JPS63148239A - Active matrix type liquid crystal display device - Google Patents

Active matrix type liquid crystal display device

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JPS63148239A
JPS63148239A JP61295941A JP29594186A JPS63148239A JP S63148239 A JPS63148239 A JP S63148239A JP 61295941 A JP61295941 A JP 61295941A JP 29594186 A JP29594186 A JP 29594186A JP S63148239 A JPS63148239 A JP S63148239A
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JP
Japan
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electrode
liquid crystal
dielectric layer
active matrix
tfd
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Application number
JP61295941A
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Japanese (ja)
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Yuji Kato
裕司 加藤
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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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362Active matrix addressed cells
    • G02F1/1365Active matrix addressed cells in which the switching element is a two-electrode device

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Abstract

PURPOSE:To make picture elements highly fine and large in area by composing the active matrix substrate of a 1st metallic thin film wire group, an anode oxide dielectric layer, a dry dielectric layer, a 2nd metallic thin film group, a semiconductor layer, an upper electrode, and a transparent picture element electrode, and providing a common electrode on an opposite substrate. CONSTITUTION:The counter electrode of a liquid crystal layer shown by the parallel circuit of liquid crystal capacity 5 and liquid crystal resistance 6 is the common electrode 7 which is the same among all picture elements. The picture elements electrode 1 which is the other electrode of this liquid crystal layer is connected to a TFD (thin film two-terminal element) shown by a parallel circuit of TFD capacity 3 and nonlinear resistance 2 and a storage capacitor shown by storage capacitor capacity 8. The TFD is connected to a 1st lead electrode 4 consisting of the metallic thin-film thin-wire group having anode oxide where the dielectric layer by a dry film forming method is not laminated and the storage capacitor is connected to a 2nd lead electrode 9 consisting of a metallic thin-film thin-wire group having anode oxide where the dielectric layer by the dry film forming method is laminated. Matrix addresses are constituted between those 1st and 2nd lead electrodes. Consequently, a highly fine display device which has large area and large display capacity is obtained at low cost.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアクティブマトリックス型液晶表示装置に関し
、特に少なくとも一方の基板上にスイッチング手段を形
成し先アクティブマトリックス型液晶表示装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an active matrix type liquid crystal display device, and more particularly to an active matrix type liquid crystal display device in which switching means is formed on at least one substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、かかるアクティブマトリックス型液晶表示装置に
ついては各種の研究がなされている。
Conventionally, various studies have been conducted regarding such active matrix liquid crystal display devices.

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。
In recent years, the application of liquid crystal display devices (LCDs) mainly of twisted nematic type has been developed and is being used in large quantities in the fields of wristwatches and calculators.

また、最近では文字2図形等の任意の表示が可能なマト
リックス型LCDも使われ始めている。
Recently, matrix type LCDs that can display arbitrary characters such as two figures have also begun to be used.

このマトリ・ソクス型LCDの応用分野を広げるために
は、表示容量の増大が必要である。しかし、従来のLC
Dの電圧−透過率変化特性の立上りはそれほど急峻では
ないので、表示容量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ると、選択画素と非選択画
素各々にかかる実効電圧比は低下し、したがって選択画
素の透過率非選択画素の透過率低下というタロストーク
が生ずる。その結果、表示コントラス1〜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ら著しく
狭くなる。従って、従来のLCDにおける走査本数はせ
いぜい60本程度である。
In order to expand the field of application of this matrix type LCD, it is necessary to increase the display capacity. However, conventional LC
Since the rise of the voltage-transmittance change characteristic of D is not so steep, when the number of scans in multiplex drive is increased in order to increase the display capacity, the effective voltage ratio applied to each selected pixel and non-selected pixel decreases. , Therefore, a Talostalk occurs in which the transmittance of the selected pixel and the transmittance of the non-selected pixel decrease. As a result, the display contrast 1~ is significantly reduced, and the viewing angle at which a certain degree of contrast can be obtained becomes significantly narrower. Therefore, the number of scanning lines in a conventional LCD is about 60 lines at most.

更に、前記マトリックス型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・Vチング素子
を直列に配置したアクティブマトリックス型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
ックス型LCDのスイッチング素子には、アモルファス
シリコンや多結晶シリコンを半導体材料とした薄膜トラ
ンジスタ素子(TFT)が多く用いられている。また一
方では、製造方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、高歩留りや低コスl−(ヒが期待
される薄膜二端子素子(以下、TFDと称す)を用いた
アクティブマトリックス型LCDも注目されている。
Furthermore, in order to significantly increase the display capacity of the matrix type LCD, an active matrix type LCD has been devised in which a switching element is arranged in series in each pixel of the LCD. Thin film transistor elements (TFT) using amorphous silicon or polycrystalline silicon as semiconductor materials are often used as switching elements of active matrix LCDs that have been announced so far. On the other hand, since the manufacturing method and structure are relatively simple, the manufacturing process can be simplified, and the active Matrix type LCDs are also attracting attention.

