JPH0541160U - 非線形素子を備えた固体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非線形素子における電圧−電流特性の経時的
安定性を向上可能な非線形素子を備えた固体装置を実現
すること。 【構成】 ＭＩＭ型非線形素子２０は、一方の回路側に
導電接続するＴａ電極層２２と、このＴａ電極層２２を
クエン酸水溶液中で陽極酸化してなるＴａ₂Ｏ₅ 膜２３
と、Ｃｒ電極層２５とによって独立して構成されてお
り、ＭＩＭ型非線形素子２０はＣｒ電極層２５を介して
他方の回路側に導電接続している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は非線形素子を備える固体装置に関し、特に、その非線形素子のスイッ チング動作の安定化技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

非線形素子を備える代表的な固体装置であるアクティブマトリクス方式の液晶 表示パネルにおいては、画素領域毎に非線形素子を設けてマトリックスアレイを 形成した一方側の基板と、カラーフィルタが形成された他方側の基板との間に液 晶を充填しておき、各画素領域毎の液晶の配向状態を制御して、所定の情報を表 示する。ここで、非線形素子として、ＴＦＴなどの３端子素子、あるいは２端子 素子を用いるが、液晶表示パネルに対する画面の大型化および低コスト化などの 要求に対応するには、２端子素子を用いた方式が有利である。しかも、２端子素 子を用いた場合には、マトリックスアレイを形成した一方側の基板に走査線を設 け、他方側の基板に信号線を設けることができるので、走査線と信号線とのクロ スオーバー短絡が発生しないというメリットもある。

【０００３】 このような２端子素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルに おいては、図２に示すように、各画素領域１ａで各走査線１１と各信号線１２と の間に非線形素子２（図中、バリスタの符号で示す。）と液晶表示素子３（図中 、コンデンサの符号で示す。）が直列接続された構成として表され、走査線１１ および信号線１２に印加された信号に基づいて、液晶表示素子３を選択状態（表 示状態）および非選択状態（非表示状態）に切り換えて表示動作を制御する。す なわち、図３（ａ）に実線３１で示すように、非線形素子２において、印加電圧 Ｖ_NLと電流Ｉ_NLとは非線形性の関係を有しているため、非線形素子２のスレッシ ョルド電圧をＶ_th、液晶表示素子３が非表示状態となる電位をＶ_a 、表示状態と なる電位を（Ｖ_a ＋ΔＶ）として図３（ｂ）に示すように、所定の画素領域１ａ における走査線１１と信号線１２との間の電位差Ｖ（単位画素への印加電圧）を （Ｖ_a ＋Ｖ_th）とすることによって、非線形素子２を遮断状態として、液晶表示 素子３を非選択状態とする一方、走査線１１と信号線１２との間の電位差Ｖを（ Ｖ_a ＋Ｖ_th＋ΔＶ）とすることによって、非線形素子２を導通状態として、液晶 表示素子３を選択状態とする。

【０００４】 ここで、非線形素子２は、従来においては、図５に示すように、透明基板５１ の表面側に形成されて、走査線１１を介して走査回路（駆動回路）側に導電接続 するＴａ電極層５２と、その表面側のＴａ₂ Ｏ₅ 膜５３と、その表面側に形成さ れたＩＴＯからなる画素電極５４とから構成されたダイーオード型の非線形素子 ５０である。ここで、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜５３は、Ｔａ電極層２２の表面に膜厚さが均 一で、しかもピンホールがない状態で形成されるように、Ｔａ電極層２２に対す る陽極酸化によって形成され、その陽極酸化用の電解液としては、クエン酸の水 溶液が用いられている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、非線形素子５０を用いた液晶表示パネルにおいては、従来より 、静止画像などを表示した後に残像が発生しやすく、表示性能が低いという問題 点があった。その原因はこれまで不明であったが、本願考案者は、マトリックス アレイの各構成要素と表示性能との関係を調査した結果、その原因が非線形素子 ５０の電流−電圧特性の経時的安定性に問題があることを確認した。

