JP4943452B2 - 液晶パネル、液晶表示装置、テレビジョン受像機 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルに設けられる予備配線に関する。

図９は、従来の液晶パネルの構成を示す平面図である。同図に示されるように、液晶パネル１１０は、アクティブマトリクス基板１０３と、カラーフィルタ基板（図示せず）と、これら両基板を接着するシール１０６と、両基板およびシール１０６で囲まれた部分に充填される液晶材（図示せず）とを備える。

アクティブマトリクス基板１０３は、交差配置された複数の走査信号線１１６および複数のデータ信号線１１５と、各信号線（１１５・１１６）の交点近傍に形成されたＴＦＴ１１２（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、画素電極１１７とを備える。なお、ＴＦＴ１１２は、そのゲート電極が走査信号線１１６に接続され、そのソース電極がデータ信号線１１５に接続され、そのドレイン電極が画素電極１１７に接続されている。また、図示しないカラーフィルタ基板には、液晶材を挟んで画素電極１１７と対向するコモン電極が形成されている。

液晶パネル１１０においては、データ信号線１１５に送られるデータ信号（信号電位）がＴＦＴ１１２を介して画素電極１１７に書き込まれ、これによって生じる画素電極１１７と（カラーフィルタ基板の）コモン電極との電位差によって液晶材の光透過率が設定される。

なお、保持容量配線（Ｃｓ配線）１１８は、ＴＦＴ１１２のオフ期間中における液晶材の自己放電を回避する機能や各画素に変調信号を与える機能等を有している。この保持容量配線１１８は非表示領域１５５において保持容量幹配線１０７に接続されている。

予備配線１０８は、図９に示すように、液晶パネル１１０の外周を形成する一辺（走査信号線１１６に沿う一辺）の近傍（内側）から外部基板等を介して向かい側の一辺（走査信号線１１６に沿うもう一辺）の外側まで引き回されている配線であり、データ信号線１１５等に発生した断線等を修正するために用いられる。

ここで、静電気等に起因して予備配線に不所望の大きな電荷が発生した場合、予備配線１０８とデータ信号線１１５との交差部Ｃ等で配線欠陥（例えば、両配線の短絡）が起こるおそれがある。そこで液晶パネル１１０では、図１０に示すように、予備配線１０８を、保護回路１０９（特許文献１参照）を介して保持容量幹配線１０７と浮島状電極１１１（非表示領域１５５における遮光メタル）とに接続している。
日本国公開特許公報「特開平１１−２７１７２２号公報（公開日：１９９９年１０月８日）

しかしながら、浮島状電極は電気的に独立されているため、吸収できる電荷量が限られている。この結果、大きな電荷が予備配線に発生した場合には、保護回路の破壊や上記配線欠陥といった不具合が生じるおそれがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、静電気等に起因して予備配線に不所望の大きな電荷が発生しても配線欠陥の生じにくい液晶パネルを提供する点にある。

本液晶パネルは、スイッチング素子、画素電極および信号線並びに該信号線の欠陥を修正するための予備配線が形成された第１の基板と、該第１の基板に対向し、コモン電極が形成された第２の基板と、これら両基板間に設けられた液晶材とを備えた液晶パネルであって、上記予備配線は、該予備配線に発生した不所望の電荷を逃すための保護回路を介して上記コモン電極に電気的に接続されていることを特徴とする。

また、本液晶パネルは、スイッチング素子、画素電極、および信号線が形成された第１の基板と、該第１の基板に対向し、コモン電極が形成された第２の基板と、これら両基板間に設けられた液晶材とを備えた液晶パネルであって、上記信号線の欠陥を修正するための予備配線と、該予備配線の電位が閾値を超えた場合に該予備配線を上記コモン電極に電気的に接続する保護回路とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、静電気等に起因して予備配線に不所望の大きな電荷が発生した場合、該予備配線が保護回路を介して第２の基板のコモン電極に電気的に接続されることになり、上記電荷をコモン電極に逃すことができる。これにより、予備配線に生じた不所望の電荷に起因する不具合（例えば、予備配線と信号線の予期せぬ短絡）を低減することができる。

本液晶パネルおいては、上記保護回路が第１の基板に設けられ、第１および第２の基板を接着するシールに導電体が含まれており、該導電体は、上記保護回路およびコモン電極に電気的に接続されている構成とすることが望ましい。こうすれば、第１および第２の基板間の電気的中継が容易となる。

本液晶パネルおいては、上記保護回路が、上記予備配線が閾値を超えた電位になったときにだけ電流を流す半導体素子を含んでいる構成とすることができる。こうすれば、予備配線に不所望の大きな電荷が発生したときにだけこれをコモン電極に（電気的に）接続する保護回路を容易に実現することができる。

