JP2010107945A - 液晶装置、電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】外部からの静電気に起因する画像乱れを抑制した液晶装置を提供する。
【解決手段】素子基板10と対向基板20との間に液晶層50が挟持され、素子基板10上に画素電極9と共通電極19とが形成され、画素電極9と共通電極19との間に発生する電界によって液晶を駆動する横電界方式の液晶装置であって、対向基板20の液晶層50側の面に、画素電極9間に対応してブラックマトリクス22bが形成され、ブラックマトリクス22bと接して画素電極9と対向する位置及び画素電極9間の位置に静電シールド層40が形成されている。
【選択図】図5

Description

本発明は、液晶装置および電子機器に関するものである。
液晶装置の視野角を広げる手段として、基板に対して面内方向(横方向)の電界を発生させ、この横方向の電界で液晶分子を基板とほぼ平行な面内で回転させることで透過光を制御する、いわゆる横電界方式のIPS(In-Plane Switching)方式が実用化されている。更に、このIPS方式を改良したFFS(Fringe-Field Switching)方式が提案されている。
このような横電界方式の液晶装置は、TFT等の駆動素子が形成された素子基板に、共通電極や画素電極といった電極、または配線といった導電性の部材を配置し、表示面側である対向基板には導電部材を設けない構成を有する。そのため、静電気などに代表される対向基板側の外部からの外部電界の影響を受けやすく、液晶表示に乱れが生じやすいという問題がある。これを解決するために、対向基板側に導電膜を形成し、導電膜で静電気を捕捉することで表示乱れを防ぐ方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、対向基板が備えるガラス基板の外側(液晶層とは反対側)に透明導電膜を備える構成と、ガラス基板の内側(液晶層側)に透明導電膜を備える構成と、が挙げられている。これらを比較すると、内側に透明導電膜を備える対向基板は、同じく内側に設けられる配向膜などの部材と積層して形成するので、これらの膜を形成する際、ガラス基板の上下反転操作等が不要となることから製造が容易であるという利点を有する。
特開2001−51263号公報
上記特許文献1では、クロムを形成材料として画素間領域に格子状に設けられた金属遮光層を、上記導電膜として用いる構成が示されている。しかし、このような構成では、平面視で導電膜がない部分が各格子内において存在するため、静電気を捕捉できる箇所が限られる。そのため、静電気からの保護が十分ではない。特に表示領域面積が大きな大型の液晶装置の場合、表示領域面積が小さな小型の液晶装置と比べて1つの画素の領域面積が大きくなる確率が高くなる。従って、静電気に直接曝される領域も増え、表示に与える影響も増大する。
また、上記特許文献1において、液晶装置が、例えば画像の表示領域面積が広い大型の表示装置(例えば表示領域が凡そ対角20インチ以上のTV画像表示装置)として用いられる場合、画素間の領域に格子状に設けられた金属遮光層において、例えば表示領域の中央と周辺との間の距離が遠くなる。このため、金属遮光層において少なからず存在する抵抗成分に起因して、表示領域の中央と周辺との間では例えば補足した静電気によって電位差が生じることになる。この結果、静電気などに代表される外部電界の影響が表示領域の位置によって異なるため、この外部電界による液晶表示に対する影響が一様でなく、画像の表示乱れが生ずるという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、良好な静電防止機能を備え、外部からの静電気に起因する画像乱れを抑制した液晶装置を提供することを目的とする。また、このような液晶装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の液晶装置は、第1基板と第2基板との間に液晶層が挟持され、前記第1基板上に画素電極と共通電極とが形成され、前記画素電極と前記共通電極との間に発生する電界によって液晶を駆動する横電界方式の液晶装置であって、前記第2基板の前記液晶層側の面に、前記画素電極間に対応して金属遮光層が形成され、前記金属遮光層と接して前記画素電極と対向する位置及び前記画素電極間の位置に静電遮蔽層が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、画素電極と平面的に重なる領域、つまり金属遮光層が形成されない領域は、静電遮蔽層に覆われ静電気が捕捉される。そして、金属遮光層と静電遮蔽層とが協働して装置外部からの静電気を捕捉し、金属遮光層および静電遮蔽層の全体に電荷を拡散させる。そのため、金属遮光層のみで静電気を捕捉する場合と比べ、液晶層に影響ないまま捕捉可能な静電気の容量が増え、シールド効果が高い静電遮蔽層となる。従って、静電気の影響による画像の表示乱れを抑制した液晶装置とすることができる。
本発明においては、前記静電遮蔽層の前記液晶層側の面に配向膜が形成され、前記静電遮蔽層と前記配向膜との間に絶縁層を有することが望ましい。
この構成によれば、金属遮光層および静電遮蔽層と液晶層とが、絶縁層の厚み分だけ更に離間するため電圧降下が生じ、捕捉した静電気が液晶層に作用する力(クーロン力)が弱まる。そのため、絶縁層が無いものと比べて静電気に起因する画像の表示乱れを防ぎ、高品質な画像表示が可能な液晶装置とすることができる。
本発明においては、前記絶縁層は、カラーフィルター層の形成材料である着色層又はオーバーコート層であることが望ましい。
この構成においては、フルカラー表示が可能な液晶装置であれば有している部材を絶縁層として用いるため、離間距離を稼ぐために新たに絶縁層を設ける必要が無く、良好に静電気に起因する画像の表示乱れを防ぐことができる。
本発明においては、前記第1基板の前記液晶層側の面に、駆動回路と、前記駆動回路と電気的に接続された引き回し配線とが設けられ、前記引き回し配線と前記静電遮蔽層または金属遮光層とが、前記第1基板と前記第2基板との間に挟持された導通材を介して、互いに平面的に重なる位置で電気的に接続され、前記静電遮蔽層の電位が前記駆動回路によって所定電位に制御されることが望ましい。
