JP3265687B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表示装置に関するもので
あり、特に非線形素子を備えた液晶表示装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】有力な平面ディスプレイであるアクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置が大量生産され始めてい
る。平面ディスプレイは、空間占有スペースが小さく、
軽量であることから、携帯コンピューターの表示装置や
産業用機械の表示部などに使用されている。将来は、画
面の大型化や高精細化が進み、家庭用のテレビジョンの
応用が期待される。薄膜トランジスタを駆動素子に用い
た液晶表示装置では、高精細化の有力な手段として駆動
回路を絵素と同一基板に構成する方法がある。従来の駆
動回路内蔵型の液晶表示装置の構造の一部を、分かりや
すく斜視図で図５に示す。図５は液晶表示装置の対向基
板の一部を切りとったように見た模視図である。

【０００３】ガラス基板５０１上に薄膜トランジスタで
構成されたＸ側駆動回路５０２と、Ｙ側駆動回路５０３
が封止部５０４の外側に構成されており、Ｘ側駆動回路
５０２からはデータライン５０５が、Ｙ側駆動回路５０
３からはゲートライン５０６が、それぞれ封止部５０４
を通過して表示領域に延びており、このデータライン５
０５とゲートライン５０６の交差部に、絵素５０７に信
号を与える薄膜トランジスタが構成されている。薄膜ト
ランジスタのソース領域とデータライン５０５はスルー
ホール５０８を通して、またドレイン領域と絵素電極５
０７はスルーホール５０９を通してそれぞれ電気的に接
続されている。データライン５０５の信号はゲート電極
５１０の電位によって絵素電極５０７に伝えられる。

【０００４】また、Ｘ側駆動回路とＹ側駆動回路には外
部端子５１１、５１２が接続されている。この外部端子
には、画像表示に必要なビデオ信号や駆動回路を駆動す
るためのクロック信号、駆動電位信号が伝えられる。

【０００５】絵素電極５０７が構成されている基板５０
１と共通電極が形成されている対向基板５１３の間に液
晶を封入してアクティブマトリクス型の液晶表示装置が
構成されている。

【０００６】図５の液晶表示装置の絵素電極が形成され
ている基板の平面図を図６に示した。

【０００７】Ｘ側駆動回路６０２から延びたデータライ
ン６０５と、Ｙ側駆動回路６０３から延びたゲートライ
ン６０６は、それぞれ液晶封止部６０４を通過して表示
領域に達し、データライン６０５とゲートライン６０６
の交差部に薄膜トランジスタが構成されている。

【０００８】図７は、アクティブマトリクス基板の概略
平面図である。データライン７０５とゲートライン７０
６の交差部に絵素をスイッチングする薄膜トランジスタ
７１６が形成される。動画像を十分表現できるのに必要
な画素数は、Ｘ側で４００列程度、Ｙ側で３００行程度
である。すると従来のように駆動回路内蔵の液晶表示装
置の場合には、４００本以上のデータラインと、３００
本以上のゲートラインが液晶封止部７０４を通過する構
造となっていた。

【０００９】さらに、従来の液晶表示装置の液晶封止部
付近の、図６のＡ−Ａ’に沿った断面の模式図を図８に
示す。

【００１０】ガラス基板８０１上に薄膜トランジスタが
形成されており、そのドレイン領域８１７に絵素電極８
０７が接続されている。絵素電極８０７は、酸化珪素膜
でできた層間絶縁膜８１８上に被着形成されている。ま
た、共通電極８２０が形成された対向基板８１３とガラ
ス基板８０１の間に液晶８２１が封止されている。ま
た、駆動回路は液晶封止部８０４の外側に構成されてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
の液晶表示装置の構造では、液晶封止部を通過する配線
が、データラインとゲートライン合わせて数百本ある。
そのため高温多湿の使用環境ではデータラインやゲート
ラインと液晶封止部との界面から水分や二酸化炭素、酸
化窒素などの成分が侵入することにより、液晶が劣化し
表示特性が著しく低下するために、液晶表示装置を長期
間使用できない問題点があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板間
の封止部の内側に液晶が挟持されてなり、前記一対の基
板の一方の基板の前記封止部の内側にはトランジスタ
と、前記トランジスタ上に酸化シリコンの層間絶縁膜及
び有機膜を介して配置された絵素電極と、前記トランジ
スタを駆動する駆動回路と、前記駆動回路上に前記絵素
電極と同ー膜からなり上記駆動回路を外部で発生した静
電気から保護するため導電性膜とを具備し、前記一対の
基板の他方の基板上には前記絵素電極に対向して配置さ
れ、且つ前記駆動回路に対向する領域には配置されてい
ない共通電極を具備し、前記一方の基板上の前記封止部
に対向する領域には前記有機膜が配置されていないが前
記酸化シリコンの層間絶縁膜が配置されていることを特
徴とする。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例を図面を参照
しながら説明する。

