JP5879384B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、遮光層に帯電する静電気による表示不良を抑制し、しかも、バックライトの光漏れをも抑制した横電界方式の液晶表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置は、一対の基板を備えた液晶表示装置の表示面側とは反対側に光源としてのバックライトを配置し、このバックライトから照射される光を液晶表示装置内に透過させて、所望の画像や映像を表示させている。このとき、液晶表示装置の表示領域の周辺である非表示領域（額縁領域ともいう）には、遮光層が形成されているため、バックライトの光漏れを抑制することができる。

しかし、光漏れを抑制するための遮光層を、カラーフィルター層等を備える第２基板の端部まで連続的に形成すると、遮光層の端部から浸入した静電気が、遮光層を経て表示領域まで浸入することがある。特にＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードないしＩＰＳ（In-Plane Switching）モードで作動する横電界方式の液晶表示装置では、第１基板に液晶駆動用の一対の電極が形成されており、カラーフィルター基板には液晶駆動用の電極は形成されていないので、遮光層に浸入した静電気によって表示領域の液晶分子が駆動されてしまい、表示不良が発生するおそれがある。そのため、遮光層の端部から静電気が浸入しないようにするために、非表示領域で遮光層を分断することが行われているが、遮光層を分断するとその部分から光漏れが発生するという課題がある。

このような課題を解決するために、下記特許文献１には表示領域の周辺部のブラックマトリクスを配置できない部分を偏光板にて遮光する横電界方式の液晶表示装置の発明が開示されている。すなわち、下記特許文献１に開示されている液晶表示装置では、液晶層を介して互に対向して配置される透明基板のうち、一方の透明基板の液晶層側の面に画素電極と共通電極とが備えられ、他方の透明基板上に、樹脂組成物からなるブラックマトリクスが備えられ、このブラックマトリクスの外周囲の大きさが筐体の開口領域の大きさよりも小さく形成され、対向する透明基板に配置された少なくとも１つの偏光板の大きさが筐体の開口領域の大きさよりも大きく形成されている。

下記特許文献１に開示された液晶表示装置では、ブラックマトリクスが備えられていない部分に偏光板が形成されることにより、バックライトの光漏れは、偏光板で遮光できるので、画像表示領域の端部から筐体までの領域におけるバックライトの光漏れを確実に防止できるとされている。

特開平０９−２５８２０３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された発明では、筐体が直接偏光板に接触しないようにして偏光板にキズが付かないようにするための構成が複雑となり、しかも、偏光板と筐体との位置あわせを高精度に行う必要が生じる。

また、第１基板側に金属性材料で形成された配線等を形成することにより、光漏れを抑制することも考えられる。しかしながら、画素周辺部には、狭額縁化するために、第１基板側に金属配線等を配置できない場合がある。特に、液晶表示装置を液晶滴下（ＯＤＦ：One Drop Fill）法を用いて製造する場合、光硬化性材料からなるシール材に紫外線を照射して硬化させる必要がある。この光照射は、第２基板には遮光層が形成されているため、第１基板側から行う必要があるので、アレイ基板側に光漏れ防止用の遮光膜を形成することは困難となる。

本発明者等は、表示領域及び非表示領域に跨って形成された遮光層に帯電する静電気による表示の不具合を抑制するために、遮光層を非表示領域で分断するという構成を採用し、しかも、この遮光層の分断された領域からの光漏れを抑制すべく種々検討を重ねてきた。その結果、遮光層の分断された領域の液晶を常にノーマリーブラックモードで表示させることによって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、横電界方式の液晶表示装置において、遮光層に帯電する静電気による表示の不具合を抑制し、且つバックライトの光漏れをも抑制した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、内部に液晶が封入され、周囲がシール材で貼り合わされている第１基板及び第２基板と、第１基板に絶縁層を挟んで形成された第１電極及び第２電極と、第１基板の外部側に配置されたバックライト光源と、を有し、第１電極と第２電極との間に生じる電界によって液晶が駆動されるノーマリーブラックモードの横電界方式の液晶表示装置であって、第１基板及び第２基板のシール材で囲まれた内側に形成された領域であって、領域内で第１電極と第２電極とが平面視で重畳する表示領域と、表示領域の周囲に形成された非表示領域と、第２基板の非表示領域に形成される遮光層であって、シール材で囲まれた内側に表示領域を囲むように当該遮光層が形成されていない遮光層非形成領域を有する遮光層と、を有し、第１電極と同層の電極が平面視で遮光層非形成領域の全てと重畳する。

