非线性元件和具有其的元件衬底、以及显示器件制造技术

本发明专利技术的目的在于提供能够在低电压下驱动，并且生产性高的非线性元件、具有非线性元件的元件衬底以及具有所述元件衬底的液晶显示器件。本发明专利技术的非线性元件的元件结构为，在第一电极和第二电极之间具有由含有无机化合物和有机化合物的复合材料构成的膜。此外，作为用于本发明专利技术的含有无机化合物和有机化合物的复合材料，采用在正向偏压和反向偏压的双方向上呈现非线性特性的复合材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非线性元件和具有非线性元件的元件衬底以及具有所述元件衬底的显示器件。本专利技术特别涉及将非线性元件用作开关元件的液晶显示器件。
技术介绍
近年来，展开了对将非线性元件用于液晶显示器件的研究。作为所述非线性元件之一，由层叠了底部导电体薄膜、绝缘体薄膜和上部导电体薄膜的三层结构构成的MIM(金属-绝缘体-金属结构)开关元件是公知的。作为常规的MIM开关元件，如图14所示的结构是公知的，其中在由玻璃构成的衬底101上形成底部导电体薄膜1002，然后在整个表面上形成绝缘体薄膜1003，并在其上形成上部导电体薄膜1004和像素电极1005(参见专利文献1)。(专利文献1)日本专利申请公开Hei7-7851号然而，由于绝缘体薄膜的电阻率大，所以常规的使用绝缘体薄膜的非线性元件难以在低电压下驱动。此外，用于常规的非线性元件的绝缘体薄膜，因为根据其膜厚度具有不同电阻值，所以存在着非线性元件的特性的不均匀和要统一每个绝缘体薄膜的膜厚度的问题。然而，统一所有用于非线性元件的绝缘体薄膜的膜厚度难度大，而且为了统一膜厚度需要长时间，所以存在着生产性降低的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供在低电压下可以驱动的显示器件。此外，本专利技术的目的在于提供生产性高的非线性元件和具有非线性元件的元件衬底以及具有所述元件衬底的显示器件。本专利技术的一个特征在于将含有有机化合物和无机化合物的复合材料(以下也称为复合材料)用于非线性元件。此外，在本专利技术中采用的复合材料为这样的材料；当施加正向偏压的电压时的电压-电流特性和当施加反向偏压的电压时的电压-电流特性都呈现非线性特性。本专利技术提供一种显示器件，该显示器件具有的非线性元件包括第一电极、形成在所述第一电极上并且含有复合材料的层以及形成在所述含有复合材料的层上的第二电极。本专利技术的另一显示器件具有以下结构具有非线性元件，该非线性元件包括第一电极、形成在所述第一电极上并且含有复合材料的第一层、形成在所述含有复合材料的第一层上并且以与所述第一层不同的浓度含有复合材料的第二层、以及形成在所述含有复合材料的第二层上的第二电极。如本专利技术所示，通过采用含有有机化合物和无机化合物的复合材料而不是绝缘体薄膜形成非线性元件，与使用绝缘体薄膜而形成的非线性元件相比，可以在低电压下驱动。所述含有有机化合物和无机化合物的复合材料是一种当施加正向偏压的电压时的电压-电流特性和当施加反向偏压的电压时的电压-电流特性都呈现非线性特性的复合材料。此外，通过使用在本专利技术中采用的复合材料，可以实现欧姆接触，并可以将各种材料用作电极。此外，由于本专利技术中的非线性元件所采用的复合材料为一种当施加正向偏压的电压时的电压-电流特性和当施加反向偏压的电压时的电压-电流特性都呈现非线性特性的复合材料，从而可以防止在反转了施加给液晶的电压时由于透射率差而产生的闪烁等。此外，因为用于本专利技术的非线性元件的包含复合材料的层与用于常规的非线性元件的绝缘体薄膜相比，膜厚度给电阻值带来的影响小，从而可以防止非线性元件的特性的不均匀。因此，可以提高可靠性。此外，本专利技术的非线性元件由于可以减少在以统一的厚度形成绝缘体薄膜时所需要的时间，因此可以提高生产性。此外，由于可以降低驱动电压，从而可以提供元件寿命长的非线性元件。