JPH0445427A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH0445427A
JPH0445427A JP2154574A JP15457490A JPH0445427A JP H0445427 A JPH0445427 A JP H0445427A JP 2154574 A JP2154574 A JP 2154574A JP 15457490 A JP15457490 A JP 15457490A JP H0445427 A JPH0445427 A JP H0445427A
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JP
Japan
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electrode
liquid crystal
resistor
nonlinear
current
Prior art date
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Pending
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JP2154574A
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English (en)
Inventor
Eiji Mizobata
英司 溝端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Priority to DE69124642T priority patent/DE69124642T2/de
Priority to US07/714,967 priority patent/US5299040A/en
Priority to EP91109700A priority patent/EP0461648B1/en
Publication of JPH0445427A publication Critical patent/JPH0445427A/ja
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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素子に関する。
〔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
した液晶表示素子(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、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。この画素をマトリクス状に配したマトリクス型
LCD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−透過率特性
の立上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かる実効電圧
比は低下し、選択がそ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(STN
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が提案されている。
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
が比較的簡単であるため、製造工程が簡略化でき、高歩
留り、低コスト化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−非線形
抵抗体−金属構造を有する素子(以下MIM素子または
MIMと略す)を用いたLCD (以下MI M−LC
Dと略す)である。MIM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
線形により、TFD−液晶の電圧−透過率変化特性の立
上がりは急峻になり、液晶表示素子の走査本数を大幅に
増やすことが可能になる。このTFDLCDの等価回路
を第5図に示す。
MIM素子において、最も重要な材料は非線形抵抗体の
材料である。最も知られている非線形抵抗体材料として
は酸化タンタルが知られている。
このようなMIMを用いたLCDの従来例は、論文では
、例えば、D、R,Baraff、et al、、 ”
TheOptimization of MetaトI
nsulator−Metal Non1inear 
Devices for Use in Multip
lexed LiquidCrystal Displ
ay″IEEE Trans、Electoron D
evices、vol、ED−28,PP736−73
9(1981)、及び両角伸冶、他、著250X240
画素のラテラルMIM−LCDテレビジョン学会技術報
告(IPD8B−8>、p39−44.1983年12
月発行)に代表的に示される。
このようなMIM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 −V’(aは定数)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保に正負対称であること及びMIM
素子の容量が小さいことである。ところが、非線形抵抗
体として酸化タンタルを用いたMIM素子は対象性は良
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MIM素子用非
線形抵抗体として開発されている。例えば、M、 5u
zuki et at   A New Active
 DiodeMatrix LCD using  O
ff stoichometric  5iNxLay
er″Proceedings of the SID
、 Vol、28 p101104.1987を参照。
これまでの従来型のMIM−LCDの構造を次に示す。
窒化シリコン系MIM素子を用いた構造の断面図を第6
図に示し、MIM素子が形成されている基板の平面図を
第7図に示し、MIM−L CDの一部の透視構造平面
図を第8図に示す。
第6図は、薄膜二端子素子接続電極2を下部電極とし、
その上に非線形抵抗体3の窒化シリコンが成膜され、リ
ード電極4及び画素接続電極12が上部電極として成膜
されている。また、画素室fi7は画素接続電極12と
接続されている。
方、第8図に示すようにリード電極4は液晶セルの外ま
で引出され、駆動回路に接続される。対向透明電極10
は、リード電極4と直交し、画素電極7にほぼ対応する
幅でストライブ状にパターン化され、駆動回路に接続さ
れる。リード電極4は第5図に示すデータ電極13才た
は走査電極17のいずれか一方に対応し、対向透明電極
10はデータ電極13または走査電極17の残りに対応
する。
〔発明が解決しようとする課題〕
薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示素子は
TFT型アクティブマトリクス液晶表示素子に比べ構造
が簡単なため作製が容易であり、さらに単純マトリクス
液晶表示素子に比べ大容量の表示ができることで注目さ
れている。
しかし、従来の薄膜二端子素子では液晶を駆動させるた
めに長時間電圧を印加すると非線形抵抗体の電流−電圧
特性が変化し表示が変化してしまう。
