JPWO2010029793A1 - アクティブマトリクス基板、表示パネル、および表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明に係るアクティブマトリクス基板（３）は、表示領域（４）を構成する複数の画素（５）と、当該表示領域（４）の周囲に設けられる複数のダミー画素（６，８，１０，１２）とを備えているアクティブマトリクス基板（３）であって、上記複数の画素（５）のそれぞれには、一定幅の複数の斜め配線からなる斜めパターン（１４）が形成されており、上記複数のダミー画素（６，８，１０，１２）のうち少なくともいずれかに、上記一定幅と同じ幅の複数の縦配線または横配線からなる測定用パターンが、少なくとも１つ形成されているので、アクティブマトリクス基板（３）の額縁領域を増やすことなく、パターンの線幅の測定およびアライメント補正を可能とする。

Description

本発明は、表示領域の周囲にダミー画素が配置された構成のアクティブマトリクス基板、当該アクティブマトリクス基板を備えた表示パネル、および当該表示パネルを備えた表示装置に関する。

従来、液晶表示装置において、表示品質の信頼性を向上させるべく、様々な工夫がなされている。その一つに、ダミー画素の利用がある。ダミー画素は、液晶パネルの表示領域の外側に設けられるが、実際の表示には用いられない。ダミー画素を利用した液晶表示装置の一例は、特許文献１に開示されている。

特許文献１には、第１の基板の最外周に並んだ画素電極を他の画素電極の形状よりも小さくするとともに、最外周の走査信号ラインおよび表示信号ラインを内側に寄せることにより、非表示ダミー画素としたことを特徴とするアクティブマトリクス方式液晶表示装置が開示されている。

この装置によれば、画像表示上の輝度むら、ならびに液晶のシール性能の低下を招かずに、基板の有効利用が図れる。

一方で、液晶表示装置の視野角特性を改善する技術も各種のものが開発されている。その一例が、特許文献２に開示されている。特許文献２には、幹部から分岐して幹部に対して斜めに櫛形状に延びる複数の電極（枝部）と、隣接する枝部間の電極の抜部（スペース）とを有している形状の電極ユニットが開示されている。

この技術によれば、液晶分子を様々な角度に配向させられるので、視野角特性を改善させることができる。

日本国公開特許公報「特開平９−５７８０号公報（公開日：１９９７年１月１０日）」 日本国公開特許公報「特開２００４−４４６０号公報（公開日：２００４年１月８日）」

特許文献２の技術では、各画素はいずれも斜めパターンの画素電極を有している。つまり、いずれの画素も、Ｘ方向またはＹ方向（基板辺と同じ方向）にエッジ部を有するパターンの画素電極をほとんど有していない。このことを原因として、一つの問題が発生する。

アクティブマトリクス基板は、複数の層においてフォトリソグラフィを用いて作製されており、ある層に対して、別の層がずれて形成された場合、すなわちアライメントがずれた場合、表示品位が悪化する。例えば、ソースバスラインに対して、画素電極が所定の位置からずれて形成された場合、液晶に印加される電圧が所定の値と異なる。そのため、所望する表示が得られない。

また、複数回の露光を繰り返して、表示領域を形成する場合においては、あるブロックの、ソースバスラインに対する画素電極の位置ずれ量と、別のブロックの、ソースバスラインに対する画素電極の位置ずれ量とが、異なる場合、それぞれのブロックでのソースバスライン−画素電極間の寄生容量が異なり、結果として、ブロックごとに輝度の違う表示、いわゆるブロック分かれを引き起こす。

パターン幅が、所定の値と異なった場合も、表示品位が悪化する。例えば、ソースバスラインに対して、画素電極の重なる幅が、所定の幅と異なった場合、ソースバスライン−画素電極間の寄生容量が、所定の値と異なり、液晶に印加される電圧が所定の値と異なる。そのため、所望する表示が得られない。また、画素電極のパターンが、２〜４ｕｍ程度の幅の微細な電極の組み合わせで形成されている場合、微細な電極の幅が所定の幅と異なると、液晶に電圧を印加したときの電界が異なり、所望する液晶分子の配向を得られない。

