(57)【要約】【課題】従来の液晶表示装置に備えられたカラーフィルターの平坦化層を無くすことにより、コストの低減、透過率や反射率を劣化を低減して光学特性の向上を図る。【解決手段】少なくとも１方の基板が可撓性を有している対向する１対の基板、例えばアクティブ基板１１と対向基板１２とに液晶駆動用電極１３、１４が形成され、基板間に設けたスペーサー１５により基板間の間隔を保たれた空間に液晶１６が封止された液晶表示装置において、一方の基板、例えば対向基板１２に複数色のカラーフィルター１６を備え、各色のカラーフィルター１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ上に各画素の前記液晶駆動用電極１４が形成されていて、各色のカラーフィルター１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ上間に段差が生じている状態で、スペーサー１５はカラーフィルター１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ上に形成された液晶駆動用電極１３上に直接形成されているものである。【選択図】図１
2005114784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１方の基板が可撓性を有している対向する１対の基板に液晶駆動用電極が形成され、前記基板間に設けたスペーサーにより前記基板間の間隔を保って形成された空間に液晶が封止された液晶表示装置において、
前記一対の基板のどちらか一方の基板に複数色のカラーフィルターを備え、
前記各色のカラーフィルター上に各画素の前記液晶駆動用電極が形成されていて、
前記各色のカラーフィルター上間に段差が生じている状態で、前記スペーサーは前記カラーフィルター上に形成された液晶駆動用電極上に直接形成されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶表示装置の一つの画素内に複数の前記スペーサーが形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記カラーフィルターはアクティブ素子上に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
少なくとも１方の基板が可撓性を有している対向する１対の基板に液晶駆動用電極を形成し、前記基板間に設けたスペーサーにより前記基板間の間隔を保って形成された空間に液晶を封止する液晶表示装置の製造方法において、
前記一対の基板のどちらか一方の基板に複数色のカラーフィルターを形成する工程と、
前記各色のカラーフィルター上に各画素の前記液晶駆動用電極を形成する工程と、
前記各色のカラーフィルター上間に段差が生じている状態で、前記スペーサーを前記カラーフィルター上に形成された液晶駆動用電極上に直接設けて前記一対の基板を対向させて貼り合わせる工程と、
前記一対の基板間に設けた前記空間に液晶を封止する工程と
を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記液晶表示装置の一つの画素内に複数の前記スペーサーを形成する
ことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記カラーフィルターをアクティブ素子上に形成する
ことを特徴とする請求項４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、カラーフィルター上に形成される平坦化層を無くして、製造コストを引き下げ、また透過率や反射率を劣化を抑制するという利益をもたらすことが容易な可撓性を有する基板で作られた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶表示装置を図５１の概略構成断面図によって説明する。液晶表示装置は、１対の基板７０１、７０２上に透明電極７０３、７０４を含む必要な薄膜層７１０を形成した後、柱状スペーサー７０５を利用して基板７０１と７０２との間隔を保って貼り合わせている。そしてその間隔に液晶層７０６が封止されている。このような液晶表示装置では、透明電極７０３、７０４を通じて液晶層７０６に電界をかけることによって液晶層７０６の偏光特性を変化させ、表示デバイスとしている。偏光特性は、液晶層７０６の複屈折率と液晶層７０６の厚さに依存する。パネル内で透明電極７０３、７０４間の距離が変わると液晶層７０６の厚さが変わり、それにともなって液晶層７０６の偏光特性も変化するので、パネル内での表示にムラができるという問題が生じる。
【０００３】
透明電極７０３、７０４間の距離が変化する要因としては、注入不良などの製造工程中の不備を除けば、透明電極７０３、７０４以外の薄膜が挙げられ、特にカラーフィルター７０７は、各色によって厚さが違っているために問題となる。カラーフィルター７０７は、一般的に、赤、緑、青の３色のカラーフィルター７０７（７０７Ｒ、７０７Ｇ、７０７Ｂ）を用い、それぞれのカラーフィルター７０７Ｒ、７０７Ｇ、７０７Ｂに対して、分光特性や透過率などが要求され、所定の要求を満たすために、各色のカラーフィルター７０７Ｒ、７０７Ｇ、７０７Ｂの膜厚が一般的には異なっている。このため、カラーフィルター７０７を形成した後は、表面を平坦にするための平坦化層７０８を形成し、各色の液晶駆動用電極７０３上の高さがほぼ同等になるようにしてある。このように、従来の液晶表示装置では、カラーフィルター上の段差を平坦化する平坦化膜が形成されている構成が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７１８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、従来の液晶表示装置に備えられたカラーフィルターの平坦化層を形成することにより、コストの増加となること、透過率や反射率を劣化させてしまうこと等の不利がある点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液晶表示装置は、少なくとも１方の基板が可撓性を有している対向する１対の基板に液晶駆動用電極が形成され、前記基板間に設けたスペーサーにより前記基板間の間隔を保って形成された空間に液晶が封止された液晶表示装置において、前記一対の基板のどちらか一方の基板に複数色のカラーフィルターを備え、前記各色のカラーフィルター上に各画素の前記液晶駆動用電極が形成されていて、前記各色のカラーフィルター上間に段差が生じている状態で、前記スペーサーは前記カラーフィルター上に形成された液晶駆動用電極上に直接形成されていることを最も主要な特徴とする。
