JPH0323428A - 液晶表示素子 - 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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アクティブ型強誘電性液晶表示素子に関する
。

［従来の技術］ 従来、非線形素子を用いた液晶ディスプレイには、ＭＩ
Ｍ方式やダイオード方式があった（例えば、Ｊａｐａｎ
　Ｄｉｓｐｌａｙ　’８３講演集Ｐ．４０４　（１９８
３））。

これらの方式では、第１に非線形素子の非線形性がＤＣ
電圧の極性に対して正負両方向ともに等しい双方向性を
有するようにしていること、第２に各画素に対する一方
の基板のみに小さな素子をホトリソグラフィーで微細加
工するようにしていることを主な特徴としていた。

しかしながら従来技術では、第１に非線形素子の非線形
性の双方向性を発現させるのがむずかしく、第２に各画
素面積に比べ非常に小さな素子を作らねばならず生産技
術上大きな問題であるという不具合があった。

また、これらの素子に組合される液晶モードはＴ　Ｎ　
（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｎ＋ａｔｉｃ　）方式が多く、
かつこの方式は明瞭な閾値電圧特性を有する。そのため
、非線形素子の性能にバラツキがあった場合には、閾値
以下の電圧しか印加されない画素がオン状態にならない
という問題がある．したがって、この点でも非線形素子
のバラツキを抑えねばならず、ますます素子の生産技術
上の制約がきびしくなっている． 一方、クラーク等により表面安定化強誘電性液晶素子（
ＳＳＦＬＣ）が提案されているが、これによれば、■通
常のＴＮ方式の様な累積応答効果が使えないことおよび
、■セル構成によって液晶材料の自発分極ｐｓなどが上
限を持つことのために、応答速度上の制限がある．また
、■閾値特性の温度依存性が大きいなどの理由によって
、通常の液晶ディスプレイの様に、フレーム周波数３０
Ｈｚまたは６０｝１ｚ駆動を、例えばＯ゜〜４０℃の全
温度にわたって実現するのが極めてむずかしい状況にあ
る．したがって、フレーム周波数を下げなければならず
他の液晶ディスプレイと駆動上の互換性がとれないこと
が大きな問題であった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上述の従来形における問題点に鑑み、簡単な
手法で非線形素子を配置することができ、強誘電性液晶
素子に通用して相補的に互いの欠点をカバーし、かつ他
の液晶ディスプレイと駆動上の互換をとることのできる
、前述の諸問題を一気に解決した液晶表示素子を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段および作用］上記の目的を
達成するため、本発明に係る液晶表示素子は、各画素毎
に配置される非線形素子を上下基板に少なくとも１対設
けたことを特徴とする。この様に配置された１対の非線
形素子とＦＬＣを組合せる事によって簡単な構成で、新
規アクティブマトリクス型ＦＬＣが実現され、前述の諸
問題が解決される。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する． 第１図は、本発明の一実施例に係る液晶表示素子のセル
の断面図である．また第２図は、第１図の液晶表示素子
の片側基板の斜視図である。

かかる液晶セルは以下のようにして作成した。

まず、ガラス基板１１上に下記の条件でスパッタリング
によってＺｎＯ膜によるストライプ電極１２を形成する
。このバターニングはリフトオフ法が簡便である．次に
、同じくリフトオフ法で下記の条件でＢｈＯｓｌｌ！　
１　３を形成し、続けて透明導電膜であるＩＴＯ１４を
スパッタリングによって堆積させ、第２図に示すパター
ンを得た。

このようにして得た基板（第２図）の上に液晶用配向Ｉ
ｌＩ１５を塗布し、常法にしたがって液晶セルを形成し
た。

上述のＺｎＯ／ＢＩ２０ｓ積層膜１　２／１　３は急峻
なパリスタ特性を示すことが知られている（中川ほか　
゜８７応物学会秋季年会予稿集　Ｐ３２７）。

本実施例はこのバリスタ特性を液晶に応用するものであ
る。

従来、この様なバリスタ特性を示す非線形素子として絶
縁物を金属でサンドイッチしたＭＩＭが知られている（
Ｊａｐａｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ　’８３講演集　Ｐ４０６
（１９８３）．他多数）。このＭｒＭは、ｖ−ｒ特性が
非線形な点は本実施例と同じであるが、本実施例のバリ
スタ素子は整流性が片棒のみで双方向性は持っていない
。本実施例ではセルの両基板に本件のバリスタ素子を作
り込み、対向して配置する事によって双方向性を得てい
るために良好な双方向性が得られている。

