Brevet FR2505070A1 — publié le 19821105

La présente invention concerne une résistance non linéaire, un procédé de fabrication de dispositifs non linéaires, un procédé de fabrication d'un dispositif d'affi- chage qui utilise des cristaux liquides, et un dispositif d'affichage à cristaux liquides de type matriciel qui utili- se des dispositifs non linéaires L'invention porte en par- ticulier sur un procédé de fabrication d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides de type matriciel dans lequel un dispositif non linéaire est combiné avec le panneau d'affichage à cristaux liquides de façon à amélio- rer les caractéristiques d'affichage. L'utilisation pratique des dispositifs d'affi- chage à cristaux liquides a fait des progrès au cours des dernières années et ces dispositifs sont utilisés en grandes quantités pour le matériel électronique de petite taille, comme par exemple les montres, les calculatrices électroni- ques, etc Les dispositifs d'affichage à cristaux liquides du type nématique en hélice voient également leur domaine d'application se développer, et ces dispositifs sont large- ment utilisés dans divers domaines tels que les montres, les calculatrices électroniques, etc Il est nécessaire d'augmenter la capacité d'affichage afin d'étendre le domaine d'application des dispositifs d'affichage à cris- taux liquides mentionnés ci-dessus Cependant, les disposi- tifs d'affichage à cristaux liquides de l'art antérieur ont- l'inconvénient de présenter peu de différence entre les tensions effectives appliquées à l'élément dans'l'état de sélection, l'élément dans l'état de non sélection et l'élé- ment dans l'état de demi-sélection, et l'augmentation du nombre de lignes entraîne un effet semblable à la diaphonie. On ne peut ainsi attaquer qu'une dizaine de lignes L'in- convénient indiqué ci-dessus vient du fait que, dans l'art antérieur, la caractéristique tension-contraste ne monte pas de manière abrupte. En ce qui concerne la structure du dispositif d'affichage à cristaux liquides du type nématique en hélice classique, les cristaux liquides nématiques sont encapsulés entre les substrats, ce qui fait que le macroaxe de la molécule peut présenter une rotation d'un angle d'environ 900 Les substrats sont munis de deux électrodes transparen- tes qui sont intercalées entre un polariseur et un analyseur dont les axes de polarisation sont croisés, avec un angle d'environ 900 L'affichage est produit par un effet de champ dans les cristaux liquides Un tel dispositif d'affi- chage à cristaux liquides du type nématique en hélice clas- sique est désavantageux par le fait que l'attaque en multi- plex est limitée à quelques dizaines de lignes pour éviter un effet de diaphonie par lequel des éléments non adressés commencent à passer à l'état actif, lorsqu'on augmente le nombre de lignes attaquées en multiplex, ce qui est dû au fait que la caractéristique tension-contraste n'est pas abrupte En outre, la caractéristique tension-contraste tend à être affectée par l'angle de vision, et il est difficile d'attaquer en multiplex des dispositifs d'affi- chage à cristaux liquides comportant des lignes de multi- plex On considère que la limite de l'attaque en multiplex correspond à un rapport cyclique d'environ 1/30. Pour augmenter la capacité d'affichage d'un dis- positif d'affichage à cristaux liquides, notamment d'un dispositif du type nématique en hélice, on a envisagé d'uti- liser un dispositif à matrice active employant un disposi- tif de commutation ou un dispositif non linéaire Par exem- z 5 ple, on développe actuellementen tant que dispositif de ccmmuta- tion une diode au un élément du type réalisé en technique à fili mince (TET) et utilisant du silicium aurpbe ou polycristallin, et, en tant que dispositif non linéaire, un varistor employant de 1 'oxyde de zinc, etc Dans un tel dispositif d'affichage à matrice active, un dispositif non linéaire est combiné au disposi- tif d'affichage à cristaux liquides afin d'augmenter la capacité d'affichage En particulier, une résistance non linéaire (qu'on désignera ci-après par commodité par l'abréviation MIM, signifiant Métal-Isolant-Metal) utili- sant une couche d'oxyde de tantale ou de nitrure de tantale (cette résistance est décrite par Baraff, D R et col, 1980 SID Inteimational Symposium Digest of Technical Papers, Vol XI, page 200, avril 1980, etc J présente par rapport à d'autres dispositifs l'avantage de la simplicité du processus de fabrication et de la constitution La struc- ture MIM est représentée sous sa forme fondamentale sur les figures 1 et 2. Un substrat de verre 1 est revêtu d'une couche mince 2 en Ta 2 05, sur laquelle on forme une couche mince 3 consistant en Ta, éventuellement dopé par de l'azote, en employant la technique de pulvérisation, après quoi on forme dans cette couche un motif désiré On forme ensuite une cou- 1 O che d'oxyde 4 à la surface de la couche mince de Ta, par anodisation, puis on forme une contre-électrode 5 par éva- poration sous vide d'une couche mince de Ni-Cr/Au, et par formation d'un motif dans cette couche En outre, on forme une électrode transparente 6, ou électrode d'élément d'ima- ge, en Ni-Cr/Au, et on établit une connexion électrique entre cette électrode et la contre-électrode 5 Pour cons- truire un dispositif d'affichage utilisant les dispositifs ci-dessus, on réalise le substrat de MIM représenté sur la figure 9 et le contre-substrat muni de l'électrode transpa- rente en forme de bande, de façon que l'électrode d'élément d'image 6 et l'électrode transparente en forme de bande puissent constituer une matrice On réalise un panneau d'affichage à cristaux liquides de type nématique en hélice en encapsulant un volume de cristaux liquides entre ces deux substrats. Lorsqu'un champ électrique est appliqué de part et d'autre de la structure MIM, c'est-à-dire la couche mince de Ta, éventuellement dopée à l'azote, 3, et la contre-électrode 5 de la couche mince de Ni-Cr/Au, on obtient une caractéristique tension V-courant I non liné- aire conforme à la figure 3 ou à la figure 10 La relation entre la tension V et le courant I est conforme à l'effet Poole-Frenkel et elle correspond à la formule suivante I = KV exp ( ?' VP) ( 1) (Dans la formule ( 1) ci-dessus, I désigne le courant élec- trique, V désigne la tension appliquée et K et ( sont des coefficients). Lorsqu'on combine le dispositif MIM avec