JP2005173108A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板周縁のシール塗布領域のギャップを均一にして表示品位を向上させ、引き出し配線間のショートやシール材の硬化不良を抑制することができる液晶表示装置及びその製造方法の提供。
【解決手段】ＴＦＴ基板と対向基板とがシール材によって貼り合わされてなる液晶表示装置において、ＴＦＴ基板２周縁の配線引き出し部のシール材配設領域６を、引き出し配線８の密集度が高い領域と密集度が低い領域と引き出し配線８が形成されない領域を含む３つ以上の領域に分類し、少なくとも１辺の２つ以上の領域に、構成部材の断面積を幅で割って計算した基板面からの実効的な高さ（平均段差）やシール材の硬化条件を考慮して、引き出し配線８とは異なる層に所定の形状のダミーパターン９を形成するものであり、領域間の段差を抑制することにより、液晶表示装置周辺部の基板間のギャップを均一にする。
【選択図】図１
【解決手段】ＴＦＴ基板と対向基板とがシール材によって貼り合わされてなる液晶表示装置において、ＴＦＴ基板２周縁の配線引き出し部のシール材配設領域６を、引き出し配線８の密集度が高い領域と密集度が低い領域と引き出し配線８が形成されない領域を含む３つ以上の領域に分類し、少なくとも１辺の２つ以上の領域に、構成部材の断面積を幅で割って計算した基板面からの実効的な高さ（平均段差）やシール材の硬化条件を考慮して、引き出し配線８とは異なる層に所定の形状のダミーパターン９を形成するものであり、領域間の段差を抑制することにより、液晶表示装置周辺部の基板間のギャップを均一にする。
【選択図】図１
Description
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。
ＡＶ機器やＯＡ機器の表示装置として、薄型、軽量、低消費電力等の利点から液晶表示装置が広く用いられている。この液晶表示装置は、対向する一対の基板に液晶を注入し、液晶分子の配向方向を基板に設けた電極による電界で制御し、液晶表示装置に照射される光を変調させることによって画像を表示するものである。このような液晶表示装置では、近年、高精細化、大画面化等の要求が高まりつつあり、表示品位を向上させるために、対向する基板間のギャップの均一性を高めることが需要である。
ここで、従来の液晶表示装置の一般的な製造方法について概説する。まず、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板は、ガラス基板などの透明絶縁基板上に、Ａｌ等によりゲート配線及びゲート電極を形成し、その上に、シリコン窒化膜等からなるゲート絶縁膜を介して、ＴＦＴ形成領域にａ−Ｓｉ層とｎ＋ａ−Ｓｉ層とを島状に形成する。次に、Ｃｒ等によりドレイン配線、ソース／ドレイン電極を形成し、チャネルエッチングを行った後、シリコン窒化膜等からなるパッシベーション膜を堆積し、その上にＩＴＯ等の透明電極を堆積して画素電極を形成する。その後、配向膜を塗布して所定の方向に配向処理を施すことによりＴＦＴ基板が形成される。
一方、ＴＦＴ基板に対向する対向基板は、透明絶縁基板上にＲＧＢ各色のカラーフィルタを各画素に対応させて形成し、ＴＦＴ基板のＴＦＴ及び配線に対応する位置にブラックマトリクスを形成した後、ＩＴＯからなる透明電極を形成し、その上に配向膜を塗布して所定の方向に配向処理を施すことにより形成される。
その後、図１６（ａ）に示すようにＴＦＴ基板２の表示領域外側の配線引き出し部に、ディスペンサ等を用いて光硬化樹脂等からなるシール材５を塗布し、図１６（ｂ）に示すようにシール材５で囲まれた領域に、液晶滴下用ディスペンサ等を用いて適量の液晶材４を滴下する。そして、対向基板３の表示領域にポリマービーズ、シリカビーズ等のスペーサを散布し、図１６（ｃ）に示すように、所定の減圧雰囲気で、ＴＦＴ基板２と対向基板３とを位置合わせして貼り合わせた後、真空容器内部を大気圧に戻し、大気圧との圧力差によってＴＦＴ基板２及び対向基板３を両外側から押圧すると共に、ＴＦＴ基板２の裏面側から紫外線などの光を照射してシール材５を硬化させ、シール材５外側の所定の部分でＴＦＴ基板２及び対向基板３を切断して、液晶表示装置１が完成する。
ここで、ＴＦＴ基板２の外周部には、ゲート配線やドレイン配線と液晶表示装置１を駆動するドライバーチップや回路基板などの外部回路とを接続するための引き出し配線が形成されており、この部分にシール材５が配設されるため、シール材配設領域の断面は引き出し配線の厚み分の凹凸が生じる。この引き出し配線が一定のピッチで一定の方向に配列されている場合は、引き出し配線の凹凸による基板間のギャップの変化が視認されることはないが、液晶表示装置では、ＴＦＴ基板２と上記外部回路とはフレキシブル基板で接続され、このフレキシブル基板が所定の間隔で配置されるため、引き出し配線もＴＦＴ基板２の周縁部で屈曲して形成されることになる。そのため、引き出し配線の方向や間隔が不均一になり引き出し配線間の間隔が狭い領域と広い領域とが一定の間隔で生じ、その結果、間隔の広狭に伴う大きいサイクルの凹凸が基板間のギャップに反映されて視認されてしまう。
この問題について図面を用いて説明する。図１３は、従来の液晶表示装置のＴＦＴ基板における引き出し配線のパターンを模式的に示す図である。図に示すように、ゲート配線１２やドレイン配線１６は表示領域では等間隔に配列されているが、引き出し配線８はＴＦＴ基板２の周縁部でフレキシブル基板７のピッチに合わせて折り曲げられて拡大図のようなパターンとなる。その結果、引き出し配線８がＴＦＴ基板２の辺に対して斜め方向に配列している領域（領域Ａ）では引き出し配線８の密集度は高く、引き出し配線８がＴＦＴ基板２の辺に直交する領域（領域Ｂ）では引き出し配線８の密集度は低く、隣接するフレキシブル基板７との間の領域（領域Ｃ）では引き出し配線８は形成されず、引き出し配線８の密集度の違いによって各々の領域でギャップが変化し、このギャップの変化が表示品位を低下させる要因となってしまう。
