JPS62253190A

JPS62253190A - マトリクス表示装置

Info

Publication number: JPS62253190A
Application number: JP61097158A
Authority: JP
Inventors: 菊池　伊佐子; 晋吾藤田; 山添　博司; 勲夫太田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1987-11-04

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映像機器や情報機器などに用いて有効な、高コ
ントラスト等の高表示品位を有する簡易な構成の低コス
ト非直線二端子素子を用いたマトリクス表示装置に関す
るものである。

従来の技術近年、特に液晶表示装置に代表されるマトリクス表示装
置は、コンピュータを中心とする情報機器分野および映
像機器分野において、大容量表示、特に画像表示に向け
てのアプローチが活発であり、低価格デバイスが実現出
来るディスプレイとして注目されている。非直線二端子
素子とは、電流−電圧特性が非直線性を示し、比較的大
電圧領域において近似的に定電圧特性を示すような二端
子素子をいう。以下図面を参照しながら従来の提案され
た非直線二端子素子を用いた液晶表示装置の一例につい
て説明する。

第３図（ａｌは非直線二端子素子（Ｍ　Ｉ　Ｍ素子：Ｍ
ｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａ＋素子）を各
絵素ごとに具備した液晶表示パネルの片側の基板の絵素
近辺の断面図の一例であり、第３図（ｂｌはその配置図
である。基板４１、タンタル層４２、陽極酸化タンクル
層４３、絵素電極層４４、クロム層４５、から非直線二
端子素子４６を形成しており、バス・バー４７、引出し
端子４８、絵素電極層４９をもって非直線二端子アレイ
とする。　〔アイトリプルイー、トランザクション、オ
ン、エレクトロン、デバイシズ、イーディー　　２８巻
−６号−１９８１（ＩＥＥＦ　　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯ
Ｎ　　０ＮＥＬ［ＩＣＴＯＲＯＮ　ＤＥＶＩＣＥＳ、　
ＶＯＬ、ＨＤ−２８，Ｉｌ＆１６．１９８１））また第
４図はＰ■Ｎダイオードをリング状に連結し非直線二端
子素子とした例であり、第４図（ａｌはＰＩＮダイオー
ドの構成断面図、第４図ｆｂｌはこのＰＩＮダイオード
を使った液晶表示パネルの片側の基板の配置図である。

第４図（ｂｌにおいてＰＩＮダイオードは通常のＰＮダ
イオード記号で示されている。基板５１上には第一電極
層５２、Ｎ型非晶質硅素５３、Ｉ型非晶質硅素５４、Ｎ
型非晶質硅素５５、クロム層５６、絶縁体からなる保護
層５７、第二電極層５８が形成されており、リング状に
連結したＰＩＮダイオード５９、バス・バー６０、絵素
電極６１をもって非直線二端子アレイとする。〔テレビ
ジョン学会技術報告、昭和５９年５月２５日発表〕通常
の液晶表示パネルではデユーティ比が１／２００程度が
限度であるが、これらの非直線抵抗素子を用いることに
より、デユーティ比が１　／１０００の高品位な液晶表
示特性を得ることが可能となる。

第５図は非直線二端子素子を用いた液晶表示パネルの等
価回路図である。このパネルが正常に動作する為には、
電流が主に非直線抵抗７０、液晶層の容量７３という経
路を流れる必要がある。非直線二端子素子が正常に機能
するためには、非直線抵抗並列容量７１を小さくしなけ
ればならない。尚７２は液晶層の抵抗、７４は非直線抵
抗素子、７５は液晶層を示す。

第６図は非直線二端子素子を用いたマトリクス表示パネ
ルの構成を示す図である。帯状電極を有する基板８０と
、非直線二端子素子アレイ基板８１のそれぞれ表示媒体
８２と接する面に配向膜８３を形成し、ガラスファイバ
ー或いは樹脂微粒子を散布しスペーサー８４を設けた後
シール材８５にて貼り合せ、スペーサー８４により形成
された間隙に表示媒体８２を充填しマトリクス表示装置
とする。

