JPH01297623A - アクティブマトリックス形表示パネル - 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〕 本発明は表示媒体に液晶等を用い、表示面内に行列配置
された各画素に付属してその表示駆動用に駆動素子が組
み込まれるアクティブマトリックス形の表示パネルであ
って、画素の表示を互いに分離するための遮光性のマス
クが組み込まれるとくにカラー表示に適するものに関す
る。

（従来の技術） いわゆるフラット形構造の上述のアクティブマトリック
ス形表示パネルはテレビ等の可変画像の表示に適するも
ので、従来のＣＲＴ表示装置に較べて格段に小形かつ軽
量化できる特長があり、とくに表示媒体に液晶を用いる
ものが最も実用化が進んでいる。テレビ用等の複雑な画
像を高精度でこれに表示できるようにするためには、表
示面内に配列する画素の数が多゛い程よいが、画素数を
増やすと解像度が低下しやすい傾向があるので、画素ご
とに表示駆動素子として種々の非線形特性をもつ素子を
組み込むアクティブマトリックス形とするのが有利で、
現在この種の比較的小形のものの実用化が始まっている
。この組み込み用駆動素子は表示パネルの１対の基板間
の数ｐ程度のごく狭い隙間内に納めてしまう要があるの
で、薄膜トランジスタや薄膜ダイオード等の薄膜素子が
専らこれに用いられる。

また、テレビ画像にはもちろんカラー表示が望ましいの
で、この種の表示パネルには各画素に対応してカラーフ
ィルタが組み込まれ、さらにカラー表示上の色ずれをな
くすために、画素の表示を相互に分離する遮光性のいわ
ゆるブラックマスクが組み込まれるのがふつうである。

本発明はかかる遮光マスクを組み込んだアクティブマト
リックス形表示パネルに関するもので、まずその概要を
第３図以降を参照しながら説明する。

第３図はカラーフィルタを備えたアクティブマトリック
ス形表示パネルの６画素分の等価回路図であって、画素
ｔｐｉ１０と走査電極２０と駆動素子３０が組み込まれ
たアクティブマトリックス基板側が実線で、それと対向
するもう一方の基板側が破線でそれぞれ示されている６
画素電極１０はアクティブマトリックス基板の面内に行
列状に多数個配列され、この例では行方向に並ぶ画素電
極に共通に走査電極２０が設けられ、各画素電極１０と
走査電極２０との間にそれぞれ駆動素子３０が接続され
る。この例での駆動素子３０はＦｉｌ膜ダイオードであ
って、この場合には図示のように互いに逆並列接続され
た正負両方向のダイオード３０ｐおよび３０ｎによって
１個の駆動素子３０が構成される。もう一方の基板側に
は、アクティブマトリックス基板側の列方向に並ぶ画素
電極】Ｏに共通に対向するように、図の上下方向に細長
な表示電極６２が設けられ、その各画素電極に対面する
表面には赤、青および緑の３色のカラーフィルタ　６４
ｒ、６４ｂ＃よび６４ｇが配置される。このカラーフィ
ルタの３色は、行方向に順序にかつ例えば図示のように
同色が対角線状に並ぶように配置される０両基板間には
液晶等の表示媒体８０が封入される。

表示に際しては、表示電極６２をいわゆるデータ線とし
走査電極２０を垂直走査線として、走査周期ごとに極性
を切り換えながら所定の表示電圧を走査電極２０と表示
電極６２との間に与える。走査電極２０に正の電圧が掛
かったときは正方向のダイオード３０ｐが、負の電圧が
掛かったときは負方向のダイオード３０ｎがそれぞれ導
通して、走査電極２０上の表示電圧を画素電極１０に伝
達する。これによって、各画素ＴＸ極１０と表示電極６
２との間の表示媒体８０に表示電圧が掛かって、各画素
がそれに対応するカラーフィルタの色で表示される。

