JP2014026200A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示パネルとフレームとの中心を合わせるための目合わせマークを、狭額縁で、かつ、周辺におけるバックライトからの光の遮光を損なうことなく形成することを可能にする。
【解決手段】ＴＦＴ基板１００と、対向基板２００がシール材２０によって接着し、内部に液晶が挟持された液晶表示装置であって、対向基板２００にはシール材２０の外側までブラックマトリクス２０２が形成され、ブラックマトリクス２０２の周辺において、目合わせマーク６０がブラックマトリクス２０２のネガパターンによって形成され、この目合わせマーク６０は、ＴＦＴ基板１００に形成された遮光金属によって下から覆われている。遮光金属は、ＴＦＴ基板１００に電極や配線を形成するときに同時に形成する。これによって、狭額縁とすることができ、かつ、液晶表示パネルの周辺からの光漏れを防止することが出来る。
【選択図】図２

Description

本発明は表示装置に係り、特に表示装置のモジュール外形と液晶表示パネルの画面の中心の一致度のよい液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

液晶表示装置はフラットで軽量であることから、色々な分野で用途が広がっている。携帯電話やＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｉｌｌ Ｃａｍｅｒａ）等には、小型の液晶表示装置が広く使用されている。一般の液晶表示装置は視野角が問題である。ＩＰＳ液晶表示装置は、優れた視野角特性を有しているが、ＩＰＳ方式では、対向基板に電極が存在しないので、対向基板を通して外部からノイズが侵入する。これを防止するために、対向基板の外側に透明導電膜を形成するが、この透明導電膜はアースをとらなければならない。

「特許文献１」では、対向基板の外側に形成された導電膜を導電樹脂を介してＴＦＴ基板側に形成された端子部と接続する際に、ＴＦＴ基板の端子部側に可視マークを形成して導電樹脂を正確に塗布する構成が記載されている。

近年、液晶表示装置の使い勝手を良くするために、タッチパネルを搭載した液晶表示装置が開発されている。一般には、タッチパネルは液晶表示パネルに接着材等を介して接着されるが、「特許文献２」には、タッチパネルを液晶表示パネル内に内蔵した液晶表示装置が記載されている。「特許文献２」では、導電性のブラックマトリクスをタッチパネルの電極として用い、パネルの４隅をタッチ位置の検出回路に接続する構成が記載されている。

特開２０１１−１２３２３１号公報 特開２０１０−２１１１１６号公報

液晶表示パネルは自分では発光しないので、バックライトが必要である。また、液晶表示パネルは薄いガラス基板によって形成されているので機械的に弱い。したがって、液晶表示パネル及びバックライトをモールドと呼ばれる樹脂に収容し、モールドの外側を金属あるいは薄い樹脂で形成されたフレームによって覆っている。

この場合、フレームの外形と液晶表示パネルに形成された表示領域が一致しないと、液晶表示装置全体が不自然な形となってしまう。さらに、近年は、タッチパネルを搭載した液晶表示装置が一般的となっており、この場合は、タッチパネルの中心と、液晶表示パネルの表示領域の中心との一致も問題となる。

液晶表示パネルの表示領域の中心（以後液晶表示パネルの中心という）とタッチパネルの中心あるいはフレームの中心との位置合わせは、液晶表示パネルに形成された目合わせマークを用いて行われる。図８は従来例における液晶表示パネルの目合わせマーク６０の位置を示した平面図である。

図８において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００とがシール材２０を介して貼り合わされている。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００より大きく形成され、ＴＦＴ基板１００が１枚となっている部分は端子部３０であり、ＩＣドライバ４０が搭載され、また、図示しない引き出し配線が形成される。図８において、表示領域１０の周辺にはシール材２０が存在し、表示領域１０を覆って上偏光板５０が対向基板２００に貼り付けられている。

図８において、十字の目合わせマーク６０は端子部３０に金属膜によって形成されている。目合わせマーク６０はＴＦＴ基板１００を加工するときにいずれかの金属電極等を形成するときに同時に形成される。図８では、わかりやすくするために、端子部３０は大きく描かれているが、実際の端子部３０は、面積が小さい。つまり、液晶表示パネルの外形に対して表示領域１０の割合を大きくしたいからである
図８の問題点は、面積の小さい端子部３０に２個の目合わせマーク６０を形成する必要があることである。他の問題点は、液晶表示パネルの端部に存在している端子部３０に存在する２個の目合わせマーク６０を用いて目合わせするために、図８に示す、θ方向の傾きが生じやすいことである。

