JP2000019532A

JP2000019532A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000019532A
Application number: JP18927398A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Kimura; 和人木村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】焼き付きの発生が防止され、良好に画像を表
示する。【解決手段】一対の基板間に配された液晶層と、上記
液晶層の面内方向に帯状に形成されるとともに上記液晶
層に電圧を印加する透明電極と、導電性を有し、上記液
晶層中に配設されて一対の基板間の間隔を所定の値に維
持するスペーサとを備え、上記スペーサは、上記透明電
極に対して電気的に接続されたことを特徴とするもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気光学材料であ
る液晶を駆動し、画像を表示する画像表示装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】陰極線管ディスプレイ装置と異なり、偏
平形状を有するフラットディスプレイ装置と称される画
像表示装置が、近年盛んに開発されている。このような
画像表示装置としては、放電に伴う紫外線放射による蛍
光体からの発光を利用したプラズマディスプレイ（以
下、ＰＤＰと称する。）や、各表示画素毎にトランジス
タ等の能動素子を設け、これを駆動する方法、いわゆる
アクティブマトリクスアドレス方式を適用して液晶が封
入された表示パネルを駆動させる画像表示装置（以下、
ＴＦＴ液晶ディスプレイと称する。）が注目されてい
る。

【０００３】しかしながら、後者のＴＦＴ液晶ディスプ
レイにおいては、薄膜トランジスタのような半導体素子
を多数設ける必要があることから、特に大画面を形成す
るべくディスプレイを大面積化した場合に歩留まりの問
題が懸念され、製造コストが高価となるといった不都合
が生じる。

【０００４】そこで、これらの問題を解決するべく、能
動素子としてＭＯＳトランジスタや薄膜トランジスタ等
の半導体素子ではなく、放電プラズマを利用する方式を
適用した画像表示装置が提案されている。

【０００５】このような画像表示装置としては、複数の
放電電極を有し、プラズマ放電がなされるプラズマセル
と、上記放電電極と略直交する電極を有する第２の基板
が電気光学材料である液晶よりなる液晶層を介して重ね
合わされて構成されるものが挙げられる。

【０００６】上記プラズマセルは、一主面上に互いに略
平行な複数の放電電極が形成された第１の基板上に、所
定の間隔を持って誘電体薄板が配置され、上記第１の基
板と誘電体薄板間の間隙にイオン化可能なガスが充填さ
れ、周囲をシール部で封止してなるものである。なお、
このプラズマセルは隔壁によりライン状のプラズマ室に
分割されて、各プラズマ室においてプラズマ放電が可能
となされている。

【０００７】また、上記第２の基板は一主面上にプラズ
マセルの放電電極と略直交する電極が形成されたもので
あり、この第２の基板は電極形成面を対向面として、プ
ラズマセルの誘電体薄板上に液晶層を介して重ね合わさ
れる。

【０００８】そして、この画像表示装置においては、プ
ラズマセルの各プラズマ室を順次切り替え走査するとと
もに、液晶層を挟んで対向する第２の基板の電極にこれ
と同期して信号電圧を印加することにより液晶が駆動さ
れ、各プラズマ室と第２の基板の電極の交差する部分が
画素として規定される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな液晶表示装置では、長時間に亘って一定の画像を表
示していると、いわゆる「焼き付き」が発生してしまう
ことがあった。この焼き付き現象とは、所定の固定パタ
ーンを表示した後に、異なるパターンを表示すると、先
に表示した固定パターンが残ってしまうような残像現象
のことである。

【００１０】このような残像現象は、先に固定パターン
を表示した画素において、液晶層と配向膜との界面にイ
オン性の不純物による電荷が蓄積し、当該画素に直流電
圧が発生してしまうために起こると考えられる。すなわ
ち、所定の画素に直流電圧が発生すると、次に異なるパ
ターンを表示するに際して、その画素に印加する駆動電
圧が直流電圧の影響を受けてしまうこととなり、その結
果、当該画素を所望の透過率で駆動できなくなるためで
ある。

【００１１】具体的に、所定の画素に固定パターンを表
示した後、当該画素に駆動電圧を印加すると、この駆動
電圧は、図８に示すように、直流電圧に起因するオフセ
ットバイアスが乗った波形となってしまう。すなわち、
先に固定パターンを表示した画素では、次に印加される
駆動電圧がバイアスされてしまう。

