JP2006047827A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 外部駆動回路と接続する端子が電池反応をおこすことなどによる端子部あるいは配線の断線の発生を低減し、端子部のコンタクト特性に優れた端子構造を有する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 液晶表示装置の外部駆動回路と接続するための端子の、表示パネル側と外部駆動端子側の両端部が保護膜で覆われており、端子上の保護膜で覆われていない部分には透明性導電膜が形成され、さらに端子上に形成された透明性導電膜は端子両端部の保護膜と接しない構造を有する。
【選択図】 図１
【解決手段】 液晶表示装置の外部駆動回路と接続するための端子の、表示パネル側と外部駆動端子側の両端部が保護膜で覆われており、端子上の保護膜で覆われていない部分には透明性導電膜が形成され、さらに端子上に形成された透明性導電膜は端子両端部の保護膜と接しない構造を有する。
【選択図】 図１
Description
この発明は、外部駆動回路と接続するための端子を備えた液晶表示装置およびその製造方法に関するものである。
液晶表示装置は、薄膜トランジスタ、画素電極、配線、外部駆動回路と接続するための端子などが形成された絶縁性基板とカラーフィルタ、対向電極などが形成された絶縁性基板とを対向させ、その間に液晶を挟持するように構成されている。
配線は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ等の金属で構成される。また、外部駆動回路と接続するための端子は、ＣｒやＭｏで構成された電極表面を酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などの透明性導電酸化膜で覆うように構成される。
また、外部駆動回路と端子との接続には異方性導電粒子が用いられる。
配線は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ等の金属で構成される。また、外部駆動回路と接続するための端子は、ＣｒやＭｏで構成された電極表面を酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などの透明性導電酸化膜で覆うように構成される。
また、外部駆動回路と端子との接続には異方性導電粒子が用いられる。
上記の液晶表示装置において外部駆動回路と接続するための端子表面は露出しており、大気中の湿気にさらされた状態にある。端子表面は導電性酸化膜で形成されているため、大気中でこれ以上の酸化を受けにくく、安定した外部駆動回路との接続が可能である。しかしながら、ＩＴＯやＩＺＯなどは酸化物であるため、非常に活性で酸化還元反応でのカソードとなりやすく、例えば湿度が高く大気中の水分が端子表面に付着するような場合においては、ＩＴＯやＩＺＯの下層電極であるＣｒやＭｏ電極との間で、電池反応を起こしやすいという問題がある。
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、外部駆動回路と接続するための端子が電池反応を起こすことなどによって生じる断線（電食）の発生を低減し、端子部におけるコンタクト特性に優れた端子構造を有する液晶表示装置およびその製造方法を提供するものである。
この発明に係る液晶表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタにより駆動される画素電極を形成した画素基板と、画素基板と対向する対向基板との間に液晶層を挟持し、画素基板の少なくとも一辺に外部駆動回路と接続するための端子が形成される液晶表示装置の製造方法において、基板上に半導体層を形成する工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極を形成する工程と、半導体層にソース・ドレイン領域を形成する工程と、ソース・ドレイン配線を形成する工程と、端子配線を形成する工程と、端子配線の外部駆動回路側の領域と表示エリア側の領域上に絶縁性無機膜を形成する工程と、絶縁性無機膜上に有機樹脂膜を形成する工程と、絶縁性無機膜の少なくとも一部を含む端子配線上に導電膜を形成する工程を有し、導電膜は有機樹脂膜との間に所定の間隔を有するように形成されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
