JP2007094028A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】額縁領域の少なくとも端子領域の表面の段差を小さくし、配線が断線しにくい液晶表示装置を提供することである。
【解決手段】シール材で貼り合わされた第１及び第２の透明基板を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置において、第１の透明基板１１の第２の透明基板と対向する面であって、シール材で囲まれた表示領域１６の外側の額縁領域１７には、第１の透明基板１１側から順に、所定間隔で設けられた第１の配線１８ａ、第１の配線１８ａ及び第１の透明基板１１を覆うゲート絶縁膜２２、ゲート絶縁膜２２上であって第１の配線１８ａの間に位置する第２の配線１８ｂ、第２の配線１８ｂ及びゲート絶縁膜２２を覆う保護膜２６が積層され、額縁領域１７の一部である端子領域１９では、ゲート絶縁膜２２の第１の配線１８ａの間に凹部２２ａを形成し、凹部２２ａを埋めるように第２の配線１８ｂを設ける。
【選択図】 図３

Description

本発明は、２枚の透明基板をシール材で貼り合わせた後に透明基板を切断して得られる液晶パネルを備えた液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置を製造する場合には、液晶セルを１つずつ独立して作製するのでは生産性が悪いため、実際には大判のガラス基板（マザー基板）上に複数の液晶セルを隣接して配設してから個々の液晶セルに分割している。

このとき、個々の液晶セルに分割するためには、端子領域に対向する基板の一部を切断する必要がある。この基板の切断時にガラス粉やカレット（破片）などの異物が発生し、この異物が端子領域に残ると、切断時やその後の工程で配線が傷付けられ、断線するおそれがある。そこで、この断線を防止する様々な手法が提案されている。

例えば、特許文献１には、薄膜トランジスタの製造工程において、端子電極間に第２の電極と、アモルファスシリコンと、第１の保護膜と、ｎ^＋型アモルファスシリコンと、保護膜とからなる積層膜を形成することが開示されている。これによると、積層膜が２つのガラス基板を貼り合わせた際の突起部となって、ガラス切断片等による端子電極の破壊から保護するとされている。

また例えば、特許文献２には、上下一対の基板間にシール材を介して液晶を封入してなるカラー液晶表示装置において、上側の基板におけるシール材の外側に位置する切断個所付近に対向する下側の基板の上面にダミーカラーフィルタを所定間隔で形成するとともに、このダミーカラーフィルタを覆って絶縁保護膜を形成し、ダミーカラーフィルタ間の絶縁保護膜上に電極リード端子を所定ピッチで形成したものが開示されている。これによると、電極リード端子の上面がダミーカラーフィルタ上に対応する絶縁保護膜の上面よりも低くなるので、上側の基板の切断時に発生したガラス粉などの異物が付着しても、これらの異物によって電極リード端子が傷付けられることが少なく、電極リード端子の断線を大幅に低減できるとしている。

ところで、液晶表示装置の小型化が進むにつれ、額縁領域に形成される配線のスペースも小さくなっている。配線形成のためのスペースが小さくなると、配線同士の間隔を狭くすることになるが、それにも限界がある。配線同士の間隔を狭くしすぎると、配線を形成する写真蝕刻工程（Photo Engraving Process；ＰＥＰ）の中の露光工程において、パターン通りに露光することが不可能になる。その結果、隣接する配線同士が繋がってしまう。

そこで、例えば特許文献３に記載されているような、配線を２層にすることで対処する技術が知られている。

まずこの配線の２層化は、表示領域において交差するゲート配線とソース配線の内、一方の配線である例えばゲート配線について、表示領域周辺の額縁領域で行われている。図４には、額縁部分に形成されたゲート配線について、２層の配線１８ａ、１８ｂが形成された基板の断面図を示す。透明基板１１上に例えば奇数番のゲート配線である第１の配線１８ａが所定の間隔で形成され、その上にゲート絶縁膜２２が積層され、その上であって第１の配線１８ａの間に、偶数番目のゲート配線である第２の配線１８ｂが形成され、その上に保護膜２６が積層されている。なお第１の配線は表示領域におけるゲート配線と同工程で作成されており、第２の配線は表示領域にソース配線と同工程で作成されている。そして第２の配線は、表示領域における対応するゲート配線と電気的に接続するように、額縁部分で、ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続している。
特開２０００−２９０６１号公報 特開平９−９０３９９号公報 特開平９−３１１３４１号公報

