JPH05323383A - 双方向非線形抵抗素子の製造方法 - Google Patents
双方向非線形抵抗素子の製造方法Info
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- JPH05323383A JPH05323383A JP27116391A JP27116391A JPH05323383A JP H05323383 A JPH05323383 A JP H05323383A JP 27116391 A JP27116391 A JP 27116391A JP 27116391 A JP27116391 A JP 27116391A JP H05323383 A JPH05323383 A JP H05323383A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、有機絶縁膜を絶縁体として用いた
導電体／絶縁体／導電体という構造のスイッチング用非
線形抵抗素子の製造方法において、電解重合膜の抵抗率
を調整し、適度な膜厚と抵抗率を持ち、安定で高抵抗な
有機電解重合膜の製造方法を提供するものである。 【構成】 有機電解重合膜の重合液として、成膜時の導
電率の異なる２種類以上の有機電解重合膜のモノマーお
よび適当な支持塩を特定の比率で混合した電解液を用
い、電解重合膜を得ることにより適度な膜厚と抵抗率を
得る。また、それらモノマーあるいは支持塩が単一溶媒
に溶解しない場合、それぞれの試薬を溶解した２種類以
上の溶媒を混合して用いる。
導電体／絶縁体／導電体という構造のスイッチング用非
線形抵抗素子の製造方法において、電解重合膜の抵抗率
を調整し、適度な膜厚と抵抗率を持ち、安定で高抵抗な
有機電解重合膜の製造方法を提供するものである。 【構成】 有機電解重合膜の重合液として、成膜時の導
電率の異なる２種類以上の有機電解重合膜のモノマーお
よび適当な支持塩を特定の比率で混合した電解液を用
い、電解重合膜を得ることにより適度な膜厚と抵抗率を
得る。また、それらモノマーあるいは支持塩が単一溶媒
に溶解しない場合、それぞれの試薬を溶解した２種類以
上の溶媒を混合して用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置等に用い
るスイッチング用非線形抵抗素子に関する。
るスイッチング用非線形抵抗素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、液晶テレビの画像表示方法は大別
して単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式が
ある。単純マトリクス方式は互いにその方向が直角をな
すように設けられた２組の帯状電極群間に液晶をはさん
だもので、これらの帯状電極にそれぞれ駆動回路が接続
される。この方式は構造が簡単なため低価格のシステム
が実現できるが、クロストークによりコントラストが低
いという問題がある。これに比較してアクティブマトリ
ックス方式は各画素ごとにスイッチを設け電圧を保持す
るもので、時分割駆動しても選択時の電圧を維持できる
ので表示容量を増やせ、コントラストなど画質に関する
特性が良い反面、構造が複雑で製造コストが高いことが
欠点である。我々はスイッチング素子として導電体／絶
縁体／導電体（Ｍｅｔａｌ／Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ／Ｍｅ
ｔａｌ）という構造を持つ双方向非線形抵抗素子を用い
てアクティブマトリックス型液晶表示パネルを製造して
いる。
して単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式が
ある。単純マトリクス方式は互いにその方向が直角をな
すように設けられた２組の帯状電極群間に液晶をはさん
だもので、これらの帯状電極にそれぞれ駆動回路が接続
される。この方式は構造が簡単なため低価格のシステム
が実現できるが、クロストークによりコントラストが低
いという問題がある。これに比較してアクティブマトリ
ックス方式は各画素ごとにスイッチを設け電圧を保持す
るもので、時分割駆動しても選択時の電圧を維持できる
ので表示容量を増やせ、コントラストなど画質に関する
特性が良い反面、構造が複雑で製造コストが高いことが
欠点である。我々はスイッチング素子として導電体／絶
縁体／導電体（Ｍｅｔａｌ／Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ／Ｍｅ
ｔａｌ）という構造を持つ双方向非線形抵抗素子を用い
てアクティブマトリックス型液晶表示パネルを製造して
いる。
