(57)【要約】【課題】スイッチング素子の特性の劣化防止及び面押し強度の向上を図ることが可能なアルカリガラス基板を用いたアレイ基板及びそのアレイ基板を用いた液晶装置を提供する。【解決手段】液晶装置の構成要素であるＴＦＤアレイ基板は、第１のアルカリ強化ガラス基板とＴＦＤ素子を含む。第１のアルカリ強化ガラス基板は、イオン交換法によりガラス基材（引張り応力層）の表面に圧縮応力層が形成されてなる。このため、第１のアルカリ強化ガラス基板の強度向上が図られている。ＴＦＤ素子は、アルカリ成分の汚染に対して強いスイッチング素子であり、圧縮応力層上に形成されている。これにより、ＴＦＤ素子の特性の劣化防止、及びＴＦＤアレイ基板の面押し強度（押圧強度）の向上を図ることができる。よって、このＴＦＤアレイ基板を液晶装置に適用すれば、表示パネル面に押圧力が付与された場合でも液晶表示パネルが割れ難い液晶装置を構成することができる。【選択図】図２
2008216848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換することによりガラス基材の表面に圧縮応力層が形成されてなるアルカリ強化ガラス基板と、
前記アルカリ強化ガラス基板の前記圧縮応力層上に形成されたスイッチング素子と、を備えることを特徴とするアレイ基板。
【請求項２】
前記スイッチング素子は二端子素子であることを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項３】
前記スイッチング素子は二端子素子であり、
前記アルカリ強化ガラス基板の前記圧縮応力層と、前記二端子素子との間には、前記アルカリ強化ガラス基板から前記二端子素子へのアルカリ成分の溶出を防止するための保護層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項４】
前記スイッチング素子は三端子素子であり、
前記アルカリ強化ガラス基板の前記圧縮応力層と、前記三端子素子との間には、前記アルカリ強化ガラス基板から前記三端子素子へのアルカリ成分の溶出を防止するための保護層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアレイ基板と、
前記アレイ基板に液晶層を介して対向配置された対向基板と、を備えることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶装置を表示部として備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種情報の表示に用いて好適な液晶装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、液晶装置用のガラス基板としては、アルカリガラス基板や無アルカリガラス基板が知られているが、特に、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子に代表されるスイッチング素子を備えるアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置では、無アルカリガラス基板が用いられる。これは、ガラス基板中にアルカリ成分が含まれていると、液晶材料を汚染するだけではなく、ＴＦＴ素子の電気的特性に悪影響を及ぼすからである。
【０００３】
このように、無アルカリガラス基板は、かかる利点を有するものの、アルカリガラス基板に比較して、ガラス基板面を押圧されたときの押圧強度（面押し強度）が低いといった欠点がある。そのため、無アルカリガラス基板を用いた液晶装置は、アルカリガラス基板を用いた液晶装置と比較して、表示パネル面に押圧力が付与された場合に液晶表示パネルが割れ易いといった課題がある。
【０００４】
なお、特許文献１には、アルカリ成分を含むソーダライムガラスを素材として、熱収縮量の極めて小さい液晶装置用のガラス基板が記載されている。このようなガラス基板を用いることにより、パターン精度の優れたアクティブ素子（液晶表示素子）の製造が可能になるとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１３３７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、スイッチング素子の特性の劣化防止及び押圧強度（面押し強度）の向上を図ることが可能なアルカリガラス基板を用いたアレイ基板、及びそのアレイ基板を有する液晶装置、並びにその液晶装置を適用した電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、アレイ基板は、イオン交換することによりガラス基材の表面に圧縮応力が作用する圧縮応力層が形成されてなるアルカリ強化ガラス基板と、前記アルカリ強化ガラス基板の前記圧縮応力層上に形成されたスイッチング素子と、を備える。
【０００８】
ここで、アルカリ強化ガラス基板は、イオン半径の小さい原子をイオン半径の大きい原子に置換するイオン交換により形成される。その具体的な製造方法例としては、ガラス基材を高温の化学強化処理液、例えば硝酸カリウム溶液中に浸漬し、ガラス基材中のナトリウムイオンを硝酸カリウム中のカリウムイオンと置換することにより製造される。これにより、無アルカリガラス基板よりも面押し強度（押圧強度）の大きいアルカリ強化ガラス基板が得られる。また、スイッチング素子としては、アルカリ成分の汚染に対して強い素子、好ましくは二端子素子（例えば、ＭＩＭ素子、ＴＦＤ素子）を用いることが好ましい。
【０００９】
これにより、スイッチング素子の特性の劣化防止、及びアレイ基板の面押し強度（押圧強度）の向上を図ることができる。好適な例では、上記のアレイ基板と、前記アレイ基板に液晶層を介して対向配置された対向基板と、を備える液晶装置を構成することができる。