本液晶パネルおいては、第１の基板の非表示領域に浮島状電極を備え、該浮島状電極は、上記保護回路および導電体に電気的に接続されていてもよい。こうすれば、保護回路とシール内導電体との接続が容易になる。

本液晶パネルは、上記第１の基板にはシールに接する接続電極が設けられており、上記シールが第２の基板のコモン電極に接するとともに、上記接続電極が浮島状電極に接している構成とすることができる。

本液晶パネルおいては、第１の基板に複数の予備配線が並べて形成され、上記保護回路は複数の電流制御回路を含み、隣り合う２つの予備配線は上記電流制御回路を介して電気的に接続され、外側に位置する２つの予備配線の一方が、上記電流制御回路を介して上記コモン電極に電気的に接続されていてもよい。こうすれば、複数の予備配線それぞれを、保護回路を介してコモン電極に接続することができる。

本液晶パネルは、表示領域を通る複数の保持容量配線と、非表示領域において上記複数の保持容量配線に接続する保持容量幹配線とを備え、上記外側に位置する２つの予備配線のもう一方が、上記電流制御回路を介して保持容量幹配線に電気的に接続されていてもよい。こうすれば、電荷の逃げ道を２つ（コモン電極への逃げ道および保持容量幹配線への逃げ道）つくることができ、静電気等による不所望の電荷をより速やかに逃すことができる。

さらに、上記電流制御回路は第１および第２のトランジスタからなり、第１のトランジスタのソースと第１のトランジスタのゲートと第２のトランジスタのドレインとが予備配線あるいはコモン電極に電気的に接続されるとともに、第２のトランジスタのソースと第２のトランジスタのゲートと第１のトランジスタのドレインとが予備配線あるいは保持容量幹配線に電気的に接続されていてもよい。

なお、上記浮島状電極は、非表示領域における遮光材としての機能を兼ね備えていることが望ましい。

また、シール内の導電体は、その表面が導電性皮膜で覆われたビーズであることが望ましい。

本液晶パネルおいては、上記浮島状電極と接続電極とが、第１の基板の絶縁層を貫通するように形成されたコンタクトホール内で接していてもよい。こうすれば、保護回路とシール内導電体との接続が容易になる。この場合、予備配線は上記信号線の１つである走査信号線と同一層に形成され、上記接続電極は画素電極と同一層に形成されていてもよい。こうすれば、走査信号線と予備配線、画素電極と接続電極を同一工程で形成することができる。

本液晶パネルは、上記第１の基板がアクティブマトリクス基板であり、第２の基板がカラーフィルタ基板で構成することができる。

本液晶表示装置は、上記液晶パネルを備えることを特徴とする。

本テレビジョン受像機は、上記液晶表示装置と、テレビジョン放送を受信するチューナ部とを備えることを特徴とする。

以上のように、本液晶パネルによれば、静電気等に起因して予備配線に不所望の大きな電荷が発生した場合、該予備配線が保護回路を介して第２の基板のコモン電極に電気的に接続されることになり、上記電荷をコモン電極に逃すことができる。これにより、予備配線に生じた不所望の電荷に起因する不具合（例えば、予備配線と信号線の予期せぬ短絡）を低減することができる。

本実施の形態に係る液晶パネルの構成を示す透視平面図である。 図１に示す液晶パネルの非表示領域の断面図である。 本液晶パネルの保護回路の構成を示す回路図である。 図３に示す保護回路の構成をより具体的に示す回路図である。 図３に示す保護回路の機能を説明する模式図である。 図３に示す保護回路の機能を説明する模式図である。 本液晶パネルにおけるデータ信号線の修正方法を説明する平面図である。 本実施の形態に係る液晶テレビの構成を示すブロック図である。 従来の液晶パネルの構成を示す透視平面図である。 上記従来の液晶パネルの保護回路の構成を示す回路図である。

符号の説明

３ アクティブマトリクス基板（第１の基板）
６ シール
７ 保持容量幹配線
８ａ・８ｂ 予備配線
９ 保護回路
９ａ〜９ｃ 電流制御回路
１０ 液晶パネル
１１ 浮島状電極
１２ ＴＦＴ（スイッチング素子）
１５ データ信号線（信号線）
１６ 走査信号線（信号線）
１７ 画素電極
１８ 保持容量配線
２０ 液晶表示装置
２８ 導電性ビーズ（導電体）
３０ カラーフィルタ基板（第２の基板）
４０ 液晶材
４４ 表示領域
５５ 非表示領域
８０ テレビジョン受像機
Ｔ１ トランジスタ（第１のトランジスタ）
Ｔ２ トランジスタ（第２のトランジスタ）