【００１４】図１は、液晶表示装置の内部構造が分かり
やすく、対向基板の一部を除いて表現した模式的な斜視
図である。

【００１５】ガラス基板１０１上に薄膜トランジスタで
回路が組まれたＸ側駆動回路１０２とＹ側駆動回路１０
３が構成されている。これらの駆動回路は液晶封止部１
０４より内側の表示領域側に配置されている。Ｘ側駆動
回路からはデータライン１０５が、Ｙ側駆動回路からは
ゲートライン１０６が表示領域に延びている。データラ
イン１０５は表示領域の絵素１０７のスイッチングをす
る薄膜トランジスタのソース領域にスルーホール１０８
を通して電気的に接続され、また薄膜トランジスタのド
レイン領域はスルーホール１０９を通して絵素１０７に
電気的に接続されている。またゲートライン１０６は、
この表示領域のスイッチングするようそれぞれの薄膜ト
ランジスタのゲート電極１１０も兼ねている。薄膜トラ
ンジスタが形成されたガラス基板１０１と共通電極が形
成された対向基板１１３で液晶を挟み、液晶封止部１０
４で封入している。さらに、Ｘ側駆動回路１０２には、
クロック信号、ビデオ信号などの配線が接続され、液晶
封止部１０４を通過して外部端子１１１につながってい
る。また、Ｙ側駆動回路でも同様にクロック信号などの
配線が接続され、外部端子１１２につながっている。ま
た、Ｘ側駆動回路とＹ側駆動回路の上部には、有機薄膜
が被着形成され絵素電極と同じ材質の導電性膜１１４が
有機薄膜上に被着形成されている。

【００１６】さらに、、対向基板１１３に被着形成され
た共通電極と導電性膜１１４を導電性材１１５で電気的
に接合している。

【００１７】図２に、発明の液晶表示装置の薄膜トラン
ジスタが形成されているアクティブマトリクス基板の一
部を拡大した平面図を示した。駆動回路は液晶封止部２
０４の内側の表示領域側に構成され、Ｘ側駆動回路２０
２から表示領域に延びたデータライン２０５と、Ｙ側駆
動回路２０３からゲートライン２０６の交差部に薄膜ト
ランジスタが構成されている。また、ビデオ信号やクロ
ック信号などを供給する駆動回路に必要な配線２１１、
２１２が、駆動回路から外部に延びている。また、絵素
電極の開口率を上げるために、ゲートラインと絵素電極
の一部を重ね、さらにソースラインと絵素電極の一部を
重ねている。つまり、ゲートラインとデータラインは、
表示領域の絵素部分以外の領域でアクティブマトリクス
背面から入射する光を遮る遮光膜となっている。このと
き、ゲートラインやソースラインと絵素電極の間には厚
さが１μｍ以上の有機薄膜が形成されているため、絵素
電極に印加された信号の歪は、ほとんど発生しない。

【００１８】図１の液晶表示装置の絵素電極が形成され
ているアクティブマトリクス基板の概略平面図を図３に
示した。

【００１９】Ｘ側駆動回路３０２からデータライン３０
５とＹ側駆動回路３０３からゲートライン３０６が表示
領域に延び 、データラインとゲートラインの交差部に
薄膜トランジスタ３１６と絵素電極が形成されている。

【００２０】液晶封止部３０４より表示領域側の内側に
駆動回路が構成されているため、Ｘ側駆動回路３０２か
ら延びた数百本のデータライン３０５と、Ｙ側駆動回路
３０３から延びた数百本のゲートライン３０６はそれぞ
れ液晶封止部３０４を通過することはない。

