JP3322070B2

JP3322070B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3322070B2
Application number: JP11492395A
Authority: JP
Inventors: 雅人今井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 2002-09-09
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JPH08304799A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面表示装置に係り、
さらに詳しくは、電気光学材料層としての液晶層に印加
される電圧の極性による透過率のオフセット状態を解消
することができる液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】平面表示装置として、代表的なカラー液
晶表示装置の基本的な断面構成を図９に示す。図９に示
す液晶表示装置３０は、第１透明基板３２と、第２透明
基板３４とを有する。

【０００３】第１透明基板３２の内側表面には、第１透
明電極層３６、カラーフィルター層３８および第１配向
膜４０が、この順で積層してある。また、第１透明基板
３２の外側表面には、第１偏光板４８が装着してある。
第２透明基板３４の内側表面には、第２透明電極層４２
および第２配向膜４４が、この順で積層してある。ま
た、第２透明基板３４の外側表面には、第２偏光板５０
が装着してある。第１，第２透明電極層３６，４２は、
たとえばＩＴＯ膜などで構成される。なお、ＩＴＯは、
異種添加物としてスズをドープしたインジウム酸化物で
あり、透明でありながら導電性に優れている。

【０００４】そして、第１配向膜４０と第２配向膜との
間の隙間に、液晶が注入され、液晶層４６が形成され
る。カラーフィルター層３８は、たとえば染色法により
形成される場合には、ゼラチン、カゼイン、グリューな
どの天然高分子材料、あるいはポリビニルアルコール
（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドンなどの合成高分子材
料を基質として、酸性染料または反応性染料などの染料
が含有されたものであり、有機物質で構成される。ま
た、顔料分散法によりカラーフィルター層が形成される
場合には、この層は、たとえばアクリル樹脂あるいはポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ）などを主成分とする有機
物質で構成される。また、電着法によりカラーフィルタ
ー層が形成される場合には、この層は、ポリエステル樹
脂やメラミン樹脂などを主成分とする有機物質で構成さ
れる。

【０００５】第１，第２配向膜４０，４４は、たとえば
ポリイミド樹脂などの有機物質で構成される。従来の液
晶表示装置３０では、図９に示すように、第１透明電極
層３６には、カラーフィルター層３８を構成する有機膜
が接触してあり、第２透明電極層４２には、第２配向膜
４４を構成する有機膜が接触してあり、両電極層３６，
４２には、異なる材質および／または膜厚の有機膜が接
触している。

【０００６】液晶層４６には、両電極層３６，４２の電
位差に相当する電圧が印加されて、液晶駆動を行う。し
かも、液晶層４６を構成する液晶には、液晶の劣化を防
止するために、液晶層４６に印加される電圧の極性は、
所定期間毎に反転される（交流駆動）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】両電極層３６，４２に
異なる材質および／または膜厚の有機膜が接触している
と、図１０に示すように、両電極層３６，４２から印加
される電圧の極性に応じて、液晶層４６の透過率が非対
称になることが本発明者により確認されている。なお、
図１０中、横軸が、第１電極層３６と第２電極層４２と
の電位差であり、プラス側が、第１電極層３６を第２電
極層４２に対してプラスの電位とした場合であり、マイ
ナス側が、その逆である。縦軸は、液晶層４６の透過強
度である。

【０００８】このように、印加電圧に対する透過率の非
対称のために、液晶表示装置３０を、交流駆動した場合
に、液晶層を挟んだ両端に自発的にオフセット電圧を生
じてしまい、画面のちらつきの原因となる。また、液晶
劣化の原因ともなる。このような現象は、カラーフィル
ター膜が無い白黒液晶表示装置でも、液晶層を挟む配向
膜が異なる材質の場合にも、同様に発生する。