第４図は従来のカラー表示用のアクティブマトリックス
形表示パネルの構造を一部拡大断面で示すものである０
図の下側のアクティブマトリックス基板５０では、通明
なガラスの絶縁基板１の上面に前述の画素電極１０．走
査電極２０および駆動素子３０が設けられている。これ
に対向するもう一方の基板６０には、同様な絶縁基板６
１の下面に表示電極６２が設けられ、さらに遮光マスク
６３がアクティブマトリックス基板側の画素電！’！ｉ
ｌｏの相互間に対応する位置に設けられている。３色の
カラーフィルタ６４ｒ、　６４ｂ、　６４ｇは、例えば
この遮光マスク６３の間にゼラチン等を３Ｎの膜に塗着
しながら、その画素電極１０に対向する部分を染料等で
順次所望の色に染めたものである。遮光マスク６３は、
黒色の膜をそれ専用に設けるか、カラーフィルタの２な
いし３色の重ね合わせによって形成される０両基板５０
および６０は図示のようにそれらの周縁に沿って接着膜
７０によって相互に接着され、この接着膜７０に囲まれ
た両者間の隙間に液晶等の表示媒体８０が封入される。

第５図はアクティブマトリックス基板５０の１画素分の
平面的な構造に、対向基板６０側の遮光マスク６３を重
ね合わせて示すものである。かく画素電極１０はほぼ方
形の輪郭に形成され、行方向に並ぶ画素電極に共通に図
の左右方向に延びる走査電極２０が設けられている。駆
動素子を構成する正方向のダイオード３０ｐは走査電極
２０の上に作り込まれてその頂部が接続膜８により画素
電極１０と接続され、負方向のダイオード３０ｎは逆に
画素電極ｌＯの上に作り込まれて接続膜８により走査電
極２０と接続される。ダイオードの側面部を接１膜８と
絶縁するために、ｔ＠緑模膜７接続膜８の下で両ダイオ
ードを共通に覆うように設けられる。

対向基板側の遮光マスク６３は、図でハツチラグを施し
て示すように、アクティブマトリックス基板側の走査′
Ｔ：１極２０を含む画素電極１０の相互間を覆う枠状に
形成される。従って、各画素電極１０は対向基板側の遮
光マスク６３で取り囲まれることになり、これによって
各画素の色表示が相互に分離されて混色ないし色ずれが
防止される。

第６図はダイオード３０ｎの断面構造を示すものである
。アクティブマトリックス基板の絶縁基板１の上に透明
な導電性薄膜からなる画素電極ｌＯと走査電極２０とが
形成され、画素電極１ｏの上に薄い金属の上部遮光膜３
および上部遮光膜４で挟まれた非晶質シリコン等のｐｉ
ｎ構成の半導体膜４がダイオードの本体部として作り込
まれる。絶縁膜７は前述のようにこのダイオード本体を
覆うように設けられ、この本体部の頂面に明けた窓を介
して導電接触する接続１ＰＪ８によって、ダイオード３
０ｎが走査電極２０と接続される。

〔発明が解決しようとする課題］ ところで、上述のようなアクティブマトリックス形表示
パネルは、表示媒体８０に掛ける表示電圧を制御してそ
の光透過率を変化させるなどの原理で表示を行なうもの
で、表示パネルを通して光を透過させる要があるから、
この際に駆動素子３０がかなり強い光によって照射され
る。しかし、Ｖ１＃１素子用の非晶質シリコン等の半導
体膜４はふつう光導電性ないしは光起電力性があるから
、光によって照射されるとその本来の動作に狂いが生じ
ることになる。このため、半導体膜４は第６図に示すよ
うに、１対の遮光膜３と５によって挟まれて透過光から
遮蔽されているのであるが、実際にはその側面４ａから
若干の散乱光が半導体膜４に侵入しやすく、このために
駆動素子３０の動作が必ずしも正確でなくなり、あるい
は光による漏れ電流によって表示の鮮明度が低下する問
題がある。

一方、上述の遮光マスク６３は画素間の混色を防止しあ
るいは各画素の表示の鮮明度を上げる上の効果が高いが
、その組み込みに手間の掛かる工程が必要である。黒色
のフィルタをそれ専用に塗布かつパターンニングするの
が最もマスク効果が高いが工程数が増加し、カラーフィ
ルタの重ね合ねで形成するのは工程上は有利であるがそ
のマスク効果は必ずしも高くない。

