JP2013164428A

JP2013164428A - アクティブマトリクス基板および表示装置

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Publication number: JP2013164428A
Application number: JP2010122361A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Tajima; 善光田島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2013-08-22
Also published as: US20130077007A1; US8879040B2; WO2011148734A1

Abstract

【課題】画素電極を形成した後のアレイ検査及び静電気対策の双方を実現する。
【解決手段】基板上に、複数の信号線と、信号線と交差する複数の走査線と、信号線と走査線との交差部近傍に配置されたスイッチング素子と、信号線及び走査線に信号を印加するための複数の入力端子と、入力端子の外側に配置された短絡配線とを備えたアクティブマトリクス基板であって、短絡配線は、幹配線と、幹配線から分岐して各入力端子と接続された複数の枝配線とを有し、短絡配線に各入力端子と幹配線との間を電気的に切断する複数の分離部を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクティブマトリクス基板及び表示装置に関する。より詳しくは、製造工程中に発生する静電気対策や、配線が断線したときの修正対策などに好適なアクティブマトリクス基板及びそれを備えた表示装置に関するものである。

アクティブマトリクス型駆動方式の液晶表示パネルは、例えば、画像の最小単位である各々の画素毎にスイッチング素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称する）が設けられたアクティブマトリクス基板（ＴＦＴアレイ基板とも呼ぶ）と、そのアクティブマトリクス基板に対向して配置するように設けられた対向基板と、それらの両基板の間に設けられた液晶層とを備えている。

アクティブマトリクス基板の検査方法には、大板状態での基板を電気的に検査する手法と、個片状態となったパネルを光学的に検査する手法とがある。

個片状態では、アクティブマトリクス基板と対向基板に挟まれた液晶層への電圧状態をバックライト等で照らすことにより、透過する光量を相対比較することで欠陥の有無を判定できる。しかし、発見された欠陥を修正する場合、対向基板があるためにアクティブマトリクス基板上にある欠陥を完全に修復することができず、又、修正時に生成する異物がパネル内に残り、新たな欠陥の原因となることがある。

大板状態では、アクティブマトリクス基板のみにて処置するため、発見された欠陥は多くの場合完全に修復でき、修正時に生成する異物、配向膜へのダメージも残らない。また、大板状態での検査であれば、工程間時差が少ないため、アクティブマトリクス基板の製造工程の状態を追跡、反映する上で有益な情報が得られ、品質管理に活用することができる。

この大板状態での検査には、各画素に入力した電荷量を逆経路で読出すアレイ検査法や、画素電極の電圧値をニードル状の電極を近接させ非接触で読取る非接触誘導給電（ＩＰＴと略称される）法がある。中小型の携帯を主目的とした表示装置においては、同一外形で画素数が増加する高精細化への開発が進んでおり、ニードル状の電極を用いるＩＰＴ検査法ではニードル状電極の先端のサイズが微細な画素ピッチ化に対応できなくなり、アレイ検査による手法が用いられている。

個片状態、大板状態、いずれのアクティブマトリクス基板も周縁部には、製造工程中に発生する静電気による静電破壊を防ぐために、ショートリングと呼ばれる配線パターンが設けられている。このショートリングは、配向膜付け、ラビング、基板貼り合せ、ガラス分断と云った工程前後での基板操作、及び、工程作業中での静電気破壊を防止する目的として、ゲート線、ソース線、容量線、電源線、制御線などに接続され、通常、パネル組み立て後のスクライブ工程や面取り工程で除去される。

例えば、特許文献１は大板状態のアクティブマトリクス基板にショートリングを形成したものであり、図８に示すように、液晶表示装置の製造工程において、各透明電極および配線を等電位とするための、各配線の端子部１１３同士を電気的に接続する導電性のショートリング１１４を、透明基板を通して照射されるレーザー光により切断することにより、静電気の影響がある工程が終了した後にショートリングを切断できる、と記載されている。

また、特許文献２は大板状態のアクティブマトリクス基板にショートリングを形成したものであり、図９に示すように、接続パターン１１８と、基板接続パターン１２１とのいずれか少なくとも一方に導電接着剤１２３を塗布し、素子基板と対向基板とを正規に貼り合わせて、接続パターン１１８と基板接続パターン１２１との間を導電接着剤１２３によって導通している。このため、配線層１１７と、対向電極１１９とをほぼ同電位とすることができ、両基板間における放電による素子破壊や、配線ラインや対向電極の損傷等を防止することができる、と記載されている。