【０００６】 すなわち、非線形素子５０において、印加電圧Ｖ_NLと電流Ｉ_NLとの関係が、初 期状態において図３（ａ）に実線３１で示す関係であったものが、経時的に、破 線３２または一点鎖線３３で示すようにシフトしてしまうためである。ここで、 印加電圧Ｖ_NLと電流Ｉ_NLとの関係がシフトした場合には、たとえば、表示状態か ら非表示状態に切り換えるため、走査線１１と信号線１２との電位差Ｖを（Ｖ_a ＋Ｖ_th＋ΔＶ）から（Ｖ_a ＋Ｖ_th）に切り換えても、非線形素子５０を導通状態 から遮断状態に切換、制御することができなくなって、残像などを発生させてし まう。また、逆の表示動作の場合も同様である。

【０００７】 このような問題点を解消するために、本願考案者は、従来の陽極酸化条件のう ち、陽極酸化における電流密度や液温度を変えて、さらには他の有機酸を用いて Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜を形成し、各非線形素子における印加電圧Ｖ_NLと電流Ｉ_NLとの関係 の経時的安定性を検討したが、いずれのＴａ₂ Ｏ₅ 膜においても、その安定性を 向上させるには至らなかった。

【０００８】 以上の問題点に鑑みて、本考案の課題は、非線形素子を用いたコストメリット を確保しながら、その印加電圧と電流特性との関係を経時的にも安定化可能な非 線形素子を備えた固体装置を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、本考案に係る固体装置において講じた手段は、基 板の表面側に形成された非線形素子が、その一方の回路側に導電接続する第１の 金属電極層と、この金属電極層表面に形成された陽極酸化膜と、この陽極酸化膜 の表面側に形成された第２の金属電極層とによって構成されており、この第２の 金属電極層を介して、非線形素子は他方の回路側に導電接続していることを特徴 とする。

【００１０】

【作用】

本考案において、非線形素子は、第２の金属電極層を介して他方の回路側に導 電接続しており、第１の金属電極層，陽極酸化膜および第２の金属電極層によっ て回路側から独立した構成になっている。従って、他方の回路側の配線層や画素 電極などが非線形素子の構成要素になっていないので、非線形素子の動作特性に 適するように第２の金属電極層の材質などを選択することができる。

【００１１】

【実施例】

つぎに、添付図面に基づいて、本考案の実施例に係る非線形素子を備える固体 装置について説明する。

【００１２】 〔実施例１〕 図１は、本考案の実施例１に係る固体装置の非線形素子の構成を示す断面図で ある。なお、本例の非線形素子の動作は、従来の非線形素子の動作と同様である ため、その動作特性などについては図２および図３を参照して説明する。

【００１３】 図１に示すように、本例のＭＩＭ型の非線形素子２（以下、ＭＩＭ型非線形素 子２０と称す。）は、走査線１１を介して走査回路（駆動回路）側に導電接続す るＴａ電極層２２（第１の金属電極層）と、このＴａ電極層２２の表面にクエン 酸水溶液中での陽極酸化により形成されたＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３（陽極酸化膜）と、 この陽極酸化膜２３の表面側に形成されたＣｒ電極層２５（第２の金属電極層） とによって構成されており、このＣｒ電極層２５を介して、ＭＩＭ型非線形素子 ２０は、その信号供給回路側たるＩＴＯからなる画素電極２４に導電接続してい る。すなわち、非線形素子２は、その構成要素として画素電極２４を含むのでは なく、Ｔａ電極層２２，Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜２３，およびＣｒ電極層２５によって独立 して構成されている。

【００１４】 このため、第２の金属電極層として、固体装置の構成上の制約を受けず、非線 形素子としての動作特性を優先してＣｒ層などを選択できるので、そのスイッチ ング特性なども良好である。たとえば、本例のＭＩＭ型非線形素子２０において は、印加電圧Ｖ_NLと電流Ｉ_NLとの関係が、初期状態において図３（ａ）に実線３ １で示す関係であったものが、たとえば、長時間、電位が印加された後でも、実 線３１の関係を保持し、図３（ａ）に破線３２または一点鎖線３３で示す関係に シフトすることがない。それ故、たとえば、図２に示すような回路構成であって も、走査線１１および信号線１２に対してそれぞれ印加された信号に基づいて、 ＭＩＭ型非線形素子２０は、確実に導通状態または遮断状態に切換、制御される 。それ故、このＭＩＭ型非線形素子２０を用いた固体装置においては、その動作 の信頼性が高い。

