JPH08271908A - 表示パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、広い表示面全体に亘り、均一な間隙
を容易に保持し得る液晶表示パネルを提供すること、お
よび微小な基板間の間隙を一定に保持し、表示の階調性
・応答性に優れた表示セルを与えると同時に画像表示面
での液晶分子の配列を乱す事なく、表示特性の優れた液
晶表示パネルを提供することを目的としている。 【解決手段】本発明は、複数の行電極と複数の列電極と
複数のトランジスタと各トランジスタ毎に設けられた画
素電極とを有するトランジスタ基板と、該ドレイン電極
に対向する対向電極を有する対向基板と、該トランジス
タ基板と該対向基板との間に配した液晶と、を有する表
示パネルにおいて、該トランジスタ基板と該対向基板と
の間に複数のスペーサを配したことを特徴とするもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マトリックス型表
示パネルに関し、詳しくは駆動用半導体アレイを一体化
したマトリックス基板を用いたマトリックス型液晶表示
パネルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶による表示パネルは、次の利点をも
っている。すなわち、 １．受光型（パッシブ）ディスプレーで、低電力消費で
あること； ２．低電圧で動作出来ること； ３．パネル型の構成にし易いこと； ４．大型表示も可能であること； が利点として挙げられる。これらの利点は、発光型（ア
クテイブ）ディスプレーには見られないものである。こ
の様な液晶表示パネルの中でも、特開昭５０−１７５９
９号公報に開示された多数の画素をマトリックス駆動す
る方式は、特に注目されている。

【０００３】この方式の液晶表示パネルは、例えば図１
に示す様な構成となっている。即ち、表示パネルを構成
する基板（ガラス、プラスチックフィルム等）が２〜１
０本／ｍｍ程度の密度で、駆動用薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ；Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を
マトリックス配置したもので構成されている。ＴＦＴと
してはいくつかの構造があるが、ここでは図１に示す様
なゲート電極が基板側に形成されたスタガー構造を例に
とり述べる。ＴＦＴは基板Ｓ上に形成されたゲート線ｌ
ａ，ｌａ’，１ａ’’，…（行電極）を有し、該ゲート
線上に設けたゲート電極１，１’，１’’，１’’’，
…、該ゲート電極上に積層された絶縁層５、前記ゲート
電極上に絶縁層を介して形成された薄膜半導体層２，
２’，２’’，２’’’，…、半導体の一端に接して設
けたソース線３，３’，…（列電極）、及び半導体の他
端に接して設けたドレイン電極４，４’，４’’，
４’’’，…（表示電極）等から構成され、行電極と列
電極は透明又は金属の薄膜導電層によって形成されてい
る。ＴＦＴの他の構造、即ち、ゲート電極が基板とは反
対側に形成されたスタガー構造及びコプレーナ構造の３
種類についても同様の構成要素があり、層構成順序が異
なるのみである。図２は図１の矢印ＯＢ方向から眺めた
平面図で、マトリックス駆動回路の一部を示したもので
ある。また、図３は図２を線分ＡＡ’に沿って切断した
拡大断面図である。図３に於いて、７及びＳはガラス、
プラスチックフイルム等の基板、４’’，４’’’は前
述のドレイン電極、８は対向電極である。４’’，
４’’’，８等にはＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＩＴＯ等の透
明導電膜、あるいはＡｕ，Ａｌ，Ｐｄ等の金属薄膜が用
いられる。１’’，１’’’及び３’’，３’’’はそ
れぞれ、ゲー卜電極及びソース電極で、Ａｌ，Ａｕ，Ａ
ｇ，Ｐｄ等の金属薄膜が用いられる。５及び９は絶縁層
で、２’’，２’’’はアモルファスシリコン、ポリシ
リコン、ＣｄＳ，ＣｄＳｅ等の薄膜半導体、１０はシー
ル部材、１１は液晶層である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この様な従来の液晶表
示パネルにおいては、動的散乱モード（ＤＳＭ）、ツイ
ステッド・ネマテイック（ＴＮ）等の表示モードのいず
れを用いるかにより、液晶分子の配列状態が決まる。ま
た、装置を透過型・反射型のいずれにするかにより偏光
板、λ／４板、反射板等の光学検知手段を適宜設ける必
要がある。この様な表示パネルでは、セルの動作特性は
液晶層の厚みに対する依存性が高く、表示パネル全体の
表示特性が、低下し易い。このため、良好な階調性ある
いは高速応答性を得る為には、液晶層の厚さを一定面積
以上（例えば１０ｃｍ²以上の範囲）に亘り、出来る限
り薄く（例えば数μｍ〜１０μｍ）且つ均一にする必要
がある。前述の点から、液晶層の厚みを一定に保つ為
に、液晶層中に一定の粒径の不活性な部材を混入する方
法等が知られているが、広い表示面全体に亘り均一に不
活性部材を混入させる事は難かしく、また画像表示部分
で液晶分子の配向状態を乱す事があり、実用的な方法と
はなり得ない。

