JP7139179B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は表示装置に係り、特に液晶表示装置において、水分による表示領域での膜剥がれを対策した構成に関する。

液晶表示装置では、表示領域に、画素電極及びＴＦＴを有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板とブラックマトリクス等が形成された対向基板とが液晶を挟んで対向した構成となっている。そして、各画素において、液晶の透過率を制御することによって、画像を形成している。

ＴＦＴ基板及び対向基板にはポリイミドによる配向膜が形成され、この配向膜に対して配向処理を行い、液晶の初期配向の方向を決めている。配向膜の製造条件によっては、配向膜と、配向膜の下に形成された窒化シリコン等で形成された無機膜との接着力が問題になることがある。この問題は、ＴＦＴ基板と対向基板を接着するシール材が形成された部分において問題になる。

特許文献１には、シール材が形成された領域において、配向膜と無機膜との間にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜を配置することによって、シール部における配向膜の剥離の問題を対策する構成が記載されている。

特開２０１７－９６３７号公報

液晶表示装置を構成するＴＦＴ基板には、種々の導電膜や絶縁膜が積層されている。絶縁膜には、シリコン酸化膜（以後ＳｉＯ膜で代表させる）や窒化シリコン膜（以後ＳｉＮ膜で代表させる）で形成された無機膜や、アクリルあるいはポリイミドで形成された有機膜が使用されている。

液晶表示装置では、画素電極とコモン電極との間に電圧を印加することによって液晶の配向を制御している。ＴＦＴ基板には、画素に映像信号を供給するための映像信号線やＴＦＴを制御する走査線が形成されているが、特に、映像信号線や走査線とコモン電極との浮遊容量を低減するために、映像信号線とコモン電極との間に有機膜が１．５μｍから４μｍ程度に厚く形成されている。

さらに、液晶表示装置には、タッチセンサ機能を内蔵した品種もあり、この場合、タッチセンサの電極と画像表示のための電極との間の浮遊容量を低減するために、さらに有機膜が追加され、有機膜が２層に形成される場合がある。

有機膜は水分を含有しやすい。有機膜が厚く形成されると、含有水分も多くなる。この水分が液晶表示装置の動作期間に有機膜から離脱すると、有機膜の上に積層された種々の膜の膜剥がれを引き起こす。このような膜剥がれが表示領域で生ずると、表示機能を損ない、その時点で製品不良となる場合が多い。

本願発明の課題は、特に表示領域における水分による膜剥がれが生ずるまでの時間を出来るだけ長くすることであり、これによって、製品寿命を長くすることである。

本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。

表示領域と額縁領域を有するＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板と対向して配置した対向基板とを有し、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板の前記額縁領域には、有機パッシベーション膜が形成され、前記有機パッシベーション膜の上に、前記有機パッシベーション膜と接触して、複数の第１の透明導電膜が島状にフローティング状態で配置され、前記複数の第１の透明導電膜を覆って無機絶縁膜が形成されていることと特徴とする液晶表示装置。

液晶表示装置の平面図である。 表示領域の平面図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 タッチセンサの構成を示す平面図である。 画像表示とタッチセンサの動作期間の関係を示す図である。 図２のＢ－Ｂ断面図である。 本発明の課題を示す表示領域の平面図である。 図７のＣ－Ｃ断面図である。 ＴＦＴ基板の平面図である。 図９のＤ－Ｄ断面図である。 表示領域における膨れの状態を示す断面図である。 本発明の実施例１を示すＴＦＴ基板の平面図である。 図１２のＥ－Ｅ断面図である。 本発明の作用を示す断面図である。 第１のＩＴＯ膜の形状を示す平面図である。 本発明の実施例２を示すＴＦＴ基板の平面図である。 図１６のＦ－Ｆ断面図である。 実施例２の作用を示す断面図である。 実施例３における額縁領域の断面図である。 実施例３の作用を示す断面図である。 他の例における実施例３の作用を示す断面図である。 本発明の実施例４の課題を示す断面図である。 本発明の実施例４を示す断面図である。 本発明の実施例４の他の例を示す断面図である。

以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。

図１は本発明が適用される液晶表示装置の概略平面図である。図１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材１５０によって接着し、シール材１５０に囲まれた領域に表示領域９０が形成されている。シール材１５０を含む、周辺領域が額縁領域９５になっている。ＴＦＴ基板１００において、走査線９１が横方向（ｘ方向）に延在して縦方向（ｙ方向）に配列し、映像信号線９２が縦方向に延在して横方向に配列し、走査線９１と映像信号線９２で囲まれた領域に画素９３が形成されている。

ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成され、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なっていない部分は端子領域１６０となっている。端子領域１６０は、液晶表示装置に電源や信号を供給するためのフレキシブル配線基板４００が接続している。

図２は、ＴＦＴ基板１００における画素９３の平面図である。図２はＩＰＳ方式の液晶表示装置における画素９３である。図２において、走査線９１が横方向（ｘ方向）に延在して縦方向（ｙ方向）に配列している。映像信号線９２は、縦方向に延在しているが、櫛歯状の画素電極１１３が形成された部分では、ｙ方向に対してφ、あるいは－φ傾いて延在している。画素電極１１３は走査線９１と映像信号線９２に囲まれた領域に形成されている。画素電極１１３は、櫛歯電極部と、スルーホール１３０を有するコンタクト部から形成されている。画素電極１１３の下層側には、容量絶縁膜を挟んでコモン電極１１１が平面状に形成されている。

画素電極１１３は、映像信号線９２と同様、ｙ方向に対してθだけ傾いて形成されている。配向膜の配向方向（ＡＬ）はｙ方向である。これによって、画素電極１１３に信号電圧が印加された場合に、液晶の回転方向を規定し、ドメインの発生を防止している。映像信号線９２および走査線９１の下層には、絶縁膜を挟んで半導体層１０２が形成されている。半導体層１０２が走査線９１の下を通過するときにＴＦＴが形成される。この場合は、走査線９１がゲート電極の役割を有する。したがって、図２では、ＴＦＴが２個形成されている。

図２において、半導体層１０２はスルーホール１２０において映像信号線９２と接続し、スルーホール１２５において、ソース電極１０７と接続している。ソース電極１０７は、スルーホール１３０において、画素電極１１３と接続している。

図３は図２のＡ－Ａ断面図である。図３において、ガラスで形成されたＴＦＴ基板１００に下地膜１０１が形成されている。下地膜１０１は、一般には、ＳｉＯ膜とＳｉＮ膜の積層構造となっている。ＴＦＴ基板１００からの不純物が半導体層１０２を汚染しないようにするためである。

図２において、下地膜１０１の上に半導体層１０２が形成されている。半導体層１０２はＣＶＤで形成されたａ－Ｓｉ膜をエキシマレーザによってポリシリコンに変換したものである。なお、下地膜１０１を構成するＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜、ポリシリコンに変換されるａ－Ｓｉ膜は原料を変えながら、連続してＣＶＤによって形成される。半導体層１０２を覆ってゲート絶縁膜１０３が形成されている。ゲート絶縁膜１０３はＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート tetraethyl orthosilicate）を原料としてＣＶＤによって形成されたＳｉＯ膜である。

図３において、ゲート絶縁膜１０３の上にゲート電極１０４、すなわち、走査線９１が形成されている。ゲート電極１０４を覆って例えばＳｉＮによって層間絶縁膜１０４が形成されている。層間絶縁膜１０４の上にドレイン電極１０６となる映像信号線９２、及び、画素電極１１３と接続するソース電極１０７が形成される。映像信号線９２（ドレイン電極１０６）及びソース電極１０７は同時に形成され、例えば、チタン（Ｔｉ）－アルミニウム（Ａｌ）－チタン（Ｔｉ）の積層構造である。

映像信号線９２（ドレイン電極１０７）、ソース電極１０７を覆って第１有機パッシベーション膜１０８を例えば、アクリル樹脂によって形成する。このアクリル樹脂は、例えば、感光性のポジ型のレジストで形成される。第１有機パッシベーション膜１０８の上のコモン電極あるいは、タッチセンサのＲｘ電極となる電極にコモン電圧あるいはタッチセンサ信号を入力するための、コモン配線１０９が形成される。コモン配線１０９は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）－アルミニウム（Ａｌ）－モリブデン（Ｍｏ）等の積層膜が使用される。第１有機パッシベーション膜１０８は映像信号線９２とコモン配線１０９間の浮遊容量を低減するために、２．５μｍと、厚く形成される。

第１有機パッシベーション膜１０８にスルーホール１３１を形成し、後で形成される画素電極１１３とソース電極１０７との導通を可能にする。スルーホール１３１の内側には、コモン配線１０９と同じ材料で同じプロセスによって、第１台座１３１を形成し、ソース電極１０７と画素電極１１３との接続を確実にしている。なお、コモン配線１０９と第１台座１０９１とは絶縁されている。