この構成によれば、静電遮蔽層に捕捉される静電気の電荷が所定電位に保たれるため、長時間使用しても静電気が蓄積・増加することなく、静電気の影響による画像の表示乱れを抑制した液晶装置とすることができる。また、静電遮蔽層は、駆動回路と接続された引き回し配線と直接または金属遮光層を介して接続されるため、新たに導電性の構成部材を形成することなく静電遮蔽層に蓄積する電荷を放出することができ、静電気の影響による画像の表示乱れを抑制した液晶装置とすることができる。
本発明においては、前記静電遮蔽層の電位が、前記共通電極の電位と同じ電位に制御されることが望ましい。
この構成によれば、静電遮蔽層と共通電極との間に電位差がなくなるため、第1基板と第2基板との間に縦方向の電界が発生し難くなり、画像の表示乱れを抑制した液晶装置とすることができる。
ここで、前記引き回し配線と前記静電遮蔽層または金属遮光層とを電気的に接続する前記導通材が、複数箇所配置されていることが望ましい。
この構成によれば、例えば表示領域の中央と周辺との間の距離が遠い大きな表示領域を有する場合であっても、静電遮蔽層において表示領域の位置による電位差が少なく抑制される。従って、静電気などに代表される外部電界の影響が表示領域の位置によって異なることがないように抑制される。この結果、液晶表示への影響が一様となり、画像の表示乱れを抑制した液晶装置とすることができる。
本発明においては、前記第1基板は、前記引き回し配線を覆う絶縁膜を有し、前記絶縁膜には、前記引き回し配線の一部が底部に露出するコンタクトホールが設けられ、前記コンタクトホールの内部には、底部に露出する前記引き回し配線を覆う導電膜が形成され、前記静電遮蔽層または金属遮光層は、前記導通材と前記導電膜とを介して前記引き回し配線と導通していることが望ましい。
この構成によれば、引き回し配線の酸化を防ぎ、且つ良好な導通が得られるため、効果的に静電遮蔽層に蓄積する電荷を放出し、良好な表示が可能な液晶装置とすることができる。特に、引き回し配線の形成材料がアルミニウム等の卑金属である場合には、良好に表面酸化を防ぎ、導通を確保することができるため好適である。
本発明においては、前記導電膜は導電性金属酸化物を形成材料とすることが望ましい。
この構成によれば、コンタクトホールの底部に露出する引き回し配線の酸化を良好に防ぐことができる。
本発明においては、前記第1基板の前記液晶層側には、前記画素電極と前記共通電極とが絶縁膜を介して積層され、前記共通電極が前記画素電極よりも前記液晶層側に設けられていることが望ましい。
この構成によれば、静電気を捕捉する静電遮蔽層と画素電極との間がより離れたものとなる。そのため、画素電極と静電遮蔽層との間に発生する縦方向の電界を微弱に抑えることができ、画像の表示乱れを抑制した液晶装置とすることができる。
本発明においては、前記液晶層の周囲には、液晶分子を封止するシール材が設けられ、前記シール材によって囲まれた領域の内側には、複数の前記画素電極によって形成された表示領域が設けられていると共に、前記シール材によって囲まれた領域の内側であって、前記表示領域と前記シール材との間には非表示領域が設けられ、前記第1基板の前記非表示領域には、前記表示領域へ侵入する静電気を放電させる静電保護部材が配置されており、前記静電遮蔽層は、前記静電保護部材と平面的に重なって設けられていることが望ましい。
この構成によれば、静電遮蔽層が非表示領域に配置された静電保護部材を合わせて保護するため、良好に表示領域を保護することができ、画像の表示乱れの抑制と静電破壊の防止とを良好に実現した液晶装置とすることができる。
本発明の電子機器は、上述の液晶装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、外部環境からの静電気による画像の表示乱れが無い液晶装置を備え、高品質な画像表示が可能な電子機器を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係る液晶装置の等価回路図である。 本発明の第1実施形態に係る液晶装置の概略平面図である。 本発明の第1実施形態に係る液晶装置の概略平面図である。 本発明の第1実施形態に係る液晶装置の概略平面図である。 本発明の第1実施形態に係る液晶装置の概略断面図である。 第1実施形態に係る液晶装置の共通電極の電位を示す説明図である。 第1実施形態に係る液晶装置が大型パネルである場合の概略図で、(a)は平面図、(b)は部分断面図である。 本発明の変形例に係る液晶装置の概略断面図である。 本発明の変形例に係る液晶装置の概略断面図である。 本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
[第1実施形態]
以下、図1〜図4を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る液晶装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
本実施形態の液晶装置は、光の進行方向と直交する横電界によって液晶分子の方位角を制御して画像表示を行うものである。このような方式としては、FFS方式や、IPS方式等が知られている。以下、FFS方式の駆動方式を採用した液晶装置のうちフルカラー表示が可能なものに基づいて説明するが、本発明はIPS方式の液晶装置にも適用可能である。
図1は、本実施形態の液晶装置1の等価回路図である。液晶装置1の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数のサブ画素領域には、画素電極9と画素電極9をスイッチング制御するためのTFT30とが形成されている。画素電極9と共通電極19との間には液晶層50が介在している。共通電極19は走査線駆動回路204から延びる共通線3bと電気的に接続されており、複数のサブ画素において共通の電位に保持されるようになっている。
データ線駆動回路201から延びるデータ線6aがTFT30のソースと電気的に接続されている。データ線駆動回路201は、画像信号S1、S2、…、Snを、データ線6aを介して各サブ画素に供給する。前記画像信号S1〜Snはこの順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
TFT30のゲートには、走査線駆動回路204から延びる走査線3aが電気的に接続されている。走査線駆動回路204から所定のタイミングで走査線3aにパルス的に供給される走査信号G1、G2、…、Gmが、この順に線順次でTFT30のゲートに印加されるようになっている。
