JPS62134628A - 蓄積コンデンサアドレスダイオ−ド型アクテイブマトリクス液晶表示装置とその駆動方法 - Google Patents

蓄積コンデンサアドレスダイオ−ド型アクテイブマトリクス液晶表示装置とその駆動方法

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JPS62134628A
JPS62134628A JP60275449A JP27544985A JPS62134628A JP S62134628 A JPS62134628 A JP S62134628A JP 60275449 A JP60275449 A JP 60275449A JP 27544985 A JP27544985 A JP 27544985A JP S62134628 A JPS62134628 A JP S62134628A
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JP
Japan
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liquid crystal
electrode
active matrix
storage capacitor
lead electrode
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JP60275449A
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Yoshihiko Hirai
良彦 平井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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、少なくとも一方の基板上にスイッチング素子
を形成した高デユティ・マルチプレックス駆動可能な大
表示容量液晶表示装置に関する。
その中でも特に、スイッチング素子として、非線形抵抗
素子を用いた液晶表示装置に関する。
〔従来の技術〕
近年、ツイスト・ネマティック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ックス型も使われ始めて
いる。このマトリックス型LCDの応用分野を広げるた
めには、β水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上りはあまり急峻で
はない。このことに因り、表示容t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た時、即ち
高デーティ駆動時においては、選択画素と非選択画素各
々にかがる実効電圧比は低下するので、選択画素の透過
率増加と非選択画素の透過率低下とbラフロストークが
生じる。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著しく狭くな
る。
従って、従来のLCDでは走査本数は、60本ぐらいが
限界である。
マトリックス型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ックス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ックスLCDの
試作品のスイッチング素子には、アモルファスシリコン
やポリ7リコン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
造法および構造が比較的単純であるため、製造工程が簡
略化でき、高歩留9、低コスト化が期待される薄膜二端
子素子(以下’I”FDと略す)を用いたアクティブマ
トリックスLCD (以下TFD−LCDと略す)も注
目されている。
これまで、LCDに用いられた’I’FDは、殆ど非線
形抵抗素子であり、その電流−電圧特性(1−V特性)
は、近似的に次の式で表わされる。
1:A−V ここで、Aは比例定数であり、αは抵抗の非咳形性を表
わす係数である。
α=1では% 1はVに比例し、Vの1に対する比でち
る抵抗f[R(=V/I)は一定であり1通常の抵抗の
特性を示す。α〉1では、IはVの増加とともに急激に
増加する。即ち、抵抗几はVの増加により急激に低下す
る。このRの変化は、αが大きい程急激である。従って
、αが大きい程、大きなスイッチング比がとれる。
LCDに用いる’J’FDICは、金属−絶縁体−金属
素子(以下MIM素子又はMIMと略″j)と、アモル
ファス・シリコン(以下a −S j (!: 略t)
を用いたダイオードが仰られている。MIMを用いたL
CD (以下、r旧ハ1−LCDと略す)従来例は、論
文ではティ・アールバラフ、他、著「ジ・オグティマイ
セー7wン・オプ・メタル・インシェレータφメタルー
ノンリニア・テバイシズー7ォア拳ユース・イン中マル
チブレツクスト・リキッド−クリスタルーディスグレイ
ズ」、アイ拳イー・イー−イー・トランザクション−オ
