JP3847419B2

JP3847419B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3847419B2
Application number: JP17737997A
Authority: JP
Inventors: 雄三大土井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: JPH1124095A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＶ、モニタ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯端末等に用いられる液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、直視型の液晶表示装置として、高画質が得られるという点から、画素毎にアモルファスＳｉ（以下ａ−Ｓｉと記す）または多結晶Ｓｉ（以下Poly−Ｓｉと記す）からなる薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと称す）を設け、このスイッチング動作により画素電極に電圧を印加し、液晶を駆動するアクティブマトリクス型の液晶表示装置が多く使用されるようになった。
アクティブマトリクス型の液晶表示装置としては、液晶に印加する電界の方向を基板面に垂直な方向とするＴＮ（Twisted Nematic）表示方式が主に採用されている。近年、広視野角を実現する技術として、液晶に印加する電界の方向を基板面にほぼ平行な方向とするＩＰＳ（In-Plane Switching ）方式の液晶表示装置が開発された。
【０００３】
図４は、特開平７−３６０５８号公報に示されたＩＰＳ方式の液晶表示装置のＴＦＴアレイ平面図である。図において、１はＡｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕおよびその合金等の導体からなるゲート配線、２はゲート配線１と同時形成された対向電極、３は対向電極２と接続した共通配線、４はスイッチング素子を形成するためのａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ等からなるＴＦＴ部分、５はＡｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕおよびその合金等の導体からなるソース配線、６はソース配線５と同時形成された画素電極、７は共通配線３と画素電極６の間に絶縁層を挟んで形成された液晶駆動電圧保持用の保持容量部分、８は液晶分子をそれぞれ示す。
【０００４】
ＩＰＳ方式では、画素電極６と対向電極２が同じ基板上に形成されており、液晶８に印加される電界は基板面にほぼ平行な方向となり、液晶分子は面内回転する。画素電極６、対向電極２上では、液晶分子に水平方向の電界がかからないため、液晶分子は回転しない。すなわち、ＩＰＳ方式では原理的に、画素電極６、対向電極２が透明である必要はない。従って、本従来例では、製造工程を簡略化するために、対向電極２はゲート配線１、共通配線３と、画素電極６はソース配線５とそれぞれ同一部材で同時形成している。従来のＴＮ方式では、ゲート配線、ソース配線とは別に、ＩＴＯ（Ｉｎ、Ｓｎの酸化物）等の透明な導電性酸化膜からなる画素電極、カラーフィルタ基板の対向電極形成が必要であったが、ＩＰＳ方式では、透明な画素電極、対向電極形成の２工程を省略でき、製造工程が大幅に削減できる利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置では、画素電極６および対向電極２は透明である必要はないため、従来のＴＮ方式で使用されているＩＴＯ等の透明な導電性酸化膜は必要としない。よって、液晶表示パネルと駆動回路を接続する液晶パネル周辺に設けられた接続端子はゲート配線１、ソース配線５および共通配線３の構成部材からなっていた。ところが、一般に、液晶表示パネルと駆動回路ＩＣの搭載されたＴＣＰ（Tape Carrier Package）との接続には、熱圧着性の異方性導電フィルムが使用されており、この接続信頼性に関しては、従来のＴＮ方式の接続端子で使用されているＩＴＯ等の透明導電性酸化膜との接続信頼性が最も確立されている。ＩＴＯ等の導電性酸化膜より構成される接続端子は、もともとが酸化膜であるため、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ等の金属膜端子と異なり、表面酸化による腐食、導電性低下、密着力低下等の心配が少ないという利点がある。従って、接続端子がゲート配線１、ソース配線５および共通配線３等の部材からなり、ＩＴＯ等の導電性酸化膜以外の場合は、新たな接続条件出し、信頼性等を確立しなければならないという問題があった。
