JP4321098B2

JP4321098B2 - Liquid crystal display device and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4321098B2
Application number: JP2003110966A
Authority: JP
Inventors: 智豊木下; 明彦浅野; 夏樹大谷
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-04-16
Also published as: JP2004317757A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関し、詳しくは可撓性を有する基板を用いて作製された液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶表示装置の概念図を図１０に示す。従来の液晶表示装置３００は、以下のようにして形成されている。
【０００３】
図１０に示すように、１対の対向する基板のうち、アクティブ基板３０１に、透明電極、アクティブ素子、配線、配向膜などの必要な薄膜層３２１を形成する。一方、アクティブ基板３０１に対向させるもので配向膜などの必要な薄膜層３２２を形成した対向基板３０２に、球状のスペーサ３０３を散布する。この球状のスペーサ３０３は、アクティブ基板３０１と対向基板３０２とを対向させて張り合わせた後に基板間のギャップを一定に保つためのものである。
【０００４】
次にアクティブ基板３０１および対向基板のうち、一方の基板にディスペンサやスクリーン印刷によりシール剤３０４を塗布する。その後、両基板を張り合わせ、加圧しながら、加熱、紫外線等によりシール剤３０４を硬化させる。このシール剤３０４にもギャップを一定に保つためのギャップ形成材３０５が混入されている。ＴＦＴやＴＦＤ等のアクティブ素子を形成したアクティブマトリックス基板では、一般的に、表示部と、この表示部周辺のシールパターンが形成される部分とでは、基板に形成されているものの膜厚が異なっている。そのため、散布するスペーサ３０３とシール剤に混入するギャップ形成材３０５とでは、大きさが異なっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、アクティブ基板と対向基板との間のギャップを一定に保つために柱状スペーサを設けた液晶表示装置も提案されている。
【０００６】
例えば、第１パネル基板の透明電極形成面側にシール部と面内表示部とに、それぞれ柱状のリブからなるシール内スペーサと面内スペーサとを形成し、その後絶縁膜と配向膜を形成する。一方、第２パネル基板の面内表示部に絶縁膜と配向膜とを形成するとともにシール部に周辺シール材を塗布する。そして第１パネル基板と第２パネル基板とを貼り合わせて圧着して形成する液晶表示装置である。この液晶表示装置では、第１パネル基板と第２パネル基板とを圧着する際に、絶縁膜と配向膜とによる段差はシール部と面内表示部との面積比の差で十分に吸収されるとしている。すなわち、面内表示部に形成した面内スペーサが変形することで段差を吸収している（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
また、例えば、パネル基板間のギャップを形成するために柱状樹脂パターンをパターン基板間に設け、かつ柱状樹脂パターンが形成される部位は、｜（パターン周縁部額縁パターンの膜厚み）−（画素内で柱状樹脂パターンが形成される部位の膜厚み）｜≦３として、柱状樹脂パターンが形成される部位の高さをそろえるようにした液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
また、近年、液晶表示装置は軽量、薄型、堅牢性が求められており、基板にプラスチック基板を用いることが検討されている。現状では、アクティブ素子が搭載されていないパッシブタイプの液晶表示装置が実用化されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３２８３７５号公報（第２頁、第４図）
【特許文献２】
特開２００２−３２８３７５号公報（第３−４頁、第１、２、３図）
【特許文献３】
特開２００２−９８９７１号公報（第５−６頁、第１、２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラスチック基板上に、上記のアクティブマトリックス基板を使用した場合には、シール硬化の加圧の際に、シールに含まれるギャップ形成材が薄膜層を破壊する問題が起きる。
【００１１】
また、特開２００２−３２８３７５号公報に開示された発明では、第１、第２パネル基板には絶縁膜と配向膜のみが形成され、アクティブ素子は形成されていないため、面内スペーサを変形させることで段差を吸収させることができているが、アクティブ素子が形成された場合には、面内スペーサのみでアクティブ素子の段差まで吸収することは困難になる。その結果、第１、第２パネルが変形し、面内表示部とシール部とでギャップが変わってしまい、シール部付近の表示が乱れることになる。
【００１２】
また、特開２００２-９８９７１号公報に開示された液晶表示装置では、柱状樹脂パターンが形成される部位の高さをそろえる必要があった。例えば、ガラス基板を用いた場合は、柱状樹脂パターンが形成される部位の高さをそろえない場合には、画素内（表示部）とその周辺のシール剤が形成される額縁パターンの形成部とでは、膜厚が異なるため、表示部とシール部とでギャップが変わってしまい、シール部に近い領域で表示が乱れることになる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされた液晶表示装置およびその製造方法である。
【００１４】
本発明の液晶表示装置は、表示部にアクティブ素子、配線パターンおよび画素電極を有する薄膜層を少なくとも備えたアクティブ基板と、前記薄膜層とは別の薄膜層を備えていて前記アクティブ基板に対向する対向基板と、前記アクティブ基板と前記対向基板との間に封止された液晶を有し、前記アクティブ基板および前記対向基板の少なくとも１方の基板が可撓性を有するものからなり、前記アクティブ基板および前記対向基板を接着するためにシール剤を用い、前記アクティブ基板と前記対向基板との間の前記表示部に柱状スペーサが存在し、前記アクティブ基板および前記対向基板の少なくとも１方の基板の前記表示部の周囲に形成されるシールパターン形成部に前記柱状スペーサとは別の柱状スペーサが存在し、前記アクティブ基板の表示部に備えられている前記薄膜層と、前記対向基板に備えられている前記別の薄膜層との間隔は、前記表示部の柱状スペーサにより規定され、前記シールパターン形成部の前記アクティブ基板と前記対向基板との間隔は、前記シールパターン形成部の柱状スペーサにより規定されていて、前記可撓性を有する基板を撓ませて、前記シールパターン形成部の前記アクティブ基板と前記対向基板との間隔が、前記表示部の前記アクティブ基板と前記対向基板との間隔よりも狭く形成されているものである。
【００１５】
上記液晶表示装置では、シール剤にギャップ形成材を入れないシール剤を用い、表示部だけでなく、周辺のシールパターン形成部にも柱状スペーサを形成する。柱状スペーサの端面は基板と面接触をするので、基板との接触面積は従来の球状のギャップ形成剤よりも広くなるため、柱状スペーサから基板にかかる単位面積当たりの圧力が小さくなる。一方、従来から用いられているギャップ形成材は球形をしており、基板との接触は点接触に近い状態となり、基板との接触面積が非常に小さくなるため、ギャップ形成材から基板にかかる単位面積当たりの圧力は強くなっていた。このように、本発明の液晶表示装置では、柱状スペーサから基板にかかる単位面積当たりの圧力が小さくなるので、シール剤を硬化させる際に基板に圧力をかけてもアクティブ素子等が形成される薄膜層を損傷することがなくなる。また、柱状スペーサはリソグラフィーで形成することができるため、その形成する位置を適宜選択することができる。そのため、アクティブ素子の上など壊れやすい場所を避けて柱状スペーサを形成することができる。また、可撓性を有しているプラスチック基板を使うことから、主としてアクティブ素子等が形成されることによる表示部とシール部との基板間隔（ギャップ）の差は、基板が湾曲することによって自動的に補正される。
【００１６】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、表示部にアクティブ素子、配線パターンおよび画素電極を有する薄膜層を少なくとも備えたアクティブ基板と、前記薄膜層とは別の薄膜層を備えていて前記アクティブ基板に対向する対向基板とを間隔を設けて接着した後、前記アクティブ基板と前記対向基板との間に液晶を封止する液晶表示装置の製造方法であって、前記アクティブ基板および前記対向基板の少なくとも１方の基板に可撓性を有する基板を用い、前記アクティブ基板と前記対向基板とを接着するためにシール剤を用い、前記アクティブ基板と前記対向基板とを接着する前で前記シール剤を塗布する前に、前記アクティブ基板と前記対向基板との間の前記表示部に前記柱状スペーサを形成し、かつ前記アクティブ基板および前記対向基板の少なくとも１方の基板の前記表示部の周囲に形成されるシールパターン形成部に前記柱状スペーサとは別の柱状スペーサを形成し、前記アクティブ基板の表示部に備えられている前記薄膜層と、前記対向基板に備えられている前記別の薄膜層との間隔を、前記表示部の柱状スペーサにより規定し、前記シールパターン形成部の前記アクティブ基板と前記対向基板との間隔を、前記シールパターン形成部の柱状スペーサにより規定して、前記可撓性を有する基板を撓ませて、前記シールパターン形成部の前記アクティブ基板と前記対向基板との間隔を、前記表示部の前記アクティブ基板と前記対向基板との間隔よりも狭く形成する。
【００１７】