附图说明图1是说明本专利技术的非线性元件的元件结构的图；图2是说明本专利技术的非线性元件的元件结构的图；图3A至3C是说明具有本专利技术的非线性元件的元件衬底的制造方法的截面图；图4A至4C是说明具有本专利技术的非线性元件的元件衬底的制造方法的俯视图；图5A和5B是说明具有元件衬底的液晶显示器件的制造方法的图，所述元件衬底具有本专利技术的非线性元件；图6A至6C是说明具有元件衬底的液晶显示器件的图，所述元件衬底具有本专利技术的非线性元件；图7A至7D是说明电子器具的一个实例的图；图8示出使用DNTPD膜的元件的电压-电流特性；图9示出使用氧化钼(VI)膜的元件的电压-电流特性；图10示出使用本专利技术的含有有机化合物和无机化合物的复合材料的元件的电压-电流特性；图11示出使用本专利技术的含有有机化合物和无机化合物的复合材料的元件的电压-电流特性；图12示出在25℃的温度下的元件的电压-电流特性；图13为示出在1V下的元件的阿累尼乌斯曲线的图；图14示出在常规实例中的MIM开关元件；图15A和15B是说明势垒的图。本专利技术的选择图为图1。具体实施例方式下面，关于本专利技术的实施方式将参照附图给予说明。但是，本专利技术可以通过多种不同的方式来实施，所属领域的普通人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式，而不脱离本专利技术的宗旨及其范围。因此，本专利技术不应该被解释为仅限定在实施方式所记载的内容中。此外，在每个附图中的共同的部分使用相同的符号，省略详细说明。实施方式1在本实施方式中说明本专利技术的非线性元件的元件结构的一种方式。在本实施方式中，将参照图1说明本专利技术的非线性元件的元件结构的一个实例。本专利技术的非线性元件具有在第一电极101和第二电极103之间形成有含有复合材料的层102的结构。作为第一电极101，可以采用各种金属、合金、导电化合物以及这些材料的混合金属。例如，除了氧化铟锡(ITOIndium Tin Oxide)、含有氧化硅的氧化铟锡以及在氧化铟中混合了2至20wt％的氧化锌(ZnO)的IZO(氧化铟锌，Indium Zinc Oxide)之外，还可以采用金(Au)、白金(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、钛(Ti)、铜(Cu)、钯(Pd)、铝(Al)、铝-硅(Al-Si)、铝-钛(Al-Ti)、铝-硅-铜(Al-Si-Cu)或金属的氮化物(TiN)等。第一层102由电阻率为5×104至1×106Ωcm，优选为2至5×105Ωcm的复合材料构成。下面举出适合于形成复合材料的无机化合物，所述复合材料用于本实施方式中的本专利技术。然而，本专利技术不限于下列材料。下面，将对本专利技术的非线性元件的元件结构进行说明。本实施方式1的本专利技术的元件尽管含有复合材料，然而，在此将举列对有机化合物具有电子接收性的无机化合物。通过使用无机化合物，可以获得提高耐热性的功效。此外，对无机化合物没有特别的限定，然而，优选采用过渡金属氧化物。更具体地说，可以举出氧化钛、氧化铼、氧化钼、氧化钒、氧化钌以及氧化钨等。除了上述材料之外，可以采用氧化铟锡和氧化锌。此外，还可以采用氧化铬、氧化锆、氧化铪、氧化钽以及氧化银等。然而，采用的无机化合物不限于在此所示的材料，也可以采用其它材料。如上所述的无机化合物对有机化合物具有电子接收性。在采用这种无机化合物的情况下，因为在有机化合物中产生孔穴，所以作为有机化合物优选为具有空穴传输性能的有机化合物。作为具有空穴传输性能的有机化合物，优选采用具有芳基胺骨骼的有机化合物。更具体地说，可以举出4，4’，4”-三(N，N-二苯胺)三苯胺(缩写TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯)-N-苯胺]三苯胺(缩写MTDATA)、1，3，5-三[N，N-双(3-甲基苯)氨基]苯(缩写m-MTDAB)、N，N’-二苯基-N，N’-双(3-甲基苯)-1，1’-联苯-4，4’二胺(缩写TPD)、4，4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非线性元件，包括：第一电极；形成在所述第一电极上并且与所述第一电极接触的包含含有有机化合物和无机化合物的复合材料的层；以及形成在所述包含复合材料的层上且与该层接触的第二电极。