【０００３】従来、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒには下側電極で
あるＴａを陽極酸化したＴａＯx を用いていた。しか
し、その比誘電率は２６程度であり、一般的な素子形状
５マイクロメートル×４マイクロメートル、陽極酸化膜
厚が０．０６マイクロメートルの条件では素子キャパシ
タンスは０．１ｐＦになり、一般的な画素部分（２００
マイクロメートル×２００マイクロメートル）の液晶キ
ャパシタンスの１／３程度と大きなものとなっていた。
液晶表示パネルに電圧を印加した際、電圧は液晶と素子
の容量比の逆数に比例して分割されるが、従来の容量比
ではＭＩＭ素子に十分な電圧がかからずスイッチング特
性が悪くなり、その結果、表示品質がスイッチング素子
としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いた液晶表示パ
ネルより劣るという問題点を有していた。そこで、この
問題を解決するために、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ部に、電解
重合法により成膜した有機絶縁膜を用い、スイッチング
特性の改善を行った（特願平１−８５３７４）。一般に
有機絶縁膜の比誘電率は１０以下であり、液晶キャパシ
タンスに対し素子キャパシタンスが十分小さくとれ、ス
イッチング特性が十分改善できた。有機絶縁膜の作製
は、重合の出発物質であるモノマーあるいはダイマー、
オリゴマーおよび、支持塩としてＮａＣｌ０4 ，ＬｉＢ
Ｆ4 等の無機塩またはＣＦ3 ＳＯ3 Ｎａ，ＣＦ3 ＣＯＯ
Ｎａ等の有機酸の塩を含む水溶液、あるいは有機溶媒を
用いた溶液中において電解重合により、有機膜を導電体
上に成膜した後、完全に絶縁膜化するために電気化学的
に脱ドープ処理を行なっていた。また支持塩としてＮａ
ＯＨ等の水酸化アルカリを用いることにより、成膜状態
で絶縁性の膜を得ており、前記脱ドープ処理を行なわず
に有機絶縁膜を形成するという改善も行なっている（特
願平１−８５３７２）。
あるＴａを陽極酸化したＴａＯx を用いていた。しか
し、その比誘電率は２６程度であり、一般的な素子形状
５マイクロメートル×４マイクロメートル、陽極酸化膜
厚が０．０６マイクロメートルの条件では素子キャパシ
タンスは０．１ｐＦになり、一般的な画素部分（２００
マイクロメートル×２００マイクロメートル）の液晶キ
ャパシタンスの１／３程度と大きなものとなっていた。
液晶表示パネルに電圧を印加した際、電圧は液晶と素子
の容量比の逆数に比例して分割されるが、従来の容量比
ではＭＩＭ素子に十分な電圧がかからずスイッチング特
性が悪くなり、その結果、表示品質がスイッチング素子
としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いた液晶表示パ
ネルより劣るという問題点を有していた。そこで、この
問題を解決するために、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ部に、電解
重合法により成膜した有機絶縁膜を用い、スイッチング
特性の改善を行った（特願平１−８５３７４）。一般に
有機絶縁膜の比誘電率は１０以下であり、液晶キャパシ
タンスに対し素子キャパシタンスが十分小さくとれ、ス
イッチング特性が十分改善できた。有機絶縁膜の作製
は、重合の出発物質であるモノマーあるいはダイマー、
オリゴマーおよび、支持塩としてＮａＣｌ０4 ，ＬｉＢ
Ｆ4 等の無機塩またはＣＦ3 ＳＯ3 Ｎａ，ＣＦ3 ＣＯＯ
Ｎａ等の有機酸の塩を含む水溶液、あるいは有機溶媒を
用いた溶液中において電解重合により、有機膜を導電体
上に成膜した後、完全に絶縁膜化するために電気化学的
に脱ドープ処理を行なっていた。また支持塩としてＮａ
ＯＨ等の水酸化アルカリを用いることにより、成膜状態
で絶縁性の膜を得ており、前記脱ドープ処理を行なわず
に有機絶縁膜を形成するという改善も行なっている（特
願平１−８５３７２）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】有機電解重合膜を用い
たＭＩＭ素子は液晶とのキャパシタンス比の改善によ
り、そのスイッチング性が大幅に改善できた。また、支
持塩としてＮａＯＨ等の水酸化アルカリを用いることに
より、成膜状態で絶縁性の膜を得ており、容易に絶縁膜
を得ることが可能となった。しかし、安定なスイッチン
グ特性を示したＩｎｓｕｌａｔｏｒ用有機電解重合膜は
その抵抗率が小さく、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒとして従来の
ＴａＯx を用いた同一面積の素子の抵抗の１／１０から
