JP2011100011A - 表示装置 - Google Patents

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茂昭 野海
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Abstract

【課題】表示装置を構成するアレイ基板の異なる配線層の接続構造において、接続部材が酸化物導電膜では、耐腐食性に優れるが、接続抵抗が高抵抗という問題があった。接続部材が金属膜の場合は、接続抵抗は低抵抗であるが、シール材より外側の領域では、大気中に含まれる水分の影響で腐食が起き易いという問題があった。
【解決手段】 液晶表示装置100は、走査配線2、信号配線5と同一層からなる異なる2層を電気的に接続する接続部M、Nにおいて、接続部材8を、シール材40に囲まれた領域51の接続部Mでは、低抵抗な金属膜からなる接続部材8aで構成することにより、接続抵抗の低抵抗化を図り、シール材40より外側の領域56の接続部Nでは、少なくとも表面が側壁面も含めて耐腐食性に優れた酸化物導電膜からなる接続部材8bで構成することにより、耐腐食性を向上する。
【選択図】 図1

Description

この発明は、表示装置において、アレイ基板上の層の異なる配線の接続構造に関するものである。特に、半透過型液晶表示装置に好適なものである。
近年、従来のブラウン管に代わって、液晶、エレクトロルミネセンス、微粒子や油滴を用いた電子ペーパー等の原理を利用した薄型で平面形状の表示パネルを有する新しい表示装置が多く使用されるようになった。これらの新しい表示装置の代表である液晶表示装置は、薄型、軽量だけでなく、低電圧駆動できる特徴を有している。液晶表示装置は、2枚の基板の間のシール材に囲まれた領域に表示媒体の液晶を封入して形成される。片方の基板は、複数の画素がマトリクス状に配置されて表示領域を構成するアレイ基板である。もう片方の基板は、カラーフィルタや遮光膜(ブラックマトリクス)、対向電極等が形成されたカラーフィルタ基板である。なお、液晶モードによっては、対向電極はアレイ基板に形成される。
薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)型液晶表示装置は、アレイ基板上の各画素に、スイッチング素子であるTFTが設けられ、各画素が独立して液晶を駆動する電圧を保持できるので、クロストークの少ない高画質な表示が可能である。また、各画素には、TFTのON、OFFを制御する走査配線(ゲート配線)と、画像データ入力用の信号配線(ソース配線)を設ける必要がある。各画素は走査配線と信号配線に囲まれた領域が対応する。
特に、半透過型液晶表示装置は、各画素に透過領域と反射領域の両方を設け、画素電極を透過電極と反射電極の2種類構成とすることで、屋内ではバックライトを利用した明るい表示が可能な透過モードとして、屋外では太陽光等の外光を利用して反射モードとして利用できるものである。例えば、特許文献1に開示されている。半透過型液晶表示装置は、特に、使用場所や時間帯によって、周囲の明るさ環境が大幅に変わる携帯機器や、車載用途に好適なものである。
これらの液晶表示装置は、少ない製造工程を実現するために、回路構成において、走査配線の層と、信号配線の層を電気的に接続する必要がある接続部では、絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して、画素電極の層からなる接続部材で接続する接続構造が、例えば、特許文献2、3に開示されている。
特開2009−008892号公報 特開平11−242241号公報 特開平10−319433号公報
