JPS58189683A - 液晶表示装置 - Google Patents

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】 液晶表示装置は近年、電卓や電子時計の表示装置として
著しい普及を見せている。さらに最近では、小型のパー
ソナルコンピュータ等の大情報量表示装置としてのニー
ズが生まれている。通常の液晶パネルもマルチプレクス
特性の改良が加えられてはいるとはいっても、駆動可能
な桁数は高々３０程度である。この様な背景から種々の
アドレス方式が考案され、製作されている。大まかに分
類すると、 ■　非ＩＩ製素子アドレス方式 （バリスタ、金属−絶縁体一金属素子郷）■　能動スイ
ッチングアドレス方式 ％式％ ■　光、熱書き込み方式 ■　二項波アドレス方式 ％式％ 本発明■Ｏ非線型特性を有する素子を用いたＭ工Ｍｉ［
晶表示装置に関するものである。さらに詳しくは、骸Ｍ
ＸＭ素子の金属として仕事関数がほぼ等しい金属、ある
いは同じ金属を用いることによｊ！ＭＩＭ素子の非対称
特性を改善するものである。

第１図は非線型電流−電圧特性の典型であるＭ工Ｍ素子
Ｏカーブを示している。

、Ｔ　ｍ　Ｋ　Ｖ　ａｚｐ　（βｉ　）　　　　　　Ｆ
ｉｌＫ：導電率係数 β：非線型係数 ｙ工Ｍ素子は、第１図に示すように、低電圧領域で高抵
抗、高電圧領域で低抵抗となりオームの法則に従わない
非線型特性を有する。

とのＭ工Ｍ素子を用いて液晶表示装置を構成すると一般
のマルチプレクス駆動よりも多桁のマルチプレクス駆動
が可能となることが知られている。

これは次のように理解される。

第２図Ｆｉ１画素分の等価回路図であシ、液晶の容量Ｃ
ＬＯ、抵抗ＲＬＯ、Ｍ工Ｍ素子の等価宕量ＣＭＬ、等価
抵抗ＲＮＬから構成されている。今、該等価回路の端子
に液晶駆動信号を加えることを考える。

第３図ｉ　１／！５０デユーテイ、１１５バイアス法の
駆動波形の例である。走査電極１及び走査信号をＢＣＡ
Ｍ、添数字は走査周期ｔ８内での選択期間４（選択レベ
ルをとる走査期間ｔｐ）の順序を示している。Ｓ工Ｇは
信号電極２及び表示信号を示し、添数字によって区別さ
れている。第３図の８工Ｇｙは、−嵩（Ｍｓ夏）３が点
燈（ＯＩＪ　）　Ｌ、同８工ＧＭ上の他の画素がＯＦＦ
の時の表示信号である。Ｍ番目の走査信号ＥｉＣＡＮＭ
と同期した走査期間５で選択レベルをとシ、走査周期内
の他の走査期間では非選択レベルをとっていることがわ
かる。このとき画素（”　＃　Ｎ）にかかる電圧、ｖ（
Ｍ、Ｍ）は、ＢＣＡＭＭ−８工ＧＮで与えられる。

第４図実＠６は、第３図に示すｖ（ＭｔＮ）が第２図の
ＭＩＭ嵩子−液晶画素に加えられた場合のＭＩＭ嵩子Ｏ
電圧波形Ｖａｔと液晶層にかかる電圧ＶＬＯを示してい
る。な中筒率のために半走査周期についてのみ描いであ
る。また、゛破線７は非選択レベルをとったｏｙｙの場
合を示している。ＶＭＬが８に示す低抵抗領域に入ると
、駆動電圧がほとんど液晶層にかかシ液晶層が充電され
る。この時の時定数は第２図の等価回路から ＲＬＯＸＲＩＩＬ λｍ　（Ｃ：ＬＯ＋Ｃ１ｆＬ）　Ｘ　　　　　　”　＠
　”　ＩＩＩＲＬＯ−）ＲＩＬ で与えられる。　ＶＬＯの変化は、まずＣＬＯとＣＷＬ
　Ｋよる容量によ〉分割された電圧となり、次にＲＬＯ
とＲＩＩＬによシ分割された電圧を極限値とした電圧変
化を行なう。Ｍ１輩素子の抵抗変化が０と無限大の間で
生じるとして、この様子を模式的に示したのが第５図で
ある。Ｍ工Ｍ素子の抵抗が０ならば、図のように過渡的
に電流イが流れ、ＣＬＯを充電する。このとき電圧はす
べて液晶層にかかっている。

