JP3552780B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は画素電極やスイッチング素子が集積形成された表示画面に加えて周辺の駆動回路部も一対的に形成されたアクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。より詳しくは、画素電極や駆動回路部が形成された駆動基板と、対向電極が形成された対向基板とを互いに接合するシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の一例を示す模式的な平面図である。図示する様に、液晶表示装置は駆動基板１０１と対向基板１０２とを接着部材１０３で互いに貼り合わせたパネル構造を有し、両基板１０１，１０２の間隙には液晶が保持されている。駆動基板１０１側には、画素電極やスイッチング素子が集積形成された中央領域が設けられており、表示画面１０４を構成する。又、表示画面１０４を囲む周辺領域には、スイッチング素子を駆動する駆動回路部が薄膜トランジスタ等により集積形成されている。この従来例では、駆動回路部が水平駆動回路１０５と第一垂直駆動回路１０６と第二垂直駆動回路１０７とに分かれている。この従来例では、対向基板１０２の外周部に沿って接着部材１０３が配設されており、駆動基板１０１と接合して密封された内部空間１０８を構成する。この内部空間１０８に液晶が封入されている。図から明らかな様に、この従来例では内部空間１０８に表示画面１０４の他駆動回路部も包含されている。
【０００３】
図５は、従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の他の例を示す模式的な平面図である。基本的には、図４に示した先の従来例と同一の構造を有しており、対応する部分には対応する参照番号を付して理解を容易にしている。異なる点は、接着部材１０３が中央領域の表示画面１０４と周辺領域の駆動回路部との間に沿って連続的に配設されている事である。従って、この従来例では接着部材１０３で囲まれた内部空間に表示画面１０４のみが含まれ、駆動回路部は大気側の外部空間に位置している。この為、水平駆動回路１０５、第一垂直駆動回路１０６、及び第二垂直駆動回路１０７と、表示画面１０４とを接続する配線１０９は接着部材１０３の帯を横切る様にパタニングされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した従来構造では、周辺領域に位置する駆動回路部のさらに外側に、接着部材１０３を配設する為のシール領域を設けなければならず、駆動基板１０１のチップサイズが大型化するという課題がある。駆動基板１０１はスイッチング素子や駆動回路部の薄膜トランジスタを集積形成した薄膜半導体装置であり、通常のＬＳＩプロセスにより製造される。従って、チップサイズが大きくなるほどウェハから切り出される個数が少なくなり、コスト的に不利である。駆動基板１０１の外径寸法に比べ、表示画面１０４の有効寸法がかなり小さくなっており、基板面の有効活用がなされていない。加えて、図４に示した従来構造では、接着部材１０３によって囲まれた内部空間１０８に、表示画面１０４に加え周辺駆動回路部も包含されている。さらに、この内部空間１０８には液晶も充填されている。従って、水平駆動回路１０５、第一垂直駆動回路１０６、第二垂直駆動回路１０７等に発生した直流電圧が、液晶に印加される惧れがあり、長期的に見て液晶の劣化を招く可能性があり信頼性の観点から好ましくない。
【０００５】