画素電極9は、TFT30のドレインに電気的に接続されている。スイッチング素子であるTFT30が走査信号G1、G2、…、Gmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snが所定のタイミングで画素電極9に書き込まれるようになっている。画素電極9を介して液晶層50に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、画素電極9と液晶層50を介して対向する共通電極19との間で一定期間保持される。
図2〜図4は、本実施形態の液晶装置1について、対向基板(第2基板)側から見た平面図であり、図3は図2の一部を拡大した図、図4は図3の一部を拡大した図である。
図2に示すように、本実施形態の液晶装置1は、素子基板(第1基板)10と対向基板20とが平面的に重なる部分の周縁部においてシール材52によって貼り合わされ、このシール材52によって区画された領域(表示領域A)内に液晶分子が封入、保持されている。シール材52には、製造時において素子基板10と対向基板20とを貼り合わせた後に液晶分子を注入するための液晶注入口55が形成されており、液晶注入口55は液晶注入後に封止材54により封止されている。素子基板10の内面側であって表示領域Aと平面的に重なる領域には、図示略の画素電極および共通電極が形成されており、素子基板10の内面側であってシール材52と平面的に重なる領域には、引き回し配線18が設けられている。
素子基板10の一端側の、素子基板10と対向基板20との重なり部分から張り出した部分(基板張出部10a)には、液晶装置1を駆動する駆動信号(例えば、画像信号や走査信号)を処理し適宜供給するための駆動用IC208が実装されており、端部には入力用端子202が設けられている。入力用端子202には、例えば異方性導電膜203を介して、配線が形成されたFPC(Flexible Printed Circuit)基板等が実装されており、外部電源や種々の外部機器と接続している。
また、対向基板20の内面側には、後述の静電シールド層(静電遮蔽層)40が設けられており、対向基板20のコーナー部の少なくとも1箇所に配設された導通材(導電接続部)43を介して、素子基板10の引き回し配線18と電気的に導通している。本実施形態の液晶装置1では、素子基板10の他端側(駆動用IC208側の辺と対向する側)の辺の両端部に2箇所、導通材43が設けられている。液晶装置1においては、その他必要応じて位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
図3は、図2において二点鎖線で囲んだ領域AR1の拡大図である。ここでは、主として素子基板側の構成を示している。
図に示すように、表示領域Aには、平面視略矩形の複数のサブ画素Pがマトリクス状に縦横に配置している。また、シール材52の内側であって表示領域Aの周辺は、非表示領域Mとなっている。非表示領域Mには、引き回し配線18から浸入する静電気を放電し、表示領域Aに配置されたサブ画素Pを保護するための静電保護領域SAと、静電保護領域SAで放電仕切れなかった静電気によるサブ画素Pの破壊を自ら破壊されることで代行するダミー画素(静電保護部材)DPが配置されたダミー領域DAが設けられている。
素子基板10における表示領域Aの周囲には、シール材52と重なって、共通電極19に共通電位を供給する引き回し配線18が形成されており、引き回し配線18が折れ曲がる角には外側(液晶層50とは反対側)に突出する接続部18aが形成されている。
一方、不図示の対向基板が備える静電シールド層40の角部にも外側に突出する接続部40aが形成されている。接続部40aと接続部18aとは平面的に重なっていると共に、いずれもシール材52の外側にまで延在して形成されており、各々の端部において導通材43を介して電気的に接続されている。したがって、静電シールド層40の電位は、共通電位と同電位に保たれている。
次に非表示領域Mについて図4を用いて詳しく説明する。図4は、図3において二点鎖線で囲んだ領域AR2の拡大図である。
図に示す様に、非表示領域Mには、サブ画素Pの周辺に配置された複数のダミー画素DPを有するダミー領域DAと、ダミー領域DAとシール材52との間の領域に配置されたショートリング(静電保護部材)211や抵抗素子(静電保護部材)212を有する静電保護領域SAと、が設けられている。静電保護領域SAのショートリング211および抵抗素子212は、主に製造工程中に発生する静電気からサブ画素Pごとに配置されたTFT30を保護するために設けられる。
製造工程中に発生する静電気は、表示領域Aの周辺からサブ画素Pに侵入する。そのため、発生する静電気を静電保護領域SAの機能にて放電すると共に、放電仕切れなかった静電気をダミー領域DAに配置されたダミー画素DPが破壊されることで、サブ画素Pが破壊されることを防いでいる。
抵抗素子212は、サブ画素Pおよびダミー画素DPが配列する行列に対応して、各行列の端部に設けられている。図では、サブ画素Pおよびダミー画素DPの行に対して1行おき(上端の行から数えて偶数行)に設けられ、各々の行の走査線3aと接続している。また、図示は省略するが、図に示す右辺と対向する側の左辺には、残る行(奇数行)に対応する抵抗素子212が設けられている。また、サブ画素Pおよびダミー画素DPの列の上端部にも、列毎に抵抗素子212が設けられている。
また、共通電極19は、サブ画素Pおよびダミー画素DPを覆って形成されており、抵抗素子212が設けられた側の端部には、ショートリング211と接続するための張出部213が設けられている。張出部213は、抵抗素子212と重ならない位置に設けられており、張出部213を介して共通電極19とショートリング211とが接続している。
また、共通電極19の上端の角部分に設けられた張出部213には、引き回し配線18と接続するために平面視略矩形の接続部19aが設けられており、複数のコンタクトホール214を介して違いに接続している。また、接続部19aは、複数のコンタクトホール215を介して、ショートリング211とも接続している。これら静電保護領域SAに設けられた部材により、サブ画素Pに設けられたTFT30の静電破壊を防止している。
