JP4489443B2 - 液晶表示装置の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置およびその作製方法に関する。例えば、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する液晶表示パネルに代表される電気光学装置およびその様な電気光学装置を部品として搭載した電子機器に関する。

近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。

従来より、画像表示装置として液晶表示装置が知られている。パッシブ型の液晶表示装置に比べ高精細な画像が得られることからアクティブマトリクス型の液晶表示装置が多く用いられるようになっている。アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、マトリクス状に配置された画素電極を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。詳しくは選択された画素電極と該画素電極に対応する対向電極との間に電圧が印加されることによって、画素電極と対向電極との間に配置された液晶層の光学変調が行われ、この光学変調が表示パターンとして観察者に認識される。

このようなアクティブマトリクス型の電気光学装置の用途は広がっており、画面サイズの大面積化とともに、高精細化や高開口率化や高信頼性の要求が高まっている。また、同時に生産性の向上や低コスト化の要求も高まっている。

また、本出願人は、液晶を滴下する特許文献１を提案している。
ＵＳＰ４，６９１，９９５

パネルサイズが大型化するにつれ、使用する材料のコストがかかる。特に画素電極と対向電極との間に配置される液晶材料は高価である。

また、液晶を封止するために、シール描画、対向基板の貼り合わせ、分断、液晶注入、液晶注入口の封止などといった複雑な工程が必要である。特にパネルサイズが大型になると、毛細管現象を用いて液晶注入を行い、シールで囲まれた領域（少なくとも画素部を含む）に液晶を充填することが困難となってくる。

また、２枚の基板を貼り合わせ、分断を行い、分断面に形成されている液晶注入口から液晶材料を注入することとなるが、液晶注入口から画素領域まで延びている液晶材料の通り道となる部分にも液晶を充填されてしまう。また、駆動回路部を画素部と同一基板に設けた場合、画素部領域だけでなく駆動回路部と重なる部分にも液晶を充填する場合がある。このように表示部となる領域以外の余分な部分にも液晶材料が充填されてしまう。

また、液晶注入口から画素領域まで延びている液晶材料の通り道、特に液晶注入口付近は、パネルのほかの部分に比べて極端に多くの液晶が通過する部分となり、注入の際に摩擦が生じて配向膜表面が変化し、結果的に液晶の配向の乱れを生じさせる恐れもある。

そこで、本発明では、減圧下でのインクジェット法によって基板上に設けられた画素電極上、即ち画素部上のみに液晶材料の噴射（または滴下）を行った後、シールが設けられた対向基板と貼り合わせる。また、対向基板にシール描画と液晶滴下との両方をおこなってもよいし、画素部が設けられた基板にシール描画と液晶滴下との両方をおこなってもよい。

なお、シールは、画素部を囲むように閉パターンで描画し、その閉パターンの空間を液晶で充填する。

インクジェット法としては、インク滴の制御性に優れインク選択の自由度の高いことからインクジェットプリンターで利用されているピエゾ方式を用いてもよい。なお、ピエゾ方式には、ＭＬＰ（Multi Layer Piezo）タイプとＭＬＣｈｉｐ（Multi Layer Ceramic Hyper Integrated Piezo Segments）タイプがある。

なお、本発明は、画素電極に向けて微量の液晶を複数滴噴射（または滴下）で行なうものである。インクジェット法を用いることによって、吐出回数、または吐出ポイントの数などで微量な液晶の量を自由に調節することができる。

また、インクジェット法で液晶を噴射（または滴下）する処理を行う処理室に認識カメラを設けて、噴射位置のチェックを行うと同時にインクジェットヘッドを移動させる機構と連動させて、フィードバックできるシステムとしてもよい。例えば、メモリに記憶されているパターンに従ってインクジェットヘッドを移動させ、認識カメラで位置がずれていた箇所をデータとして取り込み、そのデータに基づいてメモリに記憶されている噴射パターンを修正または微調整する。

また、インクジェット法による液晶の噴射（または滴下）は、不純物が混入しないように減圧下で行うことが好ましい。また、液晶の噴射（または滴下）を行っている間、基板を加熱して液晶を低粘度化させる。また、必要であればインクジェット法による液晶の滴下後にスピンを行って膜厚の均一化を図ってもよい。また、貼り合わせの作業は、貼り合わせる際に気泡が入らないように減圧下で行うことが好ましい。

