JPH05273600A - Plastic substrate for thin-film laminated device and thin-film laminated device with the same - Google Patents

Plastic substrate for thin-film laminated device and thin-film laminated device with the same

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JPH05273600A
JPH05273600A JP27549092A JP27549092A JPH05273600A JP H05273600 A JPH05273600 A JP H05273600A JP 27549092 A JP27549092 A JP 27549092A JP 27549092 A JP27549092 A JP 27549092A JP H05273600 A JPH05273600 A JP H05273600A
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JP
Japan
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film
thin film
substrate
film laminated
laminated device
Prior art date
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Application number
JP27549092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Kondo
均 近藤
Hidekazu Ota
英一 太田
Yuji Kimura
裕治 木村
Katsuyuki Yamada
勝幸 山田
Kenji Kameyama
健司 亀山
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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Abstract

PURPOSE:To provide a plastic substrate which is light in weight and low in cost, is free from film peeling, crack, substrate curl, etc., and can form the thin-film laminated device operating stably over a long period of time, the thin-film laminated device constituted by using this substrate and the liquid crystal display device constituted by using this device as a switching element. CONSTITUTION:This plastic substrate for the thin-film laminated device is constituted by forming thin films 2a, 2b consisting of an inorg. material and more particularly, the thin films 2a, 2b consisting of the inorg. material having 0.04Cal/cm.S. deg.C thermal conductivity at room temp. to 200 deg.C or >=5X10<6>/ deg.C coefft. of thermal expansion at the above-mentioned temp. on at least one surface of a plastic substrate 1 and more particularly the plastic substrate 1 which has a crystalline property and is unstretched or biaxially stretched.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、薄膜積層デバイスに関し、詳し
くは、OA機器用やTV用などのフラットパネルディス
プレイなどに好適に使用しうるスイッチング素子に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thin film laminated device, and more particularly to a switching element which can be suitably used for a flat panel display for OA equipment or TV.

【0002】[0002]

【従来技術】OA機器端末機や液晶TVには大面積液晶
パネルの使用の要望が強く、そのため、アクティブマト
リクス方式では各画素ごとにスイッチをもうけ、電圧を
保持するように工夫されている(特開昭61−2602
19、特開昭62−62333)。一方近年、液晶パネ
ルの軽量化、低コスト化が盛んに行われており、単純マ
トリックス液晶パネルにおいて基板にプラスチックを用
いることが検討されている(特開平1−47769)。
従来の液晶表示用のプラスチック基板は、表示に偏光を
用いるため、低複屈折なものが使用された。従って、使
用可能なプラスチック基板は、構造的に等方的な非晶性
のものか、あるいは結晶性のものでは、1軸に精密に延
伸したポリエチレンテレフタレート(1−PET)フィ
ルムに限られた〔T.Umeda,T.Miyashi
ta,and F.Nakano,SID Symp.
Dig.Tech.Paper,P.178(198
2)〕。しかし、1−PET基板は単純マトリックス型
液晶表示用であり、かつその構造異方性から微細加工さ
れた薄膜積層デバイスを作製することは困難であった。
従って、結晶性プラスチック基板上に薄膜積層デバイ
ス、特に液晶駆動用アクティブ素子を作製した例はこれ
までになかった。また、前記のプラスチック基板上に、
薄膜積層スイッチング素子を形成したものは、プラスチ
ック基板の変形やカールを生じ、膜はがれ等の問題があ
った。例えば、薄膜積層デバイスを微細パターン化する
場合、基板の伸縮によってパターンずれを生じ、大面積
を一括露光することが困難であった。また、基板伸縮の
異方性は、パターン形成をさらに困難なものとした。さ
らに、プラスチック基板上に薄膜積層デバイスを作製
後、所定の方法によって駆動させた際、薄膜積層デバイ
スがプラスチック基板より剥れるという問題があった。
また、薄膜積層デバイスを液晶駆動素子として用いる場
合、液晶あるいは高分子分散型液晶の駆動電圧が大きい
と、薄膜積層デバイスとプラスチック基板との剥がれの
問題はさらに顕著となった。さらに、薄膜積層スイッチ
ング素子を作製する際、酸、アルカリ、水等の溶液中に
プラスチックを浸漬するフォトリソグラフィーの工程が
あり、プラスチック内に酸、アルカリ、水等が残存し、
素子劣化の原因となった。これを回避するために、プラ
スチック基板の少なくとも片面(薄膜積層デバイスの形
成される面)望ましくは両面に無機物質からなる薄膜を
形成することが考えられる。そのような無機物質とし
て、プラスチック基板との密着性、各種溶液の浸透性等
の点からSiOx,SiNx,SiOxNyあるいはそ
れらを積層した物等が発明者らにより提案されている
(特願平2−417313、特願平3−18933
6)。その他、プラスチックフィルム基板を用いた液晶
表示装置の作製において、配向処理の際、プラスチック
特有の配向方法を行う必要があった。そこでSiO2
をプラスチックフィルムの片面に形成することによっ
て、ガラス基板と同様の方法で配向処理ができることが
知られている(特公平1−47769号)。
2. Description of the Related Art There is a strong demand for the use of a large-area liquid crystal panel for OA equipment terminals and liquid crystal TVs. Therefore, in the active matrix system, a switch is provided for each pixel to hold a voltage (special feature). Kaisho 61-2602
19, JP-A-62-62333). On the other hand, in recent years, liquid crystal panels have been actively reduced in weight and cost, and the use of plastic as a substrate in simple matrix liquid crystal panels has been studied (Japanese Patent Laid-Open No. 1-47769).
A conventional plastic substrate for liquid crystal display uses low birefringence because polarized light is used for display. Therefore, usable plastic substrates are structurally isotropic amorphous ones, or crystalline ones are limited to polyethylene terephthalate (1-PET) films that are precisely uniaxially stretched [. T. Umeda, T .; Miyashi
ta, and F.I. Nakano, SID Symp.
Dig. Tech. Paper, P.P. 178 (198
2)]. However, the 1-PET substrate is for a simple matrix type liquid crystal display, and it is difficult to fabricate a finely processed thin film laminated device due to its structural anisotropy.
Therefore, there has been no example in which a thin film laminated device, in particular, an active element for driving a liquid crystal is manufactured on a crystalline plastic substrate. Also, on the plastic substrate,
The thin film laminated switching element formed has a problem such as deformation and curling of the plastic substrate and film peeling. For example, when a thin film laminated device is formed into a fine pattern, expansion and contraction of the substrate causes a pattern shift, which makes it difficult to collectively expose a large area. In addition, the anisotropy of substrate expansion and contraction makes pattern formation more difficult. Furthermore, when the thin film laminated device is manufactured on a plastic substrate and then driven by a predetermined method, the thin film laminated device is peeled off from the plastic substrate.
Further, when the thin film laminated device is used as a liquid crystal driving element, the problem of peeling between the thin film laminated device and the plastic substrate becomes more remarkable when the driving voltage of the liquid crystal or polymer dispersed liquid crystal is high. Furthermore, when manufacturing the thin film stack switching element, there is a photolithography step of immersing the plastic in a solution of acid, alkali, water, etc., and the acid, alkali, water, etc. remain in the plastic,
It caused the element deterioration. In order to avoid this, it is conceivable to form a thin film made of an inorganic material on at least one surface of the plastic substrate (the surface on which the thin film laminated device is formed), preferably both surfaces. As such an inorganic substance, the inventors have proposed SiOx, SiNx, SiOxNy, or a laminate thereof in view of adhesion to a plastic substrate, permeability of various solutions, etc. (Japanese Patent Application No. 2- 417313, Japanese Patent Application No. 3-18933
6). In addition, in the production of a liquid crystal display device using a plastic film substrate, it was necessary to carry out an alignment method peculiar to plastic during the alignment treatment. Therefore, it is known that by forming an SiO 2 layer on one side of a plastic film, the alignment treatment can be performed in the same manner as a glass substrate (Japanese Patent Publication No. 1-47769).

【0003】[0003]

【目的】本発明は前記従来の課題を解決し、軽量、低コ
スト、膜はがれ、クラック、基板カール等の無い信頼性
の良好な薄膜積層デバイス用基板、該基板を使用した基
板付き薄膜積層デバイス、さらには該薄膜積層デバイス
を使用した液晶表示装置を提供することを目的としてい
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a light-weight, low-cost substrate for a thin film laminated device having good reliability without film peeling, cracks, curl, etc., and a thin film laminated device with a substrate using the substrate. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device using the thin film laminated device.

【0004】[0004]

