JPH10268362A

JPH10268362A - 表示装置

Info

Publication number: JPH10268362A
Application number: JP7343697A
Authority: JP
Inventors: Tatsuaki Uchida; 竜朗内田; Kohei Suzuki; 公平鈴木; Naohiko Endo; 尚彦遠藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【目的】消費電力が少なく、電源容量を低減可能で、携
帯時には、長時間動作可能な表示装置を提供することに
ある。【構成】液晶層５０の一方の面に面して配置される画素
電極１８に接して配置され、誘電率が１０以上５０００
未満の強誘電体層２６と、液晶層を介在させた状態で画
素電極に対向され、かつ液晶層に面して配置される対向
電極４５と、液晶層と強誘電体層との間に配置されたメ
ッシュ状列電極２７およびメッシュ状行電極２８と、を
有することを特徴とするマトリックス型表示装置におい
て、列電極および行電極に強誘電体層の分極反転を可能
とする電圧を印加することにより、強誘電体層で画像情
報を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、誘電体層を含
み、消費電力を低減可能な液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画素の行列で規定される画素マトリック
スにより画像を表示する液晶表示装置は、バックライト
により表示面の裏面から光を透過して表示する透過モー
ドと、消費電力を低減するためにバックライトを無く
し、周囲の光の反射のみで表示面の表示を認識可能とす
る反射モードのいづれかにより駆動される。

【０００３】上述した透過モードにおいては、バックラ
イトは、表示装置全体の消費電力の約半分を占める。従
って、表示装置を反射モードで駆動することは、消費電
力を低減するためには、非常に有益である。

【０００４】また、近年、ワードプロセッサ、ラップト
ップ型パーソナルコンピュータ、小型ゲーム機、携帯電
話、電子手帳あるいは携帯型電子ブック等において、長
時間利用の需要の拡大に伴い、反射モードの液晶表示装
置においても、さらなる消費電力の低減が望まれてい
る。

【０００５】液晶表示装置においては、消費電力は、表
示装置の容量、駆動周波数ならびに駆動電圧のそれぞれ
を低減することにより低減されるが、特に駆動電圧は２
乗のオーダーで影響するため、駆動電圧を下げることが
有益である。なお、表示装置の容量は、配線構造、配線
に挟まれた誘電体の誘電体により決定される。また、駆
動周波数は、表示中の画面を書き換える周期に依存して
決定され、例えば、６４０×４８０ピクセルのＶＧＡ
（ビデオグラフィックスアレイ）においては、通常、１
／６０秒の周期の書き換えを可能とする周波数となる。

【０００６】液晶表示装置の消費電力を低減する方法と
して、例えば特願平２７９７０６号公報には、静止画時
に、書き換えを行わず駆動周波数を下げる駆動方法が提
案されている。また、例えば特願平５−０４５２３０号
公報には、電源電圧をシフトすることによって消費電力
を低減する方法が提案されている。

【０００７】上述した駆動周波数を下げる方法および駆
動電圧をシフトする方法に加えて、例えば、特開昭５８
−１９６５８２号公報あるいは特開平３−７７９２２号
公報には、画素毎にメモリを配置し、静止画については
各画素に表示信号を伝達した後、その画素のメモリに保
持された信号で、その画素を常時表示すれる例が提案さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した画素毎にメモ
リを配置した例では、静止画については、消費電力は、
極性反転に必要な電力のみに低減されることから、理論
上、消費電力は“０”に限りなく近づくことになる。

【０００９】しかしながら、動画像を表示する場合、上
述したメモリは、高頻度で書き換えが必要となり、メモ
リへの書き込みによる消費電力を低減する必要が生じる
ことから、各画素にメモリを設けたメリットが十分に活
かされない問題がある。この発明の目的は、消費電力が
少なく、電源容量を低減可能で、携帯時には、長時間動
作可能な表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、液晶層の一方の面に面し
て配置される第一の電極に接して配置され、誘電率が１
０以上５０００未満の強誘電体層と、前記液晶層を介在
させた状態で前記第一の電極に対向され、かつ前記液晶
層に面して配置される第二の電極と、前記液晶層と前記
強誘電体層との間に配置された第三の電極と、を有する
ことを特徴とするマトリックス型表示装置を提供するも
のである。

【００１１】また、この発明の液晶表示装置の第三の電
極は、第１の方向および第１の方向と概ね直交する第２
の方向にそれぞれ延出された複数の電極を含むメッシュ
状電極であることを特徴とする。

