JP3380855B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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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、液晶表示装置に関
するもので、特に画素を駆動するスイッチング素子とし
て2端子非線形素子を有する液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶表示装置は、低消費電力、薄
型、軽量であるという特徴から、パーソナルコンピュー
ター、ワードプロセッサ、オフィスオートメーション用
の端末表示装置、テレビジョンなどの表示用途に使用さ
れてきており、より大容量表示、高画質が求められてい
る。
【0003】従来の液晶表示装置は、TN(Twist
ed Nematic)方式あるいはSTN(Supe
r Twisted Nematic)方式において、
電圧平均化法による単純マトリクス駆動が採用されてい
た。しかし、この方式では走査線数の増加によってコン
トラスト比が十分に得られなくなるため、大容量表示に
適さない。
【0004】そこで、表示画面を構成している個々の画
素にスイッチング素子を設け、アクティブ駆動により表
示を行う液晶表示装置が開発されている。上記スイッチ
ング素子としては、薄膜トランジスタや2端子非線形素
子が用いられているが、構造が簡単で、製造コストの面
で有利な2端子非線形素子を用いた液晶表示装置が有望
視されている。これらのスイッチング素子の中でも、金
属−絶縁体−金属(Metal−Insulator−
Metal,以降MIMと呼ぶ。)構造を有するMIM
素子は実用化がなされている。
【0005】図8は、従来のMIM素子を用いた液晶表
示装置における、1画素を示す平面図である。また、図
9は、図8のD−D’線による断面図である。1つの画
素108は、ガラス基板101の表面101a上に形成
された画素電極102、信号配線103、および斜線に
て示されるMIM素子104から構成される。MIM素
子104は、信号配線103から分岐した下部電極10
3aと、この下部電極103a上に形成された絶縁体か
らなる絶縁膜105と、絶縁膜105を覆う上部電極1
06とから構成された2端子非線形素子である。一般
に、下部電極103aにはタンタル(Ta)、絶縁膜1
05には酸化タンタル(TaOX)、上部電極106に
はクロム(Cr)、チタン(Ti)またはアルミニウム
(Al)が用いられている。
【0006】このようなMIM素子104が各画素に設
けられたガラス基板101に対し、対向電極が形成され
た対向側基板を対向配設し、両基板間に液晶を封入する
ことにより液晶表示装置が製造される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記MIM
素子104の絶縁膜105の厚さは500〜700オン
グストローム程度であるため、電気的耐圧が低く、液晶
表示装置の製造工程中で生じる静電気によって容易に絶
縁破壊され得る。この結果、MIM素子104の上下電
極が短絡し、MIM素子104がスイッチング素子とし
て機能しなくなった画素は、画面上に点欠陥として現
れ、液晶表示装置を製造する上で歩留まりが悪化する。
このため、静電気対策として、製造工程中の湿度管理、
作業者をアースすること、イオンシャワーなどが行われ
ているが、完全にMIM素子の絶縁破壊を防止すること
はできていない。
【0008】また、前記MIM素子の絶縁破壊による点
欠陥は、画素が配列された部分の端で生じ易い。そこ
で、MIM素子を絶縁破壊から保護する目的で、表示を
行う画素が設けられた表示領域の外に、導電部材を形成
することやMIM素子を有するダミー画素を形成するこ
とが行われている。表示領域外に導電部材を形成する方
法は、例えば特公平4−22499に開示され、表示領
域外に前記ダミー画素を形成する方法は、例えば特開平
3−45934、特開平5−142578または特開平
5−196970に開示されている。
【0009】上記導電部材は製造工程中に生じた静電気
の電荷を放出して電荷の蓄積を回避するため形成され、
ダミー画素はそれに備わったMIM素子が絶縁破壊され
ることによって電位差を緩和するために形成されてい
る。
【0010】しかしながら、上述した方法では点欠陥を
低減することはできても、表示した際の液晶表示装置の
美観を損なってしまう恐れがある。例えば、導電部材は
表示用画素が配列された表示領域の直ぐ近傍に配置さ
れ、表示領域と導電部材とが隣接し、点灯表示された液
晶表示装置を眺めた際に、表示に寄与しない上記導電部
材のパターンが必然的に視野に入ってしまうので、美観
の点で好ましいものではない。
【0011】一方、ダミー画素が形成されている場合で
も、点灯表示された表示画素を見たときに、ダミー画素
のパターンが直接視野に入ってしまうので、同様に美観
上好ましくない。特に、表示領域である表示画素配列部
分の近傍位置にダミー画素がある場合、ダミー画素は、
表示領域とは電気的に独立させ駆動させない構成として
いるが、表示領域の表示画素を駆動する際の影響を受け
て、ダミー画素の帯電による点灯がある為に、さらに見
苦しくなる。通常、画素のピッチは、数100μm(隣
接する画素間の離隔距離は数10μm)であるため、カ
バー等によってダミー画素のみを覆い隠すことは、高い
精度が要求され、場合によっては表示領域の一部をも覆
い隠すこともあり不具合が生じる。また、ダミー画素の
画素電極に金属電極を使用して遮光し、点灯を避ける方
法もあるが、美観上の問題が残り、また、ダミー素子の
破壊を確認することが容易でないので不具合である。
【0012】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、表示画素のMIM素子を
工程中に生じた静電気による絶縁破壊から保護するため
のダミー画素を、表示の美観を損なうこと無く配設でき
る液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、第1の基板と第2の基板との間に液晶が設けられ、
表示領域の外側に非表示領域が設けられた液晶表示装置
において、該表示領域にマトリクス状に設けられた複数
の表示画素の各々が、第1の基板に形成された該表示領
域から該非表示領域にわたって配線された信号配線と接
続された電極を一方とする一対の電極で絶縁膜が挟まれ
た表示用の2端子非線形素子にて各別に駆動され、該非
表示領域内であって、該表示領域の終端から距離をおい
た部分に設けられたダミー画素の各々が、第1の基板に
形成された該信号配線と接続された電極を一方とする一
対の電極で絶縁膜が挟まれたダミー用の2端子非線形素