これにより、表示パネル面に押圧力が付与された場合でも、液晶表示パネルを割れ難くすることができる。
【００１０】
好適な例では、前記アルカリ強化ガラス基板のサイズは２.２[ｉｎｃｈ]であり、前記アルカリ強化ガラス基板の厚さを６００[μｍ]とし、また、前記圧縮応力層の厚さを２０[μｍ]とした場合、所定の静荷重試験による前記アルカリ強化ガラス基板の強度｛耐最大荷重（Ｎ）、以下同様｝は６７０〜８１０[Ｎ]である。この所定の静荷重試験は、例えば、前記アルカリ強化ガラス基板の４隅を円柱状の支持台で支持し、前記アルカリ強化ガラス基板の略中心を直径１０[ｍｍ]の円筒状の押さえ棒で押圧して、前記アルカリ強化ガラス基板の破壊強度を測定することにより行われる。なお、無アルカリガラス基板、アルカリガラス基板についても、前記アルカリ強化ガラス基板と同様の構成（サイズ及び厚さ）の下、上記同様の静荷重試験を行った結果、無アルカリガラス基板の強度は２６０〜３００[Ｎ]であり、アルカリガラス基板の強度は３４０〜４００[Ｎ]であった。このことから、アルカリ強化ガラス基板は、無アルカリガラス基板及びアルカリガラス基板よりも強度が大きいことが分かった。特に、この測定結果から、アルカリ強化ガラス基板は、無アルカリガラス基板の約２.７倍の強度があることが分かった。よって、アレイ基板の面押し強度（押圧強度）の向上を図ることができる。
【００１１】
上記のアレイ基板の一つの態様では、前記スイッチング素子は二端子素子であり、前記アルカリ強化ガラス基板の前記圧縮応力層と、前記二端子素子との間には、前記アルカリ強化ガラス基板から前記二端子素子へのアルカリ成分の溶出を防止するための保護層が設けられている。ここで、保護層を構成する材料としては、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）などが好ましい。
【００１２】
これにより、保護層によるバリア機能によって、アルカリ強化ガラス基板に含まれるアルカリ成分が二端子素子側へ溶出するのを防止でき、二端子素子の特性が劣化するのをより防止できると共に、アレイ基板の面押し強度（押圧強度）の向上を図ることができる。好適な例では、上記のアレイ基板と、前記アレイ基板に液晶層を介して対向配置された対向基板と、を備える液晶装置を構成することができる。これにより、表示パネル面に押圧力が付与された場合でも、液晶表示パネルを割れ難くすることができる。
【００１３】
上記のアレイ基板の他の態様では、前記スイッチング素子は三端子素子であり、前記アルカリ強化ガラス基板の前記圧縮応力層と、前記三端子素子との間には、前記アルカリ強化ガラス基板から前記三端子素子へのアルカリ成分の溶出を防止するための保護層が設けられている。ここで、保護層を構成する材料としては、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）などが好ましい。
【００１４】
これにより、アルカリ成分の汚染に対して弱い三端子素子（例えば、ＴＦＴ素子）を用いた場合でも、保護層によるバリア機能によって、アルカリ強化ガラス基板に含まれるアルカリ成分が三端子素子側へ溶出するのを防止でき、三端子素子の特性が劣化するのを防止できると共に、アレイ基板の面押し強度（押圧強度）の向上を図ることができる。好適な例では、上記のアレイ基板と、前記アレイ基板に液晶層を介して対向配置された対向基板と、を備える液晶装置を構成することができる。これにより、表示パネル面に押圧力が付与された場合でも、液晶表示パネルを割れ難くすることができる。
【００１５】
本発明の他の観点では、上記の液晶装置を表示部として備える電子機器を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
（液晶装置の構成）
まず、本発明の第１実施形態に係る液晶装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶装置１００の概略構成を模式的に示す平面図である。図１では、主として、液晶装置１００の電極及び配線の構成を平面図として示している。ここに、第１実施形態に係る液晶装置１００は、二端子素子の一例としてのＴＦＤ（Thin Film Diode）素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式であって、透過型の液晶装置である。図２は、図１の液晶装置１００における切断線Ａ−Ａ’に沿った概略断面図を示す。
【００１８】
（液晶装置の断面構成）
まず、図２を参照して、液晶装置１００の断面構成について説明し、その後、液晶装置１００の電極及び配線の構成について説明する。
【００１９】
図２において、液晶装置１００は、ＴＦＤアレイ基板９１と、そのＴＦＤアレイ基板９１に対向して配置されるカラーフィルタ基板（対向基板）９２とが枠状のシール材３を介して貼り合わされ、シール材３で区画される領域に液晶が封入されて液晶層４が形成されてなる。この枠状のシール材３には、複数の金属粒子などからなる導通性を有する導通部材７が混入されている。
【００２０】
まず、ＴＦＤアレイ基板９１の断面構成は次の通りである。
【００２１】
ＴＦＤアレイ基板９１は、第１のアルカリ強化ガラス基板１と、第１のアルカリ強化ガラス基板１の内面上に形成された各種配線及び電極と、を備える。
【００２２】
第１のアルカリ強化ガラス基板１は、ナトリウムイオンを主成分として含み、引張り応力（図２の矢印Ｙ１方向）が作用する引張り応力層１ａと、引張り応力層１ａの表面に形成され、カリウムイオンを主成分として含み、圧縮応力（図２の矢印Ｙ２方向）が作用する圧縮応力層１ｂと、を備える。この第１のアルカリ強化ガラス基板１の圧縮応力層１ｂは、イオン半径の小さい原子をイオン半径の大きい原子に置換するイオン交換法により形成される。その具体的な製造方法例としては、ガラス基材を高温の化学強化処理液、例えば硝酸カリウム溶液中に浸漬し、ガラス基材中のナトリウムイオンを硝酸カリウム中のカリウムイオンと置換することにより製造される。好適な例では、第１のアルカリ強化ガラス基板１の厚さが約６００[μｍ]のとき、圧縮応力層１ｂの厚さは約２０[μｍ]とされる。