また、シールの描画は、ディスペンサ装置による形成法、印刷法、またはインクジェット法を用いることができる。シールの描画も、不純物が混入しないように減圧下で行うことが好ましい。液晶は減圧下で滴下を行っても変質、硬化などはおこらない。シール材には溶媒が粘度を調節するために加えられることがある。減圧下でシール描画を行う場合、シール材が変質、硬化しないように、含まれる溶媒が揮発しにくいシール材を用いることが好ましい。

また、本発明は、例えば、基板サイズが、３２０ｍｍ×４００ｍｍ、３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、１０００ｍｍ×１２００ｍｍ、１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ、１１５０ｍｍ×１３００ｍｍのような大面積基板に対して、効率よく液晶表示装置を作製する方法を提供するものである。さらには、基板サイズが、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ、１８００ｍｍ×２０００ｍｍ、２０００ｍｍ×２１００ｍｍ、２２００ｍｍ×２６００ｍｍ、２６００ｍｍ×３１００ｍｍのような大面積基板を用いる量産に適した液晶表示装置の作製方法を提供する。

本明細書で開示する発明の構成は、
減圧下で液晶または液晶を含む液滴を画素電極に向けて複数噴射し、前記液晶を前記画素電極上に付着させて液晶層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。

本発明により、必要な箇所のみに必要な量の液晶が滴下されるため、材料のロスがなくなる。また、シールパターンは閉ループとするため、液晶注入口および通り道のシールパターンは不要となる。従って、液晶注入時に生じる不良（例えば、配向不良など）がなくなる。

また、液晶としてはインクジェット法によりノズルから噴出させることができれば、特に限定されず、液晶材料を光硬化材料や熱硬化材料などと混合させて、滴下後に一対の基板間の接着強度を高めてもよい。

液晶の配向モードとしては、液晶分子の配列が光の入射から出射に向かって９０°ツイスト配向したＴＮモードを用いる場合が多い。ＴＮモードの液晶表示装置を作製する場合には、両基板に配向膜を形成し、ラビング処理などを行った後、基板のラビング方向が直交するように貼り合わせる。また、ラビング方向にあわせてインクジェットのノズルを走査して液晶層の形成を行ってもよい。

また、シールとしては、液晶と接触しても液晶に溶解または反応しない材料を選択することが好ましい。また、画素部を囲み、液晶に接する第１のシールをさらに囲む第２のシールを設けて２重に囲んでもよい。また、減圧下で貼りあわせる場合、第１のシールと第２のシールとの間には、液晶ではない充填材、例えば樹脂を充填することが好ましい。

本発明は、シールの描画と、液晶の滴下と、貼り合わせとを減圧下で連続的に処理でき、工程時間の短縮が行える。

また、貼り合わせる際に気泡が入らないように両方の基板に液晶を噴射（または滴下）した後、互いに貼り合わせてもよい。また、基板のラビング方向が直交するように一対の基板を貼り合わせるため、それぞれのラビング方向にあわせてインクジェットのノズルを走査して液晶層の形成を行ってもよい。また、液晶層だけでなく、配向膜もインクジェット法によって選択的に形成してもよい。

また、一対の基板間隔は、スペーサ球を散布したり、樹脂からなる柱状のスペーサを形成したり、シール材にフィラーを含ませることによって維持すればよい。

また、本発明においては、基板同士を貼り合わせた後、分断を行うこととなる。

また、本発明において、１面取りの場合、予めカットされている対向基板を貼り合わせることによって、分断工程を省略することもできる。従来では、液晶注入口を端面に設けるために、貼り合わせ後に分断を行って端面に液晶注入口を形成していた。

画素部が設けられた基板にシール描画と液晶滴下との両方を行う場合において、他の発明の構成は、
一対の基板と、前記一対の基板間に保持された液晶とを備えた液晶表示装置の作製方法であって、
第１の基板上に設けられた画素部を囲むシール材を形成する工程と、
減圧下で前記シール材で囲まれた領域のみに液晶または液晶を含む液滴を複数噴射する工程と、
前記第１の基板と第２の基板とを貼りあわせる工程と、
貼りあわせた一対の基板を分断する工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。

また、シールが設けられた対向基板と貼り合わせる場合において、他の発明の構成は、
一対の基板と、前記一対の基板間に保持された液晶とを備えた液晶表示装置の作製方法であって、
減圧下で第１の基板に設けられた画素部のみに液晶または液晶を含む液滴を複数噴射する工程と、
シール材が描画された第２の基板を前記第１の基板に貼りあわせる工程と、
貼りあわせた基板を分断する工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。

