JP4514514B2

JP4514514B2 - デバイス基板及び液晶表示装置

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Publication number: JP4514514B2
Application number: JP2004153827A
Authority: JP
Inventors: 陽介藤川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-05-24
Also published as: JP2005338191A

Description

本発明は、デバイス基板及び液晶表示装置に関する。より詳しくは、反射型又は半透過型液晶表示装置に好適に用いられるデバイス基板及びそれを搭載した液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、液晶分子の電気光学効果を利用して透過・反射光量を電気的に制御して表示を行う装置であり、低消費電力、薄型軽量、高精細等といった特徴を生かして、幅広く用いられている。このような液晶表示装置は、通常では、２枚の基板（デバイス基板）間に液晶を封入して構成された液晶表示パネルを備えている。液晶表示パネルを構成するデバイス基板は、通常では、ガラス基板上の表示領域に、アクティブ素子、金属配線等が形成され、非表示領域に、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ；集積回路）チップ用電子群、ＩＣチップ用電子群の端子と表示領域の金属配線とを電気的に接続するように配置された引き出し配線等が形成された構成を有している。

従来、反射表示モードを用いる反射型液晶表示装置や、反射表示モードと透過表示モードとを併用する半透過型液晶表示装置においては、周囲から入射した外光を反射するための凹凸反射板が表面に設けられたデバイス基板が用いられている。しかしながら、このようなデバイス基板の凹凸反射板は、引き出し配線を形成し、その上に塗布等により、反射板の凹凸形成用の樹脂層を形成した後、形成されることとなるため、引き出し配線のパターン形状に起因する膜厚ムラが生じやすく、液晶表示装置の表示品位を低下させてしまうことがあった。これは、図４−１に示すように、複数のデバイス基板から構成される切断分離前のパネル上に、樹脂がスピンコート法等によりコーティングされるとき、樹脂の伸び広がる方向（図４−１中の矢印方向）と引き出し配線１の配線方向とが一致しない箇所では、塗布ムラが顕在化しないが、一致する箇所では、そこが塗布ムラの起点となって、塗布ムラが発生したデバイス基板の画素領域（表示領域）や、隣接するデバイス基板の画素領域までそのムラを引きずって樹脂が伸び広がってしまうため、塗布ムラが顕在化（例えば、図４−１中の点線で囲む領域）してしまい、パネル上に樹脂を均一に塗り広げることが困難となるためである。すなわち、図４−２に示すように、基板上の画素領域９とＩＣチッブ用電子群１０との間に設けられる引き出し配線１は、通常では、図４−３に示すように、配線間隔を変更するための屈曲部を有しており、この屈曲部において、配線パターン密度、配線の向きが異なる領域の長距離に渡る境界が形成され、ダミー配線２により配線パターン密度を同じにした場合であっても、配線の向き、配線数（段差の数）が異なる領域の長距離に渡る境界（図４−３中の矢印部分）が形成されることとなるため、塗布ムラの起点となっていた。

また、従来の液晶表示装置で用いられてきたものに代表されるようなデバイス基板においては、基板上に形成する金属配線の膜厚は、２００〜３００ｎｍとされていたが、配線が高密度化したり、駆動回路をデバイス基板上に形成するようになってきた昨今では、幅の細い配線で抵抗の低い配線を実現させるために、金属配線の膜厚はより厚くなっており、例えば、５００〜８００ｎｍ程度になっているため、塗布ムラがより生じやすくなっている。

なお、液晶表示パネルのセル厚調整を目的として、従来から引き出し配線の空隙にダミー配線を設けることはしばしば行われており、例えば、シール材の塗布位置における下地の段差を調整するために、シール材の下層の空きスペースにダミー配線が設けられ、そのダミー配線上にもシール材に混入されたスペーサが配置された透明基板を有する液晶表示装置の構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この液晶表示装置の構成によれば、例えば、図５に示すように、単にシール材４形成部分のセル厚制御を目的として、ダミー配線２により、配線パターン密度が制御されているだけであり、配線パターンの長距離に渡る境界が形成されており、シール材４の塗布位置以外にダミー配線２を配置することについての記載はない。このため、特に図中の矢印方向に樹脂が塗り広がるときにムラが生じやすくなっていた。
特開平１１−１０９３７０号公報（第１、６頁、第１図）