しかしながら、額縁領域の一部である端子領域の表面に凹凸があると、その段差部分の強度が弱くなり、段差部分に異物が当たると積層膜が剥離してしまい、配線の断線の原因となる。特に配線の２層化を行う図４の構成によると、第１の配線１８ａはゲート絶縁膜２２及び保護膜２６によって覆われ、第２の配線１８ｂは保護膜２６のみによって覆われるので、第２の配線１８ｂ上の保護膜２６表面の段差部分に異物が当たることによる第２の配線１８ｂの断線が非常に生じやすい。従って、少なくとも端子領域の表面は、異物が挟まっても断線しにくいようにできるだけ平坦であることが望ましい。

本発明は、額縁部分で２層配線化を行う液晶表示装置において、額縁領域の少なくとも端子領域の表面の段差をできるだけ小さくし、配線が断線しにくい液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、シール材で貼り合わされた第１及び第２の透明基板を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置において、第１の透明基板の第２の透明基板と対向する面であって、前記シール材で囲まれた表示領域の外側の額縁領域には、第１の透明基板側から順に、所定間隔で設けられた第１の配線、第１の配線及び第１の透明基板を覆う絶縁膜、前記絶縁膜上であって第１の配線の間に位置する第２の配線、第２の配線及び前記絶縁膜を覆う保護膜が積層され、前記額縁領域の一部である端子領域においては、前記絶縁膜の第１の配線の間に凹部が形成され、該絶縁膜に形成された凹部を埋めるように第２の配線が形成されていることを特徴とする。

また、シール材で貼り合わされた第１及び第２の透明基板を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置において、第１の透明基板の第２の透明基板と対向する面であって、前記シール材で囲まれた表示領域の外側の額縁領域には、第１の透明基板側から順に、所定間隔で設けられた第１のゲート配線、第１の配線及び第１の透明基板を覆うゲート絶縁膜、前記ゲート絶縁膜上であって第１のゲート配線の間に位置する第２のゲート配線、第２のゲート配線及び前記ゲート絶縁膜を覆う保護膜が積層され、前記額縁領域の一部である端子領域においては、前記ゲート絶縁膜の第１のゲート配線の間に凹部が形成され、該ゲート絶縁膜に形成された凹部を埋めるように第２のゲート配線が形成されていることを特徴とする。

この構成によると、第２の配線が絶縁膜に形成された凹部を埋めるように設けられることにより、従来、第２の配線上方の保護膜の表面に生じていた段差を小さくすることができる。

上記の液晶表示装置において、前記凹部は、エッチングにより形成されることが望ましい。工程数は増えるが形成が容易であるからである。

また上記の液晶表示装置において、前記凹部の深さが、第２の配線の厚みよりも深いことが望ましい。万一、異物が第２の配線上方の段差の角に引っかかった場合でも剥離しやすいのは第２の配線の周囲の保護膜であって、第２の配線上方の保護膜は剥がれにくいからである。

本発明によれば、第２の配線が絶縁膜に形成された凹部を埋めるように設けられることにより第２の配線上方の保護膜の表面に生じていた段差が小さくなるので、ガラス粉やカレットなどの異物によって層が剥離するおそれが減少し、配線が傷付けられにくくなり、断線しにくくなる。その結果、歩留まりが向上し生産性が上がる。

図１（ａ）は、液晶パネルの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の領域Ｐの拡大図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図１、図２は液晶注入前の状態を示している。液晶パネル１０は、ガラス等からなる第１及び第２の透明基板１１、１２が間隔を有して対向しており、透明基板１１、１２の対向面にそれぞれ電極や絶縁膜等の各種膜が積層された積層膜１３、１４が所定のパターンで設けられている。第１及び第２の透明基板１１、１２の対向面を縁取るようにシール材１５が設けられている。シール材１５は、第１及び第２の透明基板１１、１２を接着するとともに、液晶（不図示）が注入される表示領域１６を囲んでいる。シール材１５の一部は途切れており、液晶を注入するための注入口を形成している。

