JPS6068324A - 薄膜トランジスタ基板 - Google Patents

薄膜トランジスタ基板

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JPS6068324A
JPS6068324A JP59148305A JP14830584A JPS6068324A JP S6068324 A JPS6068324 A JP S6068324A JP 59148305 A JP59148305 A JP 59148305A JP 14830584 A JP14830584 A JP 14830584A JP S6068324 A JPS6068324 A JP S6068324A
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JP
Japan
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liquid crystal
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display
semiconductor
layer
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JP59148305A
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English (en)
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Yukitoshi Okubo
大久保 幸俊
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS6068324A publication Critical patent/JPS6068324A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • GPHYSICS
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    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512Light shielding layers, e.g. black matrix

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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】 本発明は、液晶表示装置、特に表示装置を構成する表示
等板上に駆動用の半導体アレイが一体化されて設けられ
た液晶用表示セルに用いる薄膜トランジスタ基板の改良
に関する。
液晶による表示装置は、 (1)受動型(パッシブ)ディスプレイで消費電力が非
常に小さいこと。
(2)低電圧で動作できること。
(8)ハネル型の素子にできること <4)大型表示も可能なこと 等、発光型(アクティブ)ディスプレイに見られない特
徴を有しているので、近年数多くの研究・開発が進めら
れている。
この様な液晶表示装置の中でも、特開昭50−1759
9号公報に示されている様な数多くの画素をマトリクス
駆動する表示装置は特に注目を集めて来ている。
即ち、この種の装置は第1図(a)に示す様に、表示用
パネルを構成する基板(ガラス等)上に2〜10本/露
程度の密度でマトリクス配置された駆動用薄膜トランジ
スタ(TPT:Th1n FilmTransisto
r)を設けたものである。TPTは、基板S上に形成さ
れたゲート線1a及び1 a’(透明又は金属の薄膜導
電膜からなる)、該ゲート線上に設けたゲート電極l、
■、l、1該電極上に積層した絶縁膜■、前記ゲート電
極上に絶縁膜を介して形成した薄膜上の半導体2.2.
2,2、半導体の一端に接して設けたソース線(導電膜
から成る) 3.3’ 、及び半導体装置端に接して設
けたドレイン電極4.4.4.4等から構成されている
。第1図(b)は、第1図(a)の矢印B方向から眺め
た平面図であり、マトリクス駆動回路の一部を示してい
る。
又、第2図は、第1同市)を線分AA’に沿って切断し
た拡大断面図を示している。第2図に於いて、7及びS
はガラス等の基板、4及び41前述のドレイン電極、8
は対向電極である。4.4.8等には、IulOs、5
nOx等の透明導電膜或いは場合によってAu l A
l l Pd を等の金属薄膜が使用される。1,1.
及び2,2 はそれぞれゲート電極及びソース線であっ
て、AI 、Au I Ag tPt、 Pd、 Cu
 等の金属が使用される05.5′及び9は絶縁膜であ
り、2″、2″はCdS 、 edge等の半導体、1
0はスペーサー、11は液晶層である。
尚、表示装置では、動的散乱モード(DSM)ねじれ配
列ネマティック(TN)等表示モードのいずれを利用す
るか或いは装置を透過型又は反射型にするか等に応じて
、種々の液晶分子配向状態及び偏向板・λ/4板・反射
板等の光学検知手段が適宜設定される。
駆動方法を概説すれば、例えばゲート線1a、la’に
画像信号を、ソース線3.3′には駆動用電圧を走査し
て印加すると(ゲート線に信号が入力されている間に限
って)、これらの電極の交点のうちの選択された箇所で