【構成】以下、本発明の構成を詳細に説明する。本発明
の第1は、前述のようにプラスチックを基板とする薄膜
積層デバイスにおいては、基板の少なくとも片面、好ま
しくは薄膜積層デバイス側の片面、さらに望ましくは両
面に無機物質から成る薄膜を形成することが不可欠であ
る。このような無機物質としては、SiO2、SiO、
SiON、SiO:H、SiN:H、SiON:H、S
34、TiO2、ZnS、ZnO、Al23、Al
N、MgO、GeO、ZrO2、Nb25、SiC、T
25、BeO、BN、ダイアモンド、SiO:F、S
iO2:F、SiOx:F、Si34:F、SiNx:
F、SiON:F、SiC:F、SiOx:CFy等が
あげられる。これら無機物質をスパッタ法、蒸着法、プ
ラズマCVD法等により300〜15000Å、好まし
くは1000〜10000Åの厚さおよび所定の応力で
形成する。形成される薄膜は、必ずしも両面の無機物質
が同一である必要はなく、また膜厚も同一である必要は
ない。さらに前記薄膜は、本出願人が先に出願した発明
(特願平2−417313号)のように、2層以上、特
に種類の異なる無機物質の層を積層したものであっても
よい。薄膜積層デバイスを液晶表示駆動素子に用いる場
合、表示コントラストを確保するため、無機物質の透過
率が波長400〜850nmにおいて75%以上有する
ことが好ましい。プラスチック基板の両面に薄膜を形成
する場合に、片面ずつ形成したのでは、片面側だけに形
成した直後に基板がカールする。また、片面ずつそれぞ
れに薄膜形成の手順が必要であるため、生産性、コスト
の点にも問題がある。そこで、同時に両面に無機物質薄
膜を形成することが好ましい。一般に基板のカールは、
基板上に形成される薄膜の内部応力によって決定され
る。さらに、薄膜作製時の温度によって生じる熱応力も
線膨張係数の大きなプラスチック基板においては問題と
なる。従って、プラスチック基板上に薄膜積層デバイス
を形成し、フラットなものを得るためには薄膜積層デバ
イスを作製する際に生じる内部応力および熱応力を打ち
消す応力を有する基板構成が要求される。本発明の両面
に無機物質からなる薄膜を形成した基板を用いる場合、
下式のような応力を持った無機物質からなる薄膜が必要
となる。薄膜積層デバイス(図1の2,6,7)の応力
+第2無機材料層(図1の2b)の応力=第1無機材料
層(図1の2a)の応力第1および第2の無機物質が同
一組成、同質の材料の場合、その応力は膜厚によって決
まることから、無機物質を両面に形成したプラスチック
基板の応力の調節は、無機物質の膜厚で制御することが
容易である。しかしながら、上記のような無機物質の薄
膜を設けた場合であっても、薄膜積層デバイスを一定の
駆動条件下で連続駆動するとデバイスがジュール熱を発
生するため、無機物質から成る薄膜と基板材質との熱膨
張係数差が大きい場合には大きな熱応力が発生し、薄膜
が基板から剥離する。一般にプラスチックの熱膨張係数
は無機物質のそれに比べて大きいのであるが、前記のご
とき現象を回避するためには無機物質の熱膨張係数が室
温〜200℃において5×10-6/℃以上であることが
必要であることが判明した。そのような物質としてはA
23,BeO,MgO,AlN,ZrO2等があげら
れるが、耐プロセス性、耐環境性等の面でZrO2が特
に望ましい。尚、必要に応じてこのような物質から成る
薄膜の上に他の物質から成る薄膜を形成してもよい。ま
た、前記のように薄膜積層デバイスがジュール熱を発生
するため、プラスチック基板上に設ける無機物質から成
る薄膜の熱伝導率が該プラスチック基板のそれに比較し
て小さい場合にも、熱ストレスにより薄膜が基板から剥
離する。これを回避するためには無機物質の熱伝導率が
室温〜200℃において0.04Cal/cm・S・℃
以上であることが必要であった。そのような物質として
はAl23,BeO,MgO,AlN,BN,ダイヤモ
ンド等があげられるが、耐プロセス性、耐環境性、成膜
性等の面でAlN,BNが特に望ましい。本発明におい
て、前記のような室温〜200℃における熱伝導率が
0.04Cal/cm・S・℃以上あるいは熱膨張係数
が5×10-6/℃以上である無機物質の薄膜も本出願人
が先きに出願した発明(特願平2−417313)のよ
うに、積層した2種以上の薄膜層からなるものであって
もよい。また、これら薄膜層も、前記の無機物質をスパ
ッタリング法、プラズマCVD法、イオンプレーティン
グ法、塗布法等により、数百Å〜数μmの厚さに堆積し
て形成することができる。
[Structure] The structure of the present invention will be described in detail below. A first aspect of the present invention is to form a thin film made of an inorganic substance on at least one surface of the substrate, preferably one surface on the thin film lamination device side, and more preferably both surfaces, in the thin film lamination device using a plastic substrate as described above. Is essential. Such inorganic materials include SiO 2 , SiO,
SiON, SiO: H, SiN: H, SiON: H, S
i 3 N 4 , TiO 2 , ZnS, ZnO, Al 2 O 3 , Al
N, MgO, GeO, ZrO 2 , Nb 2 O 5 , SiC, T
a 2 O 5 , BeO, BN, diamond, SiO: F, S
iO 2: F, SiOx: F , Si 3 N 4: F, SiNx:
F, SiON: F, SiC: F, SiOx: CFy and the like can be mentioned. These inorganic substances are formed by a sputtering method, a vapor deposition method, a plasma CVD method or the like with a thickness of 300 to 15,000 Å, preferably 1,000 to 10,000 Å and a predetermined stress. The formed thin film does not necessarily need to have the same inorganic substance on both surfaces, and does not have to have the same film thickness. Furthermore, the thin film may be a laminate of two or more layers, especially layers of different kinds of inorganic substances, as in the invention previously filed by the applicant (Japanese Patent Application No. 2-417313). When the thin film layered device is used for a liquid crystal display drive element, it is preferable that the transmittance of an inorganic substance is 75% or more at a wavelength of 400 to 850 nm in order to secure display contrast. When thin films are formed on both sides of a plastic substrate, if they are formed on each side, the substrate curls immediately after forming on one side only. In addition, since it is necessary to form a thin film on each side, there are problems in productivity and cost. Therefore, it is preferable to simultaneously form the inorganic material thin films on both surfaces. Generally, the curl of the substrate is
It is determined by the internal stress of the thin film formed on the substrate. Further, the thermal stress caused by the temperature at the time of forming the thin film becomes a problem in the plastic substrate having a large linear expansion coefficient. Therefore, in order to form a thin film laminated device on a plastic substrate and obtain a flat one, a substrate structure having a stress that cancels internal stress and thermal stress generated when the thin film laminated device is manufactured is required. When using a substrate formed with a thin film made of an inorganic material on both sides of the present invention,
A thin film made of an inorganic substance having a stress as shown in the formula below is required. Stress of thin film laminated device (2, 6, 7 of FIG. 1) + stress of second inorganic material layer (2b of FIG. 1) = stress of first inorganic material layer (2a of FIG. 1) First and second inorganic When the substances are materials having the same composition and the same quality, the stress is determined by the film thickness. Therefore, it is easy to control the stress of the plastic substrate having the inorganic substance formed on both sides by controlling the film thickness of the inorganic substance. However, even when a thin film of an inorganic substance as described above is provided, the device generates Joule heat when the thin film laminated device is continuously driven under a constant driving condition. If the difference in the coefficient of thermal expansion is large, a large thermal stress is generated, and the thin film peels from the substrate. Generally, the coefficient of thermal expansion of plastics is larger than that of inorganic substances, but in order to avoid the above phenomenon, the coefficient of thermal expansion of inorganic substances is 5 × 10 −6 / ° C. or more at room temperature to 200 ° C. Turned out to be necessary. Such a substance is A
L 2 O 3 , BeO, MgO, AlN, ZrO 2 and the like can be mentioned, but ZrO 2 is particularly preferable in terms of process resistance, environment resistance and the like. If necessary, a thin film made of another substance may be formed on the thin film made of such a substance. Further, since the thin-film laminated device generates Joule heat as described above, even if the thermal conductivity of the thin film made of an inorganic substance provided on the plastic substrate is smaller than that of the plastic substrate, the thin film will be affected by thermal stress. Peel off the substrate. In order to avoid this, the thermal conductivity of the inorganic substance is 0.04 Cal / cm · S · ° C at room temperature to 200 ° C.
It was necessary to be above. Examples of such a material include Al 2 O 3 , BeO, MgO, AlN, BN, diamond and the like, and AlN and BN are particularly preferable in terms of process resistance, environment resistance, film forming property and the like. In the present invention, a thin film of an inorganic substance having a thermal conductivity of 0.04 Cal / cm · S · ° C. or higher or a thermal expansion coefficient of 5 × 10 −6 / ° C. or higher at room temperature to 200 ° C. However, it may be composed of two or more kinds of laminated thin film layers, as in the invention previously filed (Japanese Patent Application No. 2-417313). Also, these thin film layers can be formed by depositing the above-mentioned inorganic substance to a thickness of several hundred Å to several μm by a sputtering method, a plasma CVD method, an ion plating method, a coating method or the like.

【0005】本発明の第2は、耐熱性ポリマー基板、特
に結晶化したポリマー基板を使用する点にある。本発明
で使用するプラスチック基板を構成する材料の種類は、
特に制限されないが、ポリエチレンテレフタレート(P
ET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイ
ミド(PI)、ポリフェニレンサルファイド(PP
S)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリ
エーテルサルホン(PES)、ポリアミド(PA)、ポ
リアクリレート等の耐熱性ポリマーが挙げられる。特
に、本発明者らは、研究を重ねた結果、素子作製プロセ
スにおけるプラスチック基板の変形が、プラスチックフ
ィルムの場合ではカールが最大の問題であることが明ら
かとなった。さらにこのプラスチックフィルムの変形や
カールの原因は、積層する薄膜の内部応力、プラスチッ
クの熱伸縮、酸、アルカリ、水による膨潤などであるこ
とを知見し、よりち密な構造を有する結晶化したプラス
チック基板を用いることが効果的であることが明らかと
なった。結晶化度としては、結晶化度が小さい場合に
は、弾性率の低下、熱膨張係数の増大、吸水率の増大、
透気性の増大を生じてしまい、薄膜積層用基板として好
ましくない。一方、結晶化度が大きい場合、耐衝撃性が
低下してしまい、やはり薄膜積層用基板として好ましく
ない。したがって、プラスチック基板の結晶化度は10
〜90%、好ましくは15〜85%が好ましい。プラス
チック基板の結晶化度の制御は溶融冷却温度等の作製温
度によって行なうことができる。さらに、該結晶化プラ
スチック基板としては、未延伸のものだけでなく延伸、
特に2軸延伸しながら結晶化したプラスチックフィルム
を使用することも可能である。また、これら結晶質を有
するプラスチックは、オゾン、プラズマ、光、熱により
2次処理を行い、薄膜積層デバイス用基板に好適なプラ
スチック表面とすることが望ましい。これらプラスチッ
クの厚さは、50μm〜2mmのものを使用するか、5
00μm以下、特に300μm以下が好ましい。
A second aspect of the present invention is the use of heat resistant polymer substrates, especially crystallized polymer substrates. The types of materials constituting the plastic substrate used in the present invention are
Although not particularly limited, polyethylene terephthalate (P
ET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polyphenylene sulfide (PP)
S), polyether ether ketone (PEEK), polyether sulfone (PES), polyamide (PA), polyacrylate, and other heat resistant polymers. In particular, as a result of repeated studies, the inventors of the present invention have found that the deformation of the plastic substrate in the device manufacturing process is the biggest problem in the case of the plastic film. Furthermore, we found that the causes of deformation and curling of this plastic film were internal stress of the laminated thin film, thermal expansion and contraction of the plastic, swelling with acid, alkali, water, etc., and crystallized plastic substrate with a more dense structure. It became clear that it was effective to use. As the crystallinity, when the crystallinity is small, the elastic modulus is lowered, the thermal expansion coefficient is increased, the water absorption is increased,
This causes an increase in air permeability, which is not preferable as a substrate for thin film lamination. On the other hand, when the crystallinity is high, the impact resistance is lowered, which is also unfavorable as a thin film laminating substrate. Therefore, the crystallinity of the plastic substrate is 10
~ 90%, preferably 15-85%. The crystallinity of the plastic substrate can be controlled by the production temperature such as the melt cooling temperature. Further, as the crystallized plastic substrate, not only an unstretched one but also a stretched one,
In particular, it is also possible to use a crystallized plastic film while biaxially stretching. Further, it is desirable that the plastic having these crystalline materials is subjected to a secondary treatment with ozone, plasma, light, and heat to obtain a plastic surface suitable for a substrate for a thin film laminated device. The thickness of these plastics should be 50 μm to 2 mm, or 5
It is preferably 00 μm or less, and particularly preferably 300 μm or less.