本発明はかかる問題点を解決して、駆動素子に対する遮
光効果が高く、かつ遮光マスクの組み込みに特別の手間
を要しないアクティブマトリックス形表示パネルを得る
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段〕 この目的は本発明によれば、前述のように表示面内に行
列配置された各画素に付属してその表示駆動用の駆動素
子が組み込まれ、かつ画素の表示を互いに分離するため
の遮光性のマスクが設けられるアクティブマトリックス
形表示パネルに対して、遮光マスクを表示パネルの１対
の基板中の駆動素子と画素電極が組み込まれるアクティ
ブマトリックス基板側に設けるようにし、この遮光マス
クを駆動素子用絶縁と共用の遮光性の絶縁膜で構成し、
駆動素子部からこの遮光性絶縁膜を延在させて各画素を
極を周縁から取り囲むパターンの遮光マスクを形成させ
ることにより達成される。

上記の遮光性絶縁膜としては、例えばカーボンブラック
を含有するポリイミド等の樹脂膜や金属）ＩＮを窒化シ
リコンや酸化シリコンの膜で挟んだ複合膜を用いること
ができる。前者はカーボンブラックの含有量をあまり増
すと絶縁性が低下するが、半導体膜を挟む金属の遮光膜
と併用して半導体膜の側面への散乱光の侵入を防ぐだけ
に用いれば、絶縁性と適度の遮光性とを兼備させること
が可能で、もちろん画素の表示の相互分離に要する程度
の遮光には充分である。後者の複合膜では、金属Ｗｌ膜
で遮光し窒化シリコン膜等で絶縁できるので、遮光性絶
縁膜として充分な性能をもち、この場合には半導体膜用
の上部遮光膜を省略することも可能であるが、そのフォ
トエツチングの際に金属薄膜だけを若干オーバーエツチ
ングして、それをエツチング面に露出させないようにす
るのが望ましい。

〔作用〕

本発明は、前述の駆動素子への散乱光の侵入防止と、画
素の表示の相互分離のためのマスクとには、いずれも遮
光性が必要であること着目して、従来は対向基板側に設
けられていた遮光マスクを駆動素子のあるアクティブマ
トリックス基板側に設けることにより、まずこの遮光マ
スクを駆動素子に対する遮光と共用できるようにし、か
つ従来から駆動素子をその側面を含めてほぼ完全に覆っ
ている絶縁膜に遮光性をも持たせることが可能なことに
着目して、駆動素子用のこの遮光性絶縁膜を駆動素子部
から延在させて、画素電極を取り囲むパターンの遮光マ
スクをも形成させるようにしたものである。

駆動素子用の絶縁膜は元来その側面をも覆うものである
から、これに遮光性を持たせることにより、散乱光の側
面からの侵入を完全に防止することができ、かつこの遮
光性絶縁膜を利用して遮光マスクを形成することにより
、画素の表示の相互分離性能が従来と変わらない遮光マ
スクを駆動素子の作り込みと同工程でアクティブマトリ
ックス基板側に組み込むことができ、これによって本発
明の前述の課題が解決される。

〔実施例〕

以下図を参照しながら本発明の詳細な説明する。第１図
は本発明による表示パネルの一実施例におけるアクティ
ブマトリックス基板の１画素分の拡大平面図、第２図は
そのＹ−Ｙ矢視断面図である。この実施例では、駆動素
子は前と同じくダイオードで構成され、また遮光性絶縁
膜には金属薄膜を含む複合膜が用いられるものする。

第２図の絶縁基板１はガラス板であって、その上面にＩ
ＴＯ（インジニウム錫酸化物）＋　Ｓｎｏ！ｙ　Ｉｎｔ
０３等の透明な導電性膜２を蒸着法や熱ＣＶＤ法により
　０．１ｎ程度の厚みに被着し、そのフォトエツチング
により第１図に示すパターンで画素電極１０および走査
電極２０をそれぞれ形成する。

