JPH03238424A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPH03238424A
JPH03238424A JP2034709A JP3470990A JPH03238424A JP H03238424 A JPH03238424 A JP H03238424A JP 2034709 A JP2034709 A JP 2034709A JP 3470990 A JP3470990 A JP 3470990A JP H03238424 A JPH03238424 A JP H03238424A
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JP
Japan
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liquid crystal
substrate
film
electrode
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2034709A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Kimura
裕治 木村
Hitoshi Kondo
均 近藤
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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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain the liquid crystal display device which is high in fineness and resolution and can make large-sized display by forming this device into the structure in which liquid crystal cells with active elements are laminated in multiple layers. CONSTITUTION:This device is made into the structure in which the liquid crystal cells are laminated in at least >=2 layers. At least one of the active elements 45 are connected to each of plural pieces of picture element electrodes 44 provided on at least one substrate of the liquid crystal cells. Namely, the active element (switching element) 45 and a common electrode 46 are provided to each of the respective picture element electrodes 44 to execute active matrix driving. TFT elements formed by using a-Si, Poly-Si, etc., and MIM elements, etc., formed by using hard carbon films, etc., as insulating layers are used as the active elements 45. The liquid crystal display device which can make large- sized display and can make display with the fine fineness and high resolution is obtd. in this way.

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、能動素子を使
用した液晶セルを少なくとも2層以上積層してなる積層
型液晶表示装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a stacked liquid crystal display device formed by stacking at least two or more layers of liquid crystal cells using active elements.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕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・マトリクス方式のパネルに移行してい
る。その理由はOA機器や液晶TVなどにおいて大面積
の液晶パネルの要望が大きくなっているためである。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とられている。
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] 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 growing demand for large-area liquid crystal panels for office automation equipment, liquid crystal TVs, and the like. In this active matrix method, an active element is provided for each pixel.

ところで、現在OA機器や液晶TV等に使用されている
アクティブ・マトリクス方式の液晶パネルには、通常一
対の透明基板間に液晶層を挟持してなる単層の液晶セル
を備えたものが使用されている。
By the way, active matrix type liquid crystal panels currently used in office automation equipment, liquid crystal TVs, etc. are usually equipped with a single-layer liquid crystal cell made by sandwiching a liquid crystal layer between a pair of transparent substrates. ing.

しかしながら、この種の従来の液晶パネルの表示能力は
高々16階調であり、従来のCRTに比へ劣っている。
However, the display capability of this type of conventional liquid crystal panel is at most 16 gray levels, which is inferior to that of a conventional CRT.

また、今後、高精細CAD、高品位TV等のために高品
位デイスプレィが必要となってくるが、従来の液晶パネ
ルではこれに対応することは不可能である。
Further, in the future, high-definition displays will be required for high-definition CAD, high-definition TVs, etc., but conventional liquid crystal panels will not be able to meet these demands.

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされ
たもので、表示能力が飛躍的に向上し、大型表示が可能
で、しかも高解像度、高品位の表示を実現できる液晶表
示装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and provides a liquid crystal display device that has dramatically improved display capability, is capable of large-sized display, and can also realize high-resolution, high-quality display. The purpose is to provide.

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記目的を達成
するため、本発明によれば、対の透明基板間に液晶層を
挟持してなる液晶セルを少なくとも2M以上積層した構
造を有し、前記液晶セルの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つの能
動素子が接続されていることを特徴とする液晶表示装置
が提供される。
[Means and effects for solving the problem] In order to achieve the above object, the present invention has a structure in which at least 2M or more liquid crystal cells each having a liquid crystal layer sandwiched between a pair of transparent substrates are laminated, There is provided a liquid crystal display device characterized in that at least one active element is connected to each of a plurality of pixel electrodes provided on at least one substrate of the liquid crystal cell.

以下1本発明の液晶表示装置について図面を参照しなが
ら詳述する。
Hereinafter, a liquid crystal display device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の液晶表示装置を模式的に示した断面図
である。この液晶表示装置は2つの液晶セル、すなわち
第1セル1と第2セル2を積層した構造を有する。第1
セル1と第2セル2は各々独立に恥動し、透過率を変化
させることにより階調を上げるようにしている。各液晶
セルは、例えば、第2図に示すように別々に作成し重ね
合わせてもよいし、第3図に示すように中間の透明基板
を共通にした形で該基板の両側に各液晶セルを形成して
もよい。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a liquid crystal display device of the present invention. This liquid crystal display device has a structure in which two liquid crystal cells, namely a first cell 1 and a second cell 2, are stacked. 1st
The cell 1 and the second cell 2 each move independently, and the gradation is raised by changing the transmittance. For example, each liquid crystal cell may be manufactured separately and stacked on top of each other as shown in FIG. 2, or as shown in FIG. may be formed.

第2図において、第1セル1の一方のガラス基板3上に
は平滑用透明膜4が形成され、その上にコモン側透明電
極5及び配向膜6が形成され配向処理が施しである。ま
た他方のガラス基板7上にはセグメント側透明電極8及
び配向膜9が形成され配向処理が施しである。これらの
一対の電極付基板は電極側が内向きとなるように対向配
置され、周辺にスペーサ10を介在させて貼り合わされ
、内部に液晶11が封入され、第1セル1が形成されて
いる。
In FIG. 2, a smoothing transparent film 4 is formed on one glass substrate 3 of the first cell 1, and a common side transparent electrode 5 and an alignment film 6 are formed thereon and subjected to alignment treatment. Further, on the other glass substrate 7, a segment-side transparent electrode 8 and an alignment film 9 are formed and subjected to alignment treatment. These pair of electrode-attached substrates are arranged facing each other so that the electrode side faces inward, and are bonded together with a spacer 10 interposed around the periphery, and a liquid crystal 11 is sealed inside to form a first cell 1.