しかしながら、従来の接続構造では、接続部材が、透過型の画素電極の層で使用されるITO(Indium Tin Oxide)等の酸化物導電膜では、耐腐食性に優れるが、接続抵抗が高抵抗という問題があった。接続部材が、走査配線、信号配線、または反射型の画素電極の層で使用されるAl、Ag、Cr、Mo、Ta、Ti、W、Cu等、およびこれらの合金の金属膜の場合は、接続抵抗は低抵抗であるが、シール材より外側の領域では、大気中に含まれる水分の影響で腐食が起き易いという問題があった。
この発明は、上記の様な問題点を解決するためになされたものであり、特に、接続部の低抵抗化と、耐腐食性に優れた表示装置を提供することを目的としている。
本発明の表示装置は、接続部の接続部材を領域によって異なる構成とするもので、シール材に囲まれた領域内では、低抵抗な金属膜で構成し、シール材より外側の領域では、少なくとも表面が側壁面も含めて耐腐食性に優れたITO等の酸化物導電膜で構成するものである。
本発明によれば、シール材に囲まれた領域内の接続部は、接続抵抗の低抵抗化を図ることができ、シール材より外側の領域の接続部は、耐腐食性に優れた表示装置を得ることができる。
実施の形態1に係る液晶表示装置を模式的に示す平面図である。 実施の形態1に係る液晶表示装置のシール材で囲まれた領域内の接続部を示す平面図である。 図2のA−A断面を示す断面図である。 実施の形態1に係る液晶表示装置のシール材より外側の領域の接続部を示す平面図である。 図4のB−B断面を示す断面図である。 図1の保護回路部L1を示す等価回路図である。 図1の保護回路部L2を示す等価回路図である。 図1の簡易点灯検査回路を示す等価回路図である。 実施の形態2に係る液晶表示装置のシール材より外側の領域の接続部を示す平面図である。 図9のC−C断面を示す断面図である。 実施の形態3に係る液晶表示装置のシール材より外側の領域の接続部を示す平面図である。 図11のD−D断面を示す断面図である。
以下、本発明の表示装置についての実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態を説明するための各図において、同一符号は、同一または相当部分を示しているので、原則として重複する説明は省略する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る液晶表示装置を模式的に示す平面図である。実施の形態1の表示装置は、代表的な液晶表示装置100である。はじめに、液晶表示装置100の構成を簡単に説明する。
アレイ基板10は、ガラス、プラスチック等の透明基板1上に、複数の画素30がマトリクス状に配置された表示領域50が設けられる。そして、表示領域50が含まれるシール材で囲まれた領域51と、シール材40の領域と、シール材より外側の領域56とに分けられる。
シール材より外側の領域56には、COG(Chip On Glass)技術により、走査配線用駆動回路70と、信号配線用駆動回路75が実装されている。また、アレイ基板10の端部には、走査配線用駆動回路70、および信号配線用駆動回路75に基準電圧、クロック、制御信号、画像データ等を供給する外部回路と接続するために、図示していないが、フレキシブル基板90、95と接続される複数の端子が設けられている。
小型パネルでは、配線の総本数が比較的少ないので、走査配線用駆動回路70と信号配線用駆動回路75を一体化した駆動回路が使用されることが多い。また、フレキシブル基板90、95も、まとめて1個にすることが多い。
走査配線2、信号配線5は、それぞれ、走査配線用駆動回路70、信号配線用駆動回路75の出力部と接続されている。
画素30は、走査配線2と、これに並行して走査配線2と同一層からなる共通配線22が形成されている。走査配線2と共通配線22の上にはゲート絶縁膜が形成される。ゲート絶縁膜上には、信号配線5が、走査配線2と交差するように形成される。また、各画素30には、TFTと、TFTを介して信号配線5に接続される画素電極7が形成される。また、液晶に印加する電圧を保持するために、共通配線22と画素電極7との重なり領域に保持容量が形成されている。
