JP5050891B2 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば液晶表示装置等の電気光学装置、及び該電気光学装置を備える、例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。
この種の電気光学装置として、例えば、製造工程中に発生する静電気によるTFT(Thin Film Transistor)の破壊を防止するための短絡用配線が形成された後に、短絡用配線の切断及びデータ線の形成を一括して行うことにより製造された電気光学装置が提案されている(特許文献1参照)。
尚、特許文献2には、画像信号配線の過電圧を抑制する静電保護回路が、基板の板面に垂直な方向から見て、定電位配線及び画像信号配線と重なり合う領域に配置されている電気光学装置が記載されている。ここでは特に、静電保護回路におけるスイッチング素子の第1端子に画像信号配線を電気的に接続すると共に、スイッチング素子の第2端子に定電位配線を電気的に接続する技術が記載されている(特許文献2参照)。
特開2001−339065号公報 特開2005−309003号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術によれば、切断された短絡用配線の一部は、他の配線に電気的に接続されていない(所謂、フローティング状態である)ため、意図しない容量性カップリングが生じる可能性があるという技術的問題点がある。特に、このような意図しない容量性カップリングが、フローティング状態である短絡用配線の一部と画像信号を供給するデータ線との間に生じると、表示不良が発生してしまうおそれがある。また、特許文献2に記載の技術によれば、電気光学装置の製造工程中の静電気によるTFTの破壊を防止することは困難であるという技術的問題点がある。
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、切断された短絡用配線による、意図しない容量性カップリングの発生を抑制することができる電気光学装置、及びこれを備えた電子機器を提案することを課題とする。
本発明の電気光学装置は、上記課題を解決するために、基板上に、互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線と、前記複数の走査線及び前記複数のデータ線の交差に対応して設けられた複数の画素電極と、前記複数の画素電極が設けられた画素領域の周辺に位置する周辺領域に形成され、製造工程において前記複数の走査線を相互に短絡させる本線部及び該本線部から前記複数のデータ線と交差するように延在する延在部を有する短絡用配線と、所定電位が供給されると共に前記延在部に電気的に接続された定電位配線とを備える。
本発明の電気光学装置によれば、例えば石英基板等の基板上において、複数の走査線及び複数のデータ線が互いに交差しており、該交差の夫々に対応して複数の画素電極が設けられている。短絡用配線は、複数の画素電極が設けられた画素領域の周辺に位置する周辺領域に形成され、当該電気光学装置の製造工程において、複数の走査線を相互に短絡させる本線部、及び該本線部から複数のデータ線と交差するように延在する延在部を有する。ここに、「画素領域」とは、個々の画素の領域を意味するのではなく、複数の画素が平面配列された領域全体を意味し、典型的には、「画素表示領域」或いは「表示領域」に相当する。画素領域には、例えば複数の画素電極がマトリックス状に配置されて構成されている。
尚、短絡用配線は、製造工程において、典型的には、複数の走査線と同じ層に形成される。そして、製造工程において、例えば複数のデータ線が形成される際に、短絡用配線と各走査線との間の電気的な接続が切断されると共に、短絡用配線の本線部と延在部との間の電気的な接続も切断される。従って、「製造工程において前記複数の走査線を相互に短絡させる」とは、製造工程の一期間において複数の走査線を相互に電気的に接続し、製造された当該電気光学装置では、短絡用配線と各走査線との間の電気的な接続は切断されていることを意味する。
定電位配線は、所定電位が供給されると共に、短絡用配線の延在部に電気的に接続されている。ここに、本発明に係る「所定電位」とは、データ線上に供給される画像信号の内容によらずに少なくとも所定期間ずつ固定された電位を意味する。例えば、接地電位或いはグランド電位の如く、時間軸に対して完全に一定電位に固定された固定電位であってもよい。或いは、共通電位或いは対向電極電位の如く、例えば画像信号に係る奇数フィールド期間で第1の固定電位に固定されると共に偶数フィールド期間で第2の固定電位に固定されるというように、時間軸に対して一定期間ずつ一定電位に固定された固定電位であってもよい。
本願発明者の研究によれば、切断された短絡用配線の一部は、他の配線に電気的に接続されていないため、意図しない容量性カップリングが生じる可能性がある。特に、切断された短絡用配線とデータ線とが交差している場合には、例えば系列ムラ等が生じ、画像品質が劣化する可能性があることが判明している。
しかるに本発明では、短絡用配線の延在部と定電位配線とが電気的に接続されている。これにより、延在部の電位が確定し、意図しない容量性カップリングの発生を抑制することができる。従って、意図しない容量性カップリングよる、例えばデータ線上に供給される画像信号への影響を抑制することができ、画像品質の劣化を抑制することができる。
本発明の電気光学装置の一態様では、前記定電位配線は、前記基板上で平面的に見て、前記延在部に少なくとも部分的に重なるように形成されている。
