JPS60192917A - Matrix type liquid crystal display device and its manufacture - Google Patents
Matrix type liquid crystal display device and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、金属−酸化膜−金属構造を有する非線形抵抗
素子（以下ＭＩＭ素子と呼ぶ）を表示画素に結合したマ
トリックス型液晶表示装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a matrix type liquid crystal display device in which a nonlinear resistance element (hereinafter referred to as an MIM element) having a metal-oxide film-metal structure is coupled to display pixels.
（従来技術）
液晶表示において、解像度をあげていくには、走査電極
、表示電極の数を増加せねばならない６多数の走査電極
、表示電極を駆動する場合、マトリックス表示が用いら
れる。マトリックス駆動において、電極の数が増すにつ
れ、液晶の応答速度が遅くなり、また、クロストークに
よる整置が生じる。そこで、スイッチング素子をマトリ
ックス状に配列したアレイを用いて、液晶を直接にスイ
ッチ駆動するアクティブマトリックス表示が、研究され
ている。(Prior Art) In a liquid crystal display, in order to increase the resolution, the number of scan electrodes and display electrodes must be increased.6 Matrix display is used when driving a large number of scan electrodes and display electrodes. In matrix driving, as the number of electrodes increases, the response speed of the liquid crystal becomes slower and alignment due to crosstalk occurs. Therefore, active matrix displays are being researched that use an array of switching elements arranged in a matrix to directly drive the switches of the liquid crystal.
本発明は、スイッチング素子として、非線形抵抗を示す
ＭｒＭ素子を用いる液晶表示に関する。The present invention relates to a liquid crystal display using MrM elements exhibiting nonlinear resistance as switching elements.
ＭＩＭ素子を液晶表示パネルに組み合わせたものをダイ
ナミック駆動すると、ＭＩＭ素子の非線形性によって、
実際に液晶に印加されるＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の実効値
比が大きくなって、より多桁のダイナミック駆動が可能
になる。Ｄ、Ｒ，バラ７等（Ｂａｒａｆｆ ｅｔ ａｌ
、 ） （１９８０Ｓ ＩＤＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ［）ｉＨｅｓｔ ｏｆ Ｔｅ
ｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、 Ｖｏｌ、 Ｘ Ｉ、ｐ
、 ２００． Ａｐｒｉｌ １９８０）によれば、１／
１００〜１／２００デユーテイのダイナミック駆動が容
易に達成で外る。When dynamically driving a combination of MIM elements and a liquid crystal display panel, due to the nonlinearity of the MIM elements,
The effective value ratio between the ON voltage and the OFF voltage actually applied to the liquid crystal increases, and dynamic driving of more digits becomes possible. D, R, Bara 7 etc. (Baraff et al.
) (1980S ID International
l Symposium [)iHest of Te
chnicalPapers, Vol, X I, p
, 200. April 1980), 1/
Dynamic drive of 100 to 1/200 duty is easily achieved.
第１図〜第３図は、バラ７等のＭＩＭ素子の構造を示す
。第１図の部分断面図に示すように、ガラス基板１をＴ
ａ２Ｏ，膜（絶縁体）２で被覆し、その上にＴａまたは
窒素をドープしたＴａの薄膜（第一の金属）をスパッタ
法で蒸着した後、所定の形状のパターン３に形成する。1 to 3 show the structure of an MIM element such as a rose 7. FIG. As shown in the partial cross-sectional view of FIG.
A thin Ta film (first metal) doped with Ta or nitrogen is deposited thereon by sputtering, and then formed into a pattern 3 having a predetermined shape.
