JPH044547A - アクティブマトリクス型蛍光表示パネル - 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、各種電化製品や車のインジケータパネル等に
よく用いられている蛍光表示パネル、特に真空外囲器内
部に発光を制御するトランジスタを内蔵するアクティブ
マトリクス型蛍光表示パネルに関する。

〔従来の技術〕

蛍光表示パネルは、各種家庭電化製品、例えばビデオレ
コーダ、オーディオ機器、電子レンジや自動車のインジ
ケータパネル等に使用されているポピユラーな表示装置
である。その構造はほぼ３極真空管と同じで、熱電子を
発生するフィラメント、電子の流れをコントロールする
グリッド、電子を受けるアノードからなっている。ただ
、違う点はアノードの上に蛍光体が設けてあり、ここに
電子が飛び込むことによって蛍光体が発光することであ
る。

蛍光表示パネルの欠点は、ドツトマトリクス型デイスプ
レィが作りにくいことであった。マトリクスにした場合
画素が発光しているのはそのラインが選択されている時
間だけであり、全体からみればごくわずかな時間にしか
ならない、従ってドツトマトリクスで通常のセグメント
型のものと同等の輝度を得ようとすると、かなり高い電
圧をかけて瞬間的に強く発光させなければならなくなる
。このため高耐圧の駆動ＩＣを使わなくてはならなかっ
た。また、かけられる電圧にも限度がありあまり表示容
量を大きくできないという問題があった。

これを解消したのがアクティブマトリクス型の蛍光表示
パネルである。第２図はアクティブマドリスク型蛍光表
示パネルの斜視図を示している。

図に於て、２０１はカソードとなるフィラメント、２０
２はフィラメント用電源、２０３はカソード用電源、２
０４はグリッド、２０５はグリッド用電源、２０６は信
号伝達用トランジスタ、２０７はスイッチ用トランジス
タ、２０８は信号書き込み用のゲート線、２０９は信号
線、２１０グランド線、２１１は蛍光体、２１２はフィ
ラメントから放出され蛍光体に入射する電子、２１３は
真空の等価抵抗である。

アクティブマトリクス型蛍光表示パネルにおいては、ト
ランジスタが蛍光体の電圧をコントロールして画素のオ
ン・オフを決めている。信号は信号線２０９にくわえら
れ、このとき同時にオン状態にあるゲート線２０８につ
ながっている信号伝達用トランジスタ２０６を通してス
イッチ用トランジスタ２０７のゲート容量に蓄積される
。スイッチ用トランジスタ２０７の抵抗はこの信号電圧
によってコントロールされ、オン状態になって抵抗が十
分下がったときにカソードからグリッド２０４をへて到
達する電子２１２が蛍光体２１１に入り込み発光する。

トランジスタがオフ状態の時には電流が流れないため発
光しない。ここで重要なことはスイッチ用トランジスタ
２０７の抵抗値はゲート容量にたくわえられた電荷がな
んらかの理由により減衰しその電圧がトランジスタのし
きい値を下回るまで保持されると言うことである。つま
り、いったん信号が書き込まれるとそれが消えるまで、
発光状態あるいは暗状態が保持されると言うことである
。このため発光体は直流状態で発光していることになり
、これが低電圧でも十分な発光輝度が得られる理由であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

第２図から分かるように、この従来の蛍光表示パネルに
おいては、１画素は２個のトランジスタ、配線及び蛍光
体から形成されている。ここで問題となるのは１画素中
に蛍光体の占める割合である０通常、面積を決めている
ものは蛍光体ではなく主にトランジスタや配線である。

従って、高精細化するために画素面積を小さくして行く
と必然的に１画素に占める蛍光体の面積比率が小さくな
る０面積比率が悪くなると輝度の低下を招き、同一輝度
を確保するためには電圧や電流を増加させねばならなく
なる。この問題は特にトランジスタに多結晶シリコンな
どの薄膜トランジスタを用いる場合に顕著である。なぜ
ならば薄膜トランジスタは単結晶シリコン上のトランジ
スタに比べ電界効果移動度が低く同じ電流を得るための
トランジスタサイズが大きくなってしまうためである。

本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を除去せしめ
蛍光体の画素面積に対する面積比率が大きく、明るい画
面を有する蛍光表示パネルを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、蛍光体をスイッチングするトランジスタを１
画素ごとに設けたアクティブマトリクス型蛍光表示パネ
ルにおいて、蛍光体が絶縁膜を介してトランジスタやこ
れにつながる配線の一部あるいは全部を覆い、しかも蛍
光体とトランジスタ及び配線との間にこれらを電気的に
シールドする導電性の薄膜層が設けられたことを特徴と
する。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明のアクティブマトリク
ス型蛍光表示パネルの一実施例を示す平面図とＡ−Ａ’
断面図である。この例においては、トランジスタに多結
晶シリコンを材料とする薄膜トランジスタを用いている
。図に於て、１０１．１０２はそれぞれＡｉＩからなる
ゲート線、信号線、１０３’、１０４は同じ＜Ａ、ｆｆ
からなるグランド線、１０５は信号伝達用トランジスタ
のドレインとスイッチ用トランジスタのゲートをつなぐ
Ａｌ配線、１０６はスイッチ用トランジスタのＡｆから
なるドレイン電極、１０７，１０８は多結晶シリコから
なる薄膜トランジスタの活性層、１０９はクロムからな
るシールド層、１１０Ｚｎ○：Ｚｎからなる蛍光体、１
１１はボロンをドーピングした多結晶シリコンからなる
ソース・トレイン領域、１１２は二酸化シリコンからな
るゲート絶縁膜、１１３，１１４は窒化シリコン膜から
なる眉間絶縁膜、１１５はアノード電極である。

