JPH05297414A

JPH05297414A - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPH05297414A
Application number: JP10114692A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Nakamura; 隆一中村
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1992-04-21
Filing date: 1992-04-21
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】バリスタ素子の電気的特性とバリスタ素子の厚
みのばらつきとに関して優れており、高性能でありかつ
性能が各バリスタ素子間で一定し、さらにはむらのない
鮮明な画像表示を達成する大画面を得られる液晶表示装
置の製造方法を提供する。【構成】ガラスフリットを含まないバリスタペーストを
基板10に印刷し、バインダ成分を加熱除去して熱分解性
の保護膜20をコートした上で、バリスタペーストをプレ
スし、さらに熱分解性の保護膜20をコートし、ガラスフ
リットからなるペースト21を印刷し、その後に焼成して
バリスタ素子13を得ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種のＯＡ機器、コン
ピュータあるいはテレビ等に用いられる液晶表示装置に
関わるものであり、特には、アクティブマトリクス方式
に用いる非線形素子として、バリスタ素子を用いた二端
子素子型の液晶表示装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶テレビでの画像表示を例にとると、
これに用いられる液晶表示装置には、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。

【０００３】一般に、単純マトリクス方式は、それぞれ
帯状をなし互いに直交する信号電極群と走査電極群とが
設けられてあり、各一対の電極間に液晶画素を配するこ
とで複数の液晶画素を行列状に配置し接続したものであ
り、駆動回路によってこれらの各帯状電極間に選択的に
所定の電圧を印加して液晶画素を作動させるものであ
る。この単純マトリクス方式は、構造が簡単であり低コ
ストでシステムを実現できるという利点があるが、一方
で各液晶画素間にクロストークが生じやすく、また画像
表示のコントラストも低いことから、単純マトリクス方
式により液晶テレビの画像表示を行う際には、画質の低
下が避けられないとか、もしくは極めて困難を伴うとい
うことがあった。

【０００４】これに対し、後者のアクティブマトリクス
方式では、一般に、液晶画素毎にスイッチング素子を設
け、当前記液晶画素部分の液晶にかかる電圧を保持する
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
の増大が可能となり、またコントラストをはじめとする
画質に関した特性がよく、液晶テレビの高画質表示を実
現できる性能を有するものである。

【０００５】しかしながら、アクティブマトリクス方式
では、構造が複雑であるうえに、製造に高度な技術を要
し、また歩留りも低く、結果的に製造コストが非常に高
くなってしまうという重大な欠点があった。

【０００６】例えば、スイッチング素子として薄膜トラ
ンジスタを用いるいわゆるＴＦＴ型では、その製造プロ
セスでフォトリソグラフィ法を応用した高度な微細加工
技術を駆使して、少なくとも５層以上もの薄膜を重ねて
パターニングを施すため、製品歩留まりを上げることが
特に困難であり、これを主原因として、液晶表示装置の
価格を高額にはね上げざるを得ない状況になっていた。

【０００７】前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、かつ構造が簡単にして低コス
トな製造が可能な方式による液晶表示装置の実現が強く
望まれており、この要求を実現しうる方式として、バリ
スタ素子を用いた二端子素子型の液晶表示装置が注目さ
れている。

【０００８】二端子素子型の液晶表示装置は、前記単純
マトリクス方式に改良を加えたものであり、（図１２）
に示すように、走査電極11と信号電極16との間に、所定
のしきい値電圧で導通する二端子素子であるバリスタ素
子13と液晶層14とを電気的に直列に配して、接続したも
のである。そして（図１５）に示すような、非線形な電
流−電圧特性にもとづき、バリスタ素子13の機能をしき
い値電圧Ｖｃを有するスイッチング素子として利用する
ものであり、通常、しきい値電圧Ｖｃはバリスタ素子を
流れる電流値がＩ＝１×１０^-6（Ａ）のときにバリスタ
素子にかかる電圧値で表す。周知のように、バリスタ素
子の電流−電圧特性は次式で示される。

【０００９】

【数１】

【００１０】ここで、Ｉはバリスタ素子に流れる電流、
Ｖはバリスタ素子の電極間の電圧、Ｋは固有抵抗の抵抗
値に相当する定数、αは電圧非直線特性の指数を示して
いる。バリスタ特性は、バリスタ電圧Ｖｃが小さいほど
良く、また電圧非直線指数α（通常α値と呼ばれる）が
大きいほど優れているといえる。またバリスタ素子特性
のバラツキの評価は、バリスタ電圧Ｖｃの平均値に対す
るバリスタ素子特性のバラツキの割合で評価されるのが
通常である。

