WO2001002901A1 - Affichage a cristaux liquides - Google Patents

Description

明細書 彼晶表示装置 技術分野

本発明はァレイ基板とフィルタ基板との間の空間に液晶を封入した液晶表示装 置に関するものである。 背景技術

図 7、 .図 8に示すように、 従来の液晶表示装置 1 0 1は表示素子 1 0 2 (例え ば薄膜トランジスタとそれに接続した画素電極） がマ ト リ ックスアレイ状に形成 されたアレイ基板 1 0 3 と、 カラ一フィルタ 1 0 4及び絶縁層 O Cを介して対向 電極 1 0 5 ( I T Oなどの透明電極） が形成されたフィルタ基板 1 0 6 とを備え ている。 対向電極 1 0 5 (全部もしくは一部） は、 両基板 1 0 3、 1 0 6間に設 けられたシール部材 1 0 7を横断するよ うにしてシ一ル部材 1 0 7の外側まで導 出されている。 そして、 この導出部分を介することで両基板 1 0 3、 1 0 6はシ —ル部材 1 0 7の外側において接続部材 1 0 9によつて電気的に接続されている 。 なお、 液晶 1 0 8はシ一ル部材 1 0 7で囲まれた領域に封入されている。 と ころが、 上記のよ うにシール部材 1 0 7の接着面を対向電極 1 0 5が横断す る構成では、 シール部材 1 0 7は対向電極 1 0 5に密着される形になるため、 液 晶 1 0 8を封入するに際して負圧状態に保持したときに、 フィルタ基板 1 0 6 と シール部材 1 0 7の密着性が低下し、 液晶表示装置 1 0 1の密閉性が損なわれる 恐れがある。 フィルタ基板 1 0 6 とシール部材 1 0 7の密着性が低下する要因は 、 対向電極 1 0 5 とシ一ル部材 1 0 7の密着性、 あるいは対向電極 1 0 5 とその 下層にある絶縁層 O Cの密着性のいずれかが悪いものと考えられる。 特に、 シ一 ル部材 1 0 7の接着下地部分が多層化されるに伴い、 下地部分の密着性が悪く な る傾向がある。 本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、 シール部材とフ ィルタ基板間の密着性を高めることを課題の一つと している。

一方、 フィルタ基板 1 0 6に設けられたカラ一フィルタ 1 0 4の色要素 （R G B ) の配列と しては、 ス トライプ配列、 モザイク配列、 デルタ （ トライアングル ) 配列などが知られている。 そして精細度が低い製品にはモザイク配列やデルタ 配列が用いられ、 精細度が高い製品にはス トライプ配列が用いられている。 図 9は従来の液晶表示装置 1 0 1 をカラ一フィルタ 1 0 4のス トライプ配列方 向に沿って切断した断面図を示している。 同図に示すよ うに、 アレイ基板 1 0 3 の透明基板 1 1 0 (ガラス等） 上には、 走査用のゲ一 ト配線 1 1 2や信号用のソ —ス配線 （図示せず） が設けられており、 それらの配線で区画される領域内に薄 膜ト ラ ンジスタ （図示せず） やそれに接続した画素電極 1 1 1 ( I T Oなどの透 明電極） で構成される表示素子 1 0 2が配置されている。 画素電極 1 1 1の大部 分は前記区画領域内に位置しており、 一層あるいは多層の層間絶緣膜 1 1 6上に 積層配置されている。 ただし、 画素電極 1 1 1 の一部分は前記区画領域外に位置 しており、 ゲー ト絶縁膜 1 1 6を介してゲー ト配線 1 1 2上に積層配置されてい る。