方、第2セル2の一方のガラス基板12上にはコモン側
透明電極13及び配向膜14が形成され配向処理が施し
である。また他方のガラス基板15上にはセグメント側
透明電極16及び配向@17が形成され配向処理が施し
である。これら一対の電極付基板は電極側が内向きとな
るように対向配置され、周辺にスペーサ18を介在させ
て貼り合わされ、内部に液晶19が封入され、第2セル
2が形成されている。これら第1セルl及び第2セル2
を上下に積層し、その両側に偏光板20.21をそれぞ
れ配設することにより、液晶表示装置が構成されている
。なお、第1セル1のガラス基板3上にはカラーフィル
ター22が設けである。また、図示はしてないが、各液
晶セルの基板上に形成された複数の画素電極の各々には
それぞれ少なくとも1つの能動素子が設けられており、
アクティブ・マトリクス開動を行うようになっている。
On the other hand, a common side transparent electrode 13 and an alignment film 14 are formed on one glass substrate 12 of the second cell 2, and an alignment treatment is performed. Further, on the other glass substrate 15, a segment-side transparent electrode 16 and orientation@17 are formed and subjected to an orientation treatment. These pair of electrode-attached substrates are arranged facing each other so that the electrode side faces inward, and are bonded together with a spacer 18 interposed around the periphery, and a liquid crystal 19 is sealed inside to form a second cell 2. These first cell l and second cell 2
A liquid crystal display device is constructed by stacking the above layers one above the other and disposing polarizing plates 20 and 21 on both sides thereof. Note that a color filter 22 is provided on the glass substrate 3 of the first cell 1. Although not shown, each of the plurality of pixel electrodes formed on the substrate of each liquid crystal cell is provided with at least one active element,
It is designed to perform active matrix opening.

第3図は第2図における第1セルlの上側ガラス基板7
と第2セル2の下側ガラス基板12の2枚のガラス基板
を1枚の共通ガラス基板30とした構造例で、その他の
構成は第2図と同様となっている。
FIG. 3 shows the upper glass substrate 7 of the first cell l in FIG.
This is an example of a structure in which the two glass substrates of the lower glass substrate 12 of the second cell 2 are one common glass substrate 30, and the other structure is the same as that in FIG.

次に、本発明の液晶表示装置の作製方法を説明するが、
2層以上の多層パネルとしても各液晶セルの作製方法は
基本的に変わらないので、ここでは−層目の液晶セルの
作製方法を中心に第4図に従って説明する。
Next, a method for manufacturing the liquid crystal display device of the present invention will be explained.
Since the manufacturing method of each liquid crystal cell is basically the same even in a multilayer panel having two or more layers, the method of manufacturing the -th layer liquid crystal cell will be mainly explained with reference to FIG. 4.

まず、$1!縁透明基板41としては、ガラス板、プラ
スチック板又はフレキシブルなプラスチックフィルム等
が使用される。そして、基板41上に液晶表示用透明電
極材料としてITO,ZnO:A(+、ZnO:Si、
SnO2:Sbのような透明電極材料をスパッタリング
、蒸着、CVD法等の方法で数百λから数戸堆積させ、
次に所定のパターンにパターニングする。このとき単純
マトリクス用基板であれば透明電極をストライプ状にパ
ターニングして、液晶表示用基板とする。アクティブ・
マトリクス用基板にするには、透明電極をパターニング
後、各画素電極44ごとに能動素子(スイッチング素子
)45と共通電極46を設ける。能動素子45としては
、a−5i、 Po1y−5i等を用いたTPT素子や
、#@縁層として硬質炭素膜、SiNx、 SiC,T
a2O,、AM20.などを用いたME素子、阿SI素
子や、PINダイオード、バックツーバックダイオード
、バリスタ等を用いる。共通電極46の配線には、先に
用いた透明電極材料やAQ、 N1. Cr、Ni−C
r、Mo、Ta、Ti、 Au、 Ag、 Pt等の高
導電材料を用い、スパッタリング、蒸着、CVD法等の
方法により数百大から数μ堆積させ、パターニングする
。このようにしてアクティブ・マトリクス用基板が得ら
れる。
First, $1! As the edge transparent substrate 41, a glass plate, a plastic plate, a flexible plastic film, or the like is used. Then, ITO, ZnO:A(+, ZnO:Si,
A transparent electrode material such as SnO2:Sb is deposited from several hundred λ to several layers by sputtering, vapor deposition, CVD, etc.
Next, it is patterned into a predetermined pattern. At this time, if the substrate is a simple matrix substrate, transparent electrodes are patterned into stripes to obtain a liquid crystal display substrate. Active·
To use it as a matrix substrate, after patterning the transparent electrode, an active element (switching element) 45 and a common electrode 46 are provided for each pixel electrode 44. As the active element 45, a TPT element using a-5i, Poly-5i, etc., a hard carbon film, SiNx, SiC, T as a #@edge layer.
a2O,, AM20. ME elements, ASI elements, PIN diodes, back-to-back diodes, varistors, etc. are used. The wiring of the common electrode 46 is made of the previously used transparent electrode material, AQ, N1. Cr, Ni-C
Using a highly conductive material such as r, Mo, Ta, Ti, Au, Ag, or Pt, a thickness of several hundred to several micrometers is deposited by a method such as sputtering, vapor deposition, or CVD, and then patterned. In this way, an active matrix substrate is obtained.

