JPH02168238A - 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置 - Google Patents
薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置Info
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- JPH02168238A JPH02168238A JP63325207A JP32520788A JPH02168238A JP H02168238 A JPH02168238 A JP H02168238A JP 63325207 A JP63325207 A JP 63325207A JP 32520788 A JP32520788 A JP 32520788A JP H02168238 A JPH02168238 A JP H02168238A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
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。
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、金属−絶縁体−金属からなる薄膜二端子素子
を用いたアクティブマトリクス液晶表示装置に関する。
を用いたアクティブマトリクス液晶表示装置に関する。
近年ツィスティッド・ネマチ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、画素をマ
トリクス状に配して文字・図形等の任意の表示が可能な
マトリクス型も使われ始めている。このマトリクス型L
CD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
性の立ち上がりはあまり急峻ではないので、表示容量を
増加させるためにマルチプ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との各々にかかる実
効電圧比は低下し、選択画素の透過率低下と非選択画素
の透過率増加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、ある程度満足できる
コントラストが得られる視野角も狭くなり、従来のLC
Dでは、走査本数は60本ぐらいが限界である。
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、画素をマ
トリクス状に配して文字・図形等の任意の表示が可能な
マトリクス型も使われ始めている。このマトリクス型L
CD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
性の立ち上がりはあまり急峻ではないので、表示容量を
増加させるためにマルチプ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との各々にかかる実
効電圧比は低下し、選択画素の透過率低下と非選択画素
の透過率増加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、ある程度満足できる
コントラストが得られる視野角も狭くなり、従来のLC
Dでは、走査本数は60本ぐらいが限界である。
このマトリクス型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クスLCDが考案されている。
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クスLCDの
試作品のスイッチング素子には、アモルファスSiや多
結晶Siを半導体材料とした薄膜トランジスタ素子(T
PT)が多く′用いられている。また一方では、製造及
び構造が比較的簡単であるため、製造工程が簡略化でき
、高歩留まり、低コスト化が期待される薄膜二端子素子
(以下TFDと略す)を用いたアクティブマトリクスL
CDも注目されている。
試作品のスイッチング素子には、アモルファスSiや多
結晶Siを半導体材料とした薄膜トランジスタ素子(T
PT)が多く′用いられている。また一方では、製造及
び構造が比較的簡単であるため、製造工程が簡略化でき
、高歩留まり、低コスト化が期待される薄膜二端子素子
(以下TFDと略す)を用いたアクティブマトリクスL
CD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クスLC
D(以下TFD−LCDと略す)において−香臭用化に
近いと考えられているLCDはTFDに金属−絶縁体−
金属構造の素子(以下MIM素子またはMIMと略す)
を用いたLCDである。MIMのようなTFDを各画素
の液晶と直列に接続することにより、TFDの電圧−電
流特性の高非線形性により、TFD−液晶素子の電圧−
透過率変化特性の立ち上がりは急峻になり、液晶表示装