【００２１】このように液晶封止部を通過する配線がほ
とんどないため、表示領域に侵入する液晶を劣化する原
因となる水分やガスは極端に減少する。よって、安定し
た高品質の画質の液晶表示装置を、今までより１０倍以
上の長期に渡って使用することが可能になった。

【００２２】次に、図２のＡ−Ａ’線に沿ったアクティ
ブマトリクス基板の断面図を図４に示す。この図では図
１で表現できなかった層間絶縁膜が示されている。ガラ
ス基板４０１上に薄膜トランジスタで構成された駆動回
路４０２が液晶封止部より表示領域側に構成されてい
る。表示領域の薄膜トランジスタで信号が印加される絵
素４０７は、酸化シリコン膜でできた層間絶縁膜４１８
と有機薄膜４１９上に形成されている。

【００２３】有機薄膜４１９の形成により表示領域の表
面は平坦となり、絵素電極４０７はこの平坦な平面の上
に形成されるため、対向基板４１３の共通電極４２０と
絵素電極４０７の間隔はどの部分でも均等になるため、
液晶の旋回度が同じとなり均一な高品質の表示が可能と
なった。

【００２４】図４において液晶封止部４０４の下には有
機薄膜４１９は形成していない。これは有機薄膜を通じ
て水分等が液晶中に進入し液晶を劣化させるのを防ぐた
めである。

【００２５】また、対向基板４１３の共通電極４２０は
ガラス基板４０１上の駆動回路４０２と対向する部分を
除去してある。通常、対向基板４１３はガラス基板４０
１と張り合わせる時点で必要な大きさに切断してある。
従って液晶の配向材を塗布しラビング処理を行う際、対
向基板４１３では基板端から表示部までの距離が非常に
小さいので、表示部分のラビングが基板端部の影響を受
けて乱れ、液晶の配向が乱れることがあり、これは超小
型の液晶表示装置などでは特に顕著であった。上記のよ
うに駆動回路４０２と対向する部分の共通電極４２０を
除去することでラビングの乱れを途中で切ることが出
来、より均一な表示が可能になった。

【００２６】

【発明の効果】従来例の図８にみるように、層間絶縁膜
８１８上に直接絵素電極８０７が形成されると、絵素電
極８０７は層間絶縁膜８１８の縦方向の形状に応じて、
段差のある断面形状となり、共通電極８２０と絵素電極
８０７の間隔が不均一となる結果、表示特性にムラが生
じてしまった。ところが、本発明のように、層間絶縁膜
４１８上の有機薄膜４１９は、層間絶縁膜４１８の断面
形状に関わりなく、表面が平坦になる。そこで、この表
面が平坦な有機薄膜４１９上に形成された絵素電極４０
７は断面形状が平坦となり、絵素電極４０７と共通電極
４２１の間隔が表示領域全体に渡って均一となるので、
表示ムラがない、コントラストの高い表示が得られる。

【００２７】また、駆動回路上には有機薄膜４１９を挟
んで絵素電極と同時に形成した導電性膜４１４があり、
この導電性膜は導電性材４１５を通じて、共通電極４２
０と電気的に接合されている。この結果、外部環境の変
化により駆動回路周辺で発生した静電気が共通電極に流
れ込むので、静電気から駆動回路を保護することができ
る利点があり、乾燥した環境でも十分使用できる駆動回
路内蔵の液晶表示装置を製造できる。

【００２８】また、ガラス基板４０１と対向基板４１３
の間隔を数μｍに調整するため、硬度の高い粒子を絵素
が形成されたアクティブマトリクス基板上に散布し、対
向基板を重ね合わせるが、このとき硬度の高い粒子が駆
動回路上にあっても、駆動回路上には絵素と同じ材質の
導電性膜４１４があるため、駆動回路に損傷は発生しな
い。

【００２９】さらに、駆動回路上には、有機薄膜４１９
が密着し、有機薄膜と液晶封止部の界面も良好に密着す
るため、外部環境から液晶の劣化の原因となる水分やガ
スが液晶内部に侵入しないので、高品質の表示特性を長
期間維持することができる。

