JP2006338025A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の非表示領域にドライブ領域が内蔵されることによってドライブＩＣが別に要求されない液晶表示素子において、非表示領域のブラックマトリクスを除去し、エッジグラインディング工程及び偏光板付着工程においてアラインマークを感知できるようにする。
【解決手段】互いに交差するゲート配線及びデータ配線によって定義されるサブ画素のそれぞれに薄膜トランジスタが配置される画像表示領域と、ドライブ領域が内蔵される非表示領域とに区画される第１基板と、前記第１基板に対向してカラーフィルタ層及びブラックマトリクスが配置されている第２基板と、前記第１及び第２基板間に形成された液晶層と、前記非表示領域においてブラックマトリクスを除去した箇所に備えられるアラインマークと、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示素子（ＬＣＤ）に係り、特に、基板の非表示領域にドライブ領域が内蔵される液晶表示素子において、非表示領域のブラックマトリックスを除去することによってアラインマークを感知できる液晶表示素子に関する。

平板表示素子として近年、脚光を浴びている液晶表示素子は、コントラスト比（contrast ratio）が大きく、階調表示や動画像表示に好適で、電力消費が小さいという長所から盛んな研究が行われている。

特に、液晶表示素子は、薄い厚さに作製可能なため、壁掛けＴＶのような超薄型表示装置に使用でき、さらには、軽量で、電力消費もＣＲＴ（ブラウン管）に比べて格段に少ないため、バッテリーで動作するノートブックコンピュータのディスプレイとしても使用できるなど、次世代表示装置として脚光を浴びている。ひいては、小型パネルに作製されて携帯電話ディスプレイにも使用されているなど、広範囲の分野に応用されている。

このような特性を有する液晶表示素子は、上部基板であるカラーフィルタ層アレイ基板と、下部基板である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板とが互いに対向して配置され、これら両基板の間に、誘電異方性を持つ液晶が形成される構造を有するもので、画素選択用アドレス配線を介して数十万個の画素に提供された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング動作させ、該当の画素に電圧を印加する方式で駆動する。

ここで、上記液晶表示素子は、一般に、背面に光源（バックライト）を配備しその透過光によって画像を表示する透過型カラー液晶表示素子を使用し、カラーフィルタ層には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青(Ｂ)の三原色を使用する。

最近、液晶表示素子の使用範囲は、従来のノートブックコンピュータの他、様々な機器のモニターにまで急速に広がりつつあり、よって、カラーフィルタにおいても明度および色純度の向上が要求されている。

以下、添付の図面を参照して、従来技術による液晶表示素子について詳細に説明する。

図１は、一般の液晶表示素子を示す平面図であり、図２は、従来技術による液晶表示素子を示す平面図である。

図１に示すように、液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板５０は、画像が表示される点線内側の画像表示領域５２と、点線外側の非表示領域５４とに分けられる。

画像表示領域５２内には、複数のゲート配線６１とデータ配線６２が形成されており、ゲート配線６１とデータ配線６２とが交差してサブ画素（sub-pixel）を定義する。

ゲート配線６１及びデータ配線６２とが交差する部分には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（図示せず）が形成され、各サブ画素には、各薄膜トランジスタのドレーン電極に接続される画素電極（図示せず）が形成され、各薄膜トランジスタのスイッチングによって画像が表示される。

また、非表示領域５４には、ゲート配線６１及びデータ配線６２から延長されたゲートリンク線及びデータリンク線６３，６４が形成され、ゲートリンク線及びデータリンク線６３，６４の一端には、ゲートドライブＩＣ７０及びデータドライブＩＣ８０がそれぞれ接続される。

ゲートドライブＩＣ７０及びデータドライブＩＣ８０は、外部の印刷回路基板（ＰＣＢ）９０とそれぞれ接続すべく、ＴＡＢ（Tape automated Bonding）方式で実装される。印刷回路基板９０上には集積回路のような複数の素子が形成されており、液晶表示素子を駆動させるための各種制御信号及びデータ信号を生成する。

