JP2008032920A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ゲートドライバ接続基板レス構造において、ゲートドライバの負電源や共通電極の配線などのノイズ源となる配線からのノイズの影響を低減しゲートドライバの誤動作を効果的に防止することができる液晶表示装置の提供。
【解決手段】液晶パネルとゲートドライバＴＡＢ２とソースドライバＴＡＢ７とを備え、ガラス基板１の周縁部に複数のゲートドライバＴＡＢ２を接続するためのゲートドライバ用配線６が形成される液晶表示装置において、ノイズ源となるゲートドライバ負電源や共通電極配線の上層（又は下層又はその双方）にシールド層４ａを設け、配線間容量を小さくして他の配線へのノイズの重畳を低減する。また、シールド層４ａをドレイン配線（又はゲート配線や画素電極）と同時に形成し、パネル外部への接続端子の形成も通常のパネルプロセスで形成することにより、上記構造を低コストで実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、ゲートドライバを接続するための基板を必要としない構造を持つ液晶表示装置に関する。
ＡＶ機器やＯＡ機器の表示装置として、薄型、軽量、低消費電力等の利点から液晶表示装置が広く用いられている。この液晶表示装置は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子がマトリクス状に形成された一方の基板（以下、ＴＦＴ基板と呼ぶ。）と、カラーフィルター（ＣＦ）やブラックマトリクス（ＢＭ）等が形成された他方の基板（以下、ＣＦ基板と呼ぶ。）との間に液晶が挟持された液晶パネルを備え、ＴＦＴ基板又はＴＦＴ基板及びＣＦ基板に設けた電極間に生じる電界によって液晶分子の配向方向を制御することによって光の透過率を変化させて画像を表示している。
上記ＴＦＴ基板には、ＴＦＴのゲート電極に接続される複数のゲート配線（走査線と同義）と、ソース・ドレインの一方の電極に接続される複数のドレイン配線（信号線と同義）とが略直交して配列され、ＴＦＴ基板の周縁部にはこれらの配線に接続される端子が形成され、この端子にＴＦＴを駆動するためのゲートドライバやソースドライバなどのドライバ回路が接続される（ドライバ回路の実装に関しては、例えば下記特許文献１参照）。
このドライバ回路の実装形態として、例えば、図１３に示すように、ＴＦＴ基板の周縁部（すなわち、液晶パネル画素領域８の外側の領域）に、ＴＦＴのゲートバスラインを駆動するためのＬＳＩが実装されたゲートドライバＴＡＢ（Tape Automated Bonding）２、ソースバスラインを駆動するためのＬＳＩが実装されたソースドライバＴＡＢ７を接続する形態があり、ゲートドライバを接続するための基板を必要としない構造（ゲートドライバ接続基板レス構造と呼ぶ。）を持つ液晶パネルに於いては、各ゲートドライバＴＡＢ２間を接続するための配線群（ゲートドライバ用配線６）がガラス基板１上に形成される。
特開２００５−２１５５３０号公報（第３頁、第８図）
上述したゲートドライバ接続基板レス構造ではＴＦＴ基板の周縁部にゲートドライバ配線６が引き回されるが、従来の液晶表示装置では、このゲートドライバ配線６に対して配線間容量対策が施されていないため、ゲートドライバの負電源や共通電極の配線などのノイズ源に対して他の配線が配線間容量によって結合し、これによって、ゲートドライバ負電源や共通電極配線からのノイズが他のゲートドライバ配線に重畳し、ゲートドライバが誤動作する恐れがあるという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、ゲートドライバ接続基板レス構造において、ゲートドライバの負電源や共通電極の配線などのノイズ源となる配線からのノイズの影響を低減し、ゲートドライバの誤動作を効果的に防止することができる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、本発明は、液晶パネルと、ゲートドライバが実装された複数のゲートドライバＴＡＢと、ソースドライバが実装されたソースドライバＴＡＢとを備え、前記液晶パネルを構成する基板の周縁部に、複数の前記ゲートドライバＴＡＢを接続するための配線群が形成されてなる液晶表示装置において、前記配線群の上層、かつ、前記基板の法線方向から見て前記配線群の少なくとも一部を覆う領域に、シールド層が形成されているものであり、前記配線群はゲート配線と同層に形成され、前記シールド層はドレイン配線と同層に形成されている構成とすることができる。