【００１２】さらに、この発明の液晶表示装置の第三の
電極は、第一の電極により区分される液晶層の１画素相
当の領域を、独立に駆動可能な複数領域に区分するよう
配置されていることを特徴とする。

【００１３】またさらに、この発明の液晶表示装置は、
強誘電体層と第三の電極間に半導体層を有することを特
徴とする。さらにまた、この発明の液晶表示装置の第一
の電極は、液晶層の１画素相当の領域を定義する反射電
極であることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、この
発明のアクティブマトリックス型液晶表示装置の第一の
実施の形態の断面を示す概略断面図である。

【００１５】図１に示されるように、アクティブマトリ
ックス型液晶表示装置（以下、単に液晶表示装置と示
す）１は、複数の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示
す）がマトリックス状に配置された第１の基板すなわち
アレイ基板１０、アレイ基板に対して所定の間隔でアレ
イ基板に実質的に平行に対向された対向基板４０、対向
基板４０とアレイ基板１０との間に介在された液晶組成
物５０からなる。

【００１６】アレイ基板１０は、ガラス等の透明な材質
により形成された絶縁基板（支持体ガラス）１１と、一
方の面に、以下の行程で提供されるＴＦＴの要素を構成
する各種材料および画素電極材料等と絶縁基板１１の化
学反応等を防止するとともに電極材料およびトランジス
タ材料の絶縁基板１１への均質な提供を可能とするため
の表面処理を兼ねたアンダーコート層１２からなる。

【００１７】アンダーコート層１２の上には、ＴＦＴの
ゲート電極に対応されるとともに、ゲート電極と一体に
形成された走査線（行選択線）を提供するための金属ま
たは半導体からなる第１の電極部分１３が形成されてい
る。なお、走査線１３は、例えば、Ａｌ（アルミミウ
ム）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブ
デン）、Ｔａ（タンタル）またはＷ（タングステン）と
いった金属材料あるいはその合金の単層もしくは積層層
により提供される。また、アンダーコート層１２の所定
位置（通常、後段に説明する画素電極の概ね中央付近）
には、図示しない蓄積容量電極が配置されている。

【００１８】走査線１３および蓄積容量電極の上方すな
わちアレイ基板１０が対向基板４０と組立てられた際に
液晶組成物５０と面する側には、例えば窒化硅素からな
り、走査線１３および蓄積容量電極のそれぞれを覆う絶
縁層すなわちゲート絶縁膜１４が形成されている。

【００１９】ゲート絶縁膜１４の上方であって、少なく
とも走査線１３のゲート電極に対応する部分には、半導
体層としてのａ−Ｓｉ（非晶質硅素層すなわちアモルフ
ァスシリコン）層１５および無機保護膜１６が順に積層
されている。なお、無機保護膜１６としては、例えば、
ＳｉＮｘ（窒化硅素）等が利用される。また、ゲート絶
縁膜１４、ａ−Ｓｉ層１５および無機保護膜１６のそれ
ぞれは、例えば、プラズマＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法ある
いは減圧ＣＶＤ法等により、それぞれ、厚さ４００ｎ
ｍ、５０ｎｍおよび２００ｎｍに形成される。

【００２０】無機保護膜１６およびａ−Ｓｉ層１５の上
には、ａ−Ｓｉ層１５の全域と無機保護膜１６の一部を
覆うように、低抵抗半導体層すなわちオーミックコンタ
クト層１７が配置されている。なお、オーミックコンタ
クト層１７としては、例えば、燐をドープしたアモルフ
ァスシリコンが利用される。

【００２１】走査線（ゲート電極）１３が形成された領
域、並びにオーミックコンタクト層１７とａ−Ｓｉ層１
５とが積層された領域から所定の距離だけ離れた位置に
は、画素電極として利用される透明導電膜すなわちＩＴ
Ｏ膜１８が形成されている。なお、ＩＴＯ膜１８は、例
えば、プラズマＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法あるいは減圧Ｃ
ＶＤ法等により所定の厚さだけ、アンダーコート層１２
上に堆積されたのち、詳述しないドライエッチングなど
により、所定形状かつ所定面積に形成される。

