JP6320782B2 - アレイ基板 - Google Patents

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Description

本発明は、周縁部にダミー画素が設けられた平面表示装置用のアレイ基板関する。
平面表示装置(フラットパネル・ディスプレイ)は、一般に、アレイ基板などからなる表示パネルと、その駆動系統とからなる。
最も典型的な平面表示装置である液晶表示装置は、パソコンやテレビ、各種コンピューター端末用の表示装置(ディスプレイ)として、また、カーナビなどのための車載用表示装置、及び、スマートフォンなどの携帯電話や各種情報端末などといった各種モバイル機器の表示装置として広く用いられている。液晶表示装置の表示パネルは、アレイ基板及び対向基板が、シール材を介して貼り合わされ、この中に液晶材料の層が保持されてなる。一方、有機EL表示装置の表示パネルは、一般に、アレイ基板上に有機EL膜を配置し、樹脂などにより被覆・封止することで得られている。
アレイ基板上、表示領域(表示画素の配列領域)には、一般に、走査線及び信号線が格子状に交差して配列され、これらの交点ごとにスイッチング素子及び画素電極が配置される。表示領域を囲む周縁非表示領域(「額縁領域」)には、通常、接続端子部などが設けられ、また、必要に応じて、ダミー画素が配置される。ダミー画素は、典型的には、アレイ基板の製造時、特には、ラビング処理工程などに起因して静電破壊が生じるのを防止する目的で設けられる。
他方、近年、アレイ基板のスイッチング素子に低温ポリシリコン(LT-p-Si)の膜を用いた平面表示装置も実用化されている。低温ポリシリコンの膜を用いる平面表示装置では、高精細化が容易に実現でき、また、ドライバー回路などをアレイ基板上に設けることができる他、タッチパネル機能を表示パネル内部に設けることも可能である。
特開平11-052427 特開2010-97024
平面表示装置の軽量化及び小型化の要求に対応して、周縁非表示領域の幅をなるべく狭くすることが求められるとともに、製造歩留まり及び信頼性を高く維持するべく、静電破壊を確実に防止することが求められる。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、特には低温ポリシリコン膜などを備えた平面表示装置用のアレイ基板おいて、ダミー画素を配置する領域の幅を小さく保ちつつ、静電破壊に対する保護機能を向上させることができるものを提供しようとするものである。
本発明のアレイ基板は、互いに交差して配列される複数の走査線及び複数の信号線と、この交点ごとに設けられるスイッチング素子部及び画素電極とを備え、平面表示装置の画像表示領域に対応して表示画素ドットが配列された表示領域と、これを囲む周縁非表示領域中にあってダミー画素ドットが配列されたダミー画素領域とを備えるアレイ基板であって、前記スイッチング素子部は、前記走査線と半導体膜とが重なって第1スイッチング素子部と第2スイッチング素子部とを形成し、各表示画素ドット及び各ダミー画素ドットには、スイッチング素子部の一方の前記第1スイッチング素子部及び他方の前記第2スイッチング素子部からそれぞれ延びる第1接続配線パターン及び第2接続配線パターンと、前記第1スイッチング素子部と前記第2スイッチング素子部とを接続する第3接続配線パターンが備えられ、前記第1接続配線パターンは、前記第1スイッチング素子部を挟んで、前記第3接続配線パターンと対向する側に形成され、表示領域中の各表示画素ドット中では、第1接続配線パターンがコンタクトホールを介して画素電極に接続され、第2接続配線パターンがコンタクトホールを介して信号線に接続されており、各ダミー画素ドット中では、第1接続配線パターンと画素電極とが互いに非導通となっており、周縁非表示領域中にあって、信号線に沿った方向に延びる領域では、前記ダミー画素ドットの前記第1接続配線パターンが、前記第1スイッチング素子部から離れる方向に前記走査線に沿って延び、前記第1スイッチング素子部から離間した箇所にて、走査線から遠ざかる方向へと延びるとともに、先端に、他の部分より幅の大きいパッド状部をなしていることを特徴する。
