JP5055511B2 - 横電界方式の液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、横電界方式の液晶表示装置に関する。詳しくは、本発明は、導電性材料から
なる静電シールドとしての導電膜と金属材料からなる遮光膜間の短絡故障の発生を抑制し
た横電界方式の液晶表示装置に関する。
IPS(In-Plane Switching)モードないしFFS(Fringe Field Switching)モード
等の横電界方式の液晶表示装置は、液晶層を挟んで配置される一対の基板、例えばアレイ
基板とカラーフィルター基板のうちのアレイ基板の内面側に一対の電極が互いに絶縁して
設けられており、概ね横方向の電界を液晶分子に対して印加するものである。この横電界
方式の液晶表示装置としては、一対の電極が平面視で重ならないIPSモードのものと、
重なるFFSモードのものとが知られており、広い視野角を得ることができるという効果
があるので、近年多く用いられるようになってきている。
しかし、横電界方式の液晶表示装置は、一対の基板の内の一方の基板にのみ液晶を駆動
するための一対の電極を備えており、他方の基板には電極を備えていない。そのため、他
方の基板側から静電気等に起因する電界が印加された場合、この電界は直接液晶に対して
作用するため、表示の異常が発生してしまうという課題がある。
そこで、このような課題を解決するために、従来から横電界方式の液晶表示装置には、
カラーフィルター基板に静電気等に対するシールド機能を有する導電性材料で形成された
導電層や導電膜を設けることが行われている。
例えば、下記特許文献1には、確実かつ容易に静電気対策が可能な液晶表示装置が開示
されている。すなわち、図7に示すように下記特許文献1に開示された液晶表示装置50
によれば、シールド膜52が、外付けされた接続体53と第一および第二電極を有する基
板54と対向する基板51の実装部の配線56とを介して所定電位に接続されている。こ
のような実装部の配線56と外付けの接続体53との利用によって、所定電位への接続に
よって静電気対策の確実化を図ることが容易に可能となっている。
特開2008−096475
上述のように、従来の横電界方式の液晶表示装置では、カラーフィルター基板の表示面
側には、静電気等に対しシールド機能を有する導電膜が形成されている。そして、導電膜
には、この導電膜に帯電した静電気を放電するために、外部のグラウンド(GND)電位
と導電性材料からなる接続体によって電気的に接続されている。
一方、遮光膜は、樹脂材料もしくは金属材料で形成されているが、樹脂材料で遮光膜を
形成すると、高い遮光性を得るためには樹脂膜を厚く形成する必要があり、液晶表示装置
の薄型化が困難となる。そのため、液晶表示装置の薄型化に対処するためには、遮光性が
高い金属材料で形成された遮光膜を用いることとなる。しかし、横電界方式の液晶表示装
置においては、金属材料で遮光膜を形成して電気的にフローティング状態とすると、遮光
膜に静電気が帯電してしまい、表示画質に不具合が発生するおそれがある。この不具合を
解消するために、金属性の遮光膜は、帯電している静電気を共通配線に流して共通配線と
同電位とするため、導電性部材からなる例えばトランスファ電極により共通配線と電気的
に接続されている。なお、縦電界方式の液晶表示装置では、遮光膜と液晶との間に対向電
極が形成されているので、このような不都合は生じない。
しかし、カラーフィルター基板の導電膜と外部のGND電位とを接続体を用いて接続し
た場合、カラーフィルター基板に形成されている遮光膜を金属材料で形成すると、この遮
光膜に電気的に接続されている共通配線と導電膜との間で短絡故障が発生するおそれがあ
る。
なお、上記特許文献1に開示されている液晶表示装置50では、接続体53は、対向基
板51のシールド膜52上に配置されて当該シールド膜52に接続され、対向基板51の
端面を伝って素子基板54上へ至り、導通部55上へ延在して当該導通部55に接続され
、当該導通部55を介して配線56に接続されている。そのため、対向基板51の端面に
金属で構成された遮光膜が形成されていた場合に、この遮光膜と対向基板51の端面を伝
っている接続体53とが接してしまう可能性が大きくなり、シールド膜と遮光膜との間に
短絡故障が発生し易くなってしまう。
本発明者らは、上記のような従来技術の問題点を解決すべく種々検討を重ねた結果、導
電膜とGND電位とを電気的に接続させる接続体が遮光膜と接することを抑制すれば上述
