JPH07159811A

JPH07159811A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07159811A
Application number: JP34004293A
Authority: JP
Inventors: Shunsaku Karakama; 俊作唐鎌
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-12-07
Filing date: 1993-12-07
Publication date: 1995-06-23
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: JP3216379B2

Abstract

(57)【要約】【目的】アクティブマトリクス型液晶表示装置に設け
られるガードリング金属膜のヒルロックを抑制する。【構成】アクティブマトリクス型液晶表示装置は、表
示領域３及び周辺領域４を有する第１の基板１と、対向
電極を備え該第１の基板１に対し所定の間隙を介し対面
配置された第２の基板２と、該間隙内に保持された液晶
層とを有する。表示領域３にはマトリクス状の画素電極
５とこれを駆動するスイッチング素子として薄膜トラン
ジスタ６が集積形成されている。周辺領域４には表示領
域３を囲むガードリングとなる金属膜７が形成されてい
る。金属膜７はスリットパタン８により細分化された部
分片９の集合からなる。金属膜７を細分化する事により
膜ストレスが緩和されヒルロックを抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各々スイッチング素子
を有する複数の画素電極がマトリクス配列したアクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置に関する。より詳しく
は、表示領域を囲むガードリングの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明の背景を明らかにする為、図４を
参照して従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の
構造を簡潔に説明する。図示する様に、ガラス基板１０
０上には画素を駆動するスイッチング素子として薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）１０１が形成されている。又、Ｔ
ＦＴ１０１に選択信号を供給する為のゲートライン１０
２、同じく画像信号を供給する為の信号ライン１０３、
画素電極１０４等が形成されている。さらに、ＴＦＴ１
０１及び画素電極１０４を含む表示領域を囲む様にガー
ドリングとなる金属膜１０５が形成されている。このガ
ラス基板１００には所定の間隙を介して対向基板１０６
がシール材１０７により接合されている。対向基板１０
６の内表面には対向電極１０８が形成されている。下側
のガラス基板１００と上側の対向基板１０６との間には
液晶層１０９が保持されている。シール材１０７は前述
した金属膜１０５と整合した状態で両基板１００，１０
６の周辺領域に沿って配設されている。

【０００３】図５は、図４に示した従来のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置の模式的な平面図である。図示
する様に、金属膜１０５はガラス基板１００の周辺領域
に沿って連続的な帯状にパタニングされており、表示領
域１１０を囲んでいる。表示領域１１０内には、前述し
た様に画素電極１０４及び薄膜トランジスタ１０１が集
積的に形成されている。又垂直駆動回路１１１が形成さ
れておりゲートライン１０２を介して個々の薄膜トラン
ジスタ１０１に接続している。水平駆動回路１１２も形
成されており信号ライン１０３を介して個々のＴＦＴ１
０１に接続している。ガラス基板１００の上端側で露出
した表面には外部接続用の引出電極１１３が形成されて
おり、ガードリングとなる金属膜１０５と交差して垂直
駆動回路１１１や水平駆動回路１１２と接続している。

【０００４】以上の説明から理解される様に、金属膜１
０５は内側の表示領域１１０を取り囲み、ガードリング
としてＴＦＴ１０１を外部の静電気等から保護する。加
えて、シール材１０７と整合させる事によりガラス基板
１００の表面に存在する配線段差等を吸収し平坦化させ
て液晶層１０９の厚みを均一にしている。即ち、ガード
リング金属膜１０５は製造工程における静電ダメージか
らＴＦＴ等を保護するとともに、液晶セルギャップを均
一に制御する機能を有し、歩留りと表示画質を改善する
事ができる。さらに、このガードリング金属膜１０５は
遮光層としても機能する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来構造の場合、ガードリングは帯状に連続した金属膜
１０５からなり全体として大きな面積を有する為、後工
程で熱処理を加えるとその膜ストレスにより所謂ヒルロ
ックが発生しやすいという課題がある。このヒルロック
は金属膜１０５を構成している物質のエレクトロマイグ
レーションやストレスマイグレーションに起因してお
り、金属粒界部に突起形状となって現われる。ヒルロッ
クが発生すると金属膜１０５表面の平坦性が損なわれる
為シール材１０７の厚みに変動が生じ液晶セルギャップ
不良の原因となる。あるいは、シール部からの液晶漏れ
の原因ともなる。又、場合によってはこのヒルロックに
より金属膜１０５の遮光性が損なわれ、所謂光抜けの原
因となる。ガードリングの光抜けは画素電極等を含む表
示領域から離れている為画像品質に直接影響はないが、
バックライト等を組み込んだ場合表示領域周辺からの光
抜けは外観品位を損なう事になる。このヒルロックの発
生は特に金属膜１０５の構成材料としてアルミニウムを
採用した時に大きな問題となる。金属アルミニウムは４
００℃程度の比較的低温加熱処理でも容易にヒルロック
が発生しやすい。