次に非選択期間に入り、ＯＮ領域からＯＦＦ領＃、（第
４図８）に移行−すると、ＲＬＯ＜：Ｒ１１Ｌとなり、
過渡的に流れる電流イの＃１とんどは、ＲＬＯを通して
流れるようになる。近似的に時定数Ｌτ■（ＣＬＯ＋Ｃ
）ＩＬ）Ｒ１，Ｏ・・・１２）で与＆られる。一般に電
界効果型の液晶表示パネルに使用されている液晶のＲＬ
Ｏは大きく、τを走査周期程度にとることは十分可能で
ある。

破線で示した０ＦＩＦの場合はＶｌｉＬ、がビーク時で
もＯＮ領域に入らないため、液晶層の充電が行なわれず
、ＶＬＯが低レベルの１まである。液晶は実効値に応答
することを考慮すると、ＯＮとＯＦ’Ｆの実効値比は、
第４図から理解されるように単なる電圧平均化法による
駆動よシ大キく、より高い桁数のマルチプレクス駆動が
実現されている。

評しくは特開ｗｆｉ５２−１４９０９０Ｊｉｌｔ（Ｒ訪
精工★）、特開昭５５〜１６１２７３デビツト・ロビン
・パラ７（ノーザン・テレコム・すｔテッド）を参照さ
れたい。

このように表示の大容量化が可能となるＭ工Ｍ素子液晶
表示装置であるが、Ｍ工Ｍ素子の電圧−電流（Ｖ−１）
特性が必ずしも対称的ではなく、液晶層に印加される電
圧ＶムＯが正負非対称となシ、直流成分が残存する。こ
の非対称Ｖ−Ｚ−性によるｖｂａ（ｐ変化を示したのが
第６図である。図からもわかるように、非対称Ｖ−工時
特性ａｌの場合には直流成分が残存している。この直流
成分は液晶の電気化学的分解を促し液晶の鍔命を低下さ
せるばかりか、液晶層の等価回路定板、とシわけＲＬＯ
の低下を招き、微妙なマツチングを必要とするＭ工Ｍ素
子液晶表示装置にとりては致命的な影響を与える。

本発明はこのような欠点を除去するために考案されたも
ので、Ｍ工Ｍ素子の両側金属材料を仕事関数がほば等し
いか、もしくは同じ材料を用いることにより、Ｍ工Ｍ素
子の非線型特性を印加電圧方向によらない対称な特性と
し、液晶層印加電圧の直流成分全減少させるものである
。

以下、図面を参照しながら本発明を説明する。

第７図は本発明による’ｒ（Ｌ、ｏ、を絶縁体とし九Ｍ
工Ｍ素子の電圧−電流特性（ＪｏｙＣ工／Ｖ）　−ｆｉ
　）である。実線１０　、１１はＴ、−テα１０ｓ−τ
Ｑ　１０Ｍ素子の１０はＴａがカソード、１１はアノー
ド方向の特性、破線１２はＴａ−Ｔａ、、Ｏ，−ム、Ｍ
工Ｍ素子の特性、一点鎖線ＢはＴａ−’ｒｃＬ、０．−
Ｎ４　　の特性、二点鎖線１４は’ｒ５−’ｒ、ｚ、ｏ
、−ム！の特性である。なおＴａがカソードとして働く
方向はいずれの場合も、実線１０に極めて近い曲線とな
った。そのため実線１０で代表させである。この結果片
側の金属によって特性、特にＴａが７ノードとして働く
方向が影響を受けていることがわかる。

こ０場合の試料の製作は次のように行なわれた。

■ＴｃＬの高周波スパッタ（パイレックスガラス板■陽
極酸化（０，０１１１１−クエン酸水浴液３０ｖ）■熱
処ｍｌ（Ｍｓガス中　３００℃Ｉ分）■対向電極蒸着（
必要に応じ基板加熱を行った）■フォトエツチングによ
シミ極パターン形成（面積は１　ｍ’＋である） また第７図において直線となるのは前述の（１１式に従
うプール７レンケル伝導と考えることができる。

