JP2001501746A

JP2001501746A - アクティブマトリクスを備えたディスプレイスクリーン

Info

Publication number: JP2001501746A
Application number: JP10517224A
Authority: JP
Inventors: クレッツ，ティエリ; ルブラン，ユグ
Original assignee: トムソンエルセデ
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 2001-02-06
Also published as: FR2754377B1; KR20000048876A; US6611311B1; FR2754377A1; DE69709770T2; EP0929839A1; EP0929839B1; DE69709770D1; WO1998015873A1

Abstract

(57)【要約】本発明はアクティブマトリクスを具備したディスプレイスクリーンに係わり、アクティブマトリクスは、液晶材料を収容する第１及び第２の透明基板と、少なくとも一つの対向電極と、行及び列状の画素電極（１）と、データライン（３）と、垂直方向の選択ライン（２）と、ラインを画素電極に接続する制御装置とを有し、画素電極は、共通選択ラインに接続された電極が同じ極性を有し、隣接した選択ラインに対し極性が反転されるように制御され、画素電極は第１の平面に在り、他の素子は第１の平面から離間した第２の平面に在り、透明マス平面が二つの平面の間に設けられる。また、マス平面は同じ極性の二つの電極の間に在る少なくとも一部が凹状（７）にされている。本発明はＬＣＤに適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】アクティブマトリクスを備えたディスプレイスクリーン本発明はアクティブマトリクス形スクリーンに係わり、特に、高開口比が得られるアクティブマトリクス形スクリーン用画素構造体に関する。従来、アクティブマトリクス形ディスプレイスクリーンは、マトリクス配列に並べられた多数の液晶セル又は画素により構成される。セルは、好ましくはガラス製の２枚の基板により形成され、２枚の基板は外縁シールを用いて一体的に接合され、外縁シールによって設けられる薄い空洞に液晶が収容される。第１の基板はブラック電極によって被覆され、第２の基板は画素電極を含み、アクティブマトリクススクリーンの場合に、固体ドライブ装置が電極間に配置され電極に接続され、選択ライン及びデータラインの配列が異なる２方向に配置される。液晶スクリーンの画素電極は、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）のような透明導電性材料により作られる。しかし、選択ラインと、データラインと、データラインを画素電極に接続するため使用される固体ドライブ装置とは、不透明導電性材料から作られる。また、スクリーンのコントラストを高めるため、不透明マスク又は「ブラックマトリクス」が通常、画素の非ドライブ部に堆積される。しかし、製造コストを制限するため、画素のサイズが縮小されるとき、スクリーンの不透明素子は略同じサイズを維持する。これにより、総面積に対するパネルの透明領域面積として定義される開口比、すなわち、ＯＡＲが影響を受ける。かくして、投写に使用されるスクリーンのような高密度ディスプレイスクリーンの場合に、スクリーンの不透明素子は総面積の７０％を超える部分を占有し、約３０％の透明領域しか残らない。このため、非常に重大な輝度の損失と、画質の低下とが生じる。また、画素電極のサイズが小さいとき、電界に起因した非平面的表面及び変動によるエッジ効果が観察される。これらのエッジ効果はコントラストを劣化させ、ディスプレイの不均一化を招く。この欠点を解決するため、論文IEDM93、ページ401には、データラインと画素電極との間に透明電極を含む新規の画素構造体が提案されている。この画素構造体は、データラインと画素電極との間の容量性カップリングを遮蔽し、横方向電界により生ずる影響を低減する。本発明の主題は、短い画素間隔を用いて非常に高い開口比が得られる新規の画素構造体である。この新規の構造体は、特に、高解像度及び高透過性を要求する小さいアクティブマトリクス形液晶ディスプレイスクリーンを製造する際に有利である。したがって、本発明は、対向する面を有し、互いに略平行になるように配置された第１の透明基板及び第２の透明基板と、上記面の間に設けられた液晶材料と、上記第１の基板の面を覆う少なくとも１個の背面電極とを含み、上記第２の基板の上記面は、行及び列に配置された画素電極と、第１の方向のデータラインと、上記第１の方向と交差する第２の方向の選択ラインと、上記データラインを上記画素電極に接続する固体ドライブ装置とを支持し、上記画素電極は、同一選択ラインに接続された電極が同一バイアスを有し、２本の隣接した選択ラインに対しバイアスが逆にされるように制御され、上記画素電極は第１の平面に設けられ、上記データライン、上記選択ライン及び上記ドライブ装置は少なくとも上記第１の平面からある程度の間隔だけ離れた第２の平面に設けられ、透明接地面が二つの平面の間に設けられているアクティブマトリクス形ディスプレイスクリーンにおいて、上記接地面は、同一バイアスを有する二つ画素電極の間にある少なくとも一部が切り取られるような構造を有することを特徴とする。