ソース(3,3’)−ドレイン(4,4)間が導通して
、ドレイン電極と対向電極(8)との間に電場が生じ、
液晶層11の液晶分子の配列状態が変化して表示が行な
われる。
この様な表示装置によって、テレビ画像信号の表示の様
に、複数の階調性或いは高速応答性が要求される表示を
行々う場合、表示セルの動作特性は、液晶層の厚さに非
常に鋭敏なことが知られている。
従って、良好な階調性或いは高速応答性を得る為には、
液晶層の厚さを、一定面積以上(例えば10eM平方以
上の範囲)にわたって、できる限り薄く(例えば数μm
〜・10μm)且つ均一にする必要がある。
上記の様な観点から、液晶層の厚さを一定に保つ為に、
液晶中に一定の粒径の不活性な部材を混入せしめる方法
、或いは基板のほぼ全表面に樹脂製の平行線状或いは円
形・三角形・多角形状の点状物を形成する方法等も知ら
れている。
しかしながらこれらの方法では、液晶の分子配列が乱さ
れ、「見え」が低下する恐れがある。
又表示面全体で、液晶中に不活性部材を均一に混入させ
ることは実際には相当に困難である。
更に、上記の様な表示セルは、パッシブ型である為に従
来では次の様な不都合が生ずることがある。即ち、パッ
シブ型表示であるから、外光によって表示面を照射する
必要があるが、「の材料であるCdS 、 CdSe等
の半導体は、顕著な光導電性を有しておシ、観察用の外
光により動作特性が不安定になることがある。この改良
方法としてTeを用いる方法、或いはCaFt及びSt
owから成る(多層)増反射膜を半導体上に積層する方
法等も知られているが、材料の汎用性・毒性或いは工程
の複雑さ等を考慮すると、必ずしも実用的ではない。
本発明は、上記諸点に鑑みて成されたものであり、その
主な目的は、安定な動作特性を有し、広い面積にわたっ
て良好な階調性及び応答性を有する表示セルを得ること
にある。
又、本発明の別な目的は、汎用性・毒性の点で材料の選
択の自由度が制限されない表示セルを得ることにある。
或いは又、本発明の更に別な目的は、生産上実用的な表
示セルを得ることにある。
本発明のかかる目的は、基板上にゲート電極、絶縁膜、
半導体膜と該半導体膜に接するソース電極及びドレイン
電極を有する積層構造体をマトリクス伏に配置した薄膜
トランジスタ基板において、前記積層構造体の上に光逍
へい部材を設けた薄膜トランジスタ紙板によって達成さ
れる0 この様に半導体が設けられている部分の層厚を、液晶層
の厚さを一定にする為のスペーサーとして使用すること
によって、動作特性が安定するのみならず、広い面積に
わたって、良好な階調性・応答性を有するコンパクトな
液晶表示セルが得られる。そして特に半導体が形成され
ている部分に、光漏へい部材を設け、この積層部分の厚
さをスペーサーとして利用すれば、特に動作特性が安定
化し、又半導体材料の選択の自由度本制限されない実用
的な液晶用表示セルが得られる。
第3図は本発明表示セルの断面構成の一例を示す(第2
図と同一の番号は第2図と同一のものを示す)。液晶層
11の厚さは、ゲート電極/絶縁層/半導体/ソース電
極等の積層構造により、所定の値に設定される。該装置
では半導体形成部に必要に応じて所定の液晶層の厚さを
得る為の制御部材6.6′が設けられている。部材6.
6′の材料としては、絶縁性で化学的に安定なものが使
用されることが望ましい。そして特に6.6′を光漏へ
い部材で形成すれば、動作特性の安定化に於いてより好
ましい結果が得られる。
光漏へい部材の材料としては、黒色又は暗色の光吸収性
で化学的に安定な材料が好ましい。
例えば蓮へい部材を液晶層、半導体2.2′ 等に直接
接触させる場合には、これらと光漏へい部材とが不要な
化学反応を生じないものを選択することが望ましい。具
体的には光吸収性で高抵抗のもの°例えばCoo、 M
n0t l VtOs t Nb0t tWOB g 
Moon t TIOg CaOAltOg HN10
A1tOs +Co0CrtOB I Fe0CrtO
a t Mn0CrtOs I Co0FelOs 。
Mn0Fe t Os 等が蒸着、スパッタリング等に
より薄膜として使用される。
尚10’は液晶層11を基板7とSとの間に封じ込めて
おく為のシール材であって、前述の従来のセルに於ける
スペーサー(10)の様に、必ずしも液晶層の厚みを一
定に保つ為の部材として機能させる必要はない。
この様なスペーサーは、第1図(C)に示す表示セグメ
ント(ドレイン電極4,4’、4”、4#)の頂点にそ
れぞれ設けられることになり、釣板7とSとが適度に圧
接されていれば表示装置のほぼ全面にわたって液晶層を
一定の厚みで正確に保持することができる。その結果、
液晶層への印加電圧を変えることによって階調表示を行
なわせる際には、所定の階調で表示を行なおうとするセ
グメントのすべてに、一様な電場が印加され、表示ムラ
のない忠実な表示が行なわれる0 更に、表示応答間は一般に液晶層の厚さとともに大きく
なるが、本発明の表示装置では極めて薄い液晶層が得ら
れるので、応答性に優れた表示が行なえるという利点も
ある。
或いは又、各表示セグメントの画像を表示しない部分に
スペーサーが点在しているので、表示面内での液晶分子
の配列の乱れも生じにくく「見え」の低下も起こりにく
いだけでなく、表示装置の薄型化の点でも、本発明の液
晶表示セルは見えを低下させることなく良好な結果を与
える。
