JP2000221540A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス型液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高開口率化を目的として、画素電極と配線を
オーバーラップして、その層間膜を有機膜とパッシベー
ション膜の2層にし、そのパターニングを同一に行うア
クティブマトリクス型液晶表示装置において、TABと
端子を良好に接続する手段を提供する。 【解決手段】 1.隣あう端子間にダミーコンタクトホ
ールを設けることにより、有機膜上にACFの導電粒子
が残って端子の下層金属とTABの接続線が非接触とな
るのを防ぎ、2.端子の上層透明電極と下層金属を接続
するコンタクトホールを、微小な複数のビアホールにて
構成することで、上層透明電極にACFの導電粒子が十
分に残り、TABの接続線との接続を良好にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス型液晶表示装置に関する。更に詳しくは、外部駆動
素子と電気的に接続する端子部の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】省スペース、低消費電力のフラットパネ
ルディスプレイとして、アクティブマトリクス型液晶表
示装置が知られている。図11は従来のアクティブマト
リクス型液晶表示装置の概念を表しており、(a)はそ
の構成、(b)はTFT基板の等価回路を示している。
このアクティブマトリクス型液晶表示装置は薄膜トラン
ジスタ(TFT)基板1101及び、カラーフィルター
基板(以下、CF基板)1102とを有し、これらの間
にツイステッドネマティック(TN)液晶を挟持する構
造をとっている。TFT基板1101は、複数の画素電
極1106がマトリクス上に形成されており、この画素
電極1106はスイッチング素子である薄膜トランジス
タ(TFT)1109に接続されている。TFTのゲー
ト電極には走査信号を供給する走査配線1107が接続
され、ドレイン電極には表示信号を入力するデータ線1
108が接続され、TFTを駆動している。TFT基板
1101の周辺には走査信号や表示信号を入力する為の
端子1110が設けられ、信号処理基板(TAB:Tape
Automated Bonding)1103と接続されている。さら
にTAB1103は外部のプリント基板1104に接続
される。また、CF基板1102は、対向電極及び各画
素毎に対応したRGB色層及び遮光を目的とした遮光層
を有してなる。
【0003】図12は従来のアクティブマトリクス型液
晶表示装置における単位素子の平面図及び断面図であ
る。TFT1203は、TFTガラス基板1215上に
形成され、走査配線1201に接続されるゲート電極1
206と、ゲート電極1206を覆うようにして成膜さ
れたゲート絶縁膜1209と、ゲート絶縁膜1209上
に形成された信号配線1202に接続されるドレイン電
極1208、画素電極に接続されるソース電極120
7、これらを覆うようにして成膜されたパッシベーショ
ン膜1210、パッシベーション膜に設けられたコンタ
クトホール1204を介してソース電極1207と接続
された画素電極1205により形成されている。
【0004】ところで、前述のようにアクティブマトリ
クス型液晶表示装置は、表示部周辺に外部基板TABと
各配線とを接続するための端子が形成される。図13は
ゲート側端子、データ側端子を表したものであり、
(a)はその平面図、(b)、(c)は各々(a)のA
−A’線、B−B’線での断面図である。ゲート側端子
1303はゲート電極などを形成するゲート層金属13
06が設けられ、その上の一部の領域にコンタクトホー
ル1312が形成され、画素電極などを形成する透明電
極1310がゲート層金属を覆うように最上層として形
成されている構成をとっている。データ側端子1304
はドレイン電極などを形成するデータ層金属1311が
設けられ、その上層金属上の一部の領域にコンタクトホ
ール1312が形成され、画素電極などを形成する透明
電極1310がデータ層金属を覆うように最上層として
形成される構成をとっている。これら端子は、微細な導
電粒子を均一に分散させたフィルム状の熱硬化性の接着
剤である異方性導電膜(ACF)を用いて加熱・加圧す
ることによりTAB側のリード線と接続されている。
【0005】従来のTFT基板のパッシベーション膜と
してはSiN膜などの無機膜が200nm〜400nm
の厚みで用いられ、画素電極と配線はオーバーラップし
ていなかった。しかし、最近では画素電極と配線をオー
バーラップさせ、光透過領域を広める技術が米国特許第
5641974号明細書に開示されている。その際、画
素電極と信号配線間の容量を低減する目的で、無機パッ
シベーション膜の上にさらに低誘電率の有機膜をパター
ニングして、2〜4μm程度形成して用いるようになっ
ている。
【0006】図14は上記有機膜を層間絶縁膜に用いた
