JP2871245B2 - 液晶表示パネル - Google Patents

液晶表示パネル

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JP2871245B2
JP2871245B2 JP31586291A JP31586291A JP2871245B2 JP 2871245 B2 JP2871245 B2 JP 2871245B2 JP 31586291 A JP31586291 A JP 31586291A JP 31586291 A JP31586291 A JP 31586291A JP 2871245 B2 JP2871245 B2 JP 2871245B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非線形抵抗素子を用い
た薄膜二端子素子型アクティブマトクス液晶表示パネル
に関する。
【0002】
【従来の技術】LCDの各画素にスイッチング画素を直
列に配置したアクティブマトリクスLCDはその表示容
量の大きさ、応答速度の速さ、コントラストの高さから
急激な進歩がみられる。これまでに発表されたアクティ
ブマトリクスLCDの試作品のスイッチング素子には、
アモルファスSiやポリSiを半導体材料とした薄膜ト
ランジスタ素子(TFT)が多く用いられている。また
一方では、製造及び構造が比較的簡単であるため、製造
工程が簡略化でき、高歩留り、低コスト化が期待される
薄膜二端子素子(以下TFDと略す)を用いたアクティ
ブマトリクスも注目されている。このTFDは回路的に
は非線形抵抗素子である。
【0003】このような薄膜二端素子型アクティブマト
リクスLCD(以下TFD−LCDと略す)において一
番実用化に近いと考えられているLCDはTFDに金属
−非線形抵抗体−金属構造を有する素子(以下MIM素
子またはMIMと略す)を用いたLCD(以下MIM−
LCDと略す)である。MIMのようなTFDを液晶と
直列に接続することにより、TFDの電圧−電流特性の
高非線形により、TFD−液晶の電圧−透過率変化特性
の立上がりは急峻になり、液晶表示素子の走査本数を大
幅に増やすことが可能になる。
【0004】このようなMIMを用いたLCDの従来例
は、論文では、例えば、D.R.Baraff,et
al., ”The Optimization of
Metal−Insulator−Metal No
n−linear Devices for Use
in Multiplexed Liquid Cyr
stal Display ”IEEE Trans.
ElectoronDevices, vol.ED−
28,pp736−739(1981),及び、両角伸
治、他、著 250×240画素のラテラルMIM−L
CD テレビジョン学会技術報告(IPD83−8),
p39−44,1983年12月発行)がある。
【0005】また、誘電率の小さい窒化シリコンがMI
M素子用非線形抵抗体として用いた文献が下記に示され
ている。例えば、M.Suzuki et al ”A
New Active Diode Matrix
LCD using Off−stoichiomet
ric SiNx Layar” Proceedin
gs of the SID,Vol.28 p101
−104,1987を参照。
【0006】さらに、カラーMIM−LCDについての
文献では、例えば、H.Arugaetal ”A 1
0−in.−Diagonal Full−Color
MIM Active Matrix LCD” Pr
oceedings of the 9th IDR
C,p168−171,1989がある。
【0007】従来型のTFD−LCDの構造を次に示
す。TFD−LCDの一部分の透視構造平面図を図7、
断面図を図8に示す。従来のTFD−LCDでは画素電
極5上の内側、数μmまで遮光体13が対向電極側に存
在している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のTFD−LCD
ではコントラストを高くするために遮光体を画素電極の
内側にまで設けていたため、画素の開口率を上げること
ができない。このためバックライトの輝度を下げること
ができず、消費電極を下げることができないという問題
がある。
【0009】本発明の目的は、高コントラストで高開口
率の液晶画素を作り、低消費電力の薄膜二端子素子型ア
クティブマトリクス液晶表示パネルを提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】第1の発明によれば、非