【００１５】 〔実施例２〕 つぎに、本考案の実施例２に係る液晶表示パネル（固体装置）およびその製造 方法について説明する。ここで、そのマトリッスクスアレイの構造および動作は 、実施例１のＭＩＭ型非線形素子２０と同様であるため、同じく図１を用いて説 明するが、対応する部分には同符号を付してある。また、その動作などは、従来 の非線形素子と同様であるため、同じく図２および図３を参照して説明する。

【００１６】 本例に係るアクティブマトリックス方式の液晶表示パネル（固体装置）におい ては、図１および図２に示すように、マトリックスアレイの画素領域１ａ毎に、 走査線１１を介して走査回路（駆動回路）側に導電接続するＴａ電極層２２（第 １の金属電極層）と、このＴａ電極層２２の表面に陽極酸化により形成されたＴ ａ₂ Ｏ₅ 膜２３（陽極酸化膜）と、この陽極酸化膜２３の表面側に形成されて、 ＩＴＯからなる画素電極２４に導電接続するＣｒ電極層２５（第２の金属電極層 ）とによってＭＩＭ型の非線形素子２（以下、ＭＩＭ型非線形素子２０と称す。

【００１７】 ）が構成されている。すなわち、ＭＩＭ型非線形素子２０は、その構成要素とし て画素電極２４を含むのではなく、Ｔａ電極層２２，Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜２３およびＣ ｒ電極層２５（第２の金属電極層）によって独立して構成されている。

【００１８】 ここで、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜２３の内部には、Ｖ属元素を組成に含むドーピング材と してリン酸アニオンがドーピングされている。このため、本例のＭＩＭ型非線形 素子２０においては、詳しくは実験結果に基づいて後述するが、印加電圧Ｖ_NLと 電流Ｉ_NLとの関係が、初期状態において図３（ａ）に実線３１で示す関係であっ たものが、たとえば、静止画を表示するために長時間、電位が印加された後でも 、実線３１の関係を保持し、図３（ａ）に破線３２または一点鎖線３３で示す関 係にシフトすることがない。そして、その安定性は、実施例１のＭＩＭ型非線形 素子と比較しても、極めて高い。それ故、走査線１１および信号線１２に対して それぞれ印加された信号に基づいて発生する走査線１１と信号線１２との間に生 じた電位差によって、液晶表示素子３を選択状態と非選択遮断状態との間で確実 に切り換えて表示動作を制御することができる。すなわち、図３（ｂ）に示すよ うに、走査線１１と信号線１２との間の電位差Ｖを（Ｖ_b ＋Ｖ_th）とすることに よって、ＭＩＭ型非線形素子２０を遮断状態として、液晶表示素子３を非表示状 態（非選択状態）とする一方、走査線１１と信号線１２との間の電位差Ｖを（Ｖ_b ＋Ｖ_th＋ΔＶ）とすることによって、ＭＩＭ型非線形素子２０を導通状態とし て、液晶表示素子３を表示状態（選択状態）とするときに、ＭＩＭ型非線形素子 ２０の印加電圧Ｖ_NLと電流Ｉ_NLとの関係が使用履歴によって極めてシフトしにく いので、走査線１１および信号線１２からの信号の変化に追従して、液晶表示パ ネルの液晶の配向状態が変化する。それ故、液晶表示パネルに残像などの発生が なく、その表示品質が高い。

