JPH02139525A - 表示パネルのアクティブマトリックス基板 - 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］ 本発明は液晶等を表示媒体として用いる表示パネルの基
板であって、表示駆動素子として薄膜ダイオードが組み
込まれるアクティブマトリックス基板、より正確にはこ
のアクティブマトリ、ツクス基板がマトリックス配置さ
れた画素電極と、所定方向に並ぶ画素電極に共通に設け
られた走査電極と、各画素電極と走査電極との間に逆並
列接続された複数個の薄膜ダイオードの直列回路とを備
えるものに関する。

〔従来の技術〕

多数個の画素をマトリックス状に配置して可変画像を表
示する表示パネルでは、よく知られているようにそれぞ
れ表示電極を備えるその１対の基板間に表示媒体を封入
してなるが、基板中のアクティブマトリックス基板側に
表示駆動素子を各画素に付随して組み込むことが従来か
ら行なわれており、この表示駆動素子には基板間の数−
程度のごく狭い隙間内に収納できる薄膜素子が用いられ
るのがふつうである。この薄膜素子としては、薄膜トラ
ンジスタやＭＩＭ（金属・絶縁物・金属）素子がよく知
られており、これらを組み込んだ表示パネルが比較的小
形のものから実用化されているが、薄膜トランジスタは
その製作工程が比較的複雑でコスト高になりやすく、Ｍ
ＩＭ素子は表示特性が必ずしも良好でない等、表示パネ
ルをさらに大形化しその表示画質を向上する上でまだ改
善すべき点を抱えている。

しかし最近に至りこの薄膜素子として、構造が簡単で製
作が容易な点と、非晶質シリコンの薄膜を利用すること
により良好な表示特性が得られる点から、１１１１ダイ
オードが注目されるに至っている。この薄膜ダイオード
を表示駆動素子に用いる場合、画素ごとにそれらを逆直
列接続して逆方向降伏特性を利用する方法と、逆並列接
続して順方向特性を利用する方法とが知られているが、
前者は降伏特性を揃えるのが困難なのであまり採用され
ず、専ら後者の方法が採用されている。

本発明はかかる薄膜ダイオードを表示駆動素子として用
いるアクティブマトリックス基板に関するもので、以下
その従来例を第２図を参照して説明する。同図（ａ）は
この種のアクティブマトリックス基板の一部拡大平面図
、同図■）はその等価回路図である。

第２図（ａ）において、画素電極１０はアクティブマト
リックス基板用の透明な絶縁基板上に図の上下左右方向
にそれぞれ数百個ずつマトリックス配置され、−辺が０
．１５〜０．２５ｍｍ程度のごく薄い導電性膜からなる
６図では左右方向に並ぶこれらの画素電極ｌＯに対して
共通に、それらに表示電圧を与えるための走査電極２０
が設けられ、同図ら）の等価回路かられかるように、各
画素電極１０と走査電極２０との間に正方向の薄膜ダイ
オード３０Ｐと負方向の薄膜ダイオード３０ｎをこの例
ではそれぞれ４個直列接続した回路が逆並列に接続され
る。正負両方向の薄膜ダイオードが設けられるのは、表
示パネルに対する走査周期ごとに画素電極１０に与える
表示電圧を交互に正方向と負方向に切り換えていわゆる
交流駆動するためであり、薄膜ダイオードが複数個直列
接続されるのは表示電圧に適合した順方向電圧降下をそ
れらの直列回路に持たせるためである。

これらの薄膜ダイオード３０Ｐおよび３０ｎは、非晶質
シリコン等の薄膜を０．５−程度の厚みでｐｉｎ構成の
３層に成長させたもので、第２図（ａ）に示すように例
えばそれぞれＬｏ１ｍ角程度の方形に形成される。これ
らの薄膜ダイオードを作り込むため、画素電極１０と走
査電極２０楔の間に短冊状のパターンで中間電極１１が
設けられる。４個の正方向の薄膜ダイオード３０ｐは、
走査電極２０の突出部２１および各中間電極１１の上に
設けられ、アルミ等の接続膜７によって順次その上側の
中間電極１１ないしは画素電極１０と接続される。同様
に、４個の負方向の１膜ダイオード３０ｎは、画素電極
１０および中間電極１１の上に設けられ、接続膜７によ
って順次その下側の中間電極１１ないしは走査電極２０
の突出部２１と接続される。走査電極ｌＯの外輪郭は原
則的には方形であるが、これらの薄膜ダイオードを作り
込むためその走査電極２０側のこの例では方形の左下部
が切り欠かれる。

以上のように構成されたアクティブマトリックス基板は
、その表示電極に対向する表示電極等を備えたもう一方
の基板と組み合わされ、両基板の相互間に液晶等の表示
媒体を封入して表示パネルとされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