【００１１】さて、一般的な二端子素子型の液晶表示装
置として、バリスタ素子をスイッチング素子として用い
た場合の平面図を（図１３）に示す。ここに示すよう
に、下側ガラス基板上に走査電極11と画素電極12とが一
定の間隔ｄをもって配置され、かつ走査電極11と画素電
極12とは各バリスタ素子13により一定のしきい値電圧Ｖ
ｃのもとで電気的に接続されている。そして、信号電極
及びカラーフィルタ等が設けられた上部ガラス基板と画
素電極との間に形成された所定の厚さの間隙に、液晶が
注入充填され液晶層が設けられている。ここで用いられ
る液晶としては、いわゆるＴＮ型液晶が一般的である。

【００１２】一般にバリスタ素子はバリスタ粒子からな
る。一例として（図１４）に詳示するような、ＺｎＯ単
結晶粒子131 の表面をＣｏ₂Ｏ₃やＭｎＣＯ₃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、ガ
ラスフリット13b の焼成を利用して、これらのバリスタ
粒子13a を基板上に固着させたものである。このためバ
リスタ粒子にガラスフリットと有機バインダそして有機
溶剤とを加えてペースト化したバリスタインキを用意
し、電極を設けた基板上に所定パターンをなすようにス
クリーン印刷法を用いてこれを印刷し、しかる後に適当
な温度と時間（約４００〜５００℃、１時間程度）のも
とで焼成することによって、前記ガラスフリットを融解
・固化しバリスタ粒子を基板上に固着させて、所望する
バリスタ素子をえるのが通常の製造方法となっている。

【００１３】そして、画質の良好な二端子素子型の液晶
表示装置を得るためには、特にこのバリスタ素子が、高
性能を有し、安定性が高く、かつ膨大な数に及ぶ素子間
でその性能が一定していることが重要である。

【００１４】ところで、バリスタ素子を形成する際に
は、印刷適性を与えるためにバリスタ粒子に有機バイン
ダが加えられ、また最終的にバリスタ粒子を基板上に固
着させるためにガラスフリットが加えられている。有機
バインダは、バリスタインキが基板上に印刷された後に
は、加熱されることで除去される成分であり、またこの
時点では粒子としての形態を持つガラスフリットは、バ
リスタ粒子と混在して基板上に転移された後、焼成工程
を経る際に一旦融解され、このときバリスタ粒子間の隙
間に入り込み、その後様々な形状をなして固化される。
このため最終的に形成がすんだバリスタ素子には、バリ
スタ粒子自体が存在しない部分が必然的にできることと
なる。このためバリスタ素子におけるバリスタ粒子の充
填密度が小さくなる。

【００１５】個々のバリスタ素子内での電流は、バリス
タ素子を形成しているさらに一つ一つのバリスタ粒子を
伝って流れる。このため、バリスタ粒子の充填密度が低
くくなると、バリスタ素子内における導通経路がしだい
に長くなることになり、これがバリスタ素子間での電気
的特性のばらつきの主要な一因となっている。また、こ
の充填密度の低さは、バリスタ素子の厚さにも影響を与
える。このような状況の下ではバリスタ素子の厚さが大
きくばらつき、液晶表示装置の液晶セルの厚み（セルギ
ャップ値）のむらの原因となる。このためコントラスト
等の画質をはじめとする、応答速度あるいは視野角の特
性に関して、優れた性能の液晶表示装置を製作すること
が困難となっていた。

【００１６】このため、特にバリスタ素子を用いた二端
子素子型の液晶表示装置の製造方法の一例として、（一
種のアクティブマトリクス素子として使用する）バリス
タ素子を形成する際、バリスタ粒子と有機バインダとを
主成分として混合したバリスタペーストを例えばスクリ
ーン印刷法等の手段を用いて基板に所定のパターンに転
移し、加熱することにより前記有機バインダ成分を除去
してバリスタ粒子のみからなるパターンを透明基板上に
残し、これをロールプレス法等の手段を用いてプレスす
ることによって、三次元空間的な充填密度を高めてや
り、しかる後にガラスフリットを主成分とするペースト
によって、前記プレスされたバリスタ粒子からなるパタ
ーン上を被覆させるように、スクリーン印刷法等の手段
により転移させ、その後に焼成を経てガラスフリットを
融解・固化させることによって、透明基板上に所定パタ
ーンをなしたバリスタ粒子を含む塊を固着させ、良好な
特性のバリスタ素子を形成しようとする製造方法が考え
られている。