上記のとおり、アクティブマトリクス基板の製造工程においては、パターン線幅の測定と、アライメントのずれ量の測定とが重要であり、必要な場合は、露光装置において、露光時間を補正したり、アライメント補正を行ったりする。しかし、線幅測定装置または露光装置の座標軸は、一般の製造装置の座標軸と同様に、基板辺を基準にしている。そのため、特許文献２の技術に基づく斜めパターンの画素電極を対象にした場合、基準となる座標軸に平行又は垂直な配線がほとんど無いので、画素の線幅の測定、およびアライメントの補正は事実上不可能である。そこで、画素の線幅を測定したりアライメントを補正したりするための追加パターンを、表示領域の外側に別途設ける必要が生ずる。これにより、液晶パネルの狭額縁化が困難になり、かつ測定精度が悪くなる問題が生じる。

なお、特許文献１では、ダミー画素中の画素パターンについては特に開示がない。そのため、特許文献２に開示された斜めパターンの画素電極形状を、特許文献１の技術に採用する場合、ダミー画素の画素電極形状も同様に斜めパターンになる。したがって、ダミー画素の外側に測定用のパターンを別途設ける必要が生じるので、特許文献２と同様に液晶パネルの狭額縁化が困難になり、また測定精度が悪くなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示パネルの額縁領域を増やすことなく、パターンの線幅の測定およびアライメントの補正を可能とするアクティブマトリクス基板、当該アクティブマトリクス基板を備えた表示パネル、および当該表示パネルを備えた表示装置を提供することにある。

本発明に係るアクティブマトリクス基板は、上記の課題を解決するために、
表示領域を構成する複数の画素と、当該表示領域の周囲に設けられる複数のダミー画素とを備えているアクティブマトリクス基板であって、
上記複数の画素のそれぞれには、一定幅の複数の斜め配線からなる斜めパターンが形成されており、
上記複数のダミー画素のうち少なくともいずれかに、上記一定幅と同じ幅の複数の縦配線または横配線からなる測定用パターンが、少なくとも１つ形成されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、線幅測定装置またはアライメント補正装置の基準軸に水平または垂直となる配線を有した測定用パターンが、表示領域に近接したダミー画素内に設けられている。したがって、ダミー画素内に設けられたパターンの配線を対象に、線幅の測定およびアライメントの補正が可能となる。これにより、配線（引出し配線）領域に新たに測定パターンを設ける必要がない。そのため、アクティブマトリクス基板の額縁領域を増やすことなく、線幅の測定およびアライメント補正が可能になる。

また、一般に、表示パネルを構成するアクティブマトリクス基板の製造工程において、配線材料および絶縁膜、またはフォトリソ工程におけるレジスト材の膜厚は、表示基板内においてそれぞれ異なる。そのため、実際に測定するパターンが、測定したい場所（表示領域）から離れていると、膜厚の違いによって線幅等に差が生じる可能性があり、線幅を正確には測定できなくなる。

一方、本アクティブマトリクス基板では表示領域とダミー画素とが互いに近接しているため、ダミー画素内の測定パターンは表示領域に近接している。これにより膜厚のばらつきの影響を低減できるため、線幅等を正確に測定できる。

また、本発明に係るアクティブマトリクス基板では、さらに、
上記ダミー画素に形成される、上記測定用パターン内の配線を含む全配線の密度が、上記画素に形成される、上記斜め配線を含む全配線の密度と同一であることが好ましい。