また、特許文献３は個片化したアクティブマトリクス基板にショートリングを形成したものであり、図１０に示すように、２枚の基板１２４、１２６を貼り合わせ所定の形状に切断分離する工程の直後から駆動用回路との接続を行うまでの間の全部或いは一部の工程を、基板の行電極１２７と列電極１２５の一部或いは全部を電気的に短絡させた状態で流動させるものであり、行電極１２７と列電極１２５とを導電性樹脂１２９で電気的に接続し特定の電極に静電気が集中しないようにすることで、極めて簡単な手段でアクティブマトリクス型電気光学装置の切断分離工程以降での静電破壊を防止でき、製造歩留りを大幅に向上させることができる、と記載されている。

特開平４−２２１９２６号公報特開平１０−６２７３５号公報特開平２−２５１８１７号公報

特許文献１のショートリング１１４や、特許文献２でのショートリングに相当する接続パターン１１８、１２０、１２１は、製造工程の煩雑さを抑止するため、配線や電極等と同時に形成される。しかし、配線や電極を形成すると同時にショートリングを接続する従来の工程では、配線間や電極間に独立した信号を入力できないので、基板状態での検査や欠陥修正等を行うことができなかった。

また、特許文献３では、ショートリングとして導電性樹脂１２９を塗布するため、行電極１２７や列電極１２５を大きく設ける必要があり、狭額縁の液晶表示装置には用いることができなった。また、ショートリングを切り離す際、導電性樹脂１２９をピンセットなどで物理的に剥離できるとされるが、行電極１２７や列電極１２５の表面を傷付けることによる端子間でのリークや汚れによる接続不良や接着不良のおそれがあった。また、このように物理的に剥離が容易な樹脂を工程中に膜付けすることは、以降の工程の作業中に膜剥れを起こし、工程を汚染するおそれがあった。

基板上に、複数の信号線と、信号線と交差する複数の走査線と、信号線と走査線との交差部近傍に配置されたスイッチング素子と、信号線及び走査線に信号を印加するための複数の入力端子と、入力端子の外側に配置された短絡配線とを備えたアクティブマトリクス基板であって、短絡配線は幹配線と、幹配線から分岐して各入力端子と接続された複数の枝配線とを有し、短絡配線に各入力端子と幹配線との間を電気的に切断する複数の分離部を設けた。

本発明のアクティブマトリクス基板によれば、画素電極の形成工程とは別に、各入力端子を容易に短絡させることができる。このため、画素電極の検査や欠陥修正を行った後で、容易に静電気対策を行うことが可能となり、表示品位と歩留りを向上することができる。

アクティブマトリクス基板の構成を示す平面模式図である。実施例１に係る短絡配線の構成を示す平面図である。短絡配線の分離部の構成を示す断面図である。実施例２に係る短絡配線の構成を示す平面図である。短絡配線の分離部の構成を示す断面図である。実施例３に係るアクティブマトリクス基板の構成を示す平面模式図である。予備配線の分離部の構成を示す平面図である。従来のショートリングの構成を示す平面図である。従来のショートリングの構成を示す平面図である。従来のショートリングの構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施例に限定されるものではない。また、本発明の図面において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表わすものとする。

図１は、アクティブマトリクス基板の構成を示す平面模式図である。アクティブマトリクス基板１は、図１に示すように、基板上の表示領域に、表示用配線として、複数の信号線２と、信号線２と交差する複数の走査線３とを備えている。そして、信号線２と走査線３との各交差部近傍に配置されたＴＦＴ等のスイッチング素子４と、スイッチング素子４に接続された画素電極５とを備えている。

表示領域の周辺には、走査線３に接続されたロジック回路６と、信号線２に信号を入力するための入力端子７ａと、ロジック回路６を通じて走査線３に信号を入力するための入力端子７ｂとを備えている。また、これらの入力端子７の外側には、各入力端子７間を短絡させるための短絡配線８を備えている。

