JPH04285916A - 液晶表示装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアクティブマトリクス素
子として酸化亜鉛を主成分とするバリスター素子を用い
た液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶を用いた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
がある。

【０００３】単純マトリクス方式は２枚の帯状電極群（
走査電極と信号電極）を直交させ、その交点において表
示画素を構成する方式であり、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表示画素を作動させ
る。この方法は、構造が簡単なため低価格でシステムを
実現できる利点がある。しかし、各液晶画素間でのクロ
ストークが生じるため画素のコントラスト比がとれず、
テレビ画像等の高精細画像の表示を行う場合、画質の低
下は避けられないものであった。

【０００４】一方、アクティブマトリクス方式では、各
液晶画素毎にスイッチング素子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にか
かる電圧を保持可能なため、表示容量の増大が可能で、
コントラスト比が得られる等の画質に関する特性が良く
液晶テレビ等の高精細画像表示を実現できるものである
。現在、このアクティブ素子として一般に使用されてい
るものに薄膜トランジスター（ＴＦＴ）が用いられてい
るが、本素子は工程が非常に複雑であるため、歩留りが
悪く、価格が高価であり、大画面パネルを製造する事は
非常に困難である。そこで、構造が簡単であり、より工
程が短縮可能なため、大画面対応が容易である２端子素
子方式のアクティブマトリクス素子が最近脚光を浴びて
いる。

【０００５】従来の２端子方式アクティブマトリクス型
液晶表示装置として、バリスターをアクティブマトリク
ス素子として用いたものを図５及び図６に示す。図示の
ように、下側ガラス基板１０上に走査電極１１と画素電
極１２とを所定の間隔を隔てて設け、これら走査電極１
１と画素電極１２とを酸化亜鉛から成る焼結体バリスタ
ー素子１３で接続してある。そして、これらの上部に所
定の間隔ｄを隔てて、信号電極１５及びカラーフィルタ
ー１６が設けられた上側ガラス基板１７との間に液晶１
４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。

【０００６】走査電極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ー素子１３
は、ＺｎＯ粒子をＭｎ、Ｃｏ酸化物薄膜等の金属絶縁膜
で被覆したバリスター粒子をガラスフリットで焼結した
ものであり、粒径約５μｍのバリスター粒子１個当り約
３Ｖのしきい値電圧が得られる。従って、走査電極１１
と画素電極１２との間隔を３０μｍに設定すれば、この
間隔内に存在する実質的に直列６個のバリスター粒を介
して走査電極１１と画素電極１２とが接続され、これら
電極１１、１２間には３Ｖ×６個＝１８Ｖ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ことができる。

【０００７】この様な液晶表示装置は、走査電極１１、
画素電極１２及び焼結体バリスター素子１３が成された
下側ガラス基板１０に一定の間隔を隔て、信号電極１５
が形成された上側ガラス基板１７を各電極が直行するよ
うに重ね合わせる構造になるので、信号電極１５と走査
電極１１及び焼結体バリスター素子１３の交差は避けら
れず、この交差部に発生する浮遊容量がディスプレイの
表示品質、駆動電圧に大きく影響する。即ち、交差部に
発生する浮遊容量により、走査電極１１及び信号電極１
５の配線容量が増加し、信号波形の歪みを招き表示品質
の劣化の原因となる。

【０００８】さらに、一般にこの様な焼結体バリスター
を用いた表示装置では、走査電極１１に印加される信号
電圧は信号電極１５に印加される信号電圧より大きいた
め、浮遊容量による容量結合により走査電極の信号波形
が信号電極にノイズとして混入して表示画像に悪影響を
及ぼす。更に、浮遊容量が大きい場合、この容量の容量
結合による電荷のリークが無視出来ず、リークした電荷
により非点灯状態にあるべき画素までも点灯状態にする
恐れが有り、表示コントラスト低下の原因となる。従っ
て、この浮遊容量は可能な限り小さくすることが望まし
く、その具体的な手段として信号電極１５の交差部にお
ける面積を減少させることが有効である。

【０００９】従来の液晶表示装置に於いて、信号電極１
５はＩＴＯ等の透明電極から形成されるが、ＩＴＯに代
表される透明導電膜は金属膜に比較して電気抵抗値が高
く、最良のものでも１０Ω／□程度である。従って、こ
の透明導電膜を例えば対角１４インチのディスプレイ（
６４０×４００ドット）の信号電極に使用した場合、対
向電極のサイズを長さ２２０ｍｍ、線幅１００μｍ　と
すると配線抵抗は約２２ｋΩとなる。この様な信号電極
の配線抵抗により、信号電極先端では距離に比例して、
電圧が降下し液晶の透過率も変化し表示ムラの原因とな
る。さらに、信号電極の抵抗による信号波形の歪み（遅
延時間）も表示ムラの原因となる。

