JPH06138493A

JPH06138493A - 液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPH06138493A
Application number: JP28752692A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Nakamura; 隆一中村
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1992-10-26
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】バリスタ素子を用いたうえで、良好な画質のカ
ラー表示や階調表示を行なうことが可能な液晶表示装置
の製造方法を提供する。【構成】焼成を経てバリスタ素子を形成した後、少なく
とも、一区画内に複数個のバリスタ素子と画素電極とを
有し且つ画素に対応した一組に対して、各一組内の所定
のバリスタ素子に選択的に所定の過電圧を加えることに
より一旦は破壊し、しかる後に再び焼成することを特徴
とし、好ましくは、前記前記過電圧を複数通りに設定
し、各一組内の異なるバリスタ素子を選択的に異なる過
電圧により破壊す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、電子情報機器用の表示
装置や液晶テレビ等の、アクティブマトリクス型の液晶
表示装置に関し、特にはアクティブマトリクス素子とし
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
（ここで画像とは、静止画や動画はもちろん、文字や記
号をも含む）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】前記単純マトリクス方式は、直交して設け
られた一対の帯状電極群（信号電極群と走査電極群）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。

【０００４】しかし、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。

【０００５】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保持する事ができるため、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
性がよく、液晶テレビの高画質表示を実現できるもので
ある。

【０００６】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に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層以上の薄膜を重ねるため、製品歩留
まりを上げる事が困難である。

【０００７】上記のような事から、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、この様な要
求を実現する方式として、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。

【０００８】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たものである。これは、（図
５）にも示すように、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バリスタ素子13と液
晶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８）に示すようなバリスタ素子13の非線形な
電流−電圧特性を利用したものである。

【０００９】アクティブマトリクス素子として特にバリ
スタ素子を用いた二端子素子型の液晶表示装置を（図
６）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が一定の間隔ｄをもって設けら
れ、走査電極11と画素電極12とは各バリスタ素子13で一
定のしきい値電圧Ｖ_vをもって接続されている。そし
て、これらの上部に所定の間隔を隔てて信号電極及びカ
ラーフィルタが設けられた上部ガラス基板との間に液晶
が注入充填されている。ここで用いられる液晶として
は、ＴＮ（ツイストネマチック）型の液晶が一般的であ
る。

【００１０】バリスタ素子13は、（図７）に詳示するよ
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８）に詳示するように、これらバリスタ粒子13
a を基板上にガラスフリット13b で固着させたものであ
る。このため、通常のバリスタ素子は、バリスタ粒子に
ガラスフリット、有機バインダー、および有機溶剤を加
えてペースト化し、バリスタペーストとし、これを電極
を付けたガラス基板上にスクリーン印刷などの印刷法に
よりパターニングた後に焼成を行なうことによって、ガ
ラスフリットを一旦融解させ、ガラスフリットが流れ出
しバリスタ粒子の塊の表面や隙間に自然と付着させ、そ
の後に固化させることによって、バリスタ粒子を基板上
に固着させて形成されている。

【００１１】ところで、画質の良好な二端子素子型液晶
表示装置を実現するためにはバリスタ素子が高性能であ
り安定性が高く、かつその性能がバリスタ素子間で一定
している必要がある。しかしながら、このバリスタ素子
は前記のような製造方法とその構造とに由来する特徴か
ら、バリスタ素子間で電気的特性のばらつきが非常に大
きくなりやすい。このために、前記バリスタ素子を用い
た二端子素子型液晶表示装置では、カラー表示そして特
に階調表示を行なおうとする際に、画質の優れた表示を
達成することが甚だ困難であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来の問
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、前記バリスタ素子を用いたうえで、良好な画質のカ
ラー表示や階調表示を行なうことが可能な液晶表示装置
の製造方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する為に
本発明が提供する手段とは、すなわち、信号電極と走査
電極との間に、アクティブマトリクス素子として用いる
バリスタ素子と液晶画素とを電気的に直列に配して接続
した液晶表示装置の製造方法において、焼成を経てバリ
スタ素子を形成した後、少なくとも、一区画内に複数個
のバリスタ素子と画素電極とを有し且つ一画素に対応し
ている一組に対して、各一組内の所定のバリスタ素子に
選択的に所定の過電圧を加えることにより前記バリスタ
素子を一旦は破壊し、しかる後に再び焼成することを特
徴とする液晶表示装置の製造方法である。

