JPS602980A - Multicolor flat display panel - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多色の鮮やかなカラー表示が可能で大容量の表
示能力をもった薄型のディスプレイパネルに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a thin display panel capable of displaying multiple vivid colors and having a large display capacity.

グラフィックやキャラクタ−の表示を行なうディスプレ
イ装置は特にオフィスオートメーションヤ各種コンピュ
ータシステムにおける表示装置として大きな需要がある
。そして、これらの表示装置に対しては表示の多色化お
よび表示の大容量化の要望が極めて強い。これまでのと
ころ、このような要望に答え得るディスプレイ装置とし
て、カソードレイチー−ブ（ＣＩ−ＬＴ　）が一般に用
いられている。しかしながらＣＲＴは装貨体積が大きく
、重い、また画面のちらつきのために眼性疲労が激しい
等の欠点も多く、これらの欠点のない新規な方式の薄型
ディスプレイパネルの出現が熱望されている。このよう
な目的で開発されているのがプラズマディスプレイパネ
ル（ＦＤＰ）　、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）パネ
ル、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）　パネル等であるが、
いずれも性能的に未だ不充分であり、特に表示の多色化
に関して、は極めて不満足な状況にある。これらの新規
な方式の薄型ディスプレイパネルの中でＣＲＴに置き替
わるものとして最有力視されているのがＬＣＤである。Display devices for displaying graphics and characters are in great demand, especially as display devices for office automation and various computer systems. For these display devices, there is an extremely strong demand for multi-color display and larger display capacity. So far, cathode rays (CI-LT) have been generally used as display devices that can meet these demands. However, CRTs have many drawbacks, such as being large and heavy, and causing severe eye strain due to flickering of the screen, and the emergence of a new type of thin display panel that does not have these drawbacks is eagerly awaited. Plasma display panels (FDP), electroluminescence (EL) panels, liquid crystal display (LCD) panels, etc. have been developed for this purpose.
All of them are still unsatisfactory in terms of performance, and are particularly unsatisfactory with regard to multicolor display. Among these new types of thin display panels, the LCD is considered to be the most likely to replace the CRT.

ＬＣＤの大表示容量化は各表示画素にスイッチング素子
を積層する方式で実現されており、スイッチング素子と
しては多結晶Ｓｉ、単結晶Ｓｉ。The large display capacity of LCDs is achieved by stacking switching elements in each display pixel, and the switching elements are polycrystalline Si and single crystal Si.

アモルファス８ｉ、Ｔｅ等の薄膜トランジスタ（ＴＰＴ
　）等が用いられている。また表示のカラー化方式とし
ては背景板を多色に塗り分けるか各表示画素にカラーフ
ィルターを取り付ける等の方式か取られている。すなわ
ち、液晶層はツイストネマティック（ＴＮ）モードある
いは黒色のゲストホスト（ＧＨ）モードで光シヤツター
として動作し、液晶層がオン状態の表示画素では背景板
あるいはカラーフィルターの色が見え、液晶層がオフ状
態の表示画素では黒く見える訳である。しかしながら、
このような方式は反射型表示では表示面が暗く非実用的
であり、透過型表示として用いざるを得ない。従来は透
過型表示にするための照明用光源として螢光灯が用いら
れていた。とＣろが螢光灯は平屋といえどもその厚みは
太き（、ＬＣＤの薄型ディスプレイとしての特徴が損な
われてしまう。Thin film transistors (TPT) such as amorphous 8i and Te
) etc. are used. In addition, methods for colorizing the display include painting the background board in multiple colors or attaching color filters to each display pixel. In other words, the liquid crystal layer operates as a light shutter in twisted nematic (TN) mode or black guest-host (GH) mode, and the color of the background plate or color filter is visible in the display pixels when the liquid crystal layer is on, and when the liquid crystal layer is off. This is why the display pixels in this state appear black. however,
In a reflective display, such a system has a dark display surface and is impractical, so it has no choice but to be used as a transmissive display. Conventionally, fluorescent lamps have been used as illumination light sources for transmissive display. Even though the C Roga fluorescent lamp is a one-story building, its thickness is thick (and the characteristic of an LCD as a thin display is lost).

