JP2005148083A

JP2005148083A - 液晶パネルを有する表示装置

Info

Publication number: JP2005148083A
Application number: JP2003380649A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hirato; 伸一平戸
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】生産工程において静電チャックを用いても静電気による影響を受けず、また高湿環境下で使用してもシール部材から外側領域で腐食の起こらない液晶パネルを有する表示装置を提供する。
【解決手段】絶縁基板１１上に形成されたカラーフィルタ層１２を覆うように、絶縁基板１１の片側全面に対向電極膜１４を形成する。一方アレイ基板２上のシール部材３と接触している部分から外側の領域で、対向電極膜１４に対向する領域に、絶縁層２５を介して導電層２６を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は液晶パネルを有する表示装置に関し、より詳細には、生産工程において静電チャックを用いても静電気による影響を受けず、また高湿環境下で使用してもシール部材から外側領域で腐食の起こらない液晶パネルを有する表示装置に関するものである。

液晶パネルの製造工程において、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間隙に液晶材料を封入する方法として真空方式が一般に採用されていた。この真空方式とは次のよう方式である。まず、カラーフィルタ基板とアレイ基板とを貼り合わせる。この貼り合わせた基板には複数の液晶パネルが同時に形成されているので、張り合わせ基板から個々の液晶パネルを切断、分離する。次に、液晶パネルと液晶材料を入れた容器とを気密装置に入れ、気密装置内を真空に引く。液晶パネルの間隙が真空に達したら液晶パネルの注入口を液晶材料に浸した後、装置内を窒素ガスなどで大気圧に戻す。これにより、毛細管現象と圧力差によって液晶パネルの間隙内に液晶材料が充填される。

ところが液晶パネルの大型化に伴い前記真空方式では、液晶パネルの間隙への液晶材料の円滑な充填が行えず、また十分な位置合わせ精度が得られず、高品位な大型液晶パネルを効率的に生産することが困難となってきた。このため、液晶材料の封入方式として新たに滴下方式が採用されるようになってきた。この滴下方式は、カラーフィルタ基板とアレイ基板とを貼り合わせる前に、液晶材料を一方の基板上に滴下しておき、その後前記２つの基板を貼り合わせるというものである（例えば特許文献１）。

図６に、滴下方式における基板貼り合わせに用いる装置の概説図を示す。この装置では、載置台５と、これに対向する上方に上下移動可能に取り付けられた、静電チャック４２を備えた吸着板４１とが真空槽６内に配設されている。そして、液晶材料（不図示）が滴下されたアレイ基板２を載置台５上に載せ、他方シール部材３が描画されたカラーフィルタ基板１を静電チャック４２で吸着して吸着板４１で支持し、アレイ基板２上に位置させる。真空槽６内を真空に引いた後、吸着板４１を下方に移動させ加圧してカラーフィルタ基板１とアレイ基板２とを貼り合わせる。次に、シール部材３に紫外線を照射してシール部材３を硬化させ、２つの基板をしっかりと接合させる。

ここで、カラーフィルタ基板１を吸着保持するために静電チャック４２を用いているのは次の理由による。従来用いられてきた真空方式では、２つの基板の貼り合わせを大気圧下で行うことができるため、カラーフィルタ基板の吸着保持には一般に真空チャックを用いていた。しかし、滴下方式では真空槽内でカラーフィルタ基板を吸着保持しなければならならず真空チャックを使用できない。