このような引き出し配線に起因するギャップの変化を抑制するために、特開２０００−１８７２３６号公報には、液晶層を間に挟んで対向配置される一対の基板のうちの一方の基板に形成され基板端部へ引き出された複数の信号線と、該信号線上に形成された層間絶縁膜と、該一対の基板の周囲に形成され該一対の基板を所定の間隔で貼り合わせるシール材とを備える構成において、シール部下の信号線と隣接するシール下の信号線との間に信号線と同一工程、同一幅、同一ピッチでダミー部材が形成されている液晶表示素子が開示されている。
しかしながら上記特許文献１記載の構造では以下に示す問題がある。
まず、第１の問題は、液晶表示装置の高精細化、狭額縁化に伴って引き出し配線８が密集してくると、引き出し配線の密集度の違いに起因するギャップのばらつきを十分に抑制することができず、表示品位が低下してしまうということである。すなわち、上述したようにシール材が配設される領域は、引き出し配線８の密集度が高い領域Ａと密集度の低い領域Ｂと引き出し配線８が形成されていない領域Ｃとに分類され、各々の領域における基板表面からの実効的な高さ（平均段差）が異なるため、領域Ｃにダミーパターンを設けたとしても、領域Ａと領域Ｂの段差が解消されず、この段差に追従してギャップが変化してしまうからである。また、特許文献１ではダミーパターンの幅やピッチを引き出し配線と同一としたりダミーパターンの延伸方向を信号線と同一方向にするだけであり、ダミーパターンの幅やピッチ等を表示品位に関連付けて規定するものではないため、表示品位を一定のレベルに保つことができず、更に、特許文献１ではゲート配線やドレイン配線が引き出される辺に関する段差のみを問題にしており、引き出し配線が形成されない辺についてはダミーパターンが形成されていないため、液晶表示装置全体の基板間のギャップの変化を抑制することができないからである。
また、第２の問題は、ダミーパターンを引き出し配線と同一工程で形成するため、ゲート配線と同層に形成される引き出し配線及びドレイン配線と同層に形成される引き出し配線が共にダミーパターンとショートしやすくなり、その結果、配線のショートによる不具合が発生しやすくなるということである。
また、第３の問題は、シール材５として光硬化型の樹脂を用いた場合、ＴＦＴ基板２の裏面側から紫外線などの光を照射してシール材５を硬化させることになるが、特許文献１ではダミーパターンの幅やピッチ等をシール材５の硬化条件を考慮して設定するものではないため、シール材５に完全に硬化させることができない場合が生じるということである。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、基板周縁のシール材配設領域のギャップを均一にして表示品位を向上させ、かつ、引き出し配線間のショートやシール材の硬化不良等の不具合を防止することができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、透明絶縁基板上に、互いに略直交する下層側の第１の配線と上層側の第２の配線とが配設され、前記第１の配線と前記第２の配線とで囲まれる各々の領域に薄膜トランジスタを備えるＴＦＴ基板と、該ＴＦＴ基板に対向する対向基板とが、少なくとも一方の基板の周縁に配設されるシール材で貼り合わされ、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持される液晶表示装置において、前記ＴＦＴ基板の２辺の周縁には、前記第１の配線又は前記第２の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線が形成されており、前記引き出し配線が形成される領域の内の前記シール材が配設される領域は、該引き出し配線の密集度に応じて３つ以上の領域に分類され、前記３つ以上の領域の内の２つ以上の領域には、前記引き出し配線と異なる層に、前記第１の配線又は前記第２の配線により形成されるダミーパターンが、該引き出し配線と重ならないように配設されているものである。
また、本発明の液晶表示装置は、透明絶縁基板上に、互いに略直交する下層側の第１の配線と上層側の第２の配線とが配設され、前記第１の配線と前記第２の配線とで囲まれる各々の領域に薄膜トランジスタを備えるＴＦＴ基板と、該ＴＦＴ基板に対向する対向基板とが、少なくとも一方の基板の周縁に配設されるシール材で貼り合わされ、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持される液晶表示装置において、前記ＴＦＴ基板の２辺の周縁には、前記第１の配線又は前記第２の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線が形成されており、前記引き出し配線が形成される領域の内の前記シール材が配設される領域は、前記引き出し配線が前記ＴＦＴ基板の辺に対して斜め方向に形成されている第１の領域と、前記引き出し配線が前記辺に直交する方向に形成されている第２の領域と、前記引き出し配線が形成されていない第３の領域とに分類され、少なくとも、前記第２の領域及び前記第３の領域には、前記引き出し配線と異なる層に、前記第１の配線又は前記第２の配線により形成されるダミーパターンが、該引き出し配線と重ならないように配設されているものであり、前記第２の領域では、隣接する前記引き出し配線の間に、略平行な複数本の前記ダミーパターン又は点状の前記ダミーパターンが配設されている構成とすることができる。
本発明においては、前記３つ以上の領域又は前記第１乃至第３の領域の各々における、各構成部材の断面積を該領域の幅で割って計算される平均段差の最大値と最小値との差が、０．３μｍ以下となるように前記ダミーパターンが配設されることが好ましい。
また、本発明においては、更に、前記引き出し配線が形成される辺に対向する辺の前記シール材が配設される領域に、前記第１の配線又は前記第２の配線により形成される前記ダミーパターンが配設されている構成とすることができ、前記第１の配線と同層にコモン配線が形成されている場合に、前記対向する辺の前記シール材が配設される領域に、前記コモン配線を兼ねる前記ダミーパターンが配設されている構成とすることもできる。
