JP2004046245A

JP2004046245A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004046245A
Application number: JP2003342145A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Akanuma; 赤沼　英幸
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】小型で開口率が大きく信頼性の高いドライバー回路一体型の液晶表示装置を実現する。
【解決手段】液晶表示装置の一対の基板の一方の基板２０１では、シール２０６の内側で、かつ表示領域の外側にドライバ回路２０３が形成され、画素トランジスタ２０９に接続される配線上には絶縁膜２１４が形成されており、一対の基板の他方の基板２０７には、共通電極２１６を具備しており、シール２０６の角部でコモン端子と共通電極２１６は、シール２０６内にある導通剤２１７で電気的に接続され、ドライバ回路２０３上では、絶縁膜２１４が取り除かれている。
【選択図】図２

Description

　本発明は２枚の基板間に封入された液晶を用いて表示を行う、ドライバー回路一体形成のアクティブマトリクス型液晶表示装置の構造に関する。

　従来のドライバー回路内蔵アクティブマトリクス型液晶表示装置（以下、単に液晶表示装置とする）の一例を図１を用いて説明する。図１（ａ）は従来の液晶表示装置の概略の外観図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａにおける縦断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ縦断面図である。素子基板１０１上には表示領域１０２、走査線及び信号線のドライバー回路１０３及び１０４、外部接続端子１０５が形成され、対向基板１０６がシール１０７で素子基板１０１に接合され、素子基板１０１と対向基板１０６の間に液晶１０８が封入されている。対向基板１０６上には共通電極１０９が設けられ、この共通電極１０９は素子基板１０１上のコモン端子１１０に導通剤１１１で接続されている。また、対向基板１０６上には遮光層１１２が設けられている。素子基板１０１の表示領域１０２には、画素駆動トランジスタ１１３が設けられ、画素電極１１４が画素駆動トランジスタ１１３に接続されている。画素駆動トランジスタ１１３及びドライバー回路１０３（１０４）のゲート電極と走査線を含む第１の配線層１１５は層間絶縁膜１１６で第２の配線層１１７と隔てられ、必要な箇所で第２の配線層１１７と接続されている。第２の配線層１１７は表示領域の信号線を含み、画素電極１１４と同層に設けられている。第２の配線層１１７の上層は液晶保護絶縁膜１１８で第２の配線層１１７の信号が液晶に直接漏れるのを防ぐために設けられる。液晶保護絶縁膜１１８は画素電極１１４上は通常取り除いておく。素子基板１０１上と対向基板１０６上には更に配向膜１１９がある。

　図１の液晶表示装置では画素電極１１４と信号線（第２の配線層１１７）が同層にあり、短絡を避けるため有る程度の間隔を確保する必要があり、その間隔の部分は表示に寄与しない。これは液晶表示装置の高開口率化や高精細化の妨げとなる。この問題を解決するため、信号線上に更に層間絶縁膜を設け、この上層に画素電極を設ける事で画素電極と信号線を絶縁し、画素電極と信号線の距離を小さくする、あるいは信号線と画素電極を重ねるといった方法がとられる場合がある。上記の信号線上の層間絶縁膜はＳｉＯ_２あるいはポリイミド等の有機薄膜が用いられる。信号線上の層間絶縁膜は、その形成方法の簡便さ、誘電率の小ささ（信号線と画素電極の結合容量を小さくするため）、ストレスが小さい事による厚膜化の容易さ（誘電率と同じ理由による）、さらには膜表面の平坦性をＳｉＯ_２よりも良くしやすいので表示品質が良い等の観点からポリイミドを用いるのが有利である。

　図１のような従来の液晶表示装置では、ドライバー回路がシールよりも外側にあるため装置自体が大きくなってしまい、また、素子基板と対向基板の接合後の製造途上における取扱い中にドライバー回路を傷つけ易く故障を招き易いという問題があった。また、ドライバー回路がシールよりも外側にあるため、シールを横切る配線（信号線と走査線）が多く、ドライバー回路から表示領域につながる配線とシールの界面を通じて水分が液晶中に浸入し、液晶を劣化させるという問題があった。

　本発明は上記課題を解決するために、一対の基板間のシール部の内側に挟持された液晶と、前記一対の基板のうち一方の基板の前記シール部の内側に形成されたトランジスタ及び画素電極と、前記一方の基板のシール部の内側であって該シール部の辺に対向する領域に形成され、前記トランジスタを駆動するドライバ回路と、前記トランジスタと前記ドライバ回路の上に同時形成された絶縁膜と、前記一対の基板の他方の基板には、前記画素電極と前記シール部に対向する領域に共通電極が配置されてなり、コモン端子と前記共通電極は、前記シール部の角部で、シール内にある導通剤で電気的に接続されており、前記画素電極は前記絶縁膜上に形成され、前記ドライバ回路上では、前記絶縁膜が取り除かれてなることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