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、配線間隔が途中で屈曲して変わる略平行線状の配線群上に樹脂が塗り広げられる際に、塗布ムラの発生が抑制されたデバイス基板及びそれを搭載した液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、略平行線状の配線群の配線間隔が途中で屈曲して変わるように構成されたデバイス基板について種々検討したところ、配線群上に樹脂が塗り広げられる際に、樹脂を塗り広げる方向が配線の屈曲点の配列方向に一致すると、屈曲点が配列したところでは樹脂が押し広がりにくく、そこが塗布ムラの起点となって、樹脂を均一に塗り広げることができなくなることに着目した。そして、間隔が広い配線群の空隙のうち、間隔が狭い配線群の略延長線上にあたる位置にダミー配線を配置すると、配線パターンの長距離に渡る境界がなくなり、樹脂を均一に塗り広げることができるようになることを見いだした。また同様に、配線が二層構成、すなわち間隔が狭い配線群が層間膜上に配置され、間隔が広い配線群が層間膜下に配置された構成の場合には、層間膜上の間隔が狭い配線群の略延長線上にあたる位置にダミー配線を配置すると、樹脂を均一に塗り広げることができるようになることを見いだした。このようにして、本発明者らは、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、略平行線状の配線群の配線間隔が途中で屈曲して変わるように構成されたデバイス基板であって、上記デバイス基板は、間隔が広い配線群の空隙で、間隔が狭い配線群の略延長線上にあたる位置にダミー配線が配置された構成を有するデバイス基板である。
本発明はまた、略平行線状の配線群の配線間隔が途中で屈曲して変わるように構成されたデバイス基板であって、上記デバイス基板は、上層と基板との間に層間膜を有し、間隔が狭い配線群が層間膜上に配置され、間隔が広い配線群が層間膜下に配置され、更に、層間膜上の間隔が狭い配線群の略延長線上にあたる位置にダミー配線が配置された構成を有するデバイス基板でもある。
以下に本発明を詳述する。

本発明のデバイス基板は、略平行線状の配線群の配線間隔が途中で屈曲して変わるように構成されたものである。本発明において、デバイス基板とは、デバイスが設けられた基板を意味する。デバイスとしては特に限定されず、例えば、ＩＣチップ用電子群、アクティブ素子等が挙げられる。デバイス基板の基材（基板）の材質としては特に限定されないが、ガラスが好適に用いられる。

上記「略平行線状の配線群」とは、複数本の略平行な位置関係を有する配線から構成される配線の集合を意味する。なお、「略平行」とは、実質的に平行であると評価され得る形態であればよい。本発明において、このような配線群のパターン形状は、配線間隔が途中で屈曲して変わるように構成されている。すなわち、配線群を構成する複数本の略平行な位置関係を有する配線は、それぞれに屈曲部が設けられ、それらの屈曲部において配線間隔が変更されている。
配線群を構成する配線の厚さとしては、成膜の効率、エッチングの効率、配線抵抗等を鑑みて、通常では、数百ｎｍとされる。配線の幅、長さ等は、特に限定されるものではない。配線の材質としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属等が挙げられる。配線の形成方法としては、例えば、スパッタリング法等による配線材料の成膜後に、ドライエッチング法、ダマシン法等を用いてパターニングする方法、インクジェット法等が挙げられる。

本発明のデバイス基板は、（１）間隔が広い配線群の空隙で、間隔が狭い配線群の略延長線上にあたる位置にダミー配線が配置された構成、又は、（２）上層と基板との間に層間膜を有し、間隔が狭い配線群が層間膜上に配置され、間隔が広い配線群が層間膜下に配置され、更に、層間膜上の間隔が狭い配線群の略延長線上にあたる位置にダミー配線が配置された構成のいずれかを有するものである。
間隔が広い配線群の配線間隔、及び、間隔が狭い配線群の配線間隔は、パターニング精度により決まることとなるが、通常では、間隔が広い配線群の配線間隔は、１００μｍ前後、間隔が狭い配線群の配線間隔は、数十μｍとされる。また、間隔が広い配線群を構成する配線部分と、間隔が狭い配線群を構成する配線部分とで配線の厚さは、本発明の作用効果を充分に発揮させるために、略同じであることが好ましい。
上記「略延長線上にあたる位置」とは、実質的に延長線上にあたる位置であることが好ましいが、本発明の作用効果を奏することとなる限り、その周辺部をも含むものである。