【技术特征摘要】
JP 2005-3-22 2005-0825151.一种非线性元件，包括第一电极；形成在所述第一电极上并且与所述第一电极接触的包含含有有机化合物和无机化合物的复合材料的层；以及形成在所述包含复合材料的层上且与该层接触的第二电极。2.一种非线性元件，包括第一电极；形成在所述第一电极上并且包含含有有机化合物和无机化合物的第一复合材料的第一层；形成在所述第一层上并且包含含有有机化合物和无机化合物的第二复合材料的第二层；以及形成在所述第二层上的第二电极，其中，所述第二层的有机化合物和无机化合物之间的浓度比与所述第一层的有机化合物和无机化合物之间的浓度比不同。3.根据权利要求1的非线性元件，其中所述无机化合物对所述有机化合物呈现电子接收性。4.根据权利要求1的非线性元件，其中所述无机化合物为过渡金属氧化物。5.根据权利要求1的非线性元件，其中所述无机化合物为选自氧化钛、氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化铼、氧化钌、氧化铟锡、氧化锌、氧化铬、氧化锆、氧化铪、氧化钽和氧化银中的一种或多种。6.根据权利要求1的非线性元件，其中所述有机化合物具有空穴传输性能。7.根据权利要求1的非线性元件，其中所述有机化合物为选自4，4’-双[N-(9，9-二甲基芴-2-某基)-N-苯胺]联苯、4，4’-双[N-(4-联苯基)-N-苯胺]联苯、1，5-双(二苯胺)萘、4，4’，4”-三(N，N-二苯胺)三苯胺、和4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯)-N-苯胺]三苯胺中的一种或多种。8.根据权利要求1的非线性元件，其中所述第一电极和第二电极之间的距离为10nm至500nm(包括10nm和500nm)。9.提供在绝缘衬底上并且包括根据权利要求1的非线性元件的非线性元件衬底。10.根据权利要求2的非线性元件，其中所述无机化合物对所述有机化合物呈现电子接收性。11.根据权利要求2的非线性元件，其中所述无机化合物为过渡金属氧化物。12.根据权利要求2的非线性元件，其中所述无机化合物为选自氧化钛、氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化铼、氧化钌、氧化铟锡、氧化锌、氧化铬、氧化锆、氧化铪、氧化钽和氧化银中的一种或多种。13.根据权利要求2的非线性元件，其中所述有机化合物具有空穴传输性能。14.根据权利要求2的非线性元件，其中所述有机化合物为选自4，4’-双[N-(9，9-二甲基芴-2-某基)-N-苯胺]联苯、4，4’-双[N-(4-联苯基)-N-苯胺]联苯、1，5-双(二苯胺)萘、4，4’，4”-三(N，N-二苯胺)三苯胺、和4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯)-N-苯胺]三苯胺中的一种或多种。15.根据权利要求2的非线性元件，其中所述第一电极和所述第二电极之间的距离为10nm至500nm(包含10nm和500nm)。16.提供在绝缘衬底上并且包括根据权利要求2的非线性元件的非线性元件衬底。17.一种显示器件，包括绝缘衬底；形成在所述绝缘衬底上的非线性元件；在所述非线性元件上与所述绝缘衬底相对而形成的相对衬底；以及夹在所述绝缘衬底和所述相对衬底之间的液晶，其中，所述非线性元件包括形成在所述绝缘衬底上的第一电极；形成在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：平形吉晴，坂田淳一郎，池田寿雄，岩城裕司，川上贵洋，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]