１／１００であるという欠点を有していた。すなわち素
子抵抗が小さいため、クロストークが発生し、また、一
旦液晶に書き込まれた電荷が保持されにくく表示パネル
として十分なコントラストが確保できないという問題が
生じた。素子サイズを小さくすれば抵抗値は増加する
が、一方でフォトリソグラフィーを用いて小サイズの素
子部分を作製しようとすると、高価な作製装置が必要で
あり、コストアップにつながるという課題を有してい
た。また、成膜時の抵抗値の高い有機電解重合膜は自身
の抵抗による電圧降下のため、薄膜状態（０．０５ミク
ロン以下）で電解重合が停止し、これをＩｎｓｕｌａｔ
ｏｒとして用いたＭＩＭ素子は短絡し易く、また耐電圧
性が低く、電気特性が不安定であった。
たＭＩＭ素子は液晶とのキャパシタンス比の改善によ
り、そのスイッチング性が大幅に改善できた。また、支
持塩としてＮａＯＨ等の水酸化アルカリを用いることに
より、成膜状態で絶縁性の膜を得ており、容易に絶縁膜
を得ることが可能となった。しかし、安定なスイッチン
グ特性を示したＩｎｓｕｌａｔｏｒ用有機電解重合膜は
その抵抗率が小さく、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒとして従来の
ＴａＯx を用いた同一面積の素子の抵抗の１／１０から
１／１００であるという欠点を有していた。すなわち素
子抵抗が小さいため、クロストークが発生し、また、一
旦液晶に書き込まれた電荷が保持されにくく表示パネル
として十分なコントラストが確保できないという問題が
生じた。素子サイズを小さくすれば抵抗値は増加する
が、一方でフォトリソグラフィーを用いて小サイズの素
子部分を作製しようとすると、高価な作製装置が必要で
あり、コストアップにつながるという課題を有してい
た。また、成膜時の抵抗値の高い有機電解重合膜は自身
の抵抗による電圧降下のため、薄膜状態（０．０５ミク
ロン以下）で電解重合が停止し、これをＩｎｓｕｌａｔ
ｏｒとして用いたＭＩＭ素子は短絡し易く、また耐電圧
性が低く、電気特性が不安定であった。
【０００５】そこで、本発明の目的は、この課題を解決
するものであり、電解重合膜の抵抗率を調整し、適度な
膜厚と抵抗率を持ったＩｎｓｕｌａｔｏｒ用有機電解重
合膜の製造方法を提供するものである。
するものであり、電解重合膜の抵抗率を調整し、適度な
膜厚と抵抗率を持ったＩｎｓｕｌａｔｏｒ用有機電解重
合膜の製造方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の双方向非線形抵
抗素子の製造方法は、所定のパターンを持った電極１上
に絶縁性の高い有機電解重合膜２を電解重合法により成
膜した後、電極１の材料と同じか、あるいは異なる導電
体を所定のパターンをもって有機電解重合膜２上に形成
した電極３を有する、導電体１／絶縁体（有機電解重合
膜２）／導電体３という構造のスイッチング用双方向非
線形抵抗素子の製造方法において、成膜時の抵抗率の異
なる２種類以上の電解重合可能なモノマーおよび支持塩
を混合した電解液中で電解重合を行い、該絶縁膜を形成
することを特徴とする。また、有機電解重合膜の重合時
の電解液としてモノマーあるいは支持塩を溶解した２種
類以上の溶媒を混合して用いることを特徴とする。
抗素子の製造方法は、所定のパターンを持った電極１上
に絶縁性の高い有機電解重合膜２を電解重合法により成
膜した後、電極１の材料と同じか、あるいは異なる導電
体を所定のパターンをもって有機電解重合膜２上に形成
した電極３を有する、導電体１／絶縁体（有機電解重合
膜２）／導電体３という構造のスイッチング用双方向非
線形抵抗素子の製造方法において、成膜時の抵抗率の異
なる２種類以上の電解重合可能なモノマーおよび支持塩
を混合した電解液中で電解重合を行い、該絶縁膜を形成
することを特徴とする。また、有機電解重合膜の重合時
の電解液としてモノマーあるいは支持塩を溶解した２種
類以上の溶媒を混合して用いることを特徴とする。
【０００７】
（実施例１）ガラス基板上に、スパッタによりＩＴＯ膜
を０．１５マイクロメートル形成し、フォトリソグラフ
ィーにより所定のパターンのＩＴＯ下側電極を得た（図
１（ａ））。この電極材料は特にＩＴＯには限らず、導
電率の十分高いものならば良い。このＩＴＯパターン上
に電解重合により有機絶縁膜２を形成した。電解重合す
るモノマーとしては、ＭＩＭのＩｎｓｕｌａｔｏｒとし
て用いた場合、安定な電気特性が得られるピロールと、
成膜後、ピロールより高抵抗を示すＮ−メチルピロール
を用いた。これらモノマーを含む水溶液に支持塩として
０．０１Ｍ水酸化ナトリウムを加えたものを用いた。そ
の際、各モノマーの濃度は０．０８Ｍピロールおよび
