JP2567691B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はクロストークがほとんどなくかつ輝度の高い
液晶表示装置に係る。

〔従来技術及びその問題点〕

液晶表示装置は、低電圧駆動が可能であり、かつ消費
電力が小さく、またICによって直接駆動できるため、装
置を容易に小型にし、また薄型にできる利点を有する。
特にTN型液晶は、低電圧、低消費電力の点で優れ、従来
から腕時計、電卓等に広く用いられている。

近年、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等
の情報処理装置の普及に伴い、装置の可般性、薄型化、
小型化が求められるようになり、CRTにかわる表示素子
として、液晶表示素子が採用され始めている。上記情報
処理装置においては漢字表示をするために、腕時計、電
卓等の用途に比べその画素数は非常に多くなり、液晶表
示装置の駆動方法も通常Ｘ−Ｙ状に電極を交差させ単純
マトリクス駆動回路が用いられる。単純マトリクス駆動
方式において各画素は個々に画素電極が独立していない
ために隣接画素にも一定の電圧が印加されることとな
り、隣接画素は完全に非表示状態とはならず、いわゆる
クロストークが発生する場合がある。

このクロストークを改善するために、各画素ごとにダ
イオード、薄膜トランジスタ、バリスタ等の非線形素子
を設ける方法がある。

しかしながら、数千〜数十万画素にものぼる画素ごと
にダイオード、薄膜トランジスタ等を、欠陥なしにある
いは略同一特性に配設することは困難であり、特性のば
らつきが少なく、大面積に形成可能な非線形素子の作製
が望まれていた。

一方、面積が大きい表示装置に用いられる液晶の開発
が進み、近年、ポリマーのマトリクス中に液晶の小さな
球を分散させたNCAP（Nematic Curvilinear Aligned Ph
ase:ネマチック曲線式整列相）液晶、あるいは網目状構
造のポリマーマトリスクの空隙部に液晶が連続相として
入っている液晶複合膜のようなポリマー分散型液晶と呼
ばれる新規な液晶技術が開発されている。ポリマー分散
型液晶は、液晶層の厚さ制御が容易なため、大型表示装
置の液晶材料として好適であり、応答時間が早い、偏光
板を必要としない、視野角が広い等の特徴を有してい
る。

しかしながら、TN型液晶の駆動電圧が5V程度であるの
に対して上記のNCAP液晶等の駆動電圧は数十〜数百Ｖ程
度と高く、非線形素子として薄膜素子等よりも耐電圧の
高い素子の開発や駆動電圧を低減させることが望まれて
いた。

本発明者らは、主としてバイスタ粉からなる膜を非線
形素子として使用したポリマー分散型液晶層からなる液
晶表示装置を特願昭63−240658号として提案した。上記
提案の液晶表示装置は、クロストークのほとんどない表
示ができ、また駆動電力を低減させることができる。

〔本発明の目的〕

しかしながら上記提案では、駆動電圧をさらに低減さ
せるためにポリマー分散型液晶層の厚みを薄くしようと
した場合、バリスタの上面が対向する基板に接触するた
めバリスタの厚みよりもポリマー分散型液晶層の厚みを
薄くすることができず、第８図に示すような駆動電圧を
さらに低減するためにポリマー分散型液晶の厚みを薄く
した場合、同時にバリスタの厚みが過度に薄くなり、バ
リスタ電圧にバラツキが生じることがあった。

本発明は、さらに駆動電圧を低減させることができる
バリスタ電圧が一定したポリマー分散型液晶からなる液
晶表示装置を提供す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、画素電極と、この画素電極と間隔をもって
配設され画素電極に信号を送信号線と、前記画素電極と
前記信号線とを接続するバリスタとを有する第１の基
板、前記画素電極と対向するように電極が設けられた第
２の基板、及び第１の基板と第２の基板との間に充填さ
れたポリマー分散型液晶層からなる液晶表示装置におい
て、バリスタと接触しないようにバリスタと対向するポ
リマー分散型液晶層の部分に開口部が設けられ、且つバ
リスタの上面と対向する第２の基板の部位に凹部あるい
は開口部が設けられていることを特徴とする液晶表示装
置に関する。

以下に本発明を図面に示す実施例を参照して説明す
る。

第１図及び第２図は、本発明の液晶表示装置の部分拡
大縦断面図であり、また第３図は、第１の基板11上に設
けられた画素電極14、信号線13及びバリスタ12の配設の
関係を示す平面図である。

