JP2005208185A - 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維布が含有されるプラスチック基板の繊維が重なる部分とそれ以外の部分との明るさの違いを、繊維の軸と偏光板の光軸とを同軸とすることで解消し、正常な表示を可能とする。
【解決手段】対向する１対のアクティブ基板１１と対向基板１２との少なくとも一方に液晶駆動用電極（図示せず）が形成され、前記基板間に設けたスペーサー（図示せず）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（液晶層１３）が封止された液晶表示装置１において、前記一対の基板の少なくとも一方の基板として、例えばアクティブ基板１１が繊維布１６を含有している樹脂基板であり、前記一対の基板の少なくとも一方の外側、例えば両側に第１、第２偏光板１４、１５が備えられ、前記繊維布１６の繊維の軸と前記第１偏光板１４の光軸とが同軸であるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂基板を用いる液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に関するものである。

近年、薄膜デバイスは、使用機器の小型化の影響を受けて、薄型化、軽量化、堅牢化に対する要求を受けている。しかしながら、液晶表示デバイスに使われる薄膜デバイスは、高温、真空という環境で作製されるために、製造に使われる基板に制限がある。例えば、薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置では、１０００℃の温度に耐える石英基板、５００℃の温度に耐えるガラス基板が使われている。これらの基板の薄型化も検討されているが、石英基板、ガラス基板を用いる限り、基板の剛性が低下することを考慮して基板サイズを縮小せざるを得ず、それによって生産性が低下する。また、基板が薄くなれば堅牢さも急激に低下するため、実用上の問題点となる。

このように、製造基板に要求されている性能と実際に使用する際に求められている性能とが異なる。また、薄型、軽量、堅牢化が可能なプラスチック基板上に直接、薄膜トランジスタを作製しようという試みもある。この場合、アクティブ素子を用いないパッシブ方式の液晶表示装置は、モノクロ型で量産化されているが、薄膜トランジスタや薄膜ダイオードを使用するアクティブ方式の液晶表示装置は、基板の耐熱温度の点から困難さが高い。

そこで、耐熱温度の高い製造基板上に形成した薄膜デバイスを実使用基板に転写する技術が検討されている。転写する方法としては、剥離層を設けてデバイス作製後に剥離層から剥離する方法（例えば、特許文献１参照。）や、エッチングによりガラス基板を除去してしまう方法（例えば、特許文献２参照。）などが検討されている。これらの方法を使用することによって、プラスチック基板上に薄膜デバイスを形成することが可能となる。

しかしながら、膨張係数の高い通常のプラスチック基板に薄膜デバイス層を形成すると、主に無機層で形成されている薄膜デバイス層とプラスチック基板の膨張係数が違うため、形成後に加熱すると、反るという問題がある。また、反った状態でさらに温度を上げると、薄膜層にクラックが入って破壊することもある。そのため、薄膜デバイス層をプラスチック基板上に形成するためには、膨張係数の低いプラスチック基板を使用しなければならない。

しかしながら、膨張係数の低いプラスチック基板は、非常に高価であったり、ポリイミドのように着色されているものがあり、透過型の液晶表示装置に使用できないという問題がある。

図１４（ａ）の平面レイアウト図および図１４（ｂ）の斜視図に示すように、膨張係数の低いプラスチック基板５０１中に繊維布５０２を含有したものが知られている（例えば、特許文献３、４参照。）。繊維布５０２としてはガラスクロスやポリイミドクロス、金属クロスなどが用いられていて、その中でもガラスクロスが最も多く用いられている。ガラスクロスと透明な樹脂を用いた場合、透明なプラスチック基板を作製することができ、そのプラスチック基板は透過型の液晶表示装置にも使用できる。ガラスクロスを含有するプラスチック基板５０１は、液体状の樹脂にガラスクロスを含有させ、加熱、光照射または溶剤を揮発させることによって、樹脂を硬化させて作製する。ガラスクロスとしては、縦横の線膨張係数を同じにするため、また強度が強くコストが安いことから、一般的には図１４（a）に示すように格子状の平織りが用いられる。この場合、糸（繊維束）５０３と隣接する糸（繊維束）５０３との間には、樹脂が存在しており、樹脂のみの部分と繊維布５０２が入っている部分とが存在することになる。このようにして作製されたプラスチック基板５０１の線膨張係数は、面内方向で１５ｐｐｍ／Ｋ以下とすることが可能である。