図９は、従来例の液晶表示パネルにおける目合わせマーク６０の位置を示す平面図である。図９においては、端子部３０には左側に１個の目合わせマーク６０が形成されている。したがって、図８の場合よりも、端子部３０を広く使用することが出来る。他の目合わせマーク６０は、液晶表示パネルの右上にブラックマトリクス２０２によって十字に形成されている。なお、パネル右上の目合わせマーク６０は、ＴＦＴ基板側の金属層で形成されることもある。図９では、左下の端子部３０における目合わせマーク６０と右上の目合わせマーク６０を使用するので、図８に示すようなθ方向のずれは小さく出来る。

しかし、図９では、周辺において、ブラックマトリクス２０２が形成されていない部分に目合わせマーク６０をブラックマトリクス２０２によって形成しているので、対向基板２００の周辺に一定の幅ｄでブラックマトリクス２０２が存在しない領域が必要である。このような構成は、周辺におけるバックライトの光漏れの原因となる。また、周辺において目合わせマーク６０の場所を確保する必要があるので、額縁を小さくしたい場合は限界がある。

本願発明の課題は、スペース効率よく目合わせマーク６０を配置して液晶表示パネルとフレーム等の位置合わせを正確に行うことができるようにする構成と、ブラックマトリクス２０２を対向基板２００の周辺まで形成することを可能とし、画面周辺における光もれを防止することである。

本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。

（１）ＴＦＴと画素電極を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタとブラックマトリクスが形成された対向基板がシール材によって接着し、内部に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板には、周辺において、目合わせマークがブラックマトリクスのネガパターンによって形成され、前記目合わせマークは、ＴＦＴ基板に形成された遮光金属によって下から覆われていることを特徴とする液晶表示装置。

（２）ＴＦＴと画素電極を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタとブラックマトリクスが形成された対向基板がシール材によって接着し、内部に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板には、周辺コーナー部において、第１の目合わせマークがブラックマトリクスのネガパターンによって形成され、前記第１の目合わせマークは、ＴＦＴ基板に形成された遮光金属によって下から覆われており、前記ＴＦＴ基板に形成された端子部には第２の目合わせマークが金属膜によって形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（３）ＴＦＴと画素電極を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタとブラックマトリクスが形成された対向基板がシール材によって接着し、内部に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板には、周辺コーナー部において、第１の目合わせマークと第２の目合わせマークがブラックマトリクスのネガパターンによって形成され、前記第１の目合わせマークと第２の目合わせマークは、ＴＦＴ基板に形成された遮光金属によって下から覆われておいることを特徴とする液晶表示装置。

本発明によれば、一方の目合わせマークをブラックマトリクスのネガで形成し、目合わせマークの遮光をＴＦＴ基板側の金属層で行うので、対向基板のブラックマトリクスを周辺まで形成することが出来るため、周辺におけるバックライトの光漏れを防止することが出来る。

また、本発明の一態様によれば、目合わせマークの１個を端子部の端部に形成し、他の１個を対向基板における対角線上の端部に形成するので、位置合わせにおけるθ方向のずれを小さくすることが出来る。また、本発明の他の態様によれば、目合わせマークを2個とも対向基板上に形成するので、端子部を広く使用することが出来る。

コモントップ方式のＩＰＳ−ＰＲＯの断面構造である。 実施例１の液晶表示パネルの平面図である。 目合わせマークの構成を示す拡大平面図である。 目合わせマークの他の構成を示す拡大平面図である。 目合わせマークのさらに他の構成を示す拡大平面図である。 実施例２の液晶表示パネルの平面図である。 実施例１の液晶表示パネルの平面図である。 従来例の液晶表示パネルの平面図である。 他の従来例の液晶表示パネルの平面図である。

液晶表示装置には、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）方式、ＴＮ方式、ＶＡ方式等が存在するが、本発明は、そのいずれにも適用することが出来る。本発明は、少なくとも1個の目合わせマークを、対向基板２００の周辺にブラックマトリクスのネガパターンと、ＴＦＴ基板１００に形成した金属膜を遮光金属とすることによって形成している。したがって、後における説明を容易にするために、液晶表示パネルの断面構造を説明する。液晶表示装置には多くの種類の方式が存在するので、その全てを説明することは出来ないので、代表例として、いわゆるＩＰＳ−ＰＲＯ方式断面構造について説明する。