本発明の実施形態になるアレイ基板の要部を示す平面図である。 図1のアレイ基板について、全体の領域区分を示すための模式的な平面図である。 図1の部分拡大図である。 図3の箇所の積層断面図である。
本発明の一実施形態になるアレイ基板について、図1〜4を用いて説明する。液晶表示装置の表示パネルを構成するアレイ基板について具体的に説明するが、有機EL表示装置の表示パネルを構成するアレイ基板であっても後述するようにほぼ同一である。なお、ここでは、低温ポリシリコン膜によるTFTをスイッチング素子とするアレイ基板を例にとる。また、具体的には、画像表示領域の対角寸法が7インチでWVGA表示(800×480)を行う平面表示装置のためのアレイ基板を例にとることとする。
図1〜2に示すように、アレイ基板10は、大部分の領域が、平面表示装置の画像表示領域に対応する矩形状の表示領域41であり、この表示領域41を囲む矩形額縁状の周縁部が、周縁非表示領域42である。周縁非表示領域42のうち、表示領域41の四周の縁に隣接した比較的狭小な領域が、ダミー画素領域43となっている。すなわち、矩形状のアレイ基板10の両短辺(信号線方向(Y方向)の辺)に沿った2つのY側周縁領域42A,42Bに、それぞれY側ダミー画素領域43A,43Bが設けられ、両長辺(走査線方向(X方向)の辺)に沿った2つのX側周縁領域42C,42Dに、それぞれ、X側ダミー画素領域43C,43Dが設けられている。なお、アレイ基板10の少なくとも一長辺及び一短辺に沿って、ダミー画素領域43の外側に、ドライバー回路部44が設けられている。一具体例においては、図2のように、一長辺に沿ったX側ダミー画素領域43Cの外側、及び、一短辺に沿ったY側ダミー画素領域43Aの外側に、ドライバー回路部44が設けられている。
表示領域41及びダミー画素領域43には、複数の走査線21と複数の信号線31とが互いにほぼ直行するように格子状に配置されており、これらの交点ごとに、スイッチング素子部15及び画素電極41が配置されている。このようにして、スイッチング素子部15及び画素電極41からなる表示画素ドット27及びダミー画素ドット26がマトリクス状に配列されている。なお、各表示画素ドット27は、信号線方向及び走査線方向の寸法(X方向及びY方向の寸法)が、いずれも同一であり、基本的に同一構成である。
好ましい実施形態において、Y側ダミー画素領域43A,43B中のダミー画素ドット26の幅(X方向寸法)は、表示画素ドット27の幅(X方向寸法)の50〜90%、特には60〜80%である。また、好ましい実施形態において、X側ダミー画素領域中のダミー画素ドット26の長さ(Y方向寸法)は、表示画素ドット27の長さ(Y方向寸法)の20〜80%、特には30〜60%である。
一具体例においては、表示領域41中に800×3本の信号線31と480本の走査線21とが延びており、左右のY側ダミー画素領域43A,43Bに、それぞれ、6本の信号線31が延び、手前側及び奥側のX側ダミー画素領域43C,43Dに、それぞれ、7本の走査線21が延びている。したがって、Y側ダミー画素領域43A,43Bには、各6列のダミー画素ドット26が配列され、X側ダミー画素領域43C,43Dには、各7列のダミー画素ドット26が配列されている。一具体例において、表示画素ドット27は、幅(X方向寸法)が75μm、長さ(Y方向寸法)が200μmであり、Y側ダミー画素領域43A,43Bにおけるダミー画素ドット26のX方向寸法が60μmであって、X側ダミー画素領域43C,43Dにおけるダミー画素ドット26のY方向寸法が80μmである。
図1及び3〜4に示すように、各表示画素ドット27及び各ダミー画素ドット26には、半導体膜・配線兼用パターン1が備えられる。この兼用パターン1は、図示の例で、一つの連続パターンからなり、特には、3つの直線部が直角に組み合わさった略Z字状(ダミー画素ドット26中)または略L字状(表示画素ドット27中)の、一筆書状のパターンをなす。この兼用パターン1は、後述のように、具体例において、低温ポリシリコン膜のパターンであり、半導体膜部分、及び、配線箇所について、それぞれに適宜のドーピングがなされている。図示の例において、兼用パターン1が走査線21及びその枝状延在部22と交差する箇所に、それぞれ第1及び第2TFT15A,15Bが形成されている。そして、このように直列配置された一対のTFT15A,15Bにより、一つのスイッチング素子部15が形成されている。