コモン配線１０９及び第１有機パッシベーション膜１０８を覆って第２有機パッシベーション膜１１０を例えばアクリル樹脂によって形成する。このアクリル樹脂も、例えば、感光性のポジ型のレジストで形成される。第２有機パッシベーション膜１１０の上にコモン電極１１１を、ＩＴＯによって形成する。なお、液晶表示装置をタッチセンサとして動作させる期間には、コモン電極１１１は、タッチセンサのセンサ電極Ｒｘとなる。コモン電極１１１をタッチセンサのセンサ電極Ｒｘとして作用させる場合、複数個の画素にわたるコモン電極１１１を纏めて、センサ電極Ｒｘとしている。第２有機パッシベーション膜１１０は、コモン電極１１１あるいはコモン配線１０９と映像信号線９２等との浮遊容量を低減させるために、１．５μｍ程度と厚く形成される。なお、このような構成によれば、コモン電極１１１と映像信号線９２との間には、厚さ２．５μｍの第１有機パッシベーション膜１０８と厚さ１．５μｍの第２有機パッシベーション膜１１０との合計厚さの、約４μｍのアクリル樹脂が存在することになり、映像信号線９２とコモン電極１１１との容量を小さくすることが出来る。

第２パッシベーション膜１１０にスルーホール１３２を形成し、後で形成される画素電極１１３とソース電極１０７との導通を可能にする。スルーホール１３２の内側には、コモン電極１１１と同じ材料で同じプロセスによって、第２台座１１１１を形成し、ソース電極１０７と画素電極１１３との接続を確実にしている。なお、コモン電極１１１と第２台座１１１１とは絶縁されている。

コモン電極１１１等を覆って容量絶縁膜１１２が形成させる。容量絶縁膜１１２の厚さは、７５ｎｍ乃至１２０ｎｍ程度である。容量絶縁膜１１２は、コモン電極１１１と画素電極１１３との間の保持容量を大きくするために、薄く形成される。

容量絶縁膜１１２を覆って画素電極１１３が形成される。画素電極１１３の形状は図２に示すとおりである。画素電極１１３はＩＴＯで形成され、厚さは例えば、５０乃至１００ｎｍ程度である。画素電極１１３はスルーホール１３０（１３１、１３２）内に延在して、ソース電極１０７と接続する。なお、スルーホール１３０内には、第１台座１０９１、第２台座１１１１が存在し、ソース電極１０７と画素電極１１３との接続を確実にしている。

画素電極１１３を覆って配向膜１１４が形成されている。配向膜１１４としては、ラビングによって配向処理された配向膜、あるいは、偏光紫外線によって配向処理された光配向膜が用いられる。ＩＰＳ方式の場合は、プレティルト角が必要ないので、光配向処理が適している。

画素電極１１３に映像信号が印加されると、図３に示すように、液晶層３００を通過する電気力線が発生し、これによって液晶分子３０１が回転し、液晶層３００の光透過率が制御される。画素１１３毎に液晶層３００を透過するバックライトからの量が異なるので、画像が形成される。

図３において、液晶層３００を挟み、ＴＦＴ基板１００と対向して対向基板２００が配置されている。対向基板２００には、カラーフィルタ２０１とブラックマトリクス２０２が形成されている。カラーフィルタ２０１は、画素電極１１３と対応して、画素の透過領域に形成され、カラー画像の形成を可能としている。一方、スルーホール１３０部分やＴＦＴ部分はブラックマトリクス２０２によって覆い、画像のコントラストを維持している。

カラーフィルタ２０１及びブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３はカラーフィルタ２０１の顔料が液晶層３００中に析出することを防止することと、表面を平滑にすることである。オーバーコート膜２０３を覆って配向膜２０４が形成されている。配向膜２０４の配向処理は、ＴＦＴ基板１００側の配向膜１１４と同じである。

図４は、図３に示す液晶表示装置に組み込まれているタッチセンサの構成を示す平面図である。タッチセンサには自己容量方式と相互容量方式とが存在する。自己容量方式は、人の指先と電極との容量変化を検出するもので、各検出位置における電極はＲｘ電極１個でよい。相互容量方式は、2個の電極間に電界を発生させ、人の指先が触れることによって生ずる電界の変化を検出するものである。各検出位置における電極は2個必要なので、引き回し配線が多くなる。図４は、自己容量方式のタッチセンサ方式を示す模式平面図である。

図４において、シール材１５０で囲まれた表示領域９０内にセンサ電極Ｒｘが横方向と縦方向に配列している。各センサ電極Ｒｘには、端子領域１６０に延在するコモン配線１０９から電圧を供給される。図４におけるＲｘは各検出位置におけるタッチ位置検出用のセンサ電極であり、図２及び図３に示すコモン電極を複数画素分まとめたものである。図４では、Ｒｘは横方向（ｘ方向）に３個、縦方向（ｙ方向）に５個記載されているが、これは、図を複雑化しないためであり、実際の製品では、センサ電極Ｒｘは例えば、表示領域９０内において、横方向に６０乃至７０個、縦方向に６０乃至７０個存在している。

