JP3655406B2

JP3655406B2 - Liquid crystal display

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Publication number: JP3655406B2
Application number: JP24476596A
Authority: JP
Inventors: 関口　　金孝
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2016-09-17
Also published as: JPH1090725A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチック基板を利用する液晶表示装置に関し、非線形抵抗素子としては、低温プロセスにてプラスチック基板への形成が可能である下部電極−炭素を主成分とする非線形抵抗層−上部電極の構造を有する二端子型非線形抵抗素子を利用し、プラスチック基板を利用するために発生する液晶への不純物イオンの混入を防止する方法と非線形抵抗素子とプラスチック基板からの剥離の防止を行うものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶パネルを用いた液晶表示装置の表示容量は、大容量化の一途をたどっている。その液晶表示装置の構造は、第１の基板上に設ける信号電極に液晶画素の表示電極を直接に接続するパッシブマトリクス型と、信号電極と表示電極の間に非線形抵抗素子を有するアクティブマトリクス型がある。さらに、第１の基板上の表示電極と対向するように液晶を介して対向電極を設け、複数の信号電極と複数の対向電極をマトリクス状に配置し、信号電極と、対向電極に接続するデーター電極に外部回路より所定の信号を印加する構造からなる。
【０００３】
そして、単純マトリクス構成（パッシブマトリクス型）の液晶表示装置にマルチプレクス駆動を用いる手段は、高時分割化するに従ってコントラストの低下あるいは応答速度の低下が生じ、２００本程度の走査線を有する場合では、充分なコントラストを得ることが難しくなる。
【０００４】
そこで、このような欠点を除去するために、個々の画素にスイッチング素子を設けるアクティブマトリクスの液晶表示パネルが採用されている。
【０００５】
このアクティブマトリクスの液晶表示パネルには、大別すると薄膜トランジスタを用いる三端子系と、非線系抵抗素子を用いる二端子系とがある。これらのうち構造や製造方法が簡単な点で、二端子系が優れている。
【０００６】
この二端子系のスイッチング素子としては、ダイオード型や、バリスタ型や、ＴＦＤ型などが開発されている。
【０００７】
このうちＴＦＤ型は、とくに構造が簡単で、そのうえ製造工程が短いという特徴を備えている。さらに、非線形抵抗素子を構成する非線形抵抗層として炭素膜が有効であることは先願特開昭６０−１９２３２６に記載され、さらに炭素膜の形成方法としては、化学気相成長（ＣＶＤ）法、あるいはプラズマ化学気相成長（プラズマＣＶＤ）法が有効であることは記載されている。
【０００８】
また、液晶表示装置は自己発光型の表示装置ではないため、外部の光源を利用し液晶の光学変化により外部の光の変化を利用し表示を行う。そのため、観察者と液晶表示装置と光源の位置関係には、大きく分けると２種類ある。一つ目は、光源と観察者が液晶表示装置に対して同一面にある、いわゆる反射型液晶表示装置であり、２つ目は観察者−液晶表示装置−光源の配置をとる、いわゆる透過型液晶表示装置である。液晶表示装置の長所である低消費電力化を目的とする場合には、特に光源を必要とせず液晶表示装置の周囲の光源を利用する反射型液晶表示装置が有効である。
【０００９】
以下に、信号電極と表示電極の間に非線形抵抗素子を有する反射型液晶表示装置の従来例を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図９は非線形抵抗素子を用いた従来技術における反射型液晶表示装置の信号電極と非線形抵抗素子と表示電極からなる画素の構成を示す平面図である。さらに図１０は、図９の平面図におけるＡ−Ａ線での断面を示す断面図である。以下、図９と図１０とを交互に用いて従来技術を説明する。
【００１１】
第１の基板としてプラスチック基板１上には、いずれもクロム（Ｃｒ）膜からなる信号電極３と信号電極と一体構造の下部電極４と、全面に炭素（Ｃ）を主成分とする非線形抵抗層５を設ける。さらに、下部電極４上の非線形抵抗層５と重なり合う上部電極６と上部電極６と一体構造の表示電極９とを透明導電性膜である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜にて設ける。
【００１２】
この下部電極４と非線形抵抗層５と上部電極８とにより非線形抵抗素子１１を構成する。
【００１３】
以上に記載する第１の基板１を液晶表示装置として使用する場合には、第１の基板１に対向するようにプラスチック基板からなる第２の基板２２を設ける。この第２の基板２２上には、表示電極６と対向するように透明導電性膜からなる酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜で構成する対向電極１５を有する。さらに対向電極１５には、外部回路の信号を印加するためのデーター電極（図示せず）を接続している。
【００１４】
さらに第１の基板１上と第２の基板２２上には、液晶１７の分子を規則的に並べるための処理層として、それぞれ配向膜１６、１６を有する。
【００１５】
さらにスペーサー（図示せず）によって、第１の基板１と第２の基板２２とを所定の間隙寸法をもって対向させ、第１の基板１と第２の基板２２との間には、液晶１７を封入している。
【００１６】
さらに、第２の基板２２上に偏光板２５を有する。液晶表示装置は自己発光しないため、信号電極３とデーター電極に外部回路より駆動波形を印加し、非線形抵抗素子１１を介して、表示電極６と対向電極１５との間の領域の液晶１７の電圧と光学特性変化を利用し、さらに、第１の基板上のＩＴＯ膜の反射特性と外光とを利用し液晶表示装置は所定の画像表示を行う。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、従来の液晶表示装置では、プラスチック基板１を透過して不純物イオンが液晶１７に浸透してくる。特に、アクティブ・マトリクス型の場合には、液晶に含まれる水分あるいは不純物イオンに敏感であり、さらに表示品質の低下につながる。
【００１８】
そのため、不純物イオンの浸透を防止する方法としてプラスチック基板１上に絶縁性を有するバッファー層を形成し、不純物イオンの遮断を防止する方法が取られているが、この場合には、バッファー層は全面に形成され、プラスチック基板上に設ける信号電極、あるいは非線形抵抗素子を構成する膜の応力の緩和には効果がなく、さらに、バッファー層自体の応力も緩和することができない。
【００１９】
さらに、プラスチック基板の耐熱性はガラス基板と比較してかなり低温であるため、低温にて各膜を形成する必要がある。低温にて非線形抵抗素子の特性を向上する必要があるため、液晶と非線形抵抗素子の相互作用を防止する必要がある。さらに、低温にて非線形抵抗素子を形成する場合に、非線形抵抗素子の性能と透明性が相反する場合がある。その場合には効率良く非線形抵抗層を除去する必要がある。
【００２０】
本発明の目的は、上記課題を解決して、上記の液晶表示装置のプラスチック基板から液晶への不純物の溶出と、基板上に形成した電極や素子の応力による基板の反り、ねじれを防止し、液晶表示装置の表示品質の向上を達成するための液晶表示装置の構造を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置においては、下記記載の構成を採用する。
【００２２】
本発明の液晶表示装置は、有機物を主成分とするプラスチック基板上に信号電極と信号電極と一体構造の下部電極と、すくなくとも下部電極上およびその周囲に設ける炭素を主成分とする非線形抵抗層と、前記下部電極上の該非線形抵抗層と重なり合う上部電極と、該上部電極に接続する表示電極を有し、前記下部電極と非線形抵抗層と上部電極よりなる非線形抵抗素子を有する液晶表示装置において、前記信号電極と非線形抵抗素子と表示電極とさらにプラスチック基板上に保護用絶縁膜を有し、該保護用絶縁膜には、信号電極と重なる領域で、かつ信号電極の幅より小さい領域に複数の開口部を有している、あるいは、表示電極と重なる領域でかつ表示電極より小さい領域に開口部を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、有機物を主成分とするプラスチック基板上に信号電極と信号電極と一体構造の下部電極と、すくなくとも下部電極上およびその周囲に設ける炭素を主成分とする非線形抵抗層と、前記下部電極上の該非線形抵抗層と重なり合う上部電極と、該上部電極に接続する表示電極を有し、前記下部電極と非線形抵抗層と上部電極よりなる非線形抵抗素子を有する液晶表示装置において、前記信号電極と非線形抵抗素子と表示電極とさらにプラスチック基板上に保護用絶縁膜を有し、該保護用絶縁膜には、信号電極上と、表示電極上と、非線形抵抗素子上とに開口部を有する、あるいは、前記開口部は各信号電極と表示電極と非線形抵抗素子と重なる部分に有することを特徴とする。
【００２４】
本発明の液晶表示装置は、有機物を主成分とするプラスチック基板上に信号電極と信号電極と一体構造の下部電極と、下部電極上を含む全面に設ける炭素を主成分とする非線形抵抗層と、前記下部電極上の該非線形抵抗層と重なり合う上部電極と、該上部電極に接続する表示電極を有し、前記下部電極と非線形抵抗層と上部電極よりなる非線形抵抗素子を有する液晶表示装置において、前記信号電極と非線形抵抗素子と表示電極とさらにプラスチック基板上に保護用絶縁膜を有し、該保護用絶縁膜には、信号電極と表示電極と重なる領域で、かつ信号電極と表示電極の幅より小さい領域に開口部を有し、かつ前記保護用絶縁膜の開口部と少なくとも一辺を共用する開口部を非線形抵抗層にも有することを特徴とする。
