JP4253181B2 - 画像表示パネル、フォトマスク、画像表示装置、画像表示パネルを製造する方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶や有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子等を画像表示領域に備えた画像表示パネル、画像表示装置および画像表示パネルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像表示装置は、電気的な信号を視覚映像に変換させ、人間が直接情報を解読可能にする電子システムの一種であって、電子光学的素子である。このような表示装置としては、液晶表示装置(Liquid Crystal Display : LCD)が最も広く使用されており、その他にもプラズマ放電を用いるプラズマ表示装置(Plasma Display Panel : PDP)、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence : EL)、最近多く研究されている電界放出表示装置(Field Emission Display : FED)、そして、反射形としてのミラーの動きを制御する可変ミラー素子(Deformable Mirror Device : DMD)等が開発され急速に普及している。
【0003】
その中でも、液晶表示装置は、電場を与えることにより分子の配列が変化する液晶の光学的性質を用いる液晶技術と、微細パターンを形成することができる半導体技術とを用いた画像表示装置であって平板表示装置の代名詞とも言われる。液晶表示装置の中の、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor : TFT)をスイッチング素子として使用する薄膜トランジスタ液晶表示装置(Thin Film Transistor LCD : TFT−LCD)は、低消費電力、低電圧駆動、薄形、軽量等の様々な長所を有している。
【0004】
液晶表示装置は、液晶材料を二枚の基板間に封入して構成した液晶表示パネルと、液晶材料を駆動するための外部駆動回路が、テープ・キャリア・パッケージ(Tape Carrier Package : TCP)を介して画像表示パネルの一方の基板と接続されることにより構成される。ここで、画像表示パネルを構成する基板は、画像表示材料の駆動素子が形成されるアレイ基板と、カラーフィルタのような着色用光学素子が設けられる基板である。
【0005】
アレイ基板には、画像表示領域に液晶材料の駆動素子であるTFTと表示電極等のほかに、縁辺領域に外部駆動回路と電気的に接続するための引き出し配線および引き出し配線を外部駆動回路に実装するための端子部が形成されている。
【0006】
近年、液晶表示装置は、高精細化が進んでおり、それに伴ってアレイ基板上の引き出し配線が多数設けられることとなり、その結果、引き出し配線間のピッチが狭くなってきている。かかる狭ピッチ化は、縁辺領域における端子間の短絡を招くため、端子間に絶縁領域として、層間絶縁膜たとえば樹脂層を残存させる構造が提案されている。
【0007】
図11は、従来技術にかかる液晶表示パネルの縁辺領域における端子部の断面図である。図11に示す断面図は、従来技術にかかる液晶表示装置の縁辺領域の引き出し配線、たとえば、ゲート信号線102を外部駆動回路に実装する端子部(以下、端子部、と称する。)100の断面を模式的に表したものである。なお、ここでは、引き出し配線として、ゲート信号線端に端子部を設けた場合について説明するが、データ信号線端に端子部を設けた場合においても、同様の構造をとる。
【0008】
端子部100は、透明絶縁性基板である絶縁基板101上にAl、Cr等の金属材料により形成されるゲート信号線102、ゲート絶縁膜103、パッシベーション膜104、樹脂層105、および、ゲート信号線102を被覆する表面電極106を積層した構造を有する。端子部100は画像表示領域と同一基板上に形成されることから、端子部100の構造は画像表示領域におけるTFTの構造に影響され、ゲート絶縁膜103およびパッシベーション膜104が樹脂層105の下層に積層される構造となる。また、樹脂層105は、端子部100において、異方性導電フィルム(Anisotropic Conductive Film : ACF)内に分散する導電性粒子による隣接するゲート信号線間の短絡を防止する、絶縁領域の役目を果たす。
【0009】
樹脂層105は、所定の開口領域を有するフォトマスクを用いて露光および現像を行う写真工程により形成される。かかる写真工程により形成された樹脂層105をエッチングマスクとしてエッチングすることにより、パッシベーション膜104とゲート絶縁膜103をゲート信号線102上まで除去する。なお、樹脂層105は、単一のマスクによる写真工程により形成され、パッシベーション膜104とゲート絶縁膜103は、樹脂層105をマスクとしてエッチングされるため、ゲート信号線102上に形成された開口部の開口幅は、上部と底部でほとんど差は認められない。
【0010】
以上より、樹脂層105をエッチングマスクとして、パッシベーション膜104およびゲート絶縁膜103をゲート信号線102上までエッチングすることにより、ゲート信号線102上の開口部を単一マスクにより形成することができ、製造コストの低減を目的とし、かつ、端子間の短絡を抑制した画像表示パネルの製造が可能となる(たとえば、特許文献1参照)。
【0011】
【特許文献1】
特開2000−155335号公報(第13頁、第1図)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
端子部100に、たとえばTAB(Tape Automated Bonding)方式によるTCPを介して、外部駆動回路を接続する場合について説明する。TAB方式のTCPの場合、TCPの接続導体たるリード導体と、対応する引き出し配線の端子部が接続される。TAB方式のTCPの接続導体たるリード導体と、画像表示パネルのアレイ基板上の縁辺領域に配置される端子部との接続には、従来よりACFが用いられている。以下、TAB方式のTCPのリード導体と、アレイ基板上の端子部との電気的接合について説明する。
