JPH04331917A - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display deviceInfo
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- JPH04331917A JPH04331917A JP13181291A JP13181291A JPH04331917A JP H04331917 A JPH04331917 A JP H04331917A JP 13181291 A JP13181291 A JP 13181291A JP 13181291 A JP13181291 A JP 13181291A JP H04331917 A JPH04331917 A JP H04331917A
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- liquid crystal
- permeation resistance
- crystal display
- display device
- film
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- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【技術分野】本発明は、液晶表示装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid crystal display device.
【0002】0002
【従来技術】液晶表示装置は基板間に液晶を封入した構
造をもつものであるが、その基板の耐透気性、耐透湿性
が低いと表示部に気泡を生じたり液晶自体の抵抗率の低
下等による特性の変化が生じ、表示むらが生じる。プラ
スチック基板の耐透気性、耐透湿性を高めるために、プ
ラスチック基板表面に耐透気性、耐透湿性の高い材料を
コーティングする方法(特開昭61−41122、特開
昭63−71829、特開平2−68519号公報)が
あるが、このコーティングは、工程上初期におこなう必
要がある。一方液晶セルの作製工程では通常、素子作製
後に切りだす工程を用いる。この場合、カットされた基
板の端面は何ら防湿対策が行われておらず、他の面より
表面は荒れておりこの端面の状態が基板全体の耐透気性
、耐透湿性の低下に大きく影響をおよぼしていることが
判明した。しかし、この点については従来技術では一切
考慮されていない。[Prior Art] Liquid crystal display devices have a structure in which liquid crystal is sealed between substrates, but if the substrate has low air permeability and moisture permeability, bubbles may form in the display area or the resistivity of the liquid crystal itself may decrease. etc., resulting in changes in characteristics, resulting in display unevenness. A method of coating the surface of a plastic substrate with a material having high air permeability and moisture permeability in order to increase the air permeability and moisture permeability of the plastic substrate 2-68519), but this coating needs to be performed at the initial stage of the process. On the other hand, in the manufacturing process of a liquid crystal cell, a cutting process is usually used after the element is manufactured. In this case, no moisture-proofing measures have been taken on the cut end face of the board, and the surface is rougher than other faces, and the condition of this end face has a large effect on the reduction in air permeability and moisture permeability of the entire board. It turned out that it was. However, this point is not considered at all in the prior art.
【0003】0003
【目 的】本発明は前記の問題点を解消するため
、プラスチック基板の端面に耐透気化、耐透湿化処理を
施すことにより基板内部への水、酸素等の侵入を防ぎ、
液晶表示装置の信頼性を向上させることを目的としてい
る。[Objective] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention prevents water, oxygen, etc. from entering the inside of the substrate by applying gas permeation and moisture permeation resistance treatment to the end face of the plastic substrate.
The purpose is to improve the reliability of liquid crystal display devices.
【0004】0004
【構成】本発明は、2枚のプラスチック基板間に液晶を
挾持してなる液晶表示装置において、基板端面に耐透気
化、耐透湿化処理を施したことを特徴とする液晶表示装
置に関する。The present invention relates to a liquid crystal display device in which a liquid crystal is sandwiched between two plastic substrates, in which the end surfaces of the substrates are treated to make them resistant to air permeation and moisture permeation.
【0005】前記耐透気化、耐透湿化処理に使用する薬
剤としては、プラスチック基板端面に適用して端面に耐
透気化、耐透湿化特性を与えるものであれば特に制限は
ない。SiO2や硬質炭素膜、BN、AlN、Si3N
4等の耐透気性、耐透湿性無機質膜を通常の成膜方法に
より端面に適用することができる。また、反応性樹脂組
成物、光硬化性樹脂組成物を適用して耐透気化、耐透湿
化をはかることもできる。勿論有機けい素化合物を塗布
、焼成し、必要に応じてさらにプラズマ処理を行うこと
もできる。有機けい素化合物としては例えばRnSiO
Hm (m=n−4、Rはメチル、エチルなどのアル
キル基)を用いることができる。膜厚については特に規
定するものではないが、3000Å〜1μmが望ましい
。基板端面への処理は、基板をカットした工程の後で行
うこともあるし、液晶セルを作成し、駆動用ICを実装
してから端面処理を行うこともできる。勿論、本発明の
処理剤等によりあらかじめ基板の表裏面を処理しておく
ことが好ましい。[0005] There are no particular restrictions on the chemical used for the above-mentioned gas permeation and moisture permeation resistance treatment, as long as it can be applied to the end face of the plastic substrate to impart gas permeation and moisture permeation resistance to the end face. SiO2, hard carbon film, BN, AlN, Si3N
An air-permeable, moisture-permeable inorganic film such as No. 4 can be applied to the end face by a normal film forming method. Furthermore, resistance to air permeation and moisture permeation can be achieved by applying a reactive resin composition or a photocurable resin composition. Of course, it is also possible to apply the organic silicon compound, bake it, and further perform plasma treatment if necessary. Examples of organic silicon compounds include RnSiO
Hm (m=n-4, R is an alkyl group such as methyl or ethyl) can be used. Although the film thickness is not particularly limited, it is preferably 3000 Å to 1 μm. The processing on the end face of the substrate may be performed after the step of cutting the board, or the end face processing may be performed after the liquid crystal cell is created and the driving IC is mounted. Of course, it is preferable to treat the front and back surfaces of the substrate in advance with the treatment agent of the present invention or the like.
