JPH02226120A

JPH02226120A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH02226120A
Application number: JP1045154A
Authority: JP
Inventors: Takuo Sato; 佐藤　拓生; Hiroshi Kobayashi; 浩志小林
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1990-09-07
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JP2746406B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、マトリクス状に配置されたアクティブマトリ
クス用素子と、バックライトとを備えてなる液晶表示装
置に関する。

〔技術の背景〕

液晶表示装置においては、解像度が高く精細な画像を表
示するためには高密度のマトリクス構成が必要とされる
。このような要請に応える技術として、近年においては
、表示部の各画素をアクティブマトリクス用素子によっ
て直接的にスイッチング駆動するアクティブマトリクス
表示が注目されている。

斯かるアクティブマトリクス用素子としては、従来、水
素化アモルファスシリコン（ａ−３ｉ：Ｈ）を用いたＴ
ＰＴ、ｐｉｎダイオードを用いたリングダイオード等が
好適に用いられているが、これらの素子を構成する半導
体層は、通常、光導電性を示す。

例えばＴＰＴにおいては、半導体層がバックライトある
いは周囲の光を受けると、多数のキャリアが発生してソ
ース・ドレイン間の導電率が増大するとともに、ゲート
絶縁膜へのキャリアの注入が生じ、しきい値電圧がシフ
トする。これを防止するためには、チャネルのＷ／Ｌ、
ゲート構造、ゲート電圧等を調整することが必要となっ
て装置の構成が複雑となる。

また、リングダイオードにおいては、ダイオードの順方
向の特性を利用してスイッチングさせるため、半導体層
がバックライトあるいは周囲の光を受けると、光電流に
よるリーク電流が増大する。

これを防止するためには、ダイオードを多段結合して電
圧を高くすることが必要となって装置の構成が複雑とな
る。

このような事情から、従来は、半導体層と液晶基板との
間に遮光層を設けて、バックライトあるいは周囲の光が
半導体層に当たらないようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、半導体層と液晶基板との間に遮光層を設ける手
段は、製造工程が複雑となるうえ、素子構造が段差の大
きいものとなり、断線等が発生しやすく、歩留りが悪い
問題がある。

そこで、本発明者らは、鋭意研究を重ねたところ、アモ
ルファスシリコン（ａ　−３ｉ　：　Ｈ）よりなる半導
体層を有する、直列かつ逆方向に接続された一対の薄膜
ダイオード（バック・トウ・バック・ダイオード）をア
クティブマトリクス用素子として用いる場合においては
、半導体層が光を受けて光導電性を示す状態では、逆方
向電流が増大していわば不純物のドーピングによるキャ
リア密度の増大と同様の効果が発揮されることを見出し
、本発明を完成したものである。

本発明は、以上の如き事情に基づいてなされたものであ
って、その目的は、構成の簡素化により製造工程を簡略
化することができ、しかも段差の小さい構造であって断
線が発生しにくい液晶表示装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の液晶表示装置は、マトリクス状に配置されたア
クティブマトリクス用素子と、バックライトとを備えて
なる液晶表示装置において、前記アクティブマトリクス
用素子は、アモルファスシリコンよりなる光導電性半導
体層を有する、直列かつ逆方向に接続された一対の薄膜
ダイオードからなり、当該光導電性半導体層が前記バッ
クライトの光を受けて動作可能な状態となることを特徴
とする。

また、バックライトの光出射面における輝度が、１００
　ｃｄ／ｍ”以上であることが好ましい。

〔作用〕

本発明の液晶表示装置によれば、アモルファスシリコン
よりなる光導電性半導体層がバックライトの光を受けて
動作可能な状態となる構成であるので、当該光導電性半
導体層を遮光するための遮光層がまった（不要となる。

従って、液晶表示装置の製造工程においては、遮光層の
形成工程を省略することができて製造工程を簡略化する
ことができ、しかも段差の小さい素子構造とすることが
できて断線の発生しにくい信頼性の高い液晶表示装置を
得ることができる。

具体的に説明すると、バック・トウ・バック・ダイオー
ドからなるアクティブマトリクス用素子においては、光
導電性半導体層がバックライトの光を受けると逆方向電
流が増大していわば不純物のドーピング量が増大したと
きと同様の状態となる。従って、光導電性半導体層にお
いては、バックライトの光出射面の輝度の大きさに基づ
いて不純物のドーピング量を減少させることにより、バ
ックライトの光を受けた状態において駆動されたときに
スイッチングが可能な所定の電流・電圧特性が得られる
ようにすることができる。