図１は、ＩＰＳ−ＰＲＯと呼ばれているタイプの液晶表示装置であり、いわゆるコモントップタイプの断面図である。図１において、ガラスで形成されたＴＦＴ基板１００の上にゲート電極１０１が形成され、これを覆ってゲート絶縁膜１０２が形成されている。ゲート電極１０１は走査線と同層で形成される。ゲート電極１０１はＡｌ合金、ＭｏＷ合金あるいはＭｏＣｒ合金、あるいはそれらの積層膜によって形成される。ゲート絶縁膜１０２を挟んでゲート電極１０１の上方に半導体層１０３が形成されている。半導体層１０３の上には、ドレイン電極１０４とソース電極１０５がチャネル領域を挟んで対向して形成されている。ドレイン電極１０４は図示しない場所で、映像信号線（ドレイン線）１３３と接続している。ドレイン電極１０４およびソース電極１０５はＡｌ合金、ＭｏＷ合金あるいはＭｏＣｒ合金、あるいはそれらの積層膜によって形成される。

ドレイン電極１０４とソース電極１０５を覆ってＳｉＮ等による無機パッシベーション膜１０６が形成されている。無機パッシベーション膜１０６の上には、平面べたで画素電極１０７がＩＴＯによって形成されている。画素電極１０７とＴＦＴから延在したソース電極１０５とは、無機パッシベーション膜１０７に形成されたスルーホール１１５を介して接続されている。画素電極１０７の上には層間絶縁膜１０８が形成され、層間絶縁膜１０８の上に、スリット１０９１を有するコモン電極１０９が形成されている。

コモン電極１０９は画面全体にわたって、共通に形成されている。コモン電極１０９は、透明電極であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって形成されるが、ＩＴＯは電気抵抗が大きいので、コモン電極１０９全体を均一な電位とするために、コモン電極１０９の上に抵抗の低いコモン金属１１０が、光が透過しない部分に形成される。本発明では、このコモン金属１１０を遮光金属８０として使用する場合もある。コモン金属１１０はＡｌ合金、ＭｏＷ合金あるいはＭｏＣｒ合金、あるいはそれらの積層膜によって形成される。但し、コモン金属は全ての製品において使用されているわけではない。コモン電極１０９およびコモン金属１１０を覆って配向膜１１１が形成されている。

図１において、液晶層３００を挟んで、対向基板２００が配置されている。対向基板２００にはブラックマトリクス２０２とカラーフィルタ２０１が形成され、これらを覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３の上には、配向膜１１１が形成されている。図１のＴＦＴ基板１００において、画素電極１０７に電圧が印加されると、コモン電極１０９と画素電極１１０の間に電気力線が発生し、液晶分子３０１を回転させて液晶３００の透過率を画素毎に制御し、画像を形成する。

以上の説明は、表示領域における断面構造である。本発明は、表示領域の周辺に形成した遮光金属によって、目合わせマークの遮光を行うが、この遮光金属は、図１におけるゲート電極、ドレイン電極およびソース電極（以後ＳＤ層という）、コモン金属等を用いて行うことが出来る。以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

図２は実施例１の構成を示す液晶表示装置の平面図である。図２の構成は、対向基板２００におけるブラックマトリクス２０２の形成範囲、目合わせマーク６０等を除いては図８で説明したのと同様である。図２において、ブラックマトリクス２０２が対向基板２００の端部付近まで形成されている。したがって、液晶表示パネルの周辺におけるバックライトからの光漏れを防止することが出来る。

図２において、１個の目合わせマーク６０は、従来例と同様に、端子部３０に形成されている。この目合わせマーク６０は、ＴＦＴ基板１００を形成するときの金属電極等のパターンと同時に形成される。一方、他の目合わせマーク６０は、対向基板２００の対角コーナー部に形成されたブラックマトリクス２０２の十字のネガパターンと、ＴＦＴ基板１００の遮光金属によって形成されている。

図３は、図２のコーナーにおける目合わせマーク６０の構成を示す拡大平面図である。図３（ａ）は、ＴＦＴ基板１００における周辺の引き出し線７０を示し、２本の引き出し線の間に遮光金属８０が形成されている。この場合の引き出し線７０は、走査線（ゲート電極）と同層の場合もあるし、ＳＤ層と同層の場合もある。また、場合によっては、コモン金属が使用される場合もある。この場合の遮光金属７０は走査線と同層、ＳＤ層と同層、コモン金属と同層のいずれでも形成することが出来る。この場合の遮光金属７０はフロートである。図３（ｂ）は、対向基板２００におけるブラックマトリクス２０２のパターンである。対向基板２００のコーナー部に十字のブラックマトリクスのネガパターン６０が形成されている。