線形抵抗素子を介してデータ電極と画素電極とが接続さ
れてなる下部基板と、前記画素電極と対応して対向透明
走査電極を設けた上部基板と、この上下部基板に挟まれ
た液晶とならなる液晶表示パネルにおいて、電圧無印加
状態で黒表示となるノーマリブラック表示を用い、か
つ、前記データ電極上と、前記画素電極と前記データ電
極間上、及び、前記非線形抵抗素子上と、前記画素電極
と前記非線形抵抗素子間上にのみ対向基板側に光を遮断
する遮光体を設けたことを特徴とする液晶表示パネルが
得られる。
【0011】第2の発明によれば、非線形抵抗素子を介
して走査電極と画素電極とが接続されてなる下部基板
と、前記画素電極と対応して対向透明データ電極を設け
た上部基板と、この上下部基板に挟まれた液晶とならな
る液晶表示パネルにおいて、電圧無印加状態で黒表示と
なるノーマリブラック表示を用い、かつ、前記走査電極
上と、前記画素電極と前記走査電極間上、及び、前記非
線形抵抗素子上と、前記画素電極と前記非線形抵抗素子
間上にのみ対向基板側に光を遮断する遮光体を設けたこ
とを特徴とする液晶表示パネルが得られる。
【0012】第3の発明によれば、非線形抵抗素子を介
してデータ電極と画素電極とが接続されてなる下部基板
と、前記画素電極と対応して対向透明走査電極を設けた
上部基板と、この上下部基板に挟まれた液晶とからなる
液晶表示パネルにおいて、電圧無印加状態で黒表示とな
るノーマリブラック表示を用い、かつ、前記画素電極上
以外のみ対向基板側に光を遮断する遮光体を設けたこと
を特徴とする液晶表示パネルが得られる。
【0013】第4の発明によれば、非線形抵抗素子を介
して走査電極と画素電極とが接続されてなる下部基板
と、前記画素電極と対応して対向透明データ電極を設け
た上部基板と、この上下部基板に挟まれた液晶とからな
る液晶表示パネルにおいて、電圧無印加状態で黒表示と
なるノーマリブラック表示を用い、かつ、前記画素電極
上以外のみ対向基板側に光を遮断する遮光体を設けたこ
とを特徴とする液晶表示パネルが得られる。
【0014】
【作用】本発明におけるカラー薄膜二端子素子型アクテ
ィブマトリクス液晶表示パネルを、従来の薄膜二端子素
子型アクティブマトリクス液晶表示パネルと比較し説明
する。
【0015】本発明を使用しない従来の薄膜二端子素子
型アクティブマトリクス液晶表示パネルの一部分の透視
平面図を図7、断面図を図8に示す。電圧を印加しない
状態で白表示となるノーマリホワイトモードでは、画素
電極5とデータ電極3の間や、画素電極5どうしの間の
ように電圧が常にかからない部分が光を常に透過してし
まい、黒表示の輝度が下がらずコントラストが低くな
る。この常に透過している光を遮光するために遮光体1
3である遮光体を図7のように設けている。図7におい
て画素電極5上にも遮光体がかかっているのは斜めから
の漏れ光を遮光するためである。このため画素の開口部
分が画素電極よりも狭い範囲となり、開口率を下げてい
る。
【0016】一方、第1の発明から第4の発明までの薄
膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示パネルの
一部分の透視平面図をそれぞれ図1,図3,図5,図6
に示し、断面図を図2,図4に示す。第1から第4の発
明ではともに電圧を印加しない状態で黒表示となるノー
マリブラックモードを使用しており、電圧が常にかから
ない、画素電極5とデータ電極3または走査電極16の
間や、画素電極5どうしの間は常に光を通さない。しか
しデータ電極3と対向透明走査電極10の交差部分、ま
たは、走査電極16と対向透明データ電極17の交差部
分だけは常に電圧が印加されており、光が透過すること
になる。また非線形抵抗素子15は光感度があるため遮
光する必要がある。このため第1の発明ではデータ電極
3上と、画素電極5とデータ電極3間上、及び、非線形
抵抗素子15上と、画素電極5と非線形抵抗素子15間
上にのみ対向基板側に光を遮断する遮光体を設けた。第
2の発明では走査電極16上と、画素電極5と走査電極
16間上、及び、非線形抵抗素子15上と、画素電極5
と非線形抵抗素子15間上にのみ対向基板側に光を遮断
する遮光体13を設けた。このとき斜めからの漏れ光は
画素電極5とデータ電極3または走査電極16間上の遮
光体で遮光することができ、画素電極5上にまで遮光体
をかぶせる必要はない。したがって、画素電極5部分を
全て開口部分とすることができ開口率を高くすることが
できる。さらに第3の発明及び第4の発明では画素電極