ドライエッチを用いた微細加工においては、配線の密度差によって加工形状が異なることが知られている（ローディング効果）。ここで、本アクティブマトリクス基板では、ダミー画素に形成される全配線の密度と、表示領域内の画素に形成される全配線の密度とが、互いに同一である。したがって、ダミー画素に形成される配線の形状が画素に形成される配線の形状とは異なっていても、形成される配線の形状を安定化させることができる。これにより、ダミー画素の配線の幅を測定することによって、画素内の斜め配線の線幅を安定かつ正確に測定できる。

また、本発明に係るアクティブマトリクス基板では、さらに、
上記ダミー画素における、上記複数の画素のいずれかに隣接する半分には、当該画素に形成される上記斜めパターンと同一の斜めパターンが形成されていることが好ましい。

各画素において、液晶分子の配向状態は、該当する画素の液晶印加電圧だけでなく、隣接する画素における液晶分子の配向の影響も受ける。そこで本アクティブマトリクス基板では、ダミー画素における画素に隣接する側の半分の配線パターンが、当該画素の配線パターンと同じである。したがって、ダミー画素に隣接する画素が当該ダミー画素から受ける液晶配向上の影響は、他の画素から受ける影響とほぼ同一になる。したがって、ダミー画素に隣接しない画素における液晶配向が、ダミー画素に隣接する画素における液晶配向とほぼ同レベルになり、結果として、表示領域内の全画素における表示品位は互いに同一になる。

以上のように、本アクティブマトリクス基板では、表示領域全体において、最外画素のみ中央画素と表示状態が異なるといった表示品位の低下を回避できる。

また、本発明に係るアクティブマトリクス基板では、さらに、
上記複数のダミー画素が上記表示領域の全周に形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、表示領域の全周（四辺全て）に沿って、基板に直交または平行する配線パターンが形成されている。したがって、当該全周のいずれにおいても、線幅の測定およびアライメントの補正が可能になる。すなわち、線幅の測定およびアライメントの補正がより容易になる効果を奏する。また、回転系の補正を容易に実施することができる。

本発明に係る表示パネルは、上記の課題を解決するために、上述したいずれかのアクティブマトリクス基板を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、アクティブマトリクス基板の額縁領域を増やすことなく、パターンの線幅の測定およびアライメント補正を可能とする表示パネルを実現できる。

本発明に係る表示装置は、上記の課題を解決するために、上述した表示パネルを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、表示パネルの額縁領域を増やすことなく、パターンの線幅の測定およびアライメント補正を可能とする表示装置を実現できる。

本発明に係るアクティブマトリクス基板では、アクティブマトリクス基板の額縁領域を増やすことなく、画素内のパターンの線幅の測定およびアライメント補正を可能とする効果を奏する。

本発明の他の目的、特徴、及び優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本発明の一実施形態に係る表示パネルの部分構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。 表示領域を構成する画素に形成される配線パターンを示す図である。 ダミー画素を示す図であり、（ａ）は、横パターンを有するダミー画素を示す図であり、（ｂ）は、縦パターンを有するダミー画素を示す図である。

本発明の一実施形態について、図１〜図４を参照して以下に説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係る表示装置１の構成を示す図である。この図に示すように、表示装置１は表示パネル２を備えている。本実施形態では、表示パネル２は液晶の配向状態の変化を利用して表示を行う液晶表示パネルであり、したがって表示装置１はいわゆる液晶表示装置である。しかし本発明は液晶を利用した表示パネル２および表示装置１に限定されない。

図１は、本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス基板３の部分構成を示す図である。この図に示すように、アクティブマトリクス基板３は、複数の画素５、複数のダミー画素６、複数のダミー画素８、複数のダミー画素１０、および複数のダミー画素１２を備えている。アクティブマトリクス基板３は図示しない共通基板とともに表示パネル２を構成する。

