(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通電極が形成された第１の基板と、
前記共通電極と対向する面に、複数の能動素子と、該能動素子に接続された画素電極と、該画素電極との間で容量を形成するための補助容量線と、前記補助容量線に接続された接続電極と、が形成された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記共通電極と前記接続電極とを電気的に接続する複数の導電性ギャップ材と、
前記第１の基板と前記第２の基板間を封止する枠形状のシール部と、
を備え、
前記接続電極は、
金属からなる下部電極と、
前記下部電極上で且つ前記シール部としての枠の外側の所定領域に複数のコンタクトホールが形成された絶縁膜と、
酸化導電膜からなり、前記コンタクトホールを介して前記下部電極に接続されるとともに前記所定領域で前記導電性ギャップ材に接触する上部電極と、
を備え、
前記補助容量線は、前記第２の基板上で前記下部電極と連続的に接続され、
前記複数のコンタクトホールは、前記接続電極の中央領域を避けるようにして前記接続電極の外周領域に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記コンタクトホールのサイズと、隣接する２つの前記コンタクトホールの配置間隔との比が、１から７の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記コンタクトホールのサイズと、隣接する２つの前記コンタクトホールの配置間隔との比が、２から６の範囲に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記上部電極は、透明性の酸化導電膜からなることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記上部電極は、ＩＴＯ膜からなることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型、軽量で省スペース化が可能かつ低消費電力駆動が可能な表示装置として液晶表示装置が用いられている。特に、液晶材を閉じ込めるための２枚の基板のうち、一方のガラス基板に複数の能動素子（薄膜トランジスタ／Thin Film Transistor: ＴＦＴ）と画素電極とをマトリクス状に搭載し、他方のガラス基板に、カラー表示を行うためのカラーフィルタ（Color Filter ：ＣＦ）を搭載したものはアクティブマトリクス型と呼ばれ、現在広範に用いられている。ここで、ＴＦＴと画素電極とを搭載したガラス基板はＴＦＴ基板と呼ばれ、カラーフィルタを搭載したガラス基板はＣＦ基板と呼ばれる。ＣＦ基板には共通電極が形成され、ＴＦＴ基板には該ＴＦＴ基板とＣＦ基板の共通電極とを接続するための接続電極（以下、トランスファ電極と呼ぶ）が形成される。
【０００３】
例えば特許文献１には、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の一例として、第１基板（ＴＦＴ基板）のトランスファ電極と、第２基板（ＣＦ基板）の共通電極とを、導電性粒子を介して電気的に接続する構成が開示されている。図９は、このような構成をもつ液晶表示装置のトランスファ電極付近の断面構造を示している。ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２とが、所定の間隔を保って並置されている。ＴＦＴ基板１の上部には複数のＴＦＴや各ＴＦＴに接続される複数の画素電極が設けられるとともに、ＴＦＴ基板１の上部の端部にトランスファ電極９が形成され、ＴＦＴ基板１の下部には下偏光板５が貼り付けられている。
【０００４】
ＣＦ基板２の上部には上偏光板４が貼り付けられ、ＣＦ基板２の下部には特定波長の光を透過させるカラーフィルタ（ＣＦ）１４と、光遮断層としてのブラックマトリックス（ＢＭ）１５とが形成され、カラーフィルタ１４及びブラックマトリックス１５の上面側にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜からなる共通電極１６が設けられている。そして、ＴＦＴ基板１の画素電極とＣＦ基板２の共通電極１６との間に液晶３が充填されている。
【０００５】
