JP2518388B2 - アクティブマトリクス液晶表示素子 - Google Patents
アクティブマトリクス液晶表示素子Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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
- G02F1/13—Devices 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
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/1365—Active matrix addressed cells in which the switching element is a two-electrode device
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非線形抵抗素子をもちいた薄膜二端子素子
型アクティブマトリクス液晶表示素子に関する。
型アクティブマトリクス液晶表示素子に関する。
近年ツイステッド・ネマチック型（TN型）を中心とし
た液晶表示素子（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。それに加え、近年、文
字・図形等の任意の表示が可能なマトリクス型も使われ
始めている。画素をマトリクス状に配したこのマトリク
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LCDの電圧−透過率変化
特性の立ち上がりはあまり急峻ではないので、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との各々にかかる
実効電圧比は低下し、選択画素の透過率低下と比選択画
素の透過率増加というクロストークが生じる（偏光板を
パラレルに配置したノーマリブラックの場合）。その結
果、表示コントラストが著しく低下し、ある程度のコン
トラストが得られる視野角も狭くなり、従来のLCDで
は、走査本数は60本ぐらいが高画質の限界である。最
近、スーパー・ツイステッド・ネマチック型（STN型）
といわれるものがあるが、コントラストはTN型よりも優
れているものの応答が遅いという大きな欠点がある。
た液晶表示素子（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。それに加え、近年、文
字・図形等の任意の表示が可能なマトリクス型も使われ
始めている。画素をマトリクス状に配したこのマトリク
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LCDの電圧−透過率変化
特性の立ち上がりはあまり急峻ではないので、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との各々にかかる
実効電圧比は低下し、選択画素の透過率低下と比選択画
素の透過率増加というクロストークが生じる（偏光板を
パラレルに配置したノーマリブラックの場合）。その結
果、表示コントラストが著しく低下し、ある程度のコン
トラストが得られる視野角も狭くなり、従来のLCDで
は、走査本数は60本ぐらいが高画質の限界である。最
近、スーパー・ツイステッド・ネマチック型（STN型）
といわれるものがあるが、コントラストはTN型よりも優
れているものの応答が遅いという大きな欠点がある。
このマトリクス型LCDの表示容量を大幅に増加させる
ために、LCDの各画素にスイッチング素子を直列に配置
したアクティブマトリクス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クスLCD試作品のス
イッチング素子には、アモルファスSiやポリSi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、製造及び構造が比較的簡単で
あるため、製造工程が簡略化でき、高歩留まり、低コス
トかが期待される薄膜二端子素子（以下TFDと略す）を
用いたアクティブマトリクスLCDも注目されている。こ
のTFDは回路的には非線形抵抗素子である。
ために、LCDの各画素にスイッチング素子を直列に配置
したアクティブマトリクス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クスLCD試作品のス
イッチング素子には、アモルファスSiやポリSi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、製造及び構造が比較的簡単で
あるため、製造工程が簡略化でき、高歩留まり、低コス
トかが期待される薄膜二端子素子（以下TFDと略す）を
用いたアクティブマトリクスLCDも注目されている。こ
のTFDは回路的には非線形抵抗素子である。
このような薄膜二端子素子型アクティブマトリクスLC
D（以下TFD−LCDと略す）において一番実用化に近いと
考えられているLCDはTFDに金属−絶縁体−金属構造を有
する素子（以下MIM素子またはMIMと略す）を用いたLCD
（以下MIM−LCDと略す）である。MIMのようなTFDを液晶
と直列に接続することにより、TFDの電圧−電流特性の
高非線形性により、TFD−液晶の電圧−透過率変化特性
の立ち上がりは急峻になり、液晶表示素子の走査本数を
大幅に増やすことが可能になる。等価回路を第３図に示
す。
D（以下TFD−LCDと略す）において一番実用化に近いと
考えられているLCDはTFDに金属−絶縁体−金属構造を有
する素子（以下MIM素子またはMIMと略す）を用いたLCD