また、静電シールド層40は、これらダミー領域DAや静電保護領域SAの各構成と平面的に重なって設けられている。静電シールド層40は、後述するように外部からの静電気を捕捉する機能を有しており、静電気によりダミー領域DAや静電保護領域SAの各構成が破壊されることを防いでいる。そのため、ダミー領域DAや静電保護領域SAでは、良好にサブ画素Pが破壊されることを防ぐことができる。また、静電シールド層40とダミー領域DAや静電保護領域SAの各構成とは電気的に接続されているため、互いに協働して静電気を拡散させることができる。
次に、液晶装置1の断面構成について説明する。図5は、本実施形態の液晶装置1のシール材52及び導通材43周辺の概略断面図である。ここでは、図を見やすくするために、非表示領域における構成を省略して図示している。
図に示すように、液晶装置1は、素子基板10と、素子基板10と対向配置された対向基板20と、素子基板10と対向基板20との間に挟持された液晶層50と、を備えて構成されている。また、液晶装置1には、素子基板10と対向基板20とが対向する領域の縁端に沿ってシール材52が設けられ、液晶層50を構成する液晶分子が封止されている。この液晶装置1は、素子基板10側から照明光が照射され、表示される画像を対向基板20側から観察する構成となっている。
素子基板10は、透光性を備えた基板本体11を備えている。基板本体11を形成する材料には、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子化合物(樹脂)を用いることができる。また、透光性を備えるならば、これらの材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。
基板本体11の液晶層50側の面上には、アルミニウムや銅等の導電性材料からなる走査線3aと不図示のデータ線が形成されている。また、シール材52と平面的に重なる領域には、同様の導電性材料からなる引き回し配線18が形成されている。これらは同じ材料を用いることとしてもよく、また異なる材料を用いて形成しても良い。これらは、例えば導電性材料の薄膜を成膜した後に、パターニングされることにより得られる。本実施形態では形成材料としてアルミニウムを用いる。
また基板本体11上には、走査線3a、データ線、引き回し配線18を覆うようにゲート絶縁膜12が形成されている。ゲート絶縁膜12は、窒化シリコンや酸化シリコンなどのような絶縁性を有する透光性材料で構成されている。
ゲート絶縁膜12上には、半導体層32、半導体層32の一端に接続されているソース電極33、半導体層32の他端に接続されているドレイン電極34が形成されており、これら半導体層32、ソース電極33、ドレイン電極34および走査線3aによってボトムゲート型のTFT30を構成している。また、TFT30を覆うように層間絶縁膜13が形成されている。層間絶縁膜13は、ゲート絶縁膜12と同様に、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁性を有する透光性材料で構成されている。
層間絶縁膜13上には、画素電極9が形成されており、コンタクトホール16を介してTFT30のドレイン電極34と電気的に接続している。画素電極9は、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)や錫酸化物(SnO2)等の透光性を備えた導電性材料にて形成されている。本実施形態ではITOを用いている。
また、層間絶縁膜13上には、画素電極9を覆って電極間絶縁膜14が形成されている。電極間絶縁膜14は、ゲート絶縁膜12や層間絶縁膜13と同様に、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁性を有する透光性材料で構成されており、層間絶縁膜13上に形成された画素電極9を被覆している。
電極間絶縁膜14上には、梯子状の共通電極19が形成されている。画素電極9と共通電極19とは、電極間絶縁膜14を介して配置されており、FFS方式の電極構造を構成している。また共通電極19は、ゲート絶縁膜12、層間絶縁膜13、電極間絶縁膜14を連通するコンタクトホール17を介して引き回し配線18と接続されている。共通電極19は、ITO等の透光性の導電性材料にて形成されており、本実施形態では共通電極19の材料にITOを用いている。
また、電極間絶縁膜14上には、共通電極19を覆って配向膜15が形成されている。配向膜15は、例えばポリイミドなどの有機材料やシリコン酸化物などの無機材料で構成されている。本実施形態の配向膜15は、ポリイミドの形成材料を塗布してこれを乾燥・硬化させた後、その上面にラビング処理を施すことによって得られる。
一方、対向基板20は透光性を備えた基板本体21を備えている。基板本体21を形成する材料には基板本体11と同様の材料を用いることができる。
基板本体21の液晶層50側の面上には、図3で示す表示領域Aとダミー領域DAと静電保護領域SAとの全面を覆って、静電シールド層40が形成されている。静電シールド層40は、外部からの静電気を捕捉し、捉えた静電気を後述の導通材43を介して逃がすことで、対向基板20と素子基板10との間に不測の縦電界を生じることを防止するために設けられる。静電シールド層40は、ITOやSnO2等の透光性を有する導電材料を用いて形成されており、本実施形態ではITOを形成材料としている。
静電シールド層40の液晶層50側の面上には、着色層22aおよびブラックマトリクス(金属遮光層)22bを備えたカラーフィルター層22が形成されている。カラーフィルター層22は、例えば、クロムなどの金属材料などを形成材料として、通常知られた方法を用いて格子状にパターニングしたブラックマトリクス22bを形成した後、パターニングにより設けられた開口部22cに液滴吐出法などの湿式塗布法を用いて着色層22aの形成材料を配置して形成する。
本実施形態では各層の膜厚を、着色層22aは2μm、ブラックマトリクス22bは0.15μmとした。カラーフィルター層22で、素子基板10側から入射して対向基板20側に出射する光を赤色、緑色、青色に変調し、各色の光を混色することでフルカラー表示が可能となる。
