JPH0572566A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】二端子素子型液晶表示装置において、低価格
で、しかも画像表示ムラの少ない液晶表示装置を提供す
る。 【構成】画素電極と走査配線の間のバリスターギャップ
部に、薄膜の微細な島状パターンを多数形成し、その上
に印刷法によりバリスター素子を形成し、前記島状パタ
ーンが、ＩＴＯや金属クロム（Ｃｒ）等よりなること、
さらに好ましくは、大きさがバリスター粉の平均粒径と
同程度であることを特徴とする二端子素子型液晶表示装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶ディスプレイ等に用
いる二端子素子型液晶表示装置（以下、二端子−ＬＣＤ
と略称する）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶テレビの画像表示装置には大
別して単純マトリックス方式とアクティブ−マトリック
ス方式とがある。

【０００３】単純マトリックス方式は互いに直角を成し
て設けられた対向する帯状電極群（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を作動させる方式である。これは構
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、その反面、各液晶画素間でのクロストーク
が生じるために、画素のコントラストが低く、液晶テレ
ビの画像表示には使用できないものであった。

【０００４】これに対して、アクティブ−マトリックス
方式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
液晶画素が選択時の電圧を維持することができるため、
表示容量の増大が可能であり、コントラスト等の画質に
関する特性も良い画像表示の液晶テレビを実現できるも
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アクテ
ィブ−マトリックス方式にあっては構造が複雑で製品の
歩留まりが悪く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状の
電界効果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、製品の歩留まりを上げることが困
難である。

【０００６】前記のような事情から、コントラスト等の
画質に関する特性が良く、且つ構造が簡単であって低コ
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法として二端子−ＬＣＤが注目
されている。二端子素子としては、主にＭＩＭ（メタル
−インシュレーター−メタル）方式等の薄膜ダイオード
とバリスターとがある。

【０００７】一般的な二端子−ＬＣＤを、図６、図７、
図８、及び図９に示す。図９に示すように、下側透明絶
縁性基板７上に走査配線６と画素電極２とを所定の間隔
ｄを隔てて設け、これら走査配線６と画素電極２とを二
端子素子１で接続する。そして、これらの上部に画素側
配向膜11を設ける。一方、上側の対向透明絶縁性基板８
上にブラックマトリックス層５を設け、その上にカラー
フィルタ層４、その上にオーバーコート層14、その上に
透明対向電極３をストライプ状に設け、次に絶縁性オー
バーコート膜10を設け、最後に対向側配向膜12を設け
る。そのように別々に作製した透明絶縁性基板７と対向
透明絶縁性基板８とをそれぞれの配向膜を向かい合わ
せ、スペーサーを用いて間隔Ｄを保った状態で重ねる。
しかる後にその間隙に液晶９を注入して二端子−ＬＣＤ
を作製する。尚、使用する液晶の種類によっては、この
表裏の面に偏向板を設けるものや、前記、画素側配向膜
11や対向側配向膜12の不要なものもある。

【０００８】前記二端子−ＬＣＤの画素単位は、画素電
極と二端子素子（ＭＩＭ等の薄膜ダイオードやバリスタ
ー素子など）から構成されている。またカラー化は、各
画素毎に設けたカラーフィルタによって行われる。すな
わち、カラーフィルタの配置がストライプの場合には、
図５に示すように各画素電極上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）のフィルタを、染色法、顔料分散法、印刷法等
により作製したものを用いる。

【０００９】このとき、特に低価格化が重要である為
に、印刷法によりバリスター素子を形成した二端子−Ｌ
ＣＤを作製することが試みられている。前記バリスター
素子は、ＺｎＯを主成分とする核が絶縁性被膜で覆われ
た粒子（バリスター粉）にガラスフリット、バインダ
ー、および溶剤を加えた後、混合してペースト化したも
のをバリスターインキとし、スクリーン印刷法等により
基板上へ印刷し、しかる後に焼成を施してバリスター粉
をガラスフリットで基板上に固着させることによって、
素子として形成されるものである。