le dispo- sitif d'affichage à cristaux liquides et qu'on l'attaque en multiplex, la courbe tension-contraste A (représentée sur la figure 4) du dispositif d'affichage à cristaux liquides est décalée du c 8 té des tensions plus élevées, pour donner la courbe B qui est apparemment plus abrupte Ainsi, lorsqu'on attaque le panneau d'affichage à cristaux liquides mentionné ci-dessus qui consiste en une combinaison matri- cielle de dispositifs MIM et d'éléments d'image à cristaux liquides, le rapport de la tension effective du signal à l'état actif et du signal à l'état inactif qui sont appli- qués en pratique aux cristaux liquides augmente du fait de la non linéarité des dispositifs MIM L'attaque en multi- plex d'un plus grand nombre de lignes devient ainsi possi- ble D'après Baraff et col on peut obtenir aisément un rapport cyclique de 1/100 à 1/200 dans l'attaque en multi- plex, en employant des dispositifs MIM. Cependant, la caractéristique tension-courant de ce dispositif MIM dépend de la polarité de la tension appliquée Ainsi, comme le montre la figure 5, il circule davantage de courant lorsqu'on applique une tension posi- tive au c 8 té du Ta que lorsqu'on applique une tension néga- tive au côté du Ta Lorsqu'on attaque un élément d'affi- chage à cristaux liquides de type nématique en hélice avec un élément MIM en appliquant le signal alternatif symétri- que qui est utilisé pour l'attaque d'un dispositif d'affi- chage à cristaux liquides du type nématique en hélice classique, la tension effective qui est appliquée aux cris- taux liquides prend une forme dissymétrique par rapport au niveau zéro et elle comporte pour cette raison une compo- sante continue De ce fait, la composante continue mention- née ci-dessus produit une dégradation de la durée de vie des cristaux liquides Plus précisément, dans la structure de Baraff et col, le dispositif MIM est constitué par deux sortes différentes d'interfaces métal-oxyde Ainsi, l'une est une interface entre la couche mince de Ta ou la couche mince de Ta dopée à l'azote, et une couche anodisée placée sur elle, tandis que l'autre est une interface entre la couche anodisée et la couche mince de Ni-Cr/Au Lorsque le courant traverse ces interfaces, la caractéristique tension- courant devient dissymétrique en présence d'une variation de la polarité de la tension appliquée au dispositif MIM, c'est- à-dire qu'elle présente une tendance au redressement Par conséquent, même si on applique un signal alternatif symé- trique au panneau à cristaux liquides nématique en hélice utilisant le dispositif MIM, le signal qui est appliqué aux cristaux liquides devient dissymétrique Il demeure une composante continue due à la dissymétrie mentionnée ci-dessus et cette composante continue influe sur la durée de vie du panneau. Le circuit équivalent du dispositif MIM et de l'élément d'image à cristaux liquides dans un panneau à cristaux liquides du type nématique en hélice fait appa- rattre une connexion en série du dispositif MIM, considéré comme une résistance non linéaire RMIM en parallèle avec un condensateur CM Ip et de l'élément d'image à cristaux liquides considéré comme une résistance RLC en parallèle avec un condensateur CLC' Lorsque la tension d'attaque est appliquée à ces deux extrémités du dispositif MIM et de l'élément d'image à cristaux liquides, la tension effective qui est appliquée à l'élément d'image à cristaux liauides dépend en pratique de la combinaison du condensateur CMIM du dispositif MIM et du condensateur CLC de l'élément d'image à cristaux liquides Conformément au calcul, lorsque la valeur de la capacité CMIM du dispositif MIM est inférieure à celle du condensateur CLC de l'élément d'image à cristaux liquides, la limite permise pour la conception du dispositif MIM devient plus large La valeur du rapport de capacité CLC/CMIM est d'environ 5 à 20 On a intérêt à ce que cette valeur soit la plus grande possi- ble. Conformément à la structure de Baraff et col, l'élément d'image à cristaux liquides a un pas de 1,25 mm et la taille du dispositif MIM est de 12 pm x 12 pim. Un pas compris entre 0,3 et 0,5 mm est le plus généralement adopté dans les panneaux à cristaux liquides à matrice de points qui sont utilisés en pratique dans divers dispositifs Par conséquent, le dispositif MIM a des dimensions correspondant à un carré de 3 à 5 pim de côté, lorsqu'il est conçu de façon à avoir la même constitution. Pour obtenir des caractéristiques optiques uni- formes dans toutes les parties du panneau à cristaux liqui- des, les caractéristiques de chaque dispositif MIM doivent être les mêmes sur tout le substrat Cependant, les dimen- sions de 3 à 5 pim sont difficilement obtenues en utilisant le dispositif d'alignement de masque classique, mais on les obtient par le processus de définition de motifs fins (pour la technologie à très haut niveau d'intégration) Il est donc nécessaire d'utiliser un dispositif d'alignement de masque ayant une précision plus élevée, pour donner une valeur uniforme à l'aire de chaque dispositif MIM Lorsqu'on tente d'augmenter la taille du panneau à cristaux liquides du type nématique en hélice utilisant des dispositifs MIM, l'alignement de masque de plus haute précision mentionné ci-dessus entratne un coût élevé pour le processus de fabrication. Pour éviter les difficultés précédentes, l'inven- tion utilise deux dispositifs MIM connectés à un seul élé- ment d'image, et une structure dans laquelle les deux MIM sont connectés en série pour compenser l'effet de redresse- ment que manifeste la caractéristique. On peut donc obtenir une caractéristique tension- courant symétrique L'invention permet en outre d'assouplir la précision exigée dans la définition des motifs dans le processus de photolithographie, par l'utilisation de la même capacité avec une aire double par dispositif MIM, par rapport au cas dans lequel on n'utilise qu'un seul disposi- tif MIM On peut donc parvenir à une plus grande facilité de fabrication d'un panneau à cristaux liquides matriciel du type rématique en hélice, et à une diminution du coût de fabrication. Un but de l'invention est de connecteren série deux dispositifs MIM ayant des polarités mutuellement oppo- sées, dans le but d'éliminer les inconvénients mentionnés précédemment. Le dispositif MIM mentionné précédemment présente la caractéristique tension-courant non linéaire qui est représentée sur la