JPS61175624A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPS61175624A
JPS61175624A JP60016743A JP1674385A JPS61175624A JP S61175624 A JPS61175624 A JP S61175624A JP 60016743 A JP60016743 A JP 60016743A JP 1674385 A JP1674385 A JP 1674385A JP S61175624 A JPS61175624 A JP S61175624A
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JP
Japan
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layer
liquid crystal
crystal display
display device
type
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Pending
Application number
JP60016743A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Iwano
岩野 英明
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPS61175624A publication Critical patent/JPS61175624A/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
    • G02F1/1365Active matrix addressed cells in which the switching element is a two-electrode device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

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〕 本発明は各画素に非線形素子を設け、多重化を可能にし
、且つ製造工種を大幅に減少させt液晶表示装置に関す
る。
〔従来の技術〕
液晶表示装置は大形表示装置を実現する定めに各画素に
非線形制御装置を設ける。従来の前記非線形制御装ff
Kけ薄膜トランジスタrTyT)に代茅される3端子素
子とバリスタ、金属−絶縁体−金属(M工M)、2つの
lイオードを逆方向につないだパックトウバダクダイオ
ード(以下BTBDと称する)等の2端子素子等がある
〔発明hζ解決しようとする問題点〕
しかし前述の従来技術では、3端子素子の場合製造プロ
セスht長く難しい即ちTPT1ft!1作するために
は6〜8回の7オトリソグラフイエ程を通+友めには各
層の制御Vcは細心の注意を必要とし歩留りを向上させ
製造コストを下げるのが難しいという問題点を有する。
ま友バリスタ%M工Mは非線形素子の容量が大きく、こ
れを通じてのりpストークが問題となり、付加容量の設
置や素子構造に特別の工夫が必要である。また半導体層
として非晶質シリコン(以下α−5fflと称する)を
用いeBTBDけα−8jがプラズマ放電分解忙よって
形成できる為忙低温で大面積にh+って薄膜形成可能な
ため、安価なガラスを基板とし念大形ディスプレイ用の
スイッチング素子として好的である。
ta2図は従来のBTBDを含む画素部の断面図である
。絶縁基体201上に共通電筆となるn型α−FJi層
202、i型a−sfi層03を積層し、a−s<の上
面にシ1ットキー形成するプラチナ、金等の金属電極2
04を設置し非線形素子を形成中る。しかしこの従来技
術においてもフォトリングラフィの技術が4回必要であ
り大幅な製造コストの減少は難しいという問題点を有し
ている。そこで、第゛2図に示す素子構造を有する非線
形素子を形成し、フォトリソグラフィの工穆を2回で行
ない、Il造工穆を大幅に減少させる素子構造がある。
しかしこの素子Kかいても閾値電圧が高く液晶を駆動さ
せる九めの印加電圧ht高いという問題点がある。また
素子の電気的非線形特性が悪いことがあり、低闇値の素
子を安定忙製造にけ問題点を有している。
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的と干るところは安価なガラス基板を用い、製造1
穆を大幅に減少させ、且つ駆動用の電圧の低い液晶表示
装置を提供するところkある。
r問題点を解決するための手段〕 本発明の半導体装置は前記非線形装置がBTBDであり
、絶縁基体201上され比重TOKよる行電極とセル電
接の間ICP型α−sj層とイ型α−8i層とn型a−
si層とα−sj : Ge層を順次積層し、前記P層
・α−8i層の層厚が100〜300Aであり、周期律
Na1l−b族元素のBi元素に対する割合がI X 
10−’ 〜5 X 10″″Sであり、前記t!Ja
−Bi層の層厚が500〜2000 Aであることを特
徴とする。
〔作用〕