子にて各別に駆動され、2端子非線形素子を構成する一
対の電極のうち絶縁膜と第1の基板との間に形成されて
いる電極の端部に沿って形成される絶縁膜の段差部の距
離が、一つの表示画素に対して形成される表示用の2端
子非線形素子よりも一つのダミー画素に対して形成され
るダミー用の2端子非線形素子の方が長いことにより上
記目的が達成される。
【0014】本発明にあっては、表示領域の外側の非表
示領域であって、非表示領域の終端から距離を置いた部
分にダミー画素が設けられ、ダミー画素の各々が、表示
用の2端子非線形素子よりも絶縁破壊し易いダミー用の
2端子非線形素子にて各別に駆動されるので、静電気を
受けると、ダミー用の2端子非線形素子が表示用の2端
子非線形素子よりも優先的に絶縁破壊する。
【0015】液晶表示装置の外周部は、液晶セルのベゼ
ルおよび組込まれる製品の外カバーによって、液晶セル
のシール部近傍まで覆われるので、ダミー画素は直接視
野に入らず、美観が損なわれることは無い。また、ダミ
ー画素の画素電極は透明のままで良いので、点灯させる
ことによりダミー素子の絶縁破壊を確認することが容易
となる。
【0016】また、ダミー用の2端子非線形素子は、そ
の素子面積を表示用の2端子非線形素子の素子面積より
も小さくすると、耐圧が低くなって優先的に破壊され
る。このとき、ダミー用の2端子非線形素子を1信号配
線あたり複数個配設しておくと、複数回の静電気発生に
対しても対処できる。また、素子面積を表示領域外に向
かって順次小さくなるように複数のダミー用の2端子非
線形素子を設けておくと、表示領域に遠い側から絶縁破
壊を発生させることが可能となる。
【0017】また、上部電極と下部電極とが重なる部分
において、下部電極の側面を覆う絶縁膜の段差部は、絶
縁膜の膜質が悪くなり易く、また電界集中が生じるため
絶縁破壊が生じ易い。従って、ダミー用の2端子非線形
素子は、前記段差部の距離を、表示用の2端子非線形素
子における段差部距離より長くすることによっても、同
様に優先的に絶縁破壊される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を具体的に
説明する。
【0019】(第1実施例)図3は、第1実施例におけ
る液晶表示装置18の外観を示す正面図であり、図1は
その液晶表示装置18の素子側基板1のC部分を拡大し
て示す平面図、図2は素子側基板1に液晶層を挟んで貼
り合わせられる対向側基板12のC部分を拡大して示す
平面図である。図4は素子側基板1の1画素を示す平面
図、図5は図4のA−A’線による断面図である。
【0020】この液晶表示装置は、間に表示媒体として
の液晶を挟んで対向配設した、素子側基板1と対向側基
板12とを有し、図3に示すように、液晶シール部9の
直ぐ近傍の液晶セル内側に非表示領域が設けられ、その
非表示領域の内側に表示領域Bが設けられている。上下
の2つの非表示領域内には、一部をC、つまり図1で示
すダミー用のMIM素子11a、11b、11c、11
d、11eを各々有するダミー画素10a、10b、1
0c、10d、10eが形成されている。
【0021】上記素子側基板1には、ガラス基板1の表
面1aに、表示領域Bから非表示領域までにわたって複
数の信号配線3が形成されている。この信号配線3の各
々は、同様にガラス基板1の表面1aに形成された、外
部端子である素子側端子15に接続されている。この信
号配線3の各々に沿い、表示領域Bにおいては表示画素
8が複数設けられ、一方の非表示領域においては5種類
のダミー画素10a、10b、10c、10d、10e
が設けられている。
【0022】上記表示画素8は、信号配線3の各々に沿
って設けられた画素電極2と、図2に示す対向側基板1
2の表面12aに帯状に複数形成された対向電極13と
が対向する部分で構成されている。この表示画素8の駆
動は、前記信号配線3と画素電極2とに接続されたMI
M素子4を介して行われる。一方、ダミー画素10a等
は、素子側基板1に形成されたダミー用画素電極と、対
向側基板12の表面12aに形成された対向電極14と
が対向する部分で構成される。このダミー画素10a、
10b等の駆動は、ダミー用のMIM素子11a、11
b等を介して行われる。
【0023】上記MIM素子4とダミー用のMIM素子
11a、11b等とは同一の構成であるが、後者の素子
面積の方が前者の素子面積よりも小さくしてあり、か
つ、後者の素子面積は11eから11aに順次小さくな
るようにした。MIM素子の構成は、図4および図5に
示すように、絶縁膜5を挟んで下側に下部電極3aが、
上側に上部電極6が設けられている。下部電極3aは信
号配線3から分岐した部分からなる。上部電極6は、表
示領域Bにおいては画素電極2に接続され、非表示領域
においてはダミー用画素電極に接続されている。
【0024】上記対向電極13は、信号配線3に交差、
たとえば直交する方向に画素電極2に重なるように行毎
に形成され、対向側基板12に設けられた、外部端子で
ある対向側端子16に接続される。また、対向電極14
は、対向側端子16とは別に設けた端子17に接続され
る。
【0025】次に、かかる構成の液晶表示装置の製造方
法について説明する。
【0026】先ず、素子側基板1を以下のようにして作
製する。素子側基板であるガラス基板1の表面1aに、
信号配線3およびMIM素子4の下部電極3aとなる第
1の導電体、例えばタンタル(Ta)薄膜がスパッタリ
ング法により形成される。
【0027】次に、フォトリソグラフィー工程によっ
て、第1の導電体のパターンニングを行ない、表示画素
8においてMIM素子4の下部電極3aと信号配線3と
を得る。さらに、陽極酸化法によって、少なくとも下部
電極3aの上に絶縁膜5を形成する。
【0028】次に、MIM素子4の上部電極6となる金
属薄膜、例えばチタン(Ti)薄膜を、スパッタリング
法およびフォトリソグラフィー法により形成する。
【0029】次に、同様にして、画素電極2をITO
(Indium Tin Oxide)にてパターンニ
ング形成する。本実施例においては、表示画素8におけ
るMIM素子4の面積を、図4に示す平面図において、
4μm(Ta幅)×4μm(Ti幅)とした。
【0030】以上のようにして形成されたMIM素子4
を有する表示画素8が配列された部分は、実際に画面を
表示する表示領域Bを構成する。また、以上の表示画素
8の形成と同時に、表示領域Bの外側である非表示領域
に、ダミー用のMIM素子11a、11b、11c、1
1d、11eを各々有するダミー画素10a、10b、
10c、10d、10eを以下のように形成する。すな
わち、このダミー画素10a、10b、10c、10
d、10eは表示画素8と基本構成材料が同じであるの
で、表示画素8と同時に形成した。ダミー画素10a等