【０００７】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、少なくとも１方の基板が可撓性を有している対向する１対の基板に液晶駆動用電極を形成し、前記基板間に設けたスペーサーにより前記基板間の間隔を保って形成された空間に液晶を封止する液晶表示装置の製造方法において、前記一対の基板のどちらか一方の基板に複数色のカラーフィルターを形成する工程と、前記各色のカラーフィルター上に各画素の前記液晶駆動用電極を形成する工程と、前記各色のカラーフィルター上間に段差が生じている状態で、前記スペーサーを前記カラーフィルター上に形成された液晶駆動用電極上に直接設けて前記一対の基板を対向させて貼り合わせる工程と、前記一対の基板間に設けた前記空間に液晶を封止する工程とを備えたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法は、液晶表示装置を構成する対向する一対の基板のうち少なくとも１方の基板が可撓性を有していて、各色のカラーフィルター上の段差が生じている状態で、スペーサーはカラーフィルター上に形成された液晶駆動用電極上に直接形成されているため、カラーフィルター（液晶駆動用電極も含む）上に平坦化層を形成しなくとも、スペーサーを介して基板同士を貼り合わせることができる。すなわち、可撓性を有している基板によって、カラーフィルター上の段差は吸収されるので、基板同士を貼り合わせることができるという利点がある。これにより、液晶表示装置の光学特性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
カラーフィルター上の段差を解消する平坦化層を形成しないことにより、平坦化層形成のためのコストを低減し、平坦化層を形成することによる透過率や反射率の劣化という不利益を解消するという目的を、液晶表示装置を構成する対向する一対の基板のうち少なくとも１方の基板に可撓性を有している基板を用い、各色のカラーフィルター上の段差が生じている状態で、スペーサーをカラーフィルター上に形成された液晶駆動用電極上に直接形成することで実現した。
【００１０】
すなわち、図１に示すように、少なくとも１方の基板が可撓性を有している対向する１対の基板、例えばアクティブ基板１１と対向基板１２とに液晶駆動用電極１３、１４が形成され、基板間に設けたスペーサー１５により基板間の間隔を保たれた空間に液晶層１６が封止された液晶表示装置において、一方の基板、例えばアクティブ基板１１に複数色のカラーフィルター１７を備え、各色のカラーフィルター１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ上に各画素の前記液晶駆動用電極１３が形成されていて、各色のカラーフィルター１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ上間に段差が生じている状態で、スペーサー１５はカラーフィルター１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ上に形成された液晶駆動用電極１３上に直接形成されているものである。このように、基板、例えばアクティブ基板１１および対向基板１２にフレキシブル性のあるプラスチック基板を使用し、スペーサー１５として柱状スペーサーを使用する。プラスチック基板は、液晶層１６中の圧力が大気圧より低いと、大気に押され、局所的に湾曲する。これによって、各色のカラーフィルター１７（例えば赤色カラーフィルター１７Ｒ、緑色カラーフィルター１７Ｇ、青色カラーフィルター１７Ｂ）の厚さが違っても、アクティブ基板１１側の電極１３と対向基板１２側の電極１４との間隔（ギャップ）はスペーサー１５の高さとなる。
【実施例１】
【００１１】
本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を、図２、図５〜図９の製造工程図によって説明する。この第１実施例では、反射型のＴＦＴ液晶パネルを作製する。
【００１２】
まず、薄膜デバイス層の形成方法を図２によって説明する。図２に示すように、第１基板１０１として、例えば厚さ０．４〜１．１ｍｍ程度、例えば０．７ｎｍ厚のガラス基板を用いる。このガラス基板のかわりに石英基板を用いてもよい。
【００１３】
その後は、一般的な低温ポリシリコン技術、例えば「２００３  ＦＰＤテクノロジー大全」（電子ジャーナル２００３年３月２５日発行、ｐ．１６６−１８３およびｐ．１９８−２０１）、「'９９最新液晶プロセス技術」（プレスジャーナル１９９８年発行、ｐ．５３−５９）、「フラットパネル・ディスプレイ１９９９」（日経ＢＰ社、１９９８年発行、ｐ．１３２−１３９）等に記載されているような低温ポリシリコンボトムゲート型薄膜トランジスタ（以下薄膜トランジスタをＴＦＴと記す）プロセスでＴＦＴを含む薄膜デバイス層を形成した。薄膜デバイス層の形成方法の一例を以下に説明する。
【００１４】
まず、第１基板１０１上にゲート電極１０２を形成するための導電膜を形成した。この導電膜には例えば厚さが１００ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）膜を用いた。モリブデン膜の形成方法としては例えばスパッタリング法を用いた。そして上記導電膜を加工してゲート電極１０２を形成した。このゲート電極１０２は、一般的なフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングして形成した。次いで、ゲート電極１０２上を被覆するようにゲート絶縁膜１０３を形成した。ゲート絶縁膜１０３は、例えばプラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素（ＳｉＯ2）層、または酸化珪素（ＳｉＯ2）層と窒化珪素（ＳｉＮx）層との積層体で形成した。さらに連続的に非晶質シリコン層(厚さ３０ｎｍ〜１００ｎｍ)を形成した。
