(57)【要約】本発明は、能動マトリックス液晶ディスプレイに関するものであり、特に、行電極（１３）及び列電極（９）に対するドライバ回路（３）を有する能動マトリックスプレートに関するものである。ドライバ回路（３）は、行電極（１３）及び列電極（９）の下側で基板（１）上に配置され、通路（３３）を経て行電極（１３）及び列電極（９）に接続されている。更に、反射性の画素電極（２１）が設けられている。ドライバ回路（３）は、好ましくは二次元アレイに分布させ、行電極及び列電極の双方又はいずれか一方の各々がそれぞれ１つのドライバ回路（３）に接続されるようにする。
2005500570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
各画素が液晶を制御する画素電極を有するこれら画素のアレイと、
前記画素に接続され、互いにほぼ直交する行及び列方向で前記基板にまたがって延在する複数の行電極及び列電極と、
前記画素のアレイと前記基板との間でこの基板にまたがって延在するドライバセルのサブアレイであって、これらドライバセルの各々は、行電極又は列電極を駆動する少なくとも１つのドライバ回路を有している当該ドライバセルのサブアレイと、
このドライバセルのサブアレイと前記画素のアレイとの間の絶縁層と
を有する能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレートであって、
前記ドライバセルのサブアレイにおけるドライバ回路の各々が、それぞれ前記絶縁層内に形成された対応する通路であって、当該ドライバ回路から行及び列電極の対応する１つに延在する当該通路を経て、行及び列電極の対応する１つに接続されている能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレート。
【請求項２】
請求項１に記載の能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレートにおいて、前記サブアレイにおけるドライバ回路を接続する前記通路が、画素のアレイの領域に亙って分布されている能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレート。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレートにおいて、前記ドライバセルが、予め決定した個数の列電極の下側に列に配置され、ドライバセルの列の上側にある列電極の各々が、ドライバ電極の列のドライバセルのうち、それぞれ異なる１つのドライバセルにおける１つの列ドライバに接続されている能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレートにおいて、画素のアレイが基板のエッジまで延在している能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレート。
【請求項５】
請求項４に記載の能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレートにおいて、更に、基板のエッジを封止するエッジ封止部材が設けられている能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレート。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレートにおいて、前記サブアレイの各ドライバセルが列ドライバを有している能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレート。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレートにおいて、前記サブアレイの各ドライバセルが行ドライバを有している能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレート。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレートと、受動プレートと、これら能動プレート及び受動プレート間の液晶とを有する反射型液晶ディスプレイ。
【請求項９】
一平面に配置した請求項１〜７のいずれか一項に記載の能動プレートのアレイであって、これら能動プレートの基板がこのアレイの平面内に延在している当該アレイと、
二次元のこのアレイからこれに交差する方向で離間した少なくとも１つの受動プレートと、
前記能動プレート及び受動プレート間の液晶と
を有する反射型液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
ドライバセルのサブアレイを基板にまたがって形成し、これらドライバセルの各々が、行電極及び列電極の双方又はいずれか一方を駆動する少なくとも１つのドライバ回路を有するようにする工程と、
ドライバ回路のサブアレイ上に絶縁層を堆積する工程と、
この絶縁層を貫通し、ドライバ回路のサブアレイ上に分布された通路のパターンを形成する工程と、