　以上の構成からなる本発明によると、次のような効果が生じる。
（１）素子基板上のドライバー回路がシールより表示領域側にあるためドライバー回路から画素領域に延びる延べ数百本に及ぶ信号線や走査線がシールを横切ることがなく、シールを横切る配線を外部接続端子からドライバー回路につながる電源線、クロック線、ビデオ信号線など高々数十本と従来比べ格段に少なくできるので、シールを横切る配線とシール界面から浸入する水分を格段に少なくでき、信頼性が高い。
（２）ドライバー回路がシールの内側にあるのでドライバー回路がシールの外にある場合に比べて装置を小型にできる効果があり、また素子基板と対向基板を接合した後の取扱いでドライバー回路を傷つけるようなこともない。
（３）第２の配線層と画素電極は第２の層間絶縁膜で絶縁されており、この第２の層間絶縁膜は、ドライバー回路上とシールの下の部分を取り除いておくことにより、主にポリイミドが用いられる第２の層間絶縁膜がドライバー回路の配線の電界によって恒常的な分極を起こし、長期的には大きな面積に及んで液晶の配向を乱すことによる表示品質の劣化を防ぐことができる。
（４）コモン端子と対向基板上の共通電極は導通剤で電気的に接続され共通電極の電位が制御される。そして、対向基板上の共通電極は、シールと重なる部分とドライバー回路に対向する部分を取り除かれているから、素子基板のコモン端子以外の配線と共通電極が、シール中やドライバー回路上のごみ等により短絡することを防ぐことができる。

　本発明のドライバー回路内蔵アクティブマトリクス型液晶表示装置を実施するための最良の形態をその製造工程について実施例に基づき詳しく説明する。

　図２に本実施例の液晶表示装置の構造を示す。図２（ａ）は本実施例の液晶表示装置の平面図であり、図２（ｂ）、図２（ｃ）はそれぞれ図２（ａ）のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂにおける縦断面図である。透明な素子基板２０１上には表示領域２０２、ドライバー回路２０３、外部接続端子２０４、コモン端子２０５およびこれらを接続する配線等が形成されており、シール２０６によって素子基板２０１と対向基板２０７が接合され、両基板間に液晶２０８が封入されている。ドライバー回路２０３はシール２０６と表示領域２０２の間に設けてある。こうすることでドライバー回路２０３が表示領域２０２より外側にある場合に比べ液晶表示装置を小型にできる。表示領域２０２には画素駆動トランジスタ２０９、画素電極２１０、画素駆動トランジスタ２０９及びドライバー回路２０３のゲート電極と共に第１の配線層２１１に含まれる走査線、第２の配線層２１２に含まれる信号線が形成され、第１の配線層２１１と第２の配線層２１２は第１の層間絶縁膜２１３で、また、第２の配線層２１２と画素電極２１０は第２の層間絶縁膜２１４で絶縁されている。第２の層間絶縁膜２１４は、ドライバー回路２０３上とシール２０６の下の部分を取り除いておく。これは、主にポリイミドが用いられる第２の層間絶縁膜２１４がドライバー回路２０３の配線の電界によって恒常的な分極を起こし、長期的には大きな面積に及んで液晶の配向を乱すことによる表示品質の劣化を防ぐことが目的であると共に、ポリイミドを通じて水分や不純物が液晶中に浸入するのをふせぐ。素子基板２０１上には、さらに液晶を配向するための配向膜２１５が形成されている。コモン端子２０５と対向基板２０７上の共通電極２１６は導通剤２１７で電気的に接続され共通電極２１６の電位が制御される。対向基板２０７上には共通電極２１６の他に配向膜２１５と必要に応じて遮光膜２１８及びカラーフィルターが予め形成されている。（本実施例ではカラーフィルターは省略してある。）対向基板２０７上の共通電極２１６は、シール２０６と重なる部分とドライバー回路２０３に対向する部分を取り除いておく。こうすることで素子基板２０１上のコモン端子２０５以外の配線と共通電極２１６が、シール２０６中やドライバー回路２０３上のごみ等により短絡することを防ぐ。

　次に、本実施例の液晶表示装置の製造工程を図３を用いて説明する。図３は本実施例の液晶表示装置の構造を説明した図２（ｂ）に相当する部分の縦断面で製造工程を説明する図である。

　まず、素子基板３０１上に画素駆動トランジスタ３０２、ドライバー回路３０３を形成する。走査線及び画素駆動トランジスタ３０２とドライバー回路３０３のゲート電極を含む第１の配線層３０４、第１の層間絶縁膜３０５、信号線を含む第２の配線層３０６をこの時形成する（図３（ａ））。本実施例では画素トランジスタ３０２とドライバー回路３０３は多結晶シリコン薄膜トランジスタで構成される。第１の配線層３０４には多結晶シリコンを用いるが、金属シリサイドあるいは金属を用いても良く、第１の層間絶縁膜３０５はシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）かシリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）、あるいはそれらの多層膜である。第２の配線層３０６には通常アルミニウム（Ａｌ）合金（銅とシリコンを含む）を用いる。

