(57)【要約】【課題】部品点数を減らすことができ、薄型化にも有利となる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、第１ガラス基板１と、同基板１上に形成された下部電極層２と、同層２上に形成された下部誘電体層３と、同層３上に形成されたＥＬ層４と、同層４上に形成された上部誘電体層５と、同層５上に形成された上部電極層６と、上部電極層６より上側に形成され、平坦な上面を有する平坦化絶縁層７と、その上側に配置された第１偏光層８と、その上に形成された薄膜トランジスタ９と、その上側を覆うように形成された層間絶縁膜１０と、その上側に設けられた液晶層１１と、その上側に配置されたカラーフィルタ層１２と、その上側に配置された第２ガラス基板１３と、液晶層１１より上側で第２ガラス基板１３の上側または下側に配置された第２偏光層１４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ガラス基板と、
前記第１ガラス基板上に設けられた下部電極層と、
前記下部電極層上に設けられた下部誘電体層と、
前記下部誘電体層上に設けられたＥＬ層と、
前記ＥＬ層上に設けられた上部誘電体層と、
前記上部誘電体層上に設けられた上部電極層と、
前記上部電極層より上側に設けられ、平坦な上面を有する平坦化絶縁層と、
前記平坦化絶縁層の上側に配置された第１偏光層と、
前記第１偏光層の上側に設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタの上側を覆うように設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上側に設けられた液晶層と、
前記液晶層の上側に配置されたカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層の上側に配置された第２ガラス基板と、
前記液晶層より上側で前記第２ガラス基板の上側または下側に配置された第２偏光層とを備える、液晶表示装置。
【請求項２】
前記ＥＬ層は無機ＥＬ層である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記無機ＥＬ層は青色に発光することができる層であり、前記上部電極層と前記平坦化絶縁層との間に、青色光を基に白色光を生成することができる色変換層が配置された、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
第１ガラス基板の上に下部電極層を形成する工程と、
前記下部電極層の上に下部誘電体層を形成する工程と、
前記下部誘電体層の上にＥＬ層を形成する工程と、
前記ＥＬ層の上に上部誘電体層を形成する工程と、
前記上部誘電体層の上に上部電極層を形成する工程と、
前記上部電極層より上側に、平坦な上面を有する平坦化絶縁層を形成する工程と、
前記平坦化絶縁層の上側に第１偏光層を配置する工程と、
前記第１偏光層の上にインプリント技術を用いて薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタの上側を覆うように層間絶縁膜を形成してＴＦＴ基板を得る工程と、
第２ガラス基板のいずれかの面に第２偏光層を配置する工程と、
前記第２ガラス基板の上側にカラーフィルタ層を配置する工程と、
前記第１ガラス基板と前記第２ガラス基板とを、前記第２ガラス基板の前記カラーフィルタ層が配置されている側の面と前記ＴＦＴ基板の前記層間絶縁膜が形成されている側の面とが対向するように互いに貼り合わせた間に液晶を封止することによって、前記第１ガラス基板と前記第２ガラス基板との間に液晶層を形成する工程とを含む、液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記ＥＬ層は無機ＥＬ層である、請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記無機ＥＬ層は青色に発光することができる層であり、前記上部電極層を形成する工程より後で前記平坦化絶縁層を形成する工程より前に、前記上部電極層の上側に青色光を基に白色光を生成することができる色変換層を配置する工程を含む、請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置は、たとえば特開２００８−１１６８７３号公報（特許文献１）に記載されているように、薄膜トランジスタ基板（「ＴＦＴ基板」ともいう。）とカラーフィルタ基板（「ＣＦ基板」ともいう。）との間に液晶を封入したものである液晶表示パネルとバックライト装置とを備えている。液晶表示装置を作製するに当たっては、液晶表示パネルをまず作製し、次に、この液晶表示パネルと、各種光学シートと、バックライト光源の役割を果たすバックライトモジュールとを重ねて組み合わせるのが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１６８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の液晶表示装置では、液晶表示パネル自体には光源が備わっていなかったので、液晶表示パネルとバックライトモジュールとを別々のモジュールとしてまず用意してからこれらを組み立てることとなっていた。