【０００９】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、平面表示装置の内部に、電圧印加時に自発的に発生
するオフセット電圧を解消し、それによる画面のちらつ
きの原因の一つを解消し、表示品位を向上させることが
できる平面表示装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】本発明者は、
オフセット電圧が生じる原因について検討し、オフセッ
ト電圧が生じる原因が、電極層の表面に直接有機膜を積
層していることにあることを見い出すと共に、電極層の
電気光学材料層側に、酸化シリコンなどの無機膜を介し
て、有機膜を積層することで、オフセット電圧を解消す
ることができることを見い出し、本発明を完成するに至
った。無機膜は、有機膜に比較し、電荷をトラップする
ことが少ないためと考えられる。

【００１１】本発明の好ましい態様を以下に示す。本発
明に係る液晶表示装置は、液晶層の一方の表面側に、第
１配向膜およびカラーフィルター層を含む第１有機膜層
と、第１透明電極層を配置してあり、前記液晶層の他方
の表面側に、第２配向膜を含む第２有機膜層と、第２透
明電極層を配置してあり、前記第１有機膜層と前記第１
透明電極層との間、および、前記第２有機膜層と前記第
２透明電極層との間には、前記第１、第２透明電極層間
への印加電圧の極性による内部オフセット電圧を解消す
るための第１および第２の無機膜が配置してある。

【００１２】

【００１３】前記無機膜は、たとえば酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜などである。無機膜としては、電荷をト
ラップしない無機膜であることが好ましい。無機膜の厚
さは、特に限定されないが、０．１〜０．３μｍ程度が
好ましい。前記電気光学材料層は、たとえば液晶あるい
は強誘電セラミックなどで構成される。

【００１４】

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る平面表示装置を、図面に
示す実施例に基づき、詳細に説明する。図１は本発明の
一実施例に係る平面表示装置の要部概略断面図、図２
（Ａ）は光透過率の試験装置を示す概略図、図２（Ｂ）
は試験時に印加される電圧の波形を示す図、図３は本実
施例に係る平面表示装置の印加電圧に対する透過強度を
示すグラフ、図４は本発明の他の実施例に係る平面表示
装置の概略断面図、図５は図４に示す平面表示装置の要
部概略斜視図、図６は図５に示す平面表示装置の電極の
配置例を示す図、図７は図４に示す平面表示装置の駆動
回路図、図８はカソード電圧およびデータ電圧の駆動波
形を示す図である。

【００１６】第１実施例図１に示すように、本実施例に係る平面表示装置６０
は、第１透明基板６２と、第２透明基板６４とを有す
る。これら基板６２，６４は、たとえばガラス基板など
で構成される。

【００１７】第１透明基板６２の内側表面には、第１透
明電極層６６、第１無機膜６８、カラーフィルター層７
０および第１配向膜７２が、この順で積層してある。ま
た、第１透明基板６２の外側表面には、第１偏光板８２
が装着してある。第２透明基板６４の内側表面には、第
２透明電極層７４、第２無機膜７６および第２配向膜７
８が、この順で積層してある。また、第２透明基板６４
の外側表面には、第２偏光板８４が装着してある。第
１，第２透明電極層６６，７４は、たとえばＩＴＯ膜な
どで構成される。ＩＴＯは、異種添加物としてスズをド
ープしたインジウム酸化物であり、透明でありながら導
電性に優れている。これら電極層６６，７４の厚さは、
特に限定されないが、本実施例では、０．２μｍであ
る。

【００１８】そして、第１配向膜７２と第２配向膜７８
との間の隙間に、液晶が注入され、液晶層８０が形成さ
れる。液晶層８０に注入される液晶としては、特に限定
されず、ネマチック液晶、コレステリック液晶、強誘電
性液晶、反強誘電性液晶、高分子分散系液晶などを用い
ることができる。

