JPS61295529A - 薄膜二端子素子型アクテイブマトリツクス液晶表示装置 - Google Patents

薄膜二端子素子型アクテイブマトリツクス液晶表示装置

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JPS61295529A
JPS61295529A JP60137382A JP13738285A JPS61295529A JP S61295529 A JPS61295529 A JP S61295529A JP 60137382 A JP60137382 A JP 60137382A JP 13738285 A JP13738285 A JP 13738285A JP S61295529 A JPS61295529 A JP S61295529A
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JP
Japan
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thin film
electrode
liquid crystal
transparent
active matrix
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JP60137382A
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Yoshihiko Hirai
良彦 平井
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非線形抵抗電導を示す薄膜二端子素子を用いた
アクティブマトリックス液晶表示装置に関する。
〔従来の技術〕
近年、ツイスト・ネマティック型を中心とした液晶表示
装置(LCD)の応用が発展し、腕時計や電卓の分野で
大量に用いられている。それに加え、近年、文字2図形
等の任意の表示が可能なマトリックス型、も使われ始め
ている。このマトリックス型LCDの応用分野を広げる
ためには、表示容量の増大が必要である。しかし、従来
のLCDの電圧−透過率変化特性の立上りはあまり急峻
ではないので、表示容量を増加させる次めにマルチブレ
ックス駆動の走査本数を増加させると、選択画素と非選
択画素各々にかかる実効電圧比は低下するので、選択画
素の透過率増加と非選択画素の透過率低下というクロス
トークが生じる。その結果、表示コントラストが著しく
低下し、ある程度のコントラストが得られる視野角も著
しく狭くなる。従って、従来のLCDでは走査本数は、
60本ぐらいが限界である。
マトリックス型LCDの表示容量を大幅に増加させるた
めに、LCDの各画素にスイッチング素子を直列に配置
したアクティブマトリックスLCDが考案されている。
これまでに発表されたアクティブマトリックスLCDの
試作品のスイッチング素子には、アモルファスシリコン
やポリシリコンを半導体材料とした薄膜トランジスタ素
子(ffI’)が多く用いられている。また一方では、
製造法および構造が比較的単純であるため、製造工程が
簡略化でき、高歩留り、低コスト化が期待される薄膜二
端子素子(以下TFDと略す)t−用いたアクティブマ
トリックスLCDも注目されている。
このような薄膜二端子素子型アクティブマトリックスL
CD (以下TFD−LCDと略す)において、一番実
用化に近いと考えられているL■は、 TFDに金緘−
絶縁体−金属素子(以下MIM素子又はMIMと略す)
を用いたLCDである。MIMのようなTFDを液晶と
直列に接続することにより、電圧−透過率変化特性の立
上りは急峻になり、走査本数を大幅に増やすことが可能
になる。
このようなMIM t−用いたLcDの従来例は、論文
ではディ・アールバラフ、他、著[ジ・オンティマイゼ
ーション・オン・メタル・インシュレータ・メタル・ノ
ンリニア・デバイシズ・フォア・ユース・イン・マルチ
ブレツクスト・リキッド・クリスタル・ディスプレイズ
」、アイ・イー・イー・イー・トランザクション・オン
−エレクトロン・デバイシーズ、四巻、6号、頁736
−739 (1981年発行) CD、 R,Bara
ffs at cLL−+“The 0ptirniz
cct!on ofMetal−Insulator−
Metal Non1ineccr Devices 
for U+se inMultlplexsd Li
quid Cr7stal Diiplcymt ”I
EEE Trcns。
Electron Devices、 vol、 ED
−2Lpp、736−739(1981))、及び両角
伸治、他、著r 250X240画素のラテラルMIM
−庶」テレビジョン学会技術報告(IPD83−8)。
pp39−44. (1983年12月発行)に代表的
に示され、特許公開公報では特開昭52−149090
号公報、及び特開昭55−161273号公報中に代表
的に示され、その動作原理についても詳細に述べられて
いる。
MIMにおいて、最も重要な材料は、絶縁体層の材料で
ある。従来の論文、特許公開公報等に記載されたMIM
では、絶縁体層の材料に、タンタル(Tα)又は窒化タ
ンタルの酸化物を用いたものが主として使われている。
その他の絶縁体層の材料としては、アルミニウム(AJ
) 、ジルコニウム(Zr) 。
チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、モリプデ7 (Mo
 )等の金属の酸化物、又は、シリコン(St)の酸化
