JPS6358488A - 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作動な、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３図（ａ）は非直線二端子素子（ＭＩＮ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Ｃｈ）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４
３、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Ｊｉ４９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。

ＥＤ−２８，ＮＯ，６，１９８１）） 情報表示学会（ＳＩＤ；５ｏｃｉｅｔｙ　Ｆｏｒ　Ｉｎ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ　）の１９８４年国
際シンポジウム技術論文集（Ｓｌｌ）　Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｌｌｐｏｊｉｕｍ　Ｉ）ｉｇｅｓＬ
　　０ｆＴｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ　）　’Ｐ
３０４−３０５）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
（５）はＰＩＮダイオードの構成断面図、第４図Ｃｂ）
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（′ｂ）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
、Ｉ型非晶貿硅素５４、Ｎ型非晶質硅素５５、クロム１
５６、絶縁体からなる保護層５７、第二電極ＩＪ５８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１７１０００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ためには
、電流が主に非直線抵抗７０、液晶層の容！ｉ７３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。なお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Ｎ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
ーある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たと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１７１０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、酸化タンクルの比誘電率
が２０以上あり非直線素子の電気容量が太き（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ン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ＪＷ、ポリイ
ミド被膜被膜層厚半導体層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
ができ、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
ができ、作業効率の向上だけでなく、歩留りの大幅な向
上、およ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たすため、
導体層および半導体層に支障をきたすことなくパネルの
製造工程を経ることができるので、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、本発明のマトリクス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３０
μｍの磁性ステンレス銅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（基板の全面に絶縁体層６をＦ、　Ｂ蒸着、
あるいは抵抗加熱法により形成する。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４は砒素と硫黄
、砒素とセレン、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５はチル、クロム
、アルミニウム等、絶縁体Ｎ６はフン化マグネシウム（
ＭｇＦ２）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。また第２図ｆａｔは非直線二端子素子
が一段の場合、第２図（ｂｌ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、１２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（Ｓ＋０２）を被覆したものを
、第一導体層２には約１８００人の厚みのＩＴＯ，また
はチタン（Ｔ１）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％、ｌＯ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、第二導体層５は厚さ約５
００人のテルル被膜を形成した。また絶縁体１！６はフ
ン化マグネシウム（ＭｇＦ２）約１０００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ｊｉ４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
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０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　０２＞を被覆した
ものを、第一導体層２には約２０００人の厚みのＩＴＯ
ｌ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にテルル被覆を膜厚２００人、３
００人、５００人。

１０００人、２０００人、３０００人、４０００人、５
ｏｏｏ人、５ｏｏｏ人としたものを計９種類それぞれ蒸
着した。また半導体１）ｉ４は、３セレン化２砒素（Ａ
　Ｓ　２　Ｓ　ｅ　１４　）を約２０００人、絶縁体層
６はフン化マグネシウム（ＭｇＦ２）約１０００人それ
ぞれ抵抗加熱法により蒸着した。

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、デエー
ティー比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ｌには、ソ
ーダガラス上に二酸化硅素（ＳｉＯ２）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（Ｔ【）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）およびアルミニウム
（Ａり被膜を膜厚５００人、１０００人、２０００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（Ａｓ□Ｓ３）を約２５００人絶縁体層６はフ
ッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を約１３００人それぞれ
ＥＢ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、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、デエーティー比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（Ｓｉ２０）を被覆したもの
を、第一導体層２には約２０００人の厚みのクロム（Ｃ
ｒ）、アルミニウム（Ａｆｆｉ）、またはアンチモン（
Ｓ　ｂ）を含んだ酸化錫（３ｎ　Ｏ２）を形成しポリイ
ミド被膜形成後、半導体層４（２硫化１セレン化１砒素
（Ａ　ｓ　Ｓ　ｅ　Ｓ　２　））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、その後絶縁体層６としてフン化マグネシウム（
ＭｇＦ２）を約６００人抵抗加熱法によりした０以上の
ようにして得られた非直線二端子素子の′ｒ４流−流圧
電圧特性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：ｌ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（Ｓｉ０２）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、その各々につい
て半導体層４は、３硫化２砒素（Ａｓ２Ｓ３）を膜厚３
００人。

５００人、１ｏｏｏ人、２０００人、３０００人。

４０００人、５ｏｏｏ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人のフッ化マグネ
シウム（ＭｇＦ２）を形成した６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。なお絶
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取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およ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たとえば電気泳
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ＩＣＤ）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、作業効率および歩留りが大
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できた。

【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子素
子の構成断面図、第１図（′ｂ）はその平面図、第２図
ｔａ１．　（ｂｌは本発明による液晶表示用非直線二端
子素子の配置図、第３図（ａｌおよび第４図（ａｌは従
来の非直線二端子素子の構成断面図、第３図ｔｂｌおよ
び第４図中）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４−づ輯ブ
１ ３／ゝＧ 第３図 （ａ） Ｃ’！ 銖　　　− 第　４　図 第５図 第６図

Claims (7)

【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、前記間隙
   上およ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
   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）半導体層には、砒素（Ａｓ）と硫黄（Ｓ）の化合
   物、砒素（Ａｓ）とセレン（Ｓｅ）の化合物、あるいは
   砒素（Ａｓ）と硫黄（Ｓ）とセレン（Ｓｅ）の化合物を
   用い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）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）項または第２
   項記載のマトリクス表示装置。
4. （４）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）のいずれかないしこれらの組合せ
   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）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）のいずれかから
   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）絶縁体層はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ＿２）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。
7. （７）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いずれ
   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。