JP2548569B2

JP2548569B2 - アクティブマトリックス型液晶表示素子

Info

Publication number: JP2548569B2
Application number: JP62156560A
Authority: JP
Inventors: 信彦今城; 正記結城
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1987-06-25
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JPS642019A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、各画素毎に能動素子を形成した能動素子基
板を一方の基板として用いたアクティブマトリックス型
液晶表示素子に関するものである。

［従来の技術］最近OA機器端末やポータブルテレビ等の実現のため
に、平面ディスプレイの開発が盛んに行われている。

これを実現するための手段として行列状に電極を配し
た液晶表示素子において、行列状電極の交差点近傍に能
動素子を配して、これによってスタティック駆動に近い
液晶表示素子の駆動を行い、いわゆるアクティブマトリ
ックス方式が盛んに研究開発されている。

このような各画素毎に能動素子を形成した能動素子基
板を一方の基板として用いてアクティブマトリックス型
液晶表示素子を構成する場合には、これに対向する基板
としては、能動素子に接続された画素電極との間の液晶
層に電圧を印加できるような対向電極が形成されていれ
ばよい。

このような液晶表示素子の等価回路図を第２図に示
す。第２図は、能動素子として薄膜トランジスタを使用
した例を示している。この第２図において、21は薄膜ト
ランジスタに信号を入力するための信号線（ソース
線）、22は薄膜トランジスタを選択するための電圧を印
加するゲート線、23は画素のオンオフをさせる薄膜トラ
ンジスタ、24は画素毎に構成される液晶層固有の容量成
分を表すキャパシタを示している。なお、この図は、簡
単な例を示しているにすぎなく、１画素に２以上の能動
素子を形成して冗長性を与え欠陥の発生を低下させた
り、能動素子毎に蓄積用キャパシタを設けたりしてもよ
い。

このように、能動素子基板で順次走査をして各画素に
印加する電圧を制御するため、これに対向させる対向電
極基板には単に対向電極をベタに形成しておけばよいも
のであった。

［発明の解決しようとする問題点］しかし、対向電極基板にベタの対向電極を形成しただ
けの基板を使用した場合、液晶表示素子のセル化工程を
流動させた際に、異物、塵等の付着を生じ、これによ
り、対向電極と、能動素子基板上の信号線やゲート線の
間に短絡を生じることがあり、液晶表示素子の製造歩留
まりを低下させる原因となっていた。

特に、このような短絡欠陥を発生させる原因を調査し
たところ、両方の基板を接着するために設けられたシー
ル部分において多く発生していることが見うけられた。

このような短絡が発生した場合には、液晶表示素子と
して見た場合には、線状に欠陥を生じることとなり、こ
のような線欠陥は液晶表示素子としては致命的なもので
あり、不良品となってしまうこととなる。

［問題を解決するための手段］本発明は、かかる問題点を解決するべくなされたもの
であり、各画素毎に能動素子と、能動素子に接続された
画素電極とが形成された能動素子基板と、対向電極が形
成された対向電極基板との間に液晶が挟持してなるアク
ティブマトリックス型液晶表示素子において、対向電極
は画素電極群に対応して形成され、かつ、対向電極は能
動素子に接続された画素電極群に囲まれた表示部分に対
向する部分と、その表示部分に対向する部分を外部に接
続するためのリード部分とのみに形成され、基板間導電
部材によってリード部と能動素子基板とが導電接続され
てなることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶
表示素子を提供するものである。

本発明の能動素子基板に形成される能動素子は、３端
子素子が使用でき、前述のガラス、セラミック等の絶縁
性基板上に形成された薄膜トランジスタが代表的なもの
であるが、この外、例えばダイオードリング、単結晶基
板上に形成されたトランジスタ等の能動素子であっても
よく、対向電極基板が共通の対向電極として使用されれ
ば良いものが使用できる。

もちろん、この能動素子は１画素に２以上形成されて
いて並列接続されていたり、一方を選択して接続されて
いてもよいし、画素毎にキャパシタ、カラーフィルタ
ー、遮光膜等が設けられていてもよい。また、画素の配
置も、画素が縦横に並ぶように配置されていてもよい
し、斜めに並ぶように配置されていてもよいし、画素の
パターンがいくつかのパターンに分れていてもよい。こ
の外、本発明の効果を損しない範囲内で能動素子基板に
用いられる他の構成が付加されていてもよい。

次に図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の代表的な例を示す平面図であり、
第１図（Ａ）は能動素子基板の画素と配線を示す平面図
であり、第１図（Ｂ）は対向電極基板の対向電極を示す
平面図である。

なお、この第１図では、分り易くするために画素を３
×４の12個しか描いていないが、実際の能動素子基板で
は320×200の64000個の画素としたり、さらにこの各画
素に３色のカラーフィルターを形成して192000個の画素
としたりして使用される。

