JPS6217751B2 - - Google Patents
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- JPS6217751B2 JPS6217751B2 JP56105183A JP10518381A JPS6217751B2 JP S6217751 B2 JPS6217751 B2 JP S6217751B2 JP 56105183 A JP56105183 A JP 56105183A JP 10518381 A JP10518381 A JP 10518381A JP S6217751 B2 JPS6217751 B2 JP S6217751B2
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属−絶縁体−金属装置（以下、
MIM装置）の非線型特性に基づくマルチプレク
ス駆動性能の高い液晶表示装置に関する。
MIM装置）の非線型特性に基づくマルチプレク
ス駆動性能の高い液晶表示装置に関する。
近年、ドツトマトリクスに代表される、表示情
報量の大きな液晶パネルが要求されている。この
要求に答えるべく、従来のツイステツドネマチツ
ク液晶パネル（以下、TN液晶パネル）のマルチ
プレクス駆動性能の改良が鋭意なされている。
報量の大きな液晶パネルが要求されている。この
要求に答えるべく、従来のツイステツドネマチツ
ク液晶パネル（以下、TN液晶パネル）のマルチ
プレクス駆動性能の改良が鋭意なされている。
現在のマルチプレクス駆動は、選択されていな
い画素電極に印加される電圧の変動を防ぐために
電圧平均化法といわれる駆動法が主流となつてい
る。第１図は1/3バイアス法の波形例である。第
１図ａは走査線にかかる電圧波形、ｂはマトリク
ス中の液晶画素１を選択した時の信号線にかかる
電圧波形である。この時、同一信号線上の他の液
晶画素には、V0／３の実効値を持つ電圧が印加
されている。同様に他の信号線にも選択画素に応
じ変化する電圧波形が加えられ、走査線の選択時
２に信号線も選択されていればV0、信号線が選
択されていなければV0／３、信号線の選択、非
選択によらず走査線が選択されていなければ
V0／３の電圧が各液晶画素に実効的に印加され
ている。各液晶画素はこれらの４状態を、１回の
走査時間にマルチプレクス駆動の走査線数個選択
する。ただし走査線は走査時間内に１度しか選択
されないので、各液晶画素は点灯時、V0状態を
１回、残りの走査時間はV0／３状態となり、非
点灯時は全走査時間V0／３状態となる。
い画素電極に印加される電圧の変動を防ぐために
電圧平均化法といわれる駆動法が主流となつてい
る。第１図は1/3バイアス法の波形例である。第
１図ａは走査線にかかる電圧波形、ｂはマトリク
ス中の液晶画素１を選択した時の信号線にかかる
電圧波形である。この時、同一信号線上の他の液
晶画素には、V0／３の実効値を持つ電圧が印加
されている。同様に他の信号線にも選択画素に応
じ変化する電圧波形が加えられ、走査線の選択時
２に信号線も選択されていればV0、信号線が選
択されていなければV0／３、信号線の選択、非
選択によらず走査線が選択されていなければ
V0／３の電圧が各液晶画素に実効的に印加され
ている。各液晶画素はこれらの４状態を、１回の
走査時間にマルチプレクス駆動の走査線数個選択
する。ただし走査線は走査時間内に１度しか選択
されないので、各液晶画素は点灯時、V0状態を
１回、残りの走査時間はV0／３状態となり、非
点灯時は全走査時間V0／３状態となる。
このようにして非点灯の全画素に印加される実
効電圧は常に一定となる。これを一般化して、デ
ユーテイ比 １／Ｎ（Ｎはマルチプレクス駆動の
走査線数）、Ｖ／ａバイアス法の場合、点灯画素
と非点灯画素にかかる実効電圧は各々(1)式、(2)式
となる。
効電圧は常に一定となる。これを一般化して、デ
ユーテイ比 １／Ｎ（Ｎはマルチプレクス駆動の
走査線数）、Ｖ／ａバイアス法の場合、点灯画素
と非点灯画素にかかる実効電圧は各々(1)式、(2)式
となる。
ＶONとＶOFFの比を最大にするのはａ＝√Ｎ＋
１の時であり、その時のＶON／ＶOFFは(3)式で表
わされる。
１の時であり、その時のＶON／ＶOFFは(3)式で表
わされる。
(3)式からわかるように、走査線数Ｎが増加する
と、ＶON／ＶOFF比は１に近づく。しかし現状の
TN液晶パネルの電圧−透過率特性から表示品質
が保てるＮの限界は数十位である。
