JPH0695159A

JPH0695159A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0695159A
Application number: JP24637492A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hoshino; 昭裕星野
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】【目的】ＴＦＴを用いたものと比較して、工程数が少な
く、デバイスの最小寸法は比較的大きく、しかもゴミ等
による欠陥発生が発生しにくいこと、さらには軽量化が
でき、応答速度も速く、視野角依存性が少なく、大画面
のパネル化も容易であること、以上を兼ね備えた液晶表
示装置を提供する。【構成】透明絶縁性基板上にバリスタ素子と画素電極と
をマトリクス−アレイ状に配置し、走査電極が前記画素
電極の列方向に設け、一方、前記透明絶縁性基板と対向
する別の透明絶縁性基板上には、透明なデータ信号電極
が前記画素電極の行方向にストライプ状に配置し、前記
一対の透明絶縁性基板の間隙に液晶層を設けた液晶表示
装置で、液晶層にポリマー分散型液晶を用い、かつ前記
対向する別の透明絶縁性基板には可撓性を有するフィル
ムを用いたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶テレビやＯＡ機器
用の液晶ディスプレイをはじめとする、いわゆる液晶を
使用した画像（文字も含む）表示装置として、特にアク
ティブマトリクス型液晶表示装置（以下、ＡＭＬＣＤと
称す）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の液晶表示装置の分野では、画像情
報の多い高精細な表示素子の開発が活発に行われてい
る。

【０００３】画像情報量の多い画像を表示する場合に
は、液晶画素毎にスイッチング素子を設けたＡＭＬＣＤ
が、コントラストや応答速度をはじめとした画質に関す
る特性に優れている。そして、特にアクティブマトリク
ス（以下、ＡＭと称す）素子としては薄膜トランジスタ
を用いたものが数多く商品化されてきている。

【０００４】前記ＡＭ素子を用いた場合の特徴として
は、１）大容量表示が可能なこと、２）応答速度が速い
こと、３）視野角が比較的広いこと、が挙げられる。こ
のように優れた多くの長所がある一方で、重大な短所も
あわせもっている。

【０００５】すなわち、前記薄膜トランジスタの製造工
程は非常に高度な微細加工技術を駆使せざるをえず、少
なくとも５層以上もの薄膜を重ねるという工程を経てい
る。それは、通常の場合でも、フォトマスクを６枚以上
使用するフォトリソグラフィー工程であり、これはプロ
セスが複雑で、しかも製造環境のクリーン度は半導体メ
モリデバイス作製工程の場合と同程度のものが必須とな
っている。それに、半導体メモリでは最大でも１チップ
が数ミリ角程度であったものに対して、前記ＡＭＬＣＤ
用の基板では数百ミリ角もの大きさになり、つまり半導
体メモリの面積に対して数千倍から数万倍にも達するこ
とから、寸法精度の不良やゴミ等による欠陥という重大
な問題が発生しやすい。さらには、半導体メモリーの場
合にはもし欠陥があっても、その欠陥箇所さえ素子とし
て用いなければその箇所以外の領域は、全体としては十
分に半導体メモリーとして使うことが出来る。その一方
で、ＡＭＬＣＤの場合には、表示部として全体をくまな
く使用するために、通常は欠陥の存在自体が許されない
（製品規格で認める場合を除く）。また、薄膜トランジ
スタの構造自体の問題として、同一基板上に交差した薄
膜からなる配線が多く、断線や絶縁性の点で欠陥を招き
易い構造となっている。例えば、各配線間の絶縁性が保
たれないと、表示した際に線欠陥となって表示画面に現
れるという、顕著な不良が発生する。

【０００６】また、低コスト化の問題だけを考えると、
単純マトリクス型の（すなわち、ＡＭ素子を用いない）
液晶表示装置としてＳＴＮ液晶を用いたものが、ワープ
ロやノートパソコン等に数多く使われている。また応答
速度に関しては、研究段階ではあるもののＡＭ素子を用
いたものと同程度のものまで報じられてはいる。しか
し、製品として採算に見合う程度の生産技術を有し、か
つ応答速度や視野角依存性をも十分に満足できる液晶表
示装置としては、未だ完成された域には至っていない。

【０００７】そしてまた、携帯性を追究すること、ある
いは大画面化の場合の重量低減やコストの低減の要求か
ら、重量が軽い液晶表示装置も望まれており、ガラス基
板の薄型化が検討されはじめてきている。しかしなが
ら、大きく薄いガラス基板を取り扱うことは、技術的・
コスト的に考慮すると、大きなマイナス要因である。