また、一対の基板の両方に液晶を形成する場合において、他の発明の構成は、
一対の基板と、前記一対の基板間に保持された液晶とを備えた液晶表示装置の作製方法であって、
第１の基板または第２の基板にシールを描画する工程と、
減圧下で前記第１の基板に対して液晶または液晶を含む液滴を選択的に複数噴射して第１の液晶層を形成する工程と、
減圧下で前記第２の基板に対して液晶または液晶を含む液滴を選択的に複数噴射して第２の液晶層を形成する工程と、
前記第１の液晶層と前記第２の液晶層とが接して重なるように一対の基板を貼りあわせることを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。

また、上記各構成において、前記液滴は、複数のノズルから画素部に設けられた画素電極に向けて複数噴射されることを特徴としている。

また、上記各構成において、前記液晶または液晶を含む液滴を複数噴射する工程は、基板を加熱しながら行うことを特徴としている。

また、上記各構成において、前記一対の基板を貼りあわせる工程は、不活性雰囲気とした大気圧下、或いは減圧下で行われることを特徴としている。工程短縮のため、減圧下で液晶を複数噴射し、そのまま減圧下で大気にふれることなく一対の基板を貼りあわせることが好ましい。

また、上記各構成において、前記減圧下とは、１×１０²〜２×１０⁴Ｐａの不活性雰囲気中、或いは１〜５×１０⁴Ｐａの真空中であることを特徴としている。

減圧下（真空中を含む）とは、大気圧よりも低い圧力下であることを指し、窒素、希ガスその他の不活性ガスで充填された雰囲気（以下、不活性雰囲気という。）では１×１０²〜２×１０⁴Ｐａ（好ましくは、５×１０²〜５×１０³Ｐａ）とすれば良い。

また、上記各構成において、インクジェットの条件、液晶材料を適宜設定することで、前記液晶材料を間欠的に付着させることができる。また、前記液晶材料を連続的に付着させることもできる。

また、上記各構成において、前記液晶を噴射する際、前記基板を室温（典型的には２０℃）〜２００℃に加熱してもよい。

また、上記各構成において、前記液晶または液晶を含む液滴を選択的に複数噴射する工程は、インクジェット法を用いることを特徴としている。

また、液晶表示装置には、大きく分けてパッシブ型（単純マトリクス型）とアクティブ型（アクティブマトリクス型）の２種類があり、どちらにも本発明を適用することができる。

また、他の発明の構成は、
一対の基板と、前記一対の基板間に保持された液晶とを備えた液晶表示装置であって、
一対の基板は、画素部を囲む第１のシール材と、該第１のシール材を囲む第２のシール材とで貼り合わされており、
前記第１のシール材で囲まれた領域に液晶が保持され、前記第１のシール材と前記第２のシール材との間には充填材が充填されていることを特徴とする液晶表示装置である。

上記構成において、前記第１のシール材および前記第２のシール材は閉じられたパターンであることを特徴としている。

また、上記構成において、前記第１のシール材と前記第２のシール材との間には駆動回路が配置されていることを特徴としている。

本発明により、液晶材料の利用効率が高く、且つ、スループットの高い液晶表示装置を生産することが可能となる。

本発明の実施形態について、以下に説明する。

（実施の形態１）
ここでは、大面積基板を用い、パネル４枚取りの作製例を図１〜図４に示す。

図１（Ａ）は、インクジェットによる液晶層形成の途中の断面図を示しており、シール材１１２で囲まれた画素部１１１を覆うように液晶材料１１４をインクジェット装置１１６のノズル１１８から吐出、噴射、または滴下させている。インクジェット装置１１６は、図１（Ａ）中の矢印方向に移動させる。なお、ここではノズル１１８を移動させた例を示したが、ノズルを固定し、基板を移動させることによって液晶層を形成してもよい。

また、図１（Ｂ）には斜視図を示している。シール１１２で囲まれた領域のみに選択的に液晶材料１１４を吐出、噴射、または滴下させ、ノズル走査方向１１３に合わせて滴下面１１５が移動している様子を示している。

また、図１（Ａ）の点線で囲まれた部分１１９を拡大した断面図が図１（Ｃ）、図１（Ｄ）である。液晶材料の粘性が高い場合は、連続的に吐出され、図１（Ｃ）のように繋がったまま付着される。一方、液晶材料の粘性が低い場合には、間欠的に吐出され、図１（Ｄ）に示すように液滴が滴下される。

なお、図１（Ｃ）中、１２０は逆スタガ型ＴＦＴ、１２１は画素電極をそれぞれ指している。画素部１１１は、マトリクス状に配置された画素電極と、該画素電極と接続されているスイッチング素子、ここでは逆スタガ型ＴＦＴと、保持容量（図示しない）とで構成されている。