5部分以外を全て遮光しており、ノーマリブラックで無
電圧印加部分の僅かな透過光をも遮断し、高コントラス
トを得ている。このように、本発明を用いると高開口率
の薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶表示パネ
ルを作製することができ、バックライトの消費電力を下
げることができる。
【0017】
【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
【0018】図1は、第1の発明により得られる薄膜二
端子素子型アクティブマトリクス液晶表示パネルの一部
分の透視平面図であり、図2はその断面図である。
【0019】下部ガラス基板6には、下部電極としてC
rを30nm〜60nm程度の厚さにスパッタ法により
形成し、通常のフォトリソグラフィ法により、薄膜二端
子素子の下部電極となる非線形抵抗素子接続電極1が形
成される。次に非線形抵抗体2としてSiH4 ガスとN
2 ガスを用いてグロー放電分解法により窒化シリコン層
の非線形抵抗体2を80nm〜200nm程度の厚さに
形成し、フォトリソグラフィ法によりパターン化する。
続いて上部電極としてCrをスパッタ法により100n
m形成し、フォトリソグラフィ法によりパターン化し、
データ電極3及び画素接続電極4となる。画素電極5と
して酸化インジウム−スズ(通常ITOとよばれてい
る)をスパッタ法により30nm〜50nm程度の厚さ
に形成し、パターン化する。
【0020】上部ガラス基板14には、Crを100n
m〜150nm程度の厚さに形成しパターン化し、デー
タ電極3上と、画素電極5とデータ電極3間上、及び、
非線形抵抗体15上と、画素電極5と非線形抵抗素子1
5間上にのみに遮光体13を形成する。この後、カラー
フィルタ12を画素電極5に合わせて、通常の顔料分散
法や染色法等を用いて形成する。モノクロパネルではカ
ラーフィルタ12は形成しない。オーバーコート材11
を塗布した後、ITO膜を形成、パターン化し、対向透
明走査電極10とする。
【0021】下部ガラス基板6と上部ガラス基板14と
は非線形抵抗素子15面及び対向透明走査電極10面に
配向膜7を形成して配向処理をほどこした後、前記配向
処理を施した面を向き合わせてガラスファイバ等のスペ
ーサを介して張合わされ、通常のエポキシ系接着剤によ
りシールする。セル厚は5μmとする。その後TN型液
晶を注入し液晶層9とし、これを封止する。この張り合
わせたガラス基板の外側に偏光板8を偏光面が同じにな
るようにし、電圧無印加時に透過光が最小になるように
ガラスの両側に張り合わせて薄膜二端子素子型アクティ
ブマトリクス液晶表示パネルを完成する。これにより、
画素ピッチ312μmのカラーパネルを作製したとこ
ろ、開口率は従来の54%から71%まで向上すること
ができた。
【0022】図3は、第2の発明により得られる薄膜二
端子素子型アクティブマトリクス液晶表示パネルの一部
分の透視平面図であり、図4はその断面図である。
【0023】下部ガラス基板6には、下部電極としてC
rを30nm〜60nm程度の厚さにスパッタ法により
形成し、通常のフォトリソグラフィ法により、薄膜二端
子素子の下部電極となる非線形抵抗素子接続電極1が形
成される。次に非線形抵抗体2としてSiH4 ガスとN
2 ガスを用いてグロー放電分解法により窒化シリコン層
の非線形抵抗体2を80nm〜200nm程度の厚さに
形成し、フォトリソグラフィ法によりパターン化する。
続いて上部電極としてCrをスパッタ法により100n
mの厚さに形成し、フォトリソグラフィ法によりパター
ン化し、走査電極16となる。画素電極5として酸化イ
ンジウム−スズ(通常ITOとよばれている)をスパッ
タ法により30nm〜50nm程度の厚さに形成し、パ
ターン化する。
【0024】上部ガラス基板14には、Crを100n
m〜150nm程度の厚さに形成しパターン化し、走査
電極16と、画素電極5と走査電極16間上、及び、非
線形抵抗素子15上と、画素電極5と非線形抵抗素子1
5間上にのみに遮光体13を形成する。この後、カラー
フィルタ12を画素電極5に合わせて、通常の顔料分散
法や染色法等を用いて形成する、モノクロパネルではこ
のカラーフィルタ12は形成しない。オーバーコート材
11を塗布した後、ITO膜を形成、パターン化し、対
向透明データ電極17とする。
【0025】下部ガラス基板6と上部ガラス基板14と
は非線形抵抗素子15面及び対向透明データ電極17面
に配向処理をほどこした後、前記配向処理を施した面を