次に薄膜パターン３の表面を陽極酸化し、酸化膜（絶縁
体）４を形成する。さらに、Ｎｉ ＣｒとＡｕとを含む
薄膜（第二の金属）をその上に蒸着し、所定のパターン
に形成し、対向電極５とする。そして、透明電極６を、
この対向電極５と電気的に導通させるように設ける。Ｍ
ＩＭ素子は、金属膜（３）・絶縁体膜（４）・金属膜（
５）とで構成され、金属膜３と金属膜５との間に電圧を
加えると、非線形の抵抗を示す。Next, the surface of the thin film pattern 3 is anodized to form an oxide film (insulator) 4. Furthermore, a thin film (second metal) containing Ni Cr and Au is deposited thereon and formed into a predetermined pattern to form the counter electrode 5 . Then, the transparent electrode 6 is
It is provided so as to be electrically connected to this counter electrode 5. M
The IM element consists of a metal film (3), an insulator film (4), and a metal film (
5), and when a voltage is applied between the metal film 3 and the metal film 5, it exhibits nonlinear resistance.
実際のマトリックス表示に用いるには、第３図に示すよ
うに、透明電極６，６．・・・を画素としてマトリック
ス状に配置し、各列の金属膜３，３゜・・・を共通に接
続して、縦のリード部７，７．・・・と、する。一方、
これに対向する基板には、従来のマトリックス表示と同
様に、透明電極６，６．・・・に対応して配した対向電
極に、上記のリード部７゜７、・・・と直交する方向に
リード部を設ける。ガラス基板１とこの対向電極との間
に液晶物質を封入し、両基板でのリード部に電圧を加え
ると、液晶分子が、該当する画素の部分で配向し、表示
が行える。このように、液晶表示装置に組み込むＭＩＭ
素子の製造は、比較的簡単な工程を用いることがでトる
という利点や、素子の設計が容易であるという利点を有
している。For use in actual matrix display, as shown in FIG. 3, transparent electrodes 6, 6 . . . are arranged in a matrix as pixels, and the metal films 3, 3° . . . in each column are commonly connected to form vertical lead portions 7, 7 . ...and so on. on the other hand,
On the substrate facing this, transparent electrodes 6, 6 . . . . Lead portions are provided in a direction perpendicular to the lead portions 7° 7, . When a liquid crystal substance is sealed between the glass substrate 1 and this counter electrode, and a voltage is applied to the lead portions of both substrates, the liquid crystal molecules are aligned in the corresponding pixel portion, and display can be performed. In this way, MIM incorporated into a liquid crystal display device
Manufacture of the device has the advantage of using relatively simple steps and the ease of designing the device.
実際に液晶表示装置にＭＩＭ素子を組み込む場合、７オ
トリソグラフイを用いている。しかし、画素寸法が小さ
くなるにつれ、７オトリングラフイによる加工が困難に
なってくる。バラ７等によると、１＋ｎ＋ｎ角の液晶画
素を駆動するのに必要なＭＩＮ１素子の面積は、１５０
μ＋ｎ２前後である。従来のマド１７７クス型液晶表示
装置に用いられている０゜３〜０ 、５ ｍａｎピッチ
の画素寸法になると、３〜６μＷ角のＭＩＭ素子を均一
に作る必要がでてくる。When actually incorporating an MIM element into a liquid crystal display device, 7 otolithography is used. However, as the pixel size becomes smaller, processing using the 7-otrin graph becomes difficult. According to Rose 7 and others, the area of a MIN1 element required to drive a 1+n+n square liquid crystal pixel is 150
It is around μ+n2. When the pixel size is 0.3 to 0.5 man pitch used in the conventional matrix type liquid crystal display device, it becomes necessary to uniformly manufacture MIM elements of 3 to 6 μW square.
現在の７オトリソグラフイ技術では、従来のマトリック
ス型液晶表示装置の標準的大きさである１０〜２０ｃｍ
２に、この３〜６μｍ角というパターンを、均一に作る
事は非常に困難であり、製造コスＦに大きな影響を与え
る。さらには、より微細な画素寸法を要求する場合には
、実現不可能と思われる。With the current 7 otolithography technology, the standard size of conventional matrix type liquid crystal display devices is 10 to 20 cm.
Second, it is very difficult to uniformly form a pattern of 3 to 6 μm square, which greatly affects the manufacturing cost F. Furthermore, if finer pixel dimensions are required, this seems unfeasible.