しかし、カラーフィルタ基板の絶縁基板として通常使用されているガラス基板は誘電体であるので、カラーフィルタ基板を静電チャックで吸着保持した場合、カラーフィルタ基板が帯電する。図７に図６の部分断面図を示す。静電チャック４２の表面に正負の電荷が交互に発生されると、これに対向するガラス基板（絶縁基板）１１で分極が起こり、静電チャック４２の表面電荷と逆極性の電荷は静電チャック側に移動する。これによりガラス基板１１は静電チャック４２に吸着・保持される。一方、静電チャック４２の表面電荷と同極性の電荷はガラス基板１１の静電チャック４２と反対側に移動する。ガラス基板表面の対向電極膜１４が形成されている部分では、静電分極による前記電荷はこの対向電極膜１４によって除去されるが、対向電極膜１４が形成されていない、ガラス基板１１の周縁部では、前記電荷はそのまま残存する。このため、カラーフィルタ基板１がアレイ基板２に接近すると、カラーフィルタ基板１表面の電荷がアレイ基板２表面の配線２２などに移動し、アレイ基板２に形成されているトランジスタ２３などを破壊するといった問題が生じていた。それで、カラーフィルタ基板１の静電気を除去するために、カラーフィルタ基板１１の周縁部などの非表示領域に透明導電膜や導電性のブラックマトリックスを形成することが提案されている（例えば特許文献２）。

また、カラーフィルタ基板のシール部材の外側にブラックマトリックスを形成したときに生じるブラックマトリックスの腐食を防止するために、アレイ基板における配線の一部の上に、絶縁膜を介して電解調整用電極膜を形成してブラックマトリックスとの間に生じる電界を調整することが提案されている（特許文献３）。
特開２０００−６６１６３号公報（第９頁、図３、図４）特開２００１−１４７３１４号公報（特許請求の範囲、第３頁右欄、図１、図２）特開平０９−３１１３３０号公報（特許請求の範囲、第５頁左欄、図１）

しかしながら、非表示領域に透明電極膜や導電性のブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタ基板を用いて液晶パネルを作製し、これを例えば高湿環境下で使用した場合、シール部材から外側のカラーフィルタ基板とアレイ基板との間隙に空気中の水分が付着し、これに前記基板間の電位差が加わって、前記の透明電極膜やブラックマトリックス、配線に腐食（一種の電食）が生じる。このため液晶パネルの信頼性が著しく低下する。

また、非表示領域に導電性のブラックマトリックスを形成した場合には、遮光領域が多くなり光硬化性のシール部材が使用できないという問題が生じる。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、生産工程において静電チャックを用いても静電気による影響を受けず、また高湿環境下で使用してもシール部材から外側領域で腐食の起こらない液晶パネルを有する表示装置を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明によれば、第１絶縁基板上に形成されたカラーフィルタ層とこれを覆うように形成された対向電極膜とを有するカラーフィルタ基板と、第２絶縁基板上に複数の薄膜トランジスタが配列され、前記カラーフィルタ基板と所定の間隙で対向配置されたアレイ基板と、前記対向配置された前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板の外周部を封着するシール部材と、前記間隙に封入される液晶材料とを備えた液晶パネルを有する表示装置であって、前記対向電極膜を前記第１絶縁基板の片側全面に形成すると共に、前記アレイ基板上のシール部材と接触している部分から外側の領域で、前記対向電極膜に対向する領域に、絶縁層を介して導電層を形成したことを特徴とする液晶パネルを有する表示装置が提供される。

本発明の液晶パネルを有する表示装置では、使用するカラーフィルタ基板の対向電極膜を第１絶縁基板の片側全面に形成したので、生産工程においてカラーフィルタ基板を静電チャックによって吸着・保持しても静電気に起因する問題は発生しない。また、アレイ基板上の、シール部材と接触している部分から外側の領域で、対向電極膜に対向する領域に、絶縁層を介して導電層を形成したので、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に電位差がなくなり、液晶パネルを有する表示装置を高湿環境下で使用しても、空気中の水分に起因する腐食は発生しない。

以下、本発明の表示装置に用いる液晶パネルについて図に基づいて説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、カラーフィルタ基板及びアレイ基板の概略平面図を示す。同図（ａ）はアレイ基板２の概略平面図である。このアレイ基板２では、長方形状のガラス基板（第２絶縁基板）２１の表面に、複数の薄膜トランジスタ（不図示）がマトリックス状に配列された表示部２４が形成され、この表示部２４を取り囲むように絶縁層２５（図２に図示）を介して導電層２６が形成されている。そして各薄膜トタンジスタを作動させるためのゲート配線及びデータ配線などの配線２２が、ドライバ（不図示）などと接続するために絶縁層２５を横切ってガラス基板２１の縁辺まで延設されている。