本発明において、上記ダミー配線とは、本来の配線の機能を有しない配線を意味し、具体的には、本来の配線の機能を有する配線及び電源と電気的に接続されていない配線、絶縁材料により形成された配線等が挙げられる。ダミー配線の厚さ、幅及び配線形状は、本発明の作用効果を充分に発揮させるために、配線群を構成する配線と略同じであることが好ましい。なお、ダミー配線は、間隔が狭い配線群の略延長線上にあたる位置の一部に配置されてもよく、全部に配置されてもよい。
ダミー配線の材質としては特に限定されないが、配線群を構成する配線と同じ材質であることが好ましい。これにより、配線群を構成する配線と同一工程で形成することができる。ダミー配線の形成方法としては、例えば、スパッタリング法等による配線材料の成膜後に、ドライエッチング法、ダマシン法等を用いてパターニングする方法、インクジェット法等が挙げられる。

上記（１）の構成を有する本発明のデバイス基板によれば、例えば、図１に示すように、ダミー配線２が、間隔が広い配線群の空隙で、間隔が狭い配線群の略延長線上にあたる位置に配置されることにより、配線パターンの延伸方向の長距離に渡る境界がなくなり、配線群上に樹脂を塗り広げる際に生じる塗布ムラを効果的に低減することができる。
上記（１）の構成を有する本発明のデバイス基板においては、ダミー配線は、間隔が広い配線群の空隙の始点から終点まで配置されていることが好ましい。この形態によれば、配線群上に樹脂を塗り広げる際に生じる塗布ムラを低減する本発明の作用効果をより充分に得ることができる。

上記（２）の構成を有する本発明のデバイス基板によれば、ダミー配線が、層間膜上の間隔が狭い配線群の略延長線上にあたる位置に配置されることにより、上記（１）の構成と同様に、配線群上に樹脂を塗り広げる際に生じる塗布ムラを効果的に低減することができる。
なお、上記（２）の構成を有する本発明のデバイス基板において、通常では、層間膜上の配線（以下、上層配線ともいう）と層間膜下の配線（以下、下層配線ともいう）とは、コンタクトホール等を介して接続される。また、上層配線と下層配線とが交差すると、交差箇所で配線間容量を生じるカップリングという現象が起こるため、これらの配線は互いに交差しないことが好ましい。更に、通常では、配線群の端部に位置する長距離の配線の大部分を上層配線が占めるため、上層配線は、下層配線よりシート抵抗が低いことが好ましい。

上記層間膜の材質としては、強い密着性、絶縁性、低誘電率、強い機械的強度等の性質を有するものが好ましく、例えば、シロキサン樹脂、芳香族系炭化水素構造を有する有機ポリマー樹脂や、窒化珪素、酸化珪素等の無機絶縁材料等が挙げられる。層間膜の形成方法としては、例えば、スピンコート法、化学気相蒸着法等が挙げられる。層間膜の厚さとしては特に限定されないが、カップリング現象を充分に抑制することができることが好ましい。
本発明のデバイス基板としては、このような構成要素を必須として構成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。なお、その他の構成要素としては、例えば、カラーフィルタ、配向膜等が挙げられる。

以下に、本発明のデバイス基板の好ましい形態について更に詳細に説明する。
上記ダミー配線は、間隔が狭い配線群と略同一方向に形成されてなることが好ましい。これにより、塗布ムラの起点となる要因を更に弱めることが可能となるので、配線群上に樹脂を塗り広げる際の塗布ムラの発生を更に効果的に低減することができる。なお、本発明において、略同一方向とは、実質的に同一方向であると評価される方向であることが好ましいが、所望の作用効果を得ることができる範囲において、その誤差範囲をも含むものである。