これらの基板の対向基板には同様に作製された透明基板
41を用い、その表面にポリイミドの様な配向材48を
付けてラビング処理を行ない、さらにシール材(図示せ
ず)を付け、ギャップ材49を入れてセルギャップを一
定にし、最後に液晶43を封入して液晶セルとする。な
お、第4図には示してないが第2図及び第3図に示しで
ある平滑用透明膜4、カラーフィルター22の形成は常
法により行うことができる。
A transparent substrate 41 made in the same manner was used as the opposite substrate to these substrates, and an alignment material 48 such as polyimide was applied to the surface and rubbed, a sealing material (not shown) was applied, and a gap material was applied. 49 to make the cell gap constant, and finally liquid crystal 43 is sealed to form a liquid crystal cell. Although not shown in FIG. 4, the smoothing transparent film 4 and color filter 22 shown in FIGS. 2 and 3 can be formed by a conventional method.

本発明の液晶表示装置は以上のような方法で作製した複
数個の液晶セルを積層して得られるが、その積層の仕方
としては、例えば第2図に示したように液晶セルを貼り
合わせてもよいし、第3図に示したように両セルの透明
基板の一方を共通にしてその両側にそれぞれ液晶セルを
形成するようにしてもよい。共通基板としてプラスチッ
ク基板を用いるとより一層薄型化、軽量化を図ることが
できる。また、本発明の液晶表示装置は、白黒表示とカ
ラー表示のいずれにも適用可能である。
The liquid crystal display device of the present invention is obtained by stacking a plurality of liquid crystal cells produced by the method described above, but the stacking method is, for example, by bonding the liquid crystal cells together as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 3, one of the transparent substrates of both cells may be used in common, and liquid crystal cells may be formed on both sides thereof. If a plastic substrate is used as the common substrate, it is possible to further reduce the thickness and weight. Further, the liquid crystal display device of the present invention is applicable to both black and white display and color display.

次に、本発明において能動素子として好ましく用いられ
るMIM素子の作製について第5図に従って述べる。
Next, the fabrication of an MIM element preferably used as an active element in the present invention will be described with reference to FIG.

第5図は画素電極44がMIM素子45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(図示せず)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電極44を形威し、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
パターニングして下部電極47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42を被
覆後、トライエツチング、ウェットエツチング又はレジ
ストを用いるリフトオフ法により所定のパターンにパタ
ーニングして絶縁膜とし、次にその上に蒸着、スパッタ
リング等の方法により上部電極、共通電極用導体薄膜を
被覆し、所定のパターンにパターニングして上部電極兼
共通電極46を形成し、最後に下部電極47の不必要部
分を除去し、透明電極パターンを露出させ、画素電極と
する。この場合、呵■M素子の構成はこれに限られるも
のではなく、N1!’!素子の作成機、最上層に透明電
極を設けたもの、透明電極が上部又は下部電極を兼ねた
構成のもの。
FIG. 5 shows how the pixel electrode 44 is connected to the MIM element 45. First, a transparent electrode material for pixel electrodes is deposited on a transparent substrate (not shown).
It is deposited by a method such as sputtering, and patterned into a predetermined pattern to form the pixel electrode 44, and then a conductive thin film for the lower electrode is formed by a method such as vapor deposition or sputtering.
The lower electrode 47 is patterned into a predetermined pattern by wet or dry etching, and a hard carbon film 42 is coated thereon by a plasma CVD method, an ion beam method, etc., and then a predetermined pattern is formed by tri-etching, wet etching, or a lift-off method using a resist. An insulating film is formed by patterning the insulating film, and then a conductor thin film for an upper electrode and a common electrode is coated thereon by a method such as vapor deposition or sputtering, and is patterned into a predetermined pattern to form an upper electrode/common electrode 46. Finally, unnecessary portions of the lower electrode 47 are removed to expose the transparent electrode pattern, which is used as a pixel electrode. In this case, the configuration of the M element is not limited to this, but N1! '! Element making machines, those with a transparent electrode on the top layer, and those with a structure in which the transparent electrode also serves as the upper or lower electrode.

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。
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〜数千人の範囲
である。硬質炭素膜の厚さは100〜8000ス、望ま
しくは200〜5000A 、さらに望ましくは300
〜4000Åの範囲である。
Here, the thickness of the lower electrode, upper electrode and transparent electrode is usually
These 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 to 8000 mm, preferably 200 to 5000 mm, and more preferably 300 mm.
~4000 Å range.

硬質炭素膜を用いたMIM素子を用いる事により、表示
品質の向上、低温での作製が可能となる。
By using an MIM element using a hard carbon film, display quality can be improved and manufacturing can be performed at low temperatures.

また、従来、液晶セルの構成基板としてプラスチック基
板を用いた場合、その耐熱性から能動素子を用いたアク
ティブ・マトリクス装置の作製が非常に困難であった。
Furthermore, conventionally, when a plastic substrate is used as a constituent substrate of a liquid crystal cell, it has been extremely difficult to fabricate an active matrix device using active elements due to its heat resistance.

しかし硬質炭素膜は室温程度の基板温度で良質な膜の作
製が可能であり、しかも、プラスチック基板においても
作製が可能となり、非常に有効な画質向上手段である。
However, a hard carbon film can be produced at a substrate temperature of about room temperature, and can also be produced on a plastic substrate, making it a very effective means for improving image quality.

続いて、本発明で好ましく使用されるMIM素子の材料
について説明する。
Next, materials of the MIM element preferably used in the present invention will be explained.

下部電極47の材料としては、AN、丁a、Cr、 W
The materials of the lower electrode 47 include AN, Dina, Cr, and W.
.

わ、Pt、Ni、透明導電体等の種々の導電体が使用さ
れる。
Various conductors are used, such as Pt, Ni, and transparent conductors.

