JP2712046B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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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、装置の可搬性、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る単
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、特性のバ
ラツキが少なく、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クス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、液晶層の厚さの制御が容易なため、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、主としてバリ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
晶素子表示を特願昭63-138870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
示ができる。
〔本発明の目的〕
しかしながら、さらに画素を微細化した場合、バリス
タの印刷面積の割合が増大し、画面全体に対する点灯部
分の割合を示す、いわゆる開口率が低下するという問題
が生ずる。このため、開口率を低下させないようにバリ
スタの印刷面積を縮小した場合には、バリスタ電圧のバ
ラツキが起こりやすく、均一な表示が得られ難かった
り、バリスタに充分な電流が流せないことによる輝度の
低下が起こったりするという問題点があった。この輝度
の低下は高デューティ比になるに従い著しくなる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは前記問題点を解決するために、バリスタ
の電極構成に関する検討を行った結果、バリスタ電圧の
安定度はバリスタの有効断面積が増すに従い増加するこ
とを見出した。第2図に示されるような同一基板2の電
極3上に形成されたバリスタ素子の場合、バリスタ5の
有効断面積は、バリスタ素子長(l)と有効バリスタ高
(h)との積にほぼ等しく、この電極構成において、形
成されたバリスタ素子を使った液晶表示装置にて画素を
微細化した場合、バリスタ素子長(l)が減少し、バリ
スタの有効断面積が減少し、前記問題点を生じさせてい
ることが判った。しかしながら問題点を解決するために
バリスタ素子長(l)を長くすることはバリスタ印刷面
積の割合が増大し、開口率の低下すなわち輝度の低下を
もたらし、またバリスタ高を高くしても有効バリスタ高
はある程度以上高くならず効果は見られなかった。そこ
で本発明者らは、上記問題点を解決するためにさらに鋭
意検討した結果、本発明に到った。
本発明は、画素電極と、この画素電極に信号を送る信
号電極とを有する第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の基板との間に液晶が充填され、画素電極と信号電
極とがバリスタによって接続されている液晶表示装置に
おいて、第2の基板上に前記電極とは別体の島状電極が
設けられ、該島状電極を中継して画素電極と信号電極と
を接続するように、前記バリスタが第1の基板と第2の
基板間を充填するように形成されてなる液晶表示装置に
関する。
以下に本発明を図面を参照して説明する。
第3図は、第1の基板2の一部を画素電極面より見た
図であり、画素電極3と信号電極4が配設されている。
第4図は第2の基板6を電極面を裏にして基板面より見
た図であり、画素電極3と対向するように走査電極7
と、走査電極7から切り離された島状電極8とが配設さ
れている。第5図は、本発明の第2の基板側から見た電
極、バリスタの配設関係を示す部分拡大図である。斜線
部はバリスタ5であり、第1の基板2上の信号電極4と
第2の基板6上の島状電極8間、及び第1の基板2上の
画素電極3と第2の基板6上の島状電極8間をそれぞれ
電気的に接続するように充填されて形成されている。第
6図はバリスタ5の様子を示す液晶表示装置の縦断面図
である。本図においては、信号電極4と画素電極3とは
島状電極8を中継し、2個のバリスタ素子を直列に間に
挟んで接続されている。なお、本発明の説明に当たり、
第5図のように島状電極5により接続されるバリスタ素
子が個々に分離している必要はなく、第7図のようにl1
≧2l2の条件下では2個のバリスタ間をバリスタ粒子に
より充填しても動作上何らの問題点がない。
本発明によれば、第1図に示すようにバリスタ素子が
第1及び第2の基板上の電極を利用して平行電極間に形
成されている。このためバリスタの有効断面積は電極面
積に等しくなり、画素サイズを微細化しても、第2図に
示す場合に比較してバリスタ電圧が安定し、電流電圧特
性が低下することがない。
本発明における、バリスタ素子を主としてバリスタ粉
を含むペーストを原料とするものとすれば、印刷やディ
スペンサ等による、基板の任意の位置にバリスタを形成
することができ、薄膜形成技術を用いる場合等に比べ、
製造方法が簡易で、安価であり、広い面積に一度に素子
を作成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素子
とすれば、粒径のそろったほぼ球形のバリスタ粉を用い
ることにより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。バリスタ電圧の調整は上下基板間距
離及び/またはバリスタ粉の粒径によって行うことがで
きるが、通常はバリスタ粉の粒径によって調整すること
が好ましい。通常用いられるバリスタ粉の粒径は1〜30
0μmである。第6図には島状電極5を中継し、2個の
バリスタ素子5を直列に接続した例を説明したが、一方
のバリスタ素子を銀点等に代えることにより、信号電極
4と画素電極3間のバリスタ電圧を1/2に低減すること
も可能である。第8図には島状電極5と画素電極3間を
銀点により導通させる例を示したが、信号電極4と島状