特開昭５７−１９６２９０号公報と特開昭５７−１４４
５８４号公報には、ＭＩＭ素子の製造方法の困難性を解
決しようとする提案がなされている。前者は、二個のＭ
ＩＭ素子を直列に接続するとＭＩＭ素子の面積が２倍に
できることを利用し、必要なパターン精度をゆるやかに
するものである。JP-A-57-196290 and JP-A-57-144
Japanese Patent Application No. 584 proposes a method for solving the difficulties of manufacturing an MIM element. The former is two M
This method takes advantage of the fact that the area of the MIM element can be doubled when IM elements are connected in series, and the required pattern accuracy is made more relaxed.
後者は、先に蒸着した金属膜のパターンを利用して基板
の裏面から露光するという新しい製造方法により、微小
面積のＭＩＭ素子の製造を容易にしたものである。しか
し、これらの方法では、ＭＩＭ素子を組み込む工程が複
雑になってきている。The latter facilitates the manufacture of MIM elements with a micro area by a new manufacturing method in which the pattern of the metal film previously deposited is used to expose the substrate from the back side. However, with these methods, the process of incorporating MIM elements has become complicated.
（発明の目的）
本発明の目的は、容易な製造工程を用いて製造できる微
小面積を有するＭＩＭ素子を組込んだマトリックス型液
晶表示装置及びその製造方法を提供することである。(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a matrix type liquid crystal display device incorporating an MIM element having a small area that can be manufactured using an easy manufacturing process, and a method of manufacturing the same.
（発明の構成）
本発明者らは、レーザー加工により微小な面積を有する
ＭＩＭ素子の製造が可能になることに着目した。(Structure of the Invention) The present inventors have focused on the fact that it is possible to manufacture an MIM element having a minute area by laser processing.
複数の表示画素を有し、各表示画素にそれぞれ金属〜絶
縁体−金属構造を有する非線形抵抗素子（以下、ＭＩＭ
素子と呼ぶ）を結合した本発明にかかるマトリックス型
液晶表示装置は、基板上に形成され、基板にまで貫通す
る穴を備え、表面を絶縁体で被覆された第一の金属層と
、この穴の周辺に形成した絶縁体層と、この絶縁体層に
接し且つ対応する画素に電気的に導通する第二の金属層
とからＭＩＭ素子を構成することを特徴とする。A nonlinear resistance element (hereinafter referred to as MIM) has a plurality of display pixels, and each display pixel has a metal-insulator-metal structure.
A matrix-type liquid crystal display device according to the present invention is formed on a substrate, has a hole penetrating into the substrate, and has a first metal layer whose surface is coated with an insulator; The MIM element is characterized by comprising an insulating layer formed around the insulating layer and a second metal layer that is in contact with the insulating layer and electrically conductive to the corresponding pixel.
また、かかるマトリックス型液晶表示装置の製造方法は
、基板上に第一の金属層をパターン形成し、次に、この
第一の金属層の上を絶縁体で被覆し、次に、上記の画素
の面積に対応した金属−絶縁体−金属構造の面積を得る
ように直径を制御したレーザービームで、第一の金属層
を貫く穴をあけ、次に、第一の金属層の露出している部
分を酸化して絶縁体層を形成し、この絶縁体層に接して
第二の金属層をパターン形成することにより、ＭＩＭ素
子を形成することを特徴とする。In addition, the manufacturing method of such a matrix type liquid crystal display device includes patterning a first metal layer on a substrate, then coating the first metal layer with an insulator, and then forming the above-mentioned pixels. Drill a hole through the first metal layer with a laser beam of controlled diameter to obtain an area of the metal-insulator-metal structure corresponding to the area of the exposed area of the first metal layer. The MIM element is characterized in that the MIM element is formed by oxidizing a portion to form an insulating layer and patterning a second metal layer in contact with the insulating layer.