また、本発明は、液晶パネルと、ゲートドライバが実装された複数のゲートドライバＴＡＢと、ソースドライバが実装されたソースドライバＴＡＢとを備え、前記液晶パネルを構成する基板の周縁部に、複数の前記ゲートドライバＴＡＢを接続するための配線群が形成されてなる液晶表示装置において、前記配線群の下層、かつ、前記基板の法線方向から見て前記配線群の少なくとも一部を覆う領域に、シールド層が形成されているものであり、前記配線群はゲート配線をＧ−Ｄ変換することによってドレイン配線と同層に形成され、前記シールド層は前記ゲート配線と同層に形成されている構成とすることができる。
また、本発明は、液晶パネルと、ゲートドライバが実装された複数のゲートドライバＴＡＢと、ソースドライバが実装されたソースドライバＴＡＢとを備え、前記液晶パネルを構成する基板の周縁部に、複数の前記ゲートドライバＴＡＢを接続するための配線群が形成されてなる液晶表示装置において、前記配線群の上層及び下層、かつ、前記基板の法線方向から見て前記配線群の少なくとも一部を覆う領域に、第１シールド層及び第２シールド層が形成され、前記第１シールド層及び前記第２シールド層はコンタクトホールを介して相互に接続されているものであり、前記配線群はゲート配線をＧ−Ｄ変換することによってドレイン配線と同層に形成され、前記第１シールド層は前記ゲート配線と同層に形成され、前記第２シールド層は画素電極と同層に形成されている構成とすることができる。
本発明においては、前記配線群は、ゲートドライバ負電源配線又は共通電極配線を含むことが好ましい。
また、本発明においては、前記シールド層、又は、前記第１シールド層及び前記第２シールド層は、前記ソースドライバＴＡＢを介して、外部の基板のＧＮＤに接続されている構成とすることができる。
このように、本発明は上記構成により、ゲートドライバの負電源や共通電極の配線などのノイズ源となる配線からのノイズの影響を低減することができ、これにより、ゲートドライバの誤動作を効果的に防止することができる。
本発明の液晶表示装置によれば、下記記載の効果を奏する。
本発明の第１の効果は、ゲートドライバ接続基板レス構造に特有の、液晶パネル配線間の寄生容量によるカップリングノイズの影響を低減し、ゲートドライバの誤動作を効果的に防止することができるということである。
その理由は、液晶パネルの周縁部に形成されるゲートドライバの負電源や共通電極の配線などのノイズ源となる配線の上層又は下層又はその双方にシールド層を形成しているため、ノイズ源となる配線と他の配線との配線間容量を小さくし、他の配線、特にゲートドライバ配線へのノイズの重畳を低減することができるからである。
また、本発明の第２の効果は、上記ノイズ低減構造を低コストで実現することができるということである。
その理由は、シールド層をＴＦＴのゲート配線やドレイン配線、画素電極と同時に形成し、また、液晶パネル外部への接続端子の形成も通常のパネルプロセスで形成することができるため、新工程の追加や新規のプロセス開発が不要となるからである。
従来技術で示したように、ゲートドライバ接続基板レス構造を持つ液晶パネルに於いては、各ゲートドライバＴＡＢ間を接続する配線群（ゲートドライバ用配線）を液晶パネル上に長距離に渡って並走させる必要があり、大型の液晶パネルではこの距離は数十センチに及ぶ。また、配線抵抗は銅配線を用いる専用の接続基板上の配線に比べて大きく、かつ、配線間の距離が近いために配線間の寄生容量も大きくなりノイズの影響を受けやすい。
これらの配線群の中で、ノイズ源となるのはゲートドライバの負電源と共通電極の配線である。これら２つの配線には液晶パネル全体の寄生容量を介して電流が流れ込むため、表示する画像によっては配線の電位は数Ｖ単位で変動する。この時の各配線の挙動をゲートドライバのロジック電源（ＶＣＣ）及びＧＮＤを例にすると図１４の様になる。