この組立作業に当たっては部品点数が多く、組立コストがかさんでいた。また、従来のバックライトモジュールは冷陰極管（Cold Cathode Fluorescent Lamp：ＣＣＦＬ）または発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を光源とするものであったので、バックライトモジュールだけでも必ずある程度の厚さにならざるを得なかった。したがって、組み立てた結果得られる液晶表示装置の全体としても薄型化に限界があった。
【０００５】
そこで、本発明は、部品点数を減らすことができ、薄型化にも有利となる液晶表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に基づく液晶表示装置は、第１ガラス基板と、上記第１ガラス基板上に設けられた下部電極層と、上記下部電極層上に設けられた下部誘電体層と、上記下部誘電体層上に設けられたＥＬ層と、上記ＥＬ層上に設けられた上部誘電体層と、上記上部誘電体層上に設けられた上部電極層と、上記上部電極層より上側に設けられ、平坦な上面を有する平坦化絶縁層と、上記平坦化絶縁層の上側に配置された第１偏光層と、上記第１偏光層の上側に設けられた薄膜トランジスタと、上記薄膜トランジスタの上側を覆うように設けられた層間絶縁膜と、上記層間絶縁膜の上側に設けられた液晶層と、上記液晶層の上側に配置されたカラーフィルタ層と、上記カラーフィルタ層の上側に配置された第２ガラス基板と、上記液晶層より上側で上記第２ガラス基板の上側または下側に配置された第２偏光層とを備える。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に基づく液晶表示装置の製造方法は、第１ガラス基板の上に下部電極層を形成する工程と、上記下部電極層の上に下部誘電体層を形成する工程と、上記下部誘電体層の上にＥＬ層を形成する工程と、上記ＥＬ層の上に上部誘電体層を形成する工程と、上記上部誘電体層の上に上部電極層を形成する工程と、上記上部電極層より上側に、平坦な上面を有する平坦化絶縁層を形成する工程と、上記平坦化絶縁層の上側に第１偏光層を配置する工程と、上記第１偏光層の上にインプリント技術を用いて薄膜トランジスタを形成する工程と、上記薄膜トランジスタの上側を覆うように層間絶縁膜を形成してＴＦＴ基板を得る工程と、第２ガラス基板のいずれかの面に第２偏光層を配置する工程と、上記第２ガラス基板の上側にカラーフィルタ層を配置する工程と、上記第１ガラス基板と上記第２ガラス基板とを、上記第２ガラス基板の上記カラーフィルタ層が配置されている側の面と上記ＴＦＴ基板の上記層間絶縁膜が形成されている側の面とが対向するように互いに貼り合わせた間に液晶を封止することによって、上記第１ガラス基板と上記第２ガラス基板との間に液晶層を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＴＦＴ基板の中に光源を含ませることができるので、ＴＦＴ基板とＣＦ基板とを貼り合わせて液晶表示パネルを作製し終えた時点で、光源を備えた液晶表示装置とすることができる。すなわち、後からバックライトモジュールを組み合わせる必要がなくなる。これにより、部品点数を低減することができる。また、液晶表示装置の大幅な薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の一部の層の分解図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法のフローチャートである。
【図４】本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法で用いられるインプリント技術の第１の工程の説明図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法で用いられるインプリント技術の第２の工程の説明図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法で用いられるインプリント技術の第３の工程の説明図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法で用いられるインプリント技術の第４の工程の説明図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法で用いられるインプリント技術の第５の工程の説明図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法で用いられるインプリント技術の第６の工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態１）
（構成）