（実施例）
第４図（ａ）〜（ｄ）を用いて、本発明の実施例を図式
的に説明する。(Example) An example of the present invention will be described diagrammatically using FIGS. 4(a) to 4(d).
（、）パイレックスガラスなどのガラス基板１１の ′
上に、３０００〜４０００人厚のタンタル薄膜を蒸着す
る。次に、ＣＦ、ガスを用いてドライエツチングを行な
い、５０〜１００μｍ０幅の線状のタンクル薄膜（線状
電極）１２を形成する。次に、この薄膜１２の表面に有
機絶縁膜（例えばポリイミド）１３を、オフセット印刷
などでパターニングして形成する。(,) ′ of the glass substrate 11 such as Pyrex glass
A tantalum thin film with a thickness of 3,000 to 4,000 layers is deposited on top. Next, dry etching is performed using CF and gas to form a linear tankle thin film (linear electrode) 12 having a width of 50 to 100 μm. Next, an organic insulating film (for example, polyimide) 13 is formed on the surface of this thin film 12 by patterning by offset printing or the like.
（１））次に、数μＩ〜数十μｍの直径に絞ったレーザ
ービームで、タンタル薄膜１２・有（幾絶縁膜１３を通
って基板１１にまで達する穴１７をあける。(1)) Next, a hole 17 is made that reaches the substrate 11 through the tantalum thin film 12 and dielectric film 13 using a laser beam focused to a diameter of several micrometers to several tens of micrometers.
（Ｃ）クエン酸水溶液中で陽極酸化を行い、タンクル薄
膜１２の穴１７の周囲に、５００〜１０００人厚のタン
タル陽極酸化膜１４を形成する。この酸化膜１４は、Ｔ
ａ２Ｏ，からなる絶縁体である。(C) Anodic oxidation is performed in a citric acid aqueous solution to form a tantalum anodic oxide film 14 with a thickness of 500 to 1000 layers around the holes 17 of the tankle thin film 12. This oxide film 14 is T
It is an insulator made of a2O.
（ｄ）タンタル薄膜を蒸着し、パターニングにより上記
の穴１７の上を覆い且つ線状電極（タンタル薄膜）１２
の垂直方向に伸びるタンタル薄膜のパターン電極１５を
形成する。次に、１ｉｉｊ素電極１６を、スパッタリン
グとパターニングとにより形成する。画素電極の材料は
、Ｉｎ２Ｏ３，’ＳｎＯ２などである。(d) A tantalum thin film is deposited and patterned to cover the above hole 17 and to cover the linear electrode (tantalum thin film) 12.
A tantalum thin film pattern electrode 15 extending in the vertical direction is formed. Next, the 1iij elementary electrode 16 is formed by sputtering and patterning. The material of the pixel electrode is In2O3, 'SnO2, etc.
こうして、ＭＩＭ素子は、基板１１の上に形成され、基
板］１にまで達成する穴１７を備え、表面を有機絶縁膜
１３で被覆されたタンタル薄膜１２からなる第一の金属
層と、この穴１７の周囲に形成したタンタル酸化層１４
からなる絶縁体層と、このタンタル酸化層１４の内側に
接し且つ対応する画素１６に電気的に導通するタンタル
薄膜のパターン電極１５からなる第二の金属層とから構
成される。第５図は、第４図（ｄ）の段階での部分平面
図であり、ＭＩＭ素子と画素との配置を示す。In this way, the MIM element is formed on the substrate 11 and includes a hole 17 reaching the substrate 1, a first metal layer made of tantalum thin film 12 whose surface is covered with an organic insulating film 13, Tantalum oxide layer 14 formed around 17
and a second metal layer consisting of a tantalum thin film pattern electrode 15 that contacts the inside of the tantalum oxide layer 14 and is electrically connected to the corresponding pixel 16. FIG. 5 is a partial plan view at the stage of FIG. 4(d), showing the arrangement of MIM elements and pixels.
