JPS64704B2 - - Google Patents

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JPS64704B2
JPS64704B2 JP61056137A JP5613786A JPS64704B2 JP S64704 B2 JPS64704 B2 JP S64704B2 JP 61056137 A JP61056137 A JP 61056137A JP 5613786 A JP5613786 A JP 5613786A JP S64704 B2 JPS64704 B2 JP S64704B2
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JP
Japan
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liquid crystal
wiring
voltage
thin film
nonlinear element
Prior art date
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JP61056137A
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JPS6211828A (ja
Inventor
Hiroaki Nomura
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPS6211828A publication Critical patent/JPS6211828A/ja
Publication of JPS64704B2 publication Critical patent/JPS64704B2/ja
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  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
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。 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以下となり、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は次式のデユーテイ
ー比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値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。 本発明は上述した欠点を解決するために簡単な
非線形素子を液晶表示に付加し、これによつて液
晶の電圧−コントラスト特性に明確なしきい値を
与え、より実用度の高い液晶ダイナミツク駆動を
提供することを目的としている。 第3図a,bは本発明に用いる非線形素子の構
造を示した図であり、同図aは非線形素子の断面
図、同図bは非線形素子の平面図である。ここ
で、絶縁基板1上には、絶縁薄膜2とそれをサン
ドイツチ状に挾む同質の第1電極3、及び第2電
極4が形成されている。通常、これらの電極に用
いる金属としては、Al、Ta、Zr、Tiなどがあげ
られ、絶縁薄膜2にはこれらの酸化物Al2O3
Ta2O5、ZrO2、TiO2等が用いるのが製造上楽で
ある。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電極を酸化雰囲気中で長時間加熱す
るか、陽極酸化などの方法によつて数10〜数100
ÅのAl、O3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、絶縁薄膜2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2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の化学的な
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流れるシ
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二つが考えら
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、この素子のもう一つの特性が電圧の
側、側で対称性を有することで、これは液晶の
交流駆動に合わ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
5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、液晶の表示特性(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。 本発明は上述の素子の組合せによつて多桁ある
いはマトリクス型の表示を構成し、これをダイナ
ミツク駆動するものである。その基本的な構成模
式図は第6図は示した非線形素子5と液晶セル6
の直列回路をマトリクス状に配線したものであり
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
【式】となり、Nは大きくと れることがわかる。即ち、本発明によつて、より
多くの桁数を有する表示、あるいはより多くの走
査線数を有するマトリクス表示をダイナミツク駆
動することができる。。 第6図において、各非線形素子5は、第3図
a,bに示された構造となつている。即ち、第3
図の電極3は、第6図の表示電極7からの継続配
線である第1配線8であり、第3図の電極4は、
第6図の外部信号を入力する第2配線9であり、
この第1配線8と第2配線9との間に第3図の絶
縁薄膜2が形成されて非線形素子部5となつてい
る。 第7図は、本発明によつて多桁の表示を構成す
る電極と非線形素子の配線例である。同図におい
て、2つの基板7,16間に液晶が封入されてい
る。基板16上には、複数の桁表示用の液晶駆動
電極15が形成されており、基板7上には、複数
のセグメント表示用の液晶駆動電極14が形成さ
れている。この電極14からは、接続配線である
第1配線13が延在している。さらに、液晶駆動
電極14に駆動信号を供給するためのリード配線
である第2配線11が複数並列に配列され、液晶
駆動電極14からの接続配線である第1配線13
とリード配線である第2配線11とは、交点で結
合している。ただし、この交点において、酸化絶
縁膜を介して、第1配線13及び第2配線11と
が結合し、非線形素子部12が形成されている。 即ち、丸印で示された非線形素子部12は第3
図a,bで示された構成となつている。第3図の
電極2は第2配線11であり、電極3は第1配線
13であり、酸化膜4は第2配線11を酸化した
ものである。 上述の如く本発明は、対向する一対のガラス基
板内に液晶層が形成されてなる液晶表示装置にお
いて、該基板の一方の基板上には透明導電薄膜よ
りなる液晶駆動電極と、該液晶駆動電極に接続さ
れてなる第1配線と、該第1配線に絶縁薄膜を介
して接続されてなり外部信号を第1配線に供給し
てなる第2配線を有し、第1配線と該第2配線と
の接続部は導体−絶縁体−導体構造からなる非線
形素子部となし、該非線形素子部のインピーダン
スは、印加電圧が低電圧の際には該液晶層のイン
ピーダンスと同等程度以上であり、印加電圧が高
電圧の際には、該液晶層のインビーダンスよりも
低くなる如く該非線形素子部の該絶縁薄膜の膜厚
が設定されてなるようにしたから、以下の如き効
果を得ることができる。 (イ) 上記絶縁薄膜の膜厚を有する非線形素子によ
り低電圧印加領域において液晶に実際に印加さ
れる電圧は、駆動電圧よりも小さくなり、一
方、高電圧印加領域においては駆動電圧のほと
んどが液晶に印加されるようになるので、液晶
表示装置の電圧−コントラスト曲線が従来に比
べ第5図に示す如く急峻な曲線を得ることがで
きる。従つて、十分なコントラストを得ること
ができるので、階調レベルに対応した印加電圧
の変化によつて、好ましい階調画素表示を得る
ことができる。 (ロ) ガラス基板上に薄膜素子及び透明電極を形成
することによつて透過型の表示が実現できかつ
従来の如く桁数に依存しない、即ち、デユーテ
イー比に依存しないマトリクス表示の実現が可
能である。従つて、透過型でかつ高解像度のマ
トリクス表示の画像表示を得ることができる。
【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a,bは本願発明
の非線形素子を示す断面図及び平面図である。第
4図は、本願発明の非線形素子の−特性図で
ある。第5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6図は本願発明
の第1の実施例を示す図である。第7図は、本願
発明の第2の実施例を示す図である。 1……絶縁基板、2……絶縁薄膜、3,8……
第1電極、4,9……第2電極線、5……非線形
素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 対向する一対のガラス基板内に液晶層が形成
    されてなる液晶表示装置において、該基板の一方
    の基板上には透明導電薄膜よりなる液晶駆動電極
    と、該液晶駆動電極に接続されてなる第1配線
    と、該第1配線に絶縁薄膜を介して接続されてな
    り外部信号を第1配線に供給してなる第2配線を
    有し、第1配線と該第2配線との接続部は導体−
    絶縁体−導体構造からなる非線形素子部となし、
    該非線形素子部のインピーダンスは、印加電圧が
    低電圧の際には該液晶層のインピーダンスと同等
    程度以上であり、印加電圧が高電圧の際には、該
    液晶層のインビーダンスよりも低くなる如く該非
    線形素子部の該絶縁薄膜の膜厚が設定されてなる
    ことを特徴とする液晶表示装置。
JP61056137A 1986-03-14 1986-03-14 液晶表示装置 Granted JPS6211828A (ja)

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JPS6211828A JPS6211828A (ja) 1987-01-20
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