【００１９】カラーフィルター層７０は、カラー表示を
行う場合に必要となるものであり、たとえば染色法によ
り形成される場合には、ゼラチン、カゼイン、グリュー
などの天然高分子材料、あるいはポリビニルアルコール
（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドンなどの合成高分子材
料を基質として、酸性染料または反応性染料などの染料
が含有されたものであり、有機物質で構成される。ま
た、顔料分散法によりカラーフィルター層が形成される
場合には、この層は、たとえばアクリル樹脂あるいはポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ）などを主成分とする有機
物質で構成される。また、電着法によりカラーフィルタ
ー層が形成される場合には、この層は、ポリエステル樹
脂やメラミン樹脂などを主成分とする有機物質で構成さ
れる。カラーフィルター層７０の厚さは、特に限定され
ないが、本実施例では、１μｍである。

【００２０】第１，第２配向膜７２，７８は、たとえば
ポリイミド樹脂などの有機物質で構成され、ラビング処
理により、液晶分子のプレチルト角を制御するようにな
っている。これら配向膜７２，７８の厚さは、特に限定
されないが、本実施例では、０．０５μｍである。

【００２１】第１，第２偏光板８２，８４は、偏光素子
（ヨウ素、染料）を含む偏光基体（ＰＶＡ）を透明な基
板（ＴＡＣ：トリアセチルローズ）で両面から挟んだ構
造をしており、厚さは、０．１２〜０．１８mm程度であ
る。液晶層８０の両側に偏光板８２，８４を配置するこ
とで、液晶層８０を駆動する電圧に応じて、各画素毎の
光の透過・非透過を制御することができる。

【００２２】本実施例では、第１透明電極層６６の内側
に、第１無機膜６８を介して、カラーフィルター層７０
および第１配向膜７２等を含む第１有機膜層が積層さ
れ、第２透明電極層７４の内側に、第２無機膜７６を介
して、第２配向膜などを含む第２有機膜層が積層してあ
る。本実施例では、第１無機膜６８および第２無機膜７
６は、酸化シリコンで構成される。第１無機膜６８およ
び第２無機膜７６の厚さは、本実施例では、０．２μｍ
である。

【００２３】本実施例に係る平面表示装置６０の電圧−
光透過強度（透過率）特性を調べるため、図２（Ａ）に
示す測定装置（大塚電子製の液晶評価装置）を用いた。
図２（Ａ）に示すように、表示装置６０は、恒温槽８６
内に入れられ、光源８８および輝度測定器８７の間に配
置した。恒温槽８６内は、２５°Ｃに保った。表示装置
６０の電極層６６，７４間には、電源８９から、図２
（Ｂ）に示す波形の電圧を印加した。図２（Ｂ）に示す
電圧波形において、プラス側が、図１に示す第１透明電
極層６６を第２透明電極層７４に対してプラスの電位と
した場合であり、マイナス側が、その逆である。

【００２４】結果を図３に示す。図３中、横軸が、第１
透明電極層６６と第２透明電極層７４との電位差であ
り、プラス側が、第１透明電極層６６を第２透明電極層
７４に対してプラスの電位とした場合であり、マイナス
側が、その逆である。縦軸は、液晶層８０の透過強度で
ある。透過強度は、ノーマリィホワイトモードで、、電
圧０の時を１００％とした。

【００２５】これに対し、図９に示すように、無機膜を
用いない以外は、前記実施例と同様な構造の平面表示装
置を用いて同様な試験を行ったところ、図１０に示す結
果が得られた。図１０に比較し、図３に示すように、本
実施例では、透明電極層と有機膜との間に、酸化シリコ
ン膜などの無機膜を介在させることで、透過率特性の非
対称性が改善され、印加電圧の極性による内部オフセッ
ト電圧がなくなることが確認された。内部オフセット電
圧を解消することができれば、画面のちらつきの原因の
一つを解消することができ、平面表示装置の表示品位を
向上させることができる。

【００２６】第２実施例図４に示すように、本実施例に係る平面表示装置１００
は、プラズマアドレス表示装置である。まず、図５〜８
に基づき、プラズマアドレス表示装置の概略について説
明する。