なお、有機絶縁膜１３のパターニングの際にレーザービ
ームの位置の周囲の被覆を予め除いておくことによ１）
、タンタル薄膜１２の上側にも酸化膜を形成することも
可能である。Note that when patterning the organic insulating film 13, by removing the coating around the laser beam position in advance (1)
It is also possible to form an oxide film on the upper side of the tantalum thin film 12.
次に、印刷などにより配向膜（ポリイミドなど）を形成
する。これ以後の工程は、通常の液晶マトリックス表示
パネルの製造方法に準じて実施する。Next, an alignment film (polyimide or the like) is formed by printing or the like. The subsequent steps are carried out in accordance with a normal method for manufacturing a liquid crystal matrix display panel.
なお、第一の金属層と絶縁膜と第二の金属層の祠料は、
従来、ＭＩＭ素子の製造に用いられてきた材料を使用で
きる。The abrasive materials for the first metal layer, insulating film, and second metal layer are as follows:
Materials conventionally used for manufacturing MIM devices can be used.
５ページに説明したように、従来のマトリックス型液晶
表示装置に用いられている０、３〜０．５＋ｎ＋ｎピツ
チの画素寸法に対応するには、３〜６μＩｎ角程度の面
積を有するＭＩＭ素子を製造せねばならない。本発明に
おいては、レーザービームの絞りを制御することによ１
）、ＭＩＭ素子の大きさを、数μｍの直径にまで容易に
制御できる。いま、レーザービームの半径をｒ、金属薄
膜１２の厚さくすなわち高さ）を１１とすると、レーザ
ービームにより金属薄膜に１２にあけられた穴の側面の
面積Ｓは、２πｒｈとなる。したがって、例えば、レー
ザービームの半径「を５μｍ、金属薄膜１２の厚さ１１
を０．３μｍとすると、Ｍ’Ｉ Ｍ素子の面積Ｓ＝２π
ｒｈ ＊ ９μｍ２ となる。したがって、本発明によ
り、従来のマトリックス型液晶表示装置に用いられるよ
うな０．３〜０．５ｎ＋ｍピッチの画素寸法に容易に対
応できる。As explained on page 5, in order to correspond to the pixel size of 0.3 to 0.5+n+n pitch used in conventional matrix-type liquid crystal display devices, MIM elements with an area of about 3 to 6 μIn square must be manufactured. I have to do it. In the present invention, by controlling the aperture of the laser beam,
), the size of the MIM element can be easily controlled to a diameter of several μm. Now, if the radius of the laser beam is r and the thickness (that is, height) of the metal thin film 12 is 11, then the area S of the side surface of the hole 12 drilled in the metal thin film 12 by the laser beam is 2πrh. Therefore, for example, if the radius of the laser beam is 5 μm and the thickness of the metal thin film 12 is 11 μm,
is 0.3 μm, the area of M'I M element S=2π
rh*9μm2. Therefore, the present invention can easily accommodate pixel dimensions of 0.3 to 0.5n+m pitch used in conventional matrix type liquid crystal display devices.
（発明の効果）
ＭＩＭ素子の製造にレーザーを用いることにより、１０
μｌ１１２程度の面積を有する微小なＭＩＭ素子の製造
が容易に且つ複雑な工程を用いることなく行える。(Effect of the invention) By using a laser to manufacture MIM elements, 10
A minute MIM element having an area of about 112 μl can be manufactured easily and without using complicated steps.
