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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Flüssigkristall-Anzeigetafel, die ein
Metall-Isolator-Metallelement (im folgenden MIM genannt) verwendet, wie in dem
einführenden Teil von Anspruch 1 erwähnt.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Als herkömmliche Beispiele von
Flüssigkristall-Anzeigetafeln (im folgenden als LCDs bezeichnet), die MIMs
verwenden, können die erwähnt werden, die in D.R. Baraff, et
al, "The Optimization of Metal-Insulator-Metal Nonlinear
Devices for Use in Multiplexed Liquid Crystal Displays",
IEEE Trans. Electron Devices, Vol. ED-28, S. 736-739
(1981), und S. Morozumi, et al., "Lateral MIM-LCD with
250x240 Pixels", "Technical Reports of Television Society
of Japan (IPD83-8), S. 39-44, Dezember 1983, offenbart
sind.
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Ein Aktivmatrix LCD, das Siliciumnitrid mit kleiner
Dielektrizitätskonstante als nicht-linearen Widerstand für
ein MIM-Element verwendet, ist zusätzlich in M. Suzuki,
et al., "A New Active Diode Matrix LCD Using Off-
Stoichiometric SiNx-Layers", Proceedings of the SID, Vol.
28, S. 101-104 (1987) offenbart.
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Weitere MIMs in elektrooptischen Bauteilen und LCDs sind
in JP-A-076 038 und JP-A-63-303 322 offenbart.
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JP-A-1 076 038 offenbart ein MIM-Element und ein
Widerstandselement, die in einem elektrooptischen Bauelement
zwischen einer Zeilenelektrode und einer Bildelement-
Elektrode in Serie geschaltet sind.
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JP-A-63-303 322 offenbart die Verwendung von
Flüssigkristall als elektrooptisches Medium in Anzeigebauteilen
mit nicht-linearen Widerstandselementen, Bildelektroden,
Zeilenelektroden und Spaltenelektroden.
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Fig. 1 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Pixels eines
herkömmlichen MIM-LCD. Ein Flüssigkristallelement 5 und
ein MIM-Element 18 sind zwischen einer Führungselektrode
9 und einer lichtdurchlässigen Zählelektrode 15 in Serie
geschaltet. Das MIM-Element 18 wirkt als nicht-linearer
Widerstand. Wenn über einen langen Zeitraum eine Spannung
an die Führungselektrode 9 und die lichtdurchlässige
Zählelektrode 15 angelegt wird, um ein derartiges MIM-LCD
über einen längeren Zeitraum zu steuern, tritt eine
Veränderung in der Strom/Spannungs-Charakteristik auf
(nachfolgend als I-V bezeichnet) wie in Fig. 2
dargestellt ist, auf. In Fig. 2 zeigt die durchgehende
und die unterbrochene Linie jeweils die Anfangs-
Charakteristik bzw. die Charakteristik nach 10000 h. Bei
einer derartigen Veränderung der I-V-Charakteristik wird
die Spannung, die an das Flüssigkristall 5 angelegt wird,
bezüglich der Anfangs-Spannung verändert, selbst wenn
eine gleiche Spannung wie vor der Veränderung zwischen
die Führungselektrode 9 und die lichtdurchlässige
Zählelektrode 15 angelegt wird, und dementsprechend die
Anzeigecharakteristik des Flüssigkristalls 5 verändert.
Dieses Phänomen wird image sticking genannt.
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Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein
MIM-LCD frei von image sticking bereitzustellen.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird
diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils
von Anspruch 1 gelöst.
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Die vorstehende Aufgabe und weitere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer aus
der folgenden detaillierten Beschreibung, die von
schematischen Zeichnungen begleitet ist. Hierzu zeigt:
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Figur 1 ein Ersatzschaltbild für ein Pixel eines
herkömmlichen MIM-LCD;
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Figur 2 ein Diagramm zur Erläuterung einer I-V-
Charakteristik eines MIM-Elements;
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Figur 3 ein Ersatzschaltkreis zur Erläuterung
eines MIM-LCD gemäß einer ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung;
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Figur 4 ein Diagramm einer I-V-Charakteristik zur
Erläuterung des MIM-LCD nach der ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung;
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Figur 5 einen Grundriß zur Erläuterung der ersten
und zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
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Figur 6 einen partiellen Grundriß zur Erläuterung
des MIM-LCD der ersten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 7 einen Schnitt durch die Linie A-A in Fig.