figure 10 à cause de la circulation d'un courant électrique basé sur l'effet tunnel, l'effet Schottky ou l'effet Poole-Frenkel On peut utiliser en tant qu'isolant un oxyde de Al, Ta, Nb, Ti, Si, etc, un oxyde des métaux mentionnés ci-dessus dopé avec de l'azote, une matière minérale telle que le verre au nitrure de chalco- gêne, etc, ou une couche mince -organique. Lorsqu'on utilise l'un des oxydes métalliques mentionnés ci-dessus en tant qu'isolant d'un dispositif MIN, l'épaisseur de la couche d'oxyde donne une structure de conduction différente On sait que l'effet tunnel est prépondérant dans la plage de 5 à 10 nm et que l'effet Schottky et l'effet Poole-Frenkel deviennent prépondérants dans la plage de 10 à 100 nm En ce qui concerne la conne- xion entre le dispositif d'affichage à cristaux liquides et le dispositif MIM, qui correspond à l'un des buts de l'invention, il est souhaitable d'utiliser la région dans laquelle l'effet Poole-Frenkel intervient dans le procédé d'attaque du dispositif d'affichage à cristaux liquides. Dans cette région, la caractéristique tension-courant men- tionnée ci-dessus est conforme à l'expression ( 1) indiquée précédemment et dans laquelle les constantes K et P indi- quent respectivement la facilité de circulation du courant électrique et la non linéarité. Lorsque le dispositif d'affichage à cristaux liquides utilisant des dispositifs MIM est attaqué par le procédé de multiplexage généralisé en alternatif à sélectivité d'amplitude qui est employé dans l'attaque matricelle nor- male du dispositif d'affichage à cristaux liquides, le rapport des tensions effectives d'état actif et d'état inactif qui est réellement appliqué aux cristaux liquides devient supérieur au rapport des tensions effectives d'état actif et d'état inactif du procédé de multiplexage généralisé en alternatif à sélectivité d'amplitude lui- même,à cause de la non linéarité du dispositif MIM On peut donc effectuer une attaque matricielle avec un grand nombre de lignes Lorsqu'un dispositif MIM est connecté au disposi- tif d'affichage à cristaux liquides, de la manière représen- tée sur la figure 22, dans le circuit équivalent pour un élément d'image, le dispositif MIM 1 et la cellule à cris- taux liquides 2 sont connectés en série Dans le dispositif MIM 1, la capacité C et la résistance non linéaire RMIM MIN sont en parallèle, et dans la cellule à cristaux liquides 2, la capacité OLC et la résistance RLC sont en parallèle. Cependant, dans le dispositif MIM mentionné ci-dessus, il apparaît une différence dans la caractéristi- que tension-courant sous la dépendance de la polarité de la tension appliquée, et il est très difficile à supprimer complètement cette différence Dans le cas o le dispositif MIM ayant l'effet de redressement mentionné ci-dessus est connecté au dispositif d'affichage à cristaux liquides, comme par exemple lorsque le dispositif MIM ayant la carac- téristique tension-courant représentée sur la figure 23 est connecté au dispositif d'affichage à cristaux liquides et est attaqué par le procédé de multiplexage généralisé en alternatif à sélectivité d'amplitude, avec une polarisation de 1/5, le signal de tension qui est réellement appliqué à la cellule à cristaux liquides présente une différence de polarité à cause de l'effet de redressement de la caracté- ristique tension-courant du dispositif MIM (parties A et B sur la figure 23) Ainsi, le signal qui est appliqué à la cellule à cristaux liquides n'est pas un signal alternatif symétrique mais un signal alternatif polarisé par une com- posante continue. Lorsque la cellule à cristaux liquides est atta- quée par une composante continue, les réactions électrochi- miques des cristaux liquides eux-mêmes et des impuretés pré- sentes dans les cristaux liquides deviennent plus importan- tes Ceci réduit la durée de vie du dispositif d'affichage à cristaux liquides et est donc à éviter. Conformément à un aspect de l'invention, dans le but d'éliminer les inconvénients indiqués ci-dessus, deux dispositîfs MIN, qui sont connectés mutuellement en paral- lèle de façon à compenser l'effet de redressement, sont connectés en série au dispositif d'affichage à cristaux liquides. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: Les figures 1 et 2 montrent la structure d'un dispositif MIM proposé par Baraff et col. La figure 3 représente la caractéristique tension- courant d'un dispositif MIM. La figure 4 montre la différence qui apparaît dans la caractéristique tension-contraste d'un élément d'affichage à cristaux liquides, entre le cas o on utilise des dispositifs MIM et celui o on n'en utilise pas. La figure 5 montre que la caractéristique tension- courant d'un dispositif MIM est fonction de la polarité. Les figures 6 (a), 6 (b) montrent la structure d'un dispositif MIM conforme au premier mode de réalisation de l'invention. Les figures 7 (a), 7 (b) montrent la structure d'un dispositif MIM correspondant au second mode de réali- sation de l'invention. La figure 8 montre la caractéristique tension- courant des premier et second modes de réalisation de dis- positif MIM de l'invention. La figure 9 montre la disposition de dispositifs MIM et d'électrodes d'élément d'image, dans l'application à un panneau à cristaux liquides de type nématique en héli- ce. La figure 10 montre la caractéristique tension- courant du dispositif MIM classique. Les figures 11 (a) 11 (d) et les figures 12 (a) 12 (c) illustrent le processus de fabrication d'un dispositif MIM et d'une électrode d'élément d'image corfor- mément au troisième mode de réalisation de l'invention. Les figures 13 (a) 13 (d) illustrent le proces- sus de fabrication d'un dispositif MIM et d'une électrode d'élément d'image conformément au quatrième mode de réalisa- tion de l'invention. Les figures 14 (a) 14 (c) illustrent le proces- sus de fabrication d'un dispositif MIM et d'une électrode d'élément d'image conformément au sixième mode de réalisa- tion de l'invention. Les figures 15 (a) et 15 (b) illustrent le proces- sus de fabrication d'un dispositif MIM et d'une électrode d'élément d'image conformément au septième mode de réalisa- tion de l'invention. Les figures 16 et 17 représentent le motif d'électrodes au moment de l'anodisation, conformément au huitième mode de réalisation de l'invention. La figure 18 représente le motif d'électrodes au moment de l'anodisation dans un panneau à