【００１０】一般に、遅延時間は電極の抵抗値と容量の
積で表せられる。表示ムラを防止するには、遅延時間は
、液晶１画素を充電するのに要する時間に比較して十分
小さいことが必要で有り、その為にも、配線抵抗を最小
値に抑えることが必要である。特に、ディスプレイの大
型化、並びに高精細化を行う際には、走査電極及び信号
電極の長さは増加し、更にその線巾は細くなるため、こ
の配線抵抗の増加は大きな問題点であった。

【００１１】従って、従来の液晶表示装置に於いて、コ
ントラストの向上を目指し信号電極と走査電極及び焼結
体バリスター素子との交差部で生ずる浮遊容量を減少さ
せるため、信号電極の交差部に於ける面積を減少した場
合、逆に、信号電極の配線抵抗の増加によるディスプレ
イの表示品質の劣化を招き、良好な表示品質を得ること
は困難であった。

【００１２】本発明は上記従来法の欠点に鑑みなされた
ものであり、信号電極の配線抵抗を増加することなく、
信号電極交差部の浮遊容量を減少させ、コントラストが
良く、表示ムラのない高品質の液晶表示装置を提供する
ものである。

【００１３】

【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、信号電極と走査電極及び焼結体バリスター素子と
の交差部において、信号電極をバリスター素子部と重な
らないよう切り欠くと共に、走査電極との交差面積を減
少させ、更に、信号電極の表示画素部を除く一部又は、
全部に金属薄膜を形成することを特徴とするものである
。

【００１４】

【作用】本発明の液晶表示装置では、従来高価であった
アクティブマトリクス素子を酸化亜鉛を主成分としたペ
ーストの印刷、焼成により簡便、安価に作製し、更に、
信号電極の線抵抗値の増加を招くことなく、信号電極と
走査電極及び焼結体バリスター素子との交差部浮遊容量
を減少させることが可能となり、表示ムラのない高品質
の液晶表示装置を、容易に且つ安価に提供するものであ
る。

【００１５】

【実施例】〔実施例１〕本発明に係る液晶表示装置を図
１及び図２に基づいて具体的に説明する。図１は、本発
明による液晶表示装置の平面図であり、図２は図１のＡ
−Ａ’による断面図である。図示のように、下側ガラス
基板１０上にＣｒ等の金属薄膜又はＩＴＯ等の透明電極
から成る走査電極１１およびＩＴＯ等の透明電極から成
る画素電極１２が形成され、その間を、ＺｎＯを主成分
とする焼結体バリスター素子１３が設けられている。

【００１６】一方、上側ガラス基板１７には、ＩＴＯ等
の透明電極から成る信号電極１５が形成されており、焼
結体バリスター素子１３を含め、走査電極１１との交差
部において切欠きを設け、交差部の面積を減少させ、こ
の部分に発生する浮遊容量を減少させる。さらに、この
対向電極の切欠きによる抵抗値の増加を防ぐため、この
切欠きにより狭くなった残部上にＡｌ、Ａｕ、Ｃｒ等か
らなる金属薄膜層１９を積層する。この時の切欠き部分
の大きさ、非切欠き部分上に積層する金属薄膜の膜厚は
、切欠きを設ける以前の電極抵抗を下回らない様に適宜
設定する。一般に、金属材料の抵抗率は、ＩＴＯ等の透
明導電膜の抵抗率に比較して、１／５〜１／１０である
ので、各薄膜の膜厚を同じとした場合では、走査電極１
１と信号電極１５との交差部面積は１／５〜１／１０に
減少可能であり、浮遊容量も１／５〜１／１０に減少す
ることが出来る。

【００１７】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。まず、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にエッチング液に
て走査電極１１及び画素電極１２を形成する。

【００１８】更に、原料となるＺｎＯ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分
級し、５μｍ　〜１０μｍ　のＺｎＯ単結晶粒子粉を得
、これにＣｏ２　Ｏ３　を０．５モル％及びＭｎＣｏ３
　を０．５モル％加えて再度１２００℃で１時間焼成し
てバリスター特性を有するバリスター粉を得、このバリ
スター粉にガラスフリットを２５重量％及びエチルセル
ロース（粘度５０ｃｐｓ）を１０重量部加えてカルビト
ールを溶剤としてペースト化し、このペーストを下側ガ
ラス基板１０上にシルクスクリーン印刷で焼結体素子の
パターンに印刷し、これを４８０℃で３０分焼成して焼
結体バリスター素子１３を形成する。