【０００６】
また、接続端子を、ゲート配線１、ソース配線５および共通配線３の構成部材とは別に、ＩＴＯ等の導電性酸化膜で形成する場合には、接続端子形成だけのために導電性酸化膜の形成、写真製版、エッチング等の製造工程が増加するという問題があった。
さらに、ゲート配線１、ソース配線５および共通配線３のいずれかをＩＴＯ等の透明な導電性酸化膜で形成した場合、接続端子をこれと同じ導電性酸化膜で形成すれば、信頼性に問題はなく、製造工程の増加もないが、ＩＴＯ等の導電性酸化膜は一般に電気抵抗が大きいため配線抵抗が大きくなり、信号遅延等の問題が生じるため、例えば１０型以上の大型パネルには使用できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、液晶表示パネルと駆動回路との接続信頼性が従来のＴＮ方式のパネルと同様に高く、かつ製造工程の増加が少なく、大型パネルまで対応可能なＩＰＳ方式の液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる液晶表示装置は、基板上に配置された複数本のゲート配線とソース配線の各交点に設けられた薄膜トランジスタに接続された画素電極と、画素電極との間に絶縁膜を挟んで保持容量を形成する共通配線と、画素電極と平行に配置され、共通配線に接続された対向電極と、基板周辺部に配置され、ゲート配線、ソース配線および共通配線と各々の駆動回路を接続する接続端子と、これらを形成した基板と対向基板との間に配向膜を介して挟持された液晶を備え、画素電極と対向電極との間に電圧を印加し、基板面にほぼ平行に電界を発生させ、液晶を面内応答させる液晶表示装置であって、画素電極および対向電極は、ゲート配線、ソース配線および共通配線とは異なる層に形成され、少なくとも画素電極および対向電極のいずれかは導電性酸化膜を含む積層膜で構成され、かつ、接続端子は、上記積層膜で形成され、接続端子表面を導電性酸化膜とするものである。
【０００９】
また、画素電極および対向電極は、ゲート配線および共通配線よりも上層に形成されるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
参考例１．
以下、この発明の参考例１を図について説明する。図１は、本発明の参考例１である液晶表示装置のＴＦＴアレイ平面図である。図において、１はＡｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕおよびその合金等の導体からなるゲート配線、２はゲート配線１と同時形成され、後述の画素電極６１と平行に配置された対向電極、３は対向電極２と接続され、後述の画素電極６１との間に絶縁膜を挟んで保持容量を形成する共通配線、４はゲート配線１と後述のソース配線５１との各交点に設けられ、スイッチング素子を形成するａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ等からなるＴＦＴ部、５１はＣｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、またはこれらの組み合わせからなる合金あるいはＡｌにこれらを添加したＡｌ合金等の金属膜上にＩＴＯ等の導電性酸化膜を積層した構成からなるソース配線、６１はＴＦＴ部４に接続され、ソース配線５１と同時形成された画素電極である。
【００１１】
さらに、１００、３００、５００は基板周辺部に配置され、ソース配線５１および画素電極６１と同時形成された接続端子であり、それぞれゲート配線１、共通配線３およびソース配線５１と各々の駆動回路を接続する。１０１、３０１は接続端子１００、３００をそれぞれゲート配線１、共通配線３と接続するためのコンタクトホールである。接続端子１００、３００、５００表面は、すべてが導電性酸化膜になっている。
本参考例による液晶表示装置は、図１に示すＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に配向膜を介して液晶を挟持し、画素電極６１と対向電極２との間に電圧を印加し、基板面にほぼ平行に電界を発生させ、液晶を面内応答させるものであり、製造工程削減のため、ソース配線５１、画素電極６１および接続端子１００、３００、５００が同一材料で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本参考例によるＴＦＴアレイの製造方法を以下に説明する。