この発明は、基板の端子の表示パネル側と外部駆動回路側の端部とが絶縁性の保護膜で覆われており、端子上の保護膜で覆われていない部分には透明性導電膜を有し、端子の露出面積を最小限に抑えて大気にさらされ難くし、不純物などの汚染の影響を受け難くすることができる。また、大気中に含まれる水分による電池反応の発生を抑えることができる。また、端子上の透明性導電膜は保護膜である吸湿性の高い有機樹脂膜と接触していないので、有機樹脂膜中に含まれる水分による電池反応の発生も抑えることができる。従って、電食による端子部の電気的コンタクト不良、更に端子部の断線不良を低減することができる。
実施の形態１．
図１は、本願発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の上面図である。また、図２は、図1の破線Ａ−Ｂにおける断面図及び表示エリア内の領域の断面図である。なお、以下に説明する各実施の形態で用いられる説明図において、同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
図１は、本願発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の上面図である。また、図２は、図1の破線Ａ−Ｂにおける断面図及び表示エリア内の領域の断面図である。なお、以下に説明する各実施の形態で用いられる説明図において、同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
図１および図２を参照して、本実施形態における液晶表示装置は、ガラス基板２０１上に形成された画素トランジスタ２０３と画素トランジスタ２０３で駆動される画素電極２０５と信号配線１０９と層間絶縁膜２０７と絶縁性無機膜１０５および有機樹脂膜１０７からなる保護膜２０９と外部駆動回路と接続するための端子１０１を有している。端子１０１は、Ｃｒ／Ａｌ／Ｃｒ薄膜が積層された信号配線１０９とＩＴＯ膜からなる透明導電膜１０３で形成されている。
本実施形態における液晶表示装置の製造フローを説明する。図３（ａ）を参照して、ガラス基板２０１上にシリコン層を形成し、ゲート絶縁膜２１１を形成する。その後、ゲート電極を形成した後、ソース・ドレイン領域を形成して画素トランジスタ２０３を形成する。画素トランジスタ２０３の形成後、層間絶縁膜２０７を積層する。
図３（ｂ）を参照して、画素トランジスタ２０３のソース・ドレイン領域上の層間絶縁膜２０７およびゲート絶縁膜２１１に第１の開口２１３ａ、２１３ｂを形成した後、ソース・ドレイン領域上にソース・ドレイン配線２１５を形成する。ソース・ドレイン配線２１５の形成と同時に外部駆動回路側に信号配線１０９を形成する。ソース・ドレイン配線２１５および信号配線１０９は、Ｃｒ／Ａｌ／Ｃｒ薄膜の積層構造となっている。
図３（ｃ）を参照して、ソース・ドレイン配線２１５および信号配線１０９を含む層間絶縁膜２０７上に、絶縁性無機膜１０５を形成する。絶縁性無機膜１０５上に有機樹脂膜１０７を形成し、保護膜２０９とする。保護膜２０９に写真製版工程によって、第２ないし第４の開口２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃを形成した後、Ａｌ薄膜を形成し、第２の開口２１７ａ上にＡｌ膜３０１からなる反射電極３０３を形成する。その後、ＩＴＯ膜を形成し、写真製版工程によって第３の開口２１７ｂ上にＩＴＯ膜からなる透過電極３０５を形成し、画素電極２０５とする。第４の開口２１７ｃ上にはＩＴＯ膜からなる透明導電膜１０３を形成し、端子１０１を形成する。端子１０１の表示エリア側および外部駆動回路側の両端は、絶縁性無機膜１０５上に有機樹脂膜１０７を積層して形成された保護膜２０９で被覆されている。絶縁性無機膜１０５上の有機樹脂膜１０７は絶縁性無機膜１０５の端部から後退した状態となっている。