この、第１図（Ａ）の能動素子基板１では薄膜トラン
ジスタ２が信号線３、ゲート線４との交差点近傍に形成
されており、薄膜トランジスタ２のドレイン電極が画素
電極５に接続されている。

能動素子に接続された画素電極群に囲まれた表示部分
は各画素電極の外周によって囲まれる部分であり、画素
電極群の内部では配線及び能動素子の部分も含んでい
る。

これらの信号線３、ゲート線４とからなる配線は能動
素子である薄膜トランジスタ２に接続された画素電極５
群に囲まれた表示部分から外に引き出されている。この
配線は対向電極基板とのシール部分を通過して外部の端
子部分６に接続されている。

一方、この能動素子基板に対向する対向電極基板に
は、対向電極が形成されている。この対向電極は通常、
In₂O₃−SnO₂、SnO₂、ZnO等の透明電極とされるが、反射
型液晶表示素子の場合等反射性金属電極であってもよ
い。

この対向電極は、能動素子である薄膜トランジスタ２
に接続された画素電極５群に囲まれた表示部分に対向す
る部分と、その表示部分に対向する部分を外部に接続す
るためのリード部分とのみに形成されている。

この例では、対向電極基板７は第１図（Ｂ）に示すよ
うに、対向電極８が能動素子に接続された画素電極群に
囲まれた表示部分に対向する長方形部分９と、その長方
形部分を外部に接続するための長方形の４つの頂点付近
から斜め方向に伸びた４本のリード部分10とからなって
いる。

この４本のリード部分10は導電性粒子を混入した接着
剤等による基板間導電接続部材により能動素子基板の上
に形成されたリード線付外部接続端子11に接続されてい
る。

また、この例では能動素子基板の画素電極群に囲まれ
た表示部分に対向する部分とほぼ同型でそれよりもやや
大きい対向電極パターンとしている。これは、能動素子
基板との位置合せ精度及びエッチングによるパターンの
縮小の精度を考慮したものであり、能動素子基板の画素
電極群に囲まれた表示部分よりもわずかに大きな面積の
部分に対向するようにすることが好ましい。もっとも、
このパターンの拡大は短絡の危険性を増加させるため、
必要最小限とすることが好ましく、少なくともシール部
まではおよばないようにされる。

なお、リード部分10はシール部13またはシール外で基
板間導電接続する場合にはシール部乃至はその外側まで
電極が延長される。この場合においても、この対向電極
のリード部分が延長されたシール部では能動素子基板の
配線が重ならないようにされる。この例においても、こ
のリード部分は、表示部分に対向する長方形部分の４つ
の頂点付近から斜め方向に伸びており、これがシール部
と交差する部分においては能動素子基板側にはこのリー
ド部分と基板間導電接続されるリード線以外の電極が形
成されていない。このため、シール部で能動素子基板の
信号線やゲート線と対向電極とが対向していなく、短絡
を生じる危険性が低い。

また、このリード部分は、この例では４本各頂点から
斜めに設けられたが、１本としたり、２本としたりして
もよい。斜めに取り出すとしても、直線としなく、Ｌ字
状にしたり、円弧状にしたりしてもよく、少なくともシ
ール部で信号線やゲート線と対向することがないように
されればよい。

この対向電極を形成するには、公知のフォトリソグラ
フィー、マスク蒸着等の方法によって行えばよく、能動
素子のパターニングのような高精度は要しない。

シール部は、公知のシール材が使用でき、通常シール
材を所望の形状に印刷して、２枚の基板を相対向せし
め、加熱又は紫外線照射によりシール材を硬化させて接
着される。

このような構成を採ることにより、シール圧着時に異
物、塵等がまぎれこんでも、シール部で基板間短絡が生
じることがなく、製造歩留を向上させることができる。

このようにして製造された液晶セルに液晶を注入し、
注入口を封止して液晶表示素子を完成させる。もちろ
ん、シール圧着前に液晶を基板上に供給しておき、その
後シール圧着をすることもできる。

さらに、カラー表示を実現するために、この対向電極
基板上に３原色からなるカラーフィルターを形成して、
または能動素子基板の画素電極にカラーフィルターを形
成して、カラー表示を行うようにすることも容易に可能
である。

また、遮光膜や偏光膜を基板内面に形成してもよく、
駆動回路の一部若しくは全部を基板上に同時に作り込ん
でもよい。

［作用］本発明では、対向電極のリード部分10はシール部13で
は能動素子基板の配線と重ならないようにされている。
前述の第１図の例においてもリード部分は、表示部分に
対向する長方形部分の４つの頂点付近から斜め方向に伸
びており、これがシール部と交差する部分においては能
動素子基板側にはこのリード部分10と基板間導電接続さ
れるリード線以外の電極が形成されていない。