図２は、短絡配線８の構成を示す平面図である。短絡配線８は、各入力端子７の相互間を短絡させて製造工程中に発生する静電気による静電破壊を防ぐものであり、図１及び図２に示すように、幹配線８ａと、幹配線８ａから分岐して各入力端子７と接続された複数の枝配線８ｂとを有している。

また、短絡配線８には、各入力端子７と幹配線８ａとを電気的に切断する複数の分離部９が設けられている。この分離部９は、例えば、図２に示すように、各入力端子７と幹配線８ａとに接続された各枝配線８ｂの途中に、後で導電性材料等を塗布して接続可能な間隔、例えば、１０〜１００μｍ程度の間隔を設けたものであって、これによって各枝配線８ｂが幹配線８ａから分離されている。

短絡配線８の幹配線８ａ及び枝配線８ｂには、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、ＩＴＯなどの導電性材料を用いるが、製造工程の複雑化を抑止するため画素電極５と同じ材料を用いて同時に形成してもよい。また、分離部９も、短絡配線８の幹配線８ａと枝配線８ｂと同時にパターン形成してもよい。

本発明のアクティブマトリクス基板１は、短絡配線８を画素電極５と同時に形成した後も、各入力端子７と幹配線８ａとは分離部９で電気的に切断された状態となっており、画素電極５に関するアレイ検査や基板修正を行うことができる。また、分離部９を接続可能な間隔で設けているため、静電気対策は分離部９を導電性材料等で接続することにより容易に行うことができる。

このため、ＴＦＴアレイの個々の画素に就いて欠陥の有無を電気的に調べる手法によって画素電極の検査を行い、欠陥の範疇や座標を迅速、正確に求めることができ、その欠陥情報を基にした欠陥修正を行った後、以降の工程で深刻な影響を与えかねない静電気破壊に対して、容易に防止する対策を施すことが可能となり、表示品位と歩留りを向上することができる。

なお、アクティブマトリクス基板１は、図２の破線Ｂ−Ｂ部で、短絡配線８を切断することにより、最終的に複数の入力端子７が短絡配線８から切り離されて、各入力端子７に信号を入力することが可能となる。

図３は、図２の破線Ａ−Ａ部に示す分離部９の断面図である。静電気対策を行うときは、例えば、分離部９を導電性インク１５で接続することにより、分離されていた枝配線８ｂ間を導通させ、複数の入力端子７に相応する枝配線８ｂを通じて幹配線８ａに短絡させる。これにより、複数の入力端子７間を容易に電位差の生じない状態にして、以降の液晶工程で帯電した静電気が一気に放電する所謂サージ電流等による絶縁層破壊を防止することができる。

分離部９に塗布する導電性インク１５には、対向基板を貼り合せたときに対向基板と接触しないよう、数μｍ以下の膜厚にできる銀などの金属ナノ粒子が溶剤中に分散しているものが有効である。また、金属ナノ粒子の表面が、低分子による被覆層で覆われて凝集が抑制された状態となっており、１００℃〜２００℃程度の低い温度で数分間程度の短い時間で加熱処理することにより、被覆層が金属ナノ粒子から離脱するとともに溶剤と一緒に蒸発して、金属ナノ粒子からなる導電パターンを形成できることから、工程を煩雑にすることなくショートリングと接続した基板が得られる。

図３に示すように、固体に接触する液体の接触角θは、液体（導電性インクの溶剤）の表面張力γｌ、固体（下地の絶縁膜）の表面張力γｓ、固体／液相の界面張力γｓｌとすると、下記の式１で表わされるように、下地との濡れ性の良く密着力の高い液体ほど、θは小さくなり周辺に広がりやすくなる。

下地と塗布剤との接触角を低くするには、塗布剤の表面張力γｌを下げればよいが、塗布剤が下地と強く密着できても、濡れ性を上げたことで配線間を跨ぐほどに基板上に広がっては意味がなくなる。下地と塗布剤との接触角を大きくするには、塗布剤の表面張力γｌを上げる、乃至は、下地の表面エネルギーγｓを小さくするようにすればよいが、例えば、ハロゲン化等による撥水化の表面処理等を施すと、塗布剤が下地との密着力を失ってしまう。従って、塗布剤の固化後の形状、下地との密着度を考慮して、適宜、塗布剤の粘度が調整される。一般的に、ナノ粒子塗布剤の溶剤として、炭素数が６〜１０程度の低級アルコール、或いは、これらに相応する粘度となるよう添加剤を調製された水性の溶液が用いられる。