第１の基板11上には、画素電極14及び信号線13が配設
されている。画素電極14と信号線13とは間隔をもって配
設されており、両者はバリスタ12で電気的に結合されて
いる。画素電極14と信号線13との間隔は一般に10〜400
μｍである。第１図においては、第２の基板21はバリス
タ12の上面と対向する部位に凹部が設けられており、ま
た第２図の第２の基板21では開口部が設けられている。
第１の基板11と第２の基板21との間にはポリマー分散型
液晶層31が挟持されている。

第２の基板21上には画素電極14と対向するように走査
電極23が配設されており、画素電極14と共にいわゆるマ
トリスク駆動回路を形成している。ポリマー分散型液晶
層31の厚みは、一般には５〜50μｍである。

本発明では、第１図及び第２図に示すようにバリスタ
12と接触しないように凹部または開口部を設けた第２の
基板21と、第１の基板11との間にポリマー分散型液晶層
31を形成している。このため、バリスタが基板21と接触
したり、バリスタ上にポリマー分散型液晶層が形成され
ることがない。このため基板間距離が広がり、駆動電力
が必要以上に高くなったり、あるいはポリマー分散型液
晶の溶液（またはエマルジョン）中の溶媒や添加物がバ
リスタに接触することによりバリスタ特性が悪化すると
いった問題がない。

また本発明においてはポリマー分散型液晶層21の厚み
を薄くしてもバリスタの厚みを過度に薄くする必要がな
く密に形成することができ、、バリスタ電圧のばらつき
のない液晶表示装置が得られる。

本発明においては、バリスタを主としてバリスタ粉よ
りなるバリスタ膜とすれば、基板上の任意の位置及び大
きさにバリスタを作製することができる。さらに、前記
バリスタ膜を、バリスタ粉を主成分とするペーストを用
いた印刷法によって、画素電極と信号線との間に個別に
形成すれば、薄膜形技術を用いる場合等と比較して、製
造方法が簡易で、安価であり、広い面積に一度に素子を
作製することが可能であり、特性のバラツキ等が少なく
安定したバリスタ素子を形成することができる。

バリスタを主としてバリスタ粉よりなるバリスタ膜と
する場合、粒径のそろったほぼ球状のバリスタ粉を用い
ることにより、各画素電極と信号線間のバリスタ閾値電
圧がほぼ一定となり、きれいな表示が得られる。バリス
タ粉の粒径は一般には１〜30μｍ、好ましくは２〜20μ
ｍである。

本発明で使用するポリマー分散型液晶としては、NCAP
液晶のようなポリマーのマトリスク中に多数のカプセル
状の液晶体（球状に限定されない）が分散したものを挙
げることができる。また他のポリマー分散型液晶とし
て、T.Kajiyamaらの提案によるChemistry Letters,679
（1979）に記載されているような網目状構造のポリマー
中の空隙部に液晶が連続相として入っている液晶複合膜
を挙げることができる。

さらに、本発明の液晶表示装置について詳細に説明す
る。

第４図（Ａ）は、本発明の液晶表示装置の第一実施態
様の構成を示す分解斜視図であり、第４図（Ｂ）は、基
板の貼り合わせ状態を示す斜視図である。図において11
はバリスタ12が形成された第１の基板である。第２の基
板21はバリスタ12の上面に対向する部位にバリスタ部の
面積よりも少し広く凹部あるいは開口部が設けられてお
り、基板21にはポリマー分散型液晶層31が形成されてい
る。

基板11と基板21とを貼り合わせる際、基板21の凹部あ
るいは開口部22にバリスタ部が入るように配設すること
により、バリスタ部12が基板21及びポリマー分散型液晶
31と接触しないようにポリマー分散型液晶層を形成、挟
持することができる。上記の基板21及びポリマー分散型
液晶層31に部分的に開口部22を設ける方法としては、例
えば次に示す方法を挙げることができる。

（１） バリスタのついていない方の基板21に、ポリマ
ー分散型液晶層31を形成し、バリスタ部12が当たる部分
より少し広く基板21及びポリマー分散型液晶層31を部分
的に開口する方法。この方法は基板21がPETのようなフ
ィルムの場合に好都合である。

（２） バリスタ部12を完全に覆い隠すようた適当な厚
さのマスクを基板21の凹部あるいは開口部重ねて、ポリ
マー分散型液晶層を形成した後、マスクをはがしてマス
ク上のポリマー分散型液晶を部分的に除去する方法。