また、逆スタガ型ＴＦＴの活性層としては、非晶質半導体膜、結晶構造を含む半導体膜、非晶質構造を含む化合物半導体膜などを適宜用いることができる。さらにＴＦＴの活性層として、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるセミアモルファス半導体膜（微結晶半導体膜、マイクロクリスタル半導体膜とも呼ばれる）も用いることができる。セミアモルファス半導体膜は、少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０nmの結晶粒を含んでおり、セミアモルファス半導体膜についてはラマンスペクトルが単結晶に特有の５２０ｃｍ^-1よりも低波数側にシフトしている。また、セミアモルファス半導体膜は、Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。また、セミアモルファス半導体膜は、未結合手（ダングリングボンド）の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。セミアモルファス半導体膜の作製方法としては、珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ₄、その他にもＳｉ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＦ₄などを用いることが可である。この珪化物気体をＨ₂、又は、Ｈ₂とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲とする。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚとする。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃とする。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物濃度は１×１０²⁰cm^-3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０¹⁹/cm³以下、好ましくは１×１０¹⁹/cm³以下とする。なお、セミアモルファス半導体膜を活性層としたＴＦＴの電界効果移動度μは、１〜１０cm²/Vsecである。

また、減圧下でインクジェットを行う場合には、液晶の逆流を防止することが好ましい。液晶をインクジェット滴下する処理室内を減圧下とした場合、液晶材料を収納した容器内もインクジェット滴下する処理室内と同程度に圧力調整しないと逆流や急噴射や漏れが生じる恐れがある。また、液晶材料は予め脱泡しておく。また、液晶は温度によって粘度が変わりやすいので、液晶材料を収納した容器内での温度調節も重要である。また、ヘッド部に温度調節機構を持たせてもよい。詰まりが生じた場合にはヘッド部を加熱させて液晶を低粘度化して排出すればよい。図２にボール２１１を利用した逆流防止機構２１０が設けられたヘッド部２０４を備えたインクジェット装置の例を示す。

断面Ａにはボールの遊動量を規制する突起が設けてあり、ボールの脇を液晶が流れるようになっている。また、ボールは供給管の直径よりやや小さい直径であり、ある範囲で遊動可能となっている。また、このボールは、急峻な液晶の流れを緩和する役割も果たしている。また、供給管は途中で細くなっており、断面Ｂにおいてはボールの直径よりも小さく、液晶が逆流した場合にボールが供給管を完全に塞ぐようになっている。ヘッド部２０４は、有機化合物を含む溶液を噴射する機能を持つ複数の噴射部２０５を有しており、それぞれに圧電素子（ピエゾ素子）２０６が設けられる。圧電素子は、供給管を塞ぐように設けてあり、振動によって僅かに管内壁との間に隙間ができ、その隙間に液晶を通過させる。成膜室内が減圧されているので僅かな隙間でも勢いよく噴射することができる。また、噴射部２０５のそれぞれには液晶２０７が充填されている。なお、図２（Ａ）は圧電素子の振動によりシャッターが閉の状態を示している。

なお、図２（Ａ）においては５つの噴射部しか説明していないが、並列に複数の噴射部（ノズル）を並べることも可能であり、スループットを考慮すると画素部の一行分もしくは一列分の画素数（ピクセル数）に相当する数だけ並べることが最も望ましいと言える。

また、ヘッド部２０４と画素電極２０１との間の空間２０８が減圧、即ち大気圧よりも低い圧力に維持する。具体的には、不活性雰囲気では１×１０²〜２×１０⁴Ｐａ（好ましくは、５×１０²〜５×１０³Ｐａ）である。噴射部２０５に充填された液晶２０７は、圧電素子２０６により供給管を開閉し、成膜室内を減圧にすることでノズルから引き出され、画素電極２０１に向かって噴射される。そして、噴射された液滴２０９は、減圧下で落下し、画素電極２０１上に着弾する。そして、順次、噴射部（ノズル）から液晶滴を所定のタイミングで吐出させる。

また、必要であれば、図２（Ｂ）に示すように、インクジェット工程中、または後に加熱ヒータ２１２により減圧下で基板２００の加熱を行って液晶層２０３を低粘度化させて膜厚を均一にしてもよい。