【0013】
TAB方式のTCPとアレイ基板は、所定の間隙を隔てているが、接合剤としてその間にACFを配置する。ACFは、導電性粒子を熱硬化性樹脂中に分散したものである。TCPのリード導体と引き出し配線端の端子部との位置が合った状態で、TCPとアレイ基板を圧着すると同時にACFを加熱する。すると、熱硬化性樹脂は、溶融した後に硬化し、熱硬化性樹脂が溶融して流動化することにより、熱硬化性樹脂は、TCPとアレイ基板との間隙を埋める一方、リード導体と引き出し配線との間に残留した導電性粒子がリード導体に潰され接触することにより電気的な接続を実現する。この、電気的な接続は、アレイ基板と外部駆動回路との電気的な接続をもたらす。
【0014】
図12は、従来技術にかかる液晶表示パネルにおいて、ACF109を配置後、TCPとアレイ基板を圧着した後の、アレイ基板上の縁辺領域に配置される端子部の断面図である。図12では、TCPの接続導体108aたるリード導体がアレイ基板上の対応する端子部に配置されている。また、TCPの接続導体108aであるリード導体と、アレイ基板上の端子部の引き出し配線、たとえば、ゲート信号線102との間隙にACF109が配置される。さらに、ACFに含まれる導電性粒子107のうち、いくらかは、ゲート信号線102上に配置される。
【0015】
ここで、樹脂層105の膜厚は、約4μmであるとされ、また、ACFに含まれる導電性粒子107の粒径は約3μmであるのが通常である。したがって、導電性粒子107の粒径と樹脂層105の膜厚を比較すると、樹脂層105の膜厚が導電性粒子107の粒径より大きくなる。このため、図12に示すように、導電性粒子107がゲート信号線102上に配置される場合であっても、接続導体108aたるリード導体は膜厚の厚い樹脂層105に到達した時点で樹脂層105に引っかかり、樹脂層105の上部高さより低い位置にある導電性粒子107に到達できない。言い換えると、接続導体108aたるリード導体は、導電性粒子107を十分に圧着することができず、導電性粒子107を介してアレイ基板と外部駆動回路との電気的接続を高い信頼性をもって実現することができない。以上より、外部駆動回路と接続を行うTCPと、画像表示パネルの縁辺領域に配置される端子部との実装不良が多数発生することになる。なお、TAB方式のTCPを介して、アレイ基板と外部駆動回路を接続した場合について説明したが、接続導体上にICチップが配置されるCOG(Chip on Glass)方式においても、導電性粒子と接続導体との実装不良の弊害が発生する。
【0016】
そこで、上記に述べた実装不良等の問題を解決するため、開口部の面積を広くした端子部110の構造を図13に示す。ここで、ゲート信号線102は、たとえば、Cr、Al、Mo、Ta等の単体、あるいは、これらの合金で形成されている。特に、高精細な画面に使用されるAl単体、あるいは、その合金の場合には、開口部の面積を広げる構造とすると、ゲート信号線102の側面は露出し、後に形成されるインジウム・ティン・オキサイド(Indium Tin Oxide : ITO)膜からなる表面電極106との間で電池反応が生ずる結果、腐食を生じやすいという弊害が発生する。すなわち、腐食が生じた部分においては、上記外部駆動回路の端子と完全な導通が図れない事態が生じ得るため、画像表示装置としての信頼性が低下してしまうという問題が生ずる。
【0017】
また、開口部の面積を広げる構造とした場合に発生するゲート信号線102の腐食を防止するための端子部120の構造を図14に示す。端子部120は、ゲート信号線102の側面の露出を防止するため、開口幅よりもゲート信号線102の幅が広い構造をとる。しかし、高精細な画像表示を実現するためには、端子間隔を狭める必要がある一方、接触抵抗値を許容範囲に維持するためには開口幅も一定の値を確保する必要がある。したがって、ゲート信号線102の幅を開口部よりも広くした場合、ゲート信号線102間は狭スペースとなり、ゲート信号線102間の短絡が発生し得る。かかるゲート信号線102の短絡は、アレイ基板歩留まりの低下の原因となり、また、画像表示装置の信頼性を劣化させる原因となる。
【0018】
ここで、樹脂層105の絶縁性を保持し、ゲート信号線102の腐食およびゲート信号線102間の短絡を防止する端子部の構造として、端子部130を図15に示す。まず、図15(a)に示す第一のフォトマスク140を用いた写真蝕刻工程により、露光部142に対応する領域のパッシベーション膜104およびゲート絶縁膜103を、ゲート信号線102上までエッチングし除去する。さらに、図15(b)に示す第二のフォトマスク150を用いた写真工程により、樹脂層105を形成する。フォトマスク150は、非露光部151と露光部152で構成されており、非露光部151に対応する領域の樹脂層105が残存することとなる。しかし、端子部130の構造を形成するためには、フォトマスクを一枚追加する必要があり、製造費用の増加、および、生産性低下の原因となる。
【0019】
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、実装不良を防止し、信頼性向上を実現し得る端子部を備えた画像表示パネル、かかる構造を実現するためのフォトマスク、画像表示パネルの製造方法、および、かかる画像表示パネルにより構成される画像表示装置を提供することを目的とする。
【0020】
【発明が解決しようとする手段】
上記目的を達成するため、請求項1にかかる画像表示パネルは、画像表示領域と、縁辺領域に外部駆動回路から電気信号を前記画像表示領域中の回路素子に入力するための端子部を備えた画像表示パネルにおいて、前記端子部は、前記画像表示領域から延伸した複数の配線構造と、前記複数の配線構造と電気的に接続された導電層が露出された開口部と、該開口部の周縁近傍に形成された薄膜部と、前記薄膜部と同一材料によって形成され、前記薄膜部の周囲に配置された、前記薄膜部よりも膜厚の大きい厚膜部とが配置される構造を有する絶縁領域と、を備えたことを特徴とする。
