JPS62253192A

JPS62253192A - マトリクス型表示装置

Info

Publication number: JPS62253192A
Application number: JP61097167A
Authority: JP
Inventors: 晋吾藤田; 菊池　伊佐子; 山添　博司; 勲夫太田; 克彦熊川; 小関　秀夫
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
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPH0697318B2

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、高表示品位で、かつ、大容量表示可能なマト
リクス型表示装置に関するものである。

更に、具体的には、非直線素子を用いたマトリクス型表
示装置である。

従来の技術従来、提案された非直線素子付きマトリクス型表示装置
において、その表示媒体としては液晶である場合が最も
多い。従って以下ではマトリクス型液晶表示装置を例に
とって説明する。

液晶表示装置は、時計、電卓等の表示から、端末用表示
や映像表示へとその応用分野が広がりつつあるが、そこ
で求められるのは、高品位に大容量表示を実現する能力
である。その方法としては、（１）単純マトリクス法と
（２）アクティブマトリクス法があり、さらに（２）は
（２ａ）Ｉ膜トランジスタ（Ｔ　Ｐ　Ｔ）などの三端子
素子を用いる方法と（２ｂ）非直線二端子素子を用いる
方法がある。各方法とも一長一短があり、（１）法は表
示品位に難があり、（２ａ）は、製造工程が複雑なこと
によりコストが高くなるという欠点がある。

（２ｂ）は、（２ａ）よりも容易な工程であり、コスト
を下げることが可能である。

非直線素子付きマトリクス型液晶表示装置において、主
なものには二種ある。

先ず、第１のものは、第３図に示した様な素子を用いた
装置である。〔アイトリプルイー、トランザクション、
エレクトロン、デバイシズ、イーディ２８巻、６号、７
３６ページ（１９８１）　　（ＩＥＥＥ　ＴＲＡ−ＮＳ
ＡＣＴＩＯＮ　ＯＮ　ＥＬＥＣＴＲＯＮ　ＤＥＶＩＣＥ
Ｓ　Ｖｏｌ、ＨＤ−２８，１１ｋ１６　。

７３６（１９８１）　）第３図（ａ）は非直線二端子素
子の構成断面図であり、第３図（ｋｌ）はこれを用いた
液晶表示用基板の配置図である。同図（ａ）において、
１０１は基板、１０２はタンタル（Ｔａ）層、１０３は
厚さ約４００〜７００人の、陽極酸化によって得られた
酸化タンタル（Ｔａｚ○５）、１０４は絵素電極、１０
５はクロム（Ｃｒ）層であり、同図（ｂｌにおいて、１
０６は非直線二端子素子、１０７はバス・バー、１０８
は端子、１０９は絵素電極である。

第２のものは、第４図に示した様な素子を用いた装置で
ある。〔テレビジョン学会技術報告、昭和５９年５月２
５日発表〕これは２個のアモルファス・シリコン（ａ−
３ｔ）ＰＩＮダイオードを並列逆方向にリング状に接続
した構成をなして、非直線素子を実現している。第４図
（ａｌは、この素子の構成断面図であり、同図（ｂｌは
この素子を用いた液晶表示用基板の配置図である。この
図において、ＰＩＮダイオードは通常のＰＮダイオード
を表わす記号で示している。第４図において、２０１は
基板、２０２は第１電極、２０３はＮ型ａ−３ｉ、２０
４はＩ型ａ−３ｔ、２０５はＰ型ａ−３ｔ、２０６はク
ロム層、２０７は絶縁体からなる保護層、２０８は第２
電極、２０９はリング状に連結したＰＩＮダイオード、
２１０はバス・バー、２１１は絵素電極である。

これらの非直線抵抗素子を用いることにより、通常の液
晶表示よりも格段に大規模な表示容量を実現することが
できる。デユーティ比で表現すれば、１　／１０００程
度のデユーティ比でも駆動が可能である。

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表示装置を駆動することを考
えると、非直線素子に充分に電圧を印加する必要がある
が、その為には非直線素子の電気容量を絵素部分のそれ
の１／１０程度以下に設計しなければならない。しかし
ながら、前述した従来の技術による非直線素子の第１の
ものについては、酸化タンタルの比誘電率が２０以上と
大きいことにより、素子の形状を微細にしているが、こ
のことは歩留りを著しく悪化させる原因となっている。