ここで、上記２本の配線とノイズ源となる配線との位置関係は、ドライバの端子配置や液晶パネル上の配線レイアウトなどによって決まるために必ずしも同一とはならない。よってこれら２本の配線とノイズ源となる配線間の寄生容量もそれぞれ異なるため、被るノイズ量も図１４の様にそれぞれ異なる。ゲートドライバは上記２本の配線の差の電圧で動作するため、ドライバ電源電圧（ゲートドライバ電源−グランド間電圧：ＶＣＣ−ＧＮＤ）には図１４に示すようなノイズ成分が重畳することになり、このノイズのレベルによってはゲートドライバがロジック入力の閾値変動等により誤動作することが懸念される。このようなノイズの重畳は並走して設けられた全ての配線に当てはまる現象である。
そこで、本発明では、ノイズ源となるゲートドライバの負電源や共通電極の配線の上層又は下層又はその双方にシールド層を設け、上記ノイズの直接の原因となる配線間容量を小さくすることで、他の配線へのノイズの重畳を低減する。また、シールド層をＴＦＴのゲート配線やドレイン配線、画素電極と同時に形成し、また、パネル外部への接続端子の形成も通常のパネルプロセスで形成することにより、上記ノイズ低減構造を低コストで実現する。
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置について、図１乃至図６を参照して説明する。図１は、本実施例の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの周縁部の構成を模式的に示す平面図であり、図２は、図１のａ−ａ’部分の断面図である。また、図３は、端子部の構成を示す平面図であり、図４は、図３のｂ−ｂ’部分の断面図である。また、図５及び図６は、本実施例の効果を説明するための図である。
一般に、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルは、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタやブラックマトリクス等が形成されたＣＦ基板とを有し、これらの基板の対向面には配向処理（ラビング処理）が施された配向膜が形成されている。そして、両基板の間には所定の形状のポリマービーズ、シリカビーズ等の絶縁性のスペーサが配置されて所定のギャップが形成され、そのギャップに封止された液晶の配向方向を、少なくとも一方の基板に形成した電極による電界で制御することによって画像が表示される。
また、図１及び図２に示すように、ＴＦＴ基板は、ガラス基板１などの透明絶縁基板上に、ゲート電極及びゲート配線が形成され、絶縁層９ａ（ゲート絶縁膜）を介して、ＴＦＴの半導体層、ソース・ドレイン電極及びドレイン配線が形成され、絶縁層９ｂ（パッシベーション膜）を介してソース・ドレインの一方の電極に接続される画素電極が形成されている。また、ＴＦＴ基板の周縁部にはゲート配線やドレイン配線に接続される端子が形成され、この端子に、ＴＡＢテープ上にＴＦＴを駆動するためのドライバが実装されたゲートドライバＴＡＢ２やソースドライバＴＡＢ７が圧接工程により取り付けられている。
上記ゲートドライバＴＡＢ２のゲートドライバ３に必要な信号および電源の配線群（ゲートドライバ用配線６）はソースドライバＴＡＢ７を通してガラス基板１に配線される。このゲートドライバ用配線６は、液晶パネルのガラス基板１上では、ＴＦＴのゲート配線層に形成されている。
各ゲートドライバＴＡＢ２は液晶パネル上の平行するゲートドライバ用配線６で接続されている。このゲートドライバ用配線６は絶縁層９ａで覆われ、その上にゲートドライバ用配線６を覆うようにシールド層４ａが設けられている。このシールド層４ａはＴＦＴのドレイン配線層に形成され、更に絶縁層９ｂによって覆われている。
なお、図２ではゲートドライバ用配線６の全ての配線をシールド層４ａで覆っているが、一部の配線を選択的に覆う構造としてもよく、例えば、主要なノイズ源であるゲートドライバ負電源ライン、およびパネル共通電極ラインのみを覆う構造としても同等の効果が得られる。また、図１では、液晶パネル上のゲートドライバ用配線６の全ての領域をシールド層４ａで覆っているが、一部の領域を選択的に覆う構造としてもよい。
また、上記シールド層４ａはソースドライバＴＡＢ７を介して液晶パネルの外部、例えば信号処理基板などに接続される。シールド層４ａは静電シールドとして働くため、インピーダンスの低いラインに接続するのが望ましく、一般的な液晶表示装置では信号処理基板のＧＮＤラインに接続するのが最も効果が高い。
