JP5279574B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、表示パネルの配線の保護構造に関するものである。

液晶表示装置は、家庭用テレビや携帯電話の表示部など、様々な用途に使用されるものとして広く知られている。このような一般的な目的に使用される製品では、品質を高めることはもちろんのこと、生産時における歩留まりの向上や工程数の削減などによりコストダウンを図ることが重要である。

液晶表示装置の生産時に起こる不良の一つに、基板切断時における端子部の破損が挙げられる。例えばＴＦＴ（Thin Film Transistors）型の液晶パネルの製造工程では、マトリックス状に配列した複数のＴＦＴを備えるＴＦＴアレイ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板とをシール剤を介して接合し、両基板の間に液晶を注入して封止した後、端子部の上方に位置する対向基板の余分なガラスを切断して除去するという一連の組立工程が一般的である。端子部の破損は、そのガラスを切断する際の衝撃により、下層の配線などが破損することであり、特に配線がＡｌ系合金など比較的柔らかい素材の場合に生じやすい。この問題の解決法の一つとして、配線の上層に保護用のダミーパターン（ダミー配線）を形成することが挙げられる。

例えば下記の特許文献１では、ＩＰＳ（In Plane Switching）型の液晶表示装置において、ゲート配線の下部にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の半導体層を形成すると共に、ゲート配線の上部にソース／ドレイン配線と同層のダミーパターンを形成することにより、ゲート配線からの電界をシールドして、電界の影響による画質の劣化を防止する技術が開示されている。同文献のダミーパターンは、ゲート配線の破損を防止する目的で設けられたものではないが、それが存在することによりガラス切断時にゲート配線が受ける衝撃を緩和できると考えられる。また、ダミーパターンがソース／ドレイン配線と同じ配線層を用いて形成されるため、製造工程数の増加を伴わないという利点もある。

特開２００４−０１２７３１号公報

配線の上層にダミーパターンを形成すると、基板切断時の衝撃を緩和することができるが、ダミーパターンの存在に起因して別の問題が引き起こされる可能性もある。例えば、ダミーパターンに介した配線間ショートや静電気破壊である。

ダミーパターンの形成手法としては、大別して次の３つがある。第１に、保護する複数の配線の上方に、それらをまとめて覆う一体的な平板状のダミーパターンを形成する手法である。この場合のダミーパターンの電位はフローティングにされる。第２に、保護する個々の配線の上方に、孤立したダミーパターンをそれぞれ形成し、且つ、各ダミーパターンを対応する配線に電気的に接続させる手法である。そして第３に、保護する個々の配線の上方に、孤立したダミーパターンをそれぞれ形成し、且つ、各ダミーパターンの電位をフローティングにする手法である。

第１の手法では、配線とダミーパターンとの層間ショートによる不良が発生しやすい。つまり、複数の配線が１つの平板状のダミーパターンによって覆われているため、２つ以上の配線がダミーパターンと層間ショートすると、それらの配線同士が接続することとなるからである。

また第２の手法では、各ダミーパターンがそれに対応する配線に接続しているため、ダミーパターン同士がショートしただけでも、配線間ショートが生じることとなる。ダミーパターンによって配線を衝撃から保護できるものの、配線間ショートの発生確率が上がるため、ダミーパターンを設けたことで却って不良の発生率が上がる可能性もある。

第１および第２の手法には以上の欠点があるため、基板切断時の衝撃緩和のために配線上にダミーパターンを形成する手法としては、第３の手法が最善であると言える。

しかし第３の手法においても、静電気に起因する端子破壊などの不良が発生する可能性が残る。例えばダミーパターンをソース／ドレイン配線と同じ配線層を用いて形成した場合、当該ダミーパターンの上層には０．５μｍ以下の絶縁膜が一層形成されるだけであるため、ダミー配線が外部の静電気の影響を受けやすい。仮に、静電気の影響でダミーパターン自身が破壊されたり、その破片を通してダミーパターンとその下層の配線とが短絡しても表示パネルの機能に大きな影響はない。しかし、その破片を通して対向基板と接続したりすると、ＴＦＴ基板の配線と対向基板との短絡、もしくは電気腐食などの致命欠陥になる。