このような薄膜二端子素子を用いたアクディブマI・リ
ックス型LCD(以下、TFD−LCDと称ず)におい
て、一番実用化に近いと考えられているLCDは、TF
Dに金属−半絶縁体−金属素子(以下、MIM素子と称
す〉を用いたLCDである。かかるMIM素子のような
TFDを液晶と直列に接続することにより、電圧−透過
率変化特性の立上りを急峻にでき、走査本数を大幅に増
やすことが可能になる。
Among the active matrix type LCDs (hereinafter referred to as TFD-LCDs) using such thin film two-terminal elements, the LCD that is considered to be closest to practical use is the TFD-LCD.
This is an LCD using a metal-semi-insulator-metal element (hereinafter referred to as an MIM element) in D. By connecting a TFD such as this MIM element in series with the liquid crystal, the rise of the voltage-transmittance change characteristic can be made steeper, making it possible to significantly increase the number of scans.

このようなMIM素子を用いたLCDについては、19
83年12月に発表されたテレビジョン学会技術報告論
文(IPDI13−8)、pp39−44 、 r25
0x 240画素のラテラルMIM−LCD、 、ある
いは特開昭55−161273号公報等に示され、その
動作原理原理についても詳細に述べられている。
Regarding LCDs using such MIM elements, 19
Television Society technical report paper (IPDI13-8) published in December 1983, pp39-44, r25
A lateral MIM-LCD with 0x240 pixels is disclosed in JP-A-55-161273, etc., and its operating principle is also described in detail.

以下には、LCD用TFDとして最つども実用に近いと
考えられているMIM素子を代表例にとり説明する。
In the following, an MIM element, which is considered to be the closest to practical use as a TFD for LCD, will be explained as a representative example.

第11図は従来の上述した一例を説明するためのTFD
−LCDの断面図である。
FIG. 11 is a conventional TFD for explaining the above-mentioned example.
- It is a sectional view of LCD.

第4図に示すように、下部ガラス基板10と上部ガラス
基板16は、通常Ta205 、 S i 02等のガ
ラス保護膜1っで被覆されている。屯し、この保護膜は
省略することもできる。上述した下部ガラス基板10上
に下部電極13.半絶縁体層14、上部電極15の三層
構成からなるMIM素子と画素電極1とを形成してアク
ティブマトリックス基板とする。一方、上部ガラス基板
16上には、対向透明電極11を形成して対向基板とす
る。これらアクティブマトリックス基板と対向基板の間
に液晶層18を挟みTFD−LCDを構成する。
As shown in FIG. 4, the lower glass substrate 10 and the upper glass substrate 16 are usually coated with a glass protective film 1 made of Ta205, Si02, or the like. However, this protective film can also be omitted. A lower electrode 13. is formed on the lower glass substrate 10 described above. An MIM element having a three-layer structure of a semi-insulator layer 14 and an upper electrode 15 and a pixel electrode 1 are formed to form an active matrix substrate. On the other hand, a counter transparent electrode 11 is formed on the upper glass substrate 16 to serve as a counter substrate. A TFD-LCD is constructed by sandwiching a liquid crystal layer 18 between the active matrix substrate and the counter substrate.

次に、第5図は第4図に示すTFI)−LCDの一画素
の平面図である。
Next, FIG. 5 is a plan view of one pixel of the TFI-LCD shown in FIG. 4.

第4図の説明において述べたM I M素子の第一層目
の金属膜は、代表的にはTのスパッタ膜が用いられ、第
5図に示すように、リード電極20と下部電極13との
形状にパターン化される。これらの電極の表面は陽極酸
化等により形成された半絶縁体層14で覆われる。また
、下部電極13は各画素に対応しており、半絶縁体層1
4を介して上部電極15と交差している。この上部電極
15は画素電極1に接続されている。このように形成さ
れた交差部がMIM素子を形成している。
The first layer metal film of the MIM element mentioned in the explanation of FIG. 4 is typically a T sputtered film, and as shown in FIG. patterned into the shape of The surfaces of these electrodes are covered with a semi-insulating layer 14 formed by anodic oxidation or the like. Further, the lower electrode 13 corresponds to each pixel, and the semi-insulating layer 1
4 and intersects with the upper electrode 15. This upper electrode 15 is connected to the pixel electrode 1. The intersections formed in this way form an MIM element.

第6図は第4図に示すTFD−LCDの電気的等価回路
図である。
FIG. 6 is an electrical equivalent circuit diagram of the TFD-LCD shown in FIG. 4.

