JP2017015938A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】良好な封止性能を確保し、且つ狭額縁化が可能な表示装置及びそれを低コストで製造する方法を提供する。
【解決手段】本発明による表示装置は、第1基板と、第1基板上に配置され、複数のトランジスタ及び配線を含むトランジスタ層と、トランジスタ層上に配置され、第1樹脂層と、第1基板の周辺に沿って第1樹脂層上に接して配置され、第2樹脂層と、第1基板に対向して配置される第2基板と、第2樹脂層と第2基板との間において、第2樹脂層に沿って、第2樹脂層上に接して配置された第3樹脂層と、第1基板と第2基板とに挟持され、第3樹脂層に封止された液晶層とを有することを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は表示装置に関し、特に液晶を用いた表示装置の構造に関する。
液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素の各々に設けられた画素電極とトランジスタとを含むアレイ基板、共通電極を含む対向基板、及びそれらの基板の間に液晶層が挟持された構造を有している。画素毎に設けられた画素電極には階調に対応した電圧が印加され、複数の画素に亘って設けられた共通電極には、複数の画素電極に共通した電圧が印加される。液晶分子は、画素電極に印加された電圧と共通電極に印加された電圧とによって生成された電界によって配列が変更され、入射光の偏光方向が変わる。
液晶層は、かねてから水分に弱いことが指摘されている。例えば、表示装置の内部に残存する水分や、外部の水分が液晶層へ侵入すると、液晶層が劣化することにより表示ムラ等の表示不良が発生する場合がある。
液晶表示装置等の表示装置では、アレイ基板及び対向基板の周縁部にシール材を設けて貼り合わせることによって、表示装置内部への水分の侵入を防止している。シール材の幅が広いほど高い封止性能が得られるが、それに伴い、確保できる表示領域が狭くなる。近年の表示装置は狭額縁化の傾向にあり、封止性能を低減させることなく狭額縁化を実現するための封止構造が提案されている。
例えば特許文献1では、周縁部に配置された複数の薄膜トランジスタや、これらに接続された信号線を平坦化膜によって被覆し、平坦化膜の端部を覆うようにシール材を設けた構造が開示されている。
特開2012−255840号公報
しかしながら、平坦化膜として一般に用いられる絶縁膜は親水性であるため、表面に水分が吸着しやすい。従って、上記のようにアレイ基板及び対向基板の周縁部にシール材を設けた構造であっても、シール材と平坦化膜との界面が水分の侵入経路となり、液晶層に水分が到達することが問題となり得る。特許文献1では、例えば平坦化膜の端部が露出しないように被覆してシール材を配置する等の対策が取られている。しかし、確実に平坦化膜の端部を被覆するには、シール材のアライメント精度及び線幅のばらつきを考慮して一定以上の線幅を確保する必要があり、その線幅だけ確保できる表示領域が狭くなる。シール材の塗布には、主にディスペンサ法やスクリーン印刷法が従来用いられているが、これらの方法では〜100μm程度の線幅のばらつきが見込まれ、狭額縁化のための阻害要因となっていた。更なる狭額縁化のためには、シール材のアライメント精度の向上及び線幅のばらつきの低減が必要である。
本発明は、良好な封止性能を確保し、且つ狭額縁化が可能な表示装置及びそれを低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様による表示装置は、第1基板と、第1基板上に配置され、複数のトランジスタ及び配線を含むトランジスタ層と、トランジスタ層上に配置された第1樹脂層と、第1基板の周辺に沿って第1樹脂層上に接して配置された第2樹脂層と、第1基板に対向して配置される第2基板と、第2樹脂層と第2基板との間において、前記第2樹脂層に沿って、第2樹脂層上に接して配置された第3樹脂層と、第1基板と第2基板とに挟持され、シール材に封止された液晶層とを有する。
本発明の一態様による表示装置の製造方法は、第1基板上に複数のトランジスタ及び配線を含むトランジスタ層を形成し、第1基板の前記トランジスタ層側に、第1樹脂層を形成し、第1基板の第1樹脂層上に、樹脂を形成し、第1基板の周辺に沿って、第1樹脂層に第2樹脂層をフォトリソグラフィ工程によって形成し、第2樹脂層上に、インクジェット法によって第3樹脂層を塗布し、第1基板と、複数のカラーフィルタ及び遮光膜が配置された第2基板とを貼り合わせることを含む。
本発明によれば、良好な封止性能を確保し、且つ狭額縁化が可能な表示装置及びそれを低コストで製造する方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
<第1実施形態>
[構成]
図1、図2及び図3を参照し、本実施形態に係る表示装置100の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る表示装置100の構成を示す平面図である。図2は、図1に示した本実施形態に係る表示装置100の構成を示す平面図の一部を拡大した図である。図3は、本実施形態に係る表示装置100の構成を示す断面図である。
図1に示すように、第1基板102上に表示画面を形成する表示領域104には、複数の画素108が例えばマトリクス状に配列されている。そして、本実施形態においては、表示領域104の周辺に位置する周縁部106に、第1基板の周辺に沿ってシール材111が配置されている。周縁部106には、表示領域104に信号を入力する垂直走査回路、水平回路等が更に付加されていてもよい。第1基板102は、一端部に端子領域112が設けられている。端子領域112は、複数の接続端子114によって構成されている。接続端子114は、映像信号を出力する機器や電源などと表示パネルを接続する配線基板との接点を形成する。接続端子114におけるこの接点は、外部に露出している。第1基板102には端子領域112から入力された映像信号を表示領域104に出力するドライバ回路116が設けられていてもよい。