前記絶縁層上に画素のアレイを形成し、この画素のアレイは、これら画素に接続され、互いにほぼ直交する行及び列方向で前記基板にまたがって延在する複数の行電極及び列電極を有し、サブアレイにおけるドライバ回路の各々が、前記絶縁層内に形成したそれぞれの通路を経て行及び列電極の対応する１つに接続されるようにする工程と
を具える能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、能動マトリックス液晶ディスプレイに関するもので、特に、行及び列電極に対するドライバ回路を有する能動マトリックス液晶ディスプレイに関するものである。
【０００２】
能動マトリックス液晶ディスプレイは周知である。このようなディスプレイでは、能動プレートと受動プレートとで液晶を挟んでいる。能動プレートは、電界を液晶に与える多数の電極を有し、これら電極は一般にアレイ配置されている。画素電極の行及び列に沿って延在する行及び列電極は薄膜トランジスタを接続及び駆動し、これらトランジスタによりそれぞれ画素電極を駆動する。
【０００３】
行及び列電極は、薄膜トランジスタを制御して、対応する画素電極に蓄積される電荷を制御するように駆動される。各画素には、当該画素上に電荷を維持するためのキャパシタを含めることもできる。
【０００４】
問題は、到来信号を復号するとともに行及び列電極を駆動するのに必要な回路を設けることにある。このようなドライバ回路は、一般に画素アレイの外側を囲んで配置されている。
【０００５】
ある設計の能動マトリックスディスプレイは、画素アレイ内の個々の各画素と関連する薄膜トランジスタに加え１つ以上の回路素子を有する。例えば、米国特許第 5,926,158号明細書のものは、画素キャパシタと、メモリセルと、各画素トランジスタ関連するスイッチとを有する。これらの回路素子は薄膜トランジスタの位置レベルに形成されている。
【０００６】
各画素と関連するこのような追加の回路を設けることにより、ドライバ回路に対する条件を幾分変えるが、行及び列ドライバの必要性や、これらに対するスペースを設ける必要性は依然として残存する。
【０００７】
能動マトリックスディスプレイの行及び列ドライバが占める領域を減少させる改善した構成配置が必要となる。
【０００８】
本発明によれば、基板と、各画素が液晶を制御する画素電極を有するこれら画素のアレイと、前記画素に接続され、互いにほぼ直交する行及び列方向で前記基板にまたがって延在する複数の行電極及び列電極と、前記画素のアレイと前記基板との間でこの基板にまたがって延在するドライバセルのサブアレイであって、これらドライバセルの各々は、行電極又は列電極を駆動する少なくとも１つのドライバ回路を有している当該ドライバセルのサブアレイと、このドライバセルのサブアレイと前記画素のアレイとの間の絶縁層とを有し、前記ドライバセルのサブアレイにおけるドライバ回路の各々が、それぞれ前記絶縁層内に形成された対応する通路であって、当該ドライバ回路から行及び列電極の対応する１つに延在する当該通路を経て、行及び列電極の対応する１つに接続されている能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレートを提供する。
【０００９】
従って、本発明では、ドライバ回路が画素アレイの下側でアレイ配置され、通路により画素アレイの行電極又は列電極に接続される。従って、画素アレイのエッジを囲む、行及び列ドライバ回路に対して必要とするスペースの量を、通常の構成配置のものに比べてかなり減少させることができる。
【００１０】
更に、本発明による構成配置によれば、ドライバ回路と行及び列電極との間の接続が著しく容易となる。
【００１１】
必要とするドライバ回路の個数は行電極、又は列電極、又はその双方の個数に等しくなる為、このドライバ回路の個数は、行数と列数との積である画素数よりも著しく少なくなる。従って、ドライバ回路の寸法は個々の画素よりも著しく大きくでき、得られるリソグラフィによる解像度を用いてドライバ回路を容易に形成しうる。
【００１２】
通路は、特定な位置、例えば、画素アレイの外側を囲んで配置するのではなく、画素アレイの領域のほぼ全体に亙って分布させるのが好ましい。このようにすると、特に好ましい例では、ドライバセルのサブアレイにおいていかなる横方向の相互接続ラインをも用いずに、行又は列電極が前述した通路を経てドライバ回路に直接接続される。
【００１３】
本発明の例では、処理用の他の素子をドライバセルのサブアレイと同じ位置レベルに設けることができる。特に、このような他の素子には、例えば、高品質画像を表示しない際にディスプレイを低出力モードで動作させるために、フレーム記憶装置として用いるメモリを含めることができる。
【００１４】
本発明の例では、ドライバセルのサブアレイに、全ての行ドライバ、又は全ての列ドライバ、又はこれらの双方を含めることができる。画素アレイの下側に設けられない行又は列ドライバは画素アレイのエッジを囲むように設けることができる。このようにすると、ドライバ及びドライバ回路に必要とする基板の領域を、行及び列ドライバの双方を画素アレイの外側を囲むように配置する必要がある構成配置のものに比べて減少させることができる。