の形成位置は、表示領域Bの外側であって、表示領域B
の終端から距離をおいた液晶シール部9の直ぐ近傍の液
晶セル内とした。また、ダミー用のMIM素子11a、
11b、11c、11d、11eは、信号配線3上に形
成した。
【0031】なお、素子側端子15は、信号配線3を形
成するときに同時に形成してもよく、あるいは別工程で
形成してもよい。以上により素子側基板1が製造され
る。
【0032】一方、対向側基板12は、対向側基板であ
るガラス基板12の表面12aに対向電極13と14と
を、ITOで同様にしてパターニング形成する。また、
これと同時に、あるいは別工程で対向側端子16および
端子17を形成する。
【0033】以上のようにして製造された素子側基板1
と対向側基板12とを対向させて貼り合わせ、両基板1
と12との間に液晶を封入することにより、本実施例の
液晶表示装置が製造される。
【0034】かかる構成の液晶表示装置においては、ダ
ミー画素10a、10b、10c、10d、10eを、
1信号配線あたり5個、前記表示領域Bの外であって、
表示領域Bの終端から距離をおいた、液晶シール部9の
直近傍のセル内に形成した。ダミー画素は、1信号配線
あたり1個でも有効であるが、ダミー用のMIM素子1
1aなどの形成不良によるダミー用のMIM素子の不
在、および複数回の静電気の発生に対処するために、複
数個配設するとより好ましくなる。
【0035】また、ダミー画素10a、10b、10
c、10d、10eに形成されたダミー用のMIM素子
11a、11b、11c、11d、11eの素子面積
は、表示画素8のMIM素子4より小さくし、かつ、表
示領域Bの終端から遠ざかるほど順次小さく、つまり1
1eから11aに順次小さくなるようにした。たとえ
ば、ダミー用のMIM素子11eの素子面積は3.5μ
m(Ta幅)×4μm(Ti幅)とし、ダミー用のMI
M素子11dの素子面積は3μm×4μm、ダミー用の
MIM素子11cの素子面積は3μm×3μm、ダミー
用のMIM素子11bの素子面積は2.5μm×2.5
μm、ダミー用のMIM素子11aの素子面積は2μm
×2μmとした。
【0036】このようにダミー用のMIM素子の素子面
積を、表示画素8のMIM素子4より小さくし、かつ1
1eから11aに順次小さくなるようにするのは、以下
の理由による。すなわち、前記5種類のダミー用のMI
M素子の素子面積は、表示画素8におけるMIM素子4
の面積と同じでも有効であるが、耐圧が同じであるの
で、表示画素8のMIM素子4を保護するには十分では
ない。したがって、前述したようにダミー用のMIM素
子の面積を表示画素8におけるMIM素子4の素子面積
より小さくした。また、順次小さくすると、ダミー用の
MIM素子の耐圧が低くなり、ダミー用のMIM素子が
11aから11eの順に静電気によって優先的に絶縁破
壊され易くなるので、より好ましくなる。なお、このよ
うに、ダミー用のMIM素子を表示画素におけるMIM
素子と何ら構成材料を変える事なく形成しているので、
液晶表示装置の製造コストに影響を与える事は無い。
【0037】特に、本実施例では表示領域Bの終端とダ
ミー画素10eとの離隔距離を4mmとして、液晶シー
ル部9の直近傍にダミー画素を形成した。こうすること
により、ダミー画素を、従来のダミー画素の形成位置で
は困難であった液晶セルのベゼルおよび組込まれる製品
の外カバーで覆うことができるようになり、帯電によっ
てダミー画素が点灯しても直接視野に入ることが無く、
美観が損なわれなかった。
【0038】更に、ダミー画素は実際に表示に寄与せず
かつ不要な点灯は避けなければならないので、図2で示
す対向電極14を接続するための外部端子すなわち、図
3に示す端子17は、表示領域Bに設けた対向電極13
と接続するための外部端子すなわち、図3に示す対向側
端子16とは電気的に独立させた。このようにダミー画
素の対向側電極14の外部端子を独立させたので、液晶
表示装置の駆動時におけるダミー画素の点灯を避けるこ
とができる。また、対向電極14の外部端子を別個に端
子17として設けてあるので、この端子17を外部電源
に接続すれば、ダミー画素10a、10b、10c、1
0d、10eを点灯させることができ、ダミー素子11
a、11b、11c、11d、11eの絶縁破壊の確認
を容易に行うことができる。
【0039】上記実施例において、前記対向電極14は
表示に寄与しないので、5画素分にあたる幅で形成した
が、表示画素8と同様に1行毎に形成しても構わない。
【0040】本実施例で、ダミー画素と表示画素におけ
る点欠陥を調べたところ、320×480ドットの表示
領域Bの範囲において、ダミー画素に点欠陥がありなが
ら、表示画素に点欠陥が0個であるものが15.8%あ
った。また、点欠陥が5個以下のものを52.6%にす
ることができた。
【0041】(第2実施例)前記ダミー用のMIM素子
は、その素子面積を表示画素のMIM素子の素子面積よ
り小さくする代わりに、上部電極と下部電極の重なり位
置で生じる段差部の距離を、表示画素のMIM素子にお
ける段差部距離より長くしても有効である。MIM構造
のような素子においては、図9中の7に示すような上部
電極6および下部電極3aの重なり位置で生じる段差部
の絶縁膜5は、電界の集中を受け易く、ひとたび電子が
注入されると電流の集中によるジュール熱によって容易
に絶縁破壊される。また、上記段差部の絶縁膜5は、成
膜技術の問題から膜質が悪くなり易いのでより絶縁破壊
され易い。
【0042】図6は、このようなダミー用のMIM素子
11′を有するダミー画素10′を備えた、本発明の第
2実施例における液晶表示装置の素子側基板を示す平面
図である。第2の実施例における液晶表示装置の外観を
示す正面図及び対向側基板の平面図は、図2および図3
と同様であるので省略する。
【0043】この実施例においては、表示領域の表示用
MIM素子は第1実施例と同様にし、非表示領域のダミ
ー用MIM素子11′は、図7に示すように2分割構造
とした。つまり、2つのダミー用MIM素子11′の各
々の素子面積は、表示用MIM素子の素子面積である4
μm×4μmを2分割した、2μm×4μmの大きさで
ある。したがって、ダミー用MIM素子11′の段差部
の距離は、表示用MIM素子の段差部の距離の2倍にな
る。よって、ダミー用MIM素子11′が表示用MIM
素子よりも優先的に絶縁破壊される。このダミー用MI
M素子11′に対し、図7に示すようにダミー用画素画
素2’を接続した状態に形成しても、表示画素8のMI
M素子の保護として有効である。図7の中の3′は下部
電極、6′は上部電極である。
【0044】また、本実施例においてダミー用MIM素
子11′を1信号配線あたり複数個配置したのは、前述
したように形成不良によるダミー用MIM素子の不在を