また、図示の例で、スイッチング素子部15における、走査線21をゲート電極とする第1TFT15Aの側から、これに重なるか、または近接する信号線31に沿って第2接続配線パターン13が延びており、第2TFT15Bの側から、第1接続配線パターン12,11が延びている。枝状延在部22は、具体例において、信号線方向へと直線状に延びる。したがって、兼用パターン1は、スイッチング素子部15のところで、信号線方向と走査線方向との間で、向きを変える。すなわち、スイッチング素子部15に部分的に重なるかまたは近接する走査線21に沿って延びる直線部11D,12Dと、信号線31に沿って延びる直線部13Bとを含んでいる。図示の具体例において、これら直線部の幅11D,12D,13Bは、走査線21の幅より狭く、走査線21の幅の25〜70%、特には30〜60%である。
また、第2接続配線パターン13は、信号線31に沿って延びる直線状部分13Bと、その先端のパッド状部13Aとからなる。図示の具体例において、このパッド状部13Aは、ほぼ正方形であり、その一辺の寸法が、信号線31の幅にほぼ等しい。すなわち、信号線31の幅の80〜130%である。
各表示画素ドット27において、第2接続配線パターン13は、先端のパッド状部13Aに設けられた第1コンタクトホールを通じて信号線31に電気的に接続されている。また、第1接続配線パターン12は、枝状延在部22の箇所の第2TFT15Bから、屈曲することなく、走査線21に平行に延びている。すなわち、全体が、走査線21に沿って延びる直線状部分からなる。特には、図示の具体例において、先端にパッド状部を有しておらず、全体が、一定幅の直線状である。また、この第1接続配線パターン12は、信号線31と同時に形成された島状金属パターン32並びに第2コンタクトホール35及び第3コンタクトホール28を介して、ITOなどの透明導電材料からなる画素電極4に電気的に接続されている。
なお、画素電極4が、アルミニウムなどの金属からなる場合、島状金属パターン32を省いて、1つのコンタクトホールにより、第1接続配線パターン12に接続させることもできる。
各ダミー画素ドット26においては、一筆書状の兼用パターン1と画素電極4とが、互いに非導通状態となっている。すなわち、第1接続配線パターン11と画素電極4とを接続させるためのコンタクトホール及び島状金属パターンは設けられていない。また、第1接続配線パターン11は、スイッチング素子部15から走査線21に平行に少し延びた後、直角に折れ曲がって、走査線21から遠ざかる方向、すなわち信号線31の方向に直線状に延びている。そして、その先端部に、幅広のパッド状部11Aが形成されている。詳しくは、パッド状部11Aは、第1接続配線パターン11における信号線方向に延びる部分11Cから、信号線方向に図の上方へとさらに延びてから、スイッチング素子部15の側へと走査線方向に拡張された形状となっている。すなわち、パッド状部11Aと、信号線方向に延びる直線部11Cとは、表示領域41の側の辺が連続している。このパッド状部11Aの寸法は、第2接続配線パターン13のパッド状部13Aの寸法とほぼ等しい。すなわち、信号線31の幅の80〜130%である。
静電気による高電圧が走査線21加えられた場合、パッド状部11Aなどを通じて、画素電極4へと電荷を逃がすことが可能である。また、このように電荷を逃がす部分を設けるにあたり、信号線方向へと延ばしてからパッド状部11Aを設ける構成であるので、ダミー画素ドット26の幅を、表示画素ドット27の幅よりも小さくすることができる。
