JPS63279227A - 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〕 本発明はいわゆるアクティブマトリックス方式の液晶表
示パネルであって、表示パネルを構成する１対の基板中
の一方の基板側の各画素電極に付随して画素を表示駆動
するための逆並列接続のダイオード対が組み込まれるも
のに関する。

〔従来の技術〕

液晶表示パネルは薄い板伏の表示装置として従来のＣＲ
Ｔ装置にない特長を備えており、すでにテレビ用にも比
較的小面積で画素数の余り多くないものは実用化されて
おり、今後の本格的な普及に備えてその表示の一層の高
密度化と表示面積の大形化が図られつつある。上述のア
クティブマトリックス方式の液晶表示パネルは、周知の
ように各画素を表示駆動するための能動素子を表示パネ
ル面内に組み込むもので、表示パネルを駆動する外部回
路の構成を簡単化でき、かつ表示の高密度化にも有利な
ので、今後の発展が最も有望視されているものである。

このアクティブマトリックス方式の表示パネル面内に組
み込むに適する表示駆動素子として種々の提案がなされ
ているが、金属−絶縁体−金属の構成をもつＭＩＭ素子
や薄膜トランジスタ　（ＴＰＴ）がそれを構成する絶縁
層や半導体層の性質あるいはその厚みのばらつきにより
特性が変動しやすい問題があるのに比較して、２個の薄
膜ダイオード　（ＴＦＤ）をリング状に逆並列接続した
表示駆動素子は、アモルファスシリコンを用いて最も簡
単な工程で製作でき、特性変動が少なく安定な動作をす
ることが知られている。第３図から第５図はこの逆並列
接続のダイオード対を用いた従来の液晶表示パネルを示
すものである。

第３図は表示パネルの等価回路であり、図示のように表
示駆動用素子としてのダイオード対２０ｐ。

２０ｎは各画素Ｐ１１．Ｐ１２．Ｐ２１．Ｐ２２と直列
に水平走査線Ｈ１、Ｈ２と垂直走査線Ｖ１．Ｖ２との間
にそれぞれ接続される。各画素の図でハンチングで示さ
れた液晶の右側の方の電極は一方の基板側の各画素ごと
に分けられた画素電極１０であるが、液晶の左側の方の
電極は図の縦方向に並んだ画素に対して共通な水平走査
線と一体化された他方の基板側の単純な形状の電極膜と
して形成される。第４図はダイオード対２０ｐ、２Ｏｎ
が設けられる側の前記の一方の基板の平面図であって、
図示のように正方向のダイオード２０ｐは垂直走査線■
の膨出部上に設けられてその頂部電極が接続層４を介し
て画素電極１０と接続され、もう一つの負方向のダイオ
ード２０ｎは画素電極１０上に設けられてその頂部電極
が接続層４を介して垂直走査線Ｖに接続されており、こ
れにより両ダイオード２０ｐ、　２０ｎは画素電極ｌＯ
と垂直走査線■との間に逆並列接続されている。

第５図はダイオードが設けられる付近の構造を第２図の
Ｘ−Ｘ矢視断面で示すものである０画素電極１０と前述
の垂直駆動線である駆動線２は透明なガラス板からなる
基板１の図の上面に被着された例えばＩＴＯ（インジウ
ム・錫酸化物）である０、　１　ｎ以下の薄い透明導電
性膜であり、ダイオード２０は一方の導電性膜上に成長
されたＣｒ膜等の薄い遮光層２０ｂで挟まれたふつうは
ｐｉｎ構成のアモルファスシリコンＪ１２０ａで構成さ
れ、その全体の厚みはふつうは０．５〜１ｎである。窒
化硅素膜等の薄い絶縁Ｊ！！３は第４図でｆＷｇにより
示すように両ダイオードのアモルファスシリコンＮ２０
ａを共通に覆い、そのダイオードの頂部に明けられた窓
を通してアルミ層である接続Ｎ４がダイオードの上方の
遮光層４０ｂである頂部電極を例えば画素電極ｌＯであ
る他方の電極膜と接続している。

