JPS6132674B2 - - Google Patents
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- JPS6132674B2 JPS6132674B2 JP57022498A JP2249882A JPS6132674B2 JP S6132674 B2 JPS6132674 B2 JP S6132674B2 JP 57022498 A JP57022498 A JP 57022498A JP 2249882 A JP2249882 A JP 2249882A JP S6132674 B2 JPS6132674 B2 JP S6132674B2
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- voltage
- metal electrode
- metal
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
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、及びこれによつて同期した図の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図は図の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ＶRMSできまり、この実効値
ＶRMSは次のデユーテイ比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ＶRMS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。 〔目的〕 本発明は、上記問題点を克服するものであり、
マトリクス状に配列された液晶素子に、金属−酸
化膜−金属よりなる非線型素子を接続することに
よつて、液晶表示の電圧−コントラスト特性を改
良した液晶表示装置を提供する事を目的とする。 〔実施例〕 第３図は、本発明に用いる非線形素子の構造を
示した図であり、絶縁基板１上に配された絶縁薄
膜２と、それをサンドイツチ状に挾む同質の金属
電極３，４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型性を
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。 まず一方の第１金属電極４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
第１金属電極４を陽極酸化などの方法よつて数10
〜数100ÅのAl2O3酸化薄膜２を形成する。そし
て再びこの上に、下のAl第１金属電極４と交叉
するように、もう一方のAl第２金属電極３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、気相反応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４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電
れるシヨツトキ効果によるものと、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、有用な説明方法
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。 本実施例は、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液晶表示装置
である。 第５図は、本実施例の液晶表示装置の電圧−コ
ントラストカーブを示す図、第６図は、本実施例
の液晶表示装置の模式図である。まず第５図にお
いて、第２図の従来の液晶表示装置の特性と較べ
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４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ブルであるた
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、従来の液晶表示装置の表示特性（第
２図）は、みかけ上、第５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６図は、上述の非線型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
ある。第６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６及び直列接続された非線型素子５が形成
されている。液晶表示素子６は、第１の液晶駆動
電極７と第２の液晶駆動電極８との間に液晶９が
挾持されて形成されてなり、第２の液晶駆動電極
８は、Ｘ軸配線Xiに接続されている。一方、非
線型素子５は、第３図に示した第１金属電極４、
酸化被膜２、第２金属電極３から構成されてい
る。ここで、非線型素子５の第１金属電極４は、
Ｙ軸配線Yjに接続されており、第２金属電極３
は、液晶表示素子６の第１液晶駆動電極７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ｃ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５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
きい値電圧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が得ることができる。
即ち、先に述べた選択波形の実効値ＶRMSとバイ
アス電圧Ｖの関係式(1)より であり、この時の実効値ＶRMSとバイアス電圧Ｖ
は、第５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
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、及びこれによつて同期した図の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図は図の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ＶRMSできまり、この実効値
ＶRMSは次のデユーテイ比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ＶRMS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。 〔目的〕 本発明は、上記問題点を克服するものであり、
マトリクス状に配列された液晶素子に、金属−酸
化膜−金属よりなる非線型素子を接続することに
よつて、液晶表示の電圧−コントラスト特性を改
良した液晶表示装置を提供する事を目的とする。 〔実施例〕 第３図は、本発明に用いる非線形素子の構造を
示した図であり、絶縁基板１上に配された絶縁薄
膜２と、それをサンドイツチ状に挾む同質の金属
電極３，４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型性を
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。 まず一方の第１金属電極４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
第１金属電極４を陽極酸化などの方法よつて数10
〜数100ÅのAl2O3酸化薄膜２を形成する。そし
て再びこの上に、下のAl第１金属電極４と交叉
するように、もう一方のAl第２金属電極３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、気相反応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４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電
れるシヨツトキ効果によるものと、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、有用な説明方法
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。 本実施例は、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液晶表示装置
である。 第５図は、本実施例の液晶表示装置の電圧−コ
ントラストカーブを示す図、第６図は、本実施例
