CN101750793B - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示装置，在通过层叠色层来代替黑矩阵的结构中，容易在低电阻下进行有源矩阵基板中共同电极电位的供给，并且可靠地进行框缘部的遮光。一种常黑型的有源矩阵液晶显示装置，包括具有三种颜色以上的色层的第一基板和形成有有源矩阵阵列的第二基板，在所述第一基板上没有配置黑矩阵，具有在显示部周围的框缘部上层叠有色层的结构，在所述显示部的四个边中，在引出扫描线的边及引出数据线的边的所述框缘部上，形成有层叠三种颜色以上的色层而成的第一遮光层，在其他边的至少一个边的所述框缘部上，形成有层叠两种颜色的色层而成的第二遮光层。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种有源矩阵型液晶显示装置，具体涉及具有通过层叠色层来代替黑矩阵的遮光结构的有源矩阵型液晶显示装置。
背景技术
近年来，强烈要求能够以更低的成本制造具有良好的显示品质的有源矩阵液晶显示装置的设备结构及制造工艺。
例如在液晶显示装置中，为了遮档从框缘部入射的光，在具有彩色滤光片的基板(彩色滤光片基板)侧使用铬(氧化铬)等金属、树脂等形成被称为黑矩阵(BM：Black Matrix)的遮光层，但是以降低成本为目的，提出了省略该黑矩阵的技术。
例如，在下述专利文献1及2中，公开了在显示部周围的框缘部层叠多种颜色中的至少两种颜色的着色层而形成遮光层的技术。
专利文献1：日本特开2000-029014号公报
专利文献2：日本特开2003-014917号公报
如专利文献1、2的公开所示，放弃使用黑矩阵层而层叠构成彩色滤光片的多个色层来形成遮光结构的技术在低成本化方面是有效的方法。
但是，在现有技术中，液晶显示装置的显示部周围的框缘部的所有边由三种颜色以上的颜色重叠而形成，或由两种颜色以上的颜色重叠而形成，具体分析的结果，发现存在如下课题。
首先，在所有边的框缘的颜色重叠为两种颜色的情况下，存在如下的问题。
在以常黑模式使用液晶时，在液晶显示装置内的实施了配向处理的配向膜及其外侧存在偏光板的部分，由于光被遮挡，因此仅靠两种颜色重叠的低OD(Optical Density，光密度)值，也能够获得良好的框缘视觉效果。但是，通常为了避免密封件与配向膜干扰，配向膜形成区域只能形成在与用于将液晶封入单元内的密封件相隔预定距离的内侧。因此，配向膜的外侧与配向膜的内侧相比遮光性差，因此在两种颜色重叠的低OD值下，在暗环境下观察时变得透明，显示品质劣化。为了弥补这一点，提出了将金属层配置在有源矩阵基板侧的方案，但是在引出扫描线的边、引出数据线的边，进行布线之间的遮光非常困难，事实上无法实现。
另外，在所有边的框缘为三种颜色以上的颜色重叠的情况下，存在如下的问题。
在横向电场方式的液晶显示装置的情况下，需要在非常低的电阻值下从周围将共同电位供给到显示部。如此，为了以低电阻将共同电位供给到显示部，多数情况下，将形成构成有源矩阵时所需的扫描线的金属层和形成数据线的金属层的两层以上进行层叠，从而作为共同电极布线配置到框缘部上。如此形成的两层金属布线分别具有
Figure G2009102604664D00021
左右的厚度，因此在有源矩阵基板上，与没有配置显示部的金属布线层的部分相比，总膜厚变厚
Figure G2009102604664D00022
左右。同样，在彩色滤光片基板一侧，各色层的膜厚为1.5μm程度，因此层叠三种颜色的框缘部的膜厚与只具有单色色层的显示部相比，厚3μm程度。当贴合上述两个基板时，想要将显示部中的有源矩阵基板和彩色滤光片基板之间的距离即单元间隙控制为例如3.5μm程度的情况下，在将双层共同电极布线和三种颜色重叠部重叠的部分，如前所述分别增厚和3.0μm，因此两者的间隔几乎为0。因此，两基板发生接触，无法充分确保该部分的间隙均匀性、液晶的注入，存在产生气泡等问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其主要目的在于提供一种有源矩阵型液晶显示装置，在通过层叠色层来代替黑矩阵的结构中，能够容易在低电阻下进行有源矩阵基板中共同电极电位的供给，并且能够可靠地进行框缘部的遮光。