いま液晶層の容量ＣＬｃは下の条件で 誘電率　　　εＬｃ＝　３．５ 液晶層の厚さｄ　，ｃ＝　１．５　μｍ画素面積　　Ｓ
　ＬＣ＝　Ｉ　Ｃｍ’ 与２．０７Ｘ　１０−’（Ｆ／Ｃｆｆｉ２）＝　２．０
７（ｎＦ／ｃａ＋２） また、バリスタ部分のオフ時の容量Ｃ，は、ＢｈＯｓ）
ＩＩの厚さ４０００人（誘電率ε＝１８）でＺｎＯ膜中
の空乏層の厚さを１０００人（誘電率ε＝８．５）とす
ると、 ＝２６　　ｎＦ／　　ｃｍ２ いま第１図において画素部分の面積ＳＬｃとバリスタ部
分の面積Ｓｄの比が１対０．１のときＣＬＣ：　Ｃｄ＝
　２．０：　２．６になるよって外部電源から２０Ｖの
電圧を印加すれば、バリスタ部分にＩＩＶの電圧がかか
ることになる。

前述の方法で作成したバリスタの閾値特性例を第５図に
示す。同図から、バリスタ部分にｔｔＶの電圧がかかれ
ばバリスタ部がオン状態になることがわかる。

一方本発明によるバリスタ素子では素子のオフ抵抗が小
さいために、各画素電極間に印加された電荷は、ｌフレ
ーム内の時間で減衰してしまう。

ＴＮモードの液晶ではこの場合表示を出す事は困難であ
るが、ＳＳＦＬＣの場合には液晶分子配向の双安定性に
よって液晶分子はオン状態を保つために、表示上問題は
起こらない． ［他の実施例］ 第３図は、本発明の第２の実施例に係る液晶表示素子の
断面を示す。第４図は、本実施例の液晶表示素子の片側
基板の斜視図である。これらの図において、３１はガラ
ス基板、３２はＺｎ０　１１ｉ、３３はＢｉ２０，膜、
３４はＩＴＯストライプ電極、３５は液晶配向膜、３６
は液晶層である。

バリスタを構成する２ｎＯおよびＢｉ２０３薄膜は共に
透明に近いため、第３，４図に示す様に表示画素部分上
に積層して配置することが可能である。

本実施例の液晶表示素子は以下のように作威する。まず
、ガラス基板３１上にＩＴＯストライブ電極３４を常法
に従ってバターニングする。次に、ホトレジストによる
リフトオフ法によってＺｎＯ膜３２およびＢ＋２０．膜
３３を積層する。この上に液晶用配向膜３５を塗布し、
常法に従って液晶セルを形威させる。

なお、本発明の非線形素子としてｐｉｎ構成を有するダ
イオードも使用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、各画素に非線形
素子を備えたアクティブ型液晶素子において、前記非線
形素子を上下基板に少なくとも１対設けているので、以
下のような効果がある。

（ａ）スパッタリング等の簡単な手法によってバリスタ
等を形成でき、かつ上下基板とも同様の構成で作るため
に、バリスタ素子の双方向性が良い。

（ｂ）ＦＬＣに適用してアクティブ素子を配置するによ
り、Ｄｉｓｐｌａｙの駆動上フレーム周波数は任意に設
定できるため、従来からの問題点が解消され、ＴＮモー
ド、ＳＴＮモードなどの他の液晶ディスプレイと駆動上
の互換性がとれる。

（Ｃ）素子部分が透明であるために、開口率をそこなう
ことがなく、画素部分上にも堆積させることが可能であ
る．この様に本発明によるアクティブＦＬＣ素子は相補
的に相手の欠点をカバーし、良好な表示特性が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る液晶表示素子のセル
の断面図、 第２図は、第１図の液晶表示素子の片側基板の斜視図、 第３図は、本発明の第２の実施例に係る液晶表示素子の
断面図、 第４図は、第３図の液晶表示素子の片側基板の斜視図、 第５図は、実施例で用いたバリスタ素子のＶ−Ｉ特性例
を示すグラフである。 １１，３１：ガラス基板、 １　２　：　ＺｎＯストライブ電極、 １　３．：　ｅｔ２ｏ３膜、 １４：ＩＴＯ電極、 ３　　２　　二　Ｚｎ０　　１１！　、３　３　：　Ｂ
ｉ２０３膜、 ３４：ＩＴＯストライブ電極、 １５，３５：液晶配向膜、 ３６：液晶層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）各画素に非線形素子を備えたアクティブ型強誘電
   性液晶素子において、前記非線形素子を上下基板に少な
   くとも１対設けたことを特徴とする液晶表示素子。
2. （２）前記少なくとも１対の非線形素子において、上側
   基板の非線形素子と下側基板の非線形素子の作用の方向
   が、強誘電性液晶層に対して、対称であることを特徴と
   する請求項１に記載の液晶表示素子。
3. （３）前記非線形素子がダイオードまたはバリスタであ
   ることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。