液晶表示パネルおよびその製造方法
【課題】従来に比較して、材料コストの低減が可能な液晶表示パネルおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】アクティブマトリクスアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶材が封入されてなる液晶表示パネルにおいて、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板を用いる。アルカリ成分としては、Ｎａ２Ｏを６〜１５重量％、または、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとを合計で６〜１５重量％含むと良い。また、アルカリガラス基板の歪点は、５５０〜６００℃の範囲内にあると良い。
【解決手段】アクティブマトリクスアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶材が封入されてなる液晶表示パネルにおいて、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板を用いる。アルカリ成分としては、Ｎａ２Ｏを６〜１５重量％、または、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとを合計で６〜１５重量％含むと良い。また、アルカリガラス基板の歪点は、５５０〜６００℃の範囲内にあると良い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネル（Liquid Crystal Display Panel）は、液晶材を挟んだ２枚の基板からなり、透過あるいは反射光量を電気的に制御可能な光学素子である。
【０００３】
一方の基板であるアレイ基板としては、例えば、アクティブマトリクスアレイ基板などが知られている。このアクティブマトリクスアレイ基板は、通常、ガラス基板上にゲート配線とソース配線とがマトリックス状に配置されており、その交点部分に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などのアクティブ素子が形成され、このアクティブ素子に画素電極が接続されている。
【０００４】
また、他方の基板であるカラーフィルタ基板としては、例えば、ガラス基板上に、不要な光の漏れを防ぐためにブラックマトリクスを形成した後、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色層をパターン形成し、必要に応じて保護膜を形成した後、画素電極に対向する共通電極を形成したものなどが知られている。
【０００５】
ところで、アクティブマトリクスアレイ基板を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示パネルは、イオン性の汚染によって、ＴＦＴなど、アクティブ素子の特性低下が発生しやすいことが知られている。
【０００６】
そのため、この種の液晶表示パネルに用いるガラス基板、とりわけ、アクティブマトリクスアレイ基板側のガラス基板には、イオン源となるＮａ２Ｏなどのアルカリ成分を含まない無アルカリガラス基板を使用するのが、当該液晶技術分野におけるこれまでの技術常識になっている（例えば、非特許文献１など）。
【０００７】
また、無アルカリガラス基板を用いたとしても、ＴＦＴなどの安定性を考慮し、さらに、アルカリイオンの侵入を阻止するバリア膜を、ガラス基板表面に１枚以上介在させ、このバリア膜上にＴＦＴなどが形成されることさえある。
【０００８】
これに対し、同じフラットディスプレイパネル（ＦＤＰ：Flat Display Panel）であっても、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）は、液晶表示パネルと全く表示構造が異なっており、アクティブ素子を有していない。
【０００９】
そのため、ＰＤＰでは、アルカリ成分が全く問題にならず、ソーダ石灰ガラス基板などのアルカリガラス基板が多用されている。
【００１０】
また、ＰＤＰは、その製造時の処理温度が液晶表示パネルの処理温度よりも高い。このため、最近では、ソーダ石灰ガラスの歪点を高温側にシフトさせた高歪点のガラス基板も使用され始めている。
【００１１】
【非特許文献１】社団法人 日本半導体製造装置協会 編，「液晶ディスプレイ製造装置用語辞典」，第２版，日刊工業新聞社，１９９９年１０月２０日，ｐ．１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような背景の下、従来のアクティブマトリクス型の液晶表示パネルは、下記の点で改善の余地があった。
【００１３】
すなわち、無アルカリガラス基板は、アルカリガラス基板に比較して、高価である。この理由としては、以下の点が考えられる。
【００１４】
一般に、ガラス基板は、調合したガラス原料を溶融炉にて加熱溶融し、溶融ガラスとした後、これを板状に成形して徐冷し、所望の大きさに切断するなどして製造される。
【００１５】