ン・エレクトロンーテバイシーズ、28巻、6号、頁7
36−739 (1981年発行)  (D、1(、B
araff 、etal、、 ”:[’he Opti
mizatton of Metal −Insula
tor−Metal Non1inear Devic
esfor tJse  in Multiplexe
d l、1quid Cry−stal 1)ispl
ays、″IEEE ’[rdns、Electron
pevices、vol 、ED−28,pp、 73
6−739(1981) )、 及び両角押漬、他、i
r’250X240画紫のラテラルMIM−LCDJC
D上ジョン学会技術報告(IPD 83−8) 、頁3
9−44゜(1983年12月発行)に代表的に示され
、特許公開公報では特開昭52−149090号公報、
 及び特開昭55−161273号公報中に代表的に示
され動作原理についても詳細に述べられている。
これらの文献中において、MIM−LCDば、1/10
00以上の高デスティで駆動可能であること、即ち、1
000X 1000画素のLCDyg、、4現可能であ
ることが示されている。
a −3i ダイオードを用いたLCD  (以下、a
−8i−LCDと略す)に関しては、 富樫清杏他、著
「2段ダイオードリンクを用いた210×228マトリ
クス液晶表示装置」 テレビジョン学会技術報告(11
−’D92−3) 1頁13−18.  (1984年
12月発行)、及び、セット・ヤニフ、他、著、[アe
ノベル・アモルファス・シリコン・スイ。
チング曽デバイス・フォア・ドライヴイング・アレ プ・ザ1985インタナシ蒼ナル・ティスフ当・リサー
チ−コンファレンス予8集頁76−79(1985年発
行) [Z 、Yaniv、 et al、、  −A
Novel Amorphous 5jlicon S
witchingDevice for Drivin
g Active MatrixLiguid Cry
stal Displays、 ” Confere 
−nce  I%ecord  of  the  1
985 1nternatio−nal  Displ
ay  Re5earch  Conference 
)バ・y7構造、といった種々のものが矧られている。
。 これらのI−V%性も、おおむね、前に述べたべ上乗式
で表わせる。上記各構造のダイオードは、I−v%性に
ついて、各々、(1)低′亀圧印別時に電流が流れやす
い、即ち、比例定数Aが大きい、(119非線形係数が
小さい、Qll)再現性がめまりない、等の問題をもっ
ている。従って、非線形抵抗性、電流値、再現性の点か
ら、現在、LCD用TFDとしては、MIMが最も実用
に近すと考えられている。
この他に%ZnO系バリスタを用いたTFD−LCDも
知られているが、大型セラミック基板を用いる為、コス
トの魚の1ら実用的ではない。
以下、LCD用TFDとして最も実用に近いと考えられ
ているMIMを代表例にとって、従来技術の問題点につ
いて述べる。
従来のTFD−LCDの代表例の断面図を第6図に、平
面図を第7図に示す。下部ガラス基板10と上部カラス
基板16は1通常、Taxes、8i0z等のガラス保
護膜19で被覆されている。この保護Mは、不可欠なも
のではなく、省略可能である。
下部ガラス基板10上に、MIMと画素電極とを形成し
て、アクティブマトリクス基板とする。MIMは、既に
述べたように、金属−絶巌体一金属の3N構成になって
いる。
第1層の金属膜は、代表的にはTaのスパッタ膜が用い
られ、第7図に示されるように、リード電極20と下部
電極13の形状にパターン化される。
これらの′1極の表面は陽極酸化等によジ形成された絶
縁体層14で覆われている。
第7図に示されるように、下部電極13は、各画素に対
応しており、絶縁体層14を介して上部電極15と交差
しておジ、この交差部がMIM素子になっている。更(
乙上部電(ii15は、1而素゛底極1に接続されてい
る。
第8図に、2枚のガラス基板を1組み合わせた時の平面
図を示す。このように、対向透明誓引1は帯状にパター
ン化され、各画素電極に対応している。
又、リード電極20は、パネルの端まで引き出され端子
部21に接続される。
a  S s  L CD *即ち、a−34ダイオー
ドを用いたTFD−LCDの構造も上記のMIMの部分
がa −E3 i ダイオードに代わっただけで、4不
的にはMIM−LCDの構造と同一である。
このようなMIMζこ流れる電流[I)と両端電圧■)
との関係は、次に示すプール・フレンケル式に従うこと
が知られている。
l =KV exp (βv’V) ここで、Kは比例定数であ!11.MIMの接合面積に
比例する。βは非線形性を表す係数である。
この式は、絶縁体中の格子欠陥に基づく伝導に対して理
論的に導出されたものであり、βは絶縁体層厚に逆比例
する。この関係は、実験ともほぼ合う。
ここで、上記のプール・フレンヶル式は、近似的1こ既
に述べた次のベキ乗の式で書くことができる。
1=:A−V” αは、既に述べたように、非恨形性を表す係数であり、
上記のβに相当する。MIM以外の非線形抵抗の電流−