物が用いられている。又、希土類酸化物もMIMに使用
される・この絶縁体層を挾む金属としては、上記の金属
(f:a、 IJ、 Zr、 Ti、 Nb+ Mo)
の他に電極として通常用いられる金属であるクロム(C
r)、金(Au ) 、銀(Ag)が用いられている。
又、不純物を高濃度にドープした半導体も、絶縁体層を
挾む電極として用いることができる。この半導体として
はa−8tが代表的であるが、これに限らない、この場
合、素子は半導体−絶縁体一半導体の構造であり、SI
S素子とでも称するべきであるが、機能的にはMIM素
子と変わらないので、以下このような素子も含めてMI
Mと称する。
このようなMIMに流れる電流(I)と両端電圧Mとの
関係は、次に示すプール・フレンケル式に従うことが知
られている。。
I=kVexp(β(V> ここで、kは比例定数であり、MIMの接合面積に比例
する。βは非線形性を表す係数である。β−〇では、I
はVに比例し、■の工に対する比である抵抗値R(−V
/I)は一定であり、通常の抵抗の特性を表す、/>O
では、工はVの増加とともに急激に増加、する、即ち、
抵抗Rは■の増加により急激に低下する。このRの変化
は、βが大きい程急激である。βが大きい程、TFD−
LCDのTFDに適していることは、前出のバラフ著の
論文に述べられている。このようにβ値が大きいことが
、MIMに必要な素子特性の一つである。又、MIMの
容量Cが小さいことが、もう一つの必要な素子特性であ
る・このためには、絶縁体層の材料の誘電率2が小さい
ことが必要である。
従来のMIMを用いたTFD−LCDは、既述の文献等
により、大表示容量が実現できることが示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらその製造工程は、TFT−LCDに比べる
と、簡略化されているものの、いまだかなり複雑である
。具体的には従来の製造方法は基本的には次の7エ程か
らなっている。すなわち、(1) MIM下部金属の形
成工程、(2)そのバターニング工程、(3)陽極酸化
等による絶縁体層の形成工程、(4) MIM上部金属
の形成工程、(5)そのパターニング工程、(6)画素
電極の形成工程、(7)そのパターニング工程である。
これは従来の単純マルチプレックスLCDが、(1)画
素電極の形成工程、(2)そのパターニング工程の計二
工程であるのに比べて、従来のTF′D−■〕の試作工
程は著しく工数が多く、且つフォトリングラフィを用い
たパターニング回数が3回あることが問題である。
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめて
、製造工程数が少なく、特にバターニング回数が2回と
少ないTFD−LCDを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は薄膜二端子素子型アクティブマトリックス液晶
表示装置において、薄膜二端子素子を金属−絶縁体一透
明金属体一金属酸化物系電導体構造とし、且つ画素電極
を前記透明金属体−金属酸化物系電導体と同一材質、同
一構造としたことを特徴とするアクティブマトリックス
液晶表示装置である。
ここで金属酸化物系電導体とは、高い電子伝導性を有し
、且つ高い透明性を有する金属酸化物をいう、具体的に
は、各種表示装置、太陽電池、及び光センサ等に用いら
れている酸化インジウム−酸化スズ(ITO)、酸化ス
ズ(Snow)等を用いることができる。又、透明金属
体とは、厚みが100λ以下の金属薄膜体をいう、この
ような金属薄膜体は高い透明性を有する。
〔実施例〕
以下実施例に基づいて本発明を説明する。
(実施例1) 本実施例により得られるTFD−LCDの代表例の断面
図を第1図に示す。
最初に下部ガラス基板1上の膜形成、MIM素子の製作
について述べる。下部ガラス基板1 tTaxO*。
sio、等のガラス保護膜2で被覆する。この保護膜2
は不可欠なものではなく、被覆を省略することもできる
0次にガラス保護膜2上に、アルゴン(Ar)雰囲気中
でのスパッタリングにより、タンタル(Ta)薄膜を形
成する。このTa膜を通常のフォトリソグラフィにより
パターン化して、リード電極3を形成する。このパター
ン化されたリード電極3の匙を陽極酸化することにより
、酸化タンタル(Ta、O,)からなる絶縁体層4を得
る。陽極酸化は0.1wt%のクエン酸水溶液等の弱酸
水溶液中で30Vの電圧印加により行い、500人の酸
化タンタルが形成された。純水にて十分洗浄し、イオン
等の不純物を除いた。
従来のMIM素子では、絶縁体層4の上に、クロム(C
r )等の上部電極を形成するのに対し、本実施例では
、絶縁体層4の上に直接透明電極を形成し、通常のフォ
トリングラフィによりパターン化し、これを下部透明電
極5とした。即ち下部透明電極5は、Ili[M素子上
部電極と各画素に対応する画素電極とを兼ねている。又
、本透明電極は透明金属体−金属酸化物系電導体の二層
構造である0次いで本実施例では、絶縁体層4の上に、
Crを真空蒸増法により10人形成し、引き続いて真空
を破らずに、酸素含有アルゴン雰囲気中のイオンブレー
ティング蒸増法によりITOを1000人形成した。透
明金属体を使うことにより、ITOの組成を厳密に制御
しなぐても良好な電気特性が得られた・。又、透明金属
体のみでは、リード電極3と絶縁体層4との段差により
電気的導通がとれない。
上部ガラス基板6上の膜形成、パターン化は通常の単純
マルチプレックスLCDとほとんど同一である。上部ガ