この態様によれば、定電位配線及び延在部を相互に電気的に接続するために、例えば別途接続用の配線を形成する必要がない。従って、当該電気光学装置の小型化を図れると共に、比較的容易にして定電位配線及び延在部を相互に電気的に接続することができ、実用上非常に有利である。
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記周辺領域における前記複数のデータ線のうち相隣合うデータ線間に、前記複数のデータ線と同一膜からなるダミー配線を更に備え、前記定電位配線は、前記複数のデータ線より第1絶縁膜を介して上層側に形成されると共に、前記ダミー配線と前記第1絶縁膜に開孔された第1コンタクトホールを介して電気的に接続され、前記延在部は、前記複数のデータ線より第2絶縁膜を介して下層側に形成されると共に、前記ダミー配線と前記第2絶縁膜に開孔された第2コンタクトホールを介して電気的に接続される。
この態様によれば、ダミー配線は、周辺領域における複数のデータ線のうち相隣合うデータ線間に配置されている。このダミー配線は、複数のデータ線と同一膜からなる(即ち、複数のデータ線が設けられている層に配置されている)。これにより、各データ線間における光漏れを抑制することができ、画像品質の劣化を抑制することができる。ここで、「同一膜」とは、同一の導電材料から同時にパターニングされて形成された膜を意味する。
本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置(但し、その各種態様を含む)を備える。
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を備えてなるので、意図しない容量性カップリングの発生を抑制することができる。この結果、高品位の画像を表示可能な投射型表示装置、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
以下図1乃至図6を参照しながら、本発明に係る電気光学装置及び電子機器の各実施形態を説明する。尚、以下の図では、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。また、本実施形態では、電気光学装置の一例として、駆動回路内蔵型のアクティブマトリックス駆動方式の液晶装置を例に挙げる。
<電気光学装置>
先ず、本実施形態に係る液晶装置の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。ここに図1は、素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図であり、図2は、図1のH−H´線断面図である。
図1及び図2において、本実施形態に係る液晶装置の液晶パネル100では、素子基板10及び対向基板20が対向配置されている。素子基板10は、例えば、石英基板、ガラス基板、シリコン基板等の基板からなり、対向基板20は、例えば、石英基板、ガラス基板等の基板からなる。素子基板10と対向基板20との間に液晶層50が封入されており、素子基板10と対向基板20とは画像表示領域10aの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材52により相互に接着されている。
シール材52は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいて素子基板10上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材52中には、素子基板10と対向基板20との間隔(即ち、ギャップ)を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。尚、ギャップ材を、シール材52に混入されるものに加えて若しくは代えて、画像表示領域10a又は画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域に、配置するようにしてもよい。
図1において、シール材52が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域10aを規定する遮光性の額縁遮光膜53が、対向基板20側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜53の一部又は全部は、素子基板10側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
周辺領域のうち、シール材52が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路101及び外部回路接続端子102が素子基板10の一辺に沿って設けられている。この一辺に沿ったシール領域よりも内側にサンプリング回路7が額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿ったシール領域52aの内側の額縁領域に、額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。
素子基板10上には、対向基板20の4つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材107で接続するための上下導通端子106が配置されている。これらにより、素子基板10と対向基板20との間で電気的な導通をとることができる。更に、外部回路接続端子102と、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104、上下導通端子106等とを電気的に接続するための引回配線90が形成されている。