したような課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。すな
わち、本発明の目的は、導電膜と外部の基板等を配線等で接続しても、導電膜と共通配線
間で短絡することを抑制することが可能な横電界方式の液晶表示装置を提供することにあ
る。
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、
一対の基板の周縁部がシール材で張り合わされ、前記一対の基板間に液晶が封入され、
前記シール材で囲まれた内側に表示領域が、前記表示領域の外側に非表示領域が形成さ
れ、
前記一対の基板の一方には第1電極と第2電極とが形成され、
前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電界によって前記液晶が駆動される横電界
方式の液晶表示装置であって、
前記一対の基板の他方には、前記液晶と接する側の面の前記非表示領域に対応する位置
には金属材料で形成された遮光膜が形成され、前記液晶と接する面と反対側の面には導電
性材料で形成された導電膜が形成され、
前記他方の基板の前記非表示領域に形成された前記遮光膜は、前記一方の基板に配設さ
れている共通配線と導電性部材によって電気的に接続されており、
前記導電膜は導電性材料からなる接続体によってグラウンド電位と接続されている液晶
表示装置において、
前記非表示領域に形成された前記遮光膜は、前記接続体が形成されている部分と平面視
で重畳しないように形成されていることを特徴とする。
本発明の液晶表示装置では、一対の基板の他方、例えばカラーフィルター基板に形成さ
れる遮光膜は、接続体が形成されている部分と平面視で重畳しないように形成させている
。このような構成とすると、接続体と遮光膜とが電気的に接触することが抑制される。そ
のため、本発明の液晶表示装置によれば、遮光膜に電気的に接続されている共通配線と導
電膜との間に生じる短絡を抑制することができるようになる。
なお、接続体の形成される位置により、遮光膜はシール材の内側の表示領域にわたって
形成されてしまうこともあるが、シール材は絶縁性であるから、接続体とシール材とが接
触しても接続体と遮光膜との間が短絡することはなく、表示領域側に形成されている遮光
膜を欠く必要はない。
また、本発明の液晶表示装置においては、前記他方の基板の前記非表示領域に形成され
た前記遮光膜は、前記シール材の幅をはみ出さない位置まで形成されていることが好まし
い。
従来の液晶表示装置のカラーフィルター基板に形成される遮光膜はシール材が形成され
る位置よりも外側にも形成されている。そのため、この遮光膜と接続体が電気的に接触す
る可能性が高くなっていた。本発明の液晶表示装置では、遮光膜は、シール材の幅をはみ
出さない位置に形成されているので、遮光膜と接続体が電気的に接触する可能性を抑制す
ることができ、信頼性が高い液晶表示装置を提供することができる。
また、本発明の液晶表示装置においては、前記一対の基板の一方には、前記一対の基板
の他方よりも延在された延在部が形成され、前記延在部には前記グラウンド電位と接続す
るための導電パッドが形成されていることが好ましい。
本発明の液晶表示装置では、アレイ基板の延在部、いわゆる実装領域にGND電位に電
気的に接続するための導電パッドが備えられている。導電パッドは、ある程度の大きさを
有するように形成できるので、外部のGND電位と導電パッドとが容易に電気的に接続す
ることができる。よって、本発明の液晶表示装置によれば、導電パッドを介して、外部の
GND電位と容易に且つ確実に接続することができるので、信頼性の高い液晶表示装置を
提供することができる。
また、本発明の液晶表示装置においては、前記一対の基板の一方の延在部に形成された
前記導電パッドが、前記導電膜と前記接続体によって接続されていることが好ましい。
本発明の液晶表示装置では、GND電位に電気的に接続するための導電パッドが、カラ
ーフィルター基板の導電膜と接続体によって電気的に接続されている。そのため、ある程
度の大きさを持った導電パッドを用いることができるので、接続体とこの導電パッドとの
電気的な接続が容易に行うことができる。よって、本発明の液晶表示装置によれば、導電
パッドを介して、接続体を容易に且つ確実に接続することができるので、信頼性の高い液
晶表示装置を提供することができる。
また、本発明の液晶表示装置においては、前記接続体は、導電性ペーストであることが