第6図に示すよう゛に、この回路はTFDと液晶とが直
列に接続された回路である。この第6図に示した等価回
路の構成要素を第4図および第5図に示したTFD−L
CDの構造に対応させると、第一リード電極4は下部電
極13およびリード電極20に対応し、また第二リード
電極9は対向透明型V511に対応する。これらの電極
への印加電圧は通常スイッチング素子を用いていない単
純71〜す・ソクスLCDの駆動波形と同一のものが使
用され、第一リード電極4および第二リード電極9に走
査信号とデータ信号とが印加される。また、このTFD
は非線形抵抗2とTFD容量3の並列回路′として表現
され、一方液晶は液晶容量5と液晶抵抗6の並列回路と
して表現される。これらTFDと液晶との接続点が画素
電極1となっている。
As shown in FIG. 6, this circuit is a circuit in which a TFD and a liquid crystal are connected in series. The components of the equivalent circuit shown in FIG. 6 are the TFD-L shown in FIGS. 4 and 5.
Corresponding to the structure of the CD, the first lead electrode 4 corresponds to the lower electrode 13 and the lead electrode 20, and the second lead electrode 9 corresponds to the opposing transparent type V511. The voltage applied to these electrodes is usually the same as the drive waveform of a simple 71-Socket LCD that does not use switching elements, and a scanning signal and a data signal are applied to the first lead electrode 4 and the second lead electrode 9. is applied. Also, this TFD
is expressed as a parallel circuit of a nonlinear resistor 2 and a TFD capacitor 3, while the liquid crystal is expressed as a parallel circuit of a liquid crystal capacitor 5 and a liquid crystal resistor 6. The pixel electrode 1 is the connection point between these TFDs and the liquid crystal.

前記のTFD容量3の値ctpが液晶容量5の値CLc
よりも十分に小さい場合には、このTFD−L CDが
理想的に動作する。このとき、走査信号とデータ信号の
差の電圧がすべてTFDの両端に印加され、その電圧に
対応してTFDに電流が流れる。しかしながら、ctp
がCLcに比較して無視できない場合には、前記両信号
の差の電圧はctpとCLCとで容量分割されTFDと
液晶との両方に印加される。すなわち、CTFがCLC
と同程度の値を有するようになると、TFDは非線形抵
抗としてではなく単なる容量として働くため、スイッチ
ング素子としての機能を示さなくなる。しかるに、CL
cの値は画素サイズ、液晶層厚および液晶材料で決まる
が、これらの値はほぼ決まっているので、大表示容量の
TFD−L’CDを実現するにはCtpを小さくするし
かない。
The value ctp of the TFD capacitance 3 is the value CLc of the liquid crystal capacitance 5.
If it is sufficiently smaller than , this TFD-L CD operates ideally. At this time, all voltages corresponding to the difference between the scanning signal and the data signal are applied across the TFD, and a current flows through the TFD in accordance with the voltage. However, ctp
If CLc is not negligible compared to CLc, the voltage difference between the two signals is capacitively divided between ctp and CLC and applied to both the TFD and the liquid crystal. That is, CTF is CLC
When the value becomes approximately the same as , the TFD acts not as a nonlinear resistance but as a mere capacitor, and therefore no longer functions as a switching element. However, CL
The value of c is determined by the pixel size, liquid crystal layer thickness, and liquid crystal material, but since these values are almost fixed, the only way to realize a TFD-L'CD with a large display capacity is to reduce Ctp.

ところで、前述のMIM素子の場合のCTFは半絶縁体
層の誘電率とその層厚、およびMIM素子の接合部面積
とで決まる。この半絶縁体層を厚くすると、抵抗のスイ
・ソチング比がとれなくなるので前記接合部の面積を小
さくせざるを得ない。
Incidentally, the CTF in the case of the above-mentioned MIM element is determined by the dielectric constant of the semi-insulating layer, its layer thickness, and the area of the junction of the MIM element. If this semi-insulator layer is made thicker, it becomes impossible to maintain the resistance switch-to-sotching ratio, so the area of the junction has to be reduced.

かかるMIM素子構造のもので、例えば画素部が200
μmX200μmとし大表示容量で表示を行う場合、M
IM素子接合部は数μm角にする必要がある。かかるM
 I M素子接合部をこのような大きさに形成するため
には、LSIレベルのマスク技術およびホ1−リソグラ
フィー技術が必要であるが、このような高精細且つ大容
量ディスプレイを大面積にわたり無欠陥で作ることは不
可能に近い。
With such an MIM element structure, for example, the pixel portion has 200 pixels.
When displaying with a large display capacity of μm×200 μm, M
The IM element junction needs to be several μm square. It takes M
In order to form the IM element junction to such a size, LSI-level mask technology and photolithography technology are required, but it is difficult to create such a high-definition, large-capacity display without defects over a large area. It's almost impossible to make one.

第7図はかかる点を解決した従来の他の例〈前記テレビ
ジョン学会技術論文参照)を説明するためのラテラル構
造M I M’=、L CDのアクティブマトリ・ソク
ス基板の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of an active matrix substrate of a lateral structure M I M'=LCD for explaining another conventional example (see the above-mentioned Television Society technical paper) that solves this problem.

第7図に示すように、ラテラル構造のMIM素子では、
下部ガラス基板10の上に被着したガラス保護膜19を
介して下部電極13.半絶縁体層14およびブロック絶
縁体層21を形成し、更にこのプロ・ツク絶縁体層21
の上からガラス保護膜1つの上にかけて上部電極15を
形成する。また、この上部電極15に接続するようにガ
ラス保護膜19の上に画素電極1を形成する。かかる構
造のMIM素子においては、下部電極13の側壁3テー
パー状に工・ソチングしMIM素子接合部を小さくする
方法が採用されているが、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困難であるため、歩留りを
高くすることができないという問題があった。
As shown in Figure 7, in a lateral structure MIM element,
The lower electrode 13. A semi-insulator layer 14 and a block insulator layer 21 are formed, and the block insulator layer 21 is further formed.
An upper electrode 15 is formed from above to above one glass protective film. Further, the pixel electrode 1 is formed on the glass protective film 19 so as to be connected to the upper electrode 15. In an MIM element having such a structure, a method is adopted in which the side wall 3 of the lower electrode 13 is machined and sown into a tapered shape to reduce the size of the MIM element joint, but it is difficult to obtain a uniform taper shape over the entire surface over a large area. Therefore, there was a problem that the yield could not be increased.