【００２３】
第１のアルカリ強化ガラス基板１の圧縮応力層１ｂの内面上には、表示の最小単位となるサブ画素領域ＳＧ毎に、ＴＦＤ素子２７及びＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明性を有する導電材料からなる画素電極１０が形成されている。また、第１のアルカリ強化ガラス基板１の圧縮応力層１ｂの内面上であって且つ相隣接する画素電極１０の間には、クロムなどからなるデータ線３２が形成されている。各データ線３２は、対応する各ＴＦＤ素子２７と電気的に接続されていると共に、各ＴＦＤ素子２７は、対応する各画素電極１０に電気的に接続されている。
【００２４】
ＴＦＤ素子２７は、破線領域に拡大して示すように、第１のＴＦＤ素子２７ａ及び第２のＴＦＤ素子２７ｂを有して構成される。第１のＴＦＤ素子２７ａ及び第２のＴＦＤ素子２７ｂは、タンタルを主成分とするＴａＷ（タンタルタングステン）などからなる島状の第１金属膜３２２と、この第１金属膜３２２の表面を陽極酸化することによって形成され、Ｔａ２Ｏ５（酸化タンタル）などからなる絶縁膜３２３と、この表面に形成されて相互に離間する第２金属膜３１６、３３６とを有する。このうち、第２金属膜３１６、３３６は、クロムなどの導電材料をパターニングしたものであり、前者の第２金属膜３１６は、データ線３２からＴ字状に分岐したものが用いられる一方、後者の第２金属膜３３６は、画素電極１０に接続するために用いられる。
【００２５】
ここで、ＴＦＤ素子２７のうち、第１のＴＦＤ素子２７ａは、データ線３２の側からみると順番に、第２金属膜３１６／絶縁膜３２３／第１金属膜３２２となって、金属／絶縁体／金属の構造を採るため、その電流−電圧特性は正負双方向にわたって非線形となる。一方、第２のＴＦＤ素子２７ｂは、データ線３２の側からみると順番に、第１金属膜３２２／絶縁膜３２３／第２金属膜３３６となって、第１のＴＦＤ素子２７ａとは逆向きの構造を採る。このため、第２のＴＦＤ素子２７ｂの電流−電圧特性は、第１のＴＦＤ素子２７ａの電流−電圧特性を、原点を中心に点対称化したものとなる。その結果、ＴＦＤ素子２７は、２つのＴＦＤ素子を互いに逆向きに直列接続した形となるため、１つのＴＦＤ素子を用いる場合と比べると、電流−電圧の非線形特性が正負双方向にわたって対称化されることになる。なお、データ線３２、ＴＦＤ素子２７及び画素電極１０等の内面上には図示しない配向膜が形成されている。
【００２６】
また、第１のアルカリ強化ガラス基板１の圧縮応力層１ｂの内面上の左右周縁部には、引き回し配線３１が形成されている。引き回し配線３１の終端部はシール材３内まで延在しており、当該終端部はシール材３内の導通部材７と電気的に接続されている。
【００２７】
一方、第１のアルカリ強化ガラス基板１の外面上には、偏光板１１、照明装置としてのバックライト１５がこの順に配置されている。バックライト１５は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等といった点状光源や、冷陰極蛍光管等といった線状光源と導光板を組み合わせたものなどが好適である。
【００２８】
次に、カラーフィルタ基板９２の断面構成は次の通りである。
【００２９】
カラーフィルタ基板９２は、第２のアルカリ強化ガラス基板２と、第２のアルカリ強化ガラス基板２の内面上に形成された、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色の着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、黒色遮光層ＢＭなどを有する。
【００３０】
第２のアルカリ強化ガラス基板２は、第１のアルカリ強化ガラス基板１と同一の構成を有する。即ち、第２のアルカリ強化ガラス基板２は、ナトリウムイオンを主成分として含み、引張り応力（図示略）が作用する引張り応力層２ａと、引張り応力層２ａの表面に形成され、カリウムイオンを主成分として含み、圧縮応力（図示略）が作用する圧縮応力層２ｂと、を備える。なお、本発明では、着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ等が形成されるガラス基板は、第２のアルカリ強化ガラス基板２であることは必須ではなく、これに代えて、石英ガラスや無アルカリガラスなどからなるガラス基板であっても構わない。
【００３１】
第２のアルカリ強化ガラス基板２の圧縮応力層２ｂの内面上には、サブ画素領域ＳＧ毎に、着色層６Ｒ、６Ｇ、及び６Ｂが形成されている。本例では、データ線３２の延在方向と略直交する方向に対して、着色層６Ｒ、６Ｇ、及び６Ｂの配列順序となるように形成されているが、本発明では、それらの配列順序に限定はない。なお、以下の説明において、色を問わずに着色層を指す場合は単に「着色層６」と記し、色を区別して着色層を指す場合は「着色層６Ｒ」などと記す。
【００３２】
第２のアルカリ強化ガラス基板２の圧縮応力層２ｂの内面上であって且つ各着色層６を区画する位置には、黒色遮光層ＢＭが形成されている。この黒色遮光層ＢＭは、黒色の樹脂材料、例えば黒色の顔料を樹脂中に分散させたもの等を用いることが可能である。なお、本発明では、これに代えて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の着色層６が相互に重ね合わされて形成された重ね遮光層（図示略）を用いてもよい。第２のアルカリ強化ガラス基板２の圧縮応力層２ｂの一部、着色層６及び黒色遮光層ＢＭの各内面上には、画素電極１０と同一の材料よりなる走査電極８が形成されている。なお、走査電極８の内面上には図示しない配向膜が形成されている。
