JPS63173027A - 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ｅｌ１ｍ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
現でき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２図（ａｌは非直線二端子素子（ＭＩＭ素子；Ｍｅｔ
ａｌ−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２図中）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Ｎ４３
、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４
８、絵素電極層４９をもって非直線二端子アレイとする
。〔例えばアイトリプルイー　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　２Ｅｌ−６
号−１９８１（ＩＥＥＥ　　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ　
　ＯＮ　　ＥＬＥＣＴＯＲＯＮＤＥＶＩＣＥＳ、　ＶＯ
Ｌ、　ＥＤ−”　２８．　Ｎｏ、　６．１９８１）情報
表示学会（Ｓ　Ｉ　Ｄ　；　５ｏｃｉｅｔｙ　Ｆｏｒ　
ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ　）の１９８４
年国際シンポジウム技術論文集（ＳＩＤ　Ｉｎｔｅｒｎ
ａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｊｉｕｍ　Ｄｉｇｅｓｔ　
０ｆＴｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ　）　　Ｐ　３
０４−３０５）。

また第３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３図ｔａｌはＰＩＮダ
イオードの構成断面図、第３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３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
１電極層５２、Ｎ型非晶質硅素５３、ｌ型非晶質硅素５
４、Ｎ型非晶質硅素５５、クロム層５６、絶縁体からな
る保護Ｎ５７、第２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。〔
例えばテレビジジン学会技術報告、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４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５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、さらにはコストアップの
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１導体層、前記導体
層の各々について複数個ずつ設けられた第２導体層、前
記第１導体層、第２導体層との間に介在し、電気的に縦
続接続された第１樹脂層と砒素（Ａｓ）と硫黄（Ｓ）と
の化合物からなる半導体層と、さらに第２樹脂層の複合
層を有する非直線二端子素子アレイと、帯状電極を有す
る第２の基板との間に表示媒体を挾み込んだものである
。

作用 本発明は前記した構成によって、前記半導体層、すなわ
ち導体層−樹脂層一半導体層一樹脂層一導体層構造から
なる非線形素子部によって、非線形的な電流−電圧特性
を実現している。現在ではこの非線形性はかなりの部分
、半導体層に原因があるように推定される。現実の素子
の電流−電圧特性を測定すると、 １−Ａ　　−Ｖα の形で近領できる特性を示す。ここでＡとαは定数であ
る。この素子をリード配線と表示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。また半導体層を形成する
砒素（Ａｓ）と硫黄（Ｓ）の化合物の比誘電率がｌＯ以
下と比較的小さいことにより、非線形素子の形状は比較
的大きくでき、歩留りの向上が望める０例えば、基板上
にパターン化された第１導体層（通常これはリード配￥
Ｓ）の上に半導体層、次に第２導体層（通常これは絵素
電極の一部、或いは前記半導体層と絵素電極を接続する
接続配線）を積層させることは、二度の被膜形成、及び
二度のフォトリソグラフィ一工程で可能である。しかし
非線形素子の形状は比較的大きくすることができること
と、前記半導体層を蒸着法で形成する場合には基板加熱
を必要としないことを考えると、本発明による表示装置
に用いる非線形素子の製法は簡易であることがわかる。

すなわち、基板上にパターン化された第１導体層の上の
半導体層の形成はメタルマスクを用い、マスク合せ一蒸
着の過程で容易に達成される。また前記第２導体層もこ
れを構成するものによっては、引続きマスク蒸着で容易
に形成される。

また、樹脂層は基板と半導体層との応力の緩和に起因し
ており、特性の均一化に貢献し、より安定な非直線二端
子素子が得られる。さらに、導体層−樹脂層一半導体層
一樹脂層一導体層構造という対称な構造を持つことによ
り、電気的にも対称な特性が得られ、液晶の安定性にも
大きく寄与することができる０以上のようなことから、
歩留りの低下をきたさずに、低コストで表示品位の高い
液晶表示装置の実現が可能となる。

実施例 以下、本発明の代表的な実施例のマトリクス表示装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。

前記したように、第１導体層はリード配線、またはリー
ド配線から分岐したそれの一部であり、第２導体層は絵
素電極の一部、または絵素電極への接続を目的とする接
続配線である。どのような場合にも本発明の効果は発揮
されることを確認したが、本−実施例では以下に、第１
導体層をリード配線、第２導体層は絵素電極の一部であ
る場合について述べるものとする。