上記液晶表示装置の製造方法では、シール剤にギャップ形成材を入れないシール剤を用い、表示部だけでなく、周辺のシールパターン形成部にも柱状スペーサを形成する。柱状スペーサは基板といわゆる面接触をするため、基板との接触面積は従来の球形のギャップ形成剤よりも広くなるので、柱状スペーサから基板にかかる単位面積当たりの圧力が小さくなる。一方、従来から用いられているギャップ形成材は球形をしており、基板との接触は点接触に近い状態となり、基板との接触面積が非常に小さくなるため、ギャップ形成材から基板にかかる単位面積当たりの圧力は強くなっていた。このように、本発明の液晶表示装置の製造方法では、アクティブ基板と対向基板とを接着する際に、柱状スペーサから基板にかかる単位面積当たりの圧力が小さくなるので、シール剤を硬化させる際に基板に圧力をかけてもアクティブ素子等が形成される薄膜層を損傷することがなくなる。また、柱状スペーサはリソグラフィーで形成することができるため、その形成する位置を適宜選択することができる。そのため、アクティブ素子の上など壊れやすい場所を避けて柱状スペーサを形成することができる。また、可撓性を有しているプラスチック基板を使うことから、主としてアクティブ素子等が形成されることによる表示部とシール部との基板間隔（ギャップ）の差は、基板が湾曲することによって自動的に補正される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示装置に係る一実施の形態を、図１の概略構成断面図によって説明する。第１実施の形態では、透過型のＴＦＴ液晶パネルにより説明する。
【００１９】
図１に示すように、液晶表示装置１は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるアクティブ素子、配線パターン、画素電極、配向膜等の薄膜層１１６が形成されたアクティブ基板１１と、このアクティブ基板１１に対向するもので配向膜等の薄膜層１１７が形成された対向基板１２とが、柱状スペーサ１３を介してシール剤１４によって張り合わされていて、基板間には液晶１５が封止されている。上記アクティブ基板１１および上記対向基板１２にはプラスチック基板が用いられている。上記シール剤１４には、従来のシール剤のようにギャップ形成材は入っておらず、シール剤で構成されている。上記薄膜層１１６の詳細な構成としては、後に図４によって説明するような構成を採用することができる。
【００２０】
次に、図２のレイアウト図によって、柱状スペーサ１３の配置例を説明する。図２に示すように、周辺回路部に形成される柱状スペーサ１３は、ゲート電極（ゲート配線も含む）１０４、ソース電極１１１に接続される配線２１、ドレイン電極１１２に接続される配線２２やトランジスタの活性層（ポリシリコン層）をなるべく避けて形成されることが望ましい。また、今回はひとつの柱状スペーサ１３の大きさは、高さ３．５μｍ、縦横１０μｍとした。柱状スペーサ１３を形成する面積比としては、周辺回路部で１％以上５０％以下、画素内では、１画素に０．１個以上１０個以下とする。上記範囲よりも少ないと、アクティブ基板１１と対向基板１２との間隔を表示部３１全面で一定に保持することが難しくなり表示に乱れを生じる。一方、上記範囲を越えると、周辺回路部の面積が拡大し過ぎ、画素面積が縮小されることとなり好ましくない。ここでは、柱状スペーサ１３を形成した面積比としては、周辺回路部で約１０％、画素内では、１画素に一つの柱状スペーサ１３が形成されている。
【００２１】
上記液晶表示装置１では、シール剤１４にギャップ形成材を入れないシール剤を用い、表示部３１だけでなく、周辺のシールパターンが形成されるシール部４１にも柱状スペーサを形成する。柱状スペーサ１３の端面は基板側と面接触をするので、基板側の接触面積は従来の球形のギャップ形成材よりも広くなるので、柱状スペーサ１３から基板側にかかる単位面積当たりの圧力が小さくなる。一方、従来から用いられているギャップ形成材は球形をしており、基板側との接触は点接触に近い状態となり、基板側との接触面積が非常に小さくなるため、ギャップ形成材から基板側にかかる単位面積当たりの圧力は強くなっていた。このように、本発明の液晶表示装置１では、柱状スペーサ１３から基板（アクティブ基板１１および対向基板１２）側にかかる単位面積当たりの圧力が小さくなるので、基板に圧力をかけてシール剤１４を硬化させてもアクティブ素子等が形成されている薄膜層１１６を損傷することがなくなる。
【００２２】
また、柱状スペーサ１３が、アクティブ基板１１に形成されるアクティブ素子、配線パターンの形成領域を除くアクティブ基板１１と、対向基板１２との間に形成されているため、柱状スペーサ１３によってアクティブ素子、配線パターン等を押圧することがなくなる。したがって、アクティブ素子の破壊、損傷、配線パターン等の破断、損傷がなくなり、信頼性の高い液晶表示装置１となる。
【００２３】
また、アクティブ基板１１および対向基板１２に、可撓性を有しているプラスチック基板を使うことから、主としてアクティブ素子等が形成されることによる表示部３１とシール部４１との基板間隔（ギャップ）の差は、プラスチック基板が湾曲することによって自動的に補正される。すなわち、アクティブ基板１１および対向基板１２にプラスチック基板を用いているため、基板上に形成される薄膜の膜厚差は、表示部３１とシール部４１とで問題とならない。なお、アクティブ基板１１および対向基板１２のいずれか一方をプラスチック基板とし、他方をガラス基板もしくは石英基板としてもよい。この場合にはプラスチック基板側が撓むため、同様に、上記表示部とシール部とに形成されている薄膜の膜厚差は問題とならない。
【００２４】
また、柱状スペーサ１３を、アクティブ基板１１と対向基板１２との間で液晶表示装置の表示部３１の周縁にも間隔をおいて形成することによって、表示部３１周縁におけるアクティブ基板１１と対向基板１２との間隔（ギャップ）は柱状スペーサ１３によって規定されるため、シール部３１におけるアクティブ基板１１および対向基板１２の撓みは表示部３１におけるアクティブ基板１１および対向基板１２に影響を及ぼさなくなる。したがって、表示部３１におけるアクティブ基板１１および対向基板１２に撓みを生じることがないので、表示部３１周縁における表示の乱れを確実に抑えることができる。
【００２５】
次に、本発明の液晶表示装置の製造方法に係る一実施の形態を図３〜図９によって説明する。第１実施の形態では、透過型のＴＦＴ液晶パネルを作製した。
【００２６】
図３に示すように、まず、第１基板１０１上に、後に行うガラスエッチングの保護層としてフッ化水素およびフッ化水素酸に耐性を有する耐ＨＦ層１０２を形成する。なお、本明細書では、上記「ＨＦ」とはフッ化水素もしくはフッ化水素酸を表すものとする。上記第１基板１０１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。上記耐ＨＦ層１０２は、例えばモリブデン（Ｍｏ）膜を５００ｎｍの厚さに成膜して形成する。さらに絶縁層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。上記モリブデン膜は、例えばスパッタリング法にて形成することができ、上記ＳｉＯ₂膜は例えばプラズマＣＶＤ法により形成することができる。
【００２７】
その後は、一般的な低温ポリシリコン技術、例えば「２００３ＦＰＤ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を含む薄膜層１１６を形成した。薄膜層１１６の形成方法の一例を以下に説明する。
【００２８】
図４に示すように、まず、第１基板１０１上に耐ＨＦ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加工してゲート電極１０４を形成した。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、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ₂）層で形成した。
【００２９】
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で形成した。
【００３０】
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。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。
【００３１】
次に、図示はしないが、アクリル系の樹脂により柱状スペーサを形成した。これは、スピンコートにより全面に樹脂を塗布した後、リソグラフィー技術により柱状に形成した。
【００３２】
柱状スペーサ１３を周辺回路部に形成する場合には、前記図２に示すように、ゲート電極（ゲート配線も含む）１０４、ソース電極１１１に接続される配線２１やドレイン電極１１２に接続される配線２２、トランジスタの活性層（ポリシリコン層）をなるべく避けて、柱状スペーサ１３を形成することが望ましい。また、今回はひとつの柱状スペーサ１３の大きさは高さ３．５μｍ、縦横１０μｍとした。柱状スペーサ１３を形成する面積比としては、周辺回路部で１％以上５０％以下、画素内では、１画素に０．１個以上１０個以下とする。上記範囲よりも少ないと、アクティブ基板と対向基板との間隔を表示部全面で一定に保持することが難しくなり表示に乱れを生じる。一方、上記範囲を越えると、周辺回路部の面積が拡大し過ぎ、画素面積が縮小されることとなり好ましくない。ここでは、柱状スペーサ１３を形成した面積比としては、周辺回路部で約１０％、画素内では、１画素に一つの柱状スペーサを形成した。
【００３３】
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。今回の膜構成では、膜厚は、表示部とシール形成部での膜厚差は、およそ１μｍであった。
【００３４】
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。
【００３５】
次に、第１基板１０１上の薄膜層１１６をプラスチック基板上に移載する工程を説明する。
【００３６】
図５（１）に示すように、第１基板１０１上に耐ＨＦ層１０２、絶縁層１０３、薄膜層１１６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、その上に耐ＨＦ層１０２から薄膜層１１６が形成された第１基板１０１の薄膜層１１６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。
【００３７】
次に、図６（２）に示すように、第２基板１２４を貼り付けた基板をフッ化水素酸（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、耐ＨＦ層１０２であるモリブデン層がフッ化水素酸１２５にエッチングされないため、このエッチングは耐ＨＦ層１０２で自動的に停止する。ここで用いたフッ化水素酸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。フッ化水素酸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。