この例でのダイオード本体部は遮光膜３．半導体膜４お
よび電極膜５からなり、この内の電極膜５はその上に金
属薄膜を含む遮光性絶縁膜６が設けられるのでとくに遮
光性を要せず、主に半導体膜４と接続膜８の間の接続抵
抗を下げる目的で設けられる。下側の遮光膜３には遮光
性が要求されるので、例えばクロムを蒸着法やスパッタ
法で最低０．１ｎ程度の厚みに被着したものがこれに用
いられる。半導体膜４用には、ｐｔｎ３７Ｉ構成の非晶
質シリコンを通例のようにプラズマＣＶＤ法によって０
．３〜０．５ｎの厚みに成長させる。電極膜５は遮光膜
３と同じくクロムであってもよいが、遮光性絶縁膜中の
金属薄膜にクロムを用いる場合には、これとエツチング
率が異なる金属例えばアルミが用いられ、スパッタ法等
で０．１ｎ程度の厚みに被着される。これらの３７ｉＪ
は例えばふっ素糸の反応ガスを用いて同時にドライエツ
チングされ、これによって第１図に示すように駆動素子
３０としてのダイオード３０ｐおよび３０ｎの本体部が
それぞれ方形のパターンで形成される。

この例での遮光性絶縁膜６は絶縁膜６ａと金属膜６ｂと
絶縁膜６ｃとを合わせた３１！構成であって、この内の
絶縁膜６ａおよび６ｃには窒化シリコンや酸化シリコン
が、遮光用の金属膜６ｂにはクロムやアルミが用いられ
る。絶縁膜６ａオよび６ｃ用の例えば窒化シリコン膜は
、シランとアンモニアを原料ガスとするプラズマＣＶＤ
法で０．２〜０．４ｎの厚みに成長させ、金属膜６ｂ用
の例えばクロム膜はスパッタ法等で０．１ｎ程度の厚み
に被着する。これらの３層は、同時に例えば４ふっ化炭
素に１０％程度の酸素を混合した反応ガスを用いるドラ
イエツチング法でパターンニングされ、ダイオード用の
遮光性絶縁膜６およびこれと連続した遮光マスク４０と
される。遮光マスク４０は第１図にハツチラグを施して
示されており、図示のように駆動素子３０が作り込まれ
た場所から延在され各画素電極１０を周縁から取り囲む
パターンとされ、これによって走査電極２０を含む画素
電極１０の相互間は、この遮光マスク４０によって完全
に覆われる。

駆動素子３０付近では、この遮光マスクは両ダイオード
３０ｐと３０ｎを共通に覆う遮光性絶縁膜となり、上の
パターンニングと同時に第１図に示すように、後で設け
られる接続膜８とのダイオードとの接続部には窓４１が
９画素電極１０および走査を極２０との接続部には窓４
２オよび４３がそれぞれ抜かれる。第２図かられかるよ
うに、かかる窓４１等には金属の接続膜８が設けられる
ので、遮光性絶縁膜中の金属膜６ｂがこの金属と接触し
ないように、前述のパターンニング終了後にこの金属膜
６ｂを僅かにオーバーエンチングして置くのが望ましい
、このオーバーエツチングは化学エツチングによるのが
よく、このためには例えば金属膜がクロムの場合には、
第二セリニウム酸アンモンの水溶液にごく短時間浸漬す
ることでよい。このエツチング液の種類は、ダイオード
本体部のｉｉｔ極膜６ｃに対する選択性が得られるよう
に選定される。なお、この際の図のオーバーエツチング
６ｄの稈度は、ふつう２〜３ｎもあれば充分である。

最後に、接続膜８用に例えばアルミを０．５〜１ｎの厚
みに各窓内の下部に導電接触するように蒸着法ないしス
パッタ法で全面被着し、そのフｔトエッチングにより接
続膜８を第１図に示すような短冊形等のパターンに形成
して、これでアクティブマトリックス基板５０の製作を
終える。このアクティブマトリックス基板５０は、前に
第４図に示したようにもう一方の基板６０と組み合わさ
れて表示パネルとされる。カラー表示パネルの場合、対
向基板６０側には表示電極とカラーフィルタが組み込ま
れるが、遮光マスクは本発明ではアクティブマトリック
ス基板５０側に組み込み済みなので、対向基板側には不
要である。