第１図（ａｌは構成断面図、第１図（ｂｌは平面図を示
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１導体層２をバタンニングし、引出し端子部を除
く基板の全面にポリイミド被膜３を形成した後、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ー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）１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４を形成する。その後、引出し端
子部を除く基板の全面に再度ポリイミド被膜５を形成し
た後、低温スパンタ法により第２導体層６を形成する。

基板ｌは石英ガラス、ソーダガラス等、第１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、チンタ等、半導体
層４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２導体７１６はテルル、クロム、アルミニウム
等から形成されている０以上のようにして得られた非直
線二端子素子アレイの素子の電流−電圧特性を測定し、
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表示媒体を注入し液晶表示パ
ネルとした。

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（５１０２）を被覆したものを
、第１導体層２には約２０００人の厚みのＩＴＯｌまた
はチタン（Ｔｉ）の２種類を形成した。その各々につい
て半導体層４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
０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２導体層６は厚さ約５
００人のテルル被膜を形成した。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しかも対称で、
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できた。

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４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、液晶表示用
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
ことが確認できた。

本発明の他の一実施例は、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１導体層２には約１５００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２導体Ｎ６にテルル被膜を膜厚２００人、３０
０人、５００人。

１０００人、２０００人、３０００人、４０００人、５
０００人、８０００人としたものを計９種類それぞれ蒸
着した。半導体Ｎ４は、３硫化２砒素（Ａｓ２Ｓ８）を
約１００人蒸着した。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
しかも対称で、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できた。

本発明の他の一実施例は、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（Ｓ　ｉ０２　）を被覆し
たものを、第１導体Ｎ２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２導体層６にクロム（Ｃｒ）及びアルミニ
ウム（Ａ１）被膜を膜厚５００人、１０００人、２００
０人としたものを計６種類それぞれ蒸着し半導体層４は
、３硫化２砒素（Ａ　ｓ　２３３　）を約１５００人蒸
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しかも対称で、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
トでの表示が確認できた。

本発明の他の一実施例は、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（Ｓ　ｉ　Ｏ□）を被覆し
たものを、第１導体層・２には約１５００人の厚みのク
ロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｎり、またはアンチモ
ン（Ｓｂ）を含んだ酸化錫（Ｓｎ０２）を形成しポリイ
ミド被膜形成後、半導体層４（３硫化２砒素（Ａｓ２Ｓ
、））を２０００人蒸着し第２導体層６　（テルル）を
５００人順に抵抗加熱法により蒸着した０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しかも対称で、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
確認できた。

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　Ｏ２）を被覆した
ものを、第１導体層２には約２０００人の厚みのＩＴＯ
，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４は、３硫化２砒素（Ａｓ２ｓ３）を膜
厚３００人、５００人、１０００人、２０００人、３０
００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２導体Ｎ６には４００人のテ
ルル被膜を形成した。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
しかも対称で、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りた。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、ｌＯ
：１以上のコントラストでの表示が確認できた。

本発明実施例は半導体層及び第２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
クトロクロミンク表示素子（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１導体層、第１樹脂層、砒素（Ａ３
）と硫黄（Ｓ）との化合物からなる半導体層、第２樹脂
層、さらに第２導体層を積層するという構成を備えたこ
とにより、例えば実施例で示したようなフォトリソグラ
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、しかも電流−電
圧特性が非常に対称性をもった、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で
きた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ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図世）はその平面図、第２図（ａ
ｌ及び第３図（ａｌは従来の非直線二端子素子の構成断
面図、第２図（ｂｌ及び第３図（ｂｌは従来の非直線二
端子素子の配置図、第４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５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１導体層、３・
・・・・・第１樹脂層、４・・・・・・半導体層、５・
・・・・・第２樹脂層、６・・・・・・第２導体層。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名ｌ−墓　　
扱 ２−茎Ｉ導体層 ３−第１樹顆層 ４−手違体層 第２図 任へ 包

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に順次間隙を有する第１導体層、前記導体
   層の各々について複数個ずつ設けられた第２導体層、前
   記第１導体層、第２導体層との間に介在し、電気的に縦
   続接続された第１樹脂層と砒素（Ａｓ）と硫黄（Ｓ）と
   の化合物からなる半導体層と、さらに第２樹脂層の複合
   層を有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２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１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）項記載のマトリクス表示装置
   。
4. （４）第２導体層が錫（Ｓｎ）を含んだ酸化インジウム
   （Ｉｎ＿２Ｏ＿３）、テルル（Ｔｅ）、アルミニウム（
   Ａｌ）、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）項記載のマトリクス表示装置。
5. （５）樹脂層をポリイミドから形成することを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載のマトリクス表示装置
   。
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）項記
   載のマトリクス表示装置。