ここで、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）を用いて、パネル作製の流れを以下に説明する。

まず、絶縁表面に画素部３４が形成された第１基板３５を用意する。第１基板３５は、予め、配向膜の形成、ラビング処理、球状スペーサ散布、或いは柱状スペーサ形成、またはカラーフィルタの形成などを行っておく。次いで、図３（Ａ）に示すように、不活性気体雰囲気または減圧下で第１基板３５上にディスペンサ装置でシール材３２を所定の位置（画素部３４を囲むパターン）に形成する。半透明なシール材３２としてはフィラー（直径６μｍ〜２４μｍ）を含み、且つ、粘度４０〜４００Ｐａ・ｓのものを用いる。なお、後に接する液晶に溶解しないシール材料を選択することが好ましい。シール材としては、アクリル系光硬化樹脂やアクリル系熱硬化樹脂を用いればよい。また、簡単なシールパターンであるのでシール材３２は、印刷法で形成することもできる。

次いで、シール材３２に囲まれた領域に液晶３３をインクジェット法により滴下する。（図３（Ｂ））液晶３３としては、インクジェット法によって吐出可能な粘度を有する公知の液晶材料を用いればよい。また、液晶材料は温度を調節することによって粘度を設定することができるため、インクジェット法での滴下に適している。インクジェット法により無駄なく必要な量だけの液晶３３をシール材３２に囲まれた領域に保持することができる。

次いで、画素部３４が設けられた第１基板３５と、対向電極や配向膜が設けられた第２基板３１とを気泡が入らないように減圧下で貼りあわせる。（図３（Ｃ））ここでは、貼りあわせると同時に紫外線照射や熱処理を行って、シール材３２を硬化させる。なお、紫外線照射に加えて、熱処理を行ってもよい。

また、図４に貼り合わせ時または貼り合わせ後に紫外線照射や熱処理が可能な貼り合わせ装置の例を示す。

図４中、４１は第１基板支持台、４２は第２基板支持台、４４は窓、４８は下側定盤、４９は光源である。なお、図４において、図３と対応する部分は同一の符号を用いている。

下側定盤４８は加熱ヒータが内蔵されており、シール材を硬化させる。また、第２基板支持台には窓４４が設けられており、光源４９からの紫外光などを通過させるようになっている。ここでは図示していないが窓４４を通して基板の位置アライメントを行う。また、対向基板となる第２の基板３１は予め、所望のサイズに切断しておき、台４２に真空チャックなどで固定しておく。図４（Ａ）は貼り合わせ前の状態を示している。

貼り合わせ時には、第１基板支持台と第２基板支持台とを下降させた後、圧力をかけて第１基板３５と第２基板３１を貼り合わせ、そのまま紫外光を照射することによって硬化させる。貼り合わせ後の状態を図４（Ｂ）に示す。

次いで、スクライバー装置、ブレイカー装置、ロールカッターなどの切断装置を用いて第１基板３５を切断する。（図３（Ｄ））こうして、１枚の基板から４つのパネルを作製することができる。

なお、第１基板３５、第２基板３４としてはガラス基板、石英基板、またはプラスチック基板を用いることができる。

（実施の形態２）
ここでは、実施の形態１と異なるパネルの作製方法を図５に示す。

まず、図５（Ａ）に示すように、第１の基板５１０と第２の基板５２０との両方に液晶をノズル５１８から吐出させるインクジェット法で付着させる。

第１の基板５１０には画素部５１１、画素部を囲むように第１のシール材５１２が予め設けられている。また、第２の基板５２０には液晶材料５１４ｂを保持するために第２のシール材５２２が設けられている。なお、予め両方の基板には配向膜（図示しない）が設けられている。また、いずれか一方または両方にスペーサ（図示しない）を設けておく。

次いで、図５（Ｂ）に示すように、第１の基板上の液晶材料５１４ａと、第２の基板上の液晶材料５１４ｂとが重なるように不活性雰囲気または減圧下で貼り合わせる。また、第１のシール材５１２と第２のシール材５２２とが重なるように貼り合わせる。なお、ここでは図５（Ｂ）に示すように基板を逆さにするため、基板を逆さにしてもすぐに流れ落ちないような粘度の高い液晶、または冷却して粘度を高めた状態の液晶を用いる。逆さにする基板側には表面が濡れる程度に薄い液晶層が設けられる程度でよい。両方の基板に液晶を形成する理由は、一対の基板で互いに配向膜のラビング方向が異なるため、それぞれのラビング方向に液晶を配向させておくためである。また、貼り合わせ時に第２の基板の配向膜を保護する効果もある。

貼り合わせた後、或いは、貼りあわせると同時に紫外線照射や熱処理を行って、シール材を硬化させる。なお、紫外線照射に加えて、熱処理を行ってもよい。こうして一対の基板間に液晶５１４ｃが保持される。（図５（Ｃ））