図１、図２を参照して、本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置について説明する。本実施の形態における液晶表示装置の断面図を図１に示す。この液晶表示装置１０１は、第１ガラス基板１と、前記第１ガラス基板１上に設けられた下部電極層２と、前記下部電極層２上に設けられた下部誘電体層３と、前記下部誘電体層３上に設けられたＥＬ（electroluminescence）層４と、前記ＥＬ層４上に設けられた上部誘電体層５と、前記上部誘電体層５上に設けられた上部電極層６と、前記上部電極層６より上側に設けられ、平坦な上面を有する平坦化絶縁層７と、前記平坦化絶縁層７の上側に配置された第１偏光層８と、前記第１偏光層８の上側に設けられた薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」という。）９と、前記ＴＦＴ９の上側を覆うように設けられた層間絶縁膜１０と、前記層間絶縁膜１０の上側に設けられた液晶層１１と、前記液晶層１１の上側に配置されたカラーフィルタ層１２と、前記カラーフィルタ層１２の上側に配置された第２ガラス基板１３と、前記液晶層１１より上側で前記第２ガラス基板１３の上側または下側に配置された第２偏光層１４とを備える。
【００１１】
図１に示すようにＴＦＴ９は、ゲート電極２１、ゲート絶縁膜２２、半導体層２３ａ，２３ｂ、ソース電極２４、ドレイン電極２５、保護膜２６を含んでいる。ゲート絶縁膜２２の上側に画素電極３１が配置されている。画素電極３１は、ドレイン電極２５に電気的に接続されている。層間絶縁膜１０はＴＦＴ９および画素電極３１を覆うように設けられている。
【００１２】
液晶層１１の上下に隣接する位置には、図１に示すように配向膜１５，１６がそれぞれ設けられている。
【００１３】
第１ガラス基板１から第１偏光層８までの積層状態の詳細を図２に示す。図２はごく一部の領域を抽出して示した分解図である。下部電極層２および上部電極層６は、それぞれ平行に多数本配置された配線の集合体である。下部電極層２および上部電極層６は、ＥＬ層４に対して画素ごとにパッシブマトリクス方式で駆動を行なうためのものであり、下部電極層２と上部電極層６とは互いに垂直な向きに延在している。下部電極層２に属する１本の配線と上部電極層６に属する１本の配線との間に信号が入力されたとき、これらの配線の交点に相当する領域においてＥＬ層４に電圧が印加されることとなる。
【００１４】
ＥＬ層４は、有機ＥＬ層であっても無機ＥＬ層であってもよいが、無機ＥＬ層であることが好ましい。なぜなら無機ＥＬ層であれば、低コストで形成することができ、高輝度を得ることができ、歩留まりが高く、耐久性にも優れたものとすることができるからである。また、ＥＬ層４においては部位による発光ムラが問題となりうるが、無機ＥＬ層であれば発光状態の均一化を図ることができる。
【００１５】
ＥＬ層４を無機ＥＬ層として形成する場合の材料としては、公知のさまざまの種類のものが使用可能である。
【００１６】
無機ＥＬ層は青色に発光することができる層であることが好ましい。その場合、前記上部電極層６と前記平坦化絶縁層７との間に、青色光を基に白色光を生成することができる色変換層１７を配置するものとする。このようにすることで、高輝度な青色発光層を使用することができ、光源として輝度を上げることができるようになる。なお、青色光から白色光を生成する技術に関しては、公知技術を採用すればよい。たとえばカナダのアイファイヤー・テクノロジー（iFire Technology）社らが開発したＣＢＢ（Color By Blue）技術を用いることによって色変換層１７を実現することができる。
【００１７】
（作用・効果）
本実施の形態では、光源となるＥＬ層が第１ガラス基板の上に形成されることによって、ＴＦＴ基板の中に光源を含ませることができるので、ＴＦＴ基板とＣＦ基板とを貼り合わせて液晶表示パネルを作製し終えた時点で、光源を備えた液晶表示装置とすることができる。すなわち、後からバックライトモジュールを組み合わせる必要がない液晶表示装置とすることができる。
【００１８】
また、ＴＦＴ基板側の偏光層もＥＬ層とＴＦＴとの間の層として形成することができるので、後から偏光板を貼付する工程が不要な液晶表示装置とすることができる。
【００１９】
したがって、部品点数が少なく、組立の手間を大幅に削減した液晶表示装置とすることができる。また、光源となる部分はＥＬ層であるのできわめて薄く形成することができ、液晶表示装置全体としても従来のものに比べて大幅に薄型化を図ることができる。
【００２０】
また、ＥＬ層は画素単位で所望の電圧を印加して駆動することができるので、従来のバックライトモジュールのように全画面を一括して照射する場合に比べて画素ごとのコントラスト比を高めることができる。
【００２１】
本実施の形態における液晶表示装置を製造するためには、ＥＬ層４を破損するような高温を避けて製造することが必要となるが、そのためにはＴＦＴ９を作製する際に、インプリント技術を用いて各層を形成すればよい。インプリント技術については実施の形態２で詳しく説明する。本実施の形態における液晶表示装置はインプリント技術の代わりにインクジェット方式によってＴＦＴ９の各層を印刷することによっても製造することができる。