上部電極(共通電極)46の材料としては、肋、Cr、
Ni、 Mo、 Pt、 Ag、透明導電体等積々の導
電体が使用されるが、■−V特性の安定性及び信頼性が
特に優れている点からNi、 Pt、 Agが好ましい
。M!、縁膜42として硬質炭素膜を用いたME素子は
電極の種類を変えても工〜V特性の対称性が変化せず、
またQnIce(Trの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(1−V特性
)の劣化及び変化が生しる。これらを考慮すると、Ni
、 Pt、Agの使用が望ましい。
Materials for the upper electrode (common electrode) 46 include ribs, Cr,
A wide variety of conductors can be used, including Ni, Mo, Pt, Ag, and transparent conductors, but Ni, Pt, and Ag are preferred because they have particularly excellent stability and reliability in -V characteristics. M! , in the ME element using a hard carbon film as the edge film 42, the symmetry of the E-V characteristics does not change even if the type of electrode is changed;
Also, from the relationship between QnIce (Tr), it can be seen that Poole-Frenkel type conduction is occurring.This also indicates that in the case of this type of MIM element, the combination of the upper electrode and the lower electrode may be used in any way. However, the device characteristics (1-V characteristics) deteriorate and change depending on the adhesion between the hard carbon film and the electrode and the interface condition. Taking these into consideration, Ni
, Pt, and Ag are preferable.

本発明におけるMIM素子のI−V特性は第6図のよう
に示され、近似的には以下に示すような伝導式%式% (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:キャリャ密度 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ニボルツマン定数 T:雰囲気
温度 ε、:硬質炭素膜の誘電率ε。:真空誘電率 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、液相でも固相でも使用可能である。
The IV characteristics of the MIM element in the present invention are shown in Figure 6, and can be approximated by the following conduction formula (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: Niboltzmann constant for the thickness of the hard carbon film T: Ambient temperature ε,: Dielectric constant ε of the hard carbon film. : An organic compound gas, especially a hydrocarbon gas, is used to form a vacuum dielectric constant hard carbon film. The phase state of these raw materials does not necessarily have to be a gas phase at normal temperature and pressure; they can be used in either a liquid or solid phase as long as they can be vaporized through melting, evaporation, sublimation, etc. by heating or reduced pressure. be.

原料ガスとしての炭化水素ガスについては、例えば、C
H4、C2HイC,Hs、 C4H1゜等のパラフィン
系炭化水素、C2H4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
Paraffinic hydrocarbons such as H4, C2H, C, Hs, C4H1゜, acetylenic hydrocarbons such as C2H4, olefinic hydrocarbons, acetinic hydrocarbons, diolefinic hydrocarbons, and even aromatic hydrocarbons. Gases containing at least 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、C05C02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 carbon element, such as alcohols, ketones, ethers, esters, and C05C02, can be used.

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まり製膜がなされて
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 0.1〜50W/cm 圧   カニ to−’〜10丁orr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
50℃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lOA〜数
μff1)の少なくとも一方を含む硬質炭素膜が堆積す
る。硬質炭素膜の諸特性を表−1に示す。
RF output crab 0.1 to 50 W/cm Pressure crab to-' to 10 c orr 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 ~1
The temperature is 50°C. ) Due to this plasma state, the raw material gas is decomposed into radicals and ions and reacts, resulting in amorphous (amorphous) and microcrystalline (crystal sizes are several) consisting of carbon atoms C and hydrogen atoms H. A hard carbon film containing at least one of lOA to several μff1) is deposited. Table 1 shows the properties of the hard carbon film.

表−エ 注)測定法; 比 抵 抗(ρ):コプレナー型セルによるI−■特性
より求める。
Table E Note) Measurement method: Specific resistance (ρ): Determined from I-■ 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)””=B(h v −Egopt)の関
係より決定する。
Optical bandgap (Egopt): Obtain the absorption coefficient (α) from the spectral characteristics and determine from the relationship (ah v)””=B(h v −Egopt).

膜中水素量(CM) :赤外吸収スペクトルから290
0am−1付近のピークを積分し、 吸収断面積Aをかけて求める。
Hydrogen content in the film (CM): 290 from infrared absorption spectrum
Integrate the peak near 0 am-1 and multiply by the absorption cross section A to find it.

cl(=A1f a (w)/vdw SP3/SP”比:赤外吸収スペクトルを、SF3゜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。
cl(=A1f a (w)/vdw SP3/SP" ratio: infrared absorption spectrum, SF3°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7図及び第8図に示
すように炭素原子がSP3の混成軌道とSP′の混成軌
道とを形成した原子間結合が混在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。
Analysis of the hard carbon film thus formed by IR absorption and Raman spectroscopy revealed that carbon atoms formed SP3 hybrid orbital and SP' hybrid orbital as shown in Figures 7 and 8, respectively. It has become clear that there are interatomic bonds. 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、 2800〜3150a++−1
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9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S
P3/ SP”比を知ることができる。
The IR spectrum includes 2800-3150a++-1
Although the spectra of many modes overlap and are measured,
The attribution of the peaks corresponding to each wave number is clear, and if we perform peak separation using a Gaussian distribution as shown in Figure 9, calculate the area of each peak, and find the ratio, we can obtain S.
You can know the P3/SP” ratio.

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10A〜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 about several tens of amps to several μm.

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寿命が増加するために基板温度
の低温化、大面積での均一化が図れ、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 lower the RF output, the higher the resistivity and hardness of the film, and the lower the pressure, the longer the life of the active species. There is a tendency for the number to increase. 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〜150℃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 that it can form a hard carbon film of good quality even under relatively low temperature conditions of about room temperature to 150° C., so it is optimal 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,、AQ、O,、SiNxと比較して
小さいため、同し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1歩留まりが向上する(能動条件の関係からLC
DとME素子との容量比はCLCD : CMH4=1
0:l程度必要である)。
Furthermore, the dielectric constant of the film is 2 to 6, which is smaller than that of Ta2O, AQ, O, and SiNx, which are conventionally used in MIM. Because it only needs to be large, it does not require much microfabrication and the yield improves (because of the active conditions, LC
The capacitance ratio between D and ME element is CLCD: CMH4=1
0:1 is required).