また、本発明においては、前記シール材が前記ＴＦＴ基板の裏面から照射される光によって硬化する材料で形成されている場合に、前記基板の法線方向から見て、前記シール材が配設される領域における前記引き出し配線又は前記ダミーパターンが形成されていない領域の面積の比率が２５％以上に設定され、また、前記ダミーパターンの幅が、略８０μｍ以下に設定されている構成とすることもできる。
また、本発明においては、前記第２の配線は、前記薄膜トランジスタを構成する半導体層と、ドレイン配線を形成する金属層とが積層された積層構造をなすようにしてもよい。
また、本発明においては、前記第２の配線は、前記薄膜トランジスタを構成する半導体層と、ドレイン配線を形成する金属層とが積層された積層構造をなすようにしてもよい。
また、本発明の製造方法は、透明絶縁基板上に、互いに略直交する下層側の第１の配線と上層側の第２の配線とが配設され、前記第１の配線と前記第２の配線とで囲まれる各々の領域に薄膜トランジスタを備えるＴＦＴ基板と、該ＴＦＴ基板に対向する対向基板とを、少なくとも一方の基板の周縁に配設したシール材で貼り合わせて、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶を挟持する液晶表示装置の製造方法において、前記ＴＦＴ基板に前記第１の配線を形成すると同時に、前記ＴＦＴ基板の一辺の周縁に前記第１の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線を形成し、前記ＴＦＴ基板の他辺の周縁にダミーパターンを形成する工程と、前記ＴＦＴ基板に前記第２の配線を形成すると同時に、前記ＴＦＴ基板の前記他辺の周縁に前記第２の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線を形成し、前記ＴＦＴ基板の前記一辺の周縁にダミーパターンを形成する工程と、を備え、前記ダミーパターンの形成に際して、前記一辺又は前記他辺の前記シール材を配設する領域を前記引き出し配線の密集度に応じて３つ以上の領域に分類した場合の２つ以上の領域に、前記ダミーパターンを形成するものである。
また、本発明の製造方法は、透明絶縁基板上に、互いに略直交する下層側の第１の配線と上層側の第２の配線とが配設され、前記第１の配線と前記第２の配線とで囲まれる各々の領域に薄膜トランジスタを備えるＴＦＴ基板と、該ＴＦＴ基板に対向する対向基板とを、少なくとも一方の基板の周縁に配設したシール材で貼り合わせて液晶を挟持する液晶表示装置の製造方法において、前記ＴＦＴ基板に前記第１の配線を形成すると同時に、前記ＴＦＴ基板の一辺の周縁に前記第１の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線を形成し、前記ＴＦＴ基板の他辺の周縁にダミーパターンを形成する工程と、前記ＴＦＴ基板に前記第２の配線を形成すると同時に、前記ＴＦＴ基板の前記他辺の周縁に前記第２の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線を形成し、前記ＴＦＴ基板の前記一辺の周縁にダミーパターンを形成する工程と、を備え、前記ダミーパターンの形成に際して、前記一辺又は前記他辺の前記シール材を配設する領域を、前記引き出し配線が前記辺に対して斜め方向に形成される第１の領域と、前記引き出し配線が前記辺に直交する方向に形成される第２の領域と、前記引き出し配線が形成されていない第３の領域とに分類した場合の少なくとも前記第２の領域及び前記第３の領域に、前記ダミーパターンを形成するものである。
このように、本発明によれば、配線引き出し部のシール材配設領域を引き出し配線の密集度に応じて３つ以上の領域に分類し、少なくとも２つ以上の領域に、構成部材の断面積を幅で割って計算した基板面からの実効的な高さやシール材の硬化条件を考慮してダミーパターンを形成するため、各々の領域間の段差に起因する基板間のギャップの変化を確実に抑制することができ、また、引き出し配線が形成されない辺に関しても、同様にダミーパターンを形成したり、コモン配線をダミーパターンとして兼用することにより、液晶表示装置全体のギャップの変化を抑制することができ、これにより表示品位を向上させることができる。また、引き出し配線とダミーパターンとを異なる層に形成したり、引き出し配線間に設けるダミーパターンを複数本の平行なパターンやドットパターンなどとすることによって隣接する引き出し配線間のショートを確実に防止することができる。
本発明によれば、下記記載の効果を奏する。
本発明の第１の効果は、液晶表示装置周辺部の基板間のギャップの変化を抑制して表示品位を向上させることができるということである。
その理由は、ＴＦＴ基板周縁の配線引き出し部のシール材配設領域を、引き出し配線の密集度に応じて３つ以上の領域に分類し、少なくとも１辺の２つ以上の領域にダミーパターンを形成することによって、各々の領域間の段差を有効に抑制することができるからである。また、ダミーパターンの形成に際して、各々の領域の構成部材の断面積を幅で割って計算した基板面からの実効的な高さ（平均段差）を考慮して、引き出し配線の密集度が最も高い領域の平均段差と引き出し配線の密集度が最も低い領域の平均段差とが、実験に基づいて得られた基準値（０．３μｍ）以下となるようにダミーパターンの形状等を設定することによって、基板間のギャップの変化を許容範囲以下にすることができるからである。さらに、引き出し配線が形成されない辺に関しても、同様にダミーパターンを形成したり、コモン配線をダミーパターンとして兼用することにより、液晶表示装置全体のギャップの変化を抑制することができるからである。
また、本発明の第２の効果は、引き出し配線間のショートを防止することができるということである。
その理由は、ダミーパターンを引き出し配線とは異なる層（すなわち、引き出し配線がドレイン配線に形成されている場合はゲート配線と同層、引き出し配線がゲート配線に形成されている場合はドレイン配線と同層）に形成しているため、隣接する引き出し配線がダミーパターンを介してショートしにくいからである。また、引き出し配線間にダミーパターンを設ける場合に、ダミーパターンを複数本の平行なパターンとしたりドットパターンとすることにより、部分的に引き出し配線とダミーパターンとがショートしたとしても引き出し配線間のショートは防止することができるからである。