電圧特性も近似的に上記のベキ乗式で表すことができ、
’l’FD−L(、’Dの動作の等価回路的解析におい
ても、ベキ乗表示の方が便利であるので、以下では、ベ
キ乗表示を主として用層る。
以上のような従来型構造を有するTFD−LCDの等価
回路は、第9図に示すようになる。基仝的には、これは
TF、Dと液晶とが直列に接続された回路である。第9
図に示される等価回路を第6図力)ら第8図に示された
’rFD−LCDの構造に対応させると、第9図中の第
1リード′;極4は下85電極13.及びリード電極2
0に、第2リード也極9は対向透明tatiに対応する
。これらの電極への印加電圧は、スイッチング素子を用
いていない単純マトリックスLCDの駆動波形と同一の
ものが通常用いられ、第1、第2リード電極各々に、走
査信号をデータ信号とが印加される。
等価回路を詳1細に述べると、TFDは、ベキ乗式で表
わされる非線形抵抗RTF 2とTFD容量CTF3の
並列の形に表現される。又、液晶も、液晶容量CLO5
と液晶抵抗RLC6の並列回路を表現される。TFDが
MIMの場合、CTFは印加電圧に依存せず一定値をと
る。又、a −Si  ダイオードの場合、空乏層等の
発生により、CTFは若干変化するが、はぼ一定と近似
される。通常%液晶の比抵抗は10“Ω・clnと高く
、RLcも一定値と考えられる。これらに対し、CLO
は印加電圧により。
大きく変化する。
通常の液晶の分子軸と平行の比誘電率ε8!が約15垂
直の比誘を率εLが約5であジ、3倍も異なる。
画素電極が0.2X0.2狐、セル厚10μmの場合、
Ct、Oは、5.4X10  又u 1.8 X IQ
  Farad  であり、RLOは、2.5X10’
Ωであり、 液晶層の時定数CLO・Rt、oi、13
5又は45m5ecとなる。しかし、通常の製法でパネ
ルを試作した場合、種々の汚染で時定数はこの数分の1
になるρ液晶層への印加電圧Vシ0がへの時は、 液晶
分子は基板と平行に並ぶので、CLo = 1.8 X
 10 ’!’araaである。VLcが液晶の閾電圧
νで以上になると、液晶分子は立ちはじめ、■し。が液
晶の飽和電圧ν。
以上tcすると、 CLO== 5.4 x 10 ”
i’;’aradとなる。
以上述べた’11’FD−LCD4Cひいては、図9に
示すように、M I NiのようなT F Dを液晶と
直列に接続することにより、TFDのスイッチング特性
の効果で電圧−透過隼変化特性の立上りは急峻になり、
走査本数を大幅に増やすことが可能になる。詳細に先に
述べた文献に述べられている。
〔、発明が解決しようとする間18点〕’I’FDと液
晶とを直列に組み合わせた従来型のTFD−LCDには
1次のような3点の問題点があり、これらは全て、表示
のコントラスト、視野角の低下につながる。(ilcL
o/Cwの比を犬さくとれない。[!i) CLOが印
〃口電圧により3倍変化する。
OiD液晶層の時定数CLomR,u:rが短い。 (
1)は、 ’ll゛F’l)がM I Mの時、特に問
題であり、(il)、 (III)はテレビ等の階調表
示を行う時間順となる。
以下、(1)カら(11Dの問題点について述べる。
CTFがCLOより十分小の場合は、TFD−LCDが
理想的に動作する。この時、走査信号とデータ信号の差
の電圧が全てT F Dの両端にか力S9、その電圧に
対応して、TFDIC心流が流れる。しかし、Crtが
CI、Oに比較して無使できない場合、両信号の差の電
圧は、CrtとCLOとで容量分割される形で、TFD
と液晶とに力)力)る。このことに因り、CTFがCL
Oと同程度の値をもつようになると、TFDは非線形抵
抗としてではなく、単なる容量として働く為、スイッチ
ング素子としての機能を示さなくなる。CLOは、既に
述べたように画素サイズ、液晶層厚、液晶材料で決まり
、これらの値はほぼ決まっているので、大表示容量のT
FD−LCI)を実現するには、CTIPを小さくする
方法しかない。
M 工Mの場合、Crtは、絶縁体の誘電率と層厚、及
び、M I M接合部面積でき壕る。既に述べたように
、絶縁体層を厚くすると、非線形係数β又はαが小さく
なり、抵抗のスイッチング比がとれなくなる。従って、
接合部を小さくせざるをえない。
又、液晶に電圧が印加される前1成品分子は、基板に平
行に並んでいるので、液晶の誘電率は、ε上に等しくな
っている。従って、 Ct、oは前に述べたように、力
1なり小さい値となる。
ここで、代表的なMIMの材料であるTazQsを例に
と9、CLOとC−ryを計算する。 TazQsの比
誘電率は約22であり、膜厚は通常600人であるので
、接合部をioμm角とすると、CTF: 3.3 x
lo ”Paradとナル。
非綴形性を確保する為に膜厚をこれ以上厚くすることは
困難である。
液晶の比誘を率εLOを10とし、液晶層厚を10μm
とした場合、画素電極が270μm角の時に、CLOと
CTFとは等しくなる。
従来から、容量比CLQ/CTFは10以上でなければ
ならないと通常いわれている。
従って、画素部が200μfn×200μmの時、CL
