JP2007093876A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電食を抑制することができ、且つ、信頼性の高い液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】マトリクス状の各表示画素に配置された画素電極を備えたアレイ基板と２００、表示画素間を遮光する遮光層３４０と対向電極３３０との間に配置された少なくとも１層の絶縁層３５０を備えた対向基板３００と、アレイ基板２００と対向基板３００とを貼り合わせるシール材１１０と、画素電極と対向電極との間に保持された液晶層４００と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、クロムなどの金属を含む遮光層の破壊を防止するための構造に関する。

平面表示装置として代表的な液晶表示装置は、シール材を介して貼り合わせられたアレイ基板と対向基板との間に液晶層を保持して構成されている。対向基板に配置された対向電極に対してアレイ基板側から電位を供給するための給電構造は、種々提案されている。例えば、特許文献１によれば、シール材の外側でアレイ基板側の導電層と対向基板側のＩＴＯ層とを導通部材を介して電気的に接続する構造が開示されている。
特開２００１−２６４７７９号公報

上述した特許文献１によれば、対向基板側において、クロムなどの金属からなる遮光層上に絶縁層を配置し、さらにこの絶縁層上に配置したＩＴＯ層を絶縁層に形成したコンタクトホールを介して遮光層とコンタクトさせている。このような給電構造においては、異なる種類の金属材料からなる導電層がコンタクトするため、いずれかの導電層例えばＩＴＯ層に含まれる水分により、ＩＴＯ層と遮光層との間で電気化学的な腐食（電食）を生じるおそれがある。また、上述したように、シール材の外側に形成した給電構造は、外気に触れることがあるため、外気に含まれる水分が露出したＩＴＯ層から浸透しやすく、大規模な電食を生ずるおそれがある。

このような電食は、遮光層の破壊を招く。すなわち、遮光層を形成する金属材料は、電食により気体に化学変化する。このため、電食の進行により、遮光層が欠落することによる光抜けや、発生した気体が有効表示部内で気泡となることによる表示品位の低下といった課題を生ずる。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、電食を抑制することができ、且つ、信頼性の高い液晶表示装置を提供することにある。

この発明の態様による液晶表示装置は、
マトリクス状の各表示画素に配置された画素電極を備えたアレイ基板と、
表示画素間を遮光する遮光層と、前記遮光層を覆うように配置された少なくとも１層の絶縁層と、前記絶縁層上に配置された対向電極と、を備えた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板とを貼り合わせるシール材と、
前記画素電極と前記対向電極との間に保持された液晶層と、
を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、電食を抑制することができ、且つ、信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置、特に液晶表示装置について図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネル１００を備えている。すなわち、液晶表示パネル１００は、一対の基板すなわちアレイ基板２００及び対向基板３００と、アレイ基板２００と対向基板３００との間に保持された液晶層４００と、によって構成されている。これらのアレイ基板２００と対向基板３００とは、シール材１１０によって貼り合わせられ、これらの間に液晶層４００を保持するための所定のギャップを形成する。液晶表示パネル１００は、シール材１１０によって囲まれた内側に画像を表示する有効表示部１２０を備えている。この有効表示部１２０は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸによって構成されている。

アレイ基板２００は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板２１０を用いて形成される。このアレイ基板２００は、有効表示部１２０において、絶縁基板２１０の一方の主面（表面）上に、表示画素ＰＸの行方向に沿って延在する複数の走査線Ｙ（１、２、３、…、ｍ）と、表示画素ＰＸの列方向に沿って延在する複数の信号線Ｘ（１、２、３、…、ｎ）と、各表示画素ＰＸにおける信号線Ｘと走査線Ｙとの交点近傍に配置されたスイッチ素子２２０と、各表示画素ＰＸのスイッチ素子２２０に接続された画素電極２３０と、を備えている。

スイッチ素子２２０は、例えば、非晶質シリコン膜などの半導体層２２１を備えた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成されている。スイッチ素子２２０のゲート電極２２２は、絶縁基板２１０上に配置され、ゲート絶縁膜２２３によって覆われている。ゲート電極２２２は、例えばモリブデン−タングステン（ＭｏＷ）によって形成され、走査線Ｙに接続されている（ここでは、ゲート電極２２２は、走査線Ｙと一体的に形成されている）。ゲート絶縁膜２２３は、例えば酸化シリコン膜（ＳｉＯ）及び窒化シリコン膜（ＳｉＮ）によって形成されている。半導体層２２１は、ゲート絶縁膜２２３上に配置され、そのチャネル領域が保護膜２２４によって覆われている。