特開平１０−１２５９３０号公報 特開２００３−６８９９５号公報 特開平１１−２８１２号公報 特開２００３−２０２８１６号公報

解決しようとする問題点は、ガラス繊維を含有するプラスチック基板を用いた場合、プラスチック基板を形成する樹脂が硬化する時に、図１５に示すように、ガラス繊維の重なり部（図面の丸印の部分）において、樹脂に応力がかかり、その部分の樹脂が複屈折を持つという問題がある点である。例えば、ガラス繊維入りのプラスチック基板を使用した液晶表示装置の光透過の概略を図１６〜図１７によって説明する。図１６〜図１７では、ノーマリーホワイトモードで、ＴＮ液晶に電圧をかけ黒表示をしようとしている状態を示す。

図１６は、ガラス繊維入りのプラスチック基板の領域の中で、ガラス繊維の重なり部分でない領域の光透過状態を示している。この領域は、複屈折を持たないため、バックライトから出た光は、第１偏光板５６０で直線偏光に変化し、そのままアクティブ基板５１０、液晶層５２０、対向基板５３０と透過して第２偏光板５７０まで到達し、第２偏光板５７０により完全に遮断され光を通さない。

図１７は、ガラス繊維の重なり部分で、複屈折の光軸と偏光板の軸が同軸ではない場合の光透過状態を示している。この場合は、バックライトから出た光は、第１偏光板５６０で直線偏光に変化し、直線偏光が複屈折の持つアクティブ基板５１０、液晶層５２０、対向基板５３０で楕円偏光に変わるため、第１偏光板５６０から第２偏光板５７０まで光が透過する。これにより、ガラス繊維が重なる部分とそれ以外の部分で明るさが違うという問題が起きる。また、黒以外の階調においても、ガラス繊維が重なる部分とそれ以外の部分の明るさが違うという問題が起きる。そのため、液晶表示装置として正常な表示ができない。

本発明の液晶表示装置は、対向する１対の基板の少なくとも一方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、前記一対の基板の少なくとも一方の基板が繊維布を含有している樹脂基板であり、前記一対の基板の少なくとも一方の外側に偏光板が備えられ、前記繊維の軸と前記偏光板の光軸とが同軸であることを最も主要な特徴とする。

本発明の液晶表示装置は、対向する１対の基板の少なくとも一方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の製造方法において、前記一対の基板の少なくとも一方の基板に繊維布を含有している樹脂基板を用い、前記一対の基板の少なくとも一方の外側に偏光板を配設し、前記繊維の軸と前記偏光板の光軸とを同軸とすることを最も主要な特徴とする。

本発明者は、ガラス繊維の重なり部分の解析を行った結果、プラスチック基板の樹脂部分にかかる応力が、ガラス繊維の方向に沿っていることを見出し、それに基づいて、複屈折の光軸は、必ずガラス繊維方向となることを見出した。この知見に基づいて、本発明は成されている。すなわち、本発明の液晶表示装置およびその製造方法では、一対の基板の少なくとも一方の基板に繊維布を含有している樹脂基板を用い、一対の基板の少なくとも一方の外側に偏光板を備え、繊維の軸と偏光板の光軸とが同軸であるため、複屈折の光軸と偏光板の軸を同軸にすることができるので、複屈折の影響を排除し、ガラス繊維の重なり部分で、それ以外の部分と同じ正常表示が可能になるという利点がある。そのため、安価なガラスクロス入りのプラスチック基板を使用することができ、液晶表示装置の製造コストが安くなる。なお、ここでいう同軸とは、偏光板の光軸と繊維の少なくとも一つの軸が平行であることを示している。

プラスチック基板中にガラス繊維を含む場合、そのガラス繊維の重なり部分において、プラスチック基板を構成する樹脂に応力がかかり、その部分の樹脂が持つ複屈折の影響を排除するという目的を、対向する１対の基板の少なくとも一方に液晶駆動用電極が形成され、その基板間に設けたスペーサーにより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、上記一対の基板の少なくとも一方の基板が繊維布を含有している樹脂基板であり、上記一対の基板の少なくとも一方の外側に偏光板が備えられ、上記繊維の軸と前記偏光板の光軸とが同軸とすることで、ガラス繊維の重なり部分で、それ以外の部分と同じような正常表示を実現した。

次に、具体的に本発明の液晶表示装置およびその製造方法に係る実施の形態例を、図１の模式断面図および図２の概略構成図によって説明する。この図２では、ノーマリーホワイトモードで、ＴＮ液晶に電圧をかけ黒表示をしようとしている状態を示す。