結局、本発明によれば、バック・トウ・バック・ダイオ
ードの光導電性半導体層における不純物のドーピング量
を減少させ、バックライトの光を当該光導電性半導体層
に積極的に当てて光電流を増大させた状態で駆動するこ
とにより、所定のスイッチング機能を得るようにしたも
のであり、遮光層がまったく不要となる。

〔発明の具体的構成〕

以下、本発明を具体的に説明する。

第１図は、本発明に係る液晶表示装置の要部を示す説明
用断面図である。

この例においては、透明基板１０上に、透明画素電極７
０と、この透明画素電極７０を駆動するアクティブマト
リクス用素子Ｍとがマトリクス状に配置され、バックラ
イ）Ｂが透明基板１０の下方側に配置されている。９０
は偏光板である。

アクティブマトリクス用素子Ｍは、透明基板１０上に互
いに離間した状態で積層して設けた２つの第一電極層２
１．２２と、この第一電極層２１．２２上に積層して設
けた、アモルファスシリコンよりなる光導電性半導体層
３０と、この光導電性半導体層３０上に一体的に積層し
て設けた共通の第二電極層４０とを備えてなり、一対の
薄膜ダイオードが直列かつ逆方向に接続されてなるバッ
ク・トウ・バック・ダイオードからなる。

光導電性半導体層３０は、バックライ）Ｂの光を受けて
動作可能な状態となるものである。ここで、「動作可能
な状態」とは、所定の駆動電圧によりアクティブマトリ
クス用素子Ｍが適正にスイッチングされ得る状態をいう
。すなわち、バック・トウ・バック・ダイオードよりな
るアクティブマトリクス用素子Ｍにおいては、光導電性
半導体層３０がバックライ）Ｂの光を受けると、逆方向
電流が増大して、いわば不純物のドーピング量が増大し
たときと同様の状態となる。従って、バックライトＢの
光出射面Ｃにおける輝度の大きさに基づいて、光導電性
半導体層３０の不純物のドーピング量を通常より減少さ
せておくことにより、バックライ）Ｂの光を受けた状態
において駆動されたときにスイッチングが可能な所定の
電流・電圧特性が得られるようにすることができる。

この例の半導体層３０は、メイン層３１と、第二電極層
４０側の高ドープ層３２との二層構成である。高ドープ
層３２は、これに接触する第二電極層４０との間でオー
ミック接触を形成するためのものである。

メイン層３１は例えばｎ型半導体層により構成すること
ができ、高ドープ層３２は例えばｎ°型半導体層により
構成することができる。

半導体層３０におけるメイン層３１および高ドープ層３
２は、アモルファスシリコンにより構成されているが、
具体的には、水素化アモルファスシリコン（ａ　−３ｉ
　：　Ｈ）　、フッ素化水素化アモルファスシリコン（
ａ　−３ｉ　：　Ｈ：　Ｆ　）　、水素化アモルファス
シリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ：　Ｈ）　、水素化ア
モルファス窒化シリコン（ａ−３ｉＮ　：　Ｈ）　、水
素化アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−３ｉＧｅ
：Ｈ）等の各種のアモルファスシリコンを用いることが
できる。半導体層３０の厚さは、通常、１０００人〜３
１程度である。

メイン層３１における不純物のドーピング量は、バック
ライ）Ｂの光出射面Ｃにおける輝度の大きさとの関係か
ら定められる。すなわち、バックライ）Ｂの輝度が高い
ほどドーピング量は少なくてよい。

例えば第一電極層２１．２２をパラジウムにより構成し
、メイン層３１をＰＨ３とＳ　ｒ　Ｈ４とを用いてプラ
ズマＣＶＤ法により成膜して不純物としてリン（Ｐ）を
ドーピングしてなるアモルファスシリコンにより構成す
る場合には、従来のように遮光層を設けて駆動するとき
にはＰＨ３とＳｉＨ，の導入比（Ｐ　Ｈ＝／　Ｓ　ｉ　
Ｈ，）は１１００ｐｐ程度とすることが必要であるのに
対し、遮光層を設けない本発明の構成の場合には１０〜
５０ｐｐｍ程度であればよい。