【００１０】ところが、この印刷で作製したバリスター
素子の電気特性、特に閾値電圧を、前記二端子−ＬＣＤ
全面に渡って均一に作製することが難しい。作製された
バリスター素子の閾値電圧が均一でなくバラツキがある
と、得られる二端子−ＬＣＤの画像表示にムラが発生し
てしまう。

【００１１】この閾値電圧のバラツキの原因として、ガ
ラスフリットの濡れ性が、ガラス基板や電極及びバリス
ター粉に対して違うために、前記ガラスフリットがバリ
スター粉の回りに均一に分布しないこと、またガラスフ
リットで固めたバリスター粉がガラス基板上に均一に配
列しないことに起因する事が明らかになった。

【００１２】本発明は前記問題に鑑みてなされたもので
あって、最終的にガラスで固められるバリスター粉をバ
リスターギャップ上に均一に並べ、並び方や組成が不均
一な為に起こるバリスター素子の閾値電圧のバラツキを
抑えて、低価格で画像表示ムラの少ない液晶表示装置を
提供することを目的とする。

【００１３】

【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は、すなわち、透明絶縁性基板
上にバリスター素子及び画素電極をマトリックス−アレ
イ状に配置し、走査配線が該画素電極の列方向に設けら
れ、一方、透明対向電極が、対向透明絶縁性基板上でス
トライプ状に該画素電極の行方向に配置され、前記一対
の透明絶縁性基板の間隙に液晶層を設けた液晶表示装置
において、走査配線と画素電極との間のバリスターギャ
ップ部分に、各々の大きさがギャップ長よりも小さい薄
膜の島状パターンが、互いに離散した状態で配置されて
いることを特徴とする液晶表示装置である。

【００１４】そして、好ましくは、前記島状パターンが
バリスターインキと濡れ性の良いＩＴＯや金属クロム
（Ｃｒ）等の導電性薄膜などの材質からなることを特徴
とする前記液晶表示装置である。

【００１５】そして、さらに好ましい適用例は、前記島
状パターンの大きさがバリスター粉の平均粒径と同程度
であることを特徴とする前記の液晶表示装置を提供する
ことである。

【００１６】尚、本発明で用いられる液晶としては、Ｔ
Ｎ型液晶のみならず、ゲスト−ホスト型液晶や、ポリマ
ー分散型液晶を適用しても好ましい結果が得られること
はいうまでもない。

【００１７】以下に、さらに詳細に説明する。すなわ
ち、図１、図２に示すように、走査配線と画素電極の間
のバリスターギャップ上に各々離散して配置された島状
パターンを、好ましくは透明導電性のＩＴＯ膜（膜厚
０．１μｍ前後）や金属Ｃｒ薄膜（膜厚０．１μｍ前
後）を用いて形成する。つまり、前記バリスターギャッ
プのガラス面上に、ガラス面とは異なり、ガラスフリッ
トに対する濡れ性が良好な、微細な多数の島状パターン
を設けることになる。尚、島状パターンの個々の大きさ
が、最大幅約１０μｍ以下の場合は、パターン形成のエ
ッチング特性上の問題から、金属クロム（Ｃｒ）膜を使
用する方が好ましい。

【００１８】前記島状パターンの大きさは、好ましくは
バリスター素子材料の平均粒径と同程度の２〜１０μｍ
である。また、形状については、楕円形（円形を含む）
や四角形等が好ましいが、あるいは不定形状でも構わな
い。

【００１９】

【作用】前記バリスター素子を作製するプロセスは、バ
リスターインキを印刷した後に焼成する。この焼成の際
にガラスフリットは液状になるが、このガラスフリット
はガラス面上では濡れ性が良くない。一方、ガラスフリ
ットは電極（透明導電性のＩＴＯ膜や金属クロム（Ｃ
ｒ）膜）上では濡れ性は良く、また前記バリスター粉と
の濡れ性も良い。そのため、ガラスフリットはバリスタ
ーインキを焼成した後のガラス面上では濡れ性は悪く、
バリスター粉と共に弾かれてしまい、バリスター粉同士
をガラスで固めた状態でバリスターギャップ上を均一に
埋めることは難しい。その結果、バリスター素子の閾値
電圧のバラツキが、バリスターギャップ上でのバリスタ
ー粉の分布の不均一さに起因して起こると考えられてい
る。

