JPH0772513A - アクティブマトリックス表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示装置中の欠陥を有する短絡した非線形装
置を含むスイッチ手段を識別する。 【構成】 本発明によるアクティブマトリックス表示装
置は、行及び列アドレス導体２２及び２４の組の間に接
続された表示素子１２のアレイを具える。表示素子電極
２０を、二つの並列なスイッチ手段を介して一組の関連
の行アドレス導体２２に接続する。スイッチ手段はそれ
ぞれ、少なくとも２個の２端子で双方向の直列に接続さ
れた非線形装置３０を具える。各スイッチ手段３０ａ，
３０ｂの非線形装置３０ｂは、隣接する表示素子に結合
したスイッチ手段３０ｂ，３０ｅの一方と共有するとと
もに、その一部を具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子光学材料をその間
に有する離間電極を含み、行及び列アドレス導体の組の
間に接続された表示素子の行及び列アレイを具えるアク
ティブマトリックス表示装置であって、行の表示素子
は、各々が直列接続の少なくとも２個の双方向非線形装
置を具える二つの並列スイッチ手段を介して、一組のア
ドレス導体にそれぞれ接続されたアクティブマトリック
ス表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上述した種類の表示装置を、データグラ
フィック又はビデオ（例えばＴＶ）表示の目的に用いる
ことができる。

【０００３】対向する支持プレート上に各表示素子が支
持された行及び列アドレス導体の間のスイッチ手段に直
列に接続され、かつ、各スイッチ手段が２個の双方向薄
膜ダイオード（ＴＦＤ）を具えるアクティブマトリック
ス液晶表示装置は、ＳＩＤ９０ダイジェスト(SID 90 di
gest) の522 〜525 頁に題名が「橋状構造のSiNx TFDを
有する無フリッカＬＣＤ」("Flicker-free LCD with Br
idge Structure SiNxTFD") である平井等による論文に
開示されている。２個のＴＦＤを用いることにより、ス
イッチ手段には、ある極性の電圧及び逆の極性の電圧を
用いて駆動する際ほぼ対称な電流／電圧特性が与えられ
る。

【０００４】アクティブマトリックス表示装置において
は、冗長のために表示素子電極と関連のアドレス導体と
の間に並列に複数のスイッチ手段を接続することも一般
に既知である。このような表示装置の例は欧州特許出願
明細書第0460747 号に記載されている。この表示装置で
は、液晶素子を具える表示素子はそれぞれ、各ガラス支
持プレート上に支持された一対の表示素子電極によって
規定され、支持プレート間には液晶材料が配置されてい
る。支持プレートはそれぞれ行及び列アドレス導体の組
を支持し、個々の表示素子が行及び列アドレス導体の交
差する交差領域に設けられている。列中の各表示素子の
一方の表示素子電極は、ＭＩＭ素子の形態の２個の２方
向性の薄膜ダイオード（ＴＦＤ）を具えるスイッチ手段
を介して、一方の支持プレート上の各アドレス導体に接
続されている。これらの薄膜ダイオードは直列接続され
て支持プレート上に支持されている。表示素子に結合さ
れた２個の直列接続されたＭＩＭ素子は、この表示素子
に結合された行及び列アドレス導体の間に印加される予
め設定された電圧に応じてターンオンされ、電荷を表示
素子に移してこれにより所望の表示効果を起こす閾特性
を有するスイッチ手段として動作する。この明細書に記
載された表示装置の例では、各表示素子電極は、表示素
子とアドレス導体との間に並列に接続された複数のこの
ようなスイッチ手段を介して、一方のプレート上のアド
レス導体に接続されている。