O/CTF=10f得ようとすると、M I Mの接合
部は2.3μm角にしなければならな暦。このような大
きさにM I M接合部を形成するためには、LSIレ
ベルのマスク技術、及びフォトリソグラフィー技術が必
要である。’f’FD−LCDを用いて、実現しようと
している〆高梢細大容揄ティスゲレイの表示部対角は、
最低でも5インチ、#未的には10インチ程度である。
このような大面積を無欠陥で2.3μm程度にパターン
化することは不可能に近−0何らかの方法でこの点を解
決しない限り、’1’FD−LCDの用途は限足されて
しまう。
この点を解決する方法として、両角、他、iこよりラテ
ラル構造のMIMが提案されている。この構造を第1O
図に示す。ガラス保a膜19で被覆された下部ガラス基
板lO上に第1J−の金属膜を械した後、リーク電流が
無視できる程度の比較的厚い(約2000A以上)絶縁
膜を形成し、第7図に示すように、リード電極20と、
下部電極13の形状にパターン化する。このエツチング
において、断面がテーパー状になるようにする。この時
、第10図に示すようJζ下部電極13の上にブロック
絶縁体層22が形成されている。この後、陽極酸化を行
うとブロック絶縁体層22で被覆されていないラテラル
部分のみ薄す絶縁体層14が形成される。この上に上部
電極15を形成すると、MIMの接合部はラテラル部の
みになる。従って、接合部の一辺は上部電極の線巾にな
るが、他の一辺は突起状電極のテーパ一部分の長さにな
るので、小面積の接合部が比較的容易に実現できる。例
えば、テーパー長が0.5μmの時、電極巾は22μm
でよいことになる。
上部電極15は従来と同じく、画素電極lに接VCすれ
る。
本ラテラル構造は、C1・?とCLOの比を大きくする
為の良好な方法であるが、各MIMの歩留りの点で次の
ような欠点を有する。(al現在のエツチング技術では
、大面積で全面にわたって均一なテーパー形状を得るこ
とは非常に困難である。従ってテーパー長が空間的(こ
不均一となり、これにより接合部の面積も不均一である
。即ち、MIM%性f′i1パネル内でも大きな不均一
性を示す。(b)陽極酸化は膜厚の増加を伴うので、ブ
ロック絶縁体ji114のハガレを引き起こしやすい。
このことにより陽極酸化が不均一ζこ進行しやすく、膜
厚のバラツキになる。
(C)上部電極がテーパーになっているとはいえ、ラテ
ラル部には均一に付着しにくい。特にテーパーの度合い
が少ない部分ではそうである。
これらのととにより、ラテラル構造は、歩留9に問題を
残し、特にTFD−LCDの大面積化時が問題とみられ
る。
以上まとめると、’r F Dにラテラル構造のMIM
を用いれば、上記のように大きな問題点はあるものの、
一応、CLO/ CTyの比に関する問題点は解決でき
る。又、TFDに、a−Si ダイオードを用いた場合
は、a−Hiの誘ra率が12程度と小さく、又、各層
の層厚が1μm近くと大きい為、C’ryはCLOより
、非常に小さくすることができる。しかし、このような
ラテラル構造N11 M、又はa −S i ダイオー
ドをTFDに用いた場合でも印加電圧によるCLOの変
動、 液晶層の短す時定数Ct、o−Rt、oの問題は
解決されていない。従来型のTFD−LCDでは、第7
図をみてもわ力)るように、CLO及びCLa−Rt、
aの変動は、直接、双晶にか力)る電圧Vr−aに影V
を及はす。
従って、従来型のTFD−1,CDではVLOの正確な
制御は困難である。このことはキャラクタ表示グラフ表
示等の場合はあまり問題にならないが、正確なVLOの
制御を必要とする階gl!1表示、即ちテレビ表示の場
合は問題ζこなる。
TFD−LCDの問題点でちるfl) CLO/ Cr
t 比Di) CLOの変動、(11D液晶層時定数の
諸点を解決する方法として、従来から、液晶層と並列に
、液晶容量CLOより大きい容量を有する蓄積コンデン
サ8を設ける方法が提案されている。この方法を用いた
場合の等価回路を第11図に示す。蓄積コンデンサ8を
付加した以外は、第9図に示される従来の等価回路と同
一である。この方法によれは1等価回路上液晶容i C
r、、oが大幅に増加し、且つ、一定値をとるのと同じ
になる。従って、上記の(1)、+1+)。
(11Dの問題は解決される。しかし、第11図に示さ
れる等価回路を実際のTFD−LCDで実現することは
、パネル構造、及び、端子の取出しが複雑になり、容易
ではない。この為、第11図の基本回路栴成を有する’
I’F’D−LCDは、これまで本格的な試作例はなり
0このように、従来711)ら提案されてbる蓄積コン
デンサ並列型TFD−LCDでは、構造的な複雑性のた
めに、実用的な大面積・尚精細ディスプレイは製作不可
能である。
以上述べてきたように、従来技術によるTFD−LCD
は、大表示容量化には対応できるが、画素の高精細化や
大面積化には対応できない。
不発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめて
、無欠陥の大面積・高精細・大表示容量(7)TFD−
