JPH01307728A

JPH01307728A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH01307728A
Application number: JP63138870A
Authority: JP
Inventors: Hataaki Yoshimoto; 吉本　旗秋; Katsuhiro Ito; 克博伊藤
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1989-12-12
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JP2655540B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は液晶表示装置に係り、特に基板上に、画素電極
と、この画素電極に信号を送る信号線と、前記画素電極
と前記信号線とを接続する非線形素子とを有し、前記基板と、前記画素電極と対向するように電極が設け
られた基板との間に液晶を充填した液晶表示装置に関す
る。

［従来の技術］液晶表示素子は、薄型、低電圧駆動が可能、低消費電力
であり、またＩＣによって直接駆動できるため、装置の
小型化、薄型化が容易である利点を有する。特にＴＮ型
液晶は、低電圧、低消費電力の点で優れ、従来から腕時
計、電卓等に広く用いられている。

近年、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の
情報処理装置の普及に伴ない、装置の可搬性、薄型化、
小型化が求められるようになり、ＣＲＴにかわる表示素
子として、液晶表示素子が採用され始めている。かかる
場合、漢字表示を可能とするため腕時計、電卓等の用途
に比べその画素数は非常に多くなり、液晶表示素子の駆
動方法も通常ｘ−Ｙ状に電極を交差させるマトリクス表
示駆動が用いられるが、この場合、各画素は個々に画素
電極が独立していないために隣接画素にも一定の電圧が
印加されることとなり、隣接画素は完全に非表示状態と
はならず、いわゆるクロストークが発生する場合がある
。

このクロストークを改善するために、各画素ごとにダイ
オード、薄膜トランジスタ等の非線形素子を設ける方法
がある。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、数千〜数十万画素にものぼる画素ごとに
ダイオード、薄膜トランジスタ等を、欠陥なしにあるい
は略凹−特性に配設することは困難であり、特性のバラ
ツキが少なく、大面積に形成可能な非線形素子の作製が
望まれていた。

一方、面積が大きい表示装置に用いられる液晶の開発が
進み、近年、ポリマーのマトリクス中に液晶の小さな球
を分散させたＮ　ＣＡ　Ｐ　（ＮｅｍａｔｉｃＣｕｒｖ
ｉｌｉｎｅａｒ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｐｈａｓｅ：ネマチ
ック曲線式整列相）液晶と呼ばれる新規な液晶技術が開
発され、液晶層の厚さの制御が容易なため、大面積化が
可能、応答時間が早い、偏光板を必要としない、視野角
が広い等の特徴を有することから、比較的面積が大きい
表示装こに好適に用いられるものとして期待されている
。

しかしながら、上記のＮＣＡＰ液晶はＴＮ型液晶（〜５
Ｖ）に対して動作電圧（数十〜数百Ｖ程度）が高く、非
線形素子として、薄膜素子等よりも耐電圧の高い素子が
望まれていた。

本発明の目的は、ポリマー分散型液晶を用いて大面積表
示が可能な液晶表示装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明の液晶表示装置は、基板上に、画素電極と、この
画素電極に信号を送る信号線と、前記画素電極と前記信
号線とを接続する非線形素子とを有し、前記基板と、前記画素電極と対向するように電極が設け
られた基板との間に液晶を充填した液晶表示装置におい
て、前記非線形素子が、バリスタであり、前記液晶がポリマ
ー分散型液晶であることを特徴とする。

［作用］バリスタは一般にサージ吸収素子として用いられている
ものであり、第３図（Ａ）に示すように一定電圧（以下
バリスタ悶値電圧（Ｖ　ａ）と記する）以下では抵抗が
大きく実質的に電流はほとんど流れないが、電圧Ｖａを
超えると急激に抵抗が小さくなり、電流が流れる特性を
有しているものであり、電極間距離９粒子の大きさ等の
制御により、バリスタ電圧、電流容量等を任意に制御可
能で、電子回路保護用、落雷防護用導坑範囲な領域をカ
バーできる素子である。