アレイ基板10の表示領域50に対向して、カラーフィルタ、遮光膜、対向電極等が形成されたカラーフィルタ基板20が、シール材40で貼り合わされている。また、アレイ基板10とカラーフィルタ基板20との数μm程度の隙間には液晶が封入されている。
シール材で囲まれた領域51内において、共通配線22は、表示領域50の左右両端で、共通引き出し配線24により共通に接続されている。ここで、共通配線22は走査配線2と同一層で、共通引き出し配線24は信号配線5と同一層から形成される。このため、共通配線22と共通引き出し配線24の異なる2つの層を電気的に接続する接続部Mが形成されている。
シール材より外側の領域56では、表示領域50を取り囲むように、製造工程中における静電気対策のために、ショートリング2b、5bが設けられている。走査配線2と同一層からなるショートリング2bと、信号配線5と同一層からなるショートリング5bとは、異なる2つの層を電気的に接続する接続部Nが形成されている。ここでは、表示領域50の角部近傍の4箇所に接続部Nが設けられている。
また、詳細は後述するが、シール材より外側の領域56には、簡易点灯検査回路が、走査配線用駆動回路70、信号配線用駆動回路75が実装される領域に形成されており、このための簡易点灯検査用端子領域Tがある。
次に、図2〜5を用いて、本発明の作用、効果について詳述する。図2は、実施の形態1に係る液晶表示装置のシール材で囲まれた領域内の接続部を示す平面図である。図3は、図2のA−A断面を示す断面図である。図4は、実施の形態1に係る液晶表示装置のシール材より外側の領域の接続部を示す平面図である。図5は、図4のB−B断面を示す断面図である。
はじめに、図2、3を用いて、シール材で囲まれた領域51内の接続部Mの構造について説明する。ここでは、共通配線22と共通引き出し配線24とは、ゲート絶縁膜3と保護膜6に空けられたコンタクトホール11aと、保護膜6に空けられたコンタクトホール12aを介して、接続部材8aで電気的に接続されている。ゲート絶縁膜3は窒化膜、酸化膜等からなる。また、保護膜6は、ここでは、2層構造となっており、下層6aは窒化膜、酸化膜等からなり、上層6bは有機樹脂膜からなっている。なお、保護膜6は単層構造でも構わない。また、保護膜6がなく、コンタクトホール12aがない接続構造も可能である。
このシール材で囲まれた領域51では、接続部材8aは大気に触れないので、耐腐食性よりも、接続抵抗の低抵抗化を優先して、Al、Ag、Cr、Mo、Ta、Ti、W、Cu等、およびこれらの合金の金属膜で形成する。反射型の液晶表示装置100では、画素電極7と同一層で形成すれば製造工程の増加はない。また、半透過型の液晶表示装置100では、画素電極7の内、反射領域の反射電極と同一層で形成すれば製造工程の増加はない。
接続部材8aを、金属膜とすることにより、接続抵抗が低抵抗化でき、例えば、Al、Ag、Cr、Mo、Ta、Ti等、およびこれらの合金の金属膜であれば、走査配線2や信号配線5に使用されるAlNiNd合金との接続抵抗は、酸化物導電膜であるITOとAlNiNd合金との接続抵抗の約1/2以下にできる。あるいは、同一抵抗値ならば、接続部Mに必要な領域面積を小さくできるので、表示領域50の外側の額縁領域の幅を小さくすることができる。
次に、図4、5を用いて、シール材より外側の領域56における接続部Nの構造について説明する。ショートリング2b、5bは、製造工程中における静電気対策のために設けられるものである。ショートリング2bは、走査配線2と同一層からなり、ショートリング5bは、信号配線5と同一層から形成される。そして、ショートリング2bとショートリング5bは、表示領域50の角部近傍の4箇所の接続部Nで接続されている。
接続部Nのように、シール材より外側の領域56では、大気に触れるので、接続部材8bは、低抵抗化よりも耐腐食性を優先して、ITO等の酸化物導電膜で形成する。透過型の液晶表示装置100では、画素電極7と同一層で形成すれば製造工程の増加はない。また、半透過型の液晶表示装置100では、画素電極7の内、透過領域の透過電極と同一層で形成すれば製造工程の増加はない。