【０００５】通常単一のＴＦＤよりもＭＩＭのような２
個の直列接続されたＴＦＤを使用することは、特にデー
タグラフィックディスプレイでは重要である。ＴＦＤの
老化の影響によりＴＦＤの動作的な特性（Ｉ−Ｖ特性）
中にドリフトが発生し、単一のＴＦＤが用いられる場
合、表示素子に結合されたＴＦＤは動作中の時間に亘り
平均して同一の駆動電圧を受けず、したがって同一の応
力を被らないと、このようなドリフトの量は個々の表示
素子に対して異なるおそれがある。２個のＴＦＤを直列
に用いることにより、シフト量は減少される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】表示装置を製造するに
当たり、上述したような欠陥が時々ＴＦＤに生ずるおそ
れがある。数十万個のＴＦＤを有する広い区域の表示装
置では、１個以上のＴＦＤが欠陥と成りうる事態は重大
なことである。この欠陥により非常に短絡が生じやす
く、したがって欠陥のあるＴＦＤによってＴＦＤ端子間
を常時短絡するようになる。一方、ＴＦＤ端子間で常時
開回路となる欠陥も発生するおそれがある。表示素子と
そのアドレス導体との間に並列に２個（又はそれ以上
の）スイッチ手段を設けることにより、欠陥のある装置
により生じる問題を克服することができる。例えば一方
のスイッチ手段中のＴＦＤが開回路である場合、表示素
子は他方のスイッチ手段によってのみ駆動される。ＴＦ
Ｄが短絡する場合、関連の欠陥のあるスイッチ手段を、
既知の方法で例えばレーザスクライビングにより表示素
子の回路から永久的に切り離し、表示素子を駆動するに
当たり他のスイッチ手段のみで動作させたままにするこ
とができる。このような切り離しを行うことができるよ
うにする前に、欠陥のある特定のＴＦＤ又は少なくとも
欠陥のあるＴＦＤを含むスイッチ手段を識別する必要が
あるが、これは困難で、時間を消費するようになる。あ
場合には、例えば、個々の回路素子の視覚的な検査をマ
イクロスコープで行う必要がある。本発明の目的は、上
述した要求を満足せしめむものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、各表示
素子及びアドレス導体間に接続された前記二つのスイッ
チ手段のそれぞれの各双方向非線形装置は、隣接する各
表示素子と前記アドレス導体との間に接続された前記ス
イッチ手段の一方と共有するとともに、その一部を具
え、各スイッチ手段の少なくとも一つの他の双方向非線
形装置を、共有された装置とこの装置に結合された表示
素子との間に接続することを特徴とする冒頭で上述した
種類のアクティブマトリックス表示装置を設ける。この
配置により、欠陥を有する短絡した非線形装置を含む個
々のスイッチ手段の識別が非常に行いやすくなる。例え
ば二つのスイッチ手段に共有された非線形装置が短絡し
た場合、関連する二つの隣接する表示素子に影響が及ぼ
され、欠陥のある装置を、予め設定された検査電圧が印
加された際の表示出力により容易に識別することができ
る。それに対して、二つのスイッチ手段の間に共有され
ていない非線形装置が短絡した場合、欠陥のある装置は
１個のみの表示素子からの表示出力に専ら影響が及ぼさ
れる。欠陥のある装置を含む表示素子に接続された二つ
のスイッチ手段の特定の一つは、これらのスイッチ手段
のそれぞれが共有されない非線形装置を含むことを考慮
すると、例えば隣接する表示素子に与えられる検査駆動
信号すなわち極性を変えることにより比較的容易に決定
することができる。欠陥のある装置を含むスイッチ手段
を識別すると、このスイッチ手段を回路からレーザスク
ライビングによって切り離すことができる。関連する表
示素子はこの場合、他のスイッチ手段により単独にアド
レスされる。

【０００８】表示素子に接続された二つのスイッチ手段
の一つが開回路の非線形装置を含む場合、表示素子は他
のスイッチ手段を介してアドレスされ、あらゆる改善の
動作を必要とすることなく動作を適切に続ける。各表示
素子に結合された二つのスイッチ手段はしたがって開回
路の非線形装置の故障に対する許容公差が損なわれる。

【０００９】その結果、本発明は、第１に、短絡した非
線形装置を容易に識別して回路から取り除くことがで
き、同時に直列接続された非線形装置をスイッチ手段に
用いることができ、第２に、開回路の故障に対する許容
公差に適合することができるという利点を提供する。

【００１０】本発明の他の利点は、所定の個数の非線形
装置を具えるスイッチ手段を用いる表示装置に対して、
パネルに要求される非線形装置の全体的な個数が減少す
る点である。

