JP2004094020A

JP2004094020A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004094020A
Application number: JP2002256638A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Tanaka; 田中　裕久; Tetsuya Iizuka; 飯塚　哲也
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】半透過型の液晶表示装置において、パターニング工程での薬液の浸食を受けにくくし、端子の腐食による断線を防止する。
【解決手段】ガラス基板２１上において、走査線電極１２と同一の電極材料からなる電極層１０２、信号線電極１１と同一の電極材料からなる電極層１０３、透明電極１８と同一の電極材料からなる電極層１０４、反射電極１９と同一の電極材料からなる電極層１０５を順に積層することにより外部接続端子６を構成する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、薄膜トランジスタからなるスイッチング素子を画素毎に配置したアクテイブマトリクス型の液晶表示装置に関し、詳しくは、半透過型の表示方式で構成されたアクテイブマトリクス型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型、軽量かつ低消費電力であることから、ＯＡ機器や携帯型情報端末等のディスプレイとして広く使用されている。とくに、画素毎にスイッチング素子を配置したアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、表示特性が優れているため、表示デバイスの主流になりつつあり、また研究開発も盛んに行われている。
【０００３】
この種の液晶表示装置では、表示領域の画素を駆動するための信号を外部から入力するための外部接続端子が設けられている。この外部接続端子は、アレイ基板上に走査線、信号線、スイッチング素子、画素電極を形成する際に同一の電極材料で形成される。すなわち、外部接続端子としては複数の材料を積層した構造が用いられており、最上層の透明電極により電気的な導通を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
表示領域の画素を駆動するために必要となる外部接続端子は、外部との電気的な導通を得るため、その表面を保護膜で被覆することができない。このため、腐食が発生しやすく、端子の断線により表示不能となることがあった。上述した複数の材料を積層した構造をもつ外部接続端子は、単層構造のものより腐食に強いが、電極形成のプロセス中に膜のピンホール及び割れ等が発生した場合、パターニング工程に使用する現像液、エッチング液及びレジスト剥離液に浸食され、腐食が発生することがある。
【０００５】
とくに、最近主流になりつつある半透過型の表示方式で構成された液晶表示装置では、従来の透過型、反射型に比べて使用される金属が多く、外部接続端子も多くの材料を積層した構造となっている。従来は、外部接続端子の最上層に形成される反射電極の一部を表示領域の画素と同じくパターニング工程で除去していたため、反射電極の下層にある透明電極は、次工程のパターニング工程における現像液、エッチング液及びレジスト剥離液に浸食されることになり、半透過型の液晶表示装置における外部接続端子は腐食が発生しやすいという問題点があった。
【０００６】
この発明の目的は、外部接続端子の腐食による断線を防止することにより、信頼性、耐久性に優れた半透過型の液晶表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、少なくとも、層間絶縁膜を介してマトリクス状に配置された複数の走査線電極及び複数の信号線電極、このマトリクスの各格子毎に配置され保護絶縁膜で被覆された画素スイッチング素子、前記画素スイッチング素子を介して前記信号線電極と接続する前記各格子毎に設けられた画素電極を有するアレイ基板と、前記複数の画素電極と相対する共通電極が形成された対向基板と、前記両基板間に保持された液晶層とを備え、前記画素電極は、外光を反射して画像を表示する反射電極と、バックライト光を透過して画像を表示する透過電極とで