（以下MIM−LCDと略す）である。MIMのようなTFDを液晶
と直列に接続することにより、TFDの電圧−電流特性の
高非線形性により、TFD−液晶の電圧−透過率変化特性
の立ち上がりは急峻になり、液晶表示素子の走査本数を
大幅に増やすことが可能になる。等価回路を第３図に示
す。
このようにMIM素子の絶縁体層は、完全な絶縁体では
なく、非線形抵抗層とでも呼ぶべきものである。本明細
書中では「絶縁体」はこのような意味で用いる。
なく、非線形抵抗層とでも呼ぶべきものである。本明細
書中では「絶縁体」はこのような意味で用いる。
MIM素子において、最も重要な材料は絶縁体層の材料
である。最も知られている絶縁体材料としては酸化タン
タルが知られている。このようなMIMをもちいたLCDの従
来例は、論文では、例えば、ディ・アールバラフ他著
（ジ・オプチマイゼイション・オブ・メタル・インシュ
レータ・メタル・ノンリニア・デバイシズ・フォア・ユ
ース・イン・マルチプレクスド・リキッド・クリスタル
・ディスプレイズ），アイ・イー・イー・イー・トラン
ザクション・オン・エレクトロン・デバイシズ,28巻,6
号，頁736−739,1981年発行）（D.R.Baraff,etal.,“Th
e Optimization of Metal−lnsulator−Metal Non−lin
ear Devices for Use in Multiplexed Liquid Crystal
Displays"IEEE Trans.Electron Devices,vol.ED−28,pp
736−739（1981））、及び、両角伸冶，他，著250x240
画素のラテラルMIM−LCDテレビジョン学会技術報告（IP
D83−８）,p39−44,1983年12月発行）に代表的に示され
る。
である。最も知られている絶縁体材料としては酸化タン
タルが知られている。このようなMIMをもちいたLCDの従
来例は、論文では、例えば、ディ・アールバラフ他著
（ジ・オプチマイゼイション・オブ・メタル・インシュ
レータ・メタル・ノンリニア・デバイシズ・フォア・ユ
ース・イン・マルチプレクスド・リキッド・クリスタル
・ディスプレイズ），アイ・イー・イー・イー・トラン
ザクション・オン・エレクトロン・デバイシズ,28巻,6
号，頁736−739,1981年発行）（D.R.Baraff,etal.,“Th
e Optimization of Metal−lnsulator−Metal Non−lin
ear Devices for Use in Multiplexed Liquid Crystal
Displays"IEEE Trans.Electron Devices,vol.ED−28,pp
736−739（1981））、及び、両角伸冶，他，著250x240
画素のラテラルMIM−LCDテレビジョン学会技術報告（IP
D83−８）,p39−44,1983年12月発行）に代表的に示され
る。
このようなMIM素子を大容量のディスプレイに適用す
るときに要求される特性は、素子を流れる電流（Ｉ）と
印加電圧（Ｖ）を Ｉ＝Ａ・Vaと表わしたときの非線形
係数ａが大きいこと、電流電圧特性が印加電圧の極性に
無関係に正負対称であること及びMIM素子の容量が小さ
いことである。ところが、酸化タンタルを用いたMIM素
子に対称性はよいが非線形係数が５〜６とそれほど大き
くなく、また誘電率も大きいため素子容量が大きい等の
欠点を有している。
るときに要求される特性は、素子を流れる電流（Ｉ）と
印加電圧（Ｖ）を Ｉ＝Ａ・Vaと表わしたときの非線形
係数ａが大きいこと、電流電圧特性が印加電圧の極性に
無関係に正負対称であること及びMIM素子の容量が小さ
いことである。ところが、酸化タンタルを用いたMIM素
子に対称性はよいが非線形係数が５〜６とそれほど大き
くなく、また誘電率も大きいため素子容量が大きい等の
欠点を有している。
そこで、誘電率の小さく、窒化シリコンが、MIM素子
用絶縁体材料として、開発されている。例えば エム
スズキ 他 （ア ニュー アクティブ ダイオード
マトリクス エルシーディー ユージング オフ スト
イキオメトリック SiNx レイヤー，プロシーディング
ス オブ ザ エスアイディー 28巻 101−104頁,198
7年発行）（M.Suzuki et al“A New Active Diode Matr
ix LCD using Off−stoichiometric SiNx Layer"Procee
dings of the SID,Vol.28 p101−104,1987）） これらの文献に示された従来型のMIM−LCDの構造を次
に、示す。窒化シリコン系MIM素子を用いた構造の断面
図を第４図に示し、酸化タンタル系MIM素子を用いた構
造のうち、MIM素子が形成されている基板の平面図を第
５図に示し、MIM−LCDの一部の透視構造平面図を第６図
に示す。
用絶縁体材料として、開発されている。例えば エム
スズキ 他 （ア ニュー アクティブ ダイオード
マトリクス エルシーディー ユージング オフ スト
イキオメトリック SiNx レイヤー，プロシーディング
ス オブ ザ エスアイディー 28巻 101−104頁,198
7年発行）（M.Suzuki et al“A New Active Diode Matr
ix LCD using Off−stoichiometric SiNx Layer"Procee
dings of the SID,Vol.28 p101−104,1987）） これらの文献に示された従来型のMIM−LCDの構造を次
に、示す。窒化シリコン系MIM素子を用いた構造の断面
図を第４図に示し、酸化タンタル系MIM素子を用いた構