【００１９】 このような構成の液晶表示パネルの製造方法を、以下に説明する。

【００２０】 まず、予めＴａ酸化物層２１ａなどを形成した透明基板２１の表面側にＴａ層 をスパッタ形成した後、Ｔａ層をパターニングしてＴａ電極層２２を形成する。

【００２１】 このＴａ電極層２２は、走査回路まで延長されて走査線１１も構成している。

【００２２】 つぎに、Ｔａ電極層２２に陽極酸化を施して、その表面層をＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３ とする。ここで、陽極酸化用電解液として、オルトリン酸の水溶液を用いる。ま ず、陽極酸化用電解液の中に、Ｔａ電極層２２を形成した透明基板２１を浸漬し 、定電流定電圧電源の電流値を、初期電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ² となるよう に設定して、定電流条件下で陽極酸化を行う。このときの定電流定電圧電源の設 定電圧は、所定の膜厚さに対応した電圧値、通常は３０〜４０ｖに設定してある 。ここで、定電流条件下で約１５分間、陽極酸化を行うと、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜の成長 にともなって電源電圧が上昇していき、電源電圧が設定電圧に達した後は、定電 圧陽極酸化過程となって、漏れ電流が減衰していく。この状態で、約２時間保持 して、Ｔａ電極層２２の表面上に厚さが５００ÅのＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３を形成する 。なお、陽極酸化用電解液の液温度は常温である。

【００２３】 しかる後に、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜２３の表面上にＣｒをスパッタ形成、およびパター ニングしてＣｒ電極層２５を形成し、Ｔａ電極層２２，Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜２３および Ｃｒ電極層２５からなるＭＩＭ型非線形素子２０を構成する。ここで、画素電極 ２４については、図１に示すように、Ｃｒ電極層２５の下層側に形成する場合は 、Ｃｒ電極層２５の形成工程の前に形成しておくが、画素電極２４を形成する工 程の工程順序は、各電極材料と、それをエッチングするエッチャント種との関係 などによって任意に設定される。

【００２４】 このような陽極酸化工程により形成されたＭＩＭ型非線形素子２０においては 、陽極酸化用電解液中にオルトリン酸がアニオン種として配合されているため、 陽極酸化過程において、Ｔａ₂ Ｏ₅ の成長と共に、オルトリン酸アニオンはＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３の内部に侵入していく。この侵入過程は、オルトリン酸アニオンの イオン半径がクエン酸アニオンなどに比較して小さいことに因るものと想定でき る。また、その侵入は、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜２３の粒界の安定化、または結晶性などに 影響を及ぼしているものと推定できる。このため、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜２３を改質する ために、イオン注入などのプロセスを用いなくとも、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜２３の形成工 程を援用して、リン酸アニオンのドープを行なえる。従って、工程数が増えるこ とがないので、液晶表示パネルのマトリックスアレイにＭＩＭ型非線形素子２０ を用いたコストメリットが犠牲になることがない。

【００２５】 ここで、陽極酸化条件のうち、陽極酸化用電解液の液組成（オルトリン酸濃度 ）と、ＭＩＭ型非線形素子２０のＶ_thとの関係を検討した結果を説明する。

【００２６】 本例においては、Ｈ₃ ＰＯ₄ ・Ｈ₂ Ｏで表される８５ｗｔ％のオルトリン酸に 対して、所定量の水を添加して、種々の陽極酸化用電解液を調製し、そのオルト リン酸濃度と、ＭＩＭ型非線形素子２０のＶ_thの安定性との関係を検討した。こ こで、ＭＩＭ型非線形素子における印加電圧と電流との関係は、一般に下式で表 される。

【００２７】 Ｉ＝αＶｅｘｐ（β・Ｖ^1/2 ） 但し、式中、αは導電係数、βは非線形係数であり、下式で表される。

【００２８】 α＝（ｎμｑ／ｄ）ｅｘｐ（−φ／ｋＴ） β＝（１／ｋＴ）（ｑ³ ／πε₁ ε₀ ｄ）^1/2 但し、式中、ｎ：キャリア密度，μ：キャリヤの移動度，ｑ：電子の電荷量 ｄ：膜厚さ，φ：トラップ深さ，ｋ：ボルツマン定数，Ｔ：周囲温度 ε₁ ，ε₀ ：誘電率 従って、ｌｏｇ（Ｉ／Ｖ）をＶ^1/2 に対してプロットすると、図４（ａ）に実 線４１で示すように略直線で表される。本例における検討においては、スレッシ ョルド電圧Ｖ_thとして、１０ｍＡ／ｃｍ² の電流値が流れるときの印加電圧値を Ｖ_th1 、１０μＡ／ｃｍ² の電流値が流れるときの印加電圧値をＶ_th2 とし、そ れらの値によって、ＭＩＭ型非線形素子２０のＶ_thの安定性を評価した。すなわ ち、所定の電流値に対応する印加電圧値Ｖ_th1 またはＶ_th2 は、従来のＭＩＭ型 非線形素子においては、電位を印加した時間と、Ｖ_th1 またはＶ_th2 がシフトす る電圧ΔＶ_thとの間に、図４（ｂ）に実線４２で示すような関係があり、表示の 安定性を低下させる原因となることが確認されているので、ここでは、実施例１ および本例のＭＩＭ型非線形素子に対して、同一の電位を印加し、所定時間が経 過した後のΔＶ_thを比較した。従って、ΔＶ_thの値が小さな方が好ましい。