バックライトＢは、冷陰極ランプまたはＥＬ板と、光拡
散板とを組合せて構成することができ、その光出射面Ｃ
における輝度は、１００〜１００００　ｃｄ／ｍ”が好
ましく、特に好ましくは３００〜３０００ｃｄ　／ｍ２
である。バックライトＢの光出射面Ｃにおける輝度がこ
の程度の範囲にあれば、バック・トウ・バック・ダイオ
ードからなるアクティブマトリクス用素子Ｍの逆方向電
流を０桁から２桁程度まで増大させることが可能である
。

ショットキー型のバック・トウ・バック・ダイオードを
構成する場合には、光導電性半導体層３０と第一電極層
２１．２２との間、または光導電性半導体層３０と第二
電極層４０との間のいずれか一方にショットキーバリア
を形成すればよい。この例では、第一電極層２１．２２
と光導電性半導体層３０との間にショットキーバリアが
形成され、第二電極層４０と光導電性半導体層３０との
間にはオーミック接触が形成されている。なお、この場
合、第二電極層４０と光導電性半導体層３０との間には
、オーミック接触の代わりに、第一電極層２１．２２と
光導電性半導体層３０との間に形成されたショットキー
バリアよりも小さいショットキーバリアが形成されても
よい。

透明基板１０としては、溶融石英、無アルカリガラス、
ホウケイ酸ガラス、ｒ７０５９ガラス」　（コーニング
社製）、「テンパックスガラス」　（イエナー社製）等
のガラス板、ポリイミド等の樹脂板、ガラス板に樹脂層
が設けられたもの等を用いることができる。また、可視
光（４００〜７００　ｎｍ）　における透過率が８０％
以上、さらには９０％以上の透明基板であることが好ま
しい。

偏光板９０としては、通常の偏光板を用いることができ
る。特に、偏光度が９０％以上で、透過率が２５％以上
の偏光板であることが好ましい。

第一電極層２１．２２を構成する金属としては、この例
では、当該第一電極層２１．２２と光導電性半導体層３
０との間にショットキーバリアを形成するので、大きな
ショットキーバリアを形成できる金属材料から選択する
ことが必要であり、具体的には、パラジウム（Ｐｄ）、
白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等から選択することが
できる。第一電極層２１．２２の厚さは、通常、５０人
〜５０００人程度である。

第二電極層４０は、光導電性半導体層３０の上面に一体
的にすなわち一対の薄膜ダイオードに共通となるように
積層されている。第二電極層４０の構成材料は、この例
にふいては、光導電性半導体層３０との間にオーミック
接触を形成できる材料、あるいは当該光導電性半導体層
３０との間に生ずるショットキーバリアが、第一電極層
２１．２２と光導電性半導体層３０との間に形成される
ショットキーバリアよりも小さくなる材料であればよい
。具体的には、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎ１）、ニ
クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、アルミニウム（ＡＩ）、モリブ
デ：／　（Ｍｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の金属材料
から選択することができる。第二電極層４０の厚さは、
通常、５０人〜５０００人程度である。

液晶表示装置が駆動されると、バックライ）Ｂの光が透
明基板１０を介して光導電性半導体層３０にも当たるよ
うになる。従って、アクティブマトリクス用素子Ｍは、
その光導電性半導体層３０が光を受けて光導電性を示す
状態でスイッチング駆動されることとなる。

以上の構成の液晶表示装置によれば、アモルファスシリ
コンよりなる光導電性半導体層３０がバックライ）Ｂの
光を受けて動作可能な状態となる構成であるので、当該
光導電性半導体層３０を遮光するための遮光層がまった
く不要となる。従って、液晶表示装置の製造工程におい
ては、遮光層の形成工程を省略することができて製造工
程を簡略化することができ、しか、も段差の小さい素子
構造とすることができて断線の発生しにくい信頼性の高
い液晶表示装置を得ることができる。

な右、以上の構成例において、第二電極層４０と光導電
性半導体層３０との間に大きなショットキーバリアを形
成し、第一電極層２１．２２と光導電性半導体層３０と
の間にオーミック接触を形成するかもしくは小さなショ
ットキーバリアを形成する構成としてもよい。この場合
に光導電性半導体層３０の高ドープ層３２は粛−電極層
２１．２２に接触する側に設けられる。

