JPH04274409A

JPH04274409A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH04274409A
Application number: JP3036094A
Authority: JP
Inventors: Katsumasa Kawashima; 川嶋　克正; Toshiro Nagase; 俊郎長瀬
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1991-03-01
Filing date: 1991-03-01
Publication date: 1992-09-30

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非線形素子として焼結
体バリスタ素子を用いた液晶表示装置（ＬＣＤ）に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、例えば液晶テレビの画像表示装置
には大別して単純マトリクス方式とアクティブマトリク
ス方式とがある。単純マトリクス方式は直角をなして設
けられた一組の帯状電極群（行電極群と列電極群）の間
に複数の液晶画素を行列状に配して接続したものであり
、これら帯状電極間に駆動回路によって所定の電圧を印
加して液晶画素を作動させる。この方式は、構造が簡単
なため低価格でシステムを実現できるという利点がある
が、各液晶画素でのクロストークが生じるため画素のコ
ントラストが低く、液晶テレビの画像表示を行う際、画
質の低下は避けられないものであった。これに対し、ア
クティブマトリクス方式は、各液晶画素毎にスイッチを
設けて電圧を保持するものであり、液晶表示装置を時分
割駆動しても液晶画素が選択時の電圧を保持することが
できるため、表示容量の増大が可能で、コントラスト等
の画質に関する特性が良く、液晶テレビの高画質画像表
示を実現できるものである。しかしながら、アクティブ
マトリクス方式にあっては、構造が複雑となって製造コ
ストが高くなってしまうという欠点があった。例えば、
スイッチング素子として薄膜トランジスタを用いるＴＦ
Ｔ型では、その製造工程において５枚以上のフォトマス
クを用いて５層以上の薄膜を重ねるため、製品歩留まり
を上げることが困難である。

【０００３】上記のようなことから、コントラスト等の
画質に関する特性が良くかつ構造簡単にして低コストな
方式の液晶表示装置の実現が望まれており、このような
要求を実現する方式として、焼結体バリスタ素子を用い
た二端子素子型液晶表示装置が注目されている。

【０００４】二端子素子型の液晶表示装置は単純マトリ
クス方式に改良を加えて、図７に示すように行電極１と
列電極２との間に液晶画素４と所定のしきい値電圧で導
通する焼結体バリスタ素子３とを電気的に直列に配して
接続したものであり、図８に示すような焼結体バリスタ
素子３の非線形な電流−電圧特性を利用したものである
。すなわち、単純マトリクス方式における時分割駆動で
は、図９に示すように液晶画素がオン（光透過率が９０
％）する電圧Ｖ９０とオフ（光透過率が１０％）する電
圧Ｖ１０との比γ（＝Ｖ９０／Ｖ１０＝（　Ｖ１０＋Δ
Ｖ）　／Ｖ１０）から、各液晶画素間のクロストークを
生ずることなく許容される最大の走査線数Ｎｍａｘ　は
、

【０００５】Ｎｍａｘ　＝（（　γ２　＋１）　／（　γ２　−１）
　）２

【０００６】であり、γの値が小さい方が走査線
数が多くなって液晶テレビ表示に有利である。これに対
し、二端子素子型では、焼結体バリスタ素子３によりそ
のしきい値電圧Ｖｖを超えた分の電圧が液晶画素４に印
加されるようにして、焼結体バリスタ素子を設けない場
合の液晶画素の動作電圧（図１０参照）を焼結体バリス
タ素子を設けることによってそのしきい値電圧Ｖｖだけ
高くしている（図１１参照）。この結果、前記γの値は
Ｖ９０／Ｖ１０から（Ｖｖ　＋Ｖ９０）／（Ｖｖ　＋Ｖ
１０）に改善され、γ値の低下によって最大走査線数Ｎ
ｍａｘの増加が図られ、良質な液晶表示を実現すること
ができる。