本発明の液晶表示装置においては、第２基板の非表示領域に、表示領域を囲むように遮光層の形成されていない遮光層非形成領域が形成されている。これにより、液晶表示装置の端部から静電気が遮光層に浸入しても、その静電気は遮光層非形成領域を超えて、更に遮光層を伝わって表示領域内に浸入することがなくなるので、表示不良の発生が抑制される。

なお、本発明の横電界方式の液晶表示装置は、絶縁層を挟んで形成された第１電極及び第２電極が平面視で互いに重畳するＦＦＳモードの液晶表示装置であっても、平面視で互いに重畳しないＩＰＳモードの液晶表示装置であっても等しく適用できる。また、本発明における「平面視」とは、液晶表示装置の表示面側から液晶表示装置を視認した場合の構成を示す意味で用いられている。

さらに、本発明の液晶表示装置では、遮光層非形成領域においては、第１基板に遮光用の金属を設ける必要がないので、ＯＤＦ法で製造される液晶表示装置でも遮光層非形成領域における光漏れを抑制することができる。

また、本発明の液晶表示装置においては、遮光層は、金属性材料で形成されていることが好ましい。

金属製の遮光層は、樹脂製の遮光層に比べ、薄く形成しても遮光の精度が高いが、導電性が高いために、表示画質が外部からの静電気の影響を受け易い。そのため、従来の横電界方式の液晶表示装置では樹脂製の遮光層が多く使用されている。しかしながら、本発明の液晶表示装置によれば、第２基板の非表示領域に、表示領域を囲むように遮光層が形成されていない遮光層非形成領域を形成しているので、遮光層が導電率の高い金属製のものであっても、外部から浸入した静電気が表示画質に悪影響を及ぼすことが少なくなる。

また、本発明の液晶表示装置においては、遮光層非形成領域に位置する第１電極と同層の電極に重畳して位置決めマークが形成されているものとすることができる。

従来の液晶表示装置では、第１基板及び第２基板の貼り合わせの際に用いられる位置決めマークは、遮光層の陰となり見難いものが多い。本発明の液晶表示装置によれば、遮光層非形成領域に位置する第１電極と同層の電極には位置決めマークが形成されている。この位置決めマークは、第１基板及び第２基板を貼り合わせる際に遮光層非形成領域を介して視認できるため、第１基板及び第２基板の貼り合わせを正確にかつ容易に行うことができる。なお、この位置決めマークは、第１基板及び第２基板の間に液晶が封入されて液晶表示装置が完成した後には、遮光層非形成領域では光が透過しないため、液晶表示装置の使用時に使用者に視認されるおそれはない。

また、本発明の液晶表示装置においては、位置決めマークは、複数個形成されていることが好ましい。

位置決めマークが複数個形成されていれば、位置あわせ精度がより向上するため、上記本発明の効果がより良好に奏されるようになる。

また、本発明の液晶表示装置においては、位置決めマークは、第２電極の駆動用スイッチング素子の電極と同材料で形成されていることが好ましい。

位置決めマークが、第２電極の駆動用スイッチング素子の電極と同材料で形成されていれば、第２電極の駆動用スイッチング素子の電極と同時に形成できるので、別途位置決めマーク形成用の工程及び材料を用いる必要がなくなる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、特に製造工数を増加させることなく、位置決めマークを形成することができるようになる。なお、第２電極の駆動用スイッチング素子としては、一般的には薄膜トランジスター（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が採用されているが、この場合には位置決めマークをゲート電極又はソース電極と同じ材料で形成すればよい。

本発明の実施形態１及び２にかかる液晶表示装置の平面図である。 実施形態１及び２の液晶表示装置の１画素領域の拡大平面図である。 図２のIII−III線で切断した断面図である。 図４Ａは実施形態１の液晶表示装置における図１のIVA−IVA線での断面図であり、図４Ｂは図１のIVB部の拡大図である。 実施形態１の液晶表示装置の駆動時を示す図４Ａに対応する断面図である。 図６Ａは実施形態２の液晶表示装置における図４Ｂに対応する拡大図であり、図６Ｂは図６ＡのVIB部の拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態について、実施形態及び図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の電気光学装置の技術思想を具体化するために横電界方式の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。