本発明は、駆動電圧がＴＮ液晶等に比べ高いポリマー分
散型液晶と、高電圧までバリスタ電圧を制御可能なバリ
スタとを組み合わせて用いることにより、ポリマー分散
型液晶の優れた特徴を生かした多数の画素からなる液晶
表示装置を作製せんとするものである。

なお、・前記バリスタを、主としてバリスタ粉よりなる
バリスタ膜とすれば、基板上の任意の位近および大きさ
にバリスタを作製することができ、さらに、前記バリス
タ膜を、バリスタ粉を主成分とするペーストを用いた印
刷法によって、画素電極と信号線との間に形成し、バリ
スタ膜を各画素電極に個別に作製すれば、薄膜形成技術
を用いる場合等と比較して、製造方法が簡易で、安価で
あり、広い面積に一度に素子を作製することが可能であ
り、特性のバラツキ等が少なく安定したバリスタ素子を
形成することができる。

バリスタを、主としてバリスタ粉よりなるバリスタ膜と
する場合、粒径のそろったほぼ球形のバリスタ粉を用い
ることにより、各画素電極と信号線間のバリスタ悶値電
圧がほぼ一定となり、きれいな表示が得られる。

バリスタ粉の粒径としては１〜３０ｇｍが適当であり、
より好ましくは、２〜２０ＪＬｍが適当である。過度に
大きい粒子を用いると、液晶層の厚さが厚くなり駆動電
圧が高くなりすぎ、過度に小さいと画素電極と信号線と
の間隔を狭くする必要が生じ、ギャップ精度を高めるこ
とが困難になる。

今、第３図（Ｂ）に示すように、液晶構成部６と、この
液晶構成部６に信号を送る、信号線Ｘｉ、Ｘ２．Ｘ３　
オヨび交差する信号線Ｙｌ、Ｙ２．Ｙ３と、液晶構成部
６の画素電極と前記信号線ＸＩ、Ｘ２．Ｘ３とを接続す
るバリスタ膜５とを形成し、第３図（Ｂ）に示すように
、信号線Ｘｉ、Ｘ２゜Ｘ３　ニＯ、Ｖ／２　、０ナル電
圧（Ｖ／２＜Ｖａ＜Ｖ）を印加し、信号線Ｙｌ、Ｙ２．
Ｙ３　ニ０　、−Ｖ／２，０なる電圧を印加した場合、
信号線Ｘ２．Ｙ２の交差する液晶領域以外はＶ／２＜Ｖ
ａであるために、バリスタ膜で電荷の流入が阻止され、
液晶構成部６に電圧はほぼ印加されない。

一方、信号線Ｘ２．Ｙ２の交差する液晶領域では、Ｖａ
＜ＶであるためにＶ−Ｖａなる電圧が液晶構成部６に印
加される。このようにして、クロストークを防止するこ
とができる。なお、信号線Ｘ２．Ｙ２の交差する液晶領
域に印加される電圧は、マルチプレックス駆動の順次走
査により信号線Ｘ２．Ｙ２に印加される電圧が変化して
も、バリスタ膜によって電荷が保持されるためにバリス
タ電圧以下の電圧印加状態が保持され、液晶は表示状態
を維持することができる。

［実施例］以下１本発明の実施例を１図面を用いて詳細に説明する
。

なお、以下の実施例はポリマー分散型液晶の一例として
ＮＣＡＰ液晶を選択した場合について説明する。

まず、本発明の液晶表示装置の説明に先だってＮＣＡＰ
液晶の構成および動作について説明する（以下の説明は
、「新しい液晶デイスプレィの原理と応用」電子材料１
９８７，１２．Ｐ、Ｅ１７〜Ｐ、７１、特許出願公表昭
５８−５０１８３１号公報に基づくものである）。

第４図（Ａ）　ＣＢ）　（Ｃ）は、ＮＣＡＰ液晶の一構
成例を説明するための概略的構成図であり、第４図（Ａ
）は液晶構成部の構成図、第４図（Ｂ）は液晶層の構成
図、第４図（Ｇ）は液晶カプセルの構成図を示すもので
ある。