【００２２】アンダーコート層１２上で、ゲート電極
（走査線）１３と直交する方向の所定の位置には、走査
線（ゲート電極）１３と実質的に同一の金属または半導
体あるいはそれらの任意の組み合わせが与えられた材料
からなる電極部分すなわち信号線（列選択線）１９が形
成されている。なお、信号線１９は、パッシベーション
膜（絶縁膜）２０により覆われることで画素電極１８と
絶縁されるとともに、次に説明するＴＦＴのドレイン電
極と一体的に形成される。

【００２３】オーミックコンタクト層１７および画素電
極１８の一部を覆う領域には、金属または合金からなる
単層または積層層からなり、ＴＦＴのソース電極および
ドレイン電極として利用されるもので、オーミックコン
タクト層１７上に一体的に積層され、ドライエッチング
等によりゲート絶縁膜１６上に位置する部分がオーミッ
クコンタクト層１７とともに除去されることによって２
つの領域に区分された電極部分２１および２２が形成さ
れている。なお、電極部分２１は、ソース電極として利
用され、電極部分２２は、ドレイン電極として利用され
る。このようにして、走査線１３および信号線１９によ
りマトリックスに区分された複数領域のそれぞれに関
し、走査線１３をゲート電極とし、ドレイン電極２２が
信号線１９に接続されたＴＦＴ２３が、形成される。

【００２４】電極部分２１および２２は、パッシベーシ
ョン膜２４により保護される。また、画素電極１８の概
ね全域およびパッシベーション膜２４の全域すなわち絶
縁基板１１の表層側の全域には、層間絶縁膜２５が所定
の厚さに形成される。

【００２５】層間絶縁膜２５を介在させた状態で画素電
極１８の概ね全域を覆う領域には、誘電率が１０〜５０
００で、厚さが概ね０．５〜１０００μｍに設定された
強誘電体層２６が形成されている。なお、強誘電体層２
６は、以下に説明するメッシュ状の電極と画素電極１８
により挟み込まれることで、大きな電界下に晒されるこ
とが可能となり、ＴＦＴ２３により画像が書き込まれ、
さらにメッシュ状電極に電界が印加された画素に関し、
画像メモリとして機能する。また、強誘電体層２６に適
した材料としては、ＢａＴｉＯ₃ （チタン酸バリウム：
ペロブスカイト型酸化物），ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）Ｏ₃ ），Ｂｉ₄ Ｔｉ₃ Ｏ₁₂（チタン酸ビスマス：層
状酸化物），有機材料であるビニィデンフルオライド
（vinylidenefluoride ：ＶＤＦ），トリフロエチレン
（trifluoroethylene ：ＴｒＦＥ）等が利用可能であ
る。

【００２６】強誘電体層２６上には、走査線１３と信号
線１９とにより区分された１画素に相当する領域を、複
数の帯状領域に区分する第１の方向に延出されたメッシ
ュ状列電極（以下、Ｙ方向電極と示す）２７、Ｙ方向電
極２７と直交する第２の方向に延出されたメッシュ状行
電極（以下、Ｘ方向電極と示す）２８ならびにＹ方向電
極２７とＸ方向電極２８が交差する位置で双方の電極間
の絶縁距離を維持して絶縁する層間絶縁スペーサ２９が
配置されている。なお、層間絶縁スペーサ２９は、平面
的には、図２に示されるように、双方の電極２７、２８
が交差する近傍に領域にのみ配置される。また、Ｙ方向
電極２７とＸ方向電極２８とは、走査線１３と信号線１
９により区分された１画素を、さらに細分化することに
なる。

【００２７】アレイ基板１０の強誘電体層２６上に位置
されたＹ方向電極２７とＸ方向電極２８およびＴＦＴ２
３の全ては、層間絶縁膜２５とともに、配向膜３０によ
り、さらにカバーされる。また、絶縁基板１１の残りの
面すなわちアレイ基板１０と対向基板４０とが組立てら
れた際に外側に向けられる面には、絶縁基板１１の表面
を保護するとともに絶縁基板１１を通過する光の波面の
特性を整合するための偏光板３１が絶縁基板１１と一体
的に設けられている。

【００２８】対向基板４０は、アレイ基板１１と同様
に、ガラス等の透明な材質により形成された絶縁基板
（支持体ガラス）４１と、アレイ基板１０と対向基板４
０とが組立てられた際に外側に向けられる面に位置さ
れ、絶縁基板４１の表面を保護するとともに、絶縁基板
４１を通過する光の波面の特性を整合するための偏光板
４２からなる。