また、本実施の形態は実施の形態１と自由に組み合わせることができる。

以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。

本実施例では図６を用い、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の作製工程を以下に示す。

最初に、透光性有する基板６００を用いてアクティブマトリクス基板を作製する。基板サイズとしては、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、１０００ｍｍ×１２００ｍｍ、１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ、１１５０ｍｍ×１３００ｍｍ、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ、１８００ｍｍ×２０００ｍｍ、２０００ｍｍ×２１００ｍｍ、２２００ｍｍ×２６００ｍｍ、または２６００ｍｍ×３１００ｍｍのような大面積基板を用い、製造コストを削減することが好ましい。用いることのできる基板として、コーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いることができる。更に他の基板として、石英基板、プラスチック基板などの透光性基板を用いることもできる。

まず、スパッタ法を用いて絶縁表面を有する基板６００上に導電層を基板全面に形成した後、第１のフォトリソグラフィー工程を行い、レジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去して配線及び電極（ゲート電極、保持容量配線、及び端子など）を形成する。なお、必要があれば、基板６００上に下地絶縁膜を形成する。

上記の配線及び電極の材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、前記元素を成分とする合金、または前記元素を成分とする窒化物で形成する。さらに、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、前記元素を成分とする合金、または前記元素を成分とする窒化物から複数選択し、それを積層することもできる。

また、画面サイズが大画面化するとそれぞれの配線の長さが増加して、配線抵抗が高くなる問題が発生し、消費電力の増大を引き起こす。よって、配線抵抗を下げ、低消費電力を実現するために、上記の配線及び電極の材料としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｔまたはこれらの合金を用いることもできる。また、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、またはＰｄなどの金属からなる超微粒子（粒径５〜１０ｎｍ）を凝集させずに高濃度で分散した独立分散超微粒子分散液を用い、インクジェット法で上記の配線及び電極を形成してもよい。

次に、ＰＣＶＤ法によりゲート絶縁膜を全面に成膜する。ゲート絶縁膜は窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層を用い、膜厚を５０〜２００ｎｍとし、好ましくは１５０ｎｍの厚さで形成する。尚、ゲート絶縁膜は積層に限定されるものではなく酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化タンタル膜などの絶縁膜を用いることもできる。

次に、ゲート絶縁膜上に、５０〜２００ｎｍ好ましくは１００〜１５０ｎｍの膜厚で第１の非晶質半導体膜を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で全面に成膜する。代表的には非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜を１００ｎｍの膜厚で成膜する。なお、大面積基板に成膜する際、チャンバーも大型化するためチャンバー内を真空にすると処理時間がかかり、成膜ガスも大量に必要となるため、大気圧で線状のプラズマＣＶＤ装置を用いて非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜の成膜を行ってさらなる低コスト化を図ってもよい。

次に、一導電型（ｎ型またはｐ型）の不純物元素を含有する第２の非晶質半導体膜を２０〜８０ｎｍの厚さで成膜する。一導電型（ｎ型またはｐ型）を付与する不純物元素を含む第２の非晶質半導体膜は、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で全面に成膜する。本実施例ではリンが添加されたシリコンターゲットを用いてｎ型の不純物元素を含有する第２の非晶質半導体膜を成膜する。

次に、第２のフォトリソグラフィー工程によりレジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去して島状の第１の非晶質半導体膜、および島状の第２の非晶質半導体膜を形成する。この際のエッチング方法としてウエットエッチングまたはドライエッチングを用いる。

次に、島状の第２の非晶質半導体膜を覆う導電層をスパッタ法で形成した後、第３のフォトリソグラフィー工程を行い、レジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去して配線及び電極（ソース配線、ドレイン配線、保持容量電極など）を形成する。上記の配線及び電極の材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｔから選ばれた元素、または前記元素を成分とする合金で形成する。また、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、またはＰｄなどの金属からなる超微粒子（粒径５〜１０ｎｍ）を凝集させずに高濃度で分散した独立分散超微粒子分散液を用い、インクジェット法で上記の配線及び電極を形成してもよい。インクジェット法で上記の配線及び電極を形成すれば、フォトリソグラフィー工程が不要となり、さらなる低コスト化が実現できる。

次に、第４のフォトリソグラフィー工程によりレジストマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去してソース電極、ドレイン電極を形成する。この際のエッチング方法としてウエットエッチングまたはドライエッチングを用いる。この段階でゲート絶縁膜と同一材料からなる絶縁膜を誘電体とする保持容量が形成される。そして、ソース配線、ドレイン電極をマスクとして自己整合的に第２の非晶質半導体膜の一部を除去し、さらに第１の非晶質半導体膜の一部を薄膜化する。薄膜化された領域はＴＦＴのチャネル形成領域となる。

