JP2006184740A

JP2006184740A - 液晶表示パネル

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Publication number: JP2006184740A
Application number: JP2004380084A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kametani; 雅之亀谷; Hiroshi Ohira; 啓史大平; Arimichi Okano; 有理岡野
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】周縁部に遮光用ブラックマトリクスを有する液晶表示パネルにおいて、ブラックマトリクスの電蝕ないしは腐食を減少させて高温高湿下で長時間使用しても安定した表示が可能な液晶表示パネルを提供すること。
【解決手段】一方の基板１１に表示領域の周囲に設けられた遮光用のブラックマトリクス２２と前記表示領域及びブラックマトリクス２２上に設けられた共通電極１９とを有し、他方の基板１１にトランスファ電極１８_２を有し、両電極を導電性材料２４で接続した構成を有する液晶表示パネル１０において、前記共通電極１９と遮光用のブラックマトリクス２２との間に透明絶縁層３０を配置して前記共通電極１９とブラックマトリクス２２とを電気的に分離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示パネルに関し、特に周縁部に遮光用ブラックマトリクスを有する液晶表示パネルにおいて、ブラックマトリクスの電蝕ないしは腐食を減少させて共通電極の電気特性の劣化を防止した液晶表示パネルに関する。

液晶表示パネルは、電極等が形成された２枚の透明基板を対向させ、その透明基板の周辺をシール材で固着し、この透明基板とシール材によって形成される空間に液晶を封入した構成を有している。例えばアクティブマトリクス型液晶表示パネルの場合、一方の基板上に信号線と走査線をマトリクス状に配置し、その交差部近傍に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）を形成し、信号線と走査線で囲まれる領域内にＴＦＴと接続する画素電極を形成している。また、他方の基板には、それぞれの画素電極と対向する位置にＲ、Ｇ、Ｂのいずれかのフィルタ層を配置し、各フィルタ層間にブラックマトリクスを設け、このフィルタ層及びブラックマトリクスを共通電極である透明電極によって覆っている。

このような液晶表示パネルは、通常、液晶表示パネルの背面にバックライト光源を配置し、液晶表示パネルを透過した光によって画像を視認できるようにする透過型液晶表示装置として主に用いられている。

ここで従来の片端子型の液晶表示パネルの一具体例を、図３〜図５を用いて説明する。なお、図３は従来例の片端子型の液晶表示パネルの第２基板側をカラーフィルタ部分まで透視して模式的に示す平面図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った模式的な断面図、図５は図４のトランスファ電極近傍の概略的な拡大断面図である。

液晶表示パネル１０Ａの透明基板からなる第１基板１１は、表示領域１２に走査線及び信号線がマトリクス状に形成されており、走査線と信号線で囲まれる部分に画素電極が形成され、走査線と信号線の交差部近傍に画素電極と接続するＴＦＴが形成されている。これら各配線やＴＦＴ、画素電極の具体的な構成は図示しないが、図４ではこれらを模式的に第１構造物１３として示してある。

第１基板１１の短辺部の表示領域外（額縁部）の一方には、信号線ないし走査線と外部の制御回路基板（図示せず）を接続するための接続端子１４が設けられ、この接続端子１４は、配線１５により、必要に応じて周辺回路１６（図３には２個のみ図示した）を介して、信号線、走査線及び共通配線に接続されている。本明細書においては、配線１５のうち信号線と接続されている配線をソースライン１５_Ｓ、走査線と接続されている配線をゲートライン１５_Ｇ、共通配線と接続されている配線をコモンライン１５_Ｃとし、必要に応じて区別して説明することとする。

そして接続端子１４は、例えば下記特許文献１に開示されているように、ＴＣＰ(Tape Carrier Package)１７の出力端子と接続され、ＴＣＰ１７の入力端子を外部の制御回路基板の出力端子と接続することにより、制御回路からの駆動信号を走査線や信号線に供給するようになされている。これらの配線１５及び周辺回路１６等は走査線やＴＦＴ等を形成する工程と同一工程で形成され、走査線等と同じ素材で構成されており、表面は電気的絶縁のために酸化珪素ないし窒化珪素からなる無機絶縁膜及びレジスト膜で被覆されている。