【００１５】
約１．５ｍｍだけガラス体内に延在させる通常の封止部材ではなく、エッジ封止部材を設けてセルを封止することができる。
【００１６】
本発明は、上述した能動プレートを含む液晶ディスプレイにも関するものである。本発明は、ディスプレイの能動プレートが設けられている基板のエッジのすぐ近くまで画素を延在させる。
【００１７】
本発明は、一平面に配置した上述した能動プレートのアレイであって、これら能動プレートの基板がこのアレイの平面内に延在している当該アレイと、二次元のこのアレイからこれに交差する方向で離間した少なくとも１つの受動プレートと、前記能動プレート及び受動プレート間の液晶とを有する反射型液晶ディスプレイにも関するものである。
【００１８】
本発明は、ドライバセルのサブアレイを基板にまたがって形成し、これらドライバセルの各々が、行電極及び列電極の双方又はいずれか一方を駆動する少なくとも１つのドライバ回路を有するようにする工程と、ドライバ回路のサブアレイ上に絶縁層を堆積する工程と、この絶縁層を貫通し、ドライバ回路のサブアレイ上に分布された通路のパターンを形成する工程と、前記絶縁層上に画素のアレイを形成し、この画素のアレイは、これら画素に接続され、互いにほぼ直交する行及び列方向で前記基板にまたがって延在する複数の行電極及び列電極を有し、サブアレイにおけるドライバ回路の各々が、前記絶縁層内に形成したそれぞれの通路を経て行及び列電極の対応する１つに接続されるようにする工程とを具える能動マトリックス液晶ディスプレイ用能動プレートの製造方法にも関するものである。
【００１９】
本発明を更に良好に理解するために、以下に添付図面を参照して実施例につき説明するが、これはあくまでも例示にすぎないものである。図面は何れも実際のものに正比例して描いていないことに注意すべきである。異なる図面において同様な又は対応する素子には同じ符号を付した。
【００２０】
本発明の第１実施例による能動プレートを図１〜３につき説明する。
この能動プレートの構造体は、通常のいかなる材料をももって構成しうる基板１上に形成する。この構造体は２つの層、すなわち、駆動電子素子を含む下側のドライバ層１５と上側の画素層１７とに分割でき、画素層１７は、画素２０と、これらの各画素に対する薄膜トランジスタ２３とを能動マトリックス構造にして有する。ドライバ層１５は絶縁層７により画素層１７から分離されている。
【００２１】
画素層１７は、基板を横切って互いにほぼ平行に延在する行電極１３と、これら行電極１３に対しほぼ直交する方向で基板を横切って延在する列電極９とを有する。行及び列電極が互いに交差する個所で行電極１３を列電極９から絶縁する絶縁スペーサ１１が設けられている。
【００２２】
行電極１３及び列電極９は、これら電極の各交差部に対し１つの画素２０が設けられているこれら画素２０のアレイ１９を形成する。各画素は反射性の画素電極２１を有し、この画素電極は、これに通路３０により接続されている薄膜トランジスタ２３により駆動される。
【００２３】
従って、上述した構造体は、入射光が画素電極で反射する反射型構造体である。これにより、光がディスプレイを通過するようにする、従って、画素層１７のみではなくドライバ層１５をも通過させるようにする必要がある透過型の構成に本発明を用いる場合に遭遇するおそれのあるいかなる問題をも回避する。
【００２４】
図面から明らかなように、行電極１３及び列電極９と薄膜トランジスタ２３とに重なっている各画素の上部層のほぼ全体を画素電極２１により被覆し、最終的なディスプレイの反射面を、従って、明るさを最大にする。
【００２５】
トランジスタ２３は、対応する行電極１３から横方向に延在するゲート２５から形成されている。半導体層２７は、対応する列電極９を画素電極２１に接続している。ゲート２５は、ゲート誘電体２９、例えば、SiＮにより半導体層２７から絶縁されている。
【００２６】
図示の薄膜トランジスタは一種のボトムゲート型構造をしているが、所望に応じ、他のボトムゲート型構造やトップゲート型構造を用いることもできる。
【００２７】
図１における点線は、能動プレートにおける下側のドライバ層上に設けたドライバセルサブアレイ５の個々のドライバセル３を示す。図面から明らかなように、各ドライバセル３は多数の画素の下にある。明瞭とするために、各ドライバセル３を４つのみの画素の下にあるものとして示してあるが、実際にはこの画素の個数は４よりも著しく多くすることができることを理解しうるであろう。
【００２８】
ドライバセル３は、好適ないかなる方法によっても形成しうる電子回路を有する。例えば、基板１は通常の単結晶半導体基板とすることができ、電子回路は通常の結晶半導体技術により形成することができる。或いはまた、電子回路は基板上の薄膜として形成することができ、この場合、基板はガラス又は半導体又は適切ないかなる支持材料にもすることができる。
【００２９】