ここで、Ｎａ２Ｏ源となる炭酸ナトリウムなどのアルカリ原料は、加熱溶融時における融点を下げる効果がある。そのため、これを添加しない無アルカリガラス基板の製造時には、アルカリガラス基板の製造時に比較して、溶融温度が必然的に高くなる。
【００１６】
そうすると、そのような高温に耐え得るジルコニア系耐火物などの高価な炉材が必要になったり、高温溶融により溶融炉が劣化しやすくなったりするなど、ガラス基板の製造に困難を伴うようになる。このような理由により、無アルカリガラス基板の価格が高くなるものと考えられる。
【００１７】
近年、液晶表示パネルは、急速な勢いで大型化が進められている。そしてこのパネル大型化に伴い、液晶表示パネルの材料コスト全体に占めるガラス基板コストの比率は、増大してきている。それ故、材料コストの低減が急務になっている。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、本発明の解決しようとする課題は、従来に比較して、材料コストの低減が可能な液晶表示パネルを提供することにある。また、他の課題は、材料コストの低減が可能な液晶表示パネルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決すべく、本発明者らは種々の検討を重ねた結果、当該液晶技術分野におけるこれまでの技術常識をあえて覆すことによって本発明をなすに至ったものである。
【００２０】
すなわち、本発明に係る液晶表示パネルは、アクティブマトリクスアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶材が封入されてなり、上記アクティブマトリクスアレイ基板および／または上記カラーフィルタ基板を構成するガラス基板が、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板であることを要旨とする。
【００２１】
ここで、上記アルカリガラス基板は、アルカリ成分として、Ｎａ２Ｏを６〜１５重量％、または、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとを合計で６〜１５重量％含むことが好ましい。
【００２２】
また、アルカリ成分としてＮａ２ＯとＫ２Ｏとを含む場合には、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ（重量比）は２以上であることが好ましい。
【００２３】
また、上記アルカリガラス基板は、その歪点が５５０〜６００℃の範囲内にあることが好ましい。
【００２４】
また、上記アクティブマトリクスアレイ基板が有するアクティブ素子は、薄膜トランジスタであることが好ましく、とりわけ、その薄膜トランジスタは、逆スタガー型であると良い。
【００２５】
一方、本発明に係る液晶表示パネルの製造方法は、アクティブマトリクスアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶材が封入されてなる液晶表示パネルの製造方法であって、上記アクティブマトリクスアレイ基板および／または上記カラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板を用いることを要旨とする。
【００２６】
ここで、上記アクティブマトリクスアレイ基板および／または上記カラーフィルタ基板の製造工程には、上記アルカリガラス基板を侵す酸によるエッチング工程を含まないことが好ましい。
【００２７】
上記酸としては、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）などが挙げられる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る液晶表示パネルは、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリガラス基板を用いている。そのため、無アルカリガラス基板を用いた従来の液晶表示パネルに比較して、大幅に材料コストの低減を図ることが可能である。
【００２９】
とりわけ、両基板のガラス基板がアルカリガラス基板である場合には、材料コストの低減効果が大きくなるばかりでなく、両基板間の熱膨張差も小さくすることができる。そのため、反りなどの小さな液晶表示パネルを得やすくなるなどの利点がある。
【００３０】
なお、これまでアクティブマトリクス型の液晶表示パネルのガラス基板としては、無アルカリガラス基板を用いることが技術常識とされてきた。しかしながら、後述する本実施例に示すように、これをアルカリガラス基板に代替しても、液晶表示パネルの性能に実質的な問題がほとんど生じないことは確認できている。
【００３１】
ここで、上記アルカリガラス基板中に含まれるアルカリ成分として、Ｎａ２ＯまたはＮａ２ＯとＫ２Ｏとの合計が６重量％以上であれば、ガラス製造時におけるガラス溶融温度が高くなり過ぎず、均質性、清澄性も良好で、ガラス基板の製造コストの低減に寄与しやすい点で好ましい。一方、Ｎａ２ＯまたはＮａ２ＯとＫ２Ｏとの合計が１５重量％以下であれば、高歪点を維持しやすいため、熱的に安定で、体積抵抗率が低下し過ぎなくなる点で好ましい。