【００３３】
また、走査電極８の一端側はシール材３内まで延在しており、そのシール材３内に混入された導通部材７と電気的に接続されている。このため、カラーフィルタ基板９２に形成された走査電極８と、ＴＦＤアレイ基板９１に形成された引き回し配線３１とは、シール材３内に混入された導通部材７を介して上下導通している。
【００３４】
一方、第２のアルカリ強化ガラス基板２の外面上には、偏光板１２が形成されている。
【００３５】
以上の構成を有する第１実施形態の液晶装置１００において透過型表示がなされる場合、バックライト１５から出射した照明光は、図２に示す経路Ｔに沿って進行する。即ち、バックライト１５から出射された照明光は、画素電極１０、液晶層４及び着色層６などを通過して所定の色相及び明るさを呈し、観察者に至る。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。
【００３６】
（液晶装置の平面構成）
次に、図１、図３及び図４を参照して、本発明の第１実施形態に係るＴＦＤアレイ基板９１及びカラーフィルタ基板９２の電極及び配線を中心とした平面構成について説明する。
【００３７】
図３は、ＴＦＤアレイ基板９１を図２における観察側から観察したときのＴＦＤアレイ基板９１の電極及び配線などの構成を平面図として示す。図４は、カラーフィルタ基板９２を図２の観察側（カラーフィルタ基板９２の裏面側）から観察したときのカラーフィルタ基板９２の電極の構成を平面図として示す。なお、図３及び図４において、電極や配線以外のその他の要素は説明の便宜上図示を省略している。
【００３８】
図１において、ＴＦＤアレイ基板９１の画素電極１０と、カラーフィルタ基板９２の走査電極８との交差する領域が表示の最小単位であるサブ画素領域ＳＧを構成する。そして、このサブ画素領域ＳＧが紙面縦方向及び紙面横方向に複数個、マトリクス状に並べられた領域が有効表示領域Ｖ（２点鎖線により囲まれる領域）である。この有効表示領域Ｖに、文字、数字、図形等の画像が表示される。なお、図１等において、液晶装置１００の外周と、有効表示領域Ｖとによって区画された領域は、画像表示に寄与しない額縁領域３８である。
【００３９】
まず、ＴＦＤアレイ基板９１の電極及び配線を中心とした平面構成は次の通りである。  ＴＦＤアレイ基板９１は、データ線３２、ＴＦＤ素子２７、画素電極１０、引き回し配線３１、ドライバＩＣ３３、複数の外部接続用配線３５、及びＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）４０を備えている。
【００４０】
各データ線３２は、カラーフィルタ基板９２の一辺側から外側へ張り出した張り出し領域３６から有効表示領域Ｖにかけて延在するように形成されており、サブ画素領域ＳＧに対応して設けられた各ＴＦＤ素子２７に電気的に接続されている。また、各ＴＦＤ素子２７は、サブ画素領域ＳＧに対応して設けられた各画素電極１０に電気的に接続されている。このため、各データ線３２は、各ＴＦＤ素子２７を介して各画素電極１０に電気的に接続されている。
【００４１】
各引き回し配線３１は、本線部分３１ａと、その本線部分３１ａに対して略直角に且つシール材３側へ折れ曲がる折れ曲がり部分３１ｂとにより構成されている。各本線部分３１ａは、額縁領域３８内を張り出し領域３６からその反対側へ延在するように形成されている。各折れ曲がり部分３１ｂは、対応する各本線部分３１ａの終端部からシール材３内まで延在するように形成されている。そして、各折れ曲がり部分３１ｂの終端部は、シール材３内において導通部材７に電気的に接続されている。
【００４２】
ドライバＩＣ３３及び外部接続用配線３５は、張り出し領域３６上に実装されている。
【００４３】
ドライバＩＣ３３の入力側はＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電膜）を介して、外部接続用配線３５の一端側に電気的に接続されている一方、ドライバＩＣ３３の出力側は、ＡＣＦを介して、各データ線３２及び各走査電極８の一端側に電気的に接続されている。
【００４４】
ＦＰＣ４０は、図示しない複数の入出力用の配線を有している。その入力用の各配線は、例えば携帯電話や情報端末などの電子機器に電気的に接続されている一方、その出力用の各配線は、複数の外部接続用配線３５の他端側にＡＣＦを介して電気的に接続されている。
【００４５】
以上の電極及び配線構造を有するＴＦＤアレイ基板９１では、電子機器側からＦＰＣ４０、ドライバＩＣ３３等を介して、複数のデータ線３２にデータ信号が、また、複数の走査電極８に走査信号が夫々出力される。
【００４６】
次に、カラーフィルタ基板９２の電極を中心とした平面構成は次の通りである。
【００４７】
図４に示すように、カラーフィルタ基板９２は複数の走査電極８を有する。各走査電極８は、ストライプ状の形状をなし、適宜の間隔をおいて所定の方向（データ線３２の延在方向と直交する方向）に延在するように形成されている。各走査電極８の左端部或いは右端部は、図１及び図４に示すように、シール材３内まで延在しており、導通部材７と電気的に接続されている。
【００４８】
以上に述べた、ＴＦＤアレイ基板９１とカラーフィルタ基板９２とがシール材３を介して貼り合わされた状態が図１に示されている。図示のように、カラーフィルタ基板９２の各走査電極８は、ＴＦＤアレイ基板９１の各データ線３２に対して直交しており、且つ、走査電極８の延在方向に列をなす複数の画素電極１０と平面的に重なり合っている。このように、走査電極８と画素電極１０とが重なり合う領域が１つのサブ画素領域ＳＧを構成する。