造のうち、MIM素子が形成されている基板の平面図を第
５図に示し、MIM−LCDの一部の透視構造平面図を第６図
に示す。
第４図は、非線形抵抗層７に窒化シリコンを用いた例
であり、窒化シリコンは成膜後、エッチングにより所定
の形にパターン化してある。第５図に示すように、非線
形抵抗層に陽極酸化による酸化タンタルを用いた場合は
非線形抵抗層はリード電極３を覆う形になる。第６図に
示すように、リード電極３は液晶セルの外まで引き出さ
れ、駆動回路に接続される。対向透明電極11は、リード
電極３と直交し、画素電極にほぼ対応する幅でストライ
プ状にパターン化され、駆動回路に接続される。リード
電極３は第３図に示すデータ電極14または走査電極17の
いずれか一方に対応し、対向透明電極11はデータ電極ま
たは走査電極17の残りに対応する。詳細は上記の文献に
記載されている。
であり、窒化シリコンは成膜後、エッチングにより所定
の形にパターン化してある。第５図に示すように、非線
形抵抗層に陽極酸化による酸化タンタルを用いた場合は
非線形抵抗層はリード電極３を覆う形になる。第６図に
示すように、リード電極３は液晶セルの外まで引き出さ
れ、駆動回路に接続される。対向透明電極11は、リード
電極３と直交し、画素電極にほぼ対応する幅でストライ
プ状にパターン化され、駆動回路に接続される。リード
電極３は第３図に示すデータ電極14または走査電極17の
いずれか一方に対応し、対向透明電極11はデータ電極ま
たは走査電極17の残りに対応する。詳細は上記の文献に
記載されている。
本発明の分野である薄膜二端子素子（TFD）、特にMIM
素子を用いたアクティブマトリクスLCDは製造及び構造
が比較的簡単であるため、製造工程が簡略化でき、低コ
スト化が期待されるも注目されている。
素子を用いたアクティブマトリクスLCDは製造及び構造
が比較的簡単であるため、製造工程が簡略化でき、低コ
スト化が期待されるも注目されている。
しかし、MIM素子のＩ層が100nm前後と薄いので、ショ
ートしやすい。このため液晶表示素子にした場合、点欠
陥の発生を完全に防ぐことは困難である。
ートしやすい。このため液晶表示素子にした場合、点欠
陥の発生を完全に防ぐことは困難である。
本発明の目的は、MIM素子を用いたLCD（MIM−LCD）の
点欠陥の発生を防ぎ、無欠陥の大容量の液晶表示素子を
低価格で提供することにある。
点欠陥の発生を防ぎ、無欠陥の大容量の液晶表示素子を
低価格で提供することにある。
本発明によれば、各画素が薄膜二端子素子と画素電極
とが同一基板上で直列に接続されている薄膜二端子素子
型アクティブマトリクス液晶素子において、１層目に下
部中継電極とが形成され、２層目に非線形抵抗層が形成
され、３層目に上部中継電極が形成され、リード電極は
１層目または３層目に下部または上部中継電極と同時に
形成され、画素接続電極または画素電極は１層目または
３層目に下部または上部中継電極と同時に形成されるこ
とにより、リード電極と画素電極との間で中継電極を介
して非線形抵抗層を３回以上電流が流れるようにし、な
おかつリード電極と画素電極との間の電流経路が他には
存在しないようにした薄膜二端子素子を用いたことを特
徴とするアクティブマトリクス液晶表示素子が、得られ
る。
とが同一基板上で直列に接続されている薄膜二端子素子
型アクティブマトリクス液晶素子において、１層目に下
部中継電極とが形成され、２層目に非線形抵抗層が形成
され、３層目に上部中継電極が形成され、リード電極は
１層目または３層目に下部または上部中継電極と同時に
形成され、画素接続電極または画素電極は１層目または
３層目に下部または上部中継電極と同時に形成されるこ
とにより、リード電極と画素電極との間で中継電極を介
して非線形抵抗層を３回以上電流が流れるようにし、な
おかつリード電極と画素電極との間の電流経路が他には
存在しないようにした薄膜二端子素子を用いたことを特
徴とするアクティブマトリクス液晶表示素子が、得られ
る。
本発明における薄膜二端子素子、すなわちMIM素子の
ブリッジ構造の一例を第１図に示す。この例では、MIM
素子は実質的に４個直列に配置されている。
ブリッジ構造の一例を第１図に示す。この例では、MIM
素子は実質的に４個直列に配置されている。
MIM素子の構造は、クロムの下部電極として、リード
電極３、第１下部中継電極４、及び画素接続電極５が同
時に形成され、次に非線形抵抗層７が形成される。次に
クロムの上部電極として、第１上部中継電極８と第２上
部中継電極９が形成される。ここで、第６図に示された
従来例と同じく、リード電極３は外部に引き出されて、
同時に形成された端子部６に接続される。画素接続電極
５は画素電極２に接続される形で形成され、第１下部中
継電極は中継電極として形成される。第１上部中継電極
８と第２上部中継電極９も中継電極として形成される。
電極３、第１下部中継電極４、及び画素接続電極５が同
時に形成され、次に非線形抵抗層７が形成される。次に
クロムの上部電極として、第１上部中継電極８と第２上
部中継電極９が形成される。ここで、第６図に示された
従来例と同じく、リード電極３は外部に引き出されて、
同時に形成された端子部６に接続される。画素接続電極
５は画素電極２に接続される形で形成され、第１下部中
継電極は中継電極として形成される。第１上部中継電極
８と第２上部中継電極９も中継電極として形成される。
この例の薄膜２端子素子は、非線形抵抗層７を４回電
流が流れることになり、従来型の薄膜２端子素子が４個
直列に接続されたのと実質的に同一になる。すなわち、
電流はリード電極−非線形抵抗層−第１上部中継電極−
非線形抵抗層−第１下部中継電極−非線形抵抗層−第２
上部中継電極−非線形抵抗層−画素接続電極の順序、ま