【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、本発明はガードリング金属膜に対して熱処理
を加えてもヒルロックの発生を抑制でき、液晶セルギャ
ップ不良、液晶漏出、光抜け発生等のない液晶表示装置
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、基本的な構成要素として、表示領域及び周辺領域
を有する第１の基板と、対向電極を備え該第１の基板に
対し所定の間隙を介し対面配置された第２の基板と、該
間隙内に保持された液晶層とを有する。前記表示領域に
はマトリクス状の画素電極とこれを駆動するスイッチン
グ素子が集積形成されている。一方前記周辺領域には該
表示領域を囲むガードリングとなる金属膜が形成されて
いる。本発明の特徴事項として前記ガードリング金属膜
はスリットパタンにより細分化された部分片の集合から
なる。好ましくは、前記金属膜の各部分片は１mm以下の
幅寸法に細分化されている。さらに好ましくは、各部分
片は０．６mm以下の幅寸法に細分化されている。かかる
構成を有するガードリング金属膜は例えばアルミニウム
からなる。又、前記ガードリング金属膜は該表示領域と
の境界に沿って遮光枠パタンを有している。

【０００７】

【作用】本発明によれば、ガードリング金属膜にはスリ
ットパタンが形成されており例えば１mm以下の幅寸法に
細分化されている。但し細分化された部分片の集合は全
体として導通がとれておりガードリングの機能を果た
す。ガードリング金属膜にスリットパタンを入れると連
続面積を縮小化でき、膜ストレスによるヒルロックの発
生が抑制される。仮に、ガードリング金属膜の連続した
部分の面積が大きいと、膜ストレスにより後工程の熱処
理でヒルロックが発生しやすくなる。面積幅が１mmを超
えると膜ストレスがかなり大きくなり、高い確率でヒル
ロックが発生する。面積幅を０．６mm以下に制限すれ
ば、完全にヒルロックを抑制する事ができる。

【０００８】

【実施例】以下図面を参照して本発明にかかる液晶表示
装置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、第１の基板１と、第２の基板２と、両者の
間に保持された液晶層とからなる。第１の基板１は中央
の表示領域３と周辺領域４とを有している。表示領域３
にはマトリクス状の画素電極５とこれを駆動するスイッ
チング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）６が集積
形成されている。一方周辺領域４には表示領域３を囲む
ガードリングとなる金属膜７が形成されている。本例で
はこの金属膜７はアルミニウムからなる。金属膜７はス
リットパタン８により細分化された部分片９の集合から
なる。本例ではスリットパタン８は直線状に形成されて
おり、金属膜７の連続帯は２本の平行な部分片９に細分
化されている。但しスリットパタン８の形状は図示の例
に限られるものではない。部分片９は細分化されている
が、周辺領域４の各コーナ部で互いに接続されており同
電位レベルを保持してガードリングの機能を奏する。部
分片９の幅寸法は１mm以下に設定されている。仮に幅寸
法が１mmを超えると膜ストレスが大きくなり高い確率で
ヒルロックが発生する。なお部分片９の幅寸法を０．６
mm以下にすれば完全にヒルロックを防止できる。この為
には、例えばスリットパタン８の本数を増やせば良い。
なおスリットパタン８を形成すると金属膜７の遮光性が
失われる。しかしながら本来遮光性は表示領域３から一
定距離範囲について要求されており、それより外側の範
囲に関してはスリットパタン８が存在しても支障はな
い。この点に鑑み、本実施例ではスリットパタン８を直
線状に形成する事により、表示領域３との境界に沿って
遮光枠パタン１０を残す様にしている。図から明らかな
様に、この遮光枠パタン１０はスリットパタン８の内側
に位置する部分片９により構成されている。