【0021】
この請求項1の発明によれば、外部の駆動回路と画像表示領域との完全な導通を図ることが可能となり、さらに、縁辺領域における隣接端子間との短絡の防止が可能となるため、高い信頼性の電気的接続を実現することができる。
【0022】
請求項2にかかる画像表示パネルは、前記開口部と前記絶縁領域の前記薄膜部の表面に、さらに表面電極を備えたことを特徴とする。
【0023】
請求項3にかかる画像表示パネルは、前記絶縁領域の下層に、前記絶縁領域と異なる材料を含んで形成された絶縁膜層をさらに備えたことを特徴とする。
【0024】
請求項4にかかる画像表示パネルは、前記絶縁領域の下層に、前記絶縁領域と異なる材料を含んで形成された絶縁膜層および保護膜層をさらに備えたことを特徴とする。
【0025】
請求項5にかかる画像表示パネルは、前記絶縁領域が感光性を有する高分子膜であることを特徴とする。
【0026】
請求項6にかかるフォトマスクは、前記薄膜部に対応する領域が、所定の光透過率を有する半透明膜または露光機の分解能より小さいパターンにより形成されていることを特徴とする。
【0027】
請求項7にかかる画像表示装置は、請求項1〜5のいずれか一つに記載の画像表示パネルと、前記画像表示領域に対して電気信号を供給する外部駆動回路と、前記画像表示パネル上の配線に対応する出力導体を有し、前記外部駆動回路と前記画像表示パネルを電気的に接続するシート材と、を備えたことを特徴とする。
【0028】
請求項8にかかる画像表示装置は、請求項1〜5のいずれか一つに記載の画像表示パネルと、前記画像表示領域に対して電気信号を供給する外部駆動回路と、前記画像表示パネル上の配線に対応して配置され、前記画像表示パネルと電気的に接続されるICチップと、前記ICチップと前記外部駆動回路とを電気的に接続する配線体と、を備えたことを特徴とする。
【0029】
請求項9にかかる画像表示装置は、前記配線および前記出力導体または前記ICチップの間に挟まれて、前記配線と前記出力導体または前記ICチップを電気的に接続する導電性粒子を備えたことを特徴とする。
【0030】
請求項10にかかる画像表示装置は、圧着により潰れた前記導電性粒子の高さをd、前記開口部上に備えられた前記表面電極より前記厚膜部の上部までの高さをh1、前記開口部上に備えられた前記表面電極より前記薄膜部の上部までの高さをh2とすると、h2≦d≦h1となることを特徴とする。
【0031】
請求項11にかかる画像表示装置は、前記画像表示パネルは、液晶層を含んで形成されることを特徴とする。
【0032】
請求項12にかかる画像表示パネルの製造方法は、絶縁基板上であって画像表示領域に対応した領域上に駆動素子を形成し、縁辺領域上に外部との電気的な接続を行うための複数の配線を形成する配線形成工程と、前記駆動素子および前記配線を含めた前記絶縁基板上に絶縁領域を形成する絶縁領域形成工程と、前記縁辺領域に配置される前記配線上に存在する絶縁領域に対して、前記配線の端部近傍に開口部を形成し、該開口部周辺に薄膜部を有し、前記開口部周辺部以外には厚膜部を有する段差構造を形成する段差形成工程と、を含み、前記段差形成工程は、請求項6にかかるフォトマスクを使用して一度の写真工程によって前記段差構造を形成することを特徴とする。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明にかかる画像表示パネルとその製造方法、および、画像表示パネルを使用した画像表示装置を説明する。なお、ここでは、本発明について、図面に基づいて、液晶表示装置に用いられる基板の縁辺領域に設けられる端子部を形成する例を取り上げて説明するが、外部駆動回路に実装される縁辺領域の端子部が樹脂層の段差構造を必要とする装置であれば、本発明は液晶表示装置以外の有機EL素子表示装置などにも適用することができる。
【0035】
また、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各層の厚みと幅との関係、各層の比率などは、現実のものとは異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分がふくまれている。
【0036】
(実施の形態1)
まず、実施の形態1にかかる画像表示パネルについて説明する。ここでは、液晶表示パネルに用いられる基板の対応する位置に設けられる端子部を形成する例を取り上げて説明する。本実施の形態1にかかる画像表示パネルは、画像表示領域と、外部から電気信号を入力する端子部を備えた縁辺領域を有する構造をとる。かかる端子部は、圧着により導電性粒子が配置される引き出し信号線上の開口部周辺が薄膜部であり、開口部周辺以外は厚膜部が配置される段差構造をとる樹脂層を有する。かかる構造の端子部を有することにより、外部駆動回路と画像表示パネルとの完全な導通を図ることを可能とするとともに、縁辺領域における隣接端子間の短絡の防止も可能とする画像表示パネルが実現できる。図1は、本実施の形態1にかかる画像表示パネルの平面図であり、図2は、図1におけるA−A線視断面図であり、実施の形態1にかかる画像表示パネルの縁辺領域における端子部の断面図である。なお、図1においては、ゲート信号線4およびデータ信号線5の線数、端子部6aおよび端子部6bの個数は実際のものとは必ずしも一致しないことに留意が必要である。以下、図1および図2等を適時参酌して実施の形態1について説明を行う。
【0037】
本実施の形態1にかかる画像表示パネル1は、図1に示すように、画像表示領域2と、外部から電気信号を入力する端子部を備えた縁辺領域3を有する構造をとる。画像表示領域2は、二枚の基板が貼り合わされている領域である。ここで、画像表示パネルを構成する基板は、画像表示に用いられる駆動素子が形成されるアレイ基板と、必要に応じてカラーフィルタ等が設けられる基板である。また、アレイ基板上に設けられた縁辺領域3には、TCP実装用の端子部6aおよび端子部6bがゲート信号線4およびデータ信号線5端に設けられており、かかる端子部6aおよび端子部6bに実装されたTCPを介して、外部駆動回路との電気的接続が可能となる。ここで、画像表示領域2と外部駆動回路との完全な導通を図ることを可能とする、実施の形態1にかかる画像表示パネルの縁辺領域3に設けられる端子部について、図2等を参酌して説明する。