以上のように構成された液晶表示パネルではいわゆる交
流駆動方式で表示がなされる。第３図の例えば水平駆動
線■１に対して垂直駆動線ｖ１に正の表示電圧が印加さ
れたとき、正方向のダイオード２０ｐが導通して画素ｐ
Ｈが表示状態に入り、表示電圧が消失した後もダイオー
ド２０ｐの順方向電圧降下と等しい表示電圧が残って次
回の表示電圧が来るまでその表示状態を保持する０次回
の表示電圧は前とは逆に前駆動線間に負電圧が掛かるよ
うに与えられ、今度はダイオード２０ｎの方が導通して
同様に画素は表示状態に入って、表示電圧の消失後もそ
の状態を保持する。このようにして表示を保持させるダ
イオードの順方向電圧降下はいわば表示駆動上のしきい
値であって、このしきい値が所定値以上あることが望ま
しいので、各ダイオード２０ｐ、２Ｏｎは必要に応じて
２個またはそれ以上の直列接続ダイオード構成とされる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の表示駆動素子としてのダイオード対は表示駆動上
のしきい値となる順方向電圧降下値をよく揃えて製作す
ることができ、トランジスタの場合のように増幅率が種
々要因で影響されることがないので、その動作特性も安
定している。しかし、表示の一層の高密度化と大面積化
を進めるには、表示パネルの縦横両方間にそれぞれ数百
以上の画素を配列することが必要で、全体では画素数が
少な（とも敗万に達するので、各画素に付随して設けら
れるダイオードのすべてを無欠陥で製作することが困難
で、このため表示パネルの製作歩留りが低くなってしま
う問題がある。

ダイオードに関して製作上で生じ得る欠陥としては断線
と短絡が主なものであり、確率的には前者に属する欠陥
の方が多い、前述のようにダイオードの本体はアモルフ
ァスシリコンの薄膜であるが、調査の結果アモルファス
シリコン層が不良で断線を生じることはほとんどなく、
問題はむしろ例えばアモルファスシリコン層がもつ段差
のため接続層４が例えば第５図で示すＤの個所で切れや
すい点にあると考えられる。この段差はダイオードが１
段の場合で０．５−程度であるが、前述のように２段構
成としたときには１ｎを越すことになり断線欠陥の確率
が増すことになる。一方、短絡欠陥は絶縁層３の欠陥や
ホトエツチング等のプロセス上の原因で生じることが多
く、発生は偶発的でその数は断線に比べるとかなり少な
く、製作条件の改良により今後の改善が期待できる。

本発明はかかる問題点を解消して、表示駆動素子として
の多数のダイオード中に若干の欠陥が生じても、表示画
質がそれによって影響されることが少ない液晶表示パネ
ルを得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこの目的を各画素電極を面積がほぼ等しい２個
の電極部分に分割し、各電極部分に付随してほぼ相同な
ダイオード対をそれぞれ組み込むことによって達成する
ものである。

〔作用〕

前述のように表示パネル内のすべてのダイオードを無欠
陥に製作することは現状の技術ではかなり困難であるが
、特定のダイオード１個に欠陥が発生する確率は現状で
も０．０１％以下で結構低い。

前述の本発明の構成では、各画素には２個の電極部分が
対応し各電極部分にはダイオードが２個対応して設けら
れるから、各画素には計４個のダイオードが設けられる
ことになる。容易にわがるように表示パネル内の全画素
中の１個でもそれに属する４個のダイオード中の２個以
上のダイオードに同時に欠陥が生じる確率は極めて低い
、逆にいえば、本発明による液晶表示パネル内の画素に
欠陥があっても、欠陥ダイオード数はほぼ確実に１個で
あって２個の電極部分中の１個には表示が正常に行なわ
れるから、欠陥が発生しても表示パネルの画質はそれ程
低下しないですむ、もちろん、欠陥に基づく画質の低下
は極力少なくすることが大切で、このためには各画素に
属する２個の電極部分の互いに対向する辺を例えば櫛歯
状に相互に入り組んだ形状に形成することが望ましい。

