JP2010266741A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 コンタクトホールを有するゲート駆動回路をアレイ基板上に形成した液晶表示装置において、カラーフィルタ基板の遮光層が溶失することを防ぎ、表示品質の低下を防止した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 ゲート線駆動回路にコンタクトホール部を有し、カラーフィルタ基板に金属材料により形成された遮光層を有する液晶表示装置において、アレイ基板上のコンタクトホール部に対向する領域において、カラーフィルタ基板の遮光層を覆って絶縁膜を形成することを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】 ゲート線駆動回路にコンタクトホール部を有し、カラーフィルタ基板に金属材料により形成された遮光層を有する液晶表示装置において、アレイ基板上のコンタクトホール部に対向する領域において、カラーフィルタ基板の遮光層を覆って絶縁膜を形成することを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
本発明は、液晶表示装置に関するもので、特にゲート線駆動回路にアモルファスＴＦＴを採用した液晶表示装置に適用して好適なものである。
アクティブマトリクス型液晶表示装置は、複数のゲート線と複数のソース線およびゲート線駆動回路が具備されたアレイ基板、アレイ基板と向かい合うカラーフィルタ基板を具備する。カラーフィルタ基板には、ガラス基板上に着色パターン（赤、緑、青色）が設けられている。この着色層の隙間から入射光が漏れると液晶表示装置のコントラストが低下するため、その間に光を遮光する遮光層が形成される。この遮光層は、バックライトの光漏れを防止するため表示領域以外の周辺領域にも具備されている。この遮光層は、例えば樹脂材料や金属材料により構成されている。樹脂の遮光層は、樹脂材料にカーボンブラック等の遮光材料が混入して形成されており、遮光率が比較的低い。従って、十分な遮光性を実現するためには、比較的大きな膜厚が必要となる。これに対して、金属材料の遮光層は、一般に遮光率が高いため、薄膜にて十分に遮光性を発揮することができる。また、樹脂の遮光層は、構造的に振動・衝撃に対して比較的弱いという特性も有している。従って、装置全体の薄型化や信頼性の観点から、液晶表示装置には樹脂の遮光層より、金属材料の遮光層を用いることが望ましい。
また、カラーフィルタ基板にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜から形成される対向電極を有し、このＩＴＯ膜と遮光層が接しているため、遮光層が金属の場合、遮光層は対向電極と同じ電位が与えられる。対向電極は通常、５Ｖ程度が印加される。
また、カラーフィルタ基板にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜から形成される対向電極を有し、このＩＴＯ膜と遮光層が接しているため、遮光層が金属の場合、遮光層は対向電極と同じ電位が与えられる。対向電極は通常、５Ｖ程度が印加される。
非晶質シリコン薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」と称す）を採用したアクティブマトリクス型液晶表示装置において、その表示部である液晶表示パネルを走査するためのゲート線駆動回路（走査線駆動回路）としては、表示信号の１フレーム期間で一巡するシフト動作を行うシフトレジスタを用いることができる。当該シフトレジスタは、液晶表示装置の製造プロセスにおける工程数を少なくするために、同一導電型のＴＦＴのみで構成されることが望ましい。
ゲート線駆動回路のシフトレジスタをＴＦＴで構成した液晶表示装置は、大面積化が容易で且つ生産性が高く、例えばノート型ＰＣ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、マルチ・メディア・プレーヤ（ＰＭＰ）、簡易型カーナビゲーションシステム（ＰＮＤ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）の画面などに採用されている（非特許文献１参照）。
ゲート線駆動回路には異種の金属配線間を接続するために多数のコンタクトホールを有する。すなわちこのコンタクトホールは、異なる層に形成された第１金属薄膜と第２金属薄膜を電気的に接続するためのもので、第１金属薄膜上にコンタクトホールが形成されたものと、第２金属薄膜上にコンタクトホールが形成されたものがあり、両コンタクトホール間を導電性膜によってブリッジ接続する（コンタクトホール部）。
このコンタクトホールにより開口した金属配線間を接続する導電性材料として、一般的にＩＴＯのような透明導電性膜が用いられる。
このコンタクトホールにより開口した金属配線間を接続する導電性材料として、一般的にＩＴＯのような透明導電性膜が用いられる。
液晶表示パネルの狭額縁化のため、ゲート線駆動回路は、液晶表示パネルの周縁を囲むように形成されるシール領域とその一部を重畳して配置させることが必要となる。一般にシール領域下では、外部から浸透する水分や、不純物等の影響を受けやすい。
また、ＴＦＴで構成したゲート線駆動回路の場合、この回路内の信号振幅は、例えばＨｉｇｈ電圧が２４Ｖ、Ｌｏｗ電圧が−６Ｖと大きく、この電圧がコンタクトホール間をブリッジ接続する導電性膜に印加される。また、上述したように対向電極は通常、５V程度が印加されるるため、Ｌｏｗ電圧が印加された前記導電性膜に対して、＋１０Ｖ程度の大電圧が対向電極および遮光層へ印加される。