アクティブマトリックス基板に組み込む表示駆動素子と
しての薄膜ダイオードは、前述のように構造が簡単でか
つその順方向特性を利用することにより表示特性を良好
に揃えることができる利点があるが、薄膜ダイオード１
個あたりの順方向電圧降下が低いので、上述の例のよう
に正負各方向についてそれぞれ４個前後直列接続して使
用する要があり、全体で８個前後の薄膜ダイオードを作
り込むのにかなりの面積が必要になる。この薄膜ダイオ
ードを作り込む面積はもちろん表示に貢献しないので、
各画素の表示領域面積に対する有効表示面積の比で定義
されるいわゆる開口率が例えば７０％以下に低下してし
まう問題がある。開口率の低い表示パネルは、画面全体
が暗くなり画像の鮮明度も低下しやすい。

本発明の目的は、このように複数個の薄膜ダイオードを
作り込んでも、開口率の低下を最低限に抑えることがで
きるアクティブマトリックス基板を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本発明によれば、冒頭記載のようにマトリッ
クス配置された画素電極と、所定方向に並ぶ画素電極に
共通に設けられた走査電極と、各画素電極と走査電極と
の間に逆並列接続された複数個の薄膜ダイオードの直列
回路とを備えるアクティブマトリックス基板に対して、
各直列回路内の複数個の薄膜ダイオードを所定方向に並
ぶ画素電極相互間の隙間に一列に並べて配置し、隣合う
画素電極に対して各直列回路中の画素電極側薄膜ダイオ
ードを専用に、走査電極側薄膜ダイオードを共用にそれ
ぞれ設け、直列回路内のｙＩ薄膜ダイオード接続の向き
を画素電極相互間の隙間ごとに交互に逆方向にすること
によって達成される。

〔作用〕

前述のようにアクティブマトリックス基板上には各画素
の表示を担当する画素電極がマトリックス状に配列され
るが、表示画像を鮮明にするには画素の表示を相互に分
離する必要があり、とくにカラー表示パネルでは各画素
がＲＧＢの・各色の表示を担当するので、画素間の混色
を避けるためにいわゆるブラックマトリックス方式にす
る必要があって、ブラックマスクが画素電極相互間にふ
つうはアクティブマトリックス基板に対向するもう一方
の基板側に設けられる。このブラックマスクが設けられ
る画素電極相互間の面積はもちろん表示には貢献しない
。

本発明はこの点に着目したもので、上記の構成にいうよ
うに、各画素電極と走査電極との間に接続すべき薄膜ダ
イオードの直列回路内の複数個の薄膜ダイオードを画素
電極相互間の隙間に一列に並べて配置することにより、
ブラックマスク用の面積内に納めてしまうものである。

しかし、表示駆動素子が薄膜ダイオードの場合は、画素
電極１個あたりかかる薄膜ダイオードの直列回路は正負
両方向用に２個が必要で、それら用の薄膜ダイオードを
前の第２図のように２列に並べたのでは、ブラックマス
ク用面積内に納め切れなくなる。

そこで本発明では上記構成にいうように、直列回路を構
成する薄膜ダイオード中の走査電極側薄膜ダイオードを
隣合う画素電極に対して共用に設けるとともに、薄膜ダ
イオードの接続の向きが逆方向の直列回路を画素電極相
互間の隙間ごとに交互に切り換えて配置することにより
、画素電極相互間の各隙間には薄膜ダイオードを１列に
並べて配置するだけで済むようにする。このように１列
に並ぶ薄膜ダイオードは、もちろんその両隣の画素電極
に共通に設けられるので、その画素電極側の薄膜ダイオ
ードはこれら画素電極のそれぞれに専用とされ、かつ各
画素電極に簡単に接続することができる。

このように、本発明では表示駆動用の複数個の１１膜ダ
イオードを１列に並べて画素相互間のブラックマスク用
面積内に納めてしまい、画素電極の有効表示面積が減少
しないようにすることができるが、同時にこの薄膜ダイ
オード列にブラックマスクの役目を果たさせることがで
きる。すなわち薄膜ダイオード相互間は非透過性のアル
ミ等の接続膜を介して接続されるから、薄膜ダイオード
および接続膜がブラックマスクとしても役立ち、さらに
Ｆｉ膜ダイオードが作り込まれる前述の中間電極を金属
膜で構成することによりこのマスク効果を一層完全にす
ることができる。なお、走査電極も金属膜によって構成
されるのがふつうなので、これと薄膜ダイオード列とに
より各画素電極を取り囲むブラックマスクガ完成される
ので、本発明によるアクティブマトリックス基板を用い
れば、対向基板上にブラックマスクを設ける必要がな（
なることになる。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明の実施例を具体的に説明
する。第１図（ａ）は本発明によるアクティブマトリッ
クス基板の一部拡大平面図、同図（ロ）はそのＹ−Ｙ矢
視断面図、同図（Ｃ）はその等価回路図である。