このことに加えて、製造工程において、複雑で時間を要
するフォトリソグラフィー過程が少なくとも３回含まれ
ることも問題である。

次に、非直線素子の例の第２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回ないし６回含まれる
。このことは、生産における歩留りを低下させ、生産コ
ストを上昇させることになる。

従って、簡易な工程で製造が可能で、かつ、充分に大き
な非直線的な電流−電圧特性を有する素子が期待されて
いる。

問題点を解決するための手段本発明は前述のような問題点を解決するために、基板上
に、順次、間隙を有する一対の導体層、砒素（Ａｓ）と
硫黄（Ｓ）との化合物からなる半導体層、さらに導体層
を積層してなる構造の素子を有するマトリクス型表示装
置を提供するものである。

作用本発明は上記した構成によって、非直線的な電流−電圧
特性を示す素子を実現している。この非直線性は、半導
体層と導体層の接合部における障壁層効果に起因してい
るものと想定される。現実の素子の電流−電圧特性を測
定すると１＝Ａ−Ｖα の形で近似できる特性を示す。ここで、Ａとαは定数で
ある。この素子をバス・バーと各絵素電極との間に介在
させることにより、絵素部分に印加されるオン電圧とオ
フ電圧との比を大きくすることができ、コントラスト特
性を向上させることが可能となる。

また、本発明による表示装置に用いる非直線素子の製法
は非常に簡易である。すなわち、基板上にパターン化さ
れた下部導体層の上に半導体層、上部導体層を積層させ
る方法としては、一枚のマスクを用い、連続して蒸着す
ることで得ることができる。

さらに、半導体層を形成する砒素と硫黄との化合物の比
誘電率が１０以下と比較的小さいことにより、本発明に
よる非直線素子の形状は比較的大きくすることができる
。

以上二点より、製造上の歩留向上か望める。

実施例以下、本発明のマトリクス型表示装置の一実施例を図面
を参照しながら説明する。

先述した様に、非直線素子を用いたマトリクス型表示装
置における表示媒体としては、液晶が最も実用に供して
いるので、以下の説明においては、主に液晶表示装置に
ついて述べる。

また、以下の実施例においては、第２図に示した、下部
導体層１３とバス・バー１２および絵素電極１５は同一
の材料より形成した。特に、電極抵抗による電圧の減衰
が問題となる際には、バス・ノ＼−１２としては高導電
性の材料を使用すればよい。

先ず、非直線二端子素子付きマトリクス型液晶表示パネ
ルの製作工程の実施例を説明する。

所定のパターンにエツチングされた透明電極付きソーダ
ガラスを入手し、この基板を発煙硝酸に浸し、水洗、乾
燥させる。

次に、厚さ約３０μｍの磁性ステンレス鋼板製の、所定
のパターンの穴があけられたマスクと、上記基板とを、
アライナ−を用いて合わせ、基板裏面にサマリウム・コ
バルｌ−６ｆｆ石を置いて、メタルマスクと基板とを密
着させた。これを蒸着用真空槽内に設置し、抵抗加熱法
によって基板上に成膜した。これによって、第２図に示
した様な基板を得た。

蒸着法を詳しく述べる。モリブデン（ＭＯ）製の蒸発源
を真空槽内下部の周囲に４個、その中央に１個、合計５
後を独立に加熱できる様に設置した。中央の蒸発源に上
部導体層の材料を、周囲の４個の蒸発源に半導体層の材
料、砒素と硫黄の化合物を適量置く。基板は真空槽上部
中央に設置した。槽内をＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ程度
まで排気したところで、先ず周囲の蒸発源のうち一つを
加熱し、シャッターを開け、所定の膜厚が蒸着されたら
、シャッターを閉じる。膜厚は水晶振動子を用いた膜厚
モニタを用いて検知した。続いて順次、周囲の蒸発源を
加熱し、それぞれ同程度の膜厚となる様に蒸着した。次
に、中央の蒸発源を加熱して所定の膜厚となる様に蒸着
した。これにより、第１図に示した様に、砒素と硫黄の
化合物半導体の島状の薄膜上に、上部導体層がその島の
内側に付着した如き構造の素子を形成することができた
。