【００３８】
上記フッ化水素酸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〔前記図６（２）参照〕が完全にエッチングされ、耐ＨＦ層１０２が露出される。
【００３９】
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、耐ＨＦ層１０２〔前記図６（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７（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。
【００４０】
次に、図７（５）に示すように、上記エッチング後に、薄膜層１１６の裏面側、すなわち絶縁膜１０３表面に、第２接着層１２６を形成した。この第２接着層１２６は、例えば回転塗布技術により例えば紫外線硬化接着剤を塗布して形成した。
【００４１】
次に、図７（６）に示すように、第２接着層１２６に第３基板１２７を貼り付けた。この第３基板１２７にはプラスチック基板を用いた。このプラスチック基板には、例えば厚さが０．２ｍｍのポリカーボネートフィルムを用い、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１２６を硬化させた。ここではプラスチック基板にポリカーボネートを用いたが、ポリカーボネートに限らず、他のプラスチックを用いてもよい。例えば、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ができる。また、ここでは、絶縁層１０３側に第２接着層１２６を塗布形成したが、第３基板１２７に第２接着層１２６を塗布形成して貼り合わせてよい。
【００４２】
次に、図７（７）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５（１）参照〕を溶かして第２基板１２４〔前記図５（１）参照〕を外し、第３基板１２７上に第２接着層１２６、絶縁膜１０３を介して薄膜層１１６が載ったアクティブ基板１１を得た。
【００４３】
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（ポリイミド）を塗布し、ラビング処理を行って、配向処理を行った。
【００４４】
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。
【００４５】
次に、図９に示すように、アクティブ基板１１のシール部４１にシール剤１４を塗布し、アクティブ基板１１と対向基板１２とを両者を張り合わせた。このシール剤１４には、従来のシール剤のようにギャップ形成材は入っていないものを用いる。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１４を硬化させた。このときの加圧力は例えば１ｋｇ／ｃｍ²とした。このとき、アクティブ基板１１には柱状スペーサ１３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３１において一定間隔に保持される。また、表示部３１とシール部４１とにおけるアクティブ基板１１に形成された薄膜層１１６と対向基板１２に形成された薄膜層１１７との膜厚差は、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。次に、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。この図９はこの切断を行った後の状態を示している。次いで、図示はしないが、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。
【００４６】
上記製造方法によれば、シール剤１４にギャップ形成材を入れないシール剤を用い、表示部３１だけでなく、周辺のシールパターンが形成されるシール部４１にも柱状スペーサ１３を形成する。柱状スペーサ１３は基板側といわゆる面接触をするため、基板側の接触面積は従来の球形のギャップ形成材よりも広くなるので、柱状スペーサ１３から基板側にかかる単位面積当たりの圧力が小さくなる。一方、従来から用いられているギャップ形成材は球形をしており、基板側との接触は点接触に近い状態となり、基板側との接触面積が非常に小さくなるため、ギャップ形成材から基板側にかかる単位面積当たりの圧力は強くなっていた。このように、本発明の液晶表示装置の製造方法では、アクティブ基板１１と対向基板１２とを接着する際に、柱状スペーサ１３から基板側にかかる単位面積当たりの圧力が小さくなるので、シール剤１４を硬化させる際に基板に圧力をかけてもアクティブ素子等が形成される薄膜層１１７を損傷することがなくなる。
【００４７】
また、柱状スペーサ１３はリソグラフィー技術を用いて形成することができるため、その形成する位置を適宜選択することができる。そのため、柱状スペーサ１３が、アクティブ基板１１に形成されるアクティブ素子、配線パターンの形成領域を除くアクティブ基板１１と、対向基板１２との間に形成することができる。このため、柱状スペーサ１３によってアクティブ素子、配線パターン等を押圧することがなくなる。したがって、アクティブ素子の破壊、損傷、配線パターン等の破断、損傷がなくなり、信頼性の高い液晶表示装置が製造される。
【００４８】
また、可撓性を有しているプラスチック基板を使うことから、主としてアクティブ素子等が形成されることによる表示部３１とシール部４１との基板間隔（ギャップ）の差は、プラスチック基板が湾曲することによって自動的に補正される。すなわち、アクティブ基板１１および対向基板１２にプラスチック基板を用いているため、表示部３１とシール部４１との膜厚の差も問題とならない。なお、アクティブ基板１１および対向基板１２のいずれか一方をプラスチック基板とし、他方をガラス基板もしくは石英基板としてもよい。この場合にはプラスチック基板側が撓むため、上記表示部３１とシール部４１との膜厚の差が問題とはならない。
【００４９】
また、柱状スペーサ１３を、アクティブ基板１１と対向基板１２との間で液晶表示装置の表示部３１の周縁にも間隔をおいて形成されることによって、表示部３１周縁におけるアクティブ基板１１と対向基板１２との間隔（ギャップ）は柱状スペーサ１３によって規定されるため、シール部４１におけるアクティブ基板１１および対向基板１２の撓みは表示部３１におけるアクティブ基板１１および対向基板１２に影響を及ぼさなくなる。したがって、表示部３１におけるアクティブ基板１１および対向基板１２に撓みを生じることがないので、表示部３１周縁における表示の乱れを確実に抑えることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の液晶表示装置によれば、シール剤にギャップ形成材を入れないシール剤を用い、表示部およびその周辺のシールパターンが形成されるシール部にも柱状スペーサを形成するので、基板間のギャップが一定に保持できるとともに、従来の球状ギャップ形成材よりも柱状スペーサから基板側にかかる単位面積当たりの圧力を小さくすることができる。このため、基板に圧力をかけて基板どうしを張り合わせた際に、アクティブ素子等が形成される薄膜層を損傷することがなくなるので、信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。また、ギャップ材が不要となるため、コストも安くなる。管理も容易になる。
【００５１】
本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、シール剤にギャップ形成材を入れないシール剤を用い、表示部およびその周辺のシールパターンが形成されるシール部にも柱状スペーサを形成するので、基板間のギャップが一定に保持できるとともに、従来の球状ギャップ形成材よりも柱状スペーサから基板側にかかる単位面積当たりの圧力を小さくすることができる。このため、基板に圧力をかけて基板どうしを張り合わせた際に、アクティブ素子等が形成される薄膜層を損傷することがなくなるので、信頼性の高い液晶表示装置を製造することができる。また、ギャップ材が不要となるため、製造コストも安くなる。また、ギャップ形成材を用いないので、その分、製造工程の管理も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置に係る一実施の形態を示す概略構成断面図である。
【図２】本発明の液晶表示装置に係る一実施の形態を示すレイアウト図である。
【図３】本発明の液晶表示装置の製造方法に係る一実施の形態を示す製造工程図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の製造方法に係る一実施の形態を示す製造工程図（続き）であり、薄膜層の形成方法の一例を示す図面である。
【図５】本発明の液晶表示装置の製造方法に係る一実施の形態を示す製造工程図（続き）であり、薄膜層をプラスチック基板に移載する工程を示す図面である。
【図６】本発明の液晶表示装置の製造方法に係る一実施の形態を示す製造工程図（続き）であり、薄膜層をプラスチック基板に移載する工程を示す図面である。
【図７】本発明の液晶表示装置の製造方法に係る一実施の形態を示す製造工程図（続き）であり、薄膜層をプラスチック基板に移載する工程を示す図面である。
【図８】本発明の液晶表示装置の製造方法に係る対向基板の一加工例を示す平面図である。
【図９】本発明の液晶表示装置の製造方法により形成される液晶表示パネルの一例を示す概略構成断面図である。
【図１０】従来の液晶表示パネルの一例を示す概略構成断面図である。
【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…柱状スペーサ―、１４…シール剤、１５…液晶[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a liquid crystal display device manufactured using a flexible substrate and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