図５は、タッチセンサ付液晶表示装置の動作を示す図である。図５において、１フレーム期間Ｔｆは、画像表示期間Ｔｄとタッチセンサ期間Ｔｓに分割されている。画像表示期間Ｔｄにおいては、コモン電極１１１には、コモン配線１０９を介してコモン電圧が供給される。一方、タッチセンサ期間においては、コモン配線１０９を介してセンサ電圧が供給される。画像表示期間Ｔｄとタッチセンサ期間は、図１におけるフレキシブル配線基板４００に配置されるドライバＩＣによって切り替えられる。

図６は図２のＢ－Ｂ断面図である。図６の層構成は図３で説明したのと同様である。図６において、ＴＦＴ基板１００の上に下地膜１０１が形成され、その上にゲート絶縁膜１０３が形成され、その上に層間絶縁膜１０５が形成されている。層間絶縁膜１０５の上に映像信号線９２が形成され、映像信号線９２を覆って第１有機パッシベーション膜１０８が形成されている。第１有機パッシベーション膜１０８の上に、コモン配線１０９が形成され、コモン配線１０９を覆って第２有機パッシベーション膜１１０が形成されている。

第２有機パッシベーション膜１１０の上に、センサ電極Ｒｘの役割も兼用するコモン電極１１１がＩＴＯによって形成される。コモン電極１１１の上に容量絶縁膜１１２が形成され、その上に画素電極１１３が形成されている。画素電極１３を覆って配向膜１１４が形成されている。各電極や各絶縁膜の構成は図３で説明したとおりである。

図６において、液晶層３００を挟んで対向基板２００が形成され、対向基板２００には、カラーフィルタ２０１とブラックマトリクス２０２が形成されている。カラーフィルタ２０１は画素電極１１３と対応した場所に形成され、コモン配線１０９や映像信号線９２と対応する部分にはブラックマトリクス２０２が形成されている。カラーフィルタ２０１及びブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成され、オーバーコート膜２０３を覆って配向膜２０４が形成されている。

図７は本発明が解決しようとする課題を示す画素部の平面図である。図７の構成は図２で説明したのと同様である。図７が図２と異なる点は、画素電極１１３が形成された部分において、コモン電極１１１と画素電極１１３が形成されている容量絶縁膜１１２とコモン電極１１１の間に空乏５００が生じていることである。つまり、容量絶縁膜１１２が膨れている。

図８は図７のＣ－Ｃ断面図である。図８において、コモン電極１１１あるいはセンサ電極Ｒｘ（以後コモン電極で代表させる）と容量絶縁膜１１２が剥離し、コモン電極１１１と容量絶縁膜１１２との間に空乏５００が生じている。容量絶縁膜１１２にこのような膨れが生ずると、画素電極１１３とコモン電極１１１との間で形成される液晶層３００を通過する電界が変化するので、映像信号を忠実に再現しなくなる。また、画素電極１１３とコモン電極１１１との間に形成される保持容量が小さくなり、所定の期間、画素電極が信号電圧を保持できなくなるので、フリッカーが生ずる。図８に示すような膨れの原因は、外部から第１有機パッシベーション膜１０８あるいは第２有機パッシベーション膜１１０を透過してくる水分によるものである。

図９は外部からの水分の侵入を説明するＴＦＴ基板１１１の平面図である。図９において、表示領域９０の周辺が額縁領域９５である。額縁領域９５の外側に端子領域１６０が形成されている。額縁領域９５には、端部にまで、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０が延在しているので、これらの有機パッシベーション膜の側壁から水分が侵入する。図９におけるｗは水分を示す。コーナー部においては、水分が２辺から侵入するので、特に水分の影響が出やすい。

図１０は、図９のＤ－Ｄ断面図である。図１０において、領域９５が額縁領域であり、領域９０が表示領域である。額縁領域９５における層構造の基本構成は図３で説明した表示領域９０における層構成と同じである。図１０において、ＴＦＴ基板１００の上に下地膜１０１が形成され、その上にゲート絶縁膜１０３が形成されている。ゲート絶縁膜１０３の上には、表示領域９０においては走査線９１が形成され、額縁領域９５においては、引出し線１１５が形成されている。なお、後で説明するブラックマトリクス２０２に形成される溝２０２１を遮光するための遮光膜１１６もゲート絶縁膜１０３の上に形成されている。引出し線１１５等を覆って層間絶縁膜１０５が形成されている。層間絶縁膜１０５の上に、表示領域９０においては映像信号線９２等が形成され、また、額縁領域９５においては、映像信号線９２と同じ層に引出し線も形成されることもあるが、図１０では省略されている。