図2は、図1に示した本実施形態による表示装置の平面構造の一部を拡大した図である。第2基板103側には、各画素108にR(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかのカラーフィルタが設けられ、各色のカラーフィルタを区画する遮光層136が設けられている。複数の画素108の間には、第1基板102と第2基板103との間隔を維持するための複数のスペーサ129が設けられている。図2においては一つの画素108に対して一つのスペーサ129が設けられている態様を示している。
スペーサ129の数についてはこれに限られず、表示領域104への外部からの押圧に対して、第1基板102と第2基板103との間隔を維持するために十分な数のスペーサ129が配置されていればよく、複数の画素108に対して一つのスペーサ129を設けても構わないし、一つの画素108に対して複数のスペーサ129を設けても構わない。
図3は、図2に示した表示装置100のA−B線に沿った断面構造である。図3に示すように、第1基板(アレイ基板とも呼ばれる)102側には、トランジスタ層118が配置されている。トランジスタ層118は、複数の画素108が配置された表示領域104に画像を表示する画素回路に用いられるトランジスタ119及び配線を含む。
更に、トランジスタ層118上に第1樹脂層122が配置されている。第1樹脂層122は、下層のトランジスタ層118に設けられたトランジスタ119から引き出された配線等による凹凸を緩和し、平坦化な表面を有する。また、第1樹脂層122の端部は外部に露出している。
第1樹脂層122の上には画素108毎に画素電極124が配置され、コンタクトホールを介して下層のトランジスタ119に電気的に接続されている。更に、画素電極124の上には、表示領域104に亘って第1配向膜126が設けられている。
また、第1基板102の周辺に沿って、第1樹脂層122上に接して第2樹脂層123が配置されている。換言すると、第1樹脂層122上に接して、周縁部106に沿って、環状に第2樹脂層123が配置されている。ここで、第2樹脂層123は、第1樹脂層122の端部を被覆せず、第1樹脂層122の端部は周縁部106において外部に露出されるように配置されている。
第2基板(対向基板とも呼ばれる)103は第1基板102に対向して配置され、その第1基板102側の表面には、複数の画素108毎に複数のカラーフィルタ138が配置され、複数のカラーフィルタ138を区画する遮光層136が配置されている。そして、カラーフィルタ138及び遮光層136を覆うようにオーバーコート層134が設けられている。オーバーコート層134の第1基板102側には共通電極125が複数の画素108に亘って設けられ、複数の画素108の各々に共通の電位が印加される。更に、共通電極125の第1基板102側には第2配向膜128が設けられている。
第1基板102と第2基板103は、シール材111(以下、第3樹脂層と呼ぶこともある。)によって貼り合わせられている。シール材111(第3樹脂層)は、第2樹脂層123と第2基板103の間において、第2樹脂層123に沿って、第2樹脂層123に接して配置されている。換言すると、シール材111(第3樹脂層)は、第2樹脂層123の上に接して、第2樹脂層123に沿って、環状に配置されている。第1基板102と第2基板103との間には、液晶層132が挟持され、シール材111によって封止されている。
また、表示領域104の複数の画素108間には複数のスペーサ129が設けられている。複数のスペーサ129は柱状の形状を有し、第1基板102と第2基板103との間隔を維持するために設けられる。
複数のスペーサ129としては、全ての高さが均一でなくてもよく、2通りの高さを有するものを含む所謂デュアルスペーサ構造を有していてもよい。このとき、高い方の複数のスペーサ129が第1基板102及び第2基板103の間隔を維持する役割を担う。
低い方の複数のスペーサは、通常時は第1基板102と接触せず、一定の間隔を有する。このため、液晶パネルに押圧が加えられて反りが生じた場合、第1基板102と接触することによって、押圧に対して基板間隔を維持するように作用する。また、液晶を充填するためのマージン幅を拡張できる機能をする。
尚、複数のスペーサ129としては、2通りに限られず、複数通りの高さを有するものを含んでいてもよい。
表示領域104の複数の画素108の各々は、トランジスタ119、第1樹脂層122、画素電極124、第1配向膜126、液晶層132、第2配向膜128、共通電極125、オーバーコート層134及びカラーフィルタ138の積層構造を有する。
複数の画素108の各々を構成するトランジスタ119が有する半導体層としては、例えばアモルファスシリコン、多結晶シリコン、酸化物半導体等を用いることができる。
トランジスタ層118は、複数のトランジスタ119と、複数のトランジスタ119を被覆する絶縁層と、絶縁層上に配置され、コンタクトホールを介して複数のトランジスタ119に接続された複数の配線とを含む。トランジスタ119として、本実施形態においてはスタガ型の薄膜トランジスタを例示しているが、これに限られず、逆スタガ型の薄膜トランジスタを用いてもよい。絶縁層の材料としては、無機絶縁層が用いられる。無機絶縁層としては、例えば酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜等の内の単層又は複数の組み合わせによる積層構造としてもよい。
画素電極124は、光源から入射する光を透過させるため、透光性を有しかつ導電性を有する材料で形成されることが好ましい。例えば、ITO(酸化スズ添加酸化インジウム)やIZO(酸化インジウム・酸化亜鉛)等の透明導電膜を用いることができる。