【００２９】絶縁基板４１の残りの面には、アレイ基板
１０と対向基板４０とが重ね合わせられた際にアレイ基
板１０側のＴＦＴ２３に対向される位置に、絶縁基板４
１を通過する光によってＴＦＴ２３が誤動作することを
防止するために、ＴＦＴ２３とその近傍に向かう光を遮
光する遮光膜４３が形成されている。尚、遮光膜４３の
大きさは、アレイ基板１０と対向基板４０が重ね合わせ
られる際の誤差により遮光膜４３とＴＦＴ２３の中心が
ずれた場合であっても、遮光膜４３の影が投影される領
域からＴＦＴ２３が外れることのない大きさに規定され
る。

【００３０】遮光膜４３の表面層（対向基板４０とアレ
イ基板１０が組立てられた際に液晶組成物５０に面する
面）側には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のそれ
ぞれに対応する色素により着色された着色樹脂層すなわ
ちカラーフィルタ４４が配置されている。このカラーフ
ィルタ４４の表面層（対向基板４０とアレイ基板１０が
組立てられた際に液晶組成物５０に面する面）側には、
対向電極として利用される透明導電膜すなわちＩＴＯ膜
４５が配置される。また、対向電極４５の表面層（対向
基板４０とアレイ基板１０とが組み立てられた際に液晶
組成物５０に面する面）の全域には、対向基板４０側の
配向膜４６が形成される。

【００３１】次に、アレイ基板１０と対向基板４０と
を、図示しないスペーサを介在させて所定間隔で対向さ
せ、基板間に液晶材（液晶組成物）を注入して、液晶層
５０を形成する。

【００３２】以下、アレイ基板１０および対向基板４０
の所定領域に、テープ・キャリア・パッケージ (ＴＣ
Ｐ) 手法により図示しない駆動回路を装着し、図示しな
い電源装置を接続することで、液晶表示装置１が形成さ
れる。尚、駆動回路としては、ＴＦＴ２３を駆動する第
１の駆動回路と、Ｙ方向電極２７およびＸ方向電極２８
に、選択的に所定の電界を与える第２の駆動回路が用意
される。

【００３３】次に、図１に示した液晶表示装置１の動作
について説明する。１個のＴＦＴ２３に接続された画素
電極１８とメッシュ状電極２７および２８またはメッシ
ュ状電極２７および２８と対向電極４５との間に所望の
電位差 (電界) を与えることで、画素電極１８に対応す
る領域の強誘電体層２６に画素情報が書き込まれるとと
もに、液晶層が透過から吸収へまたは吸収から透過へ変
化される。

【００３４】ここで、強誘電体層２６への書き込み時に
は、画素電極１８とメッシュ状電極２７および２８の間
に、強誘電体層２６に用いられている誘電体が分極反転
する抗電界以上の電界を与えることが必要となる。ま
た、強誘電体層２６による画像情報の保持時には、強誘
電体層２６に記憶された画素情報（分極電荷）が、液晶
層５０と直接接触している部分で、強誘電体層２６を介
して液晶層５０への画像の書き込みが行われる。

【００３５】詳細には、強誘電体層２６は、図３（ａ）
に示すような波形の駆動電圧が印加されることで、図３
（ｂ）に示す電界一電束密度（Ｅ−Ｄ）ヒステリシス上
での動作を示す。

【００３６】より詳細には、画面書換え期間のあるタイ
ミングで、注目している画素に信号を書き込む際に正の
信号を書き込む時間をＴｗ＋とすると、信号線１９の電
圧として、ＶＧ−が印加され、強誘電体層２６の分極の
向きが負方向に飽和される。すなわち、分極の向きが負
方向に揃えられる（図３（ｂ）ａ点）。

【００３７】続いて、映像信号にあたるＶｗ＋の電圧を
印加し（図３（ｂ）ｂ点）、次に、基準電位Ｖｚを印加
することで（図３（ｂ）ｃ点）、１画素の正電圧の書き
込みサイクル（期間）が終了する。

【００３８】書き込みサイクル（期間）が終了すると、
ＴＦＴ２３がオフとなり、強誘電体層２６の電極電位が
基準電圧Ｖｚで保持される。この場合、他の画素の書き
込みにおいても、この注目画素の強誘電体の分極状態、
並びに分極によって発生した固定電荷が生成する電位を
維持することができる。なお、液晶材にゲストホスト型
を用い、反射型とすることで、書換えが必要になるまで
信号線の電圧を変動させる必要がなく、低消費電力で液
晶を駆動することができる。