【００１５】
この非晶質シリコン層に波長３０８ｎｍのＸｅＣlエキシマレーザパルスを照射し熔融再結晶化し結晶シリコン層（ポリシリコン層）を作製した。このポリシリコン層を用いて、チャネル形成領域となるポリシリコン層１０４を形成し、その両側にｎ-型ドープ領域からなるポリシリコン層１０５、ｎ+型ドープ領域からなるポリシリコン層１０６を形成した。このように、アクティブ領域は高いオン電流と低いオフ電流を両立するためのＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造とした。またポリシリコン層１０４上にはｎ-型のリンイオン打込み時にチャネルを保護するためのストッパー層１０７を形成した。このストッパー層１０７は、例えば酸化珪素（ＳｉＯ2）層で形成した。
【００１６】
さらに、プラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素（ＳｉＯ2）層、または酸化珪素（ＳｉＯ2）層と窒化珪素（ＳｉＮx）層との積層体からなるパッシベーション膜１０８を形成した。このパッシベーション膜１０８上に、各ポリシリコン層１０６に接続するソース電極１０９およびドレイン電極１１０を形成した。各ソース電極１０９およびドレイン電極１１０は例えばアルミニウムで形成した。
【００１７】
上記各ソース電極１０９およびドレイン電極１１０を結晶した後、素子を保護するためと平坦化を行うためにポリメチルメタクリル酸樹脂系の樹脂により保護膜１１１を形成した。保護膜１１１は、この次に形成する反射層１１２に凹凸がつくように、凹凸をつけ、またソース電極１０９と画素電極１１４が接続されるようにコンタクトホール１１１Ｃを形成した。その後、反射層１１２を形成した。この反射層１１２は、例えば、スパッタリングによって銀（Ａｇ）を堆積することで形成した。
【００１８】
その後、カラーフィルター１１３を形成した。カラーフィルター１１３は、カラーレジストを全面に塗布した後、リソグラフィー技術でパターニングを行って形成した。このカラーフィルターの形成工程を３回行って、ＲＧＢの３色（赤、緑、青）を形成した。今回使用したカラーフィルター１１３では、赤のカラーフィルターの膜厚が１．０μｍ、緑のカラーフィルターの膜厚が０．７μｍ、青のカラーフィルターの膜厚が０．５μｍであった。次いで、カラーフィルター１１３に、ソース電極１０９と後に形成する液晶駆動用電極が接続されるようにコンタクトホール１１３Ｃを形成した。
【００１９】
次に、ソース電極１０９に反射層１１２を介して接続する画素電極１１４を形成した。この画素電極１１４は、例えば、透明電極で形成される。透明電極としては、例えばインジウムスズオキサイド（ＩＴＯ）により形成され、その形成方法としてはスパッタリング法が用いられる。
【００２０】
次に、上記画素電極１１４上にスペーサー（例えば柱状スペーサー）１１５を形成した。このスペーサー１１５は、例えばスピンコートにより全面にポリメチルメタクリル酸樹脂系の樹脂を形成（例えば塗布法による）した後、リソグラフィー技術により柱状に加工した。
【００２１】
上記画素とスペーサーとの位置関係の一例として、図３および図４に示すような構成が挙げられる。図３（ａ）に示すように、スペーサー１１５は、複数のスペーサーからなり、各スペーサー１１５は、１画素２０の長手方向に延びる対象軸（図示せず）上の各画素２０の両端に形成されるものである。または、図３（ｂ）に示すように、スペーサー１１５は、複数のスペーサーからなり、各スペーサー１１５は、矩形に形成された１画素２０の４隅に形成されるものである。または、図３（ｃ）に示すように、スペーサー１１５は、複数のスペーサーからなり、各スペーサー１１５は、矩形に形成された１画素２０の４隅および４隅に形成された１画素の長手方向に配設されるスペーサー１１５、１１５間に別のスペーサー１１６が形成されるものである。
【００２２】
または、図４（ｄ）に示すように、スペーサー１１５は、複数のスペーサーからなり、各スペーサー１１５は、１画素２０の長手方向に延びる各画素２０の両側に形成されるものである。または、図４（ｅ）に示すように、スペーサー１１５は、複数のスペーサーからなり、各スペーサー１１５は、矩形に形成された１画素２０の４辺にそって形成されるもので、各辺に形成されるスペーサー１１５間には間隔を設けてある。または、図４（ｆ）に示すように、スペーサー１１５は、複数のスペーサーからなり、各スペーサー１１５は、矩形に形成された１画素２０の長手方向に延びる各画素２０の両側に、長手方向に隣接する画素に延長形成されているものである。本実施例では、前記図４（ｄ）に示したスペーサー１１５を配置したが、その他のパターンでもよい。上記スペーサー１１５の基板と平行な面における断面の大きさは、例えば長さが５０μｍ、幅が５μｍである。
【００２３】
以上の工程により、ガラス上に透過型のアクティブマトリックス基板が作製できた。また、今回は、ボトムゲート型ポリシリコンＴＦＴを作製したが、トップゲート型ポリシリコンＴＦＴやアモルファスＴＦＴでも同じように実施できる。
【００２４】
次に、第１基板１０１上の薄膜デバイス層１２１をプラスチック基板上に移載する工程を説明する。
【００２５】
図５（１）に示すように、第１基板１０１上に薄膜デバイス層１２１を形成したものをホットプレート１２２で８０℃〜１４０℃に加熱しながら、第１接着剤１２３を厚さ１ｍｍ程度に塗布し、第２基板１２４を上に載せ、加圧しながら、室温まで冷却した。第２基板１２４には、例えば厚さ１ｍｍのモリブデン基板を用いた。または、第２基板１２４にガラス基板を用いてもよい。または、第２基板１２４上に第１接着剤１２３を塗布して、その上に第１基板１０１の薄膜デバイス層１２１が形成された側を載せてもよい。上記第１接着剤１２３には、例えばホットメルト接着剤を用いた。
【００２６】
次に、図５（２）に示すように、第２基板１２４を貼り付けた第１基板１０１をフッ酸（フッ化水素酸）溶液１２５に浸漬して、第１基板１０１の一部をエッチングした。このエッチングでは、一例として、重量濃度が１５％〜２５％のフッ酸溶液を用い、エアーブローによるバブリングによりフッ酸溶液を攪拌しながら室温で約３時間行った。フッ酸溶液１２５の濃度とエッチング時間は、第１基板１０１のガラスが所定の厚さだけ残る状態であるならば、変更しても問題はない。