他にｃｙ、Ｐｉなども同様に試験したが、これらの電圧
−電流特性は、第７図に示す特性と類似し九曲線を示し
た。各金属による特性の非対称性を示す基準を８７図の
／ｖ＝３におけるＴａアノード方向の工戸値をとると第
８図のようＫなる。なお横軸は仕事関数φである。これ
によると、Ｔ５がカソード方向の工戸値とはぼ一致する
のはＣデ、ＴＧ、ムｊ、ＦＭの場合であった。ｔた、仕
事関数が大きくなると、工戸値が減少する傾向がみられ
ている。これからταの仕事関数４．１３　ｅνに対し
、０．ｊＳａｖ位ｏ＠ｐｔｖ範囲内にあれば、Ｔａアノ
ード方向、Ｔａカソード方向による特性の差は少ないこ
とが理解される。また第７図の）（ラツキは、Ｔａ、Ｏ
，−金属界面に生じる表面準位の効果でおると思われる
。

同様にしてＴ１０１の反応スパッタ膜についても各種金
属を変えて実験を行なった。これによると両金属電極を
同一の金属にすると、陽極醸化膜’ｒｔｚ。

Ｏｌ　　の場合と同様比較的対称な特性が得られている
。

第９図は上述のようにして得られた対称性の良好なシエ
Ｍ素子を用いたＭ工Ｍ液晶パネルの構成を示した図であ
る。このパネルの画素は０．４　ｍ　。

使用したＭ工Ｍ素子は、Ｔａ−ＴｃＬ、ｏ、　−Ｔ　Ｇ
　Ｍ工Ｍ素子であシ、１１５００ムｔ９／、４−２０Ｖ
の１ルチプレクス駆動で、パネル法線方向からも十分な
コントラストを得ている。

実施例は絶縁体としてＴＧＩＯ８について示したが、前
述の（ｌ１式に従うプール７レンケル伝導のようなバル
ク効果を示す絶縁体であシ、表面単位の密度が低いもの
であれば本発明は有効であシ、何ら？Ｌｓ’ｉＫ＊定さ
れる一〇でない。

以上説明したように、本発明による対称なＭ工ＭＩＡ子
を採用し、液晶層Ｋかかる電圧を正負対称とすることＫ
より、信頼性の高い、均質な表示性能を持つＭＩＭ波晶
表示装筺が実現された。

ｗＡｉｉｌｃＵｌ！ＪＩＬ＆説１５１１第１図は典型的
な輩工Ｍ素子のＶ−Ｚ特性である。

ｊ１２ＷＡ＃ｉ輩工ｙ液晶表示装置の郷価回路を表わし
ている。

第８図は通常の電圧平均化法による駆動波形の１例であ
る。

１−・走査電極群 ２・・備考電極群 ３Ｉ＠画素（Ｍ、夏） ４・・選択期間 ５・・魔査期関 第４図はＭ工Ｍ素子液晶表示装置の動作波形を示すもの
である。

６豐・ＯＮ波形Ｃ例）Ｋ対する各波形 ７・・０ＩＦＦ波形Ｃ例）に対する各波形８４・Ｍ工Ｍ
素子のＯＮ領域 ９・・Ｍ工Ｍ素子の０ＩＦＦ領域 第５図はＭＩＭ素子液晶表示装置の動作概念を表わした
図である。

（α１はＯＮ領域、（ｂｌはＱＩＰＩＦ領域に非線型素
子の特性が入った場合である。

第６図は非対称Ｖ−工時特性液晶印加電圧波形である。

ｌａｌは非対称の場合、１ｂ１は対称の場合である。

第７図は本発明によるＴａ、ｏ、を絶縁体とし九Ｍ工Ｍ
素子の特性例である。

ｌＯ・・（実線）被陽極酸化′＠’ｒａがカソードの時
の特性 １１・−（実ＩりＴα−τａ冨Ｏｉταアノードの特性 １２・・（破線）Ｔａ−τａ冨Ｏｓ−ム、Ｔαアノード
の特性 １３＊ｅ（一点鎖線）Ｔａ　−Ｔａ２Ｏ５−Ｎ　ｉ　　
Ｔａア１４＠−（：、産制！Ｉ）Ｔａ　−７１＄１０１
−ムｊＴａアノードｏ４Ｉ性 第８＃Ａは各種金属による非対称性を仕事関数の観点か
ら描い友図である。横軸線対向電極金属の仕事関数、縦
軸は第７図Ｇ−３での工β値である。