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
CDll1動が可能となり、高密度のLCDが実現でき
る。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。
Therefore, the smaller the dielectric constant, the greater the steepness,
The ratio between the on-current Ion and the off-current Ioff can be increased. Therefore, L at lower duty ratio
CDll1 movement becomes possible, and a high-density LCD can be realized. 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)、高密度のしCDが実現
できる。
Considering the above points, by using a hard carbon film,
Low cost, gradation (colorization), and high density CD 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1
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, this hard carbon film contains 1 in addition to carbon atoms and hydrogen atoms.
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へて約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^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 approximately 2-3 times thicker than that of non-doped ones. This makes it possible to prevent the occurrence of pinholes during device fabrication and to dramatically improve the mechanical strength of the device. Furthermore, 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−H間及びC−X間の結合エネルギーはC−0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 bond energy between C-H and between C-X is larger for C-0.

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。
In order to use these elements as constituent elements of the film, raw material gases include, in addition to hydrocarbon gas and hydrogen, elements of group Ⅰ, group Ⅰ, and group ① of the Periodontal System Table.

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「他の化合物」とい
うこともある)のガスが用いられる。
Alkali metal elements, alkaline earth metal elements, nitrogen atoms,
A gas of a compound (or molecule) containing an oxygen atom, a chalcogen element, or a halogen element (hereinafter, these may be referred to as "other compounds") is used.

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(OC2H5)3、B2HG、BCQ、、BBr3
、BF、、AQ(0−i−C,H7)、、(CH,)、
AQ、(C,1H1)、AQ、(i−C4H,)、A+
2、AQCQ、、Ga (0−1−C1H7L、(CH
])、 Ga、(C2H9)]Ga、GaCQ、、Ga
Br、、(0−i−CiH7)]、In、 (C2H,
)]In等がある。
Examples of compounds containing Group I elements of the periodic table include B(OC2H5)3, B2HG, BCQ, BBr3
,BF,,AQ(0-i-C,H7),,(CH,),
AQ, (C, 1H1), AQ, (i-C4H,), A+
2, AQCQ, , Ga (0-1-C1H7L, (CH
]), Ga, (C2H9)]Ga, GaCQ, , Ga
Br,, (0-i-CiH7)], In, (C2H,
)]In etc.

周期律表第■族元素を含む化合物としては、例えばSi
H4,5i2H,、Si、)I9、(C2)1.、)、
SiH,SiF、。
Examples of compounds containing Group Ⅰ elements of the periodic table include Si.
H4,5i2H,,Si,)I9,(C2)1. ,),
SiH, SiF.

5it(2CQ2、Si(OCH3)4.51(oc2
H5)4、Si (QC,)17 )4 。
5it(2CQ2, Si(OCH3)4.51(oc2
H5)4, Si (QC,)17)4.

GeCQ4、GeH4、Ge(OC2H3)、、 Ge
(C2H,)4、(CH,)4Sn、(C2H5)4S
n、 5nCQ4等がある。
GeCQ4, GeH4, Ge(OC2H3), Ge
(C2H,)4, (CH,)4Sn, (C2H5)4S
n, 5nCQ4, etc.

周期律表第■族元素を含む化合物としては、例えば、P
H3、PF、、PF、、PCQ2F、、PcQ2F、 
PCQ、、PBr、、PO(OCH,)、、P(C2H
G)3、POCQ、、AsH3、AsCQ3、AsBr
、、 AsF、、AsF9、AsCQ、、SbH,、S
bF、、5bcQ3、Sb (QC2Hs )y等があ
る。
As a compound containing an element of group Ⅰ of the periodic table, for example, P
H3,PF,,PF,,PCQ2F,,PcQ2F,
PCQ,,PBr,,PO(OCH,),,P(C2H
G) 3, POCQ, AsH3, AsCQ3, AsBr
,,AsF,,AsF9,AsCQ,,SbH,,S
bF, 5bcQ3, Sb(QC2Hs)y, etc.

アルカリ金属原子を含む化合物としては、例えばLi0
−i−C,H7、Na0−i−C,)I、、KO−i−
C,H□等がある。
As a compound containing an alkali metal atom, for example, Li0
-i-C,H7,Na0-i-C,)I,,KO-i-
There are C, H□, 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 (QC21(S )!、’g(OCz)Is)3、
(CzHs)zMg等がある。
Examples of compounds containing alkaline earth metal atoms include C
a (QC21(S )!,'g(OCz)Is)3,
(CzHs)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、アミン基、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 amine 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, hydroxyl groups, aldehyde groups, acyl groups, ketone groups, nitro groups, nitroso groups, sulfone groups, ether bonds, ester bonds, peptide bonds, and functional groups or bonds such as heterocycles containing oxygen. Further, examples thereof include organic compounds having a metal alkoxide, metal alkoxides, and the like.