【0006】プラスチック基板としては、フィルム、シ
ート、板などの形で使用するが、このプラスチック材料
として特に制限はないが、ポリエチレンテレフタレート
(PET)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリア
リレート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン(
PEEK)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等の
耐熱性プラスチックスのほか、ポリカ−ボネート、ポリ
メチルメタクリレート(PMMA)、ポリスルホンなど
を例示することができる。[0006] The plastic substrate is used in the form of a film, sheet, plate, etc., and the plastic material is not particularly limited, but polyethylene terephthalate (PET), polyether sulfone (PES), polyarylate, polyimide, Polyetheretherketone (
Examples include heat-resistant plastics such as PEEK) and polyethylene naphthalate (PEN), as well as polycarbonate, polymethyl methacrylate (PMMA), and polysulfone.
【0007】本発明は液晶表示装置の駆動方法について
何ら制限を加えるものではない(単純マトリックス法で
もTFT、MIM等のアクティブマトリックス法でも良
い。)。能動素子についても本発明は構成、材料ともに
何ら制限を加えるものではない。能動素子の一例として
金属−絶縁層−金属(MIM)素子を用いてもよく、そ
の絶縁膜に、硬質炭素膜を用いることにより生産コスト
が安く特性の安定した液晶表示装置を作製することがで
きる。[0007] The present invention does not impose any restrictions on the driving method of the liquid crystal display device (a simple matrix method or an active matrix method such as TFT or MIM may be used). The present invention does not impose any restrictions on the configuration or materials of the active elements. A metal-insulating layer-metal (MIM) element may be used as an example of an active element, and by using a hard carbon film as the insulating film, a liquid crystal display device with stable characteristics can be manufactured at low production cost. .
【0008】つぎに、本発明において、端面処理剤とし
て、また前記MIM素子の絶縁膜として使用する硬質炭
素膜について説明する。硬質炭素膜を形成するためには
有機化合物ガス、特に炭化水素ガスが用いられる。これ
ら原料における相状態は常温常圧において必ずしも気相
である必要はなく、加熱或は減圧等により溶融、蒸発、
昇華等を経て気化し得るものであれば、液相でも固相で
も使用可能である。原料ガスとしての炭化水素ガスにつ
いては、例えばCH4,C2H6,C3H8,C4H1
0等のパラフィン系炭化水素、C2H4等のオレフィン
系炭化水素、ジオレフィン系炭化水素、さらには芳香族
炭化水素などすベての炭化水素を少なくとも含むガスが
使用可能である。さらに、炭化水素以外でも、例えば、
アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、C
O,CO2等、少なくとも炭素元素を含む化合物であれ
ば使用可能である。本発明における原料ガスからの硬質
炭素膜の形成方法としては、成膜活性種が、直流、低周
波、高周波、或いはマイクロ波等を用いたプラズマ法に
より生成されるプラズマ状態を経て形成される方法が好
ましいが、より大面積化、均一性向上、低温成膜の目的
で、低圧下で堆積を行なうため、磁界効果を利用する方
法がさらに好ましい。また高温における熱分解によって
も活性種を形成できる。その他にも、イオン化蒸着法、
或いはイオンビーム蒸着法等により生成されるイオン状
態を経て形成されてもよいし、真空蒸着法、或いはスパ
ッタリング法等により生成される中性粒子から形成され
てもよいし、さらには、これらの組み合せにより形成さ
れてもよい。Next, a hard carbon film used as an edge treatment agent and as an insulating film of the MIM element in the present invention will be explained. An organic compound gas, especially a hydrocarbon gas, is used to form a hard carbon film. The phase state of these raw materials does not necessarily have to be a gas phase at room temperature and normal pressure, but can be melted, evaporated, or evaporated by heating or reduced pressure.