【００４９】
また、ＴＦＤアレイ基板９１の引き回し配線３１と、カラーフィルタ基板９２の走査電極８とは、図示のように左辺側と右辺側との間で交互に重なり合っており、その引き回し配線３１と走査電極８とは、シール材３内の導通部材７を介して上下導通している。つまり、ＴＦＤアレイ基板９１の各引き回し配線３１と、カラーフィルタ基板９２の各走査電極８との導通は、図示のように左辺側と右辺側との間で交互に実現されている。このため、カラーフィルタ基板９２の走査電極８は、ＴＦＤアレイ基板９１の引き回し配線３１を介してドライバＩＣ３３に電気的に接続されている。
【００５０】
次に、各種比較例に係るガラス基板と比較した、本発明の第１実施形態に係るアレイ基板等の作用効果について説明する。
【００５１】
図５（ａ）は、各種比較例及び第１実施形態のガラス基板に対する所定の静荷重試験（面押し試験又は押圧試験）方法を示す平面図を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）の側面図を示す。図５（ｃ）は、前記所定の静荷重試験方法による各種ガラス基板の強度の比較結果を示す図表である。
【００５２】
この静荷重試験では、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、所定のガラス基板６２の４隅を円柱状の支持台６０で支持し、所定のガラス基板６２の略中心を直径１０[ｍｍ]の円筒状の押さえ棒６１で矢印Ｚ１方向に押圧して、所定のガラス基板６２の破壊強度｛耐最大荷重（Ｎ）｝を測定する。ここでは、所定のガラス基板６２として、アルカリ成分を含まない無アルカリガラス基板、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板、上記した製造方法により製造されたアルカリ強化ガラス基板の３種類を用いる。なお、この例では、無アルカリガラス基板として、日本電気硝子株式会社製のＯＡ−１０を用いた。また、これらのガラス基板６２のサイズは４４[ｍｍ]×３３[ｍｍ]、すなわち２.２[ｉｎｃｈ]であり、それらのガラス基板６２の厚さは６００[μｍ]である。また、アルカリ強化ガラス基板の圧縮応力層の厚さは２０[μｍ]である。
【００５３】
図５（ｃ）の図表から、アルカリ強化ガラス基板は、無アルカリガラス基板及びアルカリガラス基板よりも強度｛耐最大荷重（Ｎ）｝が大きいことが分かった。特に、この測定結果から、アルカリ強化ガラス基板の強度は６７０〜８１０[Ｎ]であり、無アルカリガラス基板の強度は２６０〜３００[Ｎ]であることから、アルカリ強化ガラス基板は、無アルカリガラス基板の約２.７倍の強度があることが分かった。これは、アルカリ強化ガラス基板の表面に対して、イオン半径の小さいナトリウムイオンをイオン半径の大きいカリウムイオンにて置換されることにより、圧縮応力が作用する圧縮応力層が形成されているからである。
【００５４】
よって、液晶装置用のガラス基板として、アルカリ強化ガラス基板を用いれば、無アルカリガラス基板に比較して、ガラス基板面を押圧されたときの押圧強度（面押し強度）を向上させることができ、液晶装置の表示パネル面に押圧力が付与された場合に液晶表示パネルが割れ易いといった課題を改善することができる。但し、アルカリ強化ガラス基板は、アルカリ成分を含むため、そのアルカリ成分がスイッチング素子の一例としてのＴＦＴ素子へ溶出するとＴＦＴ素子を汚染させてしまい、ＴＦＴ素子の電気的特性に悪影響を与えてしまう虞がある。
【００５５】
そこで、本発明の第１実施形態では、これらの点を考慮し、押圧強度（面押し強度）の大きいアルカリ強化ガラス基板を用い、さらに、アルカリ成分の汚染に対して強いスイッチング素子として、ＴＦＴ素子ではなく二端子素子｛例えば、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）構造を有するＴＦＤ素子｝を用いる。
【００５６】
即ち、第１実施形態の液晶装置１００の構成要素であるＴＦＤアレイ基板９１は、イオン半径の小さい原子をイオン半径の大きい原子に置換するイオン交換法により、ガラス基材（引張り応力層１ａ）の表面に圧縮応力層１ｂが形成されてなるアルカリ強化ガラス基板１と、アルカリ強化ガラス基板１の圧縮応力層１ａ上に形成されたＴＦＤ素子２７と、を備える。
【００５７】
これにより、ＴＦＤ素子２７の特性の劣化防止、及びＴＦＤアレイ基板９１の面押し強度（押圧強度）の向上を図ることができる。よって、このＴＦＤアレイ基板９１を液晶装置１００に適用すれば、表示パネル面に押圧力が付与された場合でも液晶表示パネルが割れ難い液晶装置を構成することができる。
【００５８】
[第２実施形態]
第１実施形態と第２実施形態とを比較した場合、第２実施形態では、アレイ基板にスイッチング素子としてＴＦＤ素子ではなく三端子素子の一例としてのＴＦＴ素子を設けていること、さらに、ＴＦＴ素子側へのアルカリ成分の溶出を防止するために、アルカリ強化ガラスの表面に保護層を更に設けていること、などが第１実施形態と主に異なっている。
【００５９】
（液晶装置の構成）
以下、図６及び図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る液晶装置の構成について説明する。なお、以下では、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６０】
図６は、本発明の第２実施形態に係る液晶装置２００の概略構成を模式的に示す平面図である。図６では、紙面手前側（観察側）にカラーフィルタ基板９４が、また、紙面奥側に素子基板９３が夫々配置されている。図６において、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の着色層に対応する領域は１つのサブ画素領域ＳＧを示している。１つのサブ画素領域ＳＧがマトリクス状に並べられた領域が有効表示領域Ｖ（２点鎖線により囲まれる領域）である。