【００１１】好ましくは、前記スイッチ手段はそれぞ
れ、直接に直列接続された第１及び第２の双方向性非線
形装置を具え、前記第１の非線形装置を前記アドレス導
体に直接接続するとともに隣接する表示素子のスイッチ
手段と共有し、前記第２の非線形装置を前記表示素子に
直接接続する。要求される装置の個数はこの場合最小に
なる。しかしながら、ある場合には各スイッチ手段は二
つ以上の非線形装置を具えることができる。例えば、各
スイッチ手段は、隣接する表示素子のスイッチ手段に共
通であるアドレス導体に直接接続されたものに直列接続
された３個の非線形装置を具えてもよい。あるいはま
た、３個の非線形装置のうちの２個、すなわちアドレス
導体に最も近い２個の非線形装置を、隣接する表示素子
のスイッチ手段の間に共有することができる。

【００１２】双方向で２端子の非線形装置を、従来既知
のような種々の種類のものとすることができる。好まし
くは非線形装置は、ＭＩＭ、後に説明するようにＭ−ｎ
−ｉ−ｎ−Ｍ，Ｍ−ｐ−ｉ−ｐ−Ｍ，Ｍ−ｉ−Ｓ，Ｍ−
ｐ−ｉ−ｎ−Ｍ又は同様な構造すなわち逆極性接続のシ
ョットキーダイオード装置のような薄膜ダイオード装置
を具える。これらの装置は全て、双方向で、ほぼ対称な
閾特性を呈し、逆方向にバイアスされ、かつ、印加され
る電圧の極性が反転されると双方向で全体に亘って電流
を流すことができる。

【００１３】本発明は特に、液晶表示素子を具える表示
装置に適用しうるが、他の種類のマトリックス表示装置
例えば電子泳動又はエレクトロクロミック表示素子を具
えるものにも同様に用いることができる。

【００１４】

【実施例】本発明によるアクティブマトリックス表示装
置の実施例を、特に液晶表示装置について以下詳細に説
明する。図１において、表示装置は、個々の表示素子１
２の行及び列のマトリックスアレイを有する液晶表示パ
ネル１０を具え、図１では２個の表示素子１２のみを表
す。各表示素子１２は、二つの離間したガラス基板１４
及び１５の対向する表面に支持された一対の電極を具
え、これらのガラス基板１４と１５との間には、ツイス
トネマチック液晶材料１６を配置する。ガラス基板１４
及び１５の対向する表面に、電気的かつ化学的な絶縁材
料の連続的な層１７及び１８を被覆する。ガラス基板１
４は、透明な導電材料（例えばＩＴＯ）で、それぞれが
一般に矩形の表示素子パッド電極２０のアレイを支持す
る。これらの表示素子パッド電極２０は行及び列で配置
され、かつ、各表示素子１２を規定する。このような表
示素子には通常のガラス基板１５は、離間されて平行な
一組の列アドレス導体２４を支持し、これらの列アドレ
ス導体２４は、表示素子の他の電極を構成する（この場
合表示素子パッド電極２０上に延在する）透明なＩＴＯ
部の細条を具える。

【００１５】同一行の全ての画像素子の表示素子電極２
０を、列アドレス導体２４に対して垂直に延在する一組
の平行な行アドレス導体２２の関連の一つに、関連のス
イッチ手段を介してガラス基板１４上で接続する。この
スイッチ手段は、２端子で、双方向電流のＭＩＭタイプ
の薄膜ダイオードの形態の非線形装置（図１に示さず）
を具え、この非線形装置を、各表示素子電極２０に隣接
するガラス基板１４上に支持し、かつ、後に説明するよ
うな特定の方法で接続する。連続的なＬＣ指向層２５及
び２６はそれぞれガラス基板１４及び１５上の構造を被
覆する。ガラス基板１４及び１５の外側表面を、極性層
（図示せず）により通常の方法で被覆する。