たは逆の順序で通る。非線形抵抗層は、膜厚が100nm前
後と薄いのに対し、電極幅、電極間隔は数μｍオーダー
である。また、非線形抵抗層の抵抗は金属からなる各電
極層に対して著しく抵抗が高い。したがって、電流は非
線形抵抗層中を横方向に流れることはなく、電極のクロ
ス部を縦方向（膜厚方向）に流れるのみとなる。
流が流れることになり、従来型の薄膜２端子素子が４個
直列に接続されたのと実質的に同一になる。すなわち、
電流はリード電極−非線形抵抗層−第１上部中継電極−
非線形抵抗層−第１下部中継電極−非線形抵抗層−第２
上部中継電極−非線形抵抗層−画素接続電極の順序、ま
たは逆の順序で通る。非線形抵抗層は、膜厚が100nm前
後と薄いのに対し、電極幅、電極間隔は数μｍオーダー
である。また、非線形抵抗層の抵抗は金属からなる各電
極層に対して著しく抵抗が高い。したがって、電流は非
線形抵抗層中を横方向に流れることはなく、電極のクロ
ス部を縦方向（膜厚方向）に流れるのみとなる。
したがって、電流が流れる経路は上記で示したよう
に、単一となる。
に、単一となる。
この例の等価回路を第７図に示す。これは、従来例の
等価回路である第３図に対応するものである。
等価回路である第３図に対応するものである。
このように４個直列のブリッジ構造を用いたMIM−LCD
では、４個のMIM素子のうち、３個のMIM素子がショート
・モードで破壊されても、残り１個が生きていれば、ス
イッチング素子として動作し、その画素は欠陥画素にな
らない。
では、４個のMIM素子のうち、３個のMIM素子がショート
・モードで破壊されても、残り１個が生きていれば、ス
イッチング素子として動作し、その画素は欠陥画素にな
らない。
このように、本ブリッジ構造は、冗長度の高い構造に
なっている。従って、本構造により、無欠陥パネルが高
歩留りで製造することが可能になった。
なっている。従って、本構造により、無欠陥パネルが高
歩留りで製造することが可能になった。
また、上部中継電極と下部中継電極の各々の数を調整
することにより、非線形抵抗層を何回電流が流れるかを
容易に決めることができる。何回が最適であるかは、種
々のプロセス条件、特性等により決まるが、現状段階で
は、３から６回で適していると考えられる。
することにより、非線形抵抗層を何回電流が流れるかを
容易に決めることができる。何回が最適であるかは、種
々のプロセス条件、特性等により決まるが、現状段階で
は、３から６回で適していると考えられる。
〔実施例１〕 以下に本発明の実施例を示す。
本実施例によりえられる薄膜二端子素子（以下TFD素
子と略す）を用いたアクティブマトリクスLCDの１画素
の代表例の平面図を第１図に示し、断面図を第２図に示
す。下部ガラス基板１をSiO2等のガラス保護層で被覆す
ることも多いが、不可欠なものではないので被覆を省略
することもでき、本実施例では省略している。その後画
素電極２として酸化インジウム−スズ（通常ITOとよば
れている）をパターン化形成する。
子と略す）を用いたアクティブマトリクスLCDの１画素
の代表例の平面図を第１図に示し、断面図を第２図に示
す。下部ガラス基板１をSiO2等のガラス保護層で被覆す
ることも多いが、不可欠なものではないので被覆を省略
することもでき、本実施例では省略している。その後画
素電極２として酸化インジウム−スズ（通常ITOとよば
れている）をパターン化形成する。
次に下部電極としてクロム（Cr）を100nm形成し、通
常のフォトリソグラフィ法により、リード電極３、第１
下部中継電極４、及び画素接続電極５になる。ここで、
第６図に示された従来例と同じく、リード電極は外部に
引き出されて、同時に形成された端子部６に接続され
る。画素接続電極５は画素電極２に接続される形で形成
され、第１下部中継電極４は中継電極として形成され
る。
常のフォトリソグラフィ法により、リード電極３、第１
下部中継電極４、及び画素接続電極５になる。ここで、
第６図に示された従来例と同じく、リード電極は外部に
引き出されて、同時に形成された端子部６に接続され
る。画素接続電極５は画素電極２に接続される形で形成
され、第１下部中継電極４は中継電極として形成され
る。
つづいて非線形抵抗層７として、SiH4ガスとN2ガス用
いてグロー放電分解法によりガラス基板上に窒化シリコ
ン層を150nm形成した。このときの窒化シリコン層を形
成するときのガス混合比SiH4/N2は0.08であった。その
後上部電極としてCrを100nm形成しフォトリソグラフィ
法によりパターン化し、第１上部中継電極８と第２上部
中継電極９になる。
いてグロー放電分解法によりガラス基板上に窒化シリコ
ン層を150nm形成した。このときの窒化シリコン層を形
成するときのガス混合比SiH4/N2は0.08であった。その
後上部電極としてCrを100nm形成しフォトリソグラフィ
法によりパターン化し、第１上部中継電極８と第２上部
中継電極９になる。
このようにして作成された薄膜２端子素子は、非線形
抵抗層を４回電流が横切ることになり、従来型の薄膜２
端子素子が４個直列に接続されたのと同一になる。
抵抗層を４回電流が横切ることになり、従来型の薄膜２
端子素子が４個直列に接続されたのと同一になる。
上部ガラス基板10上にITO膜を形成、パターン化し、
対向透明電極11とした。これは第６図に示した従来例の
MIM−LCDと同様であり、また通常の単純マルチプレック
スLCDとも殆んど同一である。下部ガラス基板と上部ガ
ラス基板とは配向処理を施したのちガラスファイバ等の
スペーサを介して張り合わされ、通常のエポキシ系接着
剤によりシールした。セル厚は５μｍとした。その後TN
形液晶を注入し液晶層12とした。これを封止してTFD−L
CDを完成した。