【００３９】また、図３に示した駆動方式によれば、画
面書換え期間が終了し、画面の書換えが全く不要な期間
（非変更保持期間）には、ゲート電位を上昇させて、信
号線１９に基準電位Ｖｚを印加して画素を書き込むこと
で、画素電極１８の電位がリーク電流などでドリフト変
動することを低減でき、液晶層に印加される電界の変動
を抑えることができる。

【００４０】一方、カーソルを点滅させたり、マウスま
たはポインタにより表示ポイントが移動される場合ある
いは画面中の一部表示のみを書き換える等の場合には、
書き換える画素に関してのみゲート線１３の電圧を選択
的に上昇させることで、容易に信号を書き込むことがで
きる。

【００４１】なお、図３に示した駆動方式では、非変更
保持期間中、ＴＦＴ２３を連続してオンさせているが、
間欠的に基準電圧Ｖｚを書き込むようにしてもかまわな
い。この方法は、直流電圧が印加されることにより周辺
駆動回路で抵抗ロスが生じるような場合に、消費電力を
低減するために有益である。

【００４２】また、図３に示した例では、画素を選択す
る同一期間に、強誘電体層２６に、分極飽和反転、書き
込みおよび基準電圧印加を実施したが、それぞれを独立
した期間に、あるいは分極飽和反転と書き込みおよび書
き込みと基準電圧印加を分割してもかまわない。この場
合、分極飽和反転を全画素同時とし、その後、所定の電
圧Ｖｗ＋の書き込みを画素ごとに行ってもよい。

【００４３】なお、液晶の等価回路において、液晶容査
に対して並列接続されたリーク抵抗で表される時定数が
十分大きい場合、前記の書き込みのみで駆動できる。一
方、時定数に対して表示期間が無視できない長さである
場合、一定周期または不定的な周期の任意の適当なタイ
ミングで、液晶に印加される電圧の極性を変えてやると
よい。

【００４４】図３（ｂ）ｄ点、同ｅ点、同点は、上述し
た電圧の極性の変更を示すもので、ＶＲ＋の電圧で正方
向に分極を揃え（図３（ｂ）ｄ点）、Ｖｗ−を印加し
（図３（ｂ）ｅ点）、さらに基準電圧Ｖｚを書き込む
（図３（ｂ）ｆ点）ようにすればよい。この場合、図３
（ｂ）ｄ〜ｆ点と図３（ｂ）ａ〜ｃ点の繰り返しを、例
えば、液晶の時定数の概ね１／１０の周期の交流電圧に
より提供すれば、電圧が５％低下した条件で電圧極性を
反転させることになり、反転の際の輝度変化率も同程度
となり、輝度変化は視認されるものの、許容できる範囲
となる。また、この電圧極性の反転させる駆動に際して
も、図１に示した液晶表示装置の構造を与えることで、
画素数が多くなっても、誘電体および液晶に印加される
電圧が正確に制御できるため、正負の電圧の絶対値を等
しくすることができ、液晶に直流電圧が印加されて画像
が焼き付くような問題が発生せず、長期に渡って良好な
表示を得ることができる。なお、正負の電圧印加時間
は、適当な方法でシステムに記憶させ、長期的な正負の
バランスが取れるように駆動することも有効である。

【００４５】図４は、図１に示した液晶表示装置のモデ
ルを用い、Ｙ方向電極２７およびＸ方向電極２８を適用
した場合の液晶層のポテンシャル分布を示している。図
４に示されるように、液晶層の電位は、Ｙ方向電極２７
およびＸ方向電極２８からなるメッシュ状電極の交差位
置において、メッシュ状電極の電位まで上昇されている
ことが認められる。

