JPS6269239A

JPS6269239A - 液晶セル

Info

Publication number: JPS6269239A
Application number: JP60209164A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Kumakawa; 克彦熊川; Hiroshi Yamazoe; 山添　博司; Hisahide Wakita; 尚英脇田; Isao Oota; 勲夫太田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-09-20
Filing date: 1985-09-20
Publication date: 1987-03-30

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、映像やアルファニエーメリックな表示を行な
う液晶セルに関する。特に、本発明は、表示容量が大き
くコントラストの高い表示を行なう液晶セルを提供する
ものである。

従来の技術現在、液晶パネルは、時計・電卓などの比較的表示容量
の小さいものから、ポータプル・コンピユータやワード
・プロセッサの端末あるいはカラーテレビなどの大表示
容量のものへと発展している。ところが、液晶パネルを
時分割駆動した場合、走査線の数が増加するとオン画素
とオフ画素の印加電圧実効値の比が１に近づくため、縦
横の帯状電極を用いたいわゆる単純マトリクス方式では
走査線の数が２００本程度になると満足なコントラスト
が得られなくなる。（たとえば、日経エレクトロニクス
１９８４年９月１０日号（ｎｏ、３５１　）や１９８４
年１１月１９日号（ｎｏ、３５８））近年、前述の問題
点を解決し、より大規模なマトリクス駆動を可能にする
ため、薄膜トランジスタ、ＰＮあるいはＰＩＮダイオー
ド、非直線抵抗素子などを画素ごとに具備した液晶パネ
ルの開発がさかんである。このうち、ダイオードや非直
線抵抗素子を用いたものは、製造時のマスク数が少なく
工程が比較的簡単であるため、製造歩留りが高く、製品
が比較的安くなるという利点を有している。なお、非直
線抵抗素子とは、電流−電圧特性が非直線性を示す二端
子素子のことである。

この非直線抵抗素子を用いた液晶セルの従来例について
、以下、図面を参照しながら説明する。

第２図は、この液晶セルの片側の基板の画素付近の構造
の一例を示した斜視図である。第２図において、ポリイ
ミド層２６は十分厚くほとんど電流は流れないので、透
明電極により形成された画素電極層２３には、陽極酸化
タンタル層２６をタンタル層２４とクロム層２７で挾／
しだ構造の非直線抵抗素子（ＭＩＭ素子；　Ｍｅｔａｌ
　−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　−Ｍａｔａｌ　素子）が接続
されたことになる。第３図に、第２図とは別の構造をと
る従来例を示す。第３図４は画素イ」近の平面図、第３
図すは人−人′線における断面図である。タンタル層３
２は、陽極酸化タンタル層３３でおおわわ、てト・シ、
陽極酸化タンタ／Ｌ一層３３をタンタル層３２とクロム
層３４で挾んだ構造の非直線抵抗素子（ＭＩＭ素子）が
画素電極３５に接続されている。即ち、第２図はタンタ
ル層の側面に、第３図はタンタル層の土面に非直線抵抗
素子を作製した例である。このような液晶セルは構造が
簡単であり、微細加工の際に必要なマスク枚数は３枚で
あり、歩留りが高い、３これらの非直線抵抗素子の電流
−電圧特性は、第４図に示すように非直線性を示す。こ
の特性を利用して、上記の非直線抵抗素子を一種のスイ
ッチング素子として動作させて、コントラストを向上さ
せ、高時分割駆動を可能としている。（例えば、テレヒ
ション学会誌、ＶＯｌ、３８　、　ＮＯ，４，（１９８
４）３５４〜３５６ページや、情報表示学会（ＳＩＤ；
５ｏｃｉｅｔｙ　Ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄ
ｉｓｐｌａｙ）の１９８４年国際シンポジウム技術論文
集（ＳＩＤＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓ
ｉｕｍ　Ｄｉｇｅｉｓｔ　ｏｆＴａｃｈｎｉｃａｌ　　
Ｐａｐｅｒｓｔ　）３０４〜３０５ページ）発明が解決
しようとする問題点第２図や第３図に示す基板を作製するには少なくとも３
枚のマスクが必要であるが、これはまだやや多いと考え
られる。