为了解决上述课题，本发明的液晶显示装置是一种常黑(Normallyblack)型的有源矩阵液晶显示装置，其特征在于，包括具有三种颜色以上的色层的第一基板和形成有有源矩阵阵列的第二基板，在所述第一基板上没有配置黑矩阵，具有在显示部周围的框缘部上层叠有色层的结构，在所述显示部的四个边中，在引出扫描线的边及引出数据线的边的所述框缘部上，形成有层叠三种颜色以上的色层而成的第一遮光层，在其他边的至少一个边的所述框缘部上，形成有层叠两种颜色的色层而成的第二遮光层。
并且，本发明的液晶显示装置的特征在于，在上述的有源矩阵液晶显示装置中，在所述第二基板的与所述第二遮光层相对的区域，配置有被施加共同电极电位的两层以上的金属层。
并且，本发明的液晶显示装置的特征在于，在上述的有源矩阵液晶显示装置中，所述第二遮光层的两种颜色为红色及蓝色。
并且，本发明的液晶显示装置的特征在于，在上述的有源矩阵液晶显示装置中，在形成所述第二遮光层的边上，设置有用于注入液晶的注入孔。
根据本发明，在没有黑矩阵层的结构的常黑型有源矩阵液晶显示装置中，能够容易在低电阻下进行有源矩阵基板中共同电极电位的供给，并且可靠地进行框缘部的遮光。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的液晶显示装置的俯视图。
图2为表示本发明的第一实施例的液晶显示装置的图1中A-A′部分的结构的剖视图。在框缘部中，剖面沿着数据线引出布线。
图3为表示本发明的第一实施例的液晶显示装置的图1中B-B′及C-C′部分的结构的剖视图。
图4为本发明的第二实施例的液晶显示装置的俯视图。
图5为表示本发明的第二实施例的液晶显示装置的图4中A-A′部分的结构的剖视图。在框缘部中，剖面沿着数据线引出布线。
图6为表示本发明的第二实施例的液晶显示装置的图4中B-B′部分的结构的剖视图。
图7为表示本发明的第二实施例的液晶显示装置的图4中C-C′部分的结构的剖视图。
图8(a)为表示本发明的第一实施例的液晶显示装置的阵列基板上的简要结构的俯视图。
图8(b)为表示本发明的第一实施例的液晶显示装置的阵列基板上的简要结构的俯视图中图8(a)的指定区域的放大图。
具体实施方式
本发明的有源矩阵型液晶显示装置中液晶为常黑模式，具有形成有彩色滤光片的第一基板(彩色滤光片基板10)和形成有有源矩阵阵列的第二基板(阵列基板20)，在彩色滤光片基板10上没有配置黑矩阵，在构成所述液晶显示装置的四个边中，在具有扫描线引出布线3的边及具有数据线引出布线4的边，在显示部周边的框缘部上配置三种颜色以上的颜色重叠的遮光层1，在除此之外的其他边中的至少一个边的框缘部配置两种颜色重叠的遮光层2。
由此，在具有扫描线及数据线引出部的边，即使在不能用有源矩阵基板的金属电极进行遮光的区域，由于显示部周边的框缘部上层叠有三种颜色以上的颜色重叠，因此遮光性好，印刷有配向膜的区域之外的光漏也几乎不存在，获得了良好的框缘。
并且，在不存在扫描线或数据线的引出布线3、4的两个边中，至少一个边的框缘部形成有两种颜色的颜色重叠，因此在该框缘部，有源矩阵基板20和彩色滤光片基板10之间有足够的间隙，在该部分可以配置将形成扫描线的金属层和形成数据线的金属层的双层进行层叠而成的共同电极布线21、22。通过该共同电极布线，向显示部供给共同电极电位，由此显示部中的共同电极电位稳定，能够抑制由其变动所引起的横向串扰等问题，从而能够获得良好的显示品质。并且，将配置在该框缘部的共同电极布线21、22设置得足够宽，以防止从背光源入射的光通过该框缘部而被观看液晶显示装置的人觉察到。由此，靠共同电极布线21、22的遮光弥补两种颜色重叠的遮光层2的不足的遮光性能。
