JPH03122618A - 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置 - Google Patents

薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置

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JPH03122618A
JPH03122618A JP1258724A JP25872489A JPH03122618A JP H03122618 A JPH03122618 A JP H03122618A JP 1258724 A JP1258724 A JP 1258724A JP 25872489 A JP25872489 A JP 25872489A JP H03122618 A JPH03122618 A JP H03122618A
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JP
Japan
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electrode
pixel
liquid crystal
pixel electrodes
terminal
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JP1258724A
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Inventor
Yoshihiko Hirai
良彦 平井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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、非線形抵抗素子を用いた薄膜二端子素子型ア
クティブマトリクス液晶表示装置、特に、その冗長構造
に関するものである。
〔従来の技術〕
近年ツィステッド・ネマチック型(TN型)を中心とし
た液晶表示装置(LCD)の応用が発展し、腕時計や電
卓の分野で大量に用いられている。
それに加え、近年、文字図形等の任意の表示が可能なマ
トリクス型も使われ始めている。このマトリクス型LC
Dの応用分野を広げるためには、表示容量の増大が必要
である。しかし、従来のLCDの電圧−透過率変化特性
の立ち上がりはあまり急峻ではないので、表示容量を増
加させるためにマルチプレックス駆動の走査本数を増加
させると、選択画素と非選択画素との各々にかがる実効
電圧比は低下し、選択画素の透過率低下と非選択画素の
透過率増加というクロストークが佳じる(偏光板をパラ
レルに配置したノーマリブラックの場合)。
その結果、表示コントラストが著しく低下し、ある程度
のコントラストが得られる視野角も狭くなり、従来のL
CDでは、走査本数は60本ぐらいが高画質の限界であ
る。最近、スーパー・ツィステッド・ネマチック型(S
TN型)といわれるものがあるが、コントラストはTN
型よりも優れているものの応答が遅いという大きな欠点
がある。
このマトリクス型LCDの表示容量を大幅に増加させる
ために、LCDの各画素にスイッチング素子を直列に配
置したアクティブマトリクスLCDが考案されている。
これまでに発表されたアクティブマトリクスLCDの試
作品のスイッチング素子には、アモルファスSiやポリ
Siを半導体材料とした薄膜トランジスタ素子(TPT
)が多く用いられている。また一方では、製造および構
造が比較的簡単であるため、製造工程が簡略化でき、高
歩留まり、低コストが期待される薄膜二端子素子(以下
TFDと略す)を用いたアクティブマトリクスLCDも
注目されている。このTFDは回路的には非線形抵抗素
子である。
このような薄膜二端子素子型アクティブマトリクスLC
D (以下T F D −L CDと略す)において、
一番実用化に近いと考えられてい5るLCDは、TFD
に金属−絶縁体−金属素子(以下MIM素子またはMI
Mと略す)を用いたLCD (以下MIM−LCDと略
す)である。TFDを液晶と直列に接続することにより
、TFDの電圧−電流特性の高非線形性により、TFD
−液晶素子の電圧透過率変化特性の立ち上がりは急峻に
なり、液晶表示装置の走査本数を大幅に増やすことが可
能になる。このTFD−LCDの1画素の等価回路を第
3図に示す。この等価回路は、直列に接続された非線形
抵抗素子12および液晶素子13と、両端に接続された
データ信号線11および走査信号線14とで表される。
なお等価回路としては、データ信号線11と走査信号線
14とが逆であってもよい。
このようにMIM素子の絶縁体層は、完全な絶縁体では
なく、非線形抵抗層とでも呼ぶべきものである。
TFD素子において、最も重要な材料は非線形抵抗層の
材料であり、その中で、酸化タンタルがよく知られてい
る。このようなTFDを用いたしCDの従来例は、論文
では、例えば、デイ・アールバラフ他著(ジ・オプチマ
イゼイション・オン・メタル・インシュレータ・メタル
・ノンリニア・デバイシズ・フォア・ユース・イン・マ
ルチプレクスド・リキッド・クリスタル・デイスプレィ
ズ)、アイ・イー・イー・イー・トランザクション・オ
ン・エレクトロン・デバイシズ、28巻、6号1頁73
6−739.1981年発行)  (D、R,Bara
ff、 etat、、 ”The Optimizat
ion of Meta14nsulator−Met
al Non−1inear Devices for
 Use in MultiplexedLiquid
 Crystal Displays’ IEEE T