6;
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Figur 8 einen Grundriß zur Erläuterung des MIM-
LCD, bei dem Sb-dotiertes SnO&sub2; als konstanter Widerstand
verwendet wird, als eine Anwendung der ersten Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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Figur 9 ein Diagramm der I-V-Charakteristik des in
Fig. 8 gezeigten MIM-LCD;
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Figuren 10 bis 16 Diagramme von I-V-
Charakteristika für die Erläuterung der zweiten
Ausführung der vorliegenden Erfindung;
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Figur 17 ein Ersatzschaltkreis zur Erläuterung des
MIM-LCD der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 18 ein Wellenformdiagramm für den Antrieb des
MIM-LCD der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 19 einen Schnitt durch das MIM-LCD als einer
ersten Anwendung der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 20 einen Grundriß des MIM-LCD der ersten
Anwendung der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 21 einen Schnitt des MIM-LCD als eine zweite
Anwendung der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 22 einen Grundriß des MIM-LCD als zweite
Anwendung der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 23 einen Schnitt des MIM-LCD als eine dritte
Anwendung der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 24 einen Grundriß des MIM-LCD als dritte
Anwendung der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 25 einen Schnitt des MIM-LCD als eine vierte
Anwendung der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 26 einen Grundriß des MIM-LCD als vierte
Anwendung der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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Figur 27 einen Grundriß des MIM-LCD als eine fünfte
Anwendung der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung; und
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Figur 28 ein Diagramm der I-V-Charakteristik des in
Fig. 27 dargestellten MIM-LCD.
BESCHREIBUNG DER VORTEILHAFTEN AUSFÜHRUNGEN
1. Ausführung
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Fig. 3 zeigt einen konstanten Widerstand 22, der zwischen
ein MIM-Element 18 und ein Flüssigkristallelement 5
geschaltet ist. Die I-V-Charakteristik der Schaltung, bei
der der konstante Widerstand 22 und das MIM-Element 18 in
Serie geschaltet sind, ist in Fig. 4 dargestellt. Für
niedrige Spannungswerte der Spannung V wird die
vorstehend genannte I-V-Charakteristik durch die I-V-
Charakteristik des MIM-Elements 18 (Bereich 30) bestimmt,
während für hohe Spannungswerte der Spannung V die I-V-
Charakteristik durch die I-V-Charakteristik des
konstanten Widerstands bestimmt wird (Bereich 31). Wenn
die Steuerspannung Vd des Flüssigkristallelements 5
derart gewählt wird, daß sie innerhalb des Bereiches 31
liegt, verändert sich die Spannung, die an das
Flüssigkristallelement 5 angelegt ist, nicht, selbst wenn die I-
V-Charakteristik des MIM-Elements 18 verändert wird, und
ebensowenig wird die Anzeigecharakteristik des
Flüssigkristallelements verändert.
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Außerdem wird die Steuerspannung, die an das
Flüssigkristallelement 5 angelegt wird, nicht von der I-V-
Charakteristik des MIM-Elements 18 bestimmt, sondern von
der I-V-Charakteristik des konstanten Widerstandes 22, so
daß die Ungleichförmigkeit der Anzeige innerhalb des
Panels verbessert werden kann. Dies geschieht aus den
folgenden Gründen. Die Variation der I-V-Charakteristik
des MIM-Elements 18 wird größtenteils durch Schwankung
seiner Filmdicke erzeugt. Da es schwierig ist, die
Variation der Filmdicke innerhalb des Panels über einen
vorbestimmten Bereich hinaus einzuschränken, ist es
demzufolge schwierig, die Gleichförmigkeit der Anzeige
innerhalb des Panels zu verbessern. Andererseits ist die
Variation der I-V-Charakteristik des konstanten
Widerstandes 22 größtenteils abhängig von Schwankungen der
Genauigkeit seiner Länge und Breite, also der Genauigkeit
der planaren Ausbildung des Elements 22. Mit der
gegenwärtig zur Verfügung stehenden lithographischen
Technologie ist es relativ einfach, Schwankungen der
planaren Dimensionen innerhalb des Panels unter
vorbestimmte Werte zu beschränken. Demzufolge ist es möglich,
die Ungleichförmigkeit der Anzeige innerhalb des Panels
zu verbessern, indem die Schwankung des konstanten
Widerstands 22 innerhalb des Panels kontrolliert wird.