対向透明電極11とした。これは第６図に示した従来例の
MIM−LCDと同様であり、また通常の単純マルチプレック
スLCDとも殆んど同一である。下部ガラス基板と上部ガ
ラス基板とは配向処理を施したのちガラスファイバ等の
スペーサを介して張り合わされ、通常のエポキシ系接着
剤によりシールした。セル厚は５μｍとした。その後TN
形液晶を注入し液晶層12とした。これを封止してTFD−L
CDを完成した。
本発明により形成した二端子素子の電圧−電流特性を
測定したところ、非線形係数ａも８と大きく1000本以上
の多数の走査線を有するTFD−LCDへの適応も可能なこと
がわかった。
測定したところ、非線形係数ａも８と大きく1000本以上
の多数の走査線を有するTFD−LCDへの適応も可能なこと
がわかった。
本実施例を用いて形成された640×400素子のMIM−LCD
の画像評価を行なったところコントラスト30:1以上あっ
たが、駆動電圧は32Vと若干高めであった。
の画像評価を行なったところコントラスト30:1以上あっ
たが、駆動電圧は32Vと若干高めであった。
欠陥画素の評価では、試作した100パネル中、１個以
上の点欠陥を有するパネルは５枚であった。本実施例と
同一表示規模の従来型のMIM−LCDは、100個試作中、１
個以上の点欠陥を有するMIM−LCDは56個あった。ここで
従来型と呼ぶ構造は、前述のもので、第４図、第５図に
示してある。
上の点欠陥を有するパネルは５枚であった。本実施例と
同一表示規模の従来型のMIM−LCDは、100個試作中、１
個以上の点欠陥を有するMIM−LCDは56個あった。ここで
従来型と呼ぶ構造は、前述のもので、第４図、第５図に
示してある。
このように、本発明により、パネルの欠陥率は１桁以
上改善された。
上改善された。
〔実施例２〕 非線形抵抗層７を次のように２層にした以外は実施例
１とまったく同じにした。
１とまったく同じにした。
SiH4ガスとN2の混合ガスからグロー放電分解法により
窒化シリコン層を120nm、SiH4ガスにPHを１％混合した
ガスを用いてグロー放電分解法により10〜30nmのリンを
ドープしたシリコン非晶質層を順次形成する。このとき
の窒化シリコン層を形成するときのガス混合比SiH4/N2
は0.08であった。このような構造にすることにより、高
非線形性を保ったまま電流は流れ易くなる。
窒化シリコン層を120nm、SiH4ガスにPHを１％混合した
ガスを用いてグロー放電分解法により10〜30nmのリンを
ドープしたシリコン非晶質層を順次形成する。このとき
の窒化シリコン層を形成するときのガス混合比SiH4/N2
は0.08であった。このような構造にすることにより、高
非線形性を保ったまま電流は流れ易くなる。
本実施例で得られたパネルと特性は、駆動電圧が25V
と低いことに特徴があり、他の特性は実施例１と同じで
ある。
と低いことに特徴があり、他の特性は実施例１と同じで
ある。
〔実施例３〕 非線形抵抗層７を次のように２層にした以外は実施例
１とまったく同じにした。
１とまったく同じにした。
SiH4ガスとN2混合ガスを用い、ガス混合非SiH4/N2＝
0.01の条件でグロー放電分解法により窒化シリコン層を
10〜30nm成膜した後、ガス混合比SiH4/N2＝0.08の条件
でグロー放電分解法により窒化シリコン層を120nm成膜
した。このような構造にすることにより、高非線形性係
数ａは11と高くなり、電流は流れ易くなる。
0.01の条件でグロー放電分解法により窒化シリコン層を
10〜30nm成膜した後、ガス混合比SiH4/N2＝0.08の条件
でグロー放電分解法により窒化シリコン層を120nm成膜
した。このような構造にすることにより、高非線形性係
数ａは11と高くなり、電流は流れ易くなる。
本実施例で得られたパネルの特性は、階調再現性に優
れ、駆動電圧が22Vと低いことに特徴があり、他の特性
は実施例１と同じである。
れ、駆動電圧が22Vと低いことに特徴があり、他の特性
は実施例１と同じである。
〔実施例４〕 第８図の平面図に示したように、はじめに第１下部中
継電極４と第２下部中継電極18を形成し、非線形抵抗層
７を形成後、第１上部中継電極８を形成すると同時に、
リード電極３と画素接続電極５とを形成すること以外
は、実施例１と同様に試作した。表示性能、欠陥の評価
でも実施例１とほぼ同様の値を得た。
継電極４と第２下部中継電極18を形成し、非線形抵抗層
７を形成後、第１上部中継電極８を形成すると同時に、
リード電極３と画素接続電極５とを形成すること以外
は、実施例１と同様に試作した。表示性能、欠陥の評価
でも実施例１とほぼ同様の値を得た。
〔実施例５〕 第９図の平面図に示したように、中継用の下部電極を
１個増やし、第２下部電極18とした以外は実施例１とま
ったく同じにした。これにより、本実施例では、薄膜２
端子素子は６個直列に配列されることになる。
１個増やし、第２下部電極18とした以外は実施例１とま
ったく同じにした。これにより、本実施例では、薄膜２
端子素子は６個直列に配列されることになる。
欠陥画素の評価では、試作した100個のMIM−LCD中、
１個以上の点欠陥を有するMIM−LCDは３枚であった。こ
のように、薄膜２端子素子を６個直列に配列することに
より、４個配列した実施例２よりも更に欠陥率を低くす
ることができた。
１個以上の点欠陥を有するMIM−LCDは３枚であった。こ
のように、薄膜２端子素子を６個直列に配列することに
より、４個配列した実施例２よりも更に欠陥率を低くす
ることができた。
〔実施例６〕 第10図の平面図に示したように、上部中継電極を１個
にし、第１上部中継電極８とした以外は、実施例１とま
ったく同じにした。これにより、本実施例では、薄膜２