具体例において、枝状延在部22の幅(走査線方向寸法)の0.6〜1.5倍、特には0.7〜1.3倍だけ走査線21に沿って延びた後、折れ曲り部11Bをなし、走査線21から遠ざかる方向、特には信号線31に沿った方向へと延びている。なお、多くの場合、枝状延在部22の幅(走査線方向寸法)は、走査線21の幅にほぼ等しい。一方、折れ曲り部11Bからさらに同じ幅で延びる寸法は、例えば、枝状延在部22と、折れ曲り部11Bとの間の寸法の1〜3倍、特には1.3〜2倍である。また、一具体例において、パッド状部11Aは矩形状、特には正方形であり、この走査線方向及び信号線方向の寸法は、パッド状部以外の箇所における兼用パターン1の幅の1.5〜4倍、特には1.8〜3倍である。
なお、図示のような実施形態において、ダミー画素ドット26では、信号線31と第2接続配線パターン13との間も、非導通となっている。すなわち、一筆書状の兼用パターン1は、フロートパターンとなっている。但し、第2接続配線パターン13の先端部には、第1接続配線パターンのパッド状部11Aと全く同様のパッド状部13Aが設けられており、寸法もほぼ同一である。すなわち、また、ダミー画素ドット26の第2接続配線パターン13の信号線方向の直線部13B中には、画素ドットの内部へと斜めに延びることにより、走査線方向の位置をずらす位置ズレ部13Cが設けられている。すなわち、この位置ズレ部13Cのところで、平面図にて、直線部が段差状をなしている。言い換えると、スイッチング素子部15から、これに接続された信号線31に沿って延びた後、わずかに斜めに延びてから、再度信号線31に沿った方向へと、走査線21から遠ざかるように延びる。そして、表示画素ドット27の場合と全く同様で同一寸法の、先端のパッド部13Aを備えている。
また、図示の例において、左右のY側ダミー画素領域43A,43Bには、走査線21と同時に形成されて、走査線21に平行に延びる飛び石状の金属パターン23が設けられている。この飛び石状の金属パターン23は、図示の具体例において、隣り合う走査線21間の中央部に、走査線方向に破線状に配列される第1のべたパターン23Aと、この列を両側から挟むよう破線状に配列される、より小さい第2のべたパターン23Bとからなる。
第2のべたパターン23Bは、図示の具体例において、第1接続配線11及び第2接続配線13のパッド状部11A,13Aとほぼ等しい寸法の正方形をなしている。隣り合う2つの第2のべたパターン23Bとの間隔、第1のべたパターン23Aとの間隔、及び、パッド状部11Aとの間隔が、いずれも、第2のべたパターン23Bの寸法とほぼ等しいか、または、これより、やや小さい。一方、第1のべたパターン23Aは、走査線方向の寸法が、ダミー画素ドット26の幅より大きく、第2のべたパターン23Bの寸法の4〜8倍である。また、信号線方向の寸法が、第2のべたパターン23Bの寸法の1.5〜5倍である。図示の例で、第2のべたパターン23Bは、長方形べたパターンであって、長辺が走査線方向を向いている。
一方、図4の積層断面図に示す例において、信号線31を含む金属配線パターン3と、画素電極4との間には、厚みが0.6〜1.5μmの厚型樹脂膜(平坦化膜)33が設けられている。この厚型樹脂膜5により、遮光膜(ブラックマトリクス)やカラーフィルタ層を設けることができる。遮光膜(ブラックマトリクス)及びカラーフィルタ層は、アレイ基板10と、シール材及び液晶層を介して組み合わされる対向基板上に設けることもできる。
一方、画素電極4は、図示の例で、配向膜5または適当な保護膜により覆われる。
有機EL表示装置の表示パネルのためのアレイ基板である場合には、画素電極4が、有機EL膜により覆われる。また、この場合の画素電極は、通常、金属からなる。
次に、実施例の液晶表示装置の製造工程について具体例により説明する。まず、アレイ基板の製造工程について詳細に説明する。
(1) 第1のパターニング: まず、ガラス基板18上(図4)上に、プラズマCVD法により、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜からなる2層膜を堆積する。または、TEOS(TetraEthyl Ortho Silicate: Si(C2H5)4)を用いて成膜を行う。これにより、不純物の拡散を防ぐためのアンダーコート層を形成する。続いて、プラズマCVD法により、非晶質シリコン膜を50nmの膜厚で堆積する。そして、ガラス基板18ごと炉中に入れてアニールすることで非晶質シリコン膜に脱水素処理を施した後、非晶質シリコン膜の全面に、例えばエキシマレーザー光を照射して、溶融・結晶化を達成する。
