JP2010204474A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遮光層を所定の電位に保ち、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の画素ＰＸによって構成された表示領域ＤＳＰを備えた液晶表示装置であって、画素ＰＸに配置された画素電極ＥＰと、画素電極ＥＰと間隔をおいて対向する対向電極ＥＴと、表示領域ＤＳＰの外側に配置されるとともに信号源から所定の電位が供給される信号配線Ｚと、を備えたアレイ基板ＡＲと、画素ＰＸを囲むように格子状に配置された第１遮光層３２Ａと、表示領域ＤＳＰを囲むように枠状に配置されるとともに第１遮光層３２Ａと電気的に接続された第２遮光層３２Ｂと、を備えた対向基板ＣＴと、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱと、信号配線Ｚと第２遮光層３２Ｂとを電気的に接続する導電性部材６０と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、液晶表示パネルを構成する一方の基板に画素電極及び対向電極を備えた構造の液晶表示装置に関する。

平面表示装置として代表的な液晶表示装置は、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た液晶表示パネルを備えている。液晶表示パネルは、表示領域にマトリクス状の画素を備えている。このような液晶表示パネルは、画素を囲むように格子状に配された遮光層を備えている。

このようなブラックマトリクス（遮光層）に電荷が蓄積されてしまうことがあるため、ブラックマトリクスを所定の電位に保持することを目的として、ブラックマトリクスをコモン電極と接続する技術が開示されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開平９−２３０３６２号公報 特開２００５−３３８８５４号公報

横電界を利用したＩｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＩＰＳ）モードやＦｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＦＦＳ）モードの液晶表示装置は、アレイ基板に画素電極と対向電極とを備えている。このような液晶表示装置において、対向基板は、対向電極などの電極を備えていない。このため、対向基板が遮光層を備えた構成では、遮光層を電極などによって所定の電位に保持することができず、遮光層に電荷が蓄積されてしまう。

遮光層が帯電された状態と遮光層に蓄積された電荷が放電された状態とでは、最適なコモン電位が異なる。例えば、コモン電位として、遮光層が帯電された状態で最適な電位を設定した場合、遮光層に蓄積された電荷が放電された状態で極性反転駆動すると、正極性の場合と負極性の場合とで液晶層に印加される電位差が異なり、フリッカーが発生してしまうことがある。

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、遮光層を所定の電位に保ち、表示品位の良好な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、複数の画素によって構成された表示領域を備えた液晶表示装置であって、前記画素に配置された画素電極と、前記画素電極と間隔をおいて対向する対向電極と、前記表示領域の外側に配置されるとともに信号源から所定の電位が供給される信号配線と、を備えた第１基板と、前記画素を囲むように配置された第１遮光層と、前記表示領域を囲むように枠状に配置されるとともに前記第１遮光層と電気的に接続された第２遮光層と、を備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、前記信号配線と前記第２遮光層とを電気的に接続する導電性部材と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、遮光層を所定の電位に保ち、表示品位の良好な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液晶表示装置について図面を参照して説明する。ここでは、一方の基板に画素電極と対向電極とを備え、これらの間に形成される横電界（基板の主面にほぼ平行な電界）を主に利用して液晶分子をスイッチングする液晶モードとして、ＦＦＳモードの液晶表示装置を例に説明する。

図１及び図２に示すように、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置であって、液晶表示パネルＬＰＮを備えている。この液晶表示パネルＬＰＮは、アレイ基板（第１基板）ＡＲと、アレイ基板ＡＲと互いに対向して配置された対向基板（第２基板）ＣＴと、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱと、を備えて構成されている。これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、シール材ＳＡによって貼り合わせられている。このような液晶表示装置は、画像を表示する表示領域ＤＳＰを備えている。この表示領域ＤＳＰは、ｍ×ｎ個のマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。

アレイ基板ＡＲは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板２０を用いて形成されている。すなわち、このアレイ基板ＡＲは、表示領域ＤＳＰにおいて、画素ＰＸ毎に配置されたｍ×ｎ個の画素電極ＥＰ、各画素ＰＸの行方向Ｈにそれぞれ延在したｎ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｎ）、各画素ＰＸの列方向Ｖにそれぞれ延在したｍ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｍ）、各画素ＰＸにおいて走査線Ｙと信号線Ｘとの交差部を含む領域に配置されたｍ×ｎ個のスイッチング素子Ｗ、画素電極ＥＰと絶縁膜ＩＬを介して対向配置された対向電極ＥＴなどを備えている。