【０００７】従来のバリスタを用いた二端子素子型液晶
表示装置を図３から図６と図１２に示す。

【０００８】図３に示すように、下側ガラス基板上に行
電極１１それぞれに対して多数の画素電極１２が一定の
間隔ｄ１　をもって設けられ、行電極１１と画素電極１
２とは各焼結体バリスタ素子１３で一定のしきい値電圧
Ｖｖ　をもって接続されている。液晶画素一つについて
みると、図４及び図１２に示すように、下側ガラス基板
１０上に行電極１１と画素電極１２とを所定の間隔ｄ１
　を隔てて設け、これら行電極１１と画素電極１２とを
酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる焼結体バリスタ素子１３で
接続してある。そして、これらの上部に列電極１５、及
びカラーフィルタ１６が設けられた上側ガラス基板１７
との間に液晶１４が注入充填してある。ここで使用され
る液晶１４は、通常ＴＮ（ツイストネマチック）型の液
晶が一般的であり、液晶は光のシャッターとして用いら
れる。この場合、下側ガラス基板１０、液晶層及び上側ガラス
基板１７との間に液晶を配向させるための配向膜１８が
設置され、下側ガラス基板１０と上側ガラス基板１７の
外側に偏向板１９が設置される。そして、画像表示の際
のコントラスト及び駆動等の面から良好な画質を得るた
めには、下側ガラス基板と上側ガラス基板間距離ｄ２　
が短く、均一である事が必要である。この対策として、
バリスタ素子以上厚みのスペーサーガラスビーズ２０を
上下ガラス基板間に分散させる事により、下側ガラス基
板と上側ガラス基板間の距離ｄ２　を均一にしていた。

【０００９】行電極１１に印加された電圧に基づいて液
晶１４をスイッチ駆動する焼結体バリスタ素子１３は、
図６に詳示するように、ＺｎＯ単結晶粒子１３１の表面
をＭｎ、Ｃｏ酸化物等の無機質絶縁膜１３２で被覆した
バリスタ粒子１３ａからなり、図５に詳示するように、
これらバリスタ粒子１３ａをガラスフリット１３ｂで焼
結したものである。このような焼結体バリスタ素子１３
においては、粒径約５μｍのバリスタ粒子１個あたり約
３Ｖのしきい値電圧が得られる。したがって、行電極１
１と画素電極１２との間隔ｄ１　を２５μｍに設定すれ
ば、この間隔ｄ１　内に存在する実質的に直列５個のバ
リスタ粒子１３ａを介して行電極１１と画素電極１２と
が接続され、これら電極１１、１２間には５個×３Ｖ＝
１５Ｖのしきい値電圧が得られる。すなわち、このしき
い値電圧を越えた電圧が印加された時に液晶１４が駆動
される状態になり、他の液晶素子への印加電圧の影響を
排除して、クロストークの発生を防止する事ができる。

【００１０】しかしながら、以上述べた様な従来の構造
の液晶表示装置では、下側基板上に形成する個々の焼結
体バリスタ素子層において、バリスタ層の表面が平滑で
はなく、凹凸状に形成され、スペーサーとして用いてい
るガラスビーズの高さ以上のバリスタ素子が存在する為
、配向膜のピンホール及びクラック等により、焼結体バ
リスタ層と上側列電極間で導通してしまい、むらのない
、鮮明な画像表示を達成する液晶表示装置を得る事が困
難であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の事
情に鑑みなされたもので、下側ガラス基板上に形成する
焼結体バリスタ素子と上側列電極間の導通を防止する事
により、むらのない、鮮明な画像表示を達成する液晶表
示装置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示装
置は、ガラス基板上に形成する焼結体バリスタ素子上に
溶融ガラスを主成分とした絶縁層を形成した構造を特徴
とするものである。

【００１３】

【作用】本発明では、絶縁層として主成分の溶融ガラス
を焼結体バリスタ上に溶融固化する事により、焼結体バ
リスタ上に良好な絶縁層が形成される。そして、バリス
タ素子上に絶縁層を形成したもの自体をスペーサーとし
て用いている為、上下ガラス基板間の距離をより均一に
保つことができる。その上、バリスタ層状の平滑性が増
すため、ピンホール及びクラック等の発生を減少させる
事ができ、焼結体バリスタと上側列電極間の導通を防ぐ
事ができる。