【００２５】
【作用】
以上に示す構成を採用することにより、プラスチック基板を透過して液晶へ混入する不純物イオンを保護用絶縁膜と信号電極、あるいは表示電極あるいは非線形抵抗素子を利用し有効に防止できる。さらに、保護用絶縁膜に開口部を設ける構成とすることにより、保護用絶縁膜の応力を非常に緩和することができるため、薄いプラスチック基板においても、基板の反り、あるいはうねりを発生することなく不純物イオンの進入を防止することができる。また、信号電極、あるいは表示電極あるいは、非線形抵抗素子上の保護用絶縁膜の開口部により、信号電極あるいは、表示電極、非線形抵抗素子を構成する膜の応力と保護用絶縁膜の応力の相互作用によりお互いの応力を打ち消すことができる。
【００２６】
さらに、保護用絶縁膜の開口部を各信号電極と表示電極と非線形抵抗素子と同一辺にて加工することにより、特別なマスクを用いることなく開口部を設けることができる。さらに、信号電極と外部回路との接続をおこなうため、信号電極と外部回路との接続部に保護用絶縁膜の開口部を形成する必要があるため、複数の表示電極からなる表示部に開口部を設けると同時に接続部の開口部の形成も可能となる。
【００２７】
さらに、信号電極あるいは表示電極上に設ける保護用絶縁膜の開口部の個数を複数個設け、かつ個数を複数の表示電極から構成する表示部内にて変えることにより、プラスチック基板の反りを防止することが可能となる。
【００２８】
さらに、プラスチック基板の耐熱性を考慮すると、できる限り低温にて良好な電圧−電流特性を有する非線形抵抗素子が必要となる。炭素を主成分とする非線形抵抗層を利用することにより、プラスチック基板上に良好な非線形抵抗素子を形成することが可能であり、炭素を主成分とする非線形抵抗層を有する非線形抵抗素子と前記保護用絶縁膜と、保護用絶縁膜の開口部とを利用することにより、プラスチック基板を透過する不純物イオンを信号電極あるいは表示電極あるいは非線形抵抗素子と保護用絶縁膜とを利用し防止することができ、かつ保護用絶縁膜の開口部を利用し、プラスチック基板の反りあるいはうねりを防止することができる。
【００２９】
さらに、非線形抵抗素子を構成する非線形抵抗層を不純物イオンの防止に利用するとともに、不透明性を防止するために表示電極上の非線形抵抗層を保護用絶縁膜の開口部と自己整合的に除去するため、透過型液晶表示装置の明るさの向上と不純物イオンの液晶への混入を効率良く防止することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の液晶表示装置を実施するための最良の形態における液晶表示装置の構成を、図面を使用して説明する。
【００３１】
はじめに本発明の第１の実施形態における非線形抵抗素子と非線形抵抗素子を用いる液晶表示装置の構成を、図１と図２と図３と図４とを用いて説明する。図１は本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の表示領域の端部の一部を拡大する平面図である。図２は図１の平面図のＢ−Ｂ線における断面を示す断面図である。図４は液晶表示装置の表示領域の中央部の一部を拡大する平面図である。図３は液晶表示装置の表示領域を示す等価回路図である。以下、図１と図２と図３と図４とを交互に用いて本発明の第１の実施形態を説明する。
【００３２】
有機物を主成分とするプラスチック基板１上には、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする信号電極３と信号電極３と一体構造を有する下部電極４を設ける。下部電極４とプラスチック基板１上に炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）からなる非線形抵抗層５を設ける。炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）からなる非線形抵抗層５は、プラズマＣＶＤ（化学気相成長）法により形成する。反応ガスとしてメタン（ＣＨ４）と水素（Ｈ２）との混合ガスを利用する。形成温度は７０℃でおこなう。以上により、プラスチック基板１の反りを発生することなく下部電極４と非線形抵抗層５とを形成できる。
【００３３】
さらに、非線形抵抗層５と重なり合う上部電極６を透明導電性膜である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜により設ける。また、上部電極６と一体構造を有する表示電極９をプラスチック基板１上に設ける。下部電極４と非線形抵抗層５と上部電極６とにより炭素膜を非線形抵抗層５とする非線形抵抗素子１１を得る。
【００３４】
さらに、信号電極３上に開口部１０を有する保護用絶縁膜１２を、信号電極３と非線形抵抗素子１１上と表示電極９を形成したプラスチック基板１の全面に設ける。保護用絶縁膜１２は、シラン（ＳｉＨ４）と水素（Ｈ２）と窒素（Ｎ２）との混合ガスを利用するプラズマＣＶＤ法を利用する。プラスチック基板１の反りを防止するため比較的低温にて形成する手法を採用する。形成温度は７０℃とした。また、保護用絶縁膜１２に設ける開口部１０は、信号電極３上に複数個設けてあり、開口部１０の個数は、複数の表示電極９から構成する表示領域の場所によって異なる密度にする。本第１の実施形態においては、図３に示すように、Ｎ本の信号電極とＭ本のデーター電極からなる表示領域を有し、各画素部は非線形抵抗素子１１とこれに接続する表示電極９とを有し、信号電極はＳ１〜ＳＮであり、データー電極はＤ１〜ＤＭであり、例えば、表示領域の端部は信号電極がＳ１でデーター電極がＤ１であり、中央部は信号電極がＳｎでデーター電極がＤｍである。図１の平面図はＳ１とＤ１の部分を示し、図４はＳｎとＤｍの部分を示している。すなわち、図１に示すように、表示領域の端部では開口部１０は１画素部当たり３個の開口部を有し、図４に示すように中央部では開口部１０は各画素部当たり１個である。以上のように単位領域当たりの開口部１０の個数を表示領域の場所により変えることにより、プラスチック基板１の応力の中央部の分散ができるため、表示部の中央と周辺部で反りの均一化が可能となる。また、保護用絶縁膜１２に設ける開口部１０の大きさは、信号電極３の幅より小さく、保護用絶縁膜１２と信号電極３によりプラスチック基板１が露出しない構成とする。この構成にすることにより、プラスチック基板１を透過する不純物イオンを信号電極３と保護用絶縁膜１２により防止し、かつ保護用絶縁膜１２の開口部１０により応力の緩和の両立が可能となる。
【００３５】
ここで、信号電極３上と表示電極９上の保護用絶縁膜１２に開口部１０を設ける際に外部回路（図示せず）と信号電極３とを接続する接続部上に開口部１０を設けることにより、接続部（図示せず）と外部回路（図示せず）の電気接続をおこない信号電極３へ信号を印加する。
【００３６】
さらに、以上のプラスチック基板１を液晶表示装置に利用する場合には、プラスチック基板１と対向する第２の基板２２を設ける。この第２の基板２２もプラスチック基板を利用する。この第２の基板２２上には、まずバッファー層として窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜と酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜をスパッタリング法にて設ける。このバッファー層にて第２の基板２２を透過する不純物イオンを防止することができる。また、第２の基板２２上には、プラスチック基板１上に設ける表示電極９と対向するように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる対向電極１５を設ける。さらに対向電極１５は、外部回路の信号を印加するためのデーター電極（図示せず）と接続する。ここで、第２の基板２２上には対向電極１５をパターン形成するのみのため、非線形抵抗素子を設ける工程が不要なため、第２の基板２２上にバッファー層を設けて、対向電極１５を設ける構造を採用してもバッファー層の劣化を防止することができる。
【００３７】
さらにプラスチック基板１と第２の基板２２とは、液晶１７の分子を規則的に並べるための処理層として、それぞれ配向膜１６、１６を有する。
【００３８】
さらにスペーサー（図示せず）によって、プラスチック基板１と第２の基板２２とを所定の間隙寸法をもって対向させ、プラスチック基板１と第２の基板２２との間に液晶１７を封入する。さらに、第２の基板２２上に偏光板２５を有する。
【００３９】
また、信号電極３とデーター電極に外部回路より駆動波形を印加し、非線形抵抗素子１１を介して、表示電極９と対向電極１５との間の液晶１７に光学特性変化を発生させることにより液晶表示装置は所定の画像表示を行う。
【００４０】
以上により、非線形抵抗素子を設けるプラスチック基板１上には下部電極４と低温で良好な電圧−電流特性を得ることが可能な炭素を主成分とする非線形抵抗層５と上部電極６を設け、さらに、非線形抵抗素子１１の上部電極６に接続する表示電極９を設け、プラスチック基板１と非線形抵抗素子１１と表示電極９上に保護用絶縁膜１２を設け、この保護用絶縁膜１２を各構成材料の上層に設けることにより、非線形抵抗素子１１を形成することにより発生するプラスチック基板１の劣化が発生しても、保護用絶縁膜１２によりプラスチック基板１を透過する不純物イオンを効率よく遮断することができる。さらに、保護用絶縁膜１２に開口部１０を設けることにより、保護用絶縁膜１２の応力の緩和と、プラスチック基板１の反り、うねりを防止することができる。さらに、保護用絶縁膜１２に設ける開口部１０の密度を表示領域の場所により差を設けることにより、さらにプラスチック基板１への応力を防止、緩和することができる。