一方、走査線の本数が多くなり駆動信号周波数が高くな
ると信号が非直線抵抗素子の容量を通じて液晶層の容量
に伝達されて非直線素子が正常に機能しなくなるが、こ
の容量結合を避けて走査線の本数を増すには非直線素子
の容量を小さいものにしなければならない。第２図の構
成はタンタル層２４の側面を用い非直線抵抗素子の面積
を小さくして、上記の容量を小さくしているが、このた
めにはタンタルをテーパ状にエツチングしなければなら
ない。第３図の構成では、フォトリングラフイー法の最
小線幅により上記容量には下限があり、また、非直線特
性層とし５て酸化タンタルより誘電率の低いものを用い
て容量を小さくする場合には少なくとも４゜枚のマスク
が必要となる。

問題点を解決するための手段本発明は上記問題点を解決するために、液晶を挾持する
基板のうち少なくとも一方において、絶縁性基板の表面
に、所定の形状の導体層と少なくとも表示部全域を覆う
透明物質からなる非直線特性層をこの順に積層し、さら
にこの非直線特性層の上にバス・バー電硬層と画素電極
層を両者が所望の間隙部を隔てて対向するように積層し
７、かつ前記バス・バー電極層の一部と前記導体層の一
部とが前記非直線特性層を挾む構成となっており、かつ
前記画素電極層の一部と前記導体層の一部とが前記非直
線特性層を挾む構成となっているものである。

作用本発明は、次のようにして上記問題点を解決するもので
ある。！ず、本発明になる液晶セルの基板においては一
画素につき２個の非直線抵抗素子が縦続接続されている
。即ち、画素電極層−非直線特性層−導体層が１個の非
直線抵抗素子であり、導体層−非直線特性層−バス・バ
ー電極層がもう１個の非直線抵抗素子であシ、これら２
個の非直線抵抗素子は導体層により縦続接続されている
。

この構造のため画素に接続される容量は、直列に接続さ
れた２個の非直線抵抗素子の容量を合成したものとなり
、非直線抵抗素子が１個接続された時の半分の容量とな
る。また、前記２個の非直線素子は同一の非直線特性層
を共用しており、さらにこの非直線特性層は微細加工の
必要性がないため、製造の工程は至って簡単なものとな
る。

次に、本発明に係る液晶セルにおいて、液晶層を挾持す
る基板のうち少なくとも一方の基板の構造の一例を第１
図ａ−ｂに示す。第１図ａは構成斜視図第１図すは平面
図であり、１は絶縁性基板、２は導体層、３は非直線特
性層、４は透明電極により形成された画素電極層、６は
バス・バー電極層、６は画素電極層とバス・バー電極層
の間隙部である。間隙部６の左側と右側に一つづつの非
直線抵抗素子が形成され、この２個の素子が導体層２に
よって接続されているわけである。この構成は従来例に
比べて非常に簡単であり、バス・バー電極層６を画素電
極層４と同じ透明導電物質で形成する場合はマスクは２
層を必要とするのみであり、バス・バー電極層６に透明
導電物質より導電性の高い金属を用いる場合でもマスク
は３層を必要とするのみである。また、２個の非直線抵
抗素子を縦続接続して素子の容量を小さくし得るため、
一つの素子の面積はやや大きくてもよく、微細加工の最
小加工寸法がやや大きくてもよいという利点もある。

実施例（実施例１）第１図ａ−ｂを用いて本発明になる液晶セルに係る一実
施例を説明する。

まず、ガラスを用いた絶縁性基板１の上に電子ビーム蒸
着法を用いてクロム層を約１ｏＯｏム形成した。このク
ロム層の上に、フォトリソグラフィー法を用いて所望の
レジスト・パターンを形成し、クロム層の湿式エツチン
グを行なった。このレジスト・パターンを形成する際に
第１のマスクを用いた。この結果導電層２が形成された
。次に、スパッター法を用いて非直線特性層３を作製し
た。