アクティブマトリクス基板の平面図(a)及び断面図
(b)である。パッシベーション膜1410のパターニ
ングまでは従来と同様である。パッシベーション膜14
10上に、感光性のアクリル樹脂などの有機膜1411
をスピン塗布し、露光・現像を行うことでコンタクトホ
ール1404などのパターニングを行う。このとき、端
子領域の有機膜は除去する。さらにポストベークにより
有機膜を熱硬化する。最後に画素電極1405を形成
し、TFTのソース電極1407と接続する。以上のよ
うに米国特許第5641974号明細書に開示されてい
る技術では、従来のアクティブマトリクス型液晶表示装
置に比べて光透過領域が広く、明るく、表示性能がよい
液晶表示装置が得られる。しかし、パッシベーション膜
のパターニングと有機膜のパターニングは別工程で行う
ためにパターニング回数が増え、工程が複雑化し、製造
コストが増す問題点を有している。
【0007】これを解決するために、特願平09−32
3423号では2層レジスト法を用いて有機膜とパッシ
ベーション膜を同時にパターニングする技術が提案され
ている。図15はそのコンタクト形成時のプロセスフロ
ーである。パッシベーション膜形成までは従来技術と同
様である(図15(a))。有機膜・レジストを連続で
塗布した後、露光し、現像時にレジストのパターニング
と同時に有機膜のウェットエッチングを行う(図15
(b))。この後、レジスト及び有機膜をマスクにパッ
シベーション膜のパターニングをドライエッチングなど
により行う(図15(c))。最後にレジストのみを選
択的に溶解する剥離液によりレジスト剥離を行う(図1
5(d))。このとき、同一マスクにより有機膜とパッ
シベーション膜のパターニングを行うので、端子部領域
の有機膜が除去できない。
【0008】TAB608と端子601の接続の様子を
図6に示す。一般に導電粒子の径は異方性導電膜に均一
に分散されるため、2〜4μm程度である。有機膜の膜
厚は2〜4μmであるため、有機膜上に導電粒子が多く
残ると、端子の下層金属−テープキャリアパッケージ
(TCP)間の距離が導電粒子径より大きくなり、端子
とTCPのコンタクトが良好に取れない問題点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第56419
74号明細書では、画素電極と信号配線間の容量を低減
する目的で、パッシベーション膜の上に感光性アクリル
樹脂をパターニングするアクティブマトリクス型基板の
場合、従来のアクティブマトリクス型基板に比べてパタ
ーニング回数が1回増え、工程数が増大する問題を有し
ていた。これを解決するために特開平09−32342
3には、2層レジスト法を用いて有機膜とパッシベーシ
ョン膜を同一にパターニングすることによりパターニン
グ回数を従来基板と同等にする技術が開示されている。
この場合、端子部に厚膜の有機膜が残るために、有機膜
上に導電粒子が多く残ると、端子とTABのコンタクト
が良好に取れない問題点を有していた。
【0010】本発明の目的は、有機膜とパッシベーショ
ン膜を同一にパターニングするアクティブマトリクス基
板において、端子とTCPのコンタクトを良好にとる端
子構造を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、基板
上にマトリクス状に形成された複数のスイッチング素子
及び画素電極、該スイッチング素子を制御する走査配線
と該スイッチング素子にデータ信号を供給する信号配
線、及び各配線と外部駆動素子とを電気的に接続する端
子を備え、該端子は前記走査配線又は信号配線を形成す
る金属と、該金属上に形成されたパッシベーション膜
と、前記画素電極を形成する透明電極とを備え、前記金
属と透明電極はパッシベーション膜に開口されたコンタ
クトホールに形成された透明電極を介して接続されてお
り、外部駆動素子と異方性導電膜により接続されてなる
アクティブマトリクス基板において、(1)隣あう端子
間のパッシベーション膜にダミーコンタクトホールを設
ける、(2)前記コンタクトホールを異方性導電膜中の
導電粒子の径より大きい複数の微小なビアホール又はコ
ンタクトホールから形成する、或いは(3)前記コンタ
クトホールを外部駆動素子との接続領域外に設けること
により、異方性導電膜により接続する場合の導電粒子の
偏在による抵抗増大を防止して良好なコンタクトが採ら
れたアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供するも
のである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
【0013】第1の実験として、図5のように金属膜5
02上に形成された有機膜510にコンタクトホール5
04を開け、透明電極503を形成した端子TEG50
1において、異方性導電膜(ACF)506を貼りつ
け、端子間の有機膜510上に残った単位面積あたりの