また、比較的大面積の表示の場合には必ずしも均一な照
明が得られないという欠点を有している。Another disadvantage is that uniform illumination cannot always be obtained when displaying a relatively large area.

このように幾つかの欠点をもつ螢光灯に替えて、エレク
トロルミネセンス（ＥＬ　）光源を用いることもモノク
ロ表示のＬＣＤに対しては試みられている。しかしなが
ら、従来の方法ではカラー表示ＬＣＤの照明用としてＥ
Ｌ光源を用いることはできなかった。それはＥＬ光を螢
光灯のように白色にすることができていないからである
。例えば、現在最も白色に近いＥＬ光でも淡黄色であり
、このようなＥＬ光源を用いたのでは青色を出すことが
できない。このようにＬＣＤは大容量のカラー表示が可
能な薄型ディスプレイの４ｉ銀に答える一番手とみられ
てはいるが、特にカラー表示の点で不満足であるのが現
状である。In place of fluorescent lamps, which have several drawbacks as described above, attempts have been made to use electroluminescence (EL) light sources for monochrome display LCDs. However, in the conventional method, E
It was not possible to use an L light source. This is because EL light cannot be made white like fluorescent lights. For example, even the EL light that is currently closest to white is pale yellow, and it is not possible to produce blue color using such an EL light source. Although LCDs are seen as the first answer to the 4i silver flat-panel display capable of large-capacity color display, they are currently unsatisfactory, especially in terms of color display.

本発明の目的は多色の鮮やかなカラー表示が可能で、か
つ大容量の表示能力をもった薄型のディスプレイパネル
を捉供することにある。An object of the present invention is to provide a thin display panel capable of displaying multiple vivid colors and having a large display capacity.

本発明の多色フラットディスプレイパネルは表示面全面
を背後から照明するエレクトロルミネセ　゛゛ンス層お
よび該エレクトロルミネセンス層が発する光をスペクト
ル的に選択透過する複数色のカラーフィルター、および
該カラーフィルターに入射もしくは該カラーフィルター
から出射するエレクトロルミネセンス光を選択的に透過
あるいは遮断する液晶層、および各表示画素毎に該液晶
層に一統したスイッチング素子とを備え、前記カラーフ
ィルターを前記表示画素の群毎に１対ｌに対応させて分
割構成した点に特徴がある。The multicolor flat display panel of the present invention includes an electroluminescence layer that illuminates the entire display surface from behind, a multicolor color filter that spectrally selectively transmits the light emitted by the electroluminescence layer, and the color filter. A liquid crystal layer that selectively transmits or blocks electroluminescent light incident on or emitted from the color filter, and a switching element integrated into the liquid crystal layer for each display pixel, and the color filter is connected to a group of the display pixels. The feature is that the structure is divided into 1-to-l correspondence.

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図は本発明の多色フラットディスプレイパネルの一
実施例の断面を示す図である。一方のガラス基板１の背
後には透明電極２、緑色のエレクトロルミネセンス光を
発するＴｂＦ、をドープしたＺｎ８からなるエレクトロ
ルミネセンス層３、赤色のエレクトロルミネセンス光を
発する８ｍＦｓをドープしたＺｎ８　からなるエレクト
ロルミネセンス層４、反射電極５が形成されている。ま
たガラス基板ｌの内側にはアモルファス５ｉの薄膜トラ
ンジスタ構造のスイッチング素子が各表示画素に作りつ
けられている。１個の薄膜トランジスタはＭＯゲート市
１極６．８ｉ３Ｎ、絶縁膜７、アモル゛ファス８ｉ層８
、ＭＯソース電極９、ＭＯドレイン電極ｌＯで形成され
ており、ドレイン電極１０にはＩＴＯ画素電極１１が接
続されている。また薄膜トランジスタはＳｉ、Ｎ、保護
膜１２でおおわれている。もう一方のガラス基板１３の
内面には画素電極に対応する位置に緑色光を透過するカ
ラーフィルター１４と赤色光を透過するカラーフィルタ
ー１５とが交互に形成され、その上全面にＩＴＯ共通電
極１６が形成されている。FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of a multicolor flat display panel of the present invention. Behind one glass substrate 1 are a transparent electrode 2, an electroluminescent layer 3 made of Zn8 doped with TbF that emits green electroluminescent light, and an electroluminescent layer 3 made of Zn8 doped with 8 mFs that emits red electroluminescent light. An electroluminescent layer 4 and a reflective electrode 5 are formed. Further, inside the glass substrate l, a switching element having an amorphous 5i thin film transistor structure is built into each display pixel. One thin film transistor consists of an MO gate, one pole 6.8i3N, an insulating film 7, and an amorphous 8i layer 8.
, an MO source electrode 9, and an MO drain electrode 1O, and an ITO pixel electrode 11 is connected to the drain electrode 10. Further, the thin film transistor is covered with Si, N, and a protective film 12. On the inner surface of the other glass substrate 13, color filters 14 that transmit green light and color filters 15 that transmit red light are alternately formed at positions corresponding to the pixel electrodes, and an ITO common electrode 16 is formed on the entire surface. It is formed.