【０００８】前記のことが主な原因となって、製造の際
には製品の歩留まりが極端に低く、しかも改善が甚だ困
難でもあるという大問題を抱えている。そこで、プロセ
スが簡単であり、工程数も少なく、しかもゴミによる欠
陥の発生する危険が少なく、低コストである、という構
造のＡＭ素子の開発が望まれている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑みなされたものであり、その目的とするところは、薄
膜トランジスタを用いたものと比較して、工程数が少な
く、デバイスの最小寸法は比較的大きく、しかもゴミ等
による欠陥が発生しにくいこと、さらには軽量化がで
き、応答速度も速く、視野角が広く、大画面のパネル化
も容易であること、以上を兼ね備えたＡＭＬＣＤを提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提供する手段とは、すなわち、少なくとも透
明絶縁性基板上にバリスタ素子と画素電極とをマトリク
ス−アレイ状に配置し、走査電極が前記画素電極の列方
向に設け、一方、前記透明絶縁性基板と対向する別の透
明絶縁性基板上には、透明なデータ信号電極が前記画素
電極の行方向にストライプ状に配置し、前記一対の透明
絶縁性基板の間隙に液晶層を設けた液晶表示装置におい
て、少なくとも前記液晶層にポリマー分散型液晶を用
い、かつ前記対向する別の透明絶縁性基板には可撓性を
有するフィルムを用いたことを特徴とする液晶表示装置
である。

【００１１】尚、本発明は、二端子素子であるバリスタ
素子を用いるものであり、これはＡＭ素子としては薄膜
トランジスタよりも構造が簡単であり、且つ製造に際し
ては、製造が簡単な印刷法を用いてＡＭ素子をパターニ
ングした後に焼成を経ることにより焼結体としてバリス
タ素子を得るものである。また、ＡＭＬＣＤの構成要素
中で、容積及び重量のいずれについても大部分を占める
ガラス基板の代わりに、軽量で可撓性もあるフィルムを
用いた液晶表示装置である。

【００１２】

【作用】本発明によると、印刷法によりパターニングし
た後に焼成を経て得られる焼結バリスタ素子を画素毎の
スイッチング素子にＡＭ素子として用いることから、薄
膜トランジスタを用いてＡＭ素子を作成した場合に比べ
て、工程数が少なくて済み、歩留まりも向上でき、低コ
スト化が図れる。（図３）、（図４）には、それぞれバ
リスタ素子の製造工程図と薄膜トランジスタの製造工程
図とを示す。また対向する透明絶縁性基板としてガラス
基板でなくフィルム（ＰＥＴフィルム等）を用いること
から、軽量化も可能となる。また、ガラス基板に比べて
割れや欠け等が発生しにくいために、取り扱い易くなる
という長所も生じる。

【００１３】ところで、昨今にＴＮ液晶と組み合わせて
使用されているアモルファスシリコン薄膜トランジスタ
は、開発当初は電流値の経時劣化やしきい値電圧のシフ
ト等の問題から、液晶表示装置用の画素のスイッチング
素子としては適応性が乏しいのではないかと考えられて
いた。しかし、使用する液晶の駆動電圧が低いために、
その不安点はある程度は克服できることが次第に判明し
現在に至っている。一方、本発明で述べているポリマー
分散型液晶（別名として、高分子液晶、高分子分散型液
晶、等）は、一般的には駆動電圧がＴＮ液晶に比較して
高い。つまり、前記ＴＮ液晶との組み合わせで用いてい
る薄膜トランジスタの動作電圧よりも、高電圧を必要と
する。薄膜トランジスタは通常よりも高電圧で使用した
場合、薄膜トランジスタの動作寿命が損なわれるという
問題点が判明している。従って、薄膜トランジスタより
高い電圧でも問題なく動作し、前記ポリマー分散型液晶
の駆動に適することから、前記バリスタ素子は好適であ
る。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照しながら更に詳
細に説明する。

【００１５】（図１）、（図２）は本発明の一実施例と
して、バリスタ素子を用い、かつ対向する透明絶縁性基
板としてはＰＥＴフィルム使用する、という組み合わせ
の液晶表示装置の概略を示す説明図である。