第９図は本発明によるＭＩＭ液晶表示装置の構成図であ
る。

１５・ｌ上側透明ガラス基板 １６・・ＭＩＭ素子側基板（１５と１６の間に液晶が封
入される） １７・・画素 １８・・配線 １９−・Ｍ工Ｍ素子部分 以　　　上 出願人　株式会社諏訪精工舎 代理人　弁理士最　上　　務 第１　図 ｉ、５２図 第５図 第７図 第８ＬＬＩ ＩｊＪ９　１ツｌ 手続補正書（自発） 昭和５８年３月２５日 特許庁長官殿 ｌ　事件の表示 昭和５６年特許願第２１０４２１号 ２　発明の名称 液晶表示装置 ３、補正をする者 事件との関係　出願人 東京都中央区銀座４丁目Ｓ番４号 （２ｓｂ）株式会社　諏　訪　精工　舎４代理人　　代
畔敵中村恒也 〒１５０東京都渋谷区神宮前２丁目６番８号手続補正（
自発） １・　明細書　５貞１２杓目〜同１５ｈ目「等価容ｔｃ
ＮＬ　、等価抵抗ＲＮＬがら」とあるを、 「等価容量Ｃ！ＭＩＭ、等価抵抗ＲＭＩＭ　　から」に
補正する。

２　明細書　４貢１５行目〜同１ａｇ目「示している。

＋７ＮＬが８に示す」　とめるを、 「示している。ＶＭＴＭ　　が８に示す。」に補正する
。

Ａ　　８Ａ細書　４頁下がら５行目七ａ　’ｒ’ｒ目［
λ−（ｎＬｃ　＋ｃＮＬ　）Ｘ−μ＝を−Ｐ−ご二μｍ
だ−ｋ・・・ＲＬＣ＋ＲＮＬ （１）」　　とあるを、 ｆｈ　−’（ＣＬａ　＋ａｕｒＭ）！■・・ＲＬＯ＋Ｒ
νＩＭ ・　（１）」　に補正する。

４、　明細書　４負下がら２行目 ｒまずＣＬＯとＯＮ　Ｌに」　とあるを、「まずＯＬＯ
とＯＭ工Ｍ　に」　に補正する。

翫　明細書　５ｊ［１行目 ［とＲＮＬ　　により分割された］　とあるを、「とＲ
旧１　によシ分割され九」　に補正する。

表　明細書　５．ｇ？９行 目Ｒｔａ　＜Ｒ）ＪＬ　　となフ、」とあるを、ｒＲＬ
ｏ　　＜ＲＭＩＭ　　となシ、」に補正する。

ｌ　明細書　５貢１２行目 「γ−（ＯＬＯ＋０ＮＬ）ＲＬＯ・・す２）」とあるを
。

ｒｈ　ｍ　（ＯＬＯ十ＣＭＩＭ　）ＲＬＯ１１＠　　１
１（２）Ｊに補正する。

ａ　明細書　５員下から５行目 「０１１の場合はＶＭＬがピーク時」　とある管。

［０１Ｆの場合はＶ　ＭＺＭ　　がピーク時」に補正す
る。

９　明細書　１１員７行目 １０１１嘘域に非ｉＩ型木子」　とあるを。

ｒｏＦｐ　領域ＶこＭＩＭ素子」　に補正する。

１１　図面の第２図、第４図、第５図（ａ）（ｂ）を朱
字の如く補正する。

以　　　上 手続補正書（方式） １　事件の表示 昭和ｓ６年　　特許願第２１０４２１号２　発明の名称 液晶表示装置 ３　補正をする者 （２１Ｓ４）獣鰍−訪精工舎 第４図 ＆閂ＩＭ　　　　　　　ＲＬＣ 第２図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【１）液晶表示パネルを構成する少々〈と吃一方の基板
   に、薄膜素子として金属−絶縁体−金属（Ｍ工Ｍ）素子
   を形成した液晶表示装置において、該Ｍ工Ｍ素子の両金
   属膜・の材料として同じ金属を用いたことを特徴とする
   Ｍ工Ｍ液晶表示装置。 （２１＠　Ｍ工Ｍ素子の両金属膜として、仕事関数の差
   が０．５ｔｔＶ以下である金属を用いたことを特徴とす
   るＭ工ｙ液晶表示装置。