As long as it can be vaporized through sublimation or the like, either liquid phase or solid phase can be used. Regarding hydrocarbon gas as raw material gas, for example, CH4, C2H6, C3H8, C4H1
A gas containing at least all hydrocarbons such as paraffinic hydrocarbons such as C2H4, olefinic hydrocarbons such as C2H4, diolefinic hydrocarbons, and even aromatic hydrocarbons can be used. Furthermore, other than hydrocarbons, for example,
Alcohols, ketones, ethers, esters, C
Any compound containing at least a carbon element, such as O or CO2, can be used. The method of forming a hard carbon film from a raw material gas in the present invention is a method in which the film-forming active species is formed through a plasma state generated by a plasma method using direct current, low frequency, high frequency, microwave, etc. However, since the deposition is performed under low pressure for the purpose of increasing the area, improving uniformity, and forming a film at a low temperature, a method using a magnetic field effect is more preferable. Active species can also be formed by thermal decomposition at high temperatures. In addition, ionization vapor deposition method,
Alternatively, it may be formed through an ionic state generated by ion beam evaporation, etc., it may be formed from neutral particles generated by vacuum evaporation, sputtering, etc., or a combination thereof. It may be formed by
【0009】こうして作製される硬質炭素膜の堆積条件
の一例はプラズマCVD法の場合、次の通りである。
RF出力:0.1〜50W/cm2
圧 力:1/103〜10Torr堆積
温度:室温〜950℃、好ましくは室温〜300℃この
プラズマ状態により原料ガスがラジカルとイオンとに分
解され反応することによって、基板上に炭素原子Cと水
素原子Hとからなるアモルファス(非晶質)及び微結晶
質(結晶の大きさは数10Å〜数μm)の少くとも一方
を含む硬質炭素膜が堆積する。また、硬質炭素膜の諸特
性を表1に示す。An example of the deposition conditions for the hard carbon film produced in this manner is as follows in the case of the plasma CVD method. RF output: 0.1 to 50 W/cm2 Pressure: 1/103 to 10 Torr Deposition temperature: Room temperature to 950°C, preferably room temperature to 300°C By this plasma state, the raw material gas is decomposed into radicals and ions and reacts. A hard carbon film containing at least one of an amorphous (non-crystalline) and a microcrystalline (crystal size is several tens of angstroms to several micrometers) consisting of carbon atoms C and hydrogen atoms H is deposited on the substrate. Further, Table 1 shows various properties of the hard carbon film.
【表1】
注)測定法;
比抵抗(ρ) :コプレナー型セルによるI−V
特性より求める。
光学的バンドギャップ(Egopt):分光特性から吸
収係数(α)を求め、数1式の関係より決定。[Table 1] Note) Measurement method; Specific resistance (ρ): I-V using a coplanar cell
Determined from characteristics. Optical bandgap (Egopt): Obtain the absorption coefficient (α) from the spectral characteristics and determine from the relationship shown in Equation 1.
【数1】
膜中水素量〔C(H)〕:赤外吸収スペクトルから29
00/cm近のピークを積分し、吸収断面積Aを掛けて
求める。すなわち、〔C(H)〕=A・∫α(v)/v
・dvSP3/SP2比:赤外吸収スペクトルを、SP
3,SP2にそれぞれ帰属されるガウス関数に分解し、
その面積比より求める。
ビッカース硬度(H):マイクロビッカース計による。
屈折率(n) :エリプソメーターによる。
欠陥密度 :ESRによる。[Equation 1] Amount of hydrogen in the film [C(H)]: 29 from the infrared absorption spectrum
It is determined by integrating the peak near 00/cm and multiplying it by the absorption cross section A. That is, [C(H)]=A・∫α(v)/v
・dvSP3/SP2 ratio: The infrared absorption spectrum is
3. Decompose into Gaussian functions respectively attributed to SP2,
Calculate from the area ratio. Vickers hardness (H): Based on micro Vickers meter. Refractive index (n): By ellipsometer. Defect density: Based on ESR.
【0010】こうして形成される硬質炭素膜はラマン分
光法及びIR吸収法による分析の結果、夫々、図6及び
図7に示すように炭素原子がSP3の混成軌道とSP2
の混成軌道とを形成した原子間結合が混在していること
が明らかになっている。SP3結合とSP2結合の比率
は、IRスペクトルをピーク分離することで概ね推定で
きる。IRスペクトルには、2800〜3150/cm
に多くのモードのスペクトルが重なって測定されるが、
夫々の波数に対応するピークの帰属は明らかになってお
り、図5の如くガウス分布によってピーク分離を行ない
、夫々のピーク面積を算出し、その比率を求めればSP
3/SP2を知ることができる。また、X線及び電子回
折分析によればアモルファス状態(a−C:H)、及び