一方、図５に示した従来例では、中央領域の表示画面１０４と周辺領域の駆動回路部との間に、別途接着部材１０３を配設するシール領域が設けられている。この為、図４に示した従来例と同様に駆動基板１０１のチップサイズが大型化するという課題がある。又、周辺の水平駆動回路１０５、第一垂直駆動回路１０６、第二垂直駆動回路１０７は外部の大気と直接接しており、機械的、電気的あるいは化学的なダメージを被る惧れがある。一般に、接着部材１０３には、駆動基板１０１と対向基板１０２との間の間隙寸法を一定に制御する為、例えば所定の外径を有するガラスファイバの微細片が混入されている。この接着部材１０３を横切って、表示画面１０４と駆動回路部とを電気的に接続する配線１０９がパタニングされている。この構造では、接着部材１０３に含有したガラスファイバの微細片が配線１０９を損傷する可能性があり、断線故障等の原因になるという課題もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は駆動基板のチップサイズの小型化が可能なシール構造を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供する事を目的とする。又、駆動基板に集積形成された周辺駆動回路部の信頼性を改善可能なシール構造を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供する事を目的とする。かかる目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にかかる液晶表示装置は基本的な構成として、画素電極やスイッチング素子が集積形成された中央領域及び該スイッチング素子を駆動する駆動回路部が集積形成された周辺領域を有する一方の基板と、少なくとも対向電極を有する他方の基板とを備えている。両基板の間には接着部材が介在しており、所定の間隙を介して両基板を互いに接合する。又、該間隙には液晶が保持されている。該駆動回路部を被覆する無機材料からなる層間絶縁膜と、該駆動回路部表面の凹凸を埋めるアクリル系樹脂からなる厚さ１〜２μｍの平坦化膜が配されている。本発明の特徴事項として、前記接着部材は該周辺領域に沿って帯状に配設され且つ該層間絶縁膜と該平坦化膜を介して該駆動回路部の上に重なる様に配置されている。
【０００７】
好ましくは、前記接着部材はガラスファイバの微細片を含有しており、両基板の間隙を一定に規制している。一方、前記駆動回路部は該周辺領域の上辺側に位置し行列配置した該スイッチング素子の列駆動を行なう水平駆動回路と、該周辺領域の左辺側及び右辺側に位置し両側から同時に該スイッチング素子の行駆動を行なう一対の垂直駆動回路とを含んでいる。この場合、前記接着部材は左辺側の垂直駆動回路、上辺側の水平駆動回路及び右辺側の垂直駆動回路に渡って連続的且つ帯状に配設されている。
【０００８】
【作用】
本発明によれば、上下一対の基板を互いに接合する接着部材は、基板の周辺領域に沿って帯状に配設され、且つ周辺領域に形成された駆動回路部の上に重なる様に配置されている。換言すると、基板上の駆動回路部とシール部とを同一スペースとして兼用させ、液晶表示装置のパネルサイズを小型化している。この際、駆動回路部表面を平坦化膜で被覆しその凹凸を埋めた後、接着部材を形成している。従って、駆動回路部を有効に保護できると共に、両基板の間隙寸法を一定に制御できる。さらに、接着部材にガラスファイバの微細片を含有させ、両基板の間隙を一定に規制した場合でも、ガラスファイバの微細片が駆動回路部の表面を損傷する惧れがない。加えて、周辺領域には上辺側の水平駆動回路の左右両側に一対の垂直駆動回路を配置し、全体的に駆動回路部はコの字型に配置している。この配置形状は接着部材に対して安定な土台構造を提供しており、基板の間隙寸法を一定に制御できる。即ち、一方の基板に対し他方の基板はコの字型に配置した周辺駆動回路部を土台にして水平に保持される。
【０００９】
【実施例】
以下図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。図１は本発明にかかるアクティブマトリクス型液晶表示装置の基本的な構成を示す模式的な平面図である。図示する様に、本液晶表示装置は下側の基板（以下、駆動基板）１と、上側の基板（以下、対向基板）２とを互いに重ねたパネル構造を有している。パネルの上端側で、駆動基板１は対向基板２よりも延長されており、その露出した表面に外部接続用の端子３が形成されている。駆動基板１の中央領域には、画素電極やスイッチング素子が集積形成されており、表示画面４を構成する。又、中央領域の表示画面４を囲む周辺領域には、スイッチング素子を駆動する駆動回路部が集積形成されている。なお、スイッチング素子や駆動回路部は例えば薄膜トランジスタ等で構成される。この駆動回路部は１個の水平駆動回路５と２個の垂直駆動回路６，７とに分かれている。水平駆動回路５は周辺領域の上辺側に位置し、行列配置したスイッチング素子の列駆動を行なう。周辺領域の左辺側に位置した第一垂直駆動回路６及び右辺側に位置した第二垂直駆動回路７は両側から同時にスイッチング素子の行駆動を行なう。一方、対向基板２の内表面には対向電極や場合によってはカラーフィルタが形成されている。