このように、シール材より外側の領域56の接続部Nの構造は、接続部材8の膜組成は異なるが、その他は基本的に、図2、3のシール材40に囲まれた領域51の接続部Mと同等である。
シール材より外側の領域56の他の接続部のある領域として、保護回路部L1、L2がある。ショートリング5bは走査配線2と保護回路部L1を介して共通に接続される。ショートリング2bは信号配線引5と保護回路部L2を介して共通に接続される。
図6は、図1の保護回路部L1を示す等価回路図である。図7は、図1の保護回路部L2を示す等価回路図である。
図6の保護回路部L1において、ショートリング5bは、走査配線2と保護回路を介して接続されている。保護回路は、整流方向が逆向きの2つのダイオードを並列接続した構造である。通常使用する電圧では殆ど電流が流れず、静電気のような±数十V以上の高電圧が印加されたときに電流が流れるようになっている。
この保護回路を構成するダイオードは、画素30のTFTと同時に形成でき、TFTのゲート電極とソース電極を接続する接続部81、またはドレイン電極と接続する接続部82を設けることで形成することができる。
図7の保護回路部L2において、ショートリング2bは、信号配線5と保護回路を介して接続されている。保護回路L2は、保護回路部L1と同様に、整流方向が逆向きの2つのダイオードを並列接続した構造である。
この保護回路L2のダイオードも、画素30のTFTと同時に形成でき、TFTのゲート電極とソース電極を接続する接続部83、またはドレイン電極と接続する接続部84を設けることで形成することができる。また、ソース電極、ドレイン電極は信号配線5と同一層からなるので、走査配線2と同一層からなるショートリング2bとを接続するために、接続部85も設けられている。
以上のように、ショートリング2bとショートリング5bは、表示領域50の角部近傍の4箇所の接続部Nで電気的に接続されて、リング形状となっている。そして、静電気が走査配線2、または信号配線5に生じても、静電気の電荷は、保護回路部L1、またはL2を介してショートリング2b、またはショートリング5bに分散されるので、画素30のTFTの静電気破壊を防止することができる。
また、ショートリング2bとショートリング5bの接続部Nも、図4、5のような単純な接続でなく、保護回路部L1、L2と同様な保護回路を有する構成とすることもできる。
なお、実施の形態1では、ショートリング2b、5bの接続部Nや、保護回路部L1、L2は、シール材より外側の領域56に配置したが、シール材で囲まれた領域51に配置することもできる。特に、接続部材8bは酸化物導電膜であり高抵抗であるので、低抵抗が望ましい接続部は、シール材で囲まれた領域51内に配置することが望ましい。
次に、シール材より外側の領域56の他の接続部のある領域として、簡易点灯検査回路について詳述する。ここでは、簡易点灯検査回路は、シール材より外側の領域56に配置しているが、これは、走査配線用駆動回路70、および信号配線用駆動回路75が実装される下部のアレイ基板10の空き領域を有効活用でき、額縁幅が小さくできるためである。
図8は、図1の簡易点灯検査回路を示す等価回路図である。走査配線用駆動回路70と信号配線用駆動回路75の実装される領域に、簡易点灯検査回路が形成されている。また、このための簡易点灯検査用端子領域Tがある。
走査配線用駆動回路70の出力部と入力部に対応した出力端子71と入力端子72の間の空き領域に、走査配線用簡易点灯検査回路が形成されている。走査配線用簡易点灯検査回路は、走査配線と同一層からなる検査信号線61により各走査配線2に接続されたTFT1が同時にON、OFF制御される。また、走査配線2の偶数番と奇数番を、独立してON、OFF制御できるように、検査信号線62a、62bに分かれている。簡易点灯検査用端子領域Tには、検査信号線61、62a、62b用の簡易点灯検査用端子63、64a、64bが設けられている。