共通電極125は、液晶層132から出射した光を透過させるため、透光性を有しかつ導電性を有する材料で形成されることが好ましい。例えば、ITO(酸化スズ添加酸化インジウム)やIZO(酸化インジウム・酸化亜鉛)等の透明導電膜を用いることができる。
第1樹脂層122としては、疎水性を有する樹脂を用いる。具体的な材料としては、以下に示す感放射線性樹脂組成物を用いることができる。第1樹脂層122は、上記の材料を単層又は複数の組み合わせによる積層構造としてもよい。
上記感放射線性樹脂組成物は、第1樹脂層122の形成に好適に用いることができる。感放射線性樹脂組成物は、ポジ型およびネガ型のいずれの感放射線性も選択して備えることが可能である。
本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、ポジ型、ネガ型とも、アルカリ可溶性樹脂を必須成分とし、ポジ型感放射線性樹脂組成物である場合、光酸発生剤を必須成分として含有し、ネガ型感放射線性樹脂組成物である場合は、重合性化合物および感放射線性重合開始剤を含有する。
上述のアルカリ可溶性樹脂は、カルボキシル基を有する構成単位と重合性基を有する構成単位とを含む重合体であればよく、アクリル系樹脂、ポリシロキサン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミック酸を脱水閉環してイミド化することにより得られるポリイミド樹脂、ノボラック樹脂、シクロオレフィン系樹脂等が好ましい。
またアルカリ可溶性樹脂の構成単位に、エポキシ基、オキセタニル基、(メタ)アクリロイル基等の熱架橋性基を含むことが好ましく、アルカリ可溶性樹脂とは別に、エポキシ基、オキセタニル基、(メタ)アクリロイル基等の熱架橋性基を含む樹脂と併用することも可能である。
このような熱架橋性基を含む樹脂を使用することで、得られる第1樹脂層の耐熱性、耐溶剤性を向上することが可能である。
また、ポジ型の感放射線性樹脂組成物に用いる、酸発生剤としては、キノンジアジド化合物やオキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、カルボン酸エステル化合物等が挙げられる。これらの中で特にキノンジアジド化合物やオキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物が好ましい。
また、ネガ型の感放射線性樹脂組成物に用いる重合性化合物としては、例えば、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、エチレングリコール(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイロキシプロピルメタクリレート、2−(2’−ビニロキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリ(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)フォスフェート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリアクリレート等の他、直鎖アルキレン基および脂環式構造を有しかつ2個以上のイソシアネート基を有する化合物と、分子内に1個以上の水酸基を有しかつ3個〜5個の(メタ)アクリロイロキシ基を有する化合物とを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
また、ネガ型のの感放射線性樹脂組成物に用いる感放射線性重合開始剤としては、例えば、O−アシルオキシム化合物、アセトフェノン化合物、ビイミダゾール化合物等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
これら感放射線性重合開始剤のうちで、特に、O−アシルオキシム化合物が好ましく、具体的には、1,2−オクタンジオン1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)、エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチル−4−テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル)−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)またはエタノン−1−〔9−エチル−6−{2−メチル−4−(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラニル)メトキシベンゾイル}−9.H.−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)が好ましい。
本実施形態の感放射線性樹脂組成物は、必要に応じて金属の酸化物粒子を含有することができる。このようなは金属の酸化物粒子を含むことで、得られる硬化膜の屈折率、誘電率等の膜物性を改質することができる。
上述の金属酸化物粒子としては、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、亜鉛、インジウム、スズ、アンチモンおよびセリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属の酸化物粒子であり、この中でもジルコニウム、チタニウムまたは亜鉛の酸化物粒子が好ましく、ジルコニウムまたはチタニウムの酸化物粒子がより好ましい。そして、チタン酸塩を用いることも可能である。
これらの金属酸化物粒子は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、上述の金属酸化物粒子としては、上記例示の金属の複合酸化物粒子であってもよい。この複合酸化物粒子としては例えば、ATO(Antimony−Tin Oxide)、ITO、IZO(Indium−Zinc Oxide)等が挙げられる。これらの金属酸化物粒子としては、市販のものを使用することができる。例えば、シーアイ化成(株)によるナノテック等を使用することができる。そして、チタン酸塩の粒子を用いることもできる。