LCDを低コストで提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の装置は一方の基板をアクティブマトリクス基板
とし、他方の基板を対向基板とし、両者を液晶層を介し
て重ね合わせた構造を有するアクティブマトリクス液晶
表示装置にお込て、前者のアクティブマトリクス基板上
の画素電極が、非線形抵抗素子を介して第1リード電極
に接続されると、同時に蓄積コンデンサを介して第2リ
ード電極に接続されており、後者の対向基板上に透明な
共通電源を表示部全体に形成したことを特徴としている
。また、この装置8駆動する方法は1画素電型が非線形
抵抗素子を介して第1リード屯極に接続されると、同時
に5償コンデンサを介して第2リード電極に接続された
構造のアクティブマトリクス基板と透明な共通電極を表
示部全体に形成した対向基板とを液晶層を介して重ね合
わせた構抵抗素子を介して第1リード篭極に接続される
と同時にg攬コンデンサを介して第2リード電極に接続
された構造のアクティブマトリクス成板ト透明な共通屯
甑を表示部全体に形成した対向基板とを液晶層を介して
重ね合わせた構造を有するアクティブマトリクス液晶表
示装置の第1リード電極に走査信号を印加し、第2リー
ド電弥にデータ信号を印加し、共通電極に選択時データ
信号電圧と非選択時データ信号電圧の間の電圧を印力目
することを特徴としている。
本発明によるTFD−LCDの等価回路の代表例を第1
図に示す。このように、本発明によるTlI″D−LC
Dは、 第11図に示される蓄積コンデンサ並列型’l
”FDに類似しているが、次の点で大きく異なる。本等
価回路中液晶容分5と成品抵抗6の並列回路で表わされ
る液晶層の対向電極に、全画素とも共通であシ、共通電
極7である。この准晶層の他方の電極である画素電極l
は、’1’FD谷i3と非線形抵抗2の並列回路で表わ
される’J、’ F Dと蓄積コンデンサ容1t8で表
わされる蓄積コンデンサとに接続される。TF’Dは第
1リード電極4に又、蓄積コンデンサは第2リード電極
9(乙各々接続され、この第1・第2リード屯極の間で
マトリクス・アドレスされる。即ち、第9図に示される
従来型TFD−LCDの等価回路図において、液晶層の
代わりに蓄積コンデンサを置き、液晶ノ撫はTFDと蓄
積コンデンサの接点に接続した構造が本発明によるTF
D−LCDの基本構造である。
この点71)ら本発明によるrFD−LCDは、蓄積コ
ンデンサアドレスダイオード型LCDとよばれる。蓄積
コンデンサ容量8 (Cst)は、T F D容量3(
CTF)及び液晶層ii 5 (CLO)に比べて十分
大きくしであるので、画素電極1の電位は、液晶層が接
続されたことによっても、殆ど影響を受けない。従って
、液晶層の対向電極は、共通にしておくことができる。
以下、MIMを代表例にとって、本発明による’L’F
D−LCDを説明する。
MIMにおいて、最も重要な材料は、絶縁体層の材料で
ある。従来の論文、特許公開公報等に記載のMIMでは
、絶縁体層の材料に、タンタル(1’a)又Fi窒化タ
ンタルの酸化物を用いたものが主として使われている。
その他の絶縁体層の材料としては、アルミ(A7) 、
ジルコニウム(Zr)、チタン(TI)%ニオブ(Nb
)%モリブデン(Mo)、タングステン(W)、イリジ
ウム(lr)、 インジウム(In)、スズ(Sn) 
、りoム(Cr)、ランタノイド等の金寓の酸化物、及
び、これらの金属の合金の酸化物、又は、シリコンの酸
化物が用いられている。更に、Si 3N4、AAN 
 等の窒化物も用いられて込る。
この絶縁体層を挟む金、属としては、上記の金2属(T
a、 Al、Zre T1.Nb−Mob W、l r
In、 f9n、 Cr、 5ンタノイド)の他に電極
として通常用いられる金属である金(Au ) 、 @
 (Ag)が用いられている。酸化スズ、酸化インジウ
ム−スズ(通称ITO)等の透明電極も用いられる。
又、不純物を高濃度にドープした半導体も、絶縁体層を
挟む電極として用いることができる。この半導体として
はa−8iが代表的であるが、これに限らない。
この場合、素子は半導体−絶縁体−半導体の構造であり
、SIS素子とでも称するべきであるが、機能的にはM
IM素子と変わらないので、以下ではこのような素子も
含めてMIMと称する。
これらの膜は、抵抗加熱法、又は電子ビーム加熱法によ
る通常の真空蒸着の他に、スパッタリング法、イオン、
ブレーティング法、イオンクランスタービーム法、等が
用いられている。特に、絶縁体層に関しては、’fa等
の金属の陽極酸化Iこよる酸化膜が、ピンホール・フリ
ー、カバレッジ、等の魚の)らよく用いられている。金
属の熱酸化膜・プラズマ酸化膜も陽極酸化膜と同じ利点
を有する。
〔実施例〕
以下、実施例に基づいて不発明を説明する。
不実施例により得られるTFD−LCD の代表例の断
面図を第2図に、又、鳥敞図を第3図に、更に下部ガラ
ス基板10上の平面透視図を第4図に示す。
まず、下部ガラス基板10上のプロセスについて第2図
に基づき述べる。
