JPH03264931A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

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】 明細目の浄書（内容に変更なし） 本発明は、液晶（ＬＣ）表示装置、ことに高いレヘルに
マトリックス（＋５ｕｌｔｉｐｌｅｘ）されたこのよう
な表示セルのマトリックスに関する。

ＬＣ表示セルのためのマトリックス・マルチプレクスト
・アドレス指定の構成において、一連の走査電圧Ｖｓは
、たとえば、一連の行導体（走査ライン）のおのおのに
順次に加えられ、一方一連のデータ・パルスＶｄは一連
の列導体（データ・ライン）の選択されたものに加えら
れる。ＬＣ画要素（ベル、ｐｅｌ　）を選択された行列
のインターセクションにおいてオンにするために、それ
ぞれ選択された行列に加えられたＶｓおよびＶｄの間の
差を十分に大きくして、この分野で知られている方法に
おいて、液晶の分子配向を変え、こうしてセルの光学透
過率を変える。

明細書の浄書（内容に変更なし） いくつかの因子は、ＬＣ表示セルにおいてマルチプレク
スできるラインの数を制限する。

第１に、ベルを選んだとき、選ばれた列中の他の選択さ
れないベルもパルスＶｄを経験する。１つのアドレス期
間について、これらのベルが経験する交流電圧のＲＭＳ
値はそれらをオンにするのには不十分であるが、列中の
Ｎ個のベルが単一の場の走査においてオンおよびオフに
スイッチされる場合、オフのベルはＮ個のアドレス期間
についてＶｄを経験するであろう。これはベルをオンに
するのに十分であることがある。オンのベルにより見ら
れるＲＭＳ電圧対オフのベルに見られるＲＭＳ電圧の比
は。

であることを、示すことができる。Ｎが増加するにつれ
て、この比は小さくなり、そして液晶はオンとオフを分
離する鋭い閾値をもたないので、オンおよびオフのベル
間のコントラスト比は小さくなる。行導体のある数にお
いて、コントラスト比は許容できなくなる。

この問題はセルを見る角度が最適値からはずれるとき複
合する。また、ＬＣ電子−光応答は温度に依存するので
、ＬＣがＶ　ｏｆｆで高温においてオフとなり、モして
Ｖａｎで低温においてオンになる場合、Ｖ　ｏｆｆとＶ
ｏｎとの間の差は一定温度における使用よりも大きくな
くてはならない。

上の理由で、先行技術はマルチブレクシングを約４ライ
ン（または、温度補正表示セルについて８ライン）に制
限する。

この問題を解決する１つの提案は、走査ラインおよびデ
ータ・ラインのインターセクションにおいて各液晶ベル
と直列にスイッチを配置し、これ明細書の浄書（内容に
変更なし） によってパルスＶｄがスイッチまたはそれにより制御さ
れるベルを作動させず、これに対しＬＣが電圧を経験し
たとき選択パルスＶｓ　＋ｖｄがスイッチを作動するよ
うにすることである。このようなスイッチはゼロ電圧に
関して対称であるべきである。なぜなら、液晶の不可逆
的電子−化学的劣化を防止する目的で、正味のＤＣバイ
アスは避けるべきである。

その最も広い面において、本発明はスイッチとして薄い
金属−絶縁体−金属（Ｍ　Ｉ　Ｍ）装置の使用を提案す
る。ＭＩＭ装置はトンネル効果（ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ
）またはトラップ深さの変調により機能する。前者にお
いて、キャリヤは場の増大した量子機械的トンネル効果
により薄い絶縁体を通過する。後者において、金属層間
に発生した場が電位バリヤーを電流に減少するとき、キ
ャリヤは絶縁体中のトラップから開放される。スイッチ
の明細書の浄書（内容に変更なし） 支配において、電圧を倍にするため通ったもとの電流の
５００〜１０，０００倍の増加を示す、このような装置
は知られている。このオンの切換えは十分に鋭くして、
スイッチを使用しないとき可能である数に比べて、少な
くとも８倍、マルチプレクスド・ラインの数を増加する
。他方において、マルチブレクスド・ラインの数を維持
する場合、ＭＩＭスイッチを使用すると、大きく増加し
た見る角度、コントラスト比および可能な温度範囲が得
られる。

薄いフィルムのＭＩＭは酸化アルミニウム、五酸化タン
タル、窒化ケイ素および二酸化ケイ素のような絶縁体を
有することができる。誘電層の厚さは導電過程を決定す
る。５０〜１００Ａ以下であると、トンネル効果は可能
であり、１００〜１０００Ａであると、トラップ深さの
変調導電過程が優位を占める。ＭＩＭの金属は、オーム
また明細書の浄書（内容に変更なし） は弱いブロッキングのコントラストを形成する任意の材
料であることができる。