と、ＶON／ＶOFF比は１に近づく。しかし現状の
TN液晶パネルの電圧−透過率特性から表示品質
が保てるＮの限界は数十位である。
この限界を取り去る方法として、２周波駆動
法、薄膜トランジスタ（TET）マトリクス、
MOSトランジスタマトリクス、そしてMIM装置
等が考案されている。この中で、D.R.Baraffらに
よるMIM装置を用いた液晶表示パネル（SID
International Symposium Digest of Technical
Papers vol.11、p.200、April 1980）は、製造工
程が比較的簡単であり、従来のマルチプレクス駆
動が使用できるといつた利点を有している。この
場合のMIM装置の構成は、Ta薄膜−Ta2O5陽極
酸化膜−Ni・Cr膜からなつている。追試を行な
つたところ、第２図に示すような非線型特性が得
られた。このMIM装置を流れる電流は、(4)式で
与えられる。
法、薄膜トランジスタ（TET）マトリクス、
MOSトランジスタマトリクス、そしてMIM装置
等が考案されている。この中で、D.R.Baraffらに
よるMIM装置を用いた液晶表示パネル（SID
International Symposium Digest of Technical
Papers vol.11、p.200、April 1980）は、製造工
程が比較的簡単であり、従来のマルチプレクス駆
動が使用できるといつた利点を有している。この
場合のMIM装置の構成は、Ta薄膜−Ta2O5陽極
酸化膜−Ni・Cr膜からなつている。追試を行な
つたところ、第２図に示すような非線型特性が得
られた。このMIM装置を流れる電流は、(4)式で
与えられる。
ｄ、ｓ：MIM装置の絶縁層の厚さ、および面積
ｎ：キヤリア密度
ｅ：電子電荷
φ：トラツプレベル深さ
ε０：真空誘電率
μ：電子移動度
κ：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度
ε１：光学的比誘電率（＝n2）
O.R.Baraffらの液晶パネルは、第３図に示すよ
うに、片側の基板にMIM装置が付設した構成で
あり、電気回路上は第４図に示すようなMIM装
置と液晶層が直列接続された等価回路となつてい
る。このMIM液晶パネルをマルチプレクス駆動
すると、MIM装置の非線型特性により、液晶層
にかかる実効電圧の比、ＶON／ＶOFFが大きく得
られる。この結果、走査線数Ｎを200程度にして
も液晶のON−OFFが可能となつている。
うに、片側の基板にMIM装置が付設した構成で
あり、電気回路上は第４図に示すようなMIM装
置と液晶層が直列接続された等価回路となつてい
る。このMIM液晶パネルをマルチプレクス駆動
すると、MIM装置の非線型特性により、液晶層
にかかる実効電圧の比、ＶON／ＶOFFが大きく得
られる。この結果、走査線数Ｎを200程度にして
も液晶のON−OFFが可能となつている。
このように情報量の大きな表示が可能となる
MIM液晶パネルではあるが、小さな面積に情報
量を集中させることは極めて難しい。MIM液晶
パネルの特徴は、つまるところMIM装置の非線
形特性による抵抗のスイツチングであり、低抵抗
を通しての液晶層への充電と、液晶層のリークに
よる放電とを巧妙にコントロールしているところ
にある。第５図はMIM特性ａと液晶層にかかる
電圧に波形ｂを示したものである。MIM液晶パ
ネルに印加する電圧波形は簡単のためｃの波形と
している。尚１，３はON時の波形、２，４は
OFF時の波形である。これによると液晶層にか
かる電圧は、まず液晶層の容量ＣLCとMIMによ
る容量ＣMIMの容量分割された電圧５となり、次
にMIM装置の抵抗と液晶層の抵抗ＲLCによる抵
抗分割された電圧６を極限値とした電圧変化を行
なう。この時の時定数τは τ＝（ＣLC＋ＣMIM）×ＲＬＣ・ＲＭＩＭ（ＶＭＩＭ）／ＲＬＣ＋ＲＭＩＭ（ＶＭＩＭ） …(5) ＶMIM：MIM装置にかかる電圧 で与えられる。
MIM液晶パネルではあるが、小さな面積に情報
量を集中させることは極めて難しい。MIM液晶
パネルの特徴は、つまるところMIM装置の非線
形特性による抵抗のスイツチングであり、低抵抗
を通しての液晶層への充電と、液晶層のリークに
よる放電とを巧妙にコントロールしているところ
にある。第５図はMIM特性ａと液晶層にかかる
電圧に波形ｂを示したものである。MIM液晶パ
ネルに印加する電圧波形は簡単のためｃの波形と
している。尚１，３はON時の波形、２，４は