発明が解決しようとする問題点非直線二端子素子を用いた例えば液晶表示装置を駆動す
るためには、非直線素子に充分な電圧を印加する必要が
ある。それには非直線素子の電気容量を液晶層の電気容
量の１／１０程度以下に設計しなければならない。従来
の技術による第１のものについては、酸化タンタルの厚
みを約５００人にすると闇値電圧は７〜ＩＩＶで非直線
特性も著しく好適であるが、酸化タンタルの比誘電率が
２０以上あり非直線素子の電気容量が大きくなる。従っ
てデユーティが１１５００〜１　／１０００の高品位な
液晶表示特性を得るためにはやや不利となり、そのため
非直線素子の形状を微細にしているが、このことはアレ
イの歩留りを著しく悪化させる原因となっており、さら
に複雑で時間を要するフォトリソグラフィ一工程が少な
くとも３回以上含まれるため作業効率が悪化するだけで
なく大幅なコストアップの原因ともなっている。また第
２のものについては、フォトリソグラフィ一工程が少な
くとも５回〜６回含まれることになり、このことは作業
効率の悪化、歩留りの悪化、さらにはコストアンプの原
因となっている。

問題点を解決するための手段前記問題点を解決するために本発明のマトリクス表示装
置は、基板上に順次間隙を有する第一導体層、砒素（Ａ
ｓ）と硫黄（Ｓ）との化合物からなる半導体層、第二導
体層、さらに絶縁体層を積層するという構成を備えたも
のである。

作用本発明は前記した構成によって、基板上にパターン化さ
れた第一導体層の」二に連続蒸着により半導体層、第二
導体層を積層させることが出来、フォトリソグラフィ一
工程、リフト・オフ・プロセスの排除が可能となる。そ
のため製造工程数の削減が出来、作業効率の向上だけで
なく、歩留りの大幅な向上、及びコストの低減が望める
。また前記半導体層や前記第二導体層を数μｍ程度の厚
みに積んでも剥離等の不良を生起せず、歩留りの低下を
きたさない上に、第二導体層上の絶縁体層は保護膜の役
割をも果す為、導体層及び半導体層に支障を来ずことな
くパネルの製造工程を経て、より安定な非直線二端子素
子行の表示品位の高いマトリクス表示装置の実現が可能
となる。

実施例以下、本発明の代表的な一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

第１図は構成断面図、第２図は基板上の配置図を示す。

第１図において１は基板であり、基板１上に形成された
第一導体層２をバタンニングした後、厚さ約３０μｍの
磁性ステンレス鋼板製の所定の穴が開けられたマスクと
アライナ−を用いて位置合せを行ない、基板裏面よりサ
マリウム・コバルト磁石を置いて密着させ、その後これ
を蒸着用真空槽内に設置し、抵抗加熱法によって基板上
に半導体層３、第二導体層４を形成する。その後引出し
端子部を除く基板の全面に絶縁体層５をＥＢ蒸着により
形成する。基板■は石英ガラス、ソーダガラス等、第一
導体層２は錫を含んだ酸化インジウム（ＩＴＯ）、アン
チモンを含んだ酸化錫、クロム、アルミニウム、チタン
等、半導体層３は砒素と硫黄との合金からそれぞれ形成
されている。

また第二導体層４はテルル、クロム、アルミニウム等、
絶縁体層５は酸化イツトリウム（ＹｚＯｌ）、酸化アル
ミニウム（Ａ　ｔ　２０３　）等から形成されでいる。

以上のようにして得られた非直線二端子素子アレイと透
明を有する帯状電極付基板のそれぞれの表面に配向処理
を施した後、前記２枚の基板を貼り合せてパネルとし液
晶を注入し液晶表示パネルとした。また第２図（ａｌは
非直線二端子素子が一段の場合、第２図（ｂｌは非直線
二端子素子が二段の場合である。第２図において１０は
引出し端子部、１１はバス・バー、１２は第一導体層、
１３は半導体層と第二導体層の積層、１４は絵素電極、
１５は絶縁体層を示している。

本発明の一実施例は、第１図に示した基板１には、ソー
ダガラス上に二酸化硅素（Ｓｉｎｇ）を被覆したものを
、第一導体層２には約２０００人の厚みのＩＴＯｌまた
はチタン（Ｔ＋）の２種類を形成した。その各々につい
て半導体層３は砒素と硫黄の化合物で、砒素が１原子％
、５原子％、１０原子％、２５原子％、４０原子％、５
ｏ原子％、６ｏ環原子、８０原子％、８５原子％の計９
種類のものをそれぞれ蒸着し、第二導体層４は厚さ約５
００人のテルル被膜を形成した。また絶縁体層５は酸化
イツトリウム（Ｙ２０３）を約１５０ｏ人蒸着した。非
直線二端子素子の電流−電圧特性の非直線性は著しく太
き（、またその容量も液晶層の容量と比べて充分に小さ
いものであった。これらの基板を用いて液晶表示パネル
を製作したところ、デユーティ−比１／１０００、バイ
アス比１／７のマトリクス駆動時において、１０：１以
上のコントラストでの表示が確認出来た。