【００２２】
本実施の形態における液晶表示装置を得るための製造方法の一例を次に述べる。
（実施の形態２）
（製造方法）
図３〜図９を参照して、本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の製造方法について説明する。本実施の形態における液晶表示装置の製造方法のフローチャートを図３に示す。このフローチャートのＳ１〜Ｓ１８は光源付きＴＦＴ基板を製造するためのフローであり、Ｓ１９〜Ｓ２６はＣＦ基板を製造するためのフローである。Ｓ２７〜Ｓ３１は基板同士の貼合せに関するフローである。本実施の形態における液晶表示装置の製造方法は、第１ガラス基板の上に下部電極層を形成する工程Ｓ１と、前記下部電極層の上に下部誘電体層を形成する工程Ｓ２と、前記下部誘電体層の上にＥＬ層を形成する工程Ｓ４と、前記ＥＬ層の上に上部誘電体層を形成する工程Ｓ５と、前記上部誘電体層の上に上部電極層を形成する工程Ｓ６と、前記上部電極層より上側に、平坦な上面を有する平坦化絶縁層を形成する工程Ｓ９と、前記平坦化絶縁層の上側に第１偏光層を配置する工程Ｓ１１と、前記第１偏光層の上にインプリント技術を用いて薄膜トランジスタを形成する工程Ｓ１１〜Ｓ１６と、前記薄膜トランジスタの上側を覆うように層間絶縁膜を形成してＴＦＴ基板を得る工程Ｓ１７と、第２ガラス基板のいずれかの面に第２偏光層を配置する工程Ｓ２０と、前記第２ガラス基板の上側にカラーフィルタ層を配置する工程Ｓ２３と、前記第１ガラス基板と前記第２ガラス基板とを、前記第２ガラス基板の前記カラーフィルタ層が配置されている側の面と前記ＴＦＴ基板の前記層間絶縁膜が形成されている側の面とが対向するように互いに貼り合わせた間に液晶を封止することによって、前記第１ガラス基板と前記第２ガラス基板との間に液晶層を形成する工程Ｓ２７〜Ｓ２９とを含む。図３において、Ｓ２の「厚膜誘電体層」とは下部誘電体層３のことであり、Ｓ５の「薄膜誘電体層」とは上部誘電体層５のことである。Ｓ６の「ＩＴＯパターン」とは上部電極層６のことである。工程Ｓ２において厚膜誘電体層が十分平坦に形成できる場合は、工程Ｓ３を省略することができる。
【００２３】
ＴＦＴを作製する工程、すなわち工程Ｓ１３〜Ｓ１８に関しては、インプリント技術を用いることができる。従来、一般的にＴＦＴを作製する工程の中には３００〜４００℃程度の高温を用いる工程が含まれていたため、ＥＬ層が既に形成されている基板をそのような高温にさらした場合、ＥＬ層が破壊されてしまうという問題があった。しかし、本実施の形態では、ＴＦＴを作製する工程をインプリント技術によって行なうこととしているので、ＥＬ層に害が及ぶほどの高温を用いなくともＴＦＴを作製することができる。
【００２４】
インプリント技術について、図４〜図９を参照しつつ説明する。
インプリント技術は、まずモールドを作製することから始まる。本実施の形態では、モールドはガラス基板によって作成する。図４に示すように、モールドの素材となるガラス基板（以下「モールド基板」という。）４１に所望のパターンでレーザ光４２を照射する。レーザ光が照射された箇所はガラスが改質される。このモールド基板４１をフッ酸で洗浄することによって、図５に示すように改質されていた部分は除去され、凹部４３が形成される。
【００２５】
次に、図６に示すように、ＴＦＴ９を形成すべき第１ガラス基板１の上に形成すべき膜の材料４４を塗布し、モールド基板４１を、凹部４３が形成された面が下を向くように被せる。材料４４はこの時点ではペースト状のものである。材料４４は熱硬化性のものであっても光硬化性のものであってもよいが、高温を避けるためには光硬化性のものであることが好ましい。材料４４として熱硬化性のものを採用する場合は、硬化のためにＥＬ層４に悪影響が及ぶほどの高温を要するものは避けるべきである。以下は材料４４が光硬化性であるものとして説明を続ける。
【００２６】
図７に示すように、モールド基板４１を第１ガラス基板１に向けて押し当てる。材料４４はモールド基板４１と第１ガラス基板１との間に挟みこまれて押圧され、材料４４の大部分は凹部４３内に入り込む。この状態で材料４４を硬化させるための光４５を照射する。光４５はたとえば紫外光である。この照射により材料４４は硬化する。モールド基板４１を取り去ると、図８に示す構造が得られる。本実施の形態では光硬化性の膜４１を用いていたので、図７においてはモールド基板４１を透過するようにして光４５を照射させた。光硬化性の材料を用いる場合、モールド基板４１は透光性のものである必要がある。
【００２７】
図８に示した時点では凹部４３に対応する厚い部分４６とそれ以外の領域に対応する薄い部分４７とが生じているが、薄い部分４７は不要な部分であるので、エッチングなどの適宜選択される方法で薄い部分４７を除去する。その結果、図９に示すように所望のパターンの膜４８が形成される。
【００２８】