回避し、かつ複数回の静電気の発生に対処できるように
するためである。このようにすることによって、より点
欠陥の少ない液晶表示装置を得ることができる。なお、
本実施例の場合でも、形状を変えるだけで優先的に絶縁
破壊されるダミー用MIM素子を得ることができるの
で、製造の工程数やコストが増える事は無い。
【0045】第2実施例ではダミー用MIM素子を2分
割した構造としているが、本発明はこれに限らず、段差
部の距離を長くすべく3分割以上に分割した構造として
もよい。
【0046】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、表示領域の外側の非表示領域であって、非表示領
域の終端から距離を置いた部分に設けられたダミー画素
の各々が、表示用の2端子非線形素子よりも絶縁破壊し
易いダミー用の2端子非線形素子にて各別に駆動される
ので、静電気を受けると、ダミー用の2端子非線形素子
が表示用の2端子非線形素子よりも優先的に絶縁破壊
し、電位差を緩和するので表示画素の2端子非線形素子
を保護することができる。
【0047】また、液晶表示装置の外周部は、液晶セル
のベゼルおよび組込まれる製品の外カバーによって覆わ
れるので、ダミー画素は直接視野に入らず、美観が損な
われることは無く、液晶表示装置の美観を保つことがで
きる。また、ダミー画素の画素電極は透明のままで良い
ので、点灯させることによりダミー素子の絶縁破壊を確
認することが容易となる。
【0048】また、1信号配線あたり複数個のダミー画
素を形成することにより、形成不良によるダミー画素の
不在および複数回の静電気の発生に対処することができ
るので、より点欠陥の少ない液晶表示装置を提供するこ
とができる。このとき、素子面積を表示領域外に向かっ
て順次小さくなるように複数のダミー用の2端子非線形
素子を設けておくと、表示領域に遠い側から絶縁破壊を
発生させることが可能となる。
【0049】また、ダミー用の2端子非線形素子におけ
る段差部距離を、表示画素の2端子非線形素子よりも長
くしても、優先的に静電気により絶縁破壊されることに
より、電位差を緩和するので表示画素の2端子非線形素
子を保護することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having a two-terminal nonlinear element as a switching element for driving a pixel. 2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal display devices have been used in display applications such as personal computers, word processors, office automation terminal displays, and televisions because of their low power consumption, thinness, and light weight. As a result, higher capacity display and higher image quality are required. A conventional liquid crystal display device is a TN (Twist).
ed Nematic) or STN (Super
r Twisted Nematic)
Simple matrix driving by the voltage averaging method has been adopted. However, this method is not suitable for large-capacity display because a sufficient contrast ratio cannot be obtained due to an increase in the number of scanning lines. Therefore, a liquid crystal display device has been developed in which a switching element is provided for each pixel constituting a display screen to perform display by active driving. As the switching element, a thin film transistor or a two-terminal non-linear element is used. However, a liquid crystal display device using a two-terminal non-linear element which has a simple structure and is advantageous in terms of manufacturing cost is expected. Among these switching elements, metal-insulator-metal (Metal-Insulator-
Metal, hereinafter referred to as MIM. ) Structured MIM
The element has been put to practical use. FIG. 8 is a plan view showing one pixel in a liquid crystal display device using a conventional MIM element. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line DD ′ of FIG. One pixel 108 includes a pixel electrode 102 formed on a surface 101 a of a glass substrate 101, a signal wiring 103, and an MIM element 104 indicated by oblique lines. The MIM element 104 includes a lower electrode 10 branched from the signal wiring 103.
3a, an insulating film 105 made of an insulator formed on the lower electrode 103a, and an upper electrode 1 covering the insulating film 105.