［実施形態１］
まず、図１を参照して、実施形態１の液晶表示装置１０の構成について説明する。図１に示すように、実施形態１の液晶表示装置１０は、ガラス等からなる第１透明基板１２上に各種配線等を形成したアレイ基板１１（本発明の「第１基板」に対応）とガラス等からなる第２透明基板２９上にカラーフィルター層等を形成したカラーフィルター基板２８（本発明の「第２基板」に対応）が対向配置されている。そして、このアレイ基板１１とカラーフィルター基板２８はシール材３６で貼り合わされており、このシール材３６で形成された空間内に液晶４３（図３参照）が封入されている。また、シール材３６で囲まれた内側の下電極２２及び上電極２４が平面視で重畳するように形成されている部分（図２及び図３参照）が表示領域３７となり、その外周側及びシール材３６の外周側が非表示領域３８（「額縁領域」とも言う）となっている。なお、シール材で囲まれた内側の表示領域３７及び非表示領域３８には液晶４３が配置されている。

なお、アレイ基板１１はカラーフィルター基板２８と対向配置させたときに所定スペースの張出した部分が形成されるようにカラーフィルター基板２８より若干サイズが大きいものが使用されている。この張出した部分は、液晶４３を駆動するためのドライバーＩＣ４２等が配置される実装領域１２ａとなっている。また、実施形態１の液晶表示装置１０では、液晶注入口３９がシール材３６により形成され、この液晶注入口３９を封止材４０で封止した例を示している。

次に各基板の構成について、図２及び図３を参照して説明する。先ず、アレイ基板１１には、第１透明基板１２の表面に例えばＭｏ／Ａｌの２層配線からなるゲート電極Ｇを含む複数の走査線１３が互いに平行になるように形成されている。また、この走査線１３が形成された第１透明基板１２の表面全体に亘って窒化ケイ素ないしは酸化ケイ素等の透明絶縁材料からなるゲート絶縁膜１５が被覆されている。さらに、このゲート絶縁膜１５の表面のスイッチング素子としてのＴＦＴ２０が形成される領域には例えばアモルファスシリコン層からなる半導体層１６が形成されている。この半導体層１６が形成されている位置の走査線１３の領域がＴＦＴ２０のゲート電極Ｇを形成する。

また、ゲート絶縁膜１５の表面には、例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの３層構造の導電性層からなるソース電極Ｓを含む信号線１４及びドレイン電極Ｄが形成されている。この信号線１４のソース電極Ｓ部分及びドレイン電極Ｄ部分は、いずれも半導体層１６の表面に部分的に重なっている。また、このアレイ基板１１の表面全体に亘って窒化ケイ素ないしは酸化ケイ素等の透明絶縁材料からなるパッシベーション膜１７が被覆されている。さらに、このパッシベーション膜１７の表面全体に例えば樹脂材料からなる層間膜２１が被覆されており、ドレイン電極Ｄに対応する位置のパッシベーション膜１７及び層間膜２１にはコンタクトホール２６が形成されている。

そして、図２に示したパターンとなるように、走査線１３及び信号線１４で囲まれた領域（以下「画素領域４１」という）の層間膜２１上に、例えばＩＴＯ（Indium Thin Oxide）ないしＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなる透明導電性材料で下電極２２が形成されている。この下電極２２はコンタクトホール２６を介してドレイン電極Ｄと電気的に接続されている。そのため、この下電極２２は画素電極として作動する。さらに、この下電極２２上には電極間絶縁膜２３が形成されている。この電極間絶縁膜２３には、例えば窒化ケイ素等の絶縁性が良好な透明絶縁材料が使用される。

そして、この電極間絶縁膜２３上には画素領域４１に複数の、例えば平面視でバー状のスリット２５を有するＩＴＯないしＩＺＯからなる透明導電性材料で上電極２４が形成されている。そして、この基板の表面全体に亘り所定の配向膜（図示せず）が形成されている。この上電極２４は、表示領域３７の全体に亘って形成されており、非表示領域３８において共通配線（図示省略）と電気的に接続されている。そのため、上電極２４は共通電極として作動する。この上電極２４は、図１及び図４Ａに示すように、下電極２２に対して非表示領域３８の方向に延在された上電極延在部２４ａが形成されている。

また、カラーフィルター基板２８は、図３に示すように、ガラス基板等からなる第２透明基板２９の表面に、アレイ基板１１の走査線１３、信号線１４、ＴＦＴ２０及び非表示領域３８に対応する位置を被覆するように遮光層３２が形成されている。この非表示領域３８に形成される遮光層３２は、例えばクロム金属製の薄膜によってカラーフィルター基板２８の端部３２ｂまで形成されており、さらに非表示領域３８には表示領域３７を囲むように遮光層３２が形成されていない遮光層非形成領域３２ａが設けられている（図１参照）。この遮光層非形成領域３２ａはアレイ基板１１に形成された上電極延在部２４ａと平面視で重畳される位置に形成されている。なお、遮光層非形成領域３２ａの詳細な構成については後述する。