本発明の実施の一形態を図１〜図８に基づいて説明すれば以下のとおりである。

図１は本液晶パネルの構成を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ｂ矢視断面図である。

図１・２に示されるように、液晶パネル１０は、アクティブマトリクス基板３と、カラーフィルタ基板３０と、両基板（３・３０）間に設けられる液晶材４０と、両基板を接着するとともに両基板間に液晶材４０を封じ込めるためのシール６とを備える。

アクティブマトリクス基板３は、交差配置された複数の走査信号線１６および複数のデータ信号線１５と、各信号線（１５・１６）の交点近傍に形成されたＴＦＴ１２（スイッチング素子）と、画素電極１７とを備える。なお、ＴＦＴ１２は、そのゲート電極が走査信号線１６に接続され、そのソース電極がデータ信号線１５に接続され、そのドレイン電極が画素電極１７に接続されている。

カラーフィルタ基板３０は、図示しない着色層と、液晶材４０を挟んで画素電極１７と対向する表示領域のコモン電極（対向電極 図示せず）およびこの表示領域のコモン電極と電気的に接続された非表示領域のコモン電極２７（図２参照）とを備える。これらコモン電極にはコモン電位が供給され、その電位はほぼ一定に保たれる。

液晶パネル１０においては、データ信号線１５に送られるデータ信号（信号電位）がＴＦＴ１２を介して画素電極１７に書き込まれ、これによって生じる画素電極１７と（カラーフィルタ基板３０に形成された）上記表示領域のコモン電極との電位差によって液晶材４０の光透過率が設定される。

なお、保持容量配線（Ｃｓ配線）１８は、ＴＦＴ１２のオフ期間中における液晶材４０の自己放電を回避する機能や各画素に変調信号を与える機能等を有している。この保持容量配線１８は非表示領域５５において保持容量幹配線７に接続されている。なお、液晶パネル１０が画素分割方式（１画素に設けた複数の副画素を異なる輝度に制御し、これら異なる輝度をもつ副画素の面積階調によって中間調表示を行う方式）である場合には保持容量配線１８にはＣｓ信号が供給され、Ｃｓ信号の位相が等しい各保持容量配線１８は同一の保持容量幹配線７に接続される。この画素分割方式では、１画素に画素電極１７が複数設けられるとともに各画素電極が別々の保持容量配線１８と保持容量を形成する。

予備配線８ａ・８ｂはそれぞれ、図１に示されるように、液晶パネル１０の外周を形成する一辺（走査信号線１６に沿う一辺）の内側の非表示領域から外部基板等を介して向かい側の一辺（走査信号線１６に沿うもう一辺）の外側まで引き回されている配線であり、データ信号線１５等に発生した断線等を修正するために用いられる。例えば、表示領域でデータ信号線１５の断線が発生した場合、図７のように、データ信号線１５の断線箇所以前および以降の部分を予備配線８ａにメルト接続することで、データ信号線１５の断線箇所以降の部分にも信号電位を供給することができる。

ここで、本液晶パネル１０では、静電気等に起因して予備配線８ａ・８ｂに発生した不所望の大きな電荷を速やかに予備配線外に逃すべく、予備配線８ａ・８ｂそれぞれを、保護回路９を介して保持容量幹配線７とカラーフィルタ基板３０のコモン電極２７とに電気的に接続している（図１・２参照）。当該構成の詳細を以下に説明する。

保護回路９は、図３に示すように、３つの電流制御回路（ダイオードリング）９ａ〜９ｃを備える。各電流制御回路は２つのダイオード素子を逆向きに並列接続することで構成される。すなわち、電流制御回路９ａは、ダイオード素子５ａ・６ａが逆向きに並列接続されてなり、電流制御回路９ｂは、ダイオード素子５ｂ・６ｂが逆向きに並列接続されてなり、電流制御回路９ｃは、ダイオード素子５ｃ・６ｃが逆向きに並列接続されてなる。

そして、電流制御回路９ａでは、ダイオード素子５ａのカソードおよびダイオード素子６ａのアノードが保持容量幹配線７に接続されるとともにダイオード素子５ａのアノードおよびダイオード素子６ａのカソードが予備配線８ａに接続される。また、電流制御回路９ｂでは、ダイオード素子５ｂのカソードおよびダイオード素子６ｂのアノードが予備配線８ａに接続されるとともにダイオード素子５ｂのアノードおよびダイオード素子６ｂのカソードが予備配線８ｂに接続される。また、電流制御回路９ｃでは、ダイオード素子５ｃのカソードおよびダイオード素子６ｃのアノードが予備配線８ｂに接続されるとともにダイオード素子５ｃのアノードおよびダイオード素子６ｃのカソードがカラーフィルタ基板３０のコモン電極２７に接続される。