導電粒子の数を数えた。コンタクトホール間の距離Lと
有機膜上の単位面積あたりにおける導電粒子の数の関係
を図8に示す。また、これよりコンタクトホール間の距
離が40μmを越えると有機膜上の導電粒子の数が増加
していることが分かる。これは、圧接時に導電粒子が1
5μm程度動き、コンタクトホール間の距離が40μm
以下の場合には有機膜上の導電粒子はコンタクトホール
に落ちるためと思われる。図9は異方性導電膜を介した
下層金属とTAB間のコンタクト抵抗とコンタクトホー
ル間の距離を示した図である。これよりコンタクトホー
ル間の距離が40μmを越える当たりから下層金属とT
ABのコンタクト抵抗が急激に増大しはじめ、80μm
を越えると100kΩ以上となり、実用的でなくなる。
これはコンタクトホール間の距離が短い場合には、有機
膜上に導電粒子はほとんどなく、金属とTCPは導電粒
子を介して良好に接続されるが、コンタクトホール間の
距離が長い場合には図6のように有機膜上に多数の導電
粒子が残り、金属とTCPの間の距離は(有機膜の厚
さ)+(導電粒子径)となり、良好にコンタクトがとれ
なくなることがわかった。しかしながら、端子間距離は
通常50〜100μm程度に形成される。これは、外部
端子との接続を考えた場合、50μmより短くなると位
置合わせが非常に困難であり、また、コンタクト形成の
マージンを考慮すれば、コンタクト間距離は更に広くと
る必要がある。従って、本発明においては、ダミーコン
タクトホール505とコンタクトホール504との距離
は10〜50μm程度、つまり導電粒子径の3〜20倍
程度となるように形成することにより、導電粒子をコン
タクトホール504及びダミーコンタクトホール505
に落とし込むことができ、図5(b)に示すように良好
なコンタクトをとることができる。
【0014】第2の実験として、図7のように金属上に
形成された有機膜に複数のビアホール704によりコン
タクトホールを開け、その上に透明電極703を形成し
た。その上に異方性導電膜706をつけて圧接すること
により透明電極−TAB間の抵抗を測定した。ビアホー
ルの総面積をS1、透明電極の面積をS2とし、デュー
ティー比Duty=S1/S2と抵抗の関係式を図10
に示す。0.01≦Duty≦0.3の範囲、特に0.
05≦Duty≦0.3の範囲で低抵抗となることがわ
かった。Duty>0.3で抵抗が増大する理由は透明
電極上の導電粒子の数が不十分であるためと推定され
る。Duty<0.01で抵抗が増大する理由は、ビア
ホール704の大きさが小さすぎるために、ビアホール
を介した透明電極703と下層金属702のコンタクト
抵抗が増大するためと思われる。なお、ここのビアホー
ルの大きさは、ACF中の導電粒子の最大径以上とすれ
ばよい。その結果、図7(b)に示すように良好なコン
タクトをとることができる。
【0015】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもので
はなく、本発明の範囲内で適宜変更できることは言うま
でもない。
【0016】実施例1 図2は本実施例の液晶表示装置を示す概略図である。本
実施例の液晶表示装置は、薄膜トランジスタ基板(TF
T基板)201とカラーフィルター基板(CF基板)2
02とそれらに挟持された液晶層から構成される液晶パ
ネルと、この液晶パネルを駆動するためのドライバを構
成する多数のTAB203を有している。上記TAB2
03は、方形をなす液晶パネルの2辺に沿って配置され
た2枚のプリント基板204上に併設され、各TABの
ベースフィルムは、はんだ付けにより信号処理用プリン
ト基板と接続されている。上記TABは、ベースフィル
ム上に集積回路としてのベアチップ210が搭載され、
ベアチップの各端子が、ベースフィルムに形成された配
線パターンであるTABリード線209と接続されたも
のとなっている。これらTAB203は、TFT基板上
の端子208とACF205により電気的に接続されて
いる。
【0017】液晶パネルを構成するTFT基板の表示部
は特願平9−323423号と同様の構成である。な
お、有機膜の膜厚は3μm程度とした。TFT基板の周
辺には走査配線、信号配線から引き出された端子が設け
られ、TAB電極と同数の端子から形成される端子ブロ
ックごとにまとめられている。
【0018】図1は外部のTABと接続する端子部の平
面図及び断面図である。ゲート端子103はゲート層金
属106、ゲート絶縁膜107、パッシベーション膜1
08、有機膜109及び透明電極110から構成され、
コンタクトホール112を介してゲート層金属106と
透明電極110が接続される。ゲート端子103を形成
するゲート金属の大きさは70×200μmとし、端子
間距離は100μm、コンタクトホールは50×150
μmとした。
【0019】前述の基礎実験の結果から、有機膜上に異
方性導電膜中の導電粒子が多く残らないように端子間の
有機膜に、80×200μmのダミーコンタクトホール
105を設けた。これにより端子の端からダミーコンタ