図３（ｃ）は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を重ね合わせた状態を示す平面図である。図３（ｃ）において、ブラックマトリクス２０２にネガで形成された目合わせマーク６０は、ＴＦＴ基板１００に形成された遮光金属７０によって下から覆われている。したがって、目合わせマーク６０を通してのバックライトからの光漏れはない。また、図３（ｃ）を上から見ると、目合わせマーク６０の部分だけは、金属の光沢を有しているので、目合わせマーク６０は十分に識別可能である。

目合わせマーク６０の大きさは、例えば、図３（ｂ）において、ｘは５０〜１００μｍ、ｙは５０〜１００μｍである。図３における目合わせマークの形は、十字であるが、この形に限定されるものではない。

図４は、目合わせマーク６０の他の例である。図４（ａ）は、ＴＦＴ基板１００に形成された周辺引き出し線７０および遮光金属８０の例である。図４（ａ）における遮光金属８０は、周辺引き出し線７０と連続して形成されている。したがって、遮光金属８０は、周辺配線７０と同じ電位となる。すなわち、走査線と同層で形成すれば、ゲート電位と同じとなり、ドレイン電極（ＳＤ層）と同層で形成されれば、映像信号電位と同一になり、コモン金属と同層で形成されればコモン電位と同一となる。

図４（ｂ）は、コーナーにブラックマトリクス２０２のネガパターンで作成された目合わせマーク６０であり、これは図３（ｂ）と同じである。図４（ｃ）は、図４（ａ）と図４（ｂ）を重ね合わせたものであり、対向基板２００のブラックマトリクス２０２にネガで形成された十字マーク６０を図４（ａ）に示す遮光金属８０で下から覆っている。このような、目合わせマーク６０の効果は図３（ｃ）で述べたのと同様である。

図５は目合わせマーク６０のさらに他の例である。図５（ａ）は、ＴＦＴ基板１００に形成されたメッシュ状の金属パターン９０を示している。メッシュ状の金属パターン９０の上には、紫外線硬化樹脂によるシール材が形成されることを想定している。すなわち、紫外線硬化樹脂では、紫外線をＴＦＴ基板１００側から照射するが、金属膜が存在すると紫外線が透過せず、シール材を硬化させることが出来ない。このために、金属をメッシュ状とすることによって、紫外線をシール材にまで透過させ、シール材の硬化を可能としている。

このようなメッシュ状の金属９０の場合、対向基板２００に形成されたブラックマトリクス２０２のネガパターンによる目合わせマーク６０と対応する部分、すなわち、図５（ａ）の領域Ａでは、メッシュの開口部を金属でつぶし、ブラックマトリクス２０２のネガパターンを遮光することを可能としている。図５（ｂ）は、対向基板２００に形成されたブラックマトリクスのネガパターンによる十字の目合わせマーク６０である。

図５（ｃ）は、図５（ａ）に示す対向基板２００と図５（ｂ）に示すＴＦＴ基板１００を重ね合わせた状態を示す平面図である。図５（ｃ）において、対向基板２００のブラックマトリクス２０２のネガパターンで形成された目合わせマーク６０は、ＴＦＴ基板１００側における金属で形成された領域Ａによって下から覆われるので、バックライトからの光が漏れることはない。また、目合わせマーク６０の部分は、金属の光沢を有しているので、識別は十分におこなうことが出来る。

図５（ａ）は、チェック状の金属メッシュパターン９０であるが、これに限らず、例えば、ストライプ状の金属パターンである場合もある。この場合は、ストライプとストライプの間のスリットを所定に領域にわたって、金属膜でつぶすようにすればよい。なお、この場合の金属も、走査線と同層、ＳＤ層と同層、あるいは、コモン金属と同層で形成することが出来る。

図６は、本発明の第２の実施例を示す平面図である。図６が実施例１の図２と異なるところは、上偏光板５０のコーナーが切り取られていることである。偏光板５０のコーナーが切り取られていることによって、目合わせマーク６０をより内側に形成することが出来る。目合わせマーク６０を内側に形成することが出来れば、同じ面積の表示領域１０を維持しながら、液晶表示パネルの外形を小さくすることが出来る。言い換えれば、液晶表示パネルの額縁を小さくすることが出来る。なお、この場合、コーナーを切り取るのは、上偏光板５０のみでもよい。下偏光板は、対向基板に形成された目合わせマークとは干渉しないからである。もちろん、下偏光板も上偏光板５０と同様にコーナーを切り取っても差支えは無い。

本実施例の場合も、目合わせマーク６０は、対向基板２００のブラックマトリクス２０２にネガパターンで形成され、この目合わせマーク６０は、ＴＦＴ基板１００に形成された遮光金属８０によって下から覆われる。実施例１において説明した、図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）等の遮光金属８０のパターンはそのまま、本実施例においても使用することが出来る。