【００１４】そして好ましくは、過電圧を加えることに
より前記バリスタ素子を一旦は破壊する前記の工程で、
前記過電圧を複数通りに設定し、前記各一組内の異なる
バリスタ素子を選択的に異なる過電圧により破壊するこ
とを特徴とする前記の液晶表示装置の製造方法である。

【００１５】尚、前記の如く本発明によりバリスタ素子
のしきい値電圧を調整した後には、これらの上部に所定
の間隔と位置合せとを施したうえで、信号電極およびカ
ラーフィルタが設けられた上部ガラス基板を貼り合わ
せ、形成された所定の間隙には液晶を注入充填すること
により液晶表示装置を製造する。

【００１６】

【作用】さて、バリスタ素子は（図９）に示すように、
電圧−電流間の関係について非線形特性を示し、ある一
定のしきい値電圧を有する。しきい値電圧より高い電圧
を加えた場合には、しきい値電圧以下の電圧を加えたと
きと比較して、はるかに大量の電流が流れる。なお、こ
の際にバリスタ素子にあまりに大きな電流が流れると、
バリスタ素子には電気的な破壊、すなわち、前記の非線
形特性が失われるという現象、が起きることは既に公知
となっている。

【００１７】ところが、さらに発明者が鋭意研究した結
果、実験的に以下のことを見出すに到った。（但し、そ
の正確で詳細な因果関係については現時点では明らかで
はない。）つまり、前記のように破壊されたバリスタ素
子を再焼成すると、バリスタ素子の特徴である電圧−電
流間の非線形特性が復元する。そして、その際のしきい
値電圧に関しては、（図１０）にも示すように、バリス
タ素子が破壊された際に加えられた最大電圧に依存する
ことが判明している。

【００１８】したがって、形成されたバリスタ素子にあ
る一定の電圧を加えるとバリスタ素子には過大な電流が
流れるてバリスタ素子は電気的に破壊される。この工程
の際に、それぞれのバリスタ素子に加える電圧を選択的
に所定の数通り設定しておき、それぞれの電圧に応じて
バリスタ素子を選択的に破壊する。これにより、所定の
一組内に、しきい値電圧が異なるバリスタ素子の組み合
わせが構成できる。

【００１９】本発明では、これを適用したものである。
すなわち、まずバリスタ素子を印刷法を用いて基板上に
パターニングした後、焼成を経て形成したのちに、一旦
各バリスタ素子に所定の電圧を加えて電気的に破壊（バ
リスタ素子として有していた電圧−電流間の非線型特性
を消去）し、その後に再度に焼成を行うことによって、
しきい値電圧が最初に有していた値よりも高いものが得
られる。これによって、所定の複数個からなる一組の中
で、段階的に異なるしきい値電圧を有する所定のバリス
タ素子の組み合わせを設けることができる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例に基づいて具体的に説明す
る。

【００２１】（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図である。そして
（図３）は本発明による液晶表示装置の平面図、（図
４）は、（図３）のＡ−Ａ’による断面図である。

【００２２】（図４）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に走査電極11、画素電極1
2、二端子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の間に液晶14
としてＴＮ型液晶が注入充填してある。

【００２３】ここでＴＮ型液晶14を用いているため、下
側ガラス基板10、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が設置されている構成である。

【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。

【００２５】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（酸化インジウム／酸化
スズ膜）を厚さ１１００に成膜し、これにフォトリソ
グラフィー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。

【００２６】バリスタ粒子を主成分とするペーストをこ
の下側ガラス基板10上に３２５メッシュのスクリーン版
を用いて転移した。

【００２７】ここで用いたペーストはバリスタ粒子、ガ
ラスフリットとポリメチルメタクリレートを主成分とす
るものであり、バリスタ粒子２０部に対しガラスフリッ
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７）に詳示するように、Ｚｎ
Ｏ単結晶粒子131 の表面をＭｎ，Ｃｏ酸化物等の無機質
絶縁膜132 で被覆したものである。

【００２８】このペーストが転移された基板を空気中、
４２０℃で１時間加熱し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ガラスフリットを融解し
バリスタ粒子を基板上に固着させる事によりバリスタ素
子を有する下側ガラス基板10を形成した。