そこで、上記の問題を解決する構造として、液晶層と並
列に、液晶容量CLCより大きい容量を有する蓄積コン
デンサを設ける構造のものが提案されている。
Therefore, as a structure to solve the above problem, a structure has been proposed in which a storage capacitor having a capacitance larger than the liquid crystal capacitance CLC is provided in parallel with the liquid crystal layer.

第8図はかかる従来の蓄積コンデンサ並列型TFD−L
CDの電気的等価回路図である。
Figure 8 shows such a conventional storage capacitor parallel type TFD-L.
FIG. 2 is an electrical equivalent circuit diagram of a CD.

第8図に示すように、この等価回路は第6図に示した等
価回路に蓄積コンデンサ8を付加した構成である。かか
る蓄積コンデンサ並列構造によれば、等価回路上の液晶
容量5の値CLCが大幅に増加し、且つ一定値をとるの
と同じになる。これにより、前述のようにMIM素子が
スイッチング素子として働かなくなるという欠点は解決
される。
As shown in FIG. 8, this equivalent circuit has a configuration in which a storage capacitor 8 is added to the equivalent circuit shown in FIG. According to such a parallel structure of storage capacitors, the value CLC of the liquid crystal capacitor 5 on the equivalent circuit increases significantly and becomes the same as taking a constant value. This solves the drawback that the MIM element does not function as a switching element as described above.

(発明が解決しようとする問題点〕 上述した従来のアクティブマI・リックス型液晶表示装
置は、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問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) The above-mentioned conventional active matrix type liquid crystal display device can cope with an increase in display capacity, but has a problem that it cannot cope with an increase in pixel definition and a large area. be.

特に第8図に示される等価回路を実際のTFD−LCD
で実現することは、パネル構造および端子の取出し方が
複雑になり容易ではない。すなわち、リード電極を三組
必要とすることが大きな問題である。このように、従来
がら提案されている蓄積コンデンサ並列型TFI)−L
CDにおいてさえも、構造的な複雑性のために、実用的
な且つ大面積・高精細な表示装置を作ることは困難であ
る。
In particular, the equivalent circuit shown in Fig. 8 can be compared to an actual TFD-LCD.
However, it is not easy to realize this because the panel structure and the way to take out the terminals are complicated. That is, a major problem is that three sets of lead electrodes are required. In this way, the storage capacitor parallel type TFI)-L
Even for CDs, the structural complexity makes it difficult to create a practical, large-area, high-definition display device.

本発明の目的は、従来のかかる画素の高精細化や大面積
化を実現するとともに、信頼性の高いアクティブマI・
リックス型液晶表示装置を提供することにある。
The purpose of the present invention is to realize higher definition and larger area than conventional pixels, and also to provide highly reliable active matrix I.
An object of the present invention is to provide a lix type liquid crystal display device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、アクティブマトリックス基板と、それに対向
する対向基板と、前記アクティブマI・リックス基板と
前記対向基板との間に重ね合わせるように介在させた液
晶層とを有するアクティブマトリックス型液晶表示装置
において、前記アクティブマトリックス基板は、この基
板上に形成したコンデンサ対向電極となる第一の金属薄
膜線群と、この第一の金属薄膜線群の上に形成した陽極
酸化物誘電体層と、この陽極酸化物誘電体層の上に形成
したドライ誘電体層と、このドライ誘電体層の上に前記
第一の金属薄膜線群と直交するように形成し、下部電極
となる第二の金属薄膜線群と、この第二の金属薄膜線群
の上に形成した陽極酸化物からなる半絶縁体層と、この
半絶縁体層の上に形成した上部電極と、前記ドライ誘電
体層の上に形成し且つ前記上部電極と接続するように形
成した透明画素電極とを有し、一方前記対向基板は、こ
の対向基板上に共通電極を存するように構成される。
The present invention provides an active matrix type liquid crystal display device having an active matrix substrate, a counter substrate facing the active matrix substrate, and a liquid crystal layer interposed between the active matrix substrate and the counter substrate so as to overlap each other. , the active matrix substrate includes a first metal thin film line group forming a capacitor counter electrode formed on this substrate, an anodic oxide dielectric layer formed on this first metal thin film line group, and this anode. a dry dielectric layer formed on the oxide dielectric layer; and a second metal thin film line formed on the dry dielectric layer so as to be perpendicular to the first metal thin film line group and serving as a lower electrode. a semi-insulating layer made of an anodic oxide formed on the second metal thin film wire group, an upper electrode formed on the semi-insulating layer, and a semi-insulating layer formed on the dry dielectric layer. and a transparent pixel electrode formed to be connected to the upper electrode, and the counter substrate is configured such that a common electrode exists on the counter substrate.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を説明するためのアクティブ
マトリックス型液晶表示装置の電気的等価回路図である
FIG. 1 is an electrical equivalent circuit diagram of an active matrix liquid crystal display device for explaining one embodiment of the present invention.