シール材１５の外側の第１の透明基板１１上は、表示領域１６に形成された各種配線からのびる配線１８（後述する第１の配線１８ａと第２の配線１８ｂとを含む）が形成された額縁領域１７である。そして額縁領域１７の一部であって、対向する第２の透明基板１２がない部分は端子領域１９と呼ぶ。

後述するように、第１の配線１８ａと第２の配線１８ｂであるゲート配線は２層構造になっており、１層構造の配線パターンよりも配線同士の間隔が狭くなっている。なおこの額縁部分におけるゲート配線の２層化構造は従来技術で述べたものと同様である。端子領域１９において、配線１８の先端付近はＦＰＣ（不図示）などの外部接続や液晶パネル１０を駆動するドライバ（不図示）が接続される配線端子部２０となっている。

次に、液晶パネル１０を備えた液晶表示装置の製造プロセスについて説明する。大きく分けてアレイ工程、セル工程、モジュール工程の３つの工程がある。アレイ工程とは、第１の透明基板１１を加工してスイッチング素子や配線等が形成される積層膜１３を作り込むアレイ基板の工程である。なお、生産効率向上のため、基板としては複数の液晶パネルが配列されるマザー基板を用いることが好ましい。

次工程のセル工程は、先に出来上がったアレイ基板とこれに対向するＣＦ基板（第２の透明基板１２）との表面処理を行った後、両者を貼り合わせて組み立て、マザー基板から液晶パネル毎に切断し、その２枚の基板の隙間（ギャップ）に液晶を注入して封じ込める工程である。

液晶パネル毎に切断するにはスクライブ・ブレーク法が用いられる。図２において、第２の透明基板１２から切断される端材１２ａを破線で示す。切断は、まず第２の透明基板１２の外面の切断面１２ｂとなる部分をスクライブし、その後切断面１２ｂに対向する第１の透明基板１１の外面を叩いて端材１２ａをブレークさせる。この端材１２ａの切断時に切断面１２ｂの角が積層膜１３に当たると、その衝撃で積層膜１３が剥がれて配線１８が断線するおそれがある。また、切断面１２ｂの一部が欠けてカレットとして積層膜１３上に残ると、後の工程でカレットが挟まり配線１８が断線するおそれがある。従って配線１８を保護するような積層膜１３を設ける必要がある。

最後のモジュール工程は、先に出来上がったアレイ・ＣＦ基板を電気的に制御できるように駆動系の電子回路などを取り付ける工程であり、更に、光源となるバックライトなどの電子部品・材料を取り付ける工程でもある。

以下、アレイ工程で形成される第１の透明基板１１の構成について詳しく説明する。図３は、第１の透明基板１１の構成を示す断面図である。図３の左図は端子領域１９を、右図は表示領域１６を示す。なお、端子領域１９以外の額縁領域１７の断面は端子領域１９の断面と同様とすることができる。

まず、第１の透明基板１１上に、額縁領域１７の少なくとも端子領域１９においては第１の配線１８ａが所定間隔で形成され、表示領域１６においてはゲート配線及びゲート電極２１が形成される。第１の配線１８ａ及びゲート配線、ゲート電極２１は、スパッタ法及びＰＥＰによって２２００Åの厚みに形成される。その材料としては、Ｔａ、ＭｏＴａ、ＭｏＷ、などの合金やＡｌを用いることができる。なお第１の配線１８ａは、表示領域１６に形成されたゲート配線の中の例えば奇数番目の配線と直接に接続している。

なお、第１の配線１８ａ及びゲート電極２１は、その上に重ねる膜の被覆性を良くするためにエッジ部はなだらかな形状、つまり、テーパー形状であることが望ましい。この対応として、ＰＥＰにおけるエッチング工程はガス放電を用いるドライエッチングプロセスを用い、そのガスに酸素を混合し、レジストをエッチングしながら第１の配線１８ａ及びゲート電極２１のエッチングを行う。

次に、額縁領域１７の少なくとも端子領域１９と表示領域１６とにおいて、ゲート絶縁膜２２が形成される。端子領域１９においては、配線端子部２０以外の部分に形成される。ゲート絶縁膜２２は、ＣＶＤ（化学的気相成長）法によって４０００Åの厚みに形成される。その材料としては、ＳｉＮなどを用いることができる。