第１基板１１の四隅の一部には複数（この例では２個）のトランスファ電極１８_１及び１８_２が設けられている。このトランスファ電極１８_１及び１８_２も走査線等を形成する工程と同一工程で形成され、走査線等と同じ素材で構成されており、トランスファ電極１８_１及び１８_２とコモンライン１５_Ｃとは互いに直接接続ないしは接続端子１４内で互いに接続されて同電位となるようになっている。接続端子１４とＴＣＰ１７を接続する際にトランスファ電極１８_１及び１８_２もコモンライン１５_Ｃを介してＴＣＰ１７に接続され、ＴＣＰ１７を介して制御回路基板に接続されている。トランスファ電極１８_１及び１８_２は後述する共通電極１９と電気的に接続され、外部の制御回路基板から出力される所定の電圧が共通電極１９に印加されるようになっている。なお、ゲートライン１５_Ｇ及びソースライン１５_Ｓの配置を逆にする場合もある。

透明基板からなる第２基板２１の表示領域１２には、カラーフィルタと、ブラックマトリクスからなる層が形成されている。この層のカラーフィルタは第１基板１１の画素電極と対向するように配置されると共に各画素に対応したフィルタ層が設けられ、ブラックマトリクスは少なくとも第１基板１１の走査線や信号線に対応する位置に配置されている。これらカラーフィルタやブラックマトリクスからなる層の具体的な構成は図示しないが、図４ではこれらを模式的に第２構造物２０として示してある。

第２基板２１にはさらにＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）やＩＺＯ（Indium-Zink-Oxide）等で構成された透明電極からなる共通電極１９が少なくとも表示領域１２の全域にわたって形成されており、加えて、第２基板２１の周辺部には、図示しないバックライトからの光が表示領域１２以外の部分から漏れ出さないようにするために、ブラックマトリクス２２が表示領域１２の外周を覆うように設けられている。

シール材２３は、第１基板１１の表示領域１２の周囲を注入口（図示せず）を除いて塗布されており、また、コンタクト材２４がトランスファ電極１８_１及び１８_２上に塗布されている。このシール材２３は例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に粘度調整用の絶縁性粒体のフィラを混入したものであり、このシール材２３は、第１基板１１と第２基板２１との間の周辺にあるソースライン１５_Ｓ、ゲートライン１５_Ｇ、コモンライン１５_Ｃ、周辺回路１６及び配線１５の実質的に全てを覆い、両基板１１及び２１間の接着強度の向上と電気的絶縁性を確保している。

また、コンタクト材２４は、銀ペーストや、図５に示したようなシール材と同様の樹脂２７にフィラ２８及び粒状の導電体２９を混入したものが使用される。コンタクト材２４に混入される粒状の導電体２９は、例えば球体の樹脂粒子の全面にＡｕ等の柔軟な導電性金属をメッキしたものを使用でき、粒径は液晶表示パネルのセルギャップよりも若干大きいものが使用されている。そうすれば両基板１１及び２１を貼り合わせたときに粒状の導電体２９とトランスファ電極１８_１及び１８_２と共通電極１９の間に隙間ができることがなく、粒状の導電体２９は確実にトランスファ電極１８_１、１８_２及び共通電極１９と接触する。そして、共通電極１９には、外部の制御回路からコモンライン１５_Ｃ及びトランスファ電極１８_１及び１８_２を介して所定の電圧が供給されている。なお、図４において、符号２５はスペーサ粒子を、また、符号２６は液晶を表す。
特開２００２−０９０７７０号公報（特許請求の範囲、段落［０００２］〜［０００４］、［００１６］〜［００２７］、図１〜図３）特許第２７２４６４２号公報（段落［００２１］〜［００３６］、図１〜図５）

このような従来の液晶表示パネルによれば、表示領域の周囲がブラックマトリクス２２により被覆されているため、表示領域の周囲からの光漏れが少なくなり、表示品質の良好な液晶表示パネルが得られる。しかしながら、このような従来の液晶表示パネルを特に高温高湿度下で長時間使用していると、表示画面にノイズが発生したり、表示不良となることが見受けられた。