構成され、且つ前記アレイ基板上に前記画素電極を駆動するための信号を外部から入力するための外部接続端子が設けられた液晶表示装置において、前記外部接続端子は、前記走査線電極、前記信号線電極、前記透明電極、前記反射電極と同一の電極材料からなる電極層が、前記アレイ基板上から前記列挙順に積層された電極構造を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記外部接続端子の最上層となる前記反射電極と同一の電極材料からなる電極層が、下層に形成された前記各電極と同一の電極材料からなる電極層よりも平面的に重なる領域が大きいことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記走査線電極及び前記信号線電極と同一の電極材料からなる電極層が積層された領域が、前記両電極層間に前記層間絶縁膜と同一の電極材料からなる電極層が配置されることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、最上層に反射電極と同一の電極材料からなる電極層が形成されるため、電極形成のプロセス中に膜のピンホール及び割れ等が発生しても、外部接続端子では、反射電極の一部をパターニングする際の現像液、エッチング液及びレジスト剥離液の浸食を受けることがなく、端子表面で腐食が発生しにくくなる。
【００１１】
また、前記反射電極と同一の電極材料からなる電極層は、下層にある電極層よりも平面的に重なる領域が大きくなるように形成されているため、反射電極の一部をパターニングした場合でも、外部接続端子の前記下層にある電極層は、このパターニング工程における現像液、エッチング液及びレジスト剥離液の浸食を受けにくくなる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３のいずれかにおいて、前記透明電極と同一の電極材料からなる電極層が、前記保護絶縁膜と同一の材料で構成された開口段差部にのみ形成されることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、ほぼ同種類の金属である、信号線電極と同一の電極材料からなる電極層と反射電極と同一の電極材料からなる電極層とが積層されることになるため、パターニング工程での薬液による浸食を防ぎながら、端子自体の接触抵抗を低減させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる液晶表示装置の実施の形態を添付の図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図５は、本実施の形態に係わる液晶表示装置の回路構成図である。この液晶表示装置１は、複数の画素１０が形成された画素部２、走査線駆動回路３及び信号線駆動回路４で構成されている。なお、本実施の形態では、画素部２、走査線駆動回路３及び信号線駆動回路４がアレイ基板５上に一体に形成された駆動回路一体型の液晶表示装置について説明するが、走査線駆動回路３及び信号線駆動回路４は、図示しない外部回路基板上に配置されていても良い。
【００１６】
画素部２には、複数本の信号線電極１１及びこれと直交する複数本の走査線電極１２がマトリクス状に配置されており、このマトリクスの各格子毎に画素スイッチング素子１３が配置されている。ただし、信号線電極１１と走査線電極１２は、図示しない層間絶縁膜により電気的に絶縁されており、また画素スイッチング素子１３は、図示しない保護絶縁膜で被覆されている。
【００１７】
画素スイッチング素子１３のソース電極Ｓは一垂直ライン毎に信号線電極１１に共通に接続され、ゲート電極Ｇは一水平ライン毎に走査線電極１２に共通に接続されている。またドレイン電極Ｄは、画素電極１４及び補助容量１７と接続されている。画素電極１４と電気的に相対する共通電極１５は、アレイ基板５と所定間隔をもって対向配置された図示しない対向基板上に形成されており、両基板間に配置された図示しない導電パッドを介して、図示しない外部駆動回路から所定のコモン電圧が供給されている。また、両基板間には液晶層１６が保持されている。
【００１８】
走査線駆動回路３は、図示しないシフトレジスタ、バッファ回路等により構成され、図示しない外部駆動回路から供給される垂直スタート信号や垂直クロック信号等に基づいて、各走査線電極１２に走査信号を供給する。