cristaux liquides du type nématique en hélice employant le dispositif MIM classique. La figure 19 représente le motif d'électrodes au moment de l'anodisation conformément au neuvième mode de réalisation de l'invention. La figure 20 montre la disposition des dispositifs MIM et des électrodes d'élément d'image conformément au dixième mode de réalisation de l'invention. Les figures 21 (a) et 21 (b) montrent un schéma d'un circuit équivalent d'un dispositif MIM conforme t l'invention. La figure 22 représente un circuit équivalent pour un élément d'image dans le cas de la connexion d'un dispositif MIM au dispositif d'affichage à cristaux liqui- des. La figure 23 représente le signal dans le cas de la connexion-d'un dispositif MIM au dispositif d'affichage à cristaux liquides et de l'attaque par le procédé de mul- tiplexage généralisé en alternatif à sélectivité d'amplitu- de. les feures 24 (a)-24 (d) mnlntirent ieprocessus defabrication de dispositifs MIM dans le cas de la connexion de deux dis- positifs MIM en parallèle et en sens opposé, conformément au douzième mode de réalisation de l'invention. La figure 25 représente la partie correspondant i 1 aux dispositifs MIM dans le cas de la connexion de deux dis- positifs MIM er parallèle et en sens opposé, conformément au douzième mode de réalisation de l'invention. Ies if 4 uxes 26 (a)-26 (d) représentent 3 e picceoeus de fabrica- tion de dispositifs MIM et de la partie de conducteur dans le cas de la connexion de deux dispositifs MIM en parallèle et en sens opposé, conformément au treizième mode de réalisa- tion de l'invention. La figure 27 est une coupe d'un dispositif MIM et de la partie de conducteur dans le cas de la connexion de deux dispositifs MIM en parallèle et en sens opposé, confor- mément au treizième mode de réalisation de l'invention. La figure 28 montre un autre mode de réalisation dans lequel la forme de l'électrode d'élément d'image change. La figure 29 montre le circuit équivalent dans le cas de la connexion de deux dispositifs MIM au dispositif à cristaux liquides, en parallèle et en sens opposé, confor- mément à l'invention. La figure 30 montre la caractéristique tension- courant dans le cas de la connexion d'un dispositif MIM, de la connexion de deux dispositifs MIM en série et en sens opposé, et de la connexion de deux dispositifs MIM en parallèle et en sens opposé. Premier mode de réalisation Les figures 6 (a) et 6 (b) représentent respecti- vement une vue en plan et une coupe de ce mode de réalisa- tion Comme le montrent ces figures, on recouvre un substrat de verre 7 par une couche mince 8 en Ta 2 05, et on forme sur cette couche mince une couche mince de Ta dopé à l'azote, d'une épaisseur de 200 nm, par une opération de pulvérisa- tion radiofréquence, dans des conditions dans lesquelles la pression de (argon + azote) est de 1,3 Pa et le pourcentage du débit d'azote est de 1 % Après attaque de la couche mince de Ta dopé à l'azote pour lui donner une forme déterminée, on forme une couche d'oxyde par anodisation sous une tension de 30 V dans une solution d'acide citrique à 0,01 %, et on laisse une couche mince 9 de Ta dopé à l'azote et une cou- che d'oxyde 10, en enlevant par attaque la partie inutile. On fait évaporer sous vide une couche mince de Ni-Cr/Au, d'une épaisseur de 200 nm, et on forme la partie de conduc- * teur 11 combinée avec la contre-électrode, en attaquant la couche de NiCr/Au pour lui donner une forme déterminée En outre, dans le cas de l'attaque d'un dispositif à cristaux liquides, on établit une électrode transparente 12 consis- tant en une couche mince de Ni-Cr/Au De plus, l'aire de chaque dispositif MIM (partie hachurée sur la figure 6 (a)) est fixée à 1 mm 2. Second mode de réalisation On forme un élément MIM conforme aux représenta- tions de la figure 7 (a) (vue en plan) et de la figure 7 (b) (coupe), dans les mêmes conditions que pour le premier mode de réalisation. Lorsqu'on évalue la caractéristique tension-cou- rant de l'élément MIM formé par les premier et second modes de réalisation, on obtient une caractéristique symétrique représentée sur la figure 8 Cependant, lorsqu'il existe un défaut d'alignement du masque employé dans l'opération de photolithographie utilisée pour l'attaque de la partie de conducteur 11 combinée à la contre-électrode, pour former l'élément MIM ayant la structure du premier mode de réali- sation, les aires des deux éléments MIM ne sont pas égales et on n'obtient pas une caractéristique tension-courant symétrique telle que celle représentée sur la figure 8. Dans la structure du second mode de réalisation, on obtient une caractéristique tension-courant symétrique même s'il existe un léger défaut d'alignement du masque. Lorsqu'on forme un élément MIM en utilisant une couche mince de Ta qui n'est pas dopé à l'azote, et une couche d'oxyde obtenue par anodisation, on obtient une caractéristique tension-courant symétrique, indépendamment de la polarité. Comme on l'a expliqué précédemment et conformé- ment à l'invention, on peut connecter mutuellement en série des dispositifs MIM ayant des polarités opposées, par un processus relativement simple, afin d'appliquer un signal alternatif symétrique à un dispositif d'affichage à cristaux liquides de type nématique en hélice, sans donner une forme dissymétrique au signal d'attaque, et afin de prolonger aisément la durée de vie de l'élément d'affichage à cristaux liquides. Troisième mode de réalisation Les figures 11 (a) 11 (d) et 12 (a) 12 (c) montrent un exemple d'un processus de fabrication d'un dis- positif MIM et d'une électrode d'élément d'image conforme à l'invention Les figures 11 (a) 11 (d) sont des vues en plan et les figures 12 (a) 12 (c) sont des coupes. Le dispositif MIM est fabriqué par le processus suivant On forme tout d'abord une couche mince de Ta ou de Ta dopé à l'azote, par pulvérisation sur le substrat trans- parent 8 qui est par exemple en Pyrex ou en verre à base de chaux sodée recouvert d'une couche de Ta 205 Si O 2 ou d'une matière analogue On forme ensuite le motif désiré dans la couche mince de Ta ou dans la couche mince de Ta dopé à l'azote, pour définir l'électrode de conducteur 9, en vue de l'anodisation. Ensuite, après avoir plongé ce substrat dans une solution d'acide citrique à 0,01 % en poids, on forme une couche mince 10 en Ta 2 05, par l'opération d'anodisation, comme le montrent les