ところで、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２とはシール材１１を介して貼り合わされる。貼り合わせるにあたってセルギャップを所定の値に設定するために、ＴＦＴ基板１とＣＦ基板２との間にセルギャップの大きさに対応したスペーサを入れるとともに、均一径の導電性粒子からなる導電性ギャップ材８をシール材１１中に散布してセルギャップを得ている。これにより、ＴＦＴ基板１のトランスファ電極９と、ＣＦ基板２の共通電極１６とは、導電性ギャップ材８を介して電気的に接続される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−９８４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した液晶表示装置において、ＴＦＴ基板とＣＦ基板の共通電極とを接続する接続電極としてのトランスファ電極は、電気抵抗が比較的小さい金属材料（Ａｌ、Ｍｏなど）で形成され、画素電極の配線を延長させて形成されている。しかし、例えば図９に示すように、トランスファ電極の一部は、ＴＦＴ基板の一端部において外部に露出されている。このため、トランスファ電極の露出した部分が外部雰囲気（水分、腐食性雰囲気）に対して劣化（腐食、断線）する可能性があり、信頼性が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、ＴＦＴ基板とＣＦ基板の共通電極とを接続する接続電極の信頼性を向上させた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、共通電極が形成された第１の基板と、前記共通電極と対向する面に、複数の能動素子と、該能動素子に接続された画素電極と、該画素電極との間で容量を形成するための補助容量線と、前記補助容量線に接続された接続電極と、が形成された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記共通電極と前記接続電極とを電気的に接続する複数の導電性ギャップ材と、前記第１の基板と前記第２の基板間を封止する枠形状のシール部と、を備え、前記接続電極は、金属からなる下部電極と、前記下部電極上で且つ前記シール部としての枠の外側の所定領域に複数のコンタクトホールが形成された絶縁膜と、酸化導電膜からなり、前記コンタクトホールを介して前記下部電極に接続されるとともに前記所定領域で前記導電性ギャップ材に接触する上部電極と、を備え、前記補助容量線は、前記第２の基板上で前記下部電極と連続的に接続され、前記複数のコンタクトホールは、前記接続電極の中央領域を避けるようにして前記接続電極の外周領域に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記コンタクトホールのサイズと、隣接する２つの前記コンタクトホールの配置間隔との比が、１から７の範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記コンタクトホールのサイズと、隣接する２つの前記コンタクトホールの配置間隔との比が、２から６の範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れか１つに係る発明において、前記上部電極は、透明性の酸化導電膜からなることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、前記上部電極は、ＩＴＯ膜からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＴＦＴ基板とＣＦ基板の共通電極とを接続する接続電極の信頼性を向上させた液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
（実施の形態）
図１、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は本発明にかかる液晶表示装置の構造を示す図であり、図１は液晶表示装置の概略構成図、図２（Ａ）は図１における領域Ｒ１の拡大図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿った要部の断面を示す縦断面図である。
【００１８】
ＴＦＴ基板１上には、比較的電気抵抗の小さい金属（Ａｌ，Ｍｏなど）からなる下部電極９−２が形成されている。該下部電極９−２上には絶縁膜１７が形成されている。さらに絶縁膜１７の上には、腐食性雰囲気に対して比較的耐性の高いＩＴＯ膜からなる上部電極９−１が形成されている。この上部電極９−１と下部電極９−２とが、共通電極１６への接続を行う接続電極としてのトランスファ電極９を構成している。絶縁膜１７には多数のコンタクトホール１８が形成されており、絶縁膜１７及び下部電極９−２の上に上部電極９−１が形成されている。
【００１９】
ここで、上部電極９−１と下部電極９−２とは、絶縁膜１７に形成された多数のコンタクトホール１８を介し電気的に接続されている。コンタクトホール１８のサイズは例えば１０μｍ□、コンタクトホール間の間隔（スペース）は上下方向及び左右方向ともに例えば略１０μｍである。
【００２０】
共通電極１６と上部電極９−１との間には球形の導電性ギャップ材８が散布されており、この導電性ギャップ材８を介して共通電極１６とトランスファ電極９とが電気的に接続されている。なお、導電性ギャップ材８は、絶縁性材料の表面に導電性材料がコーティングされている構成であってもよい。
【００２１】