A conceptual diagram of a conventional liquid crystal display device is shown in FIG. The conventional liquid crystal display device 300 is formed as follows.
[0003]
As shown in FIG. 10, a necessary thin film layer 321 such as a transparent electrode, an active element, a wiring, and an alignment film is formed on an active substrate 301 among a pair of opposing substrates. On the other hand, spherical spacers 303 are dispersed on a counter substrate 302 that is opposed to the active substrate 301 and on which a necessary thin film layer 322 such as an alignment film is formed. The spherical spacer 303 is for keeping a gap between the substrates constant after the active substrate 301 and the counter substrate 302 are bonded to each other.
[0004]
Next, a sealant 304 is applied to one of the active substrate 301 and the counter substrate by a dispenser or screen printing. Thereafter, the sealing agent 304 is cured by heating, ultraviolet rays or the like while the two substrates are bonded together and pressurized. A gap forming material 305 for keeping the gap constant is also mixed in the sealant 304. In an active matrix substrate on which active elements such as TFTs and TFDs are formed, in general, the display portion and the portion where the seal pattern around the display portion is formed have different film thicknesses on the substrate. Yes. Therefore, the sizes of the spacers 303 to be dispersed and the gap forming material 305 mixed in the sealant are different (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
In addition, a liquid crystal display device provided with columnar spacers in order to keep the gap between the active substrate and the counter substrate constant has also been proposed.
[0006]
For example, an in-seal spacer and an in-plane spacer made of columnar ribs are respectively formed on the seal portion and the in-plane display portion on the transparent electrode forming surface side of the first panel substrate, and then an insulating film and an alignment film are formed. . On the other hand, an insulating film and an alignment film are formed on the in-plane display portion of the second panel substrate, and a peripheral sealing material is applied to the seal portion. The liquid crystal display device is formed by bonding and bonding a first panel substrate and a second panel substrate. In this liquid crystal display device, when the first panel substrate and the second panel substrate are pressure-bonded, the step due to the insulating film and the alignment film is sufficiently absorbed by the difference in area ratio between the seal portion and the in-plane display portion. It is said. That is, the in-plane spacer formed in the in-plane display unit is deformed to absorb the step (see, for example, Patent Document 2).
[0007]
Further, for example, a columnar resin pattern is provided between pattern substrates to form a gap between panel substrates, and a portion where the columnar resin pattern is formed is | (film thickness of pattern peripheral frame pattern) − (inside pixel In this case, a liquid crystal display device is disclosed in which the heights of the portions where the columnar resin pattern is formed are aligned (for example, see Patent Document 3). ).
[0008]
In recent years, liquid crystal display devices are required to be lightweight, thin, and robust, and the use of a plastic substrate as a substrate has been studied. At present, a passive type liquid crystal display device in which no active element is mounted has been put into practical use.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-328375 A (2nd page, FIG. 4)
[Patent Document 2]
JP 2002-328375 A (page 3-4, FIGS. 1, 2 and 3)
[Patent Document 3]
JP 2002-98971 A (page 5-6, FIGS. 1 and 2)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above active matrix substrate is used on a plastic substrate, there is a problem that the gap forming material included in the seal breaks the thin film layer when the seal curing is pressurized.
[0011]
In the invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-328375, the first and second panel substrates are formed with only the insulating film and the alignment film, and no active element is formed. However, when the active element is formed, it is difficult to absorb the step of the active element only with the in-plane spacer. As a result, the first and second panels are deformed, the gap is changed between the in-plane display portion and the seal portion, and the display near the seal portion is disturbed.
