JPS62260188A - マトリクス表示装置 - Google Patents

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ａ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からなる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（ＭＩＭ素子＝Ｍｅｔ
ａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ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、陽極酸化タンタル層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、デバイクズ。イーディー２８巻−
６号−１９８１（ＩＥＥＥ　Ｔｌ？ＡＮＳＡＣＴＩＯＮ
　ＯＮ　ＥＩＪＣＴ−ＯＲＯＮ　　ＤＥＶＩＣＥＳ、　
　ＶＯＬ、ＨＤ−２８，ＮＯ，６，１９８１））また第
４図はＰＩＮ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ｆａｌはＰＩＮダイオー
ドの構成断面図、第４図（ｂｌ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Ｔｂ）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、Ｎ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
Ｎ５７、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ｌ／２Ｏ０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、非直線抵抗素子容Ｌｔ７１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ｌ／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
２Ｏ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１　／　５００−１　／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ングラフイ一工程が
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、フォトリングラフイ一工程が
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）とセレン（Ｓｅ）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
れた第一導体層の上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、フォトリングラフイ一工
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＃、滅が望める
。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すことな
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、本発明のマトリクス型表示装置の代表的な一実施
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ｌは基板であり、基板ｌ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３０Ｉ１ｍ
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・コハルｉｆｆ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ｌ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は砒素と硫黄とセレンとの合金から
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Ｎ５は酸化イツトリウ
ム（Ｙ、０３　）　、酸化アルミニウム（Ａ１２Ｏ３）
等から形成されている。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＋８）は非直線二端子素子が一段の場合
、第２図ｆｂｌ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、１）はパス・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ｌ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２Ｏ００人の厚みのＩＴＯｌまた
はチタン（Ｔｉ）の２種類を形成した。その各々につい
て半導体層３は砒素と硫黄とセレンの化合物で砒素とセ
レンは同等比、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種類のものをそれぞれ蒸
着し、第二導体層４は厚さ約５００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（Ｙ２Ｏｉ　）を約
１５００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
（ｉ１！　ｔｐ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
と硫黄とセレン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とセレンの化
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：よ、
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１５００人の厚みのＩＴＯｌ
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２Ｏ０人、３０
０人、５００人、１０００人、２Ｏ００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。半導体層３は、２硫黄ｌセレ
ン１砒素（ＡｓＳｅＳｚ）を約２Ｏ００人、絶縁体層５
は酸化イツトリウム（ｙ、　Ｏｆｆ　）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２５００人の厚みのＩＴＯ，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）、チタン（Ｔｉ）及
びアルミニウム（Ａ１）被膜を膜厚５００人、１０００
人、２Ｏ００人としたものを計９種類それぞれ蒸着し、
また半導体層３は、１硫黄２セレンｌ砒素（、ａ、５ｓ
ｅｚｓ）を約２５００人、！１！！縁体層５は酸化アル
ミニウム（Ａｌ□０３）を約１２Ｏ０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ｌ／７の
マトリクス駆動時において、１０１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ｌには、ソ
ーダガラス上に二酸化硅素（ＳｉＯｚ）を被覆したもの
を、第一導体層２には約２Ｏ００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（Ｓｎ０、）を形成した後半導体層３
　（２硫黄１セレン２砒素（Ａｓ２ＳｅＳ２））を約２
Ｏ００人・蒸着し第二導体層４　（テルル）を約１００
０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（Ａ　ｌ　２Ｏｘ　）を約９００人
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（ＳｉＯｚ）を被覆したもの
を、第一導体層２には約２Ｏ００人の厚みのＩＴＯｌま
たはチタン（Ｔ１）の２１重類を形成し、その各々につ
いて半導体層３は、ｌ硫黄２セレン２砒素（ＡＳ２Ｓｅ
、Ｓ）を膜厚３００人、５００人、１０００人、２Ｏ０
０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５
００人の酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ、）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、１ｏｌ１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２Ｏ００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、砒素、硫黄、セレンの化合物で、砒素
の成分比を３０原子％とし、残りの組成比を硫黄：セレ
ンー５：１゜３ｃｔ、１：１．１：３，１：５とした計
１０種類のものをそれぞれ膜厚約２２Ｏ０人蒸着した。

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人の酸化インドリウム（ｙｚ　０１　）
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ｌ／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
２Ｏ００Å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〜１９００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（ＥＣＤ）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
）とセレン（Ｓｅ）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、フォトリングラフイ一工程、リフト・オフ
・プロセスを用いない節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の配
置図、第３図ｆａｔ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（ｂ）及び第４図（ｂ）
は従来の非直線二端子素子の配置図、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、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、
１）・・・・・・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７−−−築
板 ２−一　−貴−１タヘイ」ト、々へ ３−一一半鵬伜１ ４−ｍ−も２％１本局 ？　　　　　　　１ 第　３　図 第４図 第５図 第６図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （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）とセレン（Ｓｅ）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. （２）半導体層を構成する砒素と硫黄とセレンの化合物
   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. （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. （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. （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. （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。