JPS6358490A - 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）　ＩＪ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（Ｍ　Ｉ　Ｍ素子：Ｍ
ｅｔａｌ−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（ｂｌはその配置図
である。基板４１、タンタルＮ４２、陽極酸化タンクル
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　２８９−
６号−１９８１（ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴ４ＯＮ　
ＯＮ　ＥＬＥＣＴＯＲＯＮ　ＤＥＶｒＣＥＳ、ＶＯＬ。

ＨＤ−２８，Ｎｏ、　　６．　１９８１）　）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ｔｂ＋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＋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８１
Ｎ５７、第二電極層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。〔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、非直綿砥抗並列容量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ｌ／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、さらにはコストアップの
原因となっている。

問題点を解決するだめの手段 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、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て、より安定な非直線二端子素子
付の表示品位の高いマトリクス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ｌ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−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３、第二導体層４を形成する。その後引出し
端子部を除く基板の全面に絶縁体層５をＥＢＢ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Ｎ３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
Ｎ４はテルル、クロム、アルミニウム等、絶縁体層５は
フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）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液
晶を注入し液晶表示パネルとした。

また第２図（ａｌ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は半導体層と第二導体層の積
層、１４は絵素電極、１５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（ＳｉＣ２）を被覆したものを
、第一導体層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
て半導体層３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、第二導体層４は厚さ約５
００人のテルル被膜を形成した。また絶縁体層５はフッ
化マグネシウム（ＭｇＦ２）約１５００入筆着した。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３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、マトリクス
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（Ｓ　ｉ　Ｏ２）を被覆した
ものを、第一導体層２には約２０００人の厚みのｒＴｏ
、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４にテルル被膜を膜厚２００人、３
００人、５００人、１０００人、２０００人、３０００
人、４０００人、５０００人、８０００人としたものを
計９１重類それぞれ蒸着した。また半導体層３は、３硫
化２砒素（Ａ　！ｌ　２　Ｓ　ａ　）を約２０００人、
絶縁体層５はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）約１００
０人それぞれ蒸着した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２５００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４にクロム（Ｃｒ）及びアルミニウム（
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、また半導体１ｉ３は
１硫化２セレン１砒素（Ａ　ｓ　Ｓ　８２　Ｓ　）を約
２５００人、絶縁体層５はフッ化マグネシウム（Ｍ　ｇ
　Ｆ　２　）を約１２００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（Ｓｉ０２）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（Ａ１）、またはアンチモン（Ｓ　
ｂ）を含んだ酸化５Ｒ（ｓｎｏ□）を形成した後半４体
Ｎ５（３硫化２砒素（Ａｓ２３３））を約１０００蒸着
し第二導体層４（テルル）を約１０００人に抵抗加熱法
により蒸着し、その後絶縁体層５としてフッ化マグネシ
ウム（ＭｇＦ、）を約９００人を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３は、３セレン化２砒素（Ａ　３２　Ｓ　＠
ａ　）を膜厚３００人、５００人、１０００人、２００
０人、３０００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１
！！４には約４００人のテルル被膜を、絶縁体Ｎ５には
約５００人のフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）形成した
０以上のようにして得られた非直線二端子素子のｉ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、１０８１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〜１９００人位
が好適である。

本発明の一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たとえば電気
泳動表示素子（Ｆ、ＰＩＤ）、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、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出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図＋ａ＋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図中）はその平面図、第２図（ａ
）（′ｂ）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（δ）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ｔｂ＋及び第４図（
ｂｌ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・
・・・・・半導体層、４・・・・・・第二導体層、５・
・・・・・絶縁体層、１０・・・・・・引出し端子部、
１）・・・・・・バス・バー、１２・・・・・・第一導
体層、１３・・・・・・半導体層、第二導体層の積層、
１４・・・・・・絵素Ｔ４極、１５・・・・・・絶縁体
層。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１２第　１　図 ｆ−、ｌ林 ２−　不備１） ３−佛帽ト層 ｔｏ−−・グ１止仁ｚｔｂ＞含↑ イＩ−°“バ又へ− 第３図 （α） 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、砒素とセレン、
   あるいは砒素と硫黄とセレンの化合物について、それぞ
   れ砒素の成分比が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）項のいずれかに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。