on at least one substrate has at least one active element consisting of a conductor-insulating film-conductor. A connected active matrix liquid crystal display device, characterized in that the insulating film is a hard carbon film, and the drive circuit system does not include a temperature compensation circuit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0696819A1 (en) * 1994-07-12 1996-02-14 International Business Machines Corporation Diamond-like carbon for use in VLSI and ULSI interconnect systems
KR20160000559U (en) * 2014-08-06 2016-02-17 김상열 Smart slim stand

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