置の走査本数を大幅に増やすことが可能になる。
D(以下TFD−LCDと略す)において−香臭用化に
近いと考えられているLCDはTFDに金属−絶縁体−
金属構造の素子(以下MIM素子またはMIMと略す)
を用いたLCDである。MIMのようなTFDを各画素
の液晶と直列に接続することにより、TFDの電圧−電
流特性の高非線形性により、TFD−液晶素子の電圧−
透過率変化特性の立ち上がりは急峻になり、液晶表示装
置の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をもちいたLCDの従来例は論文では
デイ・アールバラフ他著(ジ・オフチマイゼイション・
オフ・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・マルチプレクスド
・リキッド・クリスタル・デイスプレィズ)、アイ・イ
ー・イー・イー・トランザクション・オン・エレクトロ
ン・デバイシズ、28巻、6号1頁736−739゜1
981年発行) (D、R,Baraff、et al
、、 ”ThePptimization of M
etal−1nshlator−Metal Non−
1inear Devices for Use in
Multiplexed LiquidCrysta
l Displays ” IEEE Trans、E
Iectron Devices、volED−28,
pP736−739(1981))に代表的に示される
。
デイ・アールバラフ他著(ジ・オフチマイゼイション・
オフ・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・マルチプレクスド
・リキッド・クリスタル・デイスプレィズ)、アイ・イ
ー・イー・イー・トランザクション・オン・エレクトロ
ン・デバイシズ、28巻、6号1頁736−739゜1
981年発行) (D、R,Baraff、et al
、、 ”ThePptimization of M
etal−1nshlator−Metal Non−
1inear Devices for Use in
Multiplexed LiquidCrysta
l Displays ” IEEE Trans、E
Iectron Devices、volED−28,
pP736−739(1981))に代表的に示される
。
MIM素子において、最も重要な材料は絶縁体層の材料
である。最も知られている絶縁体材料としては酸化タン
タルがある(例えば、両角伸冶。
である。最も知られている絶縁体材料としては酸化タン
タルがある(例えば、両角伸冶。
他、著250x240画素のラテラルMIM−LCD
テレビジョン学会技術報告(IPD83−8)、p3
9−44.1983年12月発行)。
テレビジョン学会技術報告(IPD83−8)、p3
9−44.1983年12月発行)。
このようなMIM素子を大容量のデイスプレィに適用す
るときに要求される特性は、素子を流れる電流(I)と
印加電圧(V)をI=aV’ と表わしたときの非線形
係数αが太きこと、電流−電圧特性が印加電圧の極性に
無関係に正負対称であること及びMIM素子の容量が小
さいことである。
るときに要求される特性は、素子を流れる電流(I)と
印加電圧(V)をI=aV’ と表わしたときの非線形
係数αが太きこと、電流−電圧特性が印加電圧の極性に
無関係に正負対称であること及びMIM素子の容量が小
さいことである。
ところが、酸化タンタルを用いたMIM素子は対称性は
よいが非線形係数が5〜6とそれほど大きくなく、また
誘電率も大きいため素子容量が大きい等の欠点を有して
いる。そこで、誘電率の小さい窒化シリコンがM I
M素子用絶縁材料として開発されている(例えば エム
スズキ他(ア ニュー アクティブ ダイオード マ
トリクス エルシープイー ユージング オフ ストイ
キオメトリツク 5INx レイヤー、プロシーデイ
ンダス オフ ザ ニスアイデイ−28巻 101−1
04頁、1987年発行) (M、5uzuki et
al °’ A New Active D
iode Matrix LCD usingO
ff−stoichiometric SiNx
Layer” Proceedingsor the
Sr口、Vol、28 plol−104,19
87)) 。
よいが非線形係数が5〜6とそれほど大きくなく、また
誘電率も大きいため素子容量が大きい等の欠点を有して
いる。そこで、誘電率の小さい窒化シリコンがM I
M素子用絶縁材料として開発されている(例えば エム
スズキ他(ア ニュー アクティブ ダイオード マ
トリクス エルシープイー ユージング オフ ストイ
キオメトリツク 5INx レイヤー、プロシーデイ
ンダス オフ ザ ニスアイデイ−28巻 101−1
04頁、1987年発行) (M、5uzuki et
al °’ A New Active D
iode Matrix LCD usingO
ff−stoichiometric SiNx