その結果として、同一バイアスの画素電極の間に透明又は不透明金属レベルは存在しないので、液晶分子の無秩序化が防止され、重大な光の漏れが防止される。このような金属レベルが存在しないゾーンは、画素電極が僅かに（＜２Ｖ）バイアスされたとき、交差した偏光子に完全に透明な領域を生じさせ、２Ｖよりも高くバイアスされたとき、開口比、すなわち、ＯＡＲを増加させ、金属レベルの存在しないゾーンのコントラストは隣接した画素のコントラストに従う。第１の実施例によれば、「ブラックマトリクス」と称される不透明マスクは逆バイアスの画素電極の間に設けられた選択行によって生成される。他の実施例によれば、「ブラックマトリクス」及び遮光スクリーンを形成する不透明金属マスクは、逆バイアスの画素電極と固体ドライブ装置との間に設けられた選択ライン上に生成される。固体ドライブ装置がゲートダウン型のドライブトランジスタにより構成されるとき、この不透明金属マスクを用いて入射光からの非常に優れた遮蔽が実現される。好ましくは、この不透明金属マスクは透明接地面に接続され、この透明接地面は選択ラインと画素電極の間で電界を遮る。さらに、この不透明金属マスクは、ラインが選択されていないときに、トランジスタリーク電流をできる限り邪魔しないように、負直流電圧によって接地面を介してアドレス指定される。本発明の他の実施例によれば、ドライブ装置がトップゲート型のトランジスタにより構成されるとき、接地面は背面電極電圧と一致する電圧に接続される。しかし、ドライブ装置がゲートダウン型のトランジスタにより構成されるとき、接地面はドライブトランジスタのターンオフ電圧に近い電圧に接続される。本発明の他の特徴によれば、データラインは画素電極の下側に生成される。したがって、アクティブマトリクスの全ての方向に関する隣接した画素電極間の最小距離が獲得される。この最小距離は写真平版印刷に使用される露光システムの解像度によって決まる。このタイプの構造の場合、矩形状を有するドライブ電極を実現することが可能である。本発明の他の特徴によれば、画素電極がデルタ形に配置されているとき、データラインは直線であり、上記の如くのスクリーンを容易に作成できるようになる。本発明の他の特徴及び利点は、本発明による種々の実施例の説明を添付図面を参照して読むことにより明らかになる。図面中、図１は、本発明の第１の実施例によるディスプレイスクリーンのアクティブマトリクス側の平面図であり、図２は、本発明の第２の実施例によるディスプレイスクリーンのアクティブマトリクス側の平面図であり、図３ａ、３ｂ及び３ｃは、夫々、図２に示されたスクリーンの線ＡＡ’、ＢＢ ’及びＣＣ’による断面図である。図面の記載を簡単化するため、全ての図面を通じて同一素子には同じ参照番号が付されている。図１は、アクティブマトリクス形液晶ディスプレイスクリーンの平面図であり、本実施例ではガラス上に堆積されたＩＴＯ又はスズ酸化物ＳｎＯ₂から作られる背面電極を通してこのスクリーンを見た図である。従米より知られている基板を使用できることが当業者には明らかである。また、本発明は、薄膜ドライブ装置がゲートダウン型のＴＦＴトランジスタにより構成されるアクティブマトリクスに関して説明している。後述するように僅かな変形を加えることにより、本発明は、トップゲート型のトランジスタにより構成されたスイッチング装置、又は、ダイオードのような他の従来の装置若しくはスイッチング装置に適用される。また、図１にはデルタ形に配置された画素が示されている。すなわち、図１のａ及びｂによって示されるように画素の各ラインは半画素ずつオフセットされている。図面を通じて参照番号１は画素電極を表す。電極は、従来の方法でインジウム・スズ・酸化物ＩＴＯ又はスズ酸化物ＳｎＯ₂のような透明導電性材料から作られる。透明接地面５は、画素電極の下側に設けられ、画素電極の材料と同じタイプの材料から作られる。図３を参照して詳述するように、接地面は絶縁体によって画素電極から隔離される。また、図１及び２に示されるように、参照番号２で示されたマトリクススクリーンの選択ラインは、チタン、クロム、モリブデン、アルミニウム又はタングステンのような不透明金属材料から作られる。各ライン２の幅は、図１において参照番号１及び１’で示されるような垂直方向に隣接した画素電極の間に存在する光学的な欠陥を隠すように決められ、スクリーンが行反転モードでアドレス指定されたとき、垂直方向に隣接した画素電極の間に存在する光学的な欠陥を隠す。図１に示された実施例の場合に、選択ライン２は、不透明マスク又は「ブラックマトリクス」として働き、コントラストを改良させる。また、図面中、参照番号３は行方向データライン又は列方向データラインを表す。行方向又は列方向データラインは、チタン、クロム、モリブデン、アルミニウム、或いは、タングステンのような導電性材料から作られる。図１及び２に示されるように、データラインは３は画素電極の下側に形成され、データラインの幅は、光バルブにより課される光学的及び電気的仕様に基づいて、最小限に抑えられる。また、図１及び２に示されるように、画素電極は電気的に独立した矩形状モザイク模様１及び１’を形成し、全方向に関する同一画素間のモザイク模様の距離は写真平版印刷のため使用される露光システムの解像度によって決められる。電極１及び１’は、図１では選択ライン２であり、図２では光学的マスク１１である「ブラックマトリクス」の上面に配置される。