JPS6132673B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕 本発明は、液晶を用いた表示装置の特性改良な
らびに駆動方法に関する。 さらに詳しくは、液晶表示セルに簡単な非線形
素子を付加し、これによつて液晶表示装置の電圧
−コントラスト特性を改良しダイナミツク駆動を
行なう方法に関する。 〔従来技術〕 液晶のダイナミツク駆動については、従来より
検討がなされており、1/2バイアス法及び1/3バイ
アス法が考案された。 第１図は、1/3バイアス法の駆動波形例であ
り、図のａ、ｂのアドレス信号、及びこれに同期
した図のｃの表示信号の２種から成り立つてい
る。これらの信号は、液晶物質を挾む相対する電
極に印加されるもので、実際に液晶にかかる電圧
波形は、図のｄ、ｅのように変化し、図のｄが選
択点での波形、図のｅが非選択点での波形とな
る。この図でわかるように、液晶には常にバイア
ス電圧Ｖが印加されていることになるので、コン
トラストのよい表示を得るためには、このバイア
ス電圧Ｖを第２図の液晶の電圧−コントラスト特
性のしきい値電圧Vth以下にとり、非選択点での
表示消去を行なわねばならない。また、この時の
点灯画素のコントラストは、選択波形の実効値Ｖ
_RMSできまり、この実効値Ｖ_RMSは次式のデユーテ
イ比１／Ｎに依存している。 ただし、Ｎはダイナミツク駆動に於けるアドレ
ス線数であり、またＶはバイアス電圧を表わす。 通常Ｖは、前述の理由によつて液晶のしきい値
電圧Vth以下にとらねばならないため、この式よ
り次のことが判明する。即ち、アドレス線数が多
くなればなるほど、選択点での実効電圧Ｖ_RM3は
バイアス電圧Ｖ、従つてしきい値電圧Vthに近づ
くため、液晶の表示特性からいつて充分な表示コ
ントラストを得ることが難しくなる。このことか
らダイナミツク駆動用の液晶表示には、特に電圧
−コントラスト特性に明確なしきい値を有するこ
とが要求されていることがわかる。しかるに、現
用の液晶表示特性は、第２図に示すようにこの要
求に対し充分とはいえない。またこの他に、温度
による電圧−コントラスト特性のシフトが大きい
こと、見る方向によるコントラスト特性の変化、
即ち、視角依存性があることなどから、アドレス
線数としては２〜４本、多桁表示では２〜４デジ
ツト程度のダイナミツク駆動以外、実用には供し
得ないのが現状である。 このような問題を克服する為に、従来は実開昭
49−76648号公報に記載されているように、ガラ
ス半導体やバリスタを非線形素子として組込んだ
液晶表示器が考えられた。第３図は、このような
非直線素子を組込んだ液晶表示装置の例である。
液晶１は、２枚の基板２，３により挾持され、一
方の基板２には、共通電極４を設け、他方の基板
３には、バリスタの板５が取付けられている。こ
のバリスタの板５の外側には蒸着金属等による液
晶駆動電極６が付けられている。このような構造
においては、バリスタ等はセラミツクである為、
厚膜の板にしなければならず、これが不透明の為
に、透過型の液晶を用いて表示をする場合、下側
の基板３側に光が到達し、通過してゆくことがで
きない欠点がある。従つて、このような構造で液
晶表示する為には、光散乱型の液晶を使用する
か、又は、透過型の液晶を用いた場合は、基板内
部に偏向板をわざわざ形成し、液晶駆動電極６か
らの反射光による表示をしなければならない。こ
のように、バリスタを用いた非直線素子による液
晶表示装置は、使用される液晶を散乱型に限定す
るか、装置内部に付加的な構造を設けて、透過型
液晶を使用するかしなければならない欠点があつ
た。さらに、非直線素子、その電極及び液晶駆動
電極を縦方向に積層し、液晶駆動電極は素子の一
方の電極と兼用している為に、液晶と非直線素子
とのインピーダンス調整がむずかしく、その調整
の為に、液晶駆動電極の大きさが制限を受けなけ
ればならないという欠点があつた。 〔目的〕 本発明は、上記欠点を克服したもので、極めて
構造の簡単な非線形素子を設け、液晶駆動電極と
は別体に、この非線形素子を配置することによ
り、透過型液晶によるデユーテイの高い液晶表示
装置を提供することを目的とする。 〔概要〕 対向する一対の基板内に液晶が封入されてなる