/又は約50Å〜数μm程度の微結晶粒を含むアモルフ
ァス状態にあることが判っている。一般に量産に適して
いるプラズマCVD法の場合には、RF出力が小さいほ
ど膜の比抵抗値および硬度が増加し、低圧力なほど活性
種の寿命が増加するために基板温度の低温化、大面積で
の均一化が図れ、かつ比抵抗、硬度が増加する傾向にあ
る。更に、低圧力ではプラズマ密度が減少するため、磁
場閉じ込め効果を利用する方法は比抵抗の増加には特に
効果的である。さらに、この方法は常温〜150℃程度
の比較的低い温度条件でも同様に良質の硬質炭素膜を形
成できるという特徴を有しているため、MIM素子製造
プロセスの低温化には最適である。従って、使用する基
板材料の選択自由度が広がり、基板温度をコントロール
し易いために大面積に均一な膜が得られるという特徴を
もっている。また硬質炭素膜の構造、物性は表1に示し
たように、広範囲に制御可能であるため、デバイス特性
を自由に設計できる利点もある。さらには膜の比誘電率
も2〜6と従来のMIM素子に使用されていたTa2O
5,Al2O3,SiNxと比較して小さいため、同じ
電気容量を持った素子を作る場合、素子サイズが大きく
てすむので、それほど微細加工を必要とせず、歩留りが
向上する(駆動条件の関係からLCDとMIM素子の容
量比はC(LCD)/C(MIM)=10:1程度必要
である)。また、素子急峻性はβ∝1/√ε・√dであ
るため、比誘電率εが小さければ急峻性は大きくなり、
オン電流Ionとオフ電流Ioffとの比が大きくとれ
るようになる。このためより低デューティ比でのLCD
駆動が可能となり、高密度のLCDが実現できる。さら
に膜の硬度が高いため、液晶材料封入時のラビング工程
による損傷が少なくこの点からも歩留りが向上する。以
上の点を顧みるに、硬質炭素膜を使用することで、低コ
スト、階調性(カラー化)、高密度LCDが実現できる
。さらにこの硬質炭素膜が炭素原子及び水素原子の他に
、周期律表第III族元素、同第IV族元素、同第V族
元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、窒素
原子、酸素元素、カルコゲン系元素又はハロゲン原子を
構成元素として含んでもよい。構成元素の1つとして周
期律表第III族元素、同じく第V族元素、アルカリ金
属元素、アルカリ土類金属元素、窒素原子又は酸素原子
を導入したものは硬質炭素膜の膜厚をノンドープのもの
に比べて約2〜3倍に厚くすることができ、またこれに
より素子作製時のピンホールの発生を防止すると共に、
素子の機械的強度を飛躍的に向上することができる。更
に窒素原子又は酸素原子の場合は以下に述べるような周
期律表第IV族元素等の場合と同様な効果がある。同様
に周期律表第IV族元素、カルコゲン系元素又はハロゲ
ン元素を導入したものは硬質炭素膜の安定性が飛躍的に
向上すると共に、膜の硬度も改善されることも相まって
高信頼性の素子が作製できる。これらの効果が得られる
のは第IV族元素及びカルコゲン系元素の場合は硬質炭
素膜中に存在する活性な2重結合を減少させるからであ
り、またハロゲン元素の場合は、1)水素に対する引抜
き反応により原料ガスの分解を促進して膜中のダングリ
ングボンドを減少させ、2)成膜過程でハロゲン元素X
がC−H結合中の水素を引抜いてこれと置換し、C−X
結合として膜中に入り、結合エネルギーが増大する(C
−H間及びC−X間の結合エネルギーはC−X間の方が
大きい)からである。これらの元素を膜の構成元素とす
るためには、原料ガスとしては炭化水素ガス及び水素の
他に、ドーパントとして膜中に周期律表第III族元素
、同第IV族元素、同第V族元素、アルカリ金属元素、
アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸素原子、カルコゲ
ン系元素又はハロゲン元素を含有させるために、これら
の元素又は原子を含む化合物(又は分子)(以下、これ
らを「他の化合物」ということもある)のガスが用いら
れる。ここで周期律表第III族元素を含む化合物とし
ては、例えばB(OC2H5)3,B2H6,BCl3
,BBr3,BF3,Al(O−i−C3H7)3,(
CH3)3Al,(C2H5)3Al,(i−C4H9
)3Al,AlCl3,Ga(O−i−C3H7)3,
(CH3)3Ga,(C2H5)3Ga,GaCl3,
GaBr3,(O−i−C3H7)3In,(C2H5
)3In等がある。周期律表第IV族元素を含む化合物
としては、例えばSi2H6,(C2H5)3SiH,
SiF4,SiH2Cl2,SiCl4,Si(OCH
3)4,Si(OC2H5)4,Si(OC3H7)4
,GeCl4,GeH4,Ge(OC2H5)4,Ge
(C2H5)4,(CH3)4Sn,(C2H5)4S
n,SnCl4等がある。周期律表第V族元素を含む化
合物としては、例えばPH3,PF3,PF5,PCl
2F3,PCl3,PCl2F,PBr3,PO(OC
H3)3,P(C2H5)3,POCl3,AsH3,
AsCl3,AsBr3,AsF3,AsF5,AsC
l3,SbH3,SbF3,SbCl3,Sb(OC2
H5)3等がある。アルカリ金属原子を含む化合物とし
ては、例えばLiO−i−C3H7,NaO−i−C3
H7,KO−i−C3H7等がある。アルカリ土類金属
原子を含む化合物としては、例えばCa(OC2H5)
3,Mg(OC2H5)2,(C2H5)2Mg等があ
る。窒素原子を含む化合物としては、例えば窒素ガス、
アンモニア等の無機化合物、アミノ基、シアノ基等の官
能基を有する有機化合物及び窒素を含む複素環等がある
。酸素原子を含む化合物としては、例えば酸素ガス、オ
ゾン、水(水蒸気)、過酸化水素、一酸化炭素、二酸化
炭素、亜酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素、三酸化二
窒素、五酸化二窒素、三酸化窒素等の無機化合物、水酸
基、アルデヒド基、アシル基、ケトン基、ニトロ基、ニ
トロソ基、スルホン基、エーテル結合、エステル結合、
ペプチド結合、酸素を含む複素環等の官能基或いは結合
を有する有機化合物、更には金属アルコキシド等が挙げ
られる。カルコゲン系元素を含む化合物としては、例え
ばH2S,(CH3)(CH2)4S(CH2)4CH
3,CH2=CHCH2SCH2CH=CH2,C2H
5SC2H5,C2H5SCH3,チオフェン、H2S
e,(C2H5)2Se,H2Te等がある。またハロ
ゲン元素を含む化合物としては、例えば弗素、塩素、臭
素、沃素、弗化水素、弗化炭素、弗化塩素、弗化臭素、
弗化沃素、塩化水素、塩化臭素、塩化沃素、臭化水素、
臭化沃素、沃化水素等の無機化合物、ハロゲン化アルキ
ル、ハロゲン化アリール、ハロゲン化スチレン、ハロゲ
ン化ポリメチレン、ハロホルム等の有機化合物が用いら
れる。液晶駆動MIM素子として好適な硬質炭素膜は、
駆動条件から膜厚が100〜8000Å、比抵抗が10
6〜1013Ω・cmの範囲であることが有利である。
なお、駆動電圧と耐圧(絶縁破壊電圧)とのマージンを
考慮すると膜厚は200Å以上であることが望ましく、
また、画素部と薄膜二端子素子部の段差(セルギャップ
差)に起因する色むらが実用上問題とならないようにす
るには膜厚は6000Å以下であることが望ましいこと
から、硬質炭素膜の膜厚は200〜6000Å、比抵抗
は5×106〜1013Ω・cmであることがより好ま
しい。硬質炭素膜のピンホールによる素子の欠陥数は膜
厚の減少にともなって増加し、300Å以下では特に顕
著になること(欠陥率は1%を越える)、及び、膜厚の
面内分布の均一性(ひいては素子特性の均一性)が確保
できなくなる(膜厚制御の精度は30Å程度が限度で、
膜厚のバラツキが10%を越える)ことから、膜厚は3
00Å以上であることがより望ましい。また、ストレス
による硬質炭素膜の剥離が起こりにくくするため、及び
、より低デューティ比(望ましくは1/1000以下)
で駆動するために、膜厚は4000Å以下であることが
より望ましい。これらを総合して考慮すると、硬質炭素
膜の膜厚は300〜4000Å、比抵抗率は107〜1
011Ω・cmであることが一層好ましい。[0010] As a result of analysis by Raman spectroscopy and IR absorption method, the hard carbon film thus formed shows that the carbon atoms have SP3 hybrid orbitals and SP2 hybrid orbitals, as shown in FIGS. 6 and 7, respectively.