カラーフィルター層22上には、オーバーコート層(絶縁層)24が形成されている。オーバーコート(OVC)層24は、カラーフィルター層22を物理的または化学的に保護する機能を備える。また、形成された着色層22aやブラックマトリクス22bから、各々の形成材料に含まれる硬化剤の反応残渣などの低分子量物質やイオン性の不純物が液晶層50へ溶出し、表示乱れを起こすことを防ぐ。OVC層24は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂などの透光性を備えた硬化性樹脂を用いて形成する。本実施形態ではアクリル樹脂を用い、膜厚2μmに形成している。
OVC層24上には、配向膜15と同様の材料を用いて配向膜25が形成されている。本実施形態の配向膜25は、ポリイミドの形成材料を塗布してこれを乾燥・硬化させた後、その上面に一定方向にラビング処理を施すことによって得られる。ラビングによる配向膜25の配向方向は、配向膜15の配向方向と同方向となるように設定されている。
また、液晶層50と重なる領域のOVC層24上には、ブラックマトリクス22bと重なる領域に、スペーサー56が形成されている。スペーサー56は、素子基板10と対向基板20との離間距離を一定以下にならないように保持するためのものである。例えば、対向基板20側から応力が加わった場合に、液晶層50の厚さがスペーサー56の高さ未満とならないため、表示乱れを防ぐことができる。
素子基板10に設けられた引き回し配線18と、対向基板20に設けられた静電シールド層40とは、液晶層50の周囲を囲むシール材52の外側(液晶層50とは反対側)の領域において、導通材43を介して導通している。導通材43は、導電性を有する微粒子を混合した硬化性樹脂や、銀ペーストなどを用いる事ができる。導電性を有する微粒子には、例えばAuやAgなどの金属微粒子や、金属などの導電性を有する材料で導電性を有さない微粒子の表面をコートしたものなどが挙げられる。
素子基板10側の導通材43を配置する領域には、ゲート絶縁膜12、層間絶縁膜13、電極間絶縁膜14を貫通して互いに連通するコンタクトホール41が形成されており、底部には引き回し配線18が一部露出している。
本実施形態の引き回し配線18は、形成材料として卑金属であるアルミニウムを用いているため、コンタクトホール41を形成して露出させると、表面が酸化して酸化膜を形成し、導通を取ることができないおそれがある。また、コンタクトホール41の底部には引き回し配線18の一部のみが露出するのみであり、導通材43との導通面積が小さい。そのため、引き回し配線18の表面酸化を防ぎ、また、導通材43との導通を確実なものとするため、コンタクトホール41を覆ってITOやSnO2を形成材料とする導電膜44が形成されていることが望ましい。
また、対向基板20側の導通材43を配置する領域には、ブラックマトリクス22b、OVC層24を貫通して互いに連通するコンタクトホール42が形成されている。導通材43は、ブラックマトリクス22bおよび静電シールド層40と電気的に接続されている。
本実施形態の液晶装置1は、以上のような構成となっている。このような構成の液晶装置1では、ブラックマトリクス22bと静電シールド層40とが、協働して装置外部からの静電気を捕捉し、ブラックマトリクス22bおよび静電シールド層40の全体に電荷を拡散させる。そのため、静電気に起因する表示乱れを防ぎ、高品質な画像表示が可能な液晶装置1とすることができる。
特に、画面サイズが大きいTV用の大型パネルでは表示領域が広い。このため、透光性を有する導電材料(ITO)を用いて形成された静電シールド層40は、抵抗値が金属材料(クロム)に比べて高く、表示領域の中心において捕捉された電荷の拡散効果が不十分であることから、静電シールド層40のみでは静電気対策として不十分となる。そこで、静電シールド層40に加えて、抵抗値の低いブラックマトリクス22bを設けることで、静電気に対して高いシールド効果を発揮することができるのである。
具体的に、本実施形態では、ブラックマトリクス22bおよび静電シールド層40で捕捉された静電気が、導通材43を介して引き回し配線18に放出される。また、ブラックマトリクス22bと静電シールド層40とは導通しているため、両者が独立して静電気を捕捉し放出するよりも全体として低抵抗となり、効率良く捕捉した電荷を放出することができる。そのため、静電気が対向基板20に蓄電されることなく、表示乱れを防ぐことができる。
また、本実施形態では、静電シールド層40と配向膜25との間には、着色層22aおよびOVC層24が設けられており、これらの層の厚み分、静電シールド層40と液晶層50とが離間している。そのため、配向膜25と接して静電シールド層40を形成する場合と比べると、静電シールド層40で捕捉した静電気によるクーロン力が弱まり、液晶層50に影響を与えにくくなる。また、カラー表示可能な液晶装置において、着色層22aおよびOVC層24を用いて離間距離を稼ぐ構成であることから、離間距離を稼ぐために新たに絶縁層を設ける必要が無い。これらのことから、静電気に起因する表示乱れを防ぎ、高品質な画像表示が可能な液晶装置1とすることができる。
また、本実施形態では、引き回し配線18と静電シールド層40とが、導通材43を介して平面的に重なる位置で電気的に接続されており、静電シールド層40の電位が駆動回路によって制御された共通電極19の電位と同じ電位に制御されることとしている。そのため、静電シールド層40に捕捉される静電気の電荷が共通電位と等しく保たれるため、長時間使用しても静電気が蓄積・増加することがない。また、静電シールド層40は、引き回し配線18と接続されるため、新たに導電性の構成部材を形成することなく静電シールド層40に蓄積する電荷を放出することができる。
また、本実施形態では、画素電極9は、共通電極19を挟んで液晶層50と反対側に設けられることとしている。そのため、静電気を捕捉するブラックマトリクス22bおよび静電シールド層40と、画素電極9との間がより離れたものとなって、画素電極9と静電シールド層40の間や、画素電極9とブラックマトリクス22bとの間に発生する電界をより微弱に抑えることができ、画像乱れを抑制した液晶装置1とすることができる。
なお、静電シールド層40を形成する大きさ・位置は本実施形態に示すものに限らない。静電シールド層40は、ブラックマトリクス22bの開口部22cを覆って配置されていれば良く、例えば、開口部22cに対応して複数設けることとしても良い。