[0012]
Further, in the liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-98971, it is necessary to align the heights of the portions where the columnar resin patterns are formed. For example, when a glass substrate is used, if the height of the part where the columnar resin pattern is to be formed is not aligned, the frame pattern forming part in which the sealing agent is formed in the pixel (display part) and its periphery, and Then, since the film thicknesses are different, the gap is changed between the display portion and the seal portion, and the display is disturbed in a region near the seal portion.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, which have been made to solve the above problems.
[0014]
The liquid crystal display device of the present invention includes an active substrate having at least a thin film layer having an active element, a wiring pattern, and a pixel electrode in a display portion, and a thin film layer different from the thin film layer, and faces the active substrate. A liquid crystal sealed between the counter substrate and the active substrate and the counter substrate, wherein at least one of the active substrate and the counter substrate has flexibility, and the active substrate And using a sealant to bond the counter substrate, There is a columnar spacer in the display portion between the active substrate and the counter substrate, A seal pattern forming portion formed around the display portion of at least one of the active substrate and the counter substrate; Different from the columnar spacer There is a columnar spacer, and the distance between the thin film layer provided in the display unit of the active substrate and the other thin film layer provided in the counter substrate Is defined by the columnar spacer of the display section. The distance between the active substrate and the counter substrate of the seal pattern forming portion is Of the seal pattern forming section The gap between the active substrate and the counter substrate of the display unit is defined by a columnar spacer, and the flexible substrate is bent so that a distance between the active substrate and the counter substrate of the seal pattern forming unit is between the active substrate and the counter substrate of the display unit. It is formed narrower than the interval.
[0015]
In the above liquid crystal display device, a gap forming material is not included in the sealant. Sealant The columnar spacers are formed not only on the display part but also on the peripheral seal pattern forming part. Since the end surface of the columnar spacer makes surface contact with the substrate, the contact area with the substrate is wider than that of the conventional spherical gap forming agent, and therefore the pressure per unit area applied from the columnar spacer to the substrate is reduced. On the other hand, the gap forming material conventionally used has a spherical shape, and the contact with the substrate is close to a point contact, and the contact area with the substrate becomes very small. The pressure per area was strong. Thus, in the liquid crystal display device of the present invention, since the pressure per unit area applied from the columnar spacer to the substrate is reduced, the thin film on which active elements and the like are formed even when pressure is applied to the substrate when the sealant is cured No damage to the layer. Further, since the columnar spacer can be formed by lithography, the position where the columnar spacer is formed can be selected as appropriate. Therefore, columnar spacers can be formed avoiding fragile places such as on active elements. In addition, since a flexible plastic substrate is used, the difference in the substrate interval (gap) between the display portion and the seal portion due mainly to the formation of the active element or the like is automatically caused by the curvature of the substrate. Corrected.
[0016]
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes an active substrate including at least a thin film layer having an active element, a wiring pattern, and a pixel electrode in a display portion, and a thin film layer different from the thin film layer. A liquid crystal display device manufacturing method for sealing a liquid crystal between the active substrate and the counter substrate after bonding the counter substrate to the counter substrate with a gap therebetween Because A flexible substrate is used as at least one of the active substrate and the counter substrate, a sealant is used to bond the active substrate and the counter substrate, and the active substrate and the counter substrate Before applying the sealant before bonding Forming the columnar spacers in the display portion between the active substrate and the counter substrate; and A seal pattern forming portion formed around the display portion of at least one of the active substrate and the counter substrate; Different from the columnar spacer Columnar spacers are formed, and the distance between the thin film layer provided in the display portion of the active substrate and the other thin film layer provided in the counter substrate Is defined by the columnar spacer of the display section. , The interval between the active substrate and the counter substrate of the seal pattern forming portion, Of the seal pattern forming section By defining the columnar spacer, the flexible substrate is bent, and the interval between the active substrate and the counter substrate of the seal pattern forming unit is determined between the active substrate and the counter substrate of the display unit. It is formed narrower than the interval.
[0017]
In the manufacturing method of the liquid crystal display device, a gap forming material is not included in the sealing agent. Sealant The columnar spacers are formed not only on the display part but also on the peripheral seal pattern forming part. Since the columnar spacer makes so-called surface contact with the substrate, the contact area with the substrate is larger than that of the conventional spherical gap forming agent, so that the pressure per unit area applied from the columnar spacer to the substrate is reduced. On the other hand, the gap forming material conventionally used has a spherical shape, and the contact with the substrate is close to a point contact, and the contact area with the substrate becomes very small. The pressure per area was strong. As described above, in the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, when the active substrate and the counter substrate are bonded, the pressure per unit area applied from the columnar spacer to the substrate is reduced. Even if pressure is applied to the substrate, the thin film layer on which the active element or the like is formed is not damaged. Further, since the columnar spacer can be formed by lithography, the position where the columnar spacer is formed can be selected as appropriate. Therefore, columnar spacers can be formed avoiding fragile places such as on active elements. In addition, since a flexible plastic substrate is used, the difference in the substrate interval (gap) between the display portion and the seal portion due mainly to the formation of the active element or the like is automatically caused by the curvature of the substrate. Corrected.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. In the first embodiment, a transmissive TFT liquid crystal panel will be described.
[0019]
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 1 includes an active substrate 11 on which an active element composed of a thin film transistor (TFT), a wiring pattern, a pixel electrode, an alignment film and the like is formed, and an active substrate 11 facing the active substrate 11. Therefore, the counter substrate 12 on which a thin film layer 117 such as an alignment film is formed is bonded with a sealant 14 via a columnar spacer 13, and a liquid crystal 15 is sealed between the substrates. A plastic substrate is used for the active substrate 11 and the counter substrate 12. The sealing agent 14 does not contain a gap forming material unlike the conventional sealing agent, With sealant It is configured. As a detailed configuration of the thin film layer 116, a configuration described later with reference to FIG. 4 can be employed.
[0020]
Next, an arrangement example of the columnar spacers 13 will be described with reference to the layout diagram of FIG. As shown in FIG. 2, the columnar spacers 13 formed in the peripheral circuit portion include a gate electrode (including gate wiring) 104, a wiring 21 connected to the source electrode 111, a wiring 22 connected to the drain electrode 112, and a transistor. Active layer (Polysilicon layer) It is desirable to avoid it as much as possible. In addition, the size of one columnar spacer 13 is 3.5 μm in height and 10 μm in length and width this time. The area ratio for forming the columnar spacers 13 is 1% or more and 50% or less in the peripheral circuit portion, and is 0.1 or more and 10 or less per pixel in the pixel. If it is less than the above range, it is difficult to keep the distance between the active substrate 11 and the counter substrate 12 constant over the entire surface of the display unit 31, and display is disturbed. On the other hand, exceeding the above range is not preferable because the area of the peripheral circuit portion is excessively enlarged and the pixel area is reduced. Here, the area ratio in which the columnar spacers 13 are formed is about 10% in the peripheral circuit portion, and one columnar spacer 13 is formed in one pixel in the pixel.