OFF時の波形である。これによると液晶層にか
かる電圧は、まず液晶層の容量ＣLCとMIMによ
る容量ＣMIMの容量分割された電圧５となり、次
にMIM装置の抵抗と液晶層の抵抗ＲLCによる抵
抗分割された電圧６を極限値とした電圧変化を行
なう。この時の時定数τは τ＝（ＣLC＋ＣMIM）×ＲＬＣ・ＲＭＩＭ（ＶＭＩＭ）／ＲＬＣ＋ＲＭＩＭ（ＶＭＩＭ） …(5) ＶMIM：MIM装置にかかる電圧 で与えられる。
次にMIM液晶に印加される電圧が０になる
と、同様に容量分割された電圧を初期値とし、電
圧０を極限とした電圧変化が生じる。この時の時
定数は同じく(5)式で与えられるが、ＲLC≪ＲMIM
となるので、近似的には τ＝（ＣLC＋ＣMIM）ＲLC ……(6) で表わせる。
と、同様に容量分割された電圧を初期値とし、電
圧０を極限とした電圧変化が生じる。この時の時
定数は同じく(5)式で与えられるが、ＲLC≪ＲMIM
となるので、近似的には τ＝（ＣLC＋ＣMIM）ＲLC ……(6) で表わせる。
第６図はＣMIMとＣLCの比が１：１と１：10の
場合の液晶層にかかる電圧波形を示した図であ
る。これからもわかるように、容量の比を大きく
することによつて電圧が増加する。液晶は実効値
応答をするので簡単には図の面積を考えるとよ
い。
場合の液晶層にかかる電圧波形を示した図であ
る。これからもわかるように、容量の比を大きく
することによつて電圧が増加する。液晶は実効値
応答をするので簡単には図の面積を考えるとよ
い。
このようにＣMIMとＣLCの容量比は液晶にかか
る実効値を大きく変動させる。同時にON−OFF
実効値比も変動し、最適な素子定数のマツチング
状態では容量比が大きい程実効値比がとれる。
る実効値を大きく変動させる。同時にON−OFF
実効値比も変動し、最適な素子定数のマツチング
状態では容量比が大きい程実効値比がとれる。
しかしながら、コンパクトな大情報量表示を目
的とした画素サイズの小さなMIM液晶パネルの
場合、製作上の制約からＣMIMの小さなMIM装置
は実現が困難である。例として、絶縁体にTa2O5
を用い、電源電圧20Vで駆動する場合を考える。
液晶は比誘電率が５〜30程度変化するが簡単のた
め10とし、画素面積を１×10-7m2（約0.3mm角）、
ギヤツプを８μｍとするとＣLCは1.1pFである。
ＣMIMはこれに対し10分の１とすると、Ta2O5の
厚さを500Åとすれば、MIM装置の面積は25μm2
となる。画素毎の特性を揃えるためには、この５
μ角のMIM装置を精度よく製作しなければなら
ず、現在のフオトリソグラフイーの技術でも相当
に難しいことがわかる。
的とした画素サイズの小さなMIM液晶パネルの
場合、製作上の制約からＣMIMの小さなMIM装置
は実現が困難である。例として、絶縁体にTa2O5
を用い、電源電圧20Vで駆動する場合を考える。
液晶は比誘電率が５〜30程度変化するが簡単のた
め10とし、画素面積を１×10-7m2（約0.3mm角）、
ギヤツプを８μｍとするとＣLCは1.1pFである。
ＣMIMはこれに対し10分の１とすると、Ta2O5の
厚さを500Åとすれば、MIM装置の面積は25μm2
となる。画素毎の特性を揃えるためには、この５
μ角のMIM装置を精度よく製作しなければなら
ず、現在のフオトリソグラフイーの技術でも相当
に難しいことがわかる。
本発明はMIM装置と直列に、かつ液晶層と並
列に接続された補助容量（Cs）を設置し、これ
によりMIM装置の製作を容易にし、画素の特性
が揃つた表示品位の高い液晶表示装置を与えるも
のである。
列に接続された補助容量（Cs）を設置し、これ
によりMIM装置の製作を容易にし、画素の特性
が揃つた表示品位の高い液晶表示装置を与えるも
のである。
次に実施例にもとづき本発明を詳説する。
第７図は補助容量としてBaTiO3層を液晶層内
に設置した１画素の模式図である。２がBaTiO3
層、３が液晶層である。１のMIM装置はTa及
び、Taの陽極酸化膜で製作されている。BaTiO3
層と液晶層は厚さ10μｍであり、BaTiO3層は
BaTiO3の粉体とシリコン樹脂の混合物を幅0.15
mmでスクリーン印刷し、形成した。BaTiO3粉体
の粒径を10μ程度に揃えられればギヤツプの保持
機能も合わせ持たせることができる。これにより
BaTiO3層の容量を含む液晶層の等価容量ＣLC
は、液晶だけの場合の５〜10倍に増加した。
に設置した１画素の模式図である。２がBaTiO3
層、３が液晶層である。１のMIM装置はTa及