基板を加熱することにより、塗布剤中の溶媒は金属ナノ粒子をコーティングしていた有機化合物を伴って気化、蒸散する。このとき残されて裸状となった金属ナノ粒子は、融点に達していない低い温度からでも、互いが接触した直後から凝集し、バルクに相当する電気伝導性能が発現する。

アクティブマトリクス基板１において、塗布された導電性インク１５が分離部９の外側に広がると、リーク不良等の不都合が生じるおそれがあるため、図３に示すように、分離部９の下部をすり鉢状の凹部１４にして、導電性インク１５の広がりを抑制している。凹部１４は、例えば、下地の絶縁膜１３として光硬化性樹脂を用いて露光・現像処理により形成することができる。

凹部１４を設けることにより、塗布された導電性インク１５はすり鉢の傾斜角に沿って中央部に後退して集まるため、導電性インク１５と下地の絶縁膜１３との接触角θが大きくなり、外側に広がろうとする力を抑制できる。

上記のように、凹部１４を設けた分離部９に、金属ナノ粒子により構成される導電性インク１５を塗布すると、数１０μｍ程度の最小線幅の微細導電パターンを形成することが可能となり、導電性インク１５が分離部９の外側に広がることを防止し、リーク不良等の不都合の発生を回避することができる。

図４は、実施例２におけるアクティブマトリクス基板の短絡配線８の構成を示す平面図であり、また、図５は、図４の破線Ａ−Ａ部に示す分離部９の断面図である。実施例１との違いは、短絡配線８における分離部９の位置と形状が異なるだけであり、他の構成については同じであるため、詳細な説明は省略する。

実施例２のアクティブマトリクス基板では、図４に示すように、短絡配線８において幹配線８ａの分岐部毎に分離部９が設けられており、各入力端子７と幹配線８ａとの間を電気的に切断している。幹配線８ａは配線幅を広く設けることができ、幹配線８ａの分岐部には分離部９とその凹部１４を矩形状に大きく形成することができる。

分離部９の凹部１４を矩形状に形成することにより、図５に示すように、枝配線８ｂの端部を凹部１４の内部に延長して配置しやすくなり、導電性インク１５との接触面積を増やして、電気的な接続を良好なものにすることができる。また、枝配線８ｂの全体の長さを短くできるため、図４の破線Ｂ−Ｂで示す切断線から外側の廃棄部分が小さくなり、ガラス基板などを無駄にすることなく有効に利用することができる。

図６は、実施例３におけるアクティブマトリクス基板であり、実施例１や実施例２の短絡配線８で示した分離部９の構成を、走査線３や信号線２の断線欠陥を修正する予備配線に用いたものである。

実施例３のアクティブマトリクス基板１は、図６に示すように、基板上の表示領域に、表示用配線として、複数の信号線２と、信号線２と交差する複数の走査線３とを備えている。そして、信号線２と走査線３との各交差部近傍に配置されたＴＦＴ等のスイッチング素子４と、スイッチング素子４に接続された画素電極５とを備えている。また、表示領域の周辺には、信号線２や走査線３の断線に備えて、予備の配線として予備配線１６を備えている。

予備配線１６は、表示用配線の一部が断線したときに、断線個所から先のスイッチング素子４に対して、信号を迂回させて非入力側から入力するものであり、表示用配線の入力側から非入力側に信号を迂回させる幹配線１６ａと、幹配線１６ａから分岐して各表示用配線の入力側または非入力側に接続された複数の枝配線１６ｂとを有している。このような予備配線１６は、例えば、画素電極５と同じ透明導電膜を用いて形成されている。

また、予備配線１６には各表示用配線と幹配線１６ａとの間を電気的に切断する複数の分離部９が設けられている。この分離部９は、図６に示すように、各枝配線１６ｂの途中に、後で導電性材料等を塗布して接続可能な間隔、例えば、１０〜１００μｍ程度の間隔を設けたものであって、これによって各枝配線１６ｂが幹配線１６ａから分離されている。