【００２９】 （陽極酸化用電解液組成と初期のＶ_thとの関係） まず、陽極用電解液の組成として〔Ｈ₃ ＰＯ₄ ・Ｈ₂ Ｏ〕／〔Ｈ₃ ＰＯ₄ ・Ｈ₂ Ｏ＋Ｈ₂ Ｏ〕ｖｏｌ％の値を変えて、ＭＩＭ型非線形素子２０を形成し、陽極 酸化用電解液の組成と、各ＭＩＭ型非線形素子２０の初期におけるＶ_th1 または Ｖ_th2 との関係を表１に示す。なお、表１には、Ｔａ電極層２２をＣｒ電極層２ ５に対して正の電位とした場合と、Ｔａ電極層２２をＴａ電極層２２に対して負 の電位とした場合のそれぞれについて、陽極酸化用電解液の組成と、Ｖ_th1 ，Ｖ_th2 との関係を示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】 表１に示すように、陽極用電解液中のＨ₃ ＰＯ₄ 濃度を高めていくと、それに つれて、Ｖ_th1 およびＶ_th2 はいずれも低下していく傾向を示す。この傾向は、 電位をいずれの方向から印加しても同様である。従って、本例のＭＩＭ型非線形 素子２０においては、同じ電流を流すのに低電圧で充分であることを利用して、 以下のように表示動作を向上することもできる。たとえば、本例のＴａ₂ Ｏ₅ 膜 ２３においては、その膜厚さを従来のクエン酸水溶液中で形成したＴａ₂ Ｏ₅ 膜 の膜厚さと同じにしても、Ｖ_th1 およびＶ_th2 の値が小さいので、駆動電圧の低 電圧化が図られることを示す。逆に、本例のＭＩＭ型非線形素子２０のＶ_th1 お よびＶ_th2 の値を、従来のＭＩＭ型非線形素子のＶ_th1 およびＶ_th2 の値と同じ にした場合には、Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜２３の膜厚さを例えば１０００Å位まで厚くでき る。従って、ミクロ的なピンホールの発生を防止できると共に、このＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３の容量成分を小さくすることができるので、表示の点欠陥やクロストーク などを防止でき、初期的な表示の品質を向上させることができる。

【００３２】 （陽極酸化用電解液組成とＶ_thがシフトした値との関係） つぎに、上記の検討に用いたＭＩＭ型非線形素子２０について、Ｖ_th2 の経時 変化について調査した。この検討においては、まず、Ｖ_th2 を計測した後、６ｖ ＤＣを３００秒間印加し、印加後のＶ_th2 を計測して、そのシフトした値ΔＶ_{th 2} を求め、その大小を比較する。本例の検討において得られた陽極用電解液にお けるＨ₃ ＰＯ₄ 濃度としての〔Ｈ₃ ＰＯ₄ ・Ｈ₂ Ｏ〕／〔Ｈ₃ ＰＯ₄ ・Ｈ₂ Ｏ＋ Ｈ₂ Ｏ〕ｖｏｌ％と、ΔＶ_th2 との関係を表２に示す。なお、表２においても、 Ｔａ電極層２２をＣｒ電極層２５に対して正の電位とした場合、Ｔａ電極層２２ をＣｒ電極層２５に対して負の電位を印加した場合のそれぞれについて示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】 表２に示すように、陽極用電解液中のＨ₃ ＰＯ₄ 濃度を高めていくと、それに つれて、ΔＶ_th2 は低下していく。この傾向は、電位をいずれの方向から印加し ても同様である。