この構造はパターニングされた有機樹脂膜１０７をエッチングマスクとして、絶縁性無機膜１０５をドライエッチング加工し、その後酸素雰囲気プラズマにさらすことで実現可能である。あるいは写真製版工程を２回行うことによっても可能である。このようにして端子１０１は、信号配線１０９上の絶縁性無機膜１０５に第４の開口２１７ｃが形成された領域とその周囲の絶縁性無機膜１０５上に透明性導電膜１０３であるＩＴＯ膜が被覆され、さらにＩＴＯ膜は絶縁性無機膜１０５上の有機樹脂膜１０７とは接触しない構成となっている。信号配線１０９を覆う絶縁性無機膜１０５間の距離をここでは２００μｍとした。これは外部駆動回路との電気的コンタクトを得るための必要最小限の距離とすればよく、２００μｍに限らない。
保護膜２０９を形成する絶縁性無機膜１０５および有機樹脂膜１０７は、表示エリアの製造で使用したパッシベーション膜であるシリコン窒化膜および反射板の凹凸形成あるいは開口率向上のために使用したアクリル性有機樹脂膜を利用している。よって新たな工程を追加する必要がなく、生産性を低下させることはない。また、端子１０１を構成する信号配線１０９は表示エリアに形成された画素トランジスタ２０３のソース・ドレイン配線２１５と同層の膜で形成することによって新たな工程を追加する必要がなく、生産性を低下させることはない。
以上のように、本実施の形態１に係る発明によれば、端子１０１を構成する信号配線１０９が大気中に露出されず、さらに信号配線１０９上のＩＴＯ膜が吸湿性の高いアクリル性有機樹脂膜１０７との接触を回避しているために不純物などの汚染の影響を受け難い。また、大気中に含まれる水分やアクリル系有機樹脂膜１０７中に含まれる水分による電食反応の発生を抑えることができる。従って、電食による端子部の電気的コンタクト不良、更に端子部の断線不良を低減することができる。
実施の形態２．
実施の形態１では、絶縁性無機膜１０５に形成した第４の開口２１７ｃを介して、ソース・ドレイン配線２１５と同一の工程で形成され、ソース・ドレイン配線２１５と同層の膜であるＣｒ／Ａｌ／Ｃｒ積層膜からなる信号配線１０９上のＩＴＯ膜を、有機樹脂膜１０７に触れないように形成した。これに対し本実施の形態では、端子１０１のＩＴＯ膜の下層にＣｒ膜を形成するものである。
図４は、本願発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の断面図である。
実施の形態１では、絶縁性無機膜１０５に形成した第４の開口２１７ｃを介して、ソース・ドレイン配線２１５と同一の工程で形成され、ソース・ドレイン配線２１５と同層の膜であるＣｒ／Ａｌ／Ｃｒ積層膜からなる信号配線１０９上のＩＴＯ膜を、有機樹脂膜１０７に触れないように形成した。これに対し本実施の形態では、端子１０１のＩＴＯ膜の下層にＣｒ膜を形成するものである。
図４は、本願発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の断面図である。
図４を参照して、本実施形態における液晶表示装置の製造フローを説明する。実施の形態１と同様にソース・ドレイン配線２１５および信号配線１０９を含む層間絶縁膜２０７上の保護膜２０９に写真製版工程によって、第２ないし第４の開口２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃを形成する。その後、Ａｌ／Ｃｒ膜の積層膜を形成し、写真製版工程によって画素電極２０５を構成する反射電極３０３のＡｌ膜を形成する。その後、写真製版工程によって画素電極２０５を構成する透過電極３０５の領域のＣｒ膜を除去し、その後ＩＴＯからなる透明導電膜を成膜する。その後、透過電極３０５のＩＴＯ膜および端子１０１のＩＴＯ膜とＣｒ膜４０５の積層膜を形成する。このようにして第２の開口２１７ａ上にＣｒ膜４０１とＡｌ膜４０３との積層膜からなる反射電極３０３を形成し、第３の開口２１７ｂ上にＩＴＯ膜からなる透過電極３０５を形成して画素電極２０５とし、第４の開口２１７ｃ上には透明導電膜１０３であるＩＴＯ膜とＣｒ膜４０５からなる電極を形成して端子１０１を形成する。端子１０１の表示エリア側および外部駆動回路側の両端は、絶縁性無機膜１０５上に有機樹脂膜１０７を積層して形成された保護膜２０９で被覆されている。絶縁性無機膜１０５上の有機樹脂膜１０７は実施の形態１と同様、絶縁性無機膜１０５の端部から後退した状態となっている。このようにして端子１０１は、信号配線１０９上の絶縁性無機膜１０５に第４の開口２１７ｃが形成された領域とその周囲の絶縁性無機膜１０５上に透明性導電膜１０３であるＩＴＯ膜が被覆され、さらにＩＴＯ膜は絶縁性無機膜１０５上の有機樹脂膜１０７とは接触しない構成となっている。
