JPS6043631A - 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】 本発明は、マトリックス型表示パネルに関し、詳しくは
駆動用半導体アレイを一体化したマトリックス基板を用
いたマトリックス型液晶表示パネルに関するものである
。液晶による表示パネルは、次の利点をもっている。す
なわち、１、受光型（パシング）ディスプレーで、低電
力消費であるとと； ２、低電圧で動作出来るとと； ３、パネル型の構成にし易いこと； ４、大型表示も可能であること； が利点として埜げられる。

これらの利点は、発光型（アクティブ）デイスプレーに
は見られないものである。

この様な液晶表示パネルの中でも、特開昭５０−１７５
９９号公報に開示された多数の画素をマトリックス駆動
する方式は、ｌ持に注目されている。

この方式の液晶表示パネルは、例えば第１図神）に示す
様な構成となっている。

即ち、表示パネルを構成する基板（ガラス、プラスチッ
クフィルム等）が２〜１０本／龍程だもので構成されて
いる。

ＴＰＴとしてはいくつかの構造があるが、ここでは第１
図＋ａ＋に示す様なゲート電極が基板側に形成されたス
タガー構造を例にとり述べる。

ＴＰＴは基板Ｓ上に形成されたゲート線１ａ、ｌａ’。

ｌａ”、・・・・・（行電極）を有し、該ゲート線上に
設けたゲート電極１，１，１１１．・・・・・、該ゲー
ト電極上に積層された絶縁層５、前記ゲート電極上に絶
縁層を介して形成された薄膜半導体層２，２’、２“　
２ｍ、・・・・・、半導体の一端に接して設けたソース
線３．３’、・・・・・（列電極）、及び半導体の他端
に接して設けたドレイン電極４　、４’、　４“４″、
・・・・・（表示電極）等から構成され、行電極と列電
極は透明又は金属の薄膜導電層によって形成されている
。

ＴＰＴの他の構造、即ち、ゲート電極が基板とは反対側
に形成されたスタガー構造及びコグレーナ構造の３種類
についても同様の構成要素があり、層構成順序が異なる
のみである。

詔１図＋ｂｌは第１図ｉａ＋の矢印ＯＢ力方向ら眺めた
平面図で、マトリックス駆動回路の一部を示したもので
ある。

また、第２図は第１図（ｂｌを線分ＡＡ’に沿って切断
した拡大断面図である。

第２図に於い′て、７及びＳはガラス、プラスチックフ
ィルム等の基板、４”、４＃は前述のドレイン電極、８
は対向電極である。

４Ａ’、　４１／／、　８等Ｋ　ｌｄ　５ｎ０２．　Ｉ
ｎ２Ｏ３、ＩＴＯ等の透明導電膜、あるいはＡｕ　、　
Ａｌ　、　Ｐｄ等の金属薄膜が用いられる。

ＩＮ、ＩＩＩ／及び３“、３１はそれぞれ、ゲート電極
及びソース電極で、Ａｔ　、　Ａｕ　、　Ａｇ　、　Ｐ
ｄ　、等の金属薄膜が用いられる。

５及び９は絶縁層で、２”　２＃／はアモルファスシリ
コン、ポリシリコン、テルル、ＣｄＳ、　ＣｄＳｅ等の
薄膜半導体、１０はシール部材、１１は液晶層である。

この様な表示パネルでは、セルの動作特性は半導体層２
　、２’、　２’、に入射する光線によって影譬を受け
ることがある。特に、アモルファスシリコンを用いた場
合では、光感度が筒いため、わずかの光照射によって誤
動作を生じることがある。

一方、この釉の表示パネルをカラー表示に適用する際に
は、対向基板側に設けたカラーフィルターと半導体駆動
回路基板のドレイン電極とが正確に位置合わせされてい
ることが必賛で、わずかの位置合わせ誤差によって鮮明
なカラー表示を得ることができなくなっている。