【００１２】一方、液晶層は、一般に、図９中波線で示
すように印加される電圧（Ｖ）の大きさに応じて透過率
（Ｔ）を変化させる。ところが、上述したように、固定
パターンを表示した画素においては、電圧（Ｖ）と透過
率（Ｔ）との関係が直流電圧の影響を受けることとな
り、図９中実線で示すようにオフセットバイアスされた
状態となる。

【００１３】したがって、固定パターンを表示した液晶
層において、透過率がＴａとなるように±Ｖａの駆動電
圧を印加したとしても、実際には図９中実線で示したよ
うなＶ−Ｔ曲線になっているため、＋Ｖａでは透過率Ｔ
ｂ、−Ｖａでは透過率Ｔｃの表示となってしまう。この
場合、実際に人間の視覚に感じる透過率は、ＴｂとＴｃ
の平均値であるＴｍとなる。

【００１４】このように、先に固定パターンが表示され
た画素では、所望の透過率で表示することができず、固
定パターンが表示されなかった画素と同等な透過率で表
示することができないことがあった。また、従来の液晶
表示装置では、このような焼き付き現象に対する対策と
して材料やプロセスにおける条件検討が行われている程
度であり、この焼き付き現象に対する効果的な対策は殆
どなされていなかった。

【００１５】そこで本発明は、かかる従来の課題を解決
するために提案されたものであって、焼き付きの発生が
防止され、良好に画像を表示することのできる液晶表示
装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成した本
発明に係る液晶表示装置は、一対の基板間に配された液
晶層と、上記液晶層の面内方向に帯状に形成されるとと
もに上記液晶層に電圧を印加する透明電極と、導電性を
有し、上記液晶層中に配設されて一対の基板間の間隔を
所定の値に維持するスペーサとを備え、上記スペーサ
は、上記透明電極に対して電気的に接続されたことを特
徴とするものである。

【００１７】以上のように構成された本発明にかかる液
晶表示装置では、液晶層内に導電性を有するスペーサを
備えるために、液晶層と透明基板とが電気的に導通して
いることとなる。このため、液晶表示装置は、液晶層に
蓄積された電荷を、スペーサを介して透明電極に逃がす
ことができる。したがって、この液晶表示装置において
は、液晶層に電荷が蓄積されるようなことが防止され
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示装置
の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳
細に説明する。

【００１９】本実施の形態に示す液晶表示装置は、図１
に示すように、いわゆるプラズマアドレス型の液晶表示
装置１（以下、ＰＡＬＣ１と呼ぶ。）である。このＰＡ
ＬＣ１は、電気光学材料である液晶材料からなる液晶層
を備える電気光学セル２と、この電気光学セルに当接
し、所定の画素を構成する液晶層を駆動させるプラズマ
セル３とから構成される。

【００２０】このＰＡＬＣ１において、電気光学セル２
は、一対のガラス基板４Ａ，４Ｂ間に、一対の配向膜
５，６に挟持されてなる液晶層７を有する。また、この
電気光学セル２は、一方のガラス基板４Ｂの対向面にス
トライプ状に形成された透明電極８を有する。すなわ
ち、この電気光学セル２では、一方の配向膜６と一方の
ガラス基板４Ｂとの間に複数の透明電極８が形成されて
いる。

【００２１】また、このＰＡＬＣ１において、プラズマ
セル３は、絶縁性基板１１上に立設された複数の隔壁１
２と、絶縁性基板１１上に一対の隔壁１２間に並列して
形成されたカソード電極１３及びアノード電極１４とを
備える。この隔壁１２は、絶縁性基板１１上に、一定の
間隔をもって複数本形成され、上端面が電気光学セル２
と接合されることによって、空間部１５を形成してい
る。そして、この空間部１５には、イオン化可能なガス
が封入される。封入されるガスとしては例えばヘリウ
ム、ネオン、アルゴン或いはこれらの混合気体等が使用
される。

【００２２】さらに、このプラズマセル３では、複数の
隔壁１２が上述した透明電極８と直交する方向にストラ
イプ状に形成されており、カソード電極１３及びアノー
ド電極１４がこれら隔壁１２と平行に形成されている。
すなわち、このＰＡＬＣ１において、透明電極８とカソ
ード電極１３及びアノード電極１４とは互いに直交する
方向に形成されている。

【００２３】そして、このＰＡＬＣ１では、カソード電
極１３及びアノード電極１４を有する空間部１５と透明
電極８とが交差する領域を一画素としている。すなわ
ち、このＰＡＬＣ１では、図１中破線で囲む領域ｇが一
画素となっている。