図１０において、層間絶縁膜１０５の上に第１有機パッシベーション膜１０８が形成され、その上に第２有機パッシベーション膜１１０が形成されている。第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０の構成については、図３において説明したとおりである。第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０はＴＦＴ基板１００側の端部にまで形成されているので、端面から水分が内部に侵入する。

侵入した水分が液晶層付近に到達することを防止するために、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０は溝状スルーホール１４０によって分断されている。そして、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０を、水分を透過しない、ＳｉＮで形成された容量絶縁膜１１２によって、溝状スルーホール１４０の内壁まで覆うことによって、水分が表示領域９０に侵入することを防止している。容量絶縁膜１１２を覆って配向膜１１４が形成されている。

図１０において、ＴＦＴ基板１００側と対向基板２００側との間に液晶層３００が挟持され、ＴＦＴ基板１００側と対向基板２００側とはシール材１５０によって接着している。対向基板２００側において、額縁領域９５にはブラックマトリクス２０２が形成され、表示領域９０側にはカラーフィルタ２０１が形成されている。ブラックマトリクス２０２は樹脂で形成されており、ブラックマトリクス２０２は対向基板２００の端部にまで形成されているので、ブラックマトリクス２０２を通して外部から水分が侵入する可能性がある。この水分の侵入経路を分断するために、ブラックマトリク溝２０２１が表示領域９０を囲むように形成されている。ブラックマトリクス溝２０２１の部分はバックライト光が透過するので、遮光のために、ＴＦＴ基板１００側に遮光膜１１６が形成されている。

表示領域９０においては、ブラックマトリクス２０２の端部と重複して、カラーフィルタ２０１が形成され、額縁領域９５においても、部分的にカラーフィルタ台座２０１１が島状に形成されている。カラーフィルタ台座２０１１は、柱状スペーサ２５０の高さを調整するためである。カラーフィルタ２０１及びブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３の上には配向膜２０４が形成されている。

また、オーバーコート膜２０３の上には、通常状態におけるＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔を規定するための第１柱状スペーサ２５０と、対向基板２００が押し圧力を受けた場合に、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間隔を規定するための第２柱状スペーサ２６０が形成されている。つまり、通常状態では、第１柱状スペーサ２５０はＴＦＴ基板２００側と接触しているが、第２柱状スペーサ２６０はＴＦＴ基板１００側と接触していない。

第１柱状スペーサ２５０は、カラーフィルタ台座２０１１の上に形成されているので、第１柱状スペーサ２５０と第２柱状スペーサ２６０を同じ高さに形成したとしても、第１柱状スペーサ２５０がＴＦＴ基板１００側と接触し、第２柱状スペーサ２６０はＴＦＴ基板１００側と接触しないようにすることが出来る。

また、オーバーコート膜２０３の上には、対向基板２００の端部において、液晶表示パネルを、スクライビングによって、マザー基板から分離することを容易にするための壁状スペーサ２７０が、第１柱状スペーサ２５０及び第２柱状スペーサ２６０と同時に同じ材料によって形成されている。壁状スペーサ２７０にもカラーフィルタ台座２０１１が形成されている。

図１０に示すように、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０の端部は外気にさらされているので、この部分から水分が内部に侵入する。第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０は合計で４μｍ程度と厚いために、多量の水分が侵入しやすい。水分の侵入経路を分断するために、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０に溝状スルーホール１４０が形成され、さらに、溝状スルーホール１４０の内壁を含み、ＳｉＮで形成された容量絶縁膜１１２によって、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション１１０膜を覆っている。

しかし、溝状スルーホール１４０等において、容量絶縁膜１１２に欠陥が生じていると、この欠陥を通過して水分が侵入し、表示領域９０の液晶層３００付近に到達する。図１１は、外部からの水分が額縁領域９５及び表示領域９０に到達したときの様子を示す断面図である。図１１では第１有機パッシベーション膜１０８は省略されているが、水分は、第１有機パッシベーション膜１０８を通しても侵入する。図１１において、額縁領域９５においては、容量絶縁膜１１２が第２有機パッシベーション膜１１０の上に形成されている。図１１の左側に示す額縁領域９５の構成において、第２有機パッシベーション膜１１０と容量絶縁膜１１２の接着力は比較的強く、第２有機パッシベーション膜１１０と容量絶縁膜１１２の間の膜剥がれは生じにくい。

一方、図１１の右側の図におけるような表示領域９０における構成においては、第２有機パッシベーション膜１１０の上にＩＴＯで形成されたコモン電極１１１が存在し、その上にＳｉＮで形成された容量絶縁膜１１２が存在し、その上にＩＴＯで形成された画素電極１１３が存在している。以後コモン電極１１１を形成するＩＴＯを第１ＩＴＯ膜１０、画素電極１１３を形成するＩＴＯを第２ＩＴＯ膜２０とも呼ぶ。