まず、第１図（Ｃ）の等価回路について説明する。

画素電極１０はアクティブマトリックス基板上にマスフ
状に配列されるが、図では左右方向に並ぶ複数個の画素
電極ｌＯとそれらに共通に設けられた走査電極２０が示
されており、正方向の薄膜ダイオード３０ｐと負方向の
薄膜ダイオード３０ｎは、図示のように画素電極１０相
互間の隙間の一つ置きないしは交互に配置される。

画素電極ｌＯ相互間の隙間のそれぞれには、正方向の薄
膜ダイオード３０Ｐまたは負方向の薄膜ダイオード３０
ｎがこの例では５個ずつ配置されるが、その内の走査電
極２０側の直列接続された３個の薄膜ダイオード３２Ｐ
または３２ｎは、その両隣の２個の画素電極ｌＯに対し
て共用に設けられてその直列回路の下端が走査電極２０
に接続され、画素電極１０例の２個の薄膜ダイオード３
１Ｐまたは３１ｎは、両隣の画素電極１０のそれぞれに
専用に設けられて上の直列回路の上端と各画素電極ＩＯ
との間に接続される。従って、各画素電極ｌＯと走査電
極２０との間には、正方向の１個の専用の薄膜ダイオー
ド３１ｐと３個の共用の薄膜ダイオード３２ｐの直列回
路、および負方向の１個の専用の薄膜ダイオード３１ｎ
と３個の共用の薄膜ダイオード３２ｎの直列回路が逆並
列接続されることになる。

また第１図（ａ）かられかるように、この実施例では共
用の薄膜ダイオード３２ｐおよび３２ｎは、その大きさ
が専用の薄膜ダイオード３１ｐおよび３１ｎのほぼ２倍
になるように形成されて、その電流容量が大きくとられ
る。もちろん、共用のＷＩｌｌ！ダイオード３２Ｐや３
２ｎはそれぞれ２個の薄膜ダイオードを並列接続して構
成してもよく、またこの種薄膜ダイオードはかなり電流
容量に余裕があるから、専用の薄膜ダイオード３１Ｐや
３１ｎと同じ大きさに構成しても支障がない場合も多い
。

次に、第１図（ロ）の断面図を参照してアクティブマト
リックス基板の概要構成を説明する。絶縁基板１は透明
なふつうはガラス板であって、その上にＩＴＯ（インジ
ュウム・錫酸化物）等の０．１４程度のごく薄い透明導
電性膜２をまず真空蒸着法やスバンタ法で被着し、それ
をフォトエツチングによりパターンニングすることによ
って画素電極１０、中間電極１１および走査電極２０を
形成する。ついで、その上に０．１−程度のごく薄いク
ロム等の下側金属膜３および上側金属膜５によって挟ま
れた０、５−程度の厚みの非晶質シリコン等のｐｉｎダ
イオード構成の半導体薄膜４を例えば前述のように方形
パターンで設けるが、この実施例ではそのフォトエツチ
ングによるパターンニングの際に、中間電極１１の上お
よび第１図（ａ）に示す走査電極１０の突出部１０ａお
よび１０ｂの上に下側金属ｌｌ１３を残して置く。

ついで、窒化シリコン等の絶縁膜６を０．５−程度の厚
みに全面被着し、フォトエツチングによりその画素電極
１０および走査電極２０上の部分を除去する。第１図（
ａ）にはこの絶縁膜６が残される部分のパターンが細線
で示されている。第１図（ロ）に示すように、各薄膜ダ
イオードの半導体膜４および上側金属１５の側面は、こ
の絶縁膜６によって覆われて、その上に設けられる金属
の接続膜７から絶縁される。接続ｗＡ７は０．５〜１−
の厚みの金属ふつうはアルミの膜であって、絶縁膜６に
明けられた第１図（ａ）で細線の小さな方形で示された
窓を介して各薄膜ダイオードの頂面および所定の接続個
所に導電接触させて被着され、フォトエツチングにより
図示のような短冊形等にパターンニングされる。