【００４６】このことから、液晶材料を、上述した電位
でスイッチングする材料を選択することで、メッシュ状
電極への電圧印加を停止した後も、強誘電体層（誘電
体）に記憶された情報（分極電荷量）により、液晶のス
イッチングが可能となることが分かる。また。図４に示
したメッシュ状電極の各電極間に形成される電位分布を
積極的に活用することによって、１つのＴＦＴ２３によ
り駆動される画素内を、メッシュ状電極で区切られた領
域毎に、任意に透過および吸収を制御可能となり、複数
の階調を表示可能となる。つまり、図５に示すように１
画素内にメッシュ状電極を多数本設けることによって、
液晶がスイッチングされる領域（図５中に、ハッチング
を施した領域）とスイッチングされない領域（図５中の
非ハッチング領域）を形成することで各表示画素毎に面
積階調に基づく中間調を表示を可能にする。なお、図３
に示したハッチング領域がＹ方向電極２７およびＸ方向
電極２８から所定の距離に制限されることは、図４に示
した液晶層のポテンシャル分布に認められるように、各
電極２７および２８からの距離が増大するにつれて強誘
電体層２６のポテンシャルが低下して、誘電体の分極が
生じなくなることによるものである。

【００４７】図６は、図１ないし図５を用いて説明した
アクティブマトリックス型液晶表示装置の別の実施の形
態を示す概略断面図である。なお、図１に示した構成と
同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明
を省略する。

【００４８】図６を参照すれば、液晶表示装置１００
は、複数のＴＦＴ２３がマトリックス状に配置されてい
るアレイ基板１１０、アレイ基板１１０に対して所定の
間隔で対向された対向基板４０、アレイ基板１１０と対
向基板４０との間に介在された液晶組成物５０からな
る。

【００４９】アレイ基板１１０の絶縁基板１１に提供さ
れたアンダーコート層１２上には、ゲート線を兼ねる走
査線（行選択線）１３および図示しない蓄積容量電極が
配置され、さらにゲート絶縁膜１４が形成されている。

【００５０】ゲート絶縁膜１４の上方で少なくとも走査
線１３のゲート電極に対応する部分には、ａ−Ｓｉ層１
５および無機保護膜１６が順に積層されている。ａ−Ｓ
ｉ層１５の全域と無機保護膜１６の一部には、オーミッ
クコンタクト層１７が配置され、オーミックコンタクト
層１７とａ−Ｓｉ層１５とが積層された領域から所定の
距離だけ離れた位置には、画素電極としての透明導電膜
すなわちＩＴＯ膜１８が形成されている。

【００５１】アンダーコート層１２上で、ゲート電極
（走査線）１３と直交する方向の所定の位置には、信号
線（列選択線）１９が形成されている。なお、信号線１
９は、パッシベーション膜（絶縁膜）２０により覆われ
ることでＩＴＯ膜（画素電極）１８と絶縁されるととも
に、次に説明するＴＦＴのドレイン電極と一体的に形成
される。また、オーミックコンタクト層１７上には、Ｔ
ＦＴのソース電極２１に対応する電極部分と、同ドレイ
ン電極２２として利用される電極部分が、形成される。
このようにして、走査線１３および信号線１９によりマ
トリックスに区分された複数領域のそれぞれに関し、走
査線１３をゲート電極としドレイン電極２２が信号線１
９に接続されたＴＦＴ２３が、形成される。

【００５２】電極部分２１および２２は、パッシベーシ
ョン膜２４により保護される。また、画素電極１８の概
ね全域およびパッシベーション膜２４の全域すなわち絶
縁基板１１の表層側の全域には、層間絶縁膜２５が所定
の厚さに形成される。

【００５３】層間絶縁膜２５を介在させた状態で画素電
極１８の概ね全域を覆う領域には、誘電率が１０〜５０
００で、厚さが概ね０．５〜１０００μｍに設定された
強誘電体層２６が形成されている。

【００５４】強誘電体層２６の直上には、例えば、ａ−
Ｓｉ，ＧａＡｓ，ＩｎＮ，ＡｌＮ，ＢＮ，Ｓｅ，Ｔｅ，
ＰｂＳ，Ｂｉ₂ Ｔｅ₃ 等の半導体からなる半導体層１２
６が形成されている。

【００５５】半導体層１２６上には、走査線１３と信号
線１９とにより区分された１画素に相当する領域を、複
数の帯状領域に区分する第１の方向に延出されたメッシ
ュ状列電極すなわちＹ方向電極２７、Ｙ方向電極２７と
直交する第２の方向に延出されたメッシュ状行電極すな
わちＸ方向電極２８ならびにＹ方向電極２７とＸ方向電
極２８が交差する位置で双方の電極間の絶縁距離を維持
して絶縁する層間絶縁スペーサ２９が配置されている。