【００６１】
液晶装置２００は、ＴＦＴアレイ基板９３と、そのＴＦＴアレイ基板９３に対向して配置されるカラーフィルタ基板９４とが枠状のシール材３を介して貼り合わされ、そのシール材３で区画される領域に液晶が封入されて液晶層４が形成されてなる。
【００６２】
ここに、液晶装置２００は、スイッチング素子としてａ−Ｓｉ型のＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置であると共に、透過型表示のみを行う透過型の液晶装置である。
【００６３】
まず、ＴＦＴアレイ基板９３の平面構成について説明する。
【００６４】
ＴＦＴアレイ基板９３の内面上には、主として、ソース線４２、ゲート線４１、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１、画素電極１０、ドライバＩＣ３３、外部接続用配線３５及びＦＰＣ４０などが形成若しくは実装されている。
【００６５】
各ソース線４２は、張り出し領域３６から有効表示領域Ｖにかけて延在するように形成されており、各ソース線４２の一端側は、張り出し領域３６に実装されたドライバＩＣ３３の出力側の端子（図示略）に電気的に接続されている。
【００６６】
各ゲート線４１は、額縁領域３８において張り出し領域３６から有効表示領域Ｖにかけて延在するように形成された第１配線４１ａと、その第１配線４１ａの終端部から略直角に且つ有効表示領域Ｖにかけて延在するように形成された第２配線４１ｂとを備えている。各ゲート線４１の第１配線４１ａの一端側は、ドライバＩＣ３３の出力側の端子（図示略）に電気的に接続されている。
【００６７】
各α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１は、各ソース線４２と各ゲート線４１の第２配線４１ｂの交差部に対応して設けられており、各ソース線４２、各ゲート線４１、及び各サブ画素領域ＳＧ内に設けられた各画素電極１０に夫々電気的に接続されている。
【００６８】
次に、カラーフィルタ基板９４の平面構成について説明する。
【００６９】
カラーフィルタ基板９４は、黒色遮光層ＢＭ、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、及び共通電極８１（図７を参照）などを備える。
【００７０】
Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂは、サブ画素領域ＳＧに対応して設けられている。黒色遮光層ＢＭは、各着色層６を区画する位置、並びに各α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１に対応する位置などに形成されている。共通電極８１は、画素電極と同様にＩＴＯなどの透明導電材料からなり、シール材３の内側の領域に略一面に亘って形成されている。共通電極８１は、シール材３の隅の領域Ｅ２において配線４３の一端側と電気的に接続されていると共に、当該配線４３の他端側は、ドライバＩＣ３３のＣＯＭに対応する出力端子（接地用端子）と電気的に接続されている。
【００７１】
以上の構成を有する液晶装置２００では次のようにして動作を行う。
【００７２】
まず、画像信号を供給するソース線４２はα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１のソース電極４２ｘ（図７を参照）に繋がっており、画素電極１０は、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１のドレイン電極４７（図７を参照）に接続されている。そして、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１のゲート電極４３ｘ（図７を参照）にはゲート線４１が繋がっており、スイッチング素子であるα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１を一定期間だけそのスイッチを開けることにより、ソース線４２から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。この画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、或いは、相隣接する複数のゲート線３２同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、ゲート信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、ゲート線４１に所定のタイミングでパルス的に、この順に線順次で印加される。
【００７３】
画素電極１０を介して液晶層４に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、カラーフィルタ基板９４に設けられた共通電極８１との間で一定期間保持される。以上のようにして、この液晶装置２００では、液晶層４の表示状態が、非表示状態または中間表示状態に切り替えられ、液晶層４内の液晶分子の配向状態が制御されることとなる。これにより、有効表示領域Ｖ内において所望の画像を表示することができる。
【００７４】
次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る液晶装置２００の断面構成について説明する。図７は、図６の破線領域Ｅ１０に対応する液晶装置２００の断面構成を示す要部断面図である。
【００７５】
