JPS6358487A - 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質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９８ａ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（ａ）は非直線二端子素子（ＭＩＭ素子＝Ｍｅｔ
ａｌ−１ｎｓｕｌａｔｏｒ−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Ｎ４４、クロムＮ４５、から非直線二端子素子
４６を形成しており、バス・バー４１、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、デバイシズ、イーディー２８巻−
６号−１９８１（ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ　
ＯＮ　ＥＬＥＣＴＯＲＯＮ　ＤＥＶＩＣＥＳ、　ＶＯＬ
、ＨＤ−２８，ＮＯ，６，１９８１））　、情報表示学
会（Ｓ　Ｉ　Ｄ　；　５ｏｃｉｅｔｙ　Ｆｏｒ　Ｉｎｆ
ｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ）の１９８４年国際
シンポジウム技術論文集（ＳＩＤ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｊｉｕｍ　Ｄｉｇｅｓｔ　Ｏｆ　
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ）　Ｐ２Ｏ３−３０
５） 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（ａ）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ｆｂｌにおいてＰＩＮダイオードは通常
のＰＩＮ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、■型非晶質硅
素５４、Ｎ型非晶質硅素５５、クロム層５６、絶縁体か
らなる保護層５７、第二電極ＪＷ５８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７〜１）■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ー工程
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ツブ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ー工
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、ポリイミ
ド被膜層、砒素（Ａｓ）と硫黄（Ｓ）との化合物からな
る半導体層、第二導体層と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ポリイミド被膜層を形成した後、
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、フォトリソグラフィー工程、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、及びコストの低減が望める。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、第一導
体層と半導体層の間にポリイミド被膜を形成することに
より、より安定な非直線二端子素子を得られ、また第二
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
経ることが出来るので、非直線二端子素子欠陥のない表
示品位の高い優れた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１は基板であり、基板１上に形成され
た第一導体層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３
０μｍ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・コバルト磁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、第二導体層５を形成する。その
後端子部を除く基板の全面に絶縁体層６をＥＢ蒸着によ
り形成する。基板１は石英ガラス、ソーダガラス等、第
一導体ＪｉＷ２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。また第二導体層５はテルル、クロム
、アルミニウム等、絶縁体層６は酸化イツトリウム（ｙ
２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ２）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
面の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。ま
た第２図ｆａｒは非直線二端子素子が一段の場合、第２
図［ｂ）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）はバス・バー、１
２は第一導体層、１３はポリイミド被膜層、１４は半導
体層と第二導体層の積層、１５は絵素電極、１６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２０００人の厚みのＩＴＯｌまた
はチタン（Ｔ　ｔ）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％、
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５は厚さ約
５００人のテルル被膜を形成した。また絶縁体層６は酸
化インドリウム（ｙ、○、）を約１５００入庫着した。

非直線二端子素子の電流−電圧特性の非直線性は著しく
太き（、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。

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Ｎ２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５にテルル被膜を膜厚２００人、３００
人、５００人、１０００人、２０００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。また半導体層４は、３硫化２砒
素（Ａｓｚｓｚ）を約２０００人、絶縁体層６は酸化イ
ツトリウム（Ｙ２０３　）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　Ｏｚ　）を被覆し
たものを、第一導体層２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
々について第二導体層５にクロム（Ｃｒ）及びアルミニ
ウム（Ａｌ）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ｌＷ４
は、３硫化２砒素（Ａ　Ｓ　２Ｓ、）を約２５００人絶
縁体層６は酸化アルミニウム（ＡｌｔＯ３）を約１３０
０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（Ｓ　ｉ　Ｏｘ　）を被膜
したのちを、第一導体層２には約２０００人の厚みのク
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□）を形成しポリイ
ミド被膜形成後、半導体層４（３硫化２砒素（ＡＳ２　
Ｓｎ　））を２０００人蒸着入筆二導体層５　（テルル
）を５００人順に抵抗加熱法により蒸着し、その後絶縁
体Ｎ６として酸化アルミニウム（ＡｌｚＣｈ）を約６０
０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
圧特性の比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（ＡＳｚＳ：＋）を膜厚
３００人、５００人、１０００人、２０００人、３００
０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５には４００
人のテルル被膜を、絶縁体層６には約７００人の酸化イ
ツトリウム（Ｙ２Ｏ２）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、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２０００Å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〜１９０
０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、ポリイミド被膜層、砒素
（Ａｓ）と硫黄（Ｓ）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、フォトリソグラフィー工程、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、より安定な特性を示す非直線二端子素子
欠陥のないアレイが得られ、作業効率及び歩留りが大幅
に向上しただけでなく、表示品位の高い優れたマトリク
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［ａｌは本発明による液晶表示用非直線二端の配
置図、第３図（ａｌ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ｆｂ）
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・
・・・・・ポリイミド層、４・・・・・・半導体層、５
・・・・・・第二導体層、６・・・・・・絶縁体層、１
０・・・・・・引出し端子部、１）・・・・・・バス・
バー、１２・・・・・・第一導体層、１３・・・・・・
ポリイミド層、１４・・・・・・半導体層、第二導体層
の積層、１５・・・・・・絵素電極、１６・・・・・・
絶縁体層。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名／−−−基
扱 ２−　　第１導Ｉ ５−　第２４体層 ６−　、ｙ政体層 ０＋−Ｎへ寸　　　叩く 第　３　図 １４図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上の順次間隙を有する第一導体層、前記間隙
   上及び前記導体層を覆うように設けられたポリイミド被
   膜層、前記ポリイミド被膜層の上に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挟み込んだことを
   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。