【０００５】本発明は前述の諸点を鑑みてなされたもの
であり、広い表示面全体に亘り、均一な間隙を容易に保
持し得る液晶表示パネルを提供する事を目的とする。ま
た、本発明の別な目的は微小な基板間の間隙を一定に保
持し、表示の階調性・応答性に優れた表示セルを与える
と同時に画像表示面での液晶分子の配列を乱す事なく、
表示特性の優れた液晶表示パネルを提供する事にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のかかる目的は、
複数の行電極と複数の列電極と複数のトランジスタと各
トランジスタ毎に設けられた画素電極とを有するトラン
ジスタ基板と、該ドレイン電極に対向する対向電極を有
する対向基板と、該トランジスタ基板と該対向基板との
間に配した液晶と、を有する表示パネルにおいて、該ト
ランジスタ基板と該対向基板との間に複数のスペーサを
配した液晶表示パネルによって達成される。また、本発
明の表示パネルは、複数の行電極と複数の列電極と複数
のトランジスタと各トランジスタ毎に設けられた画素電
極とを有するトランジスタ基板と、該ドレイン電極に対
向する対向電極を有する対向基板と、該トランジスタ基
板と該対向基板との間に配した液晶と、該ドレイン電極
毎に対応して形成された色要素を含むカラーフィルター
と、を有する表示パネルにおいて、該トランジスタ基板
と該対向基板との間に複数のスペーサが配されており、
該表示パネルは、該列電極または行電極の少なくとも一
方に対向した位置の前記対向基板内面上に設けられた非
透光性の膜と、該列電極または行電極の少なくとも一方
と、の間に、該スペーサが存在する領域を、有している
ことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の表示パネルは、例えば
（１）多数のセグメントを選択的に駆動するための行電
極あるいは列電極自体を非透光性部材として形成し、こ
の非透光性部材に沿ってスペーサ部材を配置すること；
（２）半導体駆動素子を設けた基板の対向基板側に行電
極あるいは列電極に沿って非透光性部材を形成し、この
非透光性部材に沿ってスペーサ部材を配置することがで
きる。又、スペーサ部材を形成する際には、２枚の基板
のうち少くとも一方の基板に固着させておくことが好ま
しい。この態様については図４および図５で明らかにす
る。図４は、本発明表示パネルの一例の斜視図である。
即ち、液晶表示パネルの対向電極基板面に非透光性部材
１２を介してスペーサ部材６，６’，６’’，
６’’’，…が設けられ、これらの厚みが液晶層の層厚
を決定している。ここで、設けられた非透光性部材１２
のパターン形状は、スペーサ部材と同様の形状、ストラ
イプ状、あるいは、モザイク等のいずれの形状であって
も良く、少なくとも行電極あるいは列電極のラインに沿
っていればよい。この非透光性部材１２はＡｌ，Ｃｒ，
Ｍｏ等の金層薄膜あるいは着色性有機物のいずれによっ
て形成されていても良い。この際、スペーサ部材６，
６’，６’’，６’’’，…は、行電極１ａ，１ａ’…
（あるいは列電極３，３’，…）の上に絶縁層５を介し
て固着されている。図５は、本発明の表示パネルの別の
態様を示す斜視図である。図５において、液晶表示パネ
ルの対向電極８を設けた基板７に非透光性部材１２を形
成し、その上を絶縁層９で被覆し、さらに非透光性部材
１２に沿ってスペーサ部材６，６’，６’’，
６’’’，…を前記絶縁層９の上に配置した基板を示し
ている。この基板を半導体駆動素子２，２’，２’’，
２’’’，…行電極１ａ，１ａ’，…と列電極３，３’
…を設けた基坂Ｓと対向させる際、前述の非透光性部材