【００４１】
つぎに、本発明の第２の実施形態における非線形抵抗素子と非線形抵抗素子を用いる液晶表示装置の構成を、図５と図６とを用いて説明する。図５は本発明の第２の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する平面図である。図６は図５の平面図のＣ−Ｃ線における断面を示す断面図である。以下、図５と図６とを交互に用いて本発明の第２の実施形態を説明する。
【００４２】
有機物を主成分とするプラスチック基板１上には、まず酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなるバッファー層を設ける。このバッファー層は上層に設ける膜とプラスチック基板１との密着力の向上と、上層の膜を加工する際に発生するプラスチック基板１の劣化を防止するための膜である。つぎに、バッファー層上には、タンタル（Ｔａ）を含むアルミニウム（Ａｌ）膜からなる信号電極３と信号電極３と一体構造を有する下部電極４を設ける。下部電極４とプラスチック基板１上に炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）とハロゲン（Ｈｅ、Ａｒ）からなる非線形抵抗層５を設ける。炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）とハロゲンからなる非線形抵抗層５は、プラズマＣＶＤ（化学気相成長）法により形成する。反応ガスとしてアセチレン（Ｃ２Ｈ２）と水素（Ｈ２）とハロゲン（Ｈｅ、Ａｒ）との混合ガスを利用する。形成温度は５０℃でおこなう。以上により、プラスチック基板１の反りを発生することなく下部電極４と非線形抵抗層５とを形成できる。
【００４３】
さらに、非線形抵抗層５と重なり合う上部電極６をアルミニウム（Ａｌ）膜により設ける。また、上部電極６と一体構造を有する表示電極９をプラスチック基板１上に設ける。下部電極４と非線形抵抗層５と上部電極６とにより炭素膜を非線形抵抗層５とする非線形抵抗素子１１を得る。
【００４４】
さらに、信号電極３上と表示電極９と非線形抵抗素子１１には開口部１０を有する保護用絶縁膜１２をプラスチック基板１と信号電極３あるいは非線形抵抗素子１１上と表示電極９上に設ける。保護用絶縁膜１２は、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）と水素（Ｈ２）とアンモニア（ＮＨ３）との混合ガスを利用するプラズマＣＶＤ法を利用する。プラスチック基板１の基板の反りを防止するため比較的低温にて形成する手法を採用する。形成温度は５０℃とした。また、保護用絶縁膜１２に設ける開口部１０は、信号電極３と表示電極９と非線形抵抗素子１１と自己整合する形状とする。これにより保護用絶縁膜１２は開口部１０により小さく分断されているため応力は非常に低減できる。また、信号電極３と非線形抵抗素子１１と表示電極９と保護用絶縁膜１２のいずれかによりプラスチック基板１の表面は覆われる構造を採用する。この構成にすることにより、プラスチック基板１を透過する不純物イオンを信号電極３と表示電極９と非線形抵抗素子１１と保護用絶縁膜１２により相互に防止し、かつ保護用絶縁膜１２の開口部１０により応力の緩和の両立が可能となる。
【００４５】
ここで、信号電極３上と表示電極９上と非線形抵抗素子１１上の保護用絶縁膜１２に開口部１０を設ける際に外部回路（図示せず）と信号電極３とを接続する接続部（図示せず）３と自己整合する開口部１０を設けることにより、接続部（図示せず）と外部回路（図示せず）の電気接続をおこない信号電極３へ信号を印加する。
【００４６】
さらに、以上のプラスチック基板１を液晶表示装置に利用する場合には、プラスチック基板１と対向する第２の基板２２を設ける。この第２の基板２２もプラスチック基板を利用する。この第２の基板２２上には、まずバッファー層として窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜と酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜をスパッタリング法にて設ける。このバッファー層にて第２の基板２２を透過する不純物イオンを防止することができる。また、第２の基板２２上には、プラスチック基板１上に設ける表示電極９と対向するように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる対向電極１５を設ける。さらに対向電極１５は、外部回路の信号を印加するためのデーター電極（図示せず）と接続する。ここで、第２の基板２２上には対向電極１５をパターン形成するのみのため、非線形抵抗素子を設ける工程が不要なため、第２の基板２２上にバッファー層を設けて、対向電極１５を設ける構造を採用してもバッファー層の劣化を防止することができる。
【００４７】
さらにプラスチック基板１と第２の電極２２とは、液晶１７の分子を規則的に並べるための処理層として、それぞれ配向膜１６、１６を有する。
【００４８】
さらにスペーサー（図示せず）によって、プラスチック基板１と第２の基板２２とを所定の間隙寸法をもって対向させ、プラスチック基板１と第２の基板２２との間に液晶１７を封入する。さらに、第２の基板２２上に偏光板２５を有する。
【００４９】
ここで利用する液晶１７は、液晶内に色素を含むゲストホストモードを利用し、さらに、非線形抵抗素子１１の上部電極５に接続する表示電極６に反射効率の良好なアルミニウム膜を利用し、偏光板を必要としないモードを利用する。これにより明るい反射型液晶表示装置が可能となる。また、信号電極３とデーター電極に外部回路より駆動波形を印加し、非線形抵抗素子１１を介して、表示電極９と対向電極１５との間の領域の液晶１７の電圧と光学特性変化を利用し、液晶表示装置は所定の画像表示を行う。
【００５０】
以上により、非線形抵抗素子を設けるプラスチック基板１上には下部電極４と低温で良好な電圧−電流特性を得ることが可能な炭素を主成分とする非線形抵抗層５と上部電極６を設け、さらに、非線形抵抗素子１１の上部電極６に接続する表示電極９を設け、プラスチック基板１と非線形抵抗素子１１と表示電極９上に保護用絶縁膜１２を設け、この保護用絶縁膜１２を各構成材料の上層に設けることにより、非線形抵抗素子１１を形成することにより発生するプラスチック基板１の劣化が発生しても、保護用絶縁膜１２によりプラスチック基板１を透過する不純物イオンを効率よく遮断することができる。さらに、保護用絶縁膜１２に各信号電極３と非線形抵抗素子１１と表示電極９と自己整合する開口部１０を設けることにより、特にマスクを利用することなく、保護用絶縁膜１２を小さく分割することが可能となり、保護用絶縁膜１２の応力の緩和と、プラスチック基板１の反り、うねりを防止することができる
【００５１】
つぎに、本発明の第３の実施形態における非線形抵抗素子と非線形抵抗素子を用いる液晶表示装置の構成を、図７と図８とを用いて説明する。図７は本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する平面図である。図８は図７の平面図のＤ−Ｄ線における断面を示す断面図である。以下、図７と図８とを交互に用いて本発明の第３の実施形態を説明する。
【００５２】
有機物を主成分とするプラスチック基板１上には、タンタル（Ｔａ）膜からなる信号電極３と信号電極３と一体構造を有する下部電極４を設ける。下部電極４とプラスチック基板１上には、まずタンタル膜の陽極酸化膜からなる酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜を設ける。この酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜は第１の非線形抵抗層２０となる。さらに酸化タンタル膜上を含む全面に、炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）からなる第２の非線形抵抗層５を設ける。炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）からなる非線形抵抗層５は、プラズマＣＶＤ（化学気相成長）法により形成する。反応ガスとしてメタン（ＣＨ４）と水素（Ｈ２）との混合ガスを利用する。形成温度は５０℃でおこなう。以上により、第１の非線形抵抗層２０と第２の非線形抵抗層５の複合非線形抵抗層により駆動能力の良好な非線形抵抗層を得られる。以上により、プラスチック基板１の反りを発生することなく下部電極４と非線形抵抗層５とを形成できる。
【００５３】
さらに、非線形抵抗層５と重なり合う上部電極６を透明導電性膜である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜により設ける。また、上部電極６と一体構造を有する表示電極９をプラスチック基板１上に設ける。この様にして酸化タンタル膜と炭素膜からなる複合非線形抵抗層を有する非線形抵抗素子１１を得る。
【００５４】