スイッチ素子２２０のソース電極２２５は、低抵抗膜２２６を介して半導体層２２１にコンタクトしている。このソース電極２２５は、例えばモリブデン（Ｍｏ）／アルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）によって形成された積層体であり、信号線Ｘに接続されている（ここでは、ソース２２５は、信号線Ｘと一体的に形成されている）。スイッチ素子２２０のドレイン電極２２７は、低抵抗膜２２８を介して半導体層２２１にコンタクトしている。このドレイン電極２２７は、例えばモリブデン／アルミニウム／モリブデンによって形成された積層体である。これらのソース電極２２５及びドレイン電極２２７は、層間絶縁膜２２９によって覆われている。層間絶縁膜２２９は、例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮ）によって形成されている。

画素電極２３０は、層間絶縁膜２２９に形成されたコンタクトホール２３１を介してドレイン電極２２７と接続されている。バックライト光を選択的に透過して画像を表示する透過型液晶表示パネルにおいては、画素電極２３０は、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。また、外光を選択的に反射して画像を表示する反射型液晶表示パネルにおいては、画素電極２３０は、例えば、アルミニウムなどの光反射性を有する導電性部材によって形成されている。

また、アレイ基板２００は、絶縁基板２１０上に配置された補助容量線２４０を備えている。この補助容量線２４０は、ゲート電極２２２と同様に、例えばモリブデン−タングステン（ＭｏＷ）によって形成されている。

対向基板３００は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板３１０を用いて形成される。この対向基板３００は、有効表示部１２０において、絶縁基板３１０の一方の主面（表面）上に、カラーフィルタ層３２０を備えている。すなわち、カラー表示タイプの液晶表示装置は、複数種類の表示画素、例えば赤（Ｒ）を表示する赤色画素、緑（Ｇ）を表示する緑色画素、青（Ｂ）を表示する青色画素を有している。対向基板３００は、カラーフィルタ層３２０として複数種類のカラーフィルタを含み、例えば赤色画素に対応して赤色の主波長の光を透過する赤色カラーフィルタを備え、緑色画素に対応して緑色の主波長の光を透過する緑色カラーフィルタを備え、さらに、青色画素に対応して青色の主波長の光を透過する青色カラーフィルタを備えている。

また、対向基板３００は、有効表示部１２０において、全表示画素ＰＸに共通の対向電極３３０を備えている。この対向電極３３０は、全画素電極２３０に対向して配置され、例えばＩＴＯやＩＺＯなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。さらに、対向基板３００は、少なくともスイッチ素子２２０を遮光する遮光層３４０を備えている。この遮光層３４０は、例えばクロムなどの遮光性を有する金属材料を含む材料によって形成されており、有効表示部１２０において格子状またはストライプ状に配置されているとともに、外周部１３０においては有効表示部１２０を囲むような枠状に配置されている。このような遮光層３４０により、表示画素ＰＸ間の混色や光漏れによる表示品位の低下を抑制することができ、また、回路素子などへの光照射による誤作動を防止することができる。

これらのアレイ基板２００及び対向基板３００の表面は、液晶層４００に含まれる液晶分子の配向を制御するための図示しない配向膜によって覆われている。また、アレイ基板２００及び対向基板３００の外面には、それぞれ液晶層４００の特性に合わせて偏光方向を設定した図示しない一対の偏光板が設けられている。

次に、液晶表示パネル１００の外周部１３０の構造について説明する。ここでは、アレイ基板側から対向電極に対して電位を供給するための給電構造について説明する。

図３に示すように、アレイ基板２００は、シール材１１０の外側に延在した対向電極３３０に対して所定の電位を供給するための給電パッド２６０を備えている。この給電パッド２６０は、ゲート絶縁膜２２３及び層間絶縁膜２２９に形成されたコンタクトホール２７０を介して給電配線２５０と接続されている。給電配線２５０は、例えばアレイ基板２００上に配置されたゲート電極２２２と同一材料（例えばモリブデン−タングステン（ＭｏＷ））によって形成されている。給電パッド２６０は、例えばアレイ基板２００上に配置された画素電極２３０と同一材料（例えばＩＴＯ）によって形成されている。