即ち、本実施の形態では、Ａｌ，Ｍｏなどの腐食性雰囲気に対して比較的耐性の弱い金属でなる下部電極９−２上を腐食性雰囲気に対して比較的耐性の高いＩＴＯ膜やＺｎＯ等の透明性の酸化導電膜で覆うことにより、電気抵抗を小さくしつつトランスファ電極９を腐食しにくい構造としている。また、上部電極９−１と下部電極９−２とを、絶縁膜１７に形成された多数のコンタクトホール１８を介し電気的に接続することにより、トランスファ電極９の全面にわたって上部電極９−１と下部電極９−２とをベタ接続する場合と比較して上部電極９−１と下部電極９−２との接着強度を高めている。
【００２２】
なお、図１及び図２（Ａ）において１９は対向して配置されるＴＦＴ基板１とＣＦ基板２とがシール材を介して貼り合わされるシール部である。そして、下部電極９−２は、下部配線９−３によって例えばシール部１９下に引き回されて、ＴＦＴ基板１上の補助容量線Ｌｓに接続されている。
【００２３】
つまり、ＴＦＴ基板１には、ＣＦ基板２との対向面側に、図３（Ａ）に示すように、複数の能動素子ＴＦＴと、それぞれが各能動素子ＴＦＴに接続される複数の画素電極ｐｉｘと、が形成されている。そして、補助容量線Ｌｓは、画素電極ｐｉｘとの間で補助容量Ｃｓを形成するように共通電極１６と電気的に接続されている。共通電極１６は、図３（Ｂ）に示すように、ＣＦ基板２におけるＴＦＴ基板１との対向面側に形成されている。そして、シール部１９でＴＦＴ基板１とＣＦ基板２との間が封止されている。シール部１９で封止された空間には液晶が充填されている。
【００２４】
ところで、共通電極１６と上部電極９−１との間に導電性ギャップ材８が散布されているので、図２（Ｂ）におけるＡで示される部分ではＣＦ基板２の共通電極１６とＴＦＴ基板１の上部電極９−１とが導電性ギャップ材８を介して電気的に接続されているのに対し、Ｂで示される部分では、導電性ギャップ材８がトランスファ電極９のコンタクトホール１８に埋まってしまう。よって、Ｂで示されている部分にある導電性ギャップ材８の多くが、ＴＦＴ基板１と共通電極１６との間の空間で不安定な状態で存在する。このため、コンタクトホール１８の位置にある導電性ギャップ材８は、ＣＦ基板２の共通電極１６とＴＦＴ基板１の上部電極９−１との電気的な接続に寄与せず、このような導電性ギャップ材８が増加するとトランスファ電極９と共通電極１６との接触抵抗が増大する。
【００２５】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、この点の改善を図った液晶表示装置の構造を示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿った要部の断面を示す縦断面図である。
ＴＦＴ基板１上には下部電極９−２が形成され、該下部電極９−２上には絶縁膜１７が形成されている。さらに絶縁膜１７の上には上部電極９−１が形成され、この上部電極９−１と下部電極９−２とは、共通電極１６への接続を行う接続電極としてのトランスファ電極９を構成している。上部電極９−１と下部電極９−２との電気的接続を保つために絶縁膜１７にはコンタクトホール１８が形成されている。さらに、共通電極１６と上部電極９−１との間には球形の導電性ギャップ材８が散布されており、この導電性ギャップ材８を介して共通電極１６と、トランスファ電極９とが電気的に接続される。
【００２６】
図５は、コンタクトピッチ比と抵抗値との関係を示すグラフである。ここで、横軸に示されるコンタクトピッチ比は、コンタクトホール１８のサイズと、横方向または縦方向に隣接する２つのコンタクトホール１８の配置間隔との比である。また、縦軸に示される抵抗値は、下部電極９−２と共通電極１６との間の抵抗値、共通電極１６と上部電極９−１との間の抵抗値、または、下部電極９−２と上部電極９−１との間の抵抗値である。コンタクトピッチ比が大きくなるほど、コンタクトホール１８の配置間隔は大きくなり単位面積あたりのコンタクトホール数が少なくなる（絶縁部分が多くなる）ので、図５に示すように、下部電極９−２と上部電極９−１との間の抵抗値は次第に大きくなる（特性Ａ）。一方、共通電極１６と上部電極９−１との間の抵抗値は、コンタクトピッチ比が大きくなるにつれて、ＣＦ基板２の共通電極１６とＴＦＴ基板１の上部電極９−１とが導電性ギャップ材８を介して電気的に接触する面積が増加するので、次第に下降する（特性Ｂ）。そして、下部電極９−２と共通電極１６間の抵抗値は特性Ａ、Ｂを合成した特性Ｃ（実線）になる。この特性によれば、下部電極９−２と共通電極１６間の抵抗値は、コンタクトピッチ比が１から増加するにつれて減少し、コンタクトピッチ比が略３のときに最小になり、そこから更にコンタクトピッチ比が増加すると、抵抗値は増加していく。したがって、コンタクトピッチ比＝略３が下部電極９−２と共通電極１６間の電気抵抗を小さくする最適値であると言える。
【００２７】