【００２７】
上記フッ酸溶液１２５によるエッチングの結果、図６（３）に示すように、第１基板１０１が所望の厚さだけ残される。例えば、第１基板１０１は３０μｍ程度の厚さだけ残す。
【００２８】
次に、図６（４）に示すように、上記エッチング後に、薄膜デバイス層１２１の裏面側、すなわち第１基板１０１表面に、第２接着層１２６を形成した。上記第２接着層１２６は、例えば紫外線硬化接着剤を用いて形成される。紫外線硬化接着剤は、スピンコートにより塗布した。
【００２９】
続けて、図６（５）に示すように、上記第２接着層１２６に第３基板（プラスチック基板）１２７を貼り付けた。そして紫外線を照射して上記第２接着層１２６を硬化させ、第１基板１０１と第３基板１２７とを接着した。ここでは、第１基板１０１側に第２接着層１２６を塗布したが、プラスチック基板の第３基板１２７に第２接着層１２６を塗布形成した後、第１基板１０１に第２接着層１２６を介して第３基板１２７を貼り合わせてよい。
【００３０】
次に、図７（６）に示すように、上記基板をアルコール（図示せず）中に浸漬し、ホットメルト接着剤からなる第１接着層１２３〔前記図４（５）参照〕を溶かして第２基板１２４〔前記図４（５）参照〕を外した。その結果、第３基板１２７上に第２接着層１２６、第１基板１０１を介して薄膜デバイス層１２１が載った薄膜デバイス（アクティブ基板１１）を得た。
【００３１】
上記第３基板１２７には、プラスチック基板として０.２ｍｍの厚さを有するポリカーボネートフィルムを用いたが、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート等の他の光学用フィルムを用いることもできる。
【００３２】
次に、上記アクティブ基板１１と、プラスチック基板に透明電極膜を全面に成膜した対向基板（図示せず）とに配向膜を塗布し、ラビング処理を行って、配向処理を行った。上記透明電極膜には、例えばＩＴＯ（インジウムスズオキサイド）膜を用いた。また、上記配向膜には、例えばポリイミド膜を用いた。また、上記対向基板には例えばプラスチック基板を用い、そのプラスチック基板は例えば０．２ｍｍ厚のものを用いた。
【００３３】
次に、図８に示すように、対向基板１２において、重ね合わせた際にパッド部に相当する部分５１を除去した。この除去加工は、例えば炭酸ガスレーザ加工装置を用いることができる。ここでは、アクティブ基板１１〔後に説明する図９参照〕と対向基板１２とを重ね合わせた後に、対向基板１２だけ切断することが難しいため、アクティブ基板１１と対向基板１２とを重ね合わせる前に上記除去加工を行った。また、今回はレーザ加工を用いたがトムソン刃等他の手段を用いた切断加工を行ってもよい。
【００３４】
次に、図示はしないが、アクティブ基板１１のシール部にシール剤を塗布し、アクティブ基板１１と対向基板１２とを張り合わせた。そして張り合わせた後、加圧しながら紫外線を照射してシール剤を硬化させた。このときの加圧力は例えば１ｋｇ／ｃｍ2とした。
【００３５】
この結果、図９に示すように、アクティブ基板１１と対向基板１２とを張り合わせたとき、アクティブ基板１１には柱状スペーサー１１５が形成されているので、アクティブ基板１１と対向基板１２との間隔は、表示部において一定間隔に保持される。また、アクティブ基板１１に形成された薄膜デバイス層１２１の各カラーフィルター１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ上にそれぞれに形成された液晶駆動用電極１１４、１１４、１１４上の高さが、平坦化層を形成していないために異なっていても、アクティブ基板１１および対向基板１２がプラスチック基板を用いて形成されているため、プラスチック基板が撓むことで吸収される。
【００３６】
次に、図示はしないが、例えばレーザ加工により、張り合わせたアクティブ基板１１と対向基板１２とをパネルの大きさに切断した。次いで、パネルの液晶注入口から液晶を注入した後、その注入口をモールド樹脂で覆い、モールド樹脂を硬化させて、パネル内に液晶を封止し、液晶表示パネルを作製した。上記液晶注入時には、プラスチック基板を湾曲させるために液晶内圧が大気圧よりも低くするようにしなければならない。本実施例の構造では対向基板１２がプラスチックでありフレキシブル性（可撓性）を持っている。また、アクティブ基板１１も、プラスチック基板上に薄いガラス層（第１基板１０１）が載っている構造になっており、ある程度のフレキシブル性（可撓性）を持っている。これらの構造により、プラスチック基板が湾曲し、カラーフィルター上の高さの異なりを解消するための平坦化層がなくても、各カラーフィルター１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ上の電極間隔が変わらない、すなわち各カラーフィルター１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ上の液晶層の厚さが均一な液晶表示装置を製造することができた。
【実施例２】
【００３７】
本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第２実施例を、図１０〜図１３の製造工程図によって説明する。本第２実施例では、透過型のＴＦＴ液晶パネルを作製した。
【００３８】
まず、薄膜デバイス層の形成方法を図１０によって説明する。図１０に示すように、第１基板２０１上に、後に行うフッ酸によるエッチングの第１基板２０１の保護層２０２を形成する。上記第１基板２０１には、例えば厚さ０．４〜１．１ｍｍ程度、例えば０．７ｎｍ厚のガラス基板を用いる。このガラス基板のかわりに石英基板を用いてもよい。上記保護層２０２は、フッ酸に耐えられる材料を用いて形成するもので、例えばモリブデン（Ｍｏ）薄膜を用い、例えば５００ｎｍの厚さに形成した。今回、モリブデン（Ｍｏ）薄膜の膜厚を５００ｎｍとしたが、フッ酸に耐えられるならば、厚さを適宜変更しても問題ない。この保護層２０２は、例えばスパッタリング法によって成膜することができる。その後、絶縁層２０３を形成する。この絶縁層２０３は、例えば酸化珪素（ＳｉＯ2）膜を５００ｎｍの厚さに成膜して形成する。この絶縁層２０３は、例えばプラズマＣＶＤ法によって成膜することができる。
【００３９】