前記遮光層に金属材料を用いた液晶表示パネルを高温高湿環境下で動作させた場合、上述した水分、不純物等の影響を強く受け、前記導電性膜にＬｏｗ電圧が印加された時にシール端(液晶側)もしくはシール下に形成されたコンタクトホールと接続された前記導電性膜とカラーフィルタ基板の遮光層間で電気分解が起こり、この導電性膜に対向した遮光層が液晶層へ溶け出して欠損し、光漏れなどの表示品質を落とすという問題が発生する。
また、ＴＦＴで構成したゲート線駆動回路の場合、この回路内の信号振幅は、例えばＨｉｇｈ電圧が２４Ｖ、Ｌｏｗ電圧が−６Ｖと大きく、この電圧がコンタクトホール間をブリッジ接続する導電性膜に印加される。また、上述したように対向電極は通常、５V程度が印加されるるため、Ｌｏｗ電圧が印加された前記導電性膜に対して、＋１０Ｖ程度の大電圧が対向電極および遮光層へ印加される。
前記遮光層に金属材料を用いた液晶表示パネルを高温高湿環境下で動作させた場合、上述した水分、不純物等の影響を強く受け、前記導電性膜にＬｏｗ電圧が印加された時にシール端(液晶側)もしくはシール下に形成されたコンタクトホールと接続された前記導電性膜とカラーフィルタ基板の遮光層間で電気分解が起こり、この導電性膜に対向した遮光層が液晶層へ溶け出して欠損し、光漏れなどの表示品質を落とすという問題が発生する。
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、遮光層が溶失することを防ぎ、表示品質の低下を防止することを目的とする。
本発明の第１の局面に係る液晶表示装置は、ゲート線駆動回路が形成されたアレイ基板、
このアレイ基板に対向するカラーフィルタ基板を具備し、前記アレイ基板およびカラーフィルタ基板はシール材によって液晶層を狭持するよう貼り合わされ、前記ゲート線駆動回路にはコンタクトホール部を有し、前記カラーフィルタ基板には金属材料により形成された遮光層を有する液晶表示装置であって、少なくとも前記アレイ基板上の前記コンタクトホール部に対向する領域において、カラーフィルタ基板の前記遮光層を覆って絶縁膜が形成されていることを特徴とするものである。
このアレイ基板に対向するカラーフィルタ基板を具備し、前記アレイ基板およびカラーフィルタ基板はシール材によって液晶層を狭持するよう貼り合わされ、前記ゲート線駆動回路にはコンタクトホール部を有し、前記カラーフィルタ基板には金属材料により形成された遮光層を有する液晶表示装置であって、少なくとも前記アレイ基板上の前記コンタクトホール部に対向する領域において、カラーフィルタ基板の前記遮光層を覆って絶縁膜が形成されていることを特徴とするものである。
本発明の第２の局面に係る液晶表示装置は、ゲート線駆動回路が形成されたアレイ基板、このアレイ基板に対向するカラーフィルタ基板を具備し、前記アレイ基板およびカラーフィルタ基板はシール材によって液晶層を狭持するよう貼り合わされ、前記ゲート線駆動回路にはコンタクトホール部を有し、前記カラーフィルタ基板には金属材料により形成された遮光層を有する液晶表示装置であって、前記ゲート線駆動回路が形成された領域は、前記コンタクトホール部が形成された領域と形成されていな領域に分割され、前記シール材の液晶層に接する端部は、前記コンタクトホール部が形成されていない領域に配置されたことを特徴とするものである。
本発明の液晶表示装置の構成を採用することにより、カラーフィルタ基板の遮光層が溶失することを防ぎ、表示品質の低下を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明が重複して冗長になるのを避けるため、各図において同一または相当する機能を有する要素には同一符号を付してある。
実施の形態１.
図１は、液晶表示装置４００の画像表示を行う液晶表示パネル３００の平面図であり、図２は図１の破線A−A線に沿って切断した断面図である。図１に示すように、本実施の形態による液晶表示装置４００は、２枚の基板間に液晶材料を狭持した液晶表示パネル３００と、この液晶表示パネル３００に具備されて前記液晶表示パネル３００に駆動信号をそれぞれ出力するソース線ドライバＩＣ１５０と液晶表示パネル３００の一方の基板上に形成されたゲート線駆動回路１６０と、で構成される。
図１は、液晶表示装置４００の画像表示を行う液晶表示パネル３００の平面図であり、図２は図１の破線A−A線に沿って切断した断面図である。図１に示すように、本実施の形態による液晶表示装置４００は、２枚の基板間に液晶材料を狭持した液晶表示パネル３００と、この液晶表示パネル３００に具備されて前記液晶表示パネル３００に駆動信号をそれぞれ出力するソース線ドライバＩＣ１５０と液晶表示パネル３００の一方の基板上に形成されたゲート線駆動回路１６０と、で構成される。
さらに詳しく前記液晶表示パネル３００について述べる。この液晶表示パネル３００は、図１、図２に示すように第１基板１１０、その基板上に配設された複数のゲート線（ＧＬ１〜ＧＬｎ）、このゲート線と絶縁するように交差する複数のソース線（ＳＬ１〜ＳＬｍ）、およびそれらの交差部に配置された複数の画素電極ＰＥ、この画素電極ＰＥを駆動するＴＦＴなどで構成されるアレイ基板１００と、このアレイ基板１００と向かい合うカラーフィルタ基板２００と、前記アレイ基板１００と前記カラーフィルタ基板２００との間に狭持された液晶層３３０および、該液晶層３３０を保持し、前記アレイ基板１００と前記カラーフィルタ基板２００とを結合させるシール材３５０にて構成される。