好ましい。
本発明の液晶表示装置によれば、接続体に導電性ペーストを用いることにより、導電膜
とGND電位及び導電パッドとの電気的な接続を容易に行うことができる。また、導電性
ペーストは、硬化前はやわらかく、隙間にも侵入しやすいが、本発明の液晶表示装置によ
れば、導電性ペーストが塗布される箇所の遮光膜は、塗布される導電性ペーストと少なく
とも平面視で重畳する部分は除いて形成されているため、導電性ペーストが遮光膜に接す
ることを抑制でき、導電性ペーストと遮光膜とが短絡することを抑制することができるよ
うになる。
実施形態1の液晶表示装置の平面図である。 図1の表示領域内の1画素分の拡大平面図である。 図2のIII−III線に沿った拡大断面図である。 実施形態1の液晶表示装置のカラーフィルター基板の透過し遮光膜を示した平面図である。 図5Aは図1のVA−VA線での概略断面図であり、図5Bは図1のVB−VB線での概略断面図である。 実施形態2の液晶表示装置の図4に対応する平面図である。 従来例の液晶表示装置の断面図である。 図8Aは従来例を示す図4に対応する平面図であり、図8Bは図8AのVIII−VIII線での図5Bに対応する概略断面図である。
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以
下に示す各実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためにFFSモードの液晶表示装
置を例にとって説明するものであって、本発明をこの実施形態に記載されたFFSモード
の液晶表示装置に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に含ま
れるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。なお、この明細書におけ
る説明のために用いられた各図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の
大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸
法に比例して表示されているものではない。
また、以下に述べるアレイ基板及びカラーフィルター基板の「表面」とは各種配線が形
成された面ないしは液晶と対向する側の面を示すものとし、「裏面」とは表示面側(カラ
ーフィルター基板の場合)ないしバックライト側(アレイ基板の場合)の面を示すものと
する。また、本発明における横電界方式の液晶表示装置は、液晶注入法を用いて製造され
たものにも適用可能であるが、以下においては液晶滴下(One Drop Fill:以下、「OD
F」という)法を用いて製造されたものを例として説明する。さらに、液晶表示装置はマ
ザー基板を用いて作製されるが、以下においては、説明の便宜上、1個のFFSモードの
液晶表示装置を代表して説明する。
[実施形態1]
本発明の実施形態1のFFSモードの液晶表示装置10を図1〜図4を参照して説明す
る。本実施形態1に係る液晶表示装置10は、図1に示すように、アレイ基板11及びカ
ラーフィルター基板26と、両基板11、26を貼り合わせるシール材33とを備え、ア
レイ基板11、カラーフィルター基板26及びシール材33により囲まれた領域に液晶3
2が封入された、いわゆるCOG(Chip On Glass)型の液晶表示装置である。この液晶
表示装置10においては、シール材33により囲まれた内側の領域に表示領域34が形成
されており、この表示領域34の周囲に設けられる画像が認識されない領域が液晶表示装
置10の非表示領域35となる。また、実施形態1にかかる液晶表示装置10はODF法
で製造されたものであるため、液晶注入口は形成されていない。そして、カラーフィルタ
ー基板26の裏面には静電シールドとしてのITO(Indium Thin Oxide)又はIZO(I
ndium Zink Oxide)等からなる導電膜31(図3参照)が成膜されている。
アレイ基板11は、ガラス等で形成された矩形状の第1の透明基板12の表面に液晶駆
動用の各種配線等が形成されたものである。このアレイ基板11はカラーフィルター基板
26よりもその長手方向の長さが長く、両基板11、26を貼り合わせた際に外部に延在
する延在部12aが形成されるようになっており、この延在部12aには駆動信号を出力
するICチップあるいはLSI等からなるドライバーIC40や導電パッド37等が設け