端子素子は３個直列に配列されることになる。
にし、第１上部中継電極８とした以外は、実施例１とま
ったく同じにした。これにより、本実施例では、薄膜２
端子素子は３個直列に配列されることになる。
欠陥画素の評価では、試作した100個のMIM−LCD中、
１個以上の点欠陥を有するMIM−LCDは８枚であった。実
施例１に比べてわずかに歩留りは低下したが、開口率は
若干増加し、MIM−LCDは明るくなった。
１個以上の点欠陥を有するMIM−LCDは８枚であった。実
施例１に比べてわずかに歩留りは低下したが、開口率は
若干増加し、MIM−LCDは明るくなった。
〔実施例７〕 第11図の平面図に示したように、下部電極材料をタン
タルとし、非線形抵抗層７を陽極酸化による酸化タンタ
ルとした以外は、実施例１と同じにした。酸化タンタル
は、リード電極３、第１下部中継電極４と画素接続電極
５を各々覆うかたちで形成された。陽極酸化は通常どう
り0.1wt％のクエン酸で行い、75nmの酸化タンタルを成
長させた。
タルとし、非線形抵抗層７を陽極酸化による酸化タンタ
ルとした以外は、実施例１と同じにした。酸化タンタル
は、リード電極３、第１下部中継電極４と画素接続電極
５を各々覆うかたちで形成された。陽極酸化は通常どう
り0.1wt％のクエン酸で行い、75nmの酸化タンタルを成
長させた。
〔実施例８〕 第12図に本実施例の構造平面図を示す。実施例１にお
いて、ITOの画素電極２を形成し、次に下部電極として
クロム（Cr）のリード電極３、第１下部中継電極４と画
素接続電極を形成する代わりに、本実施例では下部電極
としてITOを50nm形成し、通常のフォトリソグラフィ法
により、画素電極２、リード電極３、第１下部中継電極
４を形成した。
いて、ITOの画素電極２を形成し、次に下部電極として
クロム（Cr）のリード電極３、第１下部中継電極４と画
素接続電極を形成する代わりに、本実施例では下部電極
としてITOを50nm形成し、通常のフォトリソグラフィ法
により、画素電極２、リード電極３、第１下部中継電極
４を形成した。
以上の実施例においてはSiH4とN2の混合ガスを用いて
窒化シリコンを成膜しているが、SiH4とNH3の混合ガ
ス、Si2H6とN2の混合ガス等を用いても良好なダイオー
ド特性が得られた。
窒化シリコンを成膜しているが、SiH4とNH3の混合ガ
ス、Si2H6とN2の混合ガス等を用いても良好なダイオー
ド特性が得られた。
また、本実施例においては、グロー放電分解法を用い
ているが、スパッタ法、CVD法等の他の成膜方法におい
ても本発明は有効である。
ているが、スパッタ法、CVD法等の他の成膜方法におい
ても本発明は有効である。
本実施例においては電極としてクロム電極を用いてい
るが、Al,Ta,Mo,W等他の金属及びシリサイドを上部及び
リード電極に用いても本発明は有効である。また、画素
電極として使用しているITO等の透明電極を二端子素子
の上部及び下部電極と兼ねても本発明は有効である。
るが、Al,Ta,Mo,W等他の金属及びシリサイドを上部及び
リード電極に用いても本発明は有効である。また、画素
電極として使用しているITO等の透明電極を二端子素子
の上部及び下部電極と兼ねても本発明は有効である。
以上説明したように、本発明によれば、MIM−LCD、す
なわちTFD−LCDの画素欠陥の発生が非常に少なくなり、
MIM−LCDの欠陥率が著しく低下する。従って、MIM−LCD
の低コスト化が容易になる。
なわちTFD−LCDの画素欠陥の発生が非常に少なくなり、
MIM−LCDの欠陥率が著しく低下する。従って、MIM−LCD
の低コスト化が容易になる。
第１図は本発明によるMIM−LCDの第１の実施例の断面
図、第２図は本発明によるMIM基板の断面図、第３図はT
FD−LCDの一般的な等価回路である。第４図，第５図，
第６図は従来のTFD−LCDの例、特にMIM−LCDの例を示し
たものであり、窒化シリコン系MIM素子を用いた構造の
断面図を第４図に示し、酸化タンタル系MIM素子を用い
た構造のうち、MIM素子が形成されている基板の平面図
を第５図に示し、MIM−LCDパネルの一部の透視構造平面
図を第６図に示す。第７図は本発明によるTFD−LCDの等
価回路の一例である。 第８図，第９図，第10図，第11図，第12図は、各々本発
明による実施例のMIM素子基板の平面図の例である。 １……下部ガラス基板、２……画素電極、３……リード
電極、４……第１下部中継電極、５……画素接続電極、
６……端子部、７……非線形抵抗層、８……第１上部中
継電極、９……第２上部中継電極、10……上部ガラス基
板、11……対向透明電極、12……液晶層、13……上部電
極、14……データ信号線、15……非線形抵抗素子、16…
…液晶素子、17……走査信号線、18……第２下部中継電
極。
図、第２図は本発明によるMIM基板の断面図、第３図はT
FD−LCDの一般的な等価回路である。第４図，第５図，
第６図は従来のTFD−LCDの例、特にMIM−LCDの例を示し
たものであり、窒化シリコン系MIM素子を用いた構造の
断面図を第４図に示し、酸化タンタル系MIM素子を用い
た構造のうち、MIM素子が形成されている基板の平面図
を第５図に示し、MIM−LCDパネルの一部の透視構造平面
図を第６図に示す。第７図は本発明によるTFD−LCDの等
価回路の一例である。 第８図，第９図，第10図，第11図，第12図は、各々本発
明による実施例のMIM素子基板の平面図の例である。 １……下部ガラス基板、２……画素電極、３……リード
電極、４……第１下部中継電極、５……画素接続電極、
６……端子部、７……非線形抵抗層、８……第１上部中
継電極、９……第２上部中継電極、10……上部ガラス基