図１に示すように、対向する１対の基板、すなわち、アクティブ基板１１と対向基板１２とを対向して設けて、その少なくとも一方に液晶駆動用電極（図示せず）を形成し、その基板間に設けたスペーサー（図示せず）により基板間の間隔を保って形成された空間に液晶層１３を封止した液晶表示装置１である。上記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板には繊維布を含有している樹脂基板を用いている。図面の構成では一例として、アクティブ基板１１に繊維布１６が含有されている。この繊維布１６は、格子状の平織りの構造を成すもので、アクティブ基板１１の主面内において、アクティブ基板１１の厚み方向に見て、アクティブ基板１１を構成する樹脂のみが存在する領域と、樹脂と繊維布１６とが存在する領域とを有するものであり、例えば繊維布１６としては、ガラスクロスやポリイミドクロス、金属クロスなどを用いる。より好ましくは、ガラスクロスを用いる。また、図示はしないが、上記対向基板１２に繊維布が含有された樹脂基板を用いることもできる。さらに、上記一対の基板の少なくとも一方の外側には偏光板を備える。図面では、アクティブ基板１１の外側に第１偏光板１４を設け、対抗基板１２の外側に第２偏光板１５を設け、しかも上記繊維の軸（言い換えれば、複屈折の光軸）と第１偏光板１４の偏光軸とを同軸方向に配置する。

上記液晶表示装置の光透過の概略を図２によって説明する。図２に示すように、複屈折の光軸と第１偏光板１４の軸が同軸の場合、第１偏光板１４を通過した直線偏光は、複屈折を持つアクティブ基板１１においても楕円偏光には変わらず、直線偏光のまま通過する。そのため光は第２偏光板１５を通過できず、液晶表示装置としては、前記図１５によって説明したのと同様な表示動作となる。すなわち、ガラス繊維入りのプラスチック基板の領域中で、ガラス繊維の重なり部分でない領域は、複屈折を持たないため、バックライトから出た光は、第１偏光板１４で直線偏光に変化し、そのまま第２偏光板１５まで到達し、第２偏光板１５により完全に遮断され光を通さない。黒以外の階調においても同様にガラス繊維の重なり部分と他の部分は、同じ表示動作が可能となり液晶表示装置として正常な表示が可能となる。

本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を、図３〜図８によって説明する。本実施例では、プラスチック基板に透過型液晶用のアクティブ基板を作製した。

まず、薄膜デバイス層の形成方法を図３によって説明する。図３に示すように、第１基板１０１上に、後に行うフッ酸によるエッチング時における第１基板１０１の保護層１０２を形成する。上記第１基板１０１には、例えば厚さ０．４ｍｍ〜１．１ｍｍ程度、例えば０．７ｍｍ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１０２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）層を用い、例えば５００ｎｍの厚さに形成した。今回、モリブデン層の膜厚を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。このモリブデンの保護層１０２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１０３を形成する。この絶縁層１０３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１０３は、例えばプラズマＣＶＤ法によって成膜することができる。

次に、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。

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１０３上にゲート電極１０４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１０４に形成した。このゲート電極１０４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１０４上を被覆するようにゲート絶縁膜１０５を形成した。ゲート絶縁膜１０５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（ＳｉＮ_x）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。

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１０６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１０７、ｎ⁺型ドープ領域からなるポリシリコン層１０８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１０６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１０９を形成した。このストッパー層１０９は、例えば酸化珪素（ＳｉＯ₂）層で形成した。

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（ＳｉＮ_x）層との積層体からなるパッシベーション膜１１０を形成した。このパッシベーション膜１１０上に、各ポリシリコン層１０８に接続するソース電極１１１およびドレイン電極１１２を形成した。各ソース電極１１１およびドレイン電極１１２は例えばアルミニウム、アルミニウム合金、高融点金属等の導電性材料で形成した。

各ソース電極１１１およびドレイン電極１１２形成した後、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。カラーフィルター１１３には、ソース電極１１１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。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。次に、平坦化を行うために保護膜１１４を形成した。保護膜１１４は例えばポリメチルメタクリル酸樹脂系の樹脂により形成した。また保護膜１１４には、ソース電極１１１と液晶駆動用電極とが接続されるようにコンタクトホール１１４Ｃを形成した。その後、ソース電極１１１に接続する画素電極１１５を形成した。この画素電極１１５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。

以上の工程により、第１基板１０１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。

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。

図４（１）に示すように、第１基板１０１上に保護層１０２、絶縁層１０３、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、その上に保護層１０２から薄膜デバイス層１２１が形成された第１基板１０１の薄膜デバイス層１２１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。