本発明者はこのような現象の発生原因を追及した結果、共通電極１９がコンタクト材２４と接触している部分の近傍のブラックマトリクス２２の一部が消失し、この部分に空洞が生じており、場合によっては共通電極１９と第２基板２１との間に隙間ができて共通電極１９の固定状態及び共通電極１９とコンタクト材２４との間の電気的接触状況が不安定になっていることに気付いた。

そこで、本発明者は、
（１）クロム金属は本来耐食性の良好な金属であることから単なる腐食よってブラックマトリクス２２を構成するクロム金属が消失したとは考え難いこと、
（２）液晶表示パネル１０Ａは、図示しないバックライトと組み合わされて金属製の保持枠等により一体に保持されて使用されるが、この金属製の保持枠等とブラックマトリクス２２及び共通電極１９は接触しないように考慮されていること、及び、
（３）ブラックマトリクス２２を構成するクロム金属及び共通電極１９ともに導電性を有しており、それぞれの材料が相違しているのでイオン化傾向も相違しているはずであること、
から、ブラックマトリクス２２と共通電極１９とが接触していると異種金属接触の場合と同様の電蝕現象が生じ、この現象が高温高湿度下で促進されたものと考察した。

なお、異種金属接触による電蝕現象とは、例えばトタン板のように、互いにイオン化傾向が異なる金属同士（鉄と亜鉛）が接触しているとイオン化傾向が大きい金属（亜鉛）が腐食されることを意味し、電気化学の分野においては周知の現象である。

したがって、本発明者は、係るブラックマトリクス２２の電蝕を防止できる構成を種々検討した結果、ブラックマトリクス２２と共通電極１９とは必ずしも電気的に導通している必要がないことから、ブラックマトリクス２２と共通電極１９との間に絶縁層を介在させることにより前述のような問題点を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は、周縁部に遮光用ブラックマトリクスを有する液晶表示パネルにおいて、ブラックマトリクスの電蝕ないしは腐食を減少させて高温高湿下で長時間使用しても安定した表示が可能な液晶表示パネルを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項１に記載の液晶表示パネルの発明は、一方の基板に表示領域の周囲に設けられた遮光用のブラックマトリクスと前記表示領域及びブラックマトリクス上に設けられた共通電極とを有し、他方の基板にトランスファ電極を有し、両電極を導電性材料で接続した構成を有する液晶表示パネルにおいて、前記共通電極と遮光用のブラックマトリクスとの間に透明絶縁層を配置して前記共通電極とブラックマトリクスとを電気的に分離したことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示パネルにおいて、前記透明絶縁層が窒化珪素又は酸化珪素からなることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液晶表示パネルにおいて、前記透明絶縁層が表示領域にも設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示パネルにおいて、前記遮光用のブラックマトリクスが低反射クロム層からなることを特徴とする。

本発明は上記のような構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１の発明によれば、遮光用のブラックマトリクスと共通電極との間に透明絶縁層が設けられているため、遮光用のブラックマトリクスが電蝕作用を受けることがなくなるので、ブラックマトリクスから金属が溶出することがなくなり、高温高湿度下でも長期間安定した画像表示できる液晶表示パネルが得られる。

また、請求項２の発明によれば、窒化珪素又は酸化珪素は化学的及び物理的に安定した絶縁層として液晶表示パネルや半導体の技術分野で広く使用されているものであるから、この窒化珪素や酸化珪素を遮光用のブラックマトリクスと共通電極との間の透明絶縁層として使用することにより、請求項１の発明の効果を達成することができるようになる。

また、請求項３の発明によれば、前記透明絶縁層は本来遮光用のブラックマトリクス上にのみ設けられていれば所定の効果を奏することができるが、特に遮光用のブラックマトリクス上にのみ前記透明絶縁層を設けるためのマスクやエッチング操作が不要となるので製造工程を簡略化することができる。

また、請求項４の発明によれば、低反射クロム層は、薄膜化が可能であり、反射率が低く、しかも電蝕を受け難いばかりか腐食し難いので、他の材料からなるブラックマトリクスを使用した場合よりも高性能なブラックマトリクスが得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を透過型液晶表示パネルを例にとり図面を用いて説明するが、本発明は透過型液晶表示パネルだけでなく、反射型液晶表示パネル、半透過型液晶表示パネル、フィールドシーケンシャル型液晶表示パネル等に対しても等しく適用できるものである。なお、本発明の液晶表示パネルの大部分の構成は図３〜図５に示した従来例の液晶表示パネル１０Ａの構成と共通しているので、必要に応じて図３〜図５を援用して、また、同一構成部分については同一の参照符号を付与して一部の詳細な説明は省略することとする。