前記ソース線ドライバＩＣ１５０の各出力は、前記ソース線（ＳＬ１〜ＳＬｍ）に夫々接続され、各ソース線にソース駆動信号を印加する。同様に前記ゲート線駆動回路１６０の各出力は、前記ゲート線（ＧＬ１〜ＧＬｎ）に夫々接続され、各ゲート線にゲート駆動信号を印加する。カラーフィルタ基板２００のアレイ基板と対向する面上には対向電極ＣＥ（２５０）が形成されており、前記画素電極ＰＥとの間に生成される電界によって液晶層３３０の光透過率が制御される。また、前記ＴＦＴのドレイン電極と共通電極（非図示）間には、補助容量Ｃｓが画素毎に配設されている。
図１では、画像を表示する表示領域ＤＡに対応して、マトリクス状に配置された複数画素の中で、第１ゲート線ＧＬ１と第１ソース線ＳＬ１との交差部に配置された画素電極ＰＥ１、ＴＦＴ（ＴＲ１）、対向電極ＣＥおよび補助容量Ｃｓ１に関して、特にその接続図を示しているが、他の画素（非図示）についても同様である。
前記液晶表示パネル３００は、前記表示領域ＤＡ、この表示領域ＤＡを取り囲むように配置された第１周辺領域ＰＡ１、この第１周辺領域ＰＡＩの外側に隣接した第２周辺領域ＰＡ２を含む。
上述したように、前記表示領域ＤＡに対応して、前記アレイ基板１００の第１基板１１０上には、第１〜第ｎゲート線ＧＬ１〜ＧＬｎおよび第１〜第ｍソース線ＳＬ１〜ＳＬｍが形成される。
また前記複数のＴＦＴのうち、第１ＴＦＴ（ＴＲ１）のゲート電極は前記第１ゲート線ＧＬ１と電気的に接続され、前記第１ＴＦＴ（ＴＲ１）のソース電極は前記第１ソース線ＳＬ１と電気的に接続され、前記第１ＴＦＴ（ＴＲ１）のドレイン電極は前記複数の画素電極のうち、第１画素電極ＰＥ１と第１補助容量Ｃｓ１に接続される。
上述したように、前記表示領域ＤＡに対応して、前記アレイ基板１００の第１基板１１０上には、第１〜第ｎゲート線ＧＬ１〜ＧＬｎおよび第１〜第ｍソース線ＳＬ１〜ＳＬｍが形成される。
また前記複数のＴＦＴのうち、第１ＴＦＴ（ＴＲ１）のゲート電極は前記第１ゲート線ＧＬ１と電気的に接続され、前記第１ＴＦＴ（ＴＲ１）のソース電極は前記第１ソース線ＳＬ１と電気的に接続され、前記第１ＴＦＴ（ＴＲ１）のドレイン電極は前記複数の画素電極のうち、第１画素電極ＰＥ１と第１補助容量Ｃｓ１に接続される。
額縁状の前記第１周辺領域ＰＡ１の一辺（図１では左辺）には、前記複数のＴＦＴおよび前記表示領域ＤＡの形成工程と同一の工程を通じて同時に生成された前記ゲート線駆動回路１６０が配置されている。このゲート線駆動回路１６０の各出力は、前記表示領域ＤＡに形成された前記第１〜第ｎゲート線ＧＬ１〜ＧＬｎと電気的に接続される。前記ゲート線駆動回路１６０から出力されたゲート線駆動信号は、第１〜第ｎゲート信号(ＯＵＴ１〜ＯＵＴｎ)を含み、前記第１〜第ｎゲート信号は、前記第１〜第ｎゲート線ＧＬ１〜ＧＬｎに順次印加される。
前記第２周辺領域ＰＡ２において、前記第１基板１１０は、前記第２基板２１０より長く（図１の例では上方に）延在され、前記ソース線ドライバＩＣ１５０が実装されている。このソース線ドライバＩＣ１５０から出力されるソース線駆動信号は第１〜第ｍソース信号を含み、前記第２周辺領域ＰＡ２に形成された複数のソース線引き出し配線を介して前記第１〜第ｍソース線ＳＬ１〜ＳＬｍに夫々印加される。
図２に示したように前記表示領域ＤＡに対応して、前記カラーフィルタ基板２００の第２基板２１０上には、赤、緑および青色画素Ｒ、Ｇ、Ｂを含むカラーフィルタ層２２０および前記赤、緑、青のうちの隣接する２つの色画素の間に形成された第１遮光層２３０が配置される。また、前記ゲート線駆動回路１６０が配置されている額縁状の前記第１周辺領域ＰＡ１の一辺（図１では左辺）に対応して、前記第２基板２１０上に前記第１遮光層２３０に隣接して第２遮光層２４０が配置される。第１遮光層２３０、第２遮光層２４０は、例えば、酸化クロムおよびクロムの層がガラス基板２１０から順に積層されて形成されている。
また、前記第２遮光層２４０上には、それを覆うようにカラーフィルタ層２６０を具備する。このカラーフィルタ層２６０は、赤色のみ、または緑色のみ、または青色のみ、または、赤、緑および青色画素を含むものであり、有機絶縁膜の一種である。図２の例では、赤色画素Ｒのカラーフィルタ層２２０をゲート駆動回路１６０に対応する領域を含めてシール材３５０方向に延在して形成した例を示している。前記カラーフィルタ層２２０上、第１遮光層２３０上およびカラーフィルタ層２６０上には、上述の図１の対向電極ＣＥに相当する対向電極２５０を具備する。この対向電極２５０は、画素電極ＰＥに対する対向電極ＣＥとして液晶層３３０へ電圧印加を行うものであり、本実施の形態ではＩＴＯ等の透明導電膜を用いている。
前記カラーフィルタ基板２００と前記アレイ基板１００は、前記カラーフィルタ層２２０や対向電極２５０が形成された面と前記表示領域ＤＡが形成された面が対向配置され、前記２枚の基板を固着する前記シール材３５０と共に前記液晶層３３０を狭持している。
前記カラーフィルタ基板２００と前記アレイ基板１００は、前記カラーフィルタ層２２０や対向電極２５０が形成された面と前記表示領域ＤＡが形成された面が対向配置され、前記２枚の基板を固着する前記シール材３５０と共に前記液晶層３３０を狭持している。