膜厚は物質によりやや異った値を選んだ。第１表に非直
線特性層の形成物質、形成法、膜厚を示す。

なお、基板をスパッター装置に取り付ける際にはシール
部におおいを付けてシール部には非直線特性層が形成さ
れないようにした。これは、セルの耐久度を上昇させた
。次に、上記基板を約１５０°Ｃに加熱し、高周波マグ
ネトロン・スパッター装置でスズ（Ｓｎ　）を含む酸化
インジウム透明導電層（いわゆるＩＴＯ層）を形成した
。この透明導電層の上に、第２のマスクを用いて、フォ
トリソグラフィー法により画素電極層４とバス・バー電
極層５のレジストパターンを形成した。この後、アルゴ
ン・イオン・シャワーによりＩＴＯのエツチングを行な
い、不要なレジストを除去して、片側の基板を作製した
。ＩＴＯの帯状電極が表面に形成されたガラス基板を他
方の基板として用い、液晶セルを作製した。配向膜には
ポリイミドを用い、ラビング法による配向を行って、通
常のねじれネマティック液晶セルを得た。

本実施例においては、通常のねじれネマティック型液晶
セルではほとんどコントラストを得ることができない高
時分割駆動時においても十分なコントラストを得ること
ができ、良好な表示が得られた。第１表に透過光で測定
されたコントラストを非直線抵抗素子の作製条件ととも
にまとめる。

なお、デユーティ−比は１　／４００であり、駆動は選
択時の選択画素の電圧波高値が非選択時の電圧波高値の
３倍から９倍となる電圧平均化法のうちから最適のもの
が用いられた。

（以下余　白）第１表本実施例においては、良好なコントラスト特性が２枚と
いう少ないマスク数で達成されている。

また、非直線抵抗素子の電流−電圧特性は、全く正負対
称であり、高時分割駆動に用いるのに十分に急峻な非直
線性を示していた。

（実施例２）第１図４・ｂを用いて本発明になる液晶セルに関る他の
実施例を説明する。

実施例１と同様にして、絶縁性基板１の上に導電層２と
非直線特性層３を作製した。導電層２０作製時に第１の
マスクが用いられている。次に、基板温度を１２０″程
度に加熱して、電子ビーム蒸着法を用いて、クロム層と
アルミニウム層をこの順に積層した。クロム層はアルミ
ニウム層の接着性改善のため用いられた。この層の」二
に、第２のマスクを用い、フォトリソグラフィー法によ
りバス・バー電極層６のレジスト・パターンを形成した
。ホウ酸カリウム、水酸化カリウムと赤面塩の混合水溶
液を用いて、まずアルミニウムのエツチングを行なった
。第２表に示す実施例のうち、非直線特性層が酸化亜鉛
以外の場合には、硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸
の水溶液からなる、クロムのエツチング液を用いてクロ
ム層をエツチングした。非直線特性層が酸化亜鉛の場合
は、酸化亜鉛が上記エツチング液に侵されるので、アル
ゴン・イオン・シャワーによシフロム層のエツチングを
行なった。以上の工程によシバス・バー電極層６が形成
された。次に、基板を約１５０℃に加熱し、高周波マグ
ネトロン・スパッター装置でＩＴＯよりなる透明導電層
を形成した。この透明導電層の上に、第３のマスクを用
いてフォトリソグラフィー法により画素電極層４のパタ
ーンを形成し、アルゴン・イオン・シャワーによｐＩＴ
。

をエツチングし、画素電極層４を形成した。以上の工程
により片・側の基板が作製された。ＩＴＯの帯状電極が
表面に形成されたガラス基板を他方の基板として用い、
第１の実施例と同様にして液晶セルを作製した。

本実施例においても、１／４ｏＯデユーティ−において
良好な表示が得られた。第２表に透過光で測定されたコ
ントラストを非直線抵抗素子の作製条件とともにまとめ
る。なお、液晶セルの駆動は第１の実施例と同様の方法
で行なった。