一方、液晶表示素子のカラーフィルタ層アレイ基板は、図示してはいないが、一定の順序に配列されて色を具現する赤色（Red）、緑色（Green）、青色（Blue）のカラーフィルタ層と、Ｒ、Ｇ、Ｂセル間の区画と光遮断の役割を果たすブラックマトリクスと、液晶セルに電圧を印加するための共通電極とで構成される。

こうして作製された液晶表示素子は、望むサイズにカッティングされたのち、エッジグラインディング工程と偏光板付着工程が行われる。エッジグラインディング工程は、グラインディング設備がＣＣＤカメラ（Charge-Coupled Device camera）などで液晶表示素子の位置を判断した後、グラインダで液晶表示素子のエッジをグラインディングする順に行われ、偏光板付着工程もまた、偏光板付着設備がＣＣＤカメラなどで液晶表示素子の位置を判断した後、設備が液晶表示素子に偏光板を付着する順に行われる。

この際、ＣＣＤカメラが液晶表示素子の正確な位置を判断するためにはアラインマークが要求されるが、データドライブＩＣ及びゲートドライブＩＣが設置される箇所にアラインマークが形成されるため、エッジグラインディングまたは偏光板付着には全く問題がなかった。ちなみに、データドライブＩＣ及びゲートドライブＩＣは、エッジグラインディング工程と偏光板工程の後に液晶表示素子に接続される。

一方、最近では、液晶表示素子の画像表示領域を相対的に多く確保すべくゲートドライブをＴＦＴアレイ基板に内蔵し、ゲートドライブＩＣの搭載のための空間を除去したモデルが提案されたが、このモデルでは、カラーフィルタ層アレイ基板のブラックマトリクスによってアラインマークが覆われるという問題点があった。

具体的に、図２に示すように、印刷回路基板１９０をデータ部にのみ構成してデータドライブＩＣ１８０に接続し、ゲートドライブ領域１７０を液晶表示素子の非表示領域１５４に搭載することでゲートドライブＩＣは別途に付着しないが、ゲートドライブＩＣが付着される領域だけゲート部の非表示領域が減少する。ゲートドライバＩＣの付着される領域がないので、既存にゲートドライブＩＣの付着される領域に形成されてきたアラインマークが、ゲートドライブ領域１７０に形成されることになる。

しかしながら、ゲートドライブＩＣを省いた液晶表示素子は、ゲートドライブＩＣを搭載するための空間が除去されることから、液晶表示素子のエッジをグラインディングして液晶表示素子の破損を防止する工程及び液晶表示素子に偏光板を付着する工程においてアラインマークが感知されないという問題点があった。これは、ゲートドライブＩＣ及びデータドライブＩＣが形成される箇所には、カラーフィルタ層アレイ基板がオーバーラップされず当該領域に形成されたアラインマークが観察されるが、ゲートドライブ領域部分には、ブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタ層アレイ基板がオーバーラップされるため、当該領域に形成されたアラインマークは感知されなくなるためである。

すなわち、従来の一般の液晶表示素子は、データドライブＩＣ及びゲートドライブＩＣが設置される箇所にアラインマークを形成し、エッジグラインディングまたは偏光板付着に全く問題がなかったが、ゲートドライブＩＣを省いた液晶表示素子は、ＴＦＴアレイ基板にアラインマークを形成しても、カラーフィルタ層アレイ基板によって覆われ、ＣＣＤカメラがアラインマークを認識できないという問題があった。ここで、カラーフィルタ層アレイ基板に覆われてアラインマークが見えなくなるのは、カラーフィルタ層アレイ基板のエッジに形成されたブラックマトリクスがアラインマークを遮るためである。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、基板の非表示領域にドライブ領域が内蔵されてドライブＩＣが別途に要求されない液晶表示素子において、非表示領域のブラックマトリクスを除去することによってエッジグラインディング工程及び偏光板付着工程においてアラインマークを感知できるようにした液晶表示素子を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る液晶表示素子は、互いに交差するゲート配線及びデータ配線によって定義されるサブ画素のそれぞれに薄膜トランジスタが配置される画像表示領域と、ドライブ領域を有する非表示領域とに区画される第１基板と、前記第１基板に対向してカラーフィルタ層及びブラックマトリクスが配置されている第２基板と、前記第１及び第２基板間に形成された液晶層と、前記非表示領域においてブラックマトリクスを除去した箇所に備えられるアラインマークと、を備えることを特徴とする。