「ブラックマトリクス」画素の重なり合いは、接地而のバイアス法と、画素電極間の距離と、液晶を作動するため使用される材料の特性とによって決められる。ドライブ装置９は、列３の材料と同一の導電性材料から作られた制御電極４を介して画素電極１に接続される。接続を行うため、図１及び２に示されるようにウィンドウ８が接地面５に開けられる。また、本発明によれば、接地面５は水平方向に隣接した画素電極１の間で切り取られ、スクリーンが行反転モードでアドレス指定されたときに同一バイアスを有する。この切り取り部分は、図１及び２では参照番号７で示されている。次に、通常、液晶分子の秩序を乱す透明又は不透明導電性レベルは、このゾーンで除去される。したがって、ゾーン７は完全に透明に見え、ＯＡＲを増加させるべく画素の光学的アパーチャ内でカウントされ得る。図１において、ドライブ装置９が、水素化アモルファスシリコンから作られるトランジスタのような感光アクティブ素子により構成されるとき、ゲートダウン型トランジスタの場合に高い光学濃度を有する導電性材料から作られるパッチ１０は、入射光から遮断するためマスクされるべきこの感光アクティブ素子の上に画成される。逆向きに段階化されたトランジスタの場合、不透明金属遮蔽パッチ１０は透明接地面５に接続され、透明接地面５はスイッチ機能を実現しなければならないアクティブ素子のオフ状態をできる限り妨害しないように負直流電圧によってアドレス指定される。図１に示された実施例の場合、選択ライン２は「ブラックマトリクス」として使用されるのでライン幅が太い。すなわち、図１から分かるように、列／行レベル、及び、ライン／画素電極レベルで非常に多数の重なり合いが存在する。この重なり合いは、ディスプレイスクリーンに表示される画質を阻害する無視できない行／列のカップリングと、ライン／画素のカップリングを生じさせる。これらの悪影響を低下させるため、「ブラックマトリクス」のような遮蔽パッチ又は「光シールド」を使用してもよい。これが図２に示されている。このため、本例の場合、選択ライン２は画素間レベルの幅を狭くしてもよい。この幅は、製品に依存してライン／接地面容量を適合させるため調整される。本例の場合、選択ラインに続く「ブラックマトリクス」は、不透明金属導体１１から作られ、図１に示された遮蔽パッチ１０の代わりに使用される。図２においてスクリーンを生成するため使用される種々の層は、図３ａ乃至３ｃを参照して説明される。図３ａ及び３ｂに示される如く、ガラス基板（図示しない）には、最初に、ゲートダウン型のトランジスタの場合のドライブトランジスタのゲートと、選択ラインとを生成する金属層が堆積される。ゲート絶縁体を形成する層１１はこのゲート及び選択ライン上に堆積され、このゲート絶縁体は、公知の方法で、シリカ（ＳｉＯ₂）又はシリコン窒化物（ＳｉＮ）の層をなすことができる。次に、水素化アモルファスシリコンの層及び水素化アモルファスシリコンドープト層がゲート絶縁体上に被覆され、ドープされ、エッチングされ、アクティブ層と、スイッチングトランジスタのドレイン及びソースが生成される。図３に示されるように、別の金属層がアモルファスシリコン層の上部に堆積され、列又はデータライン３と、トランジスタのソース及びドレイン金属を生成するようにエッチングされる。次に、本発明によれば、絶縁体の層１３が組立体の上部に堆積され、インジウム・スズ・酸化物ＩＴＯのような透明導電性材料から作られた接地面５が、ソース及びドレイン金属の電極と画素電極との接続部にウィンドウ８と、画素電極の間のスペースにウィンドウ７とを開けるようにエッチングされる。図２に示された実施例によれば、導電性金属からなる不透明マスク６は、「ブラックマトリクス」を生成するため接地面５の上面に堆積される。図３ａ、３ｂ及び３ｃに示されるように、絶縁性材料の付加層１４は接地面及びスクリーンの上部に堆積される。層１４は、ソース及びドレイン金属４と透明導電層との間にアパーチャを開けるようにエッチングされ、画素電極１の生成が可能になる。次に、画素電極が組立体に堆積され、エッチングされる。かくして、本発明によれば、透明接地面５は、画質に悪影響を与える画素電極／列３のカップリングと、画素電極／行２のカップリングとを排除するため、選択ライン２及びデータライン３により形成された配列と、ドライブ素子９と、制御電極１との間に挿入される。接地面５と、列３、行２及びドライブ素子９により形成されたアクティブマトリクスと、画素を制御する電極１との間の絶縁は、複数の導電レベルの間に挿入された絶縁層１３及び１４によって与えられる。接地面５と制御電極４の間の絶縁層はＳＯＧタイプのプレーナー処理材料でもよく、容易に制御できない光学的な影響を生ずる段差を取り除く。図１及び２は、行反転モードでアドレス指定されたスクリーンを表し、同一ラインの画素電極は同一のバイアスを有し、一方、隣同士のライン間でバイアスは逆転される。同じ構造体が列反転モードで作動するスクリーンのため使用される。この場合、水平方向に隣接する画素電極は逆バイアスを有し、一方、垂直方向に隣接する画素電極は同じバイアスを有する。したがって、「ブラックマトリクス」を用いて列に沿った画素間ゾーンをマスクすることが必要である。本実施例の場合、ブラックマトリクスは列そのものであり、行は画素電極の下側にある。本例の場合、実際上、スクリーンは９０°回転される。他の実施例によれば、光学的マスクは背面電極に堆積される。