(57)【要約】  【課題】平坦性を確保できる液晶パネルを提供する。  【解決手段】液晶パネル１の製造時に、対向基板31を、アレイ基板２の被加熱時の最高温度と略等しい温度に加熱する。略等しい温度に加熱したアレイ基板２と対向基板31とを、間に液晶層43を介在させて接着剤41により互いに貼り合わせる。各基板２，31の熱履歴を略等しくして熱膨張係数および応力を略等しくし、液晶パネル１の反りを抑制し、液晶パネル１の平坦性を確保できる。  【選択図】図１
2006337730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造過程にて加熱されるアレイ基板と、
このアレイ基板に対向して配設され、製造過程にて前記アレイ基板の被加熱時の最高温度と略等しい温度に加熱される対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層と
を具備したことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項２】
アレイ基板は、
互いに交差して配設された信号線および走査線と、
これら信号線と走査線との交差部近傍に配置されたスイッチング素子と、
前記信号線、走査線およびスイッチング素子の少なくとも一部を覆う着色層とを備えている
ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
アレイ基板は、アモルファスシリコンにて形成された半導体層を有するスイッチング素子を備え、
対向基板は、加熱温度が２５０℃以上である
ことを特徴とした請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
アレイ基板は、ポリシリコンにて形成された半導体層を有するスイッチング素子を備え、
対向基板は、加熱温度が５００℃以上である
ことを特徴とした請求項１または２記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ基板と対向基板とを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液晶表示装置としての液晶パネルは、信号線、走査線、トランジスタおよび透明電極などが形成されたアレイ基板と、透明電極が形成された対向基板、あるいは、カラー表示のためのＲＧＢの色層および遮光部などが形成されたカラーフィルタ基板とを組み合わせたり、さらには、カラーフィルタが同一基板上に形成されたアレイ基板と、透明電極のみが形成された対向基板とを組み合わせたりして、各基板間に液晶層を介在し、周辺部を熱硬化性樹脂で貼り合わせて製造されている。
【０００３】
アレイ基板のガラス基板上には、例えばゲート絶縁膜となる窒化珪素(ＳｉＮ)、ゲート電極となるモリブデン(Ｍｏ)あるいはアルミニウム(Ａｌ)、活性層となるシリコン(Ｓｉ)、および、信号線となる酸化インジウム錫(Indium Tin Oxide、ＩＴＯ)などの薄膜が、スパッタとフォトリソグラフィ・エッチング工程すなわちＰＥＰ(Photolithography and Etching Process)とにより形成される。
【０００４】
一方、対向基板のガラス基板上には、着色層と透明電極、あるいは透明電極のみが形成される。
【０００５】
このため、アレイ基板と対向基板とは、熱膨張率が異なり、同じ温度中で加熱してこれら基板を熱硬化性樹脂で貼り合わせて固定すると、液晶パネルに反りが生じるおそれがある。
【０００６】
そこで、アレイ基板と対向基板とを、それぞれ異なる温度中で加熱することで、液晶パネルに生じる反りを抑制する液晶表示装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−３７５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の製造過程では、アレイ基板の最高温度が、シリコンとしてポリシリコン(ｐ−Ｓｉ)を使用する場合で例えば５００℃、アモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)を使用する場合で例えば２５０℃程度と、非常に高温であるのに対して、対向基板の最高温度は、例えば２００℃程度である。
【０００８】
このため、これら熱履歴が異なる２枚の基板を熱硬化性樹脂にて貼り合わせ(封着)すると、これら基板の熱膨張係数がそれぞれ異なることにより、貼り合わせた基板が平坦とならないという問題を有している。
【０００９】
具体的には、より高温を経てきたアレイ基板の熱膨張係数の方が小さく、対向基板の熱膨張係数の方が大きいため、封着時の熱による基板の伸び量は対向基板の方が大きく、その分、封着後に常温に戻したときの縮み量も対向基板の方が大きい。したがって、このような液晶表示装置を、対向基板を上側にして平面に置くと上側に反り上がった状態となってしまう。
【００１０】
そして、このように反り上がった液晶表示装置をバックライトと組み合わせると、基板中心部がバックライト中心部に接触して輝度斑が発生するおそれがある。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、平坦性を確保できる液晶表示装置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】