られている。また、このドライバーIC40からは、更に共通配線14が延在している。
さらに、この導電パッド37は、外部基板を通じてGND電位41と電気的に接続されて
いる。なお、本実施形態1では、外部基板の一例としてFPC(Flexible Printed Circu
it)39を用いている。
アレイ基板の表示領域34内には、図2及び図3に示すように、複数本の走査線13及
び信号線17に加えて、複数本の走査線13間にこの走査線13と平行な複数本のコモン
配線14aが設けられている。また、これらの走査線13、コモン配線14a及び露出し
ている透明基板12を覆うように酸化ケイ素又は窒化ケイ素等の無機絶縁材料からなるゲ
ート絶縁膜15が設けられている。そして、ソース電極S、ゲート電極G、ドレイン電極
D、及び半導体層16からなるスイッチング素子としての薄膜トランジスターTFT(T
FT:Thin Film Transistor)が走査線13及び信号線17の交差部近傍に形成されてい
る。
さらに、これらを覆うように表面の安定化のための酸化ケイ素又は窒化ケイ素等の無機
絶縁材料からなるパッシベーション膜18が成膜され、さらに、アレイ基板11の表面を
平坦化するための有機絶縁材料からなる層間膜19が成膜されている。
次いで、フォトリソグラフィー法及びエッチング法により、コモン配線14a上のゲー
ト絶縁膜15及びパッシベーション膜18を貫通するように第1のコンタクトホール20
が形成される。この第1のコンタクトホール20の形成には、乾式エッチング法の1種で
あるプラズマエッチング法や緩衝フッ酸による湿式エッチング法を採用し得る。これによ
り、コモン配線14aが露出される。
次いで、層間膜19が形成された透明基板12の表面全体に亘って例えばITOやIZ
Oからなる透明導電性層が被覆され、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によって
、それぞれの画素毎に層間膜19の表面に下電極21が形成される。このとき、それぞれ
の画素毎の下電極21は第1のコンタクトホール20を介してコモン配線14aと電気的
に接続される。従って、この下電極21は共通電極として作動する。
更に、下電極21が形成された第1の透明基板12の表面全体に亘って窒化ケイ素層な
いし酸化ケイ素層からなる絶縁膜22が形成される。このとき、ドレイン電極D上のコン
タクトホール形成予定部分の層間膜19の表面も絶縁膜22によって被覆される。次いで
、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、ドレイン電極D上のコンタクトホ
ール形成予定部分の層間膜19及び絶縁膜22に対して第2のコンタクトホール23が形
成される。
更に、絶縁膜22が形成された第1の透明基板12の表面全体に亘って例えばITOや
IZOからなる透明導電性層が被覆され、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によ
って、それぞれの画素毎に絶縁膜22の表面に複数のスリット24が形成された上電極2
5が形成される。この上電極25は、第2のコンタクトホール23において薄膜トランジ
スターTFTのドレイン電極Dが電気的に接続されており、画素電極として作動する。こ
の後、表示領域34の上電極25を含む表面全体に配向膜(図示省略)が設けられること
により実施形態1の液晶表示装置10のアレイ基板11となる。なお、複数本の走査線1
3及び信号線17により囲まれた領域が1サブ画素領域PAとなる。
また、カラーフィルター基板26は、ガラス等からなる第2の透明基板27の表面に、
アレイ基板11の走査線13、信号線17及び薄膜トランジスターTFTに対応する位置
、並びに非表示領域35を被覆するように金属材料からなる遮光膜28が形成される。な
お、本実施形態1の液晶表示装置10では、図4に示すように、後述する導電性ペースト
38と平面視で重ならないようにするため、導電性ペースト38が位置する部分の遮光膜
には遮光膜切り欠き部28aが形成されている。
更に、遮光膜28で囲まれた第2の透明基板27の表面には、所定の色、例えば赤(R
)、緑(G)、青(B)等のカラーフィルター層29が形成され、また、遮光膜28及び
カラーフィルター層29の表面が被覆されるようにオーバーコート層30が形成されてい
る。このオーバーコート層30は絶縁性の透明な樹脂膜からなるものであり、カラーフィ