クトホール105までの距離は10μmとなり、ACF
の導電粒子はコンタクトホール112又はダミーコンタ
クトホール105に落ちるようにした。
【0020】データ端子104はデータ層金属111、
パッシベーション膜108、有機膜109、透明電極1
10から構成され、コンタクトホール112を介してデ
ータ層金属111と透明電極110が接続される。デー
タ端子104を形成するデータ層金属111の大きさは
70×200μmとし、端子間距離は50μm、コンタ
クトホール112は50×150μmとした。端子間の
有機膜に、30μm×200μmのダミーコンタクトホ
ール105を設けた。
【0021】これら端子とTABのリード部を、異方性
導電膜ACFを介して加熱圧着して実装する。異方性導
電膜としては、球形状の微細なプラスチックビーズ表面
にニッケルメッキと金メッキを施してなる導電粒子を、
エポキシ樹脂からなるバインダに多数分散して構成され
る。なお、異方性導電膜の導電粒子の外形は5μmであ
り、導電粒子の密度は1万個/mm2である。この異方
性導電膜を加熱・圧接してTABと接続した。このと
き、ダミーコンタクトホール105を設けたことで有機
膜上には導電粒子がほとんど残存しなかった。また、押
しつぶされた導電粒子の径は3μm程度となり、端子−
TCP間のコンタクト抵抗は100Ω以内と良好なコン
タクトがとれる。
【0022】実施例2 図3は外部のTABと接続する端子部の平面図及び断面
図である。なお、液晶表示装置の構成及び表示領域の構
成は第1の実施例と同じなので説明を省略する。ゲート
端子303はゲート層金属306、ゲート絶縁膜30
7、パッシベーション膜308、有機膜309及び透明
電極310から構成され、コンタクトホールを介してゲ
ート層金属306と透明電極310が接続される。端子
を形成するゲート層金属306及び透明電極310の大
きさは実施例1と同じであり、コンタクトホールとして
は、10×10μmの大きさのビアホール305を10
個設けた。データ端子304もゲート層金属306をデ
ータ層金属311にするほかは同様の構成とした。
【0023】これらの端子に異方性導電膜を加熱・圧接
してTABと接続した。このときコンタクトホール面積
と透明電極面積のDUTY比は0.1であり、端子−T
CPのコンタクト抵抗は100Ω以内となり、良好なコ
ンタクトがとれる。
【0024】実施例3 図4は外部のTABと接続する端子部の平面図及び断面
図である。なお、表示領域の構成は第1の実施例と同じ
なので説明を省略する。ゲート端子403はゲート層金
属406、ゲート絶縁膜407、パッシベーション膜4
08、有機膜409及び透明電極410から構成され、
コンタクトホール405を介してゲート層金属406と
透明電極410が接続される。端子を形成するゲート層
金属及び透明電極の大きさは実施例1と同じであり、コ
ンタクトホールはTAB圧接領域404をさけて、30
×20μmの大きさのビアホール405を設けた。デー
タ側端子も同様である。
【0025】これらの端子に異方性導電膜を加熱・圧接
してTABと接続した。このときコンタクトホール面積
と透明電極面積のDUTY比は0.06となり端子−T
ABのコンタクト抵抗は100Ω以内であり、良好なコ
ンタクトがとれる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
端子部に有機膜が設けられているアクティブマトリクス
型基板において、TCPの実装時に安定して、TCPと
端子との接続を行うことができる。これは端子間にダミ
ーコンタクトホールを設け、有機膜上の異方性導電膜の
導電粒子を十分少なくすることにより得られる。また端
子を形成する透明金属とコンタクトホールの面積比を
0.01〜0.3以内にして、透明金属上に異方性導電
膜の導電粒子が十分に残存させることによっても得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の端子部分を説明する図であり、
(a)はその平面図、(b)、(c)はA−A’、B−
B’断面図である。
【図2】第1の実施例の液晶表示装置を表す図であり、
(a)はその全体図、(b)はA−A’断面図である。
【図3】第2の実施例の端子部分を説明する図であり、
(a)はその平面図、(b)、(c)はA−A’、B−
B’断面図である。
【図4】第3の実施例の端子部分を説明する図であり、
(a)はその平面図、(b)、(c)はA−A’、B−
B’断面図である。
【図5】端子TEG実験を説明する図である。
【図6】端子に有機膜を残した場合の圧接不良を説明す
る図である。
【図7】端子TEG実験を説明する図である。
【図8】端子TEGの実験結果を示す図である。
【図9】端子TEGの実験結果を示す図である。
【図10】端子TEGの実験結果を示す図である。
【図11】従来の液晶表示装置を説明する図である。
【図12】従来の液晶表示装置の単位素子を説明する図
である。