図示の例では、ドライバセル３の各々が、画素アレイ１９の対応する列電極９を駆動する１つの列ドライバ３１を有する。列ドライバ３１は、対応する導電性通路３３を経て対応する列電極９に接続されている。導電性通路３３は、絶縁層７内のバイアホール（貫通孔）３５として形成されている。これらバイアホール３５はアレイ１９の領域に亙って分布され、各列電極９がそれぞれ対応する１つの通路３３を経て対応する１つの列ドライバ３１に接続されている。バイアホール３５には金属化物質３７が充填されている。画素アレイ１９の領域の外には行ドライバ３９が配置され、これら行ドライバは、各行ドライバ３９においてドライバパッド４３に接続された相互接続体４１によりそれぞれ対応の行電極１３に接続されている。データバス４５は各ドライバセル３を通過するように配置されている。
【００３０】
能動プレートは、既知のように、ドライバセル３のサブアレイ５を基板１上にパターン化形成することにより製造しうる。次に、絶縁層７を堆積し、通路３３のパターンを形成しうる。
【００３１】
次に、基板上への反射性画素能動プレートの通常の形成と同様に、絶縁層７上に画素層１７を形成しうる。特別な唯一の条件は、行電極１３及び列電極９を通路３３と整列させる必要があるということである。図２の縦方向の寸法は誇張してあり、従って、通路のアスペクト比は図２に示すほど大きくなく、従って、行電極１３及び列電極９を形成するために堆積した金属化物質が通路３３をも充填し、相互接続のための金属化物質３７を形成する。
【００３２】
図示するように、行ドライバ３９は、アレイの一側に配置するとかなりの量の空間を占め、列ドライバはこれよりも更に多くの空間を占める。従って、行ドライバ又は列ドライバ又はその双方を本発明による装置のアレイの下側に配置することにより、ディスプレイのエッジに必要とする領域をかなり減らすことができる。
【００３３】
従って、本発明は、ドライバセル３と列電極９とを相互接続する問題を軽減すると同時に、ドライバ電極に必要とする、アレイを囲む領域を減少させる。
【００３４】
本発明のドライバセル３は、行及び列導体にそれぞれ平行な行及び列方向に延在する規則的なサブアレイ５内に分布されている。このことも、画素アレイ１９の下側の利用可能な空間におけるドライバセル３の充填に役立つ。ドライバセル３の各列の上には多数の列電極９が配置されている。図１では、ドライバセルの第１の列４７上に２つの列電極９が示されている。ドライバセルの第１の列４７上の各列電極９は通路３３によりドライバセル３の１つに接続されている。
【００３５】
本発明による装置では、ドライバセルを多数のいかなる方法でも形成したり分布させたりすることができる。しかし、列電極を駆動するためのドライバセルの個数を最小にするのが望ましい。その理由は、このようしすることにより、各ドライバセルの領域を最大にし、これによりドライバセルの設計を容易にする為である。
【００３６】
ｍ列及びｎ行の画素２０を有する画素アレイ１９の例（図４）を考慮し、行方向で画素アレイにまたがってｋ個のドライバセル３があるものとする。従って、各ドライバセルはｍ／ｋ個の異なる列電極９の下側にあり、各ドライバセルが１つの列電極を駆動しうるようにするには、各列にｍ／ｋ個のドライバセルが必要となる。このようにすると、全体でｍ個のドライバセル３が存在する。
【００３７】
各行及び列のドライバセルの個数は整数とする必要がある為、ｍ、ｎ、ｋ、ｍ／ｋを全て整数にする必要がある。例えば、ｍ＝１００００、ｎ＝５０００、ｎ／ｍ＝１／２にすると、ｋの適切な値は２０、５０、１００、２００である。
【００３８】
本発明の実施例でも、正方形のアレイ１７及びサブアレイ５を用いることができる。すなわち、
【数１】
2005500570.tif 000003
とする。正方形のアレイの場合、計算が整然とする。ｍ×ｍアレイの場合、サブアレイ中で水平方向及び垂直方向の双方で
【数２】
2005500570.tif 000004
個のドライバセルがあり、全体でｍ個のドライバセルが得られ、各ドライバセルには、１つの列ドライバと１つの行ドライバとを含めてアレイ全体をアドレスするようにする必要がある。
【００３９】
上にある画素アレイと列ドライバサブアレイとの間の相互接続を、１６行×１６列の正方形アレイにつき図５に線図的に示す。行ドライバ３９は、画素アレイ１７とは異なるレベルでアレイの一側に位置している。小さな円は、列ドライバサブアレイを画素アレイから分離する誘電体層に形成した通路３３を示し、これら通路が列ドライバサブアレイと画素アレイとを電気的に接続する。（長方形のアレイを選択することもできるが、前述した理由で正方形のアレイが特に複雑でない。）
【００４０】
上述した説明は、各ドライバセル３が１つの列ドライバ３１を有する最小でｍ個のドライバセルを参照したものである。図６に示すように、通路５３を用いて、画素アレイ１９の行電極１３を行ドライバ３９に接続することもできる。ｍ×ｎアレイの場合、ｎ個のみの行ドライバ３９が必要であり（ｎはｍよりも小さいものとする）、従って、ｍ個のドライバセルはｎ個の行ドライバ３９を収容する以上に充分なものである。実際には、サブアレイにおけるドライバセルの各行は、ｋ個のドライバセル３を有するが、ｋよりも少ないｎｋ／ｍ個の行のみを駆動する。行ドライバを有するドライバセルはこれらのｎｋ／ｍ個の行を駆動すれば充分である為、残りのｋ（１−ｎ／ｍ）個のセル３に対するスペースは他の目的に用いることができる。
