JPH04294326A - 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、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なう際
、画質の低下は避けられないものであった。

【０００３】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ＴＦＴ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
。

【０００４】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。

【０００５】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＋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、 Ｎｍａｘ　＝（（γ２　＋１）／（γ２　−１））２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　＋Ｖ１０）に改善され
、γ値の低下によって最大走査線数Ｎｍａｘ　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。

【０００６】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１及び図３から図６に示す。

【０００７】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１及び図４に示すように、下側ガラス基板１
０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、液晶は光シャッターとして用いられる
。

【０００８】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
配向膜層１８が設置され、下側ガラス基板１０と上側ガ
ラス基板１７の外側に偏光板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に示すように、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１
３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
１１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、下側ガラス基板上に形成する焼結体バリスタ素子
上にガラス体と有機バインダーを用いて絶縁層を形成し
た構造を特徴とするものである。

【００１３】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。図２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
上にガラス体と有機バインダーを用いて形成した絶縁層
２１が設けてある。ガラス体としては、ガラスビーズ、
ガラス短繊維、ガラス粉等を用いる事ができる。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１
４が注入充填してある。なお、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層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。

【００１４】

【作用】本発明では、下側ガラス基板上にガラス体と有
機バインダーを用いて絶縁層を形成する事により、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
として用いているため、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。

【００１５】

【実施例】本発明のの液晶表示装置は、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１１００　　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。更に原料となるＺｎＯの粉を１２
００℃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　・５Ｈ２Ｏ、Ｃｏ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ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た。

【００１６】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（粘度５
０ｃｐｓ）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パターンに印刷しこれを４
２０℃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、紫外線硬化樹脂として積水ファインケミカ
ル（株）製商品名「フォトレックＡ７０４」を９８％、
粒径５μｍの球状のガラスビーズ２％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する。そして、紫外線照射すること
により、ガラスビーズが紫外線硬化樹脂の硬化により、
バリスタ素子上に固定化され、ガラスビーズと紫外線硬
化樹脂の混合された約５μｍ　の絶縁層２１が形成され
る。 そしてその後、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重量％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１
７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ガラ
スビーズと有機バインダーとして、紫外線硬化樹脂を用
いて絶縁層を形成した構造にすることにより、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
て用いているため、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
ることができ、焼結体バリスタと上側列電極間の導通を
防ぐことができる。

【００２０】また、本発明に用いたガラスビーズをバリ
スタ上に固定化するために用いたバインダーは、紫外線
硬化樹脂のみならず、電子線硬化樹脂、その他の有機バ
インダー接着剤の中でバリスタ素子の特性を損なうこと
がなく、かつ印刷法を用いてバリスタ素子上に成形する
事ができるものであれば適用することができる。

【００２１】そして、本発明に用いた液晶は、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、もちろん適用することができる
。

【００２２】

【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
にガラス体と有機バインダを用いて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
を容易に実現することができる。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ことが可
能となる。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】バリスタ素子を用いた従来の液晶表示装置の一
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
装置の一実施例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部分拡大平面図
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図である
。

【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。

【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　　　バリスタ素子 １３ｂ　　　ガラスフリット １４　　　　液晶 １５　　　　列電極 １６　　　　カラーフィルタ １７　　　　下側ガラス基板 １８　　　　配向膜 １９　　　　偏光板 ２０　　　　スペーサーガラスビーズ ２１　　　　ガラスビーズと紫外線硬化樹脂で形成され
た絶縁層 １３１　　ＺｎＯ単結晶粒子 １３２　　無機質絶縁膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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、
   下側ガラス基板上の焼結体バリスタ素子上にガラス体と
   有機バインダー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。