【0006】本発明の第3は、金属−絶縁体−金属構成
のMIM型素子を使用する点にある。本発明の薄膜積層
デバイスとしては、金属−絶縁体−金属層構成のMIM
型素子、特開昭61−275811号公報で言うところ
のMSI素子(Metal−Semi−Insulat
or)、半導体−絶縁体−半導体層構成のSIS(Se
miconductor−Insulator−Sem
iconductor)素子、特開昭64−7577号
公報に記載の金属−絶縁体−金属−絶縁体−金属のMI
MIM素子などがある。なかでも、絶縁体に硬質炭素膜
を用いたMIM型素子が有利である。硬質炭素膜を絶縁
膜とすることで最高作製プロセス温度が140℃以下と
なった。さらに、硬質炭素膜を用いることにより広範囲
でのデバイス設計が可能で、しかも素子特性のバラツキ
が少なく、また、しきい値電圧、耐圧に優れ、歩留りの
よい薄膜二端子素子が得られる。ただ、硬質炭素膜を絶
縁層に用いた場合、プラスチック基板(フィルム)は大
きくカールするので基板両面に無機物質膜を形成し基板
の剛性を大きくすることにより対応する。
A third aspect of the present invention is the use of a MIM type element having a metal-insulator-metal structure. The thin film laminated device of the present invention includes a MIM having a metal-insulator-metal layer structure.
Type element, MSI element (Metal-Semi-Insulat) referred to in JP-A-61-275811.
or), SIS (Se of semiconductor-insulator-semiconductor layer structure)
microphone-Insulator-Sem
element, the MI of metal-insulator-metal-insulator-metal described in JP-A-64-7577.
There are MIM elements and the like. Among them, the MIM type element using a hard carbon film as an insulator is advantageous. By using the hard carbon film as the insulating film, the maximum manufacturing process temperature became 140 ° C. or lower. Further, by using a hard carbon film, a device design in a wide range is possible, and there is little variation in device characteristics, and a thin film two-terminal device with excellent threshold voltage and withstand voltage and good yield can be obtained. However, when the hard carbon film is used as the insulating layer, the plastic substrate (film) is greatly curled, so that the rigidity of the substrate is increased by forming the inorganic substance film on both surfaces of the substrate.

【0007】次に前記MIM素子の製法について図1〜
3を参照して詳細に説明する。まず、前記の無機物質を
両面にコート2a,2bした、あるいはコートしていな
いプラスチック基板1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、画素電極4とする。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、
ウエット又はドライエッ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、ドライエッチング、ウエットエッチン
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バスライン用導体薄
膜を被覆し、所定のパターンにパターニングしてバスラ
インとなる第2導体6を形成し、最後に下部電極の不必
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、MIM素子の構成はこれに限ら
れるものではなく、MIM素子の作製後、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、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。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Å、
数百〜数千Å、数百〜数千Åの範囲である。硬質炭素膜
の厚さは、100〜8000Å、望ましくは200〜6
000Å、さらに望ましくは300〜4000Åの範囲
である。又プラスチック基板の場合、いままでその耐熱
性から能動素子を用いたアクティブマトリックス装置の
作製が非常に困難であった。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、プラスチ
ック基板においても作製が可能であり、非常に有効な画
質向上手段である。次に本発明で使用されるMIM素子
の材料について更に詳しく説明する。下部電極となる第
1導体7の材料としては、Al,Ta,Cr,W,Mo,P
t,Ni,Ti,Cu,Au,W,ITO,ZnO:Al,In
23,SnO2等種々の導電体が使用される。次にバスラ
インとなる第2導体6の材料としては、Al,Cr,N
i,Mo,Pt,Ag,Ti,Cu,Au,W,Ta,ITO,
ZnO:Al,In23,SnO2等種々の導電体が使用
されるが、I−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。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lnI∝√V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
ことからこの種の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が良いことがわかった。本発
明のMIM素子の電流−電圧特性は図4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。
Next, the manufacturing method of the MIM element will be described with reference to FIGS.
This will be described in detail with reference to FIG. First, a transparent electrode material for pixel electrodes is deposited by a method such as vapor deposition and sputtering on a plastic substrate 1 having both surfaces coated with the above-mentioned inorganic substance 2a, 2b or not coated, and patterned into a predetermined pattern to form a pixel. The electrode 4 is used. Next, a conductor thin film for the lower electrode is formed by a method such as vapor deposition and sputtering,
The first conductor 7 to be a lower electrode is patterned into a predetermined pattern by wet or dry etching, and the hard carbon film 2 is coated thereon by a plasma CVD method, an ion beam method or the like, and then dry etching, wet etching or resist is applied. The second conductor that is patterned into a predetermined pattern by the lift-off method used to form an insulating film, and then is covered with a conductor thin film for a bus line by a method such as vapor deposition or sputtering and patterned into a predetermined pattern to form a bus line. 6 is formed, and finally, an unnecessary portion of the lower electrode is removed to expose the transparent electrode pattern to form the pixel electrode 4. In this case, the configuration of the MIM element is not limited to this, and after the MIM element is manufactured, a transparent electrode is provided on the uppermost layer, a transparent electrode also serves as an upper or lower electrode, and a side surface of the lower electrode. Various modifications are possible, such as the one in which the MIM element is formed. Here, the thickness of the lower electrode, the upper electrode and the transparent electrode is usually several hundred to several thousand Å,
The range is several hundred to several thousand Å and several hundred to several thousand Å. The thickness of the hard carbon film is 100 to 8000Å, preferably 200 to 6
000Å, more preferably 300 to 4000Å. Further, in the case of a plastic substrate, it has been very difficult to manufacture an active matrix device using an active element because of its heat resistance. However, a hard carbon film can be formed into a good quality film at a substrate temperature of about room temperature, and can be formed even on a plastic substrate, which is a very effective image quality improving means. Next, the material of the MIM element used in the present invention will be described in more detail. As the material of the first conductor 7 which becomes the lower electrode, Al, Ta, Cr, W, Mo, P
t, Ni, Ti, Cu, Au, W, ITO, ZnO: Al, In
Various conductors such as 2 O 3 and SnO 2 are used. Next, as the material of the second conductor 6 which becomes the bus line, Al, Cr, N
i, Mo, Pt, Ag, Ti, Cu, Au, W, Ta, ITO,
Various conductors such as ZnO: Al, In 2 O 3 and SnO 2 are used, but Ni, Pt, and Ag are preferable from the viewpoint that stability and reliability of IV characteristics are particularly excellent. It is understood that the MIM element using the hard carbon film 2 as the insulating film does not change the symmetry even if the type of the electrode is changed, and the pool Frenkel type conduction is obtained from the relation of lnI∝√V. Further, from this, it is understood 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) are deteriorated and changed depending on the adhesion between the hard carbon film and the electrodes and the state of the interface. Considering these, it was found that Ni, Pt, and Ag are preferable. The current-voltage characteristic of the MIM element of the present invention is shown in FIG. 4, and is approximately expressed by the following conduction equation.