また、スクリーンがカラーフィルタを具備する場合、同じバイアスを有する画素間のゾーンは、「クロスカラー」を取り除くため、背面電極に設置された「ブラックマトリクス」と称される光学的マスクを用いて遮蔽される。本発明は、主として、白黒スクリーン若しくはカラースクリーンのどちらでもよいフラット式アクティブマトリクス形液晶スクリーンを製造するため使用される。主要なアプリケーションは、投写装置又は後方投写装置、高い光学的アパーチャを必要とする小さい寸法のバルブを使用する小型モニターなどである。本発明は、以下の通り多数の利点を提供する。第１に、バイアスされていない金属レベルが同じバイアス状態の画素電極の間に設置される。その結果として、この画素間領域の液晶分子は、二つの隣接した画素電極間に存在する電界だけを受ける。このゾーンは、完全に透明に見え、画素の光学的開口比に含めて計数される。好ましくは、この画素間領域の過度な光の漏れを防止するため、画素電極間の距離はセルの厚さ以下でなければならない。また、カラーフィルタを用いるバルブの場合、表示されたカラーと望ましいカラーとの間に色度の著しい偏差を生じさせるカラー混合を防止するため、セルの厚さが４．５マイクロメートルであり、画素間距離が４マイクロメートルである場合に、カラーフィルタ／制御電極の並びが２マイクロメートルよりも優れた範囲内に制御されない限り、画素間に光学的マスクを配置することが好ましい。第２に、ドライブ素子がトップゲート型のトランジスタにより構成されるとき、トランジスタの上部に置かれた接地面の電圧は、背面電極の電圧に固定され、光学的欠損をマスクするため必要な「ブラックマトリックス」の幅は、所謂平衡電圧に対し決められる。これに対し、ゲートダウン型のトランジスタの場合に、接地面の電圧はドライブトランジスタのターンオフ電圧付近の電圧に維持される。したがって、画素電極と接地面との間の電界は強い。その結果として、写像方向で、「ブラックマトリックス」の幅は、背面電極電圧に一致する接地面電圧の場合に定義された幅よりも広い場合と狭い場合とがある。第３に、図１及び２に示されるようなデルタ形配置の場合に、データ行又はデータ列は、画素電極の配置とは無関係に垂直方向に画素電極と交差するので、スクリーンを製造することが非常に容易になる。第４に、ドライブ装置のサイズは「ブラックマトリックス」の幅に影響を与えない。ブラックマトリックスの幅は、光電気的な欠損から生じる光の漏れを遮蔽するため、写真平版印刷工程のため使用される露光装置のアライメント精度と、露光装置の解像度と、過剰エッチングによる分散と、「ブラックマトリックス」と画素電極の間の最小の重なり合いとによって指定される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年５月２０日（１９９８．５．２０）【補正内容】と、画質の低下とが生じる。また、画素電極のサイズが小さいとき、電界に起因した非平面的表面及び変動によるエッジ効果が観察される。これらのエッジ効果はコントラストを劣化させ、ディスプレイの不均一化を招く。この欠点を解決するため、論文IEDM93、ページ401には、データラインと画素電極との間に透明電極を含む新規の画素構造体が提案されている。この画素構造体は、データラインと画素電極との間の容量性カップリングを遮蔽し、横方向電界により生ずる影響を低減する。本発明の主題は、短い画素間隔を用いて非常に高い開口比が得られる新規の画素構造体である。この新規の構造体は、特に、高解像度及び高透過性を要求する小さいアクティブマトリクス形液晶ディスプレイスクリーンを製造する際に有利である。したがって、本発明は、対向する面を有し、互いに略平行になるように配置された第１の透明基板及び第２の透明基板と、上記面の間に設けられた液晶材料と、上記第１の基板の面を覆う少なくとも１個の背面電極とを含み、上記第２の基板の上記面は、マトリクス構造（行及び列）に配置された画素電極と、第１の方向のデータラインと、上記第１の方向と交差する第２の方向の選択ラインと、上記データラインを上記画素電極に接続する固体ドライブ装置とを支持し、上記画素電極は第１の平面に設けられ、上記データライン、上記選択ライン及び上記ドライブ装置は少なくとも上記第１の平面からある程度の間隔だけ離れた第２の平面に設けられ、透明接地面が二つの平面の間に設けられているアクティブマトリクス形ディスプレイスクリーンにおいて、上記接地面は、二つの画素電極の間に設けられた各平面の一部で上記二つの方向の中の一方に作られた第１のアパーチャを有することを特徴とする。スクリーンが行反転モードで動作されるとき、アパーチャは上記選択ラインの方向で二つの隣接した画素電極の間に生成される。スクリーンが列反転モードで動作されるとき、アパーチャは選択行の方向で二つの隣接した画素電極の間に実現される。その結果として、同一バイアスの画素電極の間に透明又は不透明金属レベルは存在しないので、液晶分子の無秩序化が防止され、重大な光の漏れが防止される。このような金属レベルが存在しないゾーンは、画素電極が僅かに（＜２Ｖ）バイアスされたとき、交差した偏光子に完全に透明な領域を生じさせ、２Ｖよりも高くバイアスされたとき、開口比、すなわち、ＯＡＲを増加させ、金属レベルの存在しないゾーンのコントラストは隣接した画素のコントラストに従う。第１の実施例によれば、「ブラックマトリクス」と称される不透明マスクは逆バイアスの画素電極の間に設けられた選択行によって生成される。