【００１２】
本発明は、製造過程にて加熱されるアレイ基板と、このアレイ基板に対向して配設され、製造過程にて前記アレイ基板の被加熱時の最高温度と略等しい温度に加熱される対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層とを具備したものである。
【００１３】
そして、アレイ基板に対向して配設される対向基板を、製造過程にてアレイ基板の被加熱時の最高温度と略等しい温度に加熱する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アレイ基板と対向基板との加熱時の伸び量および冷却時の縮み量が略等しくなり、アレイ基板と対向基板との応力が同等となって反りが防止され、平坦性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の構成を図１および図２を参照して説明する。
【００１６】
図１において、１は液晶表示装置としての液晶パネルで、この液晶パネル１は、ＴＮ(Twisted Nematic)型であるとともにアクティブマトリクス型であって、ボトムゲートタイプの略矩形平板状のアレイ基板２を備えている。このアレイ基板２は、略透明な矩形平板状の透光性を有する絶縁性板としての第１の基板であるガラス基板３を有している。このガラス基板３の一主面である表面上には、図示しないアンダーコート層が積層されて成膜されている。
【００１７】
そして、このアンダーコート層上には、複数の画素４がマトリクス状に設けられており、これら複数の画素４のそれぞれには、スイッチング素子としてのボトムゲート型の薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)５が設けられている。これら薄膜トランジスタ５は、アクティブマトリクス素子であるとともにＴＦＴ素子であって、走査線としてのゲート線である線状のゲート電極６を備えている。このゲート電極６は、例えばモリブデン(Ｍｏ)にて膜厚０．３μｍほどに構成されており、アンダーコート層上に積層されて成膜されている。また、このゲート電極６は、ガラス基板３の横方向に沿って平行に等間隔に離間されて配線されている。
【００１８】
さらに、これらゲート電極６を含むアンダーコート層上の全面には、絶縁性を有する絶縁層であるゲート絶縁膜７が積層されている。このゲート絶縁膜７は、例えば二酸化珪素(ＳｉＯ２)あるいは窒化珪素(ＳｉＮ)にて膜厚０．１５μｍほどに構成されている。さらに、ゲート電極６に対向したゲート絶縁膜７上には、半導体層としての島状の活性層８が積層されている。この活性層８は、例えばアモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)、あるいはポリシリコン(ｐ−Ｓｉ)にて構成されている。さらに、この活性層８は、ゲート絶縁膜７を介したゲート電極６上に設けられている。
【００１９】
また、活性層８上には、互いに電気的に絶縁されてソース電極11および信号線としてのドレイン電極12のそれぞれが積層されている。これらソース電極11およびドレイン電極12は、例えば酸化インジウム錫(Indium Tin Oxide、ＩＴＯ)にて膜厚０．３μｍほどに構成されている。ここで、このドレイン電極12は、ガラス基板３の縦方向に沿って平行に等間隔に離間されて配線されている。したがって、これらドレイン電極12は、各ゲート電極６に対して直交して配線されており、これらドレイン電極12およびゲート電極６にて仕切られて囲まれた矩形状の領域のそれぞれに画素４がそれぞれ設けられている。
【００２０】
そして、このソース電極11は、長手方向の他端部である右側部が活性層８上に積層されており、この活性層８上に積層されている以外の部分はゲート絶縁膜７上に積層されている。さらに、ドレイン電極12は、ソース電極11に相対する側の長手方向の一端部である左側部が、このソース電極11の右側部に対して電気的に絶縁された状態で、活性層８上に積層されており、この活性層８上に積層されている以外の部分がソース電極11とは反対側のゲート絶縁膜７上に積層されている。
【００２１】
さらに、これら活性層８、ソース電極11およびドレイン電極12を含むゲート絶縁膜７上の全面には、カラーフィルタ層である着色層13が設けられている。この着色層13は、図示しないフォトマスクを介したフォトエッチングによるパターニングが容易であることから感光性を有する有機樹脂であるとともに染色可能な物質にて例えば膜厚１．５μｍほどに形成されている。さらに、この着色層13は、顔料を分散させた着色層である。
【００２２】
具体的に、この着色層13は、少なくとも赤、緑および青の光の三原色以上のである１組の色単位、例えば赤(Red:Ｒ)色の分光特性を有するとともに分光透過率を有する着色層である赤色部14と、緑(Green:Ｇ)色の分光透過率を有する着色層である緑色部15と、青(Blue:Ｂ)色の分光透過率を有する着色層である青色部16との３つのドットが、アレイ基板２上の各画素４に対応して、このアレイ基板２のガラス基板３の縦方向および横方向のそれぞれに向けて繰り返し配置されて構成されている。すなわち、これら赤色部14、緑色部15および青色部16は、アレイ基板２の各画素４の大きさに略等しい平面視矩形状に形成されている。また、これら赤色部14、緑色部15および青色部16は、互いに等しい厚さ寸法に形成されているとともに、着色されている色によって透過させる光の波長が異なる。