ラス基板6は、stow等のガラス保護膜7で被覆され
ているが、この保護膜7は不可欠ではない、上部透明電
極8も、下部透明電極5と同じく酸化インジウム−酸化
スズであり、イオンブレーティング法により形成し通常
のフォトリソグラフィ法によりパターン化した。
下部ガラス基板1と上部ガラス基板6とは、ガラスファ
イバー等のスペーサを介して張力合わされ、通常のエポ
キシ系接層剤によりシールした。
セル厚は8μ情とした。
両ガラス基板1,6はラビングにより配向処理をした・
この場合、ポリイミド等の配向処理膜を塗布することが
多いが不可欠ではないので、第1図では省略した。
上記のセルに、ツイスト・ネマティック型液晶であるZ
LI−1565(メルク製)を注入孔よシ注入して、液
晶層9とした。注入孔を接着剤で封止することにより貫
■−LCDを完成した。
第2図に、下部ガラス基板1上の1画素の素子パターン
を示す、このように下部透明電極5は、1画素毎に分離
されている。リード電極3は陽極酸化によシ前面が絶縁
体層4で覆われており、又、リード電極3からは各画素
に対応して小さな突起がでている。この突起状電極10
は、電極5と交差しており、この交差部がMIM素子に
なっている。
第3図に、本実施例TFD−LCDの構造の一部を示す
、このように、第2図に示した下部ガラス基板1上の各
画素が格子状に並び、リード電極3は横につながり、端
部で端子部11を構成している。上部ガラス基板G上の
上部透明電極8は、各画素を縦につなげた形で帯状に形
成されている。この上部透明電極8の形状は、単純マル
チプレックス駆動のLCDの電極形状とほぼ同一である
本実施例によるMIM素子及びこれを用いたTFD−L
CD (D構造は、前出のパラフ著の論文等で述べられ
た構造と多少類似点がある。しかし、MIM素子の上部
電極を画素電極と同一の材質とし、且つ同一の工程で製
作した点が基本的に異なり、このことにより、工程が顕
著に短縮化されている。
本実施例によシ得られたMIM素子の非線形性は比較的
高く、β値は6であった。この特性は走査本数が100
0本程度0大表示容量TFD−LCDに十分使用可能な
特性である。
上記の構造及び材料構成をもり1ooxioo画素、ピ
ッチ0.4wのTFD−LCDを試作し、通常のマトリ
ックスLCDに対する単純マルチプレックス駆動法によ
り駆動した。このような駆動の結果、本実施例TFD−
LCDは、スタティック駆動とほぼ同様のコントラスト
及び視野角が得られた。偏光板に日東電工製のNPF−
1100Hを用い、前出のツイスト・ネマティック型液
晶ZLI−1565を用いた場合、5:1のコントラス
ト比CRが得られる視野角は±50゜であった。
(実施例2) 下部透明電極5と、上部透明電極8とをマグネトロンス
パッタにより形成したITOとした点以外は、実施例1
と全く同一の方法に従い、TFD−LCDを試作した。
本実施例におけるMIM素子も良好な特性を示し、走査
本数1000本程度0LCDに適用可能であることが示
された。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、MIM素子の製作
工程が顕著に短縮化され、大表示容量、且つ低コストの
薄膜二端子素子型アクティブマトリックス液晶表示装置
を提供することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるTFD−LCDの一実施例の断面
図、第2図は第1図の実施例の一画素の構造平面図、第
3図は第1図の実施例の一部分の構造平面図である。 1・・・下部ガラス基板  2・・・ガラス保護膜3・
・・リード電極    4・・・絶縁体層5・・・下部
透明電極   6・・・上部ガラス基板7・・・ガラス
保護膜   8・・・上部透明電極9・・・液晶層  
    10・・・突起状電極11・〜・端子部 特許出願人  日本電気株式会社 第1図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)薄膜二端子素子型アクティブマトリックスにおい
    て、薄膜二端子素子を金属−絶縁体−透明金属体−金属
    酸化物系電導体構造とし、且つ画素電極を前記透明金属
    体−金属酸化物系電導体と同一材質、同一構造としたこ
    とを特徴とする薄膜二端子素子型アクティブマトリック
    ス液晶表示装置。
JP60137382A 1985-06-24 1985-06-24 薄膜二端子素子型アクテイブマトリツクス液晶表示装置 Pending JPS61295529A (ja)

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JP60137382A JPS61295529A (ja) 1985-06-24 1985-06-24 薄膜二端子素子型アクテイブマトリツクス液晶表示装置

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61124922A (ja) * 1984-11-22 1986-06-12 Seiko Epson Corp 電気光学装置の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61124922A (ja) * 1984-11-22 1986-06-12 Seiko Epson Corp 電気光学装置の製造方法

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