本発明の液晶表示素子は、次のような効果がある。
第一に、基板の非表示領域にドライブ領域が内蔵されている液晶表示素子において、非表示領域のアラインマークが見えるようにブラックマトリクスを除去するため、エッジグラインディング工程及び偏光板付着工程において液晶表示素子の正確な位置を容易に感知することが可能になる。
その結果、アラインマーク形成の制限を克服し、エッジグラインディング工程または偏光板付着工程における工程不良を解消することができる。

第二に、本発明によれば、ＴＦＴアレイ基板の配線層またはカラーフィルタ層アレイ基板のブラックマトリクスと同時にアラインマークが形成可能なため、別の工程を行うことなくアラインマークを備えることが可能になる。

以下、添付の図面に基づき、本発明による液晶表示素子を詳細に説明する。

図３は、本発明による液晶表示素子を示す平面図であり、図４Ａ乃至図８Ｂは、本発明の第１乃至第５実施形態によるアラインマークをそれぞれ示す平面図及び断面図である。

本発明による液晶表示素子は、図３に示すように、液晶分子の配列方向を変換させうるスイッチング素子が形成されて画像を表示する画像表示領域と、ドライブ領域が直接内蔵されて各種信号を画像表示領域に供給する非表示領域とに区画されるＴＦＴアレイ基板２５４と、色相具現のためのカラーフィルタ層と光漏れを防ぐためのブラックマトリクス２６０が形成されたカラーフィルタ層アレイ基板２５２と、対向して合着された両基板２５４，２５２間に形成された液晶層（図示せず）と、非表示領域のブラックマトリクス２６０を除去した箇所に形成されて、エッジグラインディング工程と偏光板付着工程などにおいて液晶表示素子の正確な位置を感知できるようにするアラインマーク２５０と、で構成される。

ここで、ＴＦＴアレイ基板２５４の画像表示領域には、図示してはいないが、ゲート絶縁膜を介在して互いに直交してサブ画素を定義する複数本のゲート配線及びデータ配線と、ゲート配線とデータ配線との交差地点に形成されて信号をスイッチングする薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続されながら各サブ画素の開口部に形成される画素電極がさらに備えられ、非表示領域には、基板上に直接内蔵されているゲートドライブ領域と、データ配線から延在するデータリンク線を介して接続されるデータドライブＩＣ２８０が備えられる。ここで、データドライブＩＣ２８０は、印刷回路基板２９０に接続される。

すなわち、印刷回路基板２９０をデータ部にのみ構成し、データドライブＩＣに接続し、ゲートドライブ領域を液晶表示素子の非表示領域に直接内蔵することから、ゲートドライブＩＣは別に付着しないことを特徴とする。

ここで、ゲート配線及びデータ配線は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金（ＡｌＮｄ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）などの遮光金属層をパターニングして形成されるが、非表示領域のアラインマーク２５０をゲート配線またはデータ配線と同時に形成しても良い。ここで、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、アラインマーク２５０にオーバーラップされるブラックマトリクス２６０は除去し、ブラックマトリクスの間からアラインマークが見られるようにする。このアラインマーク２５０は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、遮光金属層をパターニングして残された陽刻部分にしても良く、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、遮光金属層５００が除去された陰刻部分にしても良い。すなわち、アラインマーク２５０がブラックマトリクス２６０が除去された領域の間から見えるように両基板２５２，２５４を整列させる。ちなみに、参照符号６００は、ブラックマトリクス２６０とアラインマーク２５０間の空間であって、いずれのパターンも形成されていない箇所である。