以上説明した実施例では遮光性絶縁膜は金属膜を含む複
合膜としたが、カーボンブラック等を含有する絶縁性の
樹脂膜とすることもできる。ただしこの場合には、駆動
素子に対する遮光性が上の実施例はど充分でないから、
ダイオード本体部の電極膜５は遮光膜とし、遮光性樹脂
膜には半導体膜の側面からの散乱光の侵入を防ぐだけの
役目を持たさせるのが望ましい、なお、樹脂膜に含有さ
せる成分としては、カーボンブラックのほか金属粉等の
吸光性は劣るが遮光性のあるものを利用することもでき
る。また、実施例では駆動素子が薄膜ダイオードである
としたが、薄膜トランジスタがこれに用いられる場合に
も、本発明をもちろん通用することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明においては、表示面内に行列配置さ
れた各画素に付属して駆動素子が組み込まれ、画素の表
示を互いに分離するための遮光マスクが設けられるアク
ティブマトリックス形表示パネルに対して、遮光マスク
を従来とは逆に駆動素子が組み込まれるアクティブマト
リックス基板側に設けて、画素表示の分離用の遮光と駆
動素子に対する遮光とが同じ基板上でできるようにし、
さらに駆動素子用の絶縁膜に遮光性を持たせて、これを
駆動素子部から延在させて各画素電極を周縁から取り囲
むパターン、の遮光゛７スクを形成させるようにしたの
で、駆動素子はその側面も遮光性絶縁膜によって完全に
囲まれてその半導体膜に散乱光が侵入するおそれがなく
なり、かつ遮光マスクを駆動素子用の遮光性絶縁膜と同
工程で作り込めるようになる。

このように、本発明は駆動素子に対する遮光効果を高め
ることによりその動作を正確にして表示の画質を向上す
るとともに、遮光マスクの組み込みに要する手間ないし
は工程を省いてその製作を合理化できる効果を有し、と
くにカラー表示用アクティブマトリックス形表示パネル
に適用して、その性能面と経済性の改善に顕著な効果を
発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までが本発明に関し、第１図は本発明
によるアクティブマトリックス形表示パネルの実施例を
示すアクティブマトリックス基板の１画素分の拡大平面
図、第２図はそれに組み込まれる駆動素子としてのダイ
オード部の断面図、第３図は本発明の対象例としてのカ
ラー表示パネルの等価回路図である。第４図以降は従来
技術に関し、第４図は従来のカラー表示用アクティブマ
トリックス表示パネルの一部拡大断面図、第５図はその
アクティブマトリックス基板の１画素分の拡大平面図、
第６図はそれに組み込まれるダイオード部の断面図であ
る０図において、 １ニアクチイブマトリツクス基板用絶縁基板、２：導電
性膜、３：遮光膜ないしは下部遮光膜、４：ＷＡ動素子
用半導体膜、４ａ：半導体膜の側面、５：電極膜ないし
は上部遮光膜、６：遮光性絶縁膜、６ａ、６ｃ：絶縁膜
、６ｂ：金属膜、７：絶縁膜、８：接続膜、１０：画素
電極、２０：走査電極、３０：駆動素子、３０ｐ：正方
向ダイオード、３０ｎ：負方向ダイオード、４０：遮光
マスク、４１〜４３：接続用窓、５０ニアクチイブマト
リツクス基板、６０：対向基板、６１：絶縁基板、６２
：表示電極、６３：従来の遮光マスク、６４ｒ、６４ｂ
、６４ｇ　：赤、青、緑のカラーフィルタ、７０：接着
膜、８０：表示媒体ないしは液晶、である。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　表示面内に行列配置された各画素に付属してその表示
   駆動用の駆動素子が組み込まれる表示パネルであって、
   画素の表示を互いに分離するための遮光性のマスクが組
   み込まれるものにおいて、遮光マスクが表示パネルの１
   対の基板中の駆動素子と画素電極が組み込まれる基板側
   に設けられ、この遮光マスクが駆動素子用絶縁と共用の
   遮光性の絶縁膜で構成され、駆動素子部から延在され各
   画素電極を周縁から取り囲むパターンに形成されたこと
   を特徴とするアクティブマトリックス形表示パネル。