カラーフィルター１４および１５はポリエーテルサルフ
ォン樹脂をそれぞれ染料スミカロンＥ−ＦＢＬとスミカ
ロンＥ　−４ＧＩ、の混合物および染料イーストマン・
スカーレットＢＧで染色することによって形成した。ま
た、このガラス基板１３の外側にはコントラストを向上
させる目的で偏光板１７を帖りつけである。このような
構造の２枚のガラス基板！および１３を約ＩＱ　ｐｍの
間隙で対向させ、その間隙に黒色の二色性色素を含有す
る混合液晶ＺＬ１１８４１（メルク社製）に適量のカイ
ラルネマティツク液晶ＣＭ１５（チッソ社製）を添加し
た液晶物質を充填して多色フラットディスプレイパネル
を構成した。なお、実際には２板のガラス基板の液晶物
質と接する面には通常の平行配向処理を施しであるが、
第１図では繁雑となるので省略した。Color filters 14 and 15 are made of polyether sulfone resin, a mixture of dyes Sumicalon E-FBL and Sumicalon E-4GI, and a dye Eastman.
It was formed by staining with Scarlet BG. Further, a polarizing plate 17 is attached to the outside of the glass substrate 13 for the purpose of improving contrast. Two glass substrates with this kind of structure! and 13 facing each other with a gap of approximately IQ pm, and a liquid crystal material in which an appropriate amount of chiral nematic liquid crystal CM15 (manufactured by Chisso Corporation) was added to mixed liquid crystal ZL11841 (manufactured by Merck & Co., Ltd.) containing a black dichroic dye in the gap. A multicolor flat display panel was constructed by filling the In reality, the surfaces of the two glass substrates in contact with the liquid crystal material were subjected to normal parallel alignment treatment.
This is omitted in Figure 1 as it would be too complicated.