【００１７】しかしながら、前記プレスを行なう際、透
明基板上にはバリスタ粒子のみからなる塊が存在してい
るため、バリスタ粒子の塊と接触したプレス用装置部品
の面にバリスタ粒子が転移されてしまう傾向がある。こ
れは、前記バインダ成分に接着性がある場合でも同様で
あり、しかもバインダ成分が存在している場合には好ま
しいプレスの効果があまり得られないという問題があっ
た。

【００１８】また、前記プレス工程の後、前記ガラスフ
リットを主成分とするペーストをさらに、スクリーン印
刷法等の手段により、前記プレスされたバリスタ粒子の
塊を被覆するように転移させる場合にも、やはり刷版側
にバリスタ粒子が転移してしまう場合があり問題となっ
ていた。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑みなされたものであり、その目的とするところは、す
なわち、バリスタ素子それぞれがバリスタ粒子の充填密
度が高く、バリスタ素子の電気的特性とバリスタ素子の
厚みのばらつきに関して優れており、高性能でありかつ
性能が各バリスタ素子間で一定し、さらにはむらのない
鮮明な画像表示を達成する大画面を得られる液晶表示装
置の製造方法を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提供する手段とは、すなわち、アクティブマ
トリクス素子としてのバリスタ素子が、走査電極と画素
電極との間を電気的に接続する構造に設けられてあり、
対向する信号電極群と画素電極群との間に液晶層が設け
られあり、前記バリスタ素子を介して液晶画素が駆動さ
れる、いわゆる二端子素子型の液晶表示装置の製造方法
において、少なくとも以下に示す工程、すなわち、
（イ）バリスタ粒子と熱分解性の有機バインダとを主成
分とするバリスタペーストが、印刷法によって基板上に
転移される工程、（ロ）転移された前記バリスタペース
トパターンが、加熱処理される工程、（ハ）加熱処理さ
れた前記バリスタペーストパターンの面上に、熱分解性
の有機物からなる保護膜が形成される工程、（ニ）前記
保護膜が形成された前記バリスタペーストパターンがプ
レスされる工程、（ホ）前記面上にさらに熱分解性の有
機物からなる保護膜が形成される工程、（ト）さらに前
記面上に、熱分解性の有機バインダとガラスフリットと
を主成分とするペーストが、印刷法により転移される工
程、（チ）前記（ト）の後に、焼成が施される工程、以
上（イ）乃至（チ）の工程を具備することを特徴とする
液晶表示装置の製造方法である。

【００２１】

【作用】本発明によると、バリスタ素子を基板上に形成
する際に、先ず形成されるペーストのパターンにはバリ
スタ粒子と有機バインダのみが含まれており、従来、バ
リスタ粒子を固着させるために用いられていたガラスフ
リットはこの時点では全く含ませていない。その後に、
加熱処理により前記有機バインダ成分を一旦除去させ
る。しかる後に、この上に熱分解性の有機物からなる保
護膜を（公知のコーティング方法により）形成してか
ら、プレス処理を行うことによって、あらかじめ基板上
の所定の位置に所定の形状で載せられたペーストの塊の
中のバリスタ粒子の並びを整え、ペーストの塊中でのバ
リスタ粒子の充填密度を向上させる。このとき前記熱分
解性の有機物からなる保護膜の存在により、バリスタ粒
子がプレスに関わる部品によって付着除去される不具合
が激減される。さらに、プレスすることによって、前記
基板上へ形成する際に不要に厚く盛られたペーストが、
適度の高さになるように押しつぶされる。

【００２２】そして、ふたたび熱分解性の有機物からな
る保護膜を前記と同様に形成する。その上からガラスフ
リットを主成分とするペーストを転移させる。この後者
の熱分解性の有機物からなる保護膜によって、ガラスフ
リットを主成分とするペーストを転移させる際に、転移
させるための部材（スクリーン印刷法による場合はスク
リーンの版、等々）にペーストの塊中にあるバリスタ粒
子が付着除去される不具合が激減される。その後、これ
を焼成させることにより、ガラスフリットは一旦融解さ
れ熱分解性の有機物からなる保護膜は分解除去され、そ
の後の冷却により固まったガラスフリットをしてバリス
タ粒子を基板に固着させることができ、バリスタ素子が
形成される。

【００２３】これら熱分解性の有機物からなる保護膜は
基板全面に施されているので、バリスタ粒子は基板上に
強固に支持される。しかる後に上部ガラス基板を、例え
ば公知の方法・手順で貼り合わせ、基板間に設けられた
所定の隙間に液晶を注入充填することによって液晶表示
装置を製造することができる。