また、本発明の第３の効果は、シール材の硬化不良を防止することができるということである。
その理由は、シール材として光硬化樹脂を用いる場合には、シール材の硬化条件を考慮してダミーパターンの形成条件を設定し、ＴＦＴ基板裏面からシール材に十分な光を照射することができるからである。
上記効果は、任意の形態の液晶表示装置に対して得られるが、特に、引き出し配線がシール材配設領域に高密度に形成される狭額縁品種や、引き出し配線の膜厚が大きい４マスクプロセス品種において顕著に現れる。
本発明の液晶表示装置はその好ましい一実施の形態において、略直交するゲート配線とドレイン配線とによって囲まれた領域にＴＦＴをスイッチング素子とする単位画素が形成されるＴＦＴ基板と、対向基板とがシール材によって貼り合わされ、該シール材によって囲まれた領域に液晶が挟持されてなる液晶表示装置において、ＴＦＴ基板周縁の配線引き出し部のシール材配設領域を、引き出し配線の密集度が高い領域と引き出し配線の密集度が低い領域と引き出し配線が形成されない領域の３つの領域に分類し、少なくとも１辺の２つ以上の領域に、各々の領域における構成部材の断面積を幅で割って計算した基板面からの実効的な高さ（平均段差）やシール材の硬化条件を考慮して、引き出し配線とは異なる層に所定の形状のダミーパターンを形成するものであり、液晶表示装置周辺部の基板間のギャップを均一にして表示品位を向上させると共に、引き出し配線間のショートやシール材の硬化不良などの不具合を防止することができる。
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係る液晶表示装置及びその製造方法について、図１乃至図１２を参照して説明する。図１は、本実施例に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板に形成される引き出し配線のパターンを模式的に示す平面図であり、図２乃至図４は、配線引き出し部のバリエーションを示す平面図、図５乃至図７は、コモン連結部のバリエーションを示す平面図である。また、図８は、配線引き出し部の各々の領域における段差を示す断面図であり、図９及び図１０は、本実施例の液晶表示装置の効果を説明するための図である。また、図１１及び図１２は従来の４マスクプロセスと５マスクプロセスを説明するための図である。
上述したように、配線引き出し部のシール材配設領域は、引き出し配線８の密集度が高い領域Ａと、密集度は低い領域Ｂと、引き出し配線８が形成されていない領域Ｃとに分類され、引き出し配線８の密集度に応じて領域間で段差が生じ、その結果、ＴＦＴ基板の辺方向で基板間のギャップが周期的に変化してしまうという問題があった。この問題は、高精細化により引き出し配線の密度が高くなり、狭額縁化により配線引き出し部の幅が狭くなるに従って顕著に現れる。
また、従来のＴＦＴ基板２は、いわゆる５マスクプロセスと呼ばれる５つの工程（ゲートパターン形成工程、半導体層パターン形成工程、ドレインパターン形成工程、コンタクトパターン形成工程、画素パターン形成工程）によって製造されていたため、図１１に示すように、ドレイン配線１６の下部にはゲート絶縁膜１３のみが形成されていたが、近年の液晶表示装置では、より少ない工程でＴＦＴ基板２を製造することができる、いわゆる４マスクプロセスが採用されるようになってきており、４マスクプロセスでは半導体層パターン形成工程とドレインパターン形成工程とを一つのマスクを用いて行うため、図１２に示すようにドレイン配線１６の下部にも半導体層１５が形成され、その結果、引き出し配線８の段差がより大きくなり、引き出し配線８の凹凸に起因する基板間のギャップの変化が大きくなってしまう。
上記問題について図面を参照して説明する。図１４は、４マスクプロセスで形成された従来のＴＦＴ基板２の領域Ａ、Ｂ、Ｃにおける段差を模式的に示す断面図である。図１４（ａ）に示すように、領域Ａでは、半導体層１５とドレイン配線１６とが積層された引き出し配線８の幅が広いため、単位部分における各構成部材（ゲート絶縁膜１３と半導体層１５とドレイン配線１６とパッシベーション膜１８）の断面の総面積を該単位部分の幅で割った値（平均段差）は図の一点鎖線で示す位置になる。また、領域Ｂでは引き出し配線８の幅が狭くなるため平均段差は領域Ａよりも低くなる。更に、領域Ｃでは、引き出し配線８が形成されていないため、平均段差はパッシベーション膜１８の上面と一致し、領域Ｂよりもさらに低くなる。その結果、ＴＦＴ基板２の辺に平行な方向に、フレキシブル基板７毎に平均段差が異なる領域が繰り返され、その平均段差に対応して基板間のギャップが変化する。
この様子を模式的に示すと図１５の上図に示すようになり、フレキシブル基板７毎にギャップの広狭（ギャップの広い領域が図の波の底部に相当し、ギャップの広い領域が波の頂部に相当する。）が現れる。また、図１５の下図は、上図の右下３つのフレキシブル基板７に対応する部分を撮影して画像処理を行ったものであり、この場合は波の頂部に対応する部分が表示むらとなって視認されている。
この問題に対して特許文献１では、領域Ｃの部分にのみダミーパターンを配置しているが、図１５からも分かるように、領域Ａと領域Ｂとの間にもギャップの相違があるために、領域Ｃのみにダミーパターンを配置してもギャップの変動を視認されない程度に抑制することはできない。そこで、本実施例では、引き出し配線８の密集度の違いによる凹凸を確実に抑制するために、配線引き出し部のシール材配設領域を３つ以上の領域（以下では領域Ａ、Ｂ、Ｃの３つの領域とする。）に分類し、各々の領域に、ギャップの変動を視認レベル以下に抑え、かつ、シール材の硬化に影響がないような条件で、引き出し配線８と異なる層（すなわち、引き出し配線８がドレイン配線１６に形成されている場合はゲート配線１２と同層、引き出し配線８がゲート配線１２に形成されている場合はドレイン配線１６と同層）にダミーパターンを形成する。また、必要に応じて、配線引き出し部に対向する辺にも同様にダミーパターンを形成する。