　次に、素子基板３０１上に第２の層間絶縁膜３０７を形成し、その上に画素電極３０８を形成し、画素駆動トランジスタ３０２に第２の層間絶縁膜３０７に開けたコンタクト孔を通じて接続する。さらに配向膜３０９を形成する（図３（ｂ））。図３（ｂ）の工程をより詳しく説明すると、本実施例では第２の層間絶縁膜３０７（ここではポリイミドである）をスピンコートで塗布成膜した後、画素電極３０８と画素トランジスタ３０２とを接続するコンタクト孔をフォトリソグラフ法で形成するが、この時第２の配線層３０６が露出しない様にする。即ちドライバー回路３０３の上やシールの下になる部分にはこの時点ではまだ第２の層間絶縁膜３０７が残っている。次に画素電極３０８を形成し、その後ドライバー回路３０３の上とシールの下になる部分の第２の層間絶縁膜３０７を取り除く。これは画素電極３０８に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用い、そのエッチング成形に王水系のエッチング剤（硝酸と塩酸を含む水溶液）を用いる場合、第２の配線層３０６即ちＡｌが露出しているとＩＴＯのエッチング剤にＡｌが侵されるためである。ＩＴＯ（即ち画素電極３０８）を例えば水素やメタンを含むプラズマ中でエッチング成形する場合には第２の配線層３０６は露出していてもかまわないので、第２の層間絶縁膜３０７成形工程を１回にすることもできる。第２の層間絶縁膜３０７はここではポリイミド薄膜であるが、他の樹脂薄膜でも比較的耐熱性が高く、透明であれば用いる事が出来る。また、第２の層間絶縁膜３０７はポリイミドとＳｉＯ_２あるいはＳｉ_３Ｎ_４との多層膜でも良い。この場合にはドライバー回路３０３上及びシール下となる第２の層間絶縁膜３０７のうち必ず取り除く必要のあるのはポリイミドで他は残しても取り去っても良い。また配向膜３０９もポリイミド薄膜であり、形成は印刷技術（フレキソ印刷等）を用いて行い、液晶を配向するために必要な部分にのみ形成する。配向膜３０９の形成はスピンコート法で行うこともある。

　配向膜３０９を形成した素子基板３０１はシール３１０で対向基板３１１と接合し、液晶３１２を封入する（図３（ｃ））。さらに外部回路を外部接続端子に接続して液晶表示装置を完成する。

従来のドライバー回路内蔵のアクティブマトリクス型液晶表示装置の構造図。本発明のドライバー回路内蔵のアクティブマトリクス型液晶表示装置の構造図。本発明のドライバー回路内蔵のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法を説明する工程図。

符号の説明

　　１０１、２０１、３０１　素子基板　　　　　　　　　　　　
　　１０２、２０２　表示領域　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１０３、１０４、２０３、３０３　ドライバー回路　　　　　
　　１０５、２０４　外部接続端子　　　　　　　　　　　　　　
　　１０６、２０７、３１１　対向基板　　　　　　　　　　　　
　　１０７、２０６、３１０　シール　　　　　　　　　　　　　
　　１０８、２０８、３１２　液晶　　　　　　　　　　　　　　
　　１０９、２１６　共通電極　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１１０、２０５　コモン端子　　　　　　　　　　　　　　　
　　１１１、２１７　導通剤　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１１２、２１８　遮光層　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１１３、２０９、３０２　画素駆動トランジスタ　　　　　　
　　１１４、２１０、３０８　画素電極　　　　　　　　　　　　
　　１１５、２１１、３０４　第１の配線層　　　　　　　　　　
　　１１６ …層間絶縁膜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１１７、２１２、３０６　第２の配線層　　　　　　　　　　
　　１１８　液晶保護絶縁膜　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１１９、２１５、３０９　配向膜　　　　　　　　　　　　　
　　２１３、３０５　第１の層間絶縁膜　　　　　　　　　　　　
　　２１４、３０７　第２の層間絶縁膜　　　　　　　　　　　　

Claims

　一対の基板間のシール部の内側に挟持された液晶と、
　前記一対の基板のうち一方の基板の前記シール部の内側に形成されたトランジスタ及び画素電極と、
　前記一方の基板のシール部の内側であって該シール部の辺に対向する領域に形成され、前記トランジスタを駆動するドライバ回路と、
　前記トランジスタと前記ドライバ回路の上に同時形成された絶縁膜と、
　前記一対の基板の他方の基板には、前記画素電極と前記シール部に対向する領域に共通電極が配置されてなり、
　コモン端子と前記共通電極は、前記シール部の角部で、シール内にある導通剤で電気的に接続されており、前記画素電極は前記絶縁膜上に形成され、前記ドライバ回路上では、前記絶縁膜が取り除かれてなることを特徴とする液晶表示装置。