【００１４】

【実施例】（実施例１）本発明に係る液晶表示装置を実
施例に基づいて具体的に説明する。図１は、本発明のガ
ラスフリットのみを絶縁層にした場合の液晶表示装置の
示す断面図である。図１に示すように、本実施例の液晶
表示装置は、下側ガラス基板１０に行電極１１、画素電
極１２、二端子素子として焼結体バリスタ素子層１３が
設けられ、そして当該焼結体バリスタ上にガラスフリッ
ト絶縁層２１が設けてある。そして、列電極１５、及び
カラーフィルタ１６が設けられた上側ガラス基板１７と
下側ガラス基板の間にＴＮ型液晶１４が注入充填してあ
る。尚、ＴＮ型液晶を用いているため、下側ガラス基板
１０、液晶層及び上側ガラス基板１７との間に液晶を配
向させるための配向膜１８が設置され、下側ガラス基板
１０と上側ガラス基板１７の外側に偏向板１９が設置さ
れている構成である。

【００１５】上記構成の液晶表示装置は、次のような工
程で製造される。先ず、下側ガラス基板１０上にマグネ
トロンスパッタ装置を用いてＩＴＯ（酸化インジウム−
酸化スズ膜）を厚さ１１００Åに成膜し、これにフォト
プロセスによりレジストパターンを形成して酸化第二鉄
：塩酸＝１：３のエッチング液にて行電極１１及び画素
電極１２を形成する。

【００１６】更に原料となるＺｎＯの粉を１２００℃で
１時間焼結した後、これをボールミルで粉砕してエアー
分級し、５μｍ　〜１０μｍ　のＺｎＯ単結晶粒子を得
る。そして、コバルト、マンガンの各硝酸塩をＭｎ（ＮＯ３
）２　・５Ｈ２　Ｏ、Ｃｏ（ＮＯ３　）２　・６Ｈ２　
Ｏに換算して各０．５ｍｏｌ　％を蒸留水に溶解し、そ
の水溶液にＺｎＯ単結晶粒子を加えて混合し、２２０℃
で１時間焼成した後、１２５０℃で１時間焼成してバリ
スタ特性を有するバリスタ粉を得、このバリスタ粉にガ
ラスフリットを２５重量％及び有機バインダーとしてエ
チルセルロース（粘度５０ｃｐｓ）を１０重量％加え、
溶剤としてカルビトールを用いてペースト化する。

【００１７】このペーストを下側ガラス基板上にシルク
スクリーン印刷で焼結体素子にパターンに印刷しこれを
４２０℃で３０分焼成して焼結体バリスタ素子層を形成
する。そして、ガラスフリット７０重量％、エチルセル
ロース（粘度５０ｃｐｓ）３重量％、及びカルビトール
２７重量％の比率でペースト化したインキを当該焼結体
バリスタ素子層上にシルクスクリーン印刷で印刷焼成す
る事により、ガラスフリットが溶融固化し、約５μｍの
ガラスフリット絶縁層２１を形成した後、ポリイミド系
下部配向膜１８を塗布焼成する。

【００１８】次に、上部配向膜１８、ＩＴＯ膜から成る
列電極１５、カラーフィルタ１６、が設けられている上
側ガラス基板１７にガラスビーズを２．５％混ぜた接着
用エポキシ樹脂をシルクスクリーン印刷により印刷し、
下側ガラス基板１０とアライメントして貼り合わせ、加
圧加熱し接着させる。ついで、このパネルに液晶として
ＴＮ型液晶を接着部の一部に設けた封入口より充填する
。そして下側ガラス基板１０及び上側ガラス基板１７の
外側に偏光板１９を設置する。

【００１９】上記のような焼結体バリスタ素子上に絶縁
層としてガラスフリット層２１を形成した構造にする事
により、上下ガラス基板間の距離をより均一に保つこと
ができる。その上、バリスタ層状の平滑性が増すため、
ピンホール及びクラック等の発生を減少させる事ができ
、焼結体バリスタと上側列電極間の導通を防ぐ事ができ
る。