本発明は以上のような問題を解決するためになされたものであり、基板切断時に配線が受ける衝撃を抑えつつ、静電気による破壊に起因した短絡および電気腐食の発生を防止できる表示パネルを備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る液晶表示装置は、複数の配線が形成された第１の基板と、前記第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１および第２の基板の間に挟持された液晶とを有する表示パネルとを備える液晶表示装置であって、前記配線の端子部が形成される前記表示パネルの端部近傍において、前記第１の基板は、前記配線の上方に絶縁膜を介して形成された導電性のダミーパターンを有し、前記第２の基板は、前記ダミーパターンに対応する位置で切断されており、前記ダミーパターンは、個々の前記配線ごとに個別に設けられ、且つ、個々の前記配線の上で２以上に分割されているものである。

本発明に係る液晶表示装置によれば、第２の基板の切断時に、第１の基板のダミーパターンが配線への衝撃を吸収するよう機能する。なお且つ、ダミーパターンが２以上に分割されているため、第２の基板の切断時にダミーパターンが静電気を帯びた場合に、他の部分への影響を抑えることができ、ダミーパターンの静電気を起因とする静電気破壊の発生が抑制される。

実施の形態１に係る表示パネルの端子部の構成を示す図である。 実施の形態２に係る表示パネルの端子部の構成を示す図である。 実施の形態３に係る表示パネルの端子部の構成を示す図である。

＜実施の形態１＞
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る表示パネルの構成を説明するための図である。図１（ａ）は、端子部が形成される表示パネル端部近傍の上面図であり、図１（ｂ）は図１（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。ここで、当該表示パネルは、各画素（表示素子）に設けられるスイッチ素子として、ａ−Ｓｉ ＴＦＴが用いられたＴＦＴ型液晶表示パネルであるとする。

表示パネルのＴＦＴアレイ基板は、例えばガラスなどの透明な絶縁性の基板１と、当該基板１上に形成されるＴＦＴのゲート電極に信号を供給するためのゲート配線２とを備える。ゲート配線２の上にはゲート絶縁膜３を介して、ＴＦＴのソース／ドレインが形成される半導体層（不図示）が配設され、その上にＴＦＴのソース／ドレイン配線（不図示）のための配線層が配設される。それら半導体層および配線層の上は絶縁膜６により覆われている。なお、ゲート配線２の端部近傍の領域は端子部７となるため、その上方のゲート絶縁膜３および絶縁膜６は除去されている。

図１（ａ），（ｂ）の如く、本実施の形態の表示パネルは、ＴＦＴアレイ基板の端部近傍における各ゲート配線２の上方に、当該ゲート配線２を保護するための導電性のダミーパターン（ダミー配線）５を備えている。このダミーパターン５は、ソース／ドレイン配線と同じ配線層（ゲート絶縁膜３と絶縁膜６との間の配線層）を用いて形成されている。

ここで、ダミーパターン５が配設される位置について説明する。先に述べたように、液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板とカラーフィルタを有する対向基板とを接合し、その間に液晶を注入して封止した後、端子部の上方に位置する対向基板の余分なガラスを切断して除去することで組み立てられる。そのため図１（ａ），（ｂ）に示すように、対向基板のガラス８の切断位置Ｂ０は、端子部７よりも基板１のやや内側に位置する。

ダミーパターン５は、対向基板のガラス８の切断位置Ｂ０の下方領域に配設される。通常、ガラス８の切断位置にはある程度のバラつきが生じるため、ダミーパターン５は、確実に切断位置Ｂ０の下に位置するように、少なくとも切断位置の上限位置Ｂ１から下限位置Ｂ２に渡る領域に配設される。対向基板のガラス８の切断位置Ｂ０は端子部７よりも基板１のやや内側であるため、ダミーパターン５が配設される位置も端子部７より内側になる。

本実施の形態において、各ゲート配線２の上方に設けられるダミーパターン５は、スリット５１，５２によって３つに分割されている（言い換えれば、１つのゲート配線２上にダミーパターン５が３つずつ配設されている）。なお、ここでは各ダミーパターン５が３つに分割された例を示しているが、本発明では各ダミーパターン５が少なくとも２以上に分割されていればよい。すなわち１つのゲート配線２上のダミーパターン５のそれぞれに、少なくとも１本以上のスリット（分割線）が形成されていれば本発明の効果が得られる。