第1図に示すように、この等価回路は第8図に示す従来
の蓄積コンデンサ並列型T F D−L CDに類似し
ているが、次の点で大きく異なる。
As shown in FIG. 1, this equivalent circuit is similar to the conventional storage capacitor parallel type TFD-L CD shown in FIG. 8, but differs greatly in the following points.

すなわち、この等価回路中の液晶容量5と液晶抵抗6の
並列回路で表わされる液晶層の対向電極は、全画素とも
同じ共通電極7である。この液晶層の他方の電極である
画素電極1はTFD容量3と非線形抵抗2の並列回路で
表わされるTFDと蓄積コンデンサ容量8で表わされる
蓄積コンデンサとに接続される。前記TFDはドライ成
膜法による誘電体層を積層しない陽極酸化物を有する金
属薄膜細線群からなる第1リード電極4に接続され、ま
た前記蓄積コンデンサはドライ成膜法による誘電体層と
積層した陽tfi酸化物を有する金属薄膜細線群からな
る第2リード電極9に接続され、この第1および第2リ
ード電極間にてマトリックス・アドレスが構成される。
That is, the opposing electrode of the liquid crystal layer represented by the parallel circuit of the liquid crystal capacitor 5 and the liquid crystal resistor 6 in this equivalent circuit is the same common electrode 7 for all pixels. A pixel electrode 1, which is the other electrode of this liquid crystal layer, is connected to a TFD represented by a parallel circuit of a TFD capacitor 3 and a nonlinear resistor 2, and a storage capacitor represented by a storage capacitor 8. The TFD is connected to a first lead electrode 4 made of a metal thin film wire group having an anodic oxide without laminating a dielectric layer formed by a dry film formation method, and the storage capacitor is laminated with a dielectric layer formed by a dry film formation method. It is connected to a second lead electrode 9 made of a metal thin film wire group having positive TFI oxide, and a matrix address is formed between the first and second lead electrodes.

前述した第6図に示す従来のTFD−LCDの等価回路
との比較で言えば、液晶層の代わりに蓄積コンデンサを
置き、その液晶層は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TFD−LCDの基本構造と
なる。この形状から本発明によるTFD−LCDは、蓄
積コンデンサアドレスダイオード型L CDと呼ばれる
こともある。要するに、蓄積コンデンサ容量8(C5T
)はTFD容13(Ctp)および液晶容量5(etc
)に比べて十分大きくしであるので、画素電極1の電位
は1後高層が接続されたことによってら殆ど影響を受け
ない。従って、液晶層の対抗電極は共通にしておくこと
ができる。
In comparison with the conventional TFD-LCD equivalent circuit shown in FIG. 6 mentioned above, the present invention has a structure in which a storage capacitor is placed in place of the liquid crystal layer, and the liquid crystal layer is connected to the contact between the TFD and the storage capacitor. This is the basic structure of TFD-LCD. Because of this shape, the TFD-LCD according to the present invention is sometimes called a storage capacitor addressing diode type LCD. In short, storage capacitor capacity 8 (C5T
) is TFD capacity 13 (Ctp) and liquid crystal capacity 5 (etc
), the potential of the pixel electrode 1 is hardly affected by the connection of the upper layer after 1. Therefore, the counter electrodes of the liquid crystal layer can be kept in common.

このように1本発明によるT F D −L Cl)は
前述した蓄積コンデンサ並列型TFDに類似しているが
、本発明のTFI)−LCDはより一層パネル構造が簡
単である。特に、リード電極が従来と同じ二組で済む一
ヒ、すべてのリード電極が同一基板上に形成されている
ので端子の取出し方か容易である。
As described above, the TFD-LCl) according to the present invention is similar to the storage capacitor parallel type TFD described above, but the TFI)-LCD according to the present invention has a simpler panel structure. In particular, only two sets of lead electrodes are required as in the conventional case, and since all lead electrodes are formed on the same substrate, it is easy to take out the terminals.

次に、本発明によるTFD−LCDの重要な構成要素で
ある蓄積コンデンサについて説明する。
Next, the storage capacitor, which is an important component of the TFD-LCD according to the present invention, will be explained.

この蓄積コンデンサは画素電極1と第2リード電極9と
の間に位置する。従って、通常蓄積コンデンサは第2リ
ード電極上に誘電体層を形成し、その上に画素電極を形
成することによってつくられる。
This storage capacitor is located between the pixel electrode 1 and the second lead electrode 9. Therefore, storage capacitors are typically made by forming a dielectric layer on the second lead electrode and forming the pixel electrode thereon.

この誘電体層は陽極酸化物層とドライ誘電体層の2層構
造からなる。陽極酸化物層としてはタンタルTaの陽極
酸化物が代表的なものであるが、この池にらニオブN1
)、アルミニウムA I 、シルコニウムZr、ハフニ
ウムHf、タングステンW。
This dielectric layer has a two-layer structure of an anodic oxide layer and a dry dielectric layer. The typical anodic oxide layer is tantalum Ta anodic oxide, but this niobium N1
), aluminum A I , silconium Zr, hafnium Hf, tungsten W.