具体的に説明すると、図１に示すように、配線引き出し部のシール材配設領域６を、引き出し配線８がＴＦＴ基板２の辺に対して斜め方向に配列される領域Ａと、引き出し配線８がＴＦＴ基板２の辺に直交する方向に配列される領域Ｂと、隣接するフレキシブル基板７間の引き出し配線８が形成されない領域Ｃとに分類し、領域Ｃに所定のピッチでダミーパターン９を配置すると共に、領域Ｂにも引き出し配線８間にダミーパターン９を配置し、また、必要に応じて配線引き出し部に対向する辺（図中の上側及び右側）のコモン連結部にも所定のパターンのダミーパターン９を形成する。このように配線引き出し部の３つの領域のうちの少なくとも２つの領域と、必要に応じてコモン連結部にダミーパターン９を形成することによって各々の領域における配線の密集度を調整することができ、これにより各々の領域の平均段差のばらつきを所定の範囲内に抑えることができる。
なお、図１では、領域Ｂの引き出し配線８間に２本のダミーパターン９を設けたが、これは引き出し配線８と隣接するダミーパターン９とがショートした場合でも引き出し配線８同士がショートしないようにするためであるが、引き出し配線８とダミーパターン９との間に十分な間隔が確保できる場合には、図２に示すように、各々の隙間に１本のダミーパターン９を形成してもよい。また、図１及び図２では、配線引き出し部の領域Ｂと領域Ｃのみにダミーパターンを形成したが、領域Ａの引き出し配線８の間隔が広い場合には、図３に示すように、領域Ａにもダミーパターン９を形成してもよい。また、図１乃至図３では、ダミーパターン９を一定方向、一定ピッチで形成しているが、ダミーパターン９は各々の領域における平均段差が所定の範囲内になるように形成されていればよく、例えば、図４に示すように、所定の領域（ここでは領域Ｃ）のダミーパターン９をドットパターンなどとしてもよいし、引き出し配線８間のショートを抑制するために領域Ｂのダミーパターン９をドットパターンなどとしてもよい。
また、配線引き出し部に対向する辺に配線が形成されていない場合は該辺の平均段差が配線引き出し部の辺よりも低くなり、また、ゲート配線１２と同層にコモン配線が形成され、コモン配線がＴＦＴ基板２の周縁部で連結されている場合は該辺の平均段差が配線引き出し部の辺よりも高くなり、いずれの場合も液晶表示装置全体のギャップが変動する。その場合には、平均段差が所定の範囲に収まるように専用のダミーパターン９又はコモン配線と兼用されるダミーパターン９を形成して、液晶表示装置全体でバランスを取ることもできる。コモン配線とダミーパターン９とを兼用する場合は、各列のコモン配線をＴＦＴ基板２の周縁部で連結する必要があることから、例えば、図５に示すようにダミーパターン９を格子状に形成したり、図６に示すように梯子状に形成したり、図７に示すように辺に平行な複数の配線群で形成することができる。
なお、図１乃至図７の構成は例示であり、配線引き出し部の各々の領域Ａ〜Ｃと、配線引き出し部に対向するコモン連結部とで、平均段差が所定の範囲内となるようにダミーパターン９が形成されていればよい。
このようなダミーパターン９を有するＴＦＴ基板２を図１２に基づく４マスクプロセスを用いて製造する方法について説明する。まず、ガラス基板などの透明絶縁基板１０上に、スパッタ法を用いてＡｌを２００ｎｍ程度、Ｍｏを７０ｎｍ程度堆積した後、公知のリソグラフィー技術を用いて第１のレジストパターンを形成し、第１のレジストパターンをマスクとしてリン酸／硝酸／酢酸の混酸などのエッチング液を用いてウェットエッチングを行い、表示領域にゲート配線１２（走査配線）及びゲート電極１２ａを形成すると共に、表示領域外部の配線引き出し部の一方（図１の場合は下側）には、図１乃至図４に示すようなダミーパターン９を形成し、配線引き出し部の他方（図１の場合は左側）には、ゲート配線１２に接続される引き出し配線８を形成し、配線引き出し部に対向する辺（図１の場合は上側及び右側）には、図５乃至図７に示すようなコモン配線を兼ねるダミーパターン９を形成する。
次に、プラズマＣＶＤ法などを用いてシリコン窒化膜からなるゲート絶縁膜１３を３００ｎｍ程度、ＴＦＴ１０の半導体層となるａ−Ｓｉ層１４ａとｎ＋ａ−Ｓｉ層１４ｂとをそれぞれ２００ｎｍ、３０ｎｍ程度の膜厚で順次堆積した後、引き続きスパッタ法を用いてＣｒを３００ｎｍ程度堆積する。そして、その上に、チャネル部分に解像限界以下の幅の遮光領域を有するフォトマスク（レチクル）又はチャネル部分に半透過領域が形成されたフォトマスクを用いて、チャネル部分の厚みが他の部分よりも薄い第２のレジストパターンを形成する。
次に、第２のレジストパターンをマスクとして硝酸セリウムアンモニウムなどのエッチング液を用いてウェットエッチングを行い、ドレイン配線１６（信号配線）、ドレイン電極１６ａ及びソース電極１７を形成する。引き続き、ドライエッチング法によりａ−Ｓｉ層１４ａ及びｎ＋ａ−Ｓｉ層１４ｂをパターンニングして半導体層１５を形成する。この工程により表示領域には下層に半導体層１５、上層にドレイン配線１６が積層された配線を形成すると共に、表示領域外部の配線引き出し部の一方（図１の場合は下側）には、図１に示すような引き出し配線８を形成し、配線引き出し部の他方（図１の場合は左側）には、図１乃至図４と同様のダミーパターン９を形成する。
次に、酸素プラズマアッシングなどのドライエッチング法を用いてチャネル部上の薄いレジストがなくなるまで第２のレジストパターンをエッチングした後、チャネル領域のＣｒをエッチングし、続いて、ドライエッチング法を用いてｎ＋ａ−Ｓｉ層１４ｂ及びａ−Ｓｉ層１４ａの一部を除去してチャネル領域を露出させる。
次に、プラズマＣＶＤ法などを用いてシリコン窒化膜からなるパッシベーション膜１８を１５０ｎｍ程度堆積した後、コンタクト部２０のパッシベーション膜１８を除去し、スパッタ法を用いてＩＴＯ等の透明電極からなる画素電極１９を４０ｎｍ程度の膜厚で形成し、コンタクト部２０でソース電極１７と接続された画素電極１９を形成する。その後、その上に、配向膜を塗布して所定の方向に配向処理を施してＴＦＴ基板２が完成する。