第２図は第１図の実施例におけるカラーフィルターの分
割構造と表示画素との位置関係を示す正面図である。第
２図において１１は第１図と同じＩＴＯ画素電極であり
、これが一つの表示画素となる。第２図の実施例におい
ては上段の表示画素は一つの群Ａを形成し、下段の表示
画素は今一つの群Ｂを形成している。また第２図におい
て１４および１５はそれぞれ第１図と同じ緑色光を透過
するカラーフィルターおよび赤色光を透過するカラーフ
ィルターであり、カラーフィルター１４は表示画素群Ａ
に、カラーフィルター１５は表示画素群Ｂに１：１に対
応する位置にある。このような構造のパネルにおいて、
ゲート電極６とソース電極９とで形成されるマトリクス
電極において選択された画素の画素電極１１には共通電
極１６との間に交流電界が印加され、その画素電極１１
上の液晶分子はほぼ電極面に垂直に強制配列する。その
結菓二色性色素による光の吸収作用がなくなるので選択
された画素電極上の液晶物質層はほとんど透明の状態と
なる。しかるに、選択されていない画素電極には′電界
は印加されないので非選択画素′−；極上および画素電
極以外の部分の液晶物質層では液晶分子が電極面に平行
に均一に配列している。この結果、これらの領域すなわ
ち選択された画素電極以外の領域では黒色二色性色素に
よるあらゆる波長の光の吸収の結果、液晶物質層はほと
んど光を透過しなくなる。この効果は偏光板１７によっ
て一方向の直線偏光のみを利用する形態をとることによ
って一層増強される。なお、画素を選択する信号はゲー
ト電極を線順次で走査する訳であるが、非走査時でも画
素電極にはＣ几時定数で定まる時間内は電荷が蓄積され
ており、選択された画素電極と対向電極間の交流電界は
非走査時にも維持される。FIG. 2 is a front view showing the positional relationship between the divided structure of the color filter and the display pixels in the embodiment of FIG. 1. In FIG. 2, numeral 11 is the same ITO pixel electrode as in FIG. 1, and this becomes one display pixel. In the embodiment of FIG. 2, the display pixels in the upper row form one group A, and the display pixels in the lower row form another group B. Further, in FIG. 2, reference numerals 14 and 15 are color filters that transmit green light and red light, respectively, which are the same as those in FIG.
The color filter 15 is located at a position corresponding to the display pixel group B in a 1:1 ratio. In a panel with this structure,
An alternating current electric field is applied between the pixel electrode 11 of the selected pixel in the matrix electrode formed by the gate electrode 6 and the source electrode 9 and the common electrode 16, and the pixel electrode 11
The upper liquid crystal molecules are forced to align almost perpendicularly to the electrode plane. Since the light absorption effect of the dichroic dye disappears, the liquid crystal material layer on the selected pixel electrode becomes almost transparent. However, since no electric field is applied to unselected pixel electrodes, liquid crystal molecules are uniformly arranged parallel to the electrode surface in the liquid crystal material layer in the uppermost part of the liquid crystal material layer and in parts other than the pixel electrodes. As a result, in these regions, ie, in regions other than the selected pixel electrode, the liquid crystal material layer becomes almost transmissive to light as a result of absorption of light of all wavelengths by the black dichroic dye. This effect is further enhanced by using the polarizing plate 17 to utilize only linearly polarized light in one direction. Note that the signal for selecting a pixel scans the gate electrode line-sequentially, but even during non-scanning, charge is accumulated in the pixel electrode within the time determined by the C time constant, and the selected pixel electrode The alternating current electric field between the electrode and the counter electrode is maintained even during non-scanning.

これが薄膜トランジスタ構造のスイッチング素子の効果
であり、この結果、液晶からみると線順次の時分割駆動
であってもあたかもスタティック駆動と同じになり、従
って走査電極本数が多くなる大容量の表示も容易に実現
される訳である。次にエレクトロルミネセンス層の動作
を説明すると、透明電極２および反射電極５の間に交流
電圧を印加することによって第１の層３からは第３図（
ａ）のスペクトルをもりた緑色のルミネセンス光が、ま
た第２の層４からは第３図（ｂ）のスペクトルをもった
赤色のルミネセンス光が発せられる。従って、これらの
ルミネセンス光だけを見ると第３図ｔａｌおよび（ｂ）
のスペクトルを合わせた光となって白色とはほど遠く、
このままでは良質のカラー表示は得られない。そこで、
本発明の多色フラットディスプレイパネルのカラーフィ
ルターの効果を説明する。カラーフィルター１４および
カラーフィルター１５はそれぞれ第４図（ａｌおよび（
ｂ）の透過スペクトルを有している。すなわち、カラー
フィルター１４はエレクトロルミネセンス層３による緑
色のルミネセンス光の主波長のみを有効に透過する結果
、カラーフィルター１４が設けられた画素が選択された
場合には非常に急峻なスペクトルをもった鮮やかな緑色
光が透過してくる。カラーフィルター１５に関しても同
様で、エレクトロルミネセンス層４による赤色のルミネ
センス光の主波長のみを有効に透過する結果、カラーフ
ィルター１５が設けられた画素が選択された場合には非
常に急峻なスペクトルをもった鮮やかな赤色光が透過し
てくる。このようにエレクトロルミネセンス層がｉする
光をスペクトル的に有効かつ効果的に選択するようなカ
ラーフィルターを形成した本発明の構造の多色フラット
ディスプレイパネルでは、エレクトロルミネセンス層が
発する照明光が白色光でなくとも極めて鮮やかなカラー
表示が得られることがわかる。This is the effect of a switching element with a thin film transistor structure, and as a result, from the perspective of the liquid crystal, even line-sequential time-division driving is the same as static driving, making it easy to display large-capacity displays with a large number of scanning electrodes. This will be realized. Next, to explain the operation of the electroluminescent layer, by applying an alternating current voltage between the transparent electrode 2 and the reflective electrode 5, the electroluminescent layer is emitted from the first layer 3 as shown in FIG.
Green luminescent light having the spectrum shown in a) is emitted from the second layer 4, and red luminescent light having the spectrum shown in FIG. 3(b) is emitted from the second layer 4. Therefore, if we look only at these luminescence lights, we can see the results in Figures 3 and (b).
The light is a combination of the spectrum of the light, which is far from white.
If this continues, high-quality color display cannot be obtained. Therefore,
The effect of the color filter of the multicolor flat display panel of the present invention will be explained. The color filter 14 and the color filter 15 are shown in FIG. 4 (al and (), respectively).
It has a transmission spectrum of b). That is, as a result of the color filter 14 effectively transmitting only the main wavelength of the green luminescence light from the electroluminescence layer 3, when a pixel provided with the color filter 14 is selected, it has a very steep spectrum. A bright green light passes through it. The same applies to the color filter 15, and as a result of effectively transmitting only the main wavelength of the red luminescence light by the electroluminescence layer 4, when a pixel provided with the color filter 15 is selected, a very steep spectrum is generated. A bright red light with . In the multicolor flat display panel having the structure of the present invention in which a color filter is formed that spectrally effectively and effectively selects the light emitted by the electroluminescent layer, the illumination light emitted by the electroluminescent layer is It can be seen that extremely vivid color display can be obtained even without white light.