さて、本発明のいくつかの態様を、添付図面を参照しな
がら説明する。

第１図の左下に示す、ＬＣ表示セルのための従来のマト
リックス・マルチブレクスド・アドレス指定構成におい
て、一連の走査パルスＶｓは使用時に一連の行導体１０
呼出し走査ラインの各行に順次に加えられ、一方一連の
データ・パルスＶｄは一連の列導体１２呼出しデータ・
ラインの選ばれたものに加えられる。“オン”パルスが
ＬＣベル１４において選ばれた行および列のインターセ
クションにおいて望まれると、それぞれ選ばれた行およ
び列に加えられたＶｓおよびＶｄの間の差はＬＣベルを
この分野で知られた方法でオンにするのに十分な大きさ
にされる。

前に説明したように、ＬＣはオンおよびオフを分層する
鋭い閾値をもたないので、１つのベルは同し列中の他の
ベルを推進するデータ・パルスＶｄを経験するために、
特定的にアドレス指定されないが、オンになることがで
きる。

第１図の右上に示すように、本発明は各ＬＣベル１４を
もつ直列の薄いフィルムＭＩＭ装置１６の形成を提案す
る。

第２図を参照すると、ＬＣセルは１対のガラス板１８．
２ｏからなり、それらの間に１ｌｌｉｉのねじれたネマ
チック（ｎｅａ＋ａｔｉｃ　）　Ｌ　Ｃ２２が密封すし
ている。板１８．２ｏの内表面は、この分野で既知の方
法で処理され、ＬＣ分子は適切に配向されている。よく
知られているように、ＬＣ層の選んだ領域を横切って電
圧を印加することにより、ＬＣは局部的な分子の再配向
を行うことができ、その結果セルを通過する光学的透過
率が変化する。

スイッチは各ベル１４の位置に隣接して設置さ明細書の
浄書（内容に変更なし） れており、ベルは板１８の内表面上のインジウムスズ酸
化物の透明電極２４の行列配列と、板２０の内表面上の
透明電極の対応する配列（図示せず２とによって定めら
れる。図解しないが、スイッチを各ベル電極に直列に接
続することができ、各ベルはこうして各板１８および２
０上に連合する薄いフィルムで作ったＭＴＭ装置を有す
る。

板１８の内側にＭＩＭを製作するためには、タンタルの
薄いフィルム２６をスパッタリングにより析出させる。

この層を４６５℃で熱的に酸化して、ガラスの次のエツ
チング工程のために保護する。タンタルの第２層をスパ
ッタリングにより析出させ、幅が２〜２５ミルであり、
板の幅を走る行導体１０中に光形成（ｐｈｏｔｏｄｅｆ
ｉｎｅ　）する。金属−絶縁体−金属（Ｍ　Ｉ　Ｍ）装
置の１つの側面として機能する導体は、ＭＩＭ活性領域
において０．５ミルの幅に局部的に減少できる。導体１
０を明細書の浄書（内容に変更なし） 弱酸性クエン酸洛中で３０〜６０Ｖの陽極酸化電圧で陽
極酸化して、五酸化タンタルの表面層２８を生成し、こ
の層はＭＩＭ装置の絶縁体として作用する。次いで交さ
導体を明確な金の棒３０において０，５〜５．０ミルの
幅で五酸化タンタルの線にわたって析出させ、各棒はそ
れぞれの電極２４の上に横たわり、それと電気的に接触
する。ＭＪＭの典型的には１０平方ミルの活性領域は、
層２８および棒３０のインターセクションの領域におい
て形成する。こうして各ＭＩＭは電極２４の１つとタン
タル導体１０との間に直列に接続される。

セルはガラス板１８および２０の間にネマチック液晶の
層２２を密封することによって製作される。

ガラス板２０上の特定の列に共通の電極２４は、薄いフ
ィルムの導電性リート３２（または別法で連続ストリッ
プとして形成されたもの）によって電気的に接続され、
これによりデータおよび走査明細書の浄書（内容に変更
なし） のパルスＶｄおよびＶｓを板１８上の適切な行導体ｌＯ
および板２０上の列導体３２に加えることによって、パ
ルスをＬＣベル１４へ選択的に加えることができる。

ＭＩＭ装置の他の例は、オキシ窒化タンタル、酸化アル
ミニウム（Ａｌ２０３３、窒化ケイ素（Ｓｉ、Ｎ、）酸
化ケイ素（Ｓｉ０２）、オキシ窒化ケイ素および一酸化
ケイ素（Ｓｉｎ）の絶縁体を有する。金属化の他の例は
アルミニウムである。