【0038】
本実施の形態1にかかる画像表示パネル1の縁辺領域に設けられる端子部20は、図2に示すように、絶縁基板21上に、順次、ゲート信号線22、ゲート絶縁膜23、パッシベーション膜24、樹脂層25、表面電極26によって形成されている。なお、ここでは、引き出し配線として、ゲート信号線22に端子部を設けた場合について説明するが、データ信号線5に端子部を設けた場合においても、同様の構造をとることが可能である。
【0039】
ゲート信号線22は、Cr、Al、Mo、Ta、Cu、Al−Cu、Al−Si−Cu、Ti、W等の単体あるいはこれらの合金あるいはITO等の透明材料、あるいはこれらを積層した構造である。膜厚を50nmから800nm程度の厚さで形成され、図2に示すよう断面が矩形となる形状のほか、台形となる形状としてもよい。外部駆動回路より、ゲート信号線22を介して、ゲート電極に電気信号を加えることにより、駆動素子たるTFTがオン状態になる。
【0040】
ゲート絶縁膜23は、たとえば、窒化珪素(SiNx)、酸化珪素(SiO2)等の透明絶縁膜、または、これらを積層した多層膜によって形成される。ゲート絶縁膜23の厚さは、たとえば、200nm〜600nmである。パッシベーション膜24としては、たとえば、窒化珪素膜を用いることができる。パッシベーション膜24は、画像表示領域におけるTFTの安定した動作を保持するための保護膜として積層される。ゲート絶縁膜23とパッシベーション膜24は、画像表示領域におけるTFTの構造に対応して、縁辺領域の端子部20においても積層される。
【0041】
樹脂層25は、たとえば、感光性のアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコールを用いて形成される。また、樹脂層25の具体的な構造としては、図2に示すように、ゲート信号線22上の開口部の周辺に配置された薄膜部25aと、薄膜部25aの周囲に配置され、薄膜部25aよりも膜厚の大きい厚膜部25bとを備えた段差構造を有する。樹脂層25の厚膜部25bは、隣接するゲート信号線22間の短絡を防止する絶縁領域の役目を果たすことができる膜厚を有し、たとえば、4μm程度の膜厚を有する。薄膜部25aは、ゲート信号線22上の開口部への導電性粒子の接着を遮ることのない厚さであり、開口部の面積と導電性粒子の大きさにより調整する。また、樹脂層25の薄膜部25aは、開口部を形成すべくパッシベーション膜24とゲート絶縁膜23をゲート信号線22上までエッチングにより除去する工程において、エッチングマスクとしての役割を果たす。かかる樹脂層25を有する端子部20の構造をとることにより、外部駆動回路と画像表示領域2の完全な導通を可能とするとともに、縁辺領域3における隣接端子間との短絡を抑制する効果を奏する。なお、図2において樹脂層25は、二段の段差を有する凸形状として図示されているが、かかる構造に限定する必要はなく、たとえば、三段の段差を有する構造等としても良く、開口部周辺部の膜厚が厚膜部より薄く、導電性粒子が熱圧着により十分に潰れて電気的接続を取ることのできる厚さであればよい。また、樹脂層25を形成する材料についても、上記の構造を実現可能であれば樹脂以外のものを用いてもよい。
【0042】
つぎに、端子部20を用いた画像表示領域上の回路素子と、外部の駆動回路との具体的接続の態様について図3を参照して説明する。図3は、実施の形態1にかかる画像表示パネルにおいて、ACF29を配置後、TCPとアレイ基板を圧着した後の、アレイ基板上の縁辺領域に配置される端子部の断面図を示す。図3に示すように、樹脂層25に薄膜部25aを設けることにより、TAB方式のTCPの接続導体28aたるリード導体は、樹脂層25に遮られることなく、データ信号線22上に配置された導電性粒子27に達することができる。すなわち、TCPとアレイ基板の圧着により、TCPの接続導体28aたるリード導体とACF29に含まれる導電性粒子27の電気的な接続が確実となる。この結果、導電性粒子27を介してアレイ基板と外部駆動回路の電気的接続を確実に実現することができ、電気的接続の信頼性を十分確保することが可能となる。
【0043】
また、厚膜部25bを設けたことによって、隣接するゲート信号線22同士が短絡することを防止できる。樹脂層25に厚膜部25bを設けることにより、ACF29の熱圧着工程で導電性粒子27が樹脂層25上部に乗り上げる可能性を抑えることができるためである。したがって、ゲート信号線22同士が短絡することはなく、それぞれ別個独立に外部の駆動回路と接続することが可能となる。
【0044】
なお、接着時の圧着により潰れた導電性粒子27の開口部底部からの高さをd、開口部上の表面電極26から樹脂層25の開口部周辺の薄膜部25aの上部までの高さをh2、開口部上の表面電極26から開口部周辺以外の厚膜部25bの上部までの高さh1とした場合、図3に示される端子部20は、以下の関係を満たすことを要する。
h2≦d≦h1・・・・(1)
(1)式を満たす場合とは、すなわち、図3に示すように、圧着により潰れた導電性粒子27の高さdが、樹脂層25の薄膜部25aの上部と同等の高さあるいは高い高さとなり、さらに厚膜部25bの上部と同等の高さあるいは低い高さとなるように、端子部20の樹脂層25の膜厚を設定した場合である。導電性粒子27の上部が端子部20の樹脂層25の薄膜部25aの上部より上に位置することにより、樹脂層25の厚膜部25bに引っかかることなく、アレイ基板とTCPとの圧着によるリード導体と導電性粒子27との接続が確実となる。接続導体28aたるリード導体と接続した導電性粒子27を介して、外部駆動回路からの電気信号が、ゲート信号線22に入力されるため、外部駆動回路とゲート信号線22との電気的接続が確実になされる。
【0045】