ここで、走査配線用簡易点灯検査回路は、走査配線2とTFT1のドレイン電極を接続する接続部86、およびソース電極と、走査配線と同一層からなる検査信号線62a、62bとを接続する接続部87a、87bが設けられている。この接続部86、87a、87bの構造は、図4、5と同等なものである。
また、信号配線用駆動回路75用の出力部と入力部に対応した出力端子76と入力端子77の間の空き領域に、信号配線用簡易点灯検査回路が形成されている。信号配線用簡易点灯検査回路は、走査配線と同一層からなる検査信号線66により各信号配線5に接続されたTFT2が同時にON、OFF制御される。また、信号配線5の3原色のRGBに対応して3本毎に、各原色で独立した階調信号を入力できるように、3本の走査配線と同一層からなる検査信号線67r、67g、67bに分かれている。
簡易点灯検査用端子領域Tには、検査信号線67r、67g、67b、66用の簡易点灯検査用端子63、65r、65g、65bが設けられている。簡易点灯検査用端子63は、走査配線用簡易点灯検査回路と信号配線用簡易点灯検査回路のTFT1、TFT2の両方を同時にON、OFF制御するように兼用しているが、別々に端子を設けてもかまわない。
ここで、信号配線用簡易点灯検査回路は、信号配線5とTFT2のソース電極を接続する接続部88r、88g、88bが設けられている。この接続部88r、88g、88bの構造は、図4、5と同等なものである。
以上のように、実施の形態1では、シール材で囲まれた領域51と、シール材より外側の領域56で接続部材8の膜組成が異なっており、接続抵抗の低抵抗化と、耐腐食性の向上の両立を図ることができる。
なお、シール材40の領域の接続部材8は、シール材40で保護されるので、シール材より外側の領域56よりは腐食が起き難いので、目的に応じて、低抵抗化か耐腐食性の重視する方の膜組成を選択すればよい。
実施の形態2.
図9は、実施の形態2に係る液晶表示装置のシール材より外側の領域における接続部を示す平面図である。図10は、図9のC−C断面を示す断面図である。
シール材より外側の領域56の接続部において、コンタクトホール11b、12bの底の部分で、走査配線2または信号配線5と同一層との接続部のみ、Al、Ag、Cr、Mo、Ta、Ti等、およびこれらの合金の金属膜8cを形成し、その上層にITO膜等の酸化物導電膜を用いて接続部材8bを形成する。金属膜8cは酸化物導電膜からなる接続部材8bに完全に覆われているので、シール材より外側の領域56には、金属膜8cは表面に側壁面も含めて露出しない。なお、金属膜8cは、コンタクトホール11b、12bの底の部分だけでなく、その周囲のコンタクトホール11b、12bの側壁面の一部に延在して形成されていてもよい。
このように、ショートリング2b、5bを構成する下層の走査配線2、信号配線5と同一層の金属膜と接続するコンタクトホール11b、12bの底の部分に金属膜8cを形成して、上層を酸化物導電膜からなる接続部材8bで覆う。これにより、酸化物導電膜との接続抵抗が高い金属膜(例えば、Al)をショートリング2b、5bに使用する場合に、酸化物導電膜との接続抵抗が低い金属膜8c(例えば、Ti、Mo)を介在させることで、実施の形態1よりも接続部の接続抵抗が小さくでき、耐腐食性も確保することができる。
半透過型の液晶表示装置100では、接続部材8bは、画素電極7の透過領域の透過電極と同一層で形成し、金属膜8cは、画素電極7の反射領域の反射電極と同一層で形成すれば製造工程の増加はない。ただし、透過電極の層形成は、反射電極の層形成より後工程とする必要がある。
ここでは、両方のコンタクトホール11b、12bの両方の底部に金属膜8cを形成したが、酸化物導電膜との接続抵抗が高い金属膜との組み合わせとなる一方の底部のみに形成する構造でもよい。
実施の形態3.