フィルタ基板 1 0 6の透明基板 1 1 4 (ガラス等） 上には R G Bの色要素を備 えたカラ一フィルタ 1 0 4、 遮光性のブラックマ ト リ ックス 1 0 4 K、 及びそれ らを覆う対向電極 1 0 5が配置されている。 ス トライプ配列の力ラーフィルタ 1 0 4では各色要素が互いにス トライプ状となるよ うに、 同一色の色要素が信号用 のソース配線に沿ってブラ ッ クマ ト リ ッ ク ス 1 0 4 Κの上に配置されている。 そ して、 図中に示すよ うにス トライブ状に設けられた各カラ一フィルタ 1 0 4はブ ラックマ ト リ ッ ク ス 1 0 4 Kを覆う よ うに連続して形成されている。

ところが、 上記のよ うにカラ一フィルタ 1 0 4がブラックマ ト リ ックス 1 0 4 Κを完全に覆う構成では、 カラ一フィ ルタ 1 0 4 の表面にゲ一 ト配線 1 1 2ゃソ ース配線に対向して突き出した突起 Cが形成されることになる。 このため、 ゲ一 ト配線 1 1 2やソース配線上にセルギヤップ形成用のスぺーサ （図示せず） を安 定して保持することが困難となる。 また、 突起 Cの存在によって対向電極 1 0 5 とゲ一 ト配線 1 1 2やソース配線間の距離が短く なり、 寄生容量の発生要因にも なっている。 本発明はこのよ うな課題にも鑑みてなされたものであり、 セルギヤ ップを安定化させることを他の課題と している。 また、 対向電極とゲート配線や ソース配線間に形成される寄生容量を低減させることも課題と している。 発明の開示

上記課題を解決するために、 本発明に係る液晶表示装置では、 表示素子がマ ト リ ッ ク スアレイ状に形成されたアレイ基板と、 カラーフィルタ及び対向電極が形 成されたフィ ルタ基板と、 前記両基板の周辺部間に環状に施されたシール部材と 、 このシール部材で囲まれた領域に封入された液晶と、 前記シール部材よ り も外 側の周辺部にて前記両基板間を電気的に接続する接続部材とを備える液晶表示装 置において、 前記カラ一フィ ルタの一部を構成する金属製のブラ ックマ ト リ ック スを前記フィルタ基板の周辺部まで導出し、 このブラックマ ト リ ックスの上に前 記対向電極が存在しない領域を環状に設け、 この環状領域に前記シール部材を配 置したことを特徴と している。

また、 前記ブラックマ ト リ ックスは前記対向電極と直接接触するよ うに形成さ れていることを特徴と している。

また、 前記ブラッ クマ ト リ ックスと前記対向電極を電気的に接続すると ともに 、 そのブラックマ ト リ ックスと対向電極とを前記フィルタ基板の周辺部まで導出 し、 その周辺部において前記ブラックマ ト リ ッ ク スの上に前記対向電極が存在し ない領域を環状に設けたことを特徴と している。

また、 前記ァレイ基板は前記周辺部よ り内側に複数の走査用配線と信号用配線 によって区切られた区画領域を有していて、 この区画領域内に トランジスタと画 素電極から成る前記表示素子を備えており、 前記ブラックマ ト リ ッ ク スは前記区 画領域に対応した開口部を有しており、 前記カラーフィルタは前記信号用配線に 沿った前記開口部を同一色の色要素で覆うス トライプ配列であると ともに、 同一 色の色要素の境界部分に前記ブラックマ ト リ ッタ スが露出する溝を設けたことを 特徴と している。

また、 前記ァレイ基板は前記周辺部よ り内側に複数の走査用配線と信号用配線 によって区切られた区画領域を有していて、 この区画領域内に トランジスタと画 素電極から成る前記表示素子を備えており 、 前記 トランジスタと前記画素電極を それぞれ前記ァレイ基板の透明基板上に直接配置したことを特徴と している。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1実施形態における液晶表示装置 1の要部断面図 （図 3の I 一 I相応部分） であり、 図 2は同実施形態の要部断面図 （図 3の Π— Π相応部分 ) 、 図 3は同実施形態のフィルタ基板 6の下面図、 図 4は本発明の第 2実施形態 における液晶表示装置 1 の要部断面図 （図 6の ΠΙ— IE相応部分） 、 図 5は同実施 形態の要部断面図 （図 6の IV— IV相応部分） 、 図 6は同実施形態のアレイ基板 3 の平面図、 図 7は従来例の要部断面図 （図 8の V— V相応部分） 、 図 8は従来の フィルタ基板 6の下面図、 図 9は従来例の要部断面図 （図 4相応） である。 発明を実施するための最良の形態

