JP2752011B2 - アクティブマトリクス表示素子 - Google Patents

アクティブマトリクス表示素子

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JP2752011B2
JP2752011B2 JP16039791A JP16039791A JP2752011B2 JP 2752011 B2 JP2752011 B2 JP 2752011B2 JP 16039791 A JP16039791 A JP 16039791A JP 16039791 A JP16039791 A JP 16039791A JP 2752011 B2 JP2752011 B2 JP 2752011B2
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慎吾 城岸
明彦 今矢
浩 浜田
茂 植村
耕三 矢野
文明 船田
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スクリーン上に画像を
拡大投影するための投射型画像表示装置に用いられるア
クティブマトリクス表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】アクティブマトリクス表示素子は、一般
に、対向する2つの基板の一方に、絵素と称され表示単
位となる絵素電極がマトリクス状に配列され、これらの
絵素電極には、薄膜トランジスタ(以下TFTと略す)
等のスイッチング素子を介して独立した駆動電圧が印加
されるよう構成される。駆動電圧が印加されると、絵素
電極と他方の基板上の対向電極との間に封入された液晶
等の表示媒体の光学的特性が変化し、前記絵素による表
示を行う。これらの複数の絵素によって画像や文字など
が表示される。
【0003】ところで、アクティブマトリクス方式の表
示素子のTFTには、アモルファスシリコン、多結晶シ
リコン等の半導体が使用されるが、これらの半導体では
一般に光によってキャリアが励起され、スイッチング素
子としてのオフ特性が悪くなるため、これを解決すべく
次のような提案がなされている。
【0004】その1つとしては、図5に示すように、T
FT21の上を覆って遮光膜22を設け、この遮光膜2
2で光を遮りTFT21に光が照射しない構成とする提
案である(特開昭56−140321号)。更には、通
常においてはTFTを駆動するバス配線と絵素電極との
間に浮遊容量の低減化のためにギャップを設けるが、こ
のギャップから光が漏れてコントラストが低下するのを
避けるべく、図6に示すように円形をした絵素電極23
の上に、絵素電極23よりも小さな寸法で同一形状の円
形をした開口部24aを有する遮光膜24を設ける構成
が提案されている(特開昭59−116721号)。上
記遮光膜22、24は、TFTと光源との間に設けられ
る。
【0005】このようにアクティブマトリクス表示素子
には、スイッチング素子におけるオフ特性の向上を図る
べく遮光膜が形成されるが、その遮光膜としては、表示
に寄与しない遮光膜によって反射した光が目に入るとコ
ントラストが低下するので、例えばパーソナルコンピュ
ータ、ワードプロセッサー、ポケットテレビ等の直視型
の表示装置に対しては、例えばクロム、モリブデン、タ
ンタル等の反射率の低い金属が従来より用いられてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近用
いられている、画像を投影レンズによってスクリーン上
に拡大投影する投射型画像表示装置においては、輝度を
高めるべく強い光が照射されるため、上述のような反射
率の低い金属からなる遮光膜を設けると、遮光膜が光を
吸収して表示素子の温度が上昇し、表示の不良を起こし
たり、表示素子の信頼性が低下したりすることがある。
【0007】そこで、光の反射率を高めて表示素子の温
度上昇を防止すべく、遮光膜にアルミニウムを使用する
提案がされた(特開平1−102430号)。しかし、
アルミニウムの薄膜は薬品によるダメージを受け易い上
に、熱的な原子移動によるピンホールが発生しやすいた
め、実際に量産した場合、充分高い良品率が得られない
という問題点があった。
【0008】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、強い照射光を用いて表示画面の高輝度化が図れ
ると共に温度上昇を小さくでき、しかも高い良品率かつ
低コストで製造できる、投射型画像表示装置用のアクテ
ィブマトリクス表示素子を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リクス表示素子は、光学的表示媒体を挟んで対向配置さ
れた一対の透明絶縁性基板と、該一対の基板のいずれか
一方に形成された絵素電極と、該絵素電極に印加される
駆動電圧をスイッチングするスイッチング素子とを有す
るアクティブマトリクス表示素子において、該絵素電極
が形成されていない他方の基板の該光学的表示媒体側
に、該絵素電極と対向する部分を開口させて、アルミニ
ウムと高融点金属との合金から成る遮光膜が形成されて
おり、そのことによって上記目的が達成される。好まし
くは、前記高融点金属をタンタル(Ta)で構成する。
【0010】
【作用】本発明にあっては、絵素電極と対向する部分を
開口させて設けた遮光膜が、アルミニウムと高融点金属
との合金から成るので、光反射率が高く、熱的な原子移
動によるピンホールの発生が少ないものとなる。加え
て、薬品によるダメージも受けにくくなる。
【0011】