一方、同図（ｂ）はカラーフィルタ基板１の概略平面図である。このカラーフィルタ基板１の、前記アレイ基板２の表示部２４に対向する部分には、カラーフィルタ層（図２に図示）１２が形成されている。そしてカラーフィルタ層１２を含むガラス基板（第１絶縁基板）１１の片側表面全体を対向電極膜１４で覆っている。カラーフィルタ層１２が形成されたカラーフィルタ形成領域を取り囲むようにシール部材３で土手が形成されている。カラーフィルタ基板１とアレイ基板２とを貼り合わせたとき、シール部材３は、アレイ基板２に形成された導電層２６上面に接触する。図２に、静電チャックを用いて、カラーフィルタ基板１とアレイ基板２とを貼り合わせるときの部分状態図を示す。

カラーフィルタ基板１の下面側にカラーフィルタ層１２が形成され、下面全体に対向電極膜１４が形成され、対向電極膜１４上にはシール部材３が形成されている。アレイ基板２の配線２２と対向するカラーフィルタ基板１表面には必ず対向電極膜１４が形成されているので、図に示すように、カラーフィルタ基板１が静電チャック４２で吸着・保持されたときに静電分極によって発生し、ガラス基板１１のアレイ基板側面に移動する電荷は、対向電極膜１４によって除去される。しかも、薄膜トランジスタ２３の形成領域および配線２２に対向するカラーフィルタ基板１の部分には必ず対向電極膜１４が形成されているので、カラーフィルタ基板１をアレイ基板２に接近させても、前記電荷によるアレイ基板２上の薄膜トランジスタ２３の破壊といった問題は確実に防止される。

そして図３に示すように、カラーフィルタ基板１とアレイ基板２とがシール部材３によって接合される。このときカラーフィルタ基板１に形成されたシール部材３は、アレイ基板２の導電層２６の上面に接着する。そして紫外線照射によってシール部材３が硬化されて両基板はしっかりと接合される。このようにして作製された液晶パネルの前駆体は、ドライバ（不図示）の接続領域を確保するため、カラーフィルタ基板１の周縁部が切断除去されて液晶パネルとされる。このとき同図に示すように、アレイ基板２上に形成されている絶縁層２５と導電層２６の外周端が、カラーフィルタ基板１の切断端面Ｆよりも外側に位置するようにする。すなわち、液晶パネルとしたときに、シール部材３から外側のカラーフィルタ基板１とアレイ基板２との対向面には、いずれも導電性の対向電極膜１４と導電層２６が形成されているようにする。これにより両基板間に電位差は生じず、液晶パネルが高湿環境下で使用され、基板間の隙間に水分が吸着されたときでも対向電極膜１４の腐食は起こらなくなる。なお、アレイ基板２上に絶縁層２５を介して形成する導電層２６の内方側端位置は、図４に示すように少なくともシール部材３と接触する位置であればよい。

次に本発明の表示装置に用いられる液晶パネルの作製について説明する。まずカラーフィルタ基板１の作製は、ガラス基板１１上にブラックマトリックス及び赤、緑、青のカラーレジストを塗布しパターンニングによってカラーフィルタ層１２を形成する。次に、カラーフィルタ層１２を覆うように、ガラス基板１１の片側全面に対向電極膜としてのＩＴＯ膜１４をスパッタリングで蒸着しカラーフィルタ基板１を作製する。そして、ブラックマトリックス上にフォトスペーサ材を形成して最終的なカラーフィルタ基板とする。