以上より、開口部周辺部の膜厚を薄膜とした段差構造である樹脂層を有する端子部20を設けることにより、外部駆動回路を接続する実装部品の端子部と端子部20に接着された導電性粒子27の確実な接続が可能となる。したがって、ACF29を配置後のTCPとアレイ基板との圧着不良による実装不良のない画像表示パネルを実現することができる。さらに、厚膜部25bを有することにより、ゲート信号線22間の短絡を防止することが可能となるため、画像表示パネルの信頼性向上を実現することができる。なお、図3においては、TAB方式のTCPを介して接続した場合を示したが、接続導体上にICチップが配置されるCOGにより接続した場合も、接続導体と導電性粒子との接触が確実となるため、同様の効果を発揮する。
【0046】
つぎに、実施の形態1にかかる画像表示パネルのアレイ基板上に設けられた縁辺領域の端子部および画像表示領域のTFT部の製造方法を図4(a)〜(e)乃至図6を用いて説明する。
【0047】
図4(a)〜(e)は、実施の形態1にかかる画像表示パネルの縁辺領域における端子部20および画像表示領域のTFT部の製造方法を説明した断面図である。図4(a)〜(e)の左側の図は画像表示領域のうちTFTが配置された部分を示し、右側の図は導電性粒子を介して外部駆動回路と接続される端子部20が存在する縁辺領域を示す。
【0048】
図4(a)は、絶縁基板21上にゲート信号線22とゲート電極30を形成する工程を示す。ゲート信号線22およびゲート電極30の形成には、所定の開口部を有するマスクパターンを用いてエッチングを行う写真蝕刻工程を用いる。かかる写真蝕刻工程は、第1次写真蝕刻工程となる。ゲート信号線22を形成する際のエッチング方法として、図4(a)では、断面が矩形となるエッチング方法を示したが、断面が台形状となるテーパーエッチング方法を用いても良い。
【0049】
図4(b)は、ゲート信号線22およびゲート電極30を覆うようにゲート絶縁膜23、半導体膜31、エッチング保護膜32を連続堆積したのち、エッチング保護膜32をパターニングした工程を示す。半導体膜31としては、アモルファスシリコン、ポリシリコン等を用いることができる。エッチング保護膜32としては、窒化珪素(SiNx)等を用いることができる。ここで、エッチング保護膜32は、所定の材料を一様に堆積した後、第2次写真蝕刻工程を用いて形成される。なお、縁辺領域3においては、エッチング保護膜32を形成する材料層は除去される。
【0050】
図4(c)は、信号線メタル34を、画像表示領域のTFTのソース層33bおよびドレイン層33aと同時に形成する工程を示す。信号線メタル34は、Cr、Al、Mo、Ta、Cu、Al−Cu、Al−Si−Cu、Ti、W単体、あるいは、これらを主成分とする合金、あるいはITO等の透明材料、あるいはこれらを積層した構造で形成する。ここで、信号線メタル34とTFTのソース層33bおよびドレイン層33aは、第3次写真蝕刻工程を用いて形成される。なお、端子部20が存在する縁辺領域では、第3次写真蝕刻工程により、ゲート絶縁膜23上に形成された半導体層31、ソース層33bおよびドレイン層33a、信号線メタル34を形成する材料層が除去されることとなる。
【0051】
図4(d)は、画像表示領域および縁辺領域に樹脂層を形成し、かかる樹脂層を段差構造に形成し、駆動素子に達する貫通孔と引き出し配線に達する開口部を形成する工程を示す。すなわち、画像表示領域における信号線メタル34まで貫通する貫通孔と、縁辺領域におけるゲート信号線22まで貫通する開口部を有する樹脂層25を形成する工程である。樹脂層25は、樹脂溶液を塗布後、溶剤を揮発させるため加熱・固化し、第4次写真工程によるパターニング後、再度加熱・固化する工程を経ることにより形成することができる。縁辺領域では、樹脂層25をエッチングマスクとしてエッチングすることにより、パッシベーション膜24およびゲート絶縁膜23をゲート信号線22上まで除去する。画像表示領域では、樹脂層25をエッチングマスクとしてエッチングすることにより、パッシベーション膜24を信号線メタル34上まで除去する。
【0052】
図4(e)は、表面電極26、および、表示電極35を形成する工程を示す。表面電極26および表示電極35は、ITO膜をスパッタリングすることにより形成される。
【0053】
ここで、樹脂層25の形成方法を説明する。図5は、図4(d)の工程において、単一のフォトマスクを用いて樹脂層25の構造を形成した場合のフォトマスク40と、パッシベーション膜24とゲート絶縁膜23をゲート信号線上まで除去した後の端子部20の断面図を示したものである。フォトマスク40は、透過光量について場所依存性を持たせたハーフトーンマスクである。具体的には、ハーフトーンマスクは、光を100%透過させる領域および完全に遮断する領域のみならず、所定の量の光を透過させる領域を有する。かかるフォトマスク40を用いて写真工程をおこなうことにより、樹脂層25の膜厚を領域ごとに異ならせることができる。
【0054】
フォトマスク40は、図5下図に示すように、光を完全に遮蔽する非露光部43、光を100%透過させる露光部42、および所定の割合だけ光を透過させるハーフトーン部41により構成されている。ハーフトーン部41は、たとえば露光部42の半分の光量だけ透過させる半透明膜、または、露光機の分解能より小さいパターンたとえばスリットパターンや市松パターンにより形成されている。また、非露光部43、露光部42およびハーフトーン部41は、それぞれ写真工程によって形成される厚膜部25b、開口部、薄膜部25aに対応するよう配置されており、かかる構造のフォトマスク40を用いることによって、単一の写真工程で段差構造を有する樹脂層25を形成することができる。すなわち、光透過量が場所依存性を有するフォトマスク40を用いて光を照射することによって、開口部、薄膜部25a、厚膜部25bそれぞれの形成予定領域に対する露光量が相違することとなる。一般に、写真工程によって除去される樹脂層の深さは露光量に対応するため、露光量が相違することによって樹脂層25について完全に除去した開口部、一定の膜厚だけ残存した薄膜部25aおよび当初の膜厚が維持される厚膜部25bを一度の写真工程で形成することができる。なお、図5は、樹脂層25を形成する材料がいわゆるポジ型の感光性を有する場合について示しているが、ネガ型の感光性を有する材料を用いる場合にもフォトマスクの各領域の光透過率を適切に構成することによって、単一の写真工程によって段差構造を形成することが可能であることはもちろんである。
