JP4252126B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製造途中に静電気によって破損することを防止するために終端配線を形成する液晶表示装置の製造方法に関し、特に駆動回路を内蔵した液晶表示装置の製造に好適な液晶表示装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
アクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、非選択時にオフ状態となって信号を遮断するスイッチを各画素に設けることによってクロストークを防止するものであり、単純マトリクス方式の液晶表示装置に比べて優れた表示特性を示す。特に、スイッチとしてTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)を使用した液晶表示装置は、TFTの駆動能力が高いので、CRT(Cathode-Ray Tube)に匹敵するほど優れた表示特性を示す。
【0003】
一般的に、液晶表示装置は2枚の透明基板の間に液晶を封入した構造を有している。それらの透明基板の相互に対向する2つの面(対向面)のうち、一方の面側には対向電極、カラーフィルタ及び配向膜等が形成され、他方の面側にはTFT、画素電極及び配向膜等が形成されている。更に、各透明基板の対向面と反対側の面には、それぞれ偏光板が貼り付けられている。これらの2枚の偏光板は、例えば偏光板の偏光軸が互いに直交するように配置され、これによれば、電界をかけない状態では光を透過し、電界を印加した状態では遮光するモード、すなわちノーマリーホワイトモードとなる。その反対に、2枚の偏光板の偏光軸が平行な場合には、ノーマリーブラックモードとなる。以下、TFT及び画素電極等が形成された透明基板をTFT基板、対向電極等が形成された透明基板を対向基板という。
【0004】
近年、低温プロセスで形成した薄膜ポリシリコンを使用したTFTが開発され、液晶表示装置に使用されるようになった。低温プロセスでTFTを形成する場合は、透明基板として安価なガラス基板を使用することができるという利点がある。また、アモルファスシリコンTFTに比べてポリシリコンTFTは駆動能力が高く小型化ができるので、開口率が向上して明るい画像が得られるという利点もある。更に、アモルファスシリコンTFTの場合は駆動速度が遅いので、駆動用ICを別途用意して液晶表示装置と接続する必要があったが、ポリシリコンTFTは駆動速度が速いので、駆動(ドライバ)回路をガラス基板上に形成することができる。これにより、液晶表示装置の入力端子数を40本程度に削減できるとともに、製品コストを低減できるという利点もある。
【0005】
図9は従来方法による製造途中の液晶表示装置のTFT基板の一部を拡大して示す平面図、図10は同じくその液晶表示装置のTFT基板の全体を示す模式図である。これらの図を参照して液晶表示装置の製造方法を説明する。
まず、ガラス基板50上にポリシリコン膜52aを形成し、その上にゲート絶縁膜(図示せず)を形成する。その後、ポリシリコン膜52a上を通る複数本のゲートバスライン55を形成する。そして、ポリシリコン膜52aに不純物を導入して、ソース・ドレインを形成する。このソース・ドレインとゲートバスライン55とによりTFT70が構成される。
【0006】
次に、ガラス基板50上に層間絶縁膜(図示せず)を形成した後、ゲートバスライン55に直角に交差するようにデータバスライン57を形成する。このデータバスライン57は、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール53aを介してTFT70のドレインに電気的に接続される。
そして、基板上の全面に層間絶縁膜(図示せず)を形成した後、該層間絶縁膜上にITO(インジウム酸化スズ)からなる画素電極59を形成する。この画素電極59は、層間絶縁膜に設けら得たコンタクトホール53bを介してTFT70のソースに電気的に接続される。図9に示すように、TFT70及び画素電極59はゲートバスライン55及びデータバスライン57で画定された矩形の領域毎に形成する。1つの矩形の領域が1つの画素であり、図10に示す表示領域63はこれらの画素が集合した領域である。
【0007】
液晶表示装置の製造工程の各所で発生する静電気による破損を防止するために、各ゲートバスライン55及び各データバスライン57の一端側を表示領域63の外側まで延ばして、終端配線(GND線)55a,57aに接続し、各ゲートバスライン55及び各データバスライン57の電位を同じにしておく。また、ゲートバスライン55及びデータバスライン57の他端側には、表示領域63内のTFT70と同時に形成したTFTによりゲートドライバ回路61及びデータドライバ回路62を形成する。これらのゲートドライバ回路61及びデータドライバ回路62は、フレキシブルケーブルを介して外部回路と接続するための入力端子71に接続する。この場合、製造工程における静電気の発生によるドライバ回路61,62の破損を回避するために、入力端子71も終端配線55aに接続する。このようにして、TFT基板が製造される。なお、図10において、G1 〜GN ,D1 〜DN は表示領域63から外側に延び出したゲートバスライン及びデータバスラインを示す。