【００１６】個々の表示素子１２は、供給された映像情
報に従って表示素子１２を動作させるようにするととも
に表示素子１２の光透過を調節するように同調させて走
査信号を各行アドレス導体２２に順に供給し、かつ、映
像データ信号を列アドレス導体２４に適切に供給するこ
とにより、通常の方法で順次行にアドレスされる。表示
素子１２は、１フィールドに亘って表示画像を形成する
ように通常１１〜１５Ｖの印加電圧を用いて駆動され、
かつ、行上に時間に基づいてアドレスされ、１フィール
ドに亘って表示画像を形成する。非線形装置を表示素子
１２とこれらの行アドレス導体２２との間に配置した点
は別にして、以下説明するように、表示装置、表示装置
の動作及び表示装置の構成方法は、２端子で双方向の電
流の非線形スイッチング素子を用いる既知のアクティブ
マトリックスＬＣ表示装置と多くの点で類似している。
したがって上述した一般的な記載は簡潔にしている。こ
れらの点に関する他の情報については、既に上述した文
献及び参照のためにこの文献中に開示されている米国特
許明細書第4642620 号を参照すればよい。

【００１７】図２において、連続する３行で隣接する３
個の表示素子を具える通常のアレイ中の一群の代表的に
は小さい表示素子を、表示素子電極２０とこれらの電極
に関連する行アドレス導体２２との間に接続された双方
向非線形装置（この場合３０を付す）の配置を示す平面
図を線図的に表す。列アドレス導体２４の対応する部分
も一点鎖線で示す。概して言えば、液晶表示パネル１０
は数十万個の表示素子１２を具えることができることは
明らかである。

【００１８】各表示素子電極２０を、電気的に並列接続
された２個のスイッチ手段を介して各電極の行アドレス
導体２２に接続する。スイッチ手段のそれぞれを、直列
接続された２個の双方向非線形装置３０から成る非線形
回路によって構成する。個々の表示素子電極２０に結合
された２個のスイッチ手段のそれぞれの各非線形装置３
０は、それぞれ隣接した表示素子に接続されたスイッチ
手段の一部も具え、共有された非線形装置とこの非線形
装置に結合された表示装置との間に接続された少なくと
も１個の非線形装置を各スイッチ手段が有するように配
置する。双方向非線形装置はしたがって、それぞれ隣接
する表示素子に接続された２個のスイッチ手段に共通で
あり、かつ、表示素子と行アドレス導体２２との間に接
続された２個の並列なスイッチ手段のそれぞれは、異な
る隣接した表示素子に接続されたスイッチ手段に共通で
ある非線形装置を含む。したがって、例えば、２０ａで
示された表示素子電極を、直列に接続された装置３０ａ
及び３０ｂを具える第１のスイッチ手段と、装置３０ｃ
及び３０ｄを具える第２の、第１のスイッチ手段に並列
なスイッチ手段とを介して、行アドレス導体２２に接続
する。第１のスイッチ手段の一方の非線形装置３０ｂ
は、表示素子電極２０ａの左側に隣接する電極２０ｂに
接続したスイッチ手段の一方と共有であり、かつ、その
一部分を具える。このスイッチ手段は直列接続された装
置３０ｅ及び３０ｂを具える。同様に、第２のスイッチ
手段の装置３０ｄは、他の隣接した表示素子電極２０ｃ
に結合したスイッチ手段の一つと共通であり、このスイ
ッチ手段は直列接続された装置３０ｆ及び３０ｄを具え
る。二つの直接隣接した電極２０ｂ及び２０ｃの一つに
順に結合した第２のスイッチ手段は、これらの電極にそ
れぞれ隣接した表示素子のスイッチ手段と非線形装置を
共有し、以下同様である。行中で直接隣接する一対の表
示素子電極２０のそれぞれを、基本的には二つの直列の
非線形装置を、例えば電極２０ａ及び２０ｂに対して装
置３０ａ及び３０ｅを介して相互接続し、これらの非線
形装置の間の接続点を、共有された非線形装置例えば装
置３０ｂを介して行アドレス導体２２に接続する。表示
素子をそれぞれ、非線形装置例えば装置３０ａ，３０ｃ
を介してこの共有された非線形装置に接続し、装置３０
ａ及び３０ｃを単独で各表示素子に結合する。各行の二
つの端部に設けた２個の表示素子のそれぞれの最も外側
のスイッチ手段は、共有された非線形装置を含まない。