他の実施例によれば、「ブラックマトリクス」及び遮光スクリーンを形成する不透明金属マスクは、逆バイアスの画素電極と固体ドライブ装置との間に設けられたライン上に生成される。固体ドライブ装置がゲートダウン型のドライブトランジスタにより構成されるとき、この不透明金属マスクを用いて入射光からの非常に優れた遮蔽が実現される。好ましくは、この不透明金属マスクは透明接地而に接続され、この透明接地面は選択ラインと画素電極の間で電界を遮る。さらに、この不透明金属マスクは、ラインが選択されていないときに、トランジスタリーク電流をできる限り邪魔しないように、負直流電圧によって接地面を介してアドレス指定される。本発明の他の実施例によれば、ドライブ装置がトップゲート型のトランジスタにより構成されるとき、接地面は背面電極電圧と一致する電圧に接続される。しかし、ドライブ装置がゲートダウン型のトランジスタにより構成されるとき、接地面はドライブトランジスタのターンオフ電圧に近い電圧に接続される。本発明の他の特徴によれば、ラインは画素電極の下側に生成される。したがって、アクティブマトリクスの全ての方向に関する隣接した画素電極間の最小距離が獲得される。この最小距離は写真平版印刷に使用される露光システムの解像度によって決まる。このタイプの構造の場合、矩形状を有するドライブ電極を実現することが可能である。本発明の他の特徴によれば、画素電極がデルタ形に配置されているとき、データラインは直線であり、上記の如くのスクリーンを容易に作成できるようになる。本発明の他の特徴及び利点は、本発明による種々の実施例の説明を添付図面を参照して読むことにより明らかになる。図面中、図１は、本発明の第１の実施例によるディスプレイスクリーンのアクティブマトリクス側の平面図であり、図２は、本発明の第２の実施例によるディスプレイスクリーンのアクティブマトリクス側の平面図であり、図３ａ、３ｂ及び３ｃは、夫々、図２に示されたスクリーンの線ＡＡ’、ＢＢ ’及びＣＣ’による断面図である。図面の記載を簡単化するため、全ての図面を通じて同一素子には同じ参照番号が付されている。図１は、アクティブマトリクス形液晶ディスプレイスクリーンの平面図であり、本実施例ではガラス上に堆積されたＩＴＯ又はスズ酸化物ＳｎＯ₂から作られる背面電極を通してこのスクリーンを見た図である。従来より知られている基板を使用できることが当業者には明らかである。また、本発明は、薄膜ドライブ装置がゲートダウン型のＴＦＴトランジスタにより構成されるアクティブマトリクスに関して説明している。後述するように僅かな変形を加えることにより、本発明は、トップゲート型のトランジスタにより構成されたスイッチング装置、又は、ダイオードのような他の従来の装置若しくはスイッチング装置に適用される。また、図１にはデルタ形に配置された画素が示されている。すなわち、図１のａ及びｂによって示されるように画素の各ラインは半画素ずつオフセットされている。図面を通じて参照番号１は画素電極を表す。電極は、従来の方法でインジウム・スズ・酸化物ＩＴＯ又はスズ酸化物ＳｎＯ₂のような透明導電性材料から作られる。透明接地面５は、画素電極の下側に設けられ、画素電極の材料と同じタイプの材料から作られる。図３を参照して詳述するように、接地面は絶縁体によって画素電極から隔離される。また、図１及び２に示されるように、参照番号２で示されたマトリクススクリーンの選択ラインは、チタン、クロム、モリブデン、アルミニウム又はタングステンのような不透明金属材料から作られる。各ライン２の幅は、図１において参照番号１及び１’で示されるような垂直方向に隣接した画素電極の間に存在する光学的な欠陥を隠すように決められ、スクリーンが行反転モードでアドレス指定されたとき、垂直方向に隣接した画素電極の間に存在する光学的な欠陥を隠す。図１に示された実施例の場合に、選択ライン２は、不透明マスク又は「ブラックマトリクス」として働き、コントラストを改良させる。また、図面中、参照番号３は行方向データライン又は列方向データラインを表す。行方向又は列方向データラインは、チタン、クロム、モリブデン、アルミニウム、或いは、タングステンのような導電性材料から作られる。図１及び２に示されるように、データラインは３は画素電極の下側に形成され、データラインの幅は、光バルブにより課される光学的及び電気的仕様に基づいて、最小限に抑えられる。また、図１及び２に示されるように、画素電極は電気的に独立した矩形状モザイク模様１及び１’を形成し、全方向に関する同一画素間のモザイク模様の距離は写真平版印刷のため使用される露光システムの解像度によって決められる。電極１及び１’は、図１では選択ライン２であり、図２では光学的マスク１１である「ブラックマトリクス」の上面に配置される。「ブラックマトリクス」画素の重なり合いは、接地面のバイアス法と、雨素電極間の距離と、液晶を作動するため使用される材料の特性とによって決められる。ドライブ装置９は、列３の材料と同一の導電性材料から作られた制御電極４を介して画素電極１に接続される。接続を行うため、図１及び２に示されるようにウィンドウ８が接地面５に開けられる。また、本発明によれば、接地面５は水平方向に隣接した酉素電極１の間で切り取られ、スクリーンが行反転モードでアドレス指定されたときに同一バイアスを有する。この切り取り部分は、図１及び２では参照番号７で示されている。