06 is a two-terminal non-linear element composed of the element No. 06. Generally, tantalum (Ta), insulating film 1
05 is made of tantalum oxide (TaO x ), and the upper electrode 106 is made of chromium (Cr), titanium (Ti) or aluminum (Al). A liquid crystal display device is provided by disposing a counter substrate on which a counter electrode is formed on a glass substrate 101 provided with such MIM elements 104 in each pixel, and sealing liquid crystal between the substrates. Is manufactured. [0007] By the way, the MIM
Since the thickness of the insulating film 105 of the element 104 is about 500 to 700 angstroms, the electric breakdown voltage is low, and the dielectric breakdown can be easily caused by static electricity generated during the manufacturing process of the liquid crystal display device. As a result, a pixel in which the upper and lower electrodes of the MIM element 104 are short-circuited and the MIM element 104 no longer functions as a switching element appears as a point defect on a screen, and the yield is deteriorated in manufacturing a liquid crystal display device.
Therefore, as a countermeasure against static electricity, humidity control during the manufacturing process,
Although the worker is grounded and ion showered, the dielectric breakdown of the MIM element cannot be completely prevented. In addition, point defects due to dielectric breakdown of the MIM element are likely to occur at the end of a portion where pixels are arranged. Therefore, for the purpose of protecting the MIM element from dielectric breakdown, a conductive member is formed or a dummy pixel having the MIM element is formed outside a display area where a pixel for performing display is provided. A method for forming a conductive member outside the display area is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 4-22499, and a method for forming the dummy pixel outside the display area is described in, for example, JP-A-3-45934, JP-A-5-142578 or JP-A-5-142578. 5-196970. [0009] The conductive member is formed in order to discharge the electrostatic charge generated during the manufacturing process to avoid the accumulation of the charge.
The dummy pixel is formed in order to reduce a potential difference due to dielectric breakdown of the MIM element provided therein. However, although the point defect can be reduced by the above-described method, there is a possibility that the aesthetic appearance of the liquid crystal display device at the time of displaying is impaired. For example, the conductive member is disposed in the immediate vicinity of the display region in which the display pixels are arranged, and the display region and the conductive member are adjacent to each other, and the conductive member does not contribute to display when looking at the lit liquid crystal display device. Since the pattern of the member is inevitably included in the field of view, it is not preferable in terms of aesthetic appearance. On the other hand, even when the dummy pixel is formed, the pattern of the dummy pixel directly enters the field of view when the display pixel which is lit and displayed is viewed, which is similarly undesirably aesthetic. In particular, when there is a dummy pixel at a position near the display pixel array portion which is a display area, the dummy pixel is
Although it is configured to be electrically independent of the display area and not driven, it is more difficult to see because the dummy pixels are charged due to the influence of driving the display pixels in the display area. Normally, the pixel pitch is several hundreds μm (the separation distance between adjacent pixels is several tens of μm). Therefore, covering only the dummy pixels with a cover or the like requires high precision, and in some cases, may cause a problem in the display area. Some parts may be covered, causing problems. There is also a method of using a metal electrode as a pixel electrode of a dummy pixel to block light and avoid lighting. However, there is an aesthetic problem, and it is not easy to confirm the breakage of the dummy element. The present invention has been made to solve such a problem of the prior art, and a dummy pixel for protecting a MIM element of a display pixel from dielectric breakdown caused by static electricity generated during a process is provided. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device that can be provided without deteriorating aesthetic appearance. According to the liquid crystal display of the present invention, a liquid crystal is provided between a first substrate and a second substrate.
In a liquid crystal display device in which a non-display area is provided outside a display area, each of a plurality of display pixels provided in a matrix in the display area is separated from the display area formed on a first substrate by the non-display area. The two-terminal non-linear elements for display in which an insulating film is interposed between a pair of electrodes, one of which is connected to a signal wiring that is connected to the signal wiring, and is driven separately in the non-display area and the display area. Each of the dummy pixels provided at a distance from the end of the dummy substrate is a dummy pixel having an insulating film sandwiched between a pair of electrodes each having one electrode connected to the signal wiring formed on the first substrate. Are driven separately by the two-terminal non-linear element, and are formed along the end of the electrode formed between the insulating film and the first substrate among the pair of electrodes constituting the two-terminal non-linear element. The distance between the steps of the membrane is one indication The above-mentioned object can be achieved by 2/5 terminal nonlinear element for dummy long formed for one dummy pixels than two-terminal nonlinear element for display is formed for containing. According to the present invention, a dummy pixel is provided in a non-display area outside the display area and at a distance from an end of the non-display area, and each of the dummy pixels is a display pixel. Each of the dummy two-terminal non-linear elements is driven by a dummy two-terminal non-linear element which is more easily broken down than the terminal non-linear element. Therefore, when static electricity is received, the dummy two-terminal non-linear element has priority over the display two-terminal non-linear element. Dielectric breakdown. Since the outer peripheral portion of the liquid crystal display device is covered up to the vicinity of the seal portion of the liquid crystal cell by the bezel of the liquid crystal cell and the outer cover of the product to be incorporated, the dummy pixels do not directly enter the field of view and the appearance is impaired. There is no. Further, since the pixel electrode of the dummy pixel may be kept transparent, it is easy to confirm the dielectric breakdown of the dummy element by lighting the pixel electrode. If the two-terminal dummy element for dummy has an element area smaller than the element area of the two-terminal non-linear element for display, the breakdown voltage is lowered and the element is destroyed preferentially. At this time, if a plurality of dummy two-terminal nonlinear elements are provided per signal wiring, it is possible to cope with static electricity generation a plurality of times. If a plurality of dummy two-terminal non-linear elements are provided so that the element area is gradually reduced toward the outside of the display area, it is possible to cause dielectric breakdown from a side far from the display area. In a portion where the upper electrode and the lower electrode overlap each other, a step portion of the insulating film covering the side surface of the lower electrode is liable to deteriorate in film quality of the insulating film, and is liable to cause dielectric breakdown due to electric field concentration. Therefore, the dummy two-terminal nonlinear element is also preferentially broken down by making the distance of the step portion longer than that of the two-terminal nonlinear element for display. Embodiments of the present invention will be specifically described below. (First Embodiment) FIG. 3 is a front view showing the appearance of a liquid crystal display device 18 in a first embodiment. FIG. 1 is an enlarged view of a portion C of the element side substrate 1 of the liquid crystal display device 18. FIG. 2 is an enlarged plan view showing a portion C of a counter substrate 12 bonded to the element substrate 1 with a liquid crystal layer interposed therebetween. FIG. 4 is a plan view showing one pixel of the element-side substrate 1, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA 'in FIG. This liquid crystal display device has an element-side substrate 1 and an opposite-side substrate 12 which are disposed opposite to each other with a liquid crystal as a display medium therebetween. As shown in FIG. A non-display area is provided inside the liquid crystal cell in the immediate vicinity, and a display area B is provided inside the non-display area. In the upper and lower non-display areas, a part is C, that is, the dummy MIM elements 11a, 11b, 11c, 11 shown in FIG.