上記シールド層４ａとソースドライバＴＡＢ７との接続は、ガラス基板１のパネルドレイン配線の取り出しと同様の構造によって行われる。具体的には、図３及び図４に示すように、シールド層４ａはガラス基板１のパネルドレイン配線と同一の層に形成されているため、パネルドレイン配線とソースドライバＴＡＢ７との圧接用端子を形成するプロセスで同時にシールド層４ａとソースドライバＴＡＢ７とを接続する圧接端子を形成する。
このようにゲートドライバ用配線６を覆うように設けられたシールド層４ａは、並走するゲート配線間に発生する寄生容量を低減する効果を持つ。その原理を図５を参照して説明する。図５（ａ）は、シールド層４ａを備える本実施例の構成を示し、図５（ｂ）はシールド層４ａの無い従来の構成を示している。
図５（ａ）に示すように、ゲートドライバ用配線６の上層にシールド層４ａを設けることによって、配線間に存在した電気力線１３がシールド層４ａに吸収され、吸収された電気力線１３に比例して、配線間の寄生容量が低減する。その結果、図６に示すように、ドライバ電源電圧（ゲートドライバ電源−グランド間電圧：ＶＣＣ−ＧＮＤ）に重畳するノイズを低減することができる。なお、シールド層４ａとゲートドライバ用配線６間の距離を短くするほど本発明の効果は大きくなる。
次に、本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置について、図７乃至図９を参照して説明する。図７は、本実施例の液晶表示パネルの周縁部の構成を模式的に示す図であり、図１のａ−ａ’部分の断面図である。また、図８は、端子部の構成を示す平面図であり、図９は、図８のｃ−ｃ’部分の断面図である。
前記した第１の実施例では、シールド層４ａをＴＦＴドレイン配線層に形成し、ゲートドライバ用配線６の上層をシールド層４ａで覆う構造としたが、本実施例では、図７に示すように、シールド層４ｂをＴＦＴゲート配線層に形成し、ゲートドライバ用配線６の下層をシールド層４ｂで覆う構造としている。その場合、ＴＦＴゲート配線層にシールド層４ｂを形成すると共に、ゲート配線を周縁部の所定の場所でＴＦＴドレイン配線層に形成したゲートドライバ用配線６に接続し直す（Ｇ−Ｄ変換という。）ことによって図７の構造を容易に実現することができる。
この構造の場合、上記シールド層４ｂとソースドライバＴＡＢ７との接続は、図８及び図９に示すようになり、シールド層４ｂはガラス基板１のＴＦＴゲート配線と同一の層に形成されているため、シールド層４ｂ上の絶縁膜９ａ、９ｂを貫通するコンタクトホールを形成しておき、パネルドレイン配線とソースドライバＴＡＢ７との圧接用端子を形成するプロセスで同時にシールド層４ｂとソースドライバＴＡＢ７とを接続する圧接端子を形成する。
このように、本実施例ではシールド層４ｂとゲートドライバ用配線６の位置関係は第１の実施例の場合と逆になるが、配線間に存在した電気力線がシールド層４ｂに吸収され、吸収された電気力線に比例して配線間の寄生容量が低減するため、ドライバ電源電圧（ゲートドライバ電源−グランド間電圧：ＶＣＣ−ＧＮＤ）に重畳するノイズを低減することができる。また、本実施例のノイズ低減構造は、第１の実施例と同様に既存のパネルプロセスを変更することなく実現可能である。
次に、本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置について、図１０乃至図１２を参照して説明する。図１０は、本実施例の液晶表示装置の周縁部の構成を模式的に示す平面図であり、図１１は、図１０のｄ−ｄ’部分の断面図である。また、図１２は、端子部の構成を示す平面図である。
前記した第１の実施例ではＴＦＴゲート配線層に形成したゲートドライバ用配線６の上層をＴＦＴドレイン配線層に形成したシールド層４ａで覆う構造とし、第２の実施例ではＴＦＴドレイン配線層に形成したゲートドライバ用配線６の下層をＴＦＴゲート配線層に形成したシールド層４ｂで覆う構造としたが、本実施例では、図１０及び図１１に示すように、ＴＦＴドレイン配線層に形成したゲートドライバ用配線６をＴＦＴゲート配線層に形成した第１シールド４ｃ層及び透明電極層に形成した第２シールド層１０ａで挟み込み、かつ、第１シールド４ｃ層と第２シールド層１０ａとをコンタクトホール１１で接続する構造としている。