【００１９】
信号線駆動回路４は、図示しないシフトレジスタ、レベルシフタ、アナログスイッチ等により構成され、図示しない外部駆動回路から供給される水平スタート信号や水平クロック信号に基づいて、映像信号を対応する信号線電極１１に順次サンプリングする。
【００２０】
アレイ基板５の一辺には、図示しない外部駆動回路からの信号等を入力するための外部接続端子６が形成されており、前記外部駆動回路から供給される信号等は、ＦＰＣ７から外部接続端子６を介してアレイ基板５に入力される。この外部接続端子６は、アレイ基板５上に画素部２、走査線駆動回路３及び信号線駆動回路４を形成する際に同一の電極材料で形成される。
【００２１】
次に、半透過型の表示方式で構成された画素１０の具体的な構成について説明する。図６は、画素部２における画素構造を示す概略平面図、図７は図６のＢ領域に対応する概略断面図である。なお、図６及び図７に示す画素構造は半透過型の一例を例示したものであり、説明に必要な部分以外は適宜に省略している。
【００２２】
アレイ基板５は、透明なガラス基板２１で構成されており、その平面領域は表示領域３１と額縁領域３２とに区分されている。このうち、表示領域３１には、複数の信号線電極１１と複数の走査線電極１２が層間絶縁膜２２を介してマトリクス状に配置され、このマトリクスの各格子毎に画素スイッチング素子１３及び画素電極１４が形成されている。また、走査線電極１２と並行に補助容量線１７ａが形成されている。補助容量１７には、図示しない外部駆動回路から補助容量線１７ａを介して所定の補助容量電圧が供給されている。
【００２３】
各画素において、透過部３３は画素の中央域に、反射部３４は画素の周辺域に配置されている。画素電極１４は透過部３３ではＩＴＯ膜等により透明電極１８として構成され、反射部３４では金属膜等により反射電極１９として構成されている。透過部３３を画素の中央域に配置するのは、画素の周辺域には、信号線電極１１や走査線電極１２等の不透明配線が多く存在するため、光利用効率上、有利なためである。また、反射電極１９は反射光の視野角を広げるため、表面に凹凸が形成されている。アレイ基板５の外側には偏光板２３、バックライト２４が配置され、内側には、その表面を覆うように、図示しない配向膜が形成されている。
【００２４】
一方、対向基板２５は、アレイ基板５と同じく透明なガラス基板２６で構成されており、その表面には共通電極１５、カラーフィルタ２７等が形成され、さらにその表面を覆うように図示しない配向膜が形成されている。また対向基板２５の外側には偏光板２８が配置されている。
【００２５】
これらアレイ基板５及び対向基板２５は、セルギャップを規定する柱状スペーサ２８により所定間隔で対向配置され、基板の周辺を囲むように形成された図示しないシール材により貼り合わされている。また、基板間には液晶層１６が注入され、内部に充填されている。
【００２６】
ところで、半透過型の液晶表示装置においては、透過部３３と反射部３４とでは光が液晶層１６を通過する経路が異なる。すなわち、透過部３３ではバックライト２４からの透過光Ｌ１が１回だけ液晶層１６を通過するのに対し、反射部３４では対向基板２５側から入射した外光が液晶層１６を通過した後、反射電極１９で反射して再び液晶層１６を通過し、反射光Ｌ２として取り出される。このため、反射光Ｌ２の方が透過光Ｌ１よりも液晶層１６を通過する距離が長くなる。したがって、反射表示時と透過表示時の両方で最適な光学特性を得るためには、反射部３３と透過部３４のそれぞれを最適なセルギャップで設計する必要がある。そこで、図７に示すように、反射電極１９の下層に樹脂からなる凸部２９を設け、また透明電極１８の部分を凹部３０とし、反射部３４のセルギャップが透過部３３よりも狭くなるようにして、外光が液晶層１６を通過する距離を調整している。このような構成の半透過型の液晶表示装置は、一般にマルチギャップ半透過型液晶表示装置と呼ばれている。
【００２７】
次に、本実施の形態に係わる液晶表示装置に配置されている外部接続端子６の電極構成について説明する。以下の説明で参照する図１〜図４は、図５のＡ方向から見たときの端子一つ分の概略断面図を示している。
【００２８】