ビスマスBi、アンチモンsb等のいわゆるバルブ金属
、およびそれらを含有する合金の陽極酸化物が用いられ
る。一方、ドライ誘電体層としては、通常の薄膜コンデ
ンサに使用される種々の材料(Ta205 、 S i
o、 S i 02 、 S i3’N4等)が用いら
れる。また、成膜法は真空蒸着法、イオンブレーティン
グ法、イオンクラスタビーム法。
So-called valve metals such as bismuth Bi and antimony sb, and anodic oxides of alloys containing them are used. On the other hand, the dry dielectric layer can be made of various materials (Ta205, Si
o, S i 02 , S i3'N4, etc.) are used. The film formation methods are vacuum evaporation, ion blating, and ion cluster beam.

スパッタ法等の真空中または減圧中でのドライ成膜法を
用いる9 このように、誘電体層を製法の異なる2種類の薄膜の積
層膜にすることにより、コンデンサ対向電極と画素電極
間またはコンデンサ対向電極と下部電極間のショートお
よびリーク電流の増加を完全に抑えることができるので
、表示欠陥のない償却性の高いTFD−LCDを実現す
ることができる。
By using a dry film forming method in vacuum or reduced pressure such as sputtering method 9 In this way, by forming the dielectric layer into a laminated film of two types of thin films manufactured using different manufacturing methods, it is possible to Since short circuits between the counter electrode and the lower electrode and an increase in leakage current can be completely suppressed, a TFD-LCD with high amortization properties and no display defects can be realized.

第2図は第1図における前記表示装置の一画素の断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view of one pixel of the display device in FIG. 1.

第2図に示すように、下部ガラス基板10をTa205
.S t02等のガラス保護膜で被覆するが、この保護
膜は不可欠なものではないので第2図では省略している
。これらの上にタンタルTaをスパッタリング法または
イオンブレーティング法により4000人の厚さに形成
し、CF4ガスを用いた反応性エツチングにより線幅が
60μm、ピッチが200μmの帯状にパターン化して
コンデンサ対向電極11を形成する。要するに、このコ
ンデンサ対向電極11は陽極酸化物を有する金属薄膜細
線群から構成される。次に、コンデンサ対向電極11上
に0.1wt%クエン酸中での陽極酸化法によりTa2
05を1800人の厚さだけ被覆して誘電体層12とす
る。次に、この誘電体層12の上にスパッタリング法に
よりT a 205を4000人の厚さ被覆してドライ
誘電体層30を形成する。かかる誘電体層12および3
0は、対向透明電極を除いて下部ガラス基板10の上全
面に形成するが、この際蒸着マスクを使用する。
As shown in FIG. 2, the lower glass substrate 10 is made of Ta205
.. Although it is covered with a glass protective film such as St02, this protective film is not essential and is therefore omitted in FIG. On top of these, tantalum Ta was formed to a thickness of 4000 mm by sputtering or ion blating, and patterned into strips with a line width of 60 μm and a pitch of 200 μm by reactive etching using CF4 gas to form capacitor counter electrodes. 11 is formed. In short, this capacitor counter electrode 11 is composed of a metal thin film wire group having an anodic oxide. Next, Ta2
05 to a thickness of 1800 mm to form the dielectric layer 12. Next, a dry dielectric layer 30 is formed by coating T a 205 to a thickness of 4000 nm on the dielectric layer 12 by sputtering. Such dielectric layers 12 and 3
0 is formed on the entire upper surface of the lower glass substrate 10 except for the opposing transparent electrode, and a vapor deposition mask is used at this time.

この後の製造プロセスは、従来例の説明において述べた
MIM素子の製造方法とほぼ共通する。
The subsequent manufacturing process is almost the same as the MIM element manufacturing method described in the description of the conventional example.

まづ、スパッタリング法により再びTaをドライ誘電体
層上に厚さ3000人程度形成し、それをCF4ガスを
用いた反応性イオンエツチングによりパターン化して下
部電極13とする。この下部電極13とコンデンサ対向
電極11とは誘電体層を介して直交する。
First, Ta is again formed to a thickness of about 3000 on the dry dielectric layer by sputtering, and then patterned to form the lower electrode 13 by reactive ion etching using CF4 gas. This lower electrode 13 and the capacitor counter electrode 11 are orthogonal to each other with a dielectric layer interposed therebetween.

この下部ガラス基板10を再び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、下部電
極13の上にTa205の半絶縁体層1・1を形成する
。この半絶縁体層14の上に真空蒸着法を用いてCrを
形成し、通常のホトリソグラフィによりパターン化して
上部電極15を形成する。更に、ITOをスパッタリン
グ&巳より形成し、パターン化して画素電極1とする。
This lower glass substrate 10 is again immersed in 0.1% citric acid and anodized using the tantalum plate as a counter electrode to form a Ta205 semi-insulating layer 1.1 on the lower electrode 13. Cr is formed on this semi-insulator layer 14 using a vacuum evaporation method, and patterned using normal photolithography to form an upper electrode 15. Furthermore, ITO is formed by sputtering and patterning to form the pixel electrode 1.