カルコゲン系元素を含む化合物としては、例えばH2S
、(C)1□)(CH2)4S(CH2)、CH3、C
H2=C)ICH2SCH2CH=CH2、C21(,
5C2H3、C2)!、SCH,、チオフェン、)12
Se、(C2)1.)、Se、H2Te等がある。
Examples of compounds containing chalcogen elements include H2S
,(C)1□)(CH2)4S(CH2),CH3,C
H2=C) ICH2SCH2CH=CH2, C21(,
5C2H3,C2)! ,SCH,,thiophene,)12
Se, (C2)1. ), Se, H2Te, 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、ハロホルム等の有機化合物が用いら
れる。
Compounds containing halogen elements include, for example, fluorine,
Inorganic compounds and halogenated compounds such as chlorine, bromine, iodine, hydrogen fluoride, chlorine fluoride, bromine fluoride, iodine fluoride, chlorine hydrogen, bromine chloride, iodine chloride, hydrogen bromide, iodine bromide, hydrogen iodide, etc. Organic compounds such as alkyl, halogenated aryl, halogenated styrene, halogenated polymethylene, and haloform are used.

〔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 透明基板としてパイレックス基板を用い、該パイレック
ス基板上にITOを約800λ厚にマク早トロンスパッ
タ法を用い堆積させ、次いでパターニングして画素電極
を形成した。
Example 1 A Pyrex substrate was used as a transparent substrate, and ITO was deposited on the Pyrex substrate to a thickness of about 800λ using the Macrotron sputtering method, and then patterned to form a pixel electrode.

続いて、能動素子として硬質炭素膜を使用したMIM素
子を以下のようにして設けた。
Subsequently, an MIM element using a hard carbon film as an active element was provided as follows.

まず、基板の画素電極上に胸を蒸着法により約1000
λ厚に堆積後、パターニングして下部電極を形成した。
First, about 1,000 layers are deposited on the pixel electrodes of the substrate by vapor deposition.
After depositing to a thickness of λ, patterning was performed to form a lower electrode.

その上に、絶縁膜として硬質炭素膜をプラズマCVD法
により約900A厚に堆積後、トライエツチングにより
パターニングした。更に、各硬質炭素絶縁膜上にNiを
蒸着法により約100OA厚に堆積後、パターニングし
て上部電極を形成した。
A hard carbon film was deposited thereon as an insulating film to a thickness of about 900 Å by plasma CVD, and then patterned by tri-etching. Further, Ni was deposited on each hard carbon insulating film to a thickness of about 100 OA by vapor deposition, and then patterned to form an upper electrode.

以上の如き手順で電極付基板を2枚作製した。Two electrode-attached substrates were manufactured using the procedure described above.

次に中間透明基板(共通基板)としてパイレックス基板
を用い、その両面にそれぞれITO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
ニングして共通画素電極を形成した。
Next, a Pyrex substrate was used as an intermediate transparent substrate (common substrate), and ITO was deposited on both sides thereof to a thickness of about 100 OA by sputtering, and patterned into stripes to form a common pixel electrode.

次に上記2枚の電極付パイレックス基板及び電極付中間
パイレックス基板の電極形成面上にそれぞれ配向膜とし
てポリイミド膜を形成し、ラビング処理を行なった。
Next, a polyimide film was formed as an alignment film on the electrode formation surfaces of the two Pyrex substrates with electrodes and the intermediate Pyrex substrate with electrodes, and a rubbing treatment was performed.

そして中間基板を中央にし、その両側にそれぞれ電極付
基板を各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各セル内に市販の
液晶材料を封入することにより液晶表示装置を作った。
Then, with the intermediate substrate in the center, substrates with electrodes are placed on both sides of the intermediate substrate, facing each other with the electrodes facing inside, and bonded together via a gap material, and furthermore, a commercially available liquid crystal material is sealed in each cell thus formed. created a liquid crystal display device.

この時、 MIM素子に用いた硬質炭素の成膜条件は。At this time, the conditions for forming the hard carbon film used in the MIM element are as follows.

圧   カニ0.03  Torr CH4流量 :to SCCM RFパ’7−:0.2W/cj 温  度:室温 であった。Pressure Crab 0.03 Torr CH4 flow rate: to SCCM RF PA'7-: 0.2W/cj Temperature: room temperature Met.

実施例2 透明基板としてパイレックス基板を用い、該パイレック
ス基板上に画素電極としてITOを約1000ス厚に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15
00ス厚に堆積させた後、パターニングした。
Example 2 A Pyrex substrate was used as a transparent substrate, and ITO was deposited on the Pyrex substrate to a thickness of about 1000 mm as a pixel electrode.
, B. After depositing by vapor deposition method, patterning was performed. Next, about 15% of AQ was deposited as a lower electrode by vapor deposition.
After depositing it to a thickness of 0.00 mm, it was patterned.

続いて、硬質炭素膜をプラズマCVD法で約800A厚
に堆積させた後、ドライエツチングによりパタニングし
た。更に、上部電極としてNiをE、B、蒸着法により
約1500λ厚に堆積させた後、パターニングした。以
上の如き手順で電極付基板を2枚作成した。
Subsequently, a hard carbon film was deposited to a thickness of about 800 Å by plasma CVD, and then patterned by dry etching. Further, as an upper electrode, Ni was deposited to a thickness of about 1500λ by E, B, and evaporation methods, and then patterned. Two electrode-attached substrates were created using the procedure described above.

次に中間透明基板(共通基板)としてフレキシブルプラ
スチックフィルムを用い、該プラスチックフィルムの両
面にITOをスパッタリング法により約1000ス厚に
堆積後、ストライプ状【こパターニングして共通画素電
極を形成した。
Next, using a flexible plastic film as an intermediate transparent substrate (common substrate), ITO was deposited on both sides of the plastic film to a thickness of about 1000 mm by sputtering, and then patterned into stripes to form a common pixel electrode.

次に上記2枚の電極付パイレックス基板及び電極付プラ
スチックフィルム中間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。
Next, a polyimide film was formed as an alignment film on the two Pyrex substrates with electrodes and the plastic film intermediate substrate with electrodes, and a rubbing treatment was performed.