各画素の２個の電極部分中の一方に属するダイオードに
欠陥が発生したとき、正常に表示がなされるのは他方の
電極部分だけであるから、表示の画質はいわばＡに低下
すると考えるのがふつうであるが、実際にはそうでない
、この理由を次表を参照して説明する。

表の第１列は欠陥の種類が断線か短絡かを示し、第２列
は両電極部分がなすべき正規の表示をＷ（白）とＢ　（
黒）の二つの場合について並記しである。第３列と第４
列はそれぞれ無灸陥の電極部分と欠陥がある電極部分が
行なう実際の表示を同じくＷとＢとで示し、分子の方は
交流駆動中の正のサイクル時の表示を２分母の方は負の
サイクル時の表示を示す、また、この表では欠陥のある
電極部分の２・個のダイオード中で正のサイクル時に動
作すべきダイオードに欠陥があるものとし、また表示パ
ネルの種類によって異なるが表示が正規になされないと
きには常にＷが表示されるものとしである。欠陥が断線
であるとき、欠陥電極部分には正のサイクル時に表示電
圧が掛からないから、その表示は正規の表示がＷかＢか
に関せず常にＷとなる。欠陥が短絡であるとき、欠陥電
極部分に一旦は表示電圧が掛かるが、表示電圧の消失時
にその保持ができないから、その表示は正規の表示がＷ
かＢかに関せず、また正負のサイクルに関せず常にＷと
なる。

表かられかるように欠陥が断線または短絡であるそれぞ
れの場合について、両電極部分が正規の表示ＷおよびＢ
に対応して行なう８個の表示中、アンダーラインを引い
て示した表示が正規の表示と異なることになり、この誤
った表示がなされるケースは断線の場合は１個、短絡の
場合は２個になる。これから、各画素に対応する４個の
ダイオード中の１個に欠陥がある場合の見掛けの画質は
前述の〃ではなく、断線欠陥の場合は７７８．短絡欠陥
の場合は６７８になることがわかる。容易にわかるよう
に、この結果は欠陥電極部分に属する負のサイクル時に
動作すべきダイオード１個に欠陥があるとしても同じで
ある。また、表示パネルがいわゆる階調表示をする場合
、前表中の欠陥電極部分の行なう表示中で正規表示と合
致した表示が正規表示から異なって来る反面、正規表示
と合致しない表示が逆に正規表示に近づくことになるの
で、表示画質は上の数字より多少悪化するが余り大差は
ない。

以上から、本発明の前記構成により所期の１！４Ｂが解
決されることがわかる。なお、本発明の他の望ましい態
様は次項で述べるとおりである。

〔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
図は本発明による液晶表示パネル中の１個の画素部分を
拡大した平面図であり、第２図はその等価回路図である
。これらの図の前の第３図から第５図までと同じ部分に
は同符号が付されている。

第１図において、画素電極１０は駆動Ｍ２が延びる図の
左右方向に沿って２個の電極部分１１．１２に分離され
ており、該各電極部分１１．１２の駆動線２側にそれぞ
れに対するダイオード対２ｉｐ、２１ｎおよび２２ｐ＋
　２２ｎが配置されている０両電極部分を合わせた画素
電極ｌＯのもつ外形輪郭は１辺が例えば２００−程度の
方形である０両電極部分１１．１２の相互対向部分はダ
イオード対が設けられている駆動線２側を除いて、この
実施例では図の左右方向に延びる櫛歯が相互に入り組ん
だ形状に形成されている。