この基板をパネル化する前に、素子の電流−電圧特性を
計測した。

さらに、この非直線二端子素子を形成した基板と、帯状
の透明電極を表面に形成した対向基板とに、各々、配向
膜を形成した後、ランピング処理し、二枚の基板を貼り
合わせてパネルにし、液晶を注入した。ランピング方向
は、液晶分子が９０゜ねじれ構造となる様にした。

以上の過程を経て、非直線二端子素子付き液晶表示パネ
ルを得た。

（実施例１）第１図に示した、非直線二端子付き液晶表示パネルを作
製した。作製法は上記に示した通りである。

基板１にはソーダガラス上に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ□
）を被覆したものを用いた。下部導体層２は約２０００
人の厚みのＩＴＯまたはチタン（Ｔ＋）の二種類で形成
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％、５０原子％、６０原子％、８０原
子％、８５原子％の計９種類のものを約２０００人蒸着
させた。さらに、上部導体層４として、厚さ約５００人
のテルル膜を形成させた。

素子の電流−電圧特性の非直線性はα−７〜１５と著し
いものであった。また、その容量も、液晶層の容量に比
して充分に小さかった。

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
で表示が実現できた。

ところで、パネル製作工程において、液晶注入や配向膜
形成等の際には基板を少なくとも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８５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の成
分比が１０原子％以上８０原子％以下であれば、液晶表
示装置用の比直線二端子素子として満足し得る特性を備
えていることが判明した。

（実施例２）上記に示した作製法によって、第１図に示した様な、非
直線二端子素子付き液晶表示パネルを作製した。

基板１として二酸化ケイ素（Ｓｉ０２）で表面を被覆し
たソーダガラスを用いた。下部導体層２は膜厚約１５０
０人のＩＴＯまたはチタンの二種類のものを形成させた
。その各々について、上部導体層４の構成材料としてテ
ルルを用い、その膜厚を約２００人、　３００人、　５
００人、１０００人、２０００人、３０００人、４００
０人、５０００人、８０００人としたちの１１種、蒸着
した。半導体層３は、３硫化２砒素（ＡＳ２Ｓ３）を約
２０００１蒸着させた。

これらの条件の素子について電気的測定を行ったが、電
流−電圧特性の非直線は著しく大きく、また、容量は、
その素子に結びついている絵素電極部の液晶層の容量に
比して充分に小さかった。

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、表示コントラストが１０：１
以上であった。

（実施例３）前記作製法に従い、第１図に示した様な非直線二端子素
子付き液晶パネルを作製した。

基板１として二酸化ケイ素（Ｓ　ｉＯｚ　）で表面を被
覆したソーダガラスを用いた。下部導体層２として膜厚
約２５００人のＩＴＯまたはチタンの二種類のものを用
意した。その二種類について各々、上部導体層４の構成
材料として、膜厚約５００人、１０００人、２０００人
のクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔ
ｉ）３種類を形成させた。

半導体層３としては、３硫化１砒素（Ａ　ｓ　Ｓ３）を
約２０００１蒸着した。

これらの条件によって作製した素子の電気的特性を測定
したが、電流−電圧特性の非直線性は大きく、また容量
は充分に小さく、マトリクス駆動に適していた。これら
の基板を用いて液晶表示パネルを製作した。デユーティ
比１　／１０００．バイア７１、比１／７のマトリクス
駆動時において、表示コントラストが１０：１以上であ
った。

（実施例４）前記作製法に従い、第１図に示した様な非直線二端子素
子付き液晶表示パネルを製作した。

基板１として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ□）で表面を被覆
したソーダガラスを用いた。下部導体層２として、膜厚
約２０００人のクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）
またはアンチモン（Ｓｂ）を含んだ酸化錫（ＳｎＯ□）
を形成させた。その上に半導体層３として３硫化２砒素
（Ａｓｚｓ３）を膜厚約２０００人、さらに、上部導体
層４として、テルルを膜厚約５００人、順に、抵抗加熱
法により蒸着した。

以上の条件によって作製した素子の電気的特性は、著し
く非直線的な電流−電圧特性を示し、また、容量は充分
に小さかった。

これらの基板を用いてマトリクス型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で駆動させたとき、表示コントラストが１０：
１以上あった。

