JP4517916B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置の製造方法に関し、特に従来の液晶表示装置の製造工程と同様
の工程で製造することができ、しかも交差している配線間でクロスショートを起こす可能
性が少ないアクティブマトリクス基板を有する液晶表示装置の製造方法に関する。

一般に液晶表示装置には薄型軽量、低消費電力という特徴があり、特に、薄膜トランジスタ方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置は携帯電話機などの携帯端末から大型テレビに至るまで幅広く利用されている。

まず、従来のアクティブマトリクス型の液晶表示装置の一般的な構成を、数画素部分の平面図である図５、その数画素分の模式的な等価回路図である図６及び図５のＡ−Ａ断面図である図７を参照して簡単に説明する。従来の液晶表示パネル１０Ａは、第１の透光性基板１１上に直接又は絶縁膜１１’を介してマトリクス状に設けられた走査線Ｘ１、Ｘ２・・・Ｘｎと信号線Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙｍで囲まれた領域毎に画素電極１２が設けられており、この画素電極１２は図６においては等価的に液晶容量Ｃ_ＬＣで表わされている。通常液晶容量Ｃ_ＬＣには補助容量電極１３により形成された補助容量Ｃｓが並列に接続されている。液晶容量Ｃ_ＬＣの一端は駆動用のスイッチングトランジスタ１４に接続されているとともに、他端は第２の透光性基板１５にカラーフィルタ層ＣＦを介して設けられた対向電極１６に接続されて所定のコモン電位Ｖcが印加されている。

スイッチングトランジスタ１４は絶縁ゲート電界効果型の薄膜トランジスタＴＦＴ（Thin Film Transistor）からなり、そのソース電極Ｓは信号線Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙｍに接続されて画像信号Ｖsの供給を受け、また、ドレイン電極Ｄは液晶容量Ｃ_ＬＣの一端、すなわち画素電極１２に接続されている。さらに、スイッチングトランジスタ１４のゲート電極Ｇは走査線Ｘ１、Ｘ２・・・Ｘｎに接続されて所定の電圧を有するゲートパルスＶgが印加されるようになされている。

また、画素電極１２及び対向電極１６の表面にはそれぞれ配向膜（図示せず）が設けられているとともに、第１の透光性基板１１と第２の透光性基板１５との間には液晶１７が封入されている。なお、符号１８及び１９はそれぞれＳｉＯ_２もしくはＳｉＮからなる絶縁膜を示し、符号２０はアモルファスＳｉ層を示す。そして複数本の走査線Ｘ１、Ｘ２・・・Ｘｎ及び信号線Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙｍは、基板の額縁部（基板の周縁部）の２方向ないしは１方向に引き出され、それぞれの終端部に走査線用入力端子部２１及び信号線用入力端子部２２が設けられている。

このような構成のアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、携帯電話機用の小型のものから対角４０インチ（約１０２ｃｍ）ないし５０インチ（約１２７ｃｍ）サイズ程度の大型のものまで製造されるようになってきている。しかしながら、液晶表示装置は、製造工程において表示領域内に静電気が浸入したり配線の短絡等が生じると、液晶表示装置としてでき上がった段階で表示欠陥が生じる。静電気は、製造工程においても、パネルを搬送する際にも、他のものと接触するだけで発生してしまう。また、配向膜のラビング時には摩擦により最も静電気が発生しやすい。特に中小型機種等においては、高精細化が進むにつれて今まで以上に静電気不良が発生しやすいので、様々な静電気対策が取られているが、配線クロス部は特に静電気による短絡故障が発生しやすい。したがって、液晶表示装置の製造技術分野では、静電気による表示欠陥が生じないようにすることは特に急務である。

このような配線クロス部における静電気による短絡故障の発生を防止するための技術も幾つか知られている。例えば、下記特許文献１には、補助容量Ｃｓ引き回し配線と走査線との交差部でクロスショートが発生するのを防止し、製造中に発生する静電気を充分に分散させた、歩留まりの高い液晶表示装置の発明が開示されている。

この特許文献１に開示されている液晶表示装置５０は、図８の平面図に示すように、基板５１上に複数本の互いに平行な走査線５２が形成され、この走査線５２と平行に且つ走査線間に複数の補助容量配線５３が形成され、さらにこれら配線に絶縁膜を介して直交するように複数のデータ配線５４が形成されている。そして、走査線５２とデータ配線５４とはそれぞれその延線上に走査線パッド５５部、データ配線パッド５６部が形成されている。そして、それぞれのパッド部から基板の切断線５７より外周方向に引き出し電極が配設され、外部短絡配線５８に接続されることで、全走査線５２と全データ配線５４が接続され、各配線は電気的に同電位に保たれる。

