JP2010152171A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線容量の低減を図り、液晶表示装置の高精細化や狭額縁化を図る。
【解決手段】 走査線及び信号線の交点に配列されるスイッチング素子１２と、マトリクス状に配置されスイッチング素子によって駆動される画素電極と、画素電極の印加電圧を保持するための保持容量とを有するアレイ基板２と、対向電極を有し、アレイ基板２と所定の間隔を隔てて対向配置される対向基板３とを備え、これらアレイ基板２と対向基板３の間に液晶層が封入されてなる液晶表示パネル１を備えた液晶表示装置である。アレイ基板２の電源配線及び電気信号配線の少なくとも一部（例えば保持容量配線１３や額縁領域の引き出し配線４１）は、配線上に誘電率の低い絶縁性着色層（青色絶縁性着色層２１）が積層された構造を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものであり、特に、配線容量を低減するための技術に関する。

液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力等の優れた特徴を有する平面表示装置であることから、いわゆるＰＤＡや携帯電話等のようなモバイル機器や、パーソナルコンピュータの表示部、さらには液晶テレビ等、広範な用途に用いられている。

前記液晶表示装置は、液晶層が一対の表示パネル基板、すなわちアレイ基板及び対向基板間に挟持された構造の液晶表示パネルを有しており、前記アレイ基板と対向基板の間に画素毎に選択的に電圧を印加することで液晶層が制御され、画像の表示が行われる。ここで、例えばアクティブマトリクス型液晶表示パネルでは、アレイ基板に、アモルファスシリコンやポリシリコン半導体を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がスイッチング素子として形成されるとともに、このスイッチング素子と接続される画素電極、走査線、信号線等が形成される。一方、対向基板には、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等からなる対向電極やカラーフィルター等が形成される。

この種の液晶表示装置では、アレイ基板の表示領域外のパネル額縁領域に遮光層を設ける構造としており、これにより額縁領域での光漏れを防止することができる（例えば、特許文献１等を参照）。

特許文献１記載の発明では、複数の行電極及び複数の列電極から構成されるマトリクス配線の各交点に非線形素子を介して接続された画素電極を有する第１の基板と、対向電極を形成した第２の基板との間に電気・光変調物質の層を挟持してなる表示装置において、画素電極を除いた領域上を絶縁性遮光膜にて被覆している。絶縁性遮光膜をマトリクス配線を有する基板上に直接設けることにより、層間ショートの問題を解決しながら、十分な遮光効果を得ることができる。
特開昭６３−６４０２３号公報

ところで、近年の液晶表示パネルでは、高精細化や多選択化が進められており、１画素を書き込む時間が短くなる傾向にある。また、狭額縁化や高精細化により、配線の抵抗は増加する傾向にある。このような状況から、例えば書き込み期間不足のために、ゲートパルスの遅延や保持容量（Ｃｓ）電位の低下が起こり、いわゆる縦スジ不良が発生するという問題が生じている。

前述のように、アレイ基板の表示領域外のパネル額縁領域に遮光層を設ける構造を採用した場合、外部接続端子部（ＯＬＢ端子部）から引き出された電源線や電気信号線上には絶縁性遮光膜を重ねることになるが、従来の絶縁性遮光膜では例えば保持容量を低減することはできず、前記縦スジ不良の発生を抑えることはできない。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、配線容量を低減することができ、縦スジ不良等が発生することがなく、高精細化や狭額縁化を実現することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、互いに直交する方向に配置された走査線及び信号線の交点に配列されるスイッチング素子と、マトリクス状に配置され前記スイッチング素子によって駆動される画素電極と、前記画素電極の印加電圧を保持するための保持容量とを有するアレイ基板と、前記アレイ基板と所定の間隔を隔てて対向配置される対向電極を有する対向基板とを備え、これらアレイ基板と対向基板の間に液晶層が封入されてなる液晶表示装置であって、前記アレイ基板の電源配線及び電気信号配線の少なくとも一部は、配線上に誘電率の低い絶縁性着色層が積層された構造を有することを特徴とする。

額縁領域の遮光やブラックマトリクス等に使用される絶縁性遮光膜は、例えばカラーフィルター層に使用されているＲＧＢ絶縁性着色層に比べて誘電率が高い。本発明の液晶表示装置では、Ｃｓ配線等の配線と重ねる遮光膜、あるいは額縁領域の配線上に形成される遮光膜として、カラーフィルター層と同等の誘電率が低い絶縁性着色層を使用しているので、配線容量が低減される。