【0008】[0008]

【数1】 I:電流 V:印加電圧 κ:導電係数 β:プールフレン
ケル係数 n:キャリヤ密度 μ:キャリヤモビリティ q:電子の
電荷量 Φ:トラップ深さ ρ:比抵抗 d:硬質炭素の膜厚(Å) k:ボルツマン定数 T:雰囲気温度 ε1:硬質炭素の
誘電率 ε2:真空誘電率
[Equation 1] I: Current V: Applied voltage κ: Conductivity coefficient β: Pool Frenkel coefficient n: Carrier density μ: Carrier mobility q: Electron charge Φ: Trap depth ρ: Specific resistance d: Hard carbon film thickness (Å) k : Boltzmann's constant T: Atmospheric temperature ε 1 : Dielectric constant of hard carbon ε 2 : Vacuum permittivity

【0009】次に本発明で用いられる硬質炭素膜につい
て詳しく説明する。この膜は、炭素原子及び水素原子を
主要な組織形成元素として非晶質及び微結晶質の少なく
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。硬質炭素膜の一つの
特徴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
から絶縁体までの領域をガバーしており、この意味では
本発明の薄膜二端子素子はMIM素子は勿論のこと、そ
れ以外でも、例えば特開昭61−260219号公報で
いうところのMSI素子(Metal−Semi−In
sulator)や、SIS(Semiconduct
or−Insulator−Semiconducto
r)素子(半導体−絶縁体−半導体であって、ここでの
「半導体」は不純物を高濃度にドープさせたものであ
る)としても位置付けられるものである。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。原料ガスとして
の炭化水素ガスについては、例えばCH4,C26,C3
8,C410等のパラフィン系炭化水素、C22等のア
セチレン系炭化水素、オレフィン系炭化水素、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ベての
炭化水素を少なくとも含むガスが使用可能である。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,CO2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。本
発明における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、低温成膜の目的で、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。
また高温における熱分解によっても活性種を形成でき
る。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、これらの組み合せにより形成されてもよい。
Next, the hard carbon film used in the present invention will be described in detail. This film is also called a hard carbon film (i-C film, diamond-like carbon film, amorphous diamond film, diamond thin film) containing at least one of amorphous and microcrystalline with carbon and hydrogen atoms as the main texture-forming elements. ). One of the characteristics of the hard carbon film is the vapor phase growth film, so that its various physical properties can be controlled in a wide range by the film forming conditions, as will be described later. Therefore, even if it is called an insulating film, its resistance value covers the region from the semi-insulator to the insulator. In this sense, the thin film two-terminal element of the present invention is not limited to the MIM element. The MSI element (Metal-Semi-In) referred to in Japanese Patent Laid-Open No. 61-260219.
SIS (Semiconductor) and SIS (Semiconductor)
or-Insulator-Semiconductor
r) It is also positioned as an element (semiconductor-insulator-semiconductor, in which the "semiconductor" is one doped with a high concentration of impurities). An organic compound gas, particularly a hydrocarbon gas is used to form the 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, and a liquid phase or a solid phase can be used as long as it can be vaporized through melting, evaporation, sublimation, etc. by heating or pressure reduction. is there. Regarding hydrocarbon gas as a raw material gas, for example, CH 4 , C 2 H 6 , C 3
Paraffinic hydrocarbons such as H 8 and C 4 H 10 , acetylene hydrocarbons such as C 2 H 2 , olefinic hydrocarbons, diolefinic hydrocarbons, and all hydrocarbons such as aromatic hydrocarbons. At least gas containing can be used. In addition to hydrocarbons, compounds containing at least a carbon element such as alcohols, ketones, ethers, esters, CO and CO 2 can be used. As a method for forming a hard carbon film from a source gas in the present invention, a method in which a film-forming active species is formed through a plasma state generated by a plasma method using direct current, low frequency, high frequency, or microwave However, since the deposition is performed under a low pressure for the purpose of increasing the area, improving the uniformity, and forming a film at a low temperature, a method of utilizing the magnetic field effect is more preferable.
Active species can also be formed by thermal decomposition at high temperature. Besides, it may be formed through an ionic state generated by an ionization vapor deposition method, an ion beam vapor deposition method, or the like, or may be formed from neutral particles generated by a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or the like. However, it may be formed by a combination thereof.

【0010】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、次の通りである。 RF出力:0.1〜50W/cm2 圧 力:10-3〜10Torr 堆積温度:室温〜350℃、好ましくは室温〜250℃ 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10Å〜数μm)の少くとも
一方を含む硬質炭素膜が堆積する。また、硬質炭素膜の
諸特性を表1に示す。
An example of deposition conditions for the hard carbon film thus produced is as follows in the case of the plasma CVD method. RF output: 0.1 to 50 W / cm 2 Pressure: 10 −3 to 10 Torr Deposition temperature: Room temperature to 350 ° C., preferably room temperature to 250 ° C. This plasma state causes the source gas to decompose into radicals and ions to react. By the carbon atom C on the substrate
A hard carbon film containing at least one of amorphous and microcrystalline (the crystal size is several tens of .mu.m to several .mu.m) composed of and hydrogen atoms H is deposited. Table 1 shows various characteristics of the hard carbon film.

【0011】[0011]

【表1】 注)測定法; 比抵抗(ρ) :コプレナー型セルによるI-V特性より
求める。 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、数2式の関係より決定。
[Table 1] Note) Measurement method; Specific resistance (ρ): Determined from the IV characteristics of a coplanar cell. Optical bandgap (Egopt): Absorption coefficient (α) is obtained from the spectral characteristics, and is determined from the relationship of Equation 2.

【0012】[0012]

【数2】 膜中水素量〔C(H)〕:赤外吸収スペクトルから29
00/cm近のピークを積分し、吸収断面積Aを掛けて
求める。すなわち、 〔C(H)〕=A・∫α(ν)/ν・dν SP3/SP2比:赤外吸収スペクトルを、SP3,SP2
にそれぞれ帰属されるガウス関数に分解し、その面積比
より求める。 ビッカース硬度(H):マイクロビッカース計による。 屈折率(n) :エリプソメーターによる。 欠陥密度 :ESRによる。
[Equation 2] Amount of hydrogen in film [C (H)]: 29 from infrared absorption spectrum
The peak near 00 / cm is integrated, and it is determined by multiplying by the absorption cross section A. That is, [C (H)] = A · ∫α (ν) / ν · dν SP 3 / SP 2 ratio: infrared absorption spectrum of SP 3 , SP 2
It is decomposed into the Gaussian functions respectively assigned to, and calculated from the area ratio. Vickers hardness (H): By micro Vickers meter. Refractive index (n): By ellipsometer. Defect density: According to ESR.