本発明の上記の構成によれば、非線形素子を形成するま
でに工TOと、a−S<部の2回の7オトリソグラフイ
エ程を必要とするの入であり製造1穆が極めて短く簡単
である。更忙、上記非線素子のi層の層厚により、i層
に加わる電界強度が大きくなり、低い閾値電圧で液晶駆
動が可能となりP層の層厚及び添加不純物量により、素
子の横方向のリーフ電流をおさえ、高い0N10FIP
比を持つスイッチング素子の形成が可能となる。更にα
−8G Ge層は導電率が高く且つ光吸収係数が大であ
るので遮光層として働きBTBDの誤動作を押える。
〔実施例〕
第1図は本発明の実施例における液晶表示装置の1画素
の断面図であって、101けガラス等の絶縁性基体10
2け工Toから成るセル電極103け工TOからなる行
電極、104は臭素等の周期律表第1−b族元素を混入
し7’tP型α−s<、1osは不純物の混入のないi
型α−si層、106はモノシランガス(8sH+)、
ゲルマンガス(GllH4)を混合してプラズマOVD
法等により形成されたα−Bi : Gg合金層である
。α−si : Gg *は半金属的性質を持ち且つ可
視光をほとんど吸収するので電極及び遮光層としての役
割を担う。第5図は本実施例における非線形素子の電流
電圧特性を両対数スケールで示したものである。301
けi型α−Bi層の層厚を、1000AKl、て形成し
た非線形素子の電流電圧特性を、3o2け7層の層厚を
2000λとした場合の電流電圧特性を示す。i層層厚
により閾値電圧の低減め一可卵である。fa4図は本実
施例にシける非線形素子の閾値電圧とi型α−Bii層
層厚関係を示す。
i層層厚の減少により閾値電圧が低減する。iM層厚2
oooX以上では、液晶駆動の印加電圧が30V近くと
なり使用で角ず、逆に500λ以下では絶縁破壊の電圧
jC低くこれも使用できない。従って実用可能なi層層
厚け500λ乃至2000λであり、更に好適には80
0λ乃至(p00λである。第5図は本実施例における
非線形素子の電流電圧特性を両対数スケールで示し、5
01けP型α−si層中の臭素元素のBiに対する割合
が5 X 10−’且つ層厚が、200λの非線形素子
の電流電圧特性であIll、502ばP型n−B1層中
の臭素元素のSiに対する割合が5 X 10−3且つ
層厚が200λの場合、503けP型α−8i層中の臭
素元素のsiに対する割合が5 X 10−’層厚が5
00大の場合の電流電圧特性を示す。図から明らかなよ
うKP型α−sj層中の臭素元素に対する8iの割合が
5X10−’以上では充分なON10 FF比をとれず
、IXIQ’−’以下で屯同様にON10 FF 比を
とれない。従ってP型α−sj層中の臭素元素のSiに
対する割合けI X 10−4乃至5×10匂であり、
好適にけ5X10−4乃至I X 10−’であっt0
更にP型α−8i層の層厚け500λ以上では充分な0
N10FF比をとれず、50X以下では充分な特性の制
御ができない。従ってP型α−Bi層の層厚けsoX 
 乃至500λであり、好適にけ100ス乃至300ス
である。
箪6図に該BTBDKよるマトリックス液晶ディスプレ
イの回路構成図である。601けマトリ9クス配置され
たデータ線、602け走査線である。
603け液晶表示素子、604けBTBDを示す。該液
晶表示素子と#BTBDけ直列に接続されて単位画素が
形成されている。データ線にかかる電圧パルスの振幅V
dと走査線にかかる電圧パルスの振幅VSの差(Vd−
vs)が液晶に加わる正味電圧となり。
これが非線形素子の限界電圧vthより低ければ液晶表
示素子には電圧が印加されず、正味電圧ht非線形素子
の限界電圧と液晶の閾値電圧より高ければ液晶表示素+
K電圧が印加され、画素の液晶の光学状Imを変更する
ことができる。更!/C#BTBDけ正負電圧に対して
対称的なスイッチング特性を有するために、正負電圧を
交互に印加して動作させることが可能で、液晶の寿命を
延ばすことが可能である。
第7図に本発明による液晶表示素子の製造方法を説明す
る。ガラス等の絶縁基体701上に工T。
をスパッタリング等の方法忙より薄膜形成を行なう(2
$7−b図)。画素電極及び行電極のパターンをフォト
エツチングの工程により形成する(第7図−0図)。し
かる後に、該基板を真空容器中の基板支持台の上に設置
し、P層a−S<、S層α−si、 n Ma−Bi 
、  a−8fGg層を同一真空容器中で連続形成する
(第7−d図)。
次忙フォトリングラフィの工11によりα−F3i G
g。
α−8i膜hi一度にパターン形成されセル電極が得ら
れる(第7−8図)。
本実施例によって得られ之非線形素子は第3図に示す如
く十分なスイッチング特性を有し、多重化の可能な大面
積の液晶表示装置を前記駆動方法により均一でコントラ
スト比の高い画像表示が可能であっ之。本與施例VCカ
いては、スイッチング素子のパターン形成までにフォト
リングラフィの工程が2回必要とするだけであり、従来
の液晶表示装置忙比較して工程数が3〜4回減少する几
めに大幅な歩留りの向上を期待できる。ま念工T。
の形成以後、最終の電極層の形成までが同一の真空槽内
で形成可能なため、従来のTIFTのような精密な界面
制御を必要としないのでこの点でも歩留妙の向上を期待