Layer” Proceedingsor the
Sr口、Vol、28 plol−104,19
87)) 。
この窒化シリコンを用いたMIM素子は非線形係数が7
〜9と酸化タンタルに比べて大きいものの、第2図の破
線で示されるように電圧−電流特性が印加電圧の極性に
より非対称になることが多い。このためこのMIM素子
を液晶表示装置に利用した場合にはフリッカ−が生じて
しまい、画像品質の低下をもとらしていた。
〜9と酸化タンタルに比べて大きいものの、第2図の破
線で示されるように電圧−電流特性が印加電圧の極性に
より非対称になることが多い。このためこのMIM素子
を液晶表示装置に利用した場合にはフリッカ−が生じて
しまい、画像品質の低下をもとらしていた。
本発明の目的は、このような画像品質の低下をもたらす
M、IM素子特性の電圧−電流特性の非対称性を改善し
、高画質の大容量液晶表示装置を提供することにある。
M、IM素子特性の電圧−電流特性の非対称性を改善し
、高画質の大容量液晶表示装置を提供することにある。
本発明は、透明電極が形成されている基板と、窒化シリ
コン膜を絶縁体として用いた金属−絶縁体−金属構造を
有する薄膜二端子素子がマトリクス状に形成されている
基板との間に液晶を挟持して成る薄膜二端子素子型アク
ティブマトリクス液晶表示装置において、前記金属と絶
縁体の間にn型不純物とn型不純物をドープした窒化シ
リコン層または炭化シリコン層をはさんだことを特徴と
する薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装
置である。
コン膜を絶縁体として用いた金属−絶縁体−金属構造を
有する薄膜二端子素子がマトリクス状に形成されている
基板との間に液晶を挟持して成る薄膜二端子素子型アク
ティブマトリクス液晶表示装置において、前記金属と絶
縁体の間にn型不純物とn型不純物をドープした窒化シ
リコン層または炭化シリコン層をはさんだことを特徴と
する薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装
置である。
本発明においては金属電極と窒化シリコン層との間にn
型不純物とn型不純物を含んだ窒化シリコン朋または炭
化シリコン層をはさむことによりキャリアの電極からの
注入を阻害する障壁を小さくでき、正電圧および負電圧
印加時のそれぞれの電極からのキャリアの注入に対する
障壁の違いによる電流値の非対称性がなくなる。この結
果フリッカ−のない良画質の液晶表示装置が実現できる
。
型不純物とn型不純物を含んだ窒化シリコン朋または炭
化シリコン層をはさむことによりキャリアの電極からの
注入を阻害する障壁を小さくでき、正電圧および負電圧
印加時のそれぞれの電極からのキャリアの注入に対する
障壁の違いによる電流値の非対称性がなくなる。この結
果フリッカ−のない良画質の液晶表示装置が実現できる
。
以下に本発明の実施例を示す。
本実施例によりえられるTFD素子の代表例の断面図を
第1図に示す、まず下部ガラス基板1を5i02等のガ
ラス保護N2で被覆する。この保護層2は不可欠なもの
ではないので省略することもできる0次にこの上に金属
電極としてCrを1000人形成し、フォトリングラフ
ィ法により島状にパターン化してリード電極3を形成す
る。つずいて5il14ガスとN2ガスの混合ガスにP
H,ガスを0,5%、 B2116ガスを1%混合した
ガスを用いてグロー放電分解法によりガラス基板上にn
型不純物(燐)とn型不純物(はう素)をドープした第
1の窒化シリコン層4を500人形成したのち、SiH
4とN2の混合ガスから窒化シリコン層5を1200人
、 5i114とN2混合ガスにpH,ガスを0.2%
。
第1図に示す、まず下部ガラス基板1を5i02等のガ
ラス保護N2で被覆する。この保護層2は不可欠なもの
ではないので省略することもできる0次にこの上に金属
電極としてCrを1000人形成し、フォトリングラフ
ィ法により島状にパターン化してリード電極3を形成す
る。つずいて5il14ガスとN2ガスの混合ガスにP
H,ガスを0,5%、 B2116ガスを1%混合した
ガスを用いてグロー放電分解法によりガラス基板上にn
型不純物(燐)とn型不純物(はう素)をドープした第
1の窒化シリコン層4を500人形成したのち、SiH
4とN2の混合ガスから窒化シリコン層5を1200人
、 5i114とN2混合ガスにpH,ガスを0.2%
。
B2H6ガスを0.2%混合したガスを用いてn型不純
物とn型不純物をドープした第2の窒化シリコン層6を
200人形成することにより3層構造を形成する。この
とき窒化シリコン層を形成するときのガス混合比SiH
4/N2はO,Oa、また燐、及びほう素をドープした
第1及び第2の窒化シリコン層を形成するときのガス混
合比SiL/l12は0,2であつた。その後上部電極
7としてC「を1000人形成しフォトリソグラフィ法
によりパターン化し、MI M素子アレイを形成する。
物とn型不純物をドープした第2の窒化シリコン層6を