まず、 本発明の第 1実施形態について説明する。 図 1〜図 3に示すよ うに、 液 晶表示装置 1は透明基板 1 0 (ガラス等） 上に複数の表示素子 2が形成されて成 るアレイ基板 3 と、 透明基板 1 4 (ガラス等） 上にカラーフィルタ 4及び対向電 極 5が形成されて成るフィルタ基板 6 とを備えている。 両基板 3 、 6間にはシー ル部材 7が設けられており、 シ一ル部材 7で囲まれた領域には液晶 8が封入され ている。 また、 シール部材 7の外側には両基板 3 、 6間を電気的に接続する接続 部材 9が設けられている。 両基板 3 、 6の対向する面にはポリイ ミ ド等の配向膜

(図示せず） が必要に応じて形成され、 ラビングなどの配向処理が施される。 な お、 この液晶表示装置 1 ではァレイ基板 3側からフィルタ基板 6に向けて外部光

(バックライ ト） の照射が行われる。

アレイ基板 3の透明基板 1 0には複数の表示素子 2がマ ト リ ックスアレイ状に 配列されている。 表示素子 2はスイ ッチング素子、 例えば薄膜トランジスタ 1 7 とそれに接続した画素電極 1 1 とで構成される。 各表示素子 2は X、 Y方向に格 子状に配列された走査用、 信号用の配線に電気的に接続されている。 このアレイ 基板 3の周辺部には対向電極 5 との接続を行うための配線パターン 1 3や外部接 続用の端子部 （図示せず） が形成されている。

フィルタ基板 6の透明基板 1 4にはカラ一フィルタ 4を構成するブラックマ ト リ ックス 4 Kが全面に形成されており、 フィルタ基板 6の周辺部までブラックマ ト リ ックス 4 Kが導出されている。 ブラ ックマ ト リ ックス 4 Kは遮光性及び導電 性の良い金属 （クロムなど） で形成されている。 ブラックマ ト リ ックス 4 Kは周 辺部に金属層を額縁状と した領域を有しており、 中央部 （従って周辺部以外） に は金属層を網目状と した領域を有している。 そして、 カラ一フィルタ 4 の赤、 緑 、 青の各色要素 4 R、 4 G、 4 Bは、 この網目状領域の上にブラックマ ト リ ック ス 4 Kの表面部が一部露出するように形成されている。 このよ うにして形成され たカラ一フィ ルタ 4の上には、 平坦化用あるいは絶縁用の透明被膜 （O C層） を 設けることなく直接対向電極 5が形成されている。 これによつて、 露出したブラ ックマ ト リ ッ ク ス 4 Kと対向電極 5 とが接触し、 两者の電気的な接続が図られて いる。

また、 本実施形態ではシール部材 7を配置するための領域と して、 ブラックマ ト リ ックス 4 Kの網目状領域 （すなわち色要素 4 R、 4 G、 4 B及び対向電極 5 が形成された有効表示領域） を取り囲むよ うに、 対向電極 5が存在しないシール 部材配置予定領域 4 0が環状に設けられている。 このシール部材配置予定領域 4 0ではブラックマ ト リ ックス 4 Kを構成する金属層が露出しているので、 シール 部材 7 との密着性を高めることができる。