次に、図４（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（ＨＦ）１２５に浸漬して、第１基板１０１のエッチングを行った。このエッチングは、保護層１０２である酸化アルミニウム層がフッ酸１２５にエッチングされないため、このエッチングは保護層１０２で自動的に停止する。ここで用いたフッ酸１２５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１２５の濃度とエッチング時間は、第１基板１０１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。

上記フッ化水素酸１２５によるエッチングの結果、図５（３）に示すように、第１基板１０１〔前記図４（２）参照〕が完全にエッチングされ、保護層１０２が露出される。

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５（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５（４）に示すように、この混酸は第１絶縁層１０３である酸化珪素をエッチングしないため、第１絶縁層１０３で自動的にエッチングが停止する。

次に、図５（５）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、すなわち絶縁層１０３表面に、第２接着層１２６を形成した。第２接着層１２６には例えば紫外線硬化型接着剤を用いた。

続けて、上記第２接着層１２６に第３基板１２７を貼り付けた。第３基板１２７には繊維布１２８が含有されており、例えば第３基板１２７には、ガラスクロス入りプラスチック基板を用いた。上記プラスチック基板は、酸化ケイ素を主成分とするガラスクロスを含んだエポキシ樹脂で構成されている。ガラスクロスは以下のように形成される。例えば、直径１μｍ〜２０μｍ程度の細いガラス線を数本から数十本束ねて直径１０μｍ〜３００μｍの一本の糸とする。今回は、直径約１００μｍの糸を使用した。この糸を平織りにして形成される。平織りのため、縦糸と横糸とが直交している。これにより、基板の線膨張係数は、基板面内の縦方向と横方向とで等しくなる。今回使用した基板の線膨張係数は１３ｐｐｍ／Ｋである。無機薄膜層との熱膨張率差を考えると３０ｐｐｍ以下、望ましくは１５ｐｐｍ以下がよい。基板の厚さは、１０μｍ〜５００μｍが望ましく、今回は基板の厚さは２００μｍである。その後、紫外線を照射して第２接着層１２６を硬化させた。

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１２３〔前記図４（１）参照〕を溶かして第２基板１２４〔前記図４（１）参照〕を外した。その結果、図６（６）に示すように、繊維布１２８を含有する第３基板１２７上に第２接着層１２６、絶縁層１０３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）１００を得た。

次に、対向基板の製造例を、図７の概略構成断面図によって説明する。

図７に示すように、対向基板１３０としては、プラスチック基板１３１を用意し、さらに上記プラスチック基板１３１側の全面に透明電極１３２を形成したものである。この透明電極１３２には、例えばＩＴＯ（インジウムスズオキサイド）を用いた。このＩＴＯ膜は、例えばスパッタ法により成膜した。

次に、図８に示すように、上記対向基板１３０とアクティブ基板１００とに図示はしないが配向膜（例えばポリイミド膜）を塗布してラビング処理を行う配向処理を行った。ラビング方向は、アクティブ基板１００に含有されているガラス繊維の一方向にラビングを行い、対向基板１３０とアクティブ基板１００とで互いに直交するように行った。

次に、アクティブ基板１００にはシール剤（図示せず）を塗布し、対向基板１３０には多数のスペーサー（図示せず）を散布した。

そして、アクティブ基板１００と対向基板１３０とを張り合わせた後、例えば１ｋｇ／ｃｍ²で加圧しながら紫外線を照射してシール剤を硬化させた。次に、レーザー加工によりパネルの大きさに切断した後、注入口（図示せず）から液晶１５０を注入して、注入口をモールド樹脂で覆い、モールド樹脂を硬化させ、液晶表示パネルを作製した。今回は液晶にはＴＮ液晶を用いた。

上記液晶表示パネルの両側、すなわち、アクティブ基板１００の外側に第１偏光板１６０を貼り付けるとともに、対向基板１３０の外側に第２偏光板１７０を貼り付けて、液晶表示装置とした。第１、第２偏光板１６０、１７０は、前記図２によって説明したのと同様に、偏光軸が互い直交する（垂直になる）ように貼り合わせた。今回は、ノーマリーホワイトモードとしたが、ノーマリーブラックモードにするには、２枚の偏光板を垂直にするまたはアクティブ基板と対向基板のラビングを並行にするなどの変更を行えばよい。なお、偏光板の軸とラビング方向を上記のようにクロス軸に合わせれば、クロス軸は、基板に対してどのような角度で入っていてもよく、その場合、視野角などが改善する場合もある。