【0008】
一方、ガラス基板上に対向電極及びカラーフィルタ等を形成した対向基板を用意する。そして、図11に示すように、TFT基板81のバスライン55(57)及びTFT70等が形成された面と、対向基板82の対向電極(ITO膜)82aが形成された面とを対向させて配置し、両者の間に液晶83を充填して封止剤84で封止する。
【0009】
その後、終端配線55a,57aよりも内側の部分でTFT基板81及び対向基板82を切断して、所定の大きさとする。これにより液晶表示装置が完成する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の液晶表示装置の製造方法では、入力端子21、各ゲートバスライン55及び各データバスライン57が終端配線55a,55bを介して相互に接続されているので、製造途中に検査(基板検査)を行うことができない。
【0011】
また、通常、バスライン55,57はアルミニウム等の金属薄膜により形成するが、ポリシリコンTFT液晶表示装置では、一般的にアモルファスシリコンTFTと比べて薄膜配線(バスライン)の膜厚が厚いため、基板を切断する際にゲートバスライン55及びデータバスライン57が剥がれやすい傾向がある。このため、ガラス基板を切断するときに金属薄膜の一部が剥がれて、図12に示すように対向基板82の対向電極(ITO膜)82aと接触し、動作不良が発生することがある。
【0012】
このような不具合を回避するために、封止剤84よりも外側の対向電極(ITO膜)82aを削除することも考えられる。しかし、この場合はITO膜のパターニング工程が必要になり、製造コストの上昇を招く。また、図13に示すように、ガラス基板から剥がれた配線の断片85が隣接するバスライン55(57)間を短絡することもある。更に、金属薄膜からなるゲートバスライン55及びデータバスライン57が切断面から腐食し、内部に向けて腐食が進行することもある。
【0013】
また、スクライブラインの部分にITO膜を形成し、ITO膜を介してバスラインと終端配線とを接続することも考えられるが、この場合ITO膜の形成は最終工程であるため、それまで静電対策ができない。
本発明は、製造途中で発生する静電気による破損を防止できるとともに、終端配線を切断する前に検査を実行することが可能であり、更に切断時の配線の剥がれに起因する動作不良を回避できる液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、透明基板の表示領域を通る複数本の信号電極及び走査電極を形成して画素を画定し、各画素毎にポリシリコン薄膜トランジスタ及び画素電極を形成し、前記表示領域の外側に前記信号電極及び前記走査電極にそれぞれ接続する不純物導入ポリシリコンからなる複数の第1の不純物抵抗と、該複数の不純物抵抗に接続する検査回路と、終端配線と、前記検査回路と前記終端配線との間を接続する不純物導入ポリシリコンからなる第2の不純物抵抗とを形成する工程と、前記検査回路を駆動して検査を行う工程と、前記第1の不純物抵抗の部分で前記透明基板を切断する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法により解決する。
【0017】
以下、作用について説明する。
本発明においては、表示領域の外側に不純物導入ポリシリコンからなる複数の不純物抵抗を形成し、この不純物抵抗を介して信号電極(データバスライン)及び走査電極(ゲートバスライン)と終端配線とを接続する。これにより、信号電極及び走査電極に電圧を印加しても、信号電極と走査電極との間には不純物抵抗が介在するので短絡状態となることはなく、終端配線が接続されたままの状態で検査を行うことができる。
【0018】
この場合、不純物抵抗の抵抗値は50kΩ〜1MΩとすることが好ましい。不純物抵抗の抵抗値が小さすぎると終端配線が接続されたままの状態で検査を行うことができなくなる。一方、不純物抵抗の抵抗値が大きすぎると、製造途中での静電気による破損を防止する効果が小さくなる。
不純物抵抗は、ポリシリコンに導入する不純物の量により抵抗値を調節することができるが、数mmの長さで50kΩ〜1MΩの抵抗値を得ることが容易である。また、不純物抵抗となるポリシリコン膜は、表示領域内のポリシリコン薄膜トランジスタの活性領域となるポリシリコン膜と同時に形成することができるので、製造工程数の増加を抑制できる。
【0019】
ポリシリコン薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置の場合、製造工程の初期の段階でポリシリコン膜を形成するので、不純物抵抗も比較的速い段階で形成することになる。従って、信号電極及び走査電極の形成と同時にこれらの信号電極及び走査電極を不純物抵抗を介して終端配線に接続することができる。これにより、静電気による破損を防止する効果を、製造の比較的初期の段階から得ることができる。