また、本実施形態においては、静電シールド層40は引き回し配線18と電気的に接続することとしたが、静電シールド層40は、電気的に孤立したフローティング状態であっても構わない。フローティング状態とは、周囲の配線や電極などの導電部材と接続していない状態で形成されていることを示す。
また、本実施形態においては、静電シールド層40は引き回し配線18と電気的に接続することとしたがこれに限らない。例えば、共通電極19をシール材52の外側にまで延在して形成しておき、静電シールド層40と共通電極19との間で導通させることとしても良い。また、静電シールド層40に帯電する静電気を放電するための導通部材を別途設けることとしても構わない。
また、本実施形態においては、静電シールド層40を共通電極19と接続し、共通電位に制御することとしたが、これに限らない。例えば、GND電位に保たれた配線を別途形成し、当該配線と静電シールド層40とを接続することで、静電シールド層40をGND電位に保つ事としても良い。
また、画素電極9は、共通電極19よりも液晶層50側に配置することもできる。その場合には、液晶層50に近い側に配置される画素電極9を、梯子状電極とする。
ところで、液晶装置1において、上述したように静電シールド層40の電位が駆動回路によって制御された共通電極19の電位と同じ電位に制御されることとしたとき、特に表示領域が広い大型パネルにおいては、液晶の駆動方式に起因して、静電シールド層40と共通電極19との間において実際には電位差が発生する場合がある。例えば、画像表示においてフリッカーが発生することを防止するため、従来から共通電極19の電位が常に一定ではなく、2つの電位間で交互に変わる極性反転駆動方式(コモン反転駆動)が採用されることがある。例えば、図6において波形Cdで示したように、共通電極19の電位が所定の時間間隔(たとえば1フレーム時間)で電位V1と電位V2との間で切り替わることが行われる。
このような駆動方式の場合、共通電極19と電気的に接続された静電シールド層40の電位も同様に切り替わる。このとき、静電シールド層40だけでは、抵抗値に起因して、表示領域の中央部分においては、図6において破線で示した波形Sdのように、交互に変わる共通電極19の電位に対して追随できない現象(「なまり現象」とも呼ぶ)が生ずることがある。この結果、静電シールド層40と共通電極19との間において電位差が発生することになる。そこで、本実施形態のように静電シールド層40とブラックマトリクス22bの両方を設けた構成とすることによって、表示領域Aにおける静電シールド層40の抵抗値は低く抑制される。この結果、静電シールド層40と共通電極19との電位差が抑制されることになり、「なまり現象」の発生が抑制される。従って、基板間に縦方向の電界が発生し難くなるので、画像の表示乱れを抑制した液晶装置1とすることができる。
ここで、本実施形態の液晶装置1が大型パネルである場合について、その構成の一例を図7に示す。図7(a)は、大型パネルである液晶装置1aを模式的に示した平面図であり、図7(b)は、図7(a)におけるB−B線に沿った部分断面を模式的に示した断面図である。なお、平面図において液晶の注入口を省略している。また、液晶装置1aを駆動する駆動信号(例えば、画像信号や走査信号)を処理し適宜供給するためのデータ線駆動回路や走査線駆動回路については、データ線駆動用IC210および走査線駆動用IC240のみ図示し、配線等を省略している。また、断面図では、スペーサー56を省略して図示している。なお、図を簡単にするため、素子基板10は1つの部材として図示している。
大型パネルである液晶装置1aは、液晶装置1に対して構造が異なる。まず、設けられた導通材43の数が異なる。液晶装置1では、図2に示したように、導通材43は表示領域Aの2つの角部(図面上側のコーナー部)近辺にのみ設けられている。これに対して液晶装置1aでは、図7(a)に示したように、導通材43は表示領域Aの4つの角部近辺と、さらに四辺の途中にも設けられている。ちなみに本実施形態の液晶装置1aでは、導通材43は合計12個所設けられている。このように導通材43を複数設けることによって、静電シールド層40(ブラックマトリクス22b)が共通電極19と電気的に接続される個所が多くなるので、静電シールド層40の面内電位を安定して均一化することができる。
もとより、液晶装置1aにおいて実際に形成される静電シールド層40、ブラックマトリクス22bおよび共通電極19に応じて、静電シールド層40の電位が均一化されるように、導通材43を設置する数および位置を決定することが好ましい。
次に、大型パネルである液晶装置1aは、表示領域Aの法線方向から見た平面視で、図7(b)に示すように、静電シールド層40の端部の位置が、表示領域Aよりも外側で、かつブラックマトリクス22bの端部よりも内側である構造を有している。このような構造とすることによって、静電シールド層40は、表示領域A全体を覆うとともに端部が露出することなくブラックマトリクス22bで覆われる。従って、静電シールド層40は、表示領域Aへの静電気の侵入を抑制するとともに、端部からの腐食を抑制することができる。
なお、液晶装置1では、図5に示したように、基板本体21上に静電シールド層40とブラックマトリクス22bとを順に形成するものであって、それぞれの端部については言及していない。従って、静電シールド層40の端部が露出する構造であれば、端部から腐食する虞がある。このような虞がある場合、液晶装置1においても液晶装置1aと同様に、静電シールド層40の端部の位置が、表示領域Aよりも外側で、かつブラックマトリクス22bの端部よりも内側である構造とすることが好ましい。
さらに、大型パネルである液晶装置1aは、表示領域Aの法線方向から見た平面視で、図7(b)に示すように、静電シールド層40の端部の位置が、導通材43の設置領域よりも内側である構造を有している。このような構造とすることによって、素子基板10に形成された共通電極19(不図示)との間の電気的な接続を、導通材43がブラックマトリクス22bに対して当接することで行うことになる。ちなみに液晶装置1では、図5に示したように、導通材43は、素子基板10に形成された共通電極19(不図示)との間の電気的な接続は、導通材43が静電シールド層40に対して当接して行われる構造を有している。