そして電極付プラスチックフィルム中間基板を中央にし
、その両側にそれぞれ電極付パイレックス基板を各電極
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各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。この時、一方
のパイレックス基板にカラーフィルターを設はカラー表
示とした。
Then, the plastic film intermediate substrate with electrodes is placed in the center, and the Pyrex substrates with electrodes are placed on both sides of the intermediate substrate with the electrodes facing each other with the electrodes facing inward, and bonded together with a gap material interposed therebetween.
Furthermore, a liquid crystal display device was manufactured by sealing a commercially available liquid crystal material into each cell thus formed. At this time, a color filter was installed on one of the Pyrex substrates to create a color display.

上記において、MIM素子に用いた硬質炭素膜の成膜条
件は、 圧   カニ0,02  Torr CH4流量:20 SCCM RFパ’7− :0,8W/、、( 温   度:100℃ であった。
In the above, the conditions for forming the hard carbon film used in the MIM element were as follows: pressure: 0.02 Torr CH4 flow rate: 20 SCCM RF pressure: 0.8 W/ (temperature: 100°C).

実施例3 一方の透明基板としてパイレックス基板を用い、該パイ
レックス基板上に次のようにして■IM素子を設けた。
Example 3 A Pyrex substrate was used as one of the transparent substrates, and an IM element was provided on the Pyrex substrate in the following manner.

まず、Crをスパッタリング法により約1000ス厚に
堆積後、パターニングして下部共通電極を形成した。次
にその上にSiH,及びNH3からP−CVD法により
800λ厚の5iN)(膜を形成後、パターニングして
絶縁膜を形成した。更にその上にCrを約200OA厚
に蒸着後、パターニングして上部電極とした。
First, Cr was deposited to a thickness of about 1000 mm by sputtering, and then patterned to form a lower common electrode. Next, an insulating film was formed by forming an 800λ thick 5iN film using SiH and NH3 using the P-CVD method, and then patterning it.Furthermore, Cr was deposited to a thickness of about 200OA, and then patterned. This was used as the upper electrode.

こうして形成されたMIM素子上にITOをスパッタリ
ング法で約500A厚に堆積後、パターニングして画素
電極とした。以上の如き手順で電極付基板を2枚作製し
た。
ITO was deposited to a thickness of about 500 Å on the MIM element thus formed by sputtering, and then patterned to form a pixel electrode. Two electrode-attached substrates were manufactured using the procedure described above.

次に中間透明基板(共通基板)としてパイレックス基板
を用い、その両面にそれぞれ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ニング
して共通画素電極を形成した。
Next, a Pyrex substrate was used as an intermediate transparent substrate (common substrate), and ITO was deposited on both sides of the substrate to a thickness of about 500 Å by sputtering, and then patterned into stripes to form a common pixel electrode.

そして中間基板を中央にし、その両側にそれぞれ電極付
基板を各電極側を内側にして対向させ。
Then, with the intermediate substrate in the center, substrates with electrodes are placed on both sides of the intermediate substrate, facing each other with each electrode side facing inside.

ギャップ材を介して貼合せた後、各セル内に市販の液晶
を封入することにより液晶表示装置を作った。
After bonding with a gap material in between, a commercially available liquid crystal was sealed in each cell to produce a liquid crystal display device.

実施例4 一方の透明基板として石英基板上に能動素子としてTP
Tを形成した。その形成法は次の通りである。
Example 4 TP as an active element on a quartz substrate as one transparent substrate
A T was formed. The method for forming it is as follows.

まず、基板上にpoly−5i活性層を減圧CVDmに
より基板温度850℃で1000入厚に堆積せしめ、そ
の上に300OA厚のSiO□からなるゲート絶縁膜を
形成し、その上に100OA厚のpoly−5iからな
るゲート電極を形成し、更にその上に胸を300OA厚
に堆積させてソース・トレイン電極を形成した。層間絶
縁膜は8000 A厚の5in2膜で形成した。pol
y−5L活性層への不純物拡散は塗布式不純物拡散材を
用いて行なったが、イオン注入等による方法でも可能で
ある。TPT作成後、 ITOをスパッタリング法によ
り800λ厚に堆積後、パターニングして画素電極を形
成した。以上の如き手順で電極付基板を2枚作成した。
First, a poly-5i active layer is deposited on a substrate to a thickness of 1000 μm at a substrate temperature of 850° C. by low-pressure CVDm, a gate insulating film made of SiO□ with a thickness of 300 OA is formed on it, and a poly A gate electrode made of -5i was formed, and a source/train electrode was further deposited on top of the gate electrode to a thickness of 300 OA. The interlayer insulating film was formed of a 5in2 film with a thickness of 8000 A. pol
Impurity diffusion into the y-5L active layer was performed using a coating type impurity diffusion material, but it is also possible to use a method such as ion implantation. After creating the TPT, ITO was deposited to a thickness of 800λ by sputtering, and then patterned to form a pixel electrode. Two electrode-attached substrates were created using the procedure described above.

次に中間透明基板としてプラスチ71クフイルムを用い
、該プラスチックフィルムの両面にそれぞれ800 A
厚のITO共通画素電極を形成した。
Next, a plastic 71 film was used as the intermediate transparent substrate, and 800 A was applied to each side of the plastic film.
A thick ITO common pixel electrode was formed.

そして電極付中間プラスチックフィルム基板を中央にし
、その両側にそれぞれ電極付石英基板をギャップ材を介
して貼合せた後、各セル内に市販の液晶を封入すること
により液晶表示装置を作った。
Then, a liquid crystal display device was manufactured by placing the intermediate plastic film substrate with electrodes in the center, pasting quartz substrates with electrodes on both sides of the intermediate plastic film substrate through gap materials, and then filling each cell with a commercially available liquid crystal.