【００３２】
また、上記アルカリガラス基板が、アルカリ成分としてＮａ２ＯとＫ２Ｏとを含む場合、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ（重量比）が２以上であるときには、混合アルカリ効果により、ガラス中でのアルカリイオンの移動を抑制しやすくなる。そのため、材料コストの低減効果に加え、パネル信頼性も向上させやすくなる利点がある。
【００３３】
また、上記アルカリガラス基板の歪点が５５０〜６００℃の温度範囲内にある場合には、ガラス基板の熱的な安定性が向上する。そのため、当該液晶表示パネルの製造性を向上させることができる。また、アルカリイオンの溶出を抑制しやすくなる利点もある。
【００３４】
また、上記アクティブマトリクスアレイ基板が有するアクティブ素子が薄膜トランジスタである場合には、従来に比較して低廉なＴＦＴ液晶表示パネルを提供することが可能となる。
【００３５】
この場合、上記薄膜トランジスタが逆スタガー構造であるときには、正スタガー構造であるときに比較して、半導体層とアルカリガラス基板との距離が遠くなる。また、アルカリガラス基板上にはゲート絶縁膜も成膜されている。したがって、アルカリイオンによる影響をより受け難くできる利点がある。
【００３６】
一方、本発明に係る液晶表示パネルの製造方法は、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板を用いている。そのため、従来に比較して、安価な材料コストで液晶表示パネルを製造することができる。
【００３７】
この際、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板の製造工程に、アルカリガラス基板を侵す酸によるエッチング工程を含まない場合には、当該アルカリガラス基板からのアルカリイオンの溶出を抑制しやすくなり有利である。
【００３８】
とりわけ、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）によるエッチング工程を含まない場合には、当該アルカリガラス基板からのアルカリイオンの溶出を一層抑制しやすくなり、得られる液晶表示パネルの信頼性向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本実施形態に係る液晶表示パネル（以下、「本パネル」ということがある。）およびその製造方法（以下、「本製造方法」ということがある。）について詳細に説明する。
【００４０】
１．本パネル
本パネルは、アクティブマトリクスアレイ基板と、これに対向して設けられたカラーフィルタ基板と、両基板の間に封入された液晶材とを備えたアクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。
【００４１】
ここで、本パネルは、上記両基板のうち、少なくとも一方の基板を構成するガラス基板が、アルカリガラス基板よりなる。なお、両基板のうち、何れか一方の基板のガラス基板がアルカリガラス基板である場合には、他方の基板のガラス基板は無アルカリガラス基板であっても良い。
【００４２】
アルカリガラス基板とは、ソーダ石灰系ガラスなど、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏなどのアルカリ成分を含むガラス基板のことであり、アルカリ成分を含まない無アルカリガラス基板と区別される。
【００４３】
もっとも、無アルカリガラス基板といえども、通常、アルカリ成分を全く含まないという意味で用いられることはない。１％未満のオーダーで不純物としてアルカリ成分が存在するものも、当液晶業界では無アルカリガラス基板と称されている。
【００４４】
本パネルにおいて、アクティブマトリクスアレイ基板のガラス基板が無アルカリガラス基板であり、カラーフィルタ基板のガラス基板がアルカリガラス基板である場合には、次の利点がある。すなわち、この場合、アクティブマトリクスアレイ基板のアクティブ素子とアルカリガラス基板との距離が大きく離れている。そのため、アルカリ成分による影響をそれほど考慮する必要がない。したがって、早期に製品への導入が図りやすく、材料コスト低減によるメリットを早期に享受することが可能となる。
【００４５】
より好ましくは、両基板のガラス基板がアルカリガラス基板であると良い。材料コストの低減効果が大きくなるばかりでなく、両基板間の熱膨張差も小さくすることができる。そのため、反りなどを小さくすることができるなどの利点も生じるからである。
【００４６】
上記アルカリガラス基板のアルカリ成分として、Ｎａ２Ｏを含み、Ｋ２Ｏを含まない場合、Ｎａ２Ｏ含有量としては、６〜１５重量％の範囲内にあることが好ましい。また、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを含む場合、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとの合計の含有量としては、６〜１５重量％の範囲内にあることが好ましい。
【００４７】