通常，在彩色滤光片中使用红(R)7、绿(G)6、蓝(B)8这三原色的色层。色层由上述三种颜色的彩色滤光片构成的情况下，在配置有所述扫描线或数据线的引出布线的框缘部，使用RGB三种颜色的颜色重叠，而在除此之外的边中的至少一个边的两种颜色重叠的遮光层，使用R及B两种颜色的重叠。R、B、G三种颜色中的两种颜色重叠的遮光性能在使用R和B两种颜色重叠时最好。由此，能够抑制从表面侧(观看显示的方向)入射到两种颜色重叠的框缘部的光一旦透过两种颜色重叠的遮光层，并在有源矩阵侧的金属布线上发生反射，再次漏出到表面侧而引起显示劣化。
(实施例1)
为了对上述的本发明的一个实施方式作更为详细的说明，下面参照图1至图3、图8对本发明的第一实施方式的有源矩阵液晶显示装置进行说明。图1为本实施例的有源矩阵液晶显示装置的俯视图。图2为图1的A-A′部的剖视图，图3为图1的B-B′部的剖视图。并且，图8(a)为表示阵列基板上的电极的简要结构的俯视图，图8(b)为在8(a)中表示的区域的放大图。
如图2所示，本实施例的液晶显示装置具有：阵列基板20，具有将包含TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)等开关元件的像素配置成矩阵状的阵列图案；与阵列基板20相对的彩色滤光片基板10；夹持在两基板之间的液晶17；和接合两基板并密封液晶的密封件19。并且，在彩色滤光片基板10的显示部15上与阵列基板20的各像素相对地配置各色的色层，在显示部15的周边的框缘部上层叠一个或多个色层，以覆盖这些色层的方式形成覆盖层9。
如图1所示，在具有扫描线引出布线3的边和具有数据线引出布线4的边，显示部15周边的框缘部上由RGB三种颜色的颜色重叠形成遮光层1，其他两边的框缘部上由R和B两种颜色的颜色重叠形成遮光层2。
在由两种颜色形成的框缘部，在阵列基板20侧形成有共同电极布线21、22，该共同电极布线21、22由形成扫描线的第一金属层和形成数据线的第二金属层层叠而构成，该共同电极布线21、22上供给有共同电位。从该框缘部的共同电极布线向按照与显示部的各扫描线对应的行分别设置的共同电极布线供给电位。由双层形成的共同电极布线为低电阻，因此能够向显示内部供给稳定的共同电位，从而能够抑制伴随共同电位的变动而产生的横向串扰等问题。
如图8(a)所示，该共同电极布线26从具有数据线引出布线4的边和具有扫描线引出布线3的边的边角上所设置的共同电位输入端子28进行共同电位的输入。该共同电极布线26由双层金属形成，因此能够以低电阻传送共同电位。从该共同电极布线26引出共同信号布线27，供给共同电位到显示部。如图8(b)所示，通过用于与设在各像素上的共同电极35接触的通孔33，与各像素的共同电极35连接。
在本实施例中，各像素通过IPS(In-Plane Switching，平面开关)方式进行液晶的开关，在上述IPS方式中，在通过薄膜晶体管31及用于像素电极的通孔32供给的像素电极34的电位和共同电极35的电位之间施加横向电场，从而控制透过光。
在IPS方式中，如图8(b)所示，通过显示部的ITO共同电极30屏蔽扫描线25及数据线24，从而能够获得高开口率的显示。在这种情况下，由共同电极30和扫描线25及数据线24的电容耦合引起电容负荷，因此特别需要从周围以低电阻供给共同电位。在这种情况下，设在框缘部的双层金属布线变成低电阻，因此非常有效，随之能够显著地抑制横向串扰等问题。
并且，共同电极布线26在显示部的外侧配置于朝向观看显示的方向穿过的背光源的光通过的大致整个区域，因此能够用所述共同电极布线21、22弥补由两种颜色重叠的遮光层引起的低OD。
另外，扫描线引出布线3和数据线引出布线4所在的边的框缘部的遮光层由三种颜色重叠而形成，因此遮光性能非常高，通过未形成配向膜的不完全配向区域的光也能被三种颜色重叠的遮光层充分遮挡。
在本实施例中，例如，RGB色层的厚度分别设为1.5μm，扫描线及数据线的金属层的厚度分别设为0.25μm。此外，例如，显示部的单元间隙设为3.5μm，最上层的ITO的膜厚设为0.04μm。