板、11……対向透明電極、12……液晶層、13……上部電
極、14……データ信号線、15……非線形抵抗素子、16…
…液晶素子、17……走査信号線、18……第２下部中継電
極。
Claims (1)
- 【請求項１】マトリクス状に配置された各画素が薄膜二
端子素子と画素電極とが同一基板上で直列に接続されて
いる薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示素
子において、１層目に下部中継電極が形成され、２層目
に非線形抵抗層が形成され、３層目に上部中継電極が形
成され、リード電極は１層目または３層目に下部または
上部中継電極と同時に形成され、画素接続電極または画
素電極は１層目または３層目に下部または上部中継電極
と同時に形成されることにより、リード電極と画素電極
との間で中継電極を介して非線形抵抗層を３回以上電流
が横切るようにし、なおかつリード電極と画素電極との
間の電流経路が他には存在しないようにした薄膜二端子
素子を用いたことを特徴とするアクティブマトリクス液
晶表示素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10045589A JP2518388B2 (ja) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | アクティブマトリクス液晶表示素子 |
| US07/511,137 US5069534A (en) | 1989-04-19 | 1990-04-19 | Active matrix liquid crystal display with series-connected MIM structures as a switching element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10045589A JP2518388B2 (ja) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | アクティブマトリクス液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02277029A JPH02277029A (ja) | 1990-11-13 |
| JP2518388B2 true JP2518388B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=14274389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10045589A Expired - Lifetime JP2518388B2 (ja) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | アクティブマトリクス液晶表示素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5069534A (ja) |
| JP (1) | JP2518388B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5206749A (en) | 1990-12-31 | 1993-04-27 | Kopin Corporation | Liquid crystal display having essentially single crystal transistors pixels and driving circuits |
| US5528397A (en) | 1991-12-03 | 1996-06-18 | Kopin Corporation | Single crystal silicon transistors for display panels |
| US5258325A (en) * | 1990-12-31 | 1993-11-02 | Kopin Corporation | Method for manufacturing a semiconductor device using a circuit transfer film |
| US5362671A (en) * | 1990-12-31 | 1994-11-08 | Kopin Corporation | Method of fabricating single crystal silicon arrayed devices for display panels |
| US5302987A (en) * | 1991-05-15 | 1994-04-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Active matrix substrate including connecting electrode with extended portion |
| JPH05273595A (ja) * | 1992-03-27 | 1993-10-22 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置 |
| GB9316101D0 (en) * | 1993-08-03 | 1993-09-15 | Philips Electronics Uk Ltd | Active matrix display devices |
| EP0940710A3 (en) * | 1993-12-07 | 1999-12-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Display device and fabrication method thereof |