即ち図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、コンタクトピッチ比＝３のときの例を示しており、コンタクトホール１８のサイズは略１０μｍ□、コンタクトホール間の間隔は上下方向及び左右方向ともに略３０μｍとなっている。この場合、共通電極１６と上部電極９−１との間に導電性ギャップ材８が散布されているので、Ａで示される部分ではＣＦ基板２の共通電極１６とＴＦＴ基板１の上部電極９−１とが導電性ギャップ材８を介して電気的に接触する。一方、Ｂで示される部分では、導電性ギャップ材８がトランスファ電極９のコンタクトホール１８に埋まってしまい、この部分にある導電性ギャップ材８はＣＦ基板２の共通電極１６とＴＦＴ基板１の上部電極９−１との電気的接続に寄与していないが、トランスファ電極９を、コンタクトホール１８のサイズに対して最適なコンタクトホール間隔、具体的にはコンタクトホール１８のサイズと間隔との比率が１：３になるように形成することにより、トランスファ電極９と共通電極１６との接触抵抗を十分に低減することができて、当該液晶表示装置の表示品位を向上させることができる。
【００２８】
なお、図５からわかるように、コンタクトピッチ比が２〜６の範囲であってもコンタクトピッチ比が１のときよりも抵抗値は小さくなっている。また、コンタクトピッチ比が７のときにコンタクトピッチ比が１のときと同一の抵抗値になっている。したがって、コンタクトピッチ比が略１のときの抵抗値を抵抗の上限とし、コンタクトピッチ比が略１から略７を許容範囲とし、コンタクトピッチ比をこの範囲で変えても相応の低抵抗化が達成できる。
（変形例）
上述の実施の形態では、トランスファ電極９の全領域に対して複数のコンタクトホール１８が所定の間隔で配置された構成について説明したが、コンタクトホール１８は、トランスファ電極９に対して部分的に配置される構成としてもよい。
【００２９】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、このようなタイプの液晶表示装置の構造を示す図である。ここで図６（Ａ）及び図７（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿った要部の断面を示す縦断面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ｂ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿った要部の断面を示す縦断面図である。また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、縦方向または横方向に隣接する２つのコンタクトホールの配置間隔が１０μｍの場合を、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、縦方向または横方向に隣接する２つのコンタクトホールの配置間隔が３０μｍの場合を示している。特に、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、コンタクトホール１８のサイズと間隔との比率が１：３になる場合を示している。
【００３０】
ＴＦＴ基板１上には下部電極９−２が形成され、該下部電極９−２上には絶縁膜１７が形成されている。さらに絶縁膜１７の上には上部電極９−１が形成され、この上部電極９−１と下部電極９−２とは、共通電極１６への接続を行う接続電極としてのトランスファ電極９を構成している。上部電極９−１と下部電極９−２との電気的接続を保つために絶縁膜１７にはコンタクトホール１８が形成されている。さらに、共通電極１６と上部電極９−１との間には球形の導電性ギャップ材８が散布されており、この導電性ギャップ材８を介して共通電極１６と、トランスファ電極９とが電気的に接続される。
【００３１】
そして、図６（Ａ）や図７（Ａ）に示すように、トランスファ電極９には、所定の配置間隔でコンタクトホールが形成されるコンタクトホール形成領域と、コンタクトホールが形成されることのないコンタクトホール非形成領域Ｘとが形成されている。コンタクトホール非形成領域Ｘは例えばトランスファ電極９の中央領域に形成されている。また、コンタクトホール形成領域は、コンタクトホール非形成領域Ｘを囲むように形成されている。
【００３２】
なお、コンタクトホール非形成領域Ｘは、トランスファ電極９の中央領域に限定するものではなく、コンタクトホール非形成領域Ｘは、トランスファ電極９の何れかの端部側に偏った位置に設けるようにしてもよい。
また、上述の実施の形態では、上部電極９１に対して下部電極９−２を電気的に接続する領域と、上部電極９−１に対して共通電極１６を電気的に接続する領域とが、平面的に重畳する領域でそれぞれ接続される構成について説明したが、上部電極９−１に対して下部電極９−２を電気的に接続する領域と、上部電極９−１に対して共通電極１６を電気的に接続する領域とは、平面的に異なる領域でそれぞれ接続される構成であってもよい。