図１１の右側の図において、第２有機パッシベーション膜１１０に侵入してきた水分はコモン電極１１１を透過する。コモン電極１１１と容量絶縁膜１１２の間の接着力は、比較的弱い。したがって、水分の存在によって剥離しやすく、空乏５００が発生する。空乏５００が仮に額縁領域９５で発生しても、ただちに不良になることは無い。しかし、表示領域９０で発生すると、その製品はただちに不良となる。

図１２は、本発明による実施例１におけるＴＦＴ基板１００の構成を示す平面図である。図１２が図９と異なる点は、島状に形成された第１ＩＴＯ膜１０が額縁領域９５に存在している点である。図１２におけるｗは図９と同様、外部からの水分を示す。

図１３は、図１２のＥ－Ｅ断面図である。図１３が図１０と異なる点は、額縁領域９５において、第２有機パッシベーション膜１１０とＳｉＮで形成された容量絶縁膜１１２との間に、コモン電極１１１と同じプロセスで形成された第１ＩＴＯ膜１０が存在していることである。つまり、第２有機パッシベーション膜１１０、第１ＩＴＯ膜１０、容量絶縁膜１１２の積層構造は額縁領域９５と表示領域９０とで同じである。図１３のその他の構成は図１０と同じである。

図１４は、本発明の実施例１の作用を示す模式断面図である。図１４において、左側の図が額縁領域９５の断面図であり、右側の図が表示領域９０の断面図である。図１４に左側の図に示す額縁領域９５において、第２有機パッシベーション膜１１０に外部からの水分ｗが浸透してきている。水分は第１ＩＴＯ膜１０を透過する。第１ＩＴＯ膜１０と容量絶縁膜１１２との接着力は強くはない。そうすると、水分の存在しによって、容量絶縁膜１１２が第１ＩＴＯ膜１０から剥離し、額縁領域において空乏５００が発生する。

一方、図１４の右側の図で示す、表示領域９０の断面構成は、図１１と同じである。図１４が図１１と異なる点は、外部から浸透してきた水分の一部が額縁領域９５においてトラップされ、表示領域９０に浸透する量が小さくなるということである。額縁領域９５でトラップされた水分は額縁領域９５において膨れを生じさせるが、これがただちに製品不良となることは無い。

したがって、図１４の構成では、表示領域９０に浸透する水分は少なくなり、表示領域９０において膨れが発生するまでの時間が長くなる。表示領域９０において膨れが発生するまでの時間が、期待される製品寿命よりも長くなれば、問題は生じないことになる。

図１５は、額縁領域９５に形成される第１ＩＴＯ膜１０の形状を示す例である。図１５において、第１ＩＴＯ膜１０のパターンは、例えば径ｓ１が１０μｍの正方形で、あり、パターンとパターンの間隔ｄ１は例えば、２．５μｍである。図１５において、第１ＩＴＯ膜１０は必ずしも正方形である必要はない。図１５において、ｓ１とｓ２は異なっていてもよく、ｄ１とｄ２は異なっていても良い。いずれにしても、ｄ１＜ｓ１、ｄ２＜ｓ２であり、より好ましくは、ｄ１＜ｓ１／２、ｄ２＜ｓ２／２である。

図１５において、各ＩＴＯ膜１０は電気的にはフロートでもよい。シールド効果を持たせたい場合は、各ＩＴＯ膜１０を平面上で接続し、スルーホールを介して下層のコモン配線１０９と接続するか、個々のＩＴＯ膜１０毎にスルーホールを介してコモン配線１０９と接続すればよい。

図１６は、本発明による第２の実施例を示す、ＴＦＴ基板１００の平面図である。図１６が実施例１を示す図１２と異なる点は、額縁領域９５に形成した第１ＩＴＯ膜１０を、連続して、帯状に表示領域９０を囲むように形成した点である。図１０における第１ＩＴＯ膜１０は、シールド電極の役割も兼ねているので、アース電圧あるいはコモン電圧が印加されている。

図１７は、図１６のＦ－Ｆ断面図である。図１７が実施例１における図１３と異なる点は、額縁領域９５において、第１ＩＴＯ膜１０が連続して形成され、この第１ＩＴＯ膜１０がアース電位またはコモン電位に接続していることである。これによって、例えば、引出し線１１５に印加される走査信号をシールドすることが出来る。その他の構成は図１３と同じである。