金属−絶縁体−金属装置と呼ばれているが、この装置の
重要な性能の特性は、それが薄いフィルムの装置として
製造されるへきこと、そしてそれが前述の場の増大量子
機械的トンネル効果またはトラップ深さの変調によりス
イッチとして機能すべきことである。こうして本発明の
別の態様において、ＭＩＭの１つの面上のｒ金属」はイ
ンジウムスズ酸化物であり、これは本来透明であり、そ
のためそれを透過する光を有意に減衰しないという利点
を有する。この性質の利点により、他の態様（図示せず
）は単一の薄いフィルムのインジウムスズ酸化物の領域
を用いて、液晶電極およびＭＩＭの１つの「金属４層と
しての両方の機能をさせる。ＭＩＭ装置において使用す
る他の材料はまたとえば、ＮｉＣｒであり、これはわず
かに数百へ程度であるということにより効果的に透明で
あり結合した電極および金属化物として使用することも
できる。

ＭＩＭ層の形成において使用する特定の薄いフィルム技
術（スパッタリング、真空蒸着、陽極酸化など）を選ん
で、形成される材料およびガラス支持体材料と適合させ
る。

別の態様において、製作順序を逆にし、交さ導体３０を
析出および陽極酸化し１次いでイオン導体を引き続いて
析出させる。便宜上、絶縁層は陽明細目の浄書（内容に
変更なし） 極酸化により得るが、それは別の析出工程において形成
することもできる。

ほかの態様は第３図に示されている。液晶セルの１つの
側面として機能する１枚の平坦なガラス１８の内側に、
エツチング保護剤の薄いフィルム層２６を前述のように
形成する。次いでタンタルの薄いフィルムをエツチング
保護剤上に形成し、次いで光エッチングして別確な領域
３４を形成する。タンタルの領域を陽極酸化して五酸化
タンタルの表面層３６を形成する。次に金の薄いフィル
ム層を支持体上に形成する。この層から、２つの金のバ
ット３８ａおよび３８ｂを各領域３４上に光形成して、
１対の背面対背面のＭＩＭに等しい構造を生成する。リ
ード４０ａおよび４０ｂは金のパッドと一体的に形成す
る。各リード４０ａは領域３８ａの１つとＭＩＭが制御
するベルの電極２４との間を延びる。各リード４０ｂは
互いに同明細書の浄書（内容に変更なし） し列においてＭＩＭ上のパット３８ｂを相互に接続する
。この態様の利点は、装置が対称であるためスイッチの
特性が電流の極性に依存しないということである。ＭＩ
Ｍ装置の１つの側に金を使用するという利点は、それが
装置の回路との低い抵抗の接続を許すということである
。

この態様を製作する別の方法において、リード４０ａお
よび４０ｂはタンタルであり、そして領域３４と同時に
形成する。リードは、引き続いて除去するホトレジスト
で被覆することにより、陽極酸化から保護する。

第１図の態様を参照して前述したように、第３図のセル
の製作の工程数は、バッド３８、リード４０および電極
２４を、インジウムスズ酸化物の部分的に透明な薄いフ
ィルムとして、同時に形成する場合、減少する。

マトリックスの交さ点においてＭＩＭスイッチ明細書の
浄書（内容に変更なし） を用いると、液晶表示画要素のマトリックス・アドレス
呼出し配列の高いレヘルのマルチプレクシング（１００
〜１０００ライン）を、狭い見る角度、オン・オフ要素
の間の低いコントラスト比および大きく制限された使用
温度範囲という先行技術の問題を生じさせないで、得る
ことができる。