図７において、液晶装置７００は、ＴＦＴアレイ基板９３と、そのＴＦＴアレイ基板９３に対向して配置されるカラーフィルタ基板（対向基板）９４とが枠状のシール材３を介して貼り合わされ、シール材３で区画される領域に液晶が封入されて液晶層４が形成されてなる。
【００７６】
まず、図７に示すＴＦＴアレイ基板９３の断面構成は次の通りである。
【００７７】
ＴＦＴアレイ基板９３は、第１のアルカリ強化ガラス基板１ｘと、第１のアルカリ強化ガラス基板１ｘの内面上に形成された各種配線及び電極と、を備える。
【００７８】
第１のアルカリ強化ガラス基板１ｘは、引張り応力層１ａと、その引張り応力層１ａの表面に形成された圧縮応力層１ｂと、その圧縮応力層１ｂの表面に形成された保護層１ｃと、を備える。保護層１ｃは、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ２）などからなり、第１のアルカリ強化ガラス基板１ｘに含まれるアルカリ成分がα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１側へ溶出するのを防止して、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１の汚染を防ぎ、これによりα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１の特性が劣化するのを防止する役割を有する。
【００７９】
第１のアルカリ強化ガラス基板１ｘの内面上には、ゲート線４１のゲート電極４３ｘ、及び、窒化シリコンなどの透明無機材料よりなり、ゲート電極４３ｘを覆うゲート絶縁膜５０などが形成されている。
【００８０】
各ゲート電極４３ｘに位置するゲート絶縁膜５０の内面上には、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１を構成する、α−Ｓｉ層４６が島状に設けられている。各ソース線４２の本線から各α−Ｓｉ層４６側に分岐するソース電極４２ｘは、各α−Ｓｉ層４６と部分的に重なっており、その両者は電気的に接続されている。また、ソース電極４２ｘと一定の間隔をおいて、各α−Ｓｉ層４６と部分的に重なる位置にはドレイン電極４７が設けられており、ドレイン電極４７の一端側は、各α−Ｓｉ層４６と電気的に接続されている。こうして、各ゲート線４１の第２配線４３ｂと各ソース線４２との交差位置には、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１が形成されている。
【００８１】
α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１の内面上及びゲート絶縁膜５０の内面上には、無機保護絶縁膜５１が設けられている。無機保護絶縁膜５１は、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１の近傍にコンタクトホール５１ａを有する。
【００８２】
無機保護絶縁膜５１の内面上には、例えば有機絶縁材料よりなる層間絶縁膜５２が設けられている。層間絶縁膜５２は、無機保護絶縁膜５１のコンタクトホール５１ａに対応する位置にコンタクトホール５２ａを有する。
【００８３】
層間絶縁膜５２等の内面上であって、各サブ画素領域ＳＧに対応する位置には、画素電極１０が設けられている。画素電極１０の一部は、コンタクトホール５１ａ及び５２ａ内に入り込むように形成されており、当該画素電極１０の一部は、コンタクトホール５１ａ及び５２ａを夫々通じて、ドレイン電極４７と電気的に接続されている。また、画素電極１０等の内面上には、配向膜１９が設けられている。一方、第１のアルカリ強化ガラス基板１ｘの外面上には、偏光板１１、バックライト１５がこの順に配置されている。
【００８４】
次に、図７に示すカラーフィルタ基板９４の断面構成は次の通りである。
【００８５】
カラーフィルタ基板９４は、第２のアルカリ強化ガラス基板２と、第２のアルカリ強化ガラス基板２の内面上に形成された、Ｒ、Ｇ、Ｂの三色の着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ（図７では着色層６Ｒ）、黒色遮光層ＢＭなどを有する。なお、本発明では、第２のアルカリ強化ガラス基板２の代わりに、第１のアルカリ強化ガラス基板１ｘと同様の構成を有するアルカリ強化ガラス基板、或いは、石英ガラスや無アルカルガラスなどよりなるガラス基板を用いても構わない。
【００８６】
第２のアルカリ強化ガラス基板２の内面上であって、各サブ画素領域ＳＧを区画する位置、及び各α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１の各々に対応する位置には黒色遮光層ＢＭが設けられている。黒色遮光層ＢＭ及び第２のアルカリ強化ガラス基板２の内面上には、サブ画素領域ＳＧ毎に、着色層６が設けられている。各着色層６の内面上には、画素電極１０と同一の材料よりなる共通電極８１が設けられている。また、共通電極８１の内面上には、配向膜１８が設けられている。一方、第２のアルカリ強化ガラス基板２の外面上には、偏光板１２が配置されている。
【００８７】
以上の構成を有する液晶装置２００において透過型表示がなされる場合、バックライト１５から出射した照明光は、図７に示す経路Ｔに沿って進行し、画素電極１０及びＲ、Ｇ、Ｂの各着色層６等を通過して観察者に至る。この場合、その照明光は、その各着色層６を通過することにより所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。
【００８８】
次に、本発明に係る第２実施形態の作用効果について説明する。
【００８９】