It has become clear that there are interatomic bonds that form a hybrid orbital. The ratio of SP3 bonds to SP2 bonds can be approximately estimated by peak-separating the IR spectrum. 2800-3150/cm for IR spectrum
Although the spectra of many modes overlap and are measured,
The attribution of peaks corresponding to each wave number is clear, and if we perform peak separation using a Gaussian distribution as shown in Figure 5, calculate the area of each peak, and find the ratio, we can obtain SP.
3/SP2 can be known. Moreover, according to X-ray and electron diffraction analysis, it has been found that it is in an amorphous state (a-C:H) and/or an amorphous state containing microcrystalline grains of about 50 Å to several μm. In the case of the plasma CVD method, which is generally suitable for mass production, the lower the RF output, the higher the specific resistance and hardness of the film, and the lower the pressure, the longer the life of active species, so lowering the substrate temperature and increasing the The area can be made uniform, and the specific resistance and hardness tend to increase. Furthermore, since the plasma density decreases at low pressures, methods using magnetic field confinement effects are particularly effective in increasing resistivity. Furthermore, this method has the characteristic that it can form a hard carbon film of good quality even under relatively low temperature conditions of about room temperature to 150° C., so it is optimal for lowering the temperature of the MIM element manufacturing process. Therefore, the degree of freedom in selecting the substrate material to be used is increased, and the substrate temperature can be easily controlled, so that a uniform film can be obtained over a large area. Furthermore, as shown in Table 1, the structure and physical properties of the hard carbon film can be controlled over a wide range, so there is an advantage that device characteristics can be designed freely. Furthermore, the dielectric constant of the film is 2 to 6, which is Ta2O, which is used in conventional MIM devices.
5.Since it is smaller than Al2O3 and SiNx, when making an element with the same capacitance, the element size only needs to be larger, so it does not require much fine processing and the yield improves (because of the driving conditions, LCD The capacitance ratio of C(LCD)/C(MIM) = approximately 10:1 is required between C(LCD) and MIM element. Also, since the element steepness is β∝1/√ε・√d, the smaller the dielectric constant ε, the greater the steepness.
The ratio between the on-current Ion and the off-current Ioff can be increased. Therefore, LCD with lower duty ratio
This makes it possible to drive a high-density LCD. Furthermore, since the film has high hardness, there is less damage caused by the rubbing process during encapsulation of the liquid crystal material, which also improves the yield. Considering the above points, by using a hard carbon film, a low-cost, gradation (color), and high-density LCD can be realized. Furthermore, in addition to carbon atoms and hydrogen atoms, this hard carbon film contains elements of group III, group IV, and V of the periodic table, alkali metal elements, alkaline earth metal elements, nitrogen atoms, and oxygen elements. , a chalcogen-based element, or a halogen atom as a constituent element. If a group III element of the periodic table, a group V element, an alkali metal element, an alkaline earth metal element, nitrogen atom, or oxygen atom is introduced as one of the constituent elements, the thickness of the hard carbon film is non-doped. It can be made about 2 to 3 times thicker compared to the previous one, and this prevents pinholes from forming during device fabrication.
