JPH04102830A - 多色液晶表示パネル - 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〕 本発明はカラー液晶表示パネルにおける多色化の技術に
係り、特に視野角の広い多色カラーパネルを提供するも
のである。

〔従来の技術〕 従来、液晶表示パネルの明るさの階調を選択する方法と
して以下の技術が用いられていた。

第２図は液晶表示パネルの１画素を示す説明図であり下
部電極１．上部電極２．液晶分子３で構成される。この
上下の電極に印加する電圧により、液晶分子３の配列状
態が第２図（ａＬ　（ｂＬ　（ｃ）のように変わる。（
ａ）はホモジニアス配列、（ｂ）は傾斜配列、（Ｑ）は
ホメオトロ配列と呼ばれている。

このように液晶の配列状態の変化に伴ない、この画素部
の光透過率を第３図に示すように変えることができる。

第３図中に各々の状態での光透過率を示した。（ａ）は
黒レベル、（ｂ）は中間レベル、（ｃ）は白レベルの状
態を示す。ただし、（ａ）の状態を黒とするか白とする
かは偏光板との組合わせで決定する。

中間の明るさ（カラーの場合には中間色）を得るには第
２図（ｂ）に示すような傾斜配列の程度を変えて行なう
方法が採られていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は明るさの階調（中間色）を出すことがで
きるものの、下記の点について問題があった。

前述したように従来技術は液晶の傾斜配列を利用して中
間の明るさを表示している。しかしながら傾斜配列は第
３図より明らかなように、わずかな電圧の違いで透過率
が大きく変化するために、液晶パネル全体での明るさの
均一性を保つのが困雛であったり、さらに傾斜配列状態
での透過率は見る角度により変化するために視野角特性
が悪く、見る角度により階調や中間色の色が変わるなど
の欠点がある。

本発明は上記欠点のない階調表示、中間色表示を可能に
する技術を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明では、傾斜配列を用い
ずに均一性、視野角特性の良いホメオトロピック、ホモ
ジニアス配列のみで階調表示を行なう。そのためには第
４図に示すように１画素をｒＲ） 複数の異なる面積を持つ小画素領域に分ける。例えば第
４図において面積Ｓ□ｌ　ＳＺＩ　ｓ、の比を１＝２＝
４に選べば第１表に示すように各々の小画素領域の明暗
を組合わせることにより８つの階調を表示することが可
能となる。赤、青、緑もしくは赤、青、緑、白などのカ
ラーフィルタと組合わせることにより、５１２色、４．
０９６色の中間色を表示することも可能となる。もちろ
ん、液晶配列状態は安定な特性を有するホモジニアスと
ホメオトロピック配列しか使用しないので均一性、視野
角特性は大幅に改善される。

〔作用〕

上述したように１画素を面積が整数比の関係にある複数
の小画素に分割し、この小画素の明暗を組合せることに
より階調表示が可能となる。しかも、液晶配列状態は安
定な特性を有するホモジニアス配列とホメオトロピック
配列しか使用しないので均一性、視野角特性は大幅に改
善できる。

次に実際のパネル構成について説明を補足する。

本発明の利用したパネルの回路例を第５図から第８図に
示す。

第５図は１画素を面積Ｓ□＋　８２１８３　の３つの小
画素に分離し、その各々を薄膜トランジスタＴ□１１　
Ｔ工２．Ｔ□３で駆動するようにしたものである。信号
端子Ｄ工、Ｄ２には、周期的に符号が変わる単純な電圧
パルス列（この場合３列）が印加される。このパルス列
はＢ１．　Ｂ２．　Ｂ３端子（小画素２選択端子）に順
次印加される電圧パルスに同期して印加される。このＤ
□、Ｄ２に印加される３列の電圧パルス列の組合わせで
明るさを選択できる。従来はＤ□、Ｄ２に印加する電圧
の大きさで明るさを選択していたが、本発明では３列の
電圧パルスの組合わせで明るさを選択する点が異なる点
である。

Ｇ１．Ｇ２．Ｇ３はゲート端子であり、ＬＣは液晶を示
し、ＣＯＭは対向電極を示す。Ｄ１□、Ｄ工２゜Ｄ□３
は各々、信号線を示す小画素選択用の薄膜トランジスタ
ＴＢ□１．　ＴＢ工２．　ＴＢＢ１０・・・は表示部と
信号端子との間に配置される。