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Nachfolgend wird unter Verweis auf die Fig. 5 bis 7 die
Struktur und das Verfahren zur Herstellung des MIM-LCD
gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Wie in Fig. 5 dargestellt, sind Pixel 12 in einer Matrix
auf einem unteren Glassubstrat 6 angeordnet. Die Pixel
jeder Reihe sind jeweils mit einer Führungselektrode 9
für jede Reihe über nicht-gezeigte MIM-LCD-Elemente
verbunden, und ein Ende der Führungselektrode 9 ist mit
einem Terminal 19 verbunden. Der Terminal 19 ist mit
einem nicht-gezeigten Steuerschaltkreis verbunden. Über
den Pixeln jeder Spalte ist eine durchlässige
Zählelektrode 15 vorgesehen, die auf einem oberen
Glassubstrat 16 angeordnet ist.
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Das untere Glassubstrat 6 wird mit einer
Glasschutzschicht 21 aus SiO&sub2; oder ähnlichem Material bedeckt, wie
in Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Da die Schutzschicht 21
nicht unbedingt notwendig ist, kann sie falls gewünscht,
weggelassen werden. Anschließend wird eine Chromschicht
mit einer Dicke von 300 bis 600 Å als untere Elektrode
ausgebildet, und eine Verbindungselektrode 17 für ein
MIM-Element, die die untere Elektrode des MIM-Elements
wird, mittels herkömmlicher Fotolithografie gebildet.
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Als nächstes wird eine Siliciumnitridschicht mit einer
Dicke von 800 bis 2000 Å als nicht-linearer Widerstand 8
unter Verwendung eines
Glühentladungs-Zerlegungsverfahrens, das SiH&sub4; und N&sub2; verwendet, gebildet.
Daraufhin wird eine Chromschicht mit einer Dicke von 1000 Å
gebildet, und eine Führungselektrode 9 und eine
Verbindungselektrode 7 für den konstanten Widerstand mittels
einem fotolithografischen Verfahrens strukturiert.
Daraufhin wird die Siliciumnitridschicht mittels
Fotolithografie strukturiert.
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Als nächstes wird eine Ta-Schicht mit einer Dicke von
ungefähr 100 Å ausgebildet, und ein konstanter Widerstand
10 wird schwach mäanderförmig mittels Fotolithografie
strukturiert. Daraufhin wird ein Indiumzinnoxid (im
folgenden mit ITO bezeichnet) als Pixelelektrode 12
ausgebildet.
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Außerdem wird ein ITO-Film auf dem oberen Glassubstrat 16
ausgebildet, und derart strukturiert, daß es die
durchsichtige Zählelektrode 15 bildet. Das untere
Glassubstrat 6 und das obere Glassubstrat 16 werden
orientierungs-behandelt, dann über eine Zwischenlage wie
Glasfiber laminiert, und mit herkömmlichem
Epoxykunststoff versiegelt. Die Dicke der Zelle beträgt 5
µm.
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Daraufhin wird ein TN-Flüssigkristall injiziert, um eine
Flüssigkristallschicht 13 zu bilden. Durch Versiegeln der
Flüssigkristallschicht 13 wird das MIM-LCD
fertiggestellt.
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Obwohl der nicht-lineare Widerstand 8 in dieser
Ausführung unter der Verwendung von Siliciumnitrid
hergestellt ist, kann er auch unter der Verwendung von
Siliciumcarbid, Siliciumoxid oder ähnlichem hergestellt
werden.
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Bei einem wie vorstehend beschrieben hergestelltem MIM-
Element ist der nicht-lineare Widerstand 8 auf der
Verbindungselektrode 17 des MIM-Elements ausgebildet, und
oben auf dem nicht-linearen Widerstand 8 sind die
Führungselektrode 9 und die Verbindungselektrode 7 für
den konstanten Widerstand an beiden Enden der
Verbindungselektrode 17 derart ausgebildet, daß sie
rechtwinklig die Verbindungselektrode 17 kreuzen, und gleiche
Kreuzungsbereiche mit der Verbindungselektrode haben.