まず、実施例１及び実施例２について説明する。図１は、外部接続端子６の実施例１における概略断面図である。外部接続端子６は、ガラス基板２１上において、図示しないゲート絶縁膜と同一の電極材料からなる絶縁層１０１の上に形成されている。実施例１の電極構成は、走査線電極１２と同一の電極材料からなる電極層１０２、信号線電極１１と同一の電極材料からなる電極層１０３、透明電極１８と同一の電極材料からなる電極層１０４、反射電極１９と同一の電極材料からなる電極層１０５を順に積層したものであり、最上層となる電極層１０５により電気的な導通を得ている。また、絶縁膜１０１の上部には、電極層１０２の一部と重なるように層間絶縁膜２２と同一の電極材料からなる絶縁膜１０６が形成され、さらにその上部には、絶縁膜１０６、電極層１０２及び電極層１０３の一部と重なるように図示しない保護絶縁膜と同一の電極材料からなる絶縁膜１０７が形成されている。実施例１の外部接続端子６を構成する電極層１０４，１０５は、絶縁膜１０７の開口段差部１１０上に形成されている。このうち、最上層の電極層１０５は、下層に形成された電極層１０２〜１０４よりも平面的に重なる領域が大きくなるように形成されている。
【００２９】
図２は、外部接続端子６の実施例２における概略断面図であり、図１と同等部分を同一符号で示している。実施例１との相違点は、電極層１０２と電極層１０３との間に絶縁膜１０６が配置されていることである。実施例２の構成においても、電極層１０５は、下層に形成された電極層１０２〜１０４よりも平面的に重なる領域が大きくなるように形成されている。
【００３０】
上記実施例１及び実施例２の電極構成によれば、最上層に電極層１０５が形成されているため、電極形成のプロセス中に膜のピンホール及び割れ等が発生しても、外部接続端子６では、画素部２において反射電極１９の一部をパターニングする際の現像液、エッチング液及びレジスト剥離液の浸食を受けることがなく、端子表面で腐食が発生しにくくなる。また、電極層１０５は、下層にある電極層１０２〜１０４よりも平面的に重なる領域が大きくなるように形成されているため、画素部２において反射電極１９の一部をパターニングした場合でも、外部接続端子６の電極層１０２〜１０４は、このパターニング工程における現像液、エッチング液及びレジスト剥離液の浸食を受けにくくなる。
【００３１】
したがって、実施例１及び実施例２の外部接続端子６を備えた半透過型の液晶表示装置においては、外部接続端子６の腐食による断線を防止することができるため、信頼性、耐久性に優れた液晶表示装置とすることができる。
【００３２】
次に、実施例３及び実施例４について説明する。この実施例３及び実施例４では、透明電極１８と同一の電極材料からなる電極層１０４が、図示しない保護絶縁膜と同一の電極材料からなる絶縁膜１０７で構成された開口段差部１１０にのみ形成されている。
【００３３】
図３は、外部接続端子６の実施例３における概略断面図であり、図１と同等部分を同一符号で示している。図３に示すように、信号線電極１１と同一の電極材料からなる電極層１０３上には、反射電極１９と同一の電極材料からなる電極層１０５が形成されている。電極層１０３上に形成された、透明電極１８と同一の電極材料からなる電極層１０４は、開口段差部１１０のみを残して除去されている。したがって、電極層１０３と電極層１０５は、電極層１０４を介さずに接触した状態で積層されている。また、最上層の電極層１０５は、下層に形成された電極層１０２〜１０４よりも平面的に重なる領域が大きくなるように形成されている。
【００３４】
図４は、外部接続端子６の実施例４における概略断面図であり、図３と同等部分を同一符号で示している。実施例３との相違点は、電極層１０２と電極層１０３との間に絶縁膜１０６が配置されていることである。実施例４の構成においても、電極層１０３と電極層１０５は、電極層１０４を介さずに接触した状態で積層されており、また電極層１０５は、下層に形成された電極層１０２〜１０４よりも平面的に重なる領域が大きくなるように形成されている。
【００３５】
上記実施例３及び実施例４の電極構成によれば、最上層に電極層１０５が形成されているため、電極形成のプロセス中に膜のピンホール及び割れ等が発生しても、外部接続端子６では、画素部２において反射電極１９の一部をパターニングする際の現像液、エッチング液及びレジスト剥離液の浸食を受けることがなく、端子表面で腐食が発生しにくくなる。また、電極層１０５は、下層にある電極層１０２〜１０４よりも平面的に重なる領域が大きくなるように形成されているため、画素部２において反射電極１９の一部をパターニングした場合でも、外部接続端子６の電極層１０２〜１０４は、このパターニング工程における現像液、エッチング液及びレジスト剥離液の浸食を受けにくくなる。