The mechanical strength of the element can be dramatically improved. Further, in the case of a nitrogen atom or an oxygen atom, the same effect as in the case of a group IV element of the periodic table as described below can be obtained. Similarly, devices incorporating Group IV elements of the periodic table, chalcogen elements, or halogen elements dramatically improve the stability of the hard carbon film and improve the hardness of the film, resulting in highly reliable elements. can be made. These effects can be obtained because Group IV elements and chalcogen elements reduce the active double bonds present in the hard carbon film, and in the case of halogen elements, 1) abstraction for hydrogen The reaction promotes the decomposition of the raw material gas and reduces dangling bonds in the film, and
extracts the hydrogen in the C-H bond and replaces it, C-X
It enters the membrane as a bond, increasing the bond energy (C
This is because the bond energy between -H and between C-X is larger for C-X. In order to use these elements as constituent elements of the film, in addition to hydrocarbon gas and hydrogen as raw material gases, elements from group III, group IV, and group V of the periodic table must be added as dopants to the film. elements, alkali metal elements,
In order to contain alkaline earth metal elements, nitrogen atoms, oxygen atoms, chalcogen elements, or halogen elements, compounds (or molecules) containing these elements or atoms (hereinafter these may also be referred to as "other compounds") ) gas is used. Examples of compounds containing Group III elements of the periodic table include B(OC2H5)3, B2H6, BCl3
,BBr3,BF3,Al(O-i-C3H7)3,(
CH3)3Al, (C2H5)3Al, (i-C4H9
)3Al, AlCl3, Ga(O-i-C3H7)3,
(CH3)3Ga, (C2H5)3Ga, GaCl3,
GaBr3, (O-i-C3H7)3In, (C2H5
)3In etc. Examples of compounds containing Group IV elements of the periodic table include Si2H6, (C2H5)3SiH,
SiF4, SiH2Cl2, SiCl4, Si(OCH
3) 4, Si(OC2H5)4, Si(OC3H7)4
,GeCl4,GeH4,Ge(OC2H5)4,Ge
(C2H5)4, (CH3)4Sn, (C2H5)4S
n, SnCl4, etc. Examples of compounds containing Group V elements of the periodic table include PH3, PF3, PF5, and PCl.
2F3, PCl3, PCl2F, PBr3, PO (OC
H3)3, P(C2H5)3, POCl3, AsH3,
AsCl3, AsBr3, AsF3, AsF5, AsC
l3, SbH3, SbF3, SbCl3, Sb(OC2
H5) There is a 3rd grade. Examples of compounds containing alkali metal atoms include LiO-i-C3H7, NaO-i-C3
There are H7, KO-i-C3H7, etc. Examples of compounds containing alkaline earth metal atoms include Ca(OC2H5)
3, Mg(OC2H5)2, (C2H5)2Mg, etc. Examples of compounds containing nitrogen atoms include nitrogen gas,
Examples include inorganic compounds such as ammonia, organic compounds having functional groups such as amino groups and cyano groups, and nitrogen-containing heterocycles. Examples of compounds containing oxygen atoms include oxygen gas, ozone, water (steam), hydrogen peroxide, carbon monoxide, carbon dioxide, suboxide, nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, dinitrogen trioxide, and dinitrogen pentoxide. , inorganic compounds such as nitrogen trioxide, hydroxyl groups, aldehyde groups, acyl groups, ketone groups, nitro groups, nitroso groups, sulfone groups, ether bonds, ester bonds,
Examples include organic compounds having functional groups or bonds such as peptide bonds and oxygen-containing heterocycles, and metal alkoxides. Examples of compounds containing chalcogen elements include H2S, (CH3)(CH2)4S(CH2)4CH
3, CH2=CHCH2SCH2CH=CH2,C2H
5SC2H5, C2H5SCH3, thiophene, H2S
e, (C2H5)2Se, H2Te, etc. Compounds containing halogen elements include, for example, fluorine, chlorine, bromine, iodine, hydrogen fluoride, carbon fluoride, chlorine fluoride, bromine fluoride,
Iodine fluoride, hydrogen chloride, bromine chloride, iodine chloride, hydrogen bromide,
Inorganic compounds such as iodine bromide and hydrogen iodide, and organic compounds such as alkyl halides, aryl halides, halogenated styrene, halogenated polymethylene, and haloform are used. A hard carbon film suitable for a liquid crystal driving MIM element is
Due to the driving conditions, the film thickness is 100 to 8000 Å and the specific resistance is 10.
Advantageously, it is in the range from 6 to 10 13 Ω·cm. In addition, considering the margin between drive voltage and withstand voltage (dielectric breakdown voltage), it is desirable that the film thickness is 200 Å or more.
In addition, in order to prevent color unevenness caused by the level difference (cell gap difference) between the pixel part and the thin film two-terminal element part from becoming a practical problem, it is desirable that the film thickness be 6000 Å or less. It is more preferable that the film thickness is 200 to 6000 Å and the specific resistance is 5×10 6 to 10 13 Ω·cm. The number of device defects due to pinholes in hard carbon films increases as the film thickness decreases, and becomes especially noticeable below 300 Å (defect rate exceeds 1%), and the uniformity of the in-plane distribution of film thickness (The accuracy of film thickness control is limited to about 30 Å,
(The variation in film thickness exceeds 10%), the film thickness is 3.