上記工程により作製した液晶表示装置は、基板の線膨張係数が低いため、温度を上げてもクラック等は発生しない。また、ガラスクロス入りプラスチック基板だが、ガラス繊維の繊維方向と偏光板の光軸が同じ方向であるため、繊維が重なった部分も重なってない部分と同じ表示となる。

本発明は、本発明者により見出されたガラス繊維の重なり部分の解析の結果、すなわち、プラスチック基板の樹脂部分にかかる応力が、ガラス繊維の方向に沿っていることを見出したことに基づいて、複屈折の光軸は、必ずガラス繊維方向となるということによる。この知見に基づいて、本発明は成されており、本発明の液晶表示装置およびその製造方法では、一対の基板の少なくとも一方の基板、第１実施例ではアクティブ基板１００に繊維布１２８を含有している樹脂製の第３基板１２７を用い、アクティブ基板１００および対向基板１３０のそれぞれの外側に第１、第２偏光板１６０、１７０を備え、繊維の軸と偏光板の光軸とが同軸であるため、複屈折の光軸と第１偏光板１６０の軸を同軸にすることができるので、複屈折の影響を排除し、ガラス繊維の重なり部分で、それ以外の部分と同じ正常表示が可能になるという利点がある。そのため、安価なガラスクロス入りのプラスチック基板を使用することができ、液晶表示装置の製造コストが安くなる。

本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第２実施例を、図９〜図１１の断面図によって説明する。第２実施例では、プラスチック基板上に反射型液晶用のアクティブ基板を作製した。

まず、薄膜デバイス層の形成方法を図９によって説明する。図９に示すように、第１基板２０１上にアモルファスシリコン層２０２を形成する。上記第１基板２０１には、例えば厚さ０．４ｍｍ〜１．１ｍｍ程度、例えば０．７ｍｍ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。また上記アモルファスシリコン層２０２の膜厚は、例えば５０ｎｍとした。この膜厚は１０ｎｍ〜１μｍであるならば問題はない。アモルファスシリコン層２０２の成膜方法は、プラズマＣＶＤ法を用いた。プラズマＣＶＤ法では、アモルファスシリコン層２０２中に、水素を多く含むように、また製造途中で薄膜デバイス層が剥がれない限りの低温が望ましい。今回は１５０℃にて成膜を行った。また、低圧ＣＶＤ法、大気圧プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ法、スパッタ法によりアモルファスシリコン層２０２を成膜しても問題はない。

次いで、上記アモルファスシリコン層２０２上に保護絶縁層２０３を成膜する。この保護絶縁層２０３は、例えば１００ｎｍの厚さに形成した。この保護絶縁層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。

その後、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。

まず、第１基板２０１上にアモルファスシリコン層２０２を介して形成された保護絶縁層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（ＳｉＮ_x）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。

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。

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（ＳｉＮ_x）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、アルミニウム合金、高融点金属等の導電性材料で形成した。

ソース電極２１１およびドレイン電極２１２形成した後、素子を保護するためと平坦化を行うために保護層２１３を形成した。保護層２１３は、例えばポリメチルメタクリル樹脂系の材料で形成される。そして、保護層２１３は、次工程で保護層２１３上に形成される反射層表面に凹凸が形成されるように、上記保護層２１３表面が凹凸となるように形成される。次いで、通常のコンタクトホールの形成技術によって、保護膜２１３に、ソース電極２１１と後に形成される液晶駆動用電極とが接続されるようにコンタクトホール２１３Ｃを形成した。その後、上記保護層２１３表面およびコンタクトホール２１３Ｃ内面に、反射層２１４を形成した。この反射層２１４は、例えばスパッタリングによって銀（Ａｇ）を堆積して形成した。

上記反射層２１４を形成後、カラーフィルター２１５を形成した。これは、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。次いで、カラーフィルター２１５に、ソース電極２１１と後に形成され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２１５Ｃ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。

その後、上記カラーフィルター２１５表面およびコンタクトホール２１５Ｃ内面に画素電極２１６を形成した。この画素電極２１６は、例えばインジウムスズオキサイド（ＩＴＯ）を、例えばスパッタリングによって堆積して形成した。したがって、画素電極２１６はソース電極２１１に接続して形成される。

以上の工程により、ガラス基板からなる第１基板２０１上に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。