ルター基板26の表面をできるだけ平坦にするとともに、カラーフィルター層29から不
純物が液晶32内に拡散しないようにするために設けられているものである。そして、オ
ーバーコート層30表面には配向膜(図示省略)が形成される。一方、透明基板27の裏
側には導電シールドとしての導電膜31がスパッタリング等で成膜されて、本実施形態1
のカラーフィルター基板26となる。
なお、本実施形態1の液晶表示装置10では、導電膜31と上述したアレイ基板11の
延在部12aに形成された導電パッド37とが、導電性材料からなる導電性ペースト38
で電気的に接続されており、この導電性ペースト38が形成される部分の遮光膜28は、
図4に示すように、遮光膜切り欠き部28aが形成されて、導電性ペースト38が形成さ
れている部分と平面視で重畳しないように形成されている。
また、液晶表示装置10の延在部12aと反対側の辺の両側の角付近には、カラーフィ
ルター基板26の遮光膜28とアレイ基板11の共通配線14を電気的に接続するトラン
スファ電極36が形成されている。(図1、図5A参照)
そして、上述したアレイ基板11及びカラーフィルター基板26は、例えばアレイ基板
11の表示領域34に液晶32が滴下され、カラーフィルター基板26の非表示領域35
には紫外光により硬化できる樹脂等で形成されたシール材33が塗布され、両基板11、
26が張り合わされる。その後、シール材33に紫外光を照射しシール材33を硬化させ
、アレイ基板11の延在部12aにドライバー40や導電パッド37等を設置し、本実施
形態1にかかる液晶表示装置10が完成する。なお、カラーフィルター基板26とアレイ
基板11の間には、両基板のセルギャップを一定に保つための不図示のフォトスペーサー
が形成されている。
次に、図5、図8を参照して、本実施形態1の液晶表示装置10と、遮光膜がカラーフ
ィルター基板の非表示領域まで形成されている従来の横電界方式の液晶表示装置10'に
対して導電性ペーストによって導電膜を導電パッドに電気的に接続した場合とを対比して
説明する。なお、従来の横電界方式の液晶表示装置10'については、実施形態1の液晶
表示装置10と共通する構成には同一の符号を参照し、その詳細な説明は省略する。
図5Aに示すように、本実施形態1の液晶表示装置10は、カラーフィルター基板26
の遮光膜28とアレイ基板11の共通配線14がトランスファ電極36により電気的に接
続され、同電位となっている。これは、従来の横電界方式の液晶表示装置10'も同様で
ある。
ここで、図8Aに示す従来の横電界方式の液晶表示装置10'では、遮光膜28'がカラ
ーフィルター基板26の非表示領域35まで形成されているため、図8Bに示すように導
電性ペースト38を塗布したときに、導電性ペースト38が遮光膜28'と接触してしま
うおそれが生じる。この場合、遮光膜28'は共通配線14と同電位とされているため、
導電性ペースト38で電気的に接続されている導電膜31との間で短絡故障の発生が生じ
ることとなる。
そのため、本実施形態1の液晶表示装置10によれば、図4及び図5Bに示すように、
導電性ペースト38と重なる部分の遮光膜切り欠き部28aは導電性ペースト38が形成
されている部分と平面視で重畳しないように形成されている。このような構造とすること
で、カラーフィルター基板26の導電膜31に帯電した静電気とアレイ基板11の共通配
線14との短絡を抑制することができ、画質が優れた信頼性の高い液晶表示装置を提供す
ることができる。
[実施形態2]
実施形態1の液晶表示装置10では、遮光膜28が導電性ペースト38と重ならないよ
うにするために、遮光膜28に切り欠き部28aが形成されている場合を説明したが、実
施形態2の液晶表示装置10Aでは、遮光膜28が表示領域34側からシール材33の幅
をはみ出さない位置まで形成されている場合を説明する。なお、実施形態2の液晶表示装
置10Aでは、実施形態1の液晶表示装置10とは遮光膜28が形成される範囲と導電性
ペースト38との配置関係が異なるのみなので、実施形態1の液晶表示装置10と共通す
る構成には同一の符号を参照し、その詳細な説明は省略する。
図6に示すように、実施形態2の液晶表示装置10Aの遮光膜28bは、表示領域側3
4からシール材33の幅をはみ出さない位置まで形成されている。そのため、特に遮光膜
28に切り欠き部を形成しなくても、遮光膜28がシール材33で覆われることで非表示
領域35と隔離され、平面視で遮光膜と導電性ペースト38とが重畳しないようになって