即ち、表示装置を薄型化する場合、基板7及びSをでき
る限り薄くする必要があるが、従来の方法では、(基板
を薄くすると)広い面積で液晶層の厚さを正確に保持す
ることが困難であったシ或いは表示が行なわれる面の液
晶分子の配列状態を乱す傾向にあった。本発明によれば
この様な不都合を生じることがない。
本発明表示セルでは、投影型、透過型或いは反射型いず
れのタイプにしても良いし、又その表示モードについて
も、動的散乱モード(DSM)、ねじれ配列ネマティッ
ク(TN)、相転移型、垂直−水平配向効果型(DAP
)、ハイブリッド配列ネマティック(HAN )等いず
れのタイプが選択されても良い。これらのうちいずれの
タイプで表示を行なうかに従って、適当な液晶分子の初
期配列状態及び光学的検知手段(偏光板、λ/4板反射
板等)が設定される。
上述の構成の本発明表示セルに液晶を充填するには、基
板11及び140間の空間を負圧にした後、外圧との気
圧差を利用して液晶を充填することが望ましい。
例えば、表示面を構成する2枚の基板(その一方には、
半導体駆動部がマトリクス配列されている)を、低融点
ガラス、樹脂等適当な接着層を用いて接着しておく。構
造体には、1つの排気注入口を設けておき構造体を減圧
状態に置いた後、上記の排気注入口に液晶を浸しながら
除々に常圧状態を戻すと、2枚の基板間に液晶が注入さ
れる。或いは、排気口及び注入口をそれぞれ少なくとも
1つ設けておき、排気口を減圧吸引すると同時に、注入
口側から液晶を注入する方法をとっても良い。
尚、液晶の注入が完了した状態で基板内部がわずかに負
圧になっていると、縞板上の半導体が設けられている積
層構造部によるスペーサーとしての働きが良好になる。
或いは、半導体が設けられている積層構造部の対向する
基板との接触面に、接着層を設けておけば、上記と同様
に良好なスペーサー効果が得られる。
表示のモードに関しては、液晶の応用分野で知られてい
る。例えば動的散乱モード(DSM)、ねじれ配列ネマ
ティック(TN)%相転移型等積々のタイプが採用され
て良い。
本発明の表示セルは、スタティックな表示に対して良好
なコントラストが得られるのみならず、テレビ画像の様
な高い応答性が要求される動画表示に於いても安定で高
コントラストの表示が行なえる。テレビ画像信号の様に
高速応答性が要求される場合には、各セグメントに並列
に蓄積用コンデンサーを設け、フレームメモリーとして
利用することが望ましい。この場合の表示装置の断面図
を第4図に示す。蓄積用コンデンサーは、絶縁膜12を
介して隣接するゲートからドレイン電極の下側に延びた
導電膜13により構成されている。
本発明の液晶表示セルは偏光板、反射板、λ/4板、カ
ラーフィルター等を適宜設けることにより種々の表示モ
ード、及び投影型・透過型或いは反射型にして薄型化、
コンパクト化された表示装置として、各種パネルディス
プレイ:例えば時計或いは計算機等の表示板、小型テレ
ビ、ビデオカメラ用モニター等に応用される。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は半導体駆動回路を有する基板の一部分を
示す斜視図、第1図(b)はその平面図、第2図は第1
図(a)及び(b)に示す基板を有する表示セルの部分
断面図、第3図は本発明の表示セルの一部を示す断面図
、第4図は本発明の別の実施態様図である。 図に於いて、 1a11a’・・・ゲート線、1.1 .1 .1 ・
・・ゲート電極、2,2,2.2 ・・・半導体、3.
3′・・・ソース線、4,4.4.4 ・・・ドレイン
電極、5.5′、9.12、■・・・絶縁膜、6.6′
・・・制御部材、7.S・・・蓼板、8・・・導電膜、
10・・・スペーサー、10′・・・シール材、11・
・・液晶層、13・・・導電膜、である。 出願人 キャノン株式会社 2″4″Z”′ 1Aq−一

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基板上にゲート電極、絶縁膜、半導体膜と該半導体膜に
    接するソース電極及びドレイン電極を有する積層構造体
    をマトリクス伏に配置した薄膜トランジスタ基板におい
    て、前記積層構造体の上に光遮へい部材を設けたことを
    特徴とする薄膜トランジスタ基板。
JP59148305A 1984-07-16 1984-07-16 薄膜トランジスタ基板 Pending JPS6068324A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62159126A (ja) * 1986-01-07 1987-07-15 Seiko Epson Corp 液晶電気光学装置
JPH04127128A (ja) * 1990-09-18 1992-04-28 Sharp Corp アクティブマトリクス表示装置
CN104483790A (zh) * 2014-12-19 2015-04-01 友达光电股份有限公司 主动元件阵列基板与显示面板

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CN104483790B (zh) * 2014-12-19 2017-06-27 友达光电股份有限公司 主动元件阵列基板与显示面板

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