rans、 ElectronDevices、 vo
l、HD−28,pp736−739 (1981))
 、および、両角伸治他著、250 X 240画素の
ラテラルMIM−LCD  テレビジョン学会技術報告
(IPD83−8)、 pp39−44.1983年1
2月発行)に代表的に示される。
このようなTFD素子を大容量のデイスプレィに適用す
るときに要求される特性は、素子を流れる電流(1)と
印加電圧(V)をI=A・■3と表したときの非線形係
数aが大きいこと、電流電圧特性が印加電圧の極性に無
関係に正負対称であることおよびTFD素子の容量が小
さいことである。ところが、酸化タンタルを用いたTF
D素子は対称性はよいが非線形係数が5〜6とそれほど
大きくなく、また誘電率も大きいため素子容量が大きい
等の欠点を有している。
そこで、誘電率の小さい窒化シリコンが、TFD素子用
絶縁体材料として、開発されており、例えばエム スズ
キ他(ア ニュー アクティブダイオード マトリクス
 エルシープイー ユージング オフ ストイキオメト
リツク S iNxレイヤー プロシーデインゲス オ
ン ザ ニスアイデイ−28巻101−104頁、 1
987年発行)(門。
5uzuki  et  a+、、  “八 New 
 Active  Diode  Matrix  L
CDUsing Off−stoichiometri
c SiNx Layer” Proceedings
 of the S10. Vol、28 plol−
104,1987))に記述されている。
これらの文献に示された従来型のTFD−LCDパネル
の構造の一例を以下に示す。窒化シリコン系TFD素子
を用いた構造の断面図を第4図に示し、酸化タンタル系
TFD素子を用いた構造のうち、TFD素子が形成され
ている基板の平面図を第5図に示し、TFD−LCDの
パネルの一部の透視構造平面図を第6図に示す。
第4図は、非線形抵抗層6に窒化シリコンを用いたTF
D−LCDパネルの例であり、窒化シリコンは成膜後、
エツチングにより所定の形にパターン化しである。なお
第4図において、1は下部ガラス基板、2は画素電極、
3はリード電極、4は画素接続電極、9は液晶層、8は
対向ストライプ電極、7は上部ガラス基板である。
第5図に示すように、陽極酸化による酸化タンタルを用
いた場合は非線形抵抗層6はリード電極3を覆う形にな
る。なお第5図において、IOは上部電極である。第6
図に示すように、リード電極3は液晶セルの外まで引き
出され、端子部5を介して駆動回路に接続される。対向
ストライプ電極8は、リード電極3と直交し、画素電極
2にほぼ対応する幅でストライプ上にパターン化され、
駆動回路に接続される。リード電極3は、第3図に示す
データ信号線11または走査信号線14のいずれか一方
に対応し、対向ストライプ電極8はデータ信号線11ま
たは走査信号線14の他方に対応する。
〔発明が解決しようとする課題〕
薄膜二端子素子(TFD)を用いたアクティブマトリク
スLCDは、製造および構造が比較的簡単であるため、
製造工程が簡略化でき、低コスト化が期待され注目され
ている。
しかし、非線形抵抗層の薄膜の欠陥、および、レジスト
露光プロセスで生じた点欠陥を完全に除去することは難
しい。
本発明の目的は、TFD素子を用いたLGD(TFD−
LCD)の点欠陥の無いアクティブマトリクス液晶表示
装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、薄膜二端子素子の一方の端子が画素電極に接
続され、他方の端子がリード電極に接続され、これら全
てが素子基板上に形成され、この素子基板が、液晶を介
して、対向ストライプ電極が形成されている対向基板と
、直交する形で張り合わされた構造の薄膜二端子素子型
アクティブマトリクス液晶表示装置において、 同一のリード電極に薄膜2端子素子を通して接続される
3個以上の隣接する画素電極が、1本の対向ストライプ
電極と対向していることを特徴とする。
〔作用〕
本発明により得られたTFD−LCDでは、周辺の駆動
回路を複雑にせずに、また、開口率も高く保ったまま、
冗長度を上げている。
3個以上の画素電極で1画素を構成すると、そのうちの
1画素電極が欠陥になっても、他の2画素電極が正常に
動作するならば、これらの3画素電極で構成される画素
は、殆ど正常に動作する。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を示す。
(実施例I) 本実施例により得られる薄膜二端子素子を用いたアクテ
ィブマトリクスLCDの1画素の平面図を第1図に示し
、断面図を第2図に示す。
本実施例は、400 X 640画素、対角9.3イン
チのカラー液晶デイスプレィに本発明を適用したもので
ある。このデイスプレィの場合、画素ピッチは、縦横共
に、0.312mmである。カラーフィルタは、縦スト
ライプ型のカラーフィルタを使用したので、1画素は縦
長になっている。第1図は、非線形抵抗層6を含むTF
D素子が形成されている素子基板上に形成された、縦長
の1画素分の平面構造と、それと液晶層9を介して対向
する対向基板上の対向ストライプ電極8とを示している
。このように、1画素は3画素電極2に分割され、各画
素電極に、画素接続電極4を介してTFD素子が接続さ
れている。これらの3TFD素子は全て同一のリード電
極3に接続され、また、3画素電極も液晶層9を介して
、同一の対向ストライプ電極8に接続される。このよう
な構造により、周辺の駆動回路を複雑にせずに、また、
開口率も高く保ったまま、冗長度を上げている。なお第
2図において、1は下部ガラス基板、10は上部ガラス
基板である。下部ガラス基板1を5in2等のガラス保
護層で被覆することも多いが、不可欠なものではないの