そして、前記カラーフィルタ層アレイ基板２５２は、色相を具現するために画像表示領域に形成されるカラーフィルタ層と、各サブ画素の周縁及び非表示領域に形成されて光漏れを遮断するブラックマトリクス２６０と、画素電極に対向して液晶層に電界を加える共通電極と、を備える。

ここで、ブラックマトリクス２６０は、光密度３．５以上のクロム酸化物（ＣｒＯｘ）などの有機物またはクロム（Ｃｒ）などの金属を塗布または蒸着して形成するが、非表示領域のアラインマーク２５０をブラックマトリクスと同時に形成することができる。このとき、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、アラインマーク２５０にオーバーラップされるブラックマトリックス２６０は除去し、パターニングされたブラックマトリックスの間からアラインマークが見えるようにする。アラインマーク２５０は、図６Ａ及び６Ｂに示すように、ブラックマトリクスをパターニングして残された陽刻部分にしても良く、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、ブラックマトリクスが除去された陰刻部分にしても良い。すなわち、アラインマーク２５０が、ブラックマトリックス２６０の除去された領域の間から見えるように両基板２５２，２５４を整列させる。ちなみに、参照符号６００は、ブラックマトリックス２６０とアラインマーク２５０間の空間であって、いずれのパターンも形成されていない箇所である。

一方、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、アラインマークを、ＴＦＴアレイ基板の第１アラインマーク２５０ｂとカラーフィルタ層アレイ基板の第２アラインマーク２５０ａとの組み合わせにしても良く、例えば、第１アラインマーク２５０ｂは陰刻部分とし、第２アラインマーク２５０ａは陽刻部分とし、第２アラインマーク２５０aが第１アラインマーク２５０bの内部に位置するようにする。ここで、第１アラインマーク２５０ｂは、ゲート配線またはデータ配線用物質である遮光金属層５００と同時に該遮光金属層を除去した陰刻部分とし、第２アラインマーク２５０ａはブラックマトリクス２６０と同時に該ブラックマトリクスをパターニングして残された陽刻部分とする。すなわち、第２アラインマーク２５０ｂをブラックマトリクス２６０の除去された領域と第１アラインマーク２５０ａの間から見えるように両基板２５２，２５４を整列させる。ちなみに、参照符号６００は、遮光金属層５００と第２アラインマーク２５０ｂ間、及び第２アラインマーク２５０ｂと第１アラインマーク２５０ａ間の空間であって、いずれのパターンも形成されていない箇所である。

あるいは、第１アラインマークを陽刻とし、第２アラインマークを陰刻とし、第１アラインマークが第２アラインマークの内部に位置するように構成しても良い。

ここで、第１及び第２アラインマークは、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ層アレイ基板との対向合着工程でのアラインマークとしても使用可能である。

このようにブラックマトリクスを除去した箇所内部に形成されるアラインマークを、ＴＦＴアレイ基板のゲート配線またはデータ配線のいずれかの配線と同時に形成しても良く、遮光金属層を除去した箇所内部に形成されるアラインマークをカラーフィルタ層アレイ基板のブラックマトリクスと同時に形成しても良く、ゲート配線またはデータ配線と同時に形成された第１アラインマークと、ブラックマトリクスと同時に形成された第２アラインマークとの組み合わせで形成しても良い。

したがって、本発明のドライブ領域が基板に内蔵される液晶表示素子では、ブラックマトリクスによってアラインマークが見えなかった従来と違い、ブラックマトリクスの間からアラインマークが容易に感知されるので、エッジグラインディング工程と偏光板付着工程において液晶表示素子の位置を正確に確認できる。

以上説明してきた本発明は、上述の実施形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の置換、変形及び変更が可能であるということは、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者にとって明白である。