下部ガラス基板1oをTazOse 5ift等のガラ
ス保護膜で被覆する。この保鏝膜は不可欠なものでない
ので、第2図では省略した。この上1乙 1′r0をス
パッタリング法又はイオングレーティング法によシ10
00 Aに形成し、濃塩酸をエツチング液として、線巾
170μm1 ピッチ200μmの帯状にパターン化し
、対向透明電極11とした。この上に、スパッタリング
法又はイオングレーティングeicxv、Taxes 
 を700OA形成し、誘電体層12とした。誘電体層
12は、対向透明電極の取出し部を除いて、下部ガラス
基板上全面に形成した。
この際、蒸着マスクを用いた。
この後のプロセスは、従来例に述べたTFD−製法とほ
ぼ共通する。スパッタリング法により、TaB 300
0 A形成し、それ6 CF 4 カスf用いた反応性
イオンエツチングにより、パターン化し、下部電極13
とした。ここで、第3図に示すように、対向透明を鷺1
1と下部′電極13とは直交する。
第5図、第6図ζこ示されるようにTaの下部電極はリ
ード電極につなが9.更に端子部21につながる。対向
透明電極もそれと直交してはしり、端子部に到る。
この下部ガラス基板を0.1%クエン酸中に浸しタンタ
ル板を対向電極として陽極酸化を行い、下@電極上にi
’az(Jsの絶縁体層14を形成した。
陽極酸化1圧は33Vとし、十分長い間電圧印加するこ
とにより、全面のTa上均−に、600Aの1’azO
sを形成した。
この絶縁体上に、真全蒸着法によりCrFi−形成し、
通常のフォトリングラフィによりパターン化し、上部電
極15とした。更にITOをスパッタリングにより形成
し、パターン化し、画素電極1とした。なお、ITOS
形成・パターン化後、Crを形成、パターン化した基板
も試作したが、特性上、差異はなかった。
下部電極と下部電極りクロス部分がMIM接合部になジ
本実施例では20μm×10μmであった。
又、リード電極の幅は20 Amであり1画素電極は1
90μm x l 6 Qμmである。不実施例におい
ては、83図、第4図に示されるように、画素電極と対
向透明電極の誘電体層を介した重なりが蓄積コンデンサ
となり、その容量Cstは6.7pFである。この値は
MIMの並列容1cty  O,56pFに比べて非常
に犬きく、CTFの効果は無視できる。
MIMは、第7図に示される従来例のように5リード道
極20′/J)ら突起した下部電極13上につくること
も当然可能であるが、開口率の点から不利である。本実
施例では、第4図(こ示されるように、特に突起状のパ
ターンは設けず、上下に通っている下部電極13上に、
絶縁体層14を介して、上部電極15を形成することに
よジ、MIMを構成した。
目合せ時の精度を徂くする為に、画素電極の右側に凹部
を設けた。又、第5図に示されるように、上部電極13
を画素部の端に設けたパネルも試作したが、特性は殆ん
ど変わらな乃)った。
第3図と第4図に示されるように、ド部邂極13と対向
透明寛[11とは、誘電体層12を介して直交している
従って、これら両電極のクロス部は寄生容気となり、L
CDパネルの動作速度を制限する。これを防ぐ為、不実
施例では、第4図に示すように、下部電極とのクロス部
のみ、対向透明電極の線巾を他の箇所の175以下にし
た。これにより、1 / 2000チ一テイ以上の動作
速度が得られた。
竿実施例では、上部ガラス基板16は、下部ガラス基板
と同じく、ガラス保護膜で被覆されるが、この保護膜は
不可欠ではないので、第2図では省略した。この基板上
の表示部全面にl’roが形成され、共通透明′電極1
7とした。
下部ガラス基板10と上部ガラス基板16ri、ガラス
ファイバー寺のスペーサを介して張り合わされ通常のエ
ポキシ系接宥剤によりシールした。セル厚は8μmさし
た。
両ガラス基板10.16はラビングにより配向処理をし
た。この場合、ポリイミド等の配向処理膜を塗布するこ
とが多いが不可欠ではないので、第1図では省略した。
上記のセルに、ツイスト・ネマティック型敢晶であるZ
LI−1565(メルク製)を注入孔より注入して、液
晶層18とした。注入孔を接着剤で封止することにより
5CAD−LCDを完成した。
偏光板は、自乗電工製へ1’−11001−1):!:
用いた。
本実施例による5CAD−LCDは、画素ピッチ0.2
mm、 画素数450X450の間精細犬容麓ディスプ
レイである。
本実施例による5CAL)−L(:Dを第1図の等側口
路と比較する。等側口路中の’1’ FDは、不実施例
では下部lC極のIf a、絶縁体層の’l’a2Qs
と上部電極のOrと力1ら構成される&i I Mであ
る。等側口路中の蓄積コンデンサは、本実施例では、対
向透明電極の1’l’O,誘電体層のTa2(Jsと画
素電極のITOと力)ら構成される。液晶の画素部は本
実施例では、画素電極のl ’l’ Q、牧晶宵、共通
透明電極のi’roの1ら構成きれる。又、等側口路中
の第1 ’J−ド電極と第2リード幅極は、谷4・不実
施例中の下部電極と対向透明電極になっている。
各々の電極は、第3図1こ示すように、MIMと蓄積コ
ンデンサを介して対向し°Cおり、互いに直交している