アレイ基板ＡＲは、さらに、表示領域ＤＳＰの周辺において、接続部ＣＮを備えている。この接続部ＣＮは、信号源として機能するドライバＩＣやフレキシブル配線基板と接続可能である。表示領域ＤＳＰに配置された走査線Ｙのそれぞれは、表示領域ＤＳＰの外側を経由して接続部ＣＮに接続されている。また、信号線Ｘのそれぞれも同様に、表示領域ＤＳＰの外側を経由して接続部ＣＮに接続されている。

各スイッチング素子Ｗは、例えば、薄膜トランジスタによって構成されている。スイッチング素子Ｗの半導体層は、例えば、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどによって形成可能である。スイッチング素子Ｗのゲート電極ＷＧは、走査線Ｙに接続されている（あるいは走査線Ｙと一体的に形成されている）。スイッチング素子Ｗのソース電極ＷＳは、信号線Ｘに接続される（あるいは信号線Ｘと一体に形成される）とともに、半導体層のソース領域にコンタクトしている。スイッチング素子Ｗのドレイン電極ＷＤは、画素電極ＥＰに接続される（あるいは画素電極ＥＰと一体に形成される）とともに、半導体層のドレイン領域にコンタクトしている。

対向電極ＥＴは、コモン電位が供給されるコモン配線ＣＯＭに電気的に接続されている。対向電極ＥＴ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材料によって形成されている。この対向電極ＥＴは、絶縁膜ＩＬによって覆われている。

画素電極ＥＰは、対向電極ＥＴと対向するように絶縁膜ＩＬの上に配置されている。この画素電極ＥＰには、対向電極ＥＴと対向する複数のスリットＳＬが設けられている。図３に示した例では、スリットＳＬは、長方形状に形成されている。このスリットＳＬは、その長軸Ｌが列方向Ｖと平行となるように形成されている。複数のスリットＳＬは、行方向Ｈに並んでいる。画素電極ＥＰは、例えばＩＴＯやＩＺＯなどの光透過性を有する導電材料によって形成されている。

一方、対向基板ＣＴは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板３０を用いて形成されている。対向基板ＣＴは、図２に示したように、絶縁基板３０の内面（すなわち、液晶層ＬＱに対向する面）に、画素ＰＸを囲むように格子状に配置された第１遮光層３２Ａ、第１遮光層３２Ａによって囲まれた各画素ＰＸに配置されたカラーフィルタ層３４などを備えている。また、対向基板ＣＴは、カラーフィルタ層３４の表面の凹凸を平坦化するように比較的厚い膜厚で配置されたオーバーコート層などを備えて構成してもよい。

第１遮光層３２は、絶縁基板３０上において、アレイ基板ＡＲに設けられた走査線Ｙや信号線Ｘ、さらにはスイッチング素子Ｗなどの配線部に対向するように配置されている。カラーフィルタ層３４は、絶縁基板３０上に配置され、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった３原色にそれぞれ着色された着色樹脂によって形成されている。赤色着色樹脂、青色着色樹脂及び緑色着色樹脂は、それぞれ赤色画素、青色画素及び緑色画素に対応して配置されている。

アレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱに接する面は、配向膜３６ａによって覆われており、対向基板ＣＴの液晶層ＬＱに接する面は、配向膜３６ｂによって覆われている。配向膜３６ａ及び配向膜３６ｂは、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子ＬＭの配向を規制するようにラビング処理されている。

このような対向基板ＣＴと上述したようなアレイ基板ＡＲとをそれぞれの配向膜３６ａ及び配向膜３６ｂが対向するように配置したとき、両者の間に配置された図示しないスペーサにより、所定のギャップが形成される。液晶層ＬＱは、これらのアレイ基板ＡＲの配向膜３６ａと対向基板ＣＴの配向膜３６ｂとの間に形成されたギャップに封入された液晶分子ＬＭを含む液晶材料で構成されている。

このような液晶表示装置において、画素電極ＥＰの電位と対向電極ＥＴの電位との間に電位差が形成されていない（つまり、画素電極ＥＰと対向電極ＥＴとの間に電界が形成されていない）無電界時には、液晶分子ＬＭは、その長軸Ｄ１が配向膜３６ａ及び配向膜３６ｂのラビング方向Ｓと平行な方位を向くように配向されている。

また、この液晶表示装置は、液晶表示パネルＬＰＮの一方の外面（すなわちアレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱと接する面とは反対の面）に設けられた光学素子ＯＤ１を備え、また、液晶表示パネルＬＰＮの他方の外面（すなわち対向基板ＣＴの液晶層ＬＱと接する面とは反対の面）に設けられた光学素子ＯＤ２を備えている。これらの光学素子ＯＤ１及びＯＤ２は、それぞれ偏光板を含み、例えば無電界時において、液晶表示パネルＬＰＮの透過率が最低となる（つまり、黒色画面を表示する）ノーマリーブラックモードを実現している。