シール部材配置予定領域 4 0の外側 （図の右方部） には、 対向電極 5を構成す る材料を利用して接続部材 9を配置するための配線パターン 1 5が形成されてお り、 この配線パターン 1 5 と対向するよ うにァレイ基板 3にも配線パターン 1 3 が形成されている。 そして、 金や銀などの導電性粒子を含んだ導電性接着剤など の接続部材 9を介して両配線パターン 1 3、 1 5が接続されている。 これによ り 、 フィルタ基板 6に設けられた対向電極 5は、 ブラックマ ト リ ックス 4 ：、 配線 パターン 1 3、 1 5、 及び接続部材 9を介して、 シール部材 7 の外側にてア レイ 基板 3 の回路に電気的に接続されている。 なお、 配線パターン 1 5はブラックマ ト リ ックス 4 Kで代用すること もでき、 このよ うな場合には必ずしも配線バタ一 ン 1 5を設ける必要はない。

上記のように、 この液晶表示装置 1 はブラックマ ト リ ックス 4 Kの上に対向電 極 5が存在しない領域 4 0を瑷状に設け、 この環状領域 4 0にシール部材 7を配 置する構成と したので、 シール部材 7をブラックマ ト リ ックス 4 Kと直接接着さ せてその密着度を高めることができ、 シール部材 7の一部がフィルタ基板 6から はがれるといった不良の発生を低減することができる。 特に、 フィルタ基板 6に おいてはシール部材 7の接着下地となる層がブラックマ ト リ ックス 4 Kの一層だ けであり、 しかもブラックマ ト リ ックス 4 Kの層はスパッタ リ ングゃ金属蒸着等 で形成されており透明基板 1 4 との密着性に優れているので、 シ一ル部材 7 との 密着性を高めることができる。

次に、 本発明の第 2実施形態について図 4〜図 6 も参照して説明する。 図 4 と 図 5に示すよ うに、 アレイ基板 3の透明基板 1 0上にはゲー ト配線 1 2 a (走査 用） と ソ一ス配線 1 2 b (信号用） が設けられている。 また、 図 6に示すよ うに 両配線 1 2 a、 1 2 bによって区画される複数の領域 A内にはそれぞれ、 薄膜ト ランジスタ 1 7 とそれに接続した画素電極 1 1から成る表示素子 2が配置されて いる。 画素電極 1 1は I T O ( Indium Tin Oxi de) 等の透明電極で構成され、 そ の大部分は区画領域 A内に位置しており、 直接透明基板 1 0に接するよ うに積層 配置されている。

このように、 本実施形態では画素電極 1 1 をゲー ト絶縁膜 1 6などの層間絶縁 膜を介することなく透明基板 1 0上に直接形成しているので、 区画領域 Aのァレ ィ基板 3側はその周辺部よ り もくぼんだ状態となっており、 前記層間絶縁膜によ る光吸収がなく なるので有効表示領域における光の利用効率を高めることができ る。 すなわち、 バックライ ト用の照明装置の出力光が同じであれば液晶表示装置 1の表面輝度を従来より も高めることができる。 また、 表面輝度を同じに保つの であれば前記照明装置の消費電力を低減することができる。

なお、 この液晶表示装置 1は補助容量をゲ一 ト配線 1 2 a を利用して形成する タイプであるので、 画素電極 1 1 の一部は補助容量を構成するためにゲ一 ト配線 1 2 a上にゲ一 ト絶縁膜 1 6を介して積層配置されている。

一方、 フィルタ基板 6の透明基板 1 4上にはカラ一フィルタ 4が配置されてお り、 それを覆うよ うに I T O等の透明な対向電極 5が配置されている。 なお、 対 向電極 5 とカラ一フィルタ 4 との間にはアク リルなどの平坦化膜 （O C層） を介 在させることもあるが、 前記平坦化膜を形成すると後述する溝 Bの機能が低下す る場合があるので、 この例ではカラーフィルタ 4の上に直接対向電極 5を形成し ている。 また、 カラーフィルタ 4を構成するブラ ックマ ト リ ックス 4 Kは遮光性 の金属ゃ榭脂で形成されており、 区画領域 Aと同等形状の開口部を複数形成して レ、る。 カラ一フィルタ 4の各色要素 4 R、 4 G、 4 Bはブラックマ ト リ ックス 4 Kの開口部を覆う よ うに設けられており、 同一色の色要素が信号用のソース配線 1 2 bに沿ってス トライブ配列された配置となっている。