ところでパネルの製作工程において、配向膜の形成や、
液晶材料の注入時には基板の温度を少なくとも９０℃以
上に加熱する必要があるが、半導体層３を構成する砒素
と硫黄の化合物について砒素の成分比が１０原子％未溝
のものは、そのガラス化温度がかなり低くなることによ
り熱処理時に素子が破壊された。また砒素の成分比が８
５原子％の素子では砒素の析出が見られ実用的ではなか
った。

以上のことから砒素と硫黄の化合物において砒素が１０
原子％以上８０原子％以下であれば、マトリクス表示用
の非直線二端子素子として満足し得る特性を備えている
ことが確認出来た。

本発明の他の実施例は、第１図に示した基板１には、ソ
ーダガラス上に二酸化硅素（Ｓ　１０２　）を被覆した
ものを、第一導体層２には約１５００人の厚みのＩＴＯ
ｌまたはチタン（Ｔｉ）の２種類を形成した。その各々
について第二導体層４にテルル被膜を膜厚２００人、３
００人、５００人、１０００人、２０００人、３０００
人、４０００人、５０００人、８０００人としたものを
計９種類それぞれ蒸着した。また半導体層３は、３硫化
２砒素（ＡＳ２Ｓ３）を約２０００人、絶縁体層５は酸
化イツトリウム（Ｙ２０３　）を約１０００人それぞれ
蒸着した。以上のようにして得られた非直線二端子素子
の電流−電圧特性の非直線性は著しく大きく、またその
容量も液晶層の容量と比べて充分に小さいものであった
。これらの基板を用いて液晶表示パネルを製作したとこ
ろ、デユーティ−比１　／１０００、バイアス比１／７
のマドリクス駆動時において、１ｏ：１以上のコントラ
ストでの表示が確認出来た。

本発明の他の実施例は、第１図に示した基板１には、ソ
ーダガラス上に二酸化硅素（Ｓ　ｉ　Ｏｘ　）を被覆し
たものを、第一導体層２には約２５００人の厚みのＩＴ
Ｏｌまたはチタン（Ｔｉ）の２種類を形成した。その各
々について第二導体層４にクロム（Ｃｒ）及びアルミニ
ウム（Ａ１）被膜を膜厚５００　人、１０００人、２０
００人としたものを計６種類それぞれ蒸着しまた半導体
層３は、３硫化２砒素（ＡＳ２Ｓ３）を約２５００人、
絶縁体層５は酸化アルミニウム（ＡｌｚＯａ）を約１２
００人それぞれ蒸着した。以上のようにして得られた非
直線二端子素子の電流−電圧特性の非直線性は著しく大
きく、またその容量も液晶層の容量と比べて充分に小さ
いものであった。これらの基板を用いて液晶表示パネル
を製作したところ、デユーティ−比１　／１０００、バ
イアス比１／７のマトリクス駆動時において、１０：１
以上のコントラストでの表示が確認出来た。

本発明の他の実施例は、第１図に示した基板１には、ソ
ーダガラス上に二酸化硅素（ＳｉＯ□）を被覆したもの
を、第一導体層２には約２０００人の厚みのクロム（Ｃ
ｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはアンチモン（Ｓｂ
）を含んだ酸化錫（ＳｎＯ□）を形成した後半導体層３
（３硫化２砒素（Ａ　Ｓ　２　Ｓｓ　）　）を約１００
０人蒸着し第二導体層４（テルル）を約１０００人に抵
抗加熱法により蒸着し、その後絶縁体層５として酸化ア
ルミニウム（Ａｌ□０３）を約９００八ＥＢ蒸着した。

以上のようにして得られた非直線二端子素子の電流−電
圧特性の非直線性は著しく大きく、またその容量も液晶
層の容量と比べて充分に小さいものであった。これらの
基板を用いて液晶表示パネルを製作したところ、デユー
ティ−比１　／１０００、バイアス比１／７のマトリク
ス駆動時において、１０：１以上のコントラストでの表
示が確認出来た。