。この両電極にマトリクスアドレスすることにより、各
製品画素に′電圧が印カロされる。これに対し、等側口
路中の共通ti&に対応する本実施例中の共通透明電極
は、表示部全面に形成され1フレーム内においては、一
定電圧に保持されている。
本発明ζこ、I:る5CAD−LCDの駆動方法は、1
画素から3−r[極(第1リード電極、第2リード4甑
共通電砥)が出ている為、従来の’f’ F D −L
 CDの駆動方法とは異なる。液晶を交流駆動する場合
の駆動方法の一例を表に示す。
この駆動方法においては、第2リード電極に走査信号を
印加し、第1リード電極にデータ信号を印加し、共通電
極には非アドレス時の走査信号電圧を印加する。表に示
した例では、走査信号とデータ信号は通常の単純マトリ
クスLCDに適用されている波形と同じである。
以−r、、H’ 、+ こコテ、■。〜v、は、V、<Vl<y、<V、<V4
 <Ml 又u、V、>Vl>V、>V、>V。
> V aである。又、lv、−シー l−IL −V
−1゜IV、 −V、 1. l V、 −V、 lは
−ポ値をとり、ここではV、とおく。又、IV 、 −
V、  I =(11−4)Vo  とおく。通常、嵐
がバイアス比とよばれる。
この時5表に示すごとく、走査電極アドレス時には、選
択画素に±nV、、非選画素非出画素 −2)■壷が印
加され、走査底極非アドレス時には1画素には士■拳が
印加される。
MIMは非線形抵抗性が高い為に、アドレス時において
印加電圧がnV、と (r! −2)!、 と違うだけ
で、流れる電流が大きく異なる。蓄積コンデンサの容量
が他に比べ十分大きいので、fvl I Mを流れる電
荷は大部分蓄積コンデンサに流れる。選択画素の蓄積コ
ンデンサには電荷が蓄積され、液晶を完全にONさせる
のに十分な電圧が、画素電極と第2リード電極との間に
発生するか、非選択画素の蓄積コンデンサtこけ殆ど電
荷が蓄積されず電圧も殆ど発生しない。蓄積コンテンサ
容量は、液晶容量及び、TFD容蓋に比べて十分大きい
為非アドレス時においても、画素電極と第2リード電極
間の蓄積コンデンサの電圧は殆ど変わらない。
又、共通′を極の電位は非アドレス時の第2リード電極
の電位に等しいのでその電圧がそのまま画素電極と共通
電極の間の液晶漕にかかる。従って。
選択画素の液晶は完全にONになり、非選択画素の液晶
は完全にOFFになる為、高コントラストの表示が得ら
れる。
本実施例の5CAD−LCDパネルを、デーティ比1/
/45o1バイアス比n=k、V、:3.3V のパラ
メータで表に示される波形により駆動したとC7)%1
0:1の高コントラストの得られる視野角が±4ヂ以上
あり1良好な表示が得られた。又、16階調以上の18
ii7調表示を再現性よく行えた。
本発明の駆動方法は上に述べた駆動波形に限られない。
他の代表的な駆動方法として、第1り一ド屯極に走査信
号を印加し、第2リード屯極にデータ信号を印加し、共
通電極に選択時データ信号電圧と非選択時くチータイ5
号電圧の間の電圧を印加する方法がある。この方法を本
実施例による5CAD−LCDパネルに適用したところ
、し450チーテイ比で10:1の高コントラストが得
られた。
以上%’1’FDとしてMIMを用いた場合につ騒ての
み述べたが、TPDとして種々のa−8i ダイオード
を用いた’1’ F D −L CDにも本発明は適用
できる。本発明の適用により、液晶の容量が印加電圧に
より変化する事、及び、液晶の時記数が短い事に因る階
調表示時の間融点はなくなった。
本発明によるTFD−LCDは、 第3図に示されるよ
うに、アクティブマトリクス基板が立体構造になってい
る為、製造コストの上昇が心配される。し力)し、誘電
体層は表示部全面に形成される為、下部電極形成と同時
に形成できるので、製造コストは殆ど上昇しな一0又、
従来は上部ガラス基板上の透明電極を帯状にパターン化
していたのに対し、本発明では、表示部全体に形成すれ
ば良い為、対向透明電極のパターン化の工程増7)0は
相殺される。従来は上部、下部両ガラス基板から多数の
端子の取出しが必要だったのに対し、本発明によれば、
共通透明電極は銀ペースト等により、下部ガラス基板上
の電極に接続できる為、下部ガラス基板力)らのみ端子
を取出せばよい。
このことはパネルの端子を外部と接続するのを容易にす
る。駆動用ICをガラス基板上に直接付ける場合に特に
低コストになる。
ラテラル構造MIM−LCDは、端子接続に関しては、
従来型のTFD−LCDと同じである。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、i’i素高精細化
時もTFDのパターンn1度が粗くて良い為、大面積高
精、細大表示容−1iTFD−LCDを高歩留り低コス
トで提供することが可能になる。又、液晶の容量が等価
回路的に増加したことになる為、階調表示性能が著しく
向上した。従来の類似技術であるラテラル構造MIM−
LCDに比べると、歩留り、隔調表示性能、端子接続法
、等の点で、本発明によるTFD−LCDの方が優れて
いる〇