図１８は本実施例における作用を示す模式断面図である。図１４は、額縁領域９５において、第１ＩＴＯ膜１０が連続して形成されている他は図１４と同じである。すなわち、額縁領域９５において、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０を透過してきた水分の一部をトラップすることによって、表示領域９０において、コモン電極１１１と容量絶縁膜１１２との間に剥離が生ずるまでの時間を長くし、製品寿命を延ばすことが出来る。

図１９は、本発明の実施例３を示す断面図である。図１９は、実施例２における図１６のＦ－Ｆ断面に相当する断面図である。図１９が図１７と異なる点は、額縁領域９５において、容量絶縁膜１１２の上に第２ＩＴＯ膜２０が形成されている点である。第２ＩＴＯ膜２０が存在することによって、配向膜１１４の下層膜との接着性を向上させる。すなわち、配向膜１１４は、容量絶縁膜１１２との接着よりもＩＴＯ膜との接着のほうが、接着強度が大きい。

図１９において、第２ＩＴＯ膜２０は第１ＩＴＯ膜１０とほぼ同じ範囲に連続して形成されている。第２ＩＴＯ膜２０もアース電位あるいはコモン電位に接続され、シールド効果を担っている。図１９の構成では、第１ＩＴＯ膜１０と第２ＩＴＯ膜２０の両方でシールドしているので、シールド効果は高い。

図２０は実施例３における本発明の効果を示す模式断面図である。第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０を透過してきた水分の一部は額縁領域９５においてトラップされ、額縁領域９５において、第１ＩＴＯ膜１０と容量絶縁膜１１２の間に膨れを生じさせるが、その分、表示領域９０において、容量絶縁膜１１２がコモン電極１１１から剥離するまでの時間を長くすることが出来、製品寿命を延ばすことが出来る。

図２０では、第２ＩＴＯ膜２０は連続して形成されているが、図２１に示すように、額縁領域９５において、第２ＩＴＯ膜２０は分離されて形成されている場合も効果は同じである。また、図２０では、第１ＩＴＯ膜１０は連続して形成されているが、実施例１に示すように、第１ＩＴＯ膜１０が島状に複数形成されている場合も効果は同じである。

実施例１乃至３は、水分が第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０の端部から液晶表示パネル内に侵入した場合に表示領域９０において膨れが発生するまでの時間を出来るだけ長くする構成である。実施例４は、液晶表示パネル内のコモン電極あるいは画素電極付近に水分が侵入しないようにする構成を与えるものである。

実施例１乃至３の構成においても、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０は容量絶縁膜１１２によって覆われているので、容量絶縁膜１１２に欠陥が無ければ、水分は、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０内に閉じ込められ、表示領域９０において膨れ等を起こすことは無い。しかし、実際には、有機パッシベーション膜を覆う容量絶縁膜１１２には欠陥が発生し、この部分から水分が表示領域等に浸透する。

このような容量絶縁膜１１２の欠陥は、図２２に示すように、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０の端部において生じやすい。図２２は図１０の第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０に形成された溝状スルーホール１４０付近の拡大断面図である。図２２において第１有機パッシベーション膜１０８の端部のテーパ角θ１及び第２有機パッシベーション膜の端部のテーパ角θ２は４５度以上である。このように、テーパ角が大きいと、この部分において、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０を覆う容量絶縁膜１１２にクラック１１２１等が発生する。そうすると、このクラック１１２１部分から水分が液晶層３００側に浸透することになる。なお、テーパ角θ１、θ２等は、厚さ方向において、スルーホール内壁の中央部分における接線で定義する。

このような、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０を覆う容量絶縁膜１１２の欠陥を防止するには、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０のテーパ角を小さくすればよい。図２３は、この例を示す断面図である。図２３において、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０には、ハーフエッチング技術を用いてスルーホールが形成されている。すなわち、溝状スルーホール１４０は２段階露光によって開口されている。あるいは、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０の溝状スルーホールの内壁には、段部が形成されているということも出来る。

溝状スルーホール１４０の内壁を２段階にすることによって、内壁をなめらかに形成することが出来るとともに、壁のテーパ角θ３及びθ４も小さくすることが出来る。図２３においては、例えば、壁のテーパ角θ３及びθ４は４０度以下に抑え込むことが出来る。したがって、溝状スルーホール１４０の端部における容量絶縁膜１１２のクラック１１２１等を防止することが出来る。これによって、水分が表示領域の、特にコモン電極１１１及び画素電極１１３付近に浸透することを防止し、表示領域９０における膜剥がれあるいは膨れを防止することが出来る。なお、テーパ角θ３、θ４等は、厚さ方向において、対応するスルーホール内壁の中央部分における接線で定義する。