さらに、液晶表示装置は、液晶表示パネルＬＰＮに対してアレイ基板ＡＲ側に配置されたバックライトユニットＢＬを有している。

第１実施形態に係る液晶表示装置において、対向基板ＣＴは、図４に示すように、表示領域ＤＳＰを囲むように枠状に配置された第２遮光層３２Ｂを備えている。ここでは、第２遮光層３２Ｂは、図４及び図５に示すように、シール材ＳＡを跨いで配置されている。つまり、第２遮光層３２Ｂは、その一部は、シール材ＳＡと表示領域ＤＳＰとの間に延在し、また、他の一部が、シール材ＳＡと重なり、さらに、他の一部が、シール材ＳＡよりも外側に延在している。この第２遮光層３２Ｂは、第１遮光層３２Ａと電気的に接続されている。ここでは、表示ＤＳＰにおいて格子状に配置された第１遮光層３２Ａは、表示領域ＤＳＰより外側に延在し、シール材ＳＡより内側で四方の第２遮光層３２Ｂとそれぞれ電気的に接続されている。

また、アレイ基板ＡＲは、図４及び図５に示すように、表示領域ＤＳＰの外側に配置された信号配線Ｚを備えている。特に、ここでは、この信号配線Ｚは、その少なくとも一部が、シール材ＳＡよりも外側に配置されている。このような信号配線Ｚは、接続部ＣＮを介して信号源に接続され、所定の電位、例えば、接地電位に設定されている。

この信号配線Ｚは、第２遮光層３２Ｂと導電性部材６０を介して電気的に接続されている。導電性部材６０は、この第１実施形態においては、導電性ペーストによって構成されている。この導電性部材６０は、信号配線Ｚ及び第２遮光層３２Ｂと接するように配置されている。導電性部材６０は、シール材ＳＡの外側に配置されており、信号配線Ｚと第２遮光層３２Ｂとをシール材ＳＡの外側で電気的に接続している。

このような構成において、第２遮光層３２Ｂは、導電性部材６０を介して信号配線Ｚと電気的に接続されているため、信号配線Ｚと同電位に設定される。また、第２遮光層３２Ｂと第１遮光層３２Ａとは、電気的に接続されているため、第１遮光層３２Ａも信号配線Ｚと同電位に設定される。つまり、第１遮光層３２Ａ及び第２遮光層３２Ｂの放電や帯電を防ぐことが可能となり、第１遮光層３２Ａ及び第２遮光層３２Ｂは、所定の電位に保持される。

したがって、この第１実施形態に係る液晶表示装置においては、表示領域ＤＳＰの第１遮光層３２Ａが所定の電位に保持されるため、最適なコモン電位のシフトが抑制できる。このような構成において、液晶表示装置には、常に適切なコモン電位が供給されるため、たとえ極性反転駆動を行った場合であっても、フリッカーの発生を防ぐことが可能となる。

次に、第２実施形態について説明する。ここでは、第１実施形態と同一構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

第２実施形態に係る液晶表示装置において、対向基板ＣＴは、第１実施形態と同様に、図６に示すように、表示領域ＤＳＰを囲むように枠状に配置された第２遮光層３２Ｂを備えている。

図６及び図７に示すように、この第２実施形態に係る液晶表示装置は、第２遮光層３２Ｂと導電性部材６０との間に介在するように配置された導通電極６１を備えている。ここでは、導通電極６１は、対向基板ＣＴに備えられている。すなわち、導通電極６１は、第２遮光層３２Ｂの上（つまりアレイ基板との対向面）に配置され、第２遮光層３２Ｂと電気的に接続されている。

信号配線Ｚは、第２遮光層３２Ｂと導電性部材６０及び導通電極６１を介して電気的に接続されている。導電性部材６０は、信号配線Ｚ及び導通電極６１と接するように両者の間に介在している。導通電極６１は、導電性部材６０及び第２遮光層３２Ｂと接するように両者の間に介在している。

導通電極６１は、例えば、ＩＴＯなどによって形成可能である。ここでは、導通電極６１は、シール材ＳＡを跨いで、第２遮光層３２Ｂに重なるように枠状に配置されている。つまり、導通電極６１の一部は、シール材ＳＡよりも外側に配置されている。導電性部材６０は、シール材ＳＡの外側に配置されており、信号配線Ｚと導通電極６１とをシール材ＳＡの外側で電気的に接続している。

このような構成においても、第１実施形態と同様に、第２遮光層３２Ｂは、導電性部材６０及び導通電極６１を介して信号配線Ｚと電気的に接続されているため、信号配線Ｚと同電位に設定される。このような構成においても、液晶表示装置には、適切なコモン電位が供給され、フリッカーの発生を防ぐことが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することが可能となる。