かかる下部電極13と上部電極15のクロス部分がMI
M素子接合部になり、また画素電極1と対向透明電極の
誘電体層12,3.0を介した重なりが蓄積コンデンサ
となる。
The cross section of the lower electrode 13 and the upper electrode 15 is the MI
This becomes the M element junction, and the overlap between the pixel electrode 1 and the opposing transparent electrode via the dielectric layers 12 and 3.0 becomes a storage capacitor.

一方、E部ガラス基板16は前述した下部ガラス基板1
0と同様にガラス保護膜で被覆されるが、不可欠ではな
いのでここでは省略しである。
On the other hand, the E portion glass substrate 16 is the lower glass substrate 1 described above.
Although it is covered with a glass protective film like 0, it is omitted here because it is not essential.

この上部ガラス基板1.6上の表示部全面にITOを形
成し、共通透明電極17とする。
ITO is formed on the entire surface of the display section on this upper glass substrate 1.6 to form a common transparent electrode 17.

かかる下部ガラス基板10と」二部ガラス基板16とは
ガラスファイバ等のスペーサ分合して張り合わせ1通常
のエポキシ系接着剤によりシールする。なお、このセル
の厚さは9 )t m程度である。
The lower glass substrate 10 and the two-part glass substrate 16 are pasted together with a spacer such as a glass fiber and sealed with a common epoxy adhesive. Note that the thickness of this cell is approximately 9) tm.

かかる基板を張り合わせて形成したセルにツイスト・ネ
マティック型液晶を注入して液晶層18とし、注入孔を
接着剤で封止してTFD−LCDを完成する。
Twisted nematic liquid crystal is injected into the cell formed by laminating such substrates together to form a liquid crystal layer 18, and the injection hole is sealed with an adhesive to complete a TFD-LCD.

第3図は第1図における表示装置の一画素の烏轍図であ
る。
FIG. 3 is a diagram of one pixel of the display device in FIG. 1.

第3図に示すように、この表示装置の一画素分の領域に
ついてみると、コンデンサ対向電極11と下部電極13
とは直交し、また下部電極13と上部電極15とが直交
しており、更に上部電極15は画素電極1に接続されて
いる。なお、各構成要素については、第2図において説
明したものと同じであるので、ここではその説明を省略
する。
As shown in FIG. 3, in the area of one pixel of this display device, the capacitor counter electrode 11 and the lower electrode 13
The lower electrode 13 and the upper electrode 15 are perpendicular to each other, and the upper electrode 15 is connected to the pixel electrode 1. Note that each component is the same as that explained in FIG. 2, so the explanation thereof will be omitted here.

本実施例においては、コンデンサ対向電極11と画素電
極1、およびコンデンサ対向電極11と下部電極13間
の誘電体層を陽極酸化法によるTa2O,とスパッタリ
ング法によるTa205の二層構造とすることで、ピン
ホール等の存在による信号線間のショー1〜やコンデン
サのリーク電流増大等に起因する表示欠陥等の問題は発
生せず、信頼性の高いr F D−1−CD t!−得
ることができる。
In this embodiment, the dielectric layer between the capacitor counter electrode 11 and the pixel electrode 1, and between the capacitor counter electrode 11 and the lower electrode 13 has a two-layer structure of Ta2O by anodizing and Ta205 by sputtering. There are no problems such as displays between signal lines due to the presence of pinholes or display defects due to increased capacitor leakage current, etc., and the highly reliable rF D-1-CD t! -Can be obtained.