このように、導通材43がブラックマトリクス22bに対して当接して、共通電極19と静電シールド層40との間の電気的な接続を行う構造を有することによって、導通材43とブラックマトリクス22bとの密着性を高めることができる。つまりブラックマトリクス22bを形成するクロム等と、静電シールド層40を形成するITO等とは、密着性が必ずしも良好ではない。したがってブラックマトリクス22bと静電シールド層40とが積層する位置で、導通材43とブラックマトリクス22bとを当接させると、ブラックマトリクス22bが静電シールド層40に対して剥がれにより浮いてしまうことがある。そこで導通材43が当接する位置では、ブラックマトリクス22b単層の方が好ましい。また図5のように、ブラックマトリクス22bに開口を設けて導通材43と静電シールド層40とを当接すると、この開口からバックライトの光が漏れてしまう恐れがあるが、本構造においてはブラックマトリクス22bに開口を設けないので、不要な光漏れが生じる虞がない。
上述したように、本発明について実施形態(液晶装置1および液晶装置1a)を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。以下変形例を挙げて説明する。
[変形例]
図8は、本発明の第1の変形例に係る液晶装置2の説明図である。図に示すように、液晶装置2が有する静電シールド層40は、基板本体21およびブラックマトリクス22bの表面を覆って形成され、着色層22aは、形成された静電シールド層40を一部覆って設けられている。
対向基板20側には、OVC層24を貫通するコンタクトホール42が形成されており、コンタクトホール42内で、ブラックマトリクス22bおよび静電シールド層40と、導通材43とが電気的に接続されている。
上記実施形態では、静電シールド層40を基板本体21上に形成する。このとき、工程が容易となることから、静電シールド層40を基板本体21の全体に蒸着等によって形成すると、基板本体21の端面と静電シールド層40の端部が平面的に同じ位置となり、静電シールド層40の端面が露出する。この場合、静電シールド層40が端部から電蝕される虞や、端部から静電気が進入し易くなる虞がある。従って、基板本体21に対して、端部が一致しないように所定の形状を有する静電シールド層40を位置合わせして形成することが好ましいが、基板本体21は透光性を有するため、例えば静電シールド層40を形成するための蒸着マスクの位置合わせが難しい。
本変形例によれば、静電シールド層40はブラックマトリクス22bの表面を覆って形成されるので、ブラックマトリクス22bを形成する際に、ブラックマトリクス22bに静電シールド層40を形成するためのマスクアライメントマークを形成することができる。この結果、任意形状の静電シールド層40を基板本体21に対して適切な位置に形成することができる。
また、上記実施形態では、基板本体21上に形成された静電シールド層40と導電膜44とを導通材43によって電気的に接続することによって、静電シールド層40と共通電極19との接続を行っている。これに対して本変形例では、基板本体21と静電シールド層40との間にブラックマトリクス22bが介在するため、静電シールド層40と共通電極19との間の距離は、上記実施形態よりも短くなる。従って、導通材43に用いられる導電性を有する微粒子の径は、上記実施形態よりも本変形例の方が小さくてよいことから、例えば微粒子の位置が平面的にずれてOVC層24上に乗り上げたとしても、上記実施形態に比べて、微粒子の径が小さい分、液晶層のギャップに与える影響を少なくすることができる。
図9は、本発明の第2の変形例に係る液晶装置3の説明図である。図に示すように、液晶装置3が有するカラーフィルター層22は、着色層22aが、ブラックマトリクス22bよりも厚く形成されており、周縁の一部が隣接するブラックマトリクス22bと重なって形成されている。隣り合う着色層22aの間にはブラックマトリクス22bが一部露出している。静電シールド層40は、このようなカラーフィルター層22の表面を覆って形成されている。
対向基板20側には、液晶装置2と同様に、コンタクトホール42が形成されており、ブラックマトリクス22bおよび静電シールド層40と、導通材43とが電気的に接続されている。
本変形例によれば、液晶装置2と同様な効果を奏する。すなわち、静電シールド層40はブラックマトリクス22bの表面を覆って形成されるので、ブラックマトリクス22bを形成する際に、ブラックマトリクス22bに静電シールド層40を形成するためのマスクアライメントマークを形成することができる。この結果、任意形状の静電シールド層40を基板本体21に対して適切な位置に形成することができる。また、本変形例でも、基板本体21と静電シールド層40との間にブラックマトリクス22bが介在するため、静電シールド層40と共通電極19との間の距離は、上記実施形態よりも短くなる。従って、導通材43に用いられる導電性を有する微粒子の径は、上記実施形態よりも本変形例の方が小さくてよいことから、例えば微粒子の位置が平面的にずれてOVC層24上に乗り上げたとしても、上記実施形態に比べて、微粒子の径が小さい分、液晶層のギャップに与える影響を少なくすることができる。
加えて、本変形例の液晶装置3は液晶装置2と異なる効果も奏する。すなわち、静電シールド層40は着色層22aの表面を覆って形成されるので、この静電シールド層40によって着色層22aに含まれる不純物の溶出を防止することができる。また、静電シールド層40はカラーフィルター層22の表面を覆って形成されているので、OVC層24と配向膜25の厚さが変わらない場合は、静電シールド層40と液晶層50との間隔は変わらない。従って、例えば着色層22aの厚さが異なるなどカラーフィルター層22が異なる構成を有する一方、少なくともOVC層24と配向膜25の厚さが変わらない一連の(すなわちシリーズ化された)液晶装置において、液晶に対する静電気の影響は同じであると考えてよいことから、静電シールド層40を設けたときの液晶の駆動に関する設計が容易となる。この結果、例えば着色層22aの膜厚のみが異なり、他の構成は共通のシリーズ化された液晶装置を製造する場合において、設計に要するコスト(及び時間)を低減できる。