実施の形態２でも実施の形態１と同様に、保護膜２０９を形成する絶縁性無機膜１０５および有機樹脂膜１０７は、表示エリアの製造で使用したパッシベーション膜であるシリコン窒化膜および反射板の凹凸形成あるいは開口率向上のために使用したアクリル性有機樹脂膜を利用している。よって新たな工程を追加する必要がなく、生産性を低下させることはない。また、端子１０１を構成する信号配線１０９は表示エリアに形成された画素トランジスタ２０３のソース・ドレイン配線２１３と同層の膜で形成することによって新たな工程を追加する必要がなく、生産性を低下させることはない。
以上のように、本実施の形態２に係る発明によれば、端子１０１を構成する信号配線１０９が大気中に露出されず、さらに信号配線１０９上のＩＴＯ膜が吸湿性の高いアクリル性有機樹脂膜１０７との接触を回避しているために不純物などの汚染の影響を受け難い。また、大気中に含まれる水分やアクリル系有機樹脂膜１０７中に含まれる水分による電食反応の発生を抑えることができる。従って、電食による端子部の電気的コンタクト不良、更に端子部の断線不良を低減することができる。また、端子１０１を構成するＩＴＯ膜が下層のＣｒ膜４０５を介することによって、信号配線１０９に使用されるＡｌとの距離を長くすることができ、ＩＴＯ膜の耐腐食性が向上する。
実施の形態３．
実施の形態１および２では、絶縁性無機膜１０５に形成した第４の開口２１７ｃを介して、ソース・ドレイン配線２１５と同一の工程で形成され、ソース・ドレイン配線２１５と同層の膜であるＣｒ／Ａｌ／Ｃｒ配線上に、ＩＴＯ膜を有機樹脂膜１０７に触れないように形成した。これに対し本実施の形態では、ゲート配線と同層に形成したＣｒ電極配線を利用して、外部駆動回路からの信号を表示パネルに入力する構造とするものである。
図５は、本願発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の上面図である。また、図６は、図５の破線Ａ−Ｂにおける断面図及び表示エリア内の領域の断面図である。
実施の形態１および２では、絶縁性無機膜１０５に形成した第４の開口２１７ｃを介して、ソース・ドレイン配線２１５と同一の工程で形成され、ソース・ドレイン配線２１５と同層の膜であるＣｒ／Ａｌ／Ｃｒ配線上に、ＩＴＯ膜を有機樹脂膜１０７に触れないように形成した。これに対し本実施の形態では、ゲート配線と同層に形成したＣｒ電極配線を利用して、外部駆動回路からの信号を表示パネルに入力する構造とするものである。
図５は、本願発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の上面図である。また、図６は、図５の破線Ａ−Ｂにおける断面図及び表示エリア内の領域の断面図である。
図５および図６を参照して、外部駆動回路と接続するための端子１０１において、表示エリアに形成された画素トランジスタのソース・ドレイン配線２１５と同層の膜で形成したＣｒ／Ａｌ／Ｃｒ配線５０１およびこれを被覆する透明性導電膜１０３であるＩＴＯ膜は、絶縁性無機膜１０５および有機樹脂膜１０７と接触しない構成となっている。すなわち、端子１０１においてソース・ドレイン配線２１５と同層の膜で形成したＣｒ／Ａｌ／Ｃｒ薄膜の積層膜からなる端子配線５０１をゲート電極５０３と同層の膜で形成された下層配線５０５であるＣｒ電極配線に層間絶縁膜２０７に形成した第５の開口５０７を介して、電気的に接触させることにより、下層に形成した配線５０５を利用して、外部駆動回路からの信号を表示パネルに入力する構造とする。