電流制御回路（ダイオードリング）９ａ〜９ｃの一具体例を図４に示す。同図に示されるように、ダイオード素子５ａは、トランジスタＴ１（第１のトランジスタ）のソースとゲートとを接続してアノードとし、そのドレインをカソードとすることで構成され、ダイオード素子６ａは、トランジスタＴ２（第２のトランジスタ）のソースとゲートとを接続してアノードとし、そのドレインをカソードとすることで構成される。ダイオード素子５ｂ・５ｃおよびダイオード素子６ｂ・６ｃについても同様である。

これにより、トランジスタＴ１（第１のトランジスタ）のソースとトランジスタＴ１のゲートとトランジスタＴ２（第２のトランジスタ）のドレインとが予備配線８ａに接続され、トランジスタＴ２（第２のトランジスタ）のソースとトランジスタＴ２のゲートとトランジスタＴ１のドレインとが保持容量幹配線７に接続される。また、トランジスタＴ３（第１のトランジスタ）のソースとトランジスタＴ３のゲートとトランジスタＴ４（第２のトランジスタ）のドレインとが予備配線８ｂに接続され、トランジスタＴ４（第２のトランジスタ）のソースとトランジスタＴ４のゲートとトランジスタＴ３のドレインとが予備配線８ａに接続される。また、トランジスタＴ５（第１のトランジスタ）のソースとトランジスタＴ５のゲートとトランジスタＴ６（第２のトランジスタ）のドレインとがコモン電極２７に接続され、トランジスタＴ６（第２のトランジスタ）のソースとトランジスタＴ６のゲートとトランジスタＴ５のドレインとが予備配線８ｂに接続される。

このように、予備配線８ａ・８ｂそれぞれを、保護回路９を介して保持容量幹配線７およびコモン電極２７に接続することで、静電気等に起因して予備配線８ａに大きな電荷が発生した場合には、該電荷を、ダイオード素子６ｂ・６ｃを介してコモン電極２７に逃すとともにダイオード素子５ａを介して保持容量幹配線７に逃すことができる（図５参照）。また、静電気等に起因して予備配線８ｂに大きな電荷が発生した場合には、該電荷を、ダイオード素子５ｂ・５ａを介して保持容量幹配線７に逃すとともにダイオード素子６ｃを介してコモン電極２７に逃すことができる（図６参照）。

図１および図２に戻って、保護回路９は浮島状電極１１に接続される。この浮島状電極１１はアクティブマトリクス基板３の非表示領域に、遮光メタルとして形成されるものである。浮島状電極１１は、走査信号線１６と同層に形成され、その上層にゲート絶縁膜２１および層間絶縁膜２５が形成される。また、層間絶縁膜２５上には接続電極１４が形成される。接続電極１４は画素電極１７と同層に形成されるＩＴＯ電極であり、この接続電極１４と浮島状電極１１とがコンタクトホール３３を介して接続されている。

ここで、本液晶パネル１０のシール６は、セルギャップ以上の粒径をもつ導電性ビーズ２８を含んでおり、接続電極１４と重なるように形成されている。これにより、接続電極１４が、導電性ビーズ２８を介してカラーフィルタ基板３０のコモン電極２７に電気的に接続されることになる。より具体的には、シール６（シール内の導電性ビーズ２８）がカラーフィルタ基板３０のコモン電極２７に接し、接続電極１４がシール６（シール内の導電性ビーズ２８）と浮島状電極１１とに接している。また、上記のようにコモン電極２７（非表示領域のコモン電極）は表示領域のコモン電極（対向電極）と接続されている。すなわち、予備配線８ａ・８ｂは、浮島状電極１１、接続電極１４、導電性ビーズ２８およびコモン電極２７を介して表示領域のコモン電極と電気的に接続されることになる。

シール６に含まれる導電性ビーズ２８には、例えば、その表面が導電性皮膜（例として、金やカーボンからなる皮膜）で覆われたビーズを用いることができる。

以上のように、本液晶パネル１０によれば、静電気等に起因して予備配線８ａ・８ｂに不所望の大きな電荷が発生した（予備配線８ａ・８ｂが保護回路の閾値を超えた電位となった）場合には、該予備配線８ａ・８ｂが、保護回路９を介してカラーフィルタ基板３０のコモン電極２７とアクティブマトリクス基板３の保持容量幹配線７とに電気的に接続される。この結果、上記電荷をコモン電極２７および保持容量幹配線７に逃すことができる。これにより、配線欠陥（例えば、静電気による、予備配線およびデータ信号線間の短絡やリーク）の発生を抑制することができる。