【００３０】さらに、Ｘ側、Ｙ側のそれぞれの駆動回路
上には、有機薄膜４１９を挟んで絵素電極の材質の導電
性膜を、絵素電極と同時に形成する。これによってアク
ティブマトリクス基板の駆動回路の最上部と、表示領域
の最上部の高さが同じになるので、液晶の配向剤を基板
に塗布して、ロールでラビングする際に、表示領域の端
部のラビングムラがなくなり、表示領域全面に渡って高
品質な表示特性の画面を実現することができた。

【００３１】さらに、従来の駆動回路が同一基板に形成
されている液晶表示装置の場合には、駆動回路が液晶封
止部の外部に形成されていたため、データラインやゲー
トラインとほぼ同じ数の配線が液晶封止部を通過してい
たため、データラインやゲートラインの段差部分と液晶
封止部の界面から、液晶を劣化させるガスや、水分が表
示領域に侵入し、液晶の特性を劣化させ、表示特性が低
下する問題点があった。

【００３２】しかし、本発明の構造では、液晶封止部を
通過する配線数は高々２０本で、従来の４０分の１以下
になるため、表示領域に侵入するガスや水分が著しく減
少する。このため、従来より極めて長い期間使用できる
高品質の液晶表示装置を製造できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の液晶表示装置の斜視構造図。

【図２】 本発明の液晶表示装置のアクティブマトリク
ス基板の平面図。

【図３】 本発明の液晶表示装置のアクティブマトリク
ス基板の概略平面図。

【図４】 本発明の液晶表示装置の断面図。

【図５】 従来の液晶表示装置の斜視構造図。

【図６】 従来の液晶表示装置のアクティブマトリクス
基板の平面図。

【図７】 従来の液晶表示装置のアクティブマトリクス
基板の概略平面図。

【図８】 従来の液晶表示装置の断面図。

【符号の説明】

101、201、301、401、501、601、701、801 …ガラス基板 102、202、302、402、502、602、702、802 …Ｘ側駆動回路 103、203、303、503、603、703 …Ｙ側駆動回路 104、204、304、404、504、604、704、804 …液晶封止部 105、205、305、505、605、705 …データライン 106、206、306、406、506、606、706、806 …ゲートライン 107、207、407、507、607、807 …絵素電極 108、208、508、608 …データラインとソ
ース領域のスルーホール 109、209、409、509、609、809 …絵素電極とゲート
ラインのスルーホール 110、210、510、610 …ゲート電極 111、211、311、511、611、711 …Ｘ側駆動回路の外
部配線 112、212、312、512、612、712 …Ｙ側駆動回路の外
部配線 113、413、513、813 …対向基板 114、414 …絵素電極と同じ導
電性薄膜 115、215、315、415 …導電性材 316、716 …薄膜トランジスタ 417、817 …ドレイン領域 418、818 …層間絶縁膜 419 …有機薄膜 420、820 …共通電極 421、821 …液晶

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−68727（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156725（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−157827（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−234134（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−73666（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−177481（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−251723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−130927（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−9328（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−128475（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−54679（ＪＰ，Ｕ) 実願 平２−45085号（実開 平４− 6030号）の願書に添付した明細書及び図 面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) 実願 平２−18227号（実開 平３− 110486号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1343 G02F 1/1368 G02F 1/1339 505

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間の封止部の内側に液晶が
   挟持されてなり、前記一対の基板の一方の基板の前記封
   止部の内側にはトランジスタと、前記トランジスタ上に
   酸化シリコンの層間絶縁膜及び有機膜を介して配置され
   た絵素電極と、前記トランジスタを駆動する駆動回路
   と、前記駆動回路上に前記絵素電極と同ー膜からなり上
   記駆動回路を外部で発生した静電気から保護するため導
   電性膜とを具備し、前記一対の基板の他方の基板上には
   前記絵素電極に対向して配置され、且つ前記駆動回路に
   対向する領域には配置されていない共通電極を具備し、
   前記一方の基板上の前記封止部に対向する領域には前記
   有機膜が配置されていないが前記酸化シリコンの層間絶
   縁膜が配置されていることを特徴とする液晶表示装置。