【実施例】本発明の実施例については以下に説明する。
【0012】図1に本発明のアクティブマトリクス表示
素子を模式的に示す。本実施例のアクティブマトリクス
表示素子10は、図示しない液晶を挟む一対の透明絶縁
性基板1及び5を備える。これら透明絶縁性基板1及び
5は、それぞれガラス基板が用いられている。一方(下
側)の基板1には絵素電極4がマトリクス状に形成さ
れ、各絵素電極4にはスイッチング素子として機能する
TFT2が接続されている。また、各絵素電極4の間に
は、ゲートバス配線3及びソースバス配線9が互いに直
交するように設けられている。
【0013】他方(上側)の基板5の下面には、図2に
示すように前記絵素電極4の周縁部及び絵素電極4以外
の部分を覆う遮光膜(ハッチングで示す)6が形成され
ている。この遮光膜6は、アルミニウムと高融点金属と
の合金、例えばアルミニウム98%−タンタル2%(以
下これをAl−Taと称する)の合金からなり、スパッ
タリング法等の薄膜形成技術によりAl−Ta薄膜を形
成し、この薄膜をフォトリソグラフィ技術によって開口
部を設けることにより形成される。
【0014】この遮光膜6を覆って基板5の下面全面に
は、スパッタリング法により形成されたITO(Ind
ium−Tin Oxide)からなる対向電極7、及
びポリイミド樹脂を焼成してラビング処理を施した配向
膜8が設けられている。この基板5と前記基板1との間
には、液晶層(図示せず)が封入されて、本実施例のア
クティブマトリクス表示素子が作製されている。表示は
ツイスティドネマティックモードで行うようにした。
【0015】ところで、この表示素子における遮光膜6
は、前述したように基板1上の絵素電極4の周縁部及び
絵素電極4以外の部分を覆って形成され、その寸法は表
示素子の表示画面に対して次ぎのようにした。例えば、
表示素子10の表示画面の大きさに関しては、対角線が
75mm、絵素ピッチが縦190μm×横161μmで
あり、これに対して遮光膜6を絵素電極4上の開口部が
縦88μm×横104μmとなるように形成した。この
とき、遮光膜6の開口率は30%である。
【0016】したがって、本実施例にあっては、遮光膜
6に可視光反射率が約80%であるAl−Taの合金を
使用しているため、100%からその反射率、つまり8
0%を差し引いた値で表される光吸収率が、従来の可視
光反射率が約60%であるクロムからなる遮光膜の光吸
収率に対して約半分となる。
【0017】また、本実施例の遮光膜におけるピンホー
ルの発生数は、従来のアルミニウム薄膜からなる遮光膜
のそれとを対比して示す表1より理解されるごとく、従
来の約1/5から1/7に減少しており、充分高い良品
率で量産が可能である。
【0018】
【表1】
【0019】上記実施例ではアルミニウムと高融点金属
との合金にアルミニウム98%−タンタル2%のものを
使用しているが、高融点金属としてはタンタルに限ら
ず、他の高融点金属を用いてもよく、また含有組成も2
%に限らない。なお、タンタル等の高融点金属をアルミ
ニウムに含有させた合金の場合には、アルミニウムから
なる遮光膜に比べて、薬品によるダメージを受けにく
い。
【0020】図3に、本実施例のアクティブマトリクス
表示素子を用いた投射型画像表示装置の概略図を示す。
この装置は、放物面反射鏡12付の光源11を備え、こ
の光源11の前方には3原色分解用ダイクロックミラー
(以下分解用ミラーという)14Rと14B、アクティ
ブマトリクス表示素子(以下単に表示素子という)10
G及び反射ミラー15Mが配設され、光源11の前方か
ら少し位置をずらせて反射ミラー14M、表示素子10
R、3原色合成用ダイクロックミラー(合成用ミラーと
いう)15Bと15G、投影レンズ16、及びスクリー
ン17が配設されており、上記分解用ミラー14Bと合
成用ミラー15Bとの間には、表示素子10Bが設けら
れている。各表示素子10R、10G、10Bの光入射
側にはコンデンサレンズ13R、13G、13Bが設け
られている。また、表示素子10R、10G、10B、
投射レンズ16、及びスクリーン17が光軸に対して斜
めに配置されているが、これはツイスティドネマティッ
クモードの最適視覚方向から光を照射しかつ投影画面の
台形歪を無くすためである。
【0021】前記光源11から発せられた白色光は、直
接、または放物面反射鏡12によって反射されて、分解
用ミラー14R、14B及び反射ミラー15Mに向か
う。分解用ミラー14Rでは赤色(R)成分の光のみが
反射される。反射されたR成分の光は、反射ミラー14
Mによって反射され、コンデンサレンズ13R及び表示
素子10Rに向けられる。表示素子10RはR成分の光
の透過を制御し、R成分の光に画像情報を与える。表示
素子10Rを透過したR成分の光は合成用ミラー15B
及び15Gを透過し、投影レンズ16によってスクリー
ン17上に表示される。
【0022】一方、分解用ミラー14Rを透過した緑色
(G)成分及び青色(B)成分の光のうち、B成分の光
は、分解用ミラー14Bで反射され、コンデンサレンズ
13B及び表示素子10Bに到達する。表示素子10B
はB成分の光の透過を制御しB成分の光に画像情報を与
える。表示素子10Bを透過したB成分の光は、合成用
ミラー15Bで反射されて、表示素子10Rを透過して
きたR成分の光と合わさり、その後合成用ミラー15G
を透過し、投影レンズ16によってスクリーン17上に
表示される。
【0023】また、上記分解用ミラー14Bを透過した
G成分の光は、コンデンサレンズ13G及び表示素子1
0Gに到達する。表示素子10GはG成分の光の透過を