次に、通常、液晶分子の秩序を乱す透明又は不透明導電性レベルは、このゾーンで除去される。したがって、ゾーン７は完全に透明に見え、ＯＡＲを増加させるべく画素の光学的アパーチャ内でカウントされ得る。図１において、ドライブ装置９が、水素化アモルファスシリコンから作られるトランジスタのような感光アクティブ素子により構成されるとき、ゲートダウン型トランジスタの場合に高い光学濃度を有する導電性材料から作られるパッチ１０は、入射光から遮断するためマスクされるべきこの感光アクティブ素子の上に画成される。逆向きに段階化されたトランジスタの場合、不透明金属遮蔽パッチ１０は透明接地面５に接続され、透明接地面５はスイッチ機能を実現しなければならないアクティブ素子のオフ状態をできる限り妨害しないように負直流電圧によってアドレス指定される。図１に示された実施例の場合、選択ライン２は「ブラックマトリクス」として使用されるのでライン幅が太い。すなわち、図１から分かるように、列／行レベル、及び、ライン／画素電極レベルで非常に多数の重なり合いが存在する。この重なり合いは、ディスプレイスクリーンに表示される画質を阻害する無視できない行／列のカップリングと、ライン／画素のカップリングを生じさせる。これらの悪影響を低下させるため、「ブラックマトリクス」のような遮蔽パッチ又は「光シールド」を使用してもよい。これが図２に示されている。このため、本例の場合、選択ライン２は画素間レベルの幅を狭くしてもよい。この幅は、製品に依存してライン／接地面容量を適合させるため調整される。本例の場合、選択ラインに続く「ブラックマトリクス」は、不透明金属導体１１から作られ、図１に示された遮蔽パッチ１０の代わりに使用される。図２においてスクリーンを生成するため使用される種々の層は、図３ａ乃至３ｃを参照して説明される。図３ａ及び３ｂに示される如く、ガラス基板（図示しない）には、最初に、ゲートダウン型のトランジスタの場合のドライブトランジスタのゲートと、選択ラインとを生成する金属層が堆積される。ゲート絶縁体を形成する層１１はこのゲート及び選択ライン上に堆積され、このゲート絶縁体は、公知の方法で、シリカ（ＳｉＯ₂）又はシリコン窒化物（ＳｉＮ）の層をなすことができる。次に、水素化アモルファスシリコンの層及び水素化アモルファスシリコンドープト層がゲート絶縁体上に被覆され、ドープされ、エッチングされ、アクティブ層と、スイッチングトランジスタのドレイン及びソースが生成される。図３に示されるように、別の金属層がアモルファスシリコン層の上部に堆積され、列又はデータライン３と、トランジスタのソース及びドレイン金属を生成するようにエッチングされる。次に、本発明によれば、絶縁体の層１３が組立体の上部に堆積され、インジウム・スズ・酸化物ＩＴＯのような透明導電性材料から作られた接地面５が、ソース及びドレイン金属の電極と画素電極との接続部にウィンドウ８と、画素電極の間のスペースにウィンドウ７とを開けるようにエッチングされる。図２に示された実施例によれば、導電性金属からなる不透明マスク６は、「ブラックマトリクス」を生成するため接地面５の上面に堆積される。図３ａ、３ｂ及び３ｃに示されるように、絶縁性材料の付加層１４は接地面及びスクリーンの上部に堆積される。層１４は、ソース及びドレイン金属４と透明導電層との間にアパーチャを開けるようにエッチングされ、画素電極１の生成が可能になる。次に、画素電極が組立体に堆積され、エッチングされる。かくして、本発明によれば、透明接地面５は、画質に悪影響を与える画素電極／列３のカップリングと、画素電極／行２のカップリングとを排除するため、選択ライン２及びデータライン３により形成された配列と、ドライブ素子９と、制御電極１との間に挿入される。接地面５と、列３、行２及びドライブ素子９により形成されたアクティブマトリクスと、画素を制御する電極１との間の絶縁は、複数の導電レベルの間に挿入された絶縁層１３及び１４によって与えられる。接地面５と制御電極４の間の絶縁層はＳＯＧタイブのプレーナー処理材料でもよく、容易に制御できない光学的な影響を生ずる段差を取り除く。図１及び２は、行反転モードでアドレス指定されたスクリーンを表し、同一ラインの画素電極は同一のバイアスを有し、一方、隣同士のライン間でバイアスは逆転される。同じ構造体が列反転モードで作動するスクリーンのため使用される。この場合、水平方向に隣接する画素電極は逆バイアスを有し、一方、垂直方向に隣接する画素電極は同じバイアスを有する。したがって、「ブラックマトリクス」を用いて列に沿った画素間ゾーンをマスクすることが必要である。本実施例の場合、ブラックマトリクスは列そのものであり、行は画素電極の下側にある。本例の場合、実際上、スクリーンは９０°回転される。他の実施例によれば、光学的マスクは背面電極に堆積される。また、スクリーンがカラーフィルタを具備する場合、同じバイアスを有する画素間のゾーンは、「クロスカラー」を取り除くため、背面電極に設置された「ブラックマトリクス」と称される光学的マスクを用いて遮蔽される。本発明は、主として、白黒スクリーン若しくはカラースクリーンのどちらでもよいフラット式アクティブマトリクス形液晶スクリーンを製造するため使用される。主要なアプリケーションは、投写装置又は後方投写装置、高い光学的アパーチャを必要とする小さい寸法のバルブを使用する小型モニターなどである。本発明は、以下の通り多数の利点を提供する。第１に、バイアスされていない金属レベルが同じバイアス状態の画素電極の間に設置される。