[0021]
In the liquid crystal display device 1, a sealant that does not include a gap forming material is used for the sealant 14, and columnar spacers are formed not only on the display unit 31 but also on the seal part 41 where a peripheral seal pattern is formed. Since the end surface of the columnar spacer 13 is in surface contact with the substrate side, the contact area on the substrate side is a conventional spherical gap formation. Material Therefore, the pressure per unit area applied from the columnar spacer 13 to the substrate side is reduced. On the other hand, the gap forming material used conventionally has a spherical shape, and the contact with the substrate side is close to a point contact, and the contact area with the substrate side becomes very small. The pressure per unit area was increased. As described above, in the liquid crystal display device 1 of the present invention, the pressure per unit area applied from the columnar spacer 13 to the substrate (the active substrate 11 and the counter substrate 12) is reduced. Even if cured, the thin film layer 116 on which the active element or the like is formed is not damaged.
[0022]
Further, the columnar spacers 13 are active elements formed on the active substrate 11, the active substrate 11 excluding the wiring pattern formation region, Opposite Since it is formed between the substrate 12, the columnar spacer 13 does not press the active element, the wiring pattern, or the like. Therefore, the active element is not broken or damaged, the wiring pattern is not broken or damaged, and the liquid crystal display device 1 is highly reliable.
[0023]
In addition, since a flexible plastic substrate is used for the active substrate 11 and the counter substrate 12, the substrate interval (gap) between the display unit 31 and the seal unit 41 mainly due to the formation of active elements or the like. This difference is automatically corrected by bending the plastic substrate. That is, since the plastic substrate is used for the active substrate 11 and the counter substrate 12, the difference in film thickness of the thin film formed on the substrate does not cause a problem between the display unit 31 and the seal unit 41. One of the active substrate 11 and the counter substrate 12 may be a plastic substrate, and the other may be a glass substrate or a quartz substrate. In this case, since the plastic substrate side bends, similarly, the difference in film thickness of the thin film formed on the display portion and the seal portion does not matter.
[0024]
In addition, the columnar spacers 13 are formed between the active substrate 11 and the counter substrate 12 at an interval on the periphery of the display unit 31 of the liquid crystal display device. You As a result, the interval (gap) between the active substrate 11 and the counter substrate 12 at the periphery of the display unit 31 is defined by the columnar spacer 13, so that the deflection of the active substrate 11 and the counter substrate 12 in the seal unit 31 is The active substrate 11 and the counter substrate 12 are not affected. Therefore, since the active substrate 11 and the counter substrate 12 in the display unit 31 are not bent, the display disorder at the periphery of the display unit 31 can be reliably suppressed.
[0025]
Next, an embodiment according to a method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, a transmissive TFT liquid crystal panel was produced.
[0026]
As shown in FIG. 3, first, an HF-resistant layer 102 having resistance to hydrogen fluoride and hydrofluoric acid is formed on the first substrate 101 as a protective layer for glass etching to be performed later. In the present specification, “HF” represents hydrogen fluoride or hydrofluoric acid. As the first substrate 101, a glass substrate having a thickness of about 0.4 to 1.1 mm, for example, 0.7 nm is used. A quartz substrate may be used instead of the glass substrate. The HF-resistant layer 102 is formed, for example, by forming a molybdenum (Mo) film to a thickness of 500 nm. Further, an insulating layer 103 is formed. The insulating layer 103 is made of, for example, silicon oxide (SiO ₂ ) A film is formed to a thickness of 500 nm. The molybdenum film can be formed by sputtering, for example, and the SiO film ₂ The film can be formed by, for example, a plasma CVD method.
[0027]
Thereafter, general low-temperature polysilicon technology, for example, “2003 FPD Technology Encyclopedia” (published on March 25, 2003, p.166-183 and p.198-201), “'99 latest liquid crystal process technology” (Press Journal 1998, p. 53-59), “Flat Panel Display 1999” (Nikkei Business Publications, 1998, p. 132-139), etc. A thin film layer 116 including a TFT was formed by a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) process. An example of a method for forming the thin film layer 116 will be described below.
[0028]
As shown in FIG. 4, first, a conductive film for forming the gate electrode 104 was formed on the insulating layer 103 formed on the first substrate 101 via the HF-resistant layer 102. For example, a molybdenum (Mo) film having a thickness of 100 nm was used as the conductive film. As a method for forming the molybdenum film, for example, a sputtering method was used. Then, the conductive film was processed to form the gate electrode 104. The gate electrode 104 was formed by patterning using a general photolithography technique and etching technique. Next, a gate insulating film 105 was formed so as to cover the gate electrode 104. The gate insulating film 105 is formed by, for example, silicon oxide (SiO 2) by plasma CVD. ₂ ) Layer or silicon oxide (SiO ₂ ) Layer and silicon nitride (SiN) _x ) Layer. Further, an amorphous silicon layer (thickness 30 nm to 100 nm) was continuously formed. This amorphous silicon layer was irradiated with a XeCl excimer laser pulse having a wavelength of 308 nm, melted and recrystallized to produce a crystalline silicon layer. Using this polysilicon layer, a polysilicon layer 106 to be a channel formation region is formed, and n is formed on both sides thereof. ^- Polysilicon layer 107 made of a type-doped region, n ⁺ A polysilicon layer 108 made of a type-doped region was formed. Thus, the active region has an LDD (Lightly Doped Drain) structure for achieving both a high on-current and a low off-current. On the polysilicon layer 106, n ^- A stopper layer 109 was formed to protect the channel when implanting the type of phosphorus ions. The stopper layer 109 is made of, for example, silicon oxide (SiO ₂ ) Layer.
[0029]
Further, silicon oxide (SiO 2) is formed by plasma CVD. ₂ ) Layer or silicon oxide (SiO ₂ ) Layer and silicon nitride (SiN) _x A passivation film 110 made of a laminate with the above layer was formed. A source electrode 111 and a drain electrode 112 connected to each polysilicon layer 108 were formed on the passivation film 110. Each source electrode 111 and drain electrode 112 is made of, for example, aluminum.
[0030]
Thereafter, a color filter 113 was formed. The color filter 113 was formed by applying a color resist on the entire surface and then patterning with a lithography technique. A contact hole 113C is formed in the color filter 113 so that the source electrode 111 and a liquid crystal driving electrode to be formed later are connected. This color filter forming step was performed three times to form three colors of RGB (red, green, and blue). Next, a protective film 114 was formed for planarization. The protective film 114 is made of, for example, a polymethylmethacrylic acid resin. A contact hole 114C is formed in the protective film 114 so that the source electrode 111 and the liquid crystal driving electrode are connected. Thereafter, a pixel electrode 115 connected to the source electrode 111 was formed. The pixel electrode 115 is formed of a transparent electrode, for example. The transparent electrode is formed of indium tin oxide (ITO), for example, and a sputtering method is used as the formation method.
[0031]
Next, although not shown, columnar spacers were formed from an acrylic resin. This was formed in a columnar shape by a lithography technique after a resin was applied to the entire surface by spin coating.
[0032]
When the columnar spacer 13 is formed in the peripheral circuit portion, as shown in FIG. 2, the gate electrode (including gate wiring) 104, the wiring 21 connected to the source electrode 111, and the wiring connected to the drain electrode 112 22. Active layer of transistor (Polysilicon layer) It is desirable to avoid the column as much as possible. Further, this time, the size of one columnar spacer 13 is 3.5 μm in height and 10 μm in length and width. The area ratio for forming the columnar spacers 13 is 1% or more and 50% or less in the peripheral circuit portion, and is 0.1 or more and 10 or less per pixel in the pixel. If it is less than the above range, it is difficult to keep the distance between the active substrate and the counter substrate constant over the entire display portion, and display is disturbed. On the other hand, exceeding the above range is not preferable because the area of the peripheral circuit portion is excessively enlarged and the pixel area is reduced. Here, the area ratio in which the columnar spacers 13 are formed is about 10% in the peripheral circuit portion, and one columnar spacer is formed in one pixel in the pixel.