figures Il (a) et 12 (a) On forme ensuite sur la surface du substrat mentionné ci-dessus une couche métallique mince, par exemple en Ta, Ni, Cr, un alliage Ni-Cr, Al, Ti ou Cu, par un processus de fabrica- tion ordinaire d'une couche mince, comme un processus de pulvérisation ou d'évaporation sous vide On forme ensuite les électrodes de conducteurs 11 et 11 ' en formant un motif dans la couche métallique mince, comme le montrent les figu- res 11 (b) et 12 (b). En outre, on enlève par attaque la partie inutile de la couche anodisée, pour obtenir le motif représenté sur la figure il (c), en recouvrant de matière de réserve les parties 12 représentées en pointillés sur la figure 11 (b). Comme le montrent les figures Il (d) et 12 (c), on forme une électrode d'élément d'image 13 avec une électrode trans- parente en une matière telle que Ir 203, Sn O 2 ou ITO (In 203 + Sn O 2), ou en une couche extrêmement mince Ni Cr/Au ou de Cr/Au. Quatrième mode de réalisation On forme tout d'abord une couche mince de Ta ou une couche mince de Ta dopé à l'azote, sur un substrat trans- parent 20, par une opération de pulvérisation On forme ensuite un motif dans la couche mince de Ta ou dans la cou- che mince de Ta dopé à l'azote, pour obtenir la forme repré- sentée sur la figure 13 (a), définissant une électrode de conducteur 21 en vue de leanodisation On forme ensuite sur cette électrode une couche mince d'oxyde 22, par anodisation. Ensuite, on enlève les parties inutiles de l'élec- trode de conducteur 21 pour l'anodisation, et on attaque la couche d'oxyde 22 de la manière représentée sur la figure 13 (b) On forme sur la couche 22 une couche métallique min- ce comme celle qui est utilisée dans le troisième mode de réalisation On forme en outre une électrode de conducteur 23 et un dispositif MIM 24, en définissant un motif de la manière représentée sur la figure 13 (c) De plus, on forme une électrode d'élément d'image 25 avec une électrode trans- parente, comme le montre la figure 13 (d). Cinquième mode de réalisation On forme une électrode de conducteur en Ta en vue de l'anodisation, ainsi qu'une couche anodisée sur cette électrode, puis on enlève leurs parties inutiles par attaque, en employant un processus similaire à celui du quatrième mode de réalisation On forme ensuite un motif définissant une électrode d'élément d'image, avec une couche conductri- ce et transparente qui est par exemple en In 2 03, Sn O 2 ou ITO (In 203 + Sn O 2) On forme ensuite une électrode de con- ducteur et un dispositif MIM avec une couche métallique min- ce comme celle qui est utilisée dans le troisième mode de réalisation Dans le cas o on applique ce processus, la partie métallique d'interconnexion qui relie le dispositif MIM et l'électrode d'élément d'image doit avoir une bonne couverture de marche. Sixième mode de réalisation On forme un motif dans une première couche métalli- que mince, d'une manière similaire à celle des troisième à cinquième modes de réalisation, et on forme une couche anodi- sée 41 sur cette couche métallique, comme le montre la figu- re 14 (a) On forme une couche mince conductrice et transpa- rente par pulvérisation ou par évaporation sous vide On soumet ensuite à une opération d'attaque la couche conduc- trice transparente, la couche mince anodisée et la première couche métallique mince, pour leur donner la forme qui est représentée sur la figure 14 (b). En outre, comme le montre la figure 14 (c), on forme une électrode de conducteur 43 et un dispositif MIM 44, avec le métal utilisé dans le troisième mode de réali- sation Dans ce processus, dans lequel on utilise une cou- che mince de Ta en tant que première couche métallique min- ce, le dispositif MIM a en pratique une structure Ta - In 03 Ta 25 Ta Ta O In O Ta (In 203 électrode 2 32 5 -25 23 23 d'élément d'image) Ce procédé supprime l'une des opéra- tions de photolithographie, par rapport aux troisième à cinquième modes de réalisation, ce qui diminue le coût de fabrication. Septième mode de réalisation On forme des couches minces In 203 et de Ta dans cet ordre, sur un substrat transparent 50 Après avoir déposé de la matière de réserve avec un motif correspon- dant à une électrode de conducteur 51 en vue de l'anodisa- tion et à une électrode d'élément d'image 52, on enlève la couche mince de Ta par attaque par plasma, avec le gaz CF 4. On attaque ensuite la couche mince de In 203 dans le l'acide chlorhydrique tiède à 10 %, comme le montre la figure 15 (a). Après enlèvement de la matière de réserve, on soumet la couche mince de Ta à une anodisation dans une solution d'acide citrique à 0,01 % en poids Dans ce cas, la couche mince de Ta qui se trouve sur l'électrode d'élément d'ima- ge 52 n'est pas anodisée, du fait que cette partie ne con- duit pas. Ensuite, après avoir laissé la matière de réserve selon le motif correspondant aux parties hachurées 53 sur la figure 15 (b), on effectue l'attaque par plasma avec le gaz CF 4 A ce moment, l'épaisseur de la couche mince de Ta 205 sur l'électrode de conducteur 52 destinée à l'anodisation est très mince, de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres Cependant, la vitesse d'attaque de la couche mince de Ta 205 est inférieure à celle de la couche mince de Ta (rapport d'environ 1 à 3) Par conséquent, lorsque l'élec- trode de conducteur 51 destinée à l'anodisation doit être enlevée par attaque, la couche mince de Ta présente sur l'électrode d'élément d'image 52 est enlevée par l'attaque tandis que l'électrode de conducteur 51 est toujours pré- sente, ce qui fait que la couche mince de In 203 est exposée au plasma Cependant, la couche de In 203 n'est pas enlevée par l'attaque, du fait que sa vitesse d'attaque est faible dans le plasma formé par le gaz CF 4 Après enlèvement de la matière de réserve, on forme une couche mince de Ta par une opération de pulvérisation, et on forme un motif dans cette couche, d'une manière similaire à celle du sixième mode de réalisation On forme ainsi l'électrode de conduc- teur et le dispositif MIM. Ce procédé a également l'avantage de supprimer l'une des opérations de photolithographie, par rapport aux troisième à cinquième modes de réalisation. Huitième mode de réalisation Comme le montrent lesfigures 16 et 17, on forme une couche mince de Ta, 62, sur un substrat transparent 60, par une opération de pulvérisation On définit ensuite un motif en forme de