d, 11e respectively having dummy pixels 10a, 10b, 1
0c, 10d, and 10e are formed. In the element-side substrate 1, a plurality of signal wires 3 are formed on the surface 1a of the glass substrate 1 from the display area B to the non-display area. Each of the signal wirings 3 is connected to an element-side terminal 15 which is an external terminal similarly formed on the surface 1 a of the glass substrate 1. Along each of the signal lines 3, a plurality of display pixels 8 are provided in the display region B, and five types of dummy pixels 10a, 10b, 10c, 10d, and 10e are provided in one non-display region.
Is provided. The display pixel 8 includes a pixel electrode 2 provided along each of the signal lines 3 and a counter substrate 1 shown in FIG.
A plurality of opposing electrodes 13 formed in a band shape on the surface 12a of the second electrode 12 oppose each other. The display pixel 8 is driven by the MI connected to the signal line 3 and the pixel electrode 2.
This is performed via the M element 4. On the other hand, the dummy pixel 10 a and the like are configured by a portion where the dummy pixel electrode formed on the element-side substrate 1 and the counter electrode 14 formed on the surface 12 a of the counter-side substrate 12 face each other. This dummy pixel 10a,
Driving of the dummy MIM elements 11a, 11b
b. The MIM element 4 and the dummy MIM elements 11a and 11b have the same structure, but the latter element area is smaller than the former element area, and the latter element area is smaller. Was sequentially reduced from 11e to 11a. As shown in FIGS. 4 and 5, the configuration of the MIM element is such that a lower electrode 3a
An upper electrode 6 is provided on the upper side. The lower electrode 3a includes a portion branched from the signal wiring 3. The upper electrode 6 is connected to the pixel electrode 2 in the display area B, and is connected to the dummy pixel electrode in the non-display area. The counter electrode 13 crosses the signal wiring 3,
For example, it is formed for each row so as to overlap the pixel electrode 2 in a direction orthogonal to the pixel electrode 2, and is connected to the opposing terminal 16 which is an external terminal provided on the opposing substrate 12. In addition, the counter electrode 14
Is connected to a terminal 17 provided separately from the opposite terminal 16. Next, a method of manufacturing the liquid crystal display device having such a configuration will be described. First, the element-side substrate 1 is manufactured as follows. On the surface 1a of the glass substrate 1, which is an element-side substrate,
A first conductor, for example, a tantalum (Ta) thin film to be the lower electrode 3a of the signal wiring 3 and the MIM element 4 is formed by a sputtering method. Next, the first conductor is patterned by a photolithography process to obtain the lower electrode 3a of the MIM element 4 and the signal wiring 3 in the display pixel 8. Further, the insulating film 5 is formed at least on the lower electrode 3a by an anodic oxidation method. Next, a metal thin film, for example, a titanium (Ti) thin film to be the upper electrode 6 of the MIM element 4 is formed by a sputtering method and a photolithography method. Next, in the same manner, the pixel electrode 2 is
(Indium Tin Oxide) is formed by patterning. In the present embodiment, the area of the MIM element 4 in the display pixel 8 is shown in a plan view of FIG.
4 μm (Ta width) × 4 μm (Ti width). The MIM element 4 formed as described above
Are arranged to form a display area B for actually displaying a screen. Simultaneously with the formation of the display pixels 8, dummy MIM elements 11 a, 11 b, 11 c, and 1 are placed in a non-display area outside the display area B.
Dummy pixels 10a, 10b each having 1d, 11e,
10c, 10d, and 10e are formed as follows. That is, the dummy pixels 10a, 10b, 10c, 10
Since d and 10e have the same basic constituent material as the display pixel 8, they were formed simultaneously with the display pixel 8. The formation positions of the dummy pixels 10a and the like are outside the display area B,
In the liquid crystal cell immediately adjacent to the liquid crystal seal portion 9 at a distance from the end of the liquid crystal cell. Also, a dummy MIM element 11a,
11b, 11c, 11d and 11e were formed on the signal wiring 3. The element-side terminals 15 may be formed simultaneously with the formation of the signal wiring 3, or may be formed in a separate step. Thus, the element-side substrate 1 is manufactured. On the other hand, the opposite side substrate 12 is formed by patterning the opposite electrodes 13 and 14 on the surface 12a of the glass substrate 12, which is the opposite side substrate, in the same manner using ITO. Also,
At the same time or in a separate step, the opposing terminal 16 and the terminal 17 are formed. The element-side substrate 1 manufactured as described above
And the opposing substrate 12 are opposed to each other and bonded together.
The liquid crystal display device of the present embodiment is manufactured by enclosing the liquid crystal between the first and second liquid crystals. In the liquid crystal display device having such a configuration, the dummy pixels 10a, 10b, 10c, 10d, and 10e are
5 per signal wiring, outside the display area B,
It was formed in a cell immediately adjacent to the liquid crystal seal portion 9 at a distance from the end of the display area B. Although one dummy pixel is effective for one signal line, the dummy MIM element 1
In order to cope with the absence of the dummy MIM element due to the formation failure such as 1a and the occurrence of static electricity a plurality of times, it is more preferable to dispose a plurality of the MIM elements. The dummy pixels 10a, 10b, 10
c, 10d, and 10e, the element areas of the dummy MIM elements 11a, 11b, 11c, 11d, and 11e are made smaller than the MIM element 4 of the display pixel 8 and sequentially become farther from the end of the display area B. Small, 1
It was made to decrease sequentially from 1e to 11a. For example, the element area of the dummy MIM element 11e is 3.5 μm.
m (Ta width) × 4 μm (Ti width) and the dummy MI
The element area of the M element 11d is 3 μm × 4 μm, the element area of the dummy MIM element 11c is 3 μm × 3 μm, and the element area of the dummy MIM element 11b is 2.5 μm × 2.5.