本発明の第２実施形態では、アルカリ成分の汚染に対して弱いスイッチング素子として、三端子素子（例えば、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子）を用いている。このため、ＴＦＴアレイ基板９３において、もし、第１実施形態と同様の第１のアルカリ強化ガラス基板を用い、その第１のアルカリ強化ガラス基板上にＴＦＴ素子２１を形成した場合には、第１のアルカリ強化ガラス基板に含まれるアルカリ成分がα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１へ溶出してα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１を汚染させてしまい、これによりα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１の特性に悪影響を与える虞がある。
【００９０】
そこで、本発明の第２実施形態では、この点を踏まえ、ＴＦＴアレイ基板９３において、第１のアルカリ強化ガラス基板１ｘの圧縮応力層１ｂと、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１との間には、図７の破線領域Ｅ１１に示すように、第１のアルカリ強化ガラス基板１ｘからα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１へのアルカリ成分の溶出を防止するための保護層１ｃを設ける。
【００９１】
これにより、アルカリ成分の汚染に対して弱いα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１を用いた場合でも、保護層１ｃによるバリア機能によって、第１のアルカリ強化ガラス基板１ｘに含まれるアルカリ成分がα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１側へ溶出するのを防止でき、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子２１の特性が劣化するのを防止できると共に、ＴＦＴアレイ基板９３の面押し強度（押圧強度）の向上を図ることができる。よって、このＴＦＴアレイ基板９３を液晶装置２００に適用すれば、表示パネル面に押圧力が付与された場合でも液晶表示パネルが割れ難い液晶装置を構成することができる。
【００９２】
[変形例]
本発明では、第１実施形態に係るＴＦＤアレイ基板９１において、第２実施形態のように、第１のアルカリ強化ガラス基板１の圧縮応力層１ｂと、ＴＦＤ素子２７との間に、第１のアルカリ強化ガラス基板１からＴＦＤ素子２７へのアルカリ成分の溶出を防止するための保護層１ｃを設けるようにしても構わない。
【００９３】
これにより、保護層１ｃによるバリア機能によって、アルカリ強化ガラス基板１に含まれるアルカリ成分がＴＦＤ素子２７側へ溶出するのを防止でき、ＴＦＤ素子２７の特性が劣化するのをより防止できる。
【００９４】
また、上記の実施形態では、透過型の液晶装置に本発明を適用したが、これに限らず、半透過反射型又は反射型の液晶装置に対して本発明を適用しても構わない。
【００９５】
その他、本発明では、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形をすることが可能である。
【００９６】
［電子機器］
次に、本発明の第１、第２実施形態に係る液晶装置１００、２００を適用可能な電子機器の具体例について図８を参照して説明する。
【００９７】
まず、本発明の第１、第２実施形態に係る液晶装置１００、２００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図８（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶装置１００、２００を表示パネルとして適用した表示部７１３とを備えている。
【００９８】
続いて、本発明の液晶装置１００、２００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図８（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本発明の液晶装置１００、２００を適用した表示部７２４を備える。
【００９９】
なお、本発明の液晶装置１００、２００等を適用可能な電子機器としては、図８（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図８（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶装置の平面図。
【図２】第１実施形態に係る液晶装置の要部断面図。
【図３】第１実施形態に係るＴＦＤアレイ基板の電極等を中心とした平面図。
【図４】第１実施形態に係るカラーフィルタ基板の走査電極を中心とした平面図。
【図５】ＴＦＤアレイ基板の第１のアルカリ強化ガラス基板の強度の測定方法及び測定結果を示す図表。
【図６】本発明の第２実施形態に係る液晶装置の平面図。
【図７】第２実施形態に係る液晶装置の要部断面図。
【図８】本発明の液晶装置を適用した電子機器の例を示す。
【符号の説明】
【０１０１】
１、１ｘ  第１のアルカリ強化ガラス基板、  １ａ  引張り応力層、  １ｂ  圧縮応力層、  １ｃ  保護層、  ２  第２のアルカリ強化ガラス基板、  ２１  ＴＦＴ素子（三端子素子）、  ２７  ＴＦＤ素子（二端子素子）、  ９１  ＴＦＤアレイ基板、  ９３  ＴＦＴアレイ基板、  ９２、９４  カラーフィルタ基板、  １００、２００  液晶装置
【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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