なお、第１図の実施例ではカラーフィルター１４および
１５をガラス基板１３の上に形成したが、もう一方のガ
ラス基板１の上のＩＴＯ画素画素極電極１１に重ねて形
成した実施例においても同様の極めて鮮やかなカラー表
示が得られた。In the embodiment shown in FIG. 1, the color filters 14 and 15 are formed on the glass substrate 13, but the same applies to the embodiment in which they are formed over the ITO pixel electrode 11 on the other glass substrate 1. An extremely vivid color display was obtained.

以上では説明の簡単のために、エレクトロルミネセンス
層を２層にした場合の実施例で説明したが、両エレクト
ロルミネセンス材料を混合した材料を用いて第３図（ａ
）および（ｂ）のスペクトルを合わせた形のスペクトル
光を発するような単層のエレクトロルミネセンス層を形
成しても全く同様の効果が得られる。また、表示色は本
実施例に限定されることはなく、その数も２色に限定さ
れるものでないことは言うまでもない。また、本実施例
では液晶層がゲストホスト型の動作をする場合について
述べたが、例えばツイストネマティック型等、表示画素
の選択・非選択に応じて光を透過する状態と光を遮断す
る状態とか効果的に切換ねるものであればいかなる動作
モードでも用いることができる。更に、各表示画素毎に
液晶層に接続するスイッチング素子も本実施例で述べた
アモルファス３ｉ　の薄膜トランジスタに限定されるも
のではないことも言うまでもない。In order to simplify the explanation, an example in which the electroluminescent layer is made of two layers has been described above, but a material in which both electroluminescent materials are mixed is used as shown in Fig. 3 (a).
Exactly the same effect can be obtained by forming a single electroluminescent layer that emits light with a spectrum that is a combination of the spectra of (a) and (b). Further, it goes without saying that the display colors are not limited to those in this embodiment, and the number of display colors is not limited to two. In addition, in this embodiment, the case where the liquid crystal layer operates in a guest-host type has been described, but for example, in a twisted nematic type, a state in which light is transmitted or a state in which light is blocked depending on the selection or non-selection of display pixels is described. Any mode of operation that can be effectively switched can be used. Furthermore, it goes without saying that the switching elements connected to the liquid crystal layer for each display pixel are not limited to the amorphous 3i thin film transistors described in this embodiment.