第５図は本発明の液晶表示装置の第二実施態様の貼り
合わせ状態を示す斜視図である。本例は、バリスタ素子
の数が多い場合の好適な例であり、ポリマー分散型液晶
層31は、基板11とストライプ状に配設した複数の短冊状
基板21との間に形成されており、この溝（開口部）24の
中にバリスタ部12が入るように基板が配設される。溝24
の幅は、バリスタ12に接触しない程度に狭くすることが
好ましい。

上下基板間の接着は、本態様例では、溝24の一部また
は全部に接着剤をのせることによって行われる。この
際、基板21、溝24の全面または一部を覆うように別の基
板をのせてもよい。

以下、製造例を示し、本発明をさらに詳細に説明す
る。

製造例１ 第３図はバリスタが設けられた側の基板の概略的平面
図、第６図及び第７図は走査電極23が設けられた側の基
板の平面図である。

まず、第１図（Ｅ）及び（Ｆ）に示した透明な走査電
極23を有する基板21の走査電極23側にポリビニールアル
コール2gを溶かした水溶液20g、液晶5g、黒色二色性色
素0.2gからなるエマルジョンを、100μｍのドクターブ
レードを用いて塗布、乾燥してポリマー分散型液晶層
（厚さ15μｍ）31を形成した。

次に、第５図に示すように、走査電極23と平行に電極
のない部分のポリマー分散型液晶層31を縞状にけずりと
った。

一方、第３図に示すように、透明電極でできた信号線
13と画素電極14との間に、印刷法によりバリスタ素子
（0.5mm×0.5mm、厚さ20μｍ±３μｍ、バリスタ電圧40
V±2V）を形成した。

基板11のバリスタ素子側全面に液晶を薄く塗り、ポリ
マー分散型液晶層31のついた面と画素電極14と走査電極
23とがうまく重なり合うように貼り合わせ余分な液晶を
押し出した後、上下基板を接着剤で接着した。

この液晶表示装置の信号線13と走査電極23との間に交
流電圧70Vを印加したところ、望みの画素部分がクロス
トークなしに明るく（コントラスト比〜30）点灯するこ
とができた。

製造例２ Chemistry Letters,679（1979）に記載の方法に準じ
て、ポリメチルメタアクリレート（PMMA）2g、液晶5g、
黒色二色性染料0.2gを20mlの1,2−ジクロロエタンに溶
かした液を基板21に塗布、乾燥してポリマー分散型液晶
層（厚さ16μｍ）31を形成した以外は製造例１と同様に
して液晶表示装置を作製した。交流電圧70Vを印加した
ところ、望みの画素部がクロストークなしに点灯（コン
トラスト〜25）した。

なお説明するに際し第２の基板上の信号電極を走査電
極としたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、
駆動時に第１の基板上の信号線を走査してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、駆動電圧を低減させるためにポリマ
ー分散型液晶層の厚みを薄くした場合にも、バリスタの
厚みを過度に薄くする必要がないため、バリスタ粒子を
密に形成し、しかも特性の安定した厚みのバリスタ素子
とすることができるので、画素間の輝度ムラの少ない液
晶表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の液晶表示装置の部分断面
図である。第３図は基板上の画素電極、信号線及びバリ
スタの配設関係を示す平面図である。 第４図（Ａ）は、本発明の液晶表示装置の構成を示す分
解斜視図であり、第４図（Ｂ）は基板の貼り合わせ状態
を示す斜視図である。 第５図は本発明の一実施態様の液晶表示装置の斜視図で
ある。 第６図及び第７図は信号電極が配設された基板を示す平
面図である。 第８図は従来例の液晶表示装置の部分断面図である。 11,21:基板、12:バリスタ、13:信号線、14:画素電極、2
2,24:開口部、23:走査電極、31:ポリマー分散型液晶層

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画素電極と、この画素電極と間隔をもって
   配設され画素電極に信号を送る信号線と、前記画素電極
   と前記信号線とを接続するバリスタとを有する第１の基
   板、前記画素電極と対向するように電極が設けられた第
   ２の基板、及び第１の基板と第２の基板との間に充填さ
   れたポリマー分散型液晶層からなる液晶表示装置におい
   て、バリスタと接触しないようにバリスタと対向するポ
   リマー分散型液晶層の部分に開口部が設けられ、且つバ
   リスタの上面と対向する第２の基板の部位に凹部あるい
   は開口部が設けられていることを特徴とする液晶表示装
   置。