Indem demzufolge ein erstes MIM-Element bestehend aus der
Führungselektrode 9, dem nicht-linearen Widerstand 8 und
der Verbindungselektrode 17 für das MIM-Element, und ein
zweites MIM-Element bestehend aus dem Verbindungselement
7 für den konstanten Widerstand, dem nicht-linearen
Widerstand 8, und der Verbindungselektrode 17 für das
MIM-Element, Rücken an Rücken in Serie zwischen die
Führungselektrode 9 und die Verbindungselektrode 7 für
den konstanten Widerstand geschaltet werden, ist es
möglich, Asymmetrie aufgrund des Polaritätswechsels zu
vermeiden. Außerdem ist die Verbindungselektrode 7 des
konstanten Widerstandes mit der Pixelelektrode 12 über
den konstanten Widerstand 10 verbunden. Als Resultat
entsteht eine Struktur, die zwei MIM-Elemente und den
konstanten Widerstand und die Pixelelektrode 12 in Serie
schaltet.
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Im folgenden wird ein MIM-LCD hergestellt, wobei das
Material für den konstanten Widerstand 10 Sb-dotiertes
SnO&sub2; (im allgemeinen bezeichnet als NESA-Film) anstelle
von Ta-dotiertem SnO&sub2; ist. Da die Grundstruktur dieses
MIM-LCD die gleiche wie die in den Fig. 5 bis 7 gezeigte
ist, wird nur ihr Grundriß in Fig. 8 gezeigt. Ein Sb-
dotierter SnO&sub2;-Film mit einem spezifischen Widerstand von
5 x 10&supmin;² Ohm x cm wird zu einer Dicke von 100 Å mittels
einem Aufdampfverfahren ausgebildet, dann wird ein
konstanter Widerstand 10 mit einem Widerstand von 1.1 x
10&sup7; Ohm durch Strukturierung des SnO&sub2;-Films ausgebildet,
so daß eine Linienbreite von 4 µm und eine Länge von 883
µm erzielt wird. Der nicht-lineare Widerstand 8 wird aus
einem Siliciumnitridfilm mit einer Dicke von 1100 Å
gebildet. Die I-V-Charakteristik der Serienschaltung des
MIM-Elements 18 und des konstanten Widerstands 10 ist in
Fig. 9 gezeigt. Bei einer angenommenen Steuerspannung Vd
des MIM-LCD von 33 V bedeutet dies, daß die I-V-
Charakteristik des MIM-LCD im Bereich 31 liegt, der von
der I-V-Charakteristik des konstanten Widerstands 10
dominiert wird. Daher wird die Spannung, die an das
Flüssigkristallelement angelegt wird, nicht verändert,
und so die Anzeigecharakteristik des Flüssigkristalls
nicht verändert, selbst wenn eine Veränderung in der I-V-
Charakteristik des MIM-Elements selbst auftritt.
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Falls nämlich die vorliegende Ausführung angewendet wird,
wird die I-V-Charakteristik im Rahmen der Steuerspannung
des MIM-LCD als Ganzes nicht verändert, selbst wenn sich
die I-V-Charakteristik des MIM-Elements ändert.
Demzufolge verändert sich die Anzeigecharakteristik des
Flüssigkristalls kaum, selbst wenn sich die I-V-
Charakteristik des MIM-Elements selbst verändert.
2. Ausführung
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Das MIM-LCD in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung wird unter Verweis auf die Fig. 10 bis 16
beschrieben, die die I-V-Charakteristika der verschiedenen
MIM-Elemente und konstanten Widerstände zeigen, und unter
Verweis auf Fig. 17 beschrieben, die einen
Ersatzschaltkreis für einen Pixel zeigt.
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Wenn zwei Widerstände in Serie geschaltet werden, wird
der Widerstand des resultierenden Systems gleich dem
Widerstand des stärkeren der beiden Widerstände,
wohingegen, wenn sie parallel geschaltet werden, der
Widerstand des resultierenden Systems gleich dem Widerstand
des schwächeren der beiden Widerstände wird. Die I-V-
Charakteristik eines Systems bestehend aus der
Serienschaltung eines ersten MIM-Elements 1 mit einer in Fig.
10 gezeigten I-V-Charakteristik und eines ersten
konstanten Widerstands 2 mit einer in Fig. 11 gezeigten
I-V-Charakteristik, ist in Fig. 12 dargestellt. Die I-V-
Charakteristik eines Systems bestehend aus der
Serienschaltung eines zweiten MIM-Elements 3 mit einer wie in
Fig. 13 gezeigten I-V-Charakteristik und einem zweiten
konstanten Widerstand 4 mit einer wie in Fig. 14
dargestellten I-V-Charakteristik, ist in Fig. 15 dargestellt.