上記感放射線性樹脂組成物は、特開2009−98616号公報、特開2009−258722号公報、特開2008−257210号公報、特開2006−178436号、特開2009−42422号、特開2003−076012号公報に記載の感放射線性樹脂組成物も用いることができる。
これらの感放射線性樹脂組成物を用いることによって、高感度で、耐熱性が高く、さらに高い疎水性を有する第1樹脂層を形成することができる。
これによって、液晶層132に対して第1基板102側、例えばトランジスタ層118に残存する水分が液晶層132へ侵入しないよう効果的に遮断することができる。これによって、液晶層132の水分による劣化を抑制することができる。
第2樹脂層123は疎水性を有し、前述の第1樹脂層122に適用可能な材料として示した材料を用いることができる。
第1基板102及び第2基板103を貼り合わせ、第1基板102及び第2基板103に挟持された液晶層132を封止するためのシール材111の下に第2樹脂層123を設けることによって、シール材111の使用量を低減することができ、製造コストを削減することができる。
また、図3に示すように、第2樹脂層123は、その上に接して配置されるシール材111よりも広い線幅を有するように形成される。つまり、確保できる表示領域104は、第2樹脂層123の線幅及びアライメント精度によって決定される。
第2樹脂層123はフォトリソグラフィ工程によって形成することができる。フォトリソグラフィ工程によれば、〜1μm程度のアライメント精度を確保することが可能である。そのため、ディスペンサ法やスクリーン印刷法といった従来の方法によるシール材の塗布に比較してアライメント精度が優れるため、表示装置の狭額縁化に有利である。
シール材111(第3樹脂層)の材料としては、疎水性樹脂を用いてもよい。本実施形態においては、第2樹脂層123を設けたことによって、所定の基板間の間隔を維持するために必要なシール材111の量を低減することができる。
それに伴い、シール材111の塗布方法としてはインクジェット法を用いることができる。インクジェット法によれば、ノズルから吐出される液滴量の体積を〜1pl程度まで制御することができる。1plは球体に換算すると、その直径は12μm程度に相当する。このような液滴を安定して吐出することができるため、ディスペンサ法やスクリーン印刷法といった従来の方法に比べてアライメント精度が良好であり、その線幅を狭く設計することができる。よって、第2樹脂層123上に、はみ出さずに安定して吐出することができ、狭額縁化の妨げとならない。
第1樹脂層122、第2樹脂層123及びシール材111としては全て疎水性樹脂を用いるため、互いの密着性及び接着性に優れる。更に、従来技術において懸念される平坦化絶縁層とシール材との界面に水分の侵入経路が発生する問題に関しては、本実施形態においては平坦化絶縁層として第1樹脂層122を用いるため、第1樹脂層122と第2樹脂層123及び第2樹脂層123とシール材111の良好な密着性のために効果的にこれを抑制することができる。つまり、本実施形態によれば、機械的な安定性及び水分への耐性が向上し、ひいては信頼性が向上した表示装置を提供することができる。
第1配向膜126及び第2配向膜128の材料としては、いずれも、従来用いられているポリイミド系膜にラビング処理を施したものを用いてもよい。
第1配向膜126及び第2配向膜128の他の材料として、疎水性を有する樹脂にラビング処理を施したものを用いてもよい。
尚、図3では第1配向膜126及び第2配向膜128は、表示領域104内に設けられる態様を示しているが、これに限られない。変形例として、第1配向膜126は第2樹脂層123に接触するまで周縁部106内に延長されてもよい。このとき、第2樹脂層123は第1配向膜126の上に接して配置される。また、第2配向膜128はシール材111に接触するまで周縁部106内に延長されてもよい。
第2樹脂層123と第1配向膜126は共に疎水性樹脂を用いるため、両者の密着性に優れる。これによって、第2樹脂層123の第1基板102側の界面からの水分の侵入を効果的に抑制することができる。
また、シール材111と第2配向膜128は共に疎水性樹脂を用いるため、両者の密着性に優れる。これによって、シール材111の第2基板103側の界面からの水分の侵入を効果的に抑制することができる。
つまり、以上のような変形例によれば、水分への耐性が更に向上し、ひいては信頼性が向上した表示装置を提供することができる。
オーバーコート層134の材料としては、例えばアクリル樹脂等の有機絶縁膜や窒化シリコン等の無機絶縁膜を用いることができる。
オーバーコート層134の他の材料として、疎水性を有する樹脂を用いてもよい。これによって、オーバーコート層134が水分の侵入経路となることを抑制することができ、表示装置の水分への耐性が向上する。
また、オーバーコート層134の有無は任意であり、設けられなくてもよい。
尚、第1樹脂層122、第2樹脂層123、シール材111、第1配向膜126、第2配向膜128、オーバーコート層134として用いる疎水性を有する樹脂は、同一の組成比であることに限定されない。
[製造方法]
図4a〜図4fを参照し、本実施形態に係る表示装置100の製造方法について説明する。図4a〜図4fは、本実施形態に係る表示装置100の製造方法を示す断面図である。
図4aは、第1基板102上に、複数の画素が配置された表示領域104に画像を表示する画素回路に用いられる複数のトランジスタ119及び配線を含むトランジスタ層118を形成し、その上に疎水性を有する第1樹脂を成膜する工程までを行った第1基板102側の断面図である。トランジスタ層118を形成するまでの工程は既知の方法を用いることができるため、詳細な説明は省略する。第1樹脂の成膜方法としては以下の形成方法を用いることができる。