次に、第１基板２０１上の薄膜デバイス層をプラスチック基板上に移載する工程を説明する。

図１０（１）に示すように、第１基板２０１上にアモルファスシリコン層２０２、保護絶縁層２０３を介して形成されている薄膜デバイス層２２１に、第１接着剤２２２を介して第２基板２２３を貼り付ける。この第２基板２２３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２２３にガラス基板を用いてもよい。または、第２基板２２３上に第１接着剤２２２を形成して、その上にアモルファスシリコン層２０２から薄膜デバイス層２２１までが形成された第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２２２には、例えばホットメルト接着剤を用いた。

次に、ガラス基板からなる第１基板２０１側からキセノン塩素（ＸｅＣｌ）エキシマレーザー光を照射した。ガラスは上記エキシマレーザー光を透過させるため、レーザー光は、アモルファスシリコン層２０２で吸収される。アモルファスシリコン層２０２に紫外線が吸収されると水素が発生し、アモルファスシリコン層２０２を境として薄膜デバイス層２２１と第１基板２０１との分離が起きる。この技術の詳細は、特開平１０−１２５９３０号公報に開示されている。その結果、図１０（２）に示すように、保護絶縁層２０３が露出された。

次に、図１０（３）に示すように、保護絶縁層２０３に第２接着層２２４を形成した。この第２接着層２２４は、例えば紫外線硬化接着剤を塗布により形成される。塗布方法は、スプレーコーティング、ディップコーティングもしくはスピンコーティングを用いることができる。

続けて、上記第２接着層２２４に第３基板２２５を貼り付けた。この第３基板２２５には繊維布２２６が含有されており、例えば第３基板２２５には、ガラスクロス入りプラスチック基板を用いた。上記プラスチック基板は、酸化ケイ素を主成分とするガラスクロスを含んだエポキシ樹脂で構成されている。ガラスクロスは以下のように形成される。例えば、直径１μｍ〜２０μｍ程度の細いガラス線を数本から数十本束ねて直径１０μｍ〜３００μｍの一本の糸とする。今回は、直径約１００μｍの糸を使用した。この糸を平織りにして形成される。平織りのため、縦糸と横糸とが直交している。これにより、基板の線膨張係数は、基板面内の縦方向と横方向とで等しくなる。今回使用した基板の線膨張係数は１３ｐｐｍ／Ｋである。無機薄膜層との熱膨張率差を考えると３０ｐｐｍ以下、望ましくは１５ｐｐｍ以下がよい。基板の厚さは、１０μｍ〜５００μｍが望ましく、今回は基板の厚さは２００μｍである。その後、紫外線を照射して第２接着層２２４を硬化させた。

次に、上記基板をアルコール中に浸漬し、ホットメルト接着剤からなる第１接着層２２２を溶かして第２基板２２３を外した。その結果、薄膜デバイス層２２１が露出され、図１１（４）に示すように、第３基板２２５上に第２接着層２２４、保護絶縁層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）２００を得た。

次に、図示はしないが、前記図８によって説明したのと同様にして、上記対向基板１３０とアクティブ基板２００とに配向膜（例えばポリイミド膜）を塗布し、ラビング処理を行う配向処理を行った。ラビング方向は、アクティブ基板２００に含有されているガラス繊維方向にラビングを行い、対向基板１３０とアクティブ基板２００で互いに直交するように行った。

次に、アクティブ基板２００にはシール剤（図示せず）を塗布し、対向基板１３０には多数のスペーサーを散布した。

そして、アクティブ基板２００と対向基板１３０とを張り合わせた後、例えば１ｋｇ／ｃｍ²で加圧しながら紫外線を照射してシール剤を硬化させた。次に、レーザー加工によりパネルの大きさに切断した後、注入口から液晶１５０を注入して、注入口をモールド樹脂で覆い、モールド樹脂を硬化させ、液晶表示パネルを作製した。今回は液晶にはＴＮ液晶を用いた。

上記第２実施例では、前記第１実施例と同様に、一対の基板の少なくとも一方の基板、としてアクティブ基板２００に繊維布２２６を含有している樹脂製の第３基板２２５を用い、アクティブ基板２００および対向基板１３０のそれぞれの外側に第１、第２偏光板１６０、１７０を備え、繊維の軸と偏光板の光軸とが同軸であるため、複屈折の光軸と第１偏光板１６０の軸を同軸にすることができるので、複屈折の影響を排除し、ガラス繊維の重なり部分で、それ以外の部分と同じ正常表示が可能になるという利点がある。そのため、安価なガラスクロス入りのプラスチック基板を使用することができ、液晶表示装置の製造コストが安くなる。

本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第３実施例を、図１２〜図１３の断面図によって説明する。第３実施例では、薄膜デバイス層が形成された第１基板（ガラス基板）の一部を残した状態で薄膜デバイス層を、ガラスクロスを含有する樹脂基板に移載してアクティブ基板を形成した液晶表示装置を作製した。