このため、製造工程中で異物、塵等が混入しても、短
絡を生じにくく、特に短絡の危険の大きいシール部にお
いては、能動素子基板の信号線やゲート線と対向電極と
が対向していなく、短絡を生じる危険性が低く、製造歩
留が高いものとなる。

［実施例］実施例１第１図の構成で、ガラス基板上に能動素子として薄膜
トランジスタを形成したアクティブマトリックス型液晶
表示素子を製造した。

薄膜トランジスタは逆スタガー構造とし、ガラス基板
上に通常のフォトリソグラフィー法を用いて形成して能
動素子基板を得た。この画素電極はITO（In₂O₃−SnO₂）
とした。

この能動素子基板の画素電極上にポリイミド膜を積層
し、これをラビングして配向膜を形成した。

対向電極基板としては、赤、青、緑の３原色のカラー
フィルターを設けたガラス基板のカラーフィルター上に
ITOを、第１図（Ｂ）のパターンとなるような開口を有
するマスクを用いてスパッタ法で70nm厚となるように堆
積した。この際、対向電極の長方形の部分は、能動素子
に接続された画素電極群に囲まれた表示部分よりも約1m
m程度ほど大きくなるようにした。

この対向電極基板にも能動素子基板に積層したものと
同様のポリイミド膜を積層し、これをラビングして配向
膜を形成した。

このようにして製造した能動素子基板の周辺にシール
材を印刷し、対向電極基板に基板間導電接続材を印刷
し、両方の基板の電極面を相対向させて圧着してセル化
を行い、液晶を注入して液晶表示素子を製造した。

同時に10個の液晶表示素子を製造したが、対向電極基
板の対向電極と、能動素子基板の配線との間での短絡は
全く発生しなく、線欠陥を生じなかった。

これに対して、対向電極基板の対向電極をベタ電極と
した比較例の液晶表示素子では、10個の液晶表示素子中
１個にゴミとみられる短絡が発生した。

［発明の効果］本発明では、対向電極が能動素子に接続された画素電
極群に囲まれた表示部分に対向する部分と、その表示部
分に対向する部分を外部に接続するためのリード部分と
のみに形成されており、少なくともシール部では対向電
極が能動素子基板の配線と重ならないようにされてい
る。

このため、製造工程中で異物、塵等が混入したとして
も、基板間の短絡を生じにくい。特に短絡の危険の大き
いシール部においては、能動素子基板の信号線やゲート
線と対向電極とが対向していなく、基板間の短絡を生じ
る危険性が少なく、製造歩留が高いものとなる。

本発明は、このほか、本発明の効果を損しない範囲内
で種々の応用が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の代表的な例を示す平面図であり、第
１図（Ａ）は能動素子基板の画素と配線を示し、第１図
（Ｂ）は対向電極基板の対向電極を示す。第２図は、能動素子として薄膜トランジスタを使用した
アクティブマトリックス液晶表示素子の等価回路図。能動素子基板:1 薄膜トランジスタ:2 信号線:3 ゲート線:4 画素電極:5 端子部分:6 対向電極基板:7 対向電極:8

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】各画素毎に能動素子と、能動素子に接続さ
れた画素電極とが形成された能動素子基板と、対向電極
が形成された対向電極基板との間に液晶が挟持してなる
アクティブマトリックス型液晶表示素子において、対向
電極は画素電極群に対応して形成され、かつ、対向電極
は能動素子に接続された画素電極群に囲まれた表示部分
に対向する部分と、その表示部分に対向する部分を外部
に接続するためのリード部分とのみに形成され、基板間
導電部材によってリード部と能動素子基板とが導電接続
されてなることを特徴とするアクティブマトリックス型
液晶表示素子。
【請求項２】対向電極が能動素子に接続された画素電極
群に囲まれた表示部分に対向する長方形部分と、その長
方形部分を外部に接続するための長方形の頂点付近から
斜め方向に伸びたリード部分とのみに形成され、基板間
導電部材として導電性粒子を混入した接着剤を用いてリ
ード部と能動素子基板とが導電接着された特許請求の範
囲第１項記載のアクテイブマトリックス型液晶表示素
子。
【請求項３】画素毎に遮光膜が設けられてなる特許請求
の範囲第１項または第２項記載のアクテイブマトリック
ス型液晶表示素子。
【請求項４】駆動回路が能動素子基板上に形成されてな
る特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項記載の
アクテイブマトリックス型液晶表示素子。
【請求項５】反射型液晶表示素子として用いられる特許
請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項記載のアクテ
イブマトリックス型液晶表示素子。
【請求項６】能動素子が薄膜トランジスタである特許請
求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項記載のアクテイ
ブマトリックス型液晶表示素子。