次に、プラズマＣＶＤ法により１５０ｎｍ厚の窒化シリコン膜からなる保護膜と、１５０ｎｍ厚の酸化窒化シリコン膜から成る第１の層間絶縁膜を全面に成膜する。なお、大面積基板に成膜する際、チャンバーも大型化するためチャンバー内を真空にすると処理時間がかかり、成膜ガスも大量に必要となるため、大気圧で線状のプラズマＣＶＤ装置を用いて窒化シリコン膜からなる保護膜の成膜を行ってさらなる低コスト化を図ってもよい。この後、水素化を行い、チャネルエッチ型のＴＦＴが作製される。

なお、本実施例ではＴＦＴ構造としてチャネルエッチ型とした例を示したが、ＴＦＴ構造は特に限定されず、チャネルストッパー型のＴＦＴ、トップゲート型のＴＦＴ、或いは順スタガ型のＴＦＴとしてもよい。

次に、第５のフォトリソグラフィー工程を行い、レジストマスクを形成して、その後ドライエッチング工程により、ドレイン電極や保持容量電極に達するコンタクトホールを形成する。また、同時にゲート配線と端子部を電気的に接続するためのコンタクトホール（図示しない）を端子部分に形成し、ゲート配線と端子部を電気的に接続する金属配線（図示しない）を形成してもよい。また、同時にソース配線に達するコンタクトホール（図示しない）を形成し、ソース配線から引き出すための金属配線を形成してもよい。これらの金属配線を形成した後にＩＴＯ等の画素電極を形成してもよいし、ＩＴＯ等の画素電極を形成した後にこれらの金属配線を形成してもよい。

次に、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明電極膜を１１０ｎｍの厚さで成膜する。その後、第６のフォトリソグラフィー工程とエッチング工程を行うことにより、画素電極６０１を形成する。

以上、画素部においては、６回のフォトリソグラフィー工程により、ソース配線と、逆スタガ型の画素部のａ−ＳｉＴＦＴ及び保持容量と、端子部で構成されたアクティブマトリクス基板を作製することができる。

次いで、アクティブマトリクス基板上に配向膜６２３を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜６２３を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ６０２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。

次いで、対向基板を用意する。この対向基板には、着色層、遮光層が各画素に対応して配置されたカラーフィルタ６２０が設けられている。また、このカラーフィルタと遮光層とを覆う平坦化膜を設けている。次いで、平坦化膜上に透明導電膜からなる対向電極６２１を画素部と重なる位置に形成し、対向基板の全面に配向膜６２２を形成し、ラビング処理を施す。

そして、実施の形態１に従って、アクティブマトリクス基板の画素部を囲むようにシール材を描画した後、減圧下でシール材に囲まれた領域にインクジェット法で液晶を吐出する。次いで、大気にふれることなく、減圧下でアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材６０７で貼り合わせる。シール材６０７にはフィラー（図示しない）が混入されていて、このフィラーと柱状スペーサ６０２によって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。インクジェット法で液晶を吐出する方法を用いることによって作製プロセスで使用する液晶の量を削減することができ、特に、大面積基板を用いる場合に大幅なコスト低減を実現することができる。

このようにしてアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、公知の技術を用いて偏光板６０３等の光学フィルムを適宜設ける。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつける。

以上の工程によって得られた液晶モジュールに、バックライト６０４、導光板６０５を設け、カバー６０６で覆えば、図６にその断面図の一部を示したようなアクティブマトリクス型液晶表示装置（透過型）が完成する。なお、カバーと液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて固定する。また、透過型であるので偏光板６０３は、アクティブマトリクス基板と対向基板の両方に貼り付ける。

また、本実施例は透過型の例を示したが、特に限定されず、反射型や半透過型の液晶表示装置も作製することができる。反射型の液晶表示装置を得る場合は、画素電極として光反射率の高い金属膜、代表的にはアルミニウムまたは銀を主成分とする材料膜、またはそれらの積層膜等を用いればよい。

また、本実施例は実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることができる。

本実施例では、実施例１で得られる液晶モジュールの上面図を図７（Ａ）に示すとともに、実施例１と異なる液晶モジュールの上面図を図７（Ｂ）に示す。

本実施例１により得られる非晶質半導体膜で活性層を形成したＴＦＴは、電界効果移動度が小さく１ｃｍ²／Ｖｓｅｃ程度しか得られていない。そのために、画像表示を行うための駆動回路はＩＣチップで形成され、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式やＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）方式で実装することとなる。