本発明の液晶表示装置によれば、例えば狭額縁化や高精細化により配線抵抗が増加した場合にも、配線容量を低減することができ、縦スジ不良等の発生を抑えることが可能である。したがって、本発明によれば、従来の液晶表示装置に比べて、高精細で狭額縁な液晶表示装置を実現することが可能である。

以下、本発明を適用した液晶表示装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

先ず、液晶表示装置の概略構成について説明する。液晶表示装置は、図１に示すように、アレイ基板２と対向基板３により構成される液晶表示パネル１を備え、これらアレイ基板２と対向基板３の間の液晶層ＬＱを、アレイ基板２上に形成された薄膜トランジスタ（画素トランジスタ）をスイッチング素子として駆動することで、画像の表示が行われる。

ここで、表示部である表示領域においては、アレイ基板２に各画素に対応して画素電極がマトリクス状に形成されるとともに、画素電極の行方向に沿って走査線が形成され、列方向に沿って信号線が形成されている。さらに、各走査線と信号線の交差位置に前記画素トランジスタが形成されている。

一方、アレイ基板２の周辺領域（液晶表示パネル１の額縁領域）には、アレイ基板２に配列形成される信号線に駆動信号を供給する信号線駆動回路４や、走査線に駆動信号を供給する走査線駆動回路５等の駆動回路が形成されている。これら駆動回路は、複数の薄膜トランジスタと、これら薄膜トランジスタに接続される配線等から構成されている。

図２は、前記液晶表示装置の概略的な回路構造の一例を示すものである。液晶表示装置は、前述の通り、液晶表示パネル１を備えており、さらにはこの液晶表示パネル１を制御する外部制御回路１１を備える。液晶表示パネル１は、液晶層ＬＱが一対の表示パネル基板、すなわちアレイ基板２及び対向基板３間に保持される構造を有し、外部制御回路１１は、本例の場合、液晶表示パネル１から独立した回路基板上に配置されている。

アレイ基板２は、マトリクス状に配置されるｍ×ｎ個の画素電極ＰＥ、複数の画素電極ＰＥの行に沿って形成されるｍ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、それぞれの画素電極ＰＥの列に沿って形成されるｎ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、信号線Ｘ１〜Ｘｎ及び走査線Ｙ１〜Ｙｍの交差位置（交点）にそれぞれ配置され例えばＮチャネルポリシリコン薄膜トランジスタからなるｍ×ｎ個のスイッチング素子１２、走査線Ｙ１〜Ｙｍに平行に配置され各々対応行の画素電極ＰＥに容量結合した保持容量Ｃｓ及びＣｓ配線１３、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回路５、並びに信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路４、及び外部制御回路１１とアレイ基板２間の接続に用いられる複数の外部接続パッドＯＬＢを含む。

対向基板３は、ｍ×ｎ個の画素電極ＰＥに対向して配置されコモン電位Ｖｃｏｍに設定される単一の対向電極ＣＥを含む。このコモン電位Ｖｃｏｍは例えば保持容量配線１３にも印加される。

外部制御回路１１は、例えばモバイル機器等の処理回路から供給されるデジタル映像信号及び同期信号を受取り、画素表示信号Ｖｐｉｘ、垂直走査制御信号ＹＣＴ及び水平走査制御信号ＸＣＴを発生する。垂直走査制御信号ＹＣＴは走査線駆動回路３に供給され、水平走査制御信号ＸＣＴは表示信号Ｖｐｉｘと共に信号線駆動回路４に供給される。走査線駆動回路５は走査信号を１垂直走査（フレーム）期間毎に走査線Ｙ１〜Ｙｍに順次供給するよう垂直走査制御信号ＹＣＴによって制御される。信号線駆動回路４は、走査信号により駆動される１水平走査期間（１Ｈ）において入力されるデジタル映像信号を直並列変換し、さらにデジタル・アナログ変換した表示信号Ｖｐｉｘをアナログ形式で信号線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ供給するように水平走査制御信号ＸＣＴによって制御される。

この液晶表示装置では、液晶層ＬＱがｍ×ｎ個の画素電極ＰＥにそれぞれ対応してｍ×ｎ個の表示画素ＰＸに区画され、各表示画素ＰＸが２本の隣接走査線Ｙと２本の隣接信号線Ｘとの間にほぼ規定される。表示画面はこれらｍ×ｎ個の表示画素ＰＸにより構成される。走査線駆動回路５及び信号線駆動回路４は、図１及び図２に示すように、ｍ×ｎ個の表示画素ＰＸの外側に配置され、複数の外部接続パッドＯＬＢはアレイ基板２の周縁に配置される。信号線駆動回路４は、これら外部接続パッドＯＬＢよりも内側に配置される。各スイッチング素子１２は対応走査線Ｙからの走査信号に応答して対応信号線Ｘからの表示信号Ｖｐｉｘをサンプリングして対応画素電極ＰＥに印加し、この画素電極ＰＥの電位と対向電極ＣＥの電位との電位差に基づいて対応表示画素ＰＸの光透過率を制御する。