このような方法によって形成されたＴＦＴ基板２の配線引き出し部の領域Ａ〜Ｃは図８に示すような断面構造となる。すなわち、引き出し配線８が斜め方向に配列された領域Ａは、半導体層１５とドレイン配線１６とからなる幅の広い引き出し配線８が形成される。ここで、上述したようにゲート絶縁膜１３の膜厚が３００ｎｍ、半導体層１５の膜厚が２３０ｎｍ、ドレイン配線１６の膜厚が３００ｎｍ、パッシベーション膜１８の膜厚が１５０ｎｍであり、引き出し配線８のＡ−Ａ’方向の幅が８３μｍ、ピッチが１１０μｍであることから、単位部分（例えば、１ピッチ）あたりの構成部材（ゲート絶縁膜１３と半導体層１５とドレイン配線１６とパッシベーション膜１８）の断面積を１ピッチの幅で割って計算した値（平均段差）は０．４０μｍとなる。
また、引き出し配線８が辺に直交して形成される領域Ｂは、更にゲート配線１２と同層にダミーパターン９が形成されており、ダミーパターン９の膜厚、すなわちゲート配線１２の膜厚が２７０ｎｍであり、引き出し配線８の幅が２５μｍ、ピッチが６５μｍ、ダミーパターン９のライン＆スペースが８μｍであることから、同様に計算した平均段差は０．２７μｍとなる。
また、引き出し配線８が形成されない領域Ｃは、ゲート配線１２と同層にダミーパターン９のみが形成されており、ダミーパターン９の膜厚２７０ｎｍであり、幅が１０μｍ、スペースが５μｍであることから、同様に計算した平均段差は０．２０μｍとなる。従って、領域Ａ、Ｂ、Ｃの平均段差のばらつき（最大値から最小値を引いた値）は０．４０−０．２０＝０．２０μｍとなる。なお、図１の左側の配線引き出し部では、領域Ａはゲート配線１２と同層に引き出し配線９が形成され、領域Ｂは、更にドレイン配線１６と同層にダミーパターン９が形成され、領域Ｃはドレイン配線１６と同層にダミーパターン９のみが形成され、平均段差は同様の値になる。
また、ダミーパターン９を形成しない図１４の従来構造についても同様に計算すると、平均段差は、領域Ａは本実施例の構造と同じで０．４０μｍ、領域Ｂはダミーパターン９がないために本実施例の構造よりも小さい０．１３μｍであり、領域Ｃは均一な膜厚の絶縁膜（ゲート絶縁膜１３及びパッシベーション膜１８）のみであるために０μｍとなり、平均段差のばらつきは０．４０μｍとなる。
ここで、各々の領域の構造部材の凹凸を評価するのに、局所的な段差を用いるのではなく構造部材の断面積を幅で割った平均段差を用いているのは、局所的な段差を用いると引き出し配線８の密集度が高い領域と密集度が低い領域とを区別することができなくなってしまうからであり、この平均段差を用いることによってギャップの変化を的確に評価することが可能となる。そして、この平均段差のばらつきが小さければ小さいほど領域毎の実効的な高低差が緩和され、基板間のギャップの変化、すなわち表示品位の低下が抑制される。
そこで、平均段差を用いることの妥当性を評価するために、本実施例の構造と従来構造の液晶表示装置周縁部に生じるギャップを実際に測定した。その結果を図９に示す。図９より、従来構造（薄い線）に比べて本実施例の構造（濃い線）ではギャップの変化が抑制されており、平均段差によって基板間のギャップが評価できることが分かる。
また、上記平均段差と表示品位との相関を明確にするために、平均段差が０．２０μｍの本実施例の構造（７００サンプル以上）と、平均段差が０．４０μｍの従来構造（１０００００サンプル以上）と、平均段差が０．２５μｍの構造（５００サンプル以上）の３種類について、液晶表示装置の表示面に現れる干渉縞の本数を測定することによって表示品位を評価した。その結果を表１及び図１０に示す。
表１より、図１に示す本実施例の構造では、干渉縞の本数は７００サンプルで全て１本以下で表示品位が良好であり、平均段差が０．２５μｍの構造では干渉縞は１〜２本であり表示品位は本実施例の構造に比べると劣るが製品として許容できる範囲であるのに対して、従来構造では干渉縞が２〜４本で表示品位が許容レベルを超えてしまうものが多く存在した。また、図１０より、各々の構造の干渉縞数の平均値はほぼ直線上にあり、平均段差の増加に比例して干渉縞が増加していることが分かる。以上の結果から製品として許容できる干渉縞の本数は２本以下とすることが妥当であり、干渉縞の本数を２本以下とするためには平均段差は略０．３μｍ以下とすればよいことが分かる。従って、各構成部材の断面積を幅で割って得られる平均段差が、配線引き出し部のシール材配設領域の各々の領域で０．３μｍ以下のばらつきとなるようにダミーパターン９の幅や本数等を設定すれば、表示品位の良好な液晶表示装置が得られることが分かる。
また、シール材５として紫外線硬化樹脂などの光硬化樹脂を用いる場合は、図１６（ｃ）に示すように基板を貼り合わせた後に、ＴＦＴ基板２の裏面側から紫外線などの光を照射するため、ダミーパターン９が密集すると、その分、光が透過しにくくなり、シール材５が硬化しにくくなる。従って、ダミーパターン９の幅や本数等を設定する際には、平均段差のばらつきが０．３μｍ以下となる範囲において、ダミーパターン９の幅を狭くして開口を広くすることが望ましい。具体的には、開口率（領域の面積に対する引き出し配線８及びダミーパターン９が形成されていない部分の面積の比率）を２５％以上とし、引き出し配線８及びダミーパターン９の幅を８０μｍ以下とすればシール材５を確実に硬化できることを確認している。
このように、配線引き出し部のシール材配設領域を引き出し配線８の密集度に応じて３つ以上の領域に分類し、各々の領域における構成部材の断面積を幅で割って計算される平均段差のばらつきが０．３μｍ以下となり、また、開口率が２５％以上、引き出し配線８及びダミーパターン９の幅が８０μｍ以下となるように、少なくとも２つの領域にダミーパターン９を形成し、また、配線引き出し部に対向する辺のコモン連結部にも同様の条件を満たすように専用のダミーパターン９又はコモン配線と兼用されるダミーパターン９を形成することによって、液晶表示装置周縁部のギャップを視認上問題のないレベルにすることができ、これにより表示品位に優れた液晶表示装置を製造することができる。