したがって、本実施例においても、実施例１と同様、バックライトの光が目合わせマーク６０を透過することはない。また、目合わせマーク６０の部分は金属光沢を有しているので、目合わせマーク６０の識別を十分に行うことが出来る。

図７は、本発明の第３の実施例を示す平面図である。図７が実施例１の図２と異なるところは、目合わせマーク６０が２個とも対向基板２００の端子部３０付近に形成されていることである。図７においては、２個の目合わせマーク６０は端子部に存在しないので、端子部を広く使用することができる。

図７において、対向基板２００にはブラックマトリクス２０２が端部付近まで形成され、目合わせマーク６０は、コーナー部にブラックマトリクス２０２のネガパターンによって形成されている。この場合も、ＴＦＴ基板１００側には、図３乃至図５に示すような、金属パターンが形成され、ブラックマトリクス２０２のネガで形成された目合わせマーク６０を下から覆っている。

したがって、本実施例においても、実施例１と同様、バックライトの光が目合わせマーク６０を透過することはない。また、目合わせマーク６０の部分は金属光沢を有しているので、目合わせマーク６０の識別を十分に行うことが出来る。

図７の上偏光板５０は矩形の偏光板である。しかし、上偏光板５０は、実施例２の図６に示す上偏光板５０のように、コーナーが切り取られた形の偏光板であってもよい。このような偏光板を使用することによって、実施例２で説明したように、目合わせマーク６０をより内側に形成することが出来る。したがって、同じ表示領域１０の面積を維持しながら、液晶表示装置の外形を小さくすることが出来る。言い換えれば液晶表示装置における額縁を小さくすることが出来る。

１０…表示領域、 ２０…シール材、 ３０…端子部、 ４０…ＩＣドライバ、 ５０…上偏光板、 ６０…目合わせマーク、 ７０…周辺配線、 ８０…遮光金属、 ９０…メッシュ金属、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…ゲート電極、 １０２…ゲート絶縁膜、 １０３…半導体層、 １０４…ドレイン電極、 １０５…ソース電極、 １０６…パッシベーション膜、 １０７…画素電極、 １０８…層間絶縁膜、 １０９…コモン電極、 １１０…コモン金属、 １１１…配向膜、 １１５…スルーホール、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、 ２０３…オーバーコート膜、 ３００…液晶層、 ３０１…液晶分子、 １０９１…スリット

Claims (9)

1. ＴＦＴと画素電極を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタとブラックマトリクスが形成された対向基板がシール材によって接着し、内部に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記対向基板には、周辺において、目合わせマークがブラックマトリクスのネガパターンによって形成され、
   前記目合わせマークは、ＴＦＴ基板に形成された遮光金属によって下から覆われていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記目合わせマークは前記対向基板のコーナー部に形成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ＴＦＴ基板に形成された前記遮光金属は、表示領域からの引き出し配線とは別個に形成されており、前記遮光金属はフロー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. 前記ＴＦＴ基板に形成された前記遮光金属は、表示領域からの引き出し配線と連続して形成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。
5. 前記ＴＦＴ基板に形成された前記遮光金属は、メッシュ状に形成された金属膜において、メッシュの透過ブラックマトリクスを金属によってつぶした構成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。
6. 前記対向基板の前記ブラックマトリクスが形成された面と反対側の面には上偏光板が貼り付けられており、
   前記上偏光板のコーナー部は切り取られていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. ＴＦＴと画素電極を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタとブラックマトリクスが形成された対向基板がシール材によって接着し、内部に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記対向基板には、周辺コーナー部において、第１の目合わせマークがブラックマトリクスのネガパターンによって形成され、
   前記第１の目合わせマークは、ＴＦＴ基板に形成された遮光金属によって下から覆われており、
   前記ＴＦＴ基板に形成された端子部には第２の目合わせマークが金属膜によって形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
8. ＴＦＴと画素電極を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタとブラックマトリクスが形成された対向基板がシール材によって接着し、内部に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記対向基板には、周辺コーナー部において、第１の目合わせマークと第２の目合わせマークがブラックマトリクスのネガパターンによって形成され、
   前記第１の目合わせマークと第２の目合わせマークは、ＴＦＴ基板に形成された遮光金属によって下から覆われておいることを特徴とする液晶表示装置。
9. 前記対向基板の前記ブラックマトリクスが形成された面と反対側の面には上偏光板が貼り付けられており、
   前記上偏光板のコーナー部は切り取られていることを特徴とする請求項７または８に記載の液晶表示装置。

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