【０００９】ガードリング金属膜７で囲まれた表示領域
３内には、前述した様に画素電極５がマトリクス状に配
列しており個々の液晶画素を構成する。各画素電極５に
はＴＦＴ６が接続されている。ＴＦＴ６のゲート電極に
はゲートライン１１が接続されており、同じくソース電
極には信号ライン１２が接続されている。複数のゲート
ライン１１は垂直駆動回路１３に接続される一方、複数
の信号ライン１２は水平駆動回路１４に接続される。垂
直駆動回路１３はゲートライン１１を介してＴＦＴ６を
線順次で選択するとともに、水平駆動回路１４は信号ラ
イン１２を介して、選択されたＴＦＴ６を通じ対応する
画素電極５に画像信号を供給する。

【００１０】第１の基板１の上端部には外部接続用の引
出電極１５も形成されており、ガードリング金属膜７と
交差して垂直駆動回路１３や水平駆動回路１４と接続し
ている。この引出電極１５はガードリング金属膜７と同
一のアルミニウムで構成されている。理解を容易にする
為引出電極１５とガードリング金属膜７の交差部の拡大
パタン形状を示しておく。図示する様に、ガードリング
金属膜７の帯は部分的に除去されており、この部分に引
出電極１５が延在している。分離した金属膜７は例えば
所定の形状にパタニングされた多結晶シリコン膜１６に
より互いに接続されている。この多結晶シリコン膜１６
は例えばゲートライン１１と同時に形成され、金属膜７
や引出電極１５とは層間絶縁膜により互いに絶縁されて
いる。この引出電極１５は外部への電気接続をとる為に
垂直駆動回路１３や水平駆動回路１４からシール材の外
に向って配線されている。従って、この引出電極１５の
中間部はシール部をまたぐ事になる。本構造ではシール
部において引出電極１５の両側に近接してガードリング
金属膜７が設けられている。従ってシール部全体を略平
坦化する事が可能である。即ち、引出電極１５とガード
リング金属膜７は同一膜厚のアルミニウムで形成されて
おり段差は除かれている。なお、この部分のガードリン
グ金属膜７は引出電極１５を通す為分割されており、細
分化しているので特にスリットパタン８を設けていな
い。しかしながら、より効果的にヒルロックを抑制する
為、スリットパタンを設けても良い事は勿論である。

【００１１】図２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断面構造を表わしている。図示する
様に、ガラス又は石英等からなる第１の基板１上には薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）が集積形成されている。図を
見やすくする為２個のＴＦＴのみが示されている。一方
のＴＦＴ６は対応する画素電極５をスイッチング駆動す
る為に用いられ、他方のＴＦＴ１７は画素電極のマトリ
クスアレイを順次選択駆動する為の駆動回路を構成す
る。個々のＴＦＴは所定の形状にパタニングされた多結
晶シリコン膜１８により構成されている。この多結晶シ
リコン膜１８は、例えばＬＰ−ＣＶＤ法により５０nmの
厚みで成膜される。この多結晶シリコン膜１８上に、Ｓ
ｉＯ₂からなるゲート絶縁膜１９を介して、ゲート電極
Ｇが形成されている。なおＴＦＴ６のゲート電極Ｇはゲ
ートライン（図示せず）から延設されている。これらゲ
ート電極Ｇ及びゲートラインはＬＰ−ＣＶＤ法により同
時に成膜され、不純物をドープした厚み３５０nmの多結
晶シリコン膜からなる。その上には第１層間絶縁膜２０
が被覆されている。この第１層間絶縁膜２０は、例えば
ＡＰ−ＣＶＤ法により成膜された６００nmの厚みを有す
るＰＳＧ膜からなる。さらにその上にはスパッタリング
により、例えば６００nmの厚みでアルミニウム膜が成膜
される。このアルミニウム膜は所定の形状にパタニング
され、信号ライン１２、配線電極２２、ガードリング金
属膜７等になる。信号ライン１２は第１層間絶縁膜２０
に設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴ６のソー
ス領域Ｓに電気接続している。又配線電極２２は同じく
第１層間絶縁膜２０に設けられたコンタクトホールを介
してＴＦＴ１７のソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄに電
気接続している。アルミニウム膜の上には第２層間絶縁
膜２３が成膜されている。この第２層間絶縁膜２３は例
えばＡＰ−ＣＶＤ法により４００nmの厚みで堆積された
ＰＳＧ膜からなる。さらにその上にはスパッタリングに
よりＩＴＯ等からなる透明導電膜が１５０nmの厚みで成
膜される。この透明導電膜は所定の形状にパタニングさ
れ画素電極５となる。画素電極５は第２層間絶縁膜２３
及び第１層間絶縁膜２０に設けられたコンタクトホール
を介してＴＦＴ６のドレイン領域Ｄに電気接続してい
る。