図２４は、実施例４と実施例１乃至３とを組み合わせた構成を示す断面図である。図２４において、第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０の各々に形成された溝状スルーホール１４０の内壁は、ハーフエッチングによって２段階の構成となっている。したがって、容量絶縁膜１１２にクラック等の欠陥は生じにくい。しかし、容量絶縁膜１１２の欠陥を完全に抑え込むのは困難である。

そこで、図２４では、溝状スルーホール１４０よりも表示領域側の第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０に第１ＩＴＯ膜１０を形成することによって、実施例１乃至３で説明した効果によって、表示領域９０において膨れが発生するまでの時間を長くし、製品寿命を延ばす構成としている。

図２２乃至図２４では、有機パッシベーション膜は第１有機パッシベーション膜１０８及び第２有機パッシベーション膜１１０から構成されているが、有機パッシベーション膜が１層のみで形成されている場合も同様に、ハーフエッチング技術によって、溝状スルーホール１４０の内壁を２段構成とすることによって、同様な効果を得ることが出来る。

１０…第１ＩＴＯ膜、 ２０…第２ＩＴＯ膜、 ９０…表示領域、 ９１…走査線、 ９２…映像信号線、 ９３…画素、 ９５…額縁領域、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…下地膜、 １０２…半導体層、 １０３…ゲート絶縁膜、 １０４…ゲート電極、 １０５…層間絶縁膜、 １０６…ドレイン電極、 １０７…ソース電極、 １０８…第１有機パッシベーション膜、 １０９…コモン配線、 １１０…第２有機パッシベーション膜、 １１１…コモン電極、 １１２…容量絶縁膜、 １１３…画素電極、 １１４…配向膜、 １１５…引出し配線、 １１６…遮光膜、 １２０…スルーホール、 １２５…スルーホール、 １３１…第１有機パッシベーション膜スルーホール、 １３２…第２有機パッシベーション膜スルーホール、 １３０…スルーホール、 １４０…溝状スルーホール、 １５０…シール材、 １６０…端子領域、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、 ２０３…オーバーコート膜、 ２０４…配向膜、 ２５０…第１柱状スペーサ、 ２６０…第２柱状スペーサ、 ２７０…壁状スペーサ、 ３００…液晶、 ３０１…液晶分子、 ４００…フレキシブル配線基板、 ５００…空乏、 １０９１…第１台座、 １１１１…第２台座、 １１２１…クラック、 ２０１１…カラーフィルタ台座、 ２０２１…ブラックマトリクス溝、 Ｒｘ…センサ電極

Claims (7)

1. 表示領域と額縁領域を有するＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板と対向して配置した対向基板とを有し、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記表示領域は、第１の方向に延在する第１の辺と、前記第１の方向と直角方向の第２の方向に延在する第２の辺を有する矩形であり、
   前記ＴＦＴ基板の前記表示領域には、有機パッシベーション膜が形成され、前記有機パッシベーション膜の上に、前記有機パッシベーション膜と接触して、第１の透明導電膜によって第１の電極が形成され、前記第１の透明導電膜を覆って無機絶縁膜が形成され、
   前記ＴＦＴ基板の前記額縁領域には、前記有機パッシベーション膜が形成され、前記有機パッシベーション膜の上に、前記有機パッシベーション膜と接触して、前記第１の透明導電膜と同じ材料によって形成された平面状の第２の電極が島状に、フローティング状態で、複数形成され、
   前記複数の第２の電極は前記第１の方向と前記第２の方向に配列し、
   前記第１の方向における、前記第２の電極の幅をｓ１とし、前記第２の電極と前記第２の電極の間隔をｄ１としたとき、ｓ１＞２ｄ１であり、
   前記第２の方向における、前記第２の電極の幅をｓ２とし、前記第２の電極と前記第２の電極の間隔をｄ２としたとき、ｓ２＞２ｄ２であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記表示領域には、前記無機絶縁膜の上に第２の透明導電膜によって第３の電極が形成され
   前記額縁領域には、前記無機絶縁膜の上に前記第２の透明導電膜によって第４の電極が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. 前記第３の電極の上には、配向膜が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第４の電極は、平面状態に、かつ、島状に、複数形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記表示領域における前記第１の電極はコモン電極であり、
   前記第３の電極は画素電極であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
6. 前記有機パッシベーション膜は、第１の有機パッシベーション膜及び第２の有機パッシベーション膜の２層構造となっ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。
7. 前記表示領域における前記第１の電極はコモン電極であり、
   前記コモン電極は、前記第２の有機パッシベーション膜の上に形成され、
   前記第１の有機パッシベーション膜と第２の有機パッシベーション膜の間には、前記表示領域における前記コモン電極と接続するコモン配線が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。

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