【００３６】
とくに、実施例３及び実施例４においては、透明電極１８と同一の電極材料からなる電極層１０４が、絶縁膜１０７で構成された開口段差部１１０にのみ形成されているため、以下のような利点を有する。
【００３７】
すなわち、信号線電極１１として使われる電極材料と、反射電極１９として使用される電極材料は、Ａｌ系合金又は高融点金属をバリアメタルとしたＡｌ系金属の積層構造体が一般的に使用されるため、上記のような電極構成とすることにより、多くの場合において電極層１０３と電極層１０５は同種類の金属が積層されることになる。したがって、腐食防止に効果がある透明電極１８と同一の電極材料からなる電極層１０４を表面被覆が必要な開口段差部１１０に残し、ほぼ同種類の金属からなる電極層１０３と電極層１０５を積層した電極構造とすることによって、パターニング工程での薬液による浸食を防ぎながら、端子自体の接触抵抗を低減させることができる。
【００３８】
このように、実施例３及び実施例４の外部接続端子６を備えた半透過型の液晶表示装置においても、外部接続端子６の腐食による断線を防止することができるため、信頼性、耐久性に優れた液晶表示装置とすることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パターニング工程での薬液の浸食を受けにくくなるため、外部接続端子の腐食による断線を防止して、信頼性、耐久性に優れた半透過型の液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】外部接続端子の実施例１における概略断面図。
【図２】外部接続端子の実施例２における概略断面図。
【図３】外部接続端子の実施例３における概略断面図。
【図４】外部接続端子の実施例４における概略断面図。
【図５】実施の形態に係わる液晶表示装置の回路構成図。
【図６】画素部における画素構造を示す概略平面図。
【図７】図６のＢ領域に対応する概略断面図。
【符号の説明】
１１　信号線電極
１２　走査線電極
１３　画素スイッチング素子
１４　画素電極
１５　共通電極
１６　液晶層
１７　補助容量
１８　透明電極
１９　反射電極
２５　対向基板
３１　表示領域
３２　額縁領域
３３　透過部
３４　反射部
１０２〜１０５　電極層
１０６，１０７　絶縁膜

Claims

少なくとも、層間絶縁膜を介してマトリクス状に配置された複数の走査線電極及び複数の信号線電極、このマトリクスの各格子毎に配置され保護絶縁膜で被覆された画素スイッチング素子、前記画素スイッチング素子を介して前記信号線電極と接続する前記各格子毎に設けられた画素電極を有するアレイ基板と、前記複数の画素電極と相対する共通電極が形成された対向基板と、前記両基板間に保持された液晶層とを備え、
前記画素電極は、外光を反射して画像を表示する反射電極と、バックライト光を透過して画像を表示する透過電極とで構成され、且つ前記アレイ基板上に前記画素電極を駆動するための信号を外部から入力するための外部接続端子が設けられた液晶表示装置において、
前記外部接続端子は、前記走査線電極、前記信号線電極、前記透明電極、前記反射電極と同一の電極材料からなる電極層が、前記アレイ基板上から前記列挙順に積層された電極構造を有することを特徴とする液晶表示装置。
前記外部接続端子の最上層となる前記反射電極と同一の電極材料からなる電極層は、下層に形成された前記各電極と同一の電極材料からなる電極層よりも平面的に重なる領域が大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記走査線電極及び前記信号線電極と同一の電極材料からなる電極層が積層された領域は、前記両電極層間に前記層間絶縁膜と同一の電極材料からなる電極層が配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
前記透明電極と同一の電極材料からなる電極層が、前記保護絶縁膜と同一の材料で構成された開口段差部にのみ形成されることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかに記載の液晶表示装置。