アクティブマトリクス基板３において、複数の画素５はマトリクス状に配置され一つの表示領域４を構成する。表示領域４内の画素５のオン・オフの組み合わせによって、画像または文字などの表示がなされる。ダミー画素６、ダミー画素８、ダミー画素１０、およびダミー画素１２は、いずれも、表示領域４の周囲に配置されており、画像または文字などの表示には利用されない。つまり、画素としての形状を有してはいるが、画素としての機能は有していない。複数のダミー画素６は表示領域４の上部に配置され、複数のダミー画素８は表示領域４の下部に配置され、複数のダミー画素１０は表示領域４の左側に配置され、複数のダミー画素１２は表示領域４の右側に配置されている。

図３は、表示領域４を構成する画素５に形成される配線パターンを示す図である。この図に示すように、表示領域４を構成する各画素５は、いずれも、一定幅の複数の斜め配線からなる斜めパターン１４を有している。この斜めパターン１４は、画素５を構成する複数のレイヤーのうち少なくとも一つに形成されていればよい。例えば、画素電極の形状が斜めパターン１４であってもよく、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式のようにアクティブマトリクス側に共通電極が形成される構成の場合、共通電極が斜めパターン１４であってもよい。各画素５の画素電極の形状が図３に示すように少なくとも２つの方向に斜めパターン１４を有しているので、画素５内の液晶の配向は大まかに４つの方向の配向分割を実現することができる。

図４の（ａ）は、横パターン１６を有するダミー画素１２を示す図であり、図４の（ｂ）は、縦パターン１８を有するダミー画素１２ａを示す図である。図４の（ａ）に示すように、ダミー画素１２のうち表示領域４に隣接する半分、すなわち画素５に直接隣接する半分（左側半分）には、画素５に形成される斜めパターン１４と同一の斜めパターン１４が形成されている。一方、もう半分、すなわち画素５に隣接しない半分（右側半分）には、横パターン１６が形成されている。横パターン１６を構成する複数の配線の各配線幅は、いずれも、斜めパターン１４を構成する複数の斜め配線の配線幅と同一である。また、配線の向きは基板の横方向に水平であり、すなわち、線幅測定装置またはアライメント補正装置の基準軸に水平である。

したがって、ダミー画素１２に形成された横パターン１６を対象に、パターン線幅を測定したり、アライメントずれ量を測定したりすれば、表示領域４内の各画素５における斜めパターン１４の配線幅を測定でき、またアライメントを補正できる。したがって、ダミー画素１２の外側に、配線幅測定用の測定パターンを新たに設ける必要がない。そのため、アクティブマトリクス基板３の額縁領域を増やすことなく、線幅の測定およびアライメント補正が可能になる。

また、一般に、アクティブマトリクス基板３の製造工程において、配線材料および絶縁膜、またはフォトリソ工程におけるレジスト材の膜厚は、表示基板内においてそれぞれ異なる。そのため、実際に測定するパターンが、測定したい場所（表示領域）から離れていると、膜厚の違いによって線幅等に差が生じる可能性があり、線幅を正確には測定できなくなる。

一方、アクティブマトリクス基板３では、図１および図４の（ａ）に示すように、表示領域４とダミー画素１２とが互いに近接しているため、ダミー画素１２内の横パターン１６は表示領域４に近接している。これにより各配線の膜厚のばらつきの影響を低減できるため、線幅を正確に測定できる。

なお、図４の（ｂ）に示すように、表示領域４の右側に、ダミー画素１２の代わりにダミー画素１２ａを形成してもよい。ダミー画素１２ａのうち、表示領域４に隣接する半分、すなわち画素５に直接隣接する半分には、画素５に形成される斜めパターン１４と同一の斜めパターン１４が形成されている。一方、もう半分、すなわち画素５に隣接しない半分には、縦パターン１８が形成されている。縦パターン１８を構成する複数の配線の各配線幅は、いずれも、斜めパターン１４を構成する複数の斜め配線の配線幅と同一である。また、配線の向きは基板の縦方向に水平であり、すなわち、線幅測定装置またはアライメント補正装置の基準軸に水平である。したがって、縦パターン１８内の配線幅を測定すれば、画素５内の配線幅を正確に測定できる。