実施例5 ガラス基板上に下部電極としてTaをスパッタリング法
により3000人の膜厚に堆積させ、パターニングした
。次にこのTa膜を陽極酸化して膜厚600大のTa2
O,膜を形成した。さらに、上部電極としてCrをスパ
ッタリング法により1000人の膜厚に堆積させ、パタ
ーニングした。この上に画素電極としてITOをスパッ
タリング法により堆積させ、パターニングした。このよ
うにした得た電極付ガラス基板2枚と、実施例1と同様
にして得た中間基板を用い、以下実施例1と同様にして
液晶表示装置を作った。
Example 5 Ta was deposited as a lower electrode on a glass substrate to a thickness of 3000 nm by sputtering and patterned. Next, this Ta film was anodized to obtain a Ta2 film with a thickness of 600 mm.
O, a film was formed. Furthermore, Cr was deposited as an upper electrode to a thickness of 1000 nm by sputtering and patterned. ITO was deposited on this as a pixel electrode by sputtering and patterned. A liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the two glass substrates with electrodes thus obtained and the intermediate substrate obtained in the same manner as in Example 1.

上記で得られた各液晶表示装置は多層構造であるため階
調性の高い表示が可能であった。また、中間基板を使用
した例では、上記利点に加え、画素ズレが防止できると
ともに、セル厚も薄くすることができる。
Since each of the liquid crystal display devices obtained above had a multilayer structure, display with high gradation was possible. Furthermore, in an example using an intermediate substrate, in addition to the above advantages, pixel misalignment can be prevented and the cell thickness can be reduced.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、能動素子付液晶セルを多層に積層した
構造とすることにより、従来に比へ、より高精細(25
6階調程度)、高解像度で、しかも薄型・軽量化された
液晶表示装置が提供できるようになる。
According to the present invention, by forming a structure in which liquid crystal cells with active elements are laminated in multiple layers, higher definition (25
This makes it possible to provide a liquid crystal display device that has a high resolution (approximately 6 gradations) and is thin and lightweight.

また、能動素子を硬質炭素膜を用いたMIM素子で形成
した場合、上記利点に加え、下記のような効果がある。
Furthermore, when the active element is formed of an MIM element using a hard carbon film, in addition to the above-mentioned advantages, there are the following effects.

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5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)@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) Since it has excellent uniformity in thickness and film quality, it is 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能動が可能である
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, active operation at a low duty ratio is possible.

になる。become.

また、能動素子を硬質炭素膜を用いたMIM素子で形成
した場合、上記利点に加え、下記のような効果がある。
Furthermore, when the active element is formed of an MIM element using a hard carbon film, in addition to the above-mentioned advantages, there are the following effects.

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1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 a thicker film can also be expected to reduce pinholes.

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能動が可能である
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, active operation at a low duty ratio is possible.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る液晶表示装置を模式的に示した断
面図、第2図及び第3図はそれぞれ本発明の液晶表示装
置の構造例(2層構造)を示す断面図、第4図は本発明
に係る液晶表示装置の一部切欠斜視図、第5図は第4図
のMIM素子を詳細に示す斜視図、第6図は本発明にお
けるMIM素子の電流−電圧特性を示すグラフ、第7図
ないし第9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。 l・第1セル    2・・・第2セル3.7.12,
15.30・ガラス基板5.8,13.16・・透明電
極 6.9,14.17・・・配向膜 11.19・・・液晶 41・・基板 43・・・液晶 45・・阿■阿素子 47  下部電極
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are structural examples (two-layer structure) of the liquid crystal display device according to the present invention, respectively. FIG. 4 is a partially cutaway perspective view of a liquid crystal display device according to the present invention, FIG. 5 is a perspective view showing details of the MIM element in FIG. 4, and FIG. Graphs showing current-voltage characteristics, FIGS. 7 to 9, are diagrams for explaining the properties of the hard carbon film in the present invention. l・First cell 2...Second cell 3.7.12,
15.30・Glass substrate 5.8, 13.16・・Transparent electrode 6.9, 14.17・・Alignment film 11.19・・Liquid crystal 41・・Substrate 43・・Liquid crystal 45・・A■ A element 47 lower electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一対の透明基板間に液晶層を挟持してなる液晶セ
ルを少なくとも2層以上積層した構造を有し、前記液晶
セルの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つの能動素子が接続されて
いることを特徴とする液晶表示装置。
(1) Each of the plurality of pixel electrodes has a structure in which at least two layers of liquid crystal cells are stacked, each having a liquid crystal layer sandwiched between a pair of transparent substrates, and each of the plurality of pixel electrodes is provided on at least one substrate of the liquid crystal cell. A liquid crystal display device, characterized in that at least one active element is connected to the .
(2)前記能動素子が導体−絶縁体−導体(MIM)素
子であり、該絶縁体が硬質炭素膜からなる請求項1記載
の液晶表示装置。
(2) The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the active element is a conductor-insulator-conductor (MIM) element, and the insulator is made of a hard carbon film.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5625474A (en) * 1995-06-02 1997-04-29 Sharp Kabushiki Kaisha Full-color liquid crystal display device and fabrication process therefor
US6304309B1 (en) 1998-03-19 2001-10-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Liquid crystal display device and method of manufacturing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5625474A (en) * 1995-06-02 1997-04-29 Sharp Kabushiki Kaisha Full-color liquid crystal display device and fabrication process therefor
US6304309B1 (en) 1998-03-19 2001-10-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Liquid crystal display device and method of manufacturing the same
US6563557B2 (en) 1998-03-19 2003-05-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Liquid crystal display device including a stack of plurality of resin film and method for fabricating the same

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