【００１０】
接着部材８が両基板１，２の間に介在し、所定の間隙を介して両基板を互いに接合している。この間隙には液晶が保持されている。本発明の特徴事項として、接着部材８は周辺領域に沿って帯状に配設され、且つ駆動回路部の上に重なる様に配置されている。具体的には、接着部材８は左辺側の第一垂直駆動回路６、上辺側の水平駆動回路５及び右辺側の第二垂直駆動回路７に渡って連続的且つ帯状に配設されている。この接着部材８により囲まれた内部空間９には前述した表示画面４が収納されていると共に、液晶が満たされている。具体的な寸法を例示すると、各駆動回路５，６，７は１〜３mmの幅寸法を有する。その表面はアクリル系樹脂等からなる平坦化膜により被覆されており、表面の凹凸を埋めている。この平坦化膜は、例えば１〜２μｍの厚みを有する。この平坦化膜は駆動基板１の平面性を改善すると共に、各駆動回路５，６，７の保護膜として機能する。さらには、両基板１，２の間隙寸法を均一化させる為の土台として機能する。表示画面４から例えば１mm程度の間隔で外方に設けられた各駆動回路５，６，７の上に接着部材８を形成している。この接着部材８の厚みは数μｍ程度である。かかる構成により、駆動回路部と接着部材８の形成されたシール部とを同一スペースで兼用させている。これにより、図４及び図５に示した従来構造の駆動基板に比べ、その外径寸法（チップサイズ）が縮小でき、パネルの小型化及び低コスト化を実現する事が可能である。
【００１１】
図２は、図１に示した駆動基板１の具体的な構成例を表わした平面図である。図示する様に、駆動基板１上には中央領域に位置する表示画面４と、周辺領域に配置した各駆動回路５，６，７と、これらに外部から信号を供給する端子３とが集積形成されている。表示画面４は行列配置した画素を有している。個々の画素は画素電極ＰＸＬとスイッチング用の薄膜トランジスタＴｒとからなる。又、行状に配列したゲートラインＸと列状に配列したデータラインＹとを備えている。各薄膜トランジスタＴｒのゲート電極は対応するゲートラインＸに接続され、ソース電極は対応するデータラインＹに接続され、ドレイン電極は対応する画素電極ＰＸＬに接続されている。
【００１２】
周辺領域に配置した垂直駆動回路６，７は配線１０及びバッファ１１を介して端子３から供給された垂直スタートパルスＶＳＴや２相の垂直クロックパルスＶＣＫ１，ＶＣＫ２等に応じて動作し、順次画素の各行を選択駆動する。又、水平駆動回路５は同じく端子３から入力された水平スタートパルスＨＳＴや２相の水平クロックパルスＨＣＫ１，ＨＣＫ２を配線１０及びバッファ１１を介して受け入れ且つこれらに応じて、選択された画素を列順次で書き込み駆動する。本例では、互いに等価な一対の垂直駆動回路６，７を備えており、表示画面４の左右両側に配置され、画素の各行を両側から同時に選択駆動する。即ち、第一垂直駆動回路６がゲートラインＸの左端側に接続される一方、第二垂直駆動回路７がゲートラインＸの右端側に接続されている。両垂直駆動回路６，７は互いに同一タイミングでゲートパルスを順次出力し、薄膜トランジスタＴｒを行毎に開閉して上述した画素の選択駆動を行なう。一対の垂直駆動回路６，７を設けると回路構成の冗長性が生まれ信頼性が高くなると共に、各ゲートラインＸの両側から同時にゲートパルスを入力する為、従来問題となっていた波形なまりによる表示ムラが抑制できる。一方、水平駆動回路５は１個のみであり、データラインＹの一端に接続されている。水平駆動回路５は端子３、配線１０、バッファ１１を介して外部から供給された映像信号を各データラインＹにサンプリング分配し、選択された画素を列順次で書き込み駆動する。
【００１３】