以下、図１（ａ），（ｂ）に示した液晶表示パネルの製造方法について説明する。まず、基板１上に、ａ−Ｓｉ ＴＦＴを用いた通常のＴＦＴ型液晶表示装置の製造と同様の方法（以下「常法」）により、ＴＦＴのゲート電極として機能するゲート配線２を形成する。この工程では、必要に応じて蓄積容量の電極や各種の配線も同時に形成してもよい。

続いて、常法により配線２の上にゲート絶縁膜３およびＴＦＴを形成する半導体層（不図示）を順次形成し、それらを所定のパターンにパターニングする。ゲート絶縁膜３の形成の際には、絶縁不良の発生を抑えるために２回成膜を行うことが好ましい（そのため図１のゲート絶縁膜３も絶縁膜３１，３２から成る２層構造として図示している）。もちろんゲート絶縁膜３以外の配線上にも、２回成膜による絶縁膜を形成する方が好ましい。

次に、常法により半導体層にＴＦＴのソース／ドレイン等を形成し、その上に、ソース／ドレイン配線のための配線層を成膜する。この配線層をパターニングすることでソース／ドレイン配線を形成するが、本実施の形態では、同時に当該配線層を用いてゲート配線２の上方にダミーパターン５、並びにそれを分割するスリット５１，５２を形成する。

そして絶縁膜６を形成した後、常法により、不図示のコンタクトホールおよび画素電極を形成し、ＴＦＴアレイ基板が完成する。

その後、完成したＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板とを重ね合わせ、液晶を注入することで液晶表示パネルが組み立てられる。これらの工程も基本的に常法により行えばよい。

この組立工程では、まず、完成したアレイ基板と対向基板（カラーフィルタ基板）とに、それぞれ別個に洗浄、配向膜形成、ラビング、スペーサ散布の各工程を施した後、両基板をシール剤を介して貼り合わせる。そして対向基板のガラス８の不要部分との境界にスクライブを入れ、力を加えてその不要部分を切断する。ガラス８の不要部分を切断した後、ＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を注入し、封止することで液晶パネルが完成する。なお、ガラス８の切断の工程は、液晶注入および封止の工程の後に行ってもよい。

ガラス８の切断には細心の注意が払われるが、従来は、切断されたガラス８がアレイ基板の端子部７近傍に衝突することで、ゲート配線２が破損することがあった。対して本実施の形態では、ガラスの切断位置Ｂ０となる領域（上限位置Ｂ１から下限位置Ｂ２に渡る領域）にダミーパターン５を有しているため、ガラス切断の衝撃からゲート配線２が保護される。

また切断されたガラスが電気を発生し、それによってダミーパターン５が静電気を帯びることもある。従来のように個々のゲート絶縁膜３上に、分割されていない１つのダミーパターンが形成されていた場合、ダミーパターンとゲート絶縁膜３との間に絶縁不良が１箇所でもあると、その部分でゲート配線２の静電気破壊が発生する可能性があった。

対して本実施の形態では、ダミーパターン５が複数に分割されていることにより、その可能性は低減される。切断位置Ｂ０から分離された部分のダミーパターン５に絶縁不良が生じていたとしても、静電気破壊や電気腐食を引き起こす原因とはなり難いためである。例えば図１（ｂ）を参照すると、３つに分割されたダミーパターン５の真中の部分は切断位置Ｂ０に近いためガラス切断時に静電気を帯びやすいが、その左右の部分にゲート配線２との絶縁不良が生じていても静電気破壊や電気腐食の要因となる危険性は低い。従って、液晶表示装置の信頼性の向上、並びにその製造における歩留まりの向上に寄与できる。

組み立てられた液晶表示パネルは、その後、偏光板や、ドライバＩＣ、回路基板、バックライトなどと共に筐体に収められ、液晶表示装置が完成する。

＜実施の形態２＞
図２（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る表示パネルの構成を説明するための図である。図２（ａ）は、当該表示パネルの端子部の上面図であり、図２（ｂ）は図２（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。これらの図において、図１（ａ），（ｂ）に示したものと同様の機能を有する要素にはそれと同一符号を付してある。