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による5CAD−LCDの一実施例の
等価回路、第2図は、第1図の実施例の一画素の断面図
、第3図は、第」図の実施例の一画素の烏敞図、第4図
と第5図は第1図の実施例の下部ガラス基板の平面透視
図、第6図は、従来の1’FI)−LCDの断面図、第
7図は、第6図の’1”Fl)−LCDの一画素の平面
図、第8図は、第6図のTFD−LCDの一部分の平面
図、第9図は、第6図のTI”D−LCDの等価回路、
第10図は、従来のラテラル構造Mli’14−LCD
のアクティブマトリクス基板の断面図の一例、第11図
は、従来の蓄積コンデンサ並列型TFD−LCDの等価
回路の一例である。 l・・・・・画素電極、  2・・・・・・非森形批抗
、  3・・・・・TFD8k、  4・・・・・・第
1リード篭極、  5・・・・・・液晶容量、  6・
・・・・・液晶抵抗、  7・・・・・・共通電極、8
・・・・・・蓄積コンデンサ容量、  9・・・・・・
第2リード電極、 10・・・下部ガラス基板、 11
・・・・・対向透明電極、 12・・・・・誘電体層、
 13・・・・・・下部′TIL極、14・・・・・・
絶縁体層、 15・・・・・・上@’54i、  16
・・・・・・上部ガラス基板、 17・・・・・・共通
透明電極、 18・・・・・・液晶層、  19・・・
・・ガラス保護膜、 20・・・・・・リード電極、2
1・・・・端子部、 22・・・・・ブロック絶縁体層
。 15、 li!電劾 竿   7   図 半   8  図 4、へ61リーF電糧 qヘレ2リート喚互和台 亭   11   図 手続補正書(自発) 61.4.24

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一方の基板をアクティブマトリクス基板とし、他
    方の基板を対向基板とし、両者を液晶層を介して重ね合
    わせた構造を有するアクティブマトリクス液晶表示装置
    において、前者のアクティブマトリクス基板上の画素電
    極が、非線形抵抗素子を介して第1リード電極に接続さ
    れると、同時に蓄積コンデンサを介して第2リード電極
    に接続されており、後者の対向基板上に透明な共通電極
    を表示部全体に形成したことを特徴とする蓄積コンデン
    サアドレスダイオード型アクティブマトリクス液晶表示
    装置。
  2. (2)画素電極が非線形抵抗素子を介して第1リード電
    極に接続されると、同時に蓄積コンデンサを介して第2
    リード電極に接続された構造のアクティブマトリクス基
    板と透明な共通電極を表示部全体に形成した対向基板と
    を液晶層を介して重ね合わせた構造を有するアクティブ
    マトリクス液晶表示装置の第1リード電極にデータ信号
    を印加し、第2リード電極に走査信号を印加し、共通電
    極に非アドレス時の走査信号電圧を印加することを特徴
    とする蓄積コンデンサアドレスダイオード型アクティブ
    マトリクス液晶表示装置の駆動方法。
  3. (3)画素電極が非線形抵抗素子を介して第1リード電
    極に接続されると、同時に蓄積コンデンサを介して第2
    リード電極に接続された構造のアクティブマトリクス基
    板と透明な共通電極を表示部全体に形成した対向基板と
    を液晶層を介して重ね合わせた構造を有するアクティブ
    マトリクス液晶表示装置の第1リード電極に走査信号を
    印加し、第2リード電極にデータ信号を印加し、共通電
    極に選択時データ信号電圧と非選択時データ信号電圧の
    間の電圧を印加することを特徴とする蓄積コンデンサア
    ドレスダイオード型アクティブマトリクス液晶表示装置
    の駆動方法。
JP60275449A 1985-12-06 1985-12-06 蓄積コンデンサアドレスダイオ−ド型アクテイブマトリクス液晶表示装置とその駆動方法 Pending JPS62134628A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6455539A (en) * 1987-08-26 1989-03-02 Seiko Epson Corp Liquid crystal display device
JPH01105913A (ja) * 1987-10-19 1989-04-24 Toshiba Corp マトリックスアレイ基板の製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57154280A (en) * 1981-03-18 1982-09-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Liquid crystal picture display unit

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