いる。
実施形態1の液晶表示装置10は、遮光膜28に切り欠き部28aを形成しないと、平
面視で導電性ペースト38と遮光膜が重畳する状態となってしまうので、遮光膜28の形
成時のマスクずれ等によって遮光膜切り欠き部28aの形成位置がずれた場合、遮光膜2
8と導電性ペースト38が接触してしまうことがあり、液晶表示装置の信頼性が失われて
しまうおそれがある。
しかし、実施形態2の液晶表示装置10Aのような構成とすることで、遮光膜28bと
導電性ペースト38が電気的に接触する可能性を抑制することができ、信頼性の高い液晶
表示装置を提供することができる。
なお、実施形態1に示したトランスファ電極36はカラーフィルター基板26の遮光膜
28bとアレイ基板11の共通配線14が導電性部材で電気的に接続できる場所に形成さ
れればよい。
なお、上記実施形態1、2では、接続体として導電性ペーストを用いた場合を説明した
が、この接続体は、これに限られず、導電性の材料であればよい。
10、10'、10A:液晶表示装置 11:アレイ基板 12:透明基板 12a:延
在部 13:走査線 14:共通配線 14a:コモン配線 15:ゲート絶縁膜 16
:半導体層 17:信号線 18:パッシベーション膜 19:層間膜 20:コンタク
トホール 21:下電極 22:絶縁膜 23:コンタクトホール 24:スリット 2
5:上電極 26:カラーフィルター基板 27:透明基板 28、28'、28b:遮
光膜 28a:遮光膜切り欠き部 29:カラーフィルター層 30:オーバーコート層
31:導電膜 32:液晶 33:シール材 34:表示領域 35:非表示領域 3
6:トランスファ電極 37:導電パッド 38:導電性ペースト 40:ドライバー
41:グラウンド電位 D:ドレイン電極 G:ゲート電極 S:ソース電極 PA:サ
ブ画素領域 TFT:薄膜トランジスター

Claims (5)

  1. 一対の基板の周縁部がシール材で張り合わされ、前記一対の基板間に液晶が封入され、
    前記シール材で囲まれた内側に表示領域が、前記表示領域の外側に非表示領域が形成さ
    れ、
    前記一対の基板の一方には第1電極と第2電極とが形成され、
    前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電界によって前記液晶が駆動される横電界
    方式の液晶表示装置であって、
    前記一対の基板の他方には、前記液晶と接する側の面の前記非表示領域に対応する位置
    には金属材料で形成された遮光膜が形成され、前記液晶と接する面と反対側の面には導電
    性材料で形成された導電膜が形成され、
    前記他方の基板の前記非表示領域に形成された前記遮光膜は、前記一方の基板に配設さ
    れている共通配線と導電性部材によって電気的に接続されており、
    前記導電膜は導電性材料からなる接続体によってグラウンド電位と接続されている液晶
    表示装置において、
    前記非表示領域に形成された前記遮光膜は、前記接続体が形成されている部分と平面視
    で重畳しないように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記他方の基板の前記非表示領域に形成された前記遮光膜は、表示領域側から前記シー
    ル材の幅をはみ出さない位置まで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶
    表示装置。
  3. 前記一対の基板の一方には、前記一対の基板の他方よりも延在された延在部が形成され
    、前記延在部には前記グラウンド電位と接続するための導電パッドが形成されていること
    を特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記一対の基板の一方の延在部に形成された前記導電パッドが、前記導電膜と前記接続
    体によって接続されていることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
  5. 前記接続体は、導電性ペーストであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載
    の液晶表示装置。
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