動作の説明をする。例えばＳ工ｌ　ｓｚｙ　Ｂ３で構成
する画素を表１で示す階調５の明るさにする場合にはＢ
□、　Ｂ２．　Ｂ３端子に順次例えば＋５■の電圧を印
加すると同時にこれに同期して、Ｄｌに例えば−５Ｖ、
−１０Ｖ、−５Ｖの３例の電圧パルスを印加する。ただ
しＣ０Ｍ端子には一１０Ｖの電圧を印加する。この時ゲ
ート端子Ｇ１に＋５Ｖ、これ以外のゲート端子には一２
０Ｖの電圧を印加しておく。これでこの画素は階調５の
明るさを表示する。

第　　１　　表 第６図は第５図と同様であり、付加容量Ｃａｄｄが加え
られている点が異なる。駆動方法は第５図と全く同様に
行なう。

第７図は小画素選択用の薄膜トランジスタＴ　Ｂ１、ｙ
ＴＢ□２．　ＴＢＢ１０・・をゲート端子側に配置した
例である。この場合、Ｓｌ、Ｂ２．Ｂ３で１つの画素を
形成する。

動作を説明する。例えば、表１で示す階調５の明るさに
する場合には、ゲート端子Ｇ１に一２０■から＋５ｖの
振幅を持つ３個のパルス列を印加する。他のゲート端子
は一２０Ｖにしておく。この３個のパルス列に同期して
Ｂ□、Ｂ２．Ｂ３端子に順次パルスを印加し、小画素Ｓ
□ｌ　Ｓｏｌ　Ｂ３　の薄膜トランジスタＴ１１．　Ｔ
１□、Ｔ工３を順次オン（ＯＮ）にする。同時に信号端
子に前述した３列の電圧パルス、例えば−５Ｖ、−１０
Ｖ、−５Ｖの３列のパルスを印加する。これでこの画素
は明るさ５の階調を表示する。

第８図は第７図に付加容量Ｃａａｄを加えた場合の例で
あり、動作は第７図と全く同様にできる。

〔実施例〕

先ず第６図の回路例で説明する。この回路を実現した平
面パターンを第１図に示す。第９図にＴＦＴ部の断面図
を示す。これらの図を用いて製作方法を説明する。

ガラス基板１０の上にスパッタ法でＣｒを１０００人形
成し、ホトエツチングプロセスによりパターン化し、グ
ー１〜配線１１を形成する。プラズマＣＶＤ法により、
ＳｉＮ膜、非晶質シリコン（ａ−８ｉ）膜、不純物（Ｐ
）を含んだａ−８ｉ膜（ｎ＋層）を各々、３５００人、
２０００人。

５００人連続堆積し、ホトエツチングプロセスにてｎ＋
膜、ａ−８ｉ膜を島状に加工して、薄膜トランジスタ部
（Ｔ□１１　Ｔ工２．Ｔよ、）と配線交差部Ｂにのみｎ
”ａ−８ｉ膜（１５）を残す。窒化シリコン膜（Ｓ　ｉ
　Ｎ膜）１７は端子部上コンタクトホールなどの部分を
エッチオフする。

次に、酸化インジウムＣＩＴＯ）をスパッタ法で１００
０人堆積し、ホトエツチングプロセスにて加工し、画素
電極１６を形成する。この時、各各の小画素面積Ｓ１．
Ｂ２．Ｂ３　の比は開口率が１−＝２＝４になっている
。この上にＣｒを１０００人、ＡＱを４０００人スパッ
タにて堆積し、ホトエツチングプロセスにて加工し、信
号線Ｄ工□。

（１ｎ） Ｄ□２．Ｄ□３、ドレイン電極１８．ソース電極１９を
形成する。これで薄膜トランジスタＴ１□、’ｒ１２゜
Ｔ□３が完成する。

この薄膜トランジスタのＷ／Ｌは同じである必要はなく
、画素面積Ｓ工ｌ　Ｓ２１　ｓ３　に応じて小さくする
。付加容量Ｃ＆１．はゲーＩ・配線１１と画素電極１６
とが重なった部分で形成される。この重なりをなくせば
第５図の回路例になる。

この上に保護膜としてプラズマＳｉＮ膜２０を１μｍ形
成する。これてＴＰＴ基板が完成する。

この」二に配向膜を形成し、ラビングを施す。一方、画
素電極に対応してＲ，Ｇ、Ｂのカラーフィルタを配置し
た対向電極基板を準備し、この両基板を対向して貼合わ
せ、間に液晶を封止してパネルが完成する。小画素選択
用の薄膜トランジスタはこの小画素駆動用のトランジス
タと同時に形成する。