【００２４】

【実施例】本発明の実施例に基づいて具体的に説明す
る。

【００２５】（図１）は本発明による液晶表示装置にお
けるバリスタ素子形成の工程の概要を示したフローチャ
ート図であり、（図２）は従来行われている液晶表示装
置におけるバリスタ素子形成の工程の概要を示したフロ
ーチャート図である。そして、（図３）〜（図９）は本
発明による液晶表示装置におけるバリスタ素子形成の各
工程を示した図であり、（図１０）は本発明による液晶
表示装置の平面図、（図１１）は（図１０）のＡ−Ａ’
による断面図である。

【００２６】（図１１）に示すように、本実施例中で示
す液晶表示装置は、下側ガラス基板10に走査電極11、画
素電極12、アクティブマトリクス素子としてバリスタ素
子13が設けられている。そして信号電極16およびカラー
フィルタ18が設けられた上側ガラス基板17と下側ガラス
基板10との間に、液晶14としてＴＮ型液晶が充填してあ
る。

【００２７】ここでＴＮ型液晶14を用いているため、下
側ガラス基板10と液晶14の層、および上側ガラス基板17
との間に液晶14を配向させるための配向膜15がそれぞれ
設置され、下側ガラス基板10と上側ガラス基板17とのそ
れぞれ外側には偏光板19が設置されている構成である。

【００２８】前記構成の液晶表示装置は次のような工程
で製造される。

【００２９】まず、下側ガラス基板10上にマグネトロン
・スパッタリング装置を用いてＩＴＯ膜（インジウム／
スズ−酸化物膜）を厚さ１１００Åに成膜し、これにフ
ォトリソグラフィ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
走査電極11および画素電極12を形成する。

【００３０】バリスタ粒子を主成分とするペーストを
（図３）に示すようにこの下側ガラス基板10上に３２５
メッシュのスクリーン版を用い転移した。

【００３１】ここで用いたペーストはバリスタ粒子とポ
リメチルメタクリレートとを主成分とするものであり、
バリスタ粒子２０部に対してポリメチルメタクリレート
１５部、そして溶剤としてエチルカルビトール５部を混
合したものを用いた。バリスタ粒子は、（図１４）に詳
示するように、ＺｎＯ単結晶粒子131 の表面をＭｎ、Ｃ
ｏ酸化物等の無機質絶縁膜132 で被覆したものである。

【００３２】このペーストが転移された基板を、空気中
で４２０℃で１時間の加熱を行ない、ポリメチルメタク
リレートおよびエチルカルビトールを除去し、（図４）
に示すように基板上にバリスタ粒子のみからなる塊が残
るようにした。

【００３３】この基板の上に１％エチルセルロース／ア
セトン溶液をスピンコーターを用いて１０００ｒｐｍで
塗布し、（図５）に示すようにバリスタ粒子表面および
基板表面にエチルセルロース保護膜20を形成した。

【００３４】これをロールプレス機に通し、プレスする
ことにより（図６）に示すようにバリスタ粒子が密に配
列するようにした。

【００３５】この基板の上に１％エチルセルロース／ア
セトン溶液をスピンコーターを用い１０００ｒｐｍで塗
布し、（図７）に示すようにバリスタ粒子表面および基
板表面にエチルセルロース保護膜20を形成した。

【００３６】さらにガラスフリット５部、ポリメチルメ
タクリレート１５部およびエチルカルビトール５部から
なるペーストを３２５メッシュのスクリーン版を用い、
（図８）に示すようにこのバリスタ粒子の上に転移し
た。

【００３７】これを空気中、４２０℃で１時間加熱しガ
ラスフリットを融解しバリスタ粒子を基板に固着させる
ことにより（図９）に示すようなバリスタ素子を有する
下側ガラス基板10を形成した。

【００３８】次にカラーフィルタ18、配向膜15、および
ＩＴＯ膜による信号電極16からなる上側ガラス基板17に
ガラスビーズを２．５重量％混合した接着用エポキシ樹
脂をスクリーン印刷により印刷し、下側ガラス基板10と
位置合わせした後に貼り合わせ加圧接着する。

【００３９】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注入口より充填し、その後
に注入口を封止する。

【００４０】そして下側ガラス基板10および上側ガラス
基板17の外側に偏光板19を設置する。この結果、個々の
バリスタ素子においてバリスタ粒子の充填密度が高く、
素子の電気的特性、および厚みに関して高性能かつその
性能が素子間で一定した液晶表示装置を得た。