ＮＣＡＰ液晶素子は、第４図（Ａ）に示すように、ＮＣ
ＡＰ液晶層９がプラスチックフィルム７に挟まれた構成
をしており、プラスチックフィルム７には、電極８とし
てＩＴＯ等の透明導電層がコーティングされている。第
４図（Ｂ）はＮＣＡＰ液晶層９の一部１０の構成を示す
ものであり、さらに第４図（Ｃ）はＮＣＡＰ液晶層９の
液晶カプセル１１の構成を示すものである。第４図（Ｂ
）　（Ｃ）に示すように、ＮＣＡＰ液晶層９は、ポリマ
ーのマトリクス１３中に液晶の小さな球１２が分散した
ものが集ったものである。

第５図（Ａ）　（Ｂ）は、黒の二色性染料を使用したＮ
ＣＡＰ液晶の動作を示すための概略的説明図であり、第
５図（＾）は無電圧状態、第５図（Ｂ）は電圧印加状態
を示すものである。

第５図（Ａ）に示すように、無電圧状態では液晶分子１
２ｂはカプセルの外壁に沿って並ぼうとする。この場合
、液晶分子１２ｂの複屈折性により、入射光は液晶のカ
プセルの表面、内部で散乱し、二色性染料１２ａにより
吸収される。その結果、フィルムは暗黒色に見える。

第５図（Ｂ）に示すように、電圧印加状態では、液晶分
子１２ｂは電界方向に並ぼうと軸を回転させる。液晶分
子１２ｂの軸の屈折率とポリマーの屈折率が等しければ
、光は散乱されずに直進し、透明になる。このようにし
て、電圧を調節することによって、完全に散乱吸収され
た状態から十分に透明な状態まで連続的に変化させて表
示を行うことができる。

以下、上記のＮＣＡＰ液晶を用いた本発明の液晶表示装
置について説明する。

ｆ５１図は、本発明の液晶表示装置の第一実施例の構成
を説明するための概略的断面図である。

第２図（Ａ）は、上記電極構成部の概略的平面図であり
、第２図ＣＢ）は、その断面図であり、第２図（Ｃ）は
、その拡大図である。

第１図に示すように、ガラス基板ｌａ上にＩＴＯ等の透
明電極からなる信号線４及び画素電極２ａを一定の距離
隔てて形成し、信号線４及び画素電極２ａの間にバリス
タ［３を形成する。このバリスタ膜３は後述する印刷技
術を用いて形成される。なお、第２図（Ｂ）ではバリス
タ粉末が二層の場合を例示したが、二層に限定されるも
のではない、ガラス基板１ａと一定の距離を隔ててガラ
ス基板ｉｂを配置し、その上に電極２ｂを形成する０画
素電極２ａ（信号線４）と電極２ｂとは第３図（Ｂ）の
ようにマトリクス状に配置される。

ガラス基板１ａとガラス基板１ｂとの間には前述したＮ
ＣＡＰ液晶層９が配設される。

以下、上記液晶表示装置の製造工程について説明する。

まず、ＺｎＯ粉末を５０〜５００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で
成形し、電気炉中、７００〜１３００℃で焼成した。得
られたペレットを乳鉢で粉砕９分級し、粒径５〜８ｇｍ
の粉末を得た。粉末の角を丸めるため、再度電気炉中、
８００〜１３００℃で焼成した。得られた球状のＺｎＯ
粉末１００ｇにＢｉ２０３　、Ｃｏ２０３　、ＭｎＯ２
、Ｓｂ２０３等を数ｇ程度加え、よくかきまぜ合わせた
後７００〜１３００℃で焼成して、バリスタ粉末を作製
する。かかるバリスタ粉末ｌｏｇ、ガラス粉数ｇ、バイ
ンダ数ｇをよく混合して、ペーストを作製する。予め、
ＩＴＯ等からなる所定の画素電極２ａ、信号線４（画素
電極２ａと信号線４とのギャップは５０ｐｍ）をパター
ニングしたガラス基板１ａに、スクリーン印刷技術を用
いて、上記ペーストを印刷した。３００〜５００℃で熱
処理してガラス基板ｌａ上にバリスタ１１２３を形成す
る。