さらに、信号電極３上と表示電極９には開口部１０を有する保護用絶縁膜１２を、プラスチック基板１と信号電極３あるいは非線形抵抗素子１１上と表示電極９上に設ける。保護用絶縁膜１２は、シラン（ＳｉＨ４）と水素（Ｈ２）と窒素（Ｎ２）との混合ガスを利用するプラズマＣＶＤ法を利用する。プラスチック基板１の基板の反りを防止するため比較的低温にて形成する手法を採用する。形成温度は７０℃とした。また、保護用絶縁膜１２に設ける開口部１０の大きさは、信号電極３の幅より小さく、保護用絶縁膜１２と信号電極３によりプラスチック基板１が露出しない構成とする。また、表示電極９上の開口部１０においても、同様に、表示電極９と保護用絶縁膜１２によりプラスチック基板１の面が露出しない構成とする。この構成にすることにより、プラスチック基板１を透過する不純物イオンを信号電極３と表示電極９と保護用絶縁膜１２により相互に防止し、かつ保護用絶縁膜１２の開口部１０により応力の緩和の両立が可能となる。さらに、第２の非線形抵抗層５である炭素膜を保護用絶縁膜１２の開口部１０と同一辺にて除去し、第２の開口部とする。この第２の開口部により、表示電極９上の透過率の悪い第２の非線形抵抗層５は除去され透過率の高い表示電極９のみとすることができる。さらに、信号電極３上には第１の非線形抵抗層２０を有し、さらに、プラスチック基板１上には、第２の非線形抵抗層５と保護用絶縁膜１２を有するため、プラスチック基板１を透過する不純物イオンを効率良く防止することができる。さらに、保護用絶縁膜１２と第２の非線形抵抗層５の開口部によりプラスチック基板１への応力の緩和が達成できる。
【００５５】
以上の実施形態においては、信号電極と表示電極の間に単個の非線形抵抗素子を用いる場合に関して説明したが、複数個の非線形抵抗素子を用いる場合においても、本実施形態の効果は当然有効である。
【００５６】
本発明の実施形態においては、第２の実施形態においてのみプラスチック基板上にバッファー層を用いる構成を採用したが、第１あるいは、第３の実施形態においても第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
本発明の第２の実施形態においては、バッファー層と保護用絶縁膜の開口部を両方利用する構成を用いて説明したが、保護用絶縁膜の開口部のみにおいても、十分に本発明のプラスチック基板への応力の緩和の効果を得ることができる。
【００５８】
本発明の第３の実施形態においては、保護用絶縁膜の開口部と自己整合的に非線形抵抗層の開口部を設ける構成を示したが、非線形抵抗層の透過率が良好な場合には、保護用絶縁膜の開口部のみとしてもよい。
【００５９】
本発明の第３の実施形態においては、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜からなる第１の非線形抵抗層と炭素膜からなる第２の非線形抵抗層からなる複合非線形抵抗層を利用する構成と保護用絶縁膜の開口部とを組み合わた場合に関して示したが、個々の構成を利用する場合においても、十分な効果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
以上に記載する内容により明らかなように、本発明の液晶表示装置の構成を採用することにより、プラスチック基板を透過して液晶へ混入する不純物イオンを保護用絶縁膜と信号電極、あるいは表示電極あるいは非線形抵抗素子を利用し有効に防止できる。さらに、保護用絶縁膜に開口部を設ける構成とすることにより、保護用絶縁膜の応力を非常に緩和することができるため、薄いプラスチック基板においても、基板の反り、あるいはうねりを発生することなく不純物イオンの進入を防止することができる。また、信号電極、あるいは表示電極あるいは、非線形抵抗素子上の保護用絶縁膜の開口部により、信号電極あるいは、表示電極、非線形抵抗素子を構成する膜の応力と保護用絶縁膜の応力の相互作用によりお互いの応力を打ち消すことができる。
【００６１】
さらに、保護用絶縁膜の開口部を各信号電極と表示電極と非線形抵抗素子と同一辺にて加工することにより、特別なマスクを用いることなく開口部を設けることができる。さらに、信号電極と外部回路との接続をおこなうため、信号電極と外部回路との接続部に保護用絶縁膜の開口部を形成する必要があるため、複数の表示電極からなる表示部に開口部を設けると同時に接続部の開口部の形成も可能となる。
【００６２】
さらに、信号電極あるいは表示電極上に設ける保護用絶縁膜の開口部の個数を複数個設け、かつ個数を複数の表示電極から構成する表示部内にて変えることにより、プラスチック基板の反りを防止することが可能となる。
【００６３】
さらに、プラスチック基板の耐熱性を考慮すると、できる限り低温にて良好な電圧−電流特性を有する非線形抵抗素子が必要となる。炭素を主成分とする非線形抵抗層を利用することにより、プラスチック基板上に良好な非線形抵抗素子を形成することが可能であり、炭素を主成分とする非線形抵抗層を有する非線形抵抗素子と前記保護用絶縁膜と、保護用絶縁膜の開口部とを利用することにより、プラスチック基板を透過する不純物イオンを信号電極あるいは表示電極あるいは非線形抵抗素子と保護用絶縁膜とを利用し防止することができ、かつ保護用絶縁膜の開口部を利用し、プラスチック基板の反りあるいはうねりを防止することができる。
【００６４】
さらに、非線形抵抗素子を構成する非線形抵抗層を不純物イオンの防止に利用するとともに、不透明性を防止するために表示電極上の非線形抵抗層を保護用絶縁膜の開口部と自己整合的に除去するため、透過型液晶表示装置の明るさの向上と不純物イオンの液晶への混入を効率良く防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の表示領域の端部の平面構造を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の表示領域の端部の断面構造を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の表示領域の等価回路を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の表示領域の中央部の平面構造を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における液晶表示装置の平面構造を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の平面構造を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図９】従来例における液晶表示装置の平面構造を示す図である。
【図１０】従来例における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１プラスチック基板
３信号電極
４下部電極
５炭素膜からなる非線形抵抗層
６上部電極
９表示電極
１０開口部
１１非線形抵抗素子
１２保護用絶縁膜
１５対向電極
１６配向膜
１７液晶
２２第２の基板
２５偏向板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device using a plastic substrate, and as a non-linear resistance element, a lower electrode that can be formed on a plastic substrate by a low temperature process-a non-linear resistance layer composed mainly of carbon-an upper electrode is used. The present invention uses a two-terminal type non-linear resistance element having a method of preventing impurity ions from being mixed into a liquid crystal generated in order to use a plastic substrate, and preventing the non-linear resistance element and the plastic substrate from being peeled off.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the display capacity of a liquid crystal display device using a liquid crystal panel has been increasing. The structure of the liquid crystal display device includes a passive matrix type in which a display electrode of a liquid crystal pixel is directly connected to a signal electrode provided on a first substrate, and an active matrix type having a nonlinear resistance element between the signal electrode and the display electrode. is there. Further, a counter electrode is provided through a liquid crystal so as to face the display electrode on the first substrate, a plurality of signal electrodes and a plurality of counter electrodes are arranged in a matrix, and the signal electrode and data connected to the counter electrode It has a structure in which a predetermined signal is applied to the electrode from an external circuit.