本参考例において、ソース配線５１、画素電極６１、接続端子１００、３００、５００となる積層膜形成は、電気抵抗の低い金属膜上に導電性酸化膜を連続形成する。例えば、Ｍｏ４０００Å上に、代表的導電性酸化膜であるＩＴＯを５００〜１０００Å程度、連続してスパッタ形成すればよい。写真製版工程は従来と変わりないが、注意すべき事として、露光後のフォトレジストのアルカリ現像時に、例えばＩＴＯと金属膜を積層した膜構成の場合、アルカリ現像液中の金属膜の電位がＩＴＯの電位よりも低いと、ＩＴＯに電気的腐食が発生することがある。例えば、純Ａｌの上にＩＴＯを積層した構成の場合、アルカリ現像液中のＩＴＯの電位は、−１.３〜−１.４Ｖであり、純Ａｌは−１.９Ｖであるため、ＩＴＯが電気的に腐食して溶けてしまう。従って、導電性酸化膜がＩＴＯの場合、アルカリ現像液中のＩＴＯの電位よりも高い電位の金属膜を選択する必要がある。例えば、Ｃｒは−０.３Ｖ、Ｃｕは−０.２Ｖ、Ｍｏは−０.６Ｖ、Ｔａは−０.８５Ｖ、Ｗは−０.７Ｖであるので、使用可能である。また、純Ａｌではなく、Ａｌに電位の高い前記金属を添加したＡｌ合金、例えばＡｌ−Ｗ、Ａｌ−Ｍｏ、Ａｌ−Ｐｔ等も使用可能である。
【００１３】
次に、写真製版工程で形成したフォトレジストマスクを用いて、上記の積層膜を導電性酸化膜、金属膜の順に連続的にウェットエッチング、ドライエッチングすればよい。
本参考例では、従来の製造工程におけるソース配線５１、画素電極６１の形成工程に薄い導電性酸化膜を連続形成する工程と、エッチングする工程を追加するだけでよい。写真製版のマスクパターンは、ソース配線５１、画素電極６１に加え、接続端子１００、３００、５００を含むパターン形状に設計すればよい。このように、本参考例によれば、少しの製造工程の増加で、液晶表示装置の接続端子の信頼性が従来パネルと同等に確保できる効果がある。また、ソース配線５１は導電性酸化膜を含む積層膜で構成されているので、低抵抗な金属と積層することにより配線抵抗を低くでき、大型パネルにも対応可能である。
【００１４】
参考例２．
図２は、本発明の参考例２である液晶表示装置のＴＦＴアレイ平面図である。図において、５はＡｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕおよびその合金等の導体からなるソース配線、６はソース配線５と同時形成された画素電極、１１はＣｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、またはこれらの組み合わせからなる合金あるいはＡｌにこれらを添加したＡｌ合金等の金属膜上にＩＴＯ等の導電性酸化膜を積層した構成からなるゲート配線、２１、３１はゲート配線１１と同時形成された対向電極および共通配線である。１０２、３０２、５０２は、ゲート配線１１、対向電極２１および共通配線３１と同時形成された接続端子である。５０１は接続端子５０２とソース配線５を接続するためのコンタクトホールである。１０３、３０３、５０３は接続端子上の絶縁膜を除去して導電性酸化膜表面を露出するための接続端子穴である。この接続端子穴１０３、３０３および５０３により、接続端子１０２、３０２、５０２表面は導電性酸化膜になっている。本参考例では、製造工程削減のため、ゲート配線１１、対向電極２１、共通配線３１、接続端子１０２、３０２、５０２が同一材料で同時形成されている。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００１５】
本参考例では、従来の製造工程におけるゲート配線１１、対向電極２１および共通配線３１の形成工程に薄い導電性酸化膜を連続形成する工程と、エッチングする工程を追加するだけでよい。写真製版のマスクパターンは、ゲート配線１１、対向電極２１および共通配線３１に加え、接続端子１０２、３０２、５０２を含むパターン形状に設計すればよく、上記参考例１と同様の効果が得られる。
【００１６】
実施の形態１．
図３は、本発明の実施の形態１である液晶表示装置のＴＦＴアレイ平面図である。図において、２２、６２はＩＴＯ等の導電性酸化膜、またはＣｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、またはこれらの組み合わせからなる合金あるいはＡｌにこれらを添加したＡｌ合金等の金属膜上にＩＴＯ等の導電性酸化膜を積層した構成からなる対向電極、画素電極である。対向電極２２、画素電極６２は同一材料で同時形成されている。１０４、３０４、５０４は画素電極６２および対向電極２２と同時形成された接続端子である。２３は対向電極２２と共通配線３を接続するコンタクトホール、１０５、３０５、５０５は接続端子１０４、３０４、５０４とゲート配線１、共通配線３、ソース配線５を接続するためのコンタクトホールである。接続端子１０４、３０４、５０４表面は、すべてが導電性酸化膜になっている。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態において、画素電極６２、対向電極２２がＩＴＯ等の導電性酸化膜の場合は、写真製版のマスクパターンで、画素電極６２、対向電極２２に加えて接続端子１０４、３０４、５０４を含むパターン形状に設計を変更するだけでよい。また、画素電極６２、対向電極２２がＩＴＯ等の導電性酸化膜を含む積層膜の場合は、従来の製造工程における画素電極６２、対向電極２２の形成工程に薄い導電性酸化膜を連続形成する工程と、エッチングする工程を追加するだけでよい。写真製版のマスクパターンは、画素電極６２、対向電極２２に加え、接続端子１０４、３０４、５０４を含むパターン形状に設計すればよい。