１２は行電極１ａ，１ａ’，…（あるいは列電極３，
３’…）のラインに沿って配置される。従って、この時
スペーサ部材６，６’，６’’，６’’’，…は表示面
の非透光性区城に配置された態様になすことができる。
なお、図４と図５における図１、図２および図３と同一
符号は、同一部材を表わしている。図６は、図４又は図
５に示す表示パネルの平面図であり、図７は図６の線分
Ｂ−Ｂ’に沿う断面図である。該スペーサ部材６，
６’，６’’，６’’’，…としては、化学的に安定で
所定の厚みに層形成出来るものであれば、何れの材料で
あっても良いが、絶緑性の無機化合物及び有機樹脂は好
ましい材料である。絶縁性の無機化合物としては、酸化
ケイ素、酸化チタン、酸化セリウム等の金属酸化物；窒
化シリコン等の窒化物等が挙げられる。絶縁性の有機樹
脂としては、シリコン樹脂、ゴム系樹脂等を挙げる事が
出来る。スペーサ部材６，６’，６’’，６’’’は点
状、線状あるいは多角形状等いずれの形状にしても良
い。また、絶縁層５とは別の材料であっても良いし、同
一の材料であっても良い。絶縁層５とは別の材料を、所
定パターンのマスクを用いて蒸着または、スパッタリン
グ等により形成しても良いし、あるいは塗布後パターン
化しても良い。また、絶縁層５と同一の材料を所定の液
晶層と同じ厚みで基板面に層形成した後、スペーサ部分
以外の絶縁層をエッチングにより一部除去しても良い。
あるいは、所定の基板間の間隙を得る為に、有機樹脂を
塗布後、パターン化してスペーサ部材としても良い。図
８は、行電極１ａ，１ａ’，…と列電極３，３’，
３’’，…の上にスペーサ部材６−１，６’−１，
６’’−１…と６−２，６’−２，６’’−２…を設け
る例の平面図である。６−１，６’−１，６’’−１，
６’’’−１は行電極上に設けたスペーサ部材であり、
６−２，６’−２，６’’−２，６’’’−２は列電極
上に設けたスペーサ部材を示す。例えば、典型的な例と
して、０．５ｍｍのガラス基板を用い、１ｃｍ²当り１
個のスペーサ部材を設ける事により、４μｍの均一な間
隙を有する表示面積１００ｃｍ²の表示パネルが得られ
る。尚、図７から、明らかな様に列電極（３，３’，
３’’，３’’’等）上にスペーサ部材を形成すると極
めて微小な間隙でも対向する電極８との接触によるショ
ウトを防止する事が出来る。液晶層の厚みを一定に保持
出来るならばセグメントを構成する各ドレイン電極
（４，４’，４’’，４’’’等）毎に上記のスペーサ
部材を必ずしも設ける必要はない。本発明の表示パネル
で用いる半導体駆動回路の等価回路は図９で示され、そ
の駆動法としては、例えば行電極ｌａ，ｌａ’，…に走
査信号を順次印加する。走査信号が印加されたＴＦＴは
導通状態となる。この時これと直交する列電極３，
３’，３’’，…に画像信号を与えると、この電圧がド
レイン電極４，４’，４’’，…へ供給される。順次こ
の走査信号を隣接の行電極に移動させ、各行のＴＦＴが
オンになった状態でその行のドレイン電極群へ電圧が供
給されて、行電極を一周させた時、全絵素に対し画像信
号が供給される。この列電極へ供給する電圧は、ドレイ
ン電極群の実効電圧を稼ぐためには各絵素へ順次信号を
送る点順次走査でなく、線順次走査によって行うことが
好ましい。即ち、行オン状態の行のドレイン電極全部ヘ
一時に信号を与える方式である。この様に行電極に信号
が入力されている間に限って、これらの電極マトリック
スの交点のうち選択された列電極とドレイン電極の間が
導通し、ドレイン電極と対向電極８との間に電圧が印加
される。この印加電圧により液晶分子の配列状態が変化
して、表示がなされる。