なお、図１０ではコンタクトホール１１をゲートドライバ用配線６の片側のみに点在させているが、コンタクトホール１１をゲートドライバ用配線６に沿って細長く形成したり、コンタクトホール１１をゲートドライバ用配線６の両側に設けて第１シールド層４ｃ及び第２シールド層１０ｃ間の接続抵抗を下げる構造としてもよい。また、図１０及び図１１では第１シールド４ｃ層を第２シールド層１０ａよりもやや大きく形成しているが、両者を略等しい形状としたり、第１シールド４ｃ層を第２シールド層１０ａよりもやや小さくしたり、一方のシールド層をゲートドライバ用配線６の全てを覆うように形成し、他方のシールド層をゲートドライバ用配線６の一部を覆うように形成するなどの変更も可能である。
本実施例の構造の場合、上記第１シールド層４ｃとソースドライバＴＡＢ７との接続は、図１２に示すようになり、パネルドレイン配線とソースドライバＴＡＢ７との圧接用端子を形成するプロセスで同時に第１シールド層４ｃとソースドライバＴＡＢ７とを接続する圧接端子を形成する。
このように、本実施例では互いに接続された第１シールド４ｃ層と第２シールド層１０ａとでゲートドライバ用配線６を挟み込んでいるため、配線間に存在した電気力線が第１シールド４ｃ層又は第２シールド層１０ａに吸収され、吸収された電気力線に比例して配線間の寄生容量が低減するため、第１及び第２の実施例の構造よりも、ドライバ電源電圧（ゲートドライバ電源−グランド間電圧：ＶＣＣ−ＧＮＤ）に重畳するノイズを低減することができる。また、本実施例のノイズ低減構造は、第１及び第２の実施例と同様に既存のパネルプロセスを変更することなく実現可能である。
なお、上記各実施例では、ゲート電極が下側にあってソース・ドレイン電極が半導体層を介して上側に配置される逆スタガ型（ボトムゲート型）のＴＦＴを備える液晶パネルを示したが、ゲート電極を半導体層の上側に、ソース・ドレイン電極を下側に配置した正スタガ型（トップゲート型）のＴＦＴを備える液晶パネルに対しても同様に適用することができる。また、上記各実施例では、本発明の構造を液晶表示装置に適用する場合を示したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、ＴＦＴなどのスイッチング素子がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板を備える装置全般、例えば有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などに対して同様に適用することができる。
本発明のノイズ低減構造は、ゲートドライバ接続基板レス構造を持つ表示装置に利用可能である。
本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の周縁部の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の周縁部の構成を模式的に示す、図１のａ−ａ’線の断面図である。 本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の端子部の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の端子部の構成を示す、図３のｂ−ｂ’線の断面図である。 本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の効果を説明するための磁力線分布図である。 本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の効果を説明するための信号波形図である。 本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の周縁部の構成を示す、図１のａ−ａ’線の断面図である。 本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の端子部の構成を示す平面図である。 本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の端子部の構成を示す、図８のｃ−ｃ’線の断面図である。 本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置の周縁部の構成を模式的に示す平面図である。 本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置の周縁部の構成を示す、図１０のｄ−ｄ’線の断面図である。 本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置の端子部の構成を示す平面図である。 従来の晶表示装置の周縁部の構成を模式的に示す平面図である。 従来の液晶表示装置の信号波形図である。