本発明の他の実施例は、第１図に示した基板１には、ソ
ーダガラス上に二酸化硅素（ＳｉＯ□）を被覆したもの
を、第一導体層２には約２０００人の厚みのＩＴＯｌま
たはチタン（Ｔｉ）の２種類を形成し、その各々につい
て半導体層３は、３硫化２砒素（Ａｓｚｓ＋）を膜厚３
００人、５００人、１０００人、２０００人、３０００
人、４０００人、５０００人、６０００人としたものを
計８種類それぞれ蒸着した。第二導体層４には約４００
人のテルル被膜を、絶縁体層５には約５００人の酸化イ
ツトリウム（Ｙｚ　Ｏｓ　）を形成した。以上のように
して得られた非直線二端子素子の電流−電圧特性の非直
線性は著しく大きく、またその容量も液晶層の容量と比
べて充分に小さいものであった。これらの基板を用いて
液晶表示パネルを製作したところ、デユーティ−比１　
／１０００、バイアス比１／７のマトリクス駆動時にお
いて、１０：１以上のコントラストでの表示が確認出来
た。尚絶縁体層は、その膜厚が２０００Å以上になると
駆動電圧が高くなってしまい、３００Å以下になるとピ
ンホール等が発生し易くなり均一な被膜を得ることが困
難となる。従って絶縁体層の膜厚としては４００人〜１
９００人位が好適である。

本発明実施例は半導体層及び第二導体層をバタンニング
する方法としてメタルマスクを用いる方法で実施したが
、フォトレジストを用いたリフト・オフ法を用いても、
また表示媒体として液晶組成物以外の例えば電気泳動表
示素子（ＥＰＩＤ）、電場発光表示素子（ＥＬ）、エレ
クトロクロミック表示素子（Ｅ　ＣＤ）等を用いた場合
にも同様のものが得られることはいうまでもない。

発明の効果以上のように本発明のマトリクス表示装置は、基板上に
順次間隙を有する第一導体層、砒素（Ａｓ）と硫黄（Ｓ
）との化合物からなる半導体層、第二導体層、さらに絶
縁体層を積層するという構成を備えたことにより、フォ
トリソグラフィ一工程、リフト・オフ・プロセスを用い
ない簡易なプロセスで剥離等の不良を生起しない、より
安定な特性を示すマトリクス表示用非直線二端子アレイ
が得られ、作業効率及び歩留りが大幅に向上しただけで
なく、表示品位の高いマトリクス表示装置を低コストで
実現することが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔａ＋は本発明による液晶表示用非直線二端子素
子の構成断面図、第１図（ｂ）はその平面図である。第
２図は本発明による液晶表示用非直線二端子素子の配置
図である。第３図（ａｌ及び第４図（ａｌは従来の非直
線二端子素子の構成断面図、第３図（ｂｌ及び第４図（
ｂｌは従来の非直線二端子素子の配置図である。第５図
は非直線二端子素子付き液晶表示パネルの等価回路図で
ある。第６図は非直線二端子素子を用いたマトリクス表
示パネルの構成図である。１・・・・・・基板、２・・・・・・第一導体層、３・
・・・・・半導体層、４・・・・・・第二導体層、５・
・・・・・絶縁体層、１０・・・・・・引出し端子部、
１１・・・・・・バス・バー、１２・・・・・・第一導
体層、１３・・・・・・半導体層、第二導体層の積層、
１４・・・・・・絵素電極、１５・・・・・・絶縁体層
。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名−　　　　
　　　へ叱疫区 ″　　Ｒ ■ト寸喝面第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に順次間隙を有する第一導体層、前記第一
導体層の間隙と、前記第一導体層の一部を覆うように設
けられた砒素（Ａｓ）と硫黄（Ｓ）との化合物からなる
半導体層、前記半導体層の上に第二導体層、さらに絶縁
体層を積層してなるような非直線二端子素子アレイと、
帯状電極を有する第二の基板との間に表示媒体を挾み込
んだことを特徴とするマトリクス表示装置。
（２）半導体層を構成する砒素と硫黄の化合物について
、砒素の成分比が１０原子％以上８０原子％以下である
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のマト
リクス表示装置。
（３）第一導体層が錫（Ｓｎ）を含んだ酸化インジウム
（Ｉｎ＿２Ｏ＿３）、アンチモン（Ｓｂ）を含んだ酸化
錫（ＳｎＯ＿２）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、チタン（Ｔｉ）の何れかからなることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項または第（２）項のいずれ
かに記載のマトリクス表示装置。
（４）第二導体層がテルル（Ｔｅ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）の何れかからな
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項、第（２
）項または第（３）項のいずれかに記載のマトリクス表
示装置。
（５）絶縁体層は酸化イットリウム（Ｙ＿２Ｏ＿３）及
び酸化アルミニウム（Ａｌ＿２Ｏ＿３）の何れかからな
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項、第（２
）項、第（３）項または第（４）項のいずれかに記載の
マトリクス表示装置。
（６）表示媒体は液晶組成物、電気泳動表示素子、電場
発光表示素子、エレクトロクロミック表示素子の何れか
からなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項、
第（２）項、第（３）項、第（４）項または第（５）項
のいずれかに記載のマトリクス表示装置。