【0013】こうして形成される硬質炭素膜はラマン分
光法及びIR吸収法による分析の結果、夫々、図5,6
及び7に示すように炭素原子がSP3の混成軌道とSP2
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結合の比率
は、IRスペクトルをピーク分離することで概ね推定で
きる。IRスペクトルには、2800〜3150cm-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、図5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
3/SP2を知ることができる。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)、及
び/又は約50Å〜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。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、硬度が増加する傾向に
ある。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。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徴
をもっている。また硬質炭素膜の構造、物性は表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。さらには膜の比誘電
率も2〜6と従来のMIM素子に使用されていたTa2
5,Al23,SiNxと比較して小さいため、同じ電
気容量を持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、歩留りが向
上する(駆動条件の関係からLCDとMIM素子の容量
比はC(LCD)/C(MIM)=10:1程度必要で
ある)。また、素子急峻性は、β∝1/√ε・√dであ
るため、比誘電率ε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Ioffとの比が大きくとれるよ
うになる。このためより低デューティ比でのLCD駆動
が可能となり、高密度のLCDが実現できる。さらに膜
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りが向上する。以上の
点を顧みるに、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LCDが実現できる。
さらにこの硬質炭素膜が炭素原子及び水素原子の他に、
周期律表第III族元素、同第IV族元素、同第V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。構成元素の1つとして周期律表
第III族元素、同じく第V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IV
族元素等の場合と同様な効果がある。同様に周期律表第
IV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IV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り、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の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、結合エネルギーが増大する(C−H間及びC−X間
の結合エネルギーはC−X間の方が大きい)からであ
る。これらの元素を膜の構成元素とするためには、原料
ガスとしては炭化水素ガス及び水素の他に、ドーパント
として膜中に周期律表第III族元素、同第IV族元素、同
第V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
ン元素を含有させるために、これらの元素又は原子を含
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。ここで周期律表
第III族元素を含む化合物としては、例えばB(OC2
53,B26,BCl3,BBr3,BF3,Al(O−
i−C373,(CH33Al,(C253Al,
(i−C493Al,AlCl3,Ga(O−i−C3
73,(CH33Ga,(C253Ga,GaC
3,GaBr3,(O−i−C373In,(C
253In等がある。周期律表第IV族元素を含む化
合物としては、例えばSi26,(C253SiH,
SiF4,SiH2Cl2,SiCl4,Si(OC
34,Si(OC254,Si(OC374,Ge
Cl4,GeH4,Ge(OC254,Ge(C
254,(CH34Sn,(C254Sn,SnCl
4等がある。周期律表第V族元素を含む化合物として
は、例えばPH3,PF3,PF5,PCl23,PC
3,PCl2F,PBr3,PO(OCH33,P(C2
53,POCl3,AsH3,AsCl3,AsBr3
AsF3,AsF5,AsCl3,SbH3,SbF3,S
bCl3,Sb(OC253等がある。アルカリ金属原
子を含む化合物としては、例えばLiO−i−C37
NaO−i−C37,KO−i−C37等がある。アル
カリ土類金属原子を含む化合物としては、例えばCa
(OC253,Mg(OC252,(C252Mg
等がある。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。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、一酸化炭素、
二酸化炭素、亜酸化炭素、一酸化窒素、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。カルコゲン系元素を含む化合物として
は、例えばH2S,(CH3)(CH2)4S(CH2)4CH3
CH2=CHCH2SCH2CH=CH2,C25SC
25,C25SCH3,チオフェン、H2Se,(C25)2
Se,H2Te等がある。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、
弗化炭素、弗化塩素、弗化臭素、弗化沃素、塩化水素、
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。液晶駆動MIM
素子として好適な硬質炭素膜は、駆動条件から膜厚が1
00〜8000Å、比抵抗が106〜1013Ω・cmの範
囲であることが有利である。なお、駆動電圧と耐圧(絶
縁破壊電圧)とのマージンを考慮すると膜厚は200Å
以上であることが望ましく、また、画素部と薄膜二端子
素子部の段差(セルギャップ差)に起因する色むらが実
用上問題とならないようにするには膜厚は6000Å以
下であることが望ましいことから、硬質炭素膜の膜厚は
200〜6000Å、比抵抗は5×106〜1013Ω・c
mであることがより好ましい。硬質炭素膜のピンホール
による素子の欠陥数は膜厚の減少にともなって増加し、
300Å以下では特に顕著になること(欠陥率は1%を
越える)、及び、膜厚の面内分布の均一性(ひいては素
子特性の均一性)が確保できなくなる(膜厚制御の精度は
30Å程度が限度で、膜厚のバラツキが10%を越え
る)ことから、膜厚は300Å以上であることがより望
ましい。また、ストレスによる硬質炭素膜の剥離が起こ
りにくくするため、及び、より低デューティ比(望まし
くは1/1000以下)で駆動するために、膜厚は40
00Å以下であることがより望ましい。これらを総合し
て考慮すると、硬質炭素膜の膜厚は300〜4000
Å、比抵抗率は107〜1011Ω・cmであることが一層
好ましい。
The hard carbon film thus formed is analyzed by Raman spectroscopy and IR absorption, and the results are shown in FIGS.
And as shown in 7 and 7, hybrid orbitals with carbon atoms of SP 3 and SP 2
It has been clarified that the interatomic bonds forming the mixed orbitals of are mixed. The ratio of SP 3 bond to SP 2 bond can be roughly estimated by separating peaks in the IR spectrum. IR spectrum shows 2800 to 3150 cm -1
The spectra of many modes are overlapped and are measured,
The attribution of the peaks corresponding to the respective wave numbers has been clarified. As shown in FIG. 5, the peaks are separated by the Gaussian distribution, the respective peak areas are calculated, and the ratio is calculated to obtain S.
It is possible to know the P 3 / SP 2. Further, it has been found by X-ray and electron diffraction analysis that it is in an amorphous state (a-C: H) and / or in an amorphous state containing fine crystal grains of about 50Å to several µm. Generally, in the case of the plasma CVD method suitable for mass production, the smaller the RF output, the more the specific resistance value and hardness of the film increase, and the lower the pressure, the longer the life of active species. The area can be made uniform, and the specific resistance and hardness tend to increase. Furthermore, at low pressure the plasma density decreases,
The method utilizing the magnetic field confinement effect is particularly effective for increasing the specific resistance. Furthermore, this method is also suitable for lowering the temperature of the MIM element manufacturing process because it has the characteristic that a good quality hard carbon film can be formed even under relatively low temperature conditions of room temperature to 150 ° C. Therefore, the degree of freedom in selecting the substrate material to be used is widened, and since the substrate temperature can be easily controlled, a uniform film can be obtained in a large area. Further, as shown in Table 1, the structure and physical properties of the hard carbon film can be controlled in a wide range, so that there is also an advantage that the device characteristics can be freely designed. Furthermore, the relative permittivity of the film is 2 to 6, which is Ta 2 used in the conventional MIM element.
For O 5, Al 2 O 3, small compared with SiNx, when making elements having the same capacitance, since the need to increase the element size, without the need for much fine processing, yield is improved (driving condition Therefore, the capacitance ratio between the LCD and the MIM element needs to be about C (LCD) / C (MIM) = 10: 1). Since the element steepness is β∝1 / √ε · √d, the steepness increases as the relative permittivity ε decreases.
A large ratio of the on-current Ion and the off-current Ioff can be taken. Therefore, the LCD can be driven with a lower duty ratio, and a high-density LCD can be realized. Further, since the hardness of the film is high, there is little damage due to the rubbing process when the liquid crystal material is filled, and the yield is improved also from this point. In consideration of the above points, by using a hard carbon film, low cost, gradation (colorization), and high density LCD can be realized.
Furthermore, this hard carbon film has carbon atoms and hydrogen atoms,
Group III elements, Group IV elements, Group V elements of the periodic table,
Alkali metal elements, alkaline earth metal elements, nitrogen atoms,
An oxygen element, a chalcogen element, or a halogen atom may be included as a constituent element. Those in which a Group III element of the periodic table, a Group V element, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, a nitrogen atom or an oxygen atom is introduced as one of the constituent elements is a non-doped hard carbon film. It is possible to make the thickness about 2 to 3 times larger than that of the above, and by this, it is possible to prevent the occurrence of pinholes at the time of manufacturing the element and to dramatically improve the mechanical strength of the element. Further, in the case of a nitrogen atom or an oxygen atom, the periodic table IV as described below is used.
It has the same effect as in the case of group elements. Similarly, the periodic table
Introducing a group IV element, a chalcogen-based element, or a halogen element dramatically improves the stability of the hard carbon film and also improves the hardness of the film, so that a highly reliable element can be manufactured. These effects are obtained because the active double bond existing in the hard carbon film is reduced in the case of the group IV element and the chalcogen element, and in the case of the halogen element, 1) the abstraction to hydrogen The reaction accelerates the decomposition of the raw material gas to reduce the dangling bonds in the film, and 2) during the film formation process, the halogen element X abstracts out hydrogen in the C—H bond and replaces it with C—X bond. This is because it enters into the film and the binding energy increases (the binding energy between C-H and between C-X is larger between C-X). In order to use these elements as constituent elements of the film, in addition to hydrocarbon gas and hydrogen as source gas, a group III element, a group IV element and a group V element of the periodic table are contained in the film as dopants. In order to contain an element, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, a nitrogen atom, an oxygen atom, a chalcogen element or a halogen element, a compound (or molecule) containing these elements or atoms (hereinafter, these are referred to as `` other Sometimes referred to as "compound") gas is used. Examples of the compound containing a Group III element of the periodic table include B (OC 2 H
5 ) 3 , B 2 H 6 , BCl 3 , BBr 3 , BF 3 , Al (O-
i-C 3 H 7) 3 , (CH 3) 3 Al, (C 2 H 5) 3 Al,
(I-C 4 H 9) 3 Al, AlCl 3, Ga (O-i-C 3
H 7 ) 3 , (CH 3 ) 3 Ga, (C 2 H 5 ) 3 Ga, GaC
l 3, GaBr 3, (O -i-C 3 H 7) 3 In, (C
2 H 5 ) 3 In and the like. Examples of the compound containing a Group IV element of the periodic table include Si 2 H 6 , (C 2 H 5 ) 3 SiH,
SiF 4 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 4 , Si (OC
H 3) 4, Si (OC 2 H 5) 4, Si (OC 3 H 7) 4, Ge
Cl 4 , GeH 4 , Ge (OC 2 H 5 ) 4 , Ge (C
2 H 5 ) 4 , (CH 3 ) 4 Sn, (C 2 H 5 ) 4 Sn, SnCl
There is 4 mag. Examples of the compound containing a Group V element of the periodic table include PH 3 , PF 3 , PF 5 , PCl 2 F 3 and PC.
l 3 , PCl 2 F, PBr 3 , PO (OCH 3 ) 3 , P (C 2
H 5) 3, POCl 3, AsH 3, AsCl 3, AsBr 3,
AsF 3, AsF 5, AsCl 3 , SbH 3, SbF 3, S
bCl 3 , Sb (OC 2 H 5 ) 3 and the like. As the compound containing an alkali metal atom, for example LiO-i-C 3 H 7 ,
NaO-i-C 3 H 7 , there is KO-i-C 3 H 7 or the like. Examples of the compound containing an alkaline earth metal atom include Ca
(OC 2 H 5 ) 3 , Mg (OC 2 H 5 ) 2 , (C 2 H 5 ) 2 Mg
Etc. Examples of the compound containing a nitrogen atom include an inorganic compound such as nitrogen gas and ammonia, an organic compound having a functional group such as an amino group and a cyano group, and a heterocycle containing nitrogen. Examples of the compound containing an oxygen atom include oxygen gas, ozone, water (water vapor), hydrogen peroxide, carbon monoxide,
Inorganic compounds such as carbon dioxide, carbon suboxide, nitric oxide, nitrogen dioxide, dinitrogen trioxide, dinitrogen pentoxide, nitric oxide, hydroxyl group, aldehyde group, acyl group, ketone group, nitro group, nitroso group, sulfone Examples thereof include organic compounds having functional groups or bonds such as groups, ether bonds, ester bonds, peptide bonds, oxygen-containing heterocycles, and metal alkoxides. Examples of the compound containing a chalcogen-based element include H 2 S, (CH 3 ) (CH 2 ) 4 S (CH 2 ) 4 CH 3 ,
CH 2 = CHCH 2 SCH 2 CH = CH 2 , C 2 H 5 SC
2 H 5 , C 2 H 5 SCH 3 , thiophene, H 2 Se, (C 2 H 5 ) 2
Se, H 2 Te, etc. are available. Examples of the compound containing a halogen element include fluorine, chlorine, bromine, iodine, hydrogen fluoride,
Carbon fluoride, chlorine fluoride, bromine fluoride, iodine fluoride, hydrogen chloride,
Inorganic compounds such as bromine chloride, iodine chloride, hydrogen bromide, iodine bromide and hydrogen iodide, and organic compounds such as alkyl halides, aryl halides, styrene halides, polymethylene halides and haloforms are used. Liquid crystal drive MIM
A hard carbon film suitable as an element has a film thickness of 1 depending on driving conditions.
It is advantageous that the specific resistance is from 00 to 8000Å and the specific resistance is from 10 6 to 10 13 Ω · cm. The film thickness is 200Å considering the margin between the driving voltage and the breakdown voltage (dielectric breakdown voltage).
It is desirable that the thickness be 6000Å or less in order to prevent color unevenness due to a step (cell gap difference) between the pixel portion and the thin film two-terminal element portion from becoming a practical problem. Therefore, the hard carbon film has a film thickness of 200 to 6000Å and a specific resistance of 5 × 10 6 to 10 13 Ω · c.
More preferably m. The number of defects in the device due to pinholes in the hard carbon film increases as the film thickness decreases,
It becomes particularly remarkable below 300 Å (defect rate exceeds 1%), and it becomes impossible to secure the uniformity of the in-plane distribution of film thickness (and thus the uniformity of device characteristics) (the accuracy of film thickness control is about 30 Å However, since the variation of the film thickness exceeds 10%), it is more preferable that the film thickness is 300 Å or more. Further, in order to prevent the hard carbon film from peeling off due to stress and to drive at a lower duty ratio (desirably 1/1000 or less), the film thickness is 40
It is more desirable that it is less than 00Å. Taking these factors into consideration, the thickness of the hard carbon film is 300 to 4000.
Å, It is more preferable that the specific resistance is 10 7 to 10 11 Ω · cm.