次に、ポリビニルアルコール１０．０ｇを蒸留水９０ｇ
に溶かした。液晶３０ｇに黒色染料０゜３〜３ｇを溶か
した０両方の溶液を混合し、乳化液を調製した。乳化液
を、上記ガラス基板１ａに５０ｐｍドクターブレードを
用いて塗布、乾燥した。

他方、予めＩＴＯ等の所定の走査電極となる電極２ｂを
パターニングした基板（ガラス、ＰＥＴフィルム等の）
にも乳化液を５０４ｍのドクターブレードを用いて塗布
し、乾燥した。

両方の基板を所定の位置で合うように貼り合わせて基板
のまわりを接着剤でシールした。

以上の製造工程で作製された液晶表示装置において、電
極２ｂと信号線４間に駆動回路を接続して、±１００ｖ
でマルチプレックス駆ａ　（１／４００デユーテイ）し
たところ、コントラスト３０：１以上の鮮明な表示が得
られた。

上記実施例では、バリスタをバリスタ膜として形成した
が、膜状の形態に限定されるものではない０例えば、従
来にも、基板を多結晶ＺｎＯとし、バリスタとして用い
て非線形素子を作製した例があり、本発明にも用いるこ
とができる。ただし、この場合、透過型の表示はできな
いという問題点を有しており（日経エレクトロニクス、
１９８７．１，１２８（ＮＯ，４１２）、１４５項）、
前述した実施例のように、主としてバリスタ粉よりなる
バリスタ膜を基板上に画素電極と別の位置に作製すれば
、透過型の表示も回部となる。

なお、上述した実施例では、バリスタ膜の作製方法とし
て、ガラス基板上に、バリスタ粉、ガラス粉、バインダ
を加え、ペーストとして印刷焼成したが、印刷法を用い
てバリスタ膜を形成する方法としては他に、蒸発乾燥型
接着剤にバリスタ粉を加え、ペーストとして印刷乾燥さ
せてバリスタ膜を形成する方法、硬化型接着剤にバリス
タ粉を加え、ペーストとして印刷硬化させてバリスタ膜
を形成する方法等も可能である。

なお、基板としては、ガラス基板やＰＥＴ基板がよく用
いられるが、特にこれらに限定されるものではなく、他
の材質のものでもよい。

蒸発乾燥型接着剤としては、セルロース系、アクリル系
、酢酸ビニル系、ポリビニルアルコール系等の接着剤を
用いることができる。なお、適量溶剤、可塑剤を添加す
ることも可能である。

硬化型接着剤としては、エポキシ系（例えば、ＤＰ　ｐ
ｕｒｅ　Ｅｉｏ、　３　Ｍ社製）、シリコーン系（例え
ば、ＴＳＥ　３５２．東芝シリコーン製）等の室温硬化
型、エポキシ系（例えば、ＪＡ−７４３７，３Ｍ社製）
、シリコーン系（例えば、エポキシ丁ＳＪ　３１５５．
東芝シリコーン製）等の加熱硬化型、光開始剤によって
重合を開始するモノマー（例えば、２−エチルへキシル
アクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート）、プ
レポリマー（例えば、ポリエステルアクリレート、エポ
キシアクリレート）、およびこれらの混合物、モノマー
または／およびプレポリマーを含む組成物等の光硬化型
接着剤が使用可能であり、その他、放射線硬化型、電子
線硬化型等の接着剤も使用可能である。