このように得られたポリシリコン膜をパターニングすることにより、各画素ドットの第1及び第2TFT15A,15Bを含む半導体膜・配線兼用パターン1、及び、ドライバー回路部44におけるTFTの半導体膜のパターン、及びナンバリング17などを設ける。ナンバリング17は、裏面側から読み取り可能に、製造ロット番号などを表示するためのものであり、Y側ダミー画素ドット領域43A,43B中に設けられる。
(2) 第2のパターニング: プラズマCVD法により、酸化シリコン膜の一層膜からなる100nm厚のゲート絶縁膜16を形成する。引き続き、スパッタ法により、例えば300nm厚のモリブデン−タングステン合金膜(MoW膜)を堆積させた後、パターニングにより、480本の走査線21、その枝状延在部22、及び、飛び石状の金属パターン23を形成する。
(3) 第3のパターニング: 走査線21及び枝状延在部22をマスクとし、非晶質分離型のイオン注入装置を用いて、半導体膜・配線兼用パターン1の所定領域に不純物をドーピングする。これにより、半導体膜・配線兼用パターン1がゲート電極としての信号線21及び枝状延在部22に重なる個所にチャネル領域を形成する。このようなコプラナ型のTFTの作製は、詳細には、例えば特開2001-339070に記載の方法にしたがって行うことができる。
続いて、プラズマCVD法により、600nm厚の酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜24を堆積した後、パターニングにより、兼用パターン1に、信号線31及び島状金属パターン32をそれぞれ導通させるための、第1コンタクトホール25、及び、第3コンタクトホール28を作成する。
(4) 第4のパターニング: スパッタリングにより、例えばアルミニウム金属層が上下のモリブデン(Mo)層によりサンドイッチ状となった三層金属膜(Mo/Al/Mo)を堆積する。例えば、25nm厚のMo層、250nmのアルミニウム(Al)層、及び50nm厚のMo層をこの順に堆積させる。この三層金属膜をパターニングすることにより、1024×3本の信号線31と、島状金属パターン32とを作成する。
(5) 第5のパターニング: アクリル系樹脂等からなる厚さ1μmの感光性の硬化性樹脂液を均一に塗布した後、マスクパターンによる露光、現像等の一連の操作を行うことで、透光性の厚型樹脂膜(平坦化膜)33を形成するとともに、画素電極4と島状金属パターン32とを導通させるための第2コンタクトーホール35を設ける。厚型樹脂膜33により、遮光膜及びカラーフィルタ層を設ける場合には、インクジェット法による染料の塗布及び定着等の一連の操作を行う。なお、厚型樹脂膜5を設ける前に、必要に応じて、窒化シリコン膜等からなる無機の層間絶縁膜を設けておく。
(6) 第6のパターニング: 透明導電層として、例えば150nm厚のITO層を堆積した後、パターニングにより、画素電極6を作成する。
このようにしてアレイ基板10が完成する。
(7) 画素電極被覆膜5形成: 一般的な液晶表示装置に用いられるアレイ基板である場合、アレイ基板10の表面にポリイミドからなる樹脂膜が形成され、次いでラビング処理などを施すことにより、配向膜としての画素電極被覆膜5が形成される。なお、有機EL表示装置用である場合、有機EL膜としての画素電極被覆膜5が形成される。
この後、液晶表示装置の表示パネルを組み立てるには、表示領域41を囲むようにシール材を塗布し液晶材料を滴下させてから、対向基板を組み合わせて、圧締、及び、シール材の硬化を行う。有機EL表示装置を組み立てるためには、例えば、有機EL膜を被覆する封止膜を形成した後、ダム−フィル方式により、液晶表示パネルのシール材に相当するダム材を、描画式に塗布してから、フィル材を滴下し、対向基板と組み合わせてから、圧締及び硬化を行う。
1…半導体膜・配線兼用パターン; 10…アレイ基板;
11…ダミー画素ドットの第1接続配線パターン; 11A…パッド状部;
11B…折れ曲り部; 11C…信号線方向直線部; 11D…走査線方向直線部;
12…表示画素ドットの第1接続配線パターン; 12D…走査線方向直線部;