【0014】次に図3により液晶表示装置の作製法を述
べる。まず、絶縁基板1′上に共通電極4′用の透明導
体、例えばITO,ZnO:Al,ZnO:Si,Sn
2,In23等をスパッタリング、蒸着等で数百Åか
ら数μm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′を設けた基板1′
と先にMIM素子をマトリックス状に設けた基板1の各
々の表面にポリイミドのような配向材8を付け、ラビン
グ処理を行ない、シール材を付け、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
とする。このようにして液晶表示装置が得られる。液晶
3に高分子−液晶複合体を使用し、光散乱モードの表示
を形成する場合には、配向膜8を設ける必要はなくな
る。高分子−液晶複合体における高分子材料としては、
ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリフマレー
ト、ポリエチレンオキサイド等が使用可能である。なか
でも剛直な高分子であるポリフマレートが好ましい。液
晶材料としては、従来の液晶表示用に使用されてきたT
N液晶等が使用可能である。高分子−液晶複合体の構造
は、液晶が高分子内でドロップレット状に分散した系や
液晶が高分子内で連続相を形成した系が存在する。いず
れの系においても本発明に使用可能である。これら複合
層は、クロロホルム等を溶媒とした高分子−液晶溶液を
調整し、キャスティング等によって作製可能である。ま
た、モノマーと液晶を混合したのち、光重合させる方法
によっても作製可能である。
Next, a method of manufacturing a liquid crystal display device will be described with reference to FIG. First, on the insulating substrate 1 ', a transparent conductor for the common electrode 4', such as ITO, ZnO: Al, ZnO: Si, Sn.
Sputtering O 2, In 2 O 3, etc., it is several μm deposited from several hundred Å by vapor deposition or the like, and patterned into a stripe shape and the common electrode 4 '. Substrate 1'provided with this common electrode 4 '
Then, an alignment material 8 such as polyimide is attached to each surface of the substrate 1 on which MIM elements are previously provided in a matrix, a rubbing process is performed, a sealing material is attached, and a gap material 9 is inserted to make the gap constant, 3 is enclosed to form a liquid crystal display device. In this way, a liquid crystal display device is obtained. When a polymer-liquid crystal composite is used for the liquid crystal 3 and a light scattering mode display is formed, it is not necessary to provide the alignment film 8. As the polymer material in the polymer-liquid crystal composite,
Polymethylmethacrylate, polystyrene, polyfumarate, polyethylene oxide and the like can be used. Of these, polyfumarate, which is a rigid polymer, is preferable. As a liquid crystal material, T which has been used for conventional liquid crystal displays
N liquid crystal or the like can be used. The structure of the polymer-liquid crystal composite includes a system in which liquid crystal is dispersed in a droplet form in the polymer and a system in which liquid crystal forms a continuous phase in the polymer. Either system can be used in the present invention. These composite layers can be prepared by casting a polymer-liquid crystal solution using chloroform as a solvent. It can also be prepared by a method in which a monomer and a liquid crystal are mixed and then photopolymerized.

【0015】[0015]

【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。 実施例1 PET基板上にスパッタリング法によりZrO2膜を4
000Å堆積した。次に図2に示す薄膜二端子素子を以
下のように作製した。まず、ITOをスパッタリング法
により700Å厚に堆積後、パターニングして画素電極
4を形成した。次にAlを蒸着法により1000Åに堆
積後、パターニングして下部導体7を形成した。その上
に絶縁膜2として硬質炭素膜をプラズマCVD法により
1100Å堆積させたのち、ドライエッチングによりパ
ターニングした。さらにその上にNiをEB蒸着により
1000Å厚に堆積後、パターニングして上部導体6を
形成した。この時、硬質炭素膜の成膜条件は以下の通り
である。 圧 力:0.035Torr CH4 流量:10SCCM RFパワー:0.3W/cm2
EXAMPLES Examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these. Example 1 A ZrO 2 film was formed on a PET substrate by sputtering.
000Å accumulated. Next, the thin film two-terminal element shown in FIG. 2 was produced as follows. First, ITO was deposited to a thickness of 700 Å by a sputtering method and then patterned to form the pixel electrode 4. Then, Al was deposited to a volume of 1000 Å by a vapor deposition method and then patterned to form a lower conductor 7. A hard carbon film was deposited thereon as an insulating film 2 by a plasma CVD method for 1100 Å, and then patterned by dry etching. Further, Ni was deposited thereon to a thickness of 1000 Å by EB vapor deposition and then patterned to form the upper conductor 6. At this time, the conditions for forming the hard carbon film are as follows. Pressure: 0.035 Torr CH 4 Flow rate: 10 SCCM RF power: 0.3 W / cm 2

【0016】実施例2 ポリアリレート基板上にスパッタリング法によりZrO
2膜を3000Å堆積後、スパッタリング法によりSi
Nx膜を1500Å堆積した。次に図9に示す薄膜二端
子素子を以下のように作製した。まず、ITOをスパッ
タリング法により700Å厚に堆積後、パターニングし
て画素電極4を形成した。次にAlを蒸着法により60
0Å厚に堆積後、パターニングして下部導体1を形成し
た。その上に硬質炭素膜をプラズマCVD法により15
00Å堆積させたのち、NiをEB蒸着により1000
Å堆積させた。Ni、硬質炭素膜を順次エッチングして
上部導体3、絶縁膜2を形成した。この時、硬質炭素膜
の成膜条件は以下の通りである。 圧 力:0.035Torr CH4 流量:10SCCM RFパワー:0.6W/cm2
Example 2 ZrO was sputtered on a polyarylate substrate.
After depositing 2 3,000 liters of film, sputter the Si
An Nx film was deposited at 1500Å. Next, the thin film two-terminal element shown in FIG. 9 was produced as follows. First, ITO was deposited to a thickness of 700 Å by a sputtering method and then patterned to form the pixel electrode 4. Next, Al is deposited by vapor deposition to 60
After being deposited to a thickness of 0Å, the lower conductor 1 was formed by patterning. A hard carbon film is formed thereon by plasma CVD 15
After depositing 00Å, Ni is 1000 by EB evaporation.
Å Deposited. The Ni and the hard carbon film were sequentially etched to form the upper conductor 3 and the insulating film 2. At this time, the conditions for forming the hard carbon film are as follows. Pressure: 0.035 Torr CH 4 Flow rate: 10 SCCM RF power: 0.6 W / cm 2

【0017】実施例3 ポリアリレート基板上にスパッタリング法によりAlN
膜を2000Å堆積後、スパッタリング法によりSiO
x膜を3000Å堆積した。次に図9に示す薄膜二端子
素子を実施例2と同様にして作製した。
Example 3 AlN was formed on a polyarylate substrate by a sputtering method.
After depositing 2000 Å film, sputter method
The x film was deposited at 3000Å. Next, the thin film two-terminal element shown in FIG. 9 was produced in the same manner as in Example 2.

【0018】実施例4 PET基板上にAlターゲットを用い、ArとN2の混
合ガスのスパッタリングにより、AlN膜を4000Å
堆積した。次に図2に示す薄膜二端子素子を以下のよう
に作製した。まず、ITOをスパッタリング法により7
00Å厚に堆積後、パターニングして画素電極4を形成
した。次にAlを蒸着法により1000Åに堆積後、パ
ターニングして下部導体7を形成した。その上に絶縁膜
2として硬質炭素膜をプラズマCVD法により1100
Å堆積させたのち、ドライエッチングによりパターニン
グした。さらにその上にNiをEB蒸着により1000
Å厚に堆積後、パターニングして上部導体6を形成し
た。この時、硬質炭素膜の成膜条件は以下の通りであ
る。 圧 力:0.035Torr CH4 流量:10SCCM RFパワー:0.3W/cm2
Example 4 An AlN film was formed on a PET substrate by sputtering with a mixed gas of Ar and N 2 to form an AlN film of 4000 Å.
Deposited. Next, the thin film two-terminal element shown in FIG. 2 was produced as follows. First, ITO is sputtered
After being deposited to a thickness of 00Å, the pixel electrode 4 was formed by patterning. Then, Al was deposited to a volume of 1000 Å by a vapor deposition method and then patterned to form a lower conductor 7. A hard carbon film as an insulating film 2 is formed thereon by a plasma CVD method 1100.
Å After depositing, patterning was performed by dry etching. Further, Ni is deposited thereon by EB vapor deposition to 1000
After being deposited to a thickness of Å, the upper conductor 6 was formed by patterning. At this time, the conditions for forming the hard carbon film are as follows. Pressure: 0.035 Torr CH 4 Flow rate: 10 SCCM RF power: 0.3 W / cm 2

【0019】実施例5 ポリアリレート基板上にイオンプレーティング法により
BN膜を3000Å堆積した。次に図9に示す薄膜二端
子素子を以下のように作製した。まず、ITOをスパッ
タリング法により700Å厚に堆積後、パターニングし
て画素電極4を形成した。次にAlを蒸着法により60
0Å厚に堆積後、パターニングして下部導体1を形成し
た。その上に硬質炭素膜をプラズマCVD法により15
00Å堆積させたのち、NiをEB蒸着により1000
Å堆積させた。Ni、硬質炭素膜を順次エッチングして
上部導体3、絶縁膜2を形成した。この時、硬質炭素膜
の成膜条件は以下の通りである。 圧 力:0.035Torr CH4 流量:10SCCM RFパワー:0.6W/cm2
Example 5 A BN film was deposited on a polyarylate substrate by an ion plating method in an amount of 3000 liters. Next, the thin film two-terminal element shown in FIG. 9 was produced as follows. First, ITO was deposited to a thickness of 700 Å by a sputtering method and then patterned to form the pixel electrode 4. Next, Al is deposited by vapor deposition to 60
After being deposited to a thickness of 0Å, the lower conductor 1 was formed by patterning. A hard carbon film is formed thereon by plasma CVD 15
After depositing 00Å, Ni is 1000 by EB evaporation.
Å Deposited. The Ni and the hard carbon film were sequentially etched to form the upper conductor 3 and the insulating film 2. At this time, the conditions for forming the hard carbon film are as follows. Pressure: 0.035 Torr CH 4 Flow rate: 10 SCCM RF power: 0.6 W / cm 2

【0020】実施例6 ポリアリレート基板上にスパッタリング法によりSiO
x膜を4000Å堆積後、AlN膜を2000Å堆積し
た。次に図9に示す薄膜二端子素子を実施例5と同様に
して作製した。
Example 6 SiO was sputtered on a polyarylate substrate.
After depositing the x film at 4000Å, the AlN film was deposited at 2000Å. Next, the thin film two-terminal element shown in FIG. 9 was manufactured in the same manner as in Example 5.