このように第２遮光層２４０と対向電極２５０間に、カラーフィルタ層２６０を具備することで、対向電極２５０が第２遮光層２４０に対してシールド効果を有する。このため、カラーフィルタ基板の遮光層である金属膜の溶失を防ぐことが可能となる。また、カラーフィルタ層２６０は表示領域ＤＡで使用しているカラーフィルタ層２２０をゲート線駆動回路１６０に対応する領域まで延在して形成した層であり、カラーフィルタ層２２０と同時に形成可能であり、新たな層を形成する工程を必要とせず、カラーフィルタ基板２００のコストアップも発生しない。
次に、前記ゲート線駆動回路１６０の回路構成および動作について、図３乃至６を用いて詳しく説明する。図３はゲート線駆動回路を構成するのシフトレジスタの複数段分の構成を示す図である。また、図４はゲート線駆動回路を構成するのシフトレジスタの一段分（単位シフトレジスタ）の構成を示す回路図である。図３のシフトレジスタは、縦続接続したｎ個の単位シフトレジスタＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３，・・・，ＳＲｎと、最後段の単位シフトレジスタＳＲｎのさらに後段に設けられたダミーの単位シフトレジスタＳＲＤとから成っている（以下、単位シフトレジスタＳＲ１,ＳＲ２・・・ＳＲｎ,ＳＲＤを「単位シフトレジスタＳＲ」と総称する）。単位シフトレジスタＳＲのそれぞれが図４の回路となる。
また図３に示すクロック発生器３１は、互いに逆相の（活性期間が重ならない）２相のクロック信号ＣＬＫＡ，ＣＬＫＢを複数の単位シフトレジスタＳＲに供給するものである。ゲート線駆動回路では、これらクロック信号ＣＬＫＡ，ＣＬＫＢは、液晶表示装置の走査周期に同期したタイミングで順番に活性化するよう制御される。
図３および図４に示すように、各単位シフトレジスタＳＲは、入力端子ＩＮ１、出力端子ＯＵＴ、クロック端子ＣＫ１およびリセット端子ＲＳＴを有している。また各単位シフトレジスタＳＲには、第１電源端子Ｓ１を介して低電位側電源電位ＶＳＳ（＝０Ｖ）が供給され、第２電源端子Ｓ２を介して高電位側電源電位ＶＤＤがそれぞれ供給される（図３では非図示）。
図４の如く、単位シフトレジスタＳＲｎの出力段は、出力端子ＯＵＴとクロック端子ＣＫ１との間に接続するトランジスタＱ１と、出力端子ＯＵＴと第１電源端子Ｓ１との間に接続するトランジスタＱ２とにより構成されている。即ち、トランジスタＱ１は、クロック端子ＣＫ１に入力されるクロック信号ＣＬＫＡを出力端子ＯＵＴに供給するトランジスタ（第１トランジスタ）であり、トランジスタＱ２は当該出力端子ＯＵＴを放電するトランジスタ（第２トランジスタ）である。以下、トランジスタＱ１のゲート（制御電極）が接続するノードを「ノードＮ１」、トランジスタＱ２のゲートが接続するノードを「ノードＮ２」と定義する。
トランジスタＱ１のゲート・ソース間（即ちノードＮ１と出力端子ＯＵＴとの間）には容量素子Ｃ１が設けられている。この容量素子Ｃ１は、出力端子ＯＵＴとノードＮ１との間を容量結合させ、出力端子ＯＵＴのレベル上昇に応じてノードＮ１を昇圧させる素子（ブートストラップ容量）である。但し、容量素子Ｃ１は、トランジスタＱ１のゲート・チャネル間容量が充分大きい場合にはそれで置き換えることができるので、そのような場合には省略してもよい。
ノードＮ１と第２電源端子Ｓ２との間には、ゲートが入力端子ＩＮ１に接続したトランジスタＱ３が接続する。またノードＮ１と第１電源端子Ｓ１との間には、ゲートがリセット端子ＲＳＴに接続したトランジスタＱ４が接続する。即ちトランジスタＱ３は、入力端子ＩＮ１に入力される信号に応じてノードＮ１を充電する充電回路を構成しており、トランジスタＱ４はリセット端子ＲＳＴに入力される信号に応じてノードＮ１を放電する放電回路を構成している。また、トランジスタＱ２のゲート（ノードＮ２）もリセット端子ＲＳＴに接続されている。
図３の如く、各単位シフトレジスタＳＲの入力端子ＩＮ１には、その前段の単位シフトレジスタＳＲの出力端子ＯＵＴが接続する。但し、第１段目である単位シフトレジスタＳＲ１の入力端子ＩＮ１には、所定のスタートパルスＳＴが入力される。また、各単位シフトレジスタＳＲのクロック端子ＣＫ１には、前後に隣接する単位シフトレジスタＳＲとは互いに異なる位相のクロック信号が入力されるよう、クロック信号ＣＬＫＡ，ＣＬＫＢの片方が入力される。
そして各単位シフトレジスタＳＲのリセット端子ＲＳＴには、自己の次段の単位シフトレジスタＳＲの出力端子ＯＵＴが接続される。但し、最後段の単位シフトレジスタＳＲｎの次段に設けられたダミーの単位シフトレジスタＳＲＤのリセット端子ＲＳＴには、所定のエンドパルスＥＮが入力される。なおゲート線駆動回路では、スタートパルスＳＴおよびエンドパルスＥＮは、それぞれ画像信号の各フレーム期間の先頭および末尾に対応するタイミングで入力される。
次に図４に示した各単位シフトレジスタＳＲｎの動作を説明する。基本的に各段の単位シフトレジスタＳＲｎは全て同様に動作するので、ここでは多段のシフトレジスタのうち第ｋ段目の単位シフトレジスタＳＲｋの動作を代表的に説明する。当該単位シフトレジスタＳＲｋのクロック端子ＣＫ１にはクロック信号ＣＬＫＡが入力されているものとする（例えば、図３における単位シフトレジスタＳＲ１，ＳＲ３などがこれに該当する）。
ここで、クロック信号ＣＬＫＡ，ＣＬＫＢのＨレベルの電位はＶＤＤ（高電位側電源電位）であり、Ｌレベルの電位はＶＳＳ（低電位側電源電位）であるとする。また単位シフトレジスタＳＲを構成する各トランジスタＱｘのしきい値電圧をＶｔｈ（Ｑｘ）と表すこととする。