図11は、実施の形態3に係る液晶表示装置のシール材より外側の接続部を示す平面図である。図12は、図11のD−D断面を示す断面図である。
図11、12に示すように、実施の形態3では、シール材40の外側の大気に触れる接続部の接続部材8cは、下層の大部分に金属膜8cが形成された構成である。ショートリング2bとショートリング5bは、コンタクトホール11b、12bを介して、Al、Ag、Cr、Mo、Ta、Ti等、およびこれらの合金の金属膜8cで接続され、さらに、この上層をITO膜等の酸化物導電膜からなる接続部材8bで覆う構造である。酸化物導電膜からなる接続部材8bは金属膜8cよりも大きく全体を覆っており、金属膜8cは側壁面も含めて表面に露出しない。
実施の形態3では、シール材より外側の領域56の接続部においても、金属膜8cにより、シール材で囲まれた領域51の接続部と略同等の低抵抗が実現できるとともに、表面に露出する接続部材8cが側壁面も含めて酸化物導電膜で形成されているので、表面に金属膜8cが露出せず、耐腐食性も確保できる。
半透過型の液晶表示装置100では、接続部材8bは、画素電極7の透過領域の透過電極と同一層で形成し、金属膜8cは、画素電極7の反射領域の反射電極と同一層で形成すれば製造工程の増加はない。ただし、透過電極の層形成は、反射電極の層形成より後工程とする必要がある。
また、以上の実施の形態では、走査配線用駆動回路70、信号配線用駆動回路75の出力部に対応する出力端子71、76は、それぞれ、走査配線2、信号配線5と同一層で構成した場合を示したが、シール部40に囲まれた領域51内に、接続部を設けて走査配線2または信号配線5をどちらか一方の層に変換する接続部を設けた表示装置100にも適用できる。これにより、駆動回路70、75の出力部と接続するアレイ基板10上の出力端子71、76の高さ、構造を同一にできる利点がある。
また、以上の実施の形態では、COG実装の場合を示したが、TAB(Tape Automated Bonding)実装や、画素30のTFT形成と同時にアレイ基板上10に駆動回路をポリシリコン等のTFTで形成した表示装置100にも適用できる。特に、アレイ基板上10に駆動回路を形成する場合は、シール材より外側の領域56に配置される駆動回路に、走査配線2の層と信号配線5の層を接続する接続部が多く存在するので特に有効である。
また、以上の実施の形態では、2枚の基板の間のシール材40に囲まれた領域51に、表示媒体として液晶を封入した液晶表示装置100の場合を示したが、表示媒体は液晶に限られない。例えば、表示媒体として微粒子や油滴等を封入した、一般に電子ペーパーと呼ばれる表示装置にも適用できる。
2 走査配線
2b ショートリング
5 信号配線
5b ショートリング
7 画素電極
8、8a、8b 接続部材
8c 金属膜
10 アレイ基板
11、11a、11b、12、12a、12b コンタクトホール
20 カラーフィルタ基板
22 共通配線
24 共通引き出し配線
30 画素
40 シール材
50 表示領域
51 シール材で囲まれた領域
56 シール材より外側の領域
70 走査配線用駆動回路
75 信号配線用駆動回路
100 液晶表示装置
L1、L2 保護回路部
M、N 接続部
T 簡易点灯検査回路端子領域

Claims (4)

  1. 一対の基板間の隙間に、シール材で囲まれて封入される表示媒体を有し、
    片方の前記基板上に、走査配線と、これに交差して形成される信号配線と、
    スイッチング素子と、画素電極とを有する画素がマトリクス状に配置されて表示領域を構成している表示装置において、
    前記走査配線の層と前記信号配線の層とを、絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して、接続部材で電気的に接続し、
    前記接続部材は、前記シール材で囲まれた領域では、金属膜で形成され、
    前記シール材より外側の領域では、少なくとも表面に露出する部分が側壁面も含めて酸化物導電膜で形成されていることを特徴とする表示装置。
  2. 接続部材は、シール材より外側の領域では、
    少なくとも絶縁膜に設けられたコンタクトホールの底の接続部分では、
    酸化物導電膜と、前記走査配線の層または前記信号配線の層との間に、金属膜が介在していることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 接続部材は、シール材より外側の領域では、
    平面視において、前記酸化物導電膜よりも小さい大きさの金属膜が、前記酸化物導電膜の下に直接覆われて形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示装置。
  4. 画素電極は、反射電極と透過電極を有し、接続部材は、シール材で囲まれた領域では、
    前記反射電極の層からなり、前記シール材より外側の領域では、
    少なくとも表面が前記透過電極の層からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の表示装置。
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