図2において、素子基板10上には、駆動素子である画素スイッチング用のトランジスタや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成される。この積層構造の詳細な構成については図2では図示を省略してあるが、この積層構造の上に、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明材料からなる画素電極9aが、画素毎に所定のパターンで島状に形成されている。
画素電極9aは、後述する対向電極21に対向するように、素子基板10上の画像表示領域10aに形成されている。素子基板10における液晶層50の面する側の表面、即ち画素電極9a上には、配向膜16が画素電極9aを覆うように形成されている。
対向基板20における素子基板10との対向面上に、遮光膜23が形成されている。遮光膜23は、例えば対向基板20における対向面上に平面的に見て、格子状に形成されている。対向基板20において、遮光膜23によって非開口領域が規定され、遮光膜23によって区切られた領域が、例えばプロジェクタ用のランプや直視用のバックライトから出射された光を透過させる開口領域となる。尚、遮光膜23をストライプ状に形成し、該遮光膜23と、素子基板10側に設けられたデータ線等の各種構成要素とによって、非開口領域を規定するようにしてもよい。
遮光膜23上に、ITO等の透明材料からなる対向電極21が複数の画素電極9aと対向して形成されている。遮光膜23上に、画像表示領域10aにおいてカラー表示を行うために、開口領域及び非開口領域の一部を含む領域に、図2には図示しないカラーフィルタが形成されるようにしてもよい。対向基板20の対向面上における、対向電極21上には、配向膜22が形成されている。
尚、図1及び図2に示した素子基板10上には、これらのデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104、サンプリング回路7等に加えて、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
次に、本実施形態に係る液晶装置の電気的な構成について、図3を参照して説明する。ここに図3は、本実施形態に係る液晶装置の電気的な構成を概略的に示すブロック図である。
図3において、素子基板10上における画像表示領域10aには、複数の走査線11a及び複数のデータ線6aが互いに交差して配線され、これら交差に対応して画素に対応する画素部9がマトリックス状に設けられている。画素部9は、走査線11a及びデータ線6aの各々に電気的に接続されている。画素部9は、基本的に、データ線6aにより供給される画像信号を選択的に印加するための画素スイッチッグ用のトランジスタと、入力された画像信号を液晶層50(図2参照)に印加し保持するための、即ち対向電極21(図2参照)と共に液晶保持容量をなす画素電極9a(図2参照)とを含んで構成されている。尚、画素部9には、液晶保持容量に保持された画像信号がリークするのを防ぐために、該液晶保持容量と並列に付加された蓄積容量を設けてもよい。
図3において、素子基板10上における周辺領域には、データ線駆動回路101、サンプリング回路7及び走査線駆動回路104が設けられている。また、周辺領域には、液晶パネル100の製造工程において、複数の走査線11aを相互に短絡していた短絡用配線700が形成されている。該短絡用配線700は、製造工程において、例えば複数のデータ線6aが形成される際に、例えば切断すべき部分Cが切断されることにより、短絡用配線700と各走査線11aとの間の電気的な接続が切断される。
尚、本実施形態に係る短絡用配線700のうち、素子基板10の図中の左右の辺に夫々沿って(即ち、Y軸方向に沿って)形成された短絡用配線が、本発明に係る「本線部」の一例であり、素子基板10の図中の下側の辺に沿って形成された短絡用配線700が、本発明に係る「延在部」の一例である。
走査線駆動回路104には、図示しない、例えば外部回路より外部回路接続端子102(図1参照)を介して、Yクロック信号CLY(及びその反転信号である反転Yクロック信号CLYinv)、YスタートパルスDYが供給される。走査線駆動回路104は、YスタートパルスDYが入力されると、Yクロック信号CLY及び反転Yクロック信号CLYinvに基づくタイミングで走査信号を順次生成して走査線11aに出力する。
データ線駆動回路101には、外部回路より外部回路接続端子102を介して、Xクロック信号CLX(及びその反転信号である反転Xクロック信号CLXinv)、XスタートパルスDXが供給される。そして、データ線駆動回路101は、XスタートパルスDXが入力されると、Xクロック信号CLX及び反転Xクロック信号CLXinvに基づくタイミングで、サンプリング信号S1、…、Snを順次生成してサンプリング信号線114に出力する。
サンプリング回路7は、画像信号線6から画像信号が供給されるデータ線6aを選択するためにデータ線6a毎に設けられたスイッチング素子(即ち、サンプリングスイッチ)からなり、そのスイッチング動作は、データ線駆動回路101からのサンプリング信号S1、…、Snによってタイミング制御されるように構成されている。