[0033]
Through the above steps, a transmissive active matrix substrate was fabricated on the first substrate 101. In this film configuration, the film thickness difference between the display portion and the seal forming portion was approximately 1 μm.
[0034]
In addition, a bottom gate type polysilicon TFT is manufactured this time, but the same can be applied to a top gate type polysilicon TFT or an amorphous TFT.
[0035]
Next, a process of transferring the thin film layer 116 on the first substrate 101 onto the plastic substrate will be described.
[0036]
As shown in FIG. 5 (1), the first bonding is performed while heating the HF-resistant layer 102, the insulating layer 103, and the thin film layer 116 on the first substrate 101 to 80 ° C. to 140 ° C. with a hot plate 122. The agent 123 was applied to a thickness of about 1 mm, the second substrate 124 was placed on top, and cooled to room temperature while being pressurized. As the second substrate 124, for example, a molybdenum substrate having a thickness of 1 mm was used. Alternatively, a glass substrate may be used for the second substrate 124. Alternatively, the first adhesive 123 may be applied on the second substrate 124, and the thin film layer 116 side of the first substrate 101 on which the thin film layer 116 is formed from the HF-resistant layer 102 may be placed. As the first adhesive 123, for example, a hot melt adhesive was used.
[0037]
Next, as illustrated in FIG. 6B, the first substrate 101 was etched by immersing the substrate on which the second substrate 124 was attached in hydrofluoric acid (HF) 125. This etching is automatically stopped at the HF-resistant layer 102 because the molybdenum layer that is the HF-resistant layer 102 is not etched by the hydrofluoric acid 125. As an example, the hydrofluoric acid 125 used here has a weight concentration of 50%, and this etching time was 3.5 hours. The concentration and etching time of hydrofluoric acid 125 can be changed as long as the glass of the first substrate 101 can be completely etched.
[0038]
As a result of the etching with hydrofluoric acid 125, as shown in FIG. 6 (3), the first substrate 101 (see FIG. 6 (2)) is completely etched, and the HF-resistant layer 102 is exposed.
[0039]
Next, mixed acid [for example, phosphoric acid (H _Three PO _Four ) 72wt% and nitric acid (HNO _Three ) 3wt% and acetic acid (CH _Three The molybdenum layer (thickness: 500 nm), which is the HF-resistant layer 102 [see FIG. 6 (3)], was etched by (COOH) 10 wt%]. This is because there is a problem if there is an opaque molybdenum layer in order to manufacture a transmissive liquid crystal panel. The time required to etch a 500 nm thick molybdenum layer with the mixed acid is about 1 minute. As a result of this etching, as shown in FIG. 7 (4), this mixed acid does not etch the silicon oxide that is the first insulating layer 103, so that the etching automatically stops at the first insulating layer 103.
[0040]
Next, as shown in FIG. 7 (5), after the etching, a second adhesive layer 126 was formed on the back side of the thin film layer 116, that is, on the surface of the insulating film 103. The second adhesive layer 126 is formed by applying, for example, an ultraviolet curable adhesive by, for example, a spin coating technique.
[0041]
Next, as shown in FIG. 7 (6), the third substrate 127 was attached to the second adhesive layer 126. A plastic substrate was used for the third substrate 127. For example, a polycarbonate film having a thickness of 0.2 mm was used as the plastic substrate, and the second adhesive layer 126 made of an ultraviolet curable adhesive was cured by irradiating ultraviolet rays. Here, polycarbonate is used for the plastic substrate, but not limited to polycarbonate, other plastics may be used. For example, other optical films such as polyethersulfone and polyarylate can be used. Here, the second adhesive layer 126 is applied and formed on the insulating layer 103 side; however, the second adhesive layer 126 may be applied and formed on the third substrate 127 for bonding.
[0042]
Next, as shown in FIG. 7 (7), the substrate is immersed in alcohol (not shown) to dissolve the first adhesive layer 123 (see FIG. 5 (1)) made of a hot melt adhesive. The second substrate 124 (see FIG. 5A) was removed, and the active substrate 11 on which the thin film layer 116 was placed on the third substrate 127 via the second adhesive layer 126 and the insulating film 103 was obtained.
[0043]
Next, an alignment film (polyimide) was applied to the active substrate 11 and a counter substrate (not shown) having a transparent electrode film formed on the entire surface of a plastic substrate, and a rubbing process was performed to perform the alignment process. .
[0044]
Next, as shown in FIG. 8, the portion 51 corresponding to the pad portion was removed when the counter substrate 12 was overlaid. For this removal processing, for example, a carbon dioxide laser processing apparatus can be used. Here, since it is difficult to cut only the counter substrate 12 after the active substrate 11 (see FIG. 9 to be described later) and the counter substrate 12 are overlapped, the above-mentioned before the active substrate 11 and the counter substrate 12 are overlapped. Removal processing was performed. In addition, laser processing is used this time, but cutting using other means such as a Thomson blade may be performed.
[0045]
Next, as shown in FIG. 9, the sealant 14 was applied to the seal portion 41 of the active substrate 11, and the active substrate 11 and the counter substrate 12 were bonded together. As this sealant 14, a material that does not contain a gap forming material like a conventional sealant is used. After pasting, the sealing agent 14 was cured by irradiating with ultraviolet rays while applying pressure. The applied pressure at this time is, for example, 1 kg / cm ² It was. At this time, since the columnar spacers 13 are formed on the active substrate 11, the distance between the active substrate 11 and the counter substrate 12 is maintained at a constant interval in the display unit 31. The difference in film thickness between the thin film layer 116 formed on the active substrate 11 and the thin film layer 117 formed on the counter substrate 12 in the display unit 31 and the seal unit 41 is that the active substrate 11 and the counter substrate 12 are plastic substrates. Since it is formed using, the plastic substrate is absorbed by bending. Next, the active substrate 11 and the counter substrate 12 bonded together by laser processing were cut to the size of the panel. FIG. 9 shows a state after this cutting is performed. Next, although not shown, after injecting liquid crystal from the liquid crystal injection port of the panel, the injection port was covered with a mold resin, the mold resin was cured, the liquid crystal was sealed in the panel, and a liquid crystal display panel was produced. .
[0046]
According to the manufacturing method described above, the columnar spacer 13 is formed not only on the display portion 31 but also on the seal portion 41 where the peripheral seal pattern is formed, using a sealant that does not contain a gap forming material. Since the columnar spacer 13 makes so-called surface contact with the substrate side, the contact area on the substrate side is a conventional spherical gap formation. Material Therefore, the pressure per unit area applied from the columnar spacer 13 to the substrate side is reduced. On the other hand, the gap forming material used conventionally has a spherical shape, and the contact with the substrate side is close to a point contact, and the contact area with the substrate side becomes very small. The pressure per unit area was increased. As described above, in the method of manufacturing the liquid crystal display device of the present invention, when the active substrate 11 and the counter substrate 12 are bonded, the pressure per unit area applied from the columnar spacer 13 to the substrate side is reduced. Even when a pressure is applied to the substrate when curing the film, the thin film layer 117 on which the active element or the like is formed is not damaged.