制御し、G成分の光に画像情報を与える。表示素子10
Gを透過したG成分の光は、反射ミラー15Mで反射さ
れ、更に合成用ミラー15BからのR成分の光及びB成
分の光と合わさる。更にG成分の光は、R成分の光及び
B成分の光と共に、投影レンズ16によってスクリーン
17上に表示される。
【0024】図4は、このように構成した投影型画像表
示装置の光源11に、150Wのメタルハライドランプ
を用いた場合において、表示素子10Bの表面温度を測
定した結果(白丸)を示す。比較のために従来のクロム
からなる遮光膜を用いた表示素子で同一構成の投影型画
像表示装置を作製し、同一箇所の表示素子について温度
測定した場合の結果(黒丸)も併せて示した。なお、温
度測定には、光源11からの白色光のうち赤外線をカッ
トした光を用いた。
【0025】この図より理解されるように、白丸で示す
本実施例の場合にはAl−Taの遮光膜6を用いている
ので、黒丸で示す遮光膜にクロムを用いた従来の表示素
子よりも温度上昇が大幅に小さくなっている。また、他
の箇所にある表示素子10R、10Gについても同様に
温度上昇の低減効果が認められた。
【0026】従って、本実施例の表示素子を使用する場
合には、表示素子の使用温度が同じとすると、従来の表
示素子に用いられる光源の2倍の明るさの光源を用いる
ことができる。
【0027】なお、上記実施例においては遮光膜にて覆
う箇所が絵素電極の周縁部及び絵素電極以外の部分とし
ているが、遮光膜にて覆う箇所としては、絵素電極の周
縁部を省略して絵素電極以外の部分だけとしてもよい。
【0028】
【発明の効果】本発明のアクティブマトリクス表示素子
は、遮光膜がアルミニウムと高融点金属との合金から成
るので、光反射率高くできると共に、熱的な原子移動
によるピンホールの発生少なくできる。加えて、薬品
によるダメージも受けにくくすることができる。このた
め、高い良品率かつ安価に、表示画面の輝度の高い投影
型画像表示装置用のアクティブマトリクス表示素子を供
給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例のアクティブマトリクス表示素子を示
す模式図である。
【図2】遮光膜にて絵素電極部分を覆っている状態を示
す平面図である。
【図3】図1のアクティブマトリクス表示素子を用いた
投射型画像表示装置の概略図である。
【図4】その投射型画像表示装置を構成するアクティブ
マトリクス表示素子の時間と表面温度との関係を示す図
である。
【図5】従来のアクティブマトリクス表示素子に設けた
遮光膜を示す断面図である。
【図6】従来の他のアクティブマトリクス表示素子に形
成した遮光膜を示す断面図である。
【符号の説明】
1、5 透明絶縁性基板 2 TFT 3 ゲートバス配線 4 絵素電極 6 遮光膜 7 対向電極 8 配向膜 9 ソースバス配線 10R、10G、10B アクティブマトリクス表示
素子 11 光源 12 放物面反射鏡 13 コンデンサレンズ 14R、14B 3原色分解用ダイクロックミラー 14M、15M 反射ミラー 15B、15G 3原色合成用ダイクロックミラー 16 投影レンズ 17 スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植村 茂 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャー プ株式会社内 (72)発明者 矢野 耕三 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャー プ株式会社内 (72)発明者 船田 文明 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャー プ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−102430(JP,A) 特開 平2−132833(JP,A) 特開 平4−1726(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1335 G02F 1/136 G02F 1/13 G09F 9/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学的表示媒体を挟んで対向配置された一
    対の透明絶縁性基板と、該一対の基板のいずれか一方に
    形成された絵素電極と、該絵素電極に印加される駆動電
    圧をスイッチングするスイッチング素子とを有するアク
    ティブマトリクス表示素子において、 該絵素電極が形成されていない他方の基板の該光学的表
    示媒体側に、該絵素電極と対向する部分を開口させて、
    アルミニウムと高融点金属との合金から成る遮光膜が形
    成されたアクティブマトリクス表示素子。
  2. 【請求項2】前記高融点金属がタンタル(Ta)である
    請求項1記載のアクティブマトリクス表示素子
JP16039791A 1991-07-01 1991-07-01 アクティブマトリクス表示素子 Expired - Lifetime JP2752011B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02132833A (ja) * 1988-11-11 1990-05-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜配線

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