【００２３】
さらに、これら複数の赤色部14、緑色部15および青色部16にて構成された着色層13には、この着色層13を貫通して薄膜トランジスタ５のソース電極11に導通した導通部としての開口部であるコンタクトホール17が設けられている。このコンタクトホール17は、スルーホールであって、薄膜トランジスタ５の活性層８より外側に離間した位置で、この薄膜トランジスタ５のソース電極11に貫通している。
【００２４】
そして、このコンタクトホール17を含む着色層13上には、ＩＴＯにて膜厚０．１μｍほどに構成された透明な画素電極21が積層されて設けられている。この画素電極21は、コンタクトホール17を介して薄膜トランジスタ５のソース電極11に電気的に接続されている。したがって、この画素電極21は、薄膜トランジスタ５にて駆動が制御される。また、この画素電極21は各画素４に対応して設けられているとともに、この画素電極21の下に着色層13が設けられている。すなわち、この画素電極21は、各画素４内の薄膜トランジスタ５の活性層８寄りのソース電極11の内側部から所定距離離間した位置から、この薄膜トランジスタ５のソース電極11側に隣接する他の薄膜トランジスタ５のドレイン電極12の活性層８寄りの内側部の位置までに亘って一体的に連続して設けられている。
【００２５】
さらに、画素電極21を含む着色層13上の全面には、ポリイミドの配向処理にて形成された配向膜23が積層されている。
【００２６】
そして、アレイ基板２は、ガラス基板３のマザーガラスである図示しない大型アレイ基板上に複数、マトリクス状に配設される。
【００２７】
一方、アレイ基板２に対向してコモン基板としての矩形平板状の対向基板31が配設されている。この対向基板31は、略透明な矩形平板状の透光性を有する絶縁基板としての第２の基板であるガラス基板32を備えている。このガラス基板32のアレイ基板２に対向した側の一主面である表面の全面には、ＩＴＯにて膜厚０．１μｍほどに構成されたコモン電極としての共通電極である対向電極38が積層されている。この対向電極38上には、ポリイミドの配向処理にて形成された配向膜39が積層されている。
【００２８】
そして、この対向基板31の配向膜39とアレイ基板２の配向膜23とが基板間隙材としての図示しないスペーサを介して所定の間隙である液晶封止領域Ａが形成されるように対向して配設されて熱硬化性樹脂などの接着剤41により貼り合わされている。さらに、この液晶封止領域Ａには、液晶組成物42が注入されて封止されて光変調層としての液晶層43が形成されている。
【００２９】
この結果、液晶パネル１は、各画素４の薄膜トランジスタ５をスイッチングして画素電極21に映像用信号を印加して液晶層43中の液晶組成物42の配向を制御することによって、アレイ基板２の着色層13を透過する光を変調することで所定の画像を視認可能にさせる。
【００３０】
そして、対向基板31は、ガラス基板32のマザーガラスである図示しない大型対向基板上にて、大型アレイ基板上に設けられたアレイ基板２に対応する位置に、アレイ基板２に対応する複数、マトリクス状に配設される。
【００３１】
次に、上記第１の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を説明する。
【００３２】
まず、成膜工程とパターニング工程とを繰り返して大型アレイ基板上に薄膜トランジスタ５などをそれぞれ形成してアレイ基板２を複数作製する。
【００３３】
すなわち、まず、透明な大型アレイ基板の表面にゲート電極６を、モリブデン(Ｍｏ)を膜厚０．３μｍほどスパッタリングによって成膜してからフォトリソグラフィにより所定の形状にパターン形成する。
【００３４】
次いで、二酸化珪素(ＳｉＯ２)、あるいは窒化珪素(ＳｉＮ)からなるゲート絶縁膜７を形成した後、このゲート絶縁膜７の上部に薄膜トランジスタ５の活性層８を設ける。
【００３５】
この際、活性層８内の不純物を活性化させるために、アモルファスシリコンでは約２５０℃、ポリシリコンでは約５００℃でアニールを行う。
【００３６】
その上部に、膜厚０．３μｍのＩＴＯをスパッタリングしてソース電極11とドレイン電極12とを形成する。
【００３７】
続いて、大型アレイ基板の表面上に、赤色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂感光性レジストを図示しないスピンナにて塗布してから、９０℃、１０分の乾燥後、ガラス基板３上の赤色を着色したい部分にのみ紫外線を照射し、露光量が２００ｍＪ／ｃｍ２となるように露光し、水酸化カリウム(ＫＯＨ)１％水溶液にて２０秒間現像し、２００℃、６０分焼成して膜厚１．５μｍの赤色部14を形成する。
【００３８】
同様に、緑色、あるいは青色の顔料を分散させた感光性レジストを用い、膜厚１．５μｍの緑色部15および青色部16をそれぞれ形成する。
【００３９】
そして、上記各色部14，15，16を繰り返し形成することで、大型アレイ基板の所定の領域に着色層13を形成する。
【００４０】
