JP3302321B2 - マトリクス基板及び該マトリクス基板を用いた液晶表示装置 - Google Patents

マトリクス基板及び該マトリクス基板を用いた液晶表示装置

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JP3302321B2 JP6528998A JP6528998A JP3302321B2 JP 3302321 B2 JP3302321 B2 JP 3302321B2 JP 6528998 A JP6528998 A JP 6528998A JP 6528998 A JP6528998 A JP 6528998A JP 3302321 B2 JP3302321 B2 JP 3302321B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング素子
によって各画素電極のスイッチをおこなうアクティブマ
トリクス基板及び該マトリクス基板を用いた液晶表示装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、スイッチング素子を各画素に
設けた液晶表示装置は、TN液晶をもちいる場合に広く
応用され、フラットパネルディスプレイとして、あるい
はプロジェクションテレビとして商品化されてきた。薄
膜トランジスタ(TFT)、ダイオード素子、メタル・
インシュレータ・メタル(MIM)素子などに代表され
る上記のスイッチング素子は、そのスイッチング特性に
より、比較的応答の遅い上記TN液晶における実質ライ
ン選択周期より長い間電圧印加状態を保持することによ
り液晶の光学スイッチ応答を助け、また、上記TN液晶
などのようにメモリ性(自己保持性)がない液晶に対し
て、上記電圧印加状態保持により1フレーム間の実質的
メモリ状態をもたらすものである。あるいは、各ライン
間、画素間に対して原理的にはクローストークを与え
ず、良好な表示特性を与える特徴がある。
【0003】近年では、上記TN液晶に対して、応答速
度の大きい強誘電性液晶(FLC)もその開発が進み、
これを用いた表示パネルやライトバルブなども発表され
ている。ここで、FLCを前記スイッチング素子を組み
合わせることにより、さらに良好な表示特性を得る可能
性がある。FLCと前記TFTを組み合わせた例として
は、USP4,840,462やProceeding
of the SID,vol.30,1989〔F
erroelectlic Liquid−Cryst
al Video Display〕などに示されてい
る。
【0004】以下、スイッチング素子として薄膜トラン
ジスタ(TFT)を用いた場合を例にとって説明する。
図4は、このような複数の画素電極に対応して複数のス
イッチング素子を設けた液晶表示装置の構造を表す。図
中、1はガラス基板であり、ガラス基板1上には周辺回
路8’、画素電極に対応したTFT2が設けられてい
る。ガラス基板とマトリクス基板13との間にシール部
7によって囲まれた領域があり、その領域に液晶11が
挟持されている。ここで、カラーフィルターは、マトリ
クス基板1側に設けることもできるし、対向基板3側に
設けることもできる。8は周辺回路部、9は画像表示部
である。対向基板3には、ITO(Indium Ti
n Oxide)などで構成した共通透明電極4が、マ
トリクス基板1に対向している表面のほぼ全面にわたり
形成されている。一方、マトリクス基板1側には、信号
転送のための配線はされているが、対向基板3のような
全面に形成された電極は基本的に存在しない。
【0005】また、本出願人が出願している特開平7−
182996号は、Si基板を使ったアクティブマトリ
ックス液晶表示装置を開示している。図5は、その液晶
表示装置の一例を示す断面図である。図中、21はマト
リクス基板を構成するSi基板、22はフィールド酸化
膜、23,29はNSG(Non doped Sil
icate Glass)、3はカラーフィルタを設け
た対向基板、7は封止剤、11は液晶、27は透明絶縁
膜である。Si基板21の下部を、くり抜き画像表示部
9を透明にしている。画素電極に接続されたTFT2な
どはフィールド酸化膜22、NSG23で固定されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、従来のこ
のような構成において、実際の液晶表示素子の取り扱い
上の問題点があるかどうかを検討したところ、以下のよ
うな点が明らかになった。
【0007】上述したように、液晶表示素子を構成して
いる基板は、ガラスなどの絶縁基板であり、静電チャー
ジの影響を受けやすいことが考えられる。静電チャージ
は、人体、あるいは、異種物質との接触などによって容
易に発生する。本発明者は、上述の構成の液晶表示素子
において、対向基板側、及び、マトリクス基板側、それ
ぞれから、静電プローブにより強制的にチャージを与え
る実験を試みた。
【0008】そうしたところ共通基板側からチャージを
与えた場合、静電プローブのチャージ量を±10〔k
V〕にしても、表示特性にほとんど影響がなかった。こ
の±10〔kV〕の帯電量は、通常ICの端子間への試
験にも用いられている人体による静電チャージ量(5k
V)の2倍に相当するチャージ量である。
【0009】マトリクス基板側からチャージを与えた場
合、静電プローブの帯電量を−5〔kV〕以上にする
と、表示欠陥が生じる場合があることがわかった。この
表示欠陥は、例えば、黒表示時に輝点となるものや、逆
に、白表示時に黒点となるもの、あるいは、これらの欠
陥が複数発生するもの、様々である。この原因として