０．０２Ｍ Ｎ−メチルピロールとし、モノマー混合比
を４：１とした。電解セルの対極には白金板、参照極に
銀塩化銀電極を用いた。該電解液中に上記ＩＴＯ付きガ
ラス基板を浸漬し、＋１．７Ｖの定電位で６０分間電解
重合を行いポリピロール − Ｎ−メチルピロール電解
重合膜を形成した（図１（ｂ））。電解重合膜の膜厚は
約０．１マイクロメーターであった。該電解重合膜を純
水で洗浄し、Ａｒガスにより緩やかに乾燥した後、スパ
ッタ成膜およびフォトリソグラフィーによるパターニン
グにより、ＩＴＯ上側電極３を０．１５マイクロメート
ルの厚さで形成し素子を作製した（図１（ｃ））。該Ｍ
ＩＭ素子は、抵抗値として３×１０12 ｏｈｍ ｃｍ
2（素子サイズ ８マイクロメーター×８マイクロメー
ター）を示し、また安定なスイッチング特性を示した。
を０．１５マイクロメートル形成し、フォトリソグラフ
ィーにより所定のパターンのＩＴＯ下側電極を得た（図
１（ａ））。この電極材料は特にＩＴＯには限らず、導
電率の十分高いものならば良い。このＩＴＯパターン上
に電解重合により有機絶縁膜２を形成した。電解重合す
るモノマーとしては、ＭＩＭのＩｎｓｕｌａｔｏｒとし
て用いた場合、安定な電気特性が得られるピロールと、
成膜後、ピロールより高抵抗を示すＮ−メチルピロール
を用いた。これらモノマーを含む水溶液に支持塩として
０．０１Ｍ水酸化ナトリウムを加えたものを用いた。そ
の際、各モノマーの濃度は０．０８Ｍピロールおよび
０．０２Ｍ Ｎ−メチルピロールとし、モノマー混合比
を４：１とした。電解セルの対極には白金板、参照極に
銀塩化銀電極を用いた。該電解液中に上記ＩＴＯ付きガ
ラス基板を浸漬し、＋１．７Ｖの定電位で６０分間電解
重合を行いポリピロール − Ｎ−メチルピロール電解
重合膜を形成した（図１（ｂ））。電解重合膜の膜厚は
約０．１マイクロメーターであった。該電解重合膜を純
水で洗浄し、Ａｒガスにより緩やかに乾燥した後、スパ
ッタ成膜およびフォトリソグラフィーによるパターニン
グにより、ＩＴＯ上側電極３を０．１５マイクロメート
ルの厚さで形成し素子を作製した（図１（ｃ））。該Ｍ
ＩＭ素子は、抵抗値として３×１０12 ｏｈｍ ｃｍ
2（素子サイズ ８マイクロメーター×８マイクロメー
ター）を示し、また安定なスイッチング特性を示した。
【０００８】（比較例１）実施例１と同様であるが、電
解重合時の電解液として０．２５Ｍピロールおよび０．
０１Ｍ水酸化ナトリウムを含む水溶液を用い、電解重合
を行い、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒを形成した。該ＭＩＭ素子
の抵抗値は４×１０11 ｏｈｍ ｃｍ2（素子サイズ ８
マイクロメーター×８マイクロメーター）を示し、実施
例１におけるポリピロール − Ｎ−メチルピロール電
解重合膜を用いた場合の１／１０程度であった。
解重合時の電解液として０．２５Ｍピロールおよび０．
０１Ｍ水酸化ナトリウムを含む水溶液を用い、電解重合
を行い、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒを形成した。該ＭＩＭ素子
の抵抗値は４×１０11 ｏｈｍ ｃｍ2（素子サイズ ８
マイクロメーター×８マイクロメーター）を示し、実施
例１におけるポリピロール − Ｎ−メチルピロール電
解重合膜を用いた場合の１／１０程度であった。
【０００９】（比較例２）実施例１と同様であるが、電
解重合時の電解液として０．１Ｍ Ｎ−メチルピロール
および０．０１Ｍ水酸化ナトリウムを含む水溶液を用
い、電解重合を行い、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒを形成した。
該ＭＩＭ素子の電気特性は不安定であり、また、短絡し
ている素子が多くみられた。
解重合時の電解液として０．１Ｍ Ｎ−メチルピロール
および０．０１Ｍ水酸化ナトリウムを含む水溶液を用
い、電解重合を行い、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒを形成した。
該ＭＩＭ素子の電気特性は不安定であり、また、短絡し
ている素子が多くみられた。
【００１０】（実施例２）実施例１と同様であるが、電
解重合時の電解液として、０．２Ｍ Ｎ−メチルピロー
ル、０．８Ｍピロールおよび０．０１Ｍ水酸化ナトリウ
ムを含む水−アセトニトリル混合溶液を用いた。Ｎ−メ
チルピロールは水に対する溶解度が極めて低いため、一
旦、アセトニトリルに溶解した後、ピロールおよび水酸
化ナトリウムを含む水溶液と混合することにより、比較
的高い濃度の溶液を調製することができた。該電解液中
で電解重合を行い、実施例１と同様の電解重合膜を形成