ドライエッチを用いた微細加工においては、配線の密度差によって加工形状が異なることが知られている（ローディング効果）。ここで、図３および図４の（ａ）に示すように、アクティブマトリクス基板３では、ダミー画素１２に形成される全配線の密度と、表示領域４内の画素５に形成される全配線の密度とが、互いに同一である。したがって、ダミー画素１２に形成される配線の形状が画素５に形成される配線の形状とは異なっていても、形成される配線の形状を安定化させることができる。これにより、ダミー画素１２の配線の幅を測定することによって、画素５内の斜め配線の線幅を安定かつ正確に測定できる。

また、本実施形態では、図４の（ａ）に示すように、ダミー画素１２における、画素５に隣接する半分には、当該画素５に形成される斜めパターン１４と同一の斜めパターン１４が形成されている。各画素５において、液晶分子の配向状態は、該当する画素５の液晶印加電圧だけでなく、隣接する他の画素５における液晶分子の配向の影響も受ける。そこでアクティブマトリクス基板３では、ダミー画素１２における画素５に隣接する側の半分の配線パターンが、当該画素５の配線パターンと同じである。なお、ダミー画素６、ダミー画素８、およびダミー画素１０においても同様である。したがって、ダミー画素１２に隣接する画素５がダミー画素１２から受ける液晶配向上の影響は、他の画素５から受ける影響とほぼ同一になる。したがって、ダミー画素１２に隣接しない画素５における液晶配向が、ダミー画素１２に隣接する画素５における液晶配向とほぼ同レベルになる。

さらに、図１に示すように、ダミー画素６、ダミー画素８、およびダミー画素１０も、ダミー画素１２と同様の構成を取っている。すなわち、ダミー画素６における画素５に隣接する側の半分（下半分）の配線パターンが、当該画素５の斜めパターン１４と同じである。また、ダミー画素８における画素５に隣接する側の半分（上半分）の配線パターンが、当該画素５の斜めパターン１４と同じである。また、ダミー画素１０における画素５に隣接する側の半分（右半分）の配線パターンが、当該画素５の斜めパターン１４と同じである。

したがって、表示領域４内の全画素５のうち、ダミー画素６、ダミー画素８、ダミー画素１０、またはダミー画素１２のいずれかに隣接する画素５は、いずれも、周囲を斜めパターン１４に取り囲まれた構成を取っている。すなわち、他の画素５と同様の構成である。したがって、表示領域４内の全画素５における表示品位は、いずれも互いに同一になる。結果、アクティブマトリクス基板３では、表示領域４全体において、最外画素５のみ中央画素５と表示状態が異なるといった表示品位の低下を回避できる。

また、本実施形態では、図１に示すように、アクティブマトリクス基板３内の複数のダミー画素の全てに、横パターン１６または縦パターン１８が形成されている。すなわち、表示領域４の全周（四辺全て）に沿って、基板に直交または平行する配線パターンが形成されている。したがって、当該全周のいずれにおいても、線幅の測定およびアライメントの補正が可能になる。すなわち、線幅の測定およびアライメントの補正がより容易になる。

液晶表示装置１を構成するアクティブマトリクス基板３は、下記のように作製することができる。

アクティブマトリクス基板３を作成する際、まず、ガラス基板などの透明絶縁性基板上に、スパッタ法を用いてチタニウム膜およびアルミニウム膜、ならびに窒素を含有したチタニウム膜を、それぞれ順に３０ｎｍ、１００ｎｍ、５０ｎｍ積層する。これらの積層後、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて、ゲート信号線、ゲート電極、および蓄積容量信号線などを形成する。これらの配線の上を覆うように、ゲート絶縁膜となるシリコン窒化膜を４００ｎｍ、その上に半導体層となるアモルファスシリコン膜を１３０ｎｍ、その上にソース電極およびドレイン電極となるｎ＋アモルファスシリコン膜を４０ｎｍ、それぞれプラズマＣＶＤ法により連続成膜し、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて半導体層を形成する。