図４〜図９ではパターンを単純化した例で説明したが、このような手順で、ＴＦＴを構成する各種膜を順に形成していくことによって、ＴＦＴ９を作製すればよい。
【００２９】
液晶層を形成する工程における液晶の封止の方法に関しては、具体的には、第１ガラス基板と第２ガラス基板とを貼り合わせた後にシール剤の開口部から液晶を注入して開口部を塞ぐ方法であってもよく、第１ガラス基板と第２ガラス基板のうち少なくともいずれか一方の内面に液晶を滴下してから貼り合わせる方法であってもよい。したがって、たとえばいわゆる真空注入法であっても滴下貼合せ法であってもよい。
【００３０】
（作用・効果）
本実施の形態では、インプリント技術を用いてＴＦＴを作製することとしているので、ＥＬ層が破損する程度の高温を用いることなくＴＦＴ基板を作製することができる。したがって、光源となる層とＴＦＴとを同一基板の上に積層させて形成することができる。したがって、ＴＦＴ基板とＣＦ基板とを貼り合わせた時点で、光源を備えた液晶表示装置を得ることができる。すなわち、バックライトモジュールを組み合わせる必要がない液晶表示装置を製造することができる。
【００３１】
この液晶表示装置の製造方法においては、前記ＥＬ層は無機ＥＬ層であることが好ましい。理由は実施の形態１で述べたとおりである。この液晶表示装置の製造方法においては、前記無機ＥＬ層は青色に発光することができる層であり、前記上部電極層を形成する工程より後で前記平坦化絶縁層を形成する工程より前に、前記上部電極層の上側に青色光を基に白色光を生成することができる色変換層を配置する工程を含むことが好ましい。理由は実施の形態１で述べたとおりである。
【００３２】
実施の形態２ではナノインプリント技術でＴＦＴを作製する例を説明したが、ナノインプリント技術に代えてインクジェット方式でＴＦＴを作製することとしてもよい。インクジェット方式を用いた場合も基板が高温にさらされることを防止することができるので好ましい。
【００３３】
実施の形態２ではＴＦＴを形成する際に用いる技術のことを「インプリント技術」と称したが、インプリント技術はナノインプリント技術を包含する。
【００３４】
なお、上記各実施の形態では、図１に示したように第２偏光層１４を第２ガラス基板１３の内側すなわち液晶層１１側に配置していたが、第２偏光層１４は第２ガラス基板１３の外側すなわち液晶層１１側ではない側に配置してもよい。その場合、第２偏光層１４は、塗布形成する代わりに、従来のように偏光板を後から貼付する方式で配置することも可能である。実施の形態２で示した図３のフローチャートにおいては、第２偏光層を配置する工程Ｓ２０は、工程Ｓ１９と工程Ｓ２１との間で行なっているが、偏光板を貼付する方式で配置する方式で第２偏光層１４を得る場合は、工程Ｓ２０は他の時点で行なってもよい。たとえば工程Ｓ２６の後で行なうこととしてもよく、工程Ｓ２９の後で行なうこととしてもよい。
【００３５】
図１では位相差板の図示を省略しているが、実際には、第２偏光層１４とカラーフィルタ層１２との間に位相差板が配置されることが好ましい。あるいは、第２偏光層１４が位相差板を含むものであってもよい。
【００３６】
図１では第１偏光層８、第２偏光層１４の上下に隣接する保護層は図示省略しているが、外部から照射される紫外線からこれらの偏光層を保護するために、第１偏光層８、第２偏光層１４の上下に何らかの保護層を適宜挿入しておくことが好ましい。
【００３７】
図１において層間絶縁膜１０として説明している部分は単一の膜で形成する他に、複数の種類の膜で形成してもよい。
【００３８】
本発明で用いられるＥＬ層は、ＥＬの分類上は「薄膜・厚膜混成型」（Thick Dielectric Film EL：ＴＤＥＬ型）と呼ばれる種類のものであることが好ましい。ＴＤＥＬ型であれば輝度を高くすることができ、歩留まりも良く、低コストで製造することができるからである。
【００３９】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００４０】
１  第１ガラス基板、２  下部電極層、３  下部誘電体層、４  ＥＬ層、５  上部誘電体層、６  上部電極層、７  平坦化絶縁層、８  第１偏光層、９  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、１０  層間絶縁膜、１１  液晶層、１２  カラーフィルタ層、１３  第２ガラス基板、１４  第２偏光層、１５，１６  配向膜、１７  色変換層、２１  ゲート電極、２２  ゲート絶縁膜、２３ａ，２３ｂ  半導体層、２４  ソース電極、２５  ドレイン電極、２６  保護膜、３１  画素電極、４１  モールド基板、４２  レーザ光、４３  凹部、４４  （ペースト状の）材料、４５  光、４６  厚い部分、４７  薄い部分、４８  （所望のパターンの）膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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