第１図（ａ）に示すように、それぞれ複数個の正方向の
薄膜ダイオード３０Ｆおよび負方向の薄膜ダイオード３
０ｎは、画素電極１０の相互間の各隙間に１列に並べて
配置され、接続膜７によって相互に直列接続された上で
画素電極１０と走査電極２０との間に接続される。正方
向の薄膜ダイオード３０ｐ中の２個の専用の薄膜ダイオ
ード３１ｐは、中間電極ｌＯ上に設けられて接続膜７に
よって両隣りの画素電極ｌＯとそれぞれ接続される。ま
た、負方向のｍ１ｌｌダイオード３０ｎ中の２個の専用
の薄膜ダイオード３１ｎは、それぞれ両隣りの画素電極
１０からの突出部１０ａおよびｌＯｂの上に設けられて
接続膜７によってその下側の中間電極１１と接続される
。

正方向の３個の共用の薄膜ダイオード３２ｐ中の下側の
１個は、走査電極２０からの突出部２１上に設けられて
接続膜７によってその上側の中間電極１１と接続される
が、この接続膜７は走査電極２０を覆うように延在され
る。負方向き３個の共用の薄膜ダイオード３２ｎ中の１
個は、下側の中間電極１１上に設けられて接続膜７によ
って走査電極２０の突出部２２と接続され、これ用の接
続膜７は同様に走査電極２０を覆うように延在される。

以上のようにして本発明では、正負両方向の薄膜ダイオ
ード３０Ｐおよび３０ｎが画素電極１０相互間の隙間内
に納められてしまうので、図かられかるように画素電極
１０の表示面積が１００％有効利用される。もっとも、
本発明を実施するためには、画素電極１０相互間の隙間
を従来より　１．５〜２倍程度に大きく取らねばならな
いので、開口率は１００％にはならず実際上は８０〜９
０％になるが、従来の７０％以下と比較して１０〜２０
％開口率を向上することができる。

また上述の実施例では、接続膜が重ねられた走査電極と
、接続膜７および中間電極１１上の下側金属膜３とはい
ずれも光に対して非透過性で、これらによって各画素電
極を周りからほぼ完全に取り囲んで画素の表示を相互に
分離するブラックマスクが形成されるので、従来は対向
基板側に設けていたブラックマスクを省略できる。カラ
ー表示パネルの場合、従来からこの対向基板側には３色
のカラーフィルタとブラックマスクとを設けるために、
その構造が複雑になり製作に手間が掛かる問題があるが
、本発明の実施によりこれを軽減することができる。

以上の説明からもわかるように、本発明は上の実施例に
限らず上述の要旨内で種々の態様で実施をすることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明による表示パネルのアクティブ
マトリックス基板では、各画素電極と走査電極との間に
接続すべき直列回路内の正方向または負方向の複数個の
薄膜ダイオードを画素電極相互間の隙間に一列に並べて
配置し、隣合う画素電極に対して各直列回路中の画素電
極側薄膜ダイオードを専用に、走査電橋側薄膜ダイオー
ドを共用にそれぞれ設け、直列回路内の薄膜ダイオード
の接続の向きを画素電極相互間の隙間ごとに交互に逆方
向にしたので、表示駆動用の薄膜ダイオードを画素電極
相互間の隙間内に納めてしまうことができ、この隙間の
寸法を従来より若干大きくとる必要があることを差し引
いても、表示パネルの開口率を従来より１０〜２０％向
上して、その表示を明るくし画像の鮮明度を上げること
ができる。

実施例の説明からもわかるように、本発明の実施のため
にアクティブマトリックス基板の製作工程を増す必要は
全くなく、構造が簡単で表示特性が良好な薄膜ダイオー
ドのもつ特質をそのまま生かすことができる。また、薄
膜ダイオード列をブラックマスクに利用する実施態様に
よれば、対向基板側にこれを設ける必要をなくして、表
示パネルの製作工程を合理化することができる。

このように本発明は、表示パネルの表示を明るく画質を
向上しながらその製作を合理化できる効果を有し、その
今後の一層の普及と発展に貢献することが期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表示パネルのアクティブマトリッ
クス基板の一実施例の一部拡大平面図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マトリックス配置された画素電極と、所定方向に並ぶ画
   素電極に共通に設けられた走査電極と、各画素電極と走
   査電極との間に逆並列接続された複数個の薄膜ダイオー
   ドの直列回路とを備えるアクティブマトリックス基板で
   あって、各直列回路内の複数個の薄膜ダイオードが所定
   方向に並ぶ画素電極相互間の隙間に一列に並べて配置さ
   れ、隣合う画素電極に対して各直列回路中の画素電極側
   薄膜ダイオードが専用に、走査電極側薄膜ダイオードが
   共用にそれぞれ設けられ、直列回路内の薄膜ダイオード
   の接続の向きが画素電極相互間の隙間ごとに交互に逆方
   向にされたことを特徴とする表示パネルのアクティブマ
   トリックス基板。