次に、本発明の実施°例について説明するが、本発明は
これらの態様に限定されない。

（実施例１）本実施例においては、第１図に示した構成の液晶表示装
置を、下記条件に基づいて作製した。

（アクティブマトリクス用素子Ｍ）（１）　透明基板１０は、可視光（４００〜７００ｎｍ
）における透過率が９０％以上の無アルカリガラス板で
ある。

偏光板９０は、偏光度が９５％、透過率が４５％の偏光
板である。

（２）第一電極層２１．２２は、厚さ５００人のパラジ
ウム膜である。

（３）光導電性半導体層３０のメイン層３１は、ＰＨ。

とＳｉＨ，とをＰ　Ｈｓ　／　Ｓ　ｉＨ４＝　４０ｐｐ
”となる割合で用いて、プラズマＣＶＤ法により成膜し
た厚さ１趨のｎ型のアモルファスシリコン膜である。

（４）　光導電性半導体層３０の高ドープｌ！！３２は
、ＰＨ。

とＳｉＨ，とをＰ　Ｈｓ／　Ｓ　＋　Ｈ４＝　１％に変
更したはかはメイン層３１と同様にして成膜した厚さ０
．１μ肩のｎ＋型のアモルファスシリコン膜である。

（バックライトＢ）冷陰極ランプと光拡散板とを用いて構成され、光出射面
Ｃにおける輝度は１５００ｃｄ／ｍ２である。

（評価）光導電性半導体層３０にバックライ）Ｂの光を当てた状
態で、アクティブマトリクス用素子Ｍを、１　／２５６
デユーテイ、走査電圧±２３．５　Ｖ　、データ電圧±
２．５Ｖの条件で実際にスイッチング駆動する試験を行
ったところ、スイッチング不良が生ぜず、コントラスト
が高くて鮮明な液晶表示を達成することができた。また
、段差に起因する断線は認められなかった。

（比較例１）実施例１において、透明基板上に遮光層を設けて、この
遮光層の上に、実施例１と同様の構成のアクティブマト
リクス用素子を設け、対向基板にも遮光層を設けたほか
は同様にして、比較用の液晶表示装置を作製した。

（評価）実施例１と同様にしてスイッチング駆動する試験を行っ
たところ、スイッチング不良が著しく発生した。これは
、光導電性半導体層にふける不純物のドーピング量が少
ないため、遮光された状態では、ｌ　／２５６デユーテ
イ、走査電圧±２３．５　Ｖ　。

データ電圧±２．５Ｖの条件でスイッチングを十分に行
うことができず、また、段差に起因する断線が発生した
からである。

なお、この比較例１の液晶表示装置において、実施例１
と同等のスイッチング特性を得るためには、光導電性半
導体層における不純物のドーピング量を１１００ｐｐま
で増大させることが必要であった。

〔発明の効果〕

本発明の液晶表示装置によれば、光導電性半導体層を遮
光するための遮光層がまったく不要となるので、構成の
簡素化により製造工程を簡略化することができ、しかも
段差の小さい構造であって断線が発生しにくい。

【図面の簡単な説明】

第１図は液晶表示装置の要部を示す説明用断面図である
。１０・・・ガラス製基板　　　２１・・・一方の第一電
極層２２・・・他方の第一電極層　３０・・・光導電性
半導体層３１・・・メイン層　　　　　３２・・・高ド
ープ層４０・・・第二電極層　　　　７０・・・画素電
極Ｂ・・・バックライトＭ・・・アクティブマトリクス用素子Ｃ・・・バックライトの光出射面＋１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マトリクス状に配置されたアクティブマトリクス
用素子と、バックライトとを備えてなる液晶表示装置に
おいて、前記アクティブマトリクス用素子は、アモルファスシリ
コンよりなる光導電性半導体層を有する、直列かつ逆方
向に接続された一対の薄膜ダイオードからなり、当該光導電性半導体層が前記バックライトの光を受けて
動作可能な状態となることを特徴とする液晶表示装置。
（２）バックライトの光出射面における輝度が、１００
ｃｄ／ｍ＾２以上であることを特徴とする請求項１に記
載の液晶表示装置。