従って、本発明の目的は、カラーフィルタとドレイン電
極とが正確に位置合わせを行なうことができ、同時にこ
の時に用いた位置合わせ部材を半導体層への入射光を遮
断する遮光膜として機能させた表示パネルを提供するこ
とにある。

又、本発明の別の目的は、カラーフィルタとドレイン電
極とが正確に位置合わせを行なうことができ、同時にこ
の時に用いた位置合わせ部材をカラー表示の際のブラッ
クストライプ部材として機能させた表示パネルを提供す
ることにある。

本発明のかかる目的は、ソース線、ゲート線、ドレイン
電極および半導体を不する半導体駆動回路基板と対向電
極を有する対向基板の間に液晶を備えた表示パネルにお
いて、前記対向基板に前記行電極、列電極および半導体
に沿って金属薄膜の非透光性部材を形成した表示パネル
によって達成される。

以下、本発明を図面に従って説明する。

第３図ｔａ＋は、本発明のカラー液、晶表示装置（透過
型で使用する場合について示す）の斜視図である。第３
ｌ−）において、第１図及び第２図と同一符号のものは
同一部材示す。

カラー・フィルタ１３　、１３’　、　１３″、１３＃
は、カラー液晶表示装置の対向電極基板上、例えば内壁
側、即ち対向電極８と保詭層９の間に積層して設けるこ
とができる。この際、カラー・フィルタ１３．１３’、
１３“、　ｉ　ａ”は対向電極８と対向基板７の間に設
けることもできる。

又、対向基板７の液晶と反対側の面にカラー・フィルタ
を配置することもできる。

カラー・フィルタ１３　、１３’　、　１３“、１３＃
は、半導体駆動回路基板上のドレイン電極４，４’。

ｅ、４／ｌ／と対応する位置に設け、カラーセグメント
を構成させることができる。

カラー・フィルタ１３．１３’、１３“、　１３”を用
いて天然色のカラー表示を行なう場合、例えば加色法で
あれば、宵（１３）・緑（Ｇ）・赤ｆＲ１の三色が、減
色法であれば、シアン（Ｃ）・マゼンタ（財）・イエロ
ー（Ｙ）の各色のフィルタをセグメントとして用い、こ
れら三色のセグメントから１画素が形成される。

第４図および第８図は、この様なフィルタを各セグメン
トに設けた場合の拡大平面図で、第５図はその断面図で
、ｇｇ３図（８）に示したゲート線１　ａ　、　１　ａ
’〜１　ａ＃、ソース８３．３’〜３＃とＲｌＧ、Ｂの
三原色を図示した如く配置したカラー・フィルタを示し
である。

但し、各セグメントの形状は第４図および第８図に示し
た様にほぼ正方形のものに限らず、長方形、円形、多角
形等いずれの形状であっても良い。

又、第８図中の１４ａ、１４ｂ　、１４ｃ　、１４ｄ。

１４ｅは、別に設けた位置合わせマークである。

カラーフィルタ用の色素としては、神々の色素を用いる
事が出来るが、製造上の観点から昇華性染料が適してい
る。

代表的なものとして、 カナロンピンク、プリルレッド４Ｇ）（、グリルレッド
Ｂ　Ｌ　Ｈ等（以上赤色系） ダイアモンドグリーンＧＨ，マカライドグリーン停（以
上緑色系） ベージクシアニン６ＧＨ，カチロンブルーＧＬＨ等（以
上青色系） が挙げられる。

これらの化合物は、セグメントハターンに応じたマスク
あるいは選択的な加熱等を用いる事により１５１足の位
置に蒸着される。

上す己の様なカラーフィルタでは、例えば１、一つの色
について、適当なマスクを用いれば、対向電極基板面の
全面に亘り一回の操作でフィルタ層が作製出来る。

２、染料化合物自体の分光特性を利用してカラー表示す
るので、薄膜フィルタの様に観察方向、あるい（」外光
の入射力面に対する角度依存性もほとんどない。

→の利点がある。

土た、上記のカラーフィルタと液晶層の間に保り曵Ｊ藝
９を設けると釉々の点で良好な結果が得られる。

該保護層９の材料としては、絶縁性及び他の材料との密
着性が良好なものが好ましい。

例えば、ポリバラキシリレン、アクリル樹脂。

ポリエチレン、エポキシ樹脂、ポリアミドまたはポリイ
ミド樹脂等、各種の有機高分子酸化シリコン、酸化チタ
ン等の金属酸化物で代表される絶縁性無機化付物 等が挙けられる。