両電極部分を合わせた外形寸法が小さく、かつ相互に入
り組んでいるので、一方の電極部分の表示が正規になさ
れなくても、視覚上は両電極部分を区別できず１個の画
素電極が表示をしているように見える０両電極部分の入
り組み構造は櫛歯状のほか鋸歯状や山形状にしても差し
支えない、各ダイオード対が受持つ電極部分の面積は画
素電極１０の面積のＡであるからその電流容量もＡであ
ってよく、各ダイオードのもつ面積は前の第４図の場合
の〃に縮少される。

各電極部分に付随するダイオード対は、この実施例の場
合それぞれ隣りの画素に近接する場所に配置されており
、これにより隣り合わせの画素に属する２個のダイオー
ド対を１個所にまとめ、４個のダイオードを共通の絶縁
層３で保護するようにして絶縁層３の周縁長を最小にし
てその損傷に基づく欠陥の発生確率を減少させている。

また、図では各ダイオードの寸法が誇張されて描かれて
いるが、それぞれ−辺が１５〜２０μ方形なのでダイオ
ード対の相互間隔は実際にはかなり明いており、基板の
組立後の高粘度の液晶封入時に液晶がこの相互間隔を通
りやすくして、液晶封入作業の容易化が図られている。

また、前述の１個所に集められている２個のダイオード
対は、図示のように相互に対称配置になるように、かつ
駆動線２の膨出部上に設けられるダイオードを内側に集
めて配置されており、これによって駆動線２と電極部分
の出入の形状が単純化されている。

第２図の等価回路から、わかるように、両電極部分１１
．１２に対向する水平走査線としての電極部は両電極部
分に対して共通であってよく、従ってその形状を従来の
ものと異ならせる要はない、２個の電極部分１１．１２
に対応する２個の画素部分ＰＬ、Ｐ２は水平走査線Ｈと
垂直走査線Ｖとの間に与えられる共通の表示電圧によっ
て駆動されるが、両者は互いに独立に表示を行ない、４
個のダイオードがすべて無欠陥のときはもちろん同じ表
示をする。

ダイオード中の１個１例えばダイオード２１ｐに断線欠
陥があるとすると、前述のように正の駆動サイクル中の
画素部分Ｐ１の表示が画素部分Ｐ２の表示と異なってく
る場合があり、青画素部分の表示がまじり合って目には
見えるからそのままでもよいのであるが、さらに両電極
部分１１．１２を第１図に示すように連結部１０ａによ
りあらかじめ相互に接続しておくことにより、前述の青
画素部分Ｐ１．Ｐ２の表示の差を縮少することができる
。

この場合は、正の駆動サイクル中無欠陥のダイオード２
２９を介して表示電圧が両電極部分１１．１２に与えら
れる。ダイオード２２ｐの電流容量は１個の電極部分に
対して設計されているから、この表示電圧印加時にダイ
オード２２ρは過負荷になるが、それは表示電圧が与え
られている僅かな時間だけであって、表示時間中の大部
分である保持時間中はダイオード２２ｐに電流は流れな
いのでそれが破損するおそれはない、もちろん、ダイオ
ード２２ｐの電流容量は少ない分だけ逆にそのオン時の
抵抗は高いわけで、青画素部分Ｐｉ、Ｐ２の充電速度が
若干落ちて充電電圧も正規より僅か低くなるので、表示
が正規時と全（同じというわけには行かないが、連結部
１０ａがない場合よりは改善される。しかし、連結部が
あるとダイオード２１ｐの欠陥が短絡であるとき、青画
素部分ＰＩ　、　Ｐ２とも表示が正常でなくなるから逆
効果になってしまう、従って連結部１０ａを設けたとき
は、基板の試験時に短絡が発見されたとき例えばレーザ
によるトリミングによって連結部による両電極部分間の
相互接続を切り離してやる要がある。前述のように短絡
欠陥の発生確率が断線欠陥の発注確率よりもかなり低い
場合、このトリミングめ手間は大した負担にならず、連
絡部を設ける態様は断線欠陥に基づく表示画質の低下を
補う上で有効である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、表示パネルを構成
する１対の基板中の一方の基板側の各画素電極に付随し
て画素を表示駆動するための逆並列接続のダイオード対
が組み込まれるアクティブマトリックス方式の液晶表示
パネルにおいて、各画素電極を面積がほぼ等しい２個の
電極部分に分割し、各電極部分に付随してほぼ相同なダ
イオード対をそれぞれ組み込む比較的簡単な手段により
、各画素に付属して設けられる表示駆動用のダイオード
中の１個に欠陥がある場合でも、その欠陥による表示画
質の低下を抑えて欠陥が断線であるときは画質を正規時
の７／８に、短絡である場合は６７８の程度にまで改善
することができる。とくに欠陥のほとんどが断線であっ
て短絡欠陥がない場合、本発明の実施により表示パネル
面内に散在して少数の欠陥が存在しても、ふつうでは気
が付かない程度に画質が改善される。さらに画素電極を
分割した２個の電極部分を互いに入り組ませる態様を用
いれば欠陥を人間の視覚では認知できないようにするこ
とができる。また本発明のもつもう一つの特質は、欠陥
が発生しても画質改善のために欠陥の修正や手直しをす
る必要がなく、必要が生じたとしてもごく僅かでよいこ
とであって、これによって製作時のむだな手間を省いて
製作コストを下げることができる。