また、本実施例においては、ドライ誘電体層としてスパ
ッタリング法によるTa2o5を用いたが、イオンブレ
ーティング法により乍ることもできる。更に、Ta20
5にSiO□を添加することにより、リーク電流をより
一層減少させることもできる。また、前述したドライ誘
電体層としてTa205に替えてプラズマCVD法によ
り製作したS i z N 、1を用いても同様の結果
が得られる。
Further, in this embodiment, Ta2O5 was used as the dry dielectric layer by sputtering, but it can also be formed by ion blating. Furthermore, Ta20
By adding SiO□ to No. 5, the leakage current can be further reduced. Furthermore, similar results can be obtained by using S iz N,1 manufactured by plasma CVD method instead of Ta205 as the dry dielectric layer described above.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、画素高精細化時
もTFDのパターン制度が粗くて良いため、大面積高精
細大表示容量TpD−LcD3低コス1〜で提供するこ
とが可fffiになること、また液晶の容量が等価回路
的に増加したことになるため、階調表示性能が著しく向
上させること等の効果がある。特に、蓄積コンデンサめ
誘電体を陽極酸化物層とドライ誘電体層の2層構造にし
たことにより、本発明の装置は表示欠陥がなく且つ信頼
性の高いTFD−LCDを高歩留で提供することが可能
になる。
As explained above, according to the present invention, even when the pixel definition is high, the pattern accuracy of the TFD can be coarse, so it is possible to provide a large-area, high-definition, large-display capacity TpD-LcD3 with a low cost of 1 or more. This also means that the capacity of the liquid crystal is increased in terms of an equivalent circuit, so that there are effects such as a marked improvement in gradation display performance. In particular, by making the dielectric for the storage capacitor have a two-layer structure of an anodic oxide layer and a dry dielectric layer, the device of the present invention provides a highly reliable TFD-LCD with no display defects at a high yield. becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を説明するためのアクティブ
マI〜リックス型液晶表示装置の電気的等価回路図、第
2図は第1図における前記表示装置の一画素の断面図、
第3図は第1図における表示装置の一画素の烏轍図、第
4図は従来の一例を説明するためのTFIl−LCDの
断面図、第5図は第4図に示すT F D −L CD
の一画素の平面図、第6図は第4図に示すTFD−LC
Dt7)電気的等価回路図、第7図は従来の他の例を説
明するためのラテラル構造MIM−LCDのアクティブ
マトリックス基板の断面図、第8図は従来の蓄積コンデ
ンサ並列型TFD−LCDの電気的等価回路図である。 。 1・・・画素電極、2・・・非線形抵抗、3・・・TI
” D容量、4・・・第1リード電極、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・・・コンデンサ対向電極、1
2・・・誘電体層、13・・・下部電極、1 /1・・
・半絶縁体層、15・・上部電極、16・・・上部ガラ
ス基板、17・・・共通透明電極、18・・・液晶層、
1つ・・・ガラス保護膜、20・・・リード電極、21
・・ブロック絶縁体層、30・・・ドラ消 1 必 第 2 図 躬4図 第5図 菊7図
FIG. 1 is an electrical equivalent circuit diagram of an active matrix type liquid crystal display device for explaining one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of one pixel of the display device in FIG. 1.
3 is a diagram of one pixel of the display device in FIG. 1, FIG. 4 is a sectional view of a TFIl-LCD for explaining a conventional example, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a TFIl-LCD shown in FIG. L CD
Figure 6 is a plan view of one pixel of the TFD-LC shown in Figure 4.
Dt7) Electrical equivalent circuit diagram, Figure 7 is a sectional view of the active matrix substrate of a lateral structure MIM-LCD to explain another conventional example, and Figure 8 is an electrical diagram of a conventional storage capacitor parallel type TFD-LCD. FIG. . 1... Pixel electrode, 2... Nonlinear resistance, 3... TI
" D capacitance, 4... First lead electrode, 5... Liquid crystal capacitance, 6... Liquid crystal resistance, 7... Common electrode, 8... Storage capacitor capacitance, 9... Second lead electrode , 10...
・Lower glass substrate, 11... Capacitor counter electrode, 1
2... Dielectric layer, 13... Lower electrode, 1/1...
- Semi-insulator layer, 15... Upper electrode, 16... Upper glass substrate, 17... Common transparent electrode, 18... Liquid crystal layer,
1...Glass protective film, 20...Lead electrode, 21
...Block insulator layer, 30...Drag eraser 1 Required 2 Figure 4 Figure 5 Figure 7 Chrysanthemum

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  アクティブマトリックス基板と、それに対向する対向
基板と、前記アクティブマトリックス基板と前記対向基
板との間に重ね合わせるように介在させた液晶層とを有
するアクティブマトリックス型液晶表示装置において、
前記アクティブマトリックス基板は、この基板上に形成
したコンデンサ対向電極となる第一の金属薄膜線群と、
この第一の金属薄膜線群の上に形成した陽極酸化物誘電
体層と、この陽極酸化物誘電体層の上に形成したドライ
誘電体層と、このドライ誘電体層の上に前記第一の金属
薄膜線群と直交するように形成し,下部電極となる第二
の金属薄膜線群と、この第二の金属薄膜線群の上に形成
した陽極酸化物からなる半絶縁体層と、この半絶縁体層
の上に形成した上部電極と、前記ドライ誘電体層の上に
形成し且つ前記上部電極と接続するように形成した透明
画素電極とを有し、一方前記対向基板はこの対向基板上
に共通電極を有するように構成したことを特徴とするア
クティブマトリックス型液晶表示装置。
An active matrix type liquid crystal display device having an active matrix substrate, a counter substrate facing the active matrix substrate, and a liquid crystal layer interposed so as to overlap between the active matrix substrate and the counter substrate,
The active matrix substrate includes a first metal thin film line group forming a capacitor counter electrode formed on the substrate;
An anodic oxide dielectric layer formed on this first metal thin film line group, a dry dielectric layer formed on this anodic oxide dielectric layer, and an anodic oxide dielectric layer formed on this first metal thin film line group; a second metal thin film line group formed perpendicularly to the metal thin film line group and serving as a lower electrode; a semi-insulator layer made of an anodic oxide formed on the second metal thin film line group; It has an upper electrode formed on the semi-insulating layer, and a transparent pixel electrode formed on the dry dielectric layer and connected to the upper electrode, while the counter substrate An active matrix liquid crystal display device characterized by having a common electrode on a substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS57154280A (en) * 1981-03-18 1982-09-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Liquid crystal picture display unit
JPS5893090A (en) * 1981-11-28 1983-06-02 三菱電機株式会社 Matrix type liquid crystal display
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