ところで、上記変形例の液晶装置2または液晶装置3は、上述した説明より明らかなように、上記実施形態の液晶装置1(1a)に比べて、静電シールド層40から液晶層50までの距離が短くなる。この結果、液晶装置2または液晶装置3は、静電シールド層40で捕捉した静電気によるクーロン力が液晶装置1(1a)に比べて強くなり、液晶層50に影響を与えやすくなる。しかしながら、上述した構成を有する液晶装置2,3であれば、液晶装置1(1a)と同様に、ブラックマトリクス22bと静電シールド層40とが、協働して外部環境からの静電気を捕捉し、引き回し配線18へと放出する。したがって、静電気の影響による画像の表示乱れを抑制した液晶装置とすることができる。
また、液晶装置2、液晶装置3においては、導通材43の位置まで静電シールド層40が延在しているが、例えば導通材43の位置よりも表示領域側までしか静電シールド層40を形成しないでおいて、導通材43の位置において、静電シールド層40を形成するITO等が静電シールド層40とは独立した状態(島状態)で形成され、この独立した状態のITO等を介して、導通材43とブラックマトリクス22bとが接続するような構成であっても構わない。
[電子機器]
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。図10は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図10に示す携帯電話(電子機器)1300は、本発明の液晶装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。これにより、本発明の液晶装置により構成された、静電気による表示乱れを抑制した表示部を具備した携帯電話1300を提供することができる。
上記各実施形態の液晶装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、プロジェクター、パーソナルコンピューター、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、かかる構成とすることで、静電気による画像乱れが少なく、表示品質が高い表示部を備えた電子機器を提供できる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
1,1a,2,3…液晶装置、9…画素電極、10…素子基板(第1基板)、12…ゲート絶縁膜(絶縁膜)、13…層間絶縁膜(絶縁膜)、14…電極間絶縁膜(絶縁膜)、18…引き回し配線、19…共通電極、20…対向基板(第2基板)、22…カラーフィルター層、22a…着色層、22b…ブラックマトリクス(金属遮光層)、22c…開口部、24…オーバーコート層(絶縁層)、25…配向膜、40…静電シールド層(静電遮蔽層)、43…導通材、44…導電膜、50…液晶層、1300…携帯電話(電子機器)、A…表示領域。

Claims (11)

  1. 第1基板と第2基板との間に液晶層が挟持され、前記第1基板上に画素電極と共通電極とが形成され、前記画素電極と前記共通電極との間に発生する電界によって液晶を駆動する横電界方式の液晶装置であって、
    前記第2基板の前記液晶層側の面に、前記画素電極間に対応して金属遮光層が形成され、
    前記金属遮光層と接して前記画素電極と対向する位置及び前記画素電極間の位置に静電遮蔽層が形成されていることを特徴とする液晶装置。
  2. 前記静電遮蔽層の前記液晶層側の面に配向膜が形成され、
    前記静電遮蔽層と前記配向膜との間に絶縁層を有することを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
  3. 前記絶縁層は、カラーフィルター層の形成材料である着色層又はオーバーコート層であることを特徴とする請求項2に記載の液晶装置。
  4. 前記第1基板の前記液晶層側の面に、駆動回路と、前記駆動回路と電気的に接続された引き回し配線とが設けられ、
    前記引き回し配線と、前記静電遮蔽層または金属遮光層とが、前記第1基板と前記第2基板との間に挟持された導通材を介して、互いに平面的に重なる位置で電気的に接続され、
    前記静電遮蔽層の電位が前記駆動回路によって所定電位に制御されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶装置。
  5. 前記静電遮蔽層の電位が、前記共通電極の電位と同じ電位に制御されることを特徴とする請求項4に記載の液晶装置。
  6. 前記引き回し配線と、前記静電遮蔽層または金属遮光層とを電気的に接続する前記導通材が、複数箇所配置されていることを特徴とする請求項4または5に記載の液晶装置。
  7. 前記第1基板は、前記引き回し配線を覆う絶縁膜を有し、
    前記絶縁膜には、前記引き回し配線の一部が底部に露出するコンタクトホールが設けられ、
    前記コンタクトホールの内部には、底部に露出する前記引き回し配線を覆う導電膜が形成され、
    前記静電遮蔽層または金属遮光層は、前記導通材と前記導電膜とを介して前記引き回し配線と導通していることを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載の液晶装置。
  8. 前記導電膜は、導電性金属酸化物を形成材料とすることを特徴とする請求項7に記載の液晶装置。
  9. 前記第1基板の前記液晶層側には、前記画素電極と前記共通電極とが絶縁膜を介して積層され、
    前記共通電極が前記画素電極よりも前記液晶層側に設けられていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の液晶装置。
  10. 前記液晶層の周囲には、液晶分子を封止するシール材が設けられ、
    前記シール材によって囲まれた領域の内側には、複数の前記画素電極によって形成された表示領域が設けられていると共に、前記シール材によって囲まれた領域の内側であって、前記表示領域と前記シール材との間には非表示領域が設けられ、
    前記第1基板の前記非表示領域には、前記表示領域へ侵入する静電気を放電させる静電保護部材が配置されており、
    前記静電遮蔽層は、前記静電保護部材と平面的に重なって設けられていることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の液晶装置。
  11. 請求項1から10のいずれか1項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
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