例えば、図面にはクロスマーク形態のアラインマークに限定して示されているが、これにアラインマークの形態が限定されるものではない。

そして、最近では、ゲートドライブ領域をＴＦＴアレイ基板上に搭載するだけでなく、データドライブ領域もＴＦＴアレイ基板上に搭載してドライブＩＣを除去する傾向にあるが、データドライブ領域をＴＦＴ基板上に搭載する場合にも本発明を適用可能である。すなわち、データドライブ領域のブラックマトリクスを除去しこの部分にアラインマークを形成することによって、両基板の対向合着工程、エッジグラインディング工程及び偏光板付着工程において位置分析が容易となる。

一般の液晶表示素子を示す平面図である。 従来技術による液晶表示素子を示す平面図である。 本発明による液晶表示素子を示す平面図である。 本発明の第１実施形態によるアラインマークを示す図である。 本発明の第１実施形態によるアラインマークを示す図である。 本発明の第２実施形態によるアラインマークを示す図である。 本発明の第２実施形態によるアラインマークを示す図である。 本発明の第３実施形態によるアラインマークを示す図である。 本発明の第３実施形態によるアラインマークを示す図である。 本発明の第４実施形態によるアラインマークを示す図である。 本発明の第４実施形態によるアラインマークを示す図である。 本発明の第５実施形態によるアラインマークを示す図である。 本発明の第５実施形態によるアラインマークを示す図である。

符号の説明

２５２ カラーフィルタ層アレイ基板
２５４ ＴＦＴアレイ基板
２５０ アラインマーク
２６０ ブラックマトリクス
２８０ データドライブＩＣ
２９０ 印刷回路基板

Claims (19)

1. 互いに交差するゲート配線及びデータ配線によって定義されるサブ画素のそれぞれに薄膜トランジスタ及び画素電極が配置される画像表示領域と、ドライブ領域を有する、前記画像表示領域外周部の非表示領域とに区画される第１基板と、
   前記第１基板に対向してカラーフィルタ層及びブラックマトリクスが配置されている第２基板と、
   前記第１及び第２基板との間に形成される液晶層と、
   前記非表示領域において前記ブラックマトリクスを除去した箇所に形成されるアラインマークと、
   を備えて構成されることを特徴とする、液晶表示素子。
2. 前記アラインマークは、第１基板上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 前記アラインマークは、前記ゲート配線と同時に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示素子。
4. 前記アラインマークは、前記データ配線と同時に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示素子。
5. 前記アラインマークは、第２基板上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子。
6. 前記アラインマークは、前記ブラックマトリクスと同時に形成されることを特徴とする、請求項５に記載の液晶表示素子。
7. 前記アラインマークは、陽刻または陰刻で形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子。
8. 前記アラインマークは、第１基板の第１アラインマークと第２基板の第２アラインマークとの組み合わせで形成されることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子。
9. 前記第１アラインマークは、前記ゲート配線と同時に形成されることを特徴とする、請求項８に記載の液晶表示素子。
10. 前記第１アラインマークは、前記データ配線と同時に形成されることを特徴とする、請求項８に記載の液晶表示素子。
11. 前記第２アラインマークは、前記ブラックマトリクスと同時に形成されることを特徴とする、請求項８に記載の液晶表示素子。
12. 前記第１アラインマークは陰刻で形成され、前記第２アラインマークは陽刻で形成されることを特徴とする、請求項８に記載の液晶表示素子。
13. 前記第１アラインマークの内部に前記第２アラインマークが形成されることを特徴とする、請求項１２に記載の液晶表示素子。
14. 前記第１アラインマークは陽刻で形成され、前記第２アラインマークは陰刻で形成されることを特徴とする、請求項８に記載の液晶表示素子。
15. 前記第２アラインマークの内部に、前記第１アラインマークが形成されることを特徴とする、請求項１４に記載の液晶表示素子。
16. 前記ドライブ領域は、前記ゲート配線と接続されるゲートドライブ領域であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子。
17. 前記ドライブ領域は、前記データ配線と接続されるデータドライブ領域であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子。
18. 前記ブラックマトリクスは、前記アラインマークが形成される箇所を除く残りの非表示領域全体にわたって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子。
19. 前記ブラックマトリクスは、前記サブ画素の周縁に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子。
    

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