[0003]
In a simple matrix (passive matrix type) liquid crystal display device that uses multiplex drive, the contrast decreases or the response speed decreases as the time is increased, and in the case of having about 200 scanning lines. It becomes difficult to obtain sufficient contrast.
[0004]
Therefore, in order to eliminate such defects, an active matrix liquid crystal display panel in which a switching element is provided for each pixel is employed.
[0005]
The active matrix liquid crystal display panel is roughly classified into a three-terminal system using a thin film transistor and a two-terminal system using a non-linear resistance element. Of these, the two-terminal system is superior in that the structure and manufacturing method are simple.
[0006]
As this two-terminal switching element, a diode type, a varistor type, a TFD type, and the like have been developed.
[0007]
Of these, the TFD type is particularly simple in structure and has a short manufacturing process. Furthermore, it is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-192326 that a carbon film is effective as a nonlinear resistance layer constituting a nonlinear resistance element. Further, as a method for forming a carbon film, a chemical vapor deposition (CVD) method, Alternatively, it is described that the plasma chemical vapor deposition (plasma CVD) method is effective.
[0008]
Further, since the liquid crystal display device is not a self-luminous display device, display is performed using an external light source and an external light change due to an optical change of the liquid crystal. Therefore, there are roughly two types of positional relationships among the observer, the liquid crystal display device, and the light source. The first is a so-called reflection type liquid crystal display device in which the light source and the observer are on the same plane with respect to the liquid crystal display device, and the second is a so-called transmission type in which an observer-liquid crystal display device-light source is arranged. It is a liquid crystal display device. For the purpose of reducing power consumption, which is an advantage of the liquid crystal display device, a reflective liquid crystal display device that uses a light source around the liquid crystal display device without requiring a light source is effective.
[0009]
Hereinafter, a conventional example of a reflective liquid crystal display device having a non-linear resistance element between a signal electrode and a display electrode will be described with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 9 is a plan view showing a configuration of a pixel including a signal electrode, a nonlinear resistance element, and a display electrode of a reflection type liquid crystal display device using a nonlinear resistance element in the prior art. Further, FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line AA in the plan view of FIG. Hereinafter, the prior art will be described using FIG. 9 and FIG. 10 alternately.
[0011]
  On a plastic substrate 1 as a first substrate, a signal electrode 3 made of a chromium (Cr) film, a lower electrode 4 integrally formed with the signal electrode, and a nonlinear resistance layer mainly composed of carbon (C) on the entire surface. 5 is provided. Furthermore, the upper electrode overlapping the nonlinear resistance layer 5 on the lower electrode 46And upper electrode6And display electrode9And an indium tin oxide (ITO) film which is a transparent conductive film.
[0012]
The lower electrode 4, the nonlinear resistance layer 5, and the upper electrode 8 constitute a nonlinear resistance element 11.
[0013]
When the first substrate 1 described above is used as a liquid crystal display device, a second substrate 22 made of a plastic substrate is provided so as to face the first substrate 1. On the second substrate 22, a counter electrode 15 made of an indium tin oxide (ITO) film made of a transparent conductive film is provided so as to face the display electrode 6. Further, the counter electrode 15 is connected to a data electrode (not shown) for applying a signal of an external circuit.
[0014]
Furthermore, alignment films 16 and 16 are provided on the first substrate 1 and the second substrate 22 as processing layers for regularly arranging the molecules of the liquid crystal 17, respectively.
[0015]
Further, the first substrate 1 and the second substrate 22 are opposed to each other with a predetermined gap dimension by a spacer (not shown), and the liquid crystal 17 is interposed between the first substrate 1 and the second substrate 22. Enclosed.
[0016]
  Further, the polarizing plate 2 is formed on the second substrate 22.5Have Since liquid crystal display devices do not self-emit,signalelectrode3A drive waveform is applied to the data electrode from an external circuit, and the voltage and optical characteristic change of the liquid crystal 17 in the region between the display electrode 6 and the counter electrode 15 are utilized via the non-linear resistance element 11. On the boardITOThe liquid crystal display device performs a predetermined image display using the reflection characteristics of the film and external light.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
Here, in the conventional liquid crystal display device, the impurity ions permeate the liquid crystal 17 through the plastic substrate 1. In particular, in the case of the active matrix type, it is sensitive to moisture or impurity ions contained in the liquid crystal, and further leads to deterioration of display quality.
[0018]
Therefore, as a method of preventing the penetration of impurity ions, a method of forming an insulating buffer layer on the plastic substrate 1 and preventing the blocking of impurity ions is taken. In this case, the buffer layer is formed on the entire surface. The signal electrode provided on the plastic substrate or the stress of the film constituting the nonlinear resistance element is not effective, and the stress of the buffer layer itself cannot be relaxed.
[0019]
Furthermore, since the heat resistance of the plastic substrate is considerably lower than that of the glass substrate, it is necessary to form each film at a low temperature. Since it is necessary to improve the characteristics of the nonlinear resistance element at a low temperature, it is necessary to prevent the interaction between the liquid crystal and the nonlinear resistance element. Furthermore, when the nonlinear resistance element is formed at a low temperature, the performance and transparency of the nonlinear resistance element may conflict. In that case, it is necessary to efficiently remove the nonlinear resistance layer.
[0020]
  An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a liquid crystal display device as described above.Elution of impurities from the plastic substrate to the liquid crystal, and warping or twisting of the substrate due to the stress of the electrodes and elements formed on the substrateIt is to provide a structure of a liquid crystal display device for preventing display and achieving an improvement in display quality of the liquid crystal display device.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the liquid crystal display device of the present invention employs the following configuration.
[0022]
The liquid crystal display device of the present invention includes a signal electrode, a lower electrode integrated with the signal electrode on a plastic substrate mainly composed of an organic substance, and a non-linear resistance layer mainly composed of carbon provided on and around the lower electrode. In the liquid crystal display device having an upper electrode overlapping the nonlinear resistance layer on the lower electrode, a display electrode connected to the upper electrode, and a nonlinear resistance element including the lower electrode, the nonlinear resistance layer, and the upper electrode. The signal electrode, the non-linear resistance element, the display electrode, and a protective insulating film on the plastic substrate, wherein the protective insulating film includes a plurality of regions in a region overlapping with the signal electrode and smaller than the width of the signal electrode. It has an opening, or has an opening in a region that overlaps with the display electrode and is smaller than the display electrode.
[0023]
The liquid crystal display device of the present invention includes a signal electrode, a lower electrode integrated with the signal electrode on a plastic substrate mainly composed of an organic substance, and a non-linear resistance layer mainly composed of carbon provided on and around the lower electrode. In the liquid crystal display device having an upper electrode overlapping the nonlinear resistance layer on the lower electrode, a display electrode connected to the upper electrode, and a nonlinear resistance element including the lower electrode, the nonlinear resistance layer, and the upper electrode. The signal electrode, the non-linear resistance element, the display electrode, and a protective insulating film on the plastic substrate, and the protective insulating film has openings on the signal electrode, the display electrode, and the non-linear resistance element. Alternatively, the opening is provided in a portion overlapping each signal electrode, the display electrode, and the non-linear resistance element.
[0024]
The liquid crystal display device of the present invention includes a signal electrode, a lower electrode integrated with the signal electrode on a plastic substrate mainly composed of an organic substance, a non-linear resistance layer mainly composed of carbon provided on the entire surface including the lower electrode, In the liquid crystal display device having an upper electrode overlapping the nonlinear resistance layer on the lower electrode, a display electrode connected to the upper electrode, and a nonlinear resistance element including the lower electrode, the nonlinear resistance layer, and the upper electrode, The signal electrode, the non-linear resistance element, the display electrode, and a protective insulating film on the plastic substrate. The protective insulating film is in a region overlapping the signal electrode and the display electrode and from the width of the signal electrode and the display electrode. The nonlinear resistance layer has an opening in a small region and also has an opening sharing at least one side with the opening of the protective insulating film.
[0025]
[Action]
By adopting the structure described above, impurity ions that permeate the liquid crystal through the plastic substrate can be effectively prevented by using the protective insulating film and the signal electrode, the display electrode, or the non-linear resistance element. Furthermore, since the protective insulating film is provided with an opening, the stress of the protective insulating film can be relieved very much, so that even a thin plastic substrate does not cause warping or undulation of the substrate. Intrusion of impurity ions can be prevented. Also, due to the opening of the protective insulating film on the signal electrode, display electrode, or non-linear resistance element, the interaction between the stress of the signal electrode, display electrode, non-linear resistance element and the protective insulating film Thus, the mutual stress can be canceled out.