び、Taの陽極酸化膜で製作されている。BaTiO3
層と液晶層は厚さ10μｍであり、BaTiO3層は
BaTiO3の粉体とシリコン樹脂の混合物を幅0.15
mmでスクリーン印刷し、形成した。BaTiO3粉体
の粒径を10μ程度に揃えられればギヤツプの保持
機能も合わせ持たせることができる。これにより
BaTiO3層の容量を含む液晶層の等価容量ＣLC
は、液晶だけの場合の５〜10倍に増加した。
第８図は、補助容量として粒径約８μｍの
BaTiO3粉体をMIM液晶パネルに、ギヤツプ保持
材を兼ね、散布した例である。この場合、散布量
が多量であるのと、均質に散布するのが難点であ
るが、本実施例では均質に散布されている画素の
容量と、ほとんどBaTiO3粉体の見られない画素
の容量比は１：３程度が得られ、散布による容量
の増加がみられた。
BaTiO3粉体をMIM液晶パネルに、ギヤツプ保持
材を兼ね、散布した例である。この場合、散布量
が多量であるのと、均質に散布するのが難点であ
るが、本実施例では均質に散布されている画素の
容量と、ほとんどBaTiO3粉体の見られない画素
の容量比は１：３程度が得られ、散布による容量
の増加がみられた。
このようにして製作されたMIM液晶パネル
は、1/5バイアス法、ピーク電圧20V、Ｎ＝200で
十分なON−OFFが可能となつた。尚、MIM装置
はTa−Ta2O5−Taの構造、10μｍ角であり、画
素面積は0.1mm2、ギヤツプ10μｍである。
は、1/5バイアス法、ピーク電圧20V、Ｎ＝200で
十分なON−OFFが可能となつた。尚、MIM装置
はTa−Ta2O5−Taの構造、10μｍ角であり、画
素面積は0.1mm2、ギヤツプ10μｍである。
以上説明したように、本発明によれば画素に対
応した等価容量ＣLCの増加が可能となり、従来の
MIM液晶パネルのMIM装置に比べ装置形状の許
容最小値を大きくできる。このため製作が容易に
なり、MIM装置の特性が均一に揃う。さらに同
一形状のMIM液晶パネルに実施すると、大きな
容量比が簡単に実現され、液晶層とMIM装置の
素子定数のマツチングが容量になるという利点が
ある。
応した等価容量ＣLCの増加が可能となり、従来の
MIM液晶パネルのMIM装置に比べ装置形状の許
容最小値を大きくできる。このため製作が容易に
なり、MIM装置の特性が均一に揃う。さらに同
一形状のMIM液晶パネルに実施すると、大きな
容量比が簡単に実現され、液晶層とMIM装置の
素子定数のマツチングが容量になるという利点が
ある。
以上の実施例はBaTiO3の大きな比誘電率を利
用したものであるが、本発明はBaTiO3に何ら限
定されるものではなく、液晶の比誘電率より大き
な比誘電率を有する物質ならば応用できることを
示唆している。
用したものであるが、本発明はBaTiO3に何ら限
定されるものではなく、液晶の比誘電率より大き
な比誘電率を有する物質ならば応用できることを
示唆している。
上述の如く本発明は、一対の基板内に液晶が封
入され該基板の一方の基板上にマトリクス状に複
数の表示電極が形成され、各表示電極には金属−
絶縁体−金属の非線型薄膜素子が形成されてなる
液晶表示装置において、該表示電極と対向する基
板との間の該液晶の比誘電率より大きな比誘電率
を有する物質を介在させたから、該非線型薄膜素
子の容量に比し大きな液晶駆動電極容量を実現す
ることができるために、ON−OFFの実効値比を
大幅に向上することができる効果を有する。
入され該基板の一方の基板上にマトリクス状に複
数の表示電極が形成され、各表示電極には金属−
絶縁体−金属の非線型薄膜素子が形成されてなる
液晶表示装置において、該表示電極と対向する基
板との間の該液晶の比誘電率より大きな比誘電率
を有する物質を介在させたから、該非線型薄膜素
子の容量に比し大きな液晶駆動電極容量を実現す
ることができるために、ON−OFFの実効値比を
大幅に向上することができる効果を有する。
第１図はＶ／３バイアス、マルチプレクス駆動
の波形を示すものである。ａは走査線にかかる電
圧波形、ｂは信号線にかかる電圧波形、ｃは画素
１にかかる電圧波形である。 １……画素、２……選択時（斜線部） 第２図はMIM装置の特性例を示すものであ
る。第３図はMIM装置の模式図である。 １……上側基板（対向電極側）、２……下側基
板（MIM装置側）、３……画素 第４図はMIM液晶パネルの等価回路を示すも
のである。第５図はMIM液晶パネルの動作を表