13…第2接続配線パターン; 13A…パッド状部;
13B…信号線方向の直線部; 13C…位置ズレ部; 14…半導体膜;
15…スイッチング素子部; 15A,15B…第1及び第2TFT;
16…ゲート絶縁膜; 17…ナンバリング; 18…ガラス基板;
19…アンダーコート層; 2…第1金属層パターン; 21…走査線;
22…枝状延在部; 23…飛び石状の金属パターン;
23A…第1のべたパターン; 23B…第2のべたパターン;
24…層間絶縁膜; 25…第1コンタクトホール; 26…ダミー画素ドット;
27…表示画素ドット; 28…第3コンタクトホール;
3…第2金属層パターン; 31…信号線; 32…島状金属パターン;
33…厚型樹脂膜(平坦化膜); 35…第2コンタクトホール;
4…画素電極; 41…表示領域; 42…周縁非表示領域;
42A,42B…Y側周縁領域; 42C,42D…X側周縁領域;
43…ダミー画素領域; 43A,43B…Y側ダミー画素領域;
43C,43D…X側ダミー画素領域; 44…ドライバー回路部;
5…画素電極被覆膜(配向膜、有機EL膜または保護膜)

Claims (5)

  1. 互いに交差して配列される複数の走査線及び複数の信号線と、
    この交点ごとに設けられるスイッチング素子部及び画素電極とを備え、
    平面表示装置の画像表示領域に対応して表示画素ドットが配列された表示領域と、
    これを囲む周縁非表示領域中にあってダミー画素ドットが配列されたダミー画素領域とを備えるアレイ基板であって、
    前記スイッチング素子部は、前記走査線と半導体膜とが重なって第1スイッチング素子部と第2スイッチング素子部とを形成し、
    各表示画素ドット及び各ダミー画素ドットには、スイッチング素子部の一方の前記第1スイッチング素子部及び他方の前記第2スイッチング素子部からそれぞれ延びる第1接続配線パターン及び第2接続配線パターンと
    前記第1スイッチング素子部と前記第2スイッチング素子部とを接続する第3接続配線パターンが備えられ、
    前記第1接続配線パターンは、前記第1スイッチング素子部を挟んで、前記第3接続配線パターンと対向する側に形成され、
    表示領域中の各表示画素ドット中では、第1接続配線パターンがコンタクトホールを介して画素電極に接続され、第2接続配線パターンがコンタクトホールを介して信号線に接続されており、各ダミー画素ドット中では、第1接続配線パターンと画素電極とが互いに非導通となっており、
    周縁非表示領域中にあって、信号線に沿った方向に延びる領域では、前記ダミー画素ドットの前記第1接続配線パターンが、前記第1スイッチング素子部から離れる方向に前記走査線に沿って延び、前記第1スイッチング素子部から離間した箇所にて、走査線から遠ざかる方向へと延びるとともに、先端に、他の部分より幅の大きいパッド状部をなしている、
    ことを特徴とするアレイ基板。
  2. 各表示画素ドット中、及び各ダミー画素ドット中における、スイッチング素子部の半導体膜、及び、第1及び第2接続配線パターンが、ポリシリコン膜またはその他の、半導体膜及び配線を形成可能な材料による一つの連続パターンからなる、
    ことを特徴とする請求項1に記載のアレイ基板。
  3. 各ダミー画素ドット中、前記第2接続配線パターンは、信号線と非導通となっており、信号線方向の直線部中に、ダミー画素ドット内部へと向かって走査線方向の位置をずらすための位置ズレ部が備えられた、
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のアレイ基板。
  4. 前記ダミー画素ドットの前記走査線に沿った方向の幅は、前記表示画素ドットの前記走査線に沿った方向の幅よりも狭い、
    ことを特徴とする請求項1に記載のアレイ基板。
  5. 前記ダミー画素ドットの前記信号線に沿った方向の長さは、前記表示画素ドットの前記信号線に沿った方向の長さよりも短い、
    ことを特徴とする請求項1に記載のアレイ基板。
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