【0055】
また、図6は、図4(d)の工程において、二枚のフォトマスクを用いて樹脂層25の構造を形成する方法を示したものである。まず、図6(a)に示すように、第一のフォトマスク44を用いて、露光工程を行い、露光部45に対応する樹脂層25の領域をパッシベーション膜24上まで露光し、開口部36を設ける。つぎに、図6(b)に示すように、第二のフォトマスク47を用い、露光時間等を調整することにより、露光部48に対応する樹脂層25の領域をたとえば元の厚さの約半分の厚さまで露光し、樹脂層25の薄膜部37を形成する。なお、第二のフォトマスク47については、図6(b)下図で図示したほか、露光部48をハーフトーン部としたフォトマスクを用いることにより、露光される樹脂層25の膜厚を制御することも可能である。以上より、二枚のフォトマスクを用いることにより、端子部20の樹脂層25が二段となる段差構造とすることができる。
【0056】
以上説明した方法により、実装不良の低減および信頼性向上を実現する画像表示パネルの製造が可能となる。また、図5に示すフォトマスク40を用いて写真工程を行った場合、樹脂層25の段差構造を一回の写真工程により形成することが可能となるため、製造コストの低減を図ることも可能となる。
【0057】
(実施の形態2)
まず、実施の形態2にかかる画像表示パネルについて説明する。ここでは、液晶表示パネルに用いられる基板の対応する位置に設けられる端子部を形成する例を取り上げて説明する。実施の形態2にかかる画像表示パネルは、縁辺領域の端子部が、圧着により導電性粒子が配置される引き出し配線上の開口部の周辺が薄膜部であり、開口部周辺以外は厚膜部が配置される段差構造をとる樹脂層を有する点で実施の形態1にかかる画像表示パネルと同様である。しかし、TFT部および端子部に保護膜たるパッシベーション膜を形成しない点で実施の形態1にかかる画像表示パネルと異なる構造を有する。この結果、外部の駆動回路部と画像表示パネルとの完全な導通を図ることを可能とするとともに、縁辺領域における隣接端子間との短絡の防止も可能とする画像表示パネルが実現できる。さらに、パッシベーション膜を形成しないため、製造コスト等が低減された画像表示パネルが実現できる。ここで、図7は、図1におけるA−A線視断面図であり、実施の形態2にかかる画像表示パネルの縁辺領域における端子部の断面図である。
【0058】
実施の形態2にかかる画像表示パネルの端子部50は、図7に示すように、絶縁基板51上に、順次、ゲート信号線52、ゲート絶縁膜53、樹脂層54、表面電極55によって形成される。ゲート信号線52上であって、ゲート絶縁膜53によって被覆されておらず表面電極55によってのみ被覆されている領域は、導電性粒子を介して外部駆動回路と接続する機能を有する。なお、ここでは、引き出し配線としてゲート信号線52に端子部を設けた場合について説明するが、データ信号線に端子部を設けた場合においても、同様の構造をとる。
【0059】
ゲート信号線52、ゲート絶縁膜53、樹脂層54、および、表面電極55は、実施の形態1にかかる画像表示パネルの縁辺領域における端子部のゲート信号線22、ゲート絶縁膜23、樹脂層25、および、表面電極26と同様の材料および形状等で形成され、以下で特に言及しない限り実施の形態1と同等の機能を有するものとする。
【0060】
樹脂層54は、実施の形態1にかかる画像表示パネルと同様に、開口部の周辺部は薄膜部54aであり、開口部周辺以外は厚膜部54bが配置される段差構造をとる。樹脂層54の厚膜部54bの膜厚は、隣接するゲート信号線52間の短絡を防止する絶縁領域の役目を果たす厚さである。樹脂層54の薄膜部54aは、TCPの接続導体とゲート信号線52上の開口部に配置された導電性粒子の接触を遮ることのない厚さであり、開口部の面積と導電性粒子の大きさにより調整する。
【0061】
上述した樹脂層54の構造をとることにより、アレイ基板とTCPの圧着後、TCPの接続導体は、樹脂層54の厚膜部54bに引っかかることなく、開口部に配置された導電性粒子と接触することができる。この結果、TCPを介した外部駆動回路と画像表示パネルの確実な電気的接続を実現する。また、樹脂層54の厚膜部54bを上記厚さに設定することにより、ゲート信号線52間の短絡を防止することが可能となるため、画像表示パネルの信頼性向上を実現することができる。
【0062】
つぎに、実施の形態2にかかる画像表示パネルのアレイ基板上に設けられた縁辺領域の端子部および画像表示領域のTFT部の製造方法を、図8(a)〜(e)を用いて説明する。
【0063】
図8(a)〜(e)は、実施の形態2にかかる画像表示パネルの縁辺領域における端子部と画像表示領域におけるTFT部の製造方法を説明した断面図である。図8(a)〜(e)の左側の図はTFT部を含む画像表示領域を、右側の図はTCPを介して外部駆動回路と接続される端子部50が存在する縁辺領域を示す。
【0064】
具体的には、図8(d)の工程では、図4(d)の工程で形成した保護膜たるパッシベーション膜24を形成しない点で異なるほかは、図4に示す実施の形態1にかかる画像表示パネルの製造方法と同様である。なお、段差構造を有する樹脂層54は、ゲート絶縁膜53をエッチングする際のエッチングマスクとしての役割を果たす。段差構造を有する樹脂層54の形成方法としては、実施の形態1にかかる端子部20の樹脂層25の形成方法と同様に、図5に示すハーフトーン部を含むフォトマスクを使用する方法、および図6に示す二枚のフォトマスクを用いて写真工程を行う方法が挙げられる。
【0065】
以上、説明した方法により、実装不良の低減および信頼性向上を実現する画像表示パネルの製造が可能となる。また、ハーフトーン部を有するフォトマスクを用いて写真工程を行った場合、樹脂層54の段差構造を1回の写真工程により形成することができ、さらに、パッシベーション膜を形成しないことから、製造コスト等の低減が可能となる。
【0066】