わした図である。ａはMIM装置の特性、ｂは液
晶層にかかる電圧波形、ｃはMIM液晶パネルに
入力する電圧波形である。 １……ｃの３に示す入力電圧に対応した液晶層
にかかる電圧波形、２……ｃの４に示す入力電圧
に対応した液晶層にかかる電圧波形、３，４……
入力電圧波形、５……容量分割された電圧値、６
……抵抗分割された電圧値 第６図は容量比を変えた時の液晶層にかかる電
圧波形を示したものである。ａはＣLC／ＣMIMが
１の時、ｂはＣLC／ＣMIMが10の時である。 第７図は本発明によるMIM液晶パネルの１画
素周辺の模式図である。 １……MIM装置部分、２……BaTiO3層、３…
…画素電極 第８図は本発明によるMIM液晶パネルの１画
素周辺の模式図である。 １……MIM装置部分、２……BaTiO3粒子、３
……画素電極。
の波形を示すものである。ａは走査線にかかる電
圧波形、ｂは信号線にかかる電圧波形、ｃは画素
１にかかる電圧波形である。 １……画素、２……選択時（斜線部） 第２図はMIM装置の特性例を示すものであ
る。第３図はMIM装置の模式図である。 １……上側基板（対向電極側）、２……下側基
板（MIM装置側）、３……画素 第４図はMIM液晶パネルの等価回路を示すも
のである。第５図はMIM液晶パネルの動作を表
わした図である。ａはMIM装置の特性、ｂは液
晶層にかかる電圧波形、ｃはMIM液晶パネルに
入力する電圧波形である。 １……ｃの３に示す入力電圧に対応した液晶層
にかかる電圧波形、２……ｃの４に示す入力電圧
に対応した液晶層にかかる電圧波形、３，４……
入力電圧波形、５……容量分割された電圧値、６
……抵抗分割された電圧値 第６図は容量比を変えた時の液晶層にかかる電
圧波形を示したものである。ａはＣLC／ＣMIMが
１の時、ｂはＣLC／ＣMIMが10の時である。 第７図は本発明によるMIM液晶パネルの１画
素周辺の模式図である。 １……MIM装置部分、２……BaTiO3層、３…
…画素電極 第８図は本発明によるMIM液晶パネルの１画
素周辺の模式図である。 １……MIM装置部分、２……BaTiO3粒子、３
……画素電極。
Claims (1)
- １ 一対の基板内に液晶が封入され該基板の一方
の基板上にマトリクス状に複数の表示電極が形成
され、各表示電極には金属−絶縁体−金属の非線
型薄膜素子が形成されてなる液晶表示装置におい
て、該表示電極と対向する基板との間に該液晶の
比誘電率より大きな比誘電率を有する粒子が塗布
もしくは分散されてなることを特徴とする液晶表
示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56105183A JPS587178A (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56105183A JPS587178A (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS587178A JPS587178A (ja) | 1983-01-14 |
| JPS6217751B2 true JPS6217751B2 (ja) | 1987-04-20 |
Family
ID=14400556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56105183A Granted JPS587178A (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS587178A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02173728A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-05 | Seiko Epson Corp | アクティブデバイス |
| JP2870016B2 (ja) * | 1989-05-18 | 1999-03-10 | セイコーエプソン株式会社 | 液晶装置 |
-
1981
- 1981-07-06 JP JP56105183A patent/JPS587178A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS587178A (ja) | 1983-01-14 |
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