【００２７】図５に示すように、プラズマアドレス表示
パネル１００は、電気光学表示セル１と、プラズマセル
２と、それら両者の間に介在する誘電体シート３とを積
層したフラットパネル構造を有する。誘電体シート３
は、薄板ガラス等で構成される。その誘電体シート３は
表示セル１を駆動するためにできるだけ薄くする必要が
あり、例えば５０μｍ程度の板厚を有する薄板ガラスな
どで形成される。

【００２８】表示セル１は、上側の透明なガラス基板
（上側基板）４を用いて構成される。上側基板４の内側
主面には、透明導電材料からなると共に行方向（垂直方
向）に延びる複数の行電極層（データ電極）５が、行方
向に沿って所定の間隔を保持して列方向（水平方向）に
並列的に形成される。上側基板４はスペーサ（図示省
略）によって所定の間隙を保持した状態で誘電体シート
３に接合される。上側基板４および誘電体シート３の間
隙には、電気光学材料としての液晶が充填されて液晶層
７が形成される。ここで、上側基板４および誘電体シー
ト３の間隙の寸法は例えば４〜１０μｍとされ、表示面
全体に亘って均一に保たれる。なお、図５では、液晶層
７の両側に配置される図４に示す第１配向膜７２および
第２配向膜７８が省略してある。また、図４に示すカラ
ーフィルター層７０および無機膜６８も省略してある。
これらについては、後述する。

【００２９】一方、プラズマセル２は、下側の透明なガ
ラス基板（下側基板）８を用いて構成される。下側基板
８の内側主面には、プラズマ電極を構成する列方向に延
びる複数のアノード電極９およびカソード電極１１が交
互に所定の間隔を保持して行方向に並列的に形成され
る。また、アノード電極９の各上面のほぼ中央部には、
それぞれ電極に沿って延在するように所定幅の隔壁１０
が形成される。そして、各隔壁１０の頂部は誘電体シー
ト３の下面に当接され、下側基板８および誘電体シート
３の間隙の寸法が一定に保持される。隔壁１０は、たと
えばスクリーン印刷によりストライプ状に形成され、ガ
ラスを主成分とする材料で構成される。なお、アノード
電極９とカソード電極１１との位置関係は、種々に改変
することができ、図５の逆であってもよい。

【００３０】また、下側基板８の周辺部には、その周辺
部に沿って低融点ガラス等を使用したフリットシール材
（図示省略）が配設され、下側基板８と誘電体シート３
とが気密的に接合される。下側基板８および誘電体シー
ト３の間隙には、イオン化可能（放電可能）なガスが封
入される。封入されるガスとしては、例えばヘリウム、
ネオン、アルゴンあるいはこれらの混合気体等が使用さ
れる。

【００３１】下側基板８および誘電体シート３の間隙に
は、各隔壁１０で分離された列方向に延びる複数の放電
チャネル（空間）１２が行方向に並列的に形成される。
すなわち、放電チャネル１２は行電極層５と直交するよ
うに形成される。各行電極層５は列駆動単位となる。ま
た、後述するように各アノード電極９が共通に接続され
てアノード電圧が供給されるため、各カソード電極１１
が位置する放電チャネル１２が行駆動単位となる。そし
て、両者の交差部にはそれぞれ図６に示すように画素１
３が規定される。

【００３２】以上の構成において、所定の一対の放電チ
ャネル１２に対応するアノード電極９とカソード電極１
１との間に所定電圧が印加されると、その一対の放電チ
ャネル１２の部分のガスが選択的にイオン化されてプラ
ズマ放電が発生し、その内部は略アノード電位に維持さ
れる。この状態で、行電極層５に順次データ電圧が印加
されると、プラズマ放電が発生した一対の放電チャネル
１２に対応して列方向に並ぶ複数の画素１３の液晶層７
に、誘電体シート３を介してデータ電圧が書き込まれ
る。プラズマ放電が終了すると、放電チャネル１２は浮
遊電位となり、各画素１３の液晶層７に書き込まれたデ
ータ電圧は、誘電体シート３の作用により、次の書き込
み期間（例えば１フレーム後）まで保持される。この場
合、放電チャネル１２はサンプリングスイッチとして機
能すると共に、各画素１３の液晶層７および／または誘
電体シート３はサンプリングキャパシタとして機能す
る。