できる。
〔発明の効果〕
以上述べtように本発明によればセル電極を行電極の間
にBTBDtl−形成し之ことにより、従来の液晶表示
装置の製造方法を比較して工程数を減少させることがで
き、その結果、大幅忙歩留りが向上し、信頼性が高く且
つ安価な液晶表示装置の製造が可能となるという効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による液晶表示装置の画素部の主要断面
図。 第2図は従来のBTBD非線形素子を用い次液晶表示装
置の画素部の主要断面図。 第3図は本発明によるBTBDの電流電圧特性を表わす
特性図。 填4図は本発明によるBTBDのi型α−si層層厚と
閾値電圧の関係を表わす特性図。 第5図は、本発明によるBTBDの電流電圧特性のα−
8i (1層)のP濃度の相違による特性図。 第6図は本発明によるマトリックス駆動液晶ディスプレ
イの回路構成図。 第7図(ロ))〜(g)は誘発明忙よる画素部製造工種
を示し九図。 101 、201・・・・・・絶縁性基体102 、2
06・・・・・・セル電極103・・・・・・行電極 104・・・・・・α−8j(1層) 105 、203・・・・・・α−si (i層)10
6 、205−−・−α−8iCn層)107・・・・
・・α−Bi 0g層 108 、207・・・・・・対向電極109、.20
8・・・・・・対向基体204・・・・・・シ百ットキ
ー電極 109 、208・・・・・・対向基体204・・・・
・・シ1ット千−電極 301 ・・・・・・α−Bi (i層) 層厚100
0 Aのときの電流電圧特性 302・・・・・・α−Eli (i層) 層厚200
0 Aのときの電流電圧特性 401・・・・・・α−Bi (i層)層厚と閾値電圧
の関係501・・・・・・α−5i(p層) 200 
p、中の臭素濃度が5 X 10”−’ のときの電流
電圧特性502・・・・・・α−eVCp層) 200
 A中の臭素濃度が5X10−’  のときの電流電圧
特性503・・・・・・αコSイ(1層)50(l中の
臭素濃度が5 X 10”’  のときの電流電圧特性
601・・・・・・データ線 602・川・・データ線 603・・・・・・液晶表示素子 604・・・・・・バダクトゥバックlイオード701
・・・・・・絶縁性基体 702・・・・・・工T0 703・・・・・・α−5iCP層) 704・・・・・・α−Sイ(i層) 705・・・・・・α−Bi(n層) 706・・・・・・α−si att層以  上

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)マトリックス状に配列された電極間に液晶を設け
    、対向する前記セル電極の一方には行電極とセル電極の
    間に電気的非線形手段を有し、各対向セル電極間に前記
    非線形手段の持つ限界電圧と前記液晶の持つ閾値電圧の
    和より大きな電圧を印加することによって液晶の光学状
    態を変更させ駆動し得る液晶表示装置において、前記非
    線形手段が前記行電極とセル電極の間に周期律表第II−
    b族元素を含む非晶質硅素(p層)と不純物を含まない
    非晶質硅素層(i層)、周期律表第V−b族元素を含む
    非晶質硅素(n層)を順次積層して成ることを特徴とす
    る液晶表示装置。
  2. (2)前記p層中の周期律表第II−b族元素の硅素元素
    に対する割合が1×10^−^4乃至5×10^−^3
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液
    晶表示装置。
  3. (3)前記i層の層厚が500Å乃至2000Åである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液晶表示
    装置。
  4. (4)前記p層の層厚が50Å乃至500Åであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液晶表示装置
  5. (5)前記非線形手段の上に不透明且つ導電性の電極が
    形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の液晶表示装置。
  6. (6)前記不透明且つ導電性の電極が硅素及びゲルマニ
    ウム元素を主成分とする非晶質材料であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の液晶表示装置。
JP60016743A 1985-01-31 1985-01-31 液晶表示装置 Pending JPS61175624A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0260673A2 (en) * 1986-09-17 1988-03-23 Konica Corporation Active matrix element and method of manufacturing the same
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