【００５６】続いて、Ｙ方向電極２７とＸ方向電極２８
およびＴＦＴ２３の全てが層間絶縁膜２５および配向膜
３０によりさらにカバーされ、対向基板４０と組立てら
れた際に外側に向けられる面に、偏光板３１が設けられ
る。

【００５７】以下、対向基板４０との間に図示しないス
ペーサを介在させて所定間隔で対向させ、基板間に液晶
材（液晶組成物）を注入して、液晶層５０を形成する。
次に、図６に示した液晶表示装置１００の動作について
説明する。

【００５８】図６に示した液晶表示装置１００において
も、基本的には、図１ないし図５に示した液晶表示装置
１と同様に、ＴＦＴ２３を第１の駆動回路にて、Ｙ方向
電極２７およびＸ方向電極２８を第２の駆動回路にて、
それぞれ独立に制御し、１個のＴＦＴ２３に接続された
画素電極１８とメッシュ状電極２７および２８またはメ
ッシュ状電極２７および２８と対向電極４５との間に所
望の電位差 (電界) を与えることで、画素電極１８に対
応する領域の強誘電体層２６に画素情報が書き込まれる
とともに、液晶層が透過から吸収へまたは吸収から透過
へ変化される。

【００５９】また、強誘電体層２６への書き込み時は、
画素電極１８とメッシュ状電極２７および２８の間に、
強誘電体層２６が分極反転する抗電界以上の電界（電位
差）を与えることが必要となる。

【００６０】ここで、図４に示したと同様に、液晶表示
装置１００のモデルを用いてポテンシャル分布を求める
と、Ｙ方向電極２７およびＸ方向電極２８からなるメッ
シュ状電極の交差位置およびＹ方向電極２７およびＸ方
向電極２８により区分される領域の概ね全域において、
メッシュ状電極の電位まで上昇されていることが認めら
れる。すなわち、図７から明らかなように、強誘電体層
２６とメッシュ状電極との間に、半導体層を挟むことに
より、液晶層の電位が、概ね一様となることが認められ
る。

【００６１】また、このことは、図８に示されるよう
に、１画素内にメッシュ状電極を多数本設けることによ
って、液晶がスイッチングされる領域（図８のハッチン
グを施した領域）とスイッチングされない領域（図８の
非ハッチング領域）を形成することで各表示画素毎に面
積階調に基づく中間調表示を可能にする。

【００６２】なお、図８に示した例では、Ｙ方向電極２
７およびＸ方向電極２８により区分される領域内は、同
一の濃度となる。すなわち、図１に示した液晶表示装置
においては、図５を用いて説明したように、Ｙ方向電極
２７およびＸ方向電極２８のそれぞれから所定距離離れ
た位置で強誘電体層２６のポテンシャルが低下して、分
極が生じなくなる領域が存在していたが、強誘電体層２
６とメッシュ状電極との間に半導体層を挟むことによ
り、Ｙ方向電極２７およびＸ方向電極２８により区分さ
れる領域内の電位が概ね均一で、しかも領域内の全域に
おいて、強誘電体層２６が分極反転するために必要な抗
電界以上の電界（電位差）が得られていることになる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のアクテ
ィブマトリックス型表示装置は、画素電極と対向電極と
の間に、強誘電体層を有し、強誘電体層は、対向電極と
の間に位置されるメッシュ状電極により分極反転の抗電
界を越える電界により画像情報をメモリできる。すなわ
ち、画面の書き替えが生じない場合には、強誘電体層の
分極を保持するために要求される電位差を維持できる電
力が消費されるのみで、画面を表示可能となる。従っ
て、消費電力が少なく、電源容量が少なくとも長期に亘
って画面を表示可能な表示装置が提供される。

【００６４】また、この発明の液晶表示装置によれば、
メッシュ状電極により区分された１画素中の複数の領域
をＴＦＴによる１画素単位の駆動とは別に、任意に透過
から吸収へあるいは吸収から透過に変化させることで、
面積階調による階調の表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の液晶表示装置の第一の実施の形態を
概略的に示す断面図。