そして、遮光層３２が形成された第２透明基板２９の表面には、複数色、例えば赤、緑、青の３色からなるカラーフィルター層３３が形成されている。さらに、遮光層３２及び、カラーフィルター層３３の表面を被覆するように透明樹脂からなるオーバーコート層３４が形成されている。また、オーバーコート層３４の表面には、カラーフィルター基板２８の表面全体に亘り、配向膜（図示省略）が形成されている。また、アレイ基板１１及び、カラーフィルター基板２８の外面には互いにクロスニコル配置された偏光板２７、３５がそれぞれ設けられている。そのため、この液晶表示装置１０は、ノーマリーブラックモードで作動する。

そして、これらのアレイ基板１１とカラーフィルター基板２８のいずれか一方にシール材３６を塗布し貼り合わせを行う。その後、シール材３６で形成した液晶注入口３９から液晶４３を注入し、液晶注入口３９を封止材４０で封止し、実装領域１２ａにドライバーＩＣ４２等を設置することで、実施形態１の液晶表示装置１０となる。

次に、図４及び図５を参照して、カラーフィルター基板２８に形成された遮光層非形成領域３２ａとアレイ基板１１に形成された上電極延在部２４ａの詳細な構成について説明する。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、実施形態１の液晶表示装置１０では、遮光層３２は、カラーフィルター基板２８の端部３２ｂまで形成されており、また、非表示領域３８において表示領域３７を囲むように遮光層３２が形成されていない遮光層非形成領域３２ａが設けられている。一方、アレイ基板１１には、下電極２２に比べて非表示領域３８の方向に延在された上電極延在部２４ａが形成されている。そして、この遮光層非形成領域３２ａと上電極延在部２４ａは、平面視で重畳するように形成されている。

このように構成することより、液晶表示装置１０の遮光層３２の端部３２ｂから静電気が浸入しても、その静電気は遮光層非形成領域３２ａを超えて表示領域３７内に浸入することがなくなるので、表示不良の発生が抑制される。

さらに、実施形態１の液晶表示装置１０では、上電極２４は平面視で遮光層非形成領域３２ａの全てと重畳する位置まで延在されている。実施形態１の液晶表示装置１０では、上電極２４の電位は液晶分子に対して基準電位となるので、上電極２４に印加されている電位によっては液晶分子は駆動されない。そのため、図５に示すように、遮光層非形成領域３２ａにおいては常時ノーマリーブラックモードが維持され、黒表示４４となっているため、図４Ｂで示す遮光層非形成領域３２ａから光が外部へ出ていくことがなく、周辺領域のコントラストが良好な液晶表示装置を得ることができる。

なお、遮光層３２は一般的に樹脂製又は金属製で形成されているが、金属製で遮光層を形成した方が、樹脂製の遮光層に比べ薄く形成しても遮光の精度が高いので好ましい。そのため、実施形態１の液晶表示装置１０であれば、遮光層３２を金属製で形成したとしても、金属製の遮光層３２は静電気が表示領域３７内に浸入しやすいという課題を、表示領域３７と非表示領域３８の遮光層３２に遮光層非形成領域３２ａを形成することにより解決され、液晶表示装置１０の端部の遮光層３２から浸入した静電気による表示不良を抑制することができるようになる。

［実施形態２］
次に、実施形態２の液晶表示装置１０'を、図１〜図３及び図６を参照して説明する。なお、実施形態２の液晶表示装置１０'は、実施形態１の液晶表示装置１０に対し、上電極延在部２４ａにマークを形成したものであり、実施形態１の液晶表示装置１０と共通する構成部分には同一の参照符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、実施形態２の液晶表示装置１０'には、アレイ基板１１に形成された上電極延在部２４ａと重畳するように位置決めのマーク４５が形成されている。この位置決めのマーク４５はカラーフィルター基板２８に形成された遮光層非形成領域３２ａから視認できる位置に形成されている。なお、位置決めのマーク４５は、アレイ基板１１の表示領域３７内に形成されたＴＦＴ２０のゲート電極Ｇ又はソース電極Ｓの形成時に同一の材料を用いて同時に形成することができる。