【００２０】バリスターギャップ部には、ガラスフリッ
トを弾くガラス表面と、ガラスフリットを弾かず、バリ
スター粉の平均粒径と同程度の大きさを有する表面と
が、離散しその分布が均一に形成されていることから、
ガラスフリットを外殻とするバリスター粉を、凝集する
ことも、また離散することもなく、均一に分布形成でき
る。したがって、バリスターギャップ上でのバリスター
粉分布の不均一さによって起こるバリスター素子の閾値
電圧のバラツキを抑えることが可能となる。

【００２１】走査配線の薄膜材質としては、通常はクロ
ム（Ｃｒ）を用いて蒸着やスパッタにより作製する。一
方、画素電極については同じく蒸着やスパッタを用いて
ＩＴＯ膜で作製する。従って、本発明の島状パターンの
材質として、クロム（Ｃｒ）やＩＴＯを用いた場合に
は、前記の配線や電極を形成する際に、これらと同時に
作製できるという便利さがある。

【００２２】

【実施例】以下、図３および図４に本発明の一実施例に
ついて、その製造工程と共に説明する。図４に示すよう
に、マグネトロンスパッタ装置を使用し、透明絶縁性基
板７（ガラス基板）を真空中で約２００℃に加熱した状
態で、Ｃｒ薄膜を０．１μｍの膜厚で成膜する。次にフ
ォトリソグラフィーによりそのＣｒ薄膜をパターニング
し、走査配線６及び島状パターン13（大きさ８μｍ）を
得る。次に、スパッタによりＩＴＯからなる透明導電膜
を成膜し、フォトリソグラフィーで所望するパターニン
グを施し画素電極２を得た。

【００２３】次にバリスター粉（主成分ＺｎＯ、平均粒
径８μｍ）に印刷適性を与えるために、ペースト化しバ
リスターインキとして使用する。これは重量比にしてバ
リスター粉１６部に対し、ガラスフリット４部、エチル
セルロース（バインダー成分：５０ｃｐｓ）１部、エチ
ルカルビトール（溶剤）６部を添加し、混合してペース
ト化するものである。このバリスターインキを３００メ
ッシュのスクリーン印刷版を用いて、一画素当たり、走
査配線６の一部分と、島状パターン13を含むバリスター
ギャップ部と、画素電極２の一部分とにまたがるパター
ンを、全画素に渡って印刷塗布した後に、空気雰囲気中
で４２０℃で１時間の焼成により、バインダー成分およ
び溶剤成分を除去し、さらにガラスフリットを溶かし
て、バリスター粉をガラス基板上にガラスフリットで接
着しバリスター素子１を形成する。さらにその上に、配
向剤を約８００Åの膜厚で塗布し、ラビングして画素側
配向膜11を形成する。

【００２４】一方、図４に示すように、対向透明絶縁性
基板８上にブラックマトリックス層５を形成する。次
に、カラーフィルタ層を画素電極部４に対応する部分に
形成する。その上の全面にオーバーコート膜14を成膜す
る。さらに、その上にスパッタによりＩＴＯからなる透
明導電膜を成膜した後、フォトリソグラフィーにより所
望するストライプ状パターンを形成して透明対向電極３
を得た。そして前記透明対向電極３を含めたその上の全
面に、絶縁性オーバーコート膜10を形成する。さらにそ
の上に、配向剤を約８００Åの膜厚で塗布し、ラビング
して対向側配向膜12を形成する。