その結果として、この画素間領域の液晶分子は、二つの隣接した画素電極間に存在する電界だけを受ける。このゾーンは、完全に透明に見え、画素の光学的開口比に含めて計数される。好ましくは、この画素間領域の過度な光の漏れを防止するため、画素電極間の距離はセルの厚さ以下でなければならない。また、カラーフィルタを用いるバルブの場合、表示されたカラーと望ましいカラーとの間に色度の著しい偏差を生じさせるカラー混合を防止するため、セルの厚さが４．５マイクロメートルであり、画素間距離が４マイクロメートルである場合に、カラーフィルタ／制御電極の並びが２マイクロメートルよりも優れた範囲内に制御されない限り、画素間に光学的マスクを配置することが好ましい。第２に、ドライブ素子がゲートアップ型のトランジスタにより構成されるとき、トランジスタの上部に置かれた接地面の電圧は、背面電極の電圧に固定され、光学的欠損をマスクするため必要な「ブラックマトリックス」の幅は、所謂平衡電圧に対し決められる。これに対し、ゲートダウン型のトランジスタの場合に、接地面の電圧はドライブトランジスタのターンオフ電圧付近の電圧に維持される。したがって、画素電極と接地面との間の電界は強い。その結果として、写像方向で、「ブラックマトリックス」の幅は、背面電極電圧に一致する接地面電圧の場合に定義された幅よりも広い場合と狭い場合とがある。第３に、図１及び２に示されるようなデルタ形配置の場合に、データ行又はデータ列は、画素電極の配置とは無関係に垂直方向に画素電極と交差するので、スクリーンを製造することが非常に容易になる。第４に、ドライブ装置のサイズは「ブラックマトリックス」の幅に影響を与えない。ブラックマトリックスの幅は、光電気的な欠損から生じる光の漏れを遮蔽するため、写真平版印刷工程のため使用される露光装置のアライメント精度と、露光装置の解像度と、過剰エッチングによる分散と、「ブラックマトリックス」と画素電極の間の最小の重なり合いとによって指定される。【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年１２月９日（１９９８．１２．９）【補正内容】請求の範囲１．対向する面を有し、互いに略平行になるように配置された第１の透明基板及び第２の透明基板と、上記面の間に設けられた液晶材料と、上記第１の基板の面を覆う少なくとも１個の背面電極とを含み、上記第２の基板の上記面は、マトリクス構造（行及び列）に配置された画素電極と、第１の方向（列又は行）のデータライン（３）と、上記第１の方向と交差する第２の方向（行又は列）の選択ライン（２）と、上記データラインを上記画素電極に接続する固体ドライブ装置（９）とを支持し、上記画素電極は第１の平面に設けられ、上記データライン、上記選択ライン及び上記ドライブ装置は少なくとも上記第１の平面からある程度の間隔だけ離れた第２の平面に設けられ、透明接地面（５）が二つの平面の間に設けられているアクティブマトリクス形ディスプレイスクリーンにおいて、上記接地面は、二つの画素電極（１）の間に設けられた上記接地面の一部で上記二つの方向の中の一方に作られた第１のアパーチャ（７）を有することを特徴とするスクリーン。２．スクリーンが行反転モードで動作されるとき、上記アパーチャ（７）は上記選択ライン（２）の方向で二つの隣接した画素電極（１，１）の間に形成されることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。３．スクリーンが列反転モードで動作されるとき、上記アパーチャは上記データライン（３）の方向で二つの隣接した画素電極（１，１’）の間に形成されることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。４．画素電極の間の距離は、二つの基板と液晶材料とから形成されたスクリーンの厚さ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のスクリーン。５．ブラックマトリクスと称される不透明マスクが上記画素電極の間に在るデータラインによって形成されることを特徴する請求項３記載のスクリーン。６．ブラックマトリクスと称される不透明マスクが上記画素電極の間に在る選択ラインによって形成されることを特徴とする請求項２記載のスクリーン。７．ブラックマトリクス及び遮光スクリーンを形成する不透明金属マスクは、上記選択ライン及び上記固体スイッチング装置の上部に形成されることを特徴とする請求項１、２又は４のうちいずれか一項記載のスクリーン。８．ブラックマトリクス及び遮光スクリーンを形成する不透明金属マスクは、上記データライン及び上記固体スイッチング装置の上部に形成されることを特徴とする請求項１、３又は４のうちいずれか一項記載のスクリーン。９．上記データラインは上記画素電極の下側に形成されることを特徴とする請求項１、２、４又は７のうちいずれか一項記載のスクリーン。１０．上記選択ラインは上記画素電極の下側に形成されることを特徴とする請求項１、３、４又は８のうちいずれか一項記載のスクリーン。１１．上記接地面は各画素電極を対応したスイッチング装置に接続する第２のアパーチャ（８）を有することを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載のスクリーン。１２．