【図13】従来の液晶表示装置の端子を説明する図であ
る。
【図14】USP5641974の単位素子を説明する
図である。
【図15】特願平9−323423号の工程フローを説
明する図である。
【符号の説明】
101、301、401 走査配線 102、302、402 データ線 103、303、403 ゲート端子 104、304、404 データ端子 105 ダミーコンタクトホール 106、306、406 ゲート層金属 107、307、407 ゲート絶縁膜 108、308、408 パッシベーション膜 109、309、409 有機膜 110、310、410 透明電極 111、311、411 データ層金属 112、405 コンタクトホール 201 TFT基板 202 CF基板 203 TAB 204 プリント基板 205 ACF 206 透明電極 207 金属 208 端子 209 端子リード線 210 ベアチップ 412 TAB圧接領域 501、601、701 端子 502、602、702 下層金属 503、603、703 透明電極 504、604 コンタクトホール 505 ダミーコンタクトホール 506、606、706 ACF 507、607、707 導電粒子 508、608、708 TAB 509、609、709 TABリード線 510、610、710 有機膜 704 ビアコンタクト

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にマトリクス状に形成された複数
    のスイッチング素子及び画素電極、該スイッチング素子
    を制御する走査配線と該スイッチング素子にデータ信号
    を供給する信号配線、及び各配線と外部駆動素子とを電
    気的に接続する端子を備え、該端子は前記各配線を形成
    する金属と、該金属上に形成された層間膜と、前記画素
    電極を形成する透明電極とを備え、前記金属と透明電極
    は前記層間膜に開口されたコンタクトホールに形成され
    た透明電極を介して接続されており、外部駆動素子と異
    方性導電膜により接続されてなるアクティブマトリクス
    基板において、隣あう端子間の層間膜にダミーコンタク
    トホールが設けられていることを特徴とするアクティブ
    マトリクス型液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 基板上にマトリクス状に形成された複数
    のスイッチング素子及び画素電極、該スイッチング素子
    を制御する走査配線と該スイッチング素子にデータ信号
    を供給する信号配線、及び各配線と外部駆動素子とを電
    気的に接続する端子を備え、該端子は前記各配線を形成
    する金属と、該金属上に形成された層間膜と、前記画素
    電極を形成する透明電極とを備え、前記金属と透明電極
    は前記層間膜に開口されたコンタクトホールに形成され
    た透明電極介して接続されており、外部駆動素子と異方
    性導電膜により接続されてなるアクティブマトリクス基
    板において、前記コンタクトホールは異方性導電膜中の
    導電粒子の最大径以上の複数の微小なビアホール又はコ
    ンタクトホールからなることを特徴とするアクティブマ
    トリクス型液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 基板上にマトリクス状に形成された複数
    のスイッチング素子及び画素電極、該スイッチング素子
    を制御する走査配線と該スイッチング素子にデータ信号
    を供給する信号配線、及び各配線と外部駆動素子とを電
    気的に接続する端子を備え、該端子は前記各配線を形成
    する金属と、該金属上に形成された層間膜と、前記画素
    電極を形成する透明電極とを備え、前記金属と透明電極
    は前記層間膜に開口されたコンタクトホールに形成され
    た透明電極を介して接続されており、外部駆動素子と異
    方性導電膜により接続されてなるアクティブマトリクス
    基板において、前記コンタクトホールは外部駆動素子と
    の接続領域外にあることを特徴とするアクティブマトリ
    クス型液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 前記複数のビアホール又はコンタクトホ
    ールと前記端子上の透明電極との面積の比は0.01以
    上0.3以下であることを特徴とする請求項2又は3に
    記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 前記層間膜は有機膜、又は有機膜と無機
    パッシベーション膜の積層構造からなることを特徴とす
    る請求項1〜4のいずれか1項に記載のアクティブマト
    リクス型液晶表示装置。
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