その後は、一般的な低温ポリシリコン技術、例えば「２００３  ＦＰＤテクノロジー大全」（電子ジャーナル２００３年３月２５日発行、ｐ．１６６−１８３およびｐ．１９８−２０１）、「'９９最新液晶プロセス技術」（プレスジャーナル１９９８年発行、ｐ．５３−５９）、「フラットパネル・ディスプレイ１９９９」（日経ＢＰ社、１９９８年発行、ｐ．１３２−１３９）等に記載されているような低温ポリシリコンボトムゲート型薄膜トランジスタ（以下薄膜トランジスタをＴＦＴと記す）プロセスでＴＦＴを含む薄膜デバイス層を形成した。薄膜デバイス層の形成方法の一例を以下に説明する。
【００４０】
まず、第１基板１０１上に保護層１０２を介して形成された絶縁層２０３上にゲート電極２０４を形成するための導電膜を形成した。この導電膜には例えば厚さが１００ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）膜を用いた。モリブデン膜の形成方法としては例えばスパッタリング法を用いた。そして上記導電膜をゲート電極２０４に形成した。このゲート電極２０４は、一般的なフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングして形成した。次いで、ゲート電極２０４上を被覆するようにゲート絶縁膜２０５を形成した。ゲート絶縁膜２０５は、例えばプラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素（ＳｉＯ2）層、または酸化珪素（ＳｉＯ2）層と窒化珪素（ＳｉＮx）層との積層体で形成した。さらに連続的に非晶質シリコン層(厚さ３０ｎｍ〜１００ｎｍ)を形成した。
【００４１】
この非晶質シリコン層に波長３０８ｎｍのＸｅＣlエキシマレーザパルスを照射し熔融再結晶化し結晶シリコン層（ポリシリコン層）を作製した。このポリシリコン層を用いて、チャネル形成領域となるポリシリコン層２０６を形成し、その両側にｎ-型ドープ領域からなるポリシリコン層２０７、ｎ+型ドープ領域からなるポリシリコン層２０８を形成した。このように、アクティブ領域は高いオン電流と低いオフ電流を両立するためのＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造とした。またポリシリコン層２０６上にはｎ-型のリンイオン打込み時にチャネルを保護するためのストッパー層２０９を形成した。このストッパー層２０９は、例えば酸化珪素（ＳｉＯ2）層で形成した。
【００４２】
さらに、プラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素（ＳｉＯ2）層、または酸化珪素（ＳｉＯ2）層と窒化珪素（ＳｉＮx）層との積層体からなるパッシベーション膜２１０を形成した。このパッシベーション膜２１０上に、各ポリシリコン層２０８に接続するソース電極２１１およびドレイン電極２１２を形成した。各ソース電極２１１およびドレイン電極２１２は例えばアルミニウム層で形成した。
【００４３】
各ソース電極２１１およびドレイン電極２１２形成した後、カラーフィルター２１３を形成した。カラーフィルター２１３は、カラーレジストを全面に塗布した後、リソグラフィー技術でパターニングを行って形成した。カラーフィルター２１３には、ソース電極２１１と後に形成する液晶駆動用電極が接続されるようにコンタクトホール２１３Ｃを形成した。このカラーフィルターの形成工程を３回行って、ＲＧＢの３色（赤、緑、青）を形成した。今回使用したカラーフィルター２１３では、一例として、赤のカラーフィルターが１．０μｍの厚さであり、緑のカラーフィルターが０．７μｍ、青のカラーフィルターが０．５μｍであった。この各色のカラーフィルターの厚さは光学特性に応じて適宜選択される。その後、ソース電極１１１に接続する画素電極２１４を形成した。この画素電極２１４は、例えば、透明電極で形成される。透明電極としては、例えばインジウムスズオキサイド（ＩＴＯ）により形成され、その形成方法としてはスパッタリング法が用いられる。
【００４４】
次に、上記画素電極２１４上にスペーサー（例えば柱状スペーサー）２１５を形成した。このスペーサー２１５は、例えばスピンコートにより全面にポリメチルメタクリル酸樹脂系の樹脂を形成（例えば塗布法による）した後、リソグラフィー技術により柱状に加工した。上記柱状スペーサー２１５は、一例として、前記図３、図４によって説明したようなスペーサー１１５と同様な構成のものを採用することができる。本第２実施例では、例えば前記図４（ｄ）によって説明した構成のものを用いたが、その他の形状のものであってもよい。
【００４５】
以上の工程により、ガラス上に透過型のアクティブマトリックス基板が作製できた。また、今回は、ボトムゲート型ポリシリコンＴＦＴを作製したが、トップゲート型ポリシリコンＴＦＴやアモルファスＴＦＴでも同じように実施できる。
【００４６】
次に、第１基板２０１上の薄膜デバイス層２２１をプラスチック基板上に移載する工程を説明する。
【００４７】
図１１（１）に示すように、第１基板２０１上に保護層２０２、絶縁層２０３、薄膜デバイス層２２１を形成したものをホットプレート２２２で８０℃〜１４０℃に加熱しながら、第１接着剤２２３を厚さ１ｍｍ程度に塗布し、第２基板２２４を上に載せ、加圧しながら、室温まで冷却した。第２基板２２４には、例えば厚さ１ｍｍのモリブデン基板を用いた。または、第２基板２２４にガラス基板を用いてもよい。または、第２基板２２４上に第１接着剤２２３を塗布して、その上に保護層２０２から薄膜デバイス層２２１が形成された第１基板２０１の薄膜デバイス層２２１側を載せてもよい。上記第１接着剤２２３には、例えばホットメルト接着剤を用いた。
【００４８】
次に、図１１（２）に示すように、第２基板２２４を貼り付けた第１基板２０１をフッ酸溶液２２５に浸漬して、第１基板２０１のエッチングを行った。このエッチングは、保護層２０２であるモリブデン層がフッ酸溶液２２５にエッチングされないため、このエッチングは保護層２０２で自動的に停止する。ここで用いたフッ酸溶液２２５は、一例として、重量濃度が５０％のもので、このエッチング時間は３．５時間とした。フッ酸溶液２２５の濃度とエッチング時間は、第１基板２０１のガラスを完全にエッチングすることができるならば、変更しても問題はない。
【００４９】