【００１９】各表示素子に結合された２個のスイッチ手
段（例えば表示素子電極２０ａの場合には装置３０ａ及
び３０ｂによって構成されたスイッチ手段及び装置３０
ｃ及び３０ｄによって構成されたスイッチ手段）は、ス
イッチ手段内の装置が欠陥を有し、開回路である場合に
は故障に対する許容公差を生じる。関連する表示素子は
この場合、表示素子の他のスイッチ手段を介して単独に
アドレスされる。例えば装置３０ｃが開回路の場合に
は、電極２０ａは装置３０ａ及び３０ｂによって駆動さ
れる。この場合、隣接する表示素子は、装置３０ｄ及び
３０ｆを具えるスイッチ手段を介して常時アドレスしう
るようになる。他方、装置３０ｄが開回路である場合、
隣接する表示素子は他のスイッチ手段を介してのみ同様
にアドレスされる。

【００２０】各スイッチ手段が２個の直列接続された非
線形装置から成るので、老化が原因の非線形装置のＩ−
Ｖ特性中のあらゆるドリフトの影響が少なくなる。

【００２１】各スイッチ手段は、欠陥があり、短絡した
非線形装置をある程度許容することができる。その理由
は、残りの非線形装置がスイッチ動作を行い続けること
ができるからである。しかしながら、残りの非線形装置
に損傷が生じるおそれがある。また、表示素子に結合さ
れた２個のスイッチ手段の動作特性の間に不均衡が存在
する。関連する表示素子によって生じる表示出力に、漏
れによる電圧低下が原因で悪影響を及ぼされ、その結果
コントラストが低減し、これはデータグラフックディス
プレイの場合には特に顕著である。したがって、欠陥が
あり、短絡した装置を含むスイッチ手段を表示素子駆動
回路から切り離すことが好ましい。このために、例えば
既知のレーザスクライビング技術を用いることができ
る。しかしながら、このレーザスクライビング技術を行
えるようにする前に、欠陥のある非線形装置を識別する
必要がある。このような欠陥が最終組立後又はアクティ
ブマトリックスアレイの構成部分にもはや直接アクセス
できない際の装置の検査中に通常発見されることを考慮
すると、非線形装置３０の特定の配置とすることによ
り、このような識別が既知の表示装置に比べてより一層
容易に行うことができる。

【００２２】行アドレス導体２２に直接接触する非線形
装置３０が短絡された場合、２個の隣接する表示素子１
２の表示出力に影響を及ぼされ、したがって欠陥のある
装置の識別を、予め決定された検査電圧で駆動する際に
個々の表示素子出力を測定する光感知プローブを用いて
容易に推定される。

【００２３】表示素子電極２０に直接接触する非線形装
置３０が短絡された場合、１個の表示素子に顕著な影響
が及ぼされる。欠陥のある表示素子の識別を、表示素子
出力を検査するプローブを用いて行う場合には、欠陥の
ある装置を含む表示素子に接続された二つのスイッチ手
段のいずれかを用いることが必要となる。このことを、
予め設定された検査駆動電圧を印加して隣接する列アド
レス導体２４の信号すなわちその極性を変えることによ
り行うことができる。例として、欠陥のある表示素子を
両側の表示素子とともに検査駆動電圧を用いて２回アド
レスすることができる。最初のアドレスでは、欠陥のあ
る表示素子及びこの表示素子の左側の表示素子に印加さ
れる電圧は同一であり、同時に同一の大きさで反対の極
性の電圧が欠陥のある表示素子の右側の表示素子に印加
される。第２のアドレスでは、欠陥のある表示素子の右
側の表示素子及び左側の表示素子がそれぞれ欠陥のある
表示素子と同一の電圧及び反対の極性の電圧で駆動され
る以外は同一の動作が繰り返される。欠陥のある非線形
装置が配置された欠陥のある素子の側の表示素子が反対
の極性の電圧で駆動されると、表示出力に対して検出可
能な変化が発生し、したがって欠陥のあるスイッチ手段
を識別することができる。