両含有量の下限が６重量％以上であれば、ガラス製造時におけるガラス溶融温度が高くなり過ぎず、均質性、清澄性も良好で、ガラス基板の製造コストの低減に寄与しやすい点で好ましい。なお、６％未満になると、より高温での溶融に耐えうる高価な設備が必要となるし、ガラス溶融も不十分になる傾向が見られる。
【００４８】
一方、両含有量の上限が１５重量％以下であれば、高歪点を維持しやすいため、熱的に安定で、体積抵抗率が低下し過ぎない点で好ましい。
【００４９】
また、上記アルカリガラス基板が、アルカリ成分としてＮａ２ＯとＫ２Ｏとを含む場合、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ（重量比）は２以上であると良い。混合アルカリ効果により、ガラス中でのアルカリイオンの移動を抑制しやすくなるからである。
【００５０】
また、上記アルカリガラス基板の歪点は、５５０〜６００℃の温度範囲内にあると良い。この場合には、ガラス基板の熱的な安定性が向上し、当該液晶表示パネルの製造性を向上させることができるなどの利点があるからである。また、アルカリイオンの溶出も抑制しやすくなる。上記歪点とは、ガラスが粘度１０１４．５ポイズを示す温度を指す。
【００５１】
なお、上記歪点の上限は、高い程好ましい。一般的な無アルカリガラスには、歪点が６５０℃以上のものが存在するが、現在入手しうるアルカリガラスは、その歪点が６００℃程度のものしか確認できていない。一方、上記歪点の下限は、一般のソーダライムガラスが５１０℃程度であることを考慮すると、５５０℃以上が好ましい。
【００５２】
以上を満たすアルカリガラス基板は、例えば、旭硝子株式会社、日本電気硝子株式会社、セントラル硝子株式会社などから入手することが可能である。
【００５３】
本パネルにおいて、アクティブマトリクスアレイ基板が有するアクティブ素子（スイッチング素子）としては、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する。）が好ましい。
【００５４】
アクティブマトリクスアレイ基板がＴＦＴを有する場合、ＴＦＴの構造は、特に限定されるものではなく、逆スタガー型構造、正スタガー型構造の何れであっても良い。
【００５５】
上記ＴＦＴの構造としては、好ましくは、逆スタガー型構造を採用すると良い。逆スタガー構造は、正スタガー構造に比較して、半導体層とアルカリガラス基板との距離が遠くなる。また、アルカリガラス基板上にはゲート絶縁膜も成膜されている。したがって、アルカリイオンによる影響をより受け難くできる利点があるからである。
【００５６】
以下、逆スタガー型構造のＴＦＴを有するアクティブマトリクスアレイ基板（以下、「ＴＦＴアレイ基板」と称する。）を備えた本パネルの構成の一例につき、図面を用いて具体的に説明する。
【００５７】
図１は、本パネルが備えうるＴＦＴアレイ基板の１つの画素領域の一例を模式的に示した平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ’線に沿った本パネルの断面図である。なお、以下では、ＴＦＴアレイ基板およびカラーフィルタ基板の両基板がアルカリガラス基板を備える場合について説明を行っている。
【００５８】
図２に示すように、本パネル１０は、ＴＦＴアレイ基板１２と、これに対向して設けられたカラーフィルタ基板１４と、両基板１２、１４の間に封入された液晶材１６とを備えている。
【００５９】
図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板１２は、アルカリガラス基板１８上に、相互に平行に延びる複数のゲート配線２０と、ゲート配線２０と直交して相互に平行に延びる複数のソース配線２２と、各ゲート配線２０の間にゲート配線２０に沿って相互に平行に延びる複数の補助容量配線２４と、ゲート配線２０およびソース配線２２の各交差部分に設けられたＴＦＴ２６と、各ＴＦＴ２６に対応して一対のゲート配線２０および一対のソース配線２２で囲まれる領域に設けられ、１つの画素を構成する画素電極２８とを備えている。
【００６０】
図１および図２に示すように、ＴＦＴ２６は、ゲート配線２２に電気的に接続されたゲート電極３０と、ゲート電極３０を覆うゲート絶縁膜３２と、ゲート絶縁膜３２を介してゲート電極３０の上方に形成された半導体層３４（真性半導体層３４ａ、不純物添加半導体層３４ｂ）と、半導体層３４上に形成されたソース電極３６およびドレイン電極３８とを有している。
【００６１】
半導体層３４のソース領域およびドレイン領域は、コンタクト層として機能する不純物添加半導体層３４ｂを介して、ソース電極３６およびドレイン電極３８にそれぞれ電気的に接続されている。
【００６２】
ＴＦＴ２６のドレイン電極３８には、補助容量配線２４に至るまでドレイン配線４０が延設されている。ドレイン配線４０のうち、補助容量配線２４とゲート絶縁膜３２を介して対向する部分が補助容量電極４２として機能する。また、補助容量配線２４のうち、補助容量電極４２とゲート絶縁膜３２を介して対向する部分が補助容量対向電極（図示されない）として機能する。
【００６３】