本発明の硬化膜の形成方法は、当該感放射線性樹脂組成物を用い、基板上に塗膜を形成する工程(以下、「塗膜形成工程」ともいう)、上記塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程(以下、「照射工程」ともいう)、放射線が照射された塗膜を現像する工程(以下、「現像工程」ともいう)、及び現像された塗膜を加熱する工程(以下、「加熱工程」ともいう)を有する。
当該硬化膜の形成方法によれば、放射線感度、耐薬品性、透明性、現像後のパターン密着性及び露光引き置き後のパターン密着性に優れる硬化膜を簡便に形成できる。
[塗膜形成工程]
本工程では、当該感放射線性樹脂組成物を用い、基板上に塗布して塗膜を形成する。当該感放射線性樹脂組成物が溶媒を含む場合には、塗布面をプレベークすることによって溶媒を除去することが好ましい。
上記基板としては、例えばガラス、石英、シリコーン、樹脂等が挙げられる。上記樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、環状オレフィンの開環重合体及びその水素添加物等が挙げられる。プレベークの条件としては、各成分の種類、配合割合等によっても異なるが、通常70℃以上120℃以下、1分以上10分以下である。
[照射工程]
本工程では、塗膜の少なくとも一部に放射線を照射し露光する。露光する際には、通常所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光する。露光に使用される放射線としては、波長が190nm以上450nm以下の範囲にある放射線が好ましく、365nmの紫外線を含む放射線がより好ましい。露光量の上限としては、6,000J/mが好ましく、1,800J/mがより好ましい。一方、露光量の下限としては、500J/mが好ましく、1,500J/mがより好ましい。この露光量は、放射線の波長365nmにおける強度を照度計(OAI Optical Associates社の「OAI model356」)により測定した値である。
[現像工程]
本工程では、放射線が照射された塗膜を現像する。露光後の塗膜を現像することにより、不要な部分(放射線の照射部分)を除去して所定のパターンを形成する。
この工程で使用される現像液としては、アルカリ性の水溶液が好ましい。アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア等の無機アルカリ;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩などが挙げられる。現像液としては、ケトン系有機溶媒、アルコール系有機溶媒等の有機溶媒を使用することもできる。
アルカリ水溶液には、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。アルカリ水溶液におけるアルカリの濃度としては、好適な現像性を得る観点から、0.1質量%以上5質量%以下が好ましい。
現像方法としては、例えば、液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法、シャワー法等が挙げられる。現像時間としては、当該感放射線性樹脂組成物の組成によって異なるが、通常10秒以上180秒以下である。
このような現像処理に続いて、例えば流水洗浄を30秒以上90秒以下行った後、例えば圧縮空気や圧縮窒素で風乾させることによって、所望のパターンを形成できる。
現像前の塗膜の膜厚に対する現像後の膜厚の膜厚変化率は、90%以上であることが好ましい。当該感放射線性樹脂組成物を用いた当該形成方法によると、現像時間に対する未露光部の膜厚変化量を抑制できるため、現像後の膜厚を上記範囲とすることができる。
[加熱工程]
本工程では、現像された塗膜を加熱する。加熱には、ホットプレート、オーブン等の加熱装置を用い、パターニングされた薄膜を加熱することで、[A]重合体成分の硬化反応を促進して、硬化膜を形成することができる。加熱温度としては、例えば120℃以上250℃以下である。加熱時間としては、加熱機器の種類により異なるが、例えば、ホットプレートでは5分以上30分以下、オーブンでは30分以上90分以下である。また、2回以上の加熱工程を行うステップベーク法等を用いることもできる。このようにして、目的とする硬化膜に対応するパターン状薄膜を基板の表面上に形成できる。この硬化膜の膜厚の上限としては、8μmが好ましく、6μmがより好ましい。一方、上記膜厚の下限としては、0.1μmが好ましい。
次いで、フォトリソグラフィ工程によって、下部のトランジスタ119とのコンタクトを取るためのコンタクトホールの形成、及び画素電極124の形成を行う。
次いで、第1基板102の第2基板103側に配置され、複数の画素電極124が形成された第1樹脂層122上に、疎水性を有する第1配向膜126を形成する。図4bは、第1配向膜126を形成するまでの工程を行った第1基板102側の断面図である。
次いで、図4cに示すように、第1基板の第1樹脂層122上に、疎水性を有する第2樹脂を成膜する。第2樹脂の成膜方法としては前述の第1樹脂の成膜方法と同様の方法を用いることができる。
次いで、図4dに示すように、フォトリソグラフィ工程によって第1基板102の周辺に沿って第1樹脂層122上に接して配置される第2樹脂層123を形成する。換言すると、フォトリソグラフィ工程によって、第1樹脂層122上に接し、周縁部106に沿って、環状に配置される第2樹脂層123を形成する。
フォトリソグラフィ工程によれば、〜1μm程度のアライメント精度を確保することが可能である。そのため、ディスペンサ法やスクリーン印刷法といった従来の方法によって形成されるシール材に比較して、その幅を狭く設計することができ、狭額縁化に有利である。
次いで、図4eに示すように、第1基板102上に形成された第2樹脂層123上に、シール材111(第3樹脂層)を塗布する。換言すると、第2樹脂層123上に、第2樹脂層123に沿って、環状にシール材111(第3樹脂層)を塗布する。本実施形態による表示装置100の製造方法においては、シール材111(第3樹脂層)の塗布はインクジェット法を用いる。