次に、スパッタ法を用いてチタニウム膜およびアルミニウム膜を順にそれぞれ３０ｎｍ、１００ｎｍずつ積層して、金属膜を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて、ソース信号線、ソース電極、およびドレイン電極、ならびにドレイン電極と接続された蓄積容量対向電極を形成する。

続いて、ソース電極およびドレイン電極をマスクとして、半導体層のｎ＋アモルファスシリコン層をエッチングすることにより、ＴＦＴのチャネル部を形成する。ＴＦＴが形成された基板上に、第１層の層間絶縁膜となるシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法により３００ｎｍ成膜し、次に第２層の層間絶縁膜となる有機系絶縁膜（アクリル系樹脂）である樹脂を塗布する。そして、ドレイン電極上または蓄積容量対向電極上に、コンタクトホールおよびドレイン電極引出し電極に接続するために、フォトマスクを用いて露光、現像して有機系絶縁膜（アクリル系樹脂）をパターニングし、有機系絶縁膜（アクリル系樹脂）に形成したパターンをマスクとして、上記シリコン窒化膜をエッチングする。

この２層構造の層間絶縁膜の上に、スパッタリング法により、１００ｎｍのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）膜などを成膜し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして画素電極を形成する。

以上の方法で作成したアクティブマトリクス基板３を用いて、アクティブマトリクス基板３と、カラーフィルタおよび共通電極を有する対向基板との双方に垂直配向性を有する配向膜を形成する。両基板を張り合わせて、両基板の間に負の誘電率異方性を有する液晶を注入して封止し、表示パネル２を作製する。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。当業者は、請求項に示した範囲内において、本発明をいろいろと変更できる。すなわち、請求項に示した範囲内において、適宜変更された技術的手段を組み合わせれば、新たな実施形態が得られる。

例えば、アクティブマトリクス基板３では、表示領域４の周囲に設けられた複数のダミー画素のうち少なくともいずれかに、画素５内の斜めパターン１４を構成する斜め配線の幅と同じ幅の複数の縦配線または横配線からなる測定用パターン（横パターン１６または縦パターン１８）が、少なくとも１つ形成されていればよい。すなわち、全ダミー画素のうち少なくともいずれかに横パターン１６または縦パターン１８が形成されていれば、そのダミー画素を対象に配線の幅を測定したりアライメントを補正したりすることによって、表示領域４内の画素５の線幅を測定したりアライメントを補正したりできる。

発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。

本発明は、各種のアクティブマトリクス基板、表示パネル、および表示装置として、幅広く利用できる。

１ 表示装置
２ 表示パネル
３ アクティブマトリクス基板
４ 表示領域
５ 画素
６，８，１０，１２，１２ａ ダミー画素
１４ 斜めパターン
１６ 横パターン
１８ 縦パターン

Claims (7)

1. 表示領域を構成する複数の画素と、当該表示領域の周囲に設けられる複数のダミー画素とを備えているアクティブマトリクス基板であって、
   上記複数の画素のそれぞれには、一定幅の複数の斜め配線からなる斜めパターンが形成されており、
   上記複数のダミー画素のうち少なくともいずれかに、上記一定幅と同じ幅の複数の縦配線または横配線からなる測定用パターンが、少なくとも１つ形成されていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
2. 上記ダミー画素に形成される、上記測定用パターン内の配線を含む全配線の密度が、上記画素に形成される、上記斜め配線を含む全配線の密度と同一であることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス基板。
3. 上記ダミー画素における、上記複数の画素のいずれかに隣接する半分には、当該画素に形成される上記斜めパターンと同一の斜めパターンが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクティブマトリクス基板。
4. 上記複数のダミー画素が上記表示領域の全周に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板を備えていることを特徴とする表示パネル。
6. 請求項５に記載の表示パネルを備えていることを特徴とする表示装置。
7. 液晶表示装置であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。

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