【００３３】各画素１３の液晶層７に書き込まれたデー
タ電圧によって液晶が動作することから、画素単位で表
示が行われる。したがって、上述したようにプラズマ放
電を発生させて列方向に並ぶ複数の画素１３の液晶層７
にデータ電圧を書き込む一対の放電チャネル１２を行方
向に順次走査していくことで、二次元画像の表示を行う
ことができる。

【００３４】図７は、上述したプラズマアドレス表示装
置１００の回路構成を示している。この図７において、
図５，６と対応する部分には同一符号を付して示してい
る。２１は液晶ドライバであり、この液晶ドライバ２１
にはビデオデータ（ＤＡＴＡ）が供給される。液晶ドラ
イバ２１からは各水平期間毎にそれぞれのラインを構成
する複数画素のデータ電圧ＤＳ₁ 〜ＤＳ_mが同時に出力
され、この複数画素のデータ電圧ＤＳ₁ 〜ＤＳ_mはそれ
ぞれバッファ２２₁ 〜２２_mを介して複数のデータ電極
５₁ 〜５_mに供給される。

【００３５】なお、液晶ドライバ２１の動作は制御回路
２３によって制御される。制御回路２３には、ビデオデ
ータ(ＤＡＴＡ)に対応した水平同期信号ＨＤおよび垂直
同期信号ＶＤが同期基準信号として供給される。また、
この制御回路２３によって、後述するアノードドライバ
２４およびカソードドライバ２５の動作も制御されてい
る。

【００３６】２４はアノードドライバである。このアノ
ードドライバ２４より共通に接続された複数のアノード
電極９₁ 〜９_nに基準電圧としてのアノード電圧ＶＡが
供給される。また、２５はカソードドライバである。各
水平期間毎にカソードドライバ２５より複数のカソード
電極１１₁ 〜１１_n-1 に順次アノード電位と所定電位差
のカソード電圧ＶＫ₁ 〜ＶＫ_n-1 が供給される。これに
より、各水平期間毎にカソード電極１１₁ 〜１１_n-1 に
対応する放電チャネル１２にプラズマ放電が順次発生
し、したがって列方向（水平方向）に並ぶ複数の画素１
３の液晶層７にデータ電圧ＤＳ₁ 〜ＤＳ_mを書き込む一
対の放電チャネル１２が行方向（垂直方向）に順次走査
されることになる。

【００３７】ここで、カソード電極１１に印加されるカ
ソード電圧および行電極層５に印加されるデータ電圧Ｄ
Ｓについて説明する。図８（Ａ）〜（Ｄ）は、連続する
カソード電極１１_a〜１１_a+3 にそれぞれ印加されるカ
ソード電圧ＶＫ_a〜ＶＫ_a+3を示しており、同図（Ｅ）
は所定の行電極層５に印加されるデータ電圧ＤＳを示し
ている。カソード電極１１_a〜１１_a+3 には、それぞれ
１フレーム毎に連続する各１水平期間（１Ｈ）内にアノ
ード電位と所定電位差のカソード電圧ＶＫ_a〜ＶＫ_a+3
が印加される。これにより、プラズマ放電を発生させる
放電チャネル１２が行方向（垂直方向）に順次走査され
る。また、データ電圧ＤＳは、１水平期間毎および１フ
レーム毎にアノード電位に対して極性が反転され、液晶
層７は交流駆動される。液晶層７を交流駆動するのは、
液晶の劣化を防止するためである。

【００３８】本実施例では、このようなプラズマアドレ
ス表示装置１００において、図４に示すように、行電極
層５に直接カラーフィルター層７０および第１配向膜７
２などの有機膜を積層させることなく、酸化シリコン膜
で構成された無機膜６８を介在させてある。