上記デバイス基板は、少なくとも間隔が狭い配線群及びダミー配線の上層に樹脂層が形成されてなることが好ましい。樹脂層は、塗布により形成されたものであることが好ましく、具体的には、スピンコート法等の液状の樹脂を塗布する方法により形成されたものであることが好ましい。本発明によれば、このような形態のデバイス基板を、配線群上に樹脂を塗り広げる際に生じる塗布ムラを効果的に低減しつつ作製することが可能であり、樹脂層の厚さのムラを効果的に低減することができる。従って、樹脂層の上層に反射膜等を形成し、反射型又は半透過型の液晶表示装置の構成部材として使用することにより、表示品位に優れた液晶表示装置を得ることができる。
樹脂層の厚さとしては特に限定されず、好ましい厚さは塗布条件等により変わることとなるが、通常では、３μｍ以下まで樹脂層を薄くすると、配線による塗布ムラを低減させる本発明の作用効果を充分に得ることができ、好ましくは、反射板（樹脂層上に反射膜を形成した部材）の特性の制御や生産性を考慮して、２μｍ前後とされる。
樹脂層の材質としては、密着性に優れたものが好ましく、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。なお、樹脂層は、間隔が狭い配線群及びダミー配線の上層全体に形成されてもよく、一部のみに形成されてもよい。

上記樹脂層は、表面が凹凸形状により構成され、かつ反射膜を有することが好ましい。樹脂層の表面凹凸形状のパターンとしては特に限定されないが、凹部と凸部とが不規則に配列されたパターンが好ましい。凹部の深さ及び凸部の高さとしては、０．５μｍ前後が好ましい。樹脂層の表面凹凸形状のパターンの形成方法としては、フォトリソグラフィー法等が挙げられる。反射膜の材質としては、例えば、アルミニウム等が挙げられる。反射膜の厚さは、特に限定されるものではない。反射膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着法等が挙げられる。反射膜は、樹脂層の表面の一部に形成されてもよく、全面に形成されてもよいが、本発明のデバイス基板が液晶表示装置の液晶表示パネルを構成する基板として用いられる場合には、画素毎に形成されることが好ましい。
この形態では、樹脂層の表面が凹凸形状により構成されていることから、樹脂層の表面に形成される反射膜もまた、凹凸形状を有することとなり、このような凹凸形状の反射膜は、入射する光を散乱反射して、鏡面反射のない反射表示を可能にする。従って、このような形態の本発明のデバイス基板は、反射型又は半透過型液晶表示装置に搭載される液晶表示パネルの構成部材等として好適に用いることができる。

本発明は更に、上記デバイス基板を備えてなる液晶表示装置でもある。このような本発明の液晶表示装置によれば、本発明のデバイス基板を備えてなることから、表示ムラが低減されており、良好な表示品位を得ることができる。本発明の液晶表示装置の好ましい形態としては、本発明の凹凸形状の反射膜を有するデバイス基板を、液晶表示パネルを構成する基板に用いた形態が挙げられる。このような形態においては、デバイス基板の表面に設けられた凹凸形状の反射膜が表面ムラの少ない膜であることから、液晶表示パネルに入射した外部からの光をムラなく反射することができ、良好な表示品位を得ることができる。

本発明のデバイス基板によれば、間隔が狭い配線群の略延長線上にあたる位置にダミー配線を配置された構成を有することから、配線間隔が途中で屈曲して変わる略平行線状の配線群上に樹脂を塗り広げる際に、塗布ムラが発生することを抑制することができる。このような本発明のデバイス基板は、液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板等として好適に用いることができるものである。

以下に実施例を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

（実施形態１）
図２は、実施形態１に係る本発明のデバイス基板のダミー配線が設けられた領域近傍の構成を示す平面模式図である。本実施形態では、略平行線状の引き回し配線１群が基板上に１層形成されており、引き回し配線１は、それぞれ屈曲部を有し、屈曲部近傍で配線間隔が変わるように構成されている。引き回し配線１群は、屈曲部の端子３側で広いピッチ（配線間隔）となっており、屈曲部の画素領域側で狭いピッチとなっている。そして、広いピッチの引き回し配線１群の間隙（空隙）で、狭いピッチの引き回し配線１群の略延長線上にあたる位置に、ダミー配線２が狭いピッチの引き回し配線１群と平行に配置されている。
本実施形態では、引き回し配線１のパターン延伸方向の全体的傾向として、図中の太線方向の傾向が強められており、塗りムラの起点になるような長距離に渡る明らかな配線パターンの境界が存在しないように構成されている。その結果、本実施形態のデバイス基板上には、樹脂をムラなく塗り広げることが可能である。なお、ダミー配線２のパターンは、多少寸法や形状を変えても同様の効果を得ることができる。