液晶表示装置において、少なくとも一方の基板上
には、配線導体及び該配線導体材料を酸化して該
配線導体を被覆してなる酸化絶縁膜を有する複数
のリード配線も、該リード配線の各々について複
数個ずつ設けられた透明導電薄膜よりなる液晶駆
動電極も、該駆沈電極とリード配線間を接続する
接続配線とが設けられ、該接続配線は、リード配
線との接続部において、該リード配線に重ねら
れ、導体−酸化絶縁膜−導体構造からなる非線形
素子部となし、該リード配線と駆動電極とが、該
非線形素子部を介して電気的に接続されてなるこ
とを特徴とする液晶表示装置。 〔実施例〕 第４図は、本発明に用いる非線形素子の構造の
１例を示した図であり、絶縁基板７上に配された
酸化絶縁膜８と、それをサンドイツチ状に挾む同
質の金属電極９，１０（あるいは半導体）からな
る。通常、ここに用いる金属としては、Al、
Ta、Zr、Tiなどがあげられ、絶縁薄膜にはこれ
らの酸化物Al₂O₃、Ta₂O₅、ZrO₂、TiO₂等を用い
るのが、製造上楽である。 さらに、金属−金属酸化膜−金属の構成により
非線形性を有するものであれば、上記金属に限定
されないし、窒素、炭素等が添加された金属ある
いは合金等でもよい。しかし絶縁薄膜は酸化物で
なくても原理的には可能であり、また金属電極の
代わりに、半導体のSi、Ge、化合物半導体等を
用いても、同様の効果があげられる。次にAl、
Al₂O₃を使つた簡単な製造上の手順を述べる。 まず、一方の電極となるAlを絶縁基板、例え
ばガラス基板上に蒸着し、次にこのAl電極を酸
素雰囲気下で長時間加熱するか、陽極酸化などの
他の方法によつて、数10〜100ÅのAl₂O₃皮膜を
形成する。そして再びこの上に下のAl電極と交
叉するように、もう一方のAl電極を蒸着すれば
完成である。但し、絶縁被膜については、その厚
み管理が本非線形素子の特性を決める条件となる
と思われる。なお、上述の絶縁薄膜を形成する方
法としては、これ以外に、スパツタリングによる
方法、イオンプラズマによる陽極酸化などの方法
が採用でき、また電極形成そのものも、蒸着の他
に化学的なメツキ法、スパツタリング、気相反法
などの種々の手段が考えられる。要は生産性がよ
く、しかも信頼性の高い方法を組合せればよいこ
とになる。 第５図は、このようにして得た素子の代表的な
特性例であり、電圧−電流特性に非直線性が認め
られることが特徴である。この時の電流には、２
つの導体間にある電位障壁の上を越えて電子が流
れるシヨツトキ効果によるものを、電位障壁中を
トンネル効果により電子が透過するものとの２つ
が考えられ、絶縁層の膜厚が薄い場合には後者
が、膜厚が厚い場合には前者が、有力な説明方法
となつている。また、この素子のもう１つの特徴
は、特性が電圧の側、側で対称性を有するこ
とで、これは液晶の交流駆動に合せることがで
き、好都合である。 本発明は、このような特性を有する非線形素子
と液晶の表示素子を直列に組合せ、液晶表示の電
圧−コントラスト特性を改良するものであり、第
６図にその結果が示してある。即ち、第２図の液
晶だけの特性と較べると、明らかにしきい値が明
確になつていることが認められる。 これは低電圧領域における非線形素子が第５図
の特性によつて高抵抗体として働き、これが液晶
の抵抗とコンパラゾルであるため、液晶にかかる
印加電圧は実際の印加電圧より小となり、見かけ
上、液晶の電圧−コントラスト特性が高電圧側へ
シフトするためである。一方、高電圧がこのデバ
イスに印加された場合には、非線形素子は低抵抗
体としてふるまうので、印加電圧の大部分が液晶
にかかり、特性のシフトは少ない。従つて、液晶
表示装置（第２図）は、みかけ上、第６図のよう
に押し縮められた形となつて、しきい値がより明
らかになるものである。なお、前述の説明でわか
るように、低電圧域では、付加素子のインピーダ
ンスが液晶のインピーダンスと同等程度以上とな
らなければならない。しかし、この点について
は、絶縁層の膜厚コントロール及び液晶にイオン
性の添加剤を加えるなどの方法によつて、両者の
インピーダンス調整を行なえば、解決がつく問題
である。 第７図は、上述の非線形素子及び液晶表示素子
をマトリクス状に配列した液晶表示装置の模式図
である。第７図において、マトリクス状に配列さ