grille dans une électrode de conducteur 61 destinée à l'anodisation On forme le motif représenté sur la figure 17 dans une électrode 63 qui est connectée à la source de courant pendant l'anodisation, de façon à per- mettre de réaliser aisément la connexion à la source de courant Dans la structure classique, l'électrode de con- ducteur 64 destinée à l'anodisation et l'électrode destinée à la connexion à la source de courant 65, représentées sur la figure 18, sont mutuellement dépendantes à chaque ligne. Par conséquent, un défaut d'une structure destinée à la connexion à la source de courant entraîne un défaut de con- tact pour une partie d'une ligne, ce qui fait que l'anodisa- tion n'a pas lieu Il peut également y avoir une absence d'anodisation du fait d'une déconnexion de l'électrode de conducteur 64 destinée à l'anodisation Au contraire, con- formément à ce procédé, on peut employer une structure simple et sure pour établir le contact avec la source de courant. On peut par exemple utiliser une pince en tant que structure de connexion De plus, même si une partie de l'électrode de conducteur 61 destinée à l'anodisation est déconnectée, la partie dans laquelle le dispositif MIM est formé ( 62 sur la figure 10) est anodisée, à condition que la partie 62 dans laquelle le dispositif MIM est formé ne soit pas détériorée. Les défauts de l'opération d'anodisation sont donc considé- rablement réduits. Neuvième mode de réalisation Ce mode de réalisation est un développement du huitième mode de réalisation Comme le montre la figure 19, une couche mince de Ta est laissée sur la totalité de la surface de la partie 71, sauf dans la partie 70 dans laquelle est formé le dispositif MIM. Conformément à ce procédé, le taux de défaillance de l'opération d'anodisation diminue à un point tel qu'il n'apparaît en fait aucun défaut, sauf dans la partie 70 dans laquelle est formé le dispositif MIM. Dixième mode de réalisation Des dispositifs MIM 80 et des électrodes d'élé- ment d'image 81 fabriqués conformément au processus men- tionné ci-dessus sont disposés sur un substrat transparent 82, comme le montre la figure 20 On place ensuite un contre-substrat muni d'électrodes transparentes en forme de bandes, de façon que les dispositifs MIM 80 et les élec- trodes d'élément d'image 81 constituent une matrice avec les électrodes transparentes en forme de bandes du contre- substrat On réalise ainsi avec le substrat transparent 82 et le contresubstrat associé une cellule dans laquelle les cristaux liquides sont encapsulés On forme ainsi un panneau à cristaux liquides matriciel du type nématique en hélice. Un dispositif MIM est formé dans la partie dans laquelle les électrodes supérieures 83 et 83 ' sont empilées sur l'électrode inférieure 82 On peut considérer que le cir- cuit équivalent du dispositif MIM est celui représenté sur la figure 21 (a), dans lequel deux circuits sont formés par des condensateurs 84 et 84 ' qui sont respectivement connec- tés en parallèle sur des résistances non linéaires 85 et ', et ces deux circuits sont connectés en série Cepen- dant, on peut considérer au point de vue fonctionnel que le circuit équivalent du dispositif MIM est celui qui est représenté sur la figure 21 (b), c'est-à-dire un circuit dans lequel un condensateur 86 et une résistance bidirec- tionnelle non linéaire 87 sont connectés en parallèle. On détermine la caractéristique du dispositif MIM mentionné ci-dessus à partir de sa capacité et de sa résis- tance Ainsi, on détermine la caractéristique du dispositif MIM en définissant l'épaisseur d'oxyde anodisé, la qualité de l'oxyde et l'aire du dispositif Par conséquent, du fait que l'électrode inférieure 82, les électrodes supérieures 83 et 83 ' et l'électrode d'élément d'image 81 peuvent être formées sans la moindre restriction sur leur configuration géométrique, elles doivent être conçues de façon à produire un bon effet pour l'affichage dans le panneau à cristaux liquides du type nématique en hélice. Dans le cas o on forme un motif dans le disposi- tif MIM, il est nécessaire d'utiliser une technique de pho- tolithographie capable de produire un motif fin, au niveau de quelques micromètres à une dizaine de micromètres En outre, la planéité du substrat transparent utilisé devient un problème important Le verre du type "floatglass" à base de chaux sodée est avantageux à l'heure actuelle du point de vue de la planéité et du coût du substrat Dans ce cas, le substrat doit être recouvert d'une couche mince transparente en Si O 2, Si 3 N 4, Ta 205 et Ti O 2, en tant que cou- che de passivation à l'égard de la soude présente dans le verre, etc En étant formée de façon à couvrir le dispositif MIM 80 et l'électrode d'élément d'image 81, la couche mince transparente fait effectivement fonction non seulement de couche de passivation, mais également de couche d'arrêt du courant continu dans l'attaque du panneau à cristaux liqui- des matriciel du type nématique en hélice, ainsi que de cou- che de protection destinée à éviter une détérioration méca- nique du dispositif MIM dans le cas o on utilise le traite- ment de frottement pour l'orientation des cristaux liquides. Le traitement du substrat par frottement permet d'orienter les cristaux liquides pour un panneau à cristaux liquides du type nématique en hélice On peut employer deux procédés pour orienter les cristaux liquides de façon très sûre, à savoir l'évaporation oblique pour former une couche d'alignement en une matière minérale telle que Si O, et le traitement par frottement d'une couche d'orientation qui est formée par un composé organique tel qu'un polyimide, un composé organique à base de silane, ou une résine fluo- rée N'importe quel type de cristaux liquides, à condition qu'il soit utilisé de façon générale dans un panneau du type nématique en hélice, peut être appliqué à un panneau à cristaux liquides du type nématique en hélice employant des dispositifs MIM Il existe par exemple des composés à cristaux liquides dont le constituant principal est un com- posé azoxyqje, un ester, du diphényl, du phénylcyclohexane, de la pyrimidine, du dioxane, un ester d'acide carboxyli- que-cyclohexane, etc. La marge dynamique possible est d'autant plus grande que la capacité des cristaux liquides est grande. Les cristaux liquides dont l'anisotropie diélectrique, c'est-à-dire la différence entre la constante diélectrique dans la