【０００８】

【発明の効果】本発明の効果は大別して、次の３種を挙
げることができる。 １．本発明で用いているスペーサ部材は、基板の周辺部
のみにシール部材を設けた従来の方法に比べ大面積に亘
り基板間の間隙を保持する事が出来る。 ２．本発明で用いているスペーサ部材は、表示面の非透
光性部分にスペーサ部材を設けているので、画像表示面
で液晶分子の配列を乱さない様にする事が出来る。 ３．本発明では、スペーサ部材を表示面内に点在して設
けているので、半導体駆動素子が設けられた表示基板及
び対向電極基板のいずれか一方、または両方が可撓性フ
イルムの場合にも、上記第１項及び第２項で述べた効果
を果たす事が出来る。従来の方法では、上記第１項に対
し、 １．周辺部のみに設けたシール部（図３における符号１
０）が基板間の間隙を一定に保持するスペーサ部材とし
て機能すると同時に、液晶を充填する為のシール部材の
機能を持つ必要があるのでシール部材の材料選択に制約
を受け易い。 ２．基板を薄くすると基板の変形が起こり易く、例えば
４〜１０μｍの微小な基板間の間隙を保持する事がほと
んど不可能である。 ３．シール部材の変形が起こり易いので、基板間の間隙
が１つのセルの基板面内で部分的に不均一になって表示
特性のムラを生じ易く、各表示セルに於いて基板間の間
隙がばらつき易い等の欠点が生じていたが、本発明によ
れば、上記いずれの欠点も、同時に解決出来る。従来の
方法では、上記第２項に対し、表示面に設けたスペーサ
部材により、該スペーサを設けた部分の液晶分子の配列
に多少の乱れが生じ、表示面の画像が多少見苦しくなる
事があった。本発明では上記の欠点を解消する事が出来
る。上記第３項、即ち、半導体駆動素子が設けられた表
示基板及び対電基板のいずれか一方、または両方が可撓
性フイルムの場合にも、従来の方法が持っていた欠点を
解消出来る。さらに、本発明では階調性と応答性に優れ
た表示を得ることができる利点を有している。しかも、
本発明の表示パネルでは、特にドレイン電極にカラーフ
ィルターを形成したカラー表示の場合、各画素間が非透
光性部材で閾いられているので、シヤープな見えを得る
ことができる。本発明表示パネルでは、投影型、透過型
及び反射型のいずれの型式にしても良い。その表示モー
ドについても、動的散乱モード（ＤＳＭ）、ツイステイ
ド・ネマチック（ＴＮ）、相転移型、垂直−水平配向効
果型（ＤＡＰ）、ハイブリッド・ネマチック（ＨＡＮ）
等のいずれの型式が選択されても良い。これらのうちの
いずれの型式で表示を行なうかにより、適当な液晶分子
の初期配列状態及び光学的検知手段（偏光板、λ／４
板、反射板等）が適宜設けられる。本発明の表示パネル
は、薄型化・コンパクト化された表示パネルとして各種
パネル・デイスプレー；例えば、時計・計算機等の表示
板、小型テレビ、ビデオカメラ用モニタ及びフアインダ
等に好適に応用出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の表示パネルで用いていた基板の斜視図で
ある。

【図２】図１の矢印ＯＢ方向から眺めた平面図である。

【図３】図２を線分ＡＡ’に沿って切断した拡大断面図
である。

【図４】本発明の表示パネルの斜視図である。

【図５】本発明の表示パネルの別の態様を示す斜視図で
ある。

【図６】本発明の表示パネルの平面図である。

【図７】図６の線分Ｂ−Ｂ’に沿う断面図である。

【図８】本発明の表示パネルの別の態様を示す平面図で
ある。

【図９】本発明の表示パネルに用いる半導体駆動回路の
等価回路を示す説明図である。

【符号の説明】

ｌａ，ｌａ’， ：ゲー卜線（行電極） １，１’，１’’，１’’’，… ：ゲート電極 ２，２’，２’’，２’’’，… ：薄膜半導体 ３，３’，３’’，３’’’，… ：ソース線（列電
極） ４，４’，４’’，４’’’，… ：ドレイン電極 ５，９ ：絶縁層 ６，６’，６’’，６’’’，…６-１，６’-１， ６’’-１，６’’’−１， …， ６-２， ６’-
２，６’’-２，６’’’-２，… ：スペーサ部材 ７，Ｓ ：基板 ８ ：対向電極 １０ ：シール部材 １１ ：液晶層 １２ ：非透光性部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の行電極と複数の列電極と複数のト
   ランジスタと各トランジスタ毎に設けられた画素電極と
   を有するトランジスタ基板と、 該ドレイン電極に対向する対向電極を有する対向基板
   と、 該トランジスタ基板と該対向基板との間に配した液晶
   と、 を有する表示パネルにおいて、 該トランジスタ基板と該対向基板との間に複数のスペー
   サを配したことを特徴とする液晶表示パネル。
2. 【請求項２】 複数の行電極と複数の列電極と複数のト
   ランジスタと各トランジスタ毎に設けられた画素電極と
   を有するトランジスタ基板と、 該ドレイン電極に対向する対向電極を有する対向基板
   と、 該トランジスタ基板と該対向基板との間に配した液晶
   と、 該ドレイン電極毎に対応して形成された色要素を含むカ
   ラーフィルターと、 を有する表示パネルにおいて、 該トランジスタ基板と該対向基板との間に複数のスペー
   サが配されており、 該表示パネルは、 該列電極または行電極の少なくとも一方に対向した位置
   の前記対向基板内面上に設けられた非透光性の膜と、該
   列電極または行電極の少なくとも一方と、の間に、該ス
   ペーサが存在する領域を、 有していることを特徴とする表示パネル。