More preferably, the thickness is 00 Å or more. In addition, in order to make it difficult for the hard carbon film to peel off due to stress, and to lower the duty ratio (preferably 1/1000 or less)
It is more desirable that the film thickness is 4,000 Å or less in order to drive the semiconductor device with 4,000 Å or less. Taking these into consideration, the thickness of the hard carbon film is 300 to 4000 Å, and the specific resistivity is 107 to 1.
More preferably, it is 0.011 Ω·cm.
【0011】[0011]
【実施例】本発明の実施例を説明するが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。
実施例1
基板としてPETを用い、本発明による耐透気化、耐透
湿化処理として、基板端面に硬質炭素膜を成膜する方法
を用いたセルを作製した(セル1と称する)。以下に作
製方法を示す。基板1にITOを800Åマグネトロン
スパッタ法を用い堆積させた。次いでパターン化して画
素電極2を形成した。次に、能動素子として硬質炭素膜
4を使用したMIM素子を以下のように設けた。まず基
板1の画素電極2上にAlを蒸着法により1000Å厚
に堆積後、パターン化して下部電極3を形成した。その
上に絶縁膜として硬質炭素膜4をプラズマCVD法によ
り1100Å厚に堆積後、ドライエッチングによりパタ
ーン化した。更に各硬質炭素絶縁膜上にNiを蒸着法に
より1000Å厚に堆積後、パターン化して上部電極5
を形成した。
次に他方の透明基板(対向基板)として同一含水量の基
板にITOをスパッタリング法により1000Å厚に堆
積し、ストライプ状にパターン化して共通画素電極を形
成した。さらに共通画素電極を設けた逆の表面にカラー
フィルターを設けた。次に、両基板の上に配向膜として
ポリイミド膜を形成し、ラビング処理を行なった。ここ
で所定の大きさに基板をカットし、基板上の電極パター
ン、表示面にマスキングを行い、基板端面に前記と同様
の方法により硬質炭素膜を成膜した。次にこれらの基板
を各画素電極側を内側にして対向させ、ギャップ材を介
して貼合せ、更にこうして形成されたセル内に市販の液
晶材料を封入することによりカラー液晶表示装置を作っ
た。この時基板端面およびMIM素子に用いた硬質炭素
の成膜条件は、
圧 力:0.03 TorrCH4流量 :
10 SCCM
RFパワー:0.2 W/cm2
温 度:室 温であった
。
実施例2
実施例1同様の構成の硬質炭素膜を用いたMIM素子に
よる液晶表示装置に作製の工程中基板をカットし張り合
わせたところで、基板の電極部及び表示部に成膜されな
いように基板端面に有機ケイ素化合物〔(CH3)3S
iOHを塗布し120℃−1時間加熱を行い、続いてA
rのプラズマ中で処理を温度120℃、圧力0.1To
rrで行った。〕を成膜したものを作製した(セル2と
称する)。
実施例3
実施例1同様の構成の硬質炭素膜を用いたMIM素子に
よる液晶表示装置を作製し駆動用のICを実装した後、
基板の端面に脱アセトンタイプのシリコン樹脂を塗布し
室温で硬化させた(セル3と称する)。
比較例
これら3種類の液晶表示装置と同一構成で、基板端面に
耐透気化、耐透湿化処理をしていないMIM素子による
液晶表示装置を作製した(セル4と称する)。これら4
種類の液晶表示装置を60℃、90%の条件下で、10
00時間連続動作試験をおこなった。結果として図2に
示すように本発明による基板端面に耐透気化、耐透湿化
処理を行ったものでは表示特性に変化はなかった。一方
基板端面の耐透気化、耐透湿化処理を行っていないもの
では、コントラスト比の低下等の表示むらが生じた。な
お、図2の縦軸はコントラスト比、横軸は時間(単位)
である。EXAMPLES Examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto. Example 1 A cell was fabricated using PET as a substrate and using a method of forming a hard carbon film on the end face of the substrate as the gas permeation and moisture permeation resistance treatment according to the present invention (referred to as cell 1). The manufacturing method is shown below. ITO was deposited on substrate 1 to a thickness of 800 Å using magnetron sputtering. Next, the pixel electrode 2 was formed by patterning. Next, an MIM element using the hard carbon film 4 as an active element was provided as follows. First, Al was deposited to a thickness of 1000 Å on the pixel electrode 2 of the substrate 1 by vapor deposition, and then patterned to form the lower electrode 3. A hard carbon film 4 was deposited thereon as an insulating film to a thickness of 1100 Å by plasma CVD, and then patterned by dry etching. Furthermore, after depositing Ni to a thickness of 1000 Å on each hard carbon insulating film by vapor deposition, it is patterned to form an upper electrode 5.