以上が液晶表示装置の基本構成であるが、本実施形態の液晶表示装置では、アレイ基板上に形成された配線（電源配線や電気信号配線）の一部において、配線上に誘電率の低い絶縁性着色層が積層された構造を有している。

例えば、保持容量配線１３の配線部を例にして説明すると、従来は画素エリアの外側は、遮光のため保持容量配線１３上も含めて絶縁性の黒い着色層（絶縁性遮光層）をコーティングするというのが一般的であるが、本実施形態の液晶表示装置では、保持容量Ｃｓに電力を供給するための保持容量配線１３上に青色の絶縁性着色層を形成している。

図３は保持容量配線１３の配線部を拡大して示すものであり、図４は図３のｘ−ｘ線における断面図である。本実施形態の液晶表示装置では、アレイ基板２にカラーフィルター層が形成されており、したがって、アレイ基板２の画素エリアには、赤色絶縁性着色層（Ｒ）、緑色絶縁性着色層（Ｇ）、青色絶縁性着色層（Ｂ）のストライプパターンが形成されている。そして、保持容量配線１３上には青色絶縁性着色層２１が積層して形成され、保持容量配線１３の周囲には黒色絶縁性遮光層２２が形成されている。

ここで、前記青色絶縁性着色層２１と黒色絶縁性遮光層２２の配置関係について補足すると、図３の配置図において、保持容量配線１３を覆っている青色絶縁性着色層２１と黒色絶縁性遮光層２２の関係は、多層構成となっているのではなく、それぞれ１層で構成されている。すなわち、保持容量配線１３の配線部分を除いた箇所に黒色絶縁性遮光層２２が形成され黒額縁を構成するとともに、保持容量配線１３の配線部分上に青色絶縁性着色層２１が積層され青額縁を構成している。

保持容量配線１３は金属配線にて形成されているので遮光性を有し、青色絶縁性着色層２１を形成した場合にも光が透過することはない。なお、画素エリア内の保持容量配線１３についても青色絶縁性着色層２１を積層形成することが好ましいが、配線が細いことから実際には着色加工を施すことは難しい。

以上のように、保持容量配線１３上に青色絶縁性着色層２１を形成することにより、保持容量配線１３の配線容量を低減することができる。カラーフィルター層に用いられる各色着色層と黒色の絶縁性遮光層の誘電率を比べると、下記の通り、いずれの色においてもカラーフィルター層の方が黒色絶縁性遮光層よりも誘電率が低い。
赤（Ｒ）≦４．３
緑（Ｇ）≦４．６
青（Ｂ）≦４．３
黒（ＢＫ）≦６．０
ＢＫ≧Ｇ≧Ｒ＝Ｂ

したがって、赤、緑、青のいずれの絶縁性着色層を使用しても、保持容量配線１３の配線容量は黒色絶縁性遮光層を形成した場合に比べて低減することができる。なお、本実施形態において、保持容量配線１３上に青色絶縁性着色層２１を形成した理由としては、三原色の中で最も反射し難い材料が青色であり、不要な反射を防止する上で効果的だからである。反射性を考慮しなければ、他（赤や緑）の着色材の使用でも構わない。いずれの場合にも黒色絶縁性遮光層２２よりも誘電率が低く、青色絶縁性着色層２１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、カラーフィルター層をアレイ基板２に形成しているが、カラーフィルター層をアレイ基板２に設けることで、カラーフィルター層形成と同時に青色絶縁性着色層を形成することができ、製造面で有利である。なお、カラーフィルター層を対向基板３側に設け、その内の１色と同じ色の絶縁性着色層をアレイ基板側に形成するようにしても良いし、あるいは透明で誘電率の低い透明絶縁層を絶縁性着色層としてアレイ基板側に形成しても良い。ただし、透明絶縁層を絶縁性着色層としてアレイ基板側に形成する場合には、遮光性に配慮する必要がある。