の液晶表示装置の模式図である。まず第５図にお
いて、第２図の従来の液晶表示装置の特性と較べ
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４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ブルであるた
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、従来の液晶表示装置の表示特性（第
２図）は、みかけ上、第５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６図は、上述の非線型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
ある。第６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６及び直列接続された非線型素子５が形成
されている。液晶表示素子６は、第１の液晶駆動
電極７と第２の液晶駆動電極８との間に液晶９が
挾持されて形成されてなり、第２の液晶駆動電極
８は、Ｘ軸配線Xiに接続されている。一方、非
線型素子５は、第３図に示した第１金属電極４、
酸化被膜２、第２金属電極３から構成されてい
る。ここで、非線型素子５の第１金属電極４は、
Ｙ軸配線Yjに接続されており、第２金属電極３
は、液晶表示素子６の第１液晶駆動電極７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ｃ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５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
きい値電圧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が得ることができる。
即ち、先に述べた選択波形の実効値ＶRMSとバイ
アス電圧Ｖの関係式(1)より であり、この時の実効値ＶRMSとバイアス電圧Ｖ
は、第５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
上述の如く本発明は、対向する一対の基板間に
液晶が封入されてなり、該基板の一方の基板上に
はマトリクス状に配列された液晶駆動電極及び導
電配線を有してなる液晶表示装置において、該導
電配線に接続されてなる第１金属電極と該第１金
属電極を陽極酸化してなる酸化被膜と該酸化被膜
に接続してなる第２金属電極とにより、該液晶駆
動電極は該非線型素子を介して該導電配線に電気
的に接続されたから、単純に金属電極を陽極酸化
するのみで簡単に非線型素子を液晶駆動電極に形
成することができ、工程が簡単でかつ量産が可能
な表示素子が実現できる。さらに陽極酸化におけ
る酸化膜厚を自由に制御することにより、各種の
液晶材料や印加電圧に対応した電気特性を有する
非線型素子を、表示画面全体にわたり均一に形成
できる。即ち、金属電極の陽極酸化では、全ての
配線表面全体にわたつて均一な酸化膜が形成され
るので、非線型素子間の電気特性上のバラツキが
極めて少なく、高品質の画像表示が画面のサイズ
に限定されることなく得られる効果を有する。
液晶が封入されてなり、該基板の一方の基板上に
はマトリクス状に配列された液晶駆動電極及び導
電配線を有してなる液晶表示装置において、該導
電配線に接続されてなる第１金属電極と該第１金
属電極を陽極酸化してなる酸化被膜と該酸化被膜
に接続してなる第２金属電極とにより、該液晶駆
動電極は該非線型素子を介して該導電配線に電気
的に接続されたから、単純に金属電極を陽極酸化
するのみで簡単に非線型素子を液晶駆動電極に形
成することができ、工程が簡単でかつ量産が可能
な表示素子が実現できる。さらに陽極酸化におけ
る酸化膜厚を自由に制御することにより、各種の
液晶材料や印加電圧に対応した電気特性を有する
非線型素子を、表示画面全体にわたり均一に形成
できる。即ち、金属電極の陽極酸化では、全ての
配線表面全体にわたつて均一な酸化膜が形成され
るので、非線型素子間の電気特性上のバラツキが
極めて少なく、高品質の画像表示が画面のサイズ
に限定されることなく得られる効果を有する。
第１図は、現在用いられている液晶の1/3バイ
アス、ダイナミツク駆動波形例である。 ａ，ｂ……アドレス信号、ｃ……表示信号、ｄ
……選択波形、ｅ……非選択波形。 第２図は、現在の液晶の電圧−コントラスト特
性である。 Ｖth……しきい値電圧、Ｖsat……飽和電圧。 第３図は、本発明に用いる付加素子の構造図で
ある。 １……絶縁基板、２……絶縁薄膜、３，４……
金属電極。 第４図は、本発明に用いる付加素子の電圧−電
流特性である。第５図は、本発明による非線形素
子をプラスした液晶の電圧−コントラスト特性で
ある。第６図は、本発明の基本模式図である。 ５……非線型素子、６……液晶セル、Xi……
Ｘ軸配線、Yj……Ｙ軸配線、７，９……液晶電
極。
アス、ダイナミツク駆動波形例である。 ａ，ｂ……アドレス信号、ｃ……表示信号、ｄ
……選択波形、ｅ……非選択波形。 第２図は、現在の液晶の電圧−コントラスト特
性である。 Ｖth……しきい値電圧、Ｖsat……飽和電圧。 第３図は、本発明に用いる付加素子の構造図で
ある。 １……絶縁基板、２……絶縁薄膜、３，４……
金属電極。 第４図は、本発明に用いる付加素子の電圧−電
流特性である。第５図は、本発明による非線形素
子をプラスした液晶の電圧−コントラスト特性で
ある。第６図は、本発明の基本模式図である。 ５……非線型素子、６……液晶セル、Xi……
Ｘ軸配線、Yj……Ｙ軸配線、７，９……液晶電
極。
Claims (1)
- １ 対向する一対の基板間に液晶が封入されてな
り、該基板の一方の基板上にはマトリクス状に配
列された液晶駆動電極及び導電配線を有してなる
液晶表示装置において、該導電配線に接続されて
なる第１金属電極と該第１金属電極を陽極酸化し
てなる酸化被膜と該酸化被膜に接続してなる第２
金属電極とにより金属−絶縁膜−金属の非線型素
子が形成されてなり、該液晶駆動電極は、該非線
型素子を介して該導電配線に電気的に接続されて
なる事を特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57022498A JPS57192991A (en) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | Liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57022498A JPS57192991A (en) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | Liquid crystal display device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57192991A JPS57192991A (en) | 1982-11-27 |
| JPS6132674B2 true JPS6132674B2 (ja) | 1986-07-28 |
Family
ID=12084403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57022498A Granted JPS57192991A (en) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | Liquid crystal display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57192991A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60144720A (ja) * | 1984-01-06 | 1985-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶マトリクスパネル |
| JPH07261198A (ja) * | 1994-03-18 | 1995-10-13 | Sharp Corp | 液晶表示装置 |
-
1982
- 1982-02-15 JP JP57022498A patent/JPS57192991A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57192991A (en) | 1982-11-27 |
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