図示する様に、各駆動回路５，６，７及び付属する配線１０、バッファ１１は略コの字状に配列されている。この上に沿って、接着部材を連続的且つ帯状に配設する。これにより、駆動基板１の表面積を有効活用できる。
【００１４】
図３は、図１に示したアクティブマトリクス型液晶表示装置の具体的な構成例を示す模式的な部分断面図であり、中央領域５１と周辺領域５２を区分して示してある。先ず最初に中央領域５１の構成を説明する。石英ガラス等の絶縁材料からなる駆動基板５３の表面にはスイッチング用の薄膜トランジスタ５４が集積的に形成されている。薄膜トランジスタ５４は所定の形状にパタニングされた半導体薄膜５５を素子領域として利用している。この半導体薄膜５５は例えば多結晶シリコンからなり比較的大きな移動度を有している。この為、同一基板上に垂直駆動回路や水平駆動回路等を周辺領域５２に形成する事が可能である。半導体薄膜５５の上にはゲート絶縁膜を介してゲート電極Ｇがパタニング形成されている。薄膜トランジスタ５４のソース領域Ｓには第一層間絶縁膜５６に開口した第一コンタクトホール５７を通じ、金属配線５８が電気接続している。第一層間絶縁膜５６は例えば燐がドーピングされたガラス（ＰＳＧ）からなる。金属配線５８は例えばアルミニウムからなり前述したデータラインを構成する。一方、薄膜トランジスタ５４のドレイン領域Ｄには第一層間絶縁膜５６及び第二層間絶縁膜５９に開口した第二コンタクトホール６０を通じ、画素電極６１が電気接続している。この第二層間絶縁膜５９は金属配線５８を被覆する様に成膜されており例えばＰＳＧからなる。かかる構成を有する駆動基板５３に対し、所定の間隙を介して対向基板６２が接合している。対向基板６２の内面には対向電極６３が形成されている。両基板５３，６２の間隙には液晶６４が保持されている。
【００１５】
第二層間絶縁膜５９と画素電極６１との間に平坦化膜６５が介在している。平坦化膜６５は薄膜トランジスタ５４や金属配線５８の凹凸を埋め平坦化する為に十分な厚みを有している。平坦化膜６５の表面は略完全な平面状態にあり、その上に画素電極６１がパタニング形成される。従って、画素電極６１のレベルには何等凹凸が存在しない。平坦化膜６５は一般に無色透明である事が要求される。又、第二コンタクトホール６０を設ける必要がある為、微細加工が可能でなければならない。さらに、画素電極６１のエッチング等に薬品を用いる為、所望の耐薬品性が要求される。加えて、後工程で高温に曝される為、所定の耐熱性を要求される。かかる要求特性を満たす為所望の有機材料が選択される。例えば、アクリル樹脂やポリイミド樹脂が挙げられる。ポリイミドは耐熱性に優れているが若干着色がある。これに対してアクリル樹脂は略完全に無色透明である。これらの樹脂は、例えばスピンコート法や転写法等により塗布される。本実施例では、所定の粘性を有し凹凸を埋めるのに好適なアクリル樹脂を用いている。
【００１６】
一方周辺領域５２にも薄膜トランジスタ５４が集積形成されており、本例では図示を簡略化する為一対の相補形薄膜トランジスタのみを示している。これらの薄膜トランジスタ５４は周辺領域５２に含まれる垂直駆動回路や水平駆動回路の構成要素となる。この薄膜トランジスタ５４は多結晶シリコンからなる半導体薄膜５５を活性層として集積形成される。基本的な構成は中央領域５１に設けられたスイッチング用薄膜トランジスタと同様である。即ち、第一層間絶縁膜５６を介して金属配線５８が各薄膜トランジスタ５４のソース領域やドレイン領域に電気接続しており相互に結線され回路を構成する。金属配線５８の表面は第二層間絶縁膜５９により被覆されている。
【００１７】
本発明の特徴事項として平坦化膜６５は周辺領域５２まで延在しており、複数の薄膜トランジスタ５４及びこれらを相互接続する金属配線５８を被覆している。この平坦化膜６５は保護膜あるいはオーバーパシベーション膜として機能し、エッチング液の浸入等による金属配線５８の腐食を防止している。有機材料からなる平坦化膜６５は無機材料からなる層間絶縁膜５９に比べ応力が小さくクラックも生じにくい。この為、下地の金属配線５８を効果的に保護できる。この様に、平坦化膜６５を周辺領域５２にまで延在させる事により、垂直駆動回路及び水平駆動回路の製造歩留りを著しく向上する事ができる。