上記フッ酸溶液２２５によるエッチングの結果、図１２（３）に示すように、第１基板２０１〔前記図１１（２）参照〕が完全にエッチングされ、保護層２０２が露出される。
【００５０】
次に、混酸〔例えば、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）７２wt％と硝酸（ＨＮＯ3）３wt％と酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）１０wt％〕により、保護層１０２〔前記図４（３）参照〕であるモリブデン層（厚さ：５００ｎｍ）をエッチングした。これは、透過型の液晶パネルを作製するために、不透明なモリブデン層があると問題となるためである。上記混酸で５００ｎｍの厚さのモリブデン層をエッチングするのに必要な時間は約１分である。このエッチングの結果、図１２（４）に示すように、この混酸は絶縁層２０３である酸化珪素をエッチングしないため、絶縁層２０３で自動的にエッチングが停止する。
【００５１】
次に、図１２（５）に示すように、上記エッチング後に、薄膜デバイス層２２１の裏面側、すなわち絶縁層２０３表面に、第２接着層２２６を形成した。上記第２接着層１２６は、一例として、回転塗布技術により例えば紫外線硬化接着剤を塗布した。この紫外線硬化接着剤には、例えばポリメチルメタクリル酸樹脂系の紫外線硬化接着剤を用いることができるが、他の紫外線硬化接着剤であってもよい。
【００５２】
続けて、図１３（６）に示すように、上記第２接着層２２６に第３基板（例えばプラスチック基板）２２７を貼り付けた。この第３基板２２７となるプラスチック基板には、例えばポリカーボネートフィルムを用いることができ、このポリカーボネートフィルムには厚さが例えば２００μｍのものを用いた。その後、紫外線を照射して紫外線硬化接着剤からなる第２接着層２２６を硬化させた。上記第３基板１２７には、プラスチック基板として０.２ｍｍの厚さを有するポリカーボネートフィルムを用いたが、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート等の他の光学用フィルムを用いることもできる。また、ここでは、絶縁層２０３側に第２接着層２２６を塗布形成したが、第３基板２２７に第２接着層２２６を塗布形成して貼り合わせてよい。
【００５３】
次に、上記基板をアルコール（図示せず）中に浸漬し、ホットメルト接着剤からなる第１接着層２２３〔前記図１１（１）参照〕を溶かして第２基板２２４〔前記図１１（１）参照〕を外した。その結果、第３基板２２７上に第２接着層２２６、絶縁層２０３を介して薄膜デバイス層２２１が載った薄膜デバイス（アクティブ基板２１）を得た。
【００５４】
その後の工程は、前記第１実施例と同様である。したがって、本第２実施例の構造では対向基板がプラスチックでありフレキシブル性（可撓性）を持っている。また、アクティブ基板も、プラスチック基板上に薄いガラス層（第１基板２０１）が載っている構造になっており、ある程度のフレキシブル性（可撓性）を持っている。これらの構造により、プラスチック基板が湾曲し、カラーフィルター上の高さの異なりを解消するための平坦化層がなくても、各色のカラーフィルター上の電極間隔が変わらない、すなわち各色のカラーフィルター上における液晶層の厚さが均一な液晶表示装置を製造することができた。
【実施例３】
【００５５】
本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第３実施例を、図１４の平面レイアウト図によって説明する。本第３実施例では、反射型のＴＦＴ液晶パネルを作製した。
【００５６】
アクティブ基板の作製方法は前記第１実施例と同様である。対向基板３２には０．１２ｍｍ厚のプラスチック基板を使用し、対向基板３２とアクティブ基板とを重ね合わせる前に、図１４に示すように、対向基板３２のパッド部５３に相当する部分を炭酸ガスレーザにより除去した。これは、対向基板３２とアクティブ基板（図示せず）とを重ね合わせた後に、対向基板３２だけ切断するのは難しいため、重ね合わせる前に対向基板３２のパッド部５３に相当する部分を切断している。また、今回はレーザを用いたがトムソン刃等他の手段を用いてもよい。
【００５７】
次に、図示はしないが、アクティブ基板１１のシール部にシール剤を塗布し、アクティブ基板１１と対向基板３２とを張り合わせた。そして張り合わせた後、加圧しながら紫外線を照射してシール剤を硬化させた。このときの加圧力は例えば１ｋｇ／ｃｍ2とした。
【００５８】
この結果、前記図９に示したのと同様に、アクティブ基板１１と対向基板３２（前記図９の対向基板１２に相当）とを張り合わせたとき、アクティブ基板１１には柱状スペーサ１１５が形成されているので、アクティブ基板１１と対向基板３２との間隔は、表示部において一定間隔に保持される。また、アクティブ基板１１に形成された薄膜デバイス層１２１の各カラーフィルター１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ上にそれぞれに形成された液晶駆動用電極１１４、１１４、１１４上の高さが、平坦化層を形成していないために異なっていても、アクティブ基板１１および対向基板３２がプラスチック基板を用いて形成されているため、プラスチック基板が撓むことで吸収される。
【００５９】
次に、図示はしないが、レーザ加工により張り合わせたアクティブ基板１１と対向基板３２とをパネルの大きさに切断した。次いで、パネルの液晶注入口から液晶を注入した後、その注入口をモールド樹脂で覆い、モールド樹脂を硬化させて、パネル内に液晶を封止し、液晶表示パネルを作製した。上記液晶注入時には、プラスチック基板を湾曲させるために液晶内圧が大気圧よりも低くするようにしなければならない。本実施例の構造では対向基板３２がプラスチックでありフレキシブル性（可撓性）を持っている。また、アクティブ基板１１も、プラスチック基板上に薄いガラス層（第１基板１０１）が載っている構造になっており、ある程度のフレキシブル性（可撓性）を持っている。これらの構造により、プラスチック基板が湾曲し、カラーフィルター上の高さの異なりを解消するための平坦化層がなくても、各カラーフィルター１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ上の電極間隔が変わらない、すなわち各カラーフィルター１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ上の液晶層の厚さが均一な液晶表示装置を製造することができた。