【0020】
更に、本発明においては、ポリシリコンからなる不純物抵抗の部分で透明基板を切断するので、金属薄膜の場合と異なり、金属薄膜の剥がれに起因する短絡が回避される。
アクティブマトリクス方式の液晶表示装置の場合は、表示領域の外側にもポリシリコン薄膜トランジスタを形成し、これらの薄膜トランジスタにより駆動回路を形成することができる。更に、ガラス基板上に検査回路を形成することにより、特殊な検査装置が不要になる。従って、透明基板上の表示領域内にポリシリコン薄膜トランジスタを形成するときに、表示領域の外側にもポリシリコン薄膜トランジスタを形成し、これらの表示領域の外側のポリシリコン薄膜トランジスタにより駆動回路又は検査回路を形成することが好ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1〜図4は本発明の第1実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図、図5は製造途中のTFT基板の一部を拡大して示す平面図、図6は同じくそのTFT基板の全体を示す模式図である。なお、図1,図2は図5のA−A線における断面図、図3,図4は図5のB−B線における断面図である。また、以下の説明では表示領域24内のTFTの製造について説明しているが、ゲートドライバ回路22及びデータドライバ回路23内のTFTも表示領域24内のTFT20と同時に形成し、ドライバ回路22,23内の配線はゲートバスライン15及びデータバスライン17と同時に形成することができる。
【0022】
まず、図1(a),図3(a)に示すように、ガラス基板10上にSiO2 からなる下地保護膜11を約200nmの厚さに形成した後、CVD法により下地保護膜11上にアモルファスシリコン膜12を約50nmの厚さに形成する。このとき、アモルファスシリコン膜12の形成には、例えばモノシラン及び水素ガスを使用する。
【0023】
次に、アモルファスシリコン膜12にエキシマレーザを照射して、アモルファスシリコンをポリシリコンに変える。その後、塩素ガスを用いたドライエッチングによりポリシリコン膜を選択的にエッチングして、図1(b),図3(b)、図5及び図6に示すように、TFT20及び不純物抵抗R1 〜RN ,GR1 〜GRN ,DR1 〜DRN を形成すべき領域にのみポリシリコン膜12a,12b,12cを残存させる。
【0024】
その後、プラズマCVD法を使用して、基板10の上側全面に絶縁膜14を形成し、この絶縁膜14によりポリシリコン膜12a,12b,12cを覆う。この絶縁膜14は例えばSiO2 を150nmの厚さに堆積させることにより形成する。
次に、図1(c),図3(c)に示すように、基板10の上側全面にアルミニウム膜を約300nmの厚さに形成し、そのアルミニウム膜をパターニングして、相互に平行な複数本のゲートバスライン(走査電極)15と、終端配線15aとを同時に形成する。ゲートバスライン15のうち、ポリシリコン膜12aの上方に位置する部分がTFT20のゲートとなる。なお、図6において、G1 〜GN は表示領域24から外側に延び出したゲートバスライン15を示す。
【0025】
その後、CHF3 ガスによりゲートバスライン15及び終端配線15aに覆われていない部分の絶縁膜14をエッチングにより除去する。そして、ゲートバスライン15の両側に露出したポリシリコン膜12aに例えばホウ素(B)をイオン注入して、TFT20のソース・ドレインを形成する。このとき同時に、ポリシリコン膜12b,12cに不純物を例えば5×1014/cm2 の濃度でイオン注入して、ポリシリコン膜12b,12cの抵抗値を50kΩ〜1MΩ程度にする。これにより、図6に示す不純物抵抗R1 〜RN ,GR1 〜GRN ,DR1 〜DRN が形成される。イオン注入時の条件としては、例えば不純物としてホウ素(B)を使用する場合は加速電圧を30kVとし、不純物としてリン(P)を使用する場合は加速電圧を10kVとする。
【0026】
次に、図2(a),図4(a)に示すように、例えばプラズマCVD法により、基板10上の全面に層間絶縁膜16を形成し、この層間絶縁膜16によりゲートバスライン15、終点配線15a及びポリシリコン膜12a,12b,12cを被覆する。