ＭＩＭスイッチはセルの透明側に作ることができ。

かつ画要素を妨害するほど大きくないので、透過および
反射の表示の両方において使用できる。

薄いフィルムのＭＩＭ装置は厚さが１０ミクロンよりも
非常に薄い、すなわち、１ミクロン程度であるので、Ｌ
Ｃ材料と側面を接する透明な板上にＭＩＭ装置が存在し
ても、厚いフィルムの装置のようにＬＣ材料の対応する
薄い層の使用を妨害しない。それゆえ、ＬＣ材料の抵抗
が非常に高く１０１０オーム／Ｃ■の程度であると仮定
すると、ＭＩＭ装置を通る電荷はＬＣ抵抗によって制限
される。使用するＭＩＭ装置が非常に低い電流、すなわ
ち、−１０μ八程度の電流においてスイッチ特性を示す
という事実と結合して、ＭＩＭ装置は非常に低い電流の
もとに使用でき、これによって過度の熱を放散すること
により破壊する機会が減少する。大きい領域（たとえば
、９インチ×９インチ〉の高いベル密度（たとえば、２
５ミル平方より小さいベル領域）への意図する応用にお
いて、ＭＩＭ装置の製作は、薄いフィルムのトランジス
タ・スイッチの製作が一層複雑でありかっ収率が低いと
いうことにより特徴づけられるので、薄いフィルムのト
ランジスタ・スイッチよりも有意のコストの利益を提供
する。その上、提案された製作技術は、コストのため、
さらに既知の技術を用いることにより精確に平坦なガラ
ス表面を形成でき、このためＬＣセルの厚さの変動をほ
とんどなくすことができるので、ケイ素のＩＣ技術より
も非常にすぐれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＬＣ表示のマトリックス・マルチプレクスド
・アドレス指定構成を示す略図である。 第２図は、ＭＩＭの１つの形態を用いる液晶表示セルの
一部分の、縮尺ではない、部分断面、部分斜視図である
。 第３図は、第２図と類似するが、ＭＩＭの別の形態を用
いる表示セルの１枚の板を示す。 １０・・・一連の行導体、１２・・・一連の列導体、１
４・・・ＬＣ画要素（ベル〉、１６・・・薄いフィルム
のＭＩＭ装置、２８・・・表面積、３０・・・金の棒、
３２・・・薄いフィルムの導電性リード、３４・・・明
確な領域、３６・・・表面積。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、実質的な透明な画要素の電極の行列の配列を析出し
   、それぞれの電極の列に隣接して一連の行導体を析出し
   、前記行導体の材料は金属−絶縁体−金属装置における
   使用に適し、金属−絶縁体−金属装置における使用に適
   する絶縁材料をそれぞれの画要素に連合する該行導体の
   少なくとも複数の領域にわたって形成し、 そして一連の交さ導体を各領域にわたつて析出してそれ
   ぞれの連合する画要素へ延長し、前記交さ導体の材料は
   該材料を薄いフィルムの技術により析出する金属−絶縁
   体−金属装置における使用に適することを特徴とするマ
   トリックス・マルチプレクスド液晶表示セル用のガラス
   支持体の製造方法。 ２、前記材料の析出順序を逆にすることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３、前記交差導体はそれらのそれぞれ連合する画要素の
   電極と一体的に形成することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項あるいは第２項記載の製造方法。 ４、前記絶縁体材料は前記行導体の陽極酸化によって形
   成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製
   造方法。 ５、前記ガラス支持体は熱的に酸化され、スパッタリン
   グにより析出されたタンタルのエッチング保護剤で初め
   被覆することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   製造方法。 ６、前記行導体はタンタルのスパッタリングにより析出
   され、光エッチングされた線であることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項記載の製造方法。 ７、前記実質的に透明な材料は光エッチングされ、蒸着
   されたニクロムであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の製造方法。 ８、前記実質的に透明な材料はインジウムスズ酸化物で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造
   方法。 ９、第２ガラス支持体上に実質的に透明な電極の領域の
   配列を薄いフィルムで形成し、そしてリード手段により
   前記領域を選択的に電気的に結合し、そしてガラス支持
   体をそれらの間のネマチック液晶材料および前記第２支
   持体上の対応する領域に向かい合う前記第１支持体上の
   領域と一緒に密封して、それらの間に画要素を定めるこ
   とをさらに特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造
   方法。 １０、各金属−絶縁体−金属装置の該一方の側の金属は
   その直列に接続される画要素の電極と一緒に単一の均質
   な実質的に透明な層として形成されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 １１、前記金属−絶縁体−金属装置の絶縁体は五酸化タ
   ンタル、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、オキシ窒化ケ
   イ素および一酸化ケイ素からなる群より選ばれた１つで
   あることを特徴とする特許請求の第１項記載の製造方法
   。 １２、前記金属−絶縁体−金属装置の少なくとも一方の
   側の金属はタンタル、アルミニウム、金、インジウムス
   ズ酸化物およびＮｉＣｒからなる群より選ばれた１つで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造
   方法。 １３、前記金属−絶縁体−金属装置は、一方の金属がタ
   ンタルであり、他方の金属が金であり、また、絶縁体が
   五酸化タンタルであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の製造方法。 １４、前記金属−絶縁体−金属装置は、その一方の金属
   がアルミニウムであり、他方の金属が金であり、また、
   絶縁体が酸化アルミニウムであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の製造方法。 １５、前記金属−絶縁体−金属装置の絶縁体は五酸化タ
   ンタル、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、オキシ窒化ケ
   イ素および一酸化ケイ素のいずれか、前記金属の少なく
   とも一方の側の金属はタンタル、アルミニウム、金、イ
   ンジウムスズ酸化物およびＮｉＣｒのいずれかであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造方法。