給電パッド２６０及び対向電極３３０は、シール材１１０の外側において、接続部材２９０を介して導通している。つまり、給電配線２５０の電位は、給電パッド２６０を経由した後、接続部材２９０を介して対向電極３３０に供給される。

このように、シール材１１０の外側まで延在した対向電極３３０は、外気に触れることが多く、外気に含まれる水分が浸透しやすい。このため、遮光性を有する金属材料を含む遮光層３４０と光透過性を有する導電部材からなる対向電極３３０とが重なる構造においては、異なる種類の金属材料間で水分を介した電気化学的な腐食が進行しやすい。このような腐食は、特に外周部１３０で進行しやすい。

そこで、この実施の形態では、遮光層３４０を覆うように配置された少なくとも１層の絶縁層３５０が配置されており、この絶縁層３５０上に対向電極３４０を配置している。つまり、異なる種類の金属材料間に絶縁層３５０を配置したことで、これらの金属材料が直接接触しなくなる。このため、例え対向電極３３０に水分が浸透したとしても、対向電極３３０と遮光層３４０との間での腐食を抑制することが可能となる。したがって、腐食に起因した遮光層３４０の破壊を抑制することができ、表示品位の低下を防止することが可能となり、信頼性を向上することができる。対向電極３３０を介して浸透した水分の拡散性を考慮すると、特に外周部１３０に配置された遮光層３４０と対向電極３３０との間に絶縁層３５０を配置することが腐食の発生を抑制するという意味で極めて効果的であった。

対向電極３３０と遮光層３４０との間に配置する絶縁層３５０としては、カラーフィルタ層３２０を利用することが望ましい。すなわち、新たに絶縁層３５０を追加しても良いが、既存の絶縁層であるカラーフィルタ層３２０を利用することにより、製造工程を増やすことなく絶縁層３５０を形成することができ、製造コストの増大を抑制することが可能となる。

なお、絶縁層３５０としてカラーフィルタ層３２０を適用する場合、複数種類の色のカラーフィルタを積層して絶縁層３５０を構成することによって電食抑制効果を向上することが可能であるが、少なくとも１種類のカラーフィルタを配置すれば十分な電界抑制効果は得られる。

以上説明したように、遮光層と対向電極との間に少なくとも１層の絶縁層を配置したことにより、例え遮光層が対向電極とは異なる金属材料を含んでいたとしても、遮光層と対向電極とが直接接触しないため、これらの間での電食の発生を抑制することが可能となる。これにより、遮光層の破壊が抑制され、光抜けや気泡の発生による表示品位の劣化を防止することが可能となる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した液晶表示パネルにおける表示画素の構成を概略的に示す断面図である。 図３は、図１に示した液晶表示パネルに適用可能な給電構造を説明するための断面図である。

符号の説明

ＰＸ…表示画素、Ｙ…走査線、Ｘ…信号線、１００…液晶表示パネル、１１０…シール材、１２０…有効表示部、２００…アレイ基板、２１０…絶縁基板、２２０…スイッチ素子、２２３…ゲート絶縁膜、２２９…層間絶縁膜、２３０…画素電極、２５０…給電配線、２６０…給電パッド、２７０…コンタクトホール、２９０…接続部材、３００…対向基板、３１０…絶縁基板、３２０…カラーフィルタ層、３３０…対向電極、３４０…遮光層、３５０…絶縁層、４００…液晶層

Claims (3)

1. マトリクス状の各表示画素に配置された画素電極を備えたアレイ基板と、
   表示画素間を遮光する遮光層と、前記遮光層を覆うように配置された少なくとも１層の絶縁層と、前記絶縁層上に配置された対向電極と、を備えた対向基板と、
   前記アレイ基板と前記対向基板とを貼り合わせるシール材と、
   前記画素電極と前記対向電極との間に保持された液晶層と、
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記対向基板は、各表示画素に対応して配置されたカラーフィルタ層を備え、
   前記絶縁層は、カラーフィルタ層であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記アレイ基板は、前記シール材の外側に延在した前記対向電極に所定電位を供給するための給電パッドを備え、
   さらに、前記シール材の外側に延在した前記対向電極と前記給電パッドとを接続する接続部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

Images