多結晶シリコン薄膜トランジスタはソース・ドレイン領
域を基板直上に設け、これに対しゲート電極が対向する
形となっている。これを通常順スタガード型と呼んでい
る。この図は１画素分を示しており、基本的な動作原理
は第２図に示した従来例と同様である。本発明のアクテ
ィブマトリクス型蛍光表示パネルが従来型と大きく異な
るのはトランジスタが蛍光体画素電極の下に埋め込まれ
ていることと画素電極とトランジスタとの間にシールド
層が設けられていることである０画素電極下にトランジ
スタを埋め込むことによって画素電極の面積はとなりの
画素との間にショートなどの欠陥を生じない限り１画素
の面積いっばい近くまで拡大することが可能である。従
って画素面積が大きく明るい画面を作ることができる。

次にシールド層の効果を等価回路を使って説明する。１
画素分の等価回路を第３図に示す。第３図（ａ）は従来
型アクティブマトリクス型蛍光表示パネルの１画素の等
価回路、第３図（ｂ）は画素電極をトランジスタの上部
に形成した場合の等価回路、第３図（ｃ）はシールド層
を形成した本発明の等価回路を示している。図に於て、
３０１は信号伝達用トランジスタ、３０２はスイッチ用
トランジスタ、３０３は真空の等価抵抗、３０４．３０
５，３０６，３０７は寄生容量、３０８．３０９，３１
０，３１１はシールド層を挿入することによって生じた
寄生容量である。

画素電極をトランジスタの上に形成すると第３図（ｂ）
に示すように、多くの寄生容量３０４〜３０７が発生す
る。これらの寄生容量はゲートパルスや信号パルスによ
るスパイク状の雑音の発生やフィードバック効果による
誤動作などを起こす原因となる。この影響を排除するた
め画素電極をトランジスタから十分距離を置いて形成す
るという方法もあるが、そのために形成する眉間絶縁膜
の厚さが数μ以上必要となりコンタクトホールの形成、
電極の接続が困難となる。

本発明ではこの問題をシールド層を挿入することによっ
て解決している。シールド層はある一定電位、例えばこ
の例では接地電位に固定されており、寄生容量は第３図
（Ｃ）に示すように入ることになる。３０８はゲート電
極１０１とシールド層１０９との間にできる容量、３０
９は信号線１０２とシールド層１０９の間にできる容量
、３１０はゲート電極１０１とシールド層１０９の間に
できる容量であり、寄生容量３１１を除きトランジスタ
の電極と電極の間を結ぶ容量が存在しないためパルス性
の雑音やフィードバックを抑えることが可能となる。寄
生容量３１１の影響はこの寄生容量とトランジスタの抵
抗から決まる時定数が応答時間に比べ十分小さいため無
視できる。

〔発明の効果〕

蛍光体の画素面積に対する面積比率については、例えは
薄膜トランジスタを使ったもので１画素０．１ｍｍＸ０
．１ｍｍの大きさのものについて従来のものと本発明の
場合を比較すると、従来は２０％程度がやっとであった
面積比率を８０％まで広げることができた。また、逆に
同じ輝度を得ようとした場合、従来は４０Ｖ必要であっ
た駆動電圧が２０Ｖ以下に低減できた。この傾向は画素
が小さくなくなるほど顕著であった。シリコンチップを
用いた例でも同様な結果を得ることができた。また、シ
ールド層を挿入した効果でトランジスタの上に蛍光体電
極を形成したことによる雑音の発生や誤動作などは見ら
れなかった。寄生容量増加による影響は信号蓄積時間の
増大と応答速度の劣化を生じたがトランジスタの設計値
を変更することにより容易に従来仕様に合わせることの
できる程度のものであった。

上記説明は輝度に着目したものであるが、画素サイズに
着目すると相対的に画素を小さくできるため高精細画面
を構成することができる。実際の例では５５％の画素面
積率ではあるが５０μ×５０μの画素サイズを実現でき
た。以上説明したように本発明のアクティブマトリクス
型蛍光表示パネルは蛍光表示パネルの高輝度化、高精細
化に有効であり工業的に非常に有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明のアクティブマトリクス型傾向表
示パネルの一実施例の平面図、第１図（ｂ）は第１図（
ａ）のＡ−Ａ′断面図、第２図は従来型のアクティブマ
トリクス型蛍光表示パネルの構造図、第３図（ａ）、（
ｂ）、（ｃ）は、それぞれ従来、画素電極をトランジス
タの上部に形成した場合、本発明の１画素の等価回路を
示す図である。 １０１・・・ゲート線、１０２・・・信号線、１０３゜
１０４・・・グランド線、１０５・・・信号伝達用トラ
ンジスタのドレインとスイッチ用トランジスタのゲート
をつなぐＡＪ配線、１０６・・・スイッチ用トランジス
タのＡ１からなるドレイン電極、１０７゜１０８・・・
薄膜トランジスタの活性層、１０９・・・シールド層、
１１０・・・蛍光体、１１１・・・ソース・ドレイン領
域、１１２・・・ゲート絶縁膜、１１３゜１１４・・・
層間絶縁膜、１１５・・・アノード電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蛍光体をスイッチングするトランジスタを１画素ごとに
   設けたアクティブマトリクス型蛍光表示パネルにおいて
   、蛍光体が絶縁膜を介してトランジスタやこれにつなが
   る配線の一部あるいは全部を覆い、しかも蛍光体とトラ
   ンジスタ及び配線との間にこれらを電気的にシールドす
   る導電性の薄膜層が設けられたことを特徴とするアクテ
   ィブマトリクス型蛍光表示パネル。