図５は、単位シフトレジスタＳＲｋ（図４）の動作を示すタイミング図である。まず単位シフトレジスタＳＲｋの初期状態として、ノードＮ１がＬレベルの状態を仮定する（以下、ノードＮ１がＬレベルの状態を「リセット状態」と称す）。また入力端子ＩＮ１（前段の出力信号Ｇｋ−１）、リセット端子ＲＳＴ（次段の出力信号Ｇｋ＋１）、クロック端子ＣＫ１（クロック信号ＣＬＫＡ）は何れもＬレベルであるとする。このときトランジスタＱ１，Ｑ２は共にオフであるので出力端子ＯＵＴが高インピーダンス状態（フローティング状態）となっているが、当該初期状態では出力端子ＯＵＴ（出力信号Ｇｋ）もＬレベルであるとする。
その状態から時刻ｔ１において、クロック信号ＣＬＫＡがＬレベル、クロック信号ＣＬＫＢがＨレベルに変化すると共に、前段の出力信号Ｇｋ−１（第１段目の場合はスタートパルスＳＴ）がＨレベルになると、単位シフトレジスタＳＲｋのトランジスタＱ３がオンになり、ノードＮ１は充電されてＨレベルになる（以下、ノードＮ１がＨレベルの状態を「セット状態」と称す）。このときノードＮ１の電位レベル（以下、単に「レベル」と称す）はＶＤＤ−Ｖｔｈ（Ｑ３）まで上昇する。応じて、トランジスタＱ１がオンになる。
そして時刻ｔ２において、クロック信号ＣＬＫＢがＬレベル、クロック信号ＣＬＫＡがＨレベルに変化するのと共に、前段の出力信号Ｇｋ−１がＬレベルになる。するとトランジスタＱ３がオフになりノードＮ１がＨレベルのままフローティング状態になる。またトランジスタＱ１がオンしているので、出力端子ＯＵＴのレベルがクロック信号ＣＬＫＡに追随して上昇する。
クロック端子ＣＫ１および出力端子ＯＵＴのレベルが上昇すると、容量素子Ｃ１およびトランジスタＱ１のゲート・チャネル間容量を介する結合により、ノードＮ１のレベルは図５に示すように昇圧される。このときの昇圧量は、ほぼクロック信号ＣＬＫＡの振幅（ＶＤＤ）に相当するので、ノードＮ１はおよそ２×ＶＤＤ−Ｖｔｈ（Ｑ３）まで昇圧される。
その結果、出力信号ＧｋがＨレベルとなる間も、トランジスタＱ１のゲート（ノードＮ１）・ソース（出力端子ＯＵＴ）間の電圧は大きく保たれる。つまりトランジスタＱ１のオン抵抗は低く保たれるので、出力信号Ｇｋはクロック信号ＣＬＫＡに追随して高速に立ち上がってＨレベルになる。またこのときトランジスタＱ１は線形領域（非飽和領域）で動作するので、出力信号Ｇｋのレベルはクロック信号ＣＬＫＡの振幅と同じＶＤＤまで上昇する。
さらに時刻ｔ３においてクロック信号ＣＬＫＢがＨレベル、クロック信号ＣＬＫＡがＬレベルに変化するときも、トランジスタＱ１のオン抵抗は低く保たれ、出力信号Ｇｋはクロック信号ＣＬＫＡに追随して高速に立ち下がって、Ｌレベルに戻る。
またこの時刻ｔ３では、次段の出力信号Ｇｋ＋１がＨレベルになるので、単位シフトレジスタＳＲｋのトランジスタＱ２，Ｑ４がオンになる。それにより、出力端子ＯＵＴはトランジスタＱ２を介して充分に放電され、確実にＬレベル（ＶＳＳ）にされる。またノードＮ１は、トランジスタＱ４により放電されてＬレベルになる。即ち、単位シフトレジスタＳＲｋはリセット状態に戻る。
そして時刻ｔ４で次段の出力信号Ｇｋ+１がＬレベルに戻った後は、次に前段の出力信号Ｇｋ-１が入力されるまで、単位シフトレジスタＳＲｋはリセット状態に維持され、出力信号ＧｋはＬレベルに保たれる。
以上の動作をまとめると、単位シフトレジスタＳＲｋは、入力端子ＩＮ１に信号（スタートパルスＳＰまたは前段の出力信号Ｇｋ-１）が入力されない期間はリセット状態であり、トランジスタＱ１がオフを維持するため、出力信号ＧｋはＬレベル（ＶＳＳ）に維持される。そして入力端子ＩＮ１に信号が入力されると、単位シフトレジスタＳＲｋはセット状態に切り替わる。セット状態ではトランジスタＱ１がオンになるため、クロック端子ＣＫ１の信号（クロック信号ＣＬＫＡ）がＨレベルになる間、出力信号ＧｋがＨレベルになる。そしてその後、リセット端子ＲＳＴに信号（次段の出力信号Ｇｋ+１またはエンドパルスＥＮ）が入力されると、元のリセット状態に戻る。
このように動作する複数の単位シフトレジスタＳＲから成る多段のシフトレジスタによれば、第１段目の単位シフトレジスタＳＲ１にスタートパルスＳＴが入力されると、それを切っ掛けにして（トリガにして）、出力信号Ｇがクロック信号ＣＬＫＡ，ＣＬＫＢに同期したタイミングでシフトされながら、図６の如く単位シフトレジスタＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３・・・と順番に伝達される。ゲート線駆動回路では、このように順番に出力される出力信号Ｇが液晶表示パネルの水平（又は垂直）走査信号として用いられる。
以下、特定の単位シフトレジスタＳＲが出力信号Ｇを出力する期間を、その単位シフトレジスタＳＲの「選択期間」と称する。
なお、ダミーの単位シフトレジスタＳＲＤは、最後段の単位シフトレジスタＳＲｎが出力信号Ｇｎを出力した直後に、その出力信号ＧＤによって単位シフトレジスタＳＲｎをリセット状態にするために設けられている。例えばゲート線駆動回路であれば、最後段の単位シフトレジスタＳＲｎを出力信号Ｇｎの出力直後にリセット状態にしなければ、それに対応するゲート線（走査線）が不要に活性化され、表示の不具合が生じてしまう。
なお、ダミーの単位シフトレジスタＳＲＤは、出力信号ＧＤを出力した後のタイミングで入力されるエンドパルスＥＮによってリセット状態にされる。ゲート線駆動回路のように、信号のシフト動作が繰り返して行われる場合には、エンドパルスＥＮに代えて次のフレーム期間のスタートパルスＳＴを用いてもよい。