【００１２】第１の基板１に対し所定の間隙を介し第２
の基板２が対向配置されている。この第２の基板２はシ
ール材２４により第１の基板１に接合されている。シー
ル材２４はスクリーン印刷等によりガードリング金属膜
７と整合する様に配設されている。ガラス等からなる第
２の基板２の内表面には所定の形状にパタニングされた
ブラックマスク２５と、絶縁膜２６を介して重ねられた
対向電極２７が形成されている。ブラックマスク２５は
ＴＦＴ６やＴＦＴ１７を遮光する様にパタニング形成さ
れている。第２の基板２側に形成されたブラックマスク
２５と第１の基板１側に形成されたガードリング金属膜
７とにより画素電極５以外の部分が被覆され所望の遮光
構造が得られる。最後に、第２の基板２と第１の基板１
との間に液晶層２８が封入保持される。この液晶層２８
は例えばツイスト配向されたネマティック液晶からな
る。

【００１３】本発明の特徴要素となるガードリング金属
膜７は、ＴＦＴや画素電極を含む表示領域を取り囲む様
に設けられている。前述した様にガードリング金属膜７
は信号ライン１２や配線電極２２と同時にパタニングさ
れ、厚み６００nmのアルミニウムからなる同一材料で構
成されている。ガードリング金属膜７は電気的に内側に
位置するＴＦＴを保護するとともに、シール材２４と整
合して接着部の平坦化を図っている。ガードリング金属
膜７はスリットパタン８により細分化されている。これ
によりアルミニウムのマイグレーションを抑止しヒルロ
ックの発生を防いでいる。ヒルロックが発生しないの
で、金属膜７の上に積層した第２層間絶縁膜２３が剥離
する惧れがない。従ってシール材２４の接着性が損なわ
れないので液晶層２８の漏出が生じない。

【００１４】図３は、本発明にかかる液晶表示装置の第
２実施例を示す模式的な平面図である。基本的な構成は
図１に示した第１実施例と同一であり、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、ガードリング金属膜７に形成されたスリット
パタン８が直線状ではなく、規則的に配列した微細な十
字からなる事である。この様な十字スリットパタンによ
っても金属膜７を細分化でき、各部分片９は１mm以下の
幅寸法となっている。ガードリング膜７の帯に沿って全
面に十字スリットパタン８を設けると、これに応じて光
漏れが生じる事になる。しかしながら規則的なパタンを
有する光漏れは必ずしも外観を損なう事はなくむしろ修
飾効果を奏する場合もある。逆にランダムに発生するヒ
ルロックにより光漏れが生じると明らかに液晶表示装置
の外観を損なう事になる。なお機能的な遮光が必要な場
合には、第１実施例と同様に表示領域３の境界に沿って
連続する遮光枠パタンを設ければ良い。但しその幅は１
mm以内に抑える事が好ましい。