[0026]
Further, by processing the opening of the protective insulating film on the same side as each signal electrode, the display electrode, and the nonlinear resistance element, the opening can be provided without using a special mask. Further, in order to connect the signal electrode and the external circuit, it is necessary to form an opening portion of the protective insulating film in the connection portion between the signal electrode and the external circuit. Therefore, the opening portion is formed in the display portion including a plurality of display electrodes. At the same time, the opening of the connection portion can be formed.
[0027]
Furthermore, the number of openings of the protective insulating film provided on the signal electrode or the display electrode is plural, and the number of the openings is changed in the display unit constituted by the plurality of display electrodes, thereby preventing the warping of the plastic substrate. Is possible.
[0028]
Furthermore, in consideration of the heat resistance of the plastic substrate, a non-linear resistance element having good voltage-current characteristics at the lowest possible temperature is required. By using a non-linear resistance layer mainly composed of carbon, it is possible to form a good non-linear resistance element on a plastic substrate, and the non-linear resistance element having a non-linear resistance layer mainly composed of carbon and the protection By using the insulating film for protection and the opening of the protective insulating film, impurity ions that permeate the plastic substrate can be prevented by using the signal electrode, the display electrode, the nonlinear resistance element, and the protective insulating film. In addition, the opening of the protective insulating film can be used to prevent the plastic substrate from warping or waviness.
[0029]
Further, the non-linear resistance layer constituting the non-linear resistance element is used for preventing impurity ions, and in order to prevent opacity, the non-linear resistance layer on the display electrode is removed in a self-aligning manner with the opening of the protective insulating film. Therefore, the brightness of the transmissive liquid crystal display device can be improved and the impurity ions can be efficiently prevented from being mixed into the liquid crystal.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The configuration of the liquid crystal display device in the best mode for carrying out the liquid crystal display device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0031]
  First, the configuration of the liquid crystal display device using the nonlinear resistance element and the nonlinear resistance element in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. FIG. 1 shows a display area of a liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.endIt is a top view which expands a part of part. 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line BB in the plan view of FIG. Figure4Is the display area of the LCDCenterIt is a top view which expands a part of part. Figure3FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing a display area of a liquid crystal display device. Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described using FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4 alternately.
[0032]
On a plastic substrate 1 mainly composed of an organic substance, a signal electrode 3 mainly composed of aluminum (Al) and a lower electrode 4 having an integral structure with the signal electrode 3 are provided. A non-linear resistance layer 5 made of carbon (C) and hydrogen (H) is provided on the lower electrode 4 and the plastic substrate 1. The nonlinear resistance layer 5 made of carbon (C) and hydrogen (H) is formed by a plasma CVD (chemical vapor deposition) method. A mixed gas of methane (CH4) and hydrogen (H2) is used as a reaction gas. The forming temperature is 70 ° C. As described above, the lower electrode 4 and the non-linear resistance layer 5 can be formed without causing the warp of the plastic substrate 1.
[0033]
Further, the upper electrode 6 overlapping the nonlinear resistance layer 5 is provided by an indium tin oxide (ITO) film that is a transparent conductive film. A display electrode 9 having an integral structure with the upper electrode 6 is provided on the plastic substrate 1. A non-linear resistance element 11 having a carbon film as the non-linear resistance layer 5 is obtained by the lower electrode 4, the non-linear resistance layer 5, and the upper electrode 6.
[0034]
  Furthermore, on the signal electrode 3InA protective insulating film 12 having an opening 10 is provided.,No. electrode 3WhenOn the non-linear resistance element 11 and the display electrode 9The entire surface of the plastic substrate 1 formed withProvided. The protective insulating film 12 uses a plasma CVD method using a mixed gas of silane (SiH 4), hydrogen (H 2), and nitrogen (N 2). Plastic substrate1'sIn order to prevent warping, a method of forming at a relatively low temperature is adopted. The formation temperature was 70 ° C. Further, the opening 10 provided in the protective insulating film 12 is formed by the signal electrode 3.aboveA plurality of openings 10 are provided, and the number of openings 10 is a plurality of display electrodes.9Display area consisting ofLocationInByDifferentTo densityTo do. In the first embodiment, as shown in FIG. 3, it has a display area composed of N signal electrodes and M data electrodes.thisAnd display electrodes 9 connected to the signal electrodes S1 to SNThe data electrodes are D1 to DMFor example, at the end of the display area, the signal electrode is S1 and the data electrode is D1, and the center part is Sn and the data electrode is D1.mIt is. FIG.ofThe plan view shows parts S1 and D1,4Is Sn and DmThe part of is shown. That is, as shown in FIG. 1, at the end of the display area, the opening 10 is per pixel portion.3With a single opening4As shown in the figure, the opening 10 is located at the center of each pixel portion.1It is a piece. As abovePer unit areaThe number of openings 10 can be changed depending on the location of the display area.WhenCan disperse the central part of the stress of the plastic substrate 1, and warp at the center and peripheral part of the display part.ofUniformity is possible. Further, the size of the opening 10 provided in the protective insulating film 12 is smaller than the width of the signal electrode 3, and the plastic substrate 1 is not exposed by the protective insulating film 12 and the signal electrode 3.. ThisThus, the impurity ions that permeate the plastic substrate 1 are converted into the signal electrode 3.And keepBy protective insulating film 12PreventionThe opening 10 of the protective insulating film 12 can be relieved and the stress can be relieved.
[0035]
Here, when the opening 10 is provided in the protective insulating film 12 on the signal electrode 3 and the display electrode 9, the opening 10 is provided on the connection portion connecting the external circuit (not shown) and the signal electrode 3. As a result, a connection portion (not shown) and an external circuit (not shown) are electrically connected and a signal is applied to the signal electrode 3.
[0036]
  Further, when the above plastic substrate 1 is used for a liquid crystal display device, the plastic substrate 1 faces the plastic substrate 1.SecondA substrate 22 is provided. thisSecondThe substrate 22 also uses a plastic substrate. thisSecondOn the substrate 22, first, a silicon nitride (SiNx) film and a silicon oxide (SiO2) film are provided as a buffer layer by a sputtering method. In this buffer layerSecondImpurity ions that pass through the substrate 22 can be prevented. Also,SecondOn the substrate 22, display electrodes provided on the plastic substrate 19A counter electrode 15 made of an indium tin oxide (ITO) film is provided so as to face the electrode. Further, the counter electrode 15 is connected to a data electrode (not shown) for applying a signal of an external circuit. here,SecondSince only the counter electrode 15 is formed on the substrate 22, a step of providing a non-linear resistance element is unnecessary.SecondEven if a structure in which the buffer layer is provided on the substrate 22 and the counter electrode 15 is provided is adopted, deterioration of the buffer layer can be prevented.
[0037]
  Furthermore, with plastic substrate 1Second substrate22 has alignment films 16 and 16 as treatment layers for regularly arranging the molecules of the liquid crystal 17.
[0038]
  Furthermore, the plastic substrate 1 and the spacer (not shown) areSecondThe substrate 22 is opposed to the plastic substrate 1 with a predetermined gap dimension.SecondLiquid crystal 17 is sealed between the substrate 22 and the substrate 22. further,SecondPolarizing plate 2 on substrate 225Have
[0039]
  Further, a driving waveform is applied to the signal electrode 3 and the data electrode from an external circuit, and the nonlinear resistance element 11 is applied.TheThus, the liquid crystal display device performs a predetermined image display by generating a change in optical characteristics of the liquid crystal 17 between the display electrode 9 and the counter electrode 15.
[0040]
As described above, on the plastic substrate 1 on which the nonlinear resistance element is provided, the lower electrode 4, the nonlinear resistance layer 5 mainly composed of carbon capable of obtaining good voltage-current characteristics at a low temperature, and the upper electrode 6 are provided. The display electrode 9 connected to the upper electrode 6 of the non-linear resistance element 11 is provided, and the protective insulating film 12 is provided on the plastic substrate 1, the non-linear resistance element 11 and the display electrode 9, and the protective insulating film 12 is made of each constituent material. By providing in the upper layer, even if the plastic substrate 1 is deteriorated due to the formation of the non-linear resistance element 11, the protective insulating film 12 can effectively block impurity ions transmitted through the plastic substrate 1. it can. Furthermore, by providing the opening 10 in the protective insulating film 12, the stress of the protective insulating film 12 can be relaxed, and the warp and undulation of the plastic substrate 1 can be prevented. Furthermore, by providing a difference in the density of the openings 10 provided in the protective insulating film 12 depending on the location of the display region, it is possible to further prevent and relieve stress on the plastic substrate 1.