は、通常マトリクス基板の画素電極が形成された面とは
逆の面が異種物質との接触の機会が多く、まずマトリク
ス基板の裏面に静電チャージが発生し、これに対応して
マトリクス基板表面(TFTが形成されている面)に電
荷が誘起され、その影響でTFT特性が劣化、あるい
は、誤動作しているためであると考えられる。
【0010】対向基板側からの静電チャージが、TFT
特性に影響を与えない理由は、対向基板に形成されたI
TO共通電極によるシールド効果によるものと発明者は
考えた。以上のような検討事実をもとに、本発明者は、
本発明を想起するに至ったのである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以上の
問題の解決し、静電気や外部のノイズによる表示欠陥の
発生を防止でき、ひいては安定した画像表示のおこなえ
る液晶表示装置を提供することである。
【0012】本発明の目的の一つは、マトリクス状に設
けられた複数の電極に対応して、スイッチング素子を複
数個設けたマトリクス基板であって、前記基板のスイッ
チング素子が設けられた面とは反対の面に導電層を設け
ており、更に、前記スイッチング素子が設けられた面に
取り出しパッドを設けており、前記導電層は該取り出し
パッドに電気的に接続されていることを特徴とするマト
リクス基板を提供することである。
【0013】本発明の更なる目的は マトリクス状に設
けられた複数の電極に対応して、スイッチング素子を複
数個設けたマトリクス基板と、前記複数の電極に対向す
る基板と、の間に液晶材料を配して構成される液晶表示
装置であって、前記マトリクス基板のスイッチング素子
が設けられた面とは反対の面に導電層を設けており、更
に、前記スイッチング素子が設けられた面に取り出しパ
ッドを設けており、前記導電層は該取り出しパッドに電
気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置を
提供することである。
【0014】本発明によれば、静電気や外部のノイズに
よる表示欠陥の発生を防止でき、ひいては安定した画像
表示のおこなえる液晶表示装置を提供することができ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】(参考形態1) 図1(a)は、本発明の参考形態1により構成されたア
クティブマトリックス液晶表示装置の断面図である。図
中、1はガラス基板であり、ガラス基板1上には、複数
の画素電極に対応してTFT2が設けられている。3
は、ITO膜で構成した共通電極が設けられた対向基板
であり、対向基板3には不図示のカラーフィルターが設
けられている。さらに、本参考形態では、TFTを形成
したガラス基板1の、TFTを形成していない面に光学
的にほぼ透明なITO膜5をスパッタ法により1400
Åの厚みで形成した。
【0016】本参考形態によるアクティブマトリックス
液晶表示装置において、マトリクス基板1の外部から+
10〔kV〕、あるいは、−10〔kV〕の静電チャー
ジを与えた場合でも、表示上何ら欠陥は生じなかった。
すなわち、本参考形態によるアクティブマトリックス液
晶表示装置は、通常の使用環境下において発生するであ
ろう静電気に対して十分な耐性があることがわかった。
【0017】本例では、導電層としてITOをマトリク
ス基板の裏面全面に形成した。導電層が設けられる面積
は、大きい方が望ましいが、必らずしも基板の全面に形
成される必要はない。導電層が形成される面積は、基板
の裏側面積の10%〜100%の範囲、より好ましくは
20%〜100%とするのが良い。また、図3(A)に
示すように基板1上にメッシュ状の導電層5を設けるこ
ともできるし、図3(B)に示すようにくし歯状の導電
層5を設けることもできる。
【0018】形成される導電層の厚みは、本発明の効果
が得られる範囲で選択できるが、一般的には100Å〜
1μmの範囲、好ましくは、500Å〜5000Å、よ
り好ましくは、1000Å〜2000Åの範囲とするの
が良い。
【0019】(実施形態1) 図1(b)は、本発明の実施形態1により構成されたア
クティブマトリックス液晶表示装置の断面図である。図
1(a)と同じ符号は同じ部位を表す。本実施形態で
は、TFTを形成したガラス基板1の、TFTを形成し
ていない面にITO膜5を形成した。さらに、ITO膜
5の電位を固定するために、銀ペースト6を用いてTF
Tが形成されている面に形成されている外部電極取り出
しパッド12と電気的に接続させた。
【0020】本実施形態によるアクティブマトリックス
液晶表示装置において、マトリクス基板側に外部から+
10〔kV〕、あるいは、−10〔kV〕の静電チャー
ジを与えた場合でも、表示上何ら欠陥は生じなかった。
【0021】すなわち、本実施形態によるアクティブマ
トリックス液晶表示装置は、通常の使用環境下において
発生するであろう静電気に対して十分な耐性があること
がわかった。さらに、本実施形態においては、ITO膜
5は外部から電位を固定するようにしているため、単に
静電チャージに対してシールド効果があるだけでなく、
周囲環境の電気的ノイズに対してもシールド効果があっ
た。
【0022】(参考形態2) 図2(a)は、本発明の参考形態2により構成されたア
クティブマトリックス液晶表示装置の断面図である。
考形態2では、Si基板で作製した液晶表示装置で、く
りぬき面の保護ガラス13にITO膜5をあらかじめ堆
積しておいてから、半導体基板21のくりぬき面に接着
させた。ITO膜は、故意に電位はとっていない。IT
O膜は、保護ガラスのどちらの面でも構わないが、傷が
つきにくいことから、図のように、くりぬき面側につけ
