JPH0311318A

JPH0311318A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH0311318A
Application number: JP1147260A
Authority: JP
Inventors: Eiji Mizobata; 英司溝端
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1989-06-08
Publication date: 1991-01-18

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、非線形抵抗素子を用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。

（従来の技術）近年ツィステッド・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非
選択画素の透過率増加というクロス）−りが生じる。（
偏光板をパラレルに配置したノーマノプラックの場合）
。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・ツィステッド・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Ｔ
Ｎ型よりも優れているものの応答が遅いという大きな欠
点かある。

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が提案されている。

これまでに発表された７アクテイブマトリクスＬＣＤの
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（ＴＰ
Ｔ）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−香臭用化に
近いと考えられているＬＣＤはＴＦＤに金属−非線形抵
抗−金属構造を有する素子（以下ＭＩＭ素子またはＭＩ
Ｍ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」二がりは
急峻になり、液晶表示の走査本数を大幅に増やすことが
可能になる。このＴＦＤ−ＬＣＤの等価回路を第３図に
示す。

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ＬＣ
Ｄの従来例は、論文では、例えば、Ｄ、Ｒ，Ｂａｒａｆ
ｆ、ｅｔ　ａｌ、、Ｔｈｅ　Ｏｐｉｍｉｚａｔｉｏｎ　
ｏｆ　Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ　
Ｍｏｎ−１ｉｎｅａｒ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　ｆｏｒ　Ｕｓ
ｅ　ｉｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒ
ｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ　”ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎ
ｓ。

Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ、ｖｏｌ、ＥＤ−２
８，ｐｐ７３６−７３９（１９８１）、及び、両角伸治
、他、著２５０　Ｘ　２４０画素のラテラルＭＩＭ−Ｌ
ＣＤテレビジョン学会技術報告（ＩＰＤ８３−８）、ｐ
３９−４４．１９８３年１２月発行）は代表的に示され
る。

このようなＭＩＭ素子を大容量のデイスプレィに適用す
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（Ａは定数）と表したと
きの非線形係数ａが大きいこと、電ｉｔ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、非線形抵抗体
として、酸化タンタルを用いたＭＩＭ素子は対称性はよ
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し
、喝。

そこで、誘電率の小さい、窒化シリコンが、ＭＩＭ素子
用非線形抵抗体として、開発されている。例えばＭ、　
５ｕｚｕｋｉ　ｅｔ　ａｌ　”Ａ　Ｎｅｗ　Ａｃｔｉｖ
ｅ　ＤｉｏｄｅＭａｔｒｉｘ　ＬＣＤ　ｕｓｉｎｇ　Ｏ
ｆｆ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ　ＳｉＮｘ　Ｌａ
ｙｅｒ”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＩ
Ｄ、　Ｖｏｌ、　２８　ｐｌｏｌ−１０４，１９８７を
参照。

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、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３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、エツチングにより所定の
形にパターン化しである。第６図に示すように、リード
電極２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８は、リード電極２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２は第３図に示
すデータ電極１０または走査電極１３のいずれか一方に
対応し、対向透明電極８はデータ電極８または走査電極
１３の残りに対応する。詳細は上記の文献に記載されて
いる。

（発明が解決しようとする課題）本発明の分野である薄膜二端子素子型アクティブマトリ
クス液晶表示素子はＴＦＴ形アクティブマトリクス液晶
表示素子に比べ構造が単純なため作製が容易であり、さ
らに単純マトリクス液晶表示素子に比べ大容量の表示が
できることで注目されている。

しかし、画素部分に薄膜二端子素子を作製しなければな
らないので単純マトリクス液晶表示素子に比べ画素電極
の開口率が低下してしまう。

本発明の目的は、薄膜二端子素子による開口率の低下を
最小限におさえた薄膜二端子素子型液晶表示素子を提供
することにある。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、非線形抵抗素子を介してリード電極と
画素電極とが接続されてなる下部基板と、前記画素電極
と対応して対向透明電極を設けた上部基板と、この上下
部基板に挾まれた液晶とからなる液晶表示素子において
、前記リード電極の上または下に非線形抵抗層を作製し
この非線形抵抗層のリード電極と反対側の面に画素接続
電極を設け、この画素接続電極と前記画素電極とを接続
し液晶表示素子が得られる。