まず、前記第１実施例の前記図３によって説明したのと同様な製造方法によって、薄膜デバイス層を形成する。

次に、図１２（１）に示すように第１基板３０１上に薄膜デバイス層３２１を形成したものをホットプレート３２２で８０℃〜１４０℃に加熱しながら、第１接着層３２３を、例えばホットメルト接着剤を例えば１ｍｍ程度の厚さに塗布して形成した。次に、上記第１接着層３２３上に第２基板３２４を載せ、第２基板３２４を第１基板３０１方向に加圧しながら、室温まで冷却した。上記第２基板３２４には、例えば厚さが１ｍｍのモリブデン（Ｍｏ）基板を用いた。または、第２基板３２４上にホットメルト接着剤を塗布して、その上に薄膜デバイス層３２１が形成された第１基板３０１の薄膜デバイス層３２１側を載せてもよい。

次に、図１２（２）に示すように、第２基板３２４を貼り付けた基板をフッ化水素酸３２５に浸漬して、第１基板３０１のエッチングを行った。このエッチングでは、第１基板３０１が例えばおよそ３０μｍの厚さが残るように、エッチング終点は例えばエッチング時間により制御する。一例として、ここで用いたフッ化水素酸３２５は重量濃度１５％〜２５％のもので、このエッチング時間はエアーブローによるバブリングによって弗化水素酸溶液を攪拌しながら室温で約３時間とした。フッ化水素酸３２５の濃度とエッチング時間は、適宜変更しても問題はない。上記エッチングの代わりに、例えば機械的な研磨、化学的機械研磨等の研磨によって、第１基板３０１を薄くしても良い。

上記フッ化水素酸３２５によるエッチングの結果、図１３（３）に示すように、第１基板３０１上に薄膜デバイス層３２１が形成され、さらに薄膜デバイス層３２１上に第１接着層３２３を介して第２基板３２４が形成されたものが得られる。

その後、図１３（４）に示すように、上記第１基板３０１の上記薄膜デバイス層３２１が形成されている面とは反対側の面に第２接着層３２６を形成する。上記第２接着層３２６は、一例として、回転塗布技術により例えばアクリル系の紫外線硬化接着剤を塗布して形成した。回転塗布技術による膜形成では、膜厚を約１０μｍとした。

続けて、上記第２接着層３２６に第３基板（プラスチック基板）３２７を貼り付けた。第３基板（プラスチック基板）３２７には繊維布３２８が含有されており、例えば第３基板３２７には、ガラスクロス入りプラスチック基板を用いた。上記プラスチック基板は、酸化ケイ素を主成分とするガラスクロスを含んだエポキシ樹脂で構成されている。ガラスクロスは以下のように形成される。例えば、直径１μｍ〜２０μｍ程度の細いガラス線を数本から数十本束ねて直径１０μｍ〜３００μｍの一本の糸とする。今回は、直径約１００μｍの糸を使用した。この糸を平織りにして形成される。平織りのため、縦糸と横糸とが直交している。これにより、基板の線膨張係数は、基板面内の縦方向と横方向とで等しくなる。今回使用した基板の線膨張係数は１３ｐｐｍ／Ｋである。無機薄膜層との熱膨張率差を考えると３０ｐｐｍ以下、望ましくは１５ｐｐｍ以下がよい。基板の厚さは、１０μｍ〜５００μｍが望ましく、今回は基板の厚さは２００μｍである。その後、紫外線を照射して第２接着層３２６を硬化させた。

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３２２〔前記図１２（１）参照〕を溶かして第２基板３２３〔前記図１２（１）参照〕を外し、図１３（５）に示すように、繊維布３２８を含有する第３基板３２７上に第２接着層３２６、第１基板３０１を介して薄膜デバイス層３２１が載った薄膜デバイス（アクティブ基板）３００を得た。

その後の工程は、前記第１実施例と同様である。

すなわち、図示はしないが、前記図８によって説明したのと同様にして、上記対向基板１３０とアクティブ基板３００とに配向膜（例えばポリイミド膜）を塗布し、ラビング処理を行う配向処理を行った。ラビング方向は、アクティブ基板３００に含有されているガラス繊維方向にラビングを行い、対向基板１３０とアクティブ基板３００で互いに直交するように行った。