電極8間を銀点10により導通させてもよい。
バリスタ素子を形成するには、バリスタ粉、バインダ
を主成分とするペーストをスクリーン印刷やディスペン
サにより、第1の基板2または第2の基板6の所定位置
に所定量塗布後、スペーサを間に挟んでもう一方の基板
を重ね合わせ、次いでバインダを硬化させることによ
り、基板間にバリスタ素子を形成する。基板間距離は間
に挟むスペーサの大きさを適宜変更することにより変え
ることができる。バインダとしては通常ポリマーやポリ
マー前駆体及びそれらからなる接着剤等が用いられ、好
ましくはエポキシ樹脂や、光硬化性樹脂等が用いられ
る。また低融点ガラスなどの無機物を用いて熱処理して
も良い。
本発明で使用される液晶としては、DS(Dynamic Scat
tering)型、TN(Twisted Nematic)型、ECB(Electric
ally Controlled Birefringence)型、PC(Phase Chang
e)型、ゲスト・ホスト型等のほか、ポリマー分散型、
ポリマーネットワーク型等のポリマーに含有された液晶
等を挙げることができる。ネマチック液晶のように流動
性の高い液晶を用いる場合には前述のように、バリスタ
が基板間に形成され貼り合わされた2枚の基板間に液晶
を注入することにより、液晶表示装置を製造することが
できる。ポリマー分散型液晶の場合には、例えばポリマ
ー前駆体と液晶からなる溶液を前述のようにバリスタが
電極間に形成されて貼り合わされた2枚基板間に注入
し、次いでポリマー前駆体を硬化させることにより製造
することができる。前記したポリマー前駆体としては、
光や熱により硬化するポリマー前駆体、例えばエポキシ
樹脂ワニス等、または2−エチルヘキシルアクリレー
ト、ジシクロペンテニルアクリレート等の光硬化型のモ
ノマーやポリエステルアクリレート、エポキシアクリレ
ート等のプレポリマー、及びこれらの混合物、モノマー
または/及びプレポリマーを含む組成物等が使用可能で
あり、その他、放射線硬化型、電子線硬化型等のポリマ
ー前駆体も使用可能である。あるいは一方の基板上に少
なくともバリスタ形成部分を除いてポリマー分散型液晶
を塗布し、同じ基板上、あるいはもう一方の基板上にバ
リスタペーストを塗布した後、ポリマー分散型液晶をス
ペーサ代わりに使用して重ね合わせ、次いでバリスタペ
ーストを硬化させて、液晶表示装置を製造することがで
きる。
〔実施例〕
以下に実施例を示し、本発明をさらに詳しく説明す
る。
実施例1 粒径1〜5μmのバリスタ粉末をエポキシ樹脂と混合
しペーストとした。第3図に示したITOパターンを形成
した第1の基板2の所定の位置に上記ペーストを16μm
になるように印刷した。一方第4図に示したパターンを
形成した第2の基板6を間に15μmのスペーサを挟んで
第9図のように所定位置で合うように重ね合わせた上
で、ペーストを硬化させた。同時に基板の回りを液晶注
入口を残して接着剤でシールした。この時のバリスタの
面積は信号電極4上、画素電極3上も0.01mm2であっ
た。なお、信号電極4と画素電極3との間隔は30μmで
ある。
次に、エポキシモノマー及び硬化剤(合計40g)から
なるポリマー前駆体と二色性染料1.8gとを溶かした液晶
60gを良く混合し、前記セルの注入口より減圧下にて注
入した。室温で24時間放置して黒色不透明のポリマー分
散型液晶からなる液晶表示装置を製造した。
この液晶表示装置を±180Vでアクティブマトリックス
駆動(デューティ比1/128)したところ、コントラスト1
2で、ほとんど輝度のバラツキのない表示ができた。
同じ構成で作ったバリスタ素子の電流電圧特性は、第
11図中の曲線aのようになり、高電流域まで特性が良
い。バリスタ電圧のの変動も小さく標準偏差は1.8Vであ
った。
比較例1 第2の基板6上に島状電極8を設けなかった以外は前
記実施例1と同様なパターン、同様な操作により第10図
のような液晶表示装置を作成した。
この液晶表示装置を前記実施例1の場合と同様な条件
で駆動したところ、コントラスト10であり、輝度にバラ
ツキが見られた。
同じ構成で作ったバリスタ素子の電流電圧特性は、第
11図中の曲線bのようになり高電流域の特性が悪い。ま
たバリスタ電圧の変動は大きく、標準偏差は4.2Vであっ
た。
〔発明の効果〕
本発明によれば、画素を微細化した場合にも、バリス
タ電圧にバラツキが小さく、コントラストが一定であ
り、また輝度も高い。また高電流値においての電流電圧
特性に優れている。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明のバリスタ部を示す図である。第2図
は、従来の同一の基板の電極上に形成されたバリスタ部
を示す図である。第3図は、第1の基板上の画素電極、
信号電極の配設関係を示す図であり、第4図は、第2の
基板上の走査電極、島状電極の配設関係を示す図であ
る。 第5図は本発明の液晶表示装置を第2の基板側からみた
バリスタと各電極との配設関係を示す平面図である。第
6図〜8図は本発明の液晶表示装置の縦断面図である。
第9図は本発明の液晶表示装置を第2の基板側からみた
バリスタと各電極の配設関係を示す平面図である。第10
図は従来の液晶表示装置を第2の基板側からみたバリス
タと各電極との配設関係を示す平面図である。第11図
は、電流電圧特性を示す図である。 2,6:基板、3:画素電極、4:信号電極、5:バリスタ、7:走
査電極、8:島状電極、9:液晶層、10:銀点

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画素電極と、この画素電極に信号を送る信
    号電極とを有する第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の基板との間に液晶が充填され、画素電極と信号電
    極とがバリスタによって接続されている液晶表示装置に
    おいて、第2の基板上に前記電極とは別体の島状電極が
    設けられ、該島状電極を中継して画素電極と信号電極と
    を接続するように、前記バリスタが第1の基板と第2の
    基板間を充填するように形成されてなる液晶表示装置。
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