実施の形態１では、ダミーパターン５を複数に分割するスリット５１，５２の延在方向とガラス８の切断位置Ｂ０の直線（切断線）とが平行であったが、実施の形態２の表示パネルは、それに傾きを持たせたものである。つまりガラス８の切断面とダミーパターン５のスリット５１，５２とが成す角度をθとしたとき、θ＞０°としたものである。

上記したように、通常、対向基板のガラス８の切断位置にはある程度のバラつきが生じるため、ガラス８の切断線の位置がダミーパターン５のスリット５１または５２と同じになることがある。実施の形態１のようにスリット５１，５２がガラス８の切断線に平行であると、例えば切断線がスリット５１と同じ位置になったときには、切断線がスリット５１内すなわちダミーパターン５が存在しない位置に入り込んでしまう。よってダミーパターン５がガラス切断による衝撃を吸収できず、本発明の効果を得ることができない。

本実施の形態のようにスリット５１，５２をガラス８の切断線に対して傾きを持たせると、スリット５１あるいは５２内に切断線が完全に入り込むことはない。つまり、複数に分割されたダミーパターン５のいずれか１以上を、切断線が必ず横切ることになるので、バラつきに起因する上記の問題は生じない。

本実施の形態の表示装置の製造方法は、基本的に実施の形態１と同様でよく、ダミーパターン５およびスリット５１，５２を形成する際にそれら形状を変更するだけでよい。

＜実施の形態３＞
図３（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る表示パネルの構成を説明するための図である。図３（ａ）は、当該表示パネルの端子部の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。これらの図において、図２（ａ），（ｂ）に示したものと同様の機能を有する要素にはそれと同一符号を付してある。

実施の形態３の表示パネルは、図２（ａ），（ｂ）の構成に対し、分割されたダミーパターン５同士の間を半導体パターン９を介して接続させたものである。半導体パターン９はＴＦＴのソース／ドレインを形成するための半導体層を用いて形成されている。なお図３（ａ）では実施の形態２と同様にガラス８の切断線に対してスリット５１，５２を傾かせているが、本実施の形態は、実施の形態１のようにスリット５１，５２とガラス８の切断線とが平行なものに対しても適用可能である。

本実施の形態では、複数に分割されたダミーパターン５同士の間が完全に絶縁されないが、その間に介在する半導体パターン９は高抵抗であるため、急激に電流が流れることはない。よって、実施の形態１，２と同様に、ガラス切断の衝撃を緩和できることはもちろん、静電気破壊を引き起こす危険性が低減される効果が得られる。

本実施の形態の表示装置の製造方法は、基本的に実施の形態１と同様でよい。但し、ＴＦＴのソース／ドレインを形成するための半導体層をパターニングする工程において、ダミーパターン５のスリット５１，５２となる領域に、当該半導体層の一部を残存させればよい。

１ 基板、２ ゲート配線、３ ゲート絶縁膜、５ ダミーパターン、６ 絶縁膜、８ 対向基板のガラス、７ 端子部、５１，５２ スリット、９ 半導体パターン。

Claims (3)

1. 複数の配線が形成された第１の基板と、
   前記第１の基板に対向する第２の基板と、
   前記第１および第２の基板の間に挟持された液晶とを有する表示パネルと
   を備える液晶表示装置であって、
   前記配線の端子部が形成される前記表示パネルの端部近傍において、
   前記第１の基板は、
   前記配線の上方に絶縁膜を介して形成された導電性のダミーパターンを有し、
   前記第２の基板は、
   前記ダミーパターンに対応する位置で切断されており、
   前記ダミーパターンは、
   個々の前記配線ごとに個別に設けられ、且つ、個々の前記配線の上で２以上に分割されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記ダミーパターンを個々の前記配線の上で分割しているスリットの延在方向は、前記表示パネルの端部近傍における前記第２の基板の切断線に対して傾いている
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 個々の前記配線の上で分割された前記ダミーパターン同士が、半導体パターンを介して接続している
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の液晶表示装置。

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