し、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒとした。該ＭＩＭ素子は高い抵
抗値、および安定なスイッチング特性を示し、実施例１
と同様の効果が得られた。
解重合時の電解液として、０．２Ｍ Ｎ−メチルピロー
ル、０．８Ｍピロールおよび０．０１Ｍ水酸化ナトリウ
ムを含む水−アセトニトリル混合溶液を用いた。Ｎ−メ
チルピロールは水に対する溶解度が極めて低いため、一
旦、アセトニトリルに溶解した後、ピロールおよび水酸
化ナトリウムを含む水溶液と混合することにより、比較
的高い濃度の溶液を調製することができた。該電解液中
で電解重合を行い、実施例１と同様の電解重合膜を形成
し、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒとした。該ＭＩＭ素子は高い抵
抗値、および安定なスイッチング特性を示し、実施例１
と同様の効果が得られた。
【００１１】
【発明の効果】本発明により、電解重合膜の抵抗率を調
整し、適度な膜厚と抵抗率を持ったＩｎｓｕｌａｔｏｒ
用有機電解重合膜の製造方法が提供できた。該ＭＩＭ素
子を組み込んだアクティブマトリックス液晶表示素子
は、従来の有機電解重合膜をＩｎｓｕｌａｔｏｒとして
用いた場合と比較して、クロストークおよびコントラス
トの改善がみられた。
整し、適度な膜厚と抵抗率を持ったＩｎｓｕｌａｔｏｒ
用有機電解重合膜の製造方法が提供できた。該ＭＩＭ素
子を組み込んだアクティブマトリックス液晶表示素子
は、従来の有機電解重合膜をＩｎｓｕｌａｔｏｒとして
用いた場合と比較して、クロストークおよびコントラス
トの改善がみられた。
【図１】本発明のスイッチング用非線形抵抗素子の各製
造プロセスにおける断面図。
造プロセスにおける断面図。
１ 下側電極 ２ 有機電解重合膜 ３ 上側電極 ４ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 逢坂 哲彌 東京都田無市芝久保４−２−29
Claims (2)
- 【請求項１】 所定のパターンを持った電極１上に絶縁
性の高い有機電解重合膜２を電解重合法により成膜した
後、電極１の材料と同じか、あるいは異なる導電体を所
定のパターンをもって有機電解重合膜２上に形成した電
極３を有する、導電体１／絶縁体（有機電解重合膜２）
／導電体３という構造のスイッチング用双方向非線形抵
抗素子の製造方法において、成膜時の抵抗率の異なる２
種類以上の電解重合可能なモノマーおよび支持塩を混合
した電解液中で電解重合を行い、該絶縁膜を形成するこ
とを特徴とする双方向非線形抵抗素子の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の有機電解重合膜の重合時
の電解液として少なくともモノマーを含む溶液とモノマ
ーおよび支持塩を含む溶液を混合して用いるか、少なく
ともモノマーを含む溶液と支持塩のみ含む溶液を混合し
て用いることを特徴とする双方向非線形抵抗素子の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27116391A JPH05323383A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 双方向非線形抵抗素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27116391A JPH05323383A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 双方向非線形抵抗素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05323383A true JPH05323383A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=17496219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27116391A Pending JPH05323383A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 双方向非線形抵抗素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05323383A (ja) |
-
1991
- 1991-10-18 JP JP27116391A patent/JPH05323383A/ja active Pending
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