インクジェット法によれば、吐出される液滴量の体積を〜1pl程度まで制御することができる。1plは球体に換算すると、その直径は12μm程度に相当する。このような液滴を安定して吐出することができるため、アライメント精度が良好である。そのため、ディスペンサ法やスクリーン印刷法といった従来の方法によって形成されるシール材に比較して、その幅を狭く設計することができ、狭額縁化に有利である。
次いで、図4eに示す第1基板102と、図4fに示す第2基板103と貼り合わせる。
尚、第2基板102の第1基板103側には複数のカラーフィルタ138及び遮光膜136が配置され、その上にオーバーコート層134、第2配向膜128、複数のスペーサ129の順で形成されるが、ここまでの第2基板103側の工程は既知の方法を用いることができるために詳細な説明は省略する。
<第2実施形態>
図5を参照し、本実施形態に係る表示装置200の構成について説明する。図5は、本実施形態に係る表示装置200の構成を示す断面図である。
図5に示した本実施形態による表示装置200と図3に示した第1実施形態による表示装置100を比較すると、複数の画素108間に配置される複数のスペーサ129の構成が異なっている。本実施形態においては、複数のスペーサ129の各々は、第2スペーサ129a及び第1スペーサ129bを含む。
複数の第1スペーサ129bは、第1配向膜126に接し、複数の画素108間に配置される。複数の第1スペーサ129bは、第2樹脂層123と同層に形成される。そのため、第2樹脂層123と同一の疎水性樹脂から成る。複数の第2スペーサ129aは、第2配向膜128に接し、複数の第1スペーサ129bの各々に対向して配置されている。
表示装置の高精細化が進むと、画素の微細化と共にスペーサを細く形成する必要がある。そのような場合において、スペーサの先端とアレイ基板側の配向膜との接触面積が小さくなるため、複数のスペーサの各々がアレイ基板に及ぼす圧力が増加し、配向膜が削れてしまうという問題があった。本実施形態の構成によれば、第1基板102側に第1スペーサ129bを設けることによって、第2基板103側に設けられた第2スペーサ129aとの接触圧力から第1配向膜126を保護することができ、上記問題に対する耐性が向上する。
製造工程においては、複数の第1スペーサ129bは第1基板102側に形成され、複数の第2スペーサ129aは第2基板103側に形成される。第1実施形態において図4cに示した第2樹脂の成膜までの工程は共通である。図6は、第2樹脂の成膜後、フォトリソグラフィ工程によって第2樹脂層123のパターニングを行い、第2樹脂層123及び複数の第1スペーサ129bを形成する工程を行った第1基板102側の断面図である。つまり、第1スペーサ129bは、第2樹脂層123と同一のフォトリソグラフィ工程によって形成することができるため、第1実施形態による表示装置と比較して製造工程を増加させることが無く、本実施形態による表示装置200を提供することができる。
後続するシール材111の塗布、第1基板102と第2基板103との貼り合わせ工程については第1実施形態に共通するため、説明を省略する。
<第3実施形態>
図7を参照し、本実施形態に係る表示装置300の構成について説明する。図7は、本実施形態に係る表示装置300の構成を示す断面図である。
図7に示した本実施形態による表示装置300と図3に示した第1実施形態による表示装置100を比較すると、第2基板103とシール材111との間に複数のカラーフィルタ138及び遮光層136が積層されている点で異なっている。この積層された領域のため、第1基板102と第2基板103との間に所定の間隔を維持し、貼り合わせるためのシール材111の使用量を削減することができ、製造コストが削減される。尚、3色のカラーフィルタ138の全てが積層されてもよいが、そのうちの少なくとも一層が配置されていればよい。
この積層された領域は、複数のカラーフィルタ138の各々及び遮光層136を形成する工程と同時に形成することができ、追加のフォトリソグラフィ工程や追加のマスクを必要としない。よって、第1実施形態による表示装置100と比較して製造工程を増加させることが無く、本実施形態による表示装置300を提供することができる。
<第4実施形態>
図8を参照し、本実施形態に係る表示装置400の構成について説明する。図8は、本実施形態に係る表示装置400の構成を示す断面図である。
図8に示した本実施形態による表示装置400と図7に示した第3実施形態による表示装置300を比較すると、複数の画素108間に配置される複数のスペーサ129の構成が異なっている。本実施形態においては、複数のスペーサ129の各々は、第2スペーサ129a及び第1スペーサ129bを含む。
複数の第1スペーサ129bは、第1配向膜126に接し、複数の画素108間に配置される。複数の第1スペーサ129bは、第2樹脂層123と同層に形成される。そのため、第2樹脂層123と同一の疎水性樹脂から成る。複数の第2スペーサ129aは、第2配向膜128に接し、複数の第1スペーサ129bの各々に対向して配置されている。
表示装置の高精細化が進むと、画素の微細化と共にスペーサを細く形成する必要がある。そのような場合において、スペーサの先端とアレイ基板側の配向膜との接触面積が小さくなるため、複数のスペーサの各々がアレイ基板に及ぼす圧力が増加し、配向膜が削れてしまうという問題があった。本実施形態の構成によれば、第1基板102側に第1スペーサ129bを設けることによって、第2基板103側に設けられた第2スペーサ129aとの接触圧力から第1配向膜126を保護することができ、上記問題に対する耐性が向上する。