また、図５のように２相クロックを用いた駆動の場合、単位シフトレジスタＳＲのそれぞれは、自己の次段の出力信号Ｇによってリセット状態にされるので、次段の単位シフトレジスタＳＲが少なくとも一度動作した後でなければ、図５および図６に示したような通常動作を行うことができない。従って、通常動作に先立って、ダミーの信号を第１段目から最終段まで伝達させるダミー動作を行わせる必要がある。あるいは、各単位シフトレジスタＳＲのリセット端子ＲＳＴ（ノードＮ２）と第２電源端子Ｓ２（高電位側電源）との間にリセット用のトランジスタを別途設け、通常動作の前に強制的にノードＮ２をＨレベルにするリセット動作を行ってもよい。但し、その場合はリセット用の信号ラインが別途必要になる。
図７は、アレイ基板１００上のゲート線駆動回路１６０において、ＴＦＴＱ4を含む一部の回路に該当する領域（図４の破線で囲まれた回路）を拡大して示す平面図であり、図８は、図７において本実施の形態の主要部であるコンタクトホール部２１７ａ−２１７ｂを含む破線Ｂ−Ｂ線に沿って切断した断面図を示す。
図８において前記アレイ基板１００には、透明な第１基板１１０上に、金属の導電物質（第１金属薄膜）からなるゲート電極２１２が形成されていて、その上にシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）やシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）で構成されたゲート絶縁膜２１３がゲート電極２１２を覆っている。
図８において前記アレイ基板１００には、透明な第１基板１１０上に、金属の導電物質（第１金属薄膜）からなるゲート電極２１２が形成されていて、その上にシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）やシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）で構成されたゲート絶縁膜２１３がゲート電極２１２を覆っている。
前記ゲート電極２１２上部のゲート絶縁膜上２１３上には非晶質シリコンで構成されたアクティブ層２１４が形成されており、その上に不純物がドーピングされた非晶質シリコンで構成されたオーミックコンタクト層２１５が形成されている。
前記オーミックコンタクト層２１５上部には金属の導電物質（第２金属薄膜）からなるソース・ドレイン電極２１６が形成されている。ソース・ドレイン電極２１６はゲート電極２１２と共にＴＦＴ（Ｑ４）を形成する。図８では示されていないが、ゲート電極２１２は、ゲート線駆動回路内の各ノードをつなぐゲート配線２１９と接続されている（図４で図示）。同様に、ソース・ドレイン電極２１６の一方は、ゲート線駆動回路内の各ノードをつなぐソース・ドレイン配線２２１と接続されている（図４で図示）。
続いて、ソース・ドレイン電極２１６上にはシリコン窒化膜やシリコン酸化膜または有機絶縁膜で構成された保護層２１７が形成されており、保護層２１７は、ソース・ドレイン配線およびゲート配線を露出するコンタクトホール部２１７ａ−２１７ｂを有する。
前記保護層２１７上部には透明導電膜２１８が形成され、透明導電膜２１８は、コンタクトホール部２１７ａ−２１７ｂを介して、他方のソース・ドレイン電極２１６から延在されたソース・ドレイン配線２２２とゲート配線２２３をブリッジ接続する（ＩＴＯ変換部）。
図４から明らかなように上記ゲート配線２２３はＬｏｗ電位であるＶＳＳ電位が与えられたＶｓｓバス配線であり、コンタクトホール２１７ｂで透明導電膜２１８に接続され、さらにコンタクトホール２１７ａでソース・ドレイン配線２２２に接続される。このソース・ドレイン配線２２２は他方のソース・ドレイン電極２１６となる。
なお、本実施の形態では、カラーフィルタ層２６０を、ゲート線駆動回路１６０が配置されている額縁状の前記第１周辺領域ＰＡ１の一辺（図１では左辺）に対応してほぼ全面に具備しているが、少なくとも、ゲート線駆動回路１６０に対向した領域のみ、さらには、ゲート線駆動回路１６０のＬｏｗ電圧が印加されるコンタクトホール部（ＩＴＯ変換部）に対向した領域のみに配置したとしても、対向電極２５０と第２遮光層２４０間での電気分解を防ぐ効果があり、第２遮光層２４０の溶失を抑制することができる。
また、図９に示すように、カラーフィルタ層２６０を液晶層３３０に接するシール端近傍のみに配置しても良い。この場合、カラーフィルタ層２６０に使用する色材に制限はなく、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素と同じ色材を使用することができる。図９では、Ｒ画素と同一色材とした。
また、図９に示すように、カラーフィルタ層２６０を液晶層３３０に接するシール端近傍のみに配置しても良い。この場合、カラーフィルタ層２６０に使用する色材に制限はなく、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素と同じ色材を使用することができる。図９では、Ｒ画素と同一色材とした。
カラーフィルタ基板の遮光層の溶失は、液晶層３３０に接するシール端が特に発生するため、このような配置でも十分に第２遮光層２４０の溶失を防止する効果がある。また、カラーフィルタ層２６０をシール材３５０の全領域に配置した場合、カラーフィルタ層２６０と対向電極（ＩＴＯ膜）２５０の密着強度が弱いため、シールが剥離しやすい場合がある。図９にて示した実施の形態では、カラーフィルタ層２６０を液晶層３３０に接するシール端のみに配置しているため、密着強度が強い対向電極２５０と第２遮光層２４０（金属膜）が接触しており、シール剥離強度を強く保つことが可能となる。
実施の形態２.