【００２４】ところで、このＰＡＬＣ１において、電気
光学セル２は、図２及び図３に示すように、導電性を有
し、液晶層７中に配設されるとともに一対の配向膜５，
６間を所定の距離に維持するスペーサ１６を有する。こ
のスペーサは、図４に示すように、透明電極８と隔壁１
２とが交差する領域に形成されている。すなわち、この
スペーサ１６は、ＰＡＬＣ１における無画素領域に形成
されることとなる。

【００２５】このスペーサ１６としては、例えば、カー
ボン粒子等の導電性微粒子を含有するレジスト材料を用
いることができる。なお、このＰＡＬＣ１において、ス
ペーサ１６は、導電性微粒子を含有するレジスト材料を
用いたものに限定されず、導電性を有するものであれば
如何なる材料を用いて形成されてもよい。

【００２６】スペーサ１６を形成するには、先ず、一方
の面がプラズマセル３と接合されるガラス基板４Ａの他
方の面にスピンコート法や印刷法等の手法により、導電
性微粒子を含有するレジスト材料を塗布してレジスト膜
を形成する。そして、レジスト膜に対してマスクを用い
て露光を行った後に現像を行い、レジスト膜を所望の形
状とする。その後、ガラス基板４Ａ上に形成されたレジ
スト膜に対して焼成を行い、スペーサ１６を形成する。

【００２７】ここで、スペーサ１６は、一対の配向膜
５，６間に配設されるものであり、液晶層７の厚みを規
定することとなる。言い換えると、このスペーサ１６
は、目的とする液晶層７の厚みと略々同程度として形成
される。また、このスペーサ１６は、透明電極８と隔壁
１２との全ての交差部に形成される必要はない。すなわ
ち、このスペーサ１６は、透明電極８と隔壁１２との交
差部のうちで一部に形成されていても良い。

【００２８】なお、このＰＡＬＣ１は、一対のガラス基
板４Ａ，４Ｂの対向面を配向処理することにより一対の
配向膜５，６が形成され、その後、一対のガラス基板４
Ａ，４Ｂを張り合わせてシールし、パネルを形成する。
最後に、この一対のガラス基板４Ａ，４Ｂ間に液晶を注
入し、一対の配向膜５，６間に液晶層７を形成する。

【００２９】このように、導電性微粒子を含有するレジ
スト材料を用いることにより、所望の位置及び所望の寸
法で容易にスペーサ１６を形成することができる。

【００３０】また、このスペーサ１６は、図４に示すよ
うに、透明電極８と隔壁１２とが交差する領域におい
て、透明電極８の幅を超えない範囲で形成されることが
好ましい。スペーサ１６の寸法が透明電極８の幅を超え
る場合には、スペーサ１６が有効画素領域に露出する虞
があり、開口率が低下する原因となってしまう。このた
め、ＰＡＬＣ１では、スペーサ１６を透明電極８の幅を
超えない範囲で形成することによって、画面の開口率を
低下させることなく鮮明な画像を表示することができ
る。

【００３１】以上のように構成されたＰＡＬＣ１は、液
晶層７を駆動することによって、その透過率を制御して
所望の輝度で当該画素を発光させる。そして、ＰＡＬＣ
は、上述したように、マトリックス状に配設された複数
の画素を順次駆動させることにより、所定の画像を表示
することができる。

【００３２】このとき、ＰＡＬＣ１では、所定のカソー
ド電極１３及びアノード電極１４に対して所定の電圧が
印加される。これにより、空間部１５に封入されたガス
がイオン化されてプラズマ放電が発生し、この空間部１
５内がアノード電位に維持されることとなる。

【００３３】この状態で、所望の透明電極８にデータ電
圧が印加されると、この透明電極８と上記プラズマ放電
が発生した空間部１５と交差する領域の液晶が駆動する
ことになる。このように、ＰＡＬＣ１では、プラズマ放
電を発生させる空間部１５とデータ電圧を印加する透明
電極８と選択することにより画素単位で駆動することが
できる。したがって、ＰＡＬＣ１では、上述したように
プラズマ放電を発生させる空間部１５を順次走査すると
ともに、これに同期して各透明電極８にデータ電圧を印
加することにより、アクティブマトリクスアドレス方式
と同様に液晶層７が駆動され、二次元画像の表示を行う
ことができる。