【００２４】スイッチ手段の二つの可能な配置を図３Ａ
及び３Ｂに線図的に示す。これらはそれぞれ１行中の３
個の隣接する表示素子の代表的な一群を示す。両方の配
置において、各スイッチ手段は３個の直列接続された双
方向非線形装置３０を具える。図３Ａの配置において、
１個の表示素子に結合した２個のスイッチ手段のそれぞ
れの行アドレス導体２２に最も近接する単一の非線形装
置３０をそれぞれ、この表示素子の両側に隣接する表示
素子に結合した各スイッチ手段によって共有する。図３
Ｂの実施例では、１個の表示素子に結合した２個のスイ
ッチ手段のそれぞれの行アドレス導体２２に最も近接し
た２個の直列接続された非線形装置３０の両方を、この
表示素子の両側の表示素子に結合した各スイッチ手段と
共有する。明らかに、これらの配置は上述した実施例よ
りも多くの非線形装置を必要とする。しかしながら、例
えば装置の性質により、各スイッチ手段中に２個のより
も３個の直列接続が好ましい場合もある。

【００２５】２端子の双方向非線形装置を、あらゆる既
知の種類のものとすることができる。好ましくは、各装
置３０は上述したＭＩＭ型装置のような薄膜ダイオード
（ＴＦＤ）を具える。ＴＦＤを、上述した平井等による
文献に記載された種類の非数量的ＴＦＤとすることがで
きる。例えば、Ｍ−ｎ−ｉ−ｎ−Ｍ，Ｍ−ｉ−Ｓすなわ
ち逆極性接続のショットキーダイオード構造を用いるこ
とができる。

【００２６】変更例では、非線形装置を表示素子と列ア
ドレス導体との間に接続することもできる。この場合、
上述した行及び列アドレス導体の関係を入れ換える必要
がある。

【００２７】表示装置を、ポリマー分散液晶材料を用い
るタイプとすることができる。この場合、支持ガラス構
造体を一つのみ必要とするだけである。

【００２８】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】アクティブマトリックス表示装置の線図的な部
分断面図である。

【図２】数個の代表的な表示素子の回路形態を示すアク
ティブマトリックス表示装置の部分平面図である。

【図３】Ａ及びＢは二つの交換可能な回路配置を線図的
に示す。

【符号の説明】

１０ 液晶表示パネル １２ 表示素子 １４，１５ ガラス基板 １６ ツイストネマチック液晶材料 １７，１８ 層 ２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 表示素子電極 ２２ 行アドレス導体 ２４ 列アドレス導体 ２５，２６ ＬＣ指向層 ３０ 非線形装置 ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ 装
置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子光学材料をその間に有する離間電極
   を含み、行及び列アドレス導体の組の間に接続された表
   示素子の行及び列アレイを具えるアクティブマトリック
   ス表示装置であって、行の表示素子は、各々が直列接続
   の少なくとも２個の双方向非線形装置を具える二つの並
   列スイッチ手段を介して、一組のアドレス導体にそれぞ
   れ接続されたアクティブマトリックス表示装置におい
   て、各表示素子及びアドレス導体間に接続された前記二
   つのスイッチ手段のそれぞれの各双方向非線形装置は、
   隣接する各表示素子と前記アドレス導体との間に接続さ
   れた前記スイッチ手段の一方と共有するとともに、その
   一部を具え、各スイッチ手段の少なくとも一つの他の双
   方向非線形装置を、共有された装置とこの装置に結合さ
   れた表示素子との間に接続することを特徴とするアクテ
   ィブマトリックス表示装置。
2. 【請求項２】 前記スイッチ手段はそれぞれ、直接に直
   列接続された第１及び第２の双方向非線形装置を具え、
   前記第１の非線形装置を前記アドレス導体に直接接続す
   るとともに隣接する表示素子のスイッチ手段と共有し、
   前記第２の非線形装置を前記表示素子に直接接続するこ
   とを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリックス
   表示装置。
3. 【請求項３】 前記双方向非線形装置はそれぞれ薄膜ダ
   イオード装置を具えることを特徴とする請求項１又は２
   記載のアクティブマトリックス表示装置。