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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

Publication number
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
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type impurity
silicon nitride
liquid crystal
crystal display
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63325207A
Other languages
English (en)
Inventor
Setsuo Kaneko
節夫 金子
Yoshihiko Hirai
良彦 平井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP63325207A priority Critical patent/JPH02168238A/ja
Priority to US07/455,259 priority patent/US5122889A/en
Publication of JPH02168238A publication Critical patent/JPH02168238A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • 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。

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。
〔従来の技術〕
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。
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。
−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。
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。
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
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。
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)。
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。
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))  。
〔発明が解決しようとする課題〕
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。
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。
〔課題を解決するための手段〕
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。
〔作用〕
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
〔実施例〕
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%
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。
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。
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。
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。
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。
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。
CVD法等の他の成膜方法においても本発明は有効であ
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。
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。
〔発明の効果〕
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP63325207A 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 Pending JPH02168238A (ja)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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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