【００３４】このように、ＰＡＬＣ１では、所定の画素
を駆動する際に当該画素に対して所定電圧が印加される
こととなる。しかしながら、このＰＡＬＣ１では、導電
性を有して透明電極８と電気的に接続されたスペーサ１
６を液晶層７中に備えるため、液晶層７中に存在する不
純物に起因して発生する電荷が液晶層７中に蓄積され
ず、透明電極８に流れることとなる。このため、このＰ
ＡＬＣ１では、所定の画素に、データ電圧をバイアスす
るような直流電圧が発生するようなことが防止される。
したがって、このＰＡＬＣ１は、焼き付き現象を発生す
るようなことがなく、常に良好な画像を表示することが
できる。

【００３５】このとき、ＰＡＬＣ１において、スペーサ
１６は、上述したように、透明電極８と隔壁１２との交
差部のうちで少なくとも一部に形成されていればよい。
言い換えると、このＰＡＬＣ１では、透明電極８と隔壁
１２との交差部の全てにスペーサを形成しなくとも、画
素に発生した電荷を透明電極８に逃がすことができ、焼
き付きの発生を確実に防止することができる。

【００３６】また、このＰＡＬＣ１において、スペーサ
１６は、画素に発生した電荷を透明電極８に逃がすた
め、低い電気抵抗を示すことが好ましい。具体的に、ス
ペーサ１６は、そのシート抵抗値が１０⁸Ω以下（シー
トの厚みが３μｍの時）であれば、画素に蓄積された電
荷を十分に逃がすことができる。このため、ＰＡＬＣ１
は、シート厚が約３μｍの時のシート抵抗値が１０⁸Ω
以下であるような材料を用いてスペーサ１６を形成する
ことにより、焼き付きの発生を防止し、より良好な画像
を確実に表示することができる。

【００３７】さらに、このＰＡＬＣ１において、スペー
サ１６は、透明電極８と隔壁１２との交差部、すなわ
ち、無効画素領域に形成されている。このため、このＰ
ＡＬＣでは、スペーサ１６が実際の画像を構成する有効
画素領域に影響を与えることがなく、画像の開口率を大
幅に向上させることができる。

【００３８】これに対して、従来の液晶表示装置では、
粒子状のスペーサを液晶層に含有させることにより一対
の配向膜間を所定間隔に維持していた。この場合、液晶
表示装置は、粒子状のスペーサが液晶層中を流動するこ
とがあり、粒子状のスペーサが有効画素領域内に露出す
することがあった。この場合、従来の液晶表示装置は、
画像を表示する部分の開口率が低下することとなり、良
好な画像を表示することができなかった。

【００３９】また、このような従来の液晶表示装置は、
粒子状のスペーサが液晶層中を流動してしまうことがあ
る。このため、従来の液晶表示装置においては、粒子状
のスペーサが画面の面内方向で不均一に分散してしまう
ことがあり、その結果、液晶層の厚みに変動を生じる虞
がある。

【００４０】一方、本実施の形態に示すＰＡＬＣ１で
は、スペーサ１６が透明電極８と隔壁１２との交差部に
固定して形成されているため、液晶層７中でスペーサ１
６が流動するようなことがない。このため、このＰＡＬ
Ｃ１では、液晶層７の厚みが変動するようなことがな
く、常に一定の厚みを有することとなる。

【００４１】ところで、上述したようなＰＡＬＣ１は、
図２乃至図４に示したようなスペーサ１６を有するもの
に限定されず、例えば、図５及び図６に示すようなスペ
ーサ２０を有するようなものであってもよい。このＰＡ
ＬＣ１において、スペーサ２０は、図７に示すように、
透明電極８との接続端の表面形状が透明電極８の幅方向
と長手方向を一致させるような略々線状に形成されてい
る。

【００４２】このＰＡＬＣ１において、導電性を有する
スペーサ２０は、透明電極８の長手方向と平行な方向で
の寸法が大きくない場合でも画素に蓄積された電荷を確
実に逃がすことができる。したがって、このスペーサ２
０のように、透明電極８との接触端が略々線状に形成さ
れていても、上述したように、画素に電荷が蓄積される
ようなことがなく、ＰＡＬＣ１は、焼き付きの発生が確
実に防止されることとなる。

【００４３】このようなスペーサ２０を形成するには、
先ず、一方の面がプラズマセル３と接合されるガラス基
板４Ａの他方の面にスピンコート法や印刷法等の手法に
より、導電性微粒子を含有するレジスト材料を塗布して
第１のレジスト膜を形成する。そして、レジスト膜に対
してマスクを用いて露光を行った後に現像を行い、第１
のレジスト膜を所望の形状とする。その後、ガラス基板
４Ａ上に所望の形状に形成された第１のレジスト膜に対
して焼成を行い、下層スペーサを形成する。

