JPH04274411A

JPH04274411A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH04274411A
Application number: JP3036093A
Authority: JP
Inventors: Toshio Konishi; 敏雄小西
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８に示すようにＩＴＯ等透
明電極からなる行電極１と金属材からなる列電極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９に示すようなバリスタ素子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１０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（＝Ｖ
９０／Ｖ１０＝（　Ｖ１０＋ΔＶ）　／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、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１１参照）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１２参照）。この結果、前記γの値はＶ９
０／Ｖ１０から（Ｖｖ　＋Ｖ９０）／（Ｖｖ　＋Ｖ１０
）に改善され、γ値の低下によって最大走査線数Ｎｍａ
ｘ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４から図７に示す。

【０００８】液晶画素一つについてみると、図４及び図
５に示すように、ガラス１０上に列電極１１と画素電極
１２とを所定の間隔ｄを隔てて設け、これら列電極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、行電極１５
、及びカラーフィルタ１６が設けられたガラス１０から
なる上側基板との間にスペーサー２０を挟み、この間に
、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、液晶は光シャッターとして用いられる。この場合、下側基板、液晶層及び上側基板との間に液晶
を配向させるための配向膜１８が設置され、下側基板と
上側基板の外側に偏光板１９が設置される。

【０００９】列電極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７に示すように、ＺｎＯ単結晶粒子１３１の表面をＭ
ｎ、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６に示すように、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、列電極１１と画素
電極１２との間隔ｄを２５μｍに設定すれば、この間隔
ｄ内に存在する実質的に直列５個のバリスタ粒子１３ａ
を介して列電極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】

【発明が解決しようとする課題】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、下側基板と上
側基板間のスペーサーとしてガラスビーズ等を用いてい
たため、スペーサー散布プロセスが必要であり、また、
ガラスビーズの散布状態により、セルギャップが不均一
となっていた。更に、画素部のスペーサーは透明状態と
なるため、その部分は光の抜け状態が起こり画質を劣化
させる。本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、
下側基板と上側基板間距離を均一に、且つ、光の抜けの
ない良好な画質を達成する液晶表示装置を得ることを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、非
線形素子として焼結体バリスタ素子を用いる液晶表示装
置において、焼結体バリスタがスペーサーを兼ね、且つ
、ガラス、カラーフィルタ、行電極、透明絶縁層、配向
膜から構成された上側基板と、ガラス、列電極と画素電
極、バリスタ、配向膜から構成された下側基板とを貼り
合わせ、間に液晶を充填した構造であること、非線形素
子として焼結体バリスタ素子を用いる液晶表示装置にお
いて、焼結体バリスタがスペーサーを兼ね、且つ、ガラ
ス、カラーフィルタ、行電極、配向膜から構成された上
側基板と、ガラス、列電極と画素電極、バリスタ、透明
絶縁層、配向膜から構成された下側基板とを貼り合わせ
、間に液晶を充填した構造であること、非線形素子とし
て焼結体バリスタ素子を用いる液晶表示装置において、
焼結体バリスタがスペーサーを兼ね、且つ、ガラス、カ
ラーフィルタ、行電極、透明絶縁層、配向膜から構成さ
れた上側基板と、ガラス、列電極と画素電極、バリスタ
、透明絶縁層、配向膜から構成された下側基板とを貼り
合わせ、間に液晶を充填した構造であることを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】本発明では、焼結体バリスタをスペーサーとし
て用いることにより、下側基板と上側基板間距離を均一
に保つ事ができ、また、画素部にスペーサーがないこと
から、光の抜けのない良好な画質を得られる。更に、透
明絶縁層により、配向膜のピンホール及びクラック等に
よる、焼結体バリスタと行電極との導通を防止すること
ができる。

【００１３】

【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、本発明の一
実施例に係る液晶表示装置の示す断面図である。

【００１４】本発明の液晶表示装置は、次のような工程
で製造される。先ず、下側基板から説明する。ガラス１
０上にマグネトロンスパッタ装置を用いてＣｒを１５０
０Å成膜した後、エッチングを行い列電極１１にパター
ニングする。つぎに、ＩＴＯ（インジウム−錫−オキサ
イド）を厚さ１５００Å同様に成膜し、パターニングす
ることにより画素電極１２を形成した。

【００１５】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％及びバインダーとしてエチ
ルセルロース（粘土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。

【００１６】このペーストを列電極と画素電極上にシル
クスクリーン印刷で焼結体素子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。そしてその後、ポリイミド系下部配向膜１８を５
００Å塗布焼成する。