200人形成することにより3層構造を形成する。この
とき窒化シリコン層を形成するときのガス混合比SiH
4/N2はO,Oa、また燐、及びほう素をドープした
第1及び第2の窒化シリコン層を形成するときのガス混
合比SiL/l12は0,2であつた。その後上部電極
7としてC「を1000人形成しフォトリソグラフィ法
によりパターン化し、MI M素子アレイを形成する。
その後、画素電極としてITOをパターン化形成する。
上部ガラス基板上の保護層9、上部透明電極10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
殆んど同一である。下部ガラス基板1と上部ガラス基板
8とは配向処理を施したのちガラスファイバ等のスペー
サを介して張り合わせ、通常のエポキシ系接着剤により
シールした。セル厚は5ミクロンとした。そのtkTN
形液晶11であるZLI−1565(メルク社製)を基
板間に注入しTFD−LCDを完成した。
成、パターン化は通常の単純マルチプレックスLCDと
殆んど同一である。下部ガラス基板1と上部ガラス基板
8とは配向処理を施したのちガラスファイバ等のスペー
サを介して張り合わせ、通常のエポキシ系接着剤により
シールした。セル厚は5ミクロンとした。そのtkTN
形液晶11であるZLI−1565(メルク社製)を基
板間に注入しTFD−LCDを完成した。
本発明により形成した二端子素子の電圧−電流特性を測
定したところ第2図の実線で示されるように電圧の極性
に対して対称であり、従来の窒化シリコンの単層構造よ
り得られた二端子素子の電圧−電流特性(破線)に比べ
て対称性が改善されていることがわかった。また、非線
形係数も8と太きく1000本以上の高走査線を有する
TFD−LCDへの適応も可能なことがわかった。
定したところ第2図の実線で示されるように電圧の極性
に対して対称であり、従来の窒化シリコンの単層構造よ
り得られた二端子素子の電圧−電流特性(破線)に比べ
て対称性が改善されていることがわかった。また、非線
形係数も8と太きく1000本以上の高走査線を有する
TFD−LCDへの適応も可能なことがわかった。
この二端子素子の窒化シリコン層を形成するときのガス
混合比SiH4/N2は0602以上0.6以下が非線
形性の大きい二端子素子をつくるために必要である。ま
たほう素及び燐をドープした第1及び第2の窒化シリコ
ン層を形成するときのガス混合比5il14/N2は0
.01以上であり、燐およびほう素の混合比は10pp
m以上であれば電圧−電流特性の対称性に効果があった
。又燐の代わりに砒素を用いても効果があった。本実施
例においては5i)I4とN2の混合ガスを用いて窒化
シリコン層を成膜しているが、SiH4とNH,の混合
ガスを用いても良好なダイオード特性が得られた。
混合比SiH4/N2は0602以上0.6以下が非線
形性の大きい二端子素子をつくるために必要である。ま
たほう素及び燐をドープした第1及び第2の窒化シリコ
ン層を形成するときのガス混合比5il14/N2は0
.01以上であり、燐およびほう素の混合比は10pp
m以上であれば電圧−電流特性の対称性に効果があった
。又燐の代わりに砒素を用いても効果があった。本実施
例においては5i)I4とN2の混合ガスを用いて窒化
シリコン層を成膜しているが、SiH4とNH,の混合
ガスを用いても良好なダイオード特性が得られた。
本実施例においてはn型不純物とn型不純物をドープし
た窒化シリコン層をもちいているが、同様な方法でn型
不純物とn型不純物をドープした炭化シリコン層を窒化
シリコンの両側にはさんだ3層構造でも対称性の良いダ
イオード特性が得られた。この時、混合比5t)14/
CH4が0.1以上のガスを用いた炭化シリコン膜を成
膜した。
た窒化シリコン層をもちいているが、同様な方法でn型
不純物とn型不純物をドープした炭化シリコン層を窒化
シリコンの両側にはさんだ3層構造でも対称性の良いダ
イオード特性が得られた。この時、混合比5t)14/
CH4が0.1以上のガスを用いた炭化シリコン膜を成
膜した。
また、本実施例においては、グロー放電分解法を用いて
3層構造を形成しているがスパッタ法。
3層構造を形成しているがスパッタ法。
CVD法等の他の成膜方法においても本発明は有効であ
る。
る。
本実施例においては電極としてクロム電極を用いている
が、AI、Ta、Mo、W等地の金属及びシリサイドを
上部及びリード電極に用いても本発明は有効である。ま
た、画素電極として使用しているITO等の透明電極を
二端子素子の上部及び下部電極と兼ねても本発明は有効
である。
が、AI、Ta、Mo、W等地の金属及びシリサイドを
上部及びリード電極に用いても本発明は有効である。ま
た、画素電極として使用しているITO等の透明電極を
二端子素子の上部及び下部電極と兼ねても本発明は有効
である。
本実施例を用いて形成された640X400素子のTF
D−LCDの画像評価を行なったところコントラスト2
0:1以上、フリッカー−37dBと従来の窒化シリコ