【実施例４】
【００６０】
本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第４実施例を、図１５、図１６の製造工程断面図によって説明する。本第４実施例では、対向基板にカラーフィルターを形成した。
【００６１】
前記第１実施例と同様にアクティブ（ＴＦＴ）基板２１を形成した。ただし、カラーフィルターと画素電極は形成していない。すなわち、図１５に示すように、第１基板１０１として、例えば厚さ０．４〜１．１ｍｍ程度、例えば０．７ｎｍ厚のガラス基板を用いる。このガラス基板のかわりに石英基板を用いてもよい。
【００６２】
その後は、一般的な低温ポリシリコン技術、例えば「２００３  ＦＰＤテクノロジー大全」（電子ジャーナル２００３年３月２５日発行、ｐ．１６６−１８３およびｐ．１９８−２０１）、「'９９最新液晶プロセス技術」（プレスジャーナル１９９８年発行、ｐ．５３−５９）、「フラットパネル・ディスプレイ１９９９」（日経ＢＰ社、１９９８年発行、ｐ．１３２−１３９）等に記載されているような低温ポリシリコンボトムゲート型薄膜トランジスタ（以下薄膜トランジスタをＴＦＴと記す）プロセスでＴＦＴを含む薄膜デバイス層を形成した。薄膜デバイス層の形成方法の一例を以下に説明する。
【００６３】
まず、第１基板１０１上にゲート電極４０２を形成するための導電膜を形成した。この導電膜には例えば厚さが１００ｎｍのモリブデン（Ｍｏ）膜を用いた。モリブデン膜の形成方法としては例えばスパッタリング法を用いた。そして上記導電膜を加工してゲート電極１０２を形成した。このゲート電極１０２は、一般的なフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングして形成した。次いで、ゲート電極１０２上を被覆するようにゲート絶縁膜１０３を形成した。ゲート絶縁膜１０３は、例えばプラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素（ＳｉＯ2）層、または酸化珪素（ＳｉＯ2）層と窒化珪素（ＳｉＮx）層との積層体で形成した。さらに連続的に非晶質シリコン層(厚さ３０ｎｍ〜１００ｎｍ)を形成した。
【００６４】
この非晶質シリコン層に波長３０８ｎｍのＸｅＣlエキシマレーザパルスを照射し熔融再結晶化し結晶シリコン層（ポリシリコン層）を作製した。このポリシリコン層を用いて、チャネル形成領域となるポリシリコン層１０４を形成し、その両側にｎ-型ドープ領域からなるポリシリコン層１０５、ｎ+型ドープ領域からなるポリシリコン層１０６を形成した。このように、アクティブ領域は高いオン電流と低いオフ電流を両立するためのＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造とした。またポリシリコン層１０４上にはｎ-型のリンイオン打込み時にチャネルを保護するためのストッパー層１０７を形成した。このストッパー層１０７は、例えば酸化珪素（ＳｉＯ2）層で形成した。
【００６５】
さらに、プラズマＣＶＤ法によって、酸化珪素（ＳｉＯ2）層、または酸化珪素（ＳｉＯ2）層と窒化珪素（ＳｉＮx）層との積層体からなるパッシベーション膜１０８を形成した。このパッシベーション膜１０８上に、各ポリシリコン層１０６に接続するソース電極１０９およびドレイン電極１１０を形成した。各ソース電極１０９およびドレイン電極１１０は例えばアルミニウムで形成した。
【００６６】
上記各ソース電極１０９およびドレイン電極１１０を結晶した後、素子を保護するためと平坦化を行うためにポリメチルメタクリル酸樹脂系の樹脂により保護膜１１１を形成した。保護膜１１１は、この次に形成する反射層１１２に凹凸がつくように、凹凸をつけ、またソース電極１０９と画素電極１１４が接続されるようにコンタクトホール１１１Ｃを形成した。その後、反射層１１２を形成した。この反射層１１２は、例えば、スパッタリングによって銀（Ａｇ）を堆積することで形成した。本第４実施例では、反射層１１２がそのまま画素電極となる。
【００６７】
次に、上記反射層１１２上にスペーサー（例えば柱状スペーサー）１１５を形成した。このスペーサー１１５は、例えばスピンコートにより全面にポリメチルメタクリル酸樹脂系の樹脂を形成（例えば塗布法による）した後、リソグラフィー技術により柱状に加工した。
【００６８】
上記画素とスペーサーとの位置関係は、前記図３および図４によって接着したのと同様なる構成を採用することができる。
【００６９】
以上の工程により、ガラス上に反射型のアクティブマトリックス基板が作製できた。また、今回は、ボトムゲート型ポリシリコンＴＦＴを作製したが、トップゲート型ポリシリコンＴＦＴやアモルファスＴＦＴでも同じように実施できる。
【００７０】
次に、第１基板１０１上の薄膜デバイス層１２１をプラスチック基板上に移載する。その製造方法は、前記第１実施例で説明したのと同様に行えばよい。
【００７１】
次に対向基板の製造方法を、図１６によって説明する。
【００７２】
図１６に示すように、基板４０１上に、後に行うフッ酸によるエッチングの基板４０１の保護層４０２を形成する。上記対向基板４０１には、例えば厚さ０．４〜１．１ｍｍ程度、例えば０．７ｎｍ厚のガラス基板を用いる。このガラス基板のかわりに石英基板を用いてもよい。上記保護層４０２は、フッ酸に耐えられる材料を用いて形成するもので、例えばモリブデン（Ｍｏ）薄膜を用い、例えば５００ｎｍの厚さに形成した。今回、モリブデン（Ｍｏ）薄膜の膜厚を５００ｎｍとしたが、フッ酸に耐えられるならば、厚さを適宜変更しても問題ない。この保護層４０２は、例えばスパッタリング法によって成膜することができる。その後、絶縁層４０３を形成する。この絶縁層４０３は、例えば酸化珪素（ＳｉＯ2）膜を５００ｎｍの厚さに成膜して形成する。この絶縁層４０３は、例えばプラズマＣＶＤ法によって成膜することができる。
【００７３】