ＴＦＴ２６上には、絶縁膜４４が形成されている。この絶縁膜４４は、ＴＦＴ２６のチャネル部の保護膜としても機能する。ドレイン電極３８上に位置する絶縁膜４４の表面には、コンタクトホール４６が形成されている。画素電極２８は、コンタクトホール４６を通じて、ＴＦＴ２６のドレイン電極３８と電気的に接続されている。そして、画素電極２８上には、配向膜（図示されない）が形成されている。
【００６４】
一方、図２に示されるように、カラーフィルタ基板１４は、アルカリガラス基板１８’上に、カラーフィルタ層（図示されない）、オーバーコート層（保護膜）（図示されない）、共通電極４８が順に積層された積層構造を有している。そして、共通電極４８上には、配向膜（図示されない）が形成されている。
【００６５】
カラーフィルタ層には、各画素電極２８に対応して赤、緑および青のうちの１色の着色層が設けられ、各着色層の間にはブラックマトリクスが設けられている。
【００６６】
上述した両基板１２、１４の間に挟持される液晶材１６は、特に限定されることなく、種々の表示モード用の液晶材を用いることができる。例えば、旋光性を利用するＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶材や、複屈折性を利用するＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モードの液晶材などを用いることができる。ＥＣＢモードのなかでも、ＶＡ（Vertically Aligned）モードは、高コントラスト比を実現することができる。ＶＡモードの液晶材としては、例えば、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材などを例示することができる
【００６７】
なお、液晶材１６の封入に用いるシール材（図示されず）としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂と紫外線硬化性樹脂との混合物などを例示することができる。
【００６８】
２．本製造方法
本製造方法は、上述した本パネルを製造することができる方法である。したがって、本製造方法は、アクティブマトリクスアレイ基板の製造工程、カラーフィルタ基板の製造工程、得られた両基板を貼り合わせ、液晶材が封入されたパネルを製造するパネル製造工程を含んでいる。
【００６９】
そして、本製造方法では、少なくとも、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板の製造時に使用するガラス基板として、アルカリガラス基板を用いることになる。製造に使用するアルカリガラス基板としては、上述した割合のアルカリ成分、および／または、歪点を有するものを適用することができる。
【００７０】
一般に、アクティブマトリクスアレイ基板の製造工程では、エッチングが行われる。また、カラーフィルタ基板の製造工程においても、エッチングが行われることがある。
【００７１】
本製造方法では、当該アルカリガラス基板からのアルカリイオンの溶出を極力抑制する観点から、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板の製造工程に、アルカリガラス基板を侵す酸によるエッチング工程、特に、ウェットエッチング工程を含まないことが好ましい。
【００７２】
上記アルカリガラス基板を侵す酸としては、例えば、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）などを例示することができる。
【００７３】
上記ウェットエッチングを行う場合としては、アクティブマトリクスアレイ基板の製造時では、例えば、絶縁膜（保護膜）、透明電極の形成時などを例示することができる。
【００７４】
以下、上述した構成のＴＦＴアレイ基板、カラーフィルタ基板を製造する場合を例にとり、本製造方法を具体的に説明する。
【００７５】
（ＴＦＴアレイ基板の製造工程）
図３は、ＴＦＴアレイ基板１２の製造工程の一例を模式的に示した図である。図３（ａ）に示すように、アルカリガラス基板１８上に、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）などよりなる単層または多層の第１金属膜（膜厚５０〜１５０ｎｍ程度）をスパッタリング法などにより成膜する。
【００７６】
その後、フォトリソグラフィー技術（Photo Engraving Process、以下「ＰＥＰ技術」と称する。）により、ゲート配線２０、ゲート電極３０、補助容量配線４２をパターン形成する。この第１金属膜のパターン形成時に行うエッチングとしては、ＢＣｌ３＋Ｃｌ２、ＣＦ４（＋Ｏ２）などのドライエッチングガスによるドライエッチングを適用することができる。
【００７７】
次いで、図３（ｂ）に示すように、上記工程を経た基板表面に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などよりなるゲート絶縁膜３２（膜厚５０〜１５０ｎｍ程度）をプラズマＣＶＤ法などにより成膜する。
【００７８】
次いで、図３（ｃ）に示すように、上記工程を経た基板表面に、アモルファスシリコンなどの真性半導体膜（膜厚１５０ｎｍ程度）、ｎ＋型のアモルファスシリコンなどの不純物添加半導体膜（膜厚５０ｎｍ程度）とを連続して成膜する。