[0047]
Moreover, since the columnar spacer 13 can be formed using a lithography technique, the position where the columnar spacer 13 is formed can be selected as appropriate. Therefore, the columnar spacers 13 are active elements formed on the active substrate 11, the active substrate 11 excluding the wiring pattern formation region, Opposite It can be formed between the substrate 12. For this reason, an active element, a wiring pattern, etc. are not pressed by the columnar spacer 13. Therefore, the active element is destroyed and damaged, the wiring pattern is not broken and damaged, and a highly reliable liquid crystal display device is manufactured.
[0048]
In addition, since a plastic substrate having flexibility is used, the difference in the substrate interval (gap) between the display unit 31 and the seal unit 41 mainly due to the formation of active elements or the like causes the plastic substrate to bend. Is automatically corrected. That is, since a plastic substrate is used for the active substrate 11 and the counter substrate 12, the difference in film thickness between the display unit 31 and the seal unit 41 does not cause a problem. One of the active substrate 11 and the counter substrate 12 may be a plastic substrate, and the other may be a glass substrate or a quartz substrate. In this case, since the plastic substrate side bends, the difference in film thickness between the display portion 31 and the seal portion 41 is not a problem.
[0049]
Further, the columnar spacers 13 are formed between the active substrate 11 and the counter substrate 12 at a distance from the periphery of the display unit 31 of the liquid crystal display device, so that the active substrate 11 and the counter substrate at the periphery of the display unit 31 are formed. 12 is defined by the columnar spacer 13, the bending of the active substrate 11 and the counter substrate 12 in the seal portion 41 does not affect the active substrate 11 and the counter substrate 12 in the display unit 31. Therefore, since the active substrate 11 and the counter substrate 12 in the display unit 31 are not bent, the display disorder at the periphery of the display unit 31 can be reliably suppressed.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the liquid crystal display device of the present invention, the gap forming material is not included in the sealant. Sealant Since the columnar spacers are also formed on the seal portion where the display pattern and the surrounding seal pattern are used, the gap between the substrates can be kept constant, and the columnar spacers are closer to the substrate side than the conventional spherical gap forming material. Such pressure per unit area can be reduced. Therefore, when a pressure is applied to the substrates and the substrates are bonded to each other, the thin film layer on which the active element or the like is formed is not damaged, so that a highly reliable liquid crystal display device can be provided. Further, since the gap material is unnecessary, the cost is reduced. Management is also easy.
[0051]
According to the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, no gap forming material is added to the sealing agent. Sealant Since the columnar spacers are also formed on the seal portion where the display pattern and the surrounding seal pattern are used, the gap between the substrates can be kept constant, and the columnar spacers are closer to the substrate side than the conventional spherical gap forming material. Such pressure per unit area can be reduced. Therefore, when a pressure is applied to the substrates and the substrates are bonded to each other, the thin film layer on which the active elements and the like are formed is not damaged, and a highly reliable liquid crystal display device can be manufactured. Further, since the gap material is unnecessary, the manufacturing cost is reduced. Further, since no gap forming material is used, management of the manufacturing process is facilitated accordingly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is a layout diagram showing an embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 3 is a manufacturing process diagram showing an embodiment according to a method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 4 is a manufacturing process diagram (continuation) showing one embodiment of the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention, and is a drawing showing an example of a method of forming a thin film layer.
FIG. 5 is a manufacturing process diagram (continuation) showing an embodiment of the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, and is a diagram showing a process of transferring a thin film layer onto a plastic substrate;
FIG. 6 is a manufacturing process diagram (continued) showing an embodiment of the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, and is a diagram showing a process of transferring a thin film layer onto a plastic substrate.
FIG. 7 is a manufacturing process diagram (continued) showing an embodiment of the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, and is a diagram showing a process of transferring a thin film layer onto a plastic substrate.
FIG. 8 is a plan view showing an example of processing a counter substrate according to the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of a liquid crystal display panel formed by the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 10 is a schematic sectional view showing an example of a conventional liquid crystal display panel.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display device, 11 ... Active substrate, 12 ... Opposite substrate, 13 ... Columnar spacer, 14 ... Sealing agent, 15 ... Liquid crystal

Claims

An active substrate having at least a thin film layer having an active element, a wiring pattern and a pixel electrode in a display portion; a counter substrate having a thin film layer different from the thin film layer and facing the active substrate; and the active substrate; A liquid crystal sealed between the counter substrate and
At least one of the active substrate and the counter substrate has flexibility,
Using a sealant to bond the active substrate and the counter substrate,
There is a columnar spacer in the display portion between the active substrate and the counter substrate,
There is a columnar spacer different from the columnar spacer in a seal pattern forming portion formed around the display unit of at least one of the active substrate and the counter substrate,
An interval between the thin film layer provided in the display portion of the active substrate and the another thin film layer provided in the counter substrate is defined by a columnar spacer of the display portion, and the seal pattern forming portion The interval between the active substrate and the counter substrate is defined by a columnar spacer of the seal pattern forming portion ,
The flexible substrate is bent so that a distance between the active substrate and the counter substrate in the seal pattern forming unit is narrower than a distance between the active substrate and the counter substrate in the display unit. A liquid crystal display device.

The columnar spacer of the display unit is formed between the active element formed on the active substrate, the active substrate excluding a wiring pattern formation region, and the counter substrate. Liquid crystal display device.

The columnar spacer is formed between the active substrate and the counter substrate, in the seal portion and the display portion of the liquid crystal display device, and between the active substrate and the counter substrate, with a gap in the periphery of the display portion. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein:

An active substrate having at least a thin film layer having an active element, a wiring pattern, and a pixel electrode in the display portion, and a counter substrate that is provided with a thin film layer different from the thin film layer and faces the active substrate are spaced apart from each other. after bonding, a manufacturing method of a liquid crystal display device for sealing a liquid crystal between the active substrate and the counter substrate,
Using a flexible substrate for at least one of the active substrate and the counter substrate,
Using a sealant to bond the active substrate and the counter substrate,
Before applying the sealing agent before bonding the active substrate and the counter substrate, the columnar spacer is formed in the display portion between the active substrate and the counter substrate, and the active substrate and the counter substrate Forming a columnar spacer different from the columnar spacer in a seal pattern forming portion formed around the display portion of at least one of the counter substrates;
An interval between the thin film layer provided in the display portion of the active substrate and the other thin film layer provided in the counter substrate is defined by a columnar spacer of the display portion, and the seal pattern forming portion The interval between the active substrate and the counter substrate is defined by a columnar spacer of the seal pattern forming portion ,
The substrate having flexibility is bent to form a gap between the active substrate and the counter substrate in the seal pattern forming portion narrower than a gap between the active substrate and the counter substrate in the display unit. Manufacturing method of display device.

5. The columnar spacer of the display unit is formed between the active element formed on the active substrate, the active substrate excluding a wiring pattern formation region, and the counter substrate. A method for manufacturing a liquid crystal display device.

The columnar spacer is formed between the active substrate and the counter substrate, in the seal portion and the display portion of the liquid crystal display device, and between the active substrate and the counter substrate, with a gap in the periphery of the display portion. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 4.