該保護層９はカラーフィルタと液晶層の直接的な接触を
防止し、カラーフィルタの耐久性を向上させると同時に
、カラーフィルタの機械的強度を同上さぜる 等の役割を果たす。

しかも、該保護層９は表示モードに応じ液晶分子を予め
配向させておく為の配向制御膜として用いる墨が出来る
。

例えば、上述の様な材料を蒸着や塗布等によりカラーフ
ィルタ上に保睡層９を積層した径、この表ｉｆ＋ｊをラ
ビングする方法あるいは、蒸着可能な材料については斜
め蒸着する方法停を用いることにより、この保役層９を
液晶に対する配向制御膜として機能させることができる
。

又、本発明の表示パネルで用いる半導体層２゜２′、グ
、　としては、前述した様なアモルファス・シリコン、
ポリシリコンやテルルが好ましいが、特にグロー放電に
よって形成したアモルファスシリコンフィルムが適して
いる。

本発明の好ましい具体例では、対向基板７に設けた保睦
層９と半導体駆動回路基板上に設けた配向制御膜（図示
せず）を用いて、Ｍ、　５ｃｈａｄｔとＷ、Ｈｅ１ｆｒ
ｉｃｈ著”　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｂｙｓｉｃａ　Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ”Ｖｏｌ　−１８、Ｎｏ、　４　（１９７１、
２、１５）Ｐ１２７〜１２８の”Ｖｏｌｔａ、ｇｅ−Ｄ
ｅｐｅｎｄｅｎｔ　０ｐｔｉｃａｌ　Ａｃｔｉｖｉｔ）
’ｏｆ　ａ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ　Ｌｉｑ
ｕｉｄ　Ｃｒｙａｔａｌ″にＨＱ載されたＴＮ　（ｔｗ
ｉｓｔｅｄ　ｎｅｍａｔｉｃ　）型の液晶モードに配向
させることができる。この型の液晶は無電界状で正の防
電異方性をもつネマチック液晶の分子が液晶Ｊ−厚方向
で捩れた構造（ヘリカル構造）、好ましくは９０”の角
度で捩れた構造を形成し、両電極面でこの液晶の分子が
並行に配列した構造を形成している。一方、無電界状態
では、正の防電異方性をもつネマチック液晶が電界方向
に配列し、この結果光学変調を起こすことができる。従
って、この液晶の両側にクロスニコル状態の偏光板（図
示せず）を配置すると無電界状態では入射光が透過する
一方、電圧印加状態では入射光を非透過状態とすること
によって表示がなされる。

対向基板７に設けた非透光性部材１２は、クロム、ニッ
ケル、銀、モリブデンなどの金属薄膜あるいは着色性有
機物の薄膜によって形成することができ、この非透光性
部材１２は、半導体駆動回路基板上に設けた行電極１ａ
、ｌａ’。

・・、列電極３　、３’　、・・および半導体層２　、
２’　。

！、τ“・１．に相嶺する位置に設けられる。

又、本発明の表示パネルを作成する際には、非透光性部
材１２は対向基板７と半導体駆動回路基板を重ね合わせ
る時の位置合わせマーカーとしても用いることができる
。すなわす、この非透光性部材１２と行電極１　ａ　、
　］　ａ’、・・・、列電極３　、３’　、・・および
半導体１ｍ　２　）　２’　ｔτ　２／／７゜・・が重
なり合う様にすることにより、カラー・フィルタ１３．
１３’、１３“　１３／＃、・・・とドレイン電極４　
、４’　、　４“、・を正確に位置合わせすることがで
きる。