第1基板102側の製造工程は、第2実施形態で説明したものと共通である。複数の第1スペーサ129bは第1基板102側に形成され、複数の第2スペーサ129aは第2基板103側に形成される。第1スペーサ129bは、第2樹脂層123と同一のフォトリソグラフィ工程によって形成することができる。複数の第1スペーサ129b及び複数の第2スペーサ129aは各々が対向するように各々の基板上に配置される。
<第5実施形態>
図9を参照し、本実施形態に係る表示装置500の構成について説明する。図9は、本実施形態に係る表示装置500の構成を示す断面図である。
図9に示した本実施形態による表示装置500と図3に示した第1実施形態による表示装置100を比較すると、第2樹脂層123の断面形状が異なっている。つまり、図9に示した表示装置500においては、第2樹脂層123は、平面視においてシール材111との重畳する領域に凹凸パターンを有している。
この凹凸形状によって、シール材111と第2樹脂層123との接触面積が増加し、両者の密着性が更に向上する。更に、シール材111と第2樹脂層123との界面に沿った表示装置内部への侵入経路が増加するため、シール材111の第1基板102側の界面からの水分の侵入を効果的に抑制することができる。つまり、本実施形態によれば、機械的な安定性及び水分への耐性が更に向上し、ひいては信頼性が向上した表示装置を提供することができる。
この凹凸パターンは、ハーフトーンマスクによるフォトリソグラフィ法を用いることにより形成することができる。ハーフトーンマスクは「半透過」の膜を利用し、中間露光を行う。1回の露光で「露光部分」、「中間露光部分」、及び「未露光部分」の3つの露光レベルを表現し、現像後に複数の種類の厚さの感光性樹脂を作ることができる。ここで、「中間露光部分」は、光が通過又は透過する量を調整することで複数の階調の露光を行うことができる。つまり、1回の露光で3つ以上の露光レベルを表現することができる。
例えばポジ型の感光性樹脂を露光した場合、ハーフトーンマスクを使用して露光した樹脂層を現像処理することで、感光されて現像液に対して可溶性に変化した樹脂層が除去され、感光されていない樹脂層が残る。ここで、半透過領域に対応する樹脂層は上層部のみ感光されているので、現像処理によって上層部のみが除去される。これによって、第1樹脂層122のパターニングと、凹凸パターンの形成を1回のフォトリソグラフィ工程で同時に行うことができる。
尚、本実施形態において用いる第2樹脂層123としてはポジ型に限らず、ネガ型もあり得る。ハーフトーンマスクによるフォトリソグラフィ法をネガ型に適用して、本実施形態のような凹凸パターンを形成することも可能である。
尚、この凹凸パターンに関しては、シール材111と第2樹脂層123との接触面積を増加させて密着性を向上させ、界面における水分の侵入経路を増加させることができればよく、図9に示したパターン形状及び個数に限られない。
<第6実施形態>
図10を参照し、本実施形態に係る表示装置600の構成について説明する。図10は、本実施形態に係る表示装置600の構成を示す断面図である。
図10に示した本実施形態による表示装置600と図9に示した第5実施形態による表示装置500を比較すると、複数の画素108間に配置される複数のスペーサ129の構成が異なっている。本実施形態においては、複数のスペーサ129の各々は、第2スペーサ129a及び第1スペーサ129bを含む。
複数の第1スペーサ129bは、第1配向膜126に接し、複数の画素108間に配置される。複数の第1スペーサ129bは、第2樹脂層123と同層に形成される。そのため、第2樹脂層123と同一の疎水性樹脂から成る。複数の第2スペーサ129aは、第2配向膜128に接し、複数の第1スペーサ129bの各々に対向して配置されている。
表示装置の高精細化が進むと、画素の微細化と共にスペーサを細く形成する必要がある。そのような場合において、スペーサの先端とアレイ基板側の配向膜との接触面積が小さくなるため、スペーサの各々がアレイ基板に及ぼす圧力が増加し、配向膜が削れてしまうという問題があった。本実施形態の構成によれば、第1スペーサ129bを設けることによって、第2スペーサ129aとの接触圧力から第1配向膜126を保護することができ、上記問題に対する耐性が向上する。
第1基板102側の製造工程は、第2実施形態で説明したものと共通である。複数の第1スペーサ129bは第1基板102側に形成され、複数の第2スペーサ129aは第2基板103側に形成される。第1スペーサ129bは、第2樹脂層123と同一のフォトリソグラフィ工程によって形成することができる。複数の第1スペーサ129b及び複数の第2スペーサ129aは各々が対向するように各々の基板上に配置される。
<第7実施形態>
図11を参照し、本実施形態に係る表示装置700の構成について説明する。図11は、本実施形態に係る表示装置700の構成を示す断面図である。
図11に示した本実施形態による表示装置700と図9に示した第5実施形態による表示装置500を比較すると、第2基板103とシール材111との間に複数のカラーフィルタ138及び遮光層136が積層されている点で異なっている。この積層された領域のため、第1基板102と第2基板103との間に所定の間隔を維持し、貼り合わせるためのシール材111の使用量を削減することができ、製造コストが削減される。尚、3色のカラーフィルタ138の全てが積層されてもよいが、そのうちの少なくとも一層が配置されていればよい。
この積層された領域は、複数のカラーフィルタ138の各々及び遮光層136を形成する工程と同時に形成することができ、追加のフォトリソグラフィ工程や追加のマスクを必要としない。よって、第5実施形態による表示装置500と比較して製造工程を増加させることが無く、本実施形態による表示装置300を提供することができる。
<第8実施形態>
図12を参照し、本実施形態に係る表示装置800の構成について説明する。図12は、本実施形態に係る表示装置800の構成を示す断面図である。
図12に示した本実施形態による表示装置800と図11に示した第7実施形態による表示装置700を比較すると、複数の画素108間に配置される複数のスペーサ129の構成が異なっている。本実施形態においては、複数のスペーサ129の各々は、第2スペーサ129a及び第1スペーサ129bを含む。