【図２】図１に示した液晶表示装置の概略平面図。

【図３】図１に示した液晶表示装置のメッシュ状電極に
印加される駆動電圧の例を示すタイミングチャート。

【図４】図１に示した液晶表示装置のメッシュ状電極に
より強誘電体層に付与される電界（ポテンシャル）を示
すグラフ。

【図５】図１に示した液晶表示装置のメッシュ状電極に
より提供される濃度変化の状態を示す概略図。

【図６】図１に示した液晶表示装置の別の実施の形態を
概略的に示す断面図。

【図７】図７に示した液晶表示装置のメッシュ状電極に
より強誘電体層に付与される電界（ポテンシャル）を示
すグラフ。

【図８】図６に示した液晶表示装置のメッシュ状電極に
より提供される濃度変化の状態を示す概略図。

【符号の説明】

１ …液晶表示装置、１０ …アレイ基板、１３ …走査線（ゲート電極）、１４ …ゲート絶縁膜、１５ …ａ−Ｓｉ層、１６ …無機保護膜、１７ …オーミックコンタクト層、１８ …ＩＴＯ膜（画素電極）、１９ …信号線（列選択線）、２１ …電極部分（ソース）、２２ …電極部分（ドレイン）、２３ …ＴＦＴ、２６ …強誘電体層、２７ …Ｙ方向電極（メッシュ状列電極）、２８ …Ｘ方向電極（メッシュ状行電極）、４０ …対向基板、４５ …対向電極、５０ …液晶層、１００ …液晶表示装置、１１０ …アレイ基板、１２６ …半導体層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層の一方の面に面して配置される第一
の電極に接して配置され、誘電率が１０以上５０００未
満の強誘電体層と、前記液晶層を介在させた状態で前記第一の電極に対向さ
れ、かつ前記液晶層に面して配置される第二の電極と、前記液晶層と前記強誘電体層との間に配置された第三の
電極と、を有することを特徴とするマトリックス型表示
装置。
【請求項２】前記第三の電極は、第１の方向および第１
の方向と概ね直交する第２の方向にそれぞれ延出された
複数の電極を含むメッシュ状電極であることを特徴とす
る請求項１に記載のマトリックス型表示装置。
【請求項３】前記強誘電体層と前記第三の電極間に、半
導体層が配置されていることを特徴とする請求項２に記
載のマトリックス型表示装置。
【請求項４】前記第三の電極は、前記第一の電極により
区分される前記液晶層の１画素相当の領域を、独立に駆
動可能な複数領域に区分するよう配置されていることを
特徴とする請求項１に記載のマトリックス型表示装置。
【請求項５】前記第三の電極は、第１の方向および第１
の方向と概ね直交する第２の方向にそれぞれ延出された
複数の電極を含むメッシュ状電極であることを特徴とす
る請求項４に記載のマトリックス型表示装置。
【請求項６】前記強誘電体層と前記第三の電極間に、半
導体層が配置されていることを特徴とする請求項５に記
載のマトリックス型表示装置。
【請求項７】前記第三の電極は、前記第三の電極により
区分される少なくとも２以上の領域により、前記液晶層
の１画素相当の領域を提供することを特徴とする請求項
１に記載のマトリックス型表示装置。
【請求項８】前記第三の電極は、第１の方向および第１
の方向と概ね直交する第２の方向にそれぞれ延出された
複数の電極を含むメッシュ状電極であることを特徴とす
る請求項７に記載のマトリックス型表示装置。
【請求項９】前記強誘電体層と前記第三の電極間に、半
導体層が配置されていることを特徴とする請求項８に記
載のマトリックス型表示装置。
【請求項１０】前記第一の電極は、前記液晶層の１画素
相当の領域を定義する反射電極であることを特徴とする
請求項１に記載のマトリックス型表示装置。
【請求項１１】前記第三の電極は、第１の方向および第
１の方向と概ね直交する第２の方向にそれぞれ延出され
た複数の電極を含むメッシュ状電極であることを特徴と
する請求項１０に記載のマトリックス型表示装置。
【請求項１２】前記強誘電体層と前記第三の電極間に、
半導体層が配置されていることを特徴とする請求項１１
に記載のマトリックス型表示装置。
【請求項１３】前記第三の電極は、前記液晶層の１画素
相当の領域を、異なる透過率を有する複数領域に区分可
能であることを特徴とする請求項１に記載のマトリック
ス型表示装置。
【請求項１４】前記第三の電極は、第１の方向および第
１の方向と概ね直交する第２の方向にそれぞれ延出され
た複数の電極を含むメッシュ状電極であることを特徴と
する請求項１３に記載のマトリックス型表示装置。
【請求項１５】前記強誘電体層と前記第三の電極間に、
半導体層が配置されていることを特徴とする請求項１４
に記載のマトリックス型表示装置。