本実施例の液晶表示パネル１０において、表示領域１２の周囲に設けられているブラックマトリクス２２以外の構成について透視して表した平面図は、図３に示した従来例のものと実質的に同一となるので、これについては図３を援用する。また、図１は本実施例の液晶表示パネル１０の図４に対応する概略断面図であり、また、図２は本実施例の液晶表示パネル１０の図５に対応するトランスファ電極近傍の概略的な拡大断面図である。

本実施例の液晶表示パネル１０において、透明基板からなる第１基板１１上の各構成、シール材２３及びコンタクト材２４の各構成は図４及び図５に示した従来例のものと同様であるので、その詳細な説明は省略する。

また、透明基板からなる第２基板２１の表示領域１２には、カラーフィルタと、ブラックマトリクスからなる層が形成されている。この層のカラーフィルタは第１基板１１の画素電極と対向するように配置されると共に各画素に対応したフィルタ層が設けられ、ブラックマトリクスは少なくとも第１基板１１の走査線や信号線に対応する位置に配置されている。これらカラーフィルタやブラックマトリクスからなる層の具体的な構成は図示しないが、図１ではこれらを模式的に第２構造物２０として示してある。

第２基板２１の周辺部には、図示しないバックライトからの光が表示領域１２以外の部分から漏れ出さないようにするために、低反射クロムからなるブラックマトリクス２２が表示領域１２の外周を覆うように設けられている。さらに第２基板２１には、ブラックマトリクス２２及び第２構造物２０上に全体にわたって例えば窒化珪素ないし酸化珪素からなる透明絶縁膜３０が設けられており、この透明絶縁膜３０上にＩＴＯやＩＺＯ等で構成された透明電極からなる共通電極１９が少なくとも表示領域１２の全域及びトランスファ電極１８_２に対応する位置にわたって形成されている。

このように、本実施例の液晶表示パネル１０においては、ブラックマトリクス２２と共通電極１９との間に透明な絶縁膜３０が設けられているため、ブラックマトリクス２２と共通電極１９とは電気的に絶縁されており、ブラックマトリクス２２と共通電極１９とが接触した場合に生じる電蝕現象が発生しないので、ブラックマトリクス２２が電蝕を受けることがなくなる。したがって、本実施例の液晶表示パネル１０によれば高温高湿度下においても長期間安定した画像表示できる液晶表示パネルが得られる。

本実施例の液晶表示パネルの図４に対応する概略断面図である。本実施例の液晶表示パネルの図５に対応する概略的な拡大断面図である。従来例の片端子型の液晶表示パネルの第２基板側をカラーフィルタ部分まで透視して模式的に示す平面図である。図３のＡ−Ａ線に沿った模式的な断面図である。図３のトランスファ電極部分の概略的な拡大断面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ液晶表示パネル
１１第１基板
１２表示領域
１３第１構造物
１４接続端子
１５配線
１６周辺回路
１７ＴＣＰ
１８_１，１８_２トランスファ電極
１９共通電極
２０第２構造物
２１第２基板
２２ブラックマトリクス
２３シール材
２４コンタクト材
３０透明絶縁膜

Claims

一方の基板に表示領域の周囲に設けられた遮光用のブラックマトリクスと前記表示領域及びブラックマトリクス上に設けられた共通電極とを有し、他方の基板にトランスファ電極を有し、両電極を導電性材料で接続した構成を有する液晶表示パネルにおいて、前記共通電極と遮光用のブラックマトリクスとの間に透明絶縁層を配置して前記共通電極とブラックマトリクスとを電気的に分離したことを特徴とする液晶表示パネル。
前記透明絶縁層が窒化珪素又は酸化珪素からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
前記透明絶縁層が表示領域にも設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示パネル。
前記遮光用のブラックマトリクスが低反射クロム層からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。