さらに、青色絶縁性着色層は、保持容量配線１３上ばかりでなく、例えばアレイ基板２の額縁領域に形成することも可能である。例えば図５に示す例では、アレイ基板２の表示領域周辺の額縁領域において、表示領域の外周に沿ってバックライトの光を遮光するための絶縁性遮光層２２が形成されるとともに、その外側に青色絶縁性着色層２１が形成されている。

図５は、液晶表示パネルの額縁領域近傍を平面的に示す図であり、図中上部から順に、画素部（表示領域）３１、多選択回路のスイッチング回路部分である信号線駆動回路形成領域３２、電源線・電気信号線が引き出し形成される引き出し配線領域３３、及び外部接続パッド（ＯＬＢ）形成領域３４となっている。従来の液晶表示装置では、前記信号線駆動回路形成領域３２から引き出し配線領域３３まで黒色絶縁性遮光層で覆われるのが一般的である。本例の場合、信号線駆動回路形成領域３２と画素部３１に近い引き出し配線領域３３は黒色絶縁性遮光層２２で覆われているが、引き出し配線領域３３のうちの画素部３１から離れた光が抜けない領域は、青色絶縁性着色層２１で覆われている。

液晶表示パネルにおいては、外側にベゼルを配置するのが通常であり、このベゼルと液晶表示パネルとの隙間から光が斜めに放射される位置よりもベゼル寄りの領域が光が抜けない領域となる。そこで、前記位置よりもベゼル寄りの引き出し配線領域３３については青色絶縁性着色層２１を形成し、青色絶縁性着色層２１を通る光が外に漏れないように配置する。なお、前記ベゼル寄りの引き出し配線領域３３に限らず、遮光テープやベゼル等のモジュールによって遮光される部分については、前記と同様、配線容量低減のため誘電率の低い青色（赤色、緑色）絶縁性着色層を形成することが可能である。

また、モジュールで遮光されない部分については、図６（ａ）に示すように、電源線・電気信号線等のＯＬＢ形成領域から引き出し形成された引き出し配線４１上に、青色絶縁性着色層２１と黒色絶縁性遮光層２２を交互にストライプ状に形成することも可能であり、あるいは、図６（ｂ）に示すように、青色絶縁性着色層２１を市松模様状に形成することも可能である。

液晶表示パネルの概略構成を示す斜視図である。 アレイ基板の駆動回路の一例を示す回路図である。 画素エリア近傍を拡大して示す概略平面図である。 図３のｘ−ｘ線における概略断面図である。 液晶表示パネルの額縁領域近傍を示す概略平面図である。 （ａ）は青色絶縁性着色層と黒色絶縁性遮光層とをストライプ状に形成した例を示す概略平面図であり、（ｂ）は青色絶縁性着色層を市松模様状に形成した例を示す概略平面図である。

符号の説明

１ 液晶表示パネル、２ アレイ基板、３ 対向基板、４ 信号線駆動回路、５ 走査線駆動回路、１１ 外部制御回路、１２ スイッチング素子、１３ 保持容量配線、２１ 青色絶縁性着色層、２２ 黒色絶縁性遮光層、３１ 画素部、３２ 信号線駆動回路形成領域、３３ 引き出し配線領域、３４ 外部接続パッド（ＯＬＢ）形成領域、４１ 引き出し配線

Claims (6)

1. 互いに直交する方向に配置された走査線及び信号線の交点に配列されるスイッチング素子と、マトリクス状に配置され前記スイッチング素子によって駆動される画素電極と、前記画素電極の印加電圧を保持するための保持容量とを有するアレイ基板と、
   前記アレイ基板と所定の間隔を隔てて対向配置される対向電極を有する対向基板とを備え、
   これらアレイ基板と対向基板の間に液晶層が封入されてなる液晶表示装置であって、
   前記アレイ基板の電源配線及び電気信号配線の少なくとも一部は、配線上に誘電率の低い絶縁性着色層が積層された構造を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記保持容量に電力を供給する保持容量配線は、前記配線上に誘電率の低い絶縁性着色層が積層された構造を有し、保持容量配線が形成されていない部分には絶縁性遮光層が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. 前記アレイ基板の表示領域周辺の額縁領域において、表示領域の外周に沿ってバックライトの光を遮光するための絶縁性遮光層が形成されるとともに、その外側に絶縁性着色層が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。
4. 前記アレイ基板の表示領域周辺の額縁領域において、バックライトの光を遮光するための絶縁性遮光層と絶縁性着色層とがストライプ状もしくは市松模様状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。
5. 前記絶縁性着色層は、カラーフィルター層のうちのいずれかと同一であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の液晶表示装置。
6. 前記絶縁性着色層は、青色のカラーフィルター層と同一であることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。

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