第１遮光層３２Ａ及び第２遮光層３２Ｂは、クロム（Ｃｒ）などの遮光性の金属材料によって形成されてもよく、黒色の樹脂材料によって形成されてもよい。第２遮光層３２Ｂが樹脂材料によって形成されている場合において、第２実施形態で説明したような構成を適用することが望ましく、導通電極６１と第２遮光層３２Ｂとが接するように配置することによって第２遮光層３２Ｂと信号配線Ｚとの導通が良くなる。

また、第１遮光層３２Ａと第２遮光層３２Ｂとは、同一材料により、一体的に形成してもよい。この場合、第１遮光層３２Ａと第２遮光層３２Ｂとを同一工程で形成することが可能となり、材料の利用効率の改善、さらには、工程数の増大及び製造コストの増大を抑制することが可能となる。

また、第２遮光層３２Ｂと信号配線Ｚとが電気的に接続される箇所は、１箇所であっても、複数個所であってもよい。つまり、導電性部材６０は、信号配線Ｚと第２遮光層３２Ｂとの間において、１箇所に配置してもよく、複数個所に配置してもよい。導電性部材６０を信号配線Ｚと第２遮光層３２Ｂとの間において、複数個所に配置することによって、第２遮光層３２Ｂの電位分布を均一化することが可能となり、第１遮光層３２Ａをより所定の電位に保持することが可能となる。

また、第２実施形態において、導通電極６１が第２遮光層３２Ｂに重なるように枠状に配置された例について説明したが、この例に限らず、第２遮光層３２Ｂと信号配線Ｚとを電気的に接続する領域のみに導通電極６１を配置してもよい。

第２遮光層３２Ｂは、上述した各実施形態のように、シール材ＳＡに跨って配置する必要はなく、第２遮光層３２Ｂと信号配線Ｚとを電気的に接続する領域のみシール材ＳＡの外側に配置されていればよい。つまり、第２遮光層３２Ｂは、シール材ＳＡの外側のみに配置、あるいは、シール材ＳＡの内側に配置されてもよい。第２遮光層３２Ｂがシール材ＳＡの内側に配置されている場合には、第２遮光層３２Ｂは、信号配線Ｚと電気的に接続する領域のみをシール材ＳＡの外側に延出ように配置される。

なお、この発明は、上記実施形態そのもの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せてもよい。

ここでは、画素電極ＥＰにスリットＳＬが設けられている例を説明したが、対向電極ＥＴが画素電極ＥＰより液晶層ＬＱ側に配置された例では、対向電極ＥＴにスリットＳＬを形成される。このように形成しても、本実施形態と同様の効果が得られる。

図１は、この発明の一実施の形態に係る横電界を利用した液晶モードの液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した液晶表示装置に適用されるアレイ基板及び対向基板の構造を概略的に示す断面図である。 図３は、図１に示した液晶表示装置に適用される１画素の画素電極及び対向電極の構造を概略的に示す平面図である。 図４は、本実施形態における液晶表示パネルの構造を概略的に示す図である。 図５は、図４に示した液晶表示パネルをＡ−Ａ’線で切断したときの構造を示す断面図である。 図６は、本実施形態における液晶表示パネルの他の構造を概略的に示す図である。 図７は、図６に示した液晶表示パネルをＢ−Ｂ’線で切断したときの構造を示す断面図である。

ＰＸ…画素 ＤＳＰ…表示領域 ＥＰ…画素電極 ＥＴ…対向電極 Ｚ…信号配線 ＡＲ…アレイ基板 ＣＴ…対向基板 ３２Ａ…第１遮光層 ３２Ｂ…第２遮光層 ＬＱ…液晶層 ６０…導電性部材 ６１…導通電極

Claims (8)

1. 複数の画素によって構成された表示領域を備えた液晶表示装置であって、
   前記画素に配置された画素電極と、前記画素電極と間隔をおいて対向する対向電極と、前記表示領域の外側に配置されるとともに信号源から所定の電位が供給される信号配線と、を備えた第１基板と、
   前記画素を囲むように配置された第１遮光層と、前記表示領域を囲むように枠状に配置されるとともに前記第１遮光層と電気的に接続された第２遮光層と、を備えた第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
   前記信号配線と前記第２遮光層とを電気的に接続する導電性部材と、
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記信号配線は、接地電位に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記導電性部材は、導電ペースト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。
4. さらに、前記導電性部材と前記第２遮光層との間に配置された導通電極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。
5. 前記導通電極は、前記第２遮光層に重なるように枠状に配置されたことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１遮光層と前記第２遮光層とは、同一材料によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１基板と前記第２基板とは、シール材によって貼り合せられており、
   前記信号配線と前記第２遮光層とは、前記シール材の外側で電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記画素電極は、絶縁膜を介して対向電極と対向するスリットを有することを特徴とする請求項１の液晶表示装置。

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