was formed. Next, ITO was deposited to a thickness of 1000 Å by sputtering on the other transparent substrate (counter substrate) having the same water content, and patterned into stripes to form a common pixel electrode. Furthermore, a color filter was provided on the opposite surface where the common pixel electrode was provided. Next, a polyimide film was formed as an alignment film on both substrates, and a rubbing process was performed. Here, the substrate was cut to a predetermined size, the electrode pattern and display surface on the substrate were masked, and a hard carbon film was formed on the end surface of the substrate in the same manner as described above. Next, these substrates were placed facing each other with each pixel electrode side facing inside, and were bonded together with a gap material interposed therebetween, and a commercially available liquid crystal material was further sealed in the thus formed cells to produce a color liquid crystal display device. At this time, the hard carbon film formation conditions used for the substrate end face and MIM element were as follows: Pressure: 0.03 Torr CH4 flow rate:
10 SCCM RF power: 0.2 W/cm2 Temperature: Room temperature. Example 2 During the fabrication process of a liquid crystal display device using a MIM element using a hard carbon film having the same structure as Example 1, when the substrates were cut and pasted together, the end surfaces of the substrates were cut to prevent the film from being deposited on the electrodes and display areas of the substrates. Organosilicon compound [(CH3)3S
Apply iOH and heat at 120℃ for 1 hour, then apply A
The treatment was carried out in r plasma at a temperature of 120°C and a pressure of 0.1To.
I went by rr. ] was fabricated (referred to as cell 2). Example 3 After manufacturing a liquid crystal display device using an MIM element using a hard carbon film having the same configuration as Example 1 and mounting a driving IC,
An acetone-free silicone resin was applied to the end surface of the substrate and cured at room temperature (referred to as cell 3). Comparative Example A liquid crystal display device having the same configuration as these three types of liquid crystal display devices, but using an MIM element whose substrate end face was not subjected to air permeation resistance or moisture permeation resistance treatment was fabricated (referred to as cell 4). These 4
10 different types of liquid crystal display devices at 60°C and 90%
A continuous operation test was conducted for 00 hours. As a result, as shown in FIG. 2, there was no change in display characteristics when the end face of the substrate was subjected to air permeation resistance and moisture permeation resistance treatment according to the present invention. On the other hand, in the case where the end face of the substrate was not subjected to air permeation-proofing or moisture-permeation-proofing treatment, display unevenness such as a decrease in contrast ratio occurred. The vertical axis in Figure 2 is contrast ratio, and the horizontal axis is time (unit).
It is.
【0012】0012
【効果】プラスチック基板の端面に耐透気化、耐透湿化
処理を行うことにより液晶表示装置の表示特性を長期間
安定させることができる。[Effect] The display characteristics of a liquid crystal display device can be stabilized for a long period of time by performing gas permeation and moisture permeation resistance treatment on the end face of a plastic substrate.
【図1】本発明LCDに用いられるMIM素子の構造を
示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an MIM element used in the LCD of the present invention.
【図2】液晶表示装置のコントラスト劣化寿命を示すグ
ラフである。FIG. 2 is a graph showing contrast deterioration life of a liquid crystal display device.
【図3】本発明のMIM型素子の絶縁層に使用した硬質
炭素膜のIR吸収法で分析した分析結果を示すスペクト
ル図である。FIG. 3 is a spectrum diagram showing the results of an IR absorption analysis of the hard carbon film used as the insulating layer of the MIM type element of the present invention.
【図4】本発明のMIM型素子の絶縁層に使用した硬質
炭素膜をラマン分光法で分光した分析結果を示すスペク
トル図である。FIG. 4 is a spectrum diagram showing the results of Raman spectroscopy analysis of the hard carbon film used as the insulating layer of the MIM type element of the present invention.
【図5】IRスペクトルのガウス分布を示す。FIG. 5 shows a Gaussian distribution of the IR spectrum.
1 基板 2 画素電極 3 下部電極 4 硬質炭素膜 5 上部電極 1 Board 2 Pixel electrode 3 Lower electrode 4 Hard carbon film 5 Upper electrode
Claims (3)
持してなる液晶表示装置において、基板の端面に耐透気
化、耐透湿化処理を施したことを特徴とする液晶表示装
置。1. A liquid crystal display device comprising a liquid crystal sandwiched between two plastic substrates, characterized in that end surfaces of the substrates are treated to make them resistant to air permeation and moisture permeation.
うための材料として、硬質炭素膜を用いる請求項1記載
の液晶表示装置。2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a hard carbon film is used as the material for performing the vapor permeation resistance and moisture permeation resistance treatment.
うための材料として、有機ケイ素化合物を用いる請求項
1記載の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an organosilicon compound is used as the material for performing the vapor permeation resistance and moisture permeation resistance treatment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13181291A JPH04331917A (en) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | Liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13181291A JPH04331917A (en) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | Liquid crystal display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04331917A true JPH04331917A (en) | 1992-11-19 |
Family
ID=15066687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13181291A Pending JPH04331917A (en) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | Liquid crystal display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04331917A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000309324A (en) * | 1994-08-11 | 2000-11-07 | Kirin Brewery Co Ltd | Carbon film-coated plastic container |
JP2009103858A (en) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Citizen Holdings Co Ltd | Method of manufacturing liquid crystal device |
-
1991
- 1991-05-07 JP JP13181291A patent/JPH04331917A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000309324A (en) * | 1994-08-11 | 2000-11-07 | Kirin Brewery Co Ltd | Carbon film-coated plastic container |
JP2009103858A (en) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Citizen Holdings Co Ltd | Method of manufacturing liquid crystal device |
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