本発明の表示パイ・ルで用いる非透光性部材１２は、対
向基板７の側から入射する光線に対して半導体層２．２
’、２’、・・・の遮光膜とすることができ、特に基板
Ｓの側にゲート電極を有するスタガー構造ではチャネル
部に対する遮光膜とすることができる。

又、この非透光性部材１２に沿ってスペーサ部材６　、
６’　、　６’・・・を配置することができる。又、ス
ペーサ部材６　、６’　、　６″・・・を形成する際に
は、２枚の基板のうち少なくとも一方の基板に固着させ
ておくことが好ましい。

即ち、液晶表示パネルの対向電極基板面に非透光性部４
Ａ１２を介してスペーサ部ＩＪ　６　、６’　。

６″　６／／／、・・・が設けられ、これらの厚みが液
晶層の層厚を決定している。

ここで、設けられた非透光性部材１２のパターン形状は
、スペーサ部材と同様の形状、ストライプ状、あるいは
、モザイク等のいずれの形状であっても良く、少なくと
も行電極又は列電極あるいはその何れのラインに沿って
いればよい０ 該スペーサ部材６　、６’　、　６“　６／＃、・・・
とじては、化学的に安定で所定の厚みに層形成出来るも
のであれば、何れの材料であっても良い塀、絶縁性の無
機化合物及び有機樹脂は好ましい材料である。

絶縁性の無機化合物としては、酸化ケイ素、酸化チタン
、酸化セリウム等の金属酸化物；窒化シリコン等の窒化
物等が挙げられる。

絶縁性の有機樹脂としては、シリコン樹脂、ゴム系樹脂
等を挙ける事が出来る。

スペーサ部材６　、６’　、　６“、６＃は点状、線状
あるいは多角形状等いずれの形状にしても良い。

また、絶縁層５とは別の材料であっても良いし、同一の
材料でおっても良い。

絶縁層５とは別の材料を、所定パターンのマスクを用い
て蒸着または、スパッタリング等により形成しても良い
し、あるいは塗布後ノくターン化しても良い。

まだ、絶縁層５と同一の材料を所定の液晶層と同じ厚み
で基板面に層形成した後、スペーサ部分以外の絶縁層を
エツチングにより一部除去しても良い。

あるいは、所定の基板間の間隙を得る為に、有機樹脂を
塗布後、パターン化してスペーサ部材としても良い。

第３図ｔｂｌは、本発明の表示パネルの別の態様を示す
斜視図である。

紀３図＋ｂｌにおいて、液晶表示パネルの対向電極８を
設けた基板７に非透光性区域１２とカラー・フィルタ１
３．１３’、１了／、１３＃／・・・を形成し、その上
を絶縁層９で被栓し、さらに非透光性区域１２に沿って
スペーサ部材６　、６’　、　６’　。

６＃′、・・を前記絶縁層９の上に配置した基板を示し
ている。この基板を半導体駆動素子２　、２’　。

２１１、２＃／、・・行電極１ａ、ｌａ’、・・と列電
極３゜３′・・を設けた基板Ｓと対向させる際、前述の
非透光性部材１２は行′１ｉｌｔ極１　ａ　、　１　ａ
’、・＝（あるいは列電極３，３′・・・）のラインに
沿って配置される。従って、この時スペーサ部材６　、
６’　、　６”。

６１１１、・・は表示面の非透光性区域に配置された態
様になすことができる。又、スペーサ部材６゜６’、６
’、６“、・・は列電極３に対応させて設けることもで
きる。なお、第３図＋ｓ＋とｆｂｌにおける第１図ｔｍ
ｌ、ｆｂｌおよび第２図と同一符号は、同一部材を表わ
している。

本発明の表示パネルで用いる前述の如きスペーサ６．６
’、６“　６／／／、・・は、フォトレジストによって
形成されている。フォトレジストとしては、ゴム系フォ
トレジスト好ましくは環化ポリイソプレン系フォトレジ
ストや環化ポリブタジェン系フォトレジストなどのゴム
系フォトレジストを用いることが適している。環化ポリ
イソグレン系フォトレジストの具体例としては、米国イ
ーストマン・コダック社製の１−Ｍｌｃｒ。