本実施形態における液晶表示装置の製造フローを説明する。図７（ａ）を参照して、ガラス基板２０１上に画素トランジスタ２０３を形成する。このとき、Ｃｒ膜からなる画素トランジスタのゲート電極５０３の形成と同時に下層配線５０５を形成する。画素トランジスタ２０３および下層配線５０５の形成後、層間絶縁膜２０７を積層する。
図７（ｂ）を参照して、画素トランジスタ２０３のソース・ドレイン領域上の層間絶縁膜２０７およびゲート絶縁膜２１１に第１の開口２１３を形成すると共に、端子１０１の下層配線５０５上の層間絶縁膜２０７に第５の開口５０７を形成する。第１の開口２１３および第５の開口５０７を形成した後、画素トランジスタのソース・ドレイン領域に連通するようにソース・ドレイン配線２１５を形成し、ソース・ドレイン配線２１５の形成と同時に外部駆動回路側の端子１０１の下層配線５０５に連通するように端子配線５０１を形成する。ソース・ドレイン配線２１５および端子配線５０1は、Ｃｒ／Ａｌ／Ｃｒ薄膜の積層構造となっている。
図７（ｃ）を参照して、ソース・ドレイン配線２１５を含む層間絶縁膜２０７上の、端子１０１となる部分を除いた領域に、絶縁性無機膜１０５を形成する。絶縁性無機膜１０５上に有機樹脂膜１０７を形成し、保護膜２０９とする。保護膜２０９に写真製版工程によって、第２の開口２１７ａおよび第３の開口２１７ｂを形成する。第２の開口２１７ａ上にＡｌ／Ｃｒ膜からなる電極を形成し、第３の開口２１７ｂ上にＩＴＯからなる透過電極を形成し、画素電極２０５とする。端子１０１となる領域の端子配線５０１上にＩＴＯ膜からなる透明導電膜１０３を形成し、端子１０１を形成する。端子１０１の表示エリア側は、絶縁性無機膜１０５上に有機樹脂膜１０７を積層して形成された保護膜２０９で被覆されている。絶縁性無機膜１０５上の有機樹脂膜１０７は絶縁性無機膜１０５の端部から後退した状態となっている。この構造はパターニングされた有機樹脂膜１０７をエッチングマスクとして、絶縁性無機膜１０５をドライエッチング加工し、その後酸素雰囲気プラズマにさらすことで実現可能である。あるいは写真製版工程を２回行うことによっても可能である。このようにして端子１０１は、端子配線５０１上に透明性導電膜１０３であるＩＴＯ膜が被覆され、さらにＩＴＯ膜は絶縁性無機膜１０５および絶縁性無機膜１０５上の有機樹脂膜１０７とは接触しない構成となっている。
以上のように、本実施の形態３に係る発明によれば、端子電極の露出面積が最小限に抑えられており、吸湿性の高いアクリル性有機樹脂膜１０７および無機絶縁膜１０５との接触を回避しているために、大気にさらされ難く、不純物などの汚染の影響を受け難い。また、大気中に含まれる水分やアクリル系有機樹脂膜中に含む水分による電食反応の発生を抑えることができる。従って、電食による端子部の電気的コンタクト不良、更に端子部の断線不良を低減することができる。また、外部駆動回路側の保護膜をなくし、水分による耐食性をさらに高めている。また、下層に形成した配線を利用しているので、配線に使用する面積を広く使うことができる。
１０１ 端子
１０３ 透明性導電膜
１０５ 絶縁性無機膜
１０７ 有機樹脂膜
１０９ 信号配線
２０１ ガラス基板
２０３ 層間絶縁膜
２０５ 保護膜
３０１ 第１コンタクトホール
５０１ 第２コンタクトホール
５０３ 端子配線
５０５ 下層配線
１０３ 透明性導電膜
１０５ 絶縁性無機膜
１０７ 有機樹脂膜
１０９ 信号配線
２０１ ガラス基板
２０３ 層間絶縁膜
２０５ 保護膜
３０１ 第１コンタクトホール
５０１ 第２コンタクトホール
５０３ 端子配線
５０５ 下層配線
Claims (10)
- 薄膜トランジスタにより駆動される画素電極を形成した画素基板と、前記画素基板と対向する対向基板との間に液晶層を挟持し、前記画素基板の少なくとも一辺に外部駆動回路と接続するための端子が形成される液晶表示装置の製造方法において、基板上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成する工程と、前記半導体層に不純物をイオン注入してソース・ドレイン領域を形成する工程と、前記基板上にソース・ドレイン配線を形成する工程と、前記基板上に端子配線を形成する工程と、前記端子配線の前記外部駆動回路側の領域と表示エリア側の領域上に絶縁性無機膜を形成する工程と、前記絶縁性無機膜上に有機樹脂膜を形成する工程と、前記絶縁性無機膜の少なくとも一部を含む前記端子配線上に導電膜を形成する工程を有し、前記導電膜は前記有機樹脂膜との間に所定の間隔を有するように形成されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