Ein Ersatzschaltkreis für ein nicht-lineares
Widerstandselement, das gebildet ist, indem zwei
Anordnungen von seriell geschalteten MIM-Elementen und
konstanten Widerständen parallel geschaltet ist, ist in
Fig. 17 gezeigt, und seine I-V-Charakteristik ist in Fig.
16 dargestellt. In diesem I-V-Diagramm werden die
Bereiche von 0 V bis Va, Va bis Vb, Vb bis Vc und
oberhalb von Vc jeweils bestimmt durch die I-V-
Charakteristika des ersten MIM-Elements 1, des ersten
konstanten Widerstandes 2, des zweiten MIM-Elements 3 und
des zweiten konstanten Widerstandes 4. Wenn die Abstufung
der Anzeige mittels Pulsbreiten-Modulation durchgeführt
wird, ist die Steuerwellenform wie in Fig. 18
dargestellt. Das Flüssigkristall ist eingeschaltet, wenn
die Spannung Ve ist, und abgeschaltet, wenn sie Vf ist.
Die Abstufung wird gesteuert, indem die Breite des
Pulses, der zwischen die Führungselektrode 9 und die
durchsichtige Zählelektrode 15 angelegt ist, verändert
wird. Wenn die Widerstände der MIM-Elemente und
konstanten Widerstände derart bestimmt sind, daß die
Spannungen von Ve und Vf der Steuerwellenform oberhalb Vc
bzw. innerhalb des Bereiches von Va bis Vb liegen, wird
sich die I-V-Charakteristik in der Umgebung der
Steuerspannung Ve und Vf nicht verändern, selbst wenn die
I-V-Charakteristik des ersten MIM-Elements 1 und des
zweiten MIM-Elements 3 verändert werden. Demzufolge
erscheinen Veränderungen in der I-V-Charakteristik der
MIM-Elemente nicht als image stickings auf der Anzeige
des Pixels.
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Fig. 19 und 20 sind ein Schnitt bzw. ein Grundriß auf der
Oberfläche des unteren Substrats eines Pixels eines MIM-
LCD gemäß einer ersten Anwendung der vorliegenden
Erfindung. Das untere Glassubstrat 6 ist mit einer
Glasschutzschicht 21 aus SnO&sub2; oder ähnlichem bedeckt. Da
diese Schutzschicht nicht unbedingt benötigt wird, kann
sie weggelassen werden. Als nächstes wird ein Chromfilm
mit einer Dicke von z.B. 300 bis 600 Å als untere
Elektrode ausgebildet, und eine Verbindungselektrode 7
für den konstanten Widerstand, die die untere Elektroden
des MIM-Elements werden, und Verbindungselektroden 11 des
Pixels werden mittels herkömmlicher Fotolithografie
ausgebildet. Daraufhin wird ein MIM-Element 8 aus einer
Siliciumnitridschicht mit einer Dicke von z.B. 800 bis
2000 Å mittels einem Glühentladungs-Zersetzungsverfahren,
das SiH&sub4; und N&sub2; verwendet, ausgebildet, und ein erstes
MIM-Element 1 und ein zweites MIM-Element 3 werden durch
Strukturierung der Siliciumnitridschicht gebildet.
Daraufhin wird ein Chromfilm mit einer Dicke von 1000 Å
als obere Elektrode ausgebildet, und eine
Führungselektrode 9 wird mittels einem
fotolithografischen Verfahren durch Strukturierung des
Chromfilms ausgebildet. Bei diesem Verfahren ist der
Bereich des überlappenden Abschnittes der unteren
Elektrode und der oberen Elektrode, der den
Elementbereich des zweiten MIM-Elements 3 repräsentiert,
derart eingestellt, daß er 1/40 bis 1/20 des
Elementbereichs des ersten MIM-Elements 1 aufweist.
Außerdem wird ein Ta-Film mit einer Dicke von ungefähr
100 Å ausgebildet, der die konstanten Widerstände 10
wird, und ein erster konstanter Widerstand 2 und ein
zweiter konstanter Widerstand 4, der eine Breite hat, die
gleich dem ersten konstanten Widerstand 2 ist, und der
eine Länge von 1/10 bis 1/5 der Länge des ersten
konstanten Widerstandes 2 hat, und die schwach
mäanderförmig strukturiert sind, werden von
fotolithografischen Verfahren gebildet. Pixelelektroden 12 werden
ausgebildet, indem ein ITO-Film strukturiert wird.