[0041]
Next, the configuration of the liquid crystal display device using the nonlinear resistance element and the nonlinear resistance element in the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an enlarged plan view of a part of the liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line CC in the plan view of FIG. Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described using FIG. 5 and FIG. 6 alternately.
[0042]
  First, a buffer layer made of a silicon oxide (SiO 2) film is provided on the plastic substrate 1 containing an organic substance as a main component. This buffer layer is a film for improving the adhesion between the film provided in the upper layer and the plastic substrate 1 and for preventing the plastic substrate 1 from being deteriorated when the upper film is processed. Next, the signal electrode 3 made of an aluminum (Al) film containing tantalum (Ta) and the lower electrode 4 having an integral structure with the signal electrode 3 are provided on the buffer layer. On the lower electrode 4 and the plastic substrate 1, carbon (C), hydrogen (H), and halogen (He, Ar)OrA non-linear resistance layer 5 is provided. The nonlinear resistance layer 5 made of carbon (C), hydrogen (H), and halogen is formed by a plasma CVD (chemical vapor deposition) method. A mixed gas of acetylene (C2H2), hydrogen (H2), and halogen (He, Ar) is used as a reaction gas. The forming temperature is 50 ° C. As described above, the lower electrode 4 and the non-linear resistance layer 5 can be formed without causing the warp of the plastic substrate 1.
[0043]
Further, the upper electrode 6 overlapping the nonlinear resistance layer 5 is provided by an aluminum (Al) film. A display electrode 9 having an integral structure with the upper electrode 6 is provided on the plastic substrate 1. A non-linear resistance element 11 having a carbon film as the non-linear resistance layer 5 is obtained by the lower electrode 4, the non-linear resistance layer 5, and the upper electrode 6.
[0044]
Further, a protective insulating film 12 having an opening 10 is provided on the signal electrode 3, the display electrode 9, and the nonlinear resistance element 11 on the plastic substrate 1 and the signal electrode 3 or the nonlinear resistance element 11 and the display electrode 9. The protective insulating film 12 uses a plasma CVD method using a mixed gas of disilane (Si 2 H 6), hydrogen (H 2), and ammonia (NH 3). In order to prevent the substrate of the plastic substrate 1 from warping, a method of forming at a relatively low temperature is adopted. The formation temperature was 50 ° C. The opening 10 provided in the protective insulating film 12 has a shape that self-aligns with the signal electrode 3, the display electrode 9, and the nonlinear resistance element 11. Thereby, since the protective insulating film 12 is divided into small portions by the opening 10, the stress can be greatly reduced. Further, a structure in which the surface of the plastic substrate 1 is covered with any one of the signal electrode 3, the nonlinear resistance element 11, the display electrode 9, and the protective insulating film 12 is adopted. With this configuration, impurity ions that pass through the plastic substrate 1 are mutually prevented by the signal electrode 3, the display electrode 9, the non-linear resistance element 11, and the protective insulating film 12, and the opening 10 of the protective insulating film 12. This makes it possible to relieve stress.
[0045]
Here, when the opening 10 is provided in the protective insulating film 12 on the signal electrode 3, the display electrode 9, and the non-linear resistance element 11, a connection part (not shown) that connects the signal electrode 3 to the external circuit (not shown). By providing the opening 10 that is self-aligned with the not-shown 3, a connection (not shown) and an external circuit (not shown) are electrically connected to apply a signal to the signal electrode 3.
[0046]
  Further, when the above plastic substrate 1 is used for a liquid crystal display device, the plastic substrate 1 faces the plastic substrate 1.SecondA substrate 22 is provided. thisSecondThe substrate 22 also uses a plastic substrate. thisSecondOn the substrate 22, first, a silicon nitride (SiNx) film and a silicon oxide (SiO2) film are provided as a buffer layer by a sputtering method. In this buffer layerSecondImpurity ions that pass through the substrate 22 can be prevented. Also,SecondOn the substrate 22, display electrodes provided on the plastic substrate 19A counter electrode 15 made of an indium tin oxide (ITO) film is provided so as to face the electrode. Further, the counter electrode 15 is connected to a data electrode (not shown) for applying a signal of an external circuit. here,SecondOn the substrate 22IsSince only the pattern of the counter electrode 15 is formed, a step of providing a nonlinear resistance element is unnecessary.SecondEven if a structure in which the buffer layer is provided on the substrate 22 and the counter electrode 15 is provided is adopted, deterioration of the buffer layer can be prevented.
[0047]
  Furthermore, with plastic substrate 1SecondThe electrode 22 includes alignment films 16 and 16 as treatment layers for regularly arranging the molecules of the liquid crystal 17.
[0048]
  Furthermore, the plastic substrate 1 and the spacer (not shown) areSecondThe substrate 22 is opposed to the plastic substrate 1 with a predetermined gap dimension.SecondLiquid crystal 17 is sealed between the substrate 22 and the substrate 22. further,SecondPolarizing plate 2 on substrate 225Have
[0049]
The liquid crystal 17 used here uses a guest-host mode including a dye in the liquid crystal, and further uses an aluminum film having a good reflection efficiency for the display electrode 6 connected to the upper electrode 5 of the nonlinear resistance element 11. Use a mode that does not require a board. As a result, a bright reflective liquid crystal display device can be realized. In addition, a driving waveform is applied to the signal electrode 3 and the data electrode from an external circuit, and the voltage and the optical characteristic change of the liquid crystal 17 in the region between the display electrode 9 and the counter electrode 15 are utilized via the non-linear resistance element 11. The liquid crystal display device displays a predetermined image.
[0050]
As described above, on the plastic substrate 1 on which the nonlinear resistance element is provided, the lower electrode 4, the nonlinear resistance layer 5 mainly composed of carbon capable of obtaining good voltage-current characteristics at a low temperature, and the upper electrode 6 are provided. The display electrode 9 connected to the upper electrode 6 of the non-linear resistance element 11 is provided, and the protective insulating film 12 is provided on the plastic substrate 1, the non-linear resistance element 11 and the display electrode 9, and the protective insulating film 12 is made of each constituent material. By providing in the upper layer, even if the plastic substrate 1 is deteriorated due to the formation of the non-linear resistance element 11, the protective insulating film 12 can effectively block impurity ions transmitted through the plastic substrate 1. it can. Further, by providing the protective insulating film 12 with the openings 10 that are self-aligned with the signal electrodes 3, the non-linear resistance elements 11, and the display electrodes 9, the protective insulating film 12 is divided into small parts without using a mask. It is possible to relieve stress of the protective insulating film 12 and to prevent warping and undulation of the plastic substrate 1.
[0051]
Next, the configuration of the liquid crystal display device using the non-linear resistance element and the non-linear resistance element in the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is an enlarged plan view of a part of the liquid crystal display device according to the third embodiment of the present invention. 8 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line DD in the plan view of FIG. Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described using FIGS. 7 and 8 alternately.
[0052]
A signal electrode 3 made of a tantalum (Ta) film and a lower electrode 4 having an integral structure with the signal electrode 3 are provided on a plastic substrate 1 containing an organic substance as a main component. On the lower electrode 4 and the plastic substrate 1, a tantalum oxide (Ta2O5) film made of a tantalum anodic oxide film is first provided. This tantalum oxide (Ta2O5) film is the first nonlinear resistance layer.20It becomes. Further, a second nonlinear resistance layer 5 made of carbon (C) and hydrogen (H) is provided on the entire surface including the tantalum oxide film. The nonlinear resistance layer 5 made of carbon (C) and hydrogen (H) is formed by a plasma CVD (chemical vapor deposition) method. A mixed gas of methane (CH4) and hydrogen (H2) is used as a reaction gas. The forming temperature is 50 ° C. Thus, the first nonlinear resistance layer20And second nonlinear resistance layer 5 combined nonlinearResistance layerThus, a non-linear resistance layer having a good driving capability can be obtained. As described above, the lower electrode 4 and the non-linear resistance layer 5 can be formed without causing the warp of the plastic substrate 1.