複数の第1スペーサ129bは、第1配向膜126に接し、複数の画素108間に配置される。複数の第1スペーサ129bは、第2樹脂層123と同層に形成される。そのため、第2樹脂層123と同一の疎水性樹脂から成る。複数の第2スペーサ129aは、第2配向膜128に接し、複数の第1スペーサ129bの各々に対向して配置されている。
表示装置の高精細化が進むと、画素の微細化と共にスペーサを細く形成する必要がある。そのような場合において、スペーサの先端とアレイ基板側の配向膜との接触面積が小さくなるため、スペーサの各々がアレイ基板に及ぼす圧力が増加し、配向膜が削れてしまうという問題があった。本実施形態の構成によれば、第1スペーサ129bを設けることによって、第2スペーサ129aとの接触圧力から第1配向膜126を保護することができ、上記問題に対する耐性が向上する。
第1基板102側の製造工程は、第2実施形態で説明したものと共通である。複数の第1スペーサ129bは第1基板102側に形成され、複数の第2スペーサ129aは第2基板103側に形成される。第1スペーサ129bは、第2樹脂層123と同一のフォトリソグラフィ工程によって形成することができる。複数の第1スペーサ129b及び複数の第2スペーサ129aは各々が対向するように各々の基板上に配置される。
以上、本発明の好ましい実施形態による疎水性樹脂を用いた表示装置について説明した。しかし、これらは単なる例示に過ぎず、本発明の技術的範囲はそれらには限定されない。実際、当業者であれば、特許請求の範囲において請求されている本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変更及び組み合わせが可能であろう。よって、それらの変更及び組み合わせも当然に、本発明の技術的範囲に属すると解されるべきである。
100、200、300、400、500,600、700、800:表示装置
102、103:基板
104:表示領域
106:周縁部
108:画素
111:シール材
112:端子領域
114:接続端子
116:ドライバ回路
118:トランジスタ層
119:トランジスタ
122:第1樹脂層
123:第2樹脂層
124:画素電極
125:共通電極
126、128:配向膜
129:スペーサ
129a:第2スペーサ
129b:第1スペーサ
132:液晶層
134:オーバーコート層
136:遮光層
138:カラーフィルタ

Claims (8)

  1. 第1基板と、
    前記第1基板上に配置され、複数のトランジスタ及び配線を含むトランジスタ層と、
    前記トランジスタ層上に配置された第1樹脂層と、
    第1基板の周辺に沿って前記第1樹脂層上に接して配置された第2樹脂層と、
    前記第1基板に対向して配置される第2基板と、
    前記第2樹脂層と前記第2基板との間において、前記第2樹脂層に沿って、前記第2樹脂層上に接して配置された第3樹脂層と、
    前記第1基板と前記第2基板とに挟持され、前記第3樹脂層に封止された液晶層と
    を有する表示装置。
  2. 前記第2樹脂層は、
    平面視において前記第3樹脂層と重畳する領域において、膜厚が異なる凹凸パターンを有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第2基板は、
    複数のカラーフィルタ及び遮光膜を有し、
    前記複数のカラーフィルタのうち少なくとも一層が、前記第2基板と前記第3樹脂層との間に配置されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記第1樹脂層上に、複数の画素が配置される表示領域を覆うように配置される第1配向膜と、
    前記第1配向膜に接し、前記複数の画素間に配置され、前記第2樹脂層と同層に形成され、複数の第1スペーサと、
    前記第2基板の前記第1基板側に、前記複数の第1スペーサの各々に対向して配置される複数の第2スペーサと、
    を更に有する請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の表示装置。
  5. 第1基板上に複数のトランジスタ及び配線を含むトランジスタ層を形成し、
    前記第1基板の前記トランジスタ層側に、第1樹脂層を形成し、
    前記第1基板の第1樹脂層上に、樹脂を形成し、
    前記第1基板の周辺に沿って、前記第1樹脂層に第2樹脂層をフォトリソグラフィ工程によって形成し、
    前記第2樹脂層上に、インクジェット法によって第3樹脂層を塗布し、
    前記第1基板と、複数のカラーフィルタ及び遮光膜が配置された第2基板とを貼り合わせること
    を含む表示装置の製造方法。
  6. 前記第2樹脂層上に、フォトリソグラフィ工程によって凹凸パターンを形成すること
    を更に含む請求項5に記載の表示装置の製造方法。
  7. 前記第2基板の前記第1基板側の周縁部に、前記複数のカラーフィルタ及び前記遮光膜のうち少なくとも一層を前記第2樹脂層に対向するように形成することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の表示装置の製造方法。
  8. 前記第2樹脂層を形成する前に、前記第1基板の前記第2基板側に配置された前記第1樹脂層上に第1配向膜を形成し、
    前記第2基板の前記第1基板側に、複数の第2スペーサを形成すること
    を更に含み、
    前記第2樹脂層を形成することは、
    前記複数の第2スペーサの各々に対向する複数の第1スペーサを同時に形成することを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか一に記載の表示装置の製造方法。
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