【００４１】なお、本発明は配線抵抗低減のための行電
極材料として、Ｃｒ等の金属薄膜を用いることが可能で
ある。また、液晶についてもＴＮ型だけでなく、ゲスト
ホスト型、高分子分散型等を用いた液晶表示装置にも適
用することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上、詳細に述べてきたように、本発明
にかかわる液晶表示装置の製造方法によれば、アクティ
ブマトリクス素子として使用されるバリスタ素子を形成
するバリスタ粒子が、液晶表示装置の製造中のプレス工
程や印刷工程の際に、基板から取り去られるという不具
合がなくなり、各バリスタ素子中のバリスタ粒子の充填
密度が高く、さらにバリスタ素子は厚みが不要に厚くな
らずに厚さが揃ったものが得られる。そのため、電気的
特性および厚みに関して、高性能かつバリスタ素子間で
のバラツキが少なくされた、一定した品質を有するバリ
スタ素子を得ることができ、その結果、むらのない鮮明
な画像表示を達成する大画面の液晶表示装置を得ること
が可能となる。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方法の一
実施例の、特にバリスタ素子形成について、工程の概要
を示したフローチャート図である。

【図２】従来の液晶表示装置の製造方法の一例の、特に
バリスタ素子形成について、工程の概要を示したフロー
チャート図である。

【図３】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方法の一
実施例の、特にバリスタペーストの転移工程を断面図で
示す説明図である。

【図４】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方法の一
実施例を、特に加熱処理による有機バインダ除去工程を
断面図で示す説明図である。

【図５】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方法の一
実施例を、特に有機物保護膜形成工程を断面図で示す説
明図である。

【図６】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方法の一
実施例を、特にプレス工程を断面図で示す説明図であ
る。

【図７】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方法の一
実施例を、特に有機物保護膜形成工程を断面図で示す説
明図である。

【図８】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方法の一
実施例を、特にガラスフリットを含むペーストの積層工
程を断面図で示す説明図である。

【図９】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方法の一
実施例によって形成されたバリスタ素子を断面図で示す
説明図である。

【図１０】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方法の
一実施例によって形成された液晶表示装置を平面図で示
す説明図である。

【図１１】（図１０）のＡ−Ａ’に沿った断面図を示す
説明図である。

【図１２】一般的な二端子素子型の液晶表示装置の等価
回路図である。

【図１３】一般的な二端子素子型の液晶表示装置の一例
を平面図で示す説明図である。

【図１４】本発明にかかわるバリスタ粒子を断面図で示
す説明図である。

【図１５】本発明にかかわるバリスタ素子の電圧−電流
特性をグラフで示す説明図ある。

【符号の説明】

10・・・下側ガラス基板 11・・・走査電極 12・・・画素電極 13・・・バリスタ素子 13a ・・・バリスタ粒子 13b ・・・ガラスフリット 131 ・・・ＺｎＯ単結晶粒子 132 ・・・無機質絶縁膜 14・・・液晶 15・・・配向膜 16・・・信号電極 17・・・上側ガラス基板 18・・・カラーフィルタ 19・・・偏光板 20・・・保護膜 21・・・ガラスフリット含有ペースト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクティブマトリクス素子としてのバリス
タ素子が、走査電極と画素電極との間を電気的に接続す
る構造に設けられてあり、対向する信号電極群と画素電
極群との間に液晶層が設けられあり、該バリスタ素子を
介して液晶画素が駆動される、いわゆる二端子素子型の
液晶表示装置の製造方法において、少なくとも以下に示
す工程、すなわち、（イ）バリスタ粒子と熱分解性の有
機バインダとを主成分とするバリスタペーストが、印刷
法によって基板上に転移される工程、（ロ）転移された
該バリスタペーストパターンが、加熱処理される工程、
（ハ）加熱処理された該バリスタペーストパターンの面
上に、熱分解性の有機物からなる保護膜が形成される工
程、（ニ）該保護膜が形成された該バリスタペーストパ
ターンがプレスされる工程、（ホ）前記面上にさらに熱
分解性の有機物からなる保護膜が形成される工程、
（ト）さらに前記面上に、熱分解性の有機バインダとガ
ラスフリットとを主成分とするペーストが、印刷法によ
り転移される工程、（チ）前記（ト）の後に、焼成が施
される工程、以上（イ）乃至（チ）の工程を具備するこ
とを特徴とする液晶表示装置の製造方法。