μm, the element area of the dummy MIM element 11a is 2 μm.
× 2 μm. As described above, the element area of the dummy MIM element is made smaller than that of the MIM element 4 of the display pixel 8 and 1
The reason for decreasing sequentially from 1e to 11a is as follows. That is, the five types of MIs for the dummy are used.
The element area of the M element is the MIM element 4 in the display pixel 8.
Is effective even if the area is the same as the area of the display pixel 8, but is not enough to protect the MIM element 4 of the display pixel 8 because the breakdown voltage is the same. Therefore, the area of the dummy MIM element is smaller than the area of the MIM element 4 in the display pixel 8 as described above. Further, when the size of the dummy MIM element is reduced sequentially, the withstand voltage of the dummy MIM element decreases, and the dummy MIM element is more likely to be preferentially broken down by static electricity in the order of 11a to 11e, which is more preferable. As described above, the dummy MIM element is replaced with the MIM in the display pixel.
Because it is formed without changing the element and any constituent materials,
It does not affect the manufacturing cost of the liquid crystal display device. In particular, in this embodiment, the distance between the end of the display area B and the dummy pixel 10e is 4 mm, and the dummy pixel is formed immediately near the liquid crystal seal portion 9. By doing so, the dummy pixel can be covered with the bezel of the liquid crystal cell and the outer cover of the product to be incorporated, which were difficult at the position where the conventional dummy pixel is formed. Without going directly into the field of view,
Aesthetics were not spoiled. Further, since the dummy pixels do not actually contribute to display and unnecessary lighting must be avoided, an external terminal for connecting the counter electrode 14 shown in FIG. 2, that is, the terminal 17 shown in FIG. Counter electrode 13 provided in display area B
The external terminals for connection with the external terminals, that is, the opposite terminals 16 shown in FIG. As described above, since the external terminal of the opposing electrode 14 of the dummy pixel is made independent, the lighting of the dummy pixel during driving of the liquid crystal display device can be avoided. Further, since the external terminal of the counter electrode 14 is separately provided as the terminal 17, if this terminal 17 is connected to an external power supply, the dummy pixels 10a, 10b, 10c, 1
0d and 10e can be turned on, and the dummy element 11
Confirmation of dielectric breakdown of a, 11b, 11c, 11d, and 11e can be easily performed. In the above embodiment, since the counter electrode 14 does not contribute to display, the counter electrode 14 is formed with a width corresponding to five pixels. However, the counter electrode 14 may be formed for each row similarly to the display pixel 8. In this embodiment, when a point defect in the dummy pixel and the display pixel was examined, in the range of the display area B of 320 × 480 dots, there was no point defect in the display pixel while the dummy pixel had a point defect. Was 15.8%. In addition, 52.6% of those having 5 or less point defects could be obtained. (Second Embodiment) Instead of making the element area of the dummy MIM element smaller than the element area of the MIM element of the display pixel, the distance of the step formed at the overlapping position of the upper electrode and the lower electrode is reduced. It is effective to make the distance longer than the step distance in the MIM element of the display pixel. In an element such as the MIM structure, the insulating film 5 at the stepped portion generated at the overlapping position of the upper electrode 6 and the lower electrode 3a as shown in 7 in FIG. In this case, dielectric breakdown is easily caused by Joule heat caused by concentration of current. Further, the insulating film 5 at the stepped portion is apt to be degraded due to the problem of the film forming technique, so that the insulation is more likely to be broken down. FIG. 6 is a plan view showing an element-side substrate of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention, which includes a dummy pixel 10 'having such a dummy MIM element 11'. FIGS. 2 and 3 are front views showing the appearance of the liquid crystal display device according to the second embodiment and plan views of the opposing substrate.
The description is omitted because it is the same as. In this embodiment, the display MIM element in the display area is the same as in the first embodiment, and the dummy MIM element 11 'in the non-display area has a two-part structure as shown in FIG. That is, the element area of each of the two dummy MIM elements 11 ′ is the element area of the display MIM element.
The size of 2 μm × 4 μm is obtained by dividing μm × 4 μm into two. Therefore, the distance between the steps of the dummy MIM element 11 'is twice as long as the distance of the steps of the display MIM element. Therefore, the dummy MIM element 11 'is replaced with the display MIM.
Dielectric breakdown occurs prior to the element. This dummy MI
Even if the dummy pixel 2 ′ is connected to the M element 11 ′ as shown in FIG.