このような構成とすることにより、遮光層非形成領域３２ａまで延在された上電極延在部２４ａと重畳する位置に形成された位置決めのマーク４５をカラーフィルター基板２８に形成された遮光層非形成領域３２ａから視認することができるため、基板の貼り合わせを容易に行うことができ、アレイ基板１１とカラーフィルター基板２８の貼り合わせの精度を向上させることができる。さらに、この位置決めのマーク４５は、アレイ基板１１及びカラーフィルター基板２８との間に液晶４３が封入され、液晶表示装置１０が駆動されると、この部分は常に黒表示となるため、液晶表示装置１０'の使用時に使用者に視認されるおそれはない。

なお、位置決めのマーク４５は複数形成されていてもよい。位置決めのマーク４５を複数形成すると、位置合わせの精度がさらに高くなる。また、実施形態２の液晶表示装置１０'では、位置決めのマーク４５は十字状に形成された場合を示したが、これに限らず位置合わせの確認ができるような形状であれば、任意の形状を採用できる。

なお、実施形態１及び２の液晶表示装置は、液晶をシール材で形成した液晶注入口から真空注入法で製造される場合について説明したが、これに限らずＯＤＦ法を用いて製造する場合でも適用することができる。光硬化性材料からなるシール材の硬化用の紫外線の照射はアレイ基板から行われるため、通常はアレイ基板側に遮光層を形成することができない。本発明の液晶表示装置では、遮光層非形成領域においては、アレイ基板に遮光用の金属を設けることなく遮光ができるので、ＯＤＦ法で製造される液晶表示装置でも遮光層非形成領域における光漏れを抑制することができる。

また、実施形態１及び２の液晶表示装置としては、ＦＦＳモードの液晶表示装置の場合を例に取って説明したが、上電極と下電極との間に絶縁層が形成されていれば、ＩＰＳモードの液晶表示装置の場合に対しても等しく適用可能である。更に、実施形態１及び２の液晶表示装置では、下電極の駆動用スイッチング素子が薄膜トランジスターＴＦＴの場合について説明したが、これに限らず、２端子素子、例えば薄膜ダイオード等の場合にも適用可能である。

１０、１０'：液晶表示装置 １１：アレイ基板 １２：第１透明基板 １２ａ：実装領域 １３：走査線 １４：信号線 １５：ゲート絶縁膜 １６：半導体層 １７：パッシベーション膜 ２０：ＴＦＴ ２１：層間膜 ２２：下電極 ２３：電極間絶縁膜 ２４：上電極 ２４ａ：上電極延在部 ２５：スリット ２６：コンタクトホール ２７：偏光板 ２８：カラーフィルター基板 ２９：第２透明基板 ３２：遮光層 ３２ａ：遮光層非形成領域 ３２ｂ：端部 ３３：カラーフィルター層 ３４：オーバーコート層 ３５：偏光板 ３６：シール材 ３７：表示領域 ３８：非表示領域 ３９：液晶注入口 ４０：封止材 ４１：画素領域 ４２：ドライバーＩＣ ４３：液晶 ４４：黒表示 ４５：位置決めのマーク Ｓ：ソース電極 Ｄ：ドレイン電極 Ｇ：ゲート電極

Claims (5)

1. 内部に液晶が封入され、周囲がシール材で貼り合わされている第１基板及び第２基板と、前記第１基板の外部側に配置されたバックライト光源と、を有する液晶表示装置であって、
   前記第１基板及び前記第２基板の前記シール材で囲まれた内側に、表示領域と、前記表示領域を囲む非表示領域と、を有し、
   前記第２基板は、
   前記非表示領域に形成される遮光層であって、前記シール材で囲まれた内側に前記表示領域を囲むように当該遮光層が形成されていない遮光層非形成領域を有する遮光層を備え、
   前記第１基板は、
   前記表示領域と前記非表示領域に形成され、前記非表示領域において平面視で前記遮光層非形成領域の全てと重畳し、基準電位が供給される第１電極と、
   前記表示領域において絶縁層を挟んで前記第１電極と平面視で重畳し、前記第１電極との間に生じる電界によってノーマリーブラックモードの横電界方式で前記表示領域内の前記液晶を駆動する第２電極と、を備える
   液晶表示装置。
2. 前記遮光層は、金属性材料で形成されている、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記遮光層非形成領域に位置する前記第１電極に重畳して位置決めマークが形成されている、
   請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記位置決めマークは、複数個形成されている、
   請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記位置決めマークは、前記第２電極の駆動用スイッチング素子の電極と同材料で形成されている、
   請求項３に記載の液晶表示装置。

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