【００２９】このようにして形成されたバリスタ素子に
おいて、バリスタ素子４個を一組とし、４個に個別に４
０Ｖ、５１Ｖ、５９Ｖ、そして６３Ｖの電圧を加えた。
他のバリスタ素子についても４個一組毎に対して同様に
過電圧を加えた。

【００３０】前記のように破壊されてバリスタ素子を有
する下側ガラス基板10を、再度４２０℃で一時間焼成
し、（図１１）に示すように、一組毎にしきい値電圧Ｖ
_cがそれぞれＶ₁＝３１Ｖ、Ｖ₂＝３５Ｖ、Ｖ₃＝３９
Ｖ、そしてＶ₄＝４３Ｖの値をもつバリスタ素子の組み
合わせを形成した。

【００３１】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
位置合わせした後はりあわせ、加圧接着する。

【００３２】なお、ここではカラーフィルタ中の赤色部
分、緑色部分、そして青色部分のそれぞれの各一個が、
前記Ｖ₁、Ｖ₂、Ｖ₃およびＶ₄のしきい値電圧のバリ
スタ素子と接続した画素電極（計４個）の一組毎に対し
て重なり合うようにした。

【００３３】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、充填後注
入口を封止する。

【００３４】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、しきい
値電圧の異なるバリスタ素子の組を作ることができ良好
なカラー表示の液晶表示装置を得た。

【００３５】なお、本発明は配線抵抗の低減のために、
行電極材料としてＣｒ等の金属薄膜を用いる事が可能で
ある。また、液晶についても、ＴＮ型液晶だけでなくゲ
ストホスト型液晶、高分子分散型液晶等を用いた液晶表
示装置にも適用する事ができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方
法によれば、バリスタ素子を選択的に所定の過電圧によ
り破壊した後に再焼成することにより、しきい値電圧が
異なり所定の絶対値を有するバリスタ素子を形成するこ
とができ、一区画の中に所定のしきい値電圧を有するバ
リスタ素子を組み合わせて設けることが出来る。このこ
とにより、その製造方法や構造上の特徴に由来して発生
しやすい欠点であるところの、いわゆるしきい値のばら
つきが大きくなりやすいという点を解決し、バリスタ素
子をアクティブマトリクス素子として使用しても、高画
質のカラー表示や階調表示が可能な液晶表示装置を得る
事が可能となった。

【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
実施例について、バリスタ素子の形成工程の概要を示す
フローチャートである。

【図２】バリスタ素子を用いた液晶表示装置の従来の製
造方法の一例について、バリスタ素子の形成工程の概要
を示すフローチャートである。

【図３】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方法の一
実施例について、液晶表示装置の平面的に見た様子を示
す説明図である。

【図４】（図３）のＡ−Ａ’面に沿った断面を示す説明
図である。

【図５】一般的な二端子素子型液晶表示装置の等価回路
図である。

【図６】一般的な二端子素子型液晶表示装置の一例を示
す平面図である。

【図７】バリスタ粒子の断面図である。

【図８】本発明にかかわる液晶表示装置の製造方法の一
実施例について、形成されたバリスタ素子の断面を示す
説明図である。

【図９】バリスタ素子の電圧−電流間の非線型特性を示
すグラフである。

【図１０】破壊されたのち再焼成したバリスタ素子の破
壊電圧と再焼成後のしきい値電圧の関係を示すグラフで
ある。

【図１１】実施例１に示すカラー表示を行うため、しき
い値電圧の異なる３種類のバリスタ素子からなる組を作
製した例である。

【符号の説明】

10・・・下側ガラス基板 11・・・走査電極 12・・・画素電極 13・・・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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号電極と走査電極との間に、アクティブ
マトリクス素子として用いるバリスタ素子と液晶画素と
を電気的に直列に配して接続した液晶表示装置の製造方
法において、焼成を経てバリスタ素子を形成した後、少
なくとも、一区画内に複数個のバリスタ素子と画素電極
とを有し且つ一画素に対応している一組に対して、各一
組内の所定のバリスタ素子に選択的に所定の過電圧を加
えることにより該バリスタ素子を一旦は破壊し、しかる
後に再び焼成することを特徴とする液晶表示装置の製造
方法。
【請求項２】過電圧を加えることにより前記バリスタ素
子を一旦は破壊する前記の工程で、該過電圧を複数通り
に設定し、前記各一組内の異なるバリスタ素子を選択的
に異なる過電圧により破壊することを特徴とする請求項
１記載の液晶表示装置の製造方法。