次に、図2(b),図4(b)に示すように、層間絶縁膜16を選択的にエッチングして、TFT20のソース・ドレイン(ポリシリコン膜12a)に到達するコンタクトホール16aと、ポリシリコン膜12b,12cの両端を露出するコンタクトホール16bと、ゲートバスライン15及び終端配線15aのポリシリコン膜12b側の部分が露出するコンタクトホール16cと、終端配線15aの両端が露出するコンタクトホール(図示せず)を開孔する。その後、例えばスパッタ法により基板10の上側全面にアルミニウム膜を形成して層間絶縁膜16を覆い、該アルミニウム膜をエッチングして、データバスライン(信号電極)17、終端配線17a、中間電極17c及び接続配線17d,17eを形成する。この場合、データバスライン17はコンタクトホール16aを介してTFT20のドレインに接続され、中間電極17cは他のコンタクトホール16aを介してTFT20のソースに接続される。また、ゲートバスライン15はコンタクトホール16b,16c及び接続配線17d,17eを介してポリシリコン膜12bに電気的に接続される。また、データバスライン17は図示しないコンタクトホールを介してポリシリコン膜12c(不純物抵抗DR1 〜DRN )に接続され、更にポリシリコン膜12cを介して終端配線17aに電気的に接続される。更にまた、終端配線15aと終端配線17aとが図示しないコンタクトホールを介して接続される。なお、図6において、D1 〜DN は表示領域24から外側に延び出したデータバスライン17を示す。
【0027】
次に、図2(c),図4(c)に示すように、基板10上の全面に層間絶縁膜18を約300nmの厚さに形成し、該層間絶縁膜18によりデータバスライン17、終端配線17a、中間電極17c及び接続配線17d,17eを被覆する。そして、この層間絶縁膜18を選択的にエッチングして、中間電極17cに到達するコンタクトホールを形成する。なお、このとき同時に、入力端子21(図6参照)を形成する領域においては、配線が露出するように開口部を形成する。
【0028】
次いで、スパッタ法により、基板10上の全面にITO膜を形成した後、このITO膜を選択的にエッチングして画素電極19を形成する。また、入力端子21(図6参照)の形成領域では露出した配線の上をITO膜で被覆して、これらのITO膜を入力端子21とする。その後、基板10の表示領域24上に配向膜(図示せず)を形成する。このようにして、TFT基板が完成する。
【0029】
一方、ガラス基板上に対向電極、カラーフィルタ及び配向膜等を形成した対向基板を用意する。そして、図7に示すように、TFT基板31のTFT20等が形成された面と対向基板32の対向電極32a等が形成された面とを向かい合わせて配置し、両者の間に液晶33を充填して封止剤34により封止する。
次いで、図6に示す入力端子21に検査装置(図示せず)を接続して基板検査を行う。このとき、終端配線15a,17aと入力端子21、ゲートバスライン15及びデータバスライン17との間には抵抗値が50kΩ〜1MΩの不純物抵抗R1 〜RN ,GR1 〜GRN ,DR1 〜DRN が接続されているので、終端配線15a,17aが接続されたままであっても、支障なく検査を行うことができる。
【0030】
その後、検査で異常がないと判定されると、図6,図7に破線で示す部分、すなわち不純物抵抗R1 〜RN ,GR1 〜GRN ,DR1 〜DRN を通る切断線に沿ってTFT基板31及び対向基板32を切断する。その後、TFT基板31及び対向基板32の外側面に偏光板を配置し、液晶表示装置が完成する。
本実施の形態においては、終端配線15a,17aとゲートバスライン15、データバスライン17及び入力端子21との間にいずれも50kΩ〜1MΩの不純物抵抗R1 〜RN ,GR1 〜GRN ,DR1 〜DRN を設けているので、終端配線15a.17aが接続したままの状態で基板検査を行うことができる。これにより、不良基板をパネル化せずにすむので、製造コストの削減が可能となる。また、各ゲートバスライン15及び各データバスライン17が終端配線15a,17aを介して相互に電気的に接続されるので、製造工程の各所で発生する静電気による破損を回避できる。しかも、本実施の形態においては、不純物抵抗R1 〜RN ,GR1 〜GRN ,DR1 〜DRN を比較的初期の段階で形成し、ゲートバスライン15及びデータバスライン17はその形成と同時に終端配線15a,17aに接続するので、製造工程の初期段階から静電気による破損を防止する効果が得られる。
【0031】
更に、本実施の形態においては、基板を切断するときに、不純物抵抗R1 〜RN ,GR1 〜GRN ,DR1 〜DRN の部分、すなわちポリシリコン膜の部分で切断するので、アルミニウム等の金属配線と異なり、配線の剥がれによる短絡が防止される。これにより製造歩留まりが向上し、延いては製品コストの低減が可能になる。また、切断面からの金属の腐食が回避される。
【0032】
(第2の実施の形態)
図8は本発明の第2の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。なお、図8において、図6と同一物には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
本実施の形態においては、図8に示すように、ゲートバスライン及びデータバスラインの一端側にはドライバ回路22,23を形成し、他端側には検査回路25,26を形成する。そして、ゲートバスライン及びデータバスラインと検査回路25,26との間には第1の不純物抵抗GR1 〜GRN ,DR1 〜DRN を形成し、検査回路25,26と終端配線15a,17aとの間には第2の不純物抵抗Gr1 〜GrN ,Dr1 〜DrN を形成する。これらの不純物抵抗Gr1 〜GrN ,Dr1 〜DrN は、第1の実施の形態と同様に、ポリシリコンTFTのソース・ドレインとなるポリシリコン膜と同時に形成する。