れたＸ軸配線Xi、Ｙ軸配線Yjの各交点には、液
晶表示素子１７及び直列接続された非線型素子１
２が形成されている。液晶表示素子１７は、第１
の液晶駆動電極１８と第２の液晶駆動電極１９と
の間に液晶２０が挾持されて形成されてなり、第
２の液晶駆動電極１９は、Ｘ軸配線Xiに接続さ
れている。一方、非線型素子１２は、第４図に示
した第１金属電極１０、酸化被膜８、第２金属電
極９から構成されている。ここで、非線型素子１
２の第１金属電極１０は、Ｙ軸配線Yjに接続さ
れており、第２金属電極９は、液晶表示素子１７
の第１液晶駆動電極１８に接続されている。駆動
方法については、従来の1/2バイアス法、1/3バイ
アス法等をそのまま採用すればよい。例えば1/3
バイアス法の場合には、図のＸ軸側電極に第１図
のアドレス信号ａ，ｂ等を印加し、一方、Ｙ軸側
電極には表示信号のｅをそれぞれ印加すれば、結
局付加素子と液晶セルの直列回路には、図のｄ，
ｅなどの信号波形が加わることになる。この付加
素子と液晶セルの直列回路の特性は、既に第６図
に表わしたものであるから、選択波形、及び非選
択波形のバイアス電圧Ｖをこの曲線のしきい値
Vthに合わせれば、従来より優れた液晶のダイナ
ミツク駆動表示を得ることができる。 即ち、先に述べた選択波形の実効値Ｖ_RMSとバ
イアス電圧Ｖの関係式(1)により であり、この時の実効値Ｖ_RMSとバイアス電圧Ｖ
は、第６図の飽和電圧Vsatとしきい値電圧Vthに
それぞれ対応させてとれば、充分な表示コントラ
ストが得られる筈だから なる関係が存在する。しかるに、本発明による特
性の改良点は、数式的にVsat／Vth→１なるもの
であるから

〔効果〕

上述の如く本発明は、対向する一対の基板内に
液晶が封入されてなる液晶表示装置において、少
なくとも一方の基板上には、配線導体及び該配線
導体を被覆してなる絶縁薄膜を有する複数のリー
ド配線と、該リード配線の各々について複数個ず
つ設けられた透明導電薄膜よりなる液晶駆動電極
と、該駆動電極とリード配線間を接続する接続配
線とが設けられ、該リード配線と該接続配線との
交点は、導体−絶縁薄膜−導体構造からなる非線
型素子部となし、該リード配線と該液晶駆動電極
とは、該非線型素子部を介して電気的に接続され
たから、液晶駆動電極と非線型素子とは互いに独
立して設計する事が可能であるので、液晶駆動電
極に対する非線型素子のインピーダンス整合を任
意に設定できる。従つて、液晶駆動電極のサイズ
に依存することなく十分なON／OFF比の得られ
る非線型素子が得られるので液晶表示素子のコン
トラストを大幅にあげることができる効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、液晶に印加する駆動信号波形図であ
る。第２図は、従来の液晶表示装置の電圧−コン
トラスト特性図である。第３図は、従来の液晶表
示装置の１例を示す図である。第４図は、本願発
明の非線型素子を示す断面図である。第５図は、
非線型素子のＶ−特性図である。第６図は、本
願発明の液晶表示装置の電圧−コントラスト特性
図である。第７図は本願発明のマトリクス状液晶
表示装置の１例を示す図である。第８図ａ，ｂ
は、本願発明の液晶表示装置の１実施例を示す図
である。 ５……バリスタ、８……酸化絶縁薄膜、９，１
０……金属電極、１１……リード配線、１２……
非線型素子部、１３……接続配線、１４……駆動
電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 対向する一対の基板内に液晶が封入されてな
   る液晶表示装置において、少なくとも一方の基板
   上には、配線導体及び該配線導体を各々被覆して
   なる絶縁薄膜よりなる複数のリード配線と、該リ
   ード配線の各々について複数個ずつ設けられた透
   明導電薄膜よりなる液晶駆動電極と、該駆動電極
   とリード配線間を接続する接続配線とが設けら
   れ、該接続配線は該リード配線の該絶縁薄膜に直
   接接触し、該リード配線と該接続配線との交点
   は、導体−絶縁薄膜−導体構造からなる非線形素
   子部となし、該リード配線と該液晶駆動電極と
   は、該非線形素子部を介して電気的に接続されて
   なる事を特徴とする液晶表示装置。