【００３５】 このように、本例の液晶表示パネルにおいては、マトリクスアレイを構成する ＭＩＭ型非線形素子２０のＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３の形成にあたって、その陽極酸化用 電解液にオルトリン酸の水溶液を用いることによって、ＭＩＭ型非線形素子２０ のＶ_thの経時的なシフトを抑制して、そのスイッチング動作の安定化を図ってい る。従って、走査線１１と信号線１２との間に生じる電位差Ｖの変化に対し、液 晶表示パネルに用いた液晶の配向状態の変化が追従する。その結果、液晶表示パ ネルにおいて、固定パターンを長期間表示させても、残像、フリッカーなどの発 生がなく、品質の高い表示が可能である。

【００３６】 ここで、オルトリン酸アニオンがＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３の内部に侵入していくプロ セスについては、クエン酸アニオンに比較して、オルトリン酸アニオンのイオン 半径が小さいことに起因して、電位勾配に従って酸化膜内部に侵入していくと想 定できる。また、侵入したリンまたはオルトリン酸アニオンの効果についても、 繰り返し行った実験の結果から導き出されたものであるため、そのメカニズムは 解明されるに至っていないが、たとえばＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３の粒界の安定化との関 係、またはＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３の結晶化との関係に影響しているものとも考えられ る。従って、ドーピング材、すなわち陽極酸化用電解液に配合して効果を得られ るアニオンとしては、オルトリン酸アニオンに限らず、砒素酸アニオン，アンチ モン酸アニオンまたはビスマス酸アニオンなどであってもよいと想定できる。ま た、これらのアニオン種を単独で用いてもよいが、他の成分と共に陽極酸化用電 解液に配合しておいてもよい。

【００３７】 なお、本例において、リン酸系陽極酸化用電解液の組成と、ＭＩＭ型非線形素 子２０のＶ_thの経時的なシフトを抑制する効果との関係は、表２に示した関係に 限らず、そのときの電流密度や液温度などによってシフトする。従って、表２で は、〔Ｈ₃ ＰＯ₄ ・Ｈ₂ Ｏ〕／〔Ｈ₃ ＰＯ₄ ・Ｈ₂ Ｏ＋Ｈ₂ Ｏ〕ｖｏｌ％が約０ ．２１５ｖｏｌ％以上、とくに約１．０ｖｏｌ％以上で顕著な効果が得られてい るが、さらに陽極酸化時の電流密度を高めた場合などにおいては、さらにその効 果を発揮する領域が拡大される傾向がある。従って、組成の濃度的な条件につい ては、その電流密度や液温度などによって最適な条件に設定される。

【００３８】 また、本例において、第２の金属電極層にはクロム層を利用したが、これに限 らず、チタン層やアルミニウム層なども利用でき、限定のないものである。

【００３９】 さらに、第１の金属電極層にはタンタル層を利用したが、これに限らず、陽極 酸化処理を利用して絶縁層を形成でき、しかも、非線型素子を形成可能な金属で あれば他の金属層であってもよい。

【００４０】

【考案の効果】

以上のとおり、本考案においては、基板の表面側に形成された非線形素子が、 一方の回路側に導電接続する第１の金属電極層と、この金属電極層表面に形成さ れた陽極酸化膜と、この陽極酸化膜の表面側に形成された第２の金属電極層と、 によって構成されており、この第２の金属電極層を介して、非線形素子は他方の 回路側に導電接続していることに特徴を有する。従って、本考案によれば、非線 形素子は、固体装置の配線層などを構成要素とせず、独立して構成されているた め、非線形素子に適した金属層を第２金属電極層として用いることができる。そ れ故、その電流−電流特性の経時的安定性などを向上させることができるという 効果を奏する。