本発明の目的は、非線形抵抗体の電流−電圧特性が変化
しても液晶表示素子の表示特性は変化しない薄膜二端子
素子型液晶表示素子を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、非線形抵抗素子を介してリード電極と
画素電極とが接続されてなる下部基板と、画素電極と対
応して対向透明径を設けた上部基板と、この上部下部基
板に挟まれた液晶とからなる液晶表示素子において、非
線形抵抗素子と直列に定抵抗体を設けたことを特徴とす
る液晶表示素子が得られる。
〔作用〕
本発明における薄膜二端子素子型アクティブマトリクス
液晶素子を、その1画素の例を示した第1図に基づいて
説明する。
薄膜二端子素子の構造は下部電極として2つの非線形抵
抗体3を接続する薄膜二端子素子接続電極2を用いてい
る。この薄膜二端子素子接続電極2の上に非線形抵抗体
3を設け、その上に下部電極と直交する形で下部電極の
両端にリード電極4と定抵抗接続電極5を下部電極との
交差面積を同一にするように形成している。さらに定抵
抗接続電極5は定抵抗体6を通して画素電極7と接続し
ている。これにより、2つの薄膜二端子素子と定抵抗体
及び画素電極が直列に接続された構造になっている。
これにより第4図の電流−電圧特性に示すように非線形
抵抗体の電流電圧特性が変化しなとしても、非線形抵抗
体と定抵抗体を合わせた電流−電圧特性の駆動電圧付近
での電流−電圧特性は変らない、したがって、この薄膜
二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示素子は、非
線形抵抗体の電流−電圧特性が変化しても液晶の表示特
性は変化することがない。
〔実施・例〕
以下に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
第1図および第2図は、本実施例により得られる8M二
端子素子を用いたアクティブマトリクスLCDの1画素
の断面図およびその下部基板面上の平面図である。下部
ガラス基板1を5i02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省略することも
でき、本実施例では省略している。まず下部電極として
Crを300から600A程度形成し、通常のフォトリ
ソグラフィ法により薄膜二端子素子の下部電極となる薄
膜二端子素子接続電!!i2を形成する。
次に非線形抵抗体3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窒化シリコン層を80OA
から2000A程度形成する。続いて上部電極としてC
rを100OA形成し、フォトリングラフィ法によりパ
ターン化し、リード電極4と定抵抗接続電極5となる。
その後窒化シリコンをフォトリソグラフィ法によりパタ
ーン化する。
さらにTaを約10OA形成し、フォトリングラフィ法
により蛇行型の細長い形にパターン化し定抵抗体6を形
成する。その後、画素電[7として酸化インジウム−ス
ズ(通常ITOとよばれている)をパターン化形成する
上部ガラス基板上にITO膜を形成、パターン化し、対
向透明電極10とした。これは第6図に示した従来例の
薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶パネルと同
様であり、また通常の単純マトリクスLCDともほとん
ど同一である。下部ガラス基板1と上部ガラス基板11
とは配向処理をほどこした後ガラスファイバ等のスペー
サを介して張合わされ、通常のエポキシ系接着剤により
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
して薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶素子を
完成しな。
実施例では非線形抵抗体を窒化シリコンに限ったが、こ
の化シリコンカーバイドや酸化シリコンなどでも同様な
効果が得られた。
〔発明の効果〕
本発明を適用するならば非線形抵抗体の電流−電圧特性
が変化しても薄膜二端子素子全体の駆動電圧付近での電
流−電圧特性は変化しない。これにより、非線形抵抗体
の電流−電圧特性が変化しても液晶の表示はほとんど変
化しなくなった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による薄膜二端子素子型アクティブマト
リクス液晶素子の実施例の断面図、第2図は平面図、第
3図は本発明による薄膜二端子素子型アクティブマトリ
クス液晶素子の等価回路、贅4図は前記薄膜二端子素子
の電流−電圧特性を示す図、第5図はTFD−LCDの
一般的な等価回路、第6図、第7図、第8図は従来の薄
膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶素子の例を示
した断面図、平面図、透視構造平面図である。 1・・・下部ガラス電極、2・・・薄膜二端子素子接続
電極、4・・・リード電極、5・・・定抵抗接続電極、
6・・・定抵抗体、7・・・画素電極、8・・・配向膜
、9・・・液晶層、10・・・対向透明電極、11・・
・上部ガラス電極、12・・・画素接続電極、13・・
・データ電極、14・・・非線形抵抗素子、15・・・
定抵抗素子、16・・・液晶素子、17・・・走査電極
、18・・・端子部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 非線形抵抗素子を介してリード電極と画素電極とが接続
    されてなる下部基板と、前記画素電極と対応して対向透
    明電極を設けた上部基板と、この上下部基板に挟まれた
    液晶とからなる液晶表示素子において、前記非線形抵抗
    素子と直列に定抵抗体を設けたことを特徴とする液晶表
    示素子。
JP2154574A 1990-06-13 1990-06-13 液晶表示素子 Pending JPH0445427A (ja)

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JP2154574A JPH0445427A (ja) 1990-06-13 1990-06-13 液晶表示素子
DE69124642T DE69124642T2 (de) 1990-06-13 1991-06-13 Nachbildfreie Matrix-Flüssigkristallanzeige mit Metall-Isolator-Metall-Elementen
US07/714,967 US5299040A (en) 1990-06-13 1991-06-13 Metal-insulator-metal type active matrix liquid crystal display free from image sticking
EP91109700A EP0461648B1 (en) 1990-06-13 1991-06-13 Metal-insulator-metal type matrix liquid cristal display free from image sticking

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58172690A (ja) * 1982-04-01 1983-10-11 セイコーエプソン株式会社 液晶電気光学装置
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