そして、走査線パッド５５及びデータ配線パッド５６の内側には矩形リング状の内部短絡配線５９が形成されており、全ての走査線５２と全てのデータ配線５４とが高抵抗素子ＲＧ、ＲＳを介して内部短絡配線５９に接続されている。また、補助容量配線５３は１本１本が内部短絡配線５９に直接接続されており、内部短絡配線５９はその一部から補助容量配線パッド６０に接続されており、補助容量パッド６０から基板の切断線５７より外周方向に引き出し電極が形成されて外部短絡配線５８に導通している。

この液晶表示装置５０は、液晶表示装置として組み立てた後には補助容量配線パッド６０をとおして内部短絡配線５９をＣｓ電位として補助容量配線５３にＣｓ電位を与えることができるから、走査線５２やデータ配線５４に生じる静電気を内部短絡配線５９だけでなく補助容量配線５３にも分散させることができ、充分な静電気対策をとることができ、しかも、補助容量配線５３を走査線５２と交差することなく内部短絡配線５９に接続することにより、従来のようなＣｓ引き回し配線が不要になり配線構造が単純化されて狭額縁化を達成でき、さらに従来はこのＣｓ引き回し配線と走査線５２が交差している部分（走査線本数分）で生じていたクロスショートの問題がなくなるという効果を奏するというものである。
特開平１０−０６２８０８号公報

しかしながら、上述した従来例の液晶表示装置５０は、少なくとも内部短絡配線５９及び高抵抗素子ＲＧ、ＲＳを設けることが必要である。このうち、内部短絡配線５９そのものは従来のＣｓ引き回し配線と実質的に相違はないが、この内部短絡配線５９と走査線５２との間でクロスショートを起こさないようにするために、高低抗素子ＲＧ、ＲＳとして走査線５２やデータ配線５４に印加される電圧では導通せず、静電気のような高電圧が印加されたときに全ての配線が短絡するような素子、例えばそれぞれ互いに並列接続された２端子ＴＦＴやダイオード等、低電圧域では高抵抗、高電圧域では低抵抗となるような特殊な素子が必要である。

したがって、このような特殊な素子は、従来からの一般的な液晶表示装置で普通に用いられているものではないため、上述した従来例の液晶表示装置５０の製造工程には別途特別な工程が必要となるという問題点が存在する。

本願の発明者等は、特にこのような特殊な素子を使用せずとも、液晶表示装置の製造工程中に交差している配線間の静電気によるクロスショートを防止できる構成を種々検討した結果、交差している保護すべき配線（以下、「主配線」という。）に並列に静電気によりクロスショートを起こしやすい配線（以下、「従配線」という。）を形成しておき、液晶表示装置の製造段階の後半でこの従配線を主配線から切り離せば、たとえ製造工程中に従配線が静電気によりクロスショートを起こしても主配線を有効に保護できるため、クロスショートを起こしていない主配線を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は、従来の液晶表示装置の製造工程と同様の工程で製造することがで
き、しかも交差している配線間でクロスショートを起こす可能性が少ない液晶表示装置の
製造方法を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、以下の方法により達成し得る。すなわち、請求項１の液晶表示装
置の製造方法の発明は、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板上の表示領域周辺に設
けられた配線交差部の製造に際し、絶縁膜を介して上側に位置する主配線の両側に複数本
の従配線を絶縁膜の下側に位置する他の配線と交差するようにかつ主配線よりも短絡しや
すいように並列に設け、その後の製造工程において、前記複数本の従配線を前記絶縁膜の
下側に位置する他の配線の両端部で電気的に切断する液晶表示装置の製造方法であって、
前記主配線及び従配線がアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記従配線はＩＺ
Ｏ（Indium Zinc Oxide）からなる透明電極材料の湿式エッチング工程において同時に切
断することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記主
配線及び他の配線は、走査線、信号線及び補助容量配線から選択された任意の２つの組合
せからなることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法において、
前記従配線の数は２本又は４本であることを特徴とする。

本発明は上記の構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する。すな
わち、請求項１の発明によれば、交差部の主配線の両側に従配線を設けかつ主配線よりも
短絡しやすいように並列に設けたので、例えば、後工程に致るまでに大きな静電気負荷が
かかった場合でも、従配線側に短絡が発生するが本来必要としている主配線には短絡が発
生しない。しかも、主配線及び従配線がアルミニウム又はアルミニウム合金からなるので
、後工程のＩＺＯからなる透明電極材料の形成時に従配線を切断することができ、短絡が
生じていた従配線は主配線から電気的に切り離される。そのため、交差部における主配線
と他の配線との間の静電気から有効に保護することができるようになる。加えて、後工程
で行う処理により従配線を切断するので、工程数が増えることもない。