なお、上記実施の形態1および実施の形態2においては、画像表示領域における延伸した配線構造の端部に開口部を形成した構造を有するが、開口部は配線構造と電気的に接続されていればよく、必ずしも端部に形成される必要はない。また、上記実施の形態1および実施の形態2においては、液晶材料を用いた画像表示パネルの場合を例示したが有機EL素子などを用いて画像表示領域を構成した画像表示パネルについても、適用可能である。さらに、いわゆるアクティブマトリックス方式のみならず、パッシブマトリックス方式の画像表示パネルについても適用可能である。すなわち、基板上に配線が形成され、かつ、当該配線が外部駆動回路等の実装端子部の端子と導電性粒子を介して接続される構成を採用する画像表示パネルであれば、他の構成要素の態様の如何を問わず本発明を適用可能である。
【0067】
(実施の形態3)
つぎに、実施の形態3にかかる画像表示装置について説明する。実施の形態3にかかる画像表示装置は、実施の形態1および実施の形態2にかかる画像表示パネルに、外部駆動回路を実装した構造を有する。図9は、この発明の実施の形態3にかかる画像表示装置の一の実施例を示す平面図である。実施の形態3にかかる画像表示装置70は、画像表示パネルと、画像表示パネルの縁辺領域72の端子部に電気的に接続された屈曲性を有する配線板73、配線板73の入力用電極端子部に電気的に接続された外部駆動回路74を備えた構造を有する。配線板73は、シート材として機能し、ドライバーIC/LSIを封入する外囲器である。かかる配線板73を介して外部駆動回路74と画像表示パネルの縁辺領域72の接続を行う。画像表示装置は、ICを含んで形成される外部駆動回路を配線板73上に接続することにより形成される。外部駆動回路74には、ICが配置され、かかるICは、画像表示領域への印加電圧を指示する電気信号を生成するとともに、かかる電気信号を、画像表示パネルの端子部を介して、画像表示領域71のゲート信号線等の配線に与える。なお、図9に示す画像表示装置は、TAB方式のTCPを介して、外部駆動回路74と画像表示パネルの縁辺領域72を接続することにより構成される。
【0068】
また、実施の形態3にかかる画像表示装置の他の形態にかかる実施例について説明する。図10は、実施の形態3にかかる画像表示装置の一の実施例を示す平面図である。画像表示装置80は、画像表示パネルと、画像表示パネルの縁辺領域83の端子部に電気的に接続されたICチップ85と、外部接続線86aおよび外部接続線86bに電気的に接続された配線板87と、配線板87に電気的に接続された外部駆動回路88を備えた構造を有する。縁辺領域83には、ICチップ85の接続導体へと端子部が引き出されるように引き出し配線であるゲート信号線84aおよびデータ信号線84bが形成されている。縁辺領域83には、引き出し配線の端子部上にICチップ85が実装される。配線板87は配線体として機能し、外部接続線86aおよび外部接続線86bと外部駆動回路88を接続する。外部接続線86aおよび外部接続線86bは、ドライバーIC/LSIであるICチップ85に外部駆動回路88からの電気信号を供給するための接続線であり、この外部接続線86aおよび外部接続線86bに配線板87が接続されることで、外部駆動回路88との入出力が可能とされている。図10に示す画像表示装置は、COG方式により、外部駆動回路88と画像表示パネルの縁辺領域83を接続することにより構成される。なお、図10においては、各配線84a、84b、86a、86bの線数、ICチップ部85、および配線板87の個数は実際のものと必ずしも一致しないことに留意が必要である。実装の態様としては、TAB方式およびCOG方式のほか、COF(Chip on Film)方式、FPC(Flexible Printed Circuit)方式等がある。実施の形態3にかかる画像表示装置は、TCPの接続導体と画像表示パネルの縁辺領域に設けられた端子部が、導電性粒子を介して確実に接続され、また、画像表示パネルにおける配線間の短絡も防止できることから、高い信頼性を有する。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板上に形成された配線と当該基板上に実装される実装部品の端子が確実に導通され、また、基板上に形成された端子間の短絡も防止できるため、高い信頼性を有する画像表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態1および2にかかる画像表示パネルの平面図である。
【図2】図1におけるA−A線視断面図であり、実施の形態1にかかる画像表示パネルの縁辺領域における端子部の断面図である。
【図3】実施の形態1にかかる画像表示パネルにおいて、ACFを配置後、TCPとアレイ基板を圧着した後の、アレイ基板上の縁辺領域に配置される端子部断面図である。
【図4】実施の形態1にかかる画像表示パネルの製造方法を示す断面図である。
【図5】図4(d)の工程において、単一のフォトマスクを用いて樹脂層の構造を形成した場合のフォトマスクと、パッシベーション膜とゲート絶縁膜をゲート信号線上まで除去した後の端子部の断面図を示した図である。
【図6】図4(d)の工程において、二枚のフォトマスクを用いて樹脂層の構造を形成する方法を示した図である。
【図7】図1におけるA−A線視断面図であり、実施の形態2にかかる画像表示パネルの縁辺領域における端子部の断面図である。
【図8】実施の形態2にかかる画像表示パネルの製造方法を示す断面図である。
【図9】実施の形態3にかかる画像表示装置の一の実施例を示す平面図である。
【図10】実施の形態3にかかる画像表示装置の他の実施例を示す平面図である。
【図11】従来技術にかかる液晶表示パネルの縁辺領域における端子部の断面図である。
【図12】従来技術にかかる液晶表示パネルにおいて、ACFを配置後、TCPとアレイ基板を圧着した後の、アレイ基板上の縁辺領域に配置される端子部の断面図である。
【図13】従来技術にかかる液晶表示パネルの縁辺領域における端子部であり、開口幅を広げた場合の断面図である。
【図14】従来技術にかかる液晶表示パネルの縁辺領域における端子部であり、開口幅を広げ、かつ、ゲート信号線の幅を広げた場合の断面図である。