【００３９】液晶層７のプラズマセル側では、無機膜で
ある誘電体シート３の表面に、有機膜である第２配向膜
７８を積層させている。プラズマアドレス表示装置１０
０では、無機膜としての誘電体シート３を必ず必要とす
るので、この表面に有機膜である第２配向膜を積層させ
ることで、電極層の表面に有機膜が積層されることはな
い。

【００４０】本実施例でも、電極層５に直接カラーフィ
ルター層７０および第１配向膜７２などの有機膜を積層
させることなく、酸化シリコン膜で構成された無機膜６
８を介在させてあるので、前記第１実施例と同様な理由
で、透過率特性の非対称性が改善され、印加電圧の極性
による内部オフセット電圧がなくなる。内部オフセット
電圧を解消することができれば、画面のちらつきの原因
の一つを解消することができ、平面表示装置１００の表
示品位を向上させることができる。

【００４１】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、平面表示装置の内部に、電圧印加時に自発的に発生
するオフセット電圧を解消することができる。それによ
り、画面のちらつきの原因の一つを解消し、表示品位を
向上させることができる。

【００４３】また、プラズマアドレス表示装置では、プ
ラズマセル側には、もともと電極層の表面に有機膜が積
層されることはないので、液晶セル側に配置される電極
層の表面に無機膜を介して有機膜を介在させれば良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る平面表示装置の
要部概略断面図である。

【図２】図２（Ａ）は光透過率の試験装置を示す概略
図、図２（Ｂ）は試験時に印加される電圧の波形を示す
図である。

【図３】図３は本実施例に係る平面表示装置の印加電圧
に対する透過強度を示すグラフである。

【図４】図４は本発明の他の実施例に係る平面表示装置
の概略断面図である。

【図５】図５は図４に示す平面表示装置の要部概略斜視
図である。

【図６】図６は図５に示す平面表示装置の電極の配置例
を示す図である。

【図７】図７は図４に示す平面表示装置の駆動回路図で
ある。

【図８】図８はカソード電圧およびデータ電圧の駆動波
形を示す図である。

【図９】図９は従来例に係る平面表示装置の要部概略断
面図である。

【図１０】図１０は図９に示す平面表示装置の印加電圧
に対する透過強度を示すグラフである。

【符号の説明】

５… 行電極層７… 液晶層６０，１００… 平面表示装置６２… 第１透明基板６４… 第２透明基板６６… 第１透明電極層６８… 第１無機膜７０… カラーフィルター層７２… 第１配向膜７４… 第２透明電極層７６… 第２無機膜７８… 第２配向膜８０… 液晶層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1333 G02F 1/1335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層の一方の表面側に、第１配向膜お
よびカラーフィルター層を含む第１有機膜層と、第１透
明電極層を配置してあり、前記液晶層の他方の表面側に、第２配向膜を含む第２有
機膜層と、第２透明電極層を配置してあり、前記第１有機膜層と前記第１透明電極層との間、およ
び、前記第２有機膜層と前記第２透明電極層との間に
は、前記第１、第２透明電極層間への印加電圧の極性に
よる内部オフセット電圧を解消するための第１および第
２の無機膜が配置してある液晶表示装置。
【請求項２】液晶層の一方の表面側に、第１配向膜お
よびカラーフィルター層を含む有機膜層と、透明電極層
を配置してある電気光学表示セルと、前記液晶層の他方の表面側に、第２配向膜と、該第２配
向膜の表面に積層される誘電体シートとを介して配置さ
れ、封止するイオン化可能ガスのプラズマ放電により、
前記電気光学表示セルと協働して画像表示のための駆動
画素を規定するプラズマセルを有し、前記有機膜層と前記透明電極層との間には、該透明電極
層と前記プラズマセル間への印加電圧の極性による内部
オフセット電圧を解消するための無機膜が配置してある
プラズマアドレス型液晶表示装置。