Ｒｅ５ｉｓｔ　７４　７　Ｊ　、　［Ｍｉｃｒｏ　Ｒｅ
ａｉａｔ　７３２　ｊ　、東京応化工業■製の「ＯＭＲ
−８３Ｊ、ｌ　ＯＭＲ−８５」や日本合成ゴム（株製の
「ＪＳＲＣｌＲ７０１」などを咲けることができ、又、
環化ポリブタジェン系レジストとしては、日本合成ゴム
（株製のｒ、ｒｓａ　ｃｎｍ−Ｍ９０１Ｊなどを挙げる
ことができる。

本発明で用いるフォトレジストは、ネガ型あるいはポジ
型の何れであってもよい。特に、ゴム系フオトレジス）
ｋ用いて形成したスペーサーを鳴する表示パネルは、他
のフォトレジストにより形成したスペーサーを有する表
示パネルに較べ、Ａ（ぎ軸性にすることができる。

特ニ、ゴム系ホトレジストは、アルカリ含有率及び金輌
元素含有率を前述の範囲内に抑えた場合には、この範囲
を越えた含有率のフォトレジストを用いた表ろくパネル
に較べ、高信頼性にする事が出来る。

これらのフォトレジストは、紫外線、遠紫外線あるいは
電子線を照射し、その後所定の現像液（例えば、キシレ
ンなど）で現像することによって照射部あるいは非照射
部を除去した後、Ｐｈｉ定の硬化条件（加熱）で硬化さ
せて所望のスペーサを形成することができる。又、フォ
トレジストは、１方の′＃ＩＬ極基板あるいは両方の電
極基板の上に浸漬塗布法、スピンナー塗布法、ローラー
塗布法などでの公知の塗布法によって被膜形成され、そ
の後所定の乾燥条件下で乾燥される。

不発す］の表示パイルは、カラー表示のみではなく、モ
ノクロル液晶表示装置の場合についても適用出来る。

第６図はモノクロル液晶表示装置（透過型で使用する場
合について示す）の斜視図で、第３図＋ａ＋で用いたカ
ラー・フィルタ１３．１３’、１３’。

・・・の使用を省略したほかは、同一である。

尚、第６図ではスペーサ部材を省いであるが、表示装置
を作製する場合には第３（凰）図及び第３ｆｂ１図で説
明した位置に設けることが好ましい。

本発明の表示パネルで用いる半導体駆動回路の等価回路
は第７図で示され、その駆動法としては、例えば行電極
１　ａ　、　１　ａ’、・・・に走査信号゛′　を順次
印加する。走査信号が印加されたＴＦＴは導通状態とな
る。この時これと直交する列電極３　、３’　、　３″
、・・・に画像信号を与えると、この電圧がドレイン電
極４　、４’　、　４″、・・・へ供給される。

順次この走査信号を隣接の行電極に移動させ、［ 各行のＴＦ’Ｔがオンがなった状態でその行のドレイン
電極群へ電圧が供給されて、行電極を一周させた時、全
絵素に対し画像信号が供給される。

この列電極へ供給する電圧は、ドレイン電極群の実効電
圧を稼ぐためには各絵素へ順次（ｆｆ号を送る点順次走
査でなく、線順次走査によって行うことが好ましい。即
ち、行オン状態の行のドレイン電極全部へ一時に（、（
号を与える方式である０ この様に行１Ｍ、極に信号が人力されている間に限って
、これらの電極マトリックスの父点のうち選択された列
電′″極とドレイン１ｊＬ極の間が導通し、ドレイン電
極と対向ＷａＳとの間に電圧が印加される。この印加電
圧により液晶分子の配列状態が変化↓て、表示がなされ
る。