なお、上記実施例では、引き出し配線８が形成される２つの辺（図１の下側と左側）の双方にダミーパターン９を設ける構成としたが、いずれか一方（例えば、ギャップが変化しやすい長辺側のみにダミーパターン９を設ける構成としてもよい。また、上記実施例では、配線引き出し部に対向する辺はゲート配線１２と同層のダミーパターン９をコモン配線として兼用する構成としたが、コモン配線とは別に、ドレイン配線１６と同層のダミーパターン９を形成してもよい。
また、上記実施例では、４マスクプロセスを例にして説明したが、５マスクプロセスを用いる場合も同様に適用することができ、ゲート電極１２ａが半導体層１５の下層に形成される逆スタガ構造に限らず、ゲート電極１２ａが半導体層１５の上層に形成されるスタガ構造でも同様に適用することができる。更に、各々の基板に透明電極を設け、基板間の縦方向の電界により液晶を駆動するＴＮ方式の液晶表示装置や、一方の基板に櫛歯状の電極を設け、櫛歯電極間の電界で液晶を駆動するＩＰＳ方式の液晶表示装置等、どのような形式の液晶表示装置に対しても適用することができる。
１ 液晶表示装置
２ ＴＦＴ基板
３ 対向基板
４ 液晶材
５ シール材
６ シール材配設領域
７ フレキシブル基板
８ 引き出し配線
９ ダミーパターン
１０ ＴＦＴ
１１ 透明絶縁基板
１２ ゲート配線
１２ａ ゲート電極
１３ ゲート絶縁膜
１４ａ ａ−Ｓｉ層
１４ｂ ｎ＋ａ−Ｓｉ層
１５ 半導体層
１６ ドレイン配線
１６ａ ドレイン電極
１７ ソース電極
１８ パッシベーション膜
１９ 画素電極
２０ コンタクト部
２ ＴＦＴ基板
３ 対向基板
４ 液晶材
５ シール材
６ シール材配設領域
７ フレキシブル基板
８ 引き出し配線
９ ダミーパターン
１０ ＴＦＴ
１１ 透明絶縁基板
１２ ゲート配線
１２ａ ゲート電極
１３ ゲート絶縁膜
１４ａ ａ−Ｓｉ層
１４ｂ ｎ＋ａ−Ｓｉ層
１５ 半導体層
１６ ドレイン配線
１６ａ ドレイン電極
１７ ソース電極
１８ パッシベーション膜
１９ 画素電極
２０ コンタクト部
Claims (18)
- 透明絶縁基板上に、互いに略直交する下層側の第１の配線と上層側の第２の配線とが配設され、前記第１の配線と前記第２の配線とで囲まれる各々の領域に薄膜トランジスタを備えるＴＦＴ基板と、該ＴＦＴ基板に対向する対向基板とが、少なくとも一方の基板の周縁に配設されるシール材で貼り合わされ、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持される液晶表示装置において、
前記ＴＦＴ基板の２辺の周縁には、前記第１の配線又は前記第２の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線が形成されており、
前記引き出し配線が形成される領域の内の前記シール材が配設される領域は、該引き出し配線の密集度に応じて３つ以上の領域に分類され、
前記３つ以上の領域の内の２つ以上の領域には、前記引き出し配線と異なる層に、前記第１の配線又は前記第２の配線により形成されるダミーパターンが、該引き出し配線と重ならないように配設されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 透明絶縁基板上に、互いに略直交する下層側の第１の配線と上層側の第２の配線とが配設され、前記第１の配線と前記第２の配線とで囲まれる各々の領域に薄膜トランジスタを備えるＴＦＴ基板と、該ＴＦＴ基板に対向する対向基板とが、少なくとも一方の基板の周縁に配設されるシール材で貼り合わされ、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持される液晶表示装置において、
前記ＴＦＴ基板の２辺の周縁には、前記第１の配線又は前記第２の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線が形成されており、
前記引き出し配線が形成される領域の内の前記シール材が配設される領域は、前記引き出し配線が前記ＴＦＴ基板の辺に対して斜め方向に形成されている第１の領域と、前記引き出し配線が前記辺に直交する方向に形成されている第２の領域と、前記引き出し配線が形成されていない第３の領域とに分類され、
少なくとも、前記第２の領域及び前記第３の領域には、前記引き出し配線と異なる層に、前記第１の配線又は前記第２の配線により形成されるダミーパターンが、該引き出し配線と重ならないように配設されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第２の領域では、隣接する前記引き出し配線の間に、略平行な複数本の前記ダミーパターン又は点状の前記ダミーパターンが配設されていることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
- 前記３つ以上の領域又は前記第１乃至第３の領域の各々における、各構成部材の断面積を該領域の幅で割って計算される平均段差の最大値と最小値との差が、０．３μｍ以下となるように前記ダミーパターンが配設されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 更に、前記引き出し配線が形成される辺に対向する辺の前記シール材が配設される領域に、前記第１の配線又は前記第２の配線により形成される前記ダミーパターンが配設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 前記第１の配線と同層にコモン配線が形成されている場合に、前記対向する辺の前記シール材が配設される領域に、前記コモン配線を兼ねる前記ダミーパターンが配設されていることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