また、請求項２の発明によれば、この交差部における従配線は、表示領域周辺の配線交差部の全てに設けることができるため、主配線の不良発生頻度が少なくなる。

また、請求項３の発明によれば、従配線は復数本設けられているので、複数回の静電気負荷に対処することができる。従配線の数が多ければ多いほど多数回の静電気負荷に対処できるが、この従配線は液晶表示装置の完成後には無用のものであるため、無駄な面積を減らすためには、最大値を４本に止めることが好ましい。

以下、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置とし
てのアクティブマトリクス型液晶表示装置の場合を例示するものであって、本発明をこの
アクティブマトリクス型液晶表示装置に特定することを意図するものではなく、本発明は
特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく
適用し得るものである。なお、図１は実施例に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置
の従配線切断前の表示領域周辺の拡大平面図であり、図２は図１のアクティブマトリクス
型液晶表示装置の従配線切断後を示す図であり、また、図３は従配線数を４本とした図１
に対応する従配線切断前の拡大平面図であり、図４は図３の液晶表示装置の従配線切断後
を示す図であり、図５〜図７に示した従来例の液晶表示装置と同一の構成部分には同一の
参照符号を付与して説明する。

実施例に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置１０は、第１の透光性基板１１上にマトリクス状に設けられた走査線Ｘ１、Ｘ２・・・Ｘｎと信号線Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙｍが設けられている。このうち、走査線Ｘ１、Ｘ２・・・Ｘｎ及び信号線Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙｍで囲まれた領域が表示領域であり、この表示領域の周囲に各配線と端子部（図示せず）とを結ぶ各種配線が設けられている。

この有効表示領域においては、各走査線及び信号線で囲まれた領域毎に表示に寄与する画素電極１２が設けられている。また、スイッチングトランジスタ１４はＴＦＴからなり、そのソース電極Ｓは信号線Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙｍに接続され、ゲート電極Ｇは走査線Ｘ１、Ｘ２・・・Ｘｎに接続され、さらに、ドレイン電極Ｄは画素電極１２に接続されている。また、ドレイン電極Ｄの下部には補助容量電極１３が、走査線Ｘ１、Ｘ２・・・Ｘｎと平行に設けられている。これらの液晶表示装置１０の表示領域の具体的構成及び動作原理は、図５〜図７に示した従来例のものと同様であるので、必要に応じて図５〜図７を引用して説明することとする。

この液晶表示装置１０は、図７に示したように、透光性基板１１上に絶縁膜１１’を介してアルミニウム又はアルミニウム合金により走査線Ｘ１、Ｘ２・・・Ｘｎ及びこれらの走査線に平行に各補助容量電極１３が形成されており、このうち各補助容量電極１３は、図１に示すように、表示領域の周辺で、コンタクトホール３１を介して絶縁膜１１’の下部に補助容量電極１３と直交する方向に設けられた補助容量配線３２に接続されている。したがって、走査線Ｘ１、Ｘ２・・・Ｘｎは表示領域の周辺で補助容量配線３２と絶縁膜１１’を介して交差することになる。

そこで、以下においては、走査線Ｘｎ−１、Ｘｎを代表させて説明することとする。本実施例においては、図１に示すように、走査線Ｘｎ−１、Ｘｎ及び補助容量電極１３の形成時に同時に、走査線Ｘｎ−１、Ｘｎと補助容量配線３０との交差部に、それぞれの走査線Ｘｎ−１、Ｘｎに対応する主配線３３及び３４とともに、この主配線３３及び３４に並列にそれぞれ２本の従配線３３ａ、３３ｂ及び３４ａ、３４ｂを形成する。この従配線３３ａ、３３ｂ及び３４ａ、３４ｂと補助容量配線３２との間は、外部から静電気が浸入した場合に主配線３３及び３４と補助容量配線３２との間が絶縁破壊を起こすよりも低いエネルギーで静電破壊を起こすように設計されている。この静電破壊の容易さの調節は、絶縁膜１１’の厚さ、絶縁膜１１’と主配線３３及び３４ないし従配線３３ａ、３３ｂ及び３４ａ、３４ｂの下部に設けられるアモルファスＳｉ層３５の面積等を調整することにより容易に行うことができる。

そして、その後に補助容量配線３２の両側の従配線３３ａ、３３ｂ及び３４ａ、３４ｂの切断位置３６_１〜３６_４及び３７_１〜３７_４の部分を除いて、基板全体を別の絶縁層１８（図７参照）で被覆し、常法に応じて、信号線Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙｍの形成、画素トランジスタ１４の形成、ＩＺＯからなる透明電極１２の形成、ゲート絶縁膜１９の形成等を行う。この間、前記の切断位置３６_１〜３６_４の部分は露出したままの状態とする。