ここで、 各色要素 4 R、 4 G、 4 Bはブラ ックマ ト リ ックス 4 Kによってその 周囲を取り囲まれるように配置されている。 すなわち、 図中に示すよ うに同一色 の色要素の境界部分 （図 4における色要素 4 G同士の境界部分） 、 並びに異なる 色の色要素の境界部分 （図 5における色要素 4 R、 4 G、 4 Bの各相互間の境界 部分） の各々には分離用の溝 Bが形成されることになり、 その溝 Bからブラック マ ト リ ックス 4 Kの表面部が一部露出するよ うな構成となっている。 従って、 フ ィルタ基板 6 の表面にはゲー ト配線 1 2 aやソース配線 1 2 b と対向する位置に 各色要素 4 R、 4 G、 4 Bの厚さに相当する深さの溝 Bが形成されることになり 、 この溝 Bがセルギヤ ップ保持用のスべ一サ 1 8の移動を規制する役割を果たす また、 この溝 Bはゲー ト配線 1 2 aやソース配線 1 2 b と対向電極 5 との間隔 を広げる役割も果たすので、 薄膜トランジスタ 1 7周辺の寄生容量の削減を図る こともできる。 また、 溝 Bはゲート絶縁膜 1 6などの前記層間絶縁膜の除去によ つて若干広く なった区画領域 A部分のセルギャップ G 1 に対応して、 ゲ一 ト配線 1 2 aやソース配線 1 2 bが設けられた部分のセルギャップ G 2、 G 3を広げる 作用も奏する。 ここで、 溝 Bの深さは色要素 4 R、 4 G、 4 Bの厚さと同程度と しているが、 溝 Bを形成する際の処理 （エッチング処理など） を制御することに より、 色要素 4 R、 4 G、 4 Bの厚さ以下の任意の深さに設定することもできる 。 このよ うに、 溝 Bの深さを制御することにより、 セルギャップ G 1がアレイ基 板 3側の構成変更などによつて増減したと しても、 セルギャップ G 2や G 3をセ ルギャップ G 1 と同等の値に設定することができる。

上記のように、 同一色の色要素を所定配線 （この例ではソース配線 1 2 b ) と 同方向に配列してス トライプ配列とする一方、 隣接する同一色の色要素の境界部 分にも分離用の溝 Bを形成する構成と したので、 溝 Bを形成しない従来のス トラ ィプ配列に比べて、 配線 （ゲ一 ト配線 1 2 a ) 上のスぺ一サ 1 8を安定して保持 することができ、 セルギャップを一定に保つことができる。 また、 配線 （ゲート 配線 1 2 aやソース配線 1 2 b ) に沿った寄生容量を削減することができる。 産業上の利用可能性

以上のように本発明は、 ァレイ基板とフィルタ基板との間の空間に液晶を封入 した液晶表示装置に有用な技術であり、 両基板間に設けられたシール部材とフィ ルタ基板との重なりをなくすことができたので、 シール部材とフィルタ基板の密 着性を高め、 液晶表示装置の密閉性を向上させて表示品質を良好に保つことがで きる。 また、 本発明によればセルギャップを一定に保つことができると ともに、 不要な寄生容量を削減して表示品位を高めることができる。 さらに、 有効表示領 域の層間絶縁膜を削除して光の有効利用を図ることができる。