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Ein ITO-Film wird auf einem oberen Glassubstrat 16
ausgebildet, und eine lichtdurchlässige Zählelektrode 15
wird durch Strukturierung des Films gebildet. Das untere
Glassubstrat 6 und das obere Glassubstrat 16 werden
orientierungs-behandelt, um orientierte Filme 14
auszubilden, die über eine Abstandsschicht, wie z.B. Glasfiber
laminiert sind, und dann mit herkömmlichem
Epoxykunststoff versiegelt werden. Die Dicke der Zelle beträgt
5 µm.
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Daraufhin wird ein TN-Typ Flüssigkristall injiziert, um
eine Flüssigkristallschicht 13 zu bilden. Durch
Versiegelung der Flüssigkristallschicht ist ein MIM-LCD
fertig. Nach einer Betriebszeit von 10.000 h wurde kein
image sticking beobachtet.
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Fig. 21 und 22 sind ein Schnitt bzw. ein Grundriß auf der
Oberfläche des unteren Substrats eines Pixels des MIM-LCD
gemäß einer zweiten Anwendung der vorliegenden Erfindung.
Das untere Glassubstrat 6 ist mit einer Glasschutzschicht
21 aus SiO&sub2; bedeckt. Diese Schutzschicht 21 kann
weggelassen werden, da sie nicht absolut notwendig ist.
Als nächstes wird ein Chromfilm mit einer Dicke von z.B.
300 bis 600 Å als untere Elektrode ausgebildet, und
Verbindungselektroden 17 für das MIM-Element, die die
unteren Elektroden des MIM-Elements werden, werden
mittels herkömmlichen fotolithografischen Verfahren
gebildet. Als nächstes wird ein MIM-Element 8 aus einer
Siliciumnitridschicht mit einer Dicke von z.B. 800 bis
1500 Å mittels einem Glühentladungs-Zersetzungsverfahren
gebildet, das SiH&sub4; und N&sub2; verwendet, und ein erstes MIM-
Element 1 und ein zweites MIM-Element 3 werden mittels
herkömmlichen fotolithografischen Verfahren strukturiert.
Daran anschließend wird ein Chromfilm mit einer Dicke von
1000 Å als obere Elektrode und eine Führungselektrode 9
Verbindungselektroden 11 für den Pixel und
Verbindungselektroden 7 für den konstanten Widerstand
werden mittels herkömmlichen fotolithografischen
Verfahren strukturiert. In diesem Moment ist der Bereich
des überlappenden Abschnitts der unteren Elektrode und
der oberen Elektrode, der den Elementbereich des zweiten
MIM-Elements 3 bildet, auf ein 1/40 bis 1/20 des
Elementbereichs des ersten MIM-Elements 1 eingestellt.
Außerdem wird ein Ta-Film mit einer Dicke von ungefähr
100 Å, der der konstante Widerstand 10 wird, gebildet,
und ein konstanter Widerstand 2 und ein zweiter
konstanter Widerstand 4, der die gleiche Breite wie der
erste konstante Widerstand hat, und eine Länge von 1/10
bis 1/5 der Länge des ersten konstanten Widerstandes 2
hat, mittels fotolithografischen Verfahren schwach
mäanderförmig strukturiert ausgebildet. Durch
Strukturierung eines ITO-Films werden Pixelelektroden 12
ausgebildet.
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Ein ITO-Film wird auf einem oberen Glassubstrat 16
ausgebildet und eine lichtdurchlässige Zählelektrode 15 wird
durch Strukturierung des Films gebildet. Das untere
Glassubstrat 6 und das obere Glassubstrat 16 werden einer
Orientierungsbehandlung unterzogen, um orientierte Filme
14 auszubilden, die über eine Abstandsschicht aus z.B.
Glasfiber laminiert sind, und daraufhin mit herkömmlichem
Epoxykunststoff versiegelt werden. Die Dicke der Zelle
beträgt 5 µm.
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Daraufhin wird ein TN-Typ Flüssigkristall injiziert, um
eine Flüssigkristallschicht 13 zu bilden. Ein MIM-LCD ist
fertiggestellt, indem die Flüssigkristallschicht
versiegelt wird. Nach 10.000 Betriebsstunden des MIM-LCD
wurde kein image sticking festgestellt.