本実施の形態にかかる液晶表示装置は、図８に示すように、上記液晶パネル１０と、これを駆動するゲートドライバ６５およびソースドライバ６６と、各ドライバ（６５・６６）を制御する制御装置７５とを備える。そして、本実施の形態にかかるテレビジョン受像機（液晶テレビ）８０は、本液晶表示装置２０と、テレビジョン放送を受信して映像信号を出力するチューナ部７０とを備える。すなわち、テレビジョン受像機８０では、チューナ部７０から出力された映像信号に基づいて液晶表示装置２０が映像（画像）表示を行う。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の液晶パネルおよび液晶表示装置は、例えば液晶テレビに好適である。

Claims (15)

1. スイッチング素子、画素電極および信号線並びに該信号線の欠陥を修正するための第１および第２予備配線が形成された第１の基板と、該第１の基板に対向し、コモン電極が形成された第２の基板と、これら両基板間に設けられた液晶材とを備えた液晶パネルであって、
   上記第１予備配線に発生した不所望の電荷を逃すための保護回路を備え、
   上記保護回路は第１および第２電流制御回路を含み、
   上記第１予備配線は、第１電流制御回路を介して上記コモン電極に電気的に接続されるとともに、第２電流制御回路を介して、第２予備配線に電気的に接続されていることを特徴とする液晶パネル。
2. 上記保護回路が第１の基板に設けられ、
   第１および第２の基板を接着するシールに導電体が含まれており、
   該導電体は、上記保護回路およびコモン電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
3. 第１の基板の非表示領域に浮島状電極を備え、
   該浮島状電極は、上記保護回路および導電体に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２記載の液晶パネル。
4. 上記第１の基板にはシールに接する接続電極が設けられており、
   上記シールが第２の基板のコモン電極に接するとともに、上記接続電極が浮島状電極に接していることを特徴とする請求項３記載の液晶パネル。
5. 上記第１電流制御回路は、上記第１予備配線が閾値を超えた電位となったときにだけ電流を流す半導体素子を含んでいることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
6. 表示領域を通る複数の保持容量配線と、非表示領域において上記複数の保持容量配線に接続する保持容量幹配線とを備え、
   上記保護回路は第３電流制御回路を含み、
   上記第２予備配線が、上記第３電流制御回路を介して保持容量幹配線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
7. 上記第１電流制御回路は第１および第２のトランジスタからなり、
   第１のトランジスタのソースと第１のトランジスタのゲートと第２のトランジスタのドレインとがコモン電極に電気的に接続されるとともに、第２のトランジスタのソースと第２のトランジスタのゲートと第１のトランジスタのドレインとが上記第１予備配線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
8. 上記浮島状電極は、非表示領域における遮光材としての機能を兼ね備えていることを特徴とする請求項３記載の液晶パネル。
9. 上記導電体は、その表面が導電性皮膜で覆われたビーズであることを特徴とする請求項２記載の液晶パネル。
10. 上記浮島状電極と接続電極とがコンタクトホール内で接していることを特徴とする請求項４記載の液晶パネル。
11. 上記第１および第２予備配線は、走査信号線と同一層に形成され、上記接続電極は画素電極と同一層に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の液晶パネル。
12. 上記第１の基板はアクティブマトリクス基板であり、第２の基板はカラーフィルタ基板であることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
13. スイッチング素子、画素電極、信号線、複数の保持容量配線、およびこれら複数の保持容量配線に接続する保持容量幹配線が形成された第１の基板と、該第１の基板に対向し、コモン電極が形成された第２の基板と、これら両基板間に設けられた液晶材とを備えた液晶パネルであって、
    上記信号線の欠陥を修正するための予備配線と、該予備配線の電位が閾値を超えた場合に該予備配線を上記コモン電極に電気的に接続する保護回路とを備え、
    上記保護回路は、予備配線の電位が閾値を超えた場合に、該予備配線を上記保持容量幹配線にも電気的に接続することを特徴とする液晶パネル。
14. 請求項１または１３記載の液晶パネルを備えることを特徴とする液晶表示装置。
15. 請求項１４記載の液晶表示装置と、テレビジョン放送を受信するチューナ部とを備えることを特徴とするテレビジョン受像機。

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