そうすると、ここまでの工程が終了するまでに外部から大きなエネルギーの静電気が浸入すると、交差部において従配線３３ａ、３３ｂ及び３４ａ、３４ｂのうちのいずれかが主配線３３及び３４よりも優先的に静電破壊を起こし、静電気を補助容量配線３２を経て逃がすので、主配線３３及び３４は補助容量配線３２と短絡することが少なくなる。

その後、周知のエッチング液を用いてＩＺＯ透明電極及び前記切断位置３６_１〜３６_４及び３７_１〜３７_４の露出している従配線３３ａ、３３ｂ及び３４ａ、３４ｂを同時にエッチングする。そうすると、このエッチングの終了時点では、従配線３３ａ、３３ｂ及び３４ａ、３４ｂの絶縁膜１８で被覆されている部分はエッチングされないで残るが、補助容量配線３２上に位置していた従配線は主配線３３及び３４とは電気的に切り離された状態となるので、たとえ従配線３３ａ、３３ｂ及び３４ａ、３４ｂが補助容量配線３２と短絡を起こしていても、主配線３３及び３４は電気的に補助容量配線３２とは絶縁されている状態となるので、特に工程数を増やすことなく、特殊な固定を陥ることもなく、効率よく正常に作動する液晶表示装置を作製することができる。

なお、ここでは主配線の両側の従配線の数を２本とした例を示したが、より多くたとえば４本とすることもできる。この従配線数を４本とした変形例の液晶表示装置１０’を図３及び図４を用いて説明する。なお、図３は従配線切断前の表示領域周辺の拡大平面図であり、図４は従配線切断後の配線交差部の拡大図である。図３に示した液晶表示装置１０’では、従配線を符号３３ａ〜３３ｄの４本とするとともに、切断位置３６_１〜３６_４で２本の従配線を同時に切断するようにしたほかは前述の液晶表示装置１０の構成と同一であるので、その詳細な説明は省略する。

このように、従配線の数が多ければ多いほど多数回の静電気負荷に対処できるが、この従配線は液晶表示装置の完成後には無用のものであるため、無駄な面積を減らすためには、最大値を４本に止めることが好ましい。

なお、本実施例では透過型の液晶表示装置を例にとり説明したが、これに限らず、半透過型の液晶表示装置に対しても適用可能である。さらに、本実施例では従配線を走査線と補助容量配線との交差部に設けた例を示したが、走査線と信号線との交差部、信号線と補助容量配線との交差部に設けてもよく、また、絶縁膜を介しての各配線間の上下関係については任意である。

実施例に係る液晶表示装置の従配線切断前の表示領域周辺の拡大平面図である。 従配線切断後の図１のＡ部分の拡大図である。 変形例の液晶表示装置の従配線切断前の表示領域周辺の拡大平面図である。 従配線切断後の図３の交差部の拡大図である。 従来の液晶表示装置の数画素部分の平面図である。 図５の液晶表示装置の数画素分の模式的な等価回路図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 従来の表示領域周辺を含めた液晶表示装置全体の模式的な等価回路図である。

符号の説明

１０、１０’、１０Ａ 液晶表示装置
１１、１５ 透光性基板
１２ 画素電極
１３ 補助容量電極
１４ 画素トランジスタ
１６ 対向電極
１７ 液晶
１１’、１８、１９ 絶縁膜
２０、３５ アモルファスＳｉ層
３１ コンタクトホール
３２ 補助容量配線
３３、３４ 主配線
３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ 従配線
３６_１〜３６_４ 切断位置
３７_１〜３７_４ 切断位置

Claims (3)

1. 液晶表示装置のアクティブマトリクス基板上の表示領域周辺に設けられた配線交差部の
   製造に際し、絶縁膜を介して上側に位置する主配線の両側に複数本の従配線を絶縁膜の下
   側に位置する他の配線と交差するようにかつ主配線よりも短絡しやすいように並列に設け
   、その後の製造工程において、前記複数本の従配線を前記絶縁膜の下側に位置する他の配
   線の両端部で電気的に切断する液晶表示装置の製造方法であって、
   前記主配線及び従配線がアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記従配線はＩ
   ＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなる透明電極材料の湿式エッチング工程において同時に
   切断することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記主配線及び他の配線は、走査線、信号線及び補助容量配線から選択された任意の２
   つの組合せからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記従配線の数は２本又は４本であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表
   示装置の製造方法。

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