【0033】
基板検査時には、検査回路25,26に電源電圧及び信号を供給して所定の検査を行う。その後、図中破線で示す部分、すなわち、不純物抵抗GR1 〜GRN ,DR1 〜DRN を通る直線に沿って基板を切断する。
本実施の形態においても、第1の実施例と同様の効果が得られるのに加えて、専用の検査回路25,26を設けるので、外部の検査回路に接続する必要がなく、検査工程を簡略化できるという効果がある。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信号電極及び走査電極と終端配線との間に、不純物導入ポリシリコンからなる不純物抵抗を形成するので、信号電極及び走査電極に電圧を印加しても、信号電極と走査電極との間には不純物抵抗が介在するので短絡状態となることはなく、終端配線が接続されたままの状態で検査を行うことができる。これにより、液晶表示装置の信頼性が向上する。
【0035】
また、本発明においては、ポリシリコンからなる不純物抵抗の部分で基板を切断するので、金属薄膜の剥がれに起因する短絡が回避されるとともに切断面からの腐食を回避でき、製造歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その1)であり、TFT形成領域における断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その2)であり、TFT形成領域における断面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その3)であり、不純物抵抗形成領域における断面図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その4)であり、不純物抵抗形成領域における断面図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態の製造途中のTFT基板の一部を拡大して示す平面図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態の製造途中のTFT基板の全体を示す模式図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の製造方法において、TFT基板と対向基板との接合部分を示す断面図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す模式図である。
【図9】従来方法による製造途中の液晶表示装置のTFT基板の一部を拡大して示す平面図である。
【図10】同じくその液晶表示装置のTFT基板の全体を示す模式図である。
【図11】従来方法による液晶表示装置の製造方法において、TFT基板と対向基板との接合部分を示す断面図である。
【図12】従来の問題点(その1)を示す断面図である。
【図13】従来の問題点(その2)を示す断面図である。
【符号の説明】
10,50 ガラス基板、
12 アモルファスシリコン膜、
12a〜12c,52a ポリシリコン膜、
15,55 ゲートバスライン(走査電極)、
15a,17a,55a,57a 終端配線、
17,57 データバスライン(信号電極)、
19 画素電極、
20 TFT、
22 ゲートドライバ回路、
23 データドライバ回路、
25,26 検査回路、
31,81 TFT基板、
32,82 対向基板、
34,84 封止剤、
1 〜RN ,GR1 〜GRN ,DR1 〜DRN 不純物抵抗。

Claims (2)

  1. 透明基板の表示領域を通る複数本の信号電極及び走査電極を形成して画素を画定し、各画素毎にポリシリコン薄膜トランジスタ及び画素電極を形成し、前記表示領域の外側に前記信号電極及び前記走査電極にそれぞれ接続する不純物導入ポリシリコンからなる複数の第1の不純物抵抗と、該複数の不純物抵抗に接続する検査回路と、終端配線と、前記検査回路と前記終端配線との間を接続する不純物導入ポリシリコンからなる第2の不純物抵抗とを形成する工程と、
    前記検査回路を駆動して検査を行う工程と、
    前記第1の不純物抵抗の部分で前記透明基板を切断する工程と
    を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  2. 前記表示領域内のポリシリコン薄膜トランジスタの形成と同時に前記表示領域の外側にポリシリコン薄膜トランジスタを形成し、これらのポリシリコン薄膜トランジスタにより前記表示領域内の薄膜トランジスタを駆動する駆動回路を形成することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
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