【００２０】（実施例２）次に絶縁層としてガラスビー
ズを用いた場合の実施例を説明する。図２は、この実施
例液晶表示装置の断面図である。大半の構成は、ガラス
フリットを用いた場合と同様であるが、下側ガラス基板
上に形成される焼結体バリスタ上にガラスフリットだけ
ではなく、ガラスビーズを主成分として用いている。

【００２１】上記実施例の液晶表示装置の製造方法の大
半は、実施例１で示した方法と同様である。それ故、異
なる方法のみを説明し、同様な方法を用いている工程の
説明は省略する。異なる方法は、バリスタ素子を下側ガ
ラス基板上に印刷焼成した後、その焼結体バリスタ上に
形成するガラスを主成分とする絶縁層の構成である。本
実施例では、ガラスフリット１５％、エチルセルロース
１０％、カルビトール７４％及び粒径５μｍの球状のガ
ラスビーズ１％の比率でペースト化したインキを当該焼
結体バリスタ素子上にシルクスクリーン印刷する事によ
り、ガラスビーズが、ガラスフリットの溶融固化のため
バリスタ素子上に固定化され約５μｍのガラスビーズ絶
縁層２２が形成される。

【００２２】上記のような焼結体バリスタ素子上にガラ
スビーズを主成分とした絶縁層を形成した構造にする事
により、上下ガラス基板間の距離をより均一に保つこと
ができる。その上、バリスタ層状の平滑性が増すため、
ピンホール及びクラック等の発生を減少させる事ができ
、焼結体バリスタと上側列電極間の導通を防ぐ事ができ
る。

【００２３】又、本発明は、ＴＮ型のみならず、ゲスト
ホストタイプ、高分子分散型液晶を用いた液晶表示装置
にも勿論適用する事ができる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、下側ガラス基板上に形成する焼結体バリスタ層上
に溶融ガラスを主成分とする絶縁層を形成する事により
、焼結体バリスタ層と上側列電極間の導通の防止を容易
に実現する事ができる。従って、むらのない、鮮明な画
像表示を達成する液晶表示装置を得る事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バリスタ素子を用いた液晶表示装置の一例を示
す断面図である。

【図２】本発明の焼結体バリスタ素子を用いた液晶表示
装置においてガラスフリットのみを絶縁層として用いた
実施例１を示す断面図である。

【図３】一般的な液晶表示装置の電極形状の一例を示す
平面図である。

【図４】図３の液晶表示装置の一画素の拡大平面図であ
る。

【図５】図１中のバリスタ要部の拡大図である。

【図６】バリスタ粒子の断面図である。

【図７】二端子素子型液晶表示装置の等価回路である。

【図８】焼結体バリスタ素子の電圧−電流特性を示すグ
ラフ図である。

【図９】単純マトリックス方式の液晶画素の動作特性を
示すグラフ図である。

【図１０】焼結体バリスタ素子を用いない場合の液晶画
素の動作特性を示すグラフ図である。

【図１１】焼結体バリスタ素子を用いた場合の液晶画素
の動作特性を示すグラフ図である。

【図１２】本発明の焼結体バリスタ素子を用いた液晶表
示装置においてガラスビーズを主成分とした絶縁層を用
いた実施例２を示す断面図である。

【符号の説明】

１０　　　　　　下側ガラス基板１１　　　　　　行電極１２　　　　　　画素電極１３　　　　　　焼結体バリスタ素子１３ａ　　　　バリスタ粒子１３ｂ　　　　ガラスフリット１４　　　　　　液晶１５　　　　　　列電極１６　　　　　　カラーフィルタ１７　　　　　　上側ガラス基板１８　　　　　　配向膜１９　　　　　　偏光板２０　　　　　　スペーサーガラスビーズ２１　　　　
　　ガラスフリット絶縁層２２　　　　　　ガラスビー
ズ絶縁層１３１　　　　ＺｎＯ単結晶粒子１３２　　　　無機質絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板上の行電極と画素電極を焼結体
バリスタ素子を用いて接続した液晶表示装置において、
ガラス基板上の焼結体バリスタ素子上に溶融ガラスを主
成分とする絶縁層を形成したことを特徴とする液晶表示
装置。