【００１５】なお、上述の実施例においては、ガードリ
ング金属膜として６００nmの厚みを有するアルミニウム
膜を用いたが、本発明はこれに限られるものではない。
十分に低抵抗で且つ外部への引出電極と同一材料であれ
ば良い。ガードリング金属膜の遮光性は可視光領域（４
００nm〜７００nm）において透過率が１％以下好ましく
は０．１％以下であれば良い。材料としては、アルミニ
ウム（Ａｌ）の他に、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃ
ｕ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｐｄ等の金属、及びこれらの合金、シ
リサイド等を用いる事ができる。厚みは各々の材料によ
り所定の遮光性を満足できれば良く、一般に５０nm以上
である。又、本実施例においては、ガードリング金属膜
に設けられたスリットパタンは直線状又は微細な十字状
であったが、本発明はこれに限られるものではない。一
般に１．０mm以下好ましくは０．６mm以下の寸法でガー
ドリング金属膜を細分化できれば良い。仮に、１．０mm
以上の細分化幅に設定するとヒルロック抑制効果が低下
する。

【００１６】本実施例においてはＴＦＴの半導体層とゲ
ート電極及びゲートラインは多結晶シリコンを用い、ゲ
ート絶縁膜はＳｉＯ₂を用い、信号ラインはアルミニウ
ムを用いているが、本発明はこれに限られるものではな
い。ＴＦＴの半導体層は例えばアモルファスシリコンを
用いても良い。ゲート電極及びゲートラインは例えばシ
リサイド、ポリサイド、又金属としてはＴａ，Ａｌ，Ｃ
ｒ等を用いても良い。ゲート絶縁膜は例えばＳｉＮ，酸
化タンタル等を用いる事ができる。信号ラインは例えば
Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｉ等を用いる事ができる。加え
て、本発明は薄膜トランジスタとしてプレーナ型、正ス
タガ型又は逆スタガ型の何れを用いたアクティブマトリ
クス型液晶表示装置にも適用可能である事は勿論であ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、表
示領域を囲むガードリング金属膜にスリットパタンを設
け１mm以下の幅寸法で細分化を図っている。この細分化
により膜ストレスの緩和が起こる為マイグレーションが
生じにくくなりヒルロックの発生が抑制される。この
為、シール材との界面におけるガードリング金属膜の平
坦性が維持でき液晶セルギャップ不良の発生が防げる。
又ガードリング金属膜の上に重ねられた層間絶縁膜の剥
離が生じないので液晶の漏出を防げる。さらにはヒルロ
ックに起因するランダムなガードリング金属膜の光抜け
が改善でき外観を損なう惧れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるアクティブマトリクス型液晶表
示装置の第１実施例を示す平面図である。

【図２】図１に示したアクティブマトリクス型液晶表示
装置の断面図である。

【図３】本発明にかかるアクティブマトリクス型液晶表
示装置の第２実施例を示す平面図である。

【図４】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の
一例を示す断面図である。

【図５】同じく従来のアクティブマトリクス型液晶表示
装置の一例を示す平面図である。

【符号の説明】

１第１の基板２第２の基板３表示領域４周辺領域５画素電極６薄膜トランジスタ７金属膜８スリットパタン９部分片１０遮光枠パタン１５引出電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示領域及び周辺領域を有する第１の基
板と、対向電極を備え該第１の基板に対し所定の間隙を
介し対面配置された第２の基板と、該間隙内に保持され
た液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記表示領域にはマトリクス状の画素電極とこれを駆動
するスイッチング素子が集積形成されており、前記周辺領域には、該表示領域を囲むガードリングとな
る金属膜が形成されており、前記金属膜は、スリットパタンにより細分化された部分
片の集合からなる事を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記金属膜の各部分片は１mm以下の幅寸
法に細分化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。
【請求項３】前記金属膜の各部分片は０．６mm以下の
幅寸法に細分化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。
【請求項４】前記金属膜はアルミニウムからなる事を
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記金属膜は、表示領域との境界に沿っ
て遮光の為の枠パタンを有している事を特徴とする請求
項１記載の液晶表示装置。