- 前記シール材が前記ＴＦＴ基板の裏面から照射される光によって硬化する材料で形成されている場合に、前記基板の法線方向から見て、前記シール材が配設される領域における前記引き出し配線又は前記ダミーパターンが形成されていない領域の面積の比率が２５％以上に設定されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 前記シール材が前記ＴＦＴ基板の裏面から照射される光によって硬化する材料で形成されている場合に、前記ダミーパターンの幅が、略８０μｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 前記第２の配線は、前記薄膜トランジスタを構成する半導体層と、ドレイン配線を形成する金属層とが積層された積層構造をなすことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の液晶表示装置。
- 透明絶縁基板上に、互いに略直交する下層側の第１の配線と上層側の第２の配線とが配設され、前記第１の配線と前記第２の配線とで囲まれる各々の領域に薄膜トランジスタを備えるＴＦＴ基板と、該ＴＦＴ基板に対向する対向基板とを、少なくとも一方の基板の周縁に配設したシール材で貼り合わせて、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶を挟持する液晶表示装置の製造方法において、
前記ＴＦＴ基板に前記第１の配線を形成すると同時に、前記ＴＦＴ基板の一辺の周縁に前記第１の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線を形成し、前記ＴＦＴ基板の他辺の周縁にダミーパターンを形成する工程と、
前記ＴＦＴ基板に前記第２の配線を形成すると同時に、前記ＴＦＴ基板の前記他辺の周縁に前記第２の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線を形成し、前記ＴＦＴ基板の前記一辺の周縁にダミーパターンを形成する工程と、を備え、
前記ダミーパターンの形成に際して、前記一辺又は前記他辺の前記シール材を配設する領域を前記引き出し配線の密集度に応じて３つ以上の領域に分類した場合の２つ以上の領域に、前記ダミーパターンを形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 透明絶縁基板上に、互いに略直交する下層側の第１の配線と上層側の第２の配線とが配設され、前記第１の配線と前記第２の配線とで囲まれる各々の領域に薄膜トランジスタを備えるＴＦＴ基板と、該ＴＦＴ基板に対向する対向基板とを、少なくとも一方の基板の周縁に配設したシール材で貼り合わせて液晶を挟持する液晶表示装置の製造方法において、
前記ＴＦＴ基板に前記第１の配線を形成すると同時に、前記ＴＦＴ基板の一辺の周縁に前記第１の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線を形成し、前記ＴＦＴ基板の他辺の周縁にダミーパターンを形成する工程と、
前記ＴＦＴ基板に前記第２の配線を形成すると同時に、前記ＴＦＴ基板の前記他辺の周縁に前記第２の配線と外部回路とを接続するための引き出し配線を形成し、前記ＴＦＴ基板の前記一辺の周縁にダミーパターンを形成する工程と、を備え、
前記ダミーパターンの形成に際して、前記一辺又は前記他辺の前記シール材を配設する領域を、前記引き出し配線が前記辺に対して斜め方向に形成される第１の領域と、前記引き出し配線が前記辺に直交する方向に形成される第２の領域と、前記引き出し配線が形成されていない第３の領域とに分類した場合の少なくとも前記第２の領域及び前記第３の領域に、前記ダミーパターンを形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 前記第２の領域には、隣接する前記引き出し配線の間に、略平行な複数本の前記ダミーパターン又は点状の前記ダミーパターンを形成することを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記３つ以上の領域又は前記第１乃至第３の領域の各々における、各構成部材の断面積を該領域の幅で割って計算される平均段差の最大値と最小値との差が、０．３μｍ以下となるように前記ダミーパターンを形成することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第１の配線を形成する際に、前記引き出し配線を形成する辺に対向する辺の前記シール材を配設する領域にも、前記ダミーパターンを形成することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第１の配線と同層にコモン配線を形成する場合に、前記対向する辺の前記シール材を配設する領域に、前記コモン配線を兼ねる前記ダミーパターンを形成することを特徴とする請求項１４記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記シール材を前記ＴＦＴ基板の裏面から照射される光によって硬化する材料で形成する場合は、前記基板の法線方向から見て、前記シール材を配設する領域における前記引き出し配線又は前記ダミーパターンが形成されていない領域の面積の比率を２５％以上に設定することを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか一に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記シール材を前記ＴＦＴ基板の裏面から照射される光によって硬化する材料で形成する場合は、前記ダミーパターンの幅を、略８０μｍ以下に設定することを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか一に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第２の配線を、前記薄膜トランジスタを構成する半導体層と、ドレイン配線を形成する金属層とを積層して形成することを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか一に記載の液晶表示装置の製造方法。
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