【００３３】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、このようなタイプの液晶表示装置の構造を示す図であり、図８（Ａ）は平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線に沿った要部の断面を示す縦断面図である。
ＴＦＴ基板１上には下部電極９−２が形成され、該下部電極９−２上には絶縁膜１７が形成されている。さらに絶縁膜１７の上には上部電極９−１が形成され、この上部電極９−１と下部電極９−２とは、共通電極１６への接続を行う接続電極としてのトランスファ電極９を構成している。さらに、共通電極１６と上部電極９−１との間には球形の導電性ギャップ材８が散布されており、この導電性ギャップ材８を介して共通電極１６と上部電極９−１とが電気的に接続される。
【００３４】
また、上部電極９−１と下部電極９−２とを電気的に接続するためのコンタクトホール１８は、上部電極９−１の延長部として、シール部１９に重畳する位置に形成された配線部２０−１，２０−２に形成されている。そして、上部電極９−１と下部電極９−２とは、当該配線部２０−１，２０−２に形成されたコンタクトホールによって接続されている。即ち、上部電極９−１と下部電極９−２との接続箇所が導電性ギャップ材８の散布される領域とは異なるように、上部電極９−１と下部電極９−２とがシール部１９に重畳する位置まで延長されて、当該シール部１９と重畳する位置で、コンタクトホール１８を介して接続されている。
【００３５】
このような構成では、共通電極１６と上部電極９−１との間に導電性ギャップ材８が散布されているので、Ａで示される部分ではＣＦ基板２の共通電極１６とＴＦＴ基板１の上部電極９−１とが導電性ギャップ材８を介して電気的に接続される。ここで、上部電極９−１に面した絶縁膜１７にはコンタクトホール１８が形成されていないので、この部分では上部電極９−１と下部電極９−２とは接続されていない。しかし、トランスファ電極９の延長部としての配線部２０−１，２０−２上で、且つ、シール部１９内に位置する絶縁膜１７にコンタクトホール１８が形成されているため、この部分において上部電極９−１と下部電極９−２とが電気的に接続される。従って、導電性ギャップ材８がコンタクトホール１８に埋まってしまうことはなく、ＣＦ基板２の共通電極１６とＴＦＴ基板１の上部電極９−１とはすべての導電性ギャップ材８を介して電気的に接続されることになる。またこのとき、絶縁膜１７にコンタクトホール１８を形成する領域をシール部１９内に設けることにより、上部電極９−１に対して下部電極９−２を接続する領域と、上部電極９−１に対して共通電極１６を接続する領域とが平面的に異なる位置であっても、液晶表示装置の外形寸法を大きくすることなく、補助容量線Ｌｓと共通電極１６とをトランスファ電極９を介して電気的に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の液晶表示装置の概観図。
【図２】（Ａ）  トランスファ電極を説明するための平面図。       （Ｂ）  １Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図。
【図３】（Ａ）  ＴＦＴ基板の説明図。       （Ｂ）  ＣＦ基板の説明図。
【図４】（Ａ）  トランスファ電極を説明するための他の平面図。       （Ｂ）  ２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図。
【図５】コンタクトピッチ比と抵抗値との関係を示すグラフ。
【図６】（Ａ）  トランスファ電極を説明するための変形例１に係る平面図。       （Ｂ）  ３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図。
【図７】（Ａ）  トランスファ電極を説明するための変形例２に係る平面図。       （Ｂ）  ４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図。
【図８】（Ａ）  トランスファ電極を説明するための変形例３に係る平面図。       （Ｂ）  ５Ｂ−５Ｂ線に沿う断面図。
【図９】従来の液晶表示装置におけるトランスファ電極の説明図。
【符号の説明】
【００３７】
１  ＴＦＴ基板
２  ＣＦ基板
３  液晶
４  上偏向板
５  下偏光板
８  導電性ギャップ材
９  トランスファ電極
９−１  上部電極
９−２  下部電極
１０  シール部
１１  シール材
１２  ＴＦＴ
１３  画素電極
１４  カラーフィルタ（ＣＦ）
１５  ブラックマトリックス（ＢＭ）
１６  共通電極
１７  絶縁膜
１８  コンタクトホール
１９  シール部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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