上記の構成において、例えば、図６の×印に示すように、信号線２の一部が断線した場合、断線した信号線２の入力側で接続された枝配線１６ｂと、非入力側で接続された枝配線１６ｂにおいて、それぞれの枝配線１６ｂに設けられた分離部９に導電性インク１５を塗布して枝配線１６ｂを導通させる。これにより、断線した信号線２の入力信号の一部を、図６の矢印に示すように、入力側から予備配線１６に迂回させて、断線個所（×印）以遠のスイッチング素子４に対して信号を非入力側から入力することができる。

図７は、枝配線１６ｂに設ける分離部９の平面図を示している。実施例１や実施例２で示した分離部９と同様の構成を用いることもできるが、例えば、図７に示すように、分離部９の凹部１４を球形にして、一方の枝配線１６ｂの先端を凹部１４の縁に沿ってＵ字状に形成して配置し、他方の枝配線１６ｂの先端を凹部１４の中央部に配置する構成であってもよい。

修正の接続で用いられる箇所は表示部近くであり、焼成後に表示品位を劣化させるような残渣が残らないよう導電性インクの組成は極めて厳しく制約される。図７の分離部９の構成によれば、塗布された導電性インク１５は球形に凝縮すればよく、導電性インク１５が制約された組成のために比較的高めの表面張力であっても、分離部９を小さくしても枝配線１６ｂのそれぞれの先端を導電性インク１５で確実に接続することが可能となる。このため、予備配線１６のように細い配線が狭間隔で配置されている箇所にも分離部９を設けることができる。

又、信号線２と走査線３が短絡して十字線となっている欠陥であっても、短絡している箇所を挟むようにして信号線２をレーザー修正装置により切断し、一旦、信号線２を断線状態として十字線となるリーク箇所を切り離した後、先に述べた信号線２の断線の解消方法に従って予備配線接続を行なうことで表示を正常にすることができる。

以上、上記各実施例について説明を行ったが、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、各実施例において示した分離部９の構成は、他の実施例の分離部９の構成と組合わせて実施することも可能である。また、短絡配線の分離部、予備配線の分離部として説明したが、本発明は、選択的に接続を必要とする配線において、幅広く実施できるものである。

１アクティブマトリクス基板
２信号線
３走査線
４ＴＦＴ
５画素電極
６ロジック回路
７、７ａ、７ｂ入力端子
８短絡配線
９分離部
１３絶縁膜
１４凹部
１５導電性インク
１６予備配線
１１１透明基板
１１３端子部
１１４ショートリング
１１７配線層
１１８接続パターン
１１９対向電極
１２０領域接続パターン
１２１基板接続パターン
１２２シール材
１２３導電接着剤
１２４上基板
１２５列電極
１２６下基板
１２７行電極
１２８接着剤層
１２９導電性樹脂

Claims

基板上に、複数の信号線と、前記信号線と交差する複数の走査線と、前記信号線と前記走査線との各交差部近傍に配置されたスイッチング素子と、前記信号線及び前記走査線に信号を印加するための複数の入力端子と、前記入力端子の外側に配置された短絡配線とを備えたアクティブマトリクス基板であって、
前記短絡配線は、幹配線と、前記幹配線から分岐して前記各入力端子と接続された複数の枝配線とを有し、
前記短絡配線に前記各入力端子と前記幹配線との間を電気的に切断する複数の分離部を設けたことを特徴するアクティブマトリクス基板。
基板上に、複数の信号線と、前記信号線と交差する複数の走査線と、前記信号線と前記走査線との各交差部近傍に配置されたスイッチング素子と、前記信号線及び前記走査線との交差部領域の外側に配置された予備配線とを備えたアクティブマトリクス基板であって、
前記予備配線は、幹配線と、前記幹配線から分岐して前記各表示用配線と接続された複数の枝配線とを有し、
前記予備配線に前記各表示用配線と前記幹配線との間を電気的に切断する複数の分離部を設けたことを特徴するアクティブマトリクス基板。
前記分離部を前記各枝配線の途中に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のアクティブマトリクス基板。
前記分離部を前記幹配線の各分岐部に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のアクティブマトリクス基板。
前記分離部を凹状に形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。
前記分離部を導電性インクで接続することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。
請求項１から６のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板を備えることを特徴とする表示装置。