【００１７】次に、上側基板を説明する。ガラス１０上
にカラーフィルタ１６を作製する。この上にスパッタ法
でＩＴＯを１５００Å成膜し、パターニングすることに
より行電極１５を形成する。次に、スパッタ法によりＳ
ｉＯ２　を１０００Å成膜し透明絶縁層１７を形成する
。その後、ポリイミド系上部配向膜１８を塗布焼成する。

【００１８】更に、上側基板にガラスビーズを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、下側基板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１４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。そして下側基板及び上側基板の外側に偏光板１９
を設置し、液晶表示装置を完成した。

【００１９】（実施例２）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２は、本発明の
一実施例に係る液晶表示装置の示す断面図である。

【００２０】先ず、下側基板から説明する。実施例１と
同様にして焼結体バリスタ素子形成まで行う。次に、ス
パッタ法によりＳｉＯ２　を１０００Å成膜し透明絶縁
層１７を形成する。その後、ポリイミド系上部配向膜１
８を５００Å塗布焼成する。

【００２１】次に、上側基板について説明する。実施例
１と同様にして列電極１１形成まで行う。次に、その後
、ポリイミド系上部配向膜１８を塗布焼成する。更に、
上側基板と下側基板を実施例１と同様にして貼り合わせ
、液晶１４を充填し、偏光板１９を設置し、液晶表示装
置を完成した。

【００２２】（実施例３）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３は、本発明の
一実施例に係る液晶表示装置の示す断面図である。

【００２３】先ず、下側基板から説明する。実施例２と
同様にして製造する。但し、スパッタ法によるＳｉＯ２
　の膜厚はを５００Åとする。

【００２４】次に、上側基板について説明する。実施例
１と同様にして製造する。但し、スパッタ法によるＳｉ
Ｏ２　の膜厚を５００Åとする。更に、上側基板と下側
基板を実施例１と同様にして貼り合わせ、液晶を充填し
、偏光板を設置し、液晶表示装置を完成した。

【００２５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、焼結体バリスタをスペーサーとして用いることに
より、下側基板と上側基板間距離を均一に保つ事ができ
、また、画素部にスペーサーがないことから、光の抜け
のない良好な画質を得られる。更に、透明絶縁層により
、配向膜のピンホール及びクラック等による、焼結体バ
リスタと行電極との導通を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼結体バリスタ素子を用いた液晶表示
装置の実施例１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
装置の実施例２を示す断面図である。

【図３】本発明の焼結体バリスタ素子を用いた液晶表示
装置の実施例３を示す断面図である。

【図４】従来法の焼結体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５】液晶表示装置の一画素の拡大平面図である。

【図６】図５中のバリスタ要部の拡大図である。

【図７】バリスタ粒子の断面図である。

【図８】二端子素子型液晶表示装置の等価回路である。

【図９】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１０】液晶表示装置の電気光学特性図である。

【図１１】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１２】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。

【符号の説明】

１　　　　　　行電極２　　　　　　列電極３　　　　　　バリスタ素子４　　　　　　液晶画素１０　　　　　　ガラス１１　　　　　　列電極１２　　　　　　画素電極１３　　　　　　焼結体バリスタ素子１３ａ　　　　バリスタ素子１３ｂ　　　　ガラスフリット１４　　　　　　液晶１５　　　　　　行電極１６　　　　　　カラーフィルタ１７　　　　　　透明絶縁層１８　　　　　　配向膜１９　　　　　　偏光板２０　　　　　　スペーサー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】非線形素子として焼結体バリスタ素子を用
いる液晶表示装置において、焼結体バリスタがスペーサ
ーを兼ね、且つ、ガラス、カラーフィルタ、行電極、透
明絶縁層、配向膜から構成された上側基板と、ガラス、
列電極と画素電極、バリスタ、配向膜から構成された下
側基板とを貼り合わせ、間に液晶を充填した構造である
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】非線形素子として焼結体バリスタ素子を用
いる液晶表示装置において、焼結体バリスタがスペーサ
ーを兼ね、且つ、ガラス、カラーフィルタ、行電極、配
向膜から構成された上側基板と、ガラス、列電極と画素
電極、バリスタ、透明絶縁層、配向膜から構成された下
側基板とを貼り合わせ、間に液晶を充填した構造である
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】非線形素子として焼結体バリスタ素子を用
いる液晶表示装置において、焼結体バリスタがスペーサ
ーを兼ね、且つ、ガラス、カラーフィルタ、行電極、透
明絶縁層、配向膜から構成された上側基板と、ガラス、
列電極と画素電極、バリスタ、透明絶縁層、配向膜から
構成された下側基板とを貼り合わせ、間に液晶を充填し
た構造であることを特徴とする液晶表示装置。