Claims

- a - 請求の範囲

1 . 表示素子がマ ト リ ックスアレイ状に形成されたアレイ基板と、 カラ一フィル タ及び対向電極が形成されたフィルタ基板と、 前記両基板の周辺部間に環状に施 されたシール部材と、 このシール部材で囲まれた領域に封入された液晶と、 前記 シール部材ょり も外側の周辺部にて前記両基板間を電気的に接続する接続部材と を備える液晶表示装置において、 前記力ラ一フィルタの一部を構成する金属製の ブラックマ ト リ ックスを前記フィルタ基板の周辺部まで導出し、 このブラックマ ト リ ツタスの上に前記対向電極が存在しない領域を環状に設け、 この環状領域に 前記シール部材を配置したことを特徵とする液晶表示装置。

2 . 前記ブラックマ ト リ ックスは前記対向電極と直接接触するよ うに形成されて 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 . 前記ブラックマ ト リ ックスと前記対向電極を電気的に接続すると ともに、 そ のブラックマ ト リ ックスと対向電極とを前記フィルタ基板の周辺部まで導出し、 その周辺部において前記ブラックマ ト リ ックスの上に前記対向電極が存在しない 領域を環状に設けたことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

4 . 前記ァレイ基板は前記周辺部よ り内側に複数の走査用配線と信号用配線によ つて区切られた区画領域を有していて、 この区画領域内に トランジスタ と画素電 極から成る前記表示素子を備えており、 前記ブラックマ ト リ ックスは前記区画領 域に対応した開口部を有しており、 前記力ラ一フィルタは前記信号用配線に沿つ た前記開口部を同一色の色要素で覆うス トライプ配列であると ともに、 同一色の 色要素の境界部分に前記ブラックマ ト リ ックスが露出する溝を設けたことを特徴 とする請求項 1〜請求項 3のいずれかに記載の液晶表示装置。

5 . 前記ァレイ基板は前記周辺部より内側に複数の走査用配線と信号用配線によ つて区切られた区画領域を有していて、 この区画領域内に トランジスタ と画素電 極から成る前記表示素子を備えており、 前記ト ラ ンジスタと前記画素電極をそれ ぞれ前記ア レイ基板の透明基板上に直接配置したことを特徴とする請求項 1〜請 求項 4のいずれかに記載の液晶表示装置。

6 . 表示素子がマ ト リ ッ ク スア レイ状に形成されたア レイ基板と、 カラーフィル タ及び対向電極が形成されたフィルタ基板と、 前記両基板の周辺部間に環状に施 されたシール部材と、 このシール部材で囲まれた領域に封入された液晶と、 前記 シ一ル部材よ り も外側の周辺部にて前記両基板間を電気的に接続する接続部材と を備える液晶表示装置において、 前記ァレイ基板は前記周辺部よ り内側に複数の 走査用配線と信号用配線によつて区切られた区画領域を有していて、 この区画領 域内に ト ラ ンジス タと画素電極から成る前記表示素子を備えており、 前記カラー フィルタの一部を構成するブラックマ ト リ ックスは前記区画領域に対応した開口 部を有しており、 前記カラ一フィルタは前記信号用配線に沿った前記開口部を同 一色の色要素で覆うス トライプ配列であると ともに、 同一色の色要素の境界部分 に前記ブラックマ ト リ ックスが露出する溝を設けたことを特徴とする液晶表示装 置。

7 . 表示素子がマ ト リ ッ ク スア レイ状に形成されたア レイ基板と、 カラ一フィノレ タ及び対向電極が形成されたフィルタ基板と、 前記両基板の周辺部間に環状に施 されたシール部材と、 このシール部材で囲まれた領域に封入された液晶と、 前記 シール部材ょ り も外側の周辺部にて前記両基板間を電気的に接続する接続部材と を備える液晶表示装置において、 前記ァレイ基板は前記周辺部より内側に複数の 走査用配線と信号用配線によって区切られた区画領域を有していて、 この区画領 域内に ト ランジスタと画素電極から成る前記表示素子を備えており、 前記 トラン ジスタと前記画素電極をそれぞれ前記ァレイ基板の透明基板上に直接配置したこ とを特徴とする液晶表示装置。