図７（Ａ）中、７０１は、アクティブマトリクス基板、７０６は対向基板、７０４は画素部、７０７はシール材、７０５はＦＰＣである。なお、減圧下で液晶をインクジェット法により吐出させ、一対の基板７０１、７０６をシール材７０７で貼り合わせている。

本実施例１により得られるＴＦＴは、電界効果移動度は小さいが、大面積基板を用いて量産する場合、低温プロセスであり作製プロセスにかかるコストを低減することができる。減圧下で液晶をインクジェット法により吐出させ、一対の基板を貼り合わせる本発明により、基板サイズに関係なく一対の基板間に液晶を保持させることができるようになるため、図８に示すような２０インチ〜８０インチの大画面を有する液晶パネルを備えた表示装置を作製することができる。

図８に示す表示装置は、２０インチ〜８０インチの巨大画面を有する液晶パネルを備えた表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明は、表示部２００３の作製に適用される。

また、公知の結晶化処理を行って非晶質半導体膜を結晶化させて結晶構造を有する半導体膜、代表的にはポリシリコン膜で活性層を構成した場合、電界効果移動度の高いＴＦＴが得られるため、画素部だけでなく、ＣＭＯＳ回路を有する駆動回路をも同一基板上に作製することができる。また、駆動回路に加えＣＰＵなどの機能回路も同一基板上に作製することができる。

ポリシリコン膜からなる活性層を有するＴＦＴを用いた場合、図７（Ｂ）のような液晶モジュールを作製することができる。

図７（Ｂ）中、７１１は、アクティブマトリクス基板、７１６は対向基板、７１２はソース信号線駆動回路、７１３はゲート信号線駆動回路、７１４は画素部、７１７は第１シール材、７１５はＦＰＣである。なお、減圧下で液晶をインクジェット法により吐出させ、一対の基板７１１、７１６を第１シール材７１７および第２シール材で貼り合わせている。駆動回路部７１２、７１３には液晶は不要であるため、画素部７１４のみに液晶を保持させており、第２シール材７１８はパネル全体の補強のために設けられている。

また、減圧下で貼りあわせる場合、第１シール材７１７と第２シール材７１８との間には、液晶ではない充填材、例えば樹脂を充填することが好ましい。

また、本実施例は実施の形態１、実施の形態２、または実施例１と自由に組み合わせることができる。

本発明を実施して様々なモジュール（アクティブマトリクス型液晶モジュール、パッシブ型液晶モジュール）を完成させることができる。即ち、本発明を実施することによって、それらを組み込んだ全ての電子機器が完成される。

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、プロジェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図９、図１０に示す。

図９（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。

図９（Ｂ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。

図９（Ｃ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。

図１０（Ａ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。

図１０（Ｂ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。

ちなみに図１０（Ｂ）に示すディスプレイは中小型または大型のもの、例えば５〜２０インチの画面サイズのものである。また、このようなサイズの表示部を形成するためには、基板の一辺が１ｍのものを用い、多面取りを行って量産することが好ましい。

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施の形態１、実施の形態２、実施例１、実施例２のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。

本発明により２０インチ〜８０インチの大画面を有する液晶表示装置を大量生産することが可能である。

実施の形態１を示す図。 実施の形態１を示す図。 実施の形態１を示す図。 実施の形態１を示す図。 実施の形態２を示す図。 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面構造図。（実施例１） 液晶モジュールの上面図。（実施例２） 大画面ディスプレイの図。（実施例２） 電子機器の一例を示す図。（実施例３） 電子機器の一例を示す図。（実施例３）

Claims (8)

1. 画素部を設けた第１の基板と、第２の基板とからなる一対の基板の間に液晶を保持した液晶表示装置の作製方法であって、
   前記第１の基板上に前記画素部を囲むシール材を形成し、
   減圧下で前記シール材で囲まれた領域に液晶または液晶を含む液滴を複数噴射し、
   前記第１の基板と前記第２の基板とを貼りあわせ、
   前記貼りあわせた一対の基板を分断することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
2. 請求項１において、
   前記液晶または液晶を含む液滴を複数噴射する工程は、インクジェット装置を用いて行われることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記貼りあわせる工程は、減圧下で行われることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記減圧下とは、１×１０^２〜２×１０^４Ｐａの不活性雰囲気中であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記減圧下とは、１〜５×１０^４Ｐａの真空中であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
   前記液晶または液晶を含む液滴を間欠的に付着させることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
   前記液晶または液晶を含む液滴を連続的に付着させることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
   前記液晶に光硬化材料または熱硬化材料を混合させることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。

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