このように本発明により、欠陥の発生といういわば不可
避な問題点を実用的に解決して、液晶表示パネルの画質
を向上し、その製作歩留りを上げ、あるいは製作コスト
を低減する上で特有の効果を□上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図が本発明に関し、第１図は本発明に
よる液晶表示パネルの実施例を示す表示駆動素子として
のダイオード対が設けられる基板中の１画素分の平面図
、第２図はその等価回路図である。第３図以降は従来技
術に関し、第３図は従来の液晶表示パネルの等価回路、
第４図はその１画素分の平面図、第５図はそのＸ−Ｘ矢
視断面図である０図において、 １：１＆板としてのガラス板、２：駆動線、３：絶縁層
、４：接続層、１０：ｉ！素電極、１１，１２８電極部
分、２０：ダイオード、２０ａ：アモルファスシリコン
層、２０ｂ：遮光層、２０ｐ、２０ｎ、２ｉｐ、２１ｎ
、２２ｐ、２２ｎ：ダィオード対をなす正負方向のダイ
オード、Ｄ：断線欠陥を生じやすい個所、Ｈ、Ｈｌ、Ｈ
２ｉ水平走査線ないしは電極条、Ｐｉ、Ｐ２．Ｐｌｌ、
Ｐｉ２．Ｐ２１．Ｐ２２：画素、Ｖ　、Ｖｌ、Ｖ２　：
垂直走査線ないしは駆動線、である。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）表示パネルを構成する１対の基板中の一方の基板側
   の各画素電極に付随して画素を表示駆動するための逆並
   列接続のダイオード対が組み込まれてなるアクティブマ
   トリックス方式の表示パネルであって、各画素電極を面
   積がほぼ等しい２個の電極部分に分割し、各電極部分に
   付随してほぼ相同なダイオード対をそれぞれ組み込んだ
   ことを特徴とする液晶表示パネル。 ２）特許請求の範囲第１項記載の表示パネルにおいて、
   ２個の電極部分の互いに対向する辺が相互に入り組んだ
   形状に形成されたことを特徴とする液晶表示パネル。 ３）特許請求の範囲第２項記載の表示パネルにおいて、
   両電極部分の対向辺が互いに入り組んだ櫛歯状に形成さ
   れたことを特徴とする液晶表示パネル。 ４）特許請求の範囲第１項記載の表示パネルにおいて、
   ２個の電極部分がトリミング可能な連結部により相互に
   接続されたことを特徴とする液晶表示パネル。 ５）特許請求の範囲第１項記載の表示パネルにおいて、
   隣合う画素電極に属する２個の電極部分に付随して設け
   られる２個のダイオード対が両画素電極間の１個所に互
   いに近接して配置されることを特徴とする液晶表示パネ
   ル。