第１図は、バラ７等によるＭＩＭ素子の構造を示す部分
断面図である。
第２図と第３図とは、バラ７等によるＭＩＭ素子と画素
の配置を示す部分平面図である。
第４図（、）〜（ｄ）は、本発明によるＭＩＭ素子の製
造工程の図式的な説明図である。
第５図は、本発明によるＭＩＭ素子と画素との関係を示
す部分平面図である。
１・・・基板、２・・・Ｔａ２Ｏ，膜、３・・・金属膜
、４・・・絶縁膜、５・・・金属膜、６・・・画素、７
・・・リード部、 １１・・一基板、１２・・・金属膜
、１３ ・、、有機絶Ｉ＆膜、１４・・・絶縁層（Ｔａ
２０５）、１５・・・金属膜、 １６・・・画素電極。
第１囚
第２図
第３図
７ ６ ７ ６ ７ ６
レーサー光FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the structure of an MIM element including a rose 7 and the like. 2 and 3 are partial plan views showing the arrangement of MIM elements and pixels using roses 7 and the like. FIGS. 4(a) to 4(d) are schematic explanatory diagrams of the manufacturing process of the MIM element according to the present invention. FIG. 5 is a partial plan view showing the relationship between the MIM element and pixels according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Substrate, 2... Ta2O, film, 3... Metal film, 4... Insulating film, 5... Metal film, 6... Pixel, 7
. . . Lead portion, 11 . . . One substrate, 12 . . . Metal film, 13 . . Organic insulation film, 14 . . .
205), 15... Metal film, 16... Pixel electrode. 1st Prisoner Figure 2 Figure 3 7 6 7 6 7 6 Racer Light
Claims (2)
属−絶縁体−金属構造を有する非線形抵抗素子（以下、
ＭＩＭ素子と呼ぶ）を結合したマ） ＩＪフックス液晶
表示装置において、 基板上に形成され、基板にまで貫通する穴を備え、表面
を絶縁体で被覆された第一の金属層と、この穴の周辺に
形成した絶縁体層と、この絶縁体層に接し且つ対応する
画素に電気的に導通する第二の金属層とからＭＩＭ素子
を構成することを特徴とするマトリックス型液晶表示装
置。(1) A nonlinear resistance element (hereinafter referred to as
In an IJ Fuchs liquid crystal display device in which MIM elements (called MIM elements) are combined, a first metal layer is formed on a substrate, has a hole that penetrates into the substrate, and has a surface coated with an insulator; A matrix type liquid crystal display device characterized in that an MIM element is constituted by an insulator layer formed around the insulator layer and a second metal layer that is in contact with the insulator layer and electrically conductive to the corresponding pixel.
ＩＭ素子を結合したマトリックス型液晶表示装置の製造
方法において、 基板上に第一の金属層をパターン形成し、次に、この第
一の金属層の上を絶縁体で被覆し、次に、上記の画素の
面積に対応した金属−絶縁体−金属構造の面積を得るよ
うに直径を制御したレーザービームで、第一の金属層を
貫く穴をあけ、次に、第一の金属層の露出している部分
を酸化して絶縁体層を形成し、この絶縁体層に接して第
二の金属層をパターン形成することにより、ＭＩＭ素子
を形成することを特徴とするマトリックス型液晶表示装
置の製造方法。(2) It has multiple display pixels, and each display pixel has M
In a method for manufacturing a matrix type liquid crystal display device in which an IM element is combined, a first metal layer is patterned on a substrate, the first metal layer is then covered with an insulator, and then the above-mentioned A hole is drilled through the first metal layer with a laser beam whose diameter is controlled to obtain an area of the metal-insulator-metal structure corresponding to the area of the pixel, and then the exposed portion of the first metal layer is manufacturing a matrix type liquid crystal display device characterized in that an MIM element is formed by oxidizing the metal layer to form an insulating layer and patterning a second metal layer in contact with the insulating layer; Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59049499A JPS60192917A (en) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | Matrix type liquid crystal display device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59049499A JPS60192917A (en) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | Matrix type liquid crystal display device and its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60192917A true JPS60192917A (en) | 1985-10-01 |
Family
ID=12832831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59049499A Pending JPS60192917A (en) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | Matrix type liquid crystal display device and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60192917A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0341420A (en) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Seiko Epson Corp | Mim liquid crystal electrooptical device and production thereof |
-
1984
- 1984-03-14 JP JP59049499A patent/JPS60192917A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0341420A (en) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Seiko Epson Corp | Mim liquid crystal electrooptical device and production thereof |
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