direction perpendiculaire et la direction parallèle aux cristaux, est positive et élevée, peuvent être utilisés sous une tension inférieure Par conséquent, il est préfé- rable d'utiliser en combinaison avec l'élément MIM des cristaux liquides ayant une permittivité élevée et une ani- sotropie diélectrique élevée En outre, il est possible d'obtenir une capacité élevée des cristaux liquides et de les faire fonctionner avec une tension plus basse en fai- sant en sorte que l'écartement établi dans la cellule soit faible, pour la même raison. Onzième mode de réalisation Conformément au processus décrit dans le quatrième mode de réalisation, on forme une couche mince de Ta de 200 nm sur un substrat de verre Pyrex, par pulvérisation. Après formation d'un motif dans la couche mince de Ta, on effectue l'anodisation sous une tension de 20 V en utili- sant du platine comme cathode, dans une solution d'acide citrique à 0,01 % en poids Après avoir éliminé la partie inutile, on forme une couche mince de Ta d'une épaisseur de nm, par pulvérisation,et on définit à nouveau un motif dans cette couche de façon à fabriquer un dispositif MIM. On forme deux dispositifs MIM dont les dimensions corres- pondent à des carrés de 10 pm de côté On forme une électro- de d'élément d'image ayant les dimensions de 0,39 x 0,35 mm, en formant un motif dans une couche de ITO (In 203 + Sn O 2) de 60 nm d'épaisseur On forme ensuite un panneau du type nématique en hélice avec un écartement de 8 pm qui est traité de façon à produire l'orientation, au moyen d'une résine polyimide et d'un traitement par frottement On encapsule ensuite dans le panneau du type nématique en hélice des cristaux liquides pour lesquels la tension de seuil est de 1,5 Veff et la tension de saturation est de 2,05 Veff On peut obtenir une image contrastée pour laquelle l'élément d'image à l'état actif présente un con- traste supérieur à 90 %, et l'élément d'image inactif pré- sente un contraste inférieur à 10 %, dans la plage d'une tension crête à crête de 13,8 à 16,5 V pour le signal qui correspond à l'état actif, en faisant fonctionner le panneau du type nématique en hélice mentionné cidessus avec des moyens définissant une tension moyenne, avec un rapport cyclique de 1/200 et un niveau de polarisation V-5 V. Bien qu'on puisse reconnattre une différence entre l'état actif et l'état inactif dans la plage de 7,5 à 10 V, la différence de contraste correspondante est inférieure à % lorsqu'on fait fonctionner avec le même signal d'atta- que le panneau à cristaux liquides du type nématique en hélice classique, sans élément MIM. L'invention n'est pas limitée aux modesde réali- sation mentionnés ci-dessus On peut par exemple utiliser diverses sortes de matières telles que Al, Nb, Ti, Si, ou bien ces matières dopées avec de l'azote ou du carbone, etc, -en tant qu'électrode en métal de l'élément MIM L'invention qui est décrite ci-dessus permet de compenser l'effet de redressement de la caractéristique qui est dû au défaut d'uniformité des deux interfaces entre couches métal-oxyde, en utilisant un MIM pour un seul élément d'image L'inven- tion permet en outre de fabriquer des dispositifs MIM avec des exigences de précision assouplies, par rapport à la réalisation d'un dispositif MIM par élément d'image L'in- vention permet en outre de minimiser les défauts du disposi- tif MIM dûs eux défauts de l'oxyde anodisé Il est donc possible d'obtenir un panneau à cristaux liquides du type nématique en hélice dans lequel les défauts des éléments d'images soient extrêmement faibles. Douzième mode de réalisation On forme une couche conductrice transparente en ITO (In 203 + Sn O 2) sur un substrat en Pyrex 40 et on la soumet à une opération de photogravure Ceci donne l'élec- trode d'élément d'image 41 qui est représentée sur la figure 24 (a). On forme ensuite une couche mince de Ta par pul- vérisation sur l'électrode d'élément d'image 41 mentionnée ci-dessus, et on définit un motif dans cette couche de façon à lui donner la forme qui est représentée par la par- tie hachurée sur la figure 24 (b) On forme ensuite une couche d'oxyde à la surface, en anodisant la couche mince de Ta dans une solution d'acide citrique à 0,01 % en poids. On forme ensuite des dispositifs MIM qui corres- pondent aux parties 42 a et 42 b, ainsi que la partie de con- ducteur 43, en procédant par photogravure de la couche ano- disée mentionnée ci-dessus et de la partie non utilisée de la couche mince de Ta, puis on effectue un traitement ther- mique à 2500 C dans l'air pendant une heure On forme en outre des dispositifs MIM 44 a et 44 b et la partie de con- ducteur 43 ', par évaporation et photogravure d'une couche mince en Cr-Au La figure 25 montre la relation entre les positions des dispositifs MIM 44 a et 44 b, de l'électrode d'élément d'image 41 et des parties de conducteur 43 et 43 ' dans la partie dans laquelle sont formés les dispositifs MIM. On oriente les cristaux liquides en déposant et en étuvant une couche de polyimide sur le substrat 40 qui se trouve du côté des dispositifs MIM et sur le substrat opposé sur lequel sont placés des électrodes transparentes en bandes, et en frottant avec un linge en coton On éta- blit un décalage d'un angle presque égal à 900 pour les molécules de cristaux liquides entre les surfaces des deux substrats, et on fixe les substrats l'un à l'autre en maintenant un écartement de 5 à 20 pm puis on encapsule les cristaux liquides entre ces substrats. On forme ensuite le dispositif d'affichage à cristaux liquides en fixant deux polariseurs sur le côté extérieur des deux substrats, de manière que l'axe de polarisation coïncide avec l'axe d'orientation des molé- cules de cristaux liquides. Treizième mode de réalisation De la même manière que dans le douzième mode de réalisation, on forme une électrode d'élément d'image 61 sur un substrat transparent 60 Après pulvérisation d'une couche mince de Ta, on forme un motif dans cette couche pour lui donner la configuration représentée sur la figure 26 (a) et on l'anodise. On forme ensuite la partie de conducteur 63 en enlevant par photogravure la partie inutilisée, après avoir protégé par de la matière de réserve les parties 62 a et 62 b dans lesquelles sont formés les dispositifs MIM (figures 26 (b) et 26 (c)) On met ensuite à nu la première couche de Ta, du côté de la partie 64 dessinée en traits épais continus sur la