【００１９】次に、上側ガラス基板１７に同様にマグネ
トロンスパッタ装置を用いてＩＴＯ膜を厚さ１５００Å
に成膜した。この時ＩＴＯ膜のシート抵抗値は３０Ω／
□であった。更に、フォトプロセスによりレジストパタ
ーンを形成した後、エッチング法にて、信号電極１５の
パターンを形成した。この信号電極パターンは線巾３０
μｍ　、長さ３００ｍｍであり、走査電極１１との交差
部において２００μｍ　角の切欠き面積は２００×２０
０μｍ　で４００箇所設けられている。この時、配線抵
抗は切欠きを設ける前では、３０ＫΩであったが、切欠
きを設けたために４３ＫΩに増加した。

【００２０】次に、信号電極パターンの切欠き部残部を
残してポジ型レジスト（シプレイ社製Ｓ−１４００）に
よるフォトプロセスを用いてマスキングを行い、無電解
めっき法により、まずＮｉ下引き層（厚さ０．５　μｍ
）を形成した後、Ａｕ（０．０５μｍ）薄膜をめっきし
た。更に、マスキングのレジストを剥膜し、金属薄膜層
１９を形成した。この時、配線抵抗を測定すると、２３
ＫΩであり、配線抵抗値の減少が確認された。

【００２１】次に、上側ガラス基板１７及び下側ガラス
基板１０にポリイミド膜を塗布し、配向処理を施した後
、上側ガラス基板１７にガラススペーサー（２０μｍ）
を散布した。更に、上側ガラス基板の周囲部にガラスビ
ーズを数％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
トして張り合わせ、加圧加熱し接着させる。次いで、こ
のパネルにＴＮ型液晶（メルク社製商品名「ＺＬＩ−３
２７０」）を注入し液晶表示装置を完成した。

【００２２】〔実施例２〕本発明に係る液晶表示装置の
他の実施例を図３及び図４に基づいて説明する。図３は
、本発明による液晶表示装置の平面図であり、説明の便
のため一部省略したものである。図４は図３のＡ−Ａ’
による断面図である。図示のように、下側ガラス基板１
０上にＣｒ等の金属薄膜又はＩＴＯ等の透明電極から成
る走査電極１１およびＩＴＯ等の透明電極から成る画素
電極１２が形成され、その間を、ＺｎＯを主成分とする
焼結体バリスター素子１３が設けられている。

【００２３】一方、上側ガラス基板１７には、Ｃｒ等の
金属薄膜からなるブラックマトリクス２０及び絶縁層１
８、カラーフィルター１６が順に積層され、更にその上
にＩＴＯ等の透明電極から成る信号電極１５が形成され
ており、信号電極には焼結体バリスター素子１３を含め
、走査電極１１との交差部において切欠きを設け、交差
部の面積を減少させ、この部分に発生する浮遊容量を減
少させる。さらに、この信号電極の切欠きによる抵抗値
の増加を防ぐため、信号電極の表示画素部を除いた全面
にＡｌ、Ａｕ、Ｃｒ等からなる金属薄膜層１９を積層す
る。この時の切欠き部分の大きさ、非切欠き部分上に積
層する金属薄膜の膜厚は、切欠きを設ける以前の電極抵
抗を下回らない様に適宜設定する。

【００２４】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。まず、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Ｃｒ膜を厚さ１１００Å成膜
し、フォトエッチング法を用いて走査電極１１を形成す
る。更に、同様なスパッタ装置により、ＩＴＯ膜を厚さ
１０００Åに成膜し、フォトエッチング法により画素電
極１２を形成する。

【００２５】更に、原料となるＺｎＯ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分
級し、５μｍ　〜１０μｍ　のＺｎＯ単結晶粒子粉を得
、これにＣｏ２　Ｏ３　を０．５モル％及びＭｎＣｏ３
　を０．５モル％加えて再度１２００℃で１時間焼成し
てバリスター特性を有するバリスター粉を得、このバリ
スター粉にガラスフリットを２５重量％及びエチルセル
ロース（粘度５０ｃｐｓ）を１０重量部加えてカルビト
ールを溶剤としてペースト化し、このペーストを下側ガ
ラス基板１０上にシルクスクリーン印刷で焼結体素子の
パターンに印刷し、これを４８０℃で３０分焼成して焼
結体バリスター素子１３を形成する。