由此，在扫描线引出布线3和数据线引出布线4所在的边的框缘部，各引出布线所在的领域中，阵列侧比显示部厚0.29μm，彩色滤光片侧更厚3.0μm，因此在该框缘部与单元间隙相比靠近了3.29μm，阵列基板和彩色滤光片基板的间隙为0.21μm。该间隙足够，能获得良好的显示。
并且，在不存在扫描线引出布线3及数据线引出布线4的两个边，阵列侧比显示部厚0.5μm，彩色滤光片基板侧比显示部厚1.5μm，因此在该框缘部与单元间隙相比靠近了2.0μm，阵列基板和彩色滤光片基板的间隙为1.5μm。该间隙足够，形成间隙时不发生干扰，获得良好的显示。
接着，对上述结构的液晶显示装置的制造方法进行说明。
首先，说明彩色滤光片基板10的制造方法。
首先，在涂覆用于形成G色层6的保护层之后，利用包含由显示部15的G色层图案和包含扫描线及数据线的引出布线3、4的边的框缘部构成的图案的曝光掩模进行曝光，并进行显影、烧制，由此以1.5μm的膜厚形成G色层6。
接着，在涂覆用于形成R色层7的保护层之后，利用包含由显示部15的R色层图案和四个边的框缘部构成的图案的曝光掩模进行曝光，并进行显影、烧制，由此以1.5μm的膜厚形成R色层7。
并且，在涂覆用于形成B色层8的保护层之后，利用包含由显示部15的B色层图案和四个边的框缘部构成的图案的曝光掩模进行曝光，并进行显影、烧制，由此以1.5μm的膜厚形成B色层8。
接着，在该色层上涂覆1.0μm的构成覆盖层9的透明丙烯酸树脂，进行烧制。接着，使用丙烯酸树脂在其上方形成柱状隔板。由此，获得彩色滤光片基板10。
另外，在上述说明中，表示了将三种颜色的色层以G、R、B的顺序进行层叠的情况，但是层叠顺序可以改变。并且，柱状隔板也可以形成在阵列基板20一侧，还可以不形成柱状隔板，而使用球状隔板。并且，色层的膜厚可根据所要求的色域等进行调整。
接着，对阵列基板20的制造方法进行说明。
该制造方法为与将使用通常的a-Si的TFT作为开关元件的有源矩阵式阵列基板完全相同的制造方法，例如可按照以下顺序进行制造。
首先，将扫描线25及构成共同信号布线27的第一金属层(非透明金属)
Figure G2009102604664D00091
加工成预定的图案。此时，还形成扫描线引出边的相对边和数据线引出边的相对边的框缘部的共同电极布线26的形状。
并且，在形成栅极绝缘膜12、薄膜半导体层31之后，仅仅将薄膜半导体层31的构成开关元件的部分形成为岛状。
接着，将构成数据线24的第二金属层
Figure G2009102604664D00092
加工成预定的图案，用该图案刻蚀岛状薄膜半导体层31的接触层。
并且，在形成构成钝化膜13的绝缘膜后，形成用于接触的通孔，在其上形成通过由的ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)形成的像素电极34和共同电极35所构成的梳状电极。上述像素电极34通过通孔32与由第二金属层形成的薄膜晶体管的漏极电极连接，共同电极35与由第一金属层形成的共同信号布线27连接。
在这里，扫描线引出布线3及数据线引出布线4所在的框缘部中，为了防止液晶的控制器受这些布线之间的电位差等影响而发生旋转导致不能确保非工作时的遮光性，扫描线引出布线3及数据线引出布线4通过被施加了共同电位的最上层的ITO透明电极23进行适当的屏蔽。所述ITO透明电极23与共同电位连接。
在如上所述形成的彩色滤光片基板10和阵列基板20上形成配向膜16，对其朝预定方向进行摩擦(Rubbing)处理之后进行贴合，注入液晶17并密封。使液晶17平行配向，偏光板以实现常黑的方式由正交偏光镜形成。液晶是所谓IPS模式，由在像素电极34和共同电极35之间产生的与基板平行的电场驱动。
在本实施例中，注入液晶的注入孔5设在扫描线的引出布线所在的边的相反侧的框缘由两种颜色重叠的边上，从这里通过真空注入方式进行注入。在液晶17进入单元内时，由于阵列基板20和彩色滤光片基板10之间的间隙足够，因此注入时间变短，并且不存在注入不良等状况，面板也能够容易地形成。