（実施形態２）
図３−１は、実施形態２に係る本発明のデバイス基板のダミー配線が設けられた領域近傍の構成を示す平面模式図であり、図３−２は、図３−１のデバイス基板をＡ−Ａ’線で切断したときの断面模式図である。本実施形態では、略平行線状の引き回し配線１群が基板上に層間膜６を介して２層形成されており、引き回し配線１は、それぞれ屈曲部を有し、屈曲部近傍で配線間隔が変わるように構成されている。引き回し配線１群は、屈曲部の端子３側が下層配線１ａとして層間膜６の下層に位置し、広いピッチとなっており、また、屈曲部の画素領域側が上層配線１ｂとして層間膜６の上層に位置し、狭いピッチとなっている。この下層配線１ａと上層配線１ｂとは、コンタクトホール５を介して接続されている。そして、層間膜６上の狭いピッチの引き回し配線１群の略延長線上にあたる位置に、ダミー配線２が狭いピッチの引き回し配線１群と平行に配置されている。
本実施形態では、樹脂７が塗り広げられる表面には、上層配線１ｂ及びダミー配線２のみが形成されており、上層の引き回し配線１ｂと平行にダミー配線２が配置されているため、配線パターンの延伸方向が実施形態１と比べて、より一層揃っている。従って、樹脂７が延び広がるときにムラの起点が少なく、樹脂７を均一に塗り広げることができる。なお、この構成の場合、上層配線１ｂのシート抵抗が下層配線１ａのそれよりも低いことが好ましい。また、ダミー配線２のパターンは、下層配線１ａと交差するように配置されてもよい。

本発明のデバイス基板における引き出し配線の形成領域の一部を示す平面模式図である。実施形態１に係る本発明のデバイス基板のダミー配線が設けられた領域近傍の構成を示す平面模式図である。実施形態２に係る本発明のデバイス基板のダミー配線が設けられた領域近傍の構成を示す平面模式図である。図３−１のデバイス基板をＡ−Ａ’線で切断したときの断面模式図である。複数のデバイス基板を一括して製造する際に、基板上に塗布された樹脂が広がっていく様子を示す平面模式図である。図４−１に示すデバイス基板のうちの１つを拡大して示す平面模式図である。図４−２に示すデバイス基板の引き出し配線の形成領域１１を拡大して示す平面模式図である。従来のデバイス基板の端子部近傍の構成を示す平面模式図である。

符号の説明

１：引き回し（引き出し）配線
１ａ：下層配線
１ｂ：上層配線
２：ダミー配線（パターン）
３：端子
４：シール材
５：コンタクトホール
６：層間膜
７：樹脂
８：基板
９：画素領域
１０：ＩＣチッブ用電子群
１１：引き出し配線の形成領域

Claims

略平行線状の配線群の配線間隔が途中で屈曲して変わるように構成されたデバイス基板であって、
間隔が広い配線群に含まれる配線間の各空隙に、間隔が狭い配線群に含まれる各配線の略延長線上に沿って伸びる複数のダミー配線が配置された構成を有し、
少なくとも間隔が狭い配線群及びダミー配線の上層には樹脂層が形成されており、
該樹脂層の表面が凹凸形状により構成され、かつ該樹脂層の表面上に反射膜を有する
ことを特徴とするデバイス基板。
前記ダミー配線は、間隔が広い配線群の空隙の始点から終点まで配置されていることを特徴とする請求項１記載のデバイス基板。
前記ダミー配線の厚さは、配線群を構成する配線と略同じであることを特徴とする請求項１又は２記載のデバイス基板。
請求項１〜３のいずれかに記載のデバイス基板を備えてなることを特徴とする液晶表示装置。