- 前記導電膜が透明性導電膜であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記導電膜が透明性導電膜と金属薄膜との積層膜であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記端子配線の形成は、前記画素基板上の前記薄膜トランジスタのソース・ドレイン配線と同一の工程で形成されることを特徴とする請求項１ないし３記載の液晶表示装置の製造方法。
- 薄膜トランジスタにより駆動される画素電極を形成した画素基板と、前記画素基板と対向する対向基板との間に液晶層を挟持し、前記画素基板の少なくとも一辺に外部駆動回路と接続するための端子が形成された液晶表示装置の製造方法において、基板上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成する工程と、前記基板上に第１の配線を形成する工程と、前記第１の配線上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜に前記第１の配線と連通する開口を形成する工程と、前記開口の内部を導電体で満たす工程と、前記開口を含む前記層間絶縁膜上に第２の配線を形成する工程と、前記第２の配線上に透明性導電膜を形成する工程を有し、前記第２の配線と前記透明性導電膜は前記画素基板上の表示エリアに形成された保護膜との間に所定の間隔を有するように形成され、前記第１の配線と前記第２の配線は前記開口内部の前記導電体を介して接続されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
- 前記第１の配線の形成は、前記画素基板上の前記薄膜トランジスタのゲート電極と同一の工程で形成されることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置の製造方法。
- 基板上に薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタにより駆動される画素電極を形成した画素基板と、前記画素基板と対向する対向基板との間に液晶層を挟持した液晶表示装置において、前記画素基板の少なくとも一辺に外部駆動回路と接続するための端子が形成され、前記端子は端子配線と前記端子配線上の導電膜から成り、前記端子配線の前記外部駆動回路側の領域と表示パネル側の領域上が絶縁性無機膜と有機樹脂膜が積層された保護膜で覆われ、前記導電膜は前記絶縁性無機膜の少なくとも一部を含む前記端子配線上に形成され、前記導電膜は前記有機樹脂膜との間に所定の間隔を有することを特徴とする液晶表示装置。
- 前記導電膜が透明性導電膜であることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置。
- 前記導電膜が透明性導電膜と金属薄膜との積層膜であることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置。
- 基板上に薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタにより駆動される画素電極を形成した画素基板と、前記画素基板と対向する対向基板との間に液晶層を挟持した液晶表示装置において、前記画素基板は少なくとも一辺に外部駆動回路と接続するための端子と、前記外部駆動回路からの信号を前記端子を介して表示パネル側へ入力するための第１の配線を有し、前記端子は第２の配線と前記第２の配線上に形成された透明性導電膜を有し、前記透明性導電膜は前記画素基板上の表示エリアに形成された保護膜との間に所定の間隔を有し、前記第１の配線と前記第２の配線は開口を介して接続されることを特徴とする液晶表示装置。
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