【００４４】次に、この下層スペーサを覆うように導電
性微粒子を含有するレジスト材料を塗布して第２のレジ
スト膜を形成する。そして、この第２のレジスト膜に対
して、下層スペーサの直上を露光した後に現像を行い、
第２のレジスト層を下層スペーサ上のみに形成する。こ
のとき、第２のレジスト層は、下層スペーサの幅を超え
ないように、下層スペーサの幅よりもやや小となるよう
に露光される。その後、下層スペーサ上に形成された第
２のレジスト膜に対して焼成を行い、上層スペーサ２０
を形成する。

【００４５】このように、スペーサ２０を下層スペーサ
と上層スペーサとに分けて形成することによって、スペ
ーサ２０の高さを大とすることができる。言い換える
と、下層スペーサと上層スペーサとに分けて形成しない
ような場合には、膜厚の厚いレジスト膜を形成する必要
があり、比較的厚いスペーサ２０を形成することが困難
なものとなる。しかしながら、上述したように、スペー
サ２０を複数層に分けて形成することにより、比較的厚
いスペーサ２０を容易に形成することができる。具体的
に、例えば、スペーサ２０の厚みを約６μｍ程度にする
場合、約３μｍの膜厚の下層スペーサと約３μｍの上層
スペーサとを形成する。

【００４６】このように、スペーサ２０を下層スペーサ
と上層スペーサとに分けて形成することによって、図５
乃至図７に示すように、上端が幅狭とされたスペーサ２
０を形成することができる。

【００４７】ところで、本発明に係る液晶表示装置は、
上述したように、プラズマアドレス型の液晶表示装置に
限定されるものではなく、その他の液晶表示モードを備
えるものであっても適用できる。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る液晶表示装置では、導電性を有し、透明電極と
電気的に接続されたスペーサを備えているため、画素に
発生した電荷が蓄積されることなく、その電荷を透明電
極に直接逃がすことができる。このため、この液晶表示
装置では、画素に駆動電圧以外の直流電圧が印加される
ようなことが防止され、焼き付きの発生が確実に防止さ
れる。したがって、この液晶表示装置は、常に良好な画
像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の要部斜視図であ
る。

【図２】図１に示した液晶表示装置におけるＡ−Ａ断面
図である。

【図３】図１に示した液晶表示装置におけるＢ−Ｂ断面
図である。

【図４】液晶表示装置の平面図である。

【図５】本発明に係る他の液晶表示装置の要部縦断面図
である。

【図６】図５に示した液晶表示装置の要部縦断面図であ
る。

【図７】図５に示した液晶表示装置の平面図である。

【図８】オフセットバイアスされた駆動電圧の波形図で
ある。

【図９】液晶に印加される駆動電圧の大きさと液晶の透
過率との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ＰＡＬＣ、２電気光学セル、３プラズマセル
、４ガラス基板、５，６配向膜、７液晶層、８
透明電極、１１絶縁性基板、１２隔壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H089 HA36 HA40 JA11 LA10 LA16 LA19 LA20 MA04X MA06X NA13 NA14 NA17 NA24 NA44 PA04 QA12 QA14 QA16 RA04 RA18 TA02 TA09 2H092 MA13 MA55 NA01 NA25 NA27 NA29 PA03 PA06 QA06 5C094 AA03 BA01 BA43 CA19 DA12 DA13 EA04 EA05 EC01 EC04 FB18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に配された液晶層と、上記液晶層の面内方向に帯状に形成されるとともに上記
液晶層に電圧を印加する透明電極と、導電性を有し、上記液晶層中に配設されて一対の基板間
の間隔を所定の値に維持するスペーサとを備え、上記スペーサは、上記透明電極に対して電気的に接続さ
れたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】上記一対の基板と平行に配設されたセル
基板上に、上記透明電極に対して略直交する方向に帯状
に形成されたカソード電極及びアノード電極と、上記セ
ル基板上に、これら一対のカソード電極及びアノード電
極と平行に立設されるとともに、上記セル基板と上記一
対の基板との間隔を維持する複数の隔壁とを有するプラ
ズマセルを備え、上記スペーサは、上記透明電極と上記隔壁とが交差する
領域に形成されたことを特徴とする請求項１記載の液晶
表示装置。
【請求項３】上記スペーサは、無効画素領域に形成さ
れたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】上記スペーサは、導電性微粒子を含有す
るレジスト材料からなることをを特徴とする請求項１記
載の液晶表示装置。