【００２５】次に、対向透明絶縁性基板８に液晶層の厚
みを確保するガラスビーズを散布したのち、ガラスビー
ズを数％混入したシール用エポキシ樹脂をスクリーン印
刷法により周辺部に印刷してシール部を形成する。さら
に前記透明絶縁性基板７と対向透明絶縁性基板８とを正
確に位置合わせして、加圧治具を用いて均一な加圧と加
熱とを施しシール材を硬化する。この時の加圧圧力は約
１ｋｇｆ／ｃｍ² である。最後に前記透明絶縁性基板７
と対向透明絶縁性基板８との間の間隙にＴＮ型液晶を注
入し、さらに前記一対の基板の各外側表面に、それぞれ
偏向板を貼り合わせて二端子−ＬＣＤを製造した。

【００２６】尚、前記の一実施例では液晶として、ＴＮ
型液晶の場合について説明してあるが、ゲスト−ホスト
型液晶や、ポリマー分散型液晶の場合についても、二端
子−ＬＣＤの構成は異なり、配向膜や偏向板が不要とな
るものの、本発明の前記島状パターンを適用できる。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明した如く、本発明によれば二
端子−ＬＣＤにおいて、印刷法を用いて形成されるバリ
スター素子に関して、バリスターギャップ上に前記島状
パターンを形成することにより、基板のバリスターギャ
ップ部のバリスターインキに対する濡れ性を改善し、ま
たバリスター粉の配列のためのガイド機能を付与して、
バリスター粉の均一な分布と配列という特性を向上させ
て、液晶表示装置の全面に渡ってバリスター素子の閾値
電圧のバラツキを抑えて、画像表示ムラがなく、且つ低
価格な液晶表示装置を提供することができる。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる、液晶表示装置の一
画素のバリスター素子部を示す平面図である。

【図２】図１の図中にＡ−Ａ’で示した部分の断面図で
ある。

【図３】本発明の実施例に係わる液晶表示装置の一画素
の構成を示す平面図である。

【図４】図３の図中にＡ−Ａ’で示した部分の断面図で
ある。

【図５】カラーフィルタＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）
の配置を示す図である。

【図６】従来の二端子−ＬＣＤの一画素のバリスター部
を示す平面図である。

【図７】図６の図中にＡ−Ａ’で示した部分の断面図で
ある。

【図８】従来の二端子−ＬＣＤの一画素の構成を示す平
面図である。

【図９】図８の図中にＡ−Ａ’で示した部分の断面図で
ある。

【図１０】図９の図中の一部分（左端の上半分）を示す
拡大図である。

【符号の説明】

１・・・バリスター素子 ２・・・画素電極 ３・・・透明対向電極 ４・・・カラーフィルタ層 ５・・・ブラックマトリックス層 ６・・・走査配線 ７・・・透明絶縁性基板 ８・・・対向透明絶縁性基板 ９・・・液晶 10・・・絶縁性オーバーコート膜 11・・・画素側配向膜 12・・・対向側配向膜 13・・・島状パターン 14・・・オーバーコート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明絶縁性基板上にバリスター素子及び画
   素電極をマトリックス−アレイ状に配置し、走査配線が
   該画素電極の列方向に設けられ、一方、透明対向電極
   が、対向透明絶縁性基板上でストライプ状に該画素電極
   の行方向に配置され、前記一対の透明絶縁性基板の間隙
   に液晶層を設けた液晶表示装置において、走査配線と画
   素電極との間のパリスターギャップ部分に、各々の大き
   さがギャップ長よりも小さい薄膜の島状パターンが、互
   いに離散した状態で配置されていることを特徴とする液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】前記液晶表示装置において、前記島状パタ
   ーンが、バリスターインキに対して濡れ性の良い導電性
   薄膜からなることを特徴とする、請求項１に記載の液晶
   表示装置。
3. 【請求項３】前記液晶表示装置において、前記島状パタ
   ーンの大きさが、バリスター粉の平均粒径と同程度であ
   ることを特徴とする、請求項１または２に記載の液晶表
   示装置。