次いで、カラーフィルター４０４を形成した。カラーフィルター４０４は、カラーレジストを全面に塗布した後、リソグラフィー技術でパターニングを行って形成した。このカラーフィルターの形成工程を３回行って、ＲＧＢの３色（赤、緑、青）を形成した。今回使用したカラーフィルター４０４では、赤のカラーフィルターの膜厚が１．０μｍ、緑のカラーフィルターの膜厚が０．７μｍ、青のカラーフィルターの膜厚が０．５μｍであった。
【００７４】
その後、上記カラーフィルター４０４を被覆する画素電極４０５を形成した。この画素電極４０４は、透明電極で形成され、例えばインジウムスズオキサイド（ＩＴＯ）により形成され、その形成方法としてはスパッタリング法が用いられる。なお、従来技術ならば、画素電極形成前に、カラーフィルター上を平坦化する平坦化層を形成するが、今回は形成していない。
【００７５】
前記図１５によって説明したように形成したアクティブ基板と前記図１６によって説明したように形成した対向基板をプラスチック基板に転写した。アクティブ基板は前記実施例１で説明したのと同様なる転写を行った。また対向基板は前記実施例２で説明したアクティブ基板の転写方法と同様なる転写を行った。すなわち、カラーフィルター４０４および画素電極４０５を第２実施例における薄膜デバイス層２２１として、第１接着層により第２基板を貼り付けた後、基板４０１をフッ酸溶液によりエッチング除去し、さらに保護層４０２を除去する。そして絶縁層４０３に第２接着剤を介してプラスチック基板を接着する。その後、第１接着層を除去することで第２基板を外す。このようにして、プラスチック基板に搭載されたカラーフィルター４０４を形成することができる。その後のセル工程は第１実施例で接着したのと同様である。
【００７６】
上記各実施例では、アクティブ基板および対向基板の両方に可撓性を有するプラスチック基板を用いたが、少なくともどちらか一方の基板が可撓性を有するプラスチック基板で形成されていれば、従来技術のようにカラーフィルター上を平坦化する平坦化膜を形成する必要がなくなり、本発明の構成を採用することができる。
【００７７】
上記各実施例では、液晶表示装置を構成する対向する一対の基板のうち少なくとも１方の基板が可撓性を有していて、各色のカラーフィルター上間に段差が生じている状態で、スペーサーはカラーフィルター上に形成された液晶駆動用電極上に直接形成されているため、カラーフィルター（液晶駆動用電極も含む）上に平坦化層を形成しなくとも、スペーサーを介してアクティブ基板と対向基板とを貼り合わせることができる。すなわち、可撓性を有している基板によって、カラーフィルター上の段差は吸収されるので、基板同士を貼り合わせることができるという利点がある。
【００７８】
このように、カラーフィルター上の段差を解消する平坦化層を形成しないことにより、平坦化層形成のためのコストを低減し、平坦化層を形成することによる透過率や反射率の劣化という不利益を解消することができる。これにより、液晶表示装置の光学特性の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の液晶表示装置の製造方法および液晶表示装置は、可撓性を有する基板で作られた液晶表示装置の製造方法および液晶表示装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る実施の形態を示した概略構成断面図である。
【図２】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を示した製造工程図である。
【図３】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係るスペーサーの配置例を示した平面レイアウト図である。
【図４】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係るスペーサーの配置例を示した平面レイアウト図である。
【図５】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を示した製造工程図である。
【図６】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を示した製造工程図である。
【図７】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を示した製造工程図である。
【図８】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を示した製造工程図である。
【図９】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を示した製造工程図である。
【図１０】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第２実施例を示した製造工程図である。
【図１１】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第２実施例を示した製造工程図である。
【図１２】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第２実施例を示した製造工程図である。
【図１３】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第２実施例を示した製造工程図である。
【図１４】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第３実施例を示した平面レイアウト図である。
【図１５】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第４実施例を示した製造工程図である。
【図１６】本発明の液晶表示装置およびその液晶表示装置の製造方法に係る第４実施例を示した製造工程図である。
【図１７】従来の液晶表示装置を示した概略構成断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１１…アクティブ基板、１２…対向基板、１３，１４…液晶駆動用電極、１５…スペーサー、１６…液晶層、１７…カラーフィルター
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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