【００２６】次に、上側ガラス基板１７にＣｒ等の金属
薄膜をスパッタ装置により成膜し、フォトエッチングに
よりブラックマトリクス２０を形成する。更に、ブラッ
クマトリクス２０と信号電極１５とのショートを防止す
るため、ＳｉＯ２　から成る絶縁層１８を積層する。次
に、カラーレジストを用いて、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色から成
るカラーフィルター１６を形成した後、マグネトロンス
パッタ装置を用いてＩＴＯ膜を厚さ１５００Åに成膜し
た。この時ＩＴＯ膜のシート抵抗値は３０Ω／□であっ
た。更に、フォトプロセスによりレジストパターンを形
成した後、エッチング法にて、信号電極１５のパターン
を形成した。この信号電極パターンは線巾３０μｍ　、
長さ３００ｍｍであり、走査電極１１との交差部におい
て２００μｍ　角の切欠き面積は２００×２００μｍで
４００箇所設けられている。この時、配線抵抗は切欠き
を設ける前は、３０ＫΩであったが、切欠きを設けたた
めに４３ＫΩに増加した。

【００２７】次に、信号電極パターン上の画素相当部を
ポジ型レジスト（シプレイ社製Ｓ−１４００）によるフ
ォトプロセスを用いてマスキングを行い、スパッタ装置
を用いて、Ａｌ膜を１２００Å成膜した後、リフトオフ
法によりＡｌ膜をパターン化して金属薄膜層１９を形成
した。この時、画素周辺部における金属薄膜層１９の線
巾Ｗは２５μｍ　であり、配線抵抗を測定すると、１８
ＫΩであり、配線抵抗値の減少が確認された。

【００２８】次に、上側ガラス基板１７にガラススペー
サー（２０μｍ）を散布した後、上側ガラス基板の周囲
部にガラスビーズを数％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張り合わせ、加圧加熱し接着させる
。

【００２９】次いで、このパネルに高分子分散型液晶の
前駆体を接着部の一部に設けた封入口より充填する。こ
の高分子分散型液晶の前駆体を具体的に示せば、トリメ
チロールプロパントリアクリレートを１９．８重量％、
重合開始剤として２−ヒドロキシ−２メチル−１−フェ
ニルプロパン−１−オン０．２重量％、ネマティック液
晶（メルク社製商品名「Ｅ−７」）を８０重量％の割合
で配合したものである。

【００３０】次に、この高分子分散型液晶の前駆体を充
填した液晶パネルの下側ガラス基板側からメタルハライ
ドランプを用いて紫外線を照射し、光重合反応を生じさ
せ、３次元網目構造体を形成して液晶表示装置を完成し
た。

【００３１】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置によれば、信号電
極と走査電極及び焼結体バリスター素子との交差部にお
いて、信号電極をバリスター素子部と重ならないよう切
り欠くと共に、走査電極との交差面積を減少させ、更に
、信号電極の表示画素部を除く一部又は、全部に金属薄
膜を形成することにより、電極抵抗値の増加を招くこと
無く、走査電極と信号電極の交差部に発生する浮遊容量
を減少することが可能となり、高画像品質の大画面、高
精細の液晶表示装置を容易に提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の平面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ’に沿って切断したところを示す
断面図である。

【図３】本発明の他の一実施例係る液晶表示装置の平面
図である。

【図４】図３のＡ−Ａ’に沿って切断したところを示す
断面図である。

【図５】従来の液晶表示装置の平面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ’に沿って切断したところを示す
断面図である。

【符号の説明】

１０　　　　下側ガラス基板 １１　　　　走査電極 １２　　　　画素電極 １３　　　　焼結体バリスター素子 １４　　　　液晶 １５　　　　信号電極 １６　　　　カラーフィルター １７　　　　上側ガラス基板 １８　　　　絶縁層 １９　　　　金属薄膜層 ２０　　　　ブラックマトリクス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクティブマトリクス素子として、バリス
   ター素子を用いた下側ガラス基板と上側ガラス基板との
   間に液晶を設け、アクティブマトリクス素子を介して駆
   動する液晶表示装置において、上側ガラス基板が、ガラ
   ス基板上に透明電極から成る信号電極とその画素表示部
   を除く、一部又は全部に、金属薄膜を積層した構造であ
   ることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】上側ガラス基板が金属薄膜からなるブラッ
   クマトリクスを設け、その上に絶縁層及びカラーフィル
   ターを設け、更にその上に透明電極から成る信号電極と
   その画素表示部を除く、一部又は全部に、金属薄膜を積
   層した構造であることを特徴とする請求項１記載の液晶
   表示装置。