一方、アレイ基板２も従来公知の製法で作製される。図５の断面構造を有するＴＦＴアレイ基板の作製例を説明する。ガラス基板２１上にゲート信号線とゲート電極５２を形成する。これらの表面には必要により陽極酸化膜を形成する。次に、ゲート絶縁膜５３、半導体層５４、チャンネル保護層５５、ソース電極５６ａ、ドレイン電極５６ｂを順に形成する。次に、ソース信号線および接続電極としてのＩＴＯ膜５７ａ、５７ｂおよび金属層６０ａ，６０ｂをスパッタリングで順に蒸着しパターニングを行って形成する。

次に、絶縁性樹脂膜５８を形成する。このとき、シール部材３と接触する部分から外側に絶縁層２５を同時に形成する。ここで絶縁性樹脂膜５８および絶縁層２５を形成する樹脂材料としては例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。絶縁性樹脂膜５８および絶縁膜２５の膜厚としては数μｍ程度が望ましい。そして次に、絶縁性樹脂膜５８および絶縁層２５の上に画素電極膜５９および導電層２６をそれぞれスパッタリングにより蒸着しパターニングを行って形成する。

ガラス基板上にブラックマトリックス及び赤、緑、青のカラーレジストを塗布しパターンニングによってカラーフィルタ層を形成した。そして、カラーフィルタ層を覆うように、ガラス基板の片側全面に対向電極膜としてのＩＴＯ膜をスパッタリングで蒸着した。そして、ブラックマトリックス上にフォトスペーサ材を形成して最終的なカラーフィルタ基板を得た。この作製したカラーフィルタ基板を静電チャックで吸着保持し、カラーフィルタ基板下面のシール部材から外方部分の表面電位を測定した。この結果、実施例１のカラーフィルタ基板の表面電位は６０〜８０ｅＶと、従来のカラーフィルタ基板（表面電位：−２００〜９００ｅＶ）に比べ格段に低い値であった。なお、静電チャックの配線電位条件は±２ＫＶとした。

一方、複数のＴＦＴを形成したガラス基板上の、シール部材と接触する部分から外側の領域に絶縁層を介して導電層を形成してアレイ基板とした。そして、アレイ基板上に液晶材料を描画した後、カラーフィルタ基板とアレイ基板とをシール部材によって接合して液晶パネルとし、これを高湿環境下で使用して対向電極膜および導電層に腐食が発生したかどうかを目視により観察した。この結果、実施例１の液晶パネルを高湿環境下で使用しても対向電極膜および導電層に腐食は見られなかった。

本発明で使用するカラーフィルタ基板及びアレイ基板の各平面図である。図１のカラーフィルタ基板とアレイ基板を貼り合わせる時の状態図である。本発明の液晶パネルの一例を示す断面図である。本発明の液晶パネルの他の例を示す断面図である。本発明で使用するアレイ基板の一部断面図である。滴下式の液晶材料封入を行う装置断面図である。従来の基板貼り合わせ示す断面図である。

符号の説明

１カラーフィルタ基板
２アレイ基板
３シール部材
１１ガラス基板（絶縁基板）
１２カラーフィルタ層
１３ブラックマトリックス層
１４対向電極膜
１５開口部
１６絶縁性樹脂層
２１ガラス基板（絶縁基板）
２２配線
２３薄膜トランジスタ
２４表示部
２５絶縁層
２６導電層
４２静電チャック
５８絶縁性樹脂膜
５９画素電極膜

Claims

第１絶縁基板上に形成されたカラーフィルタ層とこれを覆うように形成された対向電極膜とを有するカラーフィルタ基板と、第２絶縁基板上に複数の薄膜トランジスタが配列され、前記カラーフィルタ基板と所定の間隙で対向配置されたアレイ基板と、前記対向配置された前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板の外周部を封着するシール部材と、前記間隙に封入される液晶材料とを備えた液晶パネルを有する表示装置であって、
前記対向電極膜を前記第１絶縁基板の片側全面に形成すると共に、前記アレイ基板上のシール部材と接触している部分から外側の領域で、前記対向電極膜に対向する領域に、絶縁層を介して導電層を形成したことを特徴とする液晶パネルを有する表示装置。