【００４１】
本例では、各ドライバセル３が行ドライバと列ドライバとの双方を有し、画素アレイ１９に対する接続は各ドライバセル当り２つとする必要がある。他の装置の配列も可能であること、理解されるであろう。例えば、全てのドライバセルが行ドライバ３９を有するようにするのではなく、行ドライバ３９を列ドライバ３１に対する異なるドライバセル内に配置することもできる。
【００４２】
図７は、前述したように基板１と、ドライバ層１５と、絶縁層７と、画素層１７とをもって能動プレート６１を構成した完全な液晶ディスプレイを示す。受動プレート６３が能動プレート６１に対向しており、これらのプレート間に液晶６５が存在する。液晶のエッジにはエッジ封止部材６７が設けられ、種々の部品を互いに封止している。
【００４３】
ディスプレイは反射光で機能する。これにより、ドライバ層中の電子素子が装置中の光の通過を妨害するいかなる問題も回避する。
【００４４】
本発明によれば、画素のアレイを、基板のエッジのすぐ近くまで延在させることができる。液晶装置のエッジを囲んで、ドライバ電子素子を保持する空白領域を設ける必要がない。これにより、液晶ディスプレイの可視画像領域を、装置のエッジのすぐ近くまで延在させることができる。
【００４５】
従って、多数の能動プレート６１を並べて配置して、図８に示すようにプレートのアレイ８１を形成することができる。アレイ８１は、個々の能動プレート６１の基板１の平面と同一の平面に延在する二次元アレイである。図示の例では、２×２アレイが形成されている。小さなエッジ領域８３には、リード８５を駆動する接続用の相互接続電子素子が入れられている。アレイ８１は、液晶６５を挟むための１つ以上の受動プレート６３と組合せて、図７に示すのと同様に液晶ディスプレイを形成することができる。
【００４６】
能動プレート６１を互いに組合せることができる理由は、本発明を用いることにより、能動プレートの画素アレイ１９の領域をこれらプレートのエッジのすぐ付近まで延在させることができるということである。ドライバ回路を満たした能動プレートのエッジにおける領域を大きくする必要はない。
【００４７】
本発明を特定の種々の実施例につき説明したが、本発明を実行するのに他の種々の手段があるのを当業者は気づくであろう。
【００４８】
特に、全ての図面で画素数を制限して示してあるが、実際の装置における画素数はより多くすることができる。
【００４９】
上述したところから、当業者にとって本発明の種々の変形例が明らかとなるであろう。このような変形例には、上述した特徴に加えて又はその代わりに、半導体装置の設計、製造及び使用において既に知られている等価な及びその他の特徴を含めることができる。特許請求の範囲には、本発明の特定の特徴の組合せを記載したが、本発明の範囲には、本発明と同じ技術的な問題のいずれか又は全てを緩和するか、しないかにかかわらず、明示的に又は暗示的に開示したいかなる新規な特徴又はそれらのいかなる新規な組合せ、又はその一般化したものをも含むものと、理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による能動プレートの平面図である。
【図２】図１に示す能動プレートの、Ａ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１の能動プレートにおける１つの画素を拡大して示す平面図である。
【図４】ｎ×ｍの画素アレイを示す平面図である。
【図５】１６×１６の画素アレイに対する通路のパターンを示す平面図である。
【図６】ドライバセル中に行ドライバ及び列ドライバを有する他の実施例における１６×１２の画素アレイに対する通路の他のパターンを示す平面図である。
【図７】本発明による液晶ディスプレイの側面図である。
【図８】本発明による液晶ディスプレイに用いる能動プレートのアレイを示す平面図である。
【国際公開パンフレット】
2005500570.tif 000005
2005500570.tif 000006
2005500570.tif 000007
2005500570.tif 000008
2005500570.tif 000009
2005500570.tif 000010
2005500570.tif 000011
2005500570.tif 000012
2005500570.tif 000013
2005500570.tif 000014
2005500570.tif 000015
2005500570.tif 000016
2005500570.tif 000017
2005500570.tif 000018
2005500570.tif 000019
2005500570.tif 000020
2005500570.tif 000021
【国際調査報告】
2005500570.tif 000022
2005500570.tif 000023