【００１６】（図３）は本発明の一実施例として、バリ
スタ素子を用いた液晶表示装置の製造工程の概略を示す
フローチャートである。また（図４）は、従来行われて
いる薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置の製造工程
の概略を示したフローチャートである。尚、（図５）に
は製造工程中で繰り返し施されるフォトリソ工程につい
ての概略のフローチャートを示す。

【００１７】（図２）に示すように、本実施例中で示す
液晶表示装置は、透明絶縁性基板１０としてのＡＭ素子
側ガラス基板に走査電極１１、画素電極１２、ＡＭ素子
としてバリスタ素子１３が設けられている。そしてデー
タ信号電極１５及びカラーフィルタ１６、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）とＢＭ（ブラックマトリクス）１７が
設けられた対向する透明絶縁性基板１８としての対向カ
ラーフィルタ側フィルム基板と前記ＡＭ素子側ガラス基
板との間に、液晶としてポリマー分散型液晶１４が充填
してある。このポリマー分散型液晶１４は、ブレードコ
ータで一定の膜厚で塗布し硬化させ、セルギャップを確
保した。また、ポリマー分散型液晶を用いているため、
ＡＭ素子側ガラス基板と液晶１４の層、及び対向カラー
フィルタ側フィルム基板と液晶１４の層の間に液晶を配
向させるための配向膜は、それぞれ必要ない。また、Ａ
Ｍ素子側ガラス基板と対向カラーフィルタ側フィルム基
板の外側にそれぞれ直交させた偏光板を必要としない構
成である。

【００１８】以下にその製造工程を説明する。まず、透
明絶縁性基板１０であるＡＭ素子側ガラス基板上にマグ
ネトロン・スパッタリング装置を用いて金属Ｃｒ薄膜を
厚さ０．１μｍに成膜し、これにフォトリソグラフィ工
程でレジストパターンを形成して、エッチング液にて走
査電極１１を形成する。次に、マグネトロン・スパッタ
装置を用いていわゆるＩＴＯ膜（Indium Tin Oxide膜）
を厚さ０．１１μｍに成膜し、これにフォトリソグラフ
ィ工程でレジストパターンを形成して、塩化第二鉄：塩
酸＝１：３の組成比率からなるエッチング液を使用した
エッチングにより走査電極上ＩＴＯ電極１９および画素
電極１２を形成する。

【００１９】次いで、バリスタペーストを前記ＡＭ素子
側ガラス基板上に３２５メッシュのスクリーン版を用い
て印刷法により転移した。ここで用いたバリスタペース
トはバリスタ粒子とポリメチルメタクリレートとを主成
分とするものであり、より詳しい内訳は、バリスタ粒子
２０部に対してポリメチルメタクリレート１５部、そし
て溶剤としてエチルカルビトール５部を混合したものを
用いた。バリスタ粒子は、ＺｎＯ単結晶粒子の表面をＭ
ｎ、Ｃｏ等の酸化物の無機質絶縁膜で被覆したものであ
る。

【００２０】前記バリスタペーストを転移させたＡＭ素
子側ガラス基板を、大気中で温度４２０℃で１時間の加
熱による焼成を行い、ポリメチルメタクリレートおよび
エチルカルビトールを除去し、（図２）に示すようにＡ
Ｍ素子側ガラス基板上にバリスタ粒子１３を固着した。

【００２１】次に対向カラーフィルタ用フィルム基板に
マグネトロン・スパッタ装置でＣｒの金属薄膜を厚さ
０．１μｍに成膜し、フォトリソグラフィ法によりブラ
ックマトリクス１７を形成する。さらにブラックマトリ
クス１７とデータ信号電極１５とのショートを防止する
ため、ＳｉＯ₂からなる絶縁層２０を形成積層する。次
に、カラーレジストを用いてＲ、Ｇ、Ｂの３色からなる
カラーフィルタ１６を形成した後、マグネトロン・スパ
ッタ装置を用いて、ＩＴＯ膜を厚さ０．１５μｍに成膜
する。この時ＩＴＯ膜のシート抵抗値は１００Ω／□で
あった。さらに、このＩＴＯ膜をフォトリソグラフィ法
によって所定の形状に形成して、データ信号電極１５を
得た。

