JPH03122622A - 薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置及びその製造方法 - 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及びその製造方法

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JPH03122622A
JPH03122622A JP1258725A JP25872589A JPH03122622A JP H03122622 A JPH03122622 A JP H03122622A JP 1258725 A JP1258725 A JP 1258725A JP 25872589 A JP25872589 A JP 25872589A JP H03122622 A JPH03122622 A JP H03122622A
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nonlinear resistance
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Yoshihiko Hirai
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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、製造工程の簡
略化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ン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かる実効
電圧比は低下し、選択画素の透過率低下と非選択画素の
透過率増加というりUストークが生じる(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LCD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C3TN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、製造及び構造
が比較的筒型であるため、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T
FD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。ごの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TFD−LCDと略す)において一番実用化
に近いと考えられているLCDはTFDに金属−絶縁体
−金属素子(以下MIM素子またはMIMと略す)を用
いたLCD (以下MIM−LCDと略す)である。M
IMのような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1
2及び液晶素子13と、両端に接続されたデータ信号w
A11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
材料である。最も知られている絶縁体材料としては、酸
化タンタルが知られている。このようなTFDを用いた
LCD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・アバ491
.28巻、6号1頁736−739.1981年発行)
  (D、R,Baraff、 et al、、 ”T
he Optimizationof Metal−I
nsulator−Metal Non1inear 
Devicesfor Use in Multip]
exed Liquid Crystal Displ
aysIEEE Trans、 Electron D
evices、 vol、 HD−28+ pp736
−739 (1981)) 、及び、両角伸治他著、 
250X240画素のラテラルMIM−LCD  テレ
ビジョン学会技術報告(I P D83−8) 、 p
p39−44.1983年12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(I)と
印加電圧(V)をI=A・■畠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及び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TFD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太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
非線形抵抗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、
 1987年発行)(M、5uzuki  et  a
l、、  ’A  Ne−八ctive  Diode
  MatrixLCD using Off−sto
ichiometric SiNx Layer” P
ro−ceedings of the SID、 V
ol、28 plol−104,1987))に記述さ
れている。
これらの他に、非線形抵抗材料としては、シリコンカー
バイド等、種々の酸化物、窒化物、炭化物の材料が用い
られる。
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、10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、製造及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。
本発明の目的は、TFD素子を用いたLCD(TFD−
LCD)の構造及び製造工程を更に簡略化し、低コスト
化を実現できる、アクティブマトリクス液晶表示装置及
びその製造方法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である画素接続
電極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、リード電極と非線形抵抗層が同しパターンで
あり、画素接続電極がリード電極のパターンと画素電極
のパターンの重なり部のみに形成されたことを特徴とし
ている。
また本発明は、薄膜二端子素子が形成された素子基板が
、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装置の製造方法に
おいて、 素子基板上に、透明電導体薄膜と金属薄膜とを連続形成
し、それらを画素接続電極を含む画素電極のマスクパタ
ーンで金属薄膜、透明電導体薄膜の順でエツチングし、
その上に非線形抵抗層と金属電極とを連続形成し、それ
らをリード電極のマスクパターンで金属電極、非線形抵
抗層の順でエツチングし、更に同一マスクで画素電極上
の金属電極もエツチングすることを特徴としている。
〔作用] 本発明によるTFD−LCDの製造方法では、使用する
フォトマスクは、2枚のみである。従来例では、フォト
マスクは4枚必要であった。従って、露光工程が著しく
簡略になる。
また、本発明によるTFD−LCDでは、非線形抵抗層
は、金属電極で挾まれているので、外部からの光の影響
を受けることが殆ど無い。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例について説明する。
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画素の代表例の平面図を第1
図に示し、また、製造方法を断面図を用いて第2図に示
す。
まず、下部ガラス基板l上に、酸化インジウム−スズ(
通常ITOと呼ばれている)薄膜とクロム薄膜(約10
0r+m)とをスパッタ法で連続形成する。
それを画素接続電極を含む画素電極のマスクパターンで
クロム薄膜、透明電導体薄膜の順でエツチングし、画素
電極2及び画素接続電極4を形成する(第2図(a))
。なお、下部ガラス基板1をSiO□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。
続いて、非線形抵抗層6として、5iHn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1及
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。更
に連続して、クロム薄膜を約1100n形成する。続い
て、マスクとしてレジスト15を形成し、リード電極3
のマスクパターンでクロム薄膜、非線形抵抗層の順でエ
ツチングし、非線形抵抗層6及びリード電極3を形成す
る(第2図(b))。ここで、第6図に示された従来例
と同じく、リード電極3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。
更に、同一のマスクを用いて、画素電極2の上のクロム
薄膜をエツチングすることで、素子基板は完成する(第
2図(C))。この素子基板では、リード電極3と非腺
形梃抗N6が同じパターンであり、画素接続電極4がリ
ード電極のパターンと画素電極のパターンの重なり部の
みに形成されている。
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1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N9とした。
これを封止してTFD−LCDを完成した(第2図(d
))。
本実施例を用いて形成された640 X 400素子の
TFD−LCDパネルの画像評価を行ったところ、コン
トラスト30:1以上あったが、駆動電極は25■であ
った。
以上の実施例では、TFDとしてSiNx系だけについ
て述べたが、他のTFD材料にも、本実施例は用いるこ
とができる。
[発明の効果] 本発明によるTFD−LCDの製造方法では、使用する
フォトマスクは、2枚のみである。従来例では、フォト
マスクは4枚必要であった。従って、露光工程が著しく
簡略になる。
また、本発明によるTFD−LCDでは、非線形抵抗層
は、金属電極で挾まれているので、外部からの光の影響
を受けることが殆ど無い。
【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図は本発明による製造方法を示す素子基板の断面図
、 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、TFD−LCDパネルの一部の透視
構造平面図を第6図に示す。 1・・・・ 2・・・・ 3・・・・ 4・・・・ 5・・・・ 6・・・・ 7・・・・ 8・・・・ 9・・・・ 10・・・・ 11・・・・ 12・・・・ 13・・・・ 14・・・・ 15・・・・ ・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 ・レジスト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)薄膜二端子素子の一方の端子である画素接続電極
    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、リード電極と非線形抵抗層が同じパターンであり
    、画素接続電極がリード電極のパターンと画素電極のパ
    ターンの重なり部のみに形成されたことを特徴とする薄
    膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置。
  2. (2)薄膜二端子素子が形成された素子基板が、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装置の製造方法において、 素子基板上に、透明電導体薄膜と金属薄膜とを連続形成
    し、それらを画素接続電極を含む画素電極のマスクパタ
    ーンで金属薄膜、透明電導体薄膜の順でエッチングし、
    その上に非線形抵抗層と金属電極とを連続形成し、それ
    らをリード電極のマスクパターンで金属電極、非線形抵
    抗層の順でエッチングし、更に同一マスクで画素電極上
    の金属電極もエッチングすることを特徴とする薄膜二端
    子素子型アクティブマトリクス液晶表示装置の製造方法
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01266511A (ja) * 1988-04-19 1989-10-24 Citizen Watch Co Ltd 液晶表示装置用薄膜ダイオードの製造方法
JPH0283538A (ja) * 1988-09-21 1990-03-23 Ricoh Co Ltd 液晶表示装置

Patent Citations (2)

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