符号の説明
１ ガラス基板
２ ゲートドライバＴＡＢ
３ ゲートドライバ
４ａ シールド層（ＴＦＴドレイン配線層）
４ｂ シールド層（ＴＦＴゲート配線層）
４ｃ 第１シールド層（ＴＦＴゲート配線層）
５ シールド層取出配線
６ ゲートドライバ用配線
７ ソースドライバＴＡＢ
８ 液晶パネル画素領域
９ａ、９ｂ 絶縁層
１０ 透明電極層
１０ａ 第２シールド層（透明電極層）
１１ コンタクトホール
１２ パネルドレイン配線
１３ 電気力線

Claims (8)

  1. 液晶パネルと、ゲートドライバが実装された複数のゲートドライバＴＡＢと、ソースドライバが実装されたソースドライバＴＡＢとを備え、前記液晶パネルを構成する基板の周縁部に、複数の前記ゲートドライバＴＡＢを接続するための配線群が形成されてなる液晶表示装置において、
    前記配線群の上層、かつ、前記基板の法線方向から見て前記配線群の少なくとも一部を覆う領域に、シールド層が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記配線群はゲート配線と同層に形成され、前記シールド層はドレイン配線と同層に形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 液晶パネルと、ゲートドライバが実装された複数のゲートドライバＴＡＢと、ソースドライバが実装されたソースドライバＴＡＢとを備え、前記液晶パネルを構成する基板の周縁部に、複数の前記ゲートドライバＴＡＢを接続するための配線群が形成されてなる液晶表示装置において、
    前記配線群の下層、かつ、前記基板の法線方向から見て前記配線群の少なくとも一部を覆う領域に、シールド層が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 前記配線群はゲート配線をＧ−Ｄ変換することによってドレイン配線と同層に形成され、前記シールド層は前記ゲート配線と同層に形成されていることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
  5. 液晶パネルと、ゲートドライバが実装された複数のゲートドライバＴＡＢと、ソースドライバが実装されたソースドライバＴＡＢとを備え、前記液晶パネルを構成する基板の周縁部に、複数の前記ゲートドライバＴＡＢを接続するための配線群が形成されてなる液晶表示装置において、
    前記配線群の上層及び下層、かつ、前記基板の法線方向から見て前記配線群の少なくとも一部を覆う領域に、第１シールド層及び第２シールド層が形成され、
    前記第１シールド層及び前記第２シールド層はコンタクトホールを介して相互に接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
  6. 前記配線群はゲート配線をＧ−Ｄ変換することによってドレイン配線と同層に形成され、前記第１シールド層は前記ゲート配線と同層に形成され、前記第２シールド層は画素電極と同層に形成されていることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
  7. 前記配線群は、ゲートドライバ負電源配線又は共通電極配線を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の液晶表示装置。
  8. 前記シールド層、又は、前記第１シールド層及び前記第２シールド層は、前記ソースドライバＴＡＢを介して、外部の基板のＧＮＤに接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載の液晶表示装置。
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