次に、アクティブ基板３００にはシール剤（図示せず）を塗布し、対向基板１３０には多数のスペーサーを散布した。

そして、アクティブ基板３００と対向基板１３０とを張り合わせた後、例えば１ｋｇ／ｃｍ²で加圧しながら紫外線を照射してシール剤を硬化させた。次に、レーザー加工によりパネルの大きさに切断した後、注入口から液晶１５０を注入して、注入口をモールド樹脂で覆い、モールド樹脂を硬化させ、液晶表示パネルを作製した。今回は液晶にはＴＮ液晶を用いた。

上記第３実施例では、前記第１実施例と同様に、一対の基板の少なくとも一方の基板、としてアクティブ基板３００に繊維布３２８を含有している樹脂製の第３基板３２７を用い、アクティブ基板３００および対向基板１３０のそれぞれの外側に第１、第２偏光板１６０、１７０を備え、繊維の軸と偏光板の光軸とが同軸であるため、複屈折の光軸と第１偏光板１６０の軸を同軸にすることができるので、複屈折の影響を排除し、ガラス繊維の重なり部分で、それ以外の部分と同じ正常表示が可能になるという利点がある。そのため、安価なガラスクロス入りのプラスチック基板を使用することができ、液晶表示装置の製造コストが安くなる。

本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第４実施例を以下に説明する。第４実施例では、前記第１実施例と同様なる製造方法で、第１基板上に薄膜デバイス層を設けた薄膜デバイスを形成する。本第４実施例では、この第１基板に形成した薄膜デバイスをアクティブ基板として用いる。したがって、アクティブ基板は、ガラス基板に薄膜デバイス層を形成したものとなる。一方、対向基板には、前記第１実施例の図７によって説明したものを用いる。

上記アクティブ基板と対向基板とをスペーサーを介して貼り合わせ、アクティブ基板と対向基板との間の空間に液晶を封止する工程以降は、前記第１実施例と同様である。

上記第４実施例でも前記第１実施例と同様なる作用効果が得られる。

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、プラスチック基板を用いた液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に適用するのに好適である。

液晶表示装置および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。 本発明の液晶表示装置に係る光透過の概略を示した説明図である。 本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を示した断面図である。 本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を示した断面図である。 本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を示した断面図である。 本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を示した断面図である。 本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第１実施例を示した断面図である。 本発明の第１実施例に係る液晶表示装置の光透過の概略を示した説明図である。 本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第２実施例を示した断面図である。 本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第２実施例を示した断面図である。 本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第２実施例を示した断面図である。 本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第３実施例を示した断面図である。 本発明の液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に係る第３実施例を示した断面図である。 従来の透過型の液晶表示装置に使用されるプラスチック基板の説明図である。 プラスチック基板中の繊維布の説明図である。 従来の液晶表示装置の光透過の概略を示した説明図である。 従来の液晶表示装置の光透過の概略を示した説明図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、１１…アクティブ基板、１２…対向基板、１３…液晶層、１４…第１偏光板、１５…第２偏光板、１６…繊維布

Claims (8)

1. 対向する１対の基板の少なくとも一方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、
   前記一対の基板の少なくとも一方の基板が繊維布を含有している樹脂基板であり、
   前記一対の基板の少なくとも一方の外側に偏光板が備えられ、
   前記繊維の軸と前記偏光板の光軸とが同軸である
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記樹脂基板の繊維布が格子状の平織りの構造を成し、
   前記樹脂基板の主面内において、前記樹脂基板の厚み方向にみて、前記樹脂基板を構成する樹脂のみが存在する領域と、前記樹脂と前記繊維布とが存在する領域とを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶駆動用の電極は、製造基板上に形成された後、繊維布を含有している樹脂基板に移載されたものからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記繊維布は、ガラス繊維で形成されているガラスクロスである
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 対向する１対の基板の少なくとも一方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の製造方法において、
   前記一対の基板の少なくとも一方の基板に繊維布を含有している樹脂基板を用い、
   前記一対の基板の少なくとも一方の外側に偏光板を配設し、
   前記繊維の軸と前記偏光板の光軸とを同軸とする
   ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
6. 前記樹脂基板の繊維布は、格子状の平織りの構造を成すものを用い、
   前記樹脂基板の主面内において、前記樹脂基板の厚み方向にみて、前記樹脂基板を構成する樹脂のみが存在する領域と、前記樹脂と前記繊維布とが存在する領域とを有する
   ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 前記液晶駆動用の電極は、製造基板上に形成した後に繊維布を含有している樹脂基板に移載する
   ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 前記繊維布には、ガラス繊維で形成されているガラスクロスを用いる
   ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置の製造方法。
   

Images