次に、額縁領域１７の少なくとも端子領域１９において、第１の配線１８ａの間のゲート絶縁膜２２に凹部２２ａが形成される。凹部２２ａはエッチングによって３０００Åの深さに形成される。また、凹部２２ａの平面形状は第２の配線１８ｂ（後述）の形状に形成される。

なお、このゲート絶縁膜２２に形成される凹部２２ａは、このような方法により形成されるもの限定されるわけではない。例えば、前工程のゲート絶縁膜２２を２回の工程により、２層に形成し、１層目をエッチングすることにより、凹部２２ａを形成してもよい。

次に、表示領域１６において、ゲート電極２１の上方の所定位置にアイランド２３が形成される。アイランド２３はＣＶＤ法によって１６００Åの厚みに形成される。その材料としては、アモルファスシリコンなどを用いることができる。

次に、表示領域１６において、アイランド２３上にソース配線（図示していないが、ゲート配線と交差するように形成される）、ソース電極２４及びドレイン電極２５が形成される。そしてこの時、額縁領域１７においても凹部２２ａを埋めるように第２の配線１８ｂが設けられる。これにより額縁領域１７に形成されたゲート配線の２層化構造が行われる。第２の配線１８ｂは、表示領域１６に形成されたゲート配線の中の偶数番目の配線とコンタクトホールを介して電気的に接続される。なお、ソース配線、ソース電極２４及びドレイン電極２５、第２の配線１８ｂはスパッタ法及びＰＥＰによって２０００Åの厚みに形成される。その材料としては、ＡｌやＴｉなどを用いることができる。この工程までで、表示領域１６における１画素ごとにスイッチング素子であるＴＦＴが形成される。

なお、第２の配線１８ｂは第１の配線１８ａと同様にテーパー形状に形成しても良いが、第２の配線１８ｂ上に積層する保護膜２６（後述）を平坦化する観点からは凹部２２ａの端まで埋めるようにする方が望ましい。

また、本実施形態においては、凹部２２ａの深さ（３０００Å）が第２の配線１８ｂの厚みより多少深いが、凹部２２ａの深さと第２の配線１８ｂの厚みとが同じであっても良く、また凹部２２ａの深さよりも配線１８ｂの厚みが多少厚くても問題はない。

また、第２の配線１８ｂをソース電極２４等と同時に形成して、２層化構造をとっているが、別途第２の配線１８ｂを形成する工程を設けて、表示領域１６に形成されたゲート配線と接続させてよいが、工程数が増加してしまう。ただしこの場合、第２の配線１８ｂの厚さを任意に調整可能となる。

次に、額縁領域１７の少なくとも端子領域１９と表示領域１６とにおいて、ＴＦＴなどを保護するための保護膜２６が形成される。端子領域１９においては、配線端子部２０以外の部分に形成される。保護膜２６は、ＣＶＤ法によって２５００Åの厚みに形成される。その材料としては、ＳｉＮなどを用いることができる。

次に、表示領域１６において、樹脂膜２７が形成される。樹脂膜２７は、スピンコートによって２．７μｍの厚みで表面が平坦に形成される。その材料としては、ノボラック系の樹脂などを用いることができる。なお、表示領域１６において樹脂膜２７を設ける理由は、表示領域１６内に格子状に形成された配線と、後述する画素電極２７との間で生じる容量の影響を抑えるためである。特に中大型の液晶表示装置であれば、画素一つ一つの大きさも大きくので、配線と画素電極との間で生じる容量による表示への影響もある程度許容できる。しかしながら携帯電話などに用いられる小型の液晶表示装置の場合、一つの画素が非常に小さいため、配線と画素電極との間で生じる容量が表示へ大きく影響してしまう。そこで保護膜２６の上に更に樹脂膜２７を形成することによって、配線と画素電極との間の距離が大きくなり、配線と画素電極との間で生じる容量も非常に小さくすることができる。

次に、表示領域１６において、画素電極２８が形成される。画素電極２８は、スパッタ法によって１０００Åの厚みに形成される。その材料としてはＩＴＯなどを用いることができる。