で被覆を省略することもでき、本実施例では省略してい
る。
本実施例のTFD−LCDは、次のようにして製作した
。すなわち、まず下部ガラス基板I上にクロムCrを1
100n形成し、通常のフォトリソグラフィ法によりパ
ターン化し、画素接続電極4を形成する。
続いて非線形抵抗層6として、SiH4ガスとN2ガス
を用いてグロー放電分解法により下部ガラス基板lおよ
び画素接続電極4上に窒化シリコン層を150nm形成
した。このときの窒化シリコン層を形成するときのガス
混合比S i Ha/ N zは0.08であった。
その後、Crを1100n形成しフォトリソグラフィ法
によりパターン化し、リード電極3を形成した。ここで
、第6図に示された従来例と同じく、リード電極は外部
に引き出されて、同時に形成された端子部に接続される
続いて、画素電極2として酸化インジウム−スズ(通常
fTOとよばれている)をパターン化し形成する。
続いて、上部ガラス基板7上にITO膜を形成、パター
ン化し、対向ストライプ電極8とした。これは第6図に
示した従来例のTFD−LCDパネルと同様であり、ま
た通常の単純マルチプレックスLCDとも殆ど同一であ
る。下部ガラス基板lと上部ガラス基板7とは配向処理
を施したのち、ガラスファイバ等のスペーサを介して張
り合わし、通常のエポキシ接着剤によりシールした。セ
ル厚は5μmとした。
その後、TN型液晶、・を注入し液晶層9とした。
これを封止してTFD−LCDを完成した。
このデイスプレィの画像評価を行ったところ、コントラ
ストは30:1以上あったが、駆動電圧は25Vであっ
た。
欠陥画素の評価は、本実施例によるパネルでは、1画素
を構成する3画素電極のうち、2画素電極以上が欠陥に
なれば、欠陥パネルとした。試作り。
た100パネル中、欠陥パネルは5であった。本実施例
と同一表示規模の従来型のTFD−LCDパネルでは、
100パネル試作中、1個以上の点欠陥を有するパネル
は56パネルであった。ここで従来型と呼ぶ構造は、1
画素を3分割せずに、1画素に1画素電極を対応させる
構造のものである。
このように、本発明により、パネルの欠陥率は一桁以上
改善された。
(実施例2) 本実施例は、1画素を3画素電極で構成する代わりに、
1画素を5画素電極で構成し、各画素電極にTFD素子
を接続させた以外は、実施例1と全く同一である。コン
トラスト、駆動電圧共に、実施例1と同一であった。
欠陥画素の評価は、本実施例によるパネルでは、1画素
を構成する5画素電極のうち、3画素以上が欠陥になれ
ば、欠陥パネルとした。試作した100パネル中、欠陥
パネルは、2パネルであった。
パネル欠陥率は、実施例1の1/2以下になった。
以上の各実施例においては、非線形性材料として窒化シ
リコン系のみを述べたが、本発明はそれに限定されず、
種々の酸化物、窒化物、炭化物の非線形材料に適用でき
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、TFDLCDの
画素欠陥の発生が非常に少なくなり、パネルの欠陥率が
著しく低下する。従って、パネルの低コスト化が容易に
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるTFD−LCDの一実施例の断面
図、 第2図は第1図の実施例によるTFD基板の断面図、 第3図はTFD−LCDの一般的な等価回路を示す図、 第4図〜第6図は従来のTFD−LCDの例を示したも
のであり、窒化シリコン系TFD素子を用いた構造の断
面図を第4図に示し、酸化タンタル系TFD素子を・用
いた構造のうち、TFD素子が形成されている基板の平
面図を第5図に示し、T F D −L CDパネルの
一部の透視構造平面図を第6図に示す。 ・下部ガラス基板 ・画素電極 ・リード電極 ・画素接続電極 ・端子部 ・非線形抵抗層 ・上部ガラス基板 ・対向ストライプ電極 ・液晶層 ・上部電極 ・データ信号線 ・非線形抵抗素子 ・液晶素子 ・走査信号線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)薄膜二端子素子の一方の端子が画素電極に接続さ
    れ、他方の端子がリード電極に接続され、これら全てが
    素子基板上に形成され、この素子基板が、液晶を介して
    、対向ストライプ電極が形成されている対向基板と、直
    交する形で張り合わされた構造の薄膜二端子素子型アク
    ティブマトリクス液晶表示装置において、 同一のリード電極に薄膜2端子素子を通して接続される
    3個以上の隣接する画素電極が、1本の対向ストライプ
    電極と対向していることを特徴とする薄膜2端子素子型
    アクティブマトリクス液晶表示装置。
JP1258724A 1989-10-05 1989-10-05 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置 Pending JPH03122618A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997034190A1 (fr) * 1996-03-12 1997-09-18 Seiko Epson Corporation Dispositif d'affichage a cristaux liquides
US9736921B2 (en) 2015-10-06 2017-08-15 Tokyo Electron Limited Method for impedance matching of plasma processing apparatus

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