た方が良い。
【0023】(参考形態3) 図2(b)は、本発明の参考形態3により構成されたア
クティブマトリックス液晶表示装置の断面図である。
考形態3では、参考形態2に加えて、ITO膜5の電位
を固定する手段を付加した。電位の固定は、ITO膜5
つき保護ガラスを接着する際、導電ペーストのような導
電性接着剤6を用いる。ITO膜が接着される部分は、
周辺回路が形成されたBulk−Si部分であり、そこ
は回路を駆動するための電源電圧につられている。した
がって、実施形態1のようにシールド膜としてのITO
膜5の電位をとるための新たな電極を設ける必要はな
い。
【0024】(実施形態2) 以上の実施形態1及び参考形態1〜3では、スイッチン
グ素子としてTFTを用いた場合について述べたが、先
述したようなダイオード素子、MIM素子についても同
様の効果があることは言うまでもない。また、透過型の
液晶表示装置についてのみ述べたが、本発明をするに至
った問題点は、何も透過型に限定されるものではない。
反射型の液晶表示素子にも本発明の構成は適用できる。
その場合、ITO膜のような透明導電膜を用いる必要は
なく、他の不透明な金属(例えば、Al,Cr,Ta,
Ti,Cuなど)を用いることができる。この場合で
も、本発明の実施形態1 並びに 参考形態1乃至参考形
態3に示した形態を採用できるのはもち論のこと、これ
ら形態を適宜アレンジして用いることができる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、静電気や外部のノイズ
による表示欠陥の発生を防止でき、ひいては安定した画
像表示のおこなえる液晶表示装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考形態1と実施形態1の液晶表示装置を示す
模式的断面図。
【図2】参考形態の液晶表示装置を示す模式的断
面図。
【図3】本発明に適用可能な導電層の配置例を示す摸式
図。
【図4】従来の液晶表示装置を示す摸式図。
【図5】従来の液晶表示装置を示す摸式図。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 TFT(薄膜トランジスタ) 3 対向基板 4 対向電極 5 導電膜 6 銀ペースト 8 周辺回路部 8’ 周辺回路 9 画像表示部 12 取り出し電極 21 半導体基板 22 フィルター酸化膜 23,29 NSG 26 液晶 27 透明絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1368 G02F 1/1345 G02F 1/1365 H01L 29/786

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリクス状に設けられた複数の電極に
    対応して、スイッチング素子を複数個設けたマトリクス
    基板であって、前記基板のスイッチング素子が設けられ
    た面とは反対の面に導電層を設けており、更に、前記ス
    イッチング素子が設けられた面に取り出しパッドを設け
    ており、前記導電層は該取り出しパッドに電気的に接続
    されていることを特徴とするマトリクス基板。
  2. 【請求項2】 前記導電層は、前記マトリクス基板の前
    記導電層が設けられる面の10〜100パーセントの範
    囲の面積で設けられる請求項1に記載のマトリクス基
    板。
  3. 【請求項3】 前記面積は、20〜100パーセントの
    範囲にある請求項2に記載のマトリクス基板。
  4. 【請求項4】 前記導電層は、全面に設けられる請求項
    に記載のマトリクス基板。
  5. 【請求項5】 前記導電層は、メッシュ状に設けられる
    請求項に記載のマトリクス基板。
  6. 【請求項6】 前記導電層は、くし歯状に設けられる請
    求項に記載のマトリクス基板。
  7. 【請求項7】 前記導電層の層厚は、100オングスト
    ローム〜1ミクロンの範囲にある請求項1に記載のマト
    リクス基板。
  8. 【請求項8】 前記導電層の層厚は、500オングスト
    ローム〜5000オングストロームの範囲にある請求項
    7に記載のマトリクス基板。
  9. 【請求項9】 前記導電層の層厚は、1000オングス
    トローム〜2000オングストロームの範囲にある請求
    項8に記載のマトリクス基板。
  10. 【請求項10】 前記導電層は、光学的にほぼ透明な膜
    から選択される請求項1に記載のマトリクス基板。
  11. 【請求項11】 前記透明な膜は、ITO(Indium Tin Oxi
    de)である請求項10に記載のマトリクス基板。
  12. 【請求項12】 前記導電層は、Al,Cr,Ta,Ti,Cuの中か
    ら選択される請求項1に記載のマトリクス基板。
  13. 【請求項13】 マトリクス状に設けられた複数の電極
    に対応して、スイッチング素子を複数個設けたマトリク
    ス基板と、前記複数の電極に対向する基板と、の間に液
    晶材料を配して構成される液晶表示装置であって、前記
    マトリクス基板のスイッチング素子が設けられた面とは
    反対の面に導電層を設けており、更に、前記スイッチン
    グ素子が設けられた面に取り出しパッドを設けており、
    前記導電層は該取り出しパッドに電気的に接続されてい
    ことを特徴とする液晶表示装置。
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