为了避免与密封件19干扰，配向膜16从密封件印刷区域大致分离例如约0.7mm而形成。因此，虽然从背光源入射的光还通过配向膜印刷区域外的配向不完全的区域，但是由于三种颜色重叠的遮光层1具有足够的遮光性，因此确保了框缘部的良好品质。
之后，将偏光膜11、14贴在两侧，将预定电路与该液晶面板进行连接，由此获得本实施例的液晶显示装置。
如此，在扫描线引出布线3及数据线引出布线4所在的边，使框缘为三种颜色重叠的遮光层1，从而使其具有足够的遮光性能，使其他边为两种颜色重叠的遮光层2，在阵列基板20侧配置由第一金属层和第二金属层层叠构成的共同电极布线21、22，将共同电位稳定地供给到显示部的同时，用所述共同电极布线21、22的遮光弥补彩色滤光片侧的两种颜色重叠的遮光层2的不足的遮光性能。
由此，能够使四个边都具有足够的遮光性能，能够获得良好的显示品质。
(实施例2)
接着，参照图4至图6，对本发明的第二实施例的有源矩阵液晶显示装置进行说明。图4为表示本实施例的有源矩阵液晶显示装置的框缘结构的俯视图，图5为图4的A-A′部的剖视图，图6为图4的B-B′部的剖视图，图7为图4的C-C′部的剖视图。
如图4所示，相对于实施例1中只将具有扫描线引出布线3的边和具有数据线布线4的边形成为RGB三种颜色重叠的遮光层1，在本实施例中，在此基础上，在与具有数据线引出布线4的边相反侧的边上形成由RGB三种颜色重叠的遮光层1，只在剩余的一个边的框缘部形成由R和B两种颜色的颜色重叠而成遮光层2。
与此对应地，只在R和B两种颜色重叠的遮光层2上配置由第一金属层和第二金属层层叠而构成的共同电极布线21、22。
具有数据线引出布线4的边的相反侧的边的阵列侧可以不完全配置金属布线，并且，也可以配置仅由第一金属层或第二金属层中的一方构成的共同电极布线(只配置第一金属层21或第二金属层22)。
对于制造方法，仅通过将布线图案、框缘的颜色重叠图案置换到实施例2，能够与实施例1的制造方法同样地实施。
通过如上所述的结构，与实施例1同样，在实施了三种颜色重叠的边的框缘部，彩色滤光片侧的遮光性非常高，并且在实施了两种颜色重叠的边的框缘部，由双层金属布线形成的低电阻的共同电极布线21、22使显示部的共同电位稳定，并且弥补两种颜色重叠的遮光层2的遮光性，因此四个边都能获得良好的框缘视觉效果。并且，能够充分加宽阵列基板20侧和彩色滤光片基板10侧之间的间隙，因此形成间隙时不会引起干扰，获得了良好的显示。
并且，在上述各实施例中，记载了RGB三种颜色的色层图案，但是本发明不限于上述的实施例，还适用于形成四种颜色以上的色层图案的情况，并且对于除RGB三原色以外的颜色也能同样适用。
工业实用性
作为本发明的活用例子，可以列举的有：除实施例的IPS方式之外的由常黑模式构成的具有同样的颜色重叠遮光层的彩色滤光片的有源矩阵液晶显示装置，使用该液晶显示装置的计算机用显示器、液晶电视、手机终端、GPS终端、汽车导航***、游戏机、银行及便利店终端、医疗诊断装置等。

Claims (3)

1.一种常黑型的有源矩阵液晶显示装置，其特征在于，
包括具有三种颜色以上的色层的第一基板和形成有有源矩阵阵列的第二基板，
在所述第一基板上没有配置黑矩阵，具有在显示部周围的框缘部上层叠有色层的结构，
在所述显示部的四个边中，在引出扫描线的边及引出数据线的边的所述框缘部上，形成有层叠三种颜色以上的色层而成的第一遮光层，在其他边的至少一个边的所述框缘部上，形成有层叠两种颜色的色层而成的第二遮光层，
在所述第二基板的与所述第二遮光层相对的区域，配置有被施加共同电极电位的两层以上的金属层。
2.如权利要求1所述的有源矩阵液晶显示装置，其特征在于，
所述第二遮光层的两种颜色为红色及蓝色。
3.如权利要求1或2所述的有源矩阵液晶显示装置，其特征在于，
在形成所述第二遮光层的边上，设置有用于注入液晶的注入孔。
CN2009102604664A 2008-12-15 2009-12-15 液晶显示装置 Active CN101750793B (zh)

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