なお、２層配線部は第１図のようにゲート配線材料１１
とドレイン電極材料１８とで構成する。

以上の実施例ではゲート電極１１をＣｒで形成したが、
ＡＱ、でも良い。この場合、第１０図に示す断面となる
。製法としては、ガラス基板１０上にＡｆｌもしくはＡ
Ｑを主体とする金属をスパッタ法で２８００人形成し、
ホ１−エツチングプロセスにてゲートパターンに加工し
１１′を作る。これを陽極酸化し、Ａｐ２０３膜を１０
００〜２０００人形成して、１１”を形成する。陽極酸
化の場合、端子やコンタク１〜ホール部などＡＱ２０３
が不必要な部分はホトレジストでマスキングしておく。

第１１図にやはり第５図の回路例を実現する別のパター
ンを示した。記号も製法も前述の例と同じであり省略す
る。

第１２図には第８図の回路例を実現した平面パターンを
示した。この場合も、記号、製法とも前述の通りであり
省略する。

〔発明の効果〕

本発明によれば液晶分子の傾斜配列を利用することなし
に階調表示ができるので、明るさの均一性の改善、視野
角特性の改善に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す液晶表示パネルの平面図
、第２図は液晶表示素子の説明図、第３図は液晶表示素
子の光透過特性図、第４図は本発明の画素構成を示す平
面図、第５図乃至第８図は本発明の表示パネルの等何回
路を示す図、第９図。 第１０図は薄膜トランジスタの断面図、第１１図。 第１２図は本発明の他の実施例になる液晶表示パネルの
平面図である。 ＴＴ１１　Ｔ１２．　Ｔ、３・・・小画素駆動用トラン
ジスタ、Ｇ工、Ｇ２・・・グー１〜配線、ＤＴ１．Ｄ□
２．Ｄ１３・・・信号線、Ｓ□＋　Ｓｏｌ　Ｓ３　・・
・小画素表示領域、Ｂ・・・配線交差部、１１−・ゲー
ｈ　（Ｃｒ）　、１５−ａ−８ｉ膜、１６・・・透明電
極（ｉＴＯ）　、１８．１９・・・ドレイン、ソース電
極（Ｃｒ　／　Ａ　Ｑ　）　、　Ｃａａａ・・・付加容
量部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マトリクス状に画素を配列した液晶表示パネルにお
   いて、各画素を各々の面積が整数倍の関係になるように
   複数の小画素に分割し、この小画素の点灯状態を組合わ
   せることにより中間調を表示せしめることを特徴とする
   液晶表示パネル。 ２、前記画素を面積比が１：２：４の関係にある３つの
   小画素に分割することにより各々の画素が８階段の明る
   さを表示できるようにした請求項第１項記載の液晶表示
   パネル。 ３、複数のゲート線を上記ゲート線に交叉するように形
   成された複数の信号線と、上記ゲート線と信号線との交
   点に接続された薄膜トランジスタとこれに上記トランジ
   スタに接続された画素電極を少なくとも有する液晶表示
   パネルであって、前記画素電極を各々の面積が整数倍の
   関係になるように複数の小画素電極に分割し、この小画
   素電極の点灯状態を組合わせることにより中間調を表示
   せしめることを特徴とする液晶表示パネル。 ４、前記画素電極を面積比が１：２：４の３つの小画素
   電極に分割することにより各々の画素が８段階の明るさ
   を表示できるようにした請求項第３項記載の液晶表示パ
   ネル。 ５、ひとつの画素電極を構成する前記小画素電極を駆動
   する薄膜トランジスタのゲート電極が共通のゲート配線
   に接続され、ドレイン電極が互いに分離された信号線に
   接続されていることを特徴とする請求項第３項、第４項
   記載の液晶表示パネル。 ６、前記信号線と信号端子との間に小画素選択用の薄膜
   トランジスタを介在させていることを特徴とする請求項
   第５項記載の液晶表示パネル。 ７、ひとつの画素電極を構成する前記小画素電極を駆動
   する薄膜トランジスタの信号電極が共通の信号線に接続
   され、ゲート電極が互いに分離しているゲート配線に接
   続されていることを特徴とする請求項第３項、第４項記
   載の液晶表示パネル。 ８、前記ゲート配線とゲート端子との間に小画素選沢用
   の薄膜トランジスタを介在させていることを特徴とする
   請求項第７項記載の液晶表示パネル。 ９、対向基板上に配列するカラーフィルタを赤、緑、青
   の３色の組合わせ配列とし、５１２色の色を表示せしめ
   る請求項第２項、第４項記載の液晶表示パネル。 １０、対向基板上に配列するカラーフィルタを赤、緑、
   青、白の４色の組合わせ配列とし、４０９６色を表示せ
   しめる請求項第２項、第４項記載の液晶表示パネル。