サンプリング回路7には、外部回路により6相にシリアル−パラレル変換、即ち相展開された画像信号VID1〜VID6が、6本の画像信号線6を介して供給される。6本の画像信号線6は夫々、外部回路接続端子102から、データ線駆動回路101の周囲を迂回して引き回され、データ線6aの配列方向(即ち、X方向)に沿って配線されている。
尚、画像信号の相展開数(即ち、シリアル−パラレル展開される画像信号の系列数)に関しては、6相に限られるものでなく、例えば9相、12相、24相、48相、96相…等とすることができる。
尚、クロック信号CLXやCLY等の各種タイミング信号は、例えば図示しない外部回路に形成されたタイミングジェネレータにて生成され、素子基板10上の各回路に外部回路接続端子102を介して供給される。また、各駆動回路の駆動に必要な電源等もまた例えば外部回路から供給される。
素子基板10上における周辺領域には、例えば外部回路から対向電極電位LCCを供給する、本発明に係る「定電位配線」の一例としての対向電極電位線605が、外部回路接続端子102から上下導通端子106まで配線されると共に、データ線6aの配線方向(即ち、X方向)に沿って配線されている。
これにより、対向電極電位LCCは、上下導通端子106及び上下導通材107(図1参照)を介して対向電極21に供給される。対向電極電位LCCは、画素電極9aとの電位差を適正に保持して液晶保持容量を形成するための対向電極21の基準電位となる。本実施形態では、1H反転駆動方式が採用されており、画像信号VID1〜VID6は、所定周期で電位が対向電極電位LCCに対して高位側の正極性と低位側の負極性とで極性反転される。より具体的には、画像信号VID1〜VID6は、一のフレームに対応する表示を行う間、奇数行に配列された画素部9には対向電極電位LCCに対して正極性の電位で供給されると共に偶数行に配列された画素部9には対向電極電位LCCに対して負極性の電位で供給されるように、且つ、これに続く次のフレームに対応する表示を行う間は、逆に偶数行に配列された画素部9には正極性の電位で供給されると共に奇数行に配列された画素部9には負極性の電位で供給されるように、電位が極性反転される。即ち、画像信号VID1〜VID6は、同一行の画素部9には同一極性の電位で供給されると共に相隣合う行の画素部9には異なる極性の電位で供給されるように、且つ係る電位極性を行毎にフレーム周期で反転するように、電位が極性反転される。
本実施形態では特に、素子基板10の図中の下側の辺に沿って形成された短絡用配線700と、対向電極電位線605とが、例えばコンタクトホール710を介して、電気的に接続されている。これにより、短絡用配線700の電位が確定し、意図しない容量性カップリングの発生を抑制することができる。この結果、系列ムラの発生を抑制することができ、画像品質の劣化を抑制することができる。
次に、データ線6a、短絡用配線700及び対向電極電位線605各々の位置関係について、図4及び図5を参照して具体的に説明する。ここに図4は、データ線、短絡用配線及び対向電極電位線を対向基板の側から見た平面図であり、図5は、図4のA−A´線断面図である。尚、図5では、対向電極電位線605より上層側の構成要素、及び短絡用配線700より下層側の構成要素については図示を省略している。
図4に示すように、平面的に見て、対向電極電位線605は、短絡用配線700を覆うように配置されている。言い換えれば、対向電極電位線605が形成された領域内に、短絡用配線700が配置されている。
各データ線6aは、短絡用配線700と交差するように配置されている。各データ線6aは、図中の下側においてサンプリング回路7(図3参照)と電気的に接続されていると共に、上側において画素部9(図3参照)と電気的に接続されている。尚、各データ線6a間には、ダミー配線201又は202が配置されている。このダミー配線201及び202によって、各データ線6a間における光漏れを抑制することができ、画像品質の劣化を抑制することができる。
図5に示すように、短絡用配線700が設けられている層と、対向電極電位線605が設けられている層との間に、データ線6a、並びにダミー配線201及び202が夫々設けられた層が配置されている。
尚、短絡用配線700は、例えば、画像表示領域10a内の走査線11aまたはゲート電極と同時にパターニングされて形成された導電性のポリシリコン膜からなる。また、ダミー配線201及び202は、画像表示領域10a内のデータ線6aと同時にパターニングされて形成されたアルミニウム膜等の金属膜若しくは合金膜又はその他の遮光性導電膜からなる。また、対向電極電位線605は、画像表示領域10a内のデータ線6aと画素電極9aとの間に形成され所定電位が印加されるシールド層と同時にパターニングされて形成されたアルミニウム膜等の金属膜若しくは合金膜又はその他の遮光性導電膜からなる。
短絡用配線700が設けられている層及びデータ線6a等が設けられている層の層間には層間絶縁膜41が、データ線6a等が設けられている層及び対向電極電位線605が設けられている層の層間には層間絶縁膜42が、夫々設けられており、各要素間が短絡することを防止している。尚、本実施形態に係る「層間絶縁膜41」及び「層間絶縁膜42」は、夫々、本発明に係る「第2絶縁膜」及び「第1絶縁膜」の一例である。
図5に示すように、対向電極電位線605は、層間絶縁膜42に形成されたコンタクトホール710b、ダミー配線201又は202、及び層間絶縁膜41に形成されたコンタクトホール710aを介して、短絡用配線700に電気的に接続されている。
<電子機器>