[0053]
Further, the upper electrode 6 overlapping the nonlinear resistance layer 5 is provided by an indium tin oxide (ITO) film that is a transparent conductive film. A display electrode 9 having an integral structure with the upper electrode 6 is provided on the plastic substrate 1.In this way, a composite consisting of a tantalum oxide film and a carbon filmNonlinear resistance layerHaveA non-linear resistance element 11 is obtained.
[0054]
  Further, a protective insulating film 12 having an opening 10 is formed on the signal electrode 3 and the display electrode 9.,It is provided on the plastic substrate 1 and the signal electrode 3 or the non-linear resistance element 11 and the display electrode 9. The protective insulating film 12 uses a plasma CVD method using a mixed gas of silane (SiH 4), hydrogen (H 2), and nitrogen (N 2). In order to prevent the substrate of the plastic substrate 1 from warping, a method of forming at a relatively low temperature is adopted. The formation temperature was 70 ° C. Further, the size of the opening 10 provided in the protective insulating film 12 is smaller than the width of the signal electrode 3, and the plastic substrate 1 is not exposed by the protective insulating film 12 and the signal electrode 3. Further, the display electrode 9upperSimilarly, the opening 10 is configured such that the surface of the plastic substrate 1 is not exposed by the display electrode 9 and the protective insulating film 12. With this configuration, the impurity ions that permeate the plastic substrate 1 are prevented from each other by the signal electrode 3, the display electrode 9, and the protective insulating film 12, and stress is reduced by the opening 10 of the protective insulating film 12. Coexistence is possible. Further, the carbon film that is the second nonlinear resistance layer 5 is removed on the same side as the opening 10 of the protective insulating film 12 to form a second opening. By this second opening, the second nonlinear resistance layer 5 having a low transmittance on the display electrode 9 can be removed, and only the display electrode 9 having a high transmittance can be obtained. Furthermore, a first nonlinear resistance layer is formed on the signal electrode 3.20Furthermore, since the second nonlinear resistance layer 5 and the protective insulating film 12 are provided on the plastic substrate 1, impurity ions that permeate the plastic substrate 1 can be efficiently prevented. Furthermore, the stress on the plastic substrate 1 can be relaxed by the openings of the protective insulating film 12 and the second nonlinear resistance layer 5.
[0055]
In the above embodiment, the case where a single nonlinear resistance element is used between the signal electrode and the display electrode has been described. However, even when a plurality of nonlinear resistance elements are used, the effect of this embodiment is naturally effective. is there.
[0056]
In the embodiment of the present invention, the configuration in which the buffer layer is used on the plastic substrate is adopted only in the second embodiment, but the same effect as the second embodiment is obtained in the first or third embodiment. can get.
[0057]
In the second embodiment of the present invention, the structure using both the buffer layer and the opening of the protective insulating film has been described. However, the plastic of the present invention can be sufficiently used only in the opening of the protective insulating film. An effect of relaxing stress on the substrate can be obtained.
[0058]
In the third embodiment of the present invention, the configuration in which the opening of the non-linear resistance layer is provided in a self-aligned manner with the opening of the protective insulating film is shown, but when the transmittance of the non-linear resistance layer is good, Only the opening of the protective insulating film may be provided.
[0059]
In the third embodiment of the present invention, a configuration using a composite nonlinear resistance layer composed of a first nonlinear resistance layer made of a tantalum oxide (Ta2O5) film and a second nonlinear resistance layer made of a carbon film, and protective insulation Although the case of combining with the opening of the film has been shown, a sufficient effect can be obtained even when individual configurations are used.
[0060]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, by adopting the configuration of the liquid crystal display device of the present invention, impurity ions that pass through the plastic substrate and enter the liquid crystal can be protected against the protective insulating film and the signal electrode, or the display electrode or the display electrode. This can be effectively prevented by using a non-linear resistance element. Furthermore, since the protective insulating film is provided with an opening, the stress of the protective insulating film can be relieved very much, so that even a thin plastic substrate does not cause warping or undulation of the substrate. Intrusion of impurity ions can be prevented. Also, due to the opening of the protective insulating film on the signal electrode, display electrode, or non-linear resistance element, the interaction between the stress of the signal electrode, display electrode, non-linear resistance element and the protective insulating film Thus, the mutual stress can be canceled out.
[0061]
Further, by processing the opening of the protective insulating film on the same side as each signal electrode, the display electrode, and the nonlinear resistance element, the opening can be provided without using a special mask. Further, in order to connect the signal electrode and the external circuit, it is necessary to form an opening portion of the protective insulating film in the connection portion between the signal electrode and the external circuit. Therefore, the opening portion is formed in the display portion including a plurality of display electrodes. At the same time, the opening of the connection portion can be formed.
[0062]
Furthermore, the number of openings of the protective insulating film provided on the signal electrode or the display electrode is plural, and the number of the openings is changed in the display unit constituted by the plurality of display electrodes, thereby preventing the warping of the plastic substrate. Is possible.
[0063]
Furthermore, in consideration of the heat resistance of the plastic substrate, a non-linear resistance element having good voltage-current characteristics at the lowest possible temperature is required. By using a non-linear resistance layer mainly composed of carbon, it is possible to form a good non-linear resistance element on a plastic substrate, and the non-linear resistance element having a non-linear resistance layer mainly composed of carbon and the protection By using the insulating film for protection and the opening of the protective insulating film, impurity ions that permeate the plastic substrate can be prevented by using the signal electrode, the display electrode, the nonlinear resistance element, and the protective insulating film. In addition, the opening of the protective insulating film can be used to prevent the plastic substrate from warping or waviness.
[0064]
Further, the non-linear resistance layer constituting the non-linear resistance element is used for preventing impurity ions, and in order to prevent opacity, the non-linear resistance layer on the display electrode is removed in a self-aligning manner with the opening of the protective insulating film. Therefore, the brightness of the transmissive liquid crystal display device can be improved and the impurity ions can be efficiently prevented from being mixed into the liquid crystal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a display area of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.endIt is a figure which shows the planar structure of a part.
FIG. 2 shows a display area of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.endIt is a figure which shows the cross-section of a part.
FIG. 3 shows a display area of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.Equivalent circuitFIG.
FIG. 4 shows a display area of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.Planar structure at the centerFIG.
FIG. 5 is a diagram showing a planar structure of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional structure of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a planar structure of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a planar structure of a liquid crystal display device in a conventional example.
FIG. 10 is a diagram showing a cross-sectional structure of a liquid crystal display device in a conventional example.
[Explanation of symbols]
  1 Plastic baseBoard
  3 Signal electrode
  4 Lower electrode
  5 Nonlinear resistive layer made of carbon film
  6 Upper electrode
  9 Display electrodes
10 opening
11 Nonlinear resistance elements
12 Insulating film for protection
15 Counter electrode
16 Alignment film
17 LCD
22Secondsubstrate
25 Deflection plate

Claims

And signal electrodes, and the display electrode, was formed a non-linear resistance element connected between the signal electrode and the display electrode, and the first substrate plastic Ru substrate der composed mainly of organic matter, and opposed thereto In a liquid crystal display device having a second substrate provided and a liquid crystal sealed between the first and second substrates,
A protective insulating film covering the entire surface of the first substrate including the signal electrode, the non-linear resistance element, and the display electrode forming region ; and the signal is provided in a region overlapping the signal electrode in the protective insulating film . A liquid crystal display device having an opening having a width equal to or less than the width of an electrode .

The opening, for each unit area on said signal electrodes corresponding to each display electrode, liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that provided one or more.

2. The protective insulating film further includes an opening provided on the signal electrode, and an opening in a region smaller than a region occupied by the display electrode in a region overlapping with the display electrode. Or a liquid crystal display device according to 2;

The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the protective insulating film further has an opening on the nonlinear resistance element.

The at least one side of the opening provided in the display electrode and the one side of the opening provided on the switching element are shared, and the respective openings are connected to each other. Liquid crystal display device.

The liquid crystal display device according to claim 2,
Wherein the first said display electrodes on a substrate is placed in a matrix, the signal electrode on the passivation open mouth formed in the insulating film, the number of each unit area corresponding to each display electrode, the display liquid crystal display device you characterized in that from the end of the region as toward the central portion is reduced.

The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 6, further comprising an insulating buffer layer on the plastic substrate.