（作用）本発明における薄膜二端子素子型アクティブマトリクス
液晶素子の１画素の一例を第１図に示す。

この例では、リード電極２の上に薄膜二端子素子が配置
されている。

薄膜二端子素子の構造は、下部電極としてリード電極２
を用いている。次に非線形抵抗層３がり一ド電極２上を
覆う形で形成される。次に上部電極として画素接続電極
４がリード電極と直交する形で形成され、画素電極５と
接続している。

これにより、第３図に示された従来例と同じく、薄膜二
端子素子と画素電極が直列に接続された構造になってい
る。しかも、従来例と違ってリード電極上に薄膜二端子
素子があるので従来薄膜二端子素子があった部分も画素
電極とすることができ、画素電極を大きくすることがで
きる。

このように、本薄膜二端子素子型アクティブマトリクス
液晶素子は画素電極を大きくすることができ、したがっ
て画素電極の開口率を上げることができる。

（実施例１）以下に本発明の実施例を示す。

本実施例によってえられる薄膜二端子素子を用いたアク
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５ｉ０２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。まず下部
電極としてＣｒを３００から６００Ａ程度形成し、通常
のフォトリソグラフィ法により、薄膜二端子素子の下部
電極を兼ねたリード電極２になる。

次に非線形抵抗層３として、ＳｉＨ４ガスとＮ２ガスを
用いてグロー放電分解法により窒化シリコン層を１．２
００Ａから２０００Ａ程度形成し、フォトリソグラフィ
法によりパターン化する。

続いて上部電極としてＣｒを１００ＯＡ形成し、フォト
リソグラフィ法によりパターン化し、画素接続電極４に
なる。

さらに、画素電極５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。

上部ガラス基板上にＩＴＯ膜を形成、パターン化し、対
向透明電極とした。これは第４図に示した従来例の薄膜
二端子素子型アクティブマトリクス液晶パネルと同様で
あり、また通常の単純マトリクスＬＣＤともほとんど同
一である。下部ガラス基板と上部ガラス基板とは配向処
理をほどこした後ガラスファイバ等のスペーサを介して
張合わされ、通常のエポキシ形接着剤によりシールした
。セル厚は５μｍとした。

その後ＴＮ型液晶を注入し液晶層とした。これを封止し
て薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶素子を完
成した。

（実施例２）第７図の断面図に示したように、始めに画素接続電極４
を形成し、非線形抵抗Ｎ３を形成後、リード電極２を形
成すること以外は、実施例１と同様に試作した。

これによりリード電極２の下に薄膜二端子素子を作製す
ることができた。

（実施例３）第８図の平面図に示したように、リード電極２の材料を
タンタルとし、非線形抵抗層を陽極酸化による酸化タン
タルとした以外は、実施例１と同様に試作した。陽極酸
化は通常通り０．１ｗｔ％のクエン酸で行ない、７５ｎ
ｍの酸化タンタルを成長させた。

（実施例４）第９図の平面図に示したように、薄膜二端子素子部分の
リード電極２を細くし、画素電極の薄膜二端子素子部分
の横の部分を窪ませた以外は、実施例１と同様に試作し
た。このことにより、となりの画素電極５と画素接続電
極４のショートによる欠陥発生の確率を低下させること
ができた。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、画素電極を大き
くとることができ、画素電極の開口率を上げることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄膜二端子素子型アクティブマト
リクス液晶素子の第１の実施例の平面図であり、第２図
は断面図である。第３図はＴＦＤ−ＬＣＤの一般的な等
節回路である。第４図、第５図、第６図は従来の薄膜二
端子素子型アクティブマトリクス液晶素子の例を示した
ものである。第７図は本発明の第２の実施例の断面図で
あり、第８図は本発明の第３の実施例、第９図は本発明
の第４の実施例の平面図である。１・・・下部ガラス基板、２・・・リード電極、３・・
・非線形抵抗層、４・・・画素接続電極、５・・・画素
電極、６・・・配向膜、７・・・液晶層、８・・・対向
透明電極、９・・・上部ガラス電極、１０・・・データ
電極、１１・・・非線形抵抗素子、１２・・・液晶素子
、１３・・・走査電極、１４・・・端子部。

Claims

【特許請求の範囲】

非線形抵抗素子を介してリード電極と画素電極とが接続
されてなる下部基板と前記画素電極と対応して対向透明
電極を設けた上部基板と、この上下部基板に挾まれた液
晶とからなる液晶表示素子において、前記リード電極の
上または下に非線形抵抗層を作製しこの非線形抵抗層の
リード電極と反対側の面に画素接続電極を設け、この画
素接続電極と前記画素電極とを接続したことを特長とす
る液晶表示素子。