次に、図6を参照しながら、上述した液晶装置を電子機器の一例であるプロジェクタに適用した場合を説明する。上述した液晶装置における液晶パネル100は、プロジェクタのライトバルブとして用いられている。図6は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。
図6に示すように、プロジェクタ1100内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット1102が設けられている。このランプユニット1102から射出された投射光は、ライトガイド1104内に配置された4枚のミラー1106および2枚のダイクロイックミラー1108によってRGBの3原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル1110R、1110Bおよび1110Gに入射される。
液晶パネル1110R、1110Bおよび1110Gの構成は、上述した液晶装置と同等の構成を有しており、画像信号処理回路から供給されるR、G、Bの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム1112に3方向から入射される。このダイクロイックプリズム1112においては、RおよびBの光が90度に屈折する一方、Gの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ1114を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。
ここで、各液晶パネル1110R、1110Bおよび1110Gによる表示像について着目すると、液晶パネル1110R、1110Bによる表示像は、液晶パネル1110Gによる表示像に対して左右反転することが必要となる。
尚、液晶パネル1110R、1110Bおよび1110Gには、ダイクロイックミラー1108によって、R、G、Bの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。
尚、図6を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピュータや、携帯電話、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置、及び該電気光学装置を備えた電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
本発明の実施形態に係る液晶装置を、素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。 図1のH−H´線断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶装置の電気的な構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るデータ線、短絡用配線及び対向電極電位線を対向基板の側から見た平面図である。 図4のA−A´線断面図である。 電気光学装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す平面図である。
符号の説明
6a…データ線、7…サンプリング回路、11a…走査線、9a…画素電極、10…素子基板、10a…画像表示領域、20…対向基板、21…対向電極、23…遮光膜、41、42…層間絶縁膜、50…液晶層、52…シール材、53…額縁遮光膜、100…液晶パネル、101…データ線駆動回路、102…外部回路接続端子、104…走査線駆動回路、201、202…ダミー配線、605…対向電極電位線、700…短絡用配線、710、710a、710b…コンタクトホール、C…切断すべき部分

Claims (4)

  1. 基板上に、
    互いに交差する複数の走査線及び複数のデータ線と、
    前記複数の走査線及び前記複数のデータ線の交差に対応して設けられた複数の画素電極と、
    前記複数の画素電極が設けられた画素領域の周辺に位置する周辺領域に形成され、製造工程において前記複数の走査線を相互に短絡させる本線部及び該本線部から前記複数のデータ線と交差するように延在する延在部を有する短絡用配線と、
    所定電位が供給されると共に前記延在部に電気的に接続された定電位配線と
    を備えることを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記定電位配線は、前記基板上で平面的に見て、前記延在部に少なくとも部分的に重なるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記周辺領域における前記複数のデータ線のうち相隣合うデータ線間に、前記複数のデータ線と同一膜からなるダミー配線を更に備え、
    前記定電位配線は、前記複数のデータ線より第1絶縁膜を介して上層側に形成されると共に、前記ダミー配線と前記第1絶縁膜に開孔された第1コンタクトホールを介して電気的に接続され、
    前記延在部は、前記複数のデータ線より第2絶縁膜を介して下層側に形成されると共に、前記ダミー配線と前記第2絶縁膜に開孔された第2コンタクトホールを介して電気的に接続される
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電気光学装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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