上記スイッチング装置がゲートアップ型のトランジスタにより構成されるとき、上記接地面は上記背面電極の電圧に一致する電圧に接続されることを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載のスクリーン。１３．上記スイッチング装置がゲートダウン型のトランジスタにより構成されるとき、上記接地面はスイッチング用の上記トランジスタのターンオフ電圧付近の電圧に接続されることを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載のスクリーン。１４．行反転モードの場合に、上記画素電極がデルタ形に配置されているとき、上記データラインは直線状であることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。１５．列反転モードで動作するとき、データラインに接続された全ての画素は同じバイアスを有し、一方、同一選択ラインに接続された２個の隣接した画素は逆向きバイアスを有し、ブラックマトリクスが上記データラインの下に配置され、同じバイアスの画素間のスペースに金属は存在しないことを特徴とする請求項１、３、６、８又は１０記載のスクリーン。１６．光学的マスクは上記背面電極の上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１５のうちいずれか一項記載のスクリーン。

Claims

【特許請求の範囲】１．対向する面を有し、互いに略平行になるように配置された第１の透明基板及び第２の透明基板と、上記面の間に設けられた液晶材料と、上記第１の基板の面を覆う少なくとも１個の背面電極とを含み、上記第２の基板の上記面は、マトリクス構造（行及び列）に配置された画素電極と、第１の方向のデータラインと、上記第１の方向と交差する第２の方向の選択ラインと、上記データラインを上記画素電極に接続する固体ドライブ装置とを支持し、上記電極は同じ選択ラインに接続された電極が同じバイアスを有し、２本の隣接した選択ラインに対しバイアスが逆向きにされ、上記画素電極は第１の平面に設けられ、上記データライン、上記選択ライン及び上記ドライブ装置は少なくとも上記第１の平面からある程度の間隔だけ離れた第２の平面に設けられ、透明接地面が二つの平面の間に設けられているアクティブマトリクス形ディスプレイスクリーンにおいて、上記接地面は、同じバイアスを有する二つの画素電極の間に在る少なくとも一部が切り取られるような構造を有することを特徴とするスクリーン。２．画素電極の間の距離は、二つの基板と液晶材料とから形成されたセルの厚さ以下であることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。３．ブラックマトリクスと称される不透明マスクが逆向きバイアスの上記画素電極の間に在る選択ラインによって形成されることを特徴する請求項１又は２記載のスクリーン。４．ブラックマトリクス及び遮光スクリーンを形成する不透明金属マスクは、上記逆向きバイアスの画素電極の間に在る選択ライン及び上記固体スイッチング装置の上部に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のスクリーン。５．上記データラインは上記画素電極の下側に形成されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のスクリーン。６．上記接地面は各画素電極を対応したスイッチング装置に接続するアパーチャを有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のスクリーン。７．上記スイッチング装置がトップゲート型のトランジスタにより構成されるとき、上記接地面は上記背面電極の電圧に一致する電圧に接続されることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のスクリーン。８．上記スイッチング装置がゲートダウン型のトランジスタにより構成されるとき、上記接地面はスイッチング用の上記トランジスタのターンオフ電圧付近の電圧に接続されることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のスクリーン。９．上記画素電極がデルタ形に配置されているとき、上記データラインは直線状であることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。１０．列反転モードで動作するとき、データラインに接続された全ての画素は同じバイアスを有し、一方、同一選択ラインに接続された２個の隣接した画素は逆向きバイアスを有し、ブラックマトリクスが上記データラインの下に配置され、同じバイアスの画素間のスペースに金属は存在しないことを特徴とする請求項１、２、３、６、７，８又は９記載のスクリーン。１１．光学的マスクは上記背面電極の上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載のスクリーン。１２．カラーフィルタを具備したスクリーンの場合に、同じバイアスの画素の間の領域は、クロスカラーを取り除くため、上記背面電極上に設けられたブラックマトリクスと称される光学的マスクを用いて遮蔽されることを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載のスクリーン。