このように、額縁領域１７の少なくとも端子領域１９において、第２の配線１８ｂがゲート絶縁膜２２に形成された凹部２２ａを埋めるように設けられることにより、従来、第２の配線１８ｂ上方の保護膜２６の表面に生じていた段差を小さくすることができる。例えば、上記の実施形態ではその段差は凹部２２ａの深さ（３０００Å）から第２の配線１８ｂの厚み（２０００Å）を差し引いた１０００Åの段差が生じることになる。これは従来の段差（第２の配線１８ｂの厚みに相当する２２００Å）より相当小さい値である。従って、額縁領域１７の少なくとも端子領域１９の表面は平坦に近いと言え、透明基板１１、１２の分断時の衝撃や、ガラス粉やカレットなどの異物によって層が剥離するおそれが減少し、配線１８が傷付けられにくくなり、断線しにくくなる。

また、上記の実施形態の１０００Åの段差は従来と異なり窪んでいるので、万一、異物が段差の角に引っかかった場合でも剥離しやすいのは第２の配線１８ｂの周囲の保護膜２６であって、第２の配線１８ｂ上方の保護膜２６は剥がれにくい。従って、配線１８は断線しにくい。

なお、本実施例においては、額縁領域１７に形成されたゲート配線について、２層化構造がとられている。これは通常携帯電話用など小型の液晶表示装置においては、額縁部分のゲート配線を引き回すように形成し、一方の側にゲート配線、ソート配線等を集約させて、ドライバと接続させる、所謂片端子型のものが多いからである。ただし、例えば、このような片端子型の液晶表示装置においても、ゲート配線と交差するソース配線についても、２層化構造を採用してもよい。この場合、例えば、ソース配線の奇数番目を額縁領域に形成された一層目の第１の配線と接続し、ソース配線の偶数番目を額縁領域に形成された２層目の第２の配線と接続する。その際、第１の配線はゲート配線と同工程で作成し、表示領域のソース配線と電気的に接続される。このような構成であれば、高精細化により、額縁領域における隣接するソース配線間の間隔が狭くなったとしても、隣接配線間でのショートを防止することができる。

本発明の液晶表示装置は、２層の配線を有する液晶パネルに利用でき、特に、２枚の透明基板をシール材で貼り合わせた後に透明基板を切断して得られる液晶パネルを備えた液晶表示装置に有効に利用することができる。

（ａ）は本発明の液晶パネルの平面図、（ｂ）は図１（ａ）の領域Ｐの拡大図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１の透明基板の構成を示す断面図である。 従来の２層の配線が形成された基板の断面図である。

符号の説明

１０ 液晶パネル
１１ 第１の透明基板
１２ 第２の透明基板
１５ シール材
１６ 表示領域
１７ 額縁領域
１８ 配線
１８ａ 第１の配線
１８ｂ 第２の配線
１９ 端子領域
２２ ゲート絶縁膜
２３ アイランド
２６ 保護膜

Claims (4)

1. シール材で貼り合わされた第１及び第２の透明基板を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置において、
   第１の透明基板の第２の透明基板と対向する面であって、前記シール材で囲まれた表示領域の外側の額縁領域には、第１の透明基板側から順に、所定間隔で設けられた第１の配線、第１の配線及び第１の透明基板を覆う絶縁膜、前記絶縁膜上であって第１の配線の間に位置する第２の配線、第２の配線及び前記絶縁膜を覆う保護膜が積層され、
   前記額縁領域の一部である端子領域においては、前記絶縁膜の第１の配線の間に凹部が形成され、該絶縁膜に形成された凹部を埋めるように第２の配線が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. シール材で貼り合わされた第１及び第２の透明基板を有する液晶パネルを備えた液晶表示装置において、
   第１の透明基板の第２の透明基板と対向する面であって、前記シール材で囲まれた表示領域の外側の額縁領域には、第１の透明基板側から順に、所定間隔で設けられた第１のゲート配線、第１の配線及び第１の透明基板を覆うゲート絶縁膜、前記ゲート絶縁膜上であって第１のゲート配線の間に位置する第２のゲート配線、第２のゲート配線及び前記ゲート絶縁膜を覆う保護膜が積層され、
   前記額縁領域の一部である端子領域においては、前記ゲート絶縁膜の第１のゲート配線の間に凹部が形成され、該ゲート絶縁膜に形成された凹部を埋めるように第２のゲート配線が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記凹部は、エッチングにより形成されることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 前記凹部の深さが、第２の配線の厚みよりも深いことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の液晶表示装置。

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