【００２２】次にＡＭ素子側ガラス基板にポリマー分散
型液晶１４をブレードコーターを使用して１５μｍの膜
厚でコートした後、自然乾燥させた。しかる後に、スク
リーン印刷機でエポキシ樹脂のシールパターンを印刷し
たＡＭ素子側ガラス基板に対して、カラーフィルタ１６
およびＩＴＯ膜によるデータ信号電極１５が設けられた
対向カラーフィルタ用フィルム基板を、アライナーで位
置合わせして貼り合わせ、圧力０．０１乃至０．０３ｋ
ｇｆ／ｃｍ²、温度８０℃で１時間の加圧・加熱により
接着した。

【００２３】この結果、薄膜ドランジスタに比べ製造工
程数が少なく、しかも液晶画素毎にスイッチング素子と
してのバリスタ素子が備えられ、応答速度が速い、視野
角も比較的広い液晶表示装置を得ることが出来た。な
お、本発明は配線抵抗の低減のために、データ電極の一
部にＡｌ、Ｃｒ、Ｔａ等をはじめとする比較的導電性の
高いの金属薄膜を用いることが可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置の構成によれば、
ＡＭ素子としてバリスタ素子を用いることで、製造プロ
セスが簡単な印刷方式を用いることができて、薄膜トラ
ンジスタの場合と比べ、製造プロセスが簡略化され、画
質が薄膜トランジスタを用いた場合ほどには高品質を要
求されない携帯用液晶ディスプレイの低コスト化が可能
となる。また、ＡＭ素子の無い場合に比べ、視野角が広
く、応答速度も速く表示できる。また、ＴＮ液晶で使わ
れている偏光板が不要であり、また液晶層の厚みを制御
するセルギャップ制御も不要で、さらに液晶がパネルか
ら漏れないようにするシールが不要なポリマー分散型液
晶を用いることにより、対向透明基板のフィルム化が実
現できた。偏光板を用いる（２枚の偏光板の間に液晶パ
ネル（ガラス基板ー液晶ーガラス基板）を挟む必要のあ
るＴＮ液晶）とそのガラス基板に等方性が要求される。
もし、ガラス基板の代わりにフィルム基板を用いると、
通常のフィルム基板は等方性でないため、透過する光が
波長依存性を示し（すなわち、着色してあるように見え
る）、液晶ディスプレイとして用いることは難しい。等
方性を持ったフィルムを作製することは、生産性を考え
ると難しいため、偏光板を用いないポリマー分散型液晶
を用いることで初めてフィルム基板を液晶ディスプレイ
に用いることが可能となった。また、割れ欠けの心配の
ない、扱い易い軽量なフィルム基板を用いることで、デ
ィスプレイの軽量化と製造プロセスの簡略化および低コ
スト化を図ることが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる液晶表示装置の一実施例を、断
面図で示す説明図である。

【図２】本発明に係わる液晶表示装置の一実施例を、特
に一画素について断面図で示す説明図である。

【図３】本発明に係わる液晶表示装置の一実施例を、そ
の製造工程について示すフローチャートである。

【図４】従来の薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置
の一例を、その製造工程について示すフローチャートで
ある。

【図５】従来のフォトリソグラフィ工程の一例を示すフ
ローチャートである。

【図６】従来の液晶表示装置の（ガラス基板、ＴＮ液晶
を用いた）一例を、その製造工程について示すフローチ
ャートである。

【図７】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す、その
製造工程について示すフローチャートである。

【符号の説明】

10・・・透明絶縁性基板（ＡＭ素子側ガラス基板） 11・・・走査電極 12・・・画素電極（ＩＴＯ製） 13・・・バリスタ素子（ＡＭ素子） 14・・・ポリマー分散型液晶 15・・・データ信号電極 16・・・カラーフィルタ（ＲＧＢ） 17・・・ＢＭ（ブラックマトリクス） 18・・・透明絶縁性基板（対向側カラーフィルタ側・Ｐ
ＥＴフィルム基板） 19・・・走査電極上ＩＴＯ電極 20・・・絶縁層（ＳｉＯ₂）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも透明絶縁性基板上にバリスタ素
子と画素電極とをマトリクス−アレイ状に配置し、走査
電極が該画素電極の列方向に設け、一方、該透明絶縁性
基板と対向する別の透明絶縁性基板上には、透明なデー
タ信号電極が該画素電極の行方向にストライプ状に配置
し、前記一対の透明絶縁性基板の間隙に液晶層を設けた
液晶表示装置において、少なくとも該液晶層にポリマー
分散型液晶を用い、かつ該対向する別の透明絶縁性基板
には可撓性を有するなフィルムを用いたことを特徴とす
る液晶表示装置。