以下、具体的にバリスタ膜を形成して液晶表示装置を作
製した実施例について説明する。

（１）蒸発乾燥型接着剤を用いてバリスタ膜を形成し、
液晶表示装置を作製した場合の実施例（第二実施例）ＺｎＯバリスタ１００ｇと、エチルセルロース１５ｇと
、ブチルカルピトールアセテート１１５ｇとからなるペ
ーストを、あらかじめ画素電極等にパターン化したＰＥ
Ｔフィルム上にスクリーン印刷し、乾燥させた後、前述
した第一実施例の液晶表示装置の製造工程と同様にして
、液晶表示装置を作製し、同様に駆動したところ良好な
コントラストの表示が可能となった。

（２）光硬化型接着剤を用いてバリスタ膜を形成し、液
晶表示装置を作製した場合の実施例（第三実施例）ＺｎＯバリスタ１５０ｇと、ポリオールアクリレ−）１
１．８％、ポリエステル樹脂３５．３％、エポキシアク
リレート２３．５％、１．６ヘキサンジオ一ルアクリレ
ート２０％、ベンゾインブチルエーテル５％からなる光
硬化性樹脂組成物３５ｇとを混合し、ペーストを、あら
かじめ画素電極等にパターン化したＰＥＴフィルム上に
スクリーン印刷し、紫外線を照射して固化した後、前述
した第一実施例の液晶表示装置の製造工程と同様にして
、液晶表示装こを作製し、同様に駆動したところ良好な
コントラストの表示が可ｆ距となった。

［発明の効果］以上詳細に説明したように、本発明による液晶表示装置
によれば、駆動電圧がＴＮ液晶等に比べ高いポリマー分
散型液晶と、高電圧までバリスタ電圧を制御可能なバリ
スタとを組み合わせて用いることにより、ポリマー分散
型液晶の優れた特徴を生かした多数の画素からなる液晶
表示装置を作製することが可能となる。

なお、前記バリスタを、主としてバリスタ粉よりなるバ
リスタ膜とすれば、基板上の任意の位置および大きさに
バリスタを作製することができ、さらに、バリスタ膜の
作製に印刷法を用いれば。

製造方法が簡易で、安価であり、広い面積に一度に素子
を作製することが可能であり、膜厚のバラツキ等が少な
く特性の安定したバリスタを形成することができるので
、ポリマー分散型液晶とを組み合わせて用いることによ
り、大面積化が可能。

応答時間が早い、偏光板を必要としない、視野角が広い
等の特徴を有する液晶表示装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の液晶表示装置の第一実施例の構成を
説明するための概略的断面図である。第２図（Ａ）は、上記電極構成部の概略的平面図であり
、第２図（Ｂ）は、その断面図であり、ｍ２図（Ｃ）は
、その拡大図である。第３図（Ａ）　（Ｂ）は、バリスタの動作を説明するた
めの特性図、液晶表示装置のマトリクス配線図である。第４図（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ）は、ＮＣＡＰ液晶の構成
を説明するための概略的構成図である。第５図（Ａ）　（Ｂ）は、黒の二色性染料を使用したＮ
ＣＡＰ液晶の動作を示すための概略的説明図である。ｌａ、ｌｂニガラス基板、２ａ：画素電極、２ｂ：電極、３．５：バリスタ膜、４：信号線、６：液晶構成部、７：プラスチックフィルム、８：電極・９　：　ＮＣＡ
Ｐ液晶層。代理人　　弁理士　山　下　積　平第１図２ｂ第２図第３図（Ａ）　　　　　　　　　　　　　（８）第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に、画素電極と、この画素電極に信号を送
る信号線と、前記画素電極と前記信号線とを接続する非
線形素子とを有し、前記基板と、前記画素電極と対向するように電極が設け
られた基板との間に液晶を充填した液晶表示装置におい
て、前記非線形素子が、バリスタであり、前記液晶がポリマ
ー分散型液晶であることを特徴とする液晶表示装置。
（２）前記バリスタが、主としてバリスタ粉よりなるバ
リスタ膜である請求項１記載の液晶表示装置。
（３）前記バリスタ膜が、バリスタ粉を主成分とするペ
ーストを用いた印刷法によって作製された請求項２記載
の液晶表示装置。