This is effective as protection for the M element. In FIG. 7, 3 'is a lower electrode, and 6' is an upper electrode. Further, in the present embodiment, a plurality of dummy MIM elements 11 'are arranged per signal wiring, as described above, to avoid the absence of the dummy MIM element due to a defective formation, and to prevent static electricity from being discharged a plurality of times. This is so that the occurrence can be dealt with. By doing so, a liquid crystal display device with less point defects can be obtained. In addition,
Even in the case of this embodiment, the dummy MIM element whose dielectric breakdown is preferentially obtained can be obtained only by changing the shape, so that the number of manufacturing steps and the cost do not increase. In the second embodiment, the dummy MIM element is divided into two parts. However, the present invention is not limited to this, and may be divided into three or more parts so as to increase the distance between the steps. As described in detail above, according to the present invention, the dummy provided in the non-display area outside the display area and at a distance from the end of the non-display area. Each of the pixels is individually driven by a dummy two-terminal non-linear element that is more likely to cause dielectric breakdown than a display two-terminal non-linear element. Since the dielectric breakdown occurs preferentially over the two-terminal nonlinear element and the potential difference is reduced, the two-terminal nonlinear element of the display pixel can be protected. Further, since the outer peripheral portion of the liquid crystal display device is covered by the bezel of the liquid crystal cell and the outer cover of the product to be incorporated, the dummy pixels do not directly enter the visual field and the appearance is not impaired. Aesthetic appearance can be maintained. Further, since the pixel electrode of the dummy pixel may be kept transparent, it is easy to confirm the dielectric breakdown of the dummy element by lighting the pixel electrode. Further, by forming a plurality of dummy pixels per signal wiring, it is possible to cope with the absence of dummy pixels due to defective formation and the occurrence of static electricity a plurality of times. Can be provided. At this time, if a plurality of dummy two-terminal non-linear elements are provided so that the element area gradually decreases toward the outside of the display area, it is possible to cause dielectric breakdown from a side far from the display area. Even if the step distance of the two-terminal dummy non-linear element is longer than that of the two-terminal non-linear element of the display pixel, the potential difference is alleviated by preferentially dielectric breakdown due to static electricity. The two-terminal nonlinear element of the pixel can be protected.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例における液晶表示装置の素
子側基板を示す平面図である。
【図2】本発明の第1実施例における液晶表示装置の対
向側基板を示す平面図である。
【図3】本発明の第1実施例における液晶表示装置の外
観を示す正面図である。
【図4】本発明の第1実施例における液晶表示装置の1
画素を示す平面図である。
【図5】図4のA−A’における断面図である。
【図6】本発明の第2実施例における液晶表示装置の素
子側基板を示す平面図である。
【図7】本発明の第2実施例における液晶表示装置のダ
ミー画素を示す平面図である。
【図8】従来のMIM素子を用いた液晶表示装置におけ
る1画素を示す平面図である。
【図9】図8のD−D’における断面図である。
【符号の説明】
1 素子側基板
2、2’ 画素電極
3、3’ 信号配線
3a、3’a 下部電極
4 MIM素子
5 絶縁膜
6、6’ 上部電極
8 表示画素
9 液晶シール部
10a、10b、10c、10d、10e、10’
ダミー画素
11a、11b、11c、11d、11e、11’
MIM素子
12 対向側基板
13 対向電極
14 対向電極
15 素子側端子
16 対向側端子
17 端子
18 液晶表示装置
B 表示領域BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view showing an element-side substrate of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing a facing substrate of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a front view showing the appearance of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 illustrates a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
It is a top view showing a pixel. FIG. 5 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 4; FIG. 6 is a plan view showing an element-side substrate of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a plan view illustrating a dummy pixel of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a plan view showing one pixel in a liquid crystal display device using a conventional MIM element. FIG. 9 is a sectional view taken along line DD ′ of FIG. 8; [Description of Signs] 1 Element side substrate 2, 2 'Pixel electrode 3, 3' Signal wiring 3a, 3'a Lower electrode 4 MIM element 5 Insulating film 6, 6 'Upper electrode 8 Display pixel 9 Liquid crystal seal portions 10a, 10b , 10c, 10d, 10e, 10 '
Dummy pixels 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11 '
MIM element 12 opposing substrate 13 opposing electrode 14 opposing electrode 15 element side terminal 16 opposing terminal 17 terminal 18 Liquid crystal display B display area
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉水 敏幸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−142578(JP,A) 特開 平5−196970(JP,A) 特開 平3−45934(JP,A) 特開 平4−225317(JP,A) 特開 平4−295824(JP,A) 特開 平6−294968(JP,A) 特開2000−187250(JP,A) 特開2000−187251(JP,A) 特許3209652(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1365 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Toshiyuki Yoshimizu 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (56) References JP-A-5-142578 (JP, A) JP-A-5-142 196970 (JP, A) JP-A-3-45934 (JP, A) JP-A-4-225317 (JP, A) JP-A-4-295824 (JP, A) JP-A-6-294968 (JP, A) JP-A-2000-187250 (JP, A) JP-A-2000-187251 (JP, A) Patent 3209652 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1365
Claims (1)
設けられ、表示領域の外側に非表示領域が設けられた液
晶表示装置において、 該表示領域にマトリクス状に設けられた複数の表示画素
の各々が、第1の基板に形成された該表示領域から該非
表示領域にわたって配線された信号配線と接続された電
極を一方とする一対の電極で絶縁膜が挟まれた表示用の
2端子非線形素子にて各別に駆動され、 該非表示領域内であって、該表示領域の終端から距離を
おいた部分に設けられたダミー画素の各々が、第1の基
板に形成された該信号配線と接続された電極を一方とす
る一対の電極で絶縁膜が挟まれたダミー用の2端子非線
形素子にて各別に駆動され、 2端子非線形素子を構成する一対の電極のうち絶縁膜と
第1の基板との間に形成されている電極の端部に沿って
形成される絶縁膜の段差部の距離が、一つの表示画素に
対して形成される表示用の2端子非線形素子よりも一つ
のダミー画素に対して形成されるダミー用の2端子非線
形素子の方が長いことを特徴とする液晶表示装置。(57) The present invention relates to a liquid crystal display device wherein a liquid crystal is provided between a first substrate and a second substrate, and a non-display region is provided outside a display region. A pair of electrodes each having a plurality of display pixels provided in a matrix in a display area, each of which has an electrode connected to a signal wiring wired from the display area formed on the first substrate to the non-display area. Each is driven by a two-terminal non-linear element for display with an insulating film interposed therebetween, and each of the dummy pixels provided in the non-display area and at a distance from the end of the display area is A two-terminal non-linear element for a dummy having an insulating film interposed between a pair of electrodes, one of which is connected to the signal wiring formed on the first substrate, constitutes a two-terminal non-linear element. The insulating film and the first substrate of the pair of electrodes The distance of the step portion of the insulating film formed along the end of the electrode formed between the two-terminal non-linear element for display formed for one display pixel is one dummy pixel. A liquid crystal display device characterized in that the dummy two-terminal nonlinear element formed is longer.
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