| US5893621A (en) * | 1994-07-14 | 1999-04-13 | Citizen Watch Co., Ltd. | Liquid crystal display and method of manufacturing the same |
| US5680182A (en) * | 1994-11-11 | 1997-10-21 | Hitachi, Ltd. | Nonlinear resistance films suitable for an active matrix LCD |
| KR100534573B1 (ko) | 2000-11-29 | 2005-12-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 트라이오드 정류 스위치 |
| KR100388272B1 (ko) | 2000-12-26 | 2003-06-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 티알에스 소자 |
| USRE41914E1 (en) | 2002-05-10 | 2010-11-09 | Ponnusamy Palanisamy | Thermal management in electronic displays |
| US6849935B2 (en) | 2002-05-10 | 2005-02-01 | Sarnoff Corporation | Low-cost circuit board materials and processes for area array electrical interconnections over a large area between a device and the circuit board |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2505070B1 (fr) * | 1981-01-16 | 1986-04-04 | Suwa Seikosha Kk | Dispositif non lineaire pour un panneau d'affichage a cristaux liquides et procede de fabrication d'un tel panneau d'affichage |
| JPS5831321A (ja) * | 1981-08-20 | 1983-02-24 | Seiko Epson Corp | 液晶表示パネル |
| JPS60149025A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-06 | Seiko Epson Corp | 液晶表示装置 |
| JPS60164724A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-27 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置 |
| JPS6145222A (ja) * | 1984-08-09 | 1986-03-05 | Seiko Epson Corp | 液晶表示装置 |
| US4828370A (en) * | 1985-10-04 | 1989-05-09 | Seiko Instruments & Electronics Ltd. | Switching element with nonlinear resistive, nonstoichiometric material |
| JP2816549B2 (ja) * | 1986-10-22 | 1998-10-27 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 電気光学装置 |
| JP2543696B2 (ja) * | 1987-04-07 | 1996-10-16 | セイコー電子工業株式会社 | 電気光学装置 |
| EP0296662B1 (en) * | 1987-06-18 | 1992-06-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Display device and method of driving such a device |
| JPS6459217A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-06 | Toshiba Corp | Active matrix array substrate and its manufacture |
| NL8802997A (nl) * | 1988-12-07 | 1990-07-02 | Philips Nv | Weergeefinrichting. |
-
1989
- 1989-04-19 JP JP10045589A patent/JP2518388B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-04-19 US US07/511,137 patent/US5069534A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5069534A (en) | 1991-12-03 |
| JPH02277029A (ja) | 1990-11-13 |
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