本実施例は、使用したマスク数は３枚で第１の実施例に
示すものより１枚多くなっているが、バス・バー電極層
６としてＩＴＯより抵抗の低い金属（本実施例において
はアルミニウム）を用いることができるという特長があ
る。このため、バス・バー電極層５の長さを長くしたり
その幅を狭くした場合にも、バス・バー電極の抵抗を比
較的小さいものとでき、上記抵抗による駆動信号の減衰
を小さいものにとどめ得る。従って本実施例は、配線長
が長くなる大型セルや、画素間隙を狭くして開口率を高
くしたセルに特に適している。また、上記金属層が一種
の遮光層として働くため、画素間隙部からの漏れ光を一
部遮断できる特長も合わせ持っている。本実施例におい
ても、非直線抵抗素子の電流−電圧特性は十分に急峻な
ものであった。

なお、上記の２つの実施例においては非直線抵抗素子を
作製した基板を液晶セルを構成する基板のうち片側にの
み用いたが、非直線抵抗素子を作製した基板を両側に用
いた構成をとることもできる。この場合は、１画素につ
き４個の非直線抵抗素子が縦続接続されるため、しきい
値電圧は上昇するが、素子の合成容量は小さくなり、電
流−電圧特性はやや急峻な非直線性を示すようになる。

この構成の場合にも高時分割駆動時に十分なコントラス
トを得ることができる。

（以下余　白）第２表発明の効果以上に示した結果かられかるように、本発明は、容量が
小さくかつ十分な非直線性を持った非直線抵抗素子を具
備して、高時分割時にも良好な表示が得られる液晶セル
を、非常に簡単な構成で形成している。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明になる液晶セルの一方の基板の一部分
を示す構成斜視図、第１図すはその平面図、第２図は従
来例を示す構成斜視図、第３図ａ。ｂは別の従来例を示す平面図と断面図、第４図は非直線
抵抗素子の電流−電圧特性図である。１・２１・３１・・・・・・絶縁性基板、２・・・・・
・導体層、３・・・・・・非直線特性層、４・２３・３
６・・・・・・画素電極層、５・・・・・・バス・バー
電極層、６・・・・・・間隙部、２２・・・・・・熱酸
化タンタル層、２４・３２・・・・・・タンタル層、２
６・３３・・・・・・陽極酸化タンタル層、２６・・・
・・・ポリイミド層、２７・３４・・・・・・クロム／
Ｉ、３６・・・・・・非直線抵抗素子部。代理人のＦ＋次　弁理十　中　呈　敏　場　糾売１次１
−−−胞橡性」引反２−一一導１も層３−一一昨曲Ｓ特ノ１ゴ宝三−ノ１１１第１図　　　　
　　　　４−　　画紫電輔５−−−八ス・パー電極１３ユ、　　　６−　間譚鮮第１図＜ｂ）！、３５第２図第３図（ｂ）第４図！　玉　（Ｖ、）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　液晶層を挾持する基板のうち少なくとも一方に
おいて、絶縁性基板の表面に、所定の形状の導体層が設
けられており、かつこの上に少なくとも表示部全域を覆
って透明物質からなる非直線特性層が積層されており、
かつ前記非直線特性層の上にバス・バー電極層と画素電
極層が所望の間隙部を隔てて対向するように積層されて
おり、かつ前記バス・バー電極層の一部と前記導体層の
一部とが前記非直線特性層を挾む構成となっており、か
つ前記画素電極層の一部と前記導体層の一部とが前記非
直線特性層を挾む構成となっていることを特徴とする液
晶セル。
（２）　バス・バー電極層と画素電極層とが、同種の透
明導電物質からなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の液晶セル。
（３）　非直線特性層が、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化
チタン（ＴｉＯ＿２）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、五酸
化タンタル（Ｔａ＿２Ｏ＿５）、二酸化スズ（ＳｎＯ＿
２）の中のいずれかの物質からなることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の液晶セル。