図１０は、本発明の実施の形態２に係り、図１にて示した液晶表示装置４００において、鎖線で示したゲート線駆動回路周辺領域２７０の一部を概略的に示した平面図である。ここでゲート駆動回路１６０は、複数の信号配線、ＴＦＴ、コンタクトホール部（ＩＴＯ変換部）を含む。ここで、図１０に示したようにゲート駆動回路１６０は、領域域ａ２７１、領域ｂ２７２、領域ｃ２７３に三分割され、領域ａ２７１、領域ｃ２７３にはＴＦＴ、信号配線、Ｌｏｗ電位印加コンタクトホール部（ＩＴＯ変換部）を配置し、領域ｂ２７２には、ＴＦＴをよび信号配線のみを配置し、Ｌｏｗ電位印加コンタクトホール部を配置しないよう構成されている。
さらにシール材３５０は、アレイ基板１００またはカラーフィルタ基板２００の一方に、スクリーン印刷またはディスペンサーによる描画等によって塗布形成されるが、図１０で示したように液晶層３３０に接するシール端側が上記領域ｂ２７２内に位置するように塗布される。シール材塗布の位置ばらつき、シール材の粘性ばらつき等により、領域ｂ２７２の幅は０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度確保する必要がある。
図１０は、本発明の実施の形態２に係り、図１にて示した液晶表示装置４００において、鎖線で示したゲート線駆動回路周辺領域２７０の一部を概略的に示した平面図である。ここでゲート駆動回路１６０は、複数の信号配線、ＴＦＴ、コンタクトホール部（ＩＴＯ変換部）を含む。ここで、図１０に示したようにゲート駆動回路１６０は、領域域ａ２７１、領域ｂ２７２、領域ｃ２７３に三分割され、領域ａ２７１、領域ｃ２７３にはＴＦＴ、信号配線、Ｌｏｗ電位印加コンタクトホール部（ＩＴＯ変換部）を配置し、領域ｂ２７２には、ＴＦＴをよび信号配線のみを配置し、Ｌｏｗ電位印加コンタクトホール部を配置しないよう構成されている。
さらにシール材３５０は、アレイ基板１００またはカラーフィルタ基板２００の一方に、スクリーン印刷またはディスペンサーによる描画等によって塗布形成されるが、図１０で示したように液晶層３３０に接するシール端側が上記領域ｂ２７２内に位置するように塗布される。シール材塗布の位置ばらつき、シール材の粘性ばらつき等により、領域ｂ２７２の幅は０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度確保する必要がある。
本実施の形態によれば、液晶層３３０に接するシール端がＬｏｗ電位が印加されたコンタクトホール部が形成されていない領域ｂ２７２に配置されるため、カラーフィルタ基板の第２遮光層２４０とＬｏｗ電位のコンタクトホール間をブリッジ接続する透明導電性膜２１８との間の距離を十分にとることができ、電気分解による第２遮光層２４０の溶失を防ぐ効果がある。
なお、本実施の形態は、ＩＰＳ駆動方式やＦＦＳ駆動方式のようにカラーフィルタ基板２００上に画素電極に対向して対向電極（ＩＴＯ膜）２５０が形成されていない場合でも同様の効果を有する。
実施の形態３.
図１１に示した断面図は、本発明の実施の形態３に係り、前述の実施の形態１と同様に図１の破線Ａ−Ａ線に沿って切断した断面図を示す。本実施の形態では、第２遮光層２４０上には、対向電極２５０を具備し、さらに、この対向電極２５０上の液晶層３３０に接するシール端に構造物２８０を有している。シール端（液晶側）に構造物２８０を有することで、シール端面で起こる電気分解の経路が長くなり抵抗値が高くなる。この結果、電気分解を抑制し、第２遮光層２４０の溶失を抑制することが可能となる。この構造物２８０は、本実施の形態では有機樹脂膜等の材料を用いて形成された柱状スペーサ（非図示）と同じ有機材料を使用した。この柱状スペーサはアレイ基板１００とカラーフィルタ基板２００間のセルギャップを保つ目的で液晶層３３０内にの所定の位置に適宜配置される。したがって平易に構造物２８０を形成することができる。
アレイ基板１００と前記カラーフィルタ基板２００間の液晶層の厚さ（セルギャップ）が５ｕｍ程度であるため、上記構造物２８０は横幅が５０ｕｍ以上であれば、十分な効果を有するが、シール材塗布の位置ばらつき、シール材の粘性ばらつき等により、構造物２８０の幅は０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度が必要となる。
図１１に示した断面図は、本発明の実施の形態３に係り、前述の実施の形態１と同様に図１の破線Ａ−Ａ線に沿って切断した断面図を示す。本実施の形態では、第２遮光層２４０上には、対向電極２５０を具備し、さらに、この対向電極２５０上の液晶層３３０に接するシール端に構造物２８０を有している。シール端（液晶側）に構造物２８０を有することで、シール端面で起こる電気分解の経路が長くなり抵抗値が高くなる。この結果、電気分解を抑制し、第２遮光層２４０の溶失を抑制することが可能となる。この構造物２８０は、本実施の形態では有機樹脂膜等の材料を用いて形成された柱状スペーサ（非図示）と同じ有機材料を使用した。この柱状スペーサはアレイ基板１００とカラーフィルタ基板２００間のセルギャップを保つ目的で液晶層３３０内にの所定の位置に適宜配置される。したがって平易に構造物２８０を形成することができる。
アレイ基板１００と前記カラーフィルタ基板２００間の液晶層の厚さ（セルギャップ）が５ｕｍ程度であるため、上記構造物２８０は横幅が５０ｕｍ以上であれば、十分な効果を有するが、シール材塗布の位置ばらつき、シール材の粘性ばらつき等により、構造物２８０の幅は０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度が必要となる。
なお、本実施の形態では、図１に示しように構造物２８０をシール端に沿って駆動回路上の全面に配置する場合を示したが、こうすることで、他の効果を有することも可能となる。
すなわち図８に示すゲート電極２１２、ゲート配線２１９、２２３、ソース・ドレイン電極２１６、ソース・ドレイン配線２２１、２２２は通常、シリコン窒化膜等の絶縁膜で被覆されているが、異物等により絶縁膜に覆われていない領域（膜欠陥）が発生する場合がある。このような状態で高温高湿環境下で連続動作試験を実施した場合、対向電極２５０との電気分解により、ゲート電極２１２、ゲート配線２１９、２２３、ソース・ドレイン電極２１６、ソース・ドレイン配線２２１、２２２の腐食が、特にシール端で発生する。構造物２８０をシール端に沿って駆動回路上の全面に配置すると、この腐食に対する抑制効果もある。