【0021】実施例7 図1に示すように、100μm厚の2軸延伸ポリエチレ
ンナフタレートフィルム1の両面に、約2000Å厚の
SiO2薄膜(2a,2b)をスパッタリング法によっ
て形成した。次にSiO2上にITO薄膜をスパッタリ
ング法により約1000Å厚に堆積後、パターン化して
画素電極を形成した。次に、MIM素子を次のようにし
て設けた。まず、Alを蒸着法により約1000Å厚に
堆積後パターン化して下部電極7を形成し、その上に、
絶縁層2として、硬質炭素膜をプラズマCVD法により
約1000Å厚に堆積した後、ドライエッチングにより
パターン化した。この時の硬質炭素膜の成膜条件は以下
の通りである。 圧力 :0.035Torr CH4 流量:10 SCCM RFパワー:0.2W/cm2 更にこの上にNiをEB蒸着法により約1000Å厚に
堆積後パターン化して上部電極6を形成した。
Example 7 As shown in FIG. 1, a SiO 2 thin film (2a, 2b) having a thickness of about 2000 Å was formed on both sides of a biaxially stretched polyethylene naphthalate film 1 having a thickness of 100 μm by a sputtering method. Next, an ITO thin film was deposited on SiO 2 to a thickness of about 1000 Å by a sputtering method and then patterned to form a pixel electrode. Next, the MIM element was provided as follows. First, Al is deposited to a thickness of about 1000 Å by vapor deposition and then patterned to form a lower electrode 7, and then,
As the insulating layer 2, a hard carbon film was deposited to a thickness of about 1000 Å by the plasma CVD method and then patterned by dry etching. The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows. Pressure: 0.035 Torr CH 4 Flow rate: 10 SCCM RF power: 0.2 W / cm 2 Ni was further deposited thereon by EB evaporation to a thickness of about 1000 Å and patterned to form the upper electrode 6.

【0022】実施例8 図1に示すように150μm厚のポリエーテルエーテル
ケトンフィルム1(結晶化度45%)の両面に、Si3
4をスパッタリング法によって約1500Å厚さのS
34層(2a,2b)を形成した。次にSi34上に
ITOをスパッタリング法により約1000Å厚に堆積
後、パターン化して画素電極を形成した。次に、MIM
素子を次のようにして設けた。まず、Alを蒸着法によ
り約1000Å厚に堆積後パターン化して下部電極7を
形成し、その上に、絶縁層2として、硬質炭素膜をプラ
ズマCVD法により約1000Å厚に堆積させたのち、
ドライエッチングによりパターン化した。この時の硬質
炭素膜の成膜条件は以下の通りである。 圧力 :0.035Torr CH4 流量:10 SCCM RFパワー:0.2W/cm2 更にこの上にNiをEB蒸着法により約1000Å厚に
堆積後パターン化して上部電極6を形成した。
Example 8 As shown in FIG. 1, Si 3 was deposited on both sides of a 150 μm thick polyetheretherketone film 1 (crystallinity 45%).
N 4 is sputtered to form S with a thickness of about 1500Å
An i 3 N 4 layer (2a, 2b) was formed. Next, ITO was deposited on Si 3 N 4 to a thickness of about 1000 Å by sputtering and then patterned to form a pixel electrode. Next, MIM
The device was provided as follows. First, Al is deposited to a thickness of about 1000 Å by vapor deposition and then patterned to form a lower electrode 7, and a hard carbon film is deposited as an insulating layer 2 thereon to a thickness of about 1000 Å by a plasma CVD method.
It was patterned by dry etching. The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows. Pressure: 0.035 Torr CH 4 Flow rate: 10 SCCM RF power: 0.2 W / cm 2 Ni was further deposited thereon by EB evaporation to a thickness of about 1000 Å and patterned to form the upper electrode 6.

【0023】実施例9 図1に示すように100μm厚の2軸延伸ポリフェニレ
ンサルファイドフィルム1に、両面に約1500Å厚の
Si34薄膜(2a,2b)を形成した。次にSi34
上にITO薄膜をスパッタリング法により約1000Å
厚に堆積後、パターン化して画素電極を形成した。次
に、MIM素子を次のようにして設けた。まず、Alを
蒸着法により約1000Å厚に堆積後パターン化して下
部電極7を形成し、その上に、絶縁層2として、硬質炭
素膜を実施例1と同一条件のプラズマCVD法により約
1000Å厚に堆積した後、ドライエッチングによりパ
ターン化した。さらにこの上にNiをEB蒸着法により
約1000Å厚に堆積後パターン化して上部電極6を形
成した。
Example 9 As shown in FIG. 1, a biaxially stretched polyphenylene sulfide film 1 having a thickness of 100 μm was formed with Si 3 N 4 thin films (2a, 2b) having a thickness of about 1500Å on both sides. Next, Si 3 N 4
Approximately 1000Å ITO thin film on top by sputtering method
After thickly depositing, it was patterned to form a pixel electrode. Next, the MIM element was provided as follows. First, Al is deposited to a thickness of about 1000 Å by vapor deposition and then patterned to form a lower electrode 7, and a hard carbon film as an insulating layer 2 is formed thereon by a plasma CVD method under the same conditions as in Example 1 to a thickness of about 1000 Å. And then patterned by dry etching. Further, Ni was deposited thereon by EB vapor deposition to a thickness of about 1000 Å and patterned to form the upper electrode 6.

【0024】実施例10 図1に示すように、100μm厚の2軸延伸ポリエチレ
ンテレフタレートフィルム1に、片面に約6000Å厚
のSiO2薄膜(2b)を、もう片面には約7000Å
厚のSiO2薄膜(2a)をスパッタリング法によって
形成した。次にSiO2上にITO薄膜をスパッタリン
グ法により約1000Å厚に堆積後、パターン化して画
素電極を形成した。次に、MIM素子を次のようにして
設けた。まず、Alを蒸着法により約1000Å厚に堆
積後パターン化して下部電極7を形成し、その上に、絶
縁層2として、硬質炭素膜を実施例1と同一条件のプラ
ズマCVD法により約1000Å厚に堆積した後、ドラ
イエッチングによりパターン化した。さらにこの上にN
iをEB蒸着法により約1000Å厚に堆積後パターン
化して上部電極6を形成した。以上に述べた各実施例に
よるMIM素子は膜はがれ、基板の変形、基板のカール
は見られなかった。また、200時間の連続駆動でも素
子の劣化はみられなかった。
Example 10 As shown in FIG. 1, a biaxially stretched polyethylene terephthalate film 1 having a thickness of 100 μm was provided with a SiO 2 thin film (2b) having a thickness of about 6000Å on one side and about 7,000Å on the other side.
A thick SiO 2 thin film (2a) was formed by the sputtering method. Next, an ITO thin film was deposited on SiO 2 to a thickness of about 1000 Å by a sputtering method and then patterned to form a pixel electrode. Next, the MIM element was provided as follows. First, Al is deposited to a thickness of about 1000 Å by vapor deposition and then patterned to form a lower electrode 7, and a hard carbon film as an insulating layer 2 is formed thereon by a plasma CVD method under the same conditions as in Example 1 to a thickness of about 1000 Å. And then patterned by dry etching. Furthermore on this N
i was deposited by EB vapor deposition to a thickness of about 1000 Å and then patterned to form the upper electrode 6. In the MIM element according to each of the above-described examples, film peeling, substrate deformation and substrate curl were not observed. No deterioration of the element was observed even after continuous driving for 200 hours.

【0025】実施例11 図1に示すように、300μm厚の未延伸ポリイミドフ
ィルム1に、両面に約4000Å厚のSiO2薄膜(2
a,2b)を形成した。次にSiO2上にITO薄膜を
スパッタリング法により約1000Å厚に堆積後、パタ
ーン化して画素電極を形成した。次に、MIM素子を次
のようにして設けた。まず、Alを蒸着法により約10
00Å厚に堆積後パターン化して下部電極7を形成し、
その上に、絶縁層2として、硬質炭素膜をプラズマCV
D法により約1000Å厚に堆積した後、ドライエッチ
ングによりパターン化した。この時の硬質炭素膜の成膜
条件は以下の通りである。 圧力 :0.035Torr CH4 流量:10 SCCM RFパワー:0.2W/cm2 更にこの上にNiをEB蒸着法により約1000Å厚に
堆積後パターン化して上部電極6を形成した。
Example 11 As shown in FIG. 1, an unstretched polyimide film 1 having a thickness of 300 μm was coated with a SiO 2 thin film (2
a, 2b) was formed. Next, an ITO thin film was deposited on SiO 2 to a thickness of about 1000 Å by a sputtering method and then patterned to form a pixel electrode. Next, the MIM element was provided as follows. First, about 10 Al is vapor-deposited.
After depositing to a thickness of 00Å, patterning is performed to form the lower electrode 7,
On top of that, a hard carbon film is formed as a plasma CV as an insulating layer 2.
After being deposited to a thickness of about 1000Å by the D method, it was patterned by dry etching. The conditions for forming the hard carbon film at this time are as follows. Pressure: 0.035 Torr CH 4 Flow rate: 10 SCCM RF power: 0.2 W / cm 2 Ni was further deposited thereon by EB evaporation to a thickness of about 1000 Å and patterned to form the upper electrode 6.