以上述べたように、本発明によれは多色の鮮やかなカラ
ー表示が可能で、かつ大容量の表示能力をもった薄型の
ディスプレイパネルが得られる。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a thin display panel that is capable of displaying multiple vivid colors and has a large display capacity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図および第２図は本発明の一実施例の構造を示す断
面図および正面図であり、■はガラス基板、２は透明社
極、３および４はエレクトロルミネセンス層、５は反射
′１凱６はゲート電極、７は絶縁膜、８はアモルファス
Ｓｉ層、９はソース電極、１０はドレイン電極、１１は
画素電極、１２は保餓膜、１３はカラス基板、１４およ
び１５はカラーフィルター、１６は共通電極、１７は偏
光板、１８は液晶物質である。第２図において、Ａ、Ｂ
は表示画素群ための図であり、第３図はエレクトロルミ
ネセンス層の発光スペクトル、第４図はカラーフィルタ
ーの透過光スペクトルである。 ｌ＋− ７３図 （ａ）　（ｂ１ 片　４　図 （ａ）　（ｂ） 波長（ｎｍ　）　波長　（ｎｍ） 手続補正書輸発） ５９．５．１６ 昭和　年　月　日 １、事件の表示　昭和５８年　特　許　願第１１１３４
３号２、発明の名称　多色フラットディスプレイパネル
３、補正をする者 事件との関係　出　願　人 東京都港区芝五丁目３３番１号 ４、代理人 〒１０８　東京都港区芝五丁目３７番８号　住友三ｌ］
ビル（連絡先　日本電気株式会社特許部） ５、補正の対象 図　面 ６、補正の内容 本願添付図面の第２図を別紙図面のように補正する。1 and 2 are a cross-sectional view and a front view showing the structure of an embodiment of the present invention, where ■ is a glass substrate, 2 is a transparent electrode, 3 and 4 are electroluminescent layers, and 5 is a reflective layer. 1. 6 is a gate electrode, 7 is an insulating film, 8 is an amorphous Si layer, 9 is a source electrode, 10 is a drain electrode, 11 is a pixel electrode, 12 is a storage film, 13 is a glass substrate, 14 and 15 are color filters , 16 is a common electrode, 17 is a polarizing plate, and 18 is a liquid crystal material. In Figure 2, A, B
3 is a diagram for a display pixel group, FIG. 3 is an emission spectrum of an electroluminescent layer, and FIG. 4 is a transmitted light spectrum of a color filter. l+- Figure 73 (a) (b1 Piece 4 Figure (a) (b) Wavelength (nm) Wavelength (nm) Procedural Amendment Imported) 59.5.16 Showa Year Month Day 1, Case Indication 1988 Special Permit No. 11134
No. 3 No. 2, Title of the invention: Multicolor flat display panel 3, Relationship to the person making the amendment: Applicant: 5-33-1-4, Shiba 5-chome, Minato-ku, Tokyo, Agent: 5-37 Shiba, Minato-ku, Tokyo 108 No. 8 Sumitomo Sanl]
Bill (Contact information: NEC Corporation Patent Department) 5. Drawing subject to amendment 6. Contents of amendment Figure 2 of the drawings attached to this application will be amended as shown in the attached drawing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 表示面全面を背後から照明するエレクトロルミネセンス
層と、該エレクトロルミネセンス層が発する光をスペク
トル的に選択透過する複数色のカラーフィルターと、該
カラーフィルターに入射もしくは該カラーフィルターか
ら出射するエレクトロルミネセンス光を選択的に透過あ
るいは遮断する液晶層と、表示面内に配列した各表示画
素毎に該液晶層に接続したスイッチング素子とを備え、
前記カラーフィルターを前記表示画素の群毎に１対１に
対応させて分割構成したことを特徴とする多色フラット
ディスプレイパネル。An electroluminescent layer that illuminates the entire display surface from behind, a multi-color color filter that spectrally selectively transmits light emitted by the electroluminescent layer, and electroluminescent light that enters or exits the color filter. A liquid crystal layer that selectively transmits or blocks sense light, and a switching element connected to the liquid crystal layer for each display pixel arranged within a display surface,
A multicolor flat display panel characterized in that the color filter is divided and configured in a one-to-one correspondence for each group of display pixels.