【図15】画像表示パネルの縁辺領域における端子部の断面図である。
【符号の説明】
1 画像表示パネル
2 画像表示領域
3 縁辺領域
4 ゲート信号線
5 データ信号線
6a 端子部
6b 端子部
20 端子部
21 絶縁基板
22 ゲート信号線
23 ゲート絶縁膜
24 パッシベーション膜
25 樹脂層
25a 薄膜部
25b 厚膜部
26 表面電極
27 導電性粒子
28a 接続導体
28b TCP入出力導体
29 異方性導電フィルム(ACF)
30 ゲート電極
31 半導体膜
32 エッチング保護膜
33a ドレイン層
33b ソース層
34 信号線メタル
35 表示電極
36 開口部
37 樹脂層の薄膜部
40 フォトマスク
41 ハーフトーン部
42 露光部
43 非露光部
44 第一のフォトマスク
45 露光部
46 非露光部
47 第二のフォトマスク
48 露光部
49 非露光部
50 端子部
51 絶縁基板
52 ゲート信号線
53 ゲート絶縁膜
54 樹脂層
54a 薄膜部
54b 厚膜部
55 表面電極
60 ゲート電極
61 半導体膜
62 エッチング保護膜
63a ドレイン層
63b ソース層
64 信号線メタル
65 表示電極
70 画像表示装置
71 画像表示領域
72 縁辺領域
73 配線板
74 外部駆動回路
80 画像表示装置
82 画像表示領域
83 縁辺領域
84a ゲート信号線
84b データ信号線
85 ICチップ
86a 外部接続線
86b 外部接続線
87 配線板
88 外部駆動回路
100 端子部
101 絶縁基板
102 ゲート信号線
103 ゲート絶縁膜
104 パッシベーション膜
105 樹脂層
106 表面電極
107 導電性粒子
108a 接続導体
108b TCP入出力導体
109 異方性導電フィルム(ACF)
110 端子部
120 端子部
130 端子部
140 第一のフォトマスク
141 非露光部
142 露光部
150 第二のフォトマスク
151 非露光部
152 露光部
Claims (12)
- 画像表示領域と、縁辺領域に外部駆動回路から電気信号を前記画像表示領域中の回路素子に入力するための端子部を備えた画像表示パネルにおいて、
前記端子部は、
前記画像表示領域から延伸した複数の配線構造と、
前記複数の配線構造と電気的に接続された導電層が露出された開口部と、
該開口部の周縁近傍に形成された薄膜部と、前記薄膜部と同一材料によって形成され、前記薄膜部の周囲に配置された、前記薄膜部よりも膜厚の大きい厚膜部とが配置される構造を有する絶縁領域と、
を備えたことを特徴とする画像表示パネル。 - 前記開口部と前記絶縁領域の前記薄膜部の表面に、さらに表面電極を備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像表示パネル。
- 前記絶縁領域の下層に、前記絶縁領域と異なる材料を含んで形成された絶縁膜層をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示パネル。
- 前記絶縁領域の下層に、前記絶縁領域と異なる材料を含んで形成された絶縁膜層および保護膜層をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示パネル。
- 前記絶縁領域が感光性を有する高分子膜であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の画像表示パネル。
- 前記薄膜部に対応する領域は、所定の光透過率を有する半透明膜または露光機の分解能より小さいパターンにより形成されているフォトマスクを使用して形成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の画像表示パネル。
- 請求項1〜5のいずれか一つに記載の画像表示パネルと、
前記画像表示領域に対して電気信号を供給する外部駆動回路と、
前記画像表示パネル上の配線に対応する出力導体を有し、前記外部駆動回路と前記画像表示パネルを電気的に接続するシート材と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1〜5のいずれか一つに記載の画像表示パネルと、
前記画像表示領域に対して電気信号を供給する外部駆動回路と、
前記画像表示パネル上の配線に対応して配置され、前記画像表示パネルと電気的に接続されるICチップと、
前記ICチップと前記外部駆動回路とを電気的に接続する配線体と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 - 前記配線および前記出力導体または前記ICチップの間に挟まれて、前記配線と前記出力導体、または前記配線と前記ICチップを電気的に接続する導電性粒子を備えたことを特徴とする請求項7または8に記載の画像表示装置。
- 圧着により潰れた前記導電性粒子の高さをd、前記開口部上に備えられた前記表面電極より前記厚膜部の上部までの高さをh1、前記開口部上に備えられた前記表面電極より前記薄膜部の上部までの高さをh2とすると、h2≦d≦h1となることを特徴とする請求項9に記載の画像表示装置。
- 前記画像表示パネルは、液晶層を含んで形成されることを特徴とする請求項7〜10のいずれか一つに記載の画像表示装置。
- 絶縁基板上であって画像表示領域に対応した領域上に駆動素子を形成し、縁辺領域上に外部との電気的な接続を行うための複数の配線を形成する配線形成工程と、
前記駆動素子および前記配線を含めた前記絶縁基板上に絶縁領域を形成する絶縁領域形成工程と、
前記縁辺領域に配置される前記配線上に存在する絶縁領域に対して、前記配線の端部近傍に開口部を形成し、該開口部周辺に薄膜部を有し、前記開口部周辺部以外には厚膜部を有する段差構造を形成する段差形成工程と、を含み、
前記段差形成工程は、請求項6にかかるフォトマスクを使用して一度の写真工程によって前記段差構造を形成することを特徴とする画像表示パネルの製造方法。
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