【0026】実施例12 次に、前記実施例で作製した液晶駆動素子を用いて図8
に示した液晶表示装置を以下のように作製した。まず、
絶縁基板1′上に共通電極4′用の透明導体、ITOを
スパッタリングによって700Å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。次に、MI
M素子をマトリックス状に設けた基板(実施例1〜4で
作製した液晶駆動素子用基板)1上にポリフマレートと
液晶E8のクロロホルム溶液をキャスティングし、溶媒
蒸発法により高分子−液晶複合層10を設けた。次にシ
ール材を付け、共通電極用絶縁基板1′とはり合せ、次
に、MIM素子基板1の裏面に反射層11を設けて液晶
表示装置とした。このように作製した液晶表示装置は、
バックライトなしでも明るく、高精細な表示が得られ、
かつ、軽量、薄型であるため耐衝撃性、屈曲性にすぐれ
ている。
Example 12 Next, using the liquid crystal drive element manufactured in the above example, FIG.
The liquid crystal display device shown in 1 was manufactured as follows. First,
A transparent conductor for the common electrode 4 ', ITO, is deposited on the insulating substrate 1'by 700 Å by sputtering and patterned into a stripe shape to form the common electrode 4'. Next, MI
A polymer-liquid crystal composite layer 10 was formed by casting a solution of polyfumarate and a liquid crystal E8 in chloroform on a substrate 1 on which M elements were provided in a matrix (a substrate for a liquid crystal drive element manufactured in Examples 1 to 4) and by a solvent evaporation method. Provided. Next, a sealing material was attached, and it was bonded to the common electrode insulating substrate 1 ', and then the reflective layer 11 was provided on the back surface of the MIM element substrate 1 to form a liquid crystal display device. The liquid crystal display device manufactured in this way is
Bright and high-definition display can be obtained without a backlight.
Moreover, since it is lightweight and thin, it has excellent impact resistance and flexibility.

【0027】[0027]

【効果】本発明の基板付薄膜積層デバイスは、基板とし
て結晶質を有する未延伸あるいは2軸延伸されたプラス
チック基板および/または該基板上に無機物質の被膜を
形成したものを使用することで、基板の変形、カール等
がなく、かつ低コスト、軽量化を達成でき、さらには薄
膜積層デバイスを絶縁層に硬質炭素膜を用いたMIM型
素子にすると、硬質炭素膜が、 1) プラズマCVD法等の気相合成法で作製されるた
め、成膜条件によって物性が広範に制御でき、従ってデ
バイス設計上の自由度が大きい、 2) 硬質でしかも厚膜にできるため、機械的損傷を受け
難く、また厚膜化によるピンホールの減少も期待でき
る、 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、 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、 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Ion/Ioff比がと
れるので、低デューティ比での駆動が可能である、 等の特長を有し、このため特に信頼性の高い液晶表示用
スイッチング素子が提供され、産業上極めて有用であ
る。
[Effect] The thin film laminated device with a substrate of the present invention uses, as a substrate, an unstretched or biaxially stretched plastic substrate having a crystal and / or a substrate on which a coating film of an inorganic substance is formed, There is no deformation or curl of the substrate, low cost and light weight can be achieved. Furthermore, when the thin film laminated device is made into the MIM type element using the hard carbon film as the insulating layer, the hard carbon film becomes 1) plasma CVD method. Since it is manufactured by a vapor phase synthesis method such as, the physical properties can be controlled widely depending on the film forming conditions, and therefore there is a large degree of freedom in device design. 2) It is hard and can be made a thick film, so it is less susceptible to mechanical damage. Also, it can be expected to reduce pinholes by thickening the film. 3) There is no restriction on the substrate material because a good film can be formed even at low temperatures near room temperature. 4) Excellent uniformity of film thickness and film quality. For It is suitable for thin film devices. 5) It has a low dielectric constant, so it does not require high-level microfabrication technology and is therefore advantageous for increasing the area of the device. Furthermore, the low dielectric constant makes the device steep. Since the Ion / Ioff ratio can be obtained, it can be driven at a low duty ratio, and so on. Therefore, a particularly reliable switching element for liquid crystal display is provided, which is extremely useful in industry.

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

【図1】本発明の基板付薄膜デバイスの構造を示す断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a thin film device with a substrate of the present invention.

【図2】本発明のMIM素子の1例の要部説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory view of a main part of an example of the MIM element of the present invention.

【図3】本発明の基板付薄膜デバイスを組込んだ液晶表
示装置の一部断面斜視図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional perspective view of a liquid crystal display device incorporating the thin film device with a substrate of the present invention.

【図4】a,bはそれぞれMIM素子のI−V特性曲
線、lnI−√V特性曲線を示すグラフである。
4A and 4B are graphs respectively showing an IV characteristic curve and an lnI-√V characteristic curve of a MIM element.

【図5】本発明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭
素膜のIRスペクトルのガウス分布を示す。
FIG. 5 shows a Gaussian distribution of IR spectrum of a hard carbon film used as an insulating layer of the MIM element of the present invention.

【図6】本発明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭
素膜をラマンスペクトル法で分光した分析結果を示すス
ペクトル図である。
FIG. 6 is a spectrum diagram showing an analysis result of a hard carbon film used as an insulating layer of the MIM element of the present invention, which is separated by a Raman spectrum method.

【図7】本発明のMIM素子の絶縁層に使用した硬質炭
素膜をIR吸収法で分析した分析結果を示すスペクトル
図である。
FIG. 7 is a spectrum diagram showing an analysis result obtained by analyzing a hard carbon film used as an insulating layer of the MIM element of the present invention by an IR absorption method.

【図8】本発明の実施例で作製した液晶駆動素子を用い
た液晶表示装置の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a liquid crystal display device using a liquid crystal driving element manufactured in an example of the present invention.

【図9】本発明のMIM素子の他の1例の要部説明図で
ある。
FIG. 9 is an explanatory view of a main part of another example of the MIM element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラスチツク基板 1′ プラスチツク基板 2 硬質炭素膜 2a 無機物質層 2b 無機物質層 3 液晶 4 画素電極 4′ 共通電極 5 能動素子(MIM素子) 6 第2導体(バスライン)(上部電極) 7 第1導体(下部電極) 8 配向膜 1 plastic substrate 1'plastic substrate 2 hard carbon film 2a inorganic substance layer 2b inorganic substance layer 3 liquid crystal 4 pixel electrode 4'common electrode 5 active element (MIM element) 6 second conductor (bus line) (upper electrode) 7 1st Conductor (lower electrode) 8 Alignment film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 勝幸 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 亀山 健司 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuyuki Yamada 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd. (72) Kenji Kameyama 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Shares Company Ricoh

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラスチック基板の両面あるいは片面
(薄膜積層デバイスが形成される面)に無機物質の被膜
が形成された基板上に、薄膜積層デバイスを有すること
を特徴とする基板付き薄膜積層デバイス。
1. A thin film laminated device with a substrate, comprising a thin film laminated device on a substrate having a film of an inorganic substance formed on both surfaces or one surface (a surface on which the thin film laminated device is formed) of a plastic substrate.
【請求項2】 プラスチック基板が結晶質を有する未延
伸あるいは2軸延伸されたものである請求項1記載の基
板付き薄膜積層デバイス。
2. The thin film laminated device with a substrate according to claim 1, wherein the plastic substrate is crystalline and is unstretched or biaxially stretched.
【請求項3】 プラスチック基板の結晶化度が10〜9
0%である請求項2記載の基板付き薄膜積層デバイス。
3. The crystallinity of the plastic substrate is 10-9.
It is 0%, The thin film laminated device with a substrate of Claim 2.
【請求項4】 無機物質の薄膜が、室温〜200℃にお
ける熱伝導率が0.04Cal/cm・S・℃以上、あ
るいは前記温度における熱膨張係数が5×10-6/℃以
上のものである請求項1、2または3記載の基板付き薄
膜積層デバイス。
4. A thin film of an inorganic material having a thermal conductivity of 0.04 Cal / cm · S · ° C. or more at room temperature to 200 ° C. or a thermal expansion coefficient of 5 × 10 −6 / ° C. or more at the temperature. A thin film laminated device with a substrate according to claim 1, 2 or 3.
【請求項5】 薄膜積層デバイスが、第1導体層−絶縁
層(硬質炭素膜)−第2導体層よりなる薄膜二端子素子
である請求項1、2、3または4記載の基板付き薄膜積
層デバイス。
5. The thin film laminated device with a substrate according to claim 1, wherein the thin film laminated device is a thin film two-terminal element comprising a first conductor layer-insulating layer (hard carbon film) -second conductor layer. device.
【請求項6】 プラスチック基板の両面あるいは片面
(薄膜デバイスが形成される面)に、室温〜200℃に
おける熱伝導率が0.04Cal/cm・S・℃以上、
あるいは前記温度における熱膨張係数が5×10-6/℃
以上である無機物質の薄膜が形成されていることを特徴
とする薄膜積層デバイス用プラスチック基板。
6. A plastic substrate having a thermal conductivity of 0.04 Cal / cm · S · ° C. or more at room temperature to 200 ° C. on both sides or one side (the side on which a thin film device is formed),
Alternatively, the coefficient of thermal expansion at the above temperature is 5 × 10 −6 / ° C.
A plastic substrate for a thin-film laminated device, which is formed with a thin film of the above-mentioned inorganic material.
【請求項7】 請求項1、2、3、4または5記載の基
板付き薄膜積層デバイスを用いたことを特徴とする液晶
表示装置。
7. A liquid crystal display device using the thin film laminated device with a substrate according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
JP27549092A 1992-01-20 1992-09-18 Plastic substrate for thin-film laminated device and thin-film laminated device with the same Pending JPH05273600A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2885392 1992-01-20
JP3564592 1992-01-27
JP4-35645 1992-01-27
JP4-28853 1992-01-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05273600A true JPH05273600A (en) 1993-10-22

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JP27549092A Pending JPH05273600A (en) 1992-01-20 1992-09-18 Plastic substrate for thin-film laminated device and thin-film laminated device with the same

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012060278A1 (en) * 2010-11-01 2012-05-10 シャープ株式会社 Optical modulation device and method for manufacturing same
KR101338720B1 (en) * 2006-12-20 2013-12-06 엘지디스플레이 주식회사 Flexible display device and manufacturing method thereof

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101338720B1 (en) * 2006-12-20 2013-12-06 엘지디스플레이 주식회사 Flexible display device and manufacturing method thereof
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