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Fig. 23 und 24 sind ein Schnitt bzw. ein Grundriß auf
einer unteren Substratoberfläche eines Pixels eines MIM-
LCD gemäß einer dritten Anwendung der vorliegenden
Erfindung. Das untere Glassubstrat 6 wird mit einer
Glasschutzschicht 21 aus SiO&sub2; bedeckt. Diese Schutzschicht 21
kann weggelassen werden, da sie nicht absolut notwendig
ist. Als nächstes wird ein Chromfilm mit einer Dicke von
beispielsweise 300 bis 600 Å als untere Elektrode
ausgebildet, und Verbindungselektroden 7 für den
konstanten Widerstand, die die unteren Elektroden des
MIM-Elements werden, und Verbindungselektroden 11 für den
Pixel werden mittels herkömmlicher fotolithografischer
Verfahren gebildet. Als nächstes wird ein MIM-Element 8
aus einer Siliciumnitridschicht mit einer Dicke von
beispielsweise 800 bis 2000 Å mittels einem
Glühentladungs-Zersetzungsverfahren unter Verwendung von
SiH&sub4; und N&sub2; ausgebildet, und ein erstes MIM-Element 1 und
ein zweites MIM-Element 3 werden mittels
fotolithografischer Verfahren strukturiert. Daran anschließend
wird ein Chromfilm mit einer Dicke von 1000 Å als obere
Elektrode ausgebildet, und eine Führungselektrode 9 wird
mittels einem fotolithografischen Verfahren strukturiert.
Zu diesem Zeitpunkt ist der Bereich des überlappenden
Abschnittes der unteren Elektrode und der oberen
Elektrode, der den Elementbereich des zweiten MIM-
Elements 3 bildet, derart eingestellt, daß er 1/40 bis
1/20 des Elementbereichs des ersten MIM-Elements 1
beträgt. Außerdem wird ein ITO-Film mit einer Dicke von
ungefähr 300 Å ausgebildet, und ein erster konstanter
Widerstand 2, ein zweiter konstanter Widerstand 4 mit
gleicher Breite wie der erste konstante Widerstand 2, und
einer Länge von 1/10 bis 1/5 der Länge des ersten
konstanten Widerstandes 2, und Pixelelektroden 12 werden
durch Strukturierung des ITO-Films mittels dem
fotolithografischen Verfahren ausgebildet.
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Ein ITO-Film wird auf dem oberen Glassubstrat 16
ausgebildet, und eine lichtdurchlässige Zählelektrode 15 wird
durch Strukturierung des Films gebildet. Das untere
Glassubstrat 6 und das obere Glassubstrat 16 werden einer
Orientierungsbehandlung unterzogen, um orientierte Filme
14 zu bilden, die über eine Abstandsschicht wie z.B.
Glasfiber laminiert sind, und dann mit herkömmlichem
Epoxykunststoff versiegelt werden. Die Dicke der Zelle
beträgt 5 µm.
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Daraufhin wird ein TN-Typ Flüssigkristall injiziert, um
eine Flüssigkristallschicht 13 zu bilden. Ein MIM-LCD ist
fertiggestellt, indem die Flüssigkristallschicht
versiegelt ist. Nach einer Betriebszeit des MIM-LCD von
10.000 h wurde kein image sticking beobachtet.
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Fig. 25 und 26 sind ein Schnitt bzw. ein Grundriß auf der
unteren Substratoberfläche eines Pixels eines MIM-LCD
gemäß einer vierten Anwendung der vorliegenden Erfindung.
Das untere Glassubstrat 6 ist mit einer Glasschutzschicht
21 aus SiO&sub2; bedeckt. Diese Glasschutzschicht 21 kann
weggelassen werden, da sie nicht absolut notwendig ist.
Als nächstes wird ein Chromfilm mit einer Dicke von
beispielsweise 300 bis 600 Å als untere Elektrode
ausgebildet, und Verbindungselektroden 17 für das MIM-
Element, die die unteren Elektroden für ein MIM-Element
bilden werden, werden von herkömmlichen
fotolithografischen Verfahren gebildet. Als nächstes wird ein
MIM-Element 8 aus einer Siliciumnitridschicht mit einer
Dicke von beispielsweise 800 bis 1500 Å mittels einem
Glühentladungs-Zersetzungsverfahren unter der Verwendung
von SiH&sub4; und N&sub2; gebildet, und ein erstes MIM-Element 1
und ein zweites MIM-Element 3 werden mittels einem
herkömmlichen fotolithografischen Verfahren strukturiert.