【００１８】
駆動基板５３と対向基板６２との間には接着部材６６が介在しており、所定の間隙を介して両基板５３，６２を互いに接合している。この接着部材６６は周辺領域５２に沿って帯状に配設され、駆動回路部の上に重なる様に配置している。この接着部材６６は駆動回路部表面の凹凸を埋める平坦化膜６５を介して駆動回路部の上に形成されている。この接着部材６６はガラスファイバの微細片６７（図示は微細片の断面が現われている）を含有しており、両基板５３，６２の間隙を一定に規制している。接着部材６６は例えば熱硬化性のエポキシ樹脂からなる。あるいは、これに代えて紫外線硬化型のアクリル樹脂等を用いても良い。かかる構成では、周辺領域５２に形成した駆動回路部が平坦化膜６５に加え接着部材６６により被覆されており、外気から完全に遮断されている。従って、図５に示した従来例に比べ信頼性が高い。又、液晶６４は中央領域５１のみに存在し、周辺領域５２からは除かれている。従って、駆動回路部に発生した直流電圧成分が液晶６４に印加される事がなく、液晶６４の信頼性も向上する。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、周辺の駆動回路部上に接着部材を配設し、駆動回路部とシール部とを同一スペースで兼用させている。これにより、図４及び図５に示した従来例に比較し駆動基板のサイズが縮小化でき、パネルの小型化及び低コスト化を実現する事が可能である。又、接着部材と駆動回路部との間に平坦化膜を介在させる事により、駆動回路部自体を保護できると共に、互いに接合した一対の基板の間隙寸法を一定に制御可能である。さらに、駆動回路部の真上から液晶が除かれている為、直流電圧が印加されず信頼性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる液晶表示装置の基本的な構成を示す模式的な平面図である。
【図２】図１に示した液晶表示装置に組み込まれる駆動基板の具体的な構成例を示す平面図である。
【図３】図１に示した液晶表示装置の具体的な構成例を示す部分断面図である。
【図４】従来の液晶表示装置の一例を示す平面図である。
【図５】従来の液晶表示装置の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 駆動基板
２ 対向基板
４ 表示画面
５ 水平駆動回路
６ 垂直駆動回路
７ 垂直駆動回路
８ 接着部材
９ 内部空間

Claims (3)

1. 画素電極やスイッチング素子が集積形成された中央領域及び該スイッチング素子を駆動する駆動回路部が集積形成された周辺領域を有する一方の基板と、
   少なくとも対向電極を有する他方の基板と、
   両基板の間に介在し所定の間隙を介して両基板を互いに接合する接着部材と、
   該駆動回路部を被覆する無機材料からなる層間絶縁膜と、
   該駆動回路部表面の凹凸を埋めるアクリル系樹脂からなる厚さ１〜２μｍの平坦化膜と、
   該間隙に保持された液晶とを備えた液晶表示装置であって、
   前記接着部材は該周辺領域に沿って帯状に配設され且つ該層間絶縁膜と該平坦化膜を介して該駆動回路部の上に重なる様に配置されている事を特徴とする液晶表示装置。
2. 前記接着部材はガラスファイバの微細片を含有しており、両基板の間隙を一定に規制している事を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記駆動回路部は、該周辺領域の上辺側に位置し行列配置した該スイッチング素子の列駆動を行なう水平駆動回路と、該周辺領域の左辺側及び右辺側に位置し両側から同時に該スイッチング素子の行駆動を行なう一対の垂直駆動回路とを含んでおり、
   前記接着部材は、左辺側の垂直駆動回路、上辺側の水平駆動回路及び右辺側の垂直駆動回路に渡って連続的且つ帯状に配設されている事を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。

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