【００１７】
本実施の形態では、画素電極６２および対向電極２２は、ゲート配線１、ソース配線５および共通配線３とは別の膜で構成されている。ゲート配線１、ソース配線５および共通配線３は電気抵抗を低減するために膜厚は厚い方が望ましいが、一方、画素電極６２、対向電極２２は配向膜ラビングによる液晶配向特性を良好にするために、電極による段差が少なくなるように膜厚が薄い方が望ましい。画素電極６２および対向電極２２の長さは１画素内で短いため、電気抵抗はあまり問題にならない。従って、例えばゲート配線１、ソース配線５の膜厚２０００〜４０００Åに対して、画素電極６２、対向電極２２の膜厚は、電極の段差が少なくなるように１０００Å以下の薄い膜厚とすることが可能である。
【００１８】
以上のように、本実施の形態によれば、少しの製造工程の増加で、液晶表示装置の接続端子の信頼性が従来パネルと同等に確保できる効果がある。また、ゲート配線１、ソース配線５、共通配線３は金属膜で構成されているので、配線抵抗を低くでき、大型パネルにも対応できる。さらに、画素電極６２、対向電極２２は段差が少ない薄い膜で形成できるので、液晶配向特性を良好にすることが可能である。
【００１９】
なお、上記実施の形態１では、スイッチング素子としてＴＦＴを用いた場合について説明したが、Ｓｉ基板を用い単結晶ＳｉからなるＭＯＳトランジスタの場合にも同様に本発明は有効である。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、画素電極および対向電極をゲート配線、ソース配線および共通配線とは異なる層に形成し、少なくとも画素電極および対向電極のいずれかを導電性酸化膜を含む積層膜で形成し、かつ、接続端子を上記積層膜で形成し、接続端子表面を導電性酸化膜で構成したので、少ない製造工程の増加で、高い接続端子の信頼性が得られ、さらに、配線抵抗が低く大型パネルにも対応可能な液晶表示装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の参考例１である液晶表示装置のＴＦＴアレイを示す平面図である。
【図２】この発明の参考例２である液晶表示装置のＴＦＴアレイを示す平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１である液晶表示装置のＴＦＴアレイを示す平面図である。
【図４】従来の液晶表示装置のＴＦＴアレイを示す平面図である。
【符号の説明】
１、１１ゲート配線、２、２１、２２対向電極、３、３１共通配線、４ＴＦＴ部、５、５１ソース配線、６、６１、６２画素電極、７蓄積容量部分、８液晶分子、１００、１０２、１０４、３００、３０２、３０４、５００、５０２、５０４接続端子、２３、１０１、１０５、３０１、３０５、５０１、５０５コンタクトホール、
１０３、３０３、５０３接続端子穴。

Claims

基板上に配置された複数本のゲート配線とソース配線の各交点に設けられた薄膜トランジスタに接続された画素電極、
上記画素電極との間に絶縁膜を挟んで保持容量を形成する共通配線、
上記画素電極と平行に配置され、上記共通配線に接続された対向電極、
上記基板周辺部に配置され、上記ゲート配線、上記ソース配線および上記共通配線と各々の駆動回路を接続する接続端子、
上記基板と対向基板との間に配向膜を介して挟持された液晶を備え、上記画素電極と上記対向電極との間に電圧を印加し、基板面にほぼ平行に電界を発生させ、上記液晶を面内応答させる液晶表示装置であって、
上記画素電極および上記対向電極は、上記ゲート配線、上記ソース配線および上記共通配線とは異なる層に形成され、少なくとも上記画素電極および上記対向電極のいずれかは導電性酸化膜を含む積層膜で構成され、かつ、上記接続端子は、上記積層膜で形成され、上記接続端子表面が導電性酸化膜であることを特徴とする液晶表示装置。
上記画素電極および上記対向電極は、上記ゲート配線および上記共通配線よりも上層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。