向き合わせてガラスファイバ等のスペーサを介して張合
わされ、通常のエポキシ系接着剤によりシールする。セ
ル厚は5μmとする。その後TN型液晶を注入し液晶層
9とし、これを封止する。この張り合わせたガラス基板
の外側に偏光板8を偏光面が同じになるようにし、電圧
無印加時に透過光が最小になるようにガラスの両側に張
り合わせて薄膜二端子素子型アクティブマトリクス液晶
表示パネルを完成する。これにより、画素ピッチ312
μmのカラーパネルを作製したところ、開口率は78%
まで向上することができた。
【0026】図5は、第3の発明により得られる薄膜二
端子素子型アクティブマトリクス液晶表示パネルの一部
分の透視平面図であり、図2はその断面図である。遮光
体13を図5に示したように画素電極5上以外すべてに
形成した以外は実施例1と同様に試作した。これによ
り、画素ピッチ312μmのカラーパネルを作製したと
ころ、開口率は71%まで向上することができた。
【0027】図6は、第4の発明により得られる薄膜二
端子素子型アクティブマトリクス液晶表示パネルの一部
分の透視平面図であり、図4はその断面図である。遮光
体13を図6に示したように画素電極5上以外すべてに
形成した以外は実施例2と同様に試作した。これによ
り、画素ピッチ312μmのカラーパネルを作製したと
ころ、開口率は71%まで向上することができた。
【0028】実施例では非線形抵抗体を窒化シリコンに
限ったが、この他シリコンカーバイド、酸化シリコン、
窒化タンタルなどでも同様な効果が得られた。
【0029】
【発明の効果】本発明を適用するならば1画素の開口率
を上げることができ、高コントラストで低消費電力のデ
ィスプレイを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の薄膜二端子素子型アクティブマト
リクス液晶パネルの一部の透過平面図である。
【図2】第1及び第3の発明の薄膜二端子素子型アクテ
ィブマトリクス液晶パネルの一部の断面図である。
【図3】第2の発明の薄膜二端子素子型アクティブマト
リクス液晶パネルの一部の透過平面図である。
【図4】第2及び第4の発明の薄膜二端子素子型アクテ
ィブマトリクス液晶パネルの一部の断面図である。
【図5】第3の発明の薄膜二端子素子型アクティブマト
リクス液晶パネルの一部の透過平面図である。
【図6】第4の発明の薄膜二端子素子型アクティブマト
リクス液晶パネルの一部の透過平面図である。
【図7】従来の薄膜二端子素子型アクティブマトリクス
液晶パネルの一部の透過平面図である。
【図8】従来の薄膜二端子素子型アクティブマトリクス
液晶パネルの一部の断面図である。
【符号の説明】
1 非線形抵抗素子接続電極 2 非線形抵抗体 3 データ電極 4 画素接続電極 5 画素電極 6 下部ガラス基板 7 配向膜 8 偏光板 9 液晶層 10 対向透明走査電極 11 オーバーコート材 12 カラーフィルタ 13 遮光体 14 上部ガラス基板 15 非線形抵抗素子 16 走査電極 17 対向透明データ電極

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非線形抵抗素子を介してデータ電極と画
    素電極とが接続されてなる下部基板と、前記画素電極と
    対応して対向透明走査電極を設けた上部基板と、この上
    下部基板に挟まれた液晶とからなる液晶表示パネルにお
    いて、電圧無印加状態で黒表示となるノーマリブラック
    表示を用い、かつ、前記データ電極上と、前記画素電極
    と前記データ電極間上、及び、前記非線形抵抗素子上
    と、前記画素電極と前記非線形抵抗素子間上にのみ対向
    基板側に光を遮断する遮光体を設けたことを特徴とする
    液晶表示パネル。
  2. 【請求項2】 非線形抵抗素子を介して走査電極と画素
    電極とが接続されてなる下部基板と、前記画素電極と対
    応して対向透明データ電極を設けた上部基板と、この上
    下部基板に挟まれた液晶とならなる液晶表示パネルにお
    いて、電圧無印加状態で黒表示となるノーマリブラック
    表示を用い、かつ、前記走査電極上と、前記画素電極と
    前記走査電極間上、及び、前記非線形抵抗素子上と、前
    記画素電極と前記非線形抵抗素子間上にのみ対向基板側
    に光を遮断する遮光体を設けたことを特徴とする液晶表
    示パネル。
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