ンの単層構造のTFD−LCDの一25dBに比べて大
幅に改善されていることが明らかになった。
D−LCDの画像評価を行なったところコントラスト2
0:1以上、フリッカー−37dBと従来の窒化シリコ
ンの単層構造のTFD−LCDの一25dBに比べて大
幅に改善されていることが明らかになった。
以上説明したように、本発明によれば対称性が良く、非
線形性の高い薄膜二端子素子特性が得られるので大容量
でフリッカ−の少ない液晶表示装置を提供することがで
きる。
線形性の高い薄膜二端子素子特性が得られるので大容量
でフリッカ−の少ない液晶表示装置を提供することがで
きる。
第1図は本発明によるTFD−LCDの1実施例の断面
図、第2図は本発明による薄膜二端子素子と従来例によ
る薄膜二端子素子の電圧−電流特性を示した図である。 1・・・下部ガラス基板、2.9・・・ガラス保護膜、
3・・・リード電極、4・・・はう素及び燐がドープさ
れた第1の窒化シリコン層、5・・・窒化シリコン層、
6・・・はう素及び燐がドープされた第2の窒化シリコ
ン層、7・・・上部電極、8・・・上部ガラス電極、1
0・・・上部透明電極、11・・・液晶。 代理人 弁理士 内 原 音 上!因 5と2
図、第2図は本発明による薄膜二端子素子と従来例によ
る薄膜二端子素子の電圧−電流特性を示した図である。 1・・・下部ガラス基板、2.9・・・ガラス保護膜、
3・・・リード電極、4・・・はう素及び燐がドープさ
れた第1の窒化シリコン層、5・・・窒化シリコン層、
6・・・はう素及び燐がドープされた第2の窒化シリコ
ン層、7・・・上部電極、8・・・上部ガラス電極、1
0・・・上部透明電極、11・・・液晶。 代理人 弁理士 内 原 音 上!因 5と2
Claims (1)
- 透明電極が形成されている基板と、窒化シリコン膜を絶
縁体として用いた金属−絶縁体−金属構造を有する薄膜
二端子素子がマトリクス状に形成されている基板との間
に液晶を挟持して成る薄膜二端子素子型アクティブマト
リクス液晶表示装置において、前記金属と絶縁体の間に
n型不純物とp型不純物をドープした窒化シリコン層ま
たは炭化シリコン層をはさんだことを特徴とする薄膜二
端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63325207A JPH02168238A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置 |
US07/455,259 US5122889A (en) | 1988-12-22 | 1989-12-22 | Active matrix liquid crystal display using mim diodes having symmetrical voltage-current characteristics as switching elements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63325207A JPH02168238A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02168238A true JPH02168238A (ja) | 1990-06-28 |
Family
ID=18174221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63325207A Pending JPH02168238A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02168238A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8295123B2 (en) | 2007-07-18 | 2012-10-23 | Panasonic Corporation | Current rectifying element, memory device incorporating current rectifying element, and fabrication method thereof |
-
1988
- 1988-12-22 JP JP63325207A patent/JPH02168238A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8295123B2 (en) | 2007-07-18 | 2012-10-23 | Panasonic Corporation | Current rectifying element, memory device incorporating current rectifying element, and fabrication method thereof |
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