（実施例５）前記作製法に従い、第１図に示した様な非直線二端子素
子付き液晶パネルを製作した。

基板１として、二酸化ケイ素（ＳｉＯｚ）で表面を被覆
したソーダガラスを用いた。下部導体層２としては膜厚
約２０００人のＩＴＯまたはチタンの二種類のものを用
意した。その二種類について、半導体層３の構成材料と
しては、３硫化２砒素（Ａｓ２３３　）を用い、ソノ膜
厚を約３００人、５００人、１０００人、２０００人、
３０００人、４０００人、５０００人、６０００人とし
たもの計８種類を蒸着によって得た。

さらに、その上に、上部導体層４として厚さ約４００人
のテルル膜を形成させた。

以上の条件によてっ作製した素子の電気的特性は、すべ
て、著しく非直線的な電流−電圧特性を示し、また、容
量は充分に小さがった。

これらの非直線素子付き基板を用いてマトリクス型液晶
表示パネルを製作したところ、デユーティ比１　／１０
００、バイアス比１／７で駆動させたところ、表示コン
トラストが１０＝１以上の良好な表示品位を示した。

実施例１〜５においては、半導体層および上部導体層を
バター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
によっても同様の形状の素子を得ることができた。

また、第２図に非直線素子が（ａｌ一段のもの、ｆｂｌ
二段のものを示したが（原理的には三段以上の構成も考
えられる）、段数を多くして行くほど、非直線特性の闇
値を高くすることができた。液晶材料の閾値との関連で
最適の構成を選べばよいことになる。

さらに、表示媒体としては液晶を例にとったが、他に電
場発光素子（ＥＬ）、電気泳動素子、エレクトロクコミ
ック素子、プラズマ発光素子などを用いても、同様の効
果を得ることができるのは言うまでもない。

発明の詳細な説明した様に、本発明の非直線二端子素子は簡易な構
造であるが故に、高歩留りで製造が可能であり、さらに
、電流−電圧特性に関して優れた非直線性を有している
。従って、本発明による素子を用いたマトリクス型表示
装置は、大容量表示が可能であり、なおかつ、良好な表
示品位を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るマトリクス型表示装置に用いる非
直線二端子素子の（ａｌ構成断面図と（ｂｌ平面図、第
２図は本発明に係るマトリクス型表示装置用基板の配置
図、第３図（ａｌおよび第４図（ａｌは従来例のマトリ
クス型表示装置に用いる非直線二端子素子の構成断面図
、第３図（ｂｌおよび第４図（ｂ）は従来例によるマト
リクス型表示装置用基板の配置図である。１・・・・・・基板、２・・・・・・下部導体層、３・
・・・・・半導体層、４・・・・・・上部導体層、１１
・・・・・・電極端子、１２・・・・・・バス・バー、
１３・・・・・・下部導体層、１４・・・・・・半導体
層と上部導体層の積層、１５・・・・・・絵素電極、１
０１・・・・・・基板、　１０２・・・・・・タンタル
層、１０３・・・・・・酸化タンタル層、１０４・・・
・・・絵素電極、１０５・・・・・・クロム層、１０６
・・・・・・非直線二端子素子、１０７・・・・・・バ
ス・バー、１０Ｂ・・・・・・端子、１０９・・・・・
・絵素電極、２０１・・・・・・基板、２０２・・・・
・・第１電極、２０３・・・・・・Ｎ型非晶質シリコン
、２０４・・・・・・Ｉ型非晶質シリコン、２０５・・
・・・・Ｐ型非晶質シリコン、２０６・・・・・・クロ
ム層、２０７・・・・・・絶縁体からなる保護層、２０
８・・・・・・第２電極、２０９・・・・・・ＰＩＮダ
イオード、２１０・・・・・・バス・バー、２１１・・
・・・・絵素電極。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名藏へら区 −ベ第３図第４図２′。　　　　　　　　んシ（ｂ）Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に、順次間隙を有する下部導体層、前記間
隙上及び前記導体層の上に砒素（Ａｓ）と硫黄（Ｓ）と
の化合物からなる半導体層、さらに前記半導体層の上に
上部導体層を積層してなる構造からなる素子を有するこ
とを特徴とするマトリクス型表示装置。
（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
クス型表示装置。
（３）下部導体層が、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（
Ａｌ）、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）項記載のマトリクス型表示
装置。
（４）上部導体層が、テルル（Ｔｅ）、クロム（Ｃｒ）
、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）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）項記載の
マトリクス型表示装置。