Daran anschließend wird ein Chromfilm mit einer Dicke von
1000 Å als obere Elektrode gebildet, und eine
Führungselektrode 9, Verbindungselektroden 11 für den
Pixel und Verbindungselektroden 7 für den konstanten
Widerstand werden mittels einem fotolithografischen
Verfahren strukturiert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Bereich
des überlappenden Abschnitts der unteren Elektrode und
der oberen Elektrode, der den Elementbereich des zweiten
MIM-Elements 3 bildet, auf 1/40 bis 1/20 des
Elementbereichs des ersten MIM-Elements 1 eingestellt. Außerdem
wird ein ITO-Film mit einer Dicke von ungefähr 300 Å
gebildet, und ein erster konstanter Widerstand 2, ein
zweiter konstanter Widerstand 4 mit gleicher Breite wie
der erste konstante Widerstand 2 und einer Länge von 1/10
bis 1/5 der Länge des ersten konstanten Widerstands 2,
und Pixelelektroden 12 werden mittels Strukturierung des
ITO-Films durch fotolithografische Verfahren ausgebildet.
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Ein ITO-Film wird auf einem oberen Glassubstrat 16
gebildet, und eine lichtdurchlässige Zählelektrode 15
wird durch Strukturierung des Films gebildet. Das untere
Glassubstrat 6 und das obere Glassubstrat 16 werden einer
Orientierungsbehandlung unterzogen, um orientierte Filme
14 zu bilden, sie werden über eine Abstandsschicht aus
z.B. Glasfiber laminiert, und dann mit einem
herkömmlichen Epoxykunstharz versiegelt. Die Dicke der Zelle
ist 5 µm.
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Daraufhin wird ein TN-Typ Flüssigkristall injiziert, um
eine Flüssigkristallschicht 13 zu bilden. Ein MIM-LCD
wird fertiggestellt, indem die Flüssigkristallschicht
versiegelt wird. Nach einer Betriebszeit von 10.000 h
wurde an dem MIM-LCD kein image sticking festgestellt.
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Bei der vorliegenden Erfindung wurde das MIM-Element 8
unter Verwendung von Siliciumnitrid hergestellt, wobei
ein ähnlicher Effekt auch erzielt werden kann, wenn das
Element unter Verwendung von Siliciumcarbid, Siliciumoxid
oder ähnlichen Materialien hergestellt wird.
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Durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung wurde
bestätigt, daß die I-V-Charakteristik im Bereich der
Spannungen, die für die Abstufung der Anzeige durch
Pulsbreitenmodulation verwendet werden, nicht verändert
wird, selbst wenn die I-V-Charakteristik des MIM-Elements
durch lange Steuerung und langen Betrieb der Anzeige
verändert ist. Aus diesem Grunde wird kein "sticking" der
Anzeige auftreten.
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Ein MIM-LCD als eine fünfte Anwendung der vorliegenden
Erfindung wird hergestellt, indem das Material für den
konstanten Widerstand 10 von Ta-dotierten auf Sb-
dotiertes SnO&sub2; gewechselt wird. Ein Grundriß des
erzielten Bauteiles ist in Fig. 27 dargestellt. Ein Film
mit einer Dicke von 50 Å aus Sb-dotiertem SnO&sub2; mit einem
Widerstand von 5 x 10&supmin;² Ohm x cm wird gebildet. Daraufhin
wird aus dem Film einer erster konstanter Widerstand mit
einem Widerstand von 7,3 x 10&sup7; Ohm mit einer Linienbreite
von 2 µm und einer Länge von 1470 µm, und ein zweiter
konstanter Widerstand 4 mit einem Widerstand 1,1 x 10&sup7;
Ohm und mit einer Linienbreite von 2 µm und einer Länge
von 220 µm strukturiert. Die I-V-Charakteristik des
Schaltkreises bestehend aus einem ersten und zweiten MIM-
Element 1 und 3 und einem ersten und einem zweiten
konstanten Widerstand 2 und 4 ist in Fig. 28 dargestellt.