本発明の表示パネルによる効果は次のとおシである。

■、　カラー・フィルタまたは対向電極基板に設けた非
透光性部材が、半導体層にカラー・フィルタまたは対向
電極基板側から入射する光に対する遮光層の役割を果た
している。

２、　カラー・フィルタに設けた非透光性部材が、赤・
青・緑の各色を縁取りしているので液晶表示装置の画は
かくっきりとして見易くなる。

３、対向基板を容易に、しかも精度良く貼合せる事が出
来るので、液晶カシ−表示装置を容易に得られる。

尚、行及び列電極も全組薄膜とした場合にはカラー・フ
ィルタ（ｌｉｌｌ及び表示基板側のいずれの側から観察
しても基本三色は非透光性の枠に囲まれて見えるので、
くっきりとしたカラー画像となる。

本発明表示パネルでは、投影型、透過型及び反射型のい
ずれの型式にしても良い。

その表示モードについても、動的散乱モード（ＤＳＭ）
、ライスティド・ネマチック（ＴＮ）、相転移型、組直
−水平配向効果型（ＤＡＰ）、ハイブリッド・ネマチッ
ク（ＭＡＮ）等のいずれの楯式が選択されても良い。

これらのうちのいずれの型式で表示を行なうかにより、
適当な液晶分子の初期配列状態及び光学的検知平段（偏
光板、λ／４板、反射板等）が適宜設けられる。

本発明の表示パネルは、薄型化・コンパクト化された表
示パネルとして各独パネル・ディスプレー；例えば、時
計・計算機等の表示板、小型テレビ、ピテオカメラ用モ
ニタ及びファインダ等に好適に応用出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図１８１　Ｆｉ、、従来の表示パネルで用いていた
基板の斜視図で、第１図１８１はその平面図である。 第２図は、従来の表示パネルの断面図である。 第３図（１１）及び第３図ｆｂｌは、本発明の表示パネ
ルの斜視図である。第４図は、本発明の表示パネルをカ
ラー表示に用いた時の態様を模式的に示す平面図である
。第５図は、本発明の表示パネルで用いたカラー・フィ
ルタを有する基板の断面図である。第８図は、本発明の
表示パネルで用いたカラー・フィルタを有する基板の平
面図である。第６図は、本発明の表示パネルの別の態様
を表わす斜視図である。第７図は、本発明の表示パネル
で用いた半導体駆動回路基板の等　゛価回路図である。 Ｉａ、ｌａ’、・　：ゲート線（行電極）１．１’、１
“、ＩＭ、・・弓ゲート電極２．２’、２“、２′、・
・弓薄膜半導体３．３’、３“３Ｍ、　、、、　；ソー
ス線（列電極）４．４’、４”、４□、・・弓ドレイン
電極５．９：絶縁層 ６．６’、６“５ＩＮ、・・ニスペーサ部材７、Ｓ二基
板 ８：対向電極 １０：シール部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｌｌ　ソース線、ゲート線、ドレイン電極および半導
   体を有する半導体駆動回路基板と対向電極を有する対向
   基板の間に液晶を備えた表示パネルにおいて、前記対向
   基板に前記ソース線、ゲート線および半導体に沿って非
   透光性部材を形成したことを特徴とする表示パネル。 （２１Ｉｔｌ記半導体がアモルファスシリコンである特
   許請求の範囲第１項記載の表示パネル。 （３）前記アモルファスシリコンがグロー放電によって
   形成された特許請求の範囲第２項記載の表示パネル。 （４）　前記対向基板の半導体駆動回路基板に設けたド
   レイン電極と対応する位置にカラーフィルタを有する特
   許請求の範囲第１項記載の表示パネル。 （５）　前記半導体駆動回路基板に設けたドレイン電極
   の上にカラーフィルタを有する特許請求の範囲第１項記
   載の表示パネル。 （６）　前記非透光性部材が金属薄膜である特許請求の
   範囲第１項記載の表示パネル。 （７）　前記非透光性部材と前記ゲート線および／又は
   ソース線の間にスペーサを有する特許請求の範囲第１項
   記賊の表示パネル。