【提出日】平成５年１月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】 α＝（ｎμｑ／ｄ）ｅｘｐ（−φ／ｋＴ） β＝（１／ｋＴ）（ｑ³ ／πε₁ ε₀ ｄ）^1/2 但し、式中、ｎ：キャリア密度，μ：キャリヤの移動度，ｑ：電子の電荷量 ｄ：膜厚さ，φ：トラップ深さ，ｋ：ボルツマン定数，Ｔ：周囲温度 ε₁ ，ε₀ ：誘電率 従って、ｌｏｇ（Ｉ／Ｖ）をＶ^1/2 に対してプロットすると、図４（ａ）に実 線４１で示すように略直線で表される。本例における検討においては、スレッシ ョルド電圧Ｖ_thとして、１００ｍＡ／ｃｍ ² の電流値が流れるときの印加電圧値 をＶ_th1 、１０μＡ／ｃｍ² の電流値が流れるときの印加電圧値をＶ_th2 とし、 それらの値によって、ＭＩＭ型非線形素子２０のＶ_thの安定性を評価した。すな わち、所定の電流値に対応する印加電圧値Ｖ_th1 またはＶ_th2 は、従来のＭＩＭ 型非線形素子においては、電位を印加した時間と、Ｖ_th1 またはＶ_th2 がシフト する電圧ΔＶ_thとの間に、図４（ｂ）に実線４２で示すような関係があり、表示 の安定性を低下させる原因となることが確認されているので、ここでは、実施例 １および本例のＭＩＭ型非線形素子に対して、同一の電位を印加し、所定時間が 経過した後のΔＶ_thを比較した。従って、ΔＶ_thの値が小さな方が好ましい。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】 ここで、オルトリン酸アニオンがＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３の内部に侵入していくプロ セスについては、クエン酸アニオンに比較して、オルトリン酸アニオンのイオン 半径が小さいことに起因して、電位勾配に従って酸化膜内部に侵入していくと想 定できる。また、侵入したリンまたはオルトリン酸アニオンの効果についても、 繰り返し行った実験の結果から導き出されたものであるため、そのメカニズムは 解明されるに至っていないが、たとえばＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３の粒界の安定化との関 係、またはＴａ₂ Ｏ₅ 膜２３の結晶化との関係に影響しているものとも考えられ る。従って、ドーピング材、すなわち陽極酸化用電解液に配合して効果を得られ るアニオンとしては、オルトリン酸アニオンに限らず、砒素酸アニオン，アンチ モン酸アニオンまたはビスマス酸アニオンなどであってもよいと想定できる。ま た、これらのアニオン種を単独で用いてもよいが、複数のアニオン種を同時に用 いてもよいし、アンモニウムなど、 他の成分と共に陽極酸化用電解液に配合して おいてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例１ないし実施例２に係るＭＩＭ
型非線形素子の構造を示す断面図である。

【図２】アクティブマトリックス方式の液晶表示パネル
の等価回路図である。

【図３】（ａ）は液晶表示パネルのマトリックスアレイ
を構成する非線形素子の印加電圧と電流との関係を示す
グラフ図、（ｂ）は単位画素への印加電圧と表示の明る
さとの関係を示すグラフ図である。

【図４】（ａ）は液晶表示パネルのマトリックスアレイ
を構成するＭＩＭ型非線形素子の印加電圧と電流との関
係として、Ｖ^1/2 に対してｌｏｇ（Ｉ／Ｖ）をプロット
したグラフ図、（ｂ）はＭＩＭ型非線形素子に対して電
位を印加した時間と、そのＶ_thがシフトした値との関係
を示すグラフ図である。

【図５】従来のダイオード型の非線形素子の断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・液晶表示パネル １ａ・・・画素領域 ２・・・非線形素子 ３・・・液晶表示素子 １１・・・走査線 １２・・・信号線 ２０・・・ＭＩＭ型非線形素子 ２１，５１・・・透明基板 ２２，５２・・・Ｔａ電極層（第１の金属電極層） ２３，５３・・・Ｔａ₂ Ｏ₅ 膜（陽極酸化膜） ２４，５４・・・画素電極 ２５・・・Ｃｒ電極層（第２の金属電極層） ５０・・・ダイオード型の非線形素子

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１月８日

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面側に形成された非線形素子
   が、一方の回路側に導電接続する第１の金属電極層と、
   この金属電極層表面に形成された陽極酸化膜と、この陽
   極酸化膜の表面側に形成された第２の金属電極層と、に
   よって構成されており、この第２の金属電極層を介し
   て、前記非線形素子は他方の回路側に導電接続している
   ことを特徴とする非線形素子を備えた固体装置。