figure 26 (c) A ce moment, il est souhaitable d'effectuer une opération d'attaque de manière que le motif d'attaque présente un amincissement de ce côté. Or forme ensuite par évaporation une couche mince de Cr-Au appartenant à la seconde couche de métal On forme la partie de conducteur 65 et les dispositifs MIM 66 a et 66 b par photogravure de la couche mince de Cr-Au de la seconde couche de métal, de manière que la partie à nu 64 en Ta qui se trouve du c 8 té de la partie de conducteur 63 de la première couche de Ta (voir la figure 26 (d)) soit couverte par la couche mince de Cr-Au La figure 27 montre une coupe faite au niveau de la ligne en trait mixte sur la figure 26 (d). En formant la structure mentionnée ci-dessus, il est possible d'établir un contact électrique entre la par- tie de conducteur de la première couche de métal et la partie de conducteur de la seconde couche de métal On peut donc faire disparaître la différence de résistance d'interconnexion pour les parties de conducteur 63 et 64 connectées aux dispositifs MIM 66 a et 66 b, cette différence résultant de la matière et de l'épaisseur des couches En outre, on peut minimiser l'effet de redressement que pré- sente la caractéristique tension-courant, lorsque deux dis- positifs MIM sont connectés en parallèle et en sens opposé. On notera que les deux derniers modes de réalisa- tion qu'on vient d'expliquer peuvent faire l'objet de diverses modifications. Par exemple, en ce qui concerne le substrat, outre le Pyrex, le verre à base de chaux sodée est égale- ment avantageux du fait de sa planéité, de son coût, etc. Dans le cas o on utilise un substrat en verre à base de chaux sodée, une couche de passivation est nécessaire pour éviter la fusion du composant consistant en un alcali. On peut en outre utiliser en tant que première couche de métal diverses sortes de métaux tels que Al, Nb, Ti, Mo, Hf, au lieu de Ta, ou ces métaux dopés avec de l'azote, du carbone et de l'hydrogène La couche d'oxyde anodisée de ces métaux peut être une couche isolante. On peut en outre utiliser fondamentalement n'importe quelles matières conductrices pour les électrodes opposées du dispositif MIM On peut par exemple utiliser pour les électrodes opposées les m 8 mes matières que pour la première couche de métal mentionnée ci-dessus, ou Ni, Cr, Cu, Au, ou des alliages de ces métaux. En ce qui concerne le procédé d'affichage par cristaux liquides, on a expliqué l'invention en considérant le procédé faisant appel à des cristaux nématiques en hélice. On peut cependant utiliser d'autres procédés tels que le pro- cédé utilisant une substance réceptrice et une substance additionnelle, dans lequel un colorant dichroique (substance additionnelle) est incorporé dans les cristaux liquides (substance réceptrice), ou le procédé de diffusion dynamique qui utilise l'effet de diffusion dynamique de molécules de cristaux liquides En ce qui concerne le procédé d'orienta- tion des cristaux liquides, on peut employer le procédé ordinaire qui est habituellement utilisé. En outre, les caractéristiques électriques ne sont pas affectées par la configuration géométrique du dis- positif MIM et de l'électrode d'élément d'image Par exem- ple, comme le montre la figure 28, il est possible d'éviter la configuration peu naturelle de l'électrode d'élément d'image qui est représentée dans les douzième ou treizième modes de réalisation, en donnant à l'électrode d'élément d'image 81 la forme d'un polygone, et en plaçant un disposi- tif MIM 82 dans l'espace entre les électrodes d'élément d'image adjacentes. La structure décrite ci-dessus permet d'obtenir un dispositif d'affichage à cristaux liquides dans lequel deux dispositifs MIM sont connectés en parallèle et en sens opposé Dans ce cas, le circuit équivalent du dispositif d'affichage à cristaux liquides est celui qui est représen- té sur la figure 29. Outre le procédé consistant à connecter deux dis- positifs MIM en parallèle, il existe un autre procédé con- sistant à les connecter en série On peut également faire disparattre l'effet de redressement de la caractéristique tension-courant en connectant deux dispositifs MIM en série et en sens opposé Cependant, la caractéristique tension- * courant est dans ce cas celle qui est représentée en c sur la figure 10, à comparer avec les caractéristiques tension- courant (a, b) dans le cas d'un seul dispositif MIM. D'autre part, la caractéristique tension-courart de dispositifs MIM connectés en parallèle conformément à l'invention est celle représentée en d Son inclinaison (une constante de Poole-Frankel de l'expression ( 1) corres- pondant à f 3) est plus élevée que lorsque des dispositifs MIM sont connectés en série Lorsqu'un dispositif MIM est combiné avec le dispositif d'affichage à cristaux liquides, il est employé en tant que dispositif de commutation, en utilisant sa non linéarité Dans ce cas, il est souhaitable que e soit élevé pour pouvoir réaliser une attaque avec un niveau de multiplexage élevé, et on peut obtenir un P éle- vé en connectant deux dispositifs MIM en parallèle. Ainsi, conformément à l'invention, on peut aisé- ment obtenir un dispositif d'affichage à cristaux liquides ayant une longue durée de vie, par rapport au cas dans lequel un seul dispositif MIM est connecté au dispositif à cristaux liquides. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux procédés et aux dispositifs décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Résistance non linéaire ayant ume structure métal (Ta ou Ta dopé a l'azote)-oxyde (oxyde obtenu par anodisation du Ta ou du Ta dopé à l'azote)-m Ctal (contre- électrode), formée en établissant une contre-électrode après formation de l'oxyde par anodisation S la sur- face d'une couche mince de Ta ou de Ta dopé à l'azote, caractérisée en ce qu'on utilise la couche mince de Ta ou de Ta dopé à l'azote en tant qu'élément X connexion, et on connecte en série deux dispositifs non linéaires pour obtenir une structure métal-oxyde-métal (couche mince de Ta ou couche mince de Ta dopé a l'azote)- oxyde-métal. 2 Résistance non linéaire selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'on forme dans la couche mince de Ta ou la couche mince de Ta dope à l'azote, dans l'oxyde et dans le métal utilisé en tant que contre-électrode, un motif formé par des lignes res- pectives de largeur définies qui se coupent mutuelle- ment dans un plan.