一方、対向基板31は、大型対向基板の表面に、ＩＴＯをスパッタリングして対向電極38を膜厚０．１μｍほど成膜してから所望の画素パターンにパターニングし、２００℃でアニールして結晶化させた後、組み合わせるアレイ基板２の活性層８がアモルファスシリコンの場合には２５０℃、ポリシリコンの場合には５００℃にて１時間アニールを行う。
【００４１】
そして、大型アレイ基板のアレイ基板２上および大型対向基板の対向基板31上それぞれの全面に配向膜材料を塗布して、これらアレイ基板２上および対向基板31上のそれぞれに配向膜23，39を形成し、液晶組成物42を注入する図示しない液晶注入口を除く対向基板31の配向膜39の周縁に沿ってシール材となる接着剤41をそれぞれ塗布し、アレイ基板２の配向膜23と対向基板31の配向膜39とを対向させてから加熱して接着剤41を硬化させて大型アレイ基板と大型対向基板とを貼り合わせる。
【００４２】
この後、これら大型アレイ基板と大型対向基板とに、０．７ｋｇ／ｃｍ２の圧力が加わるようにプレスをかけながら、１８０℃で３０分維持した後、所定の液晶パネル１のセルの大きさにそれぞれカットする。
【００４３】
さらに、これらカットしたセルに液晶注入口から液晶組成物42を注入して、この液晶組成物42を液晶封止領域Ａに介在させて液晶層43を形成する。なお、液晶組成物42としては、例えばＺＬＩ−１５６５(メルク(ＭＥＲＣＫ)株式会社製)を使用する。
【００４４】
そして、液晶注入口を紫外線硬化樹脂で封止して、カラー表示可能な液晶パネル１を作製する。なお、シール材料としては、例えば熱硬化型エポキシ系接着剤ＥＳ−５５００(三井化学株式会社製)を使用する。
【００４５】
上述のようにして作製した液晶パネル１を、対向基板31側を上として平面に載置したところ、図２に示す左下部分の反り量Ｗが０．１ｍｍ以下と小さい液晶パネル１が得られた。
【００４６】
このように、上記第１の実施の形態では、液晶パネル１の製造時に、対向基板31を、アレイ基板２の被加熱時の最高温度と略等しい温度、具体的には、アレイ基板２の活性層８がアモルファスシリコンである場合に２５０℃に、活性層８がポリシリコンである場合に５００℃に加熱する構成とした。
【００４７】
そして、このように略等しい温度に加熱したアレイ基板２と対向基板31とを、間に液晶層43を介在させて接着剤41により互いに貼り合わせることで、各基板２，31の熱履歴を略等しくして熱膨張係数および応力を略等しくし、加熱した際の各基板２，31の伸び量と常温に戻した際の縮み量とのそれぞれを互いに揃え、これら伸び量および縮み量の相違に起因する液晶パネル１の反りを抑制し、液晶パネル１の平坦性を確保できる。
【００４８】
また、このように平坦性を確保した液晶パネル１を用いることで、この液晶パネル１を図示しないバックライトと組み合わせた際に、液晶パネル１の中央部などがバックライトに接触することがなく、輝度斑を抑制できる。
【００４９】
なお、上記第１の実施の形態では、着色層13を設けたアレイ基板２としたが、図３に示す第２の実施の形態のように、着色層を設けないアレイ基板２に対しても同様の作用効果を奏することが可能である。
【００５０】
また、上記各実施の形態において、液晶パネル１のスペーサや配向膜23，39に用いる配向膜材料、これら配向膜23，39の配向処理方向、液晶組成物42などを適宜変更して、ＯＣＢ(Optically Compensated Bend)型、あるいはＶＡ(Vertically Aligned)型の液晶パネル１としても、ＴＮ型の液晶パネル１より視野角や応答時間の特性が良く表示品位を高くできるから、上記各実施の形態の液晶パネル１と同様の性能を有する液晶パネル１にできる。
【００５１】
さらに、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ５を用いた液晶パネル１について説明したが、トップゲート型あるいは逆スタガ型の薄膜トランジスタ５であっても対応させて用いることができる。
【００５２】
そして、各画素４内の画素電極21を薄膜トランジスタ５にて制御する構成としたが、例えば薄膜ダイオード(Thin Film Diode、ＴＦＤ)などの薄膜トランジスタ５以外のスイッチング素子でもよい。また、アクティブマトリクス型の液晶パネル１以外の、単純マトリクス型の液晶パネル１でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置を示す説明断面図である。
【図２】同上液晶表示装置の反り状態を示す説明斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置を示す説明断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    液晶表示装置としての液晶パネル
２    アレイ基板
５    スイッチング素子としての薄膜トランジスタ
６    走査線としてのゲート電極
８    半導体層としての活性層
12    信号線としてのドレイン電極
13    着色層
31    対向基板
43    液晶層
【図１】
2006337730.tif 000003
【図２】
2006337730.tif 000004
【図３】
2006337730.tif 000005