すなわち図８に示すゲート電極２１２、ゲート配線２１９、２２３、ソース・ドレイン電極２１６、ソース・ドレイン配線２２１、２２２は通常、シリコン窒化膜等の絶縁膜で被覆されているが、異物等により絶縁膜に覆われていない領域（膜欠陥）が発生する場合がある。このような状態で高温高湿環境下で連続動作試験を実施した場合、対向電極２５０との電気分解により、ゲート電極２１２、ゲート配線２１９、２２３、ソース・ドレイン電極２１６、ソース・ドレイン配線２２１、２２２の腐食が、特にシール端で発生する。構造物２８０をシール端に沿って駆動回路上の全面に配置すると、この腐食に対する抑制効果もある。
また前述の実施の形態２と同様にＬｏｗ電位が印加されるコンタクトホール部（ＩＴＯ変換部）に対向する第２遮光層２４０の溶失に対する対策を行う場合には、構造物２８０の配置をＬｏｗ電位が印加されるコンタクトホール部（ＩＴＯ変換部）に対向する位置のみに形成すれは良い。
また、本実施の形態では、カラーフィルタ基板２００に対向電極（ＩＴＯ膜）２５０を具備する場合を示したが、本実施の形態３においても、ＩＰＳ駆動方式やＦＦＳ駆動方式のようにカラーフィルタ基板２００上に画素電極に対向して対向電極（ＩＴＯ膜）２５０が形成されていない場合でも同様の効果を有する。
また、本実施の形態では、カラーフィルタ基板２００に対向電極（ＩＴＯ膜）２５０を具備する場合を示したが、本実施の形態３においても、ＩＰＳ駆動方式やＦＦＳ駆動方式のようにカラーフィルタ基板２００上に画素電極に対向して対向電極（ＩＴＯ膜）２５０が形成されていない場合でも同様の効果を有する。
なお、上記実施の形態１ないし３において、遮光層２４０を覆う絶縁膜としては、有機材料であるカラーフィルタ色材や有機絶縁膜を採用した例を示したが、本発明は、絶縁膜として特に有機材料である必要は無く、窒化珪素等の無機絶縁膜でも同様の効果を奏する。
さらには、前記実施の形態２においては、ゲート駆動回路１６０に対向するカラーフィルタ基板２００側には特に制約を設けなかったが、実施の形態１や３に記載の内容と組み合わせて、遮光膜を覆うように絶縁膜を設けてもさらに効果があるのは無論である。
さらには、前記実施の形態２においては、ゲート駆動回路１６０に対向するカラーフィルタ基板２００側には特に制約を設けなかったが、実施の形態１や３に記載の内容と組み合わせて、遮光膜を覆うように絶縁膜を設けてもさらに効果があるのは無論である。
さらに上記実施の形態１ないし３において、コンタクトホール部（ＩＴＯ変換部）は、２つの独立したコンタクトオール２１７ａ、２１７ｂ間を透明導電膜２１８でブリッジ接続する構造とした例を示したが、２つのコンタクトホールの位置は互いに独立していなくてもよく、他方が一方に含まれた二重構造であったり、一部が重なった形状でもよく、異なる層に形成された第１金属薄膜と第２金属薄膜を透明導電膜で電気的に接続するための構造であれば同様に前述の遮光層の溶失防止効果を奏する。
１００ アレイ基板
１６０ ゲート線駆動回路
２００ カラーフィルタ基板
２１７ａ、２１７ｂ コンタクトホール
２２０、２６０ カラーフィルタ層
２１８ 透明導電膜
２３０、２４０ 遮光層
２５０ 対向電極
２７１ 領域ａ
２７２ 領域ｂ
２７３ 領域ｃ
２８０ 構造物
３００ アクティブマトリクス用液晶表示パネル
３３０ 液晶層
３５０ シール材
ＣＥ、ＣＥ１ 対向電極
ＤＡ 表示領域
１６０ ゲート線駆動回路
２００ カラーフィルタ基板
２１７ａ、２１７ｂ コンタクトホール
２２０、２６０ カラーフィルタ層
２１８ 透明導電膜
２３０、２４０ 遮光層
２５０ 対向電極
２７１ 領域ａ
２７２ 領域ｂ
２７３ 領域ｃ
２８０ 構造物
３００ アクティブマトリクス用液晶表示パネル
３３０ 液晶層
３５０ シール材
ＣＥ、ＣＥ１ 対向電極
ＤＡ 表示領域
Claims (9)
- ゲート線駆動回路が形成されたアレイ基板、
このアレイ基板に対向するカラーフィルタ基板を具備し、
前記アレイ基板およびカラーフィルタ基板はシール材によって液晶層を狭持するよう貼り合わされ、
前記ゲート線駆動回路にはコンタクトホール部を有し、
前記カラーフィルタ基板には金属材料により形成された遮光層を有する液晶表示装置であって、
少なくとも前記アレイ基板上の前記コンタクトホール部に対向する領域において、カラーフィルタ基板の前記遮光層を覆って絶縁膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記絶縁膜が、カラーフィルタ着色層と同一材料であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
- カラーフィルタ基板に前記遮光層と接続された対向電極が形成されており、
前記コンタクトホール部が、少なくとも前記対向電極に印加される電位に対して低電位であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。 - 前記アレイ基板において、前記絶縁膜が形成される領域が、前記シール材と重なる領域またはシール端近傍に位置する領域であることを特徴とする請求項１また２に記載の液晶表示装置。
- ゲート線駆動回路が形成されたアレイ基板、
このアレイ基板に対向するカラーフィルタ基板を具備し、
前記アレイ基板およびカラーフィルタ基板はシール材によって液晶層を狭持するよう貼り合わされ、
前記ゲート線駆動回路にはコンタクトホール部を有し、
前記カラーフィルタ基板には金属材料により形成された遮光層を有する液晶表示装置であって、
前記ゲート線駆動回路が形成された領域は、前記コンタクトホール部が形成された領域と形成されていな領域に分割され、
前記シール材の液晶層に接する端部は、前記コンタクトホール部が形成されていない領域に配置されたことを特徴とする液晶表示装置。 - カラーフィルタ基板に前記遮光層と接続された対向電極が形成されており、
前記コンタクトホール部が、少なくとも前記対向電極に印加される電位に対して低電位であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。 - 前記絶縁膜は、液晶層内の所定の位置に配置された柱状スペーサと同一材料であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
- 前記絶縁膜が有機樹脂膜であることを特徴とする請求項１または７記載の液晶表示装置。
- 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の液晶表示装置であって、
前記ゲート線駆動回路を構成するトランジスタは非晶質シリコン薄膜トランジスタであることを特徴とする液晶表示装置。
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