【００７９】
その後、ＰＥＰ技術により、ゲート電極３０上に半導体層３４（真性半導体層３４ａ、不純物添加半導体層３４ｂ）をパターン形成する。このパターン形成時に行うエッチングとしては、ＣＦ４＋Ｏ２、ＣＣｌ４＋Ｏ２、ＳＦ６などのドライエッチングガスによるドライエッチングを適用することができる。
【００８０】
次いで、図３（ｄ）に示すように、上記工程を経た基板表面に、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）などよりなる単層または多層の第２金属膜（膜厚１００〜２００ｎｍ程度）をスパッタリング法などにより成膜する。
【００８１】
その後、ＰＥＰ技術により、ソース配線２２、ソース電極３６、ドレイン電極３８、ドレイン配線４０をパターン形成する。この第２金属膜のパターン形成時に行うエッチングとしては、弱酸のウェットエッチング液によるウェットエッチング、ＢＣｌ３＋Ｃｌ２、ＣＦ４（＋Ｏ２）などのドライエッチングガスによるドライエッチングを適用することができる。
【００８２】
さらに、ソース電極３６およびドレイン電極３８をマスクとして、半導体層３４のうち、不純物添加半導体層３４ｂを、ＣＦ４＋Ｏ２、ＣＣｌ４＋Ｏ２、ＳＦ６などのドライエッチングガスによるドライエッチングにて除去し、チャネル部を形成する。
【００８３】
次いで、図３（ｅ）に示すように、上記工程を経た基板表面に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などよりなる絶縁膜４４（膜厚３００ｎｍ程度）をプラズマＣＶＤ法などにより成膜する。
【００８４】
その後、ＰＥＰ技術により、ドレイン電極３８上の絶縁膜４４にコンタクトホール４６を形成する。このコンタクトホール４６形成時に行うエッチングとしては、従来、ＢＨＦによるウェットエッチング液を用いたウェットエッチングが主流であった。本製造方法では、アルカリガラス基板１８を用いているので、特に、このような強酸によるウェットエッチングを行わないことが好ましい。
【００８５】
したがって、本製造方法では、コンタクトホール４６形成時に行うエッチングとして、ＣＦ４（＋Ｏ２）、ＣＨＦ３＋Ｏ２、ＳＦ６などのドライエッチングガスによるドライエッチングを適用すると良い。
【００８６】
次いで、図３（ｆ）に示すように、上記工程を経た基板表面に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などよりなる透明導電膜（膜厚１０ｎｍ程度）をスパッタリング法などにより成膜する。
【００８７】
その後、ＰＥＰ技術により、画素電極２８をパターン形成する。この画素電極のパターン形成時に行うエッチングとしては、ＨＣｌ＋ＨＮＯ３などのウェットエッチング液によるウェットエッチングを適用することができる。
【００８８】
以上のような工程を経ることにより、ＴＦＴアレイ基板１２を製造することができる。
【００８９】
（カラーフィルタ基板の製造工程）
カラーフィルタ基板の製造工程には、ブラックマトリクス形成工程、カラーフィルタ層形成工程、オーバーコート層（保護膜）形成工程、共通電極形成工程とが含まれる。
【００９０】
先ず、アルカリガラス基板１８’上に、クロム（Ｃｒ）などよりなる金属膜（膜厚１００ｎｍ程度）をスパッタリング法などにより成膜する。
【００９１】
その後、ＰＥＰ技術により、ブラックマトリクスをパターン形成する。このブラックマトリクスのパターン形成時に行うエッチングとしては、硝酸セリウム第２アンモニウムと過塩素酸の水溶液などのウェットエッチング液によるウェットエッチングを適用することができる。
【００９２】
この際、近年主流となっている樹脂ＢＭ材料を用いた場合には、ＰＥＰ技術により、ブラックマトリクスをパターン形成することができる。この場合には、酸によるエッチングを行わなくて済む利点がある。
【００９３】
次いで、ブラックマトリクスの間に、それぞれ、顔料分散レジストなどの材料を用いて、赤、緑および青の何れかの着色層（膜厚２μｍ程度）をパターン形成し、カラーフィルター層を形成する。
【００９４】
次いで、カラーフィルター層の表面に、アクリル樹脂などを塗布し、オーバーコート層（膜厚１μｍ程度）を形成する。
【００９５】
次いで、オーバーコート層の表面に、ＩＴＯ膜などよりなる共通電極４８（膜厚１００ｎｍ程度）を、スパッタリング法などにより成膜する。
【００９６】
以上のような工程を経ることにより、カラーフィルタ基板１４を製造することができる。
【００９７】
（パネル製造工程）
パネル製造工程には、配向膜形成工程、配向処理工程、シール材形成工程、液晶材滴下工程、スペーサ散布工程、貼り合わせ工程などが含まれる。
【００９８】
先ず、上記のようして製造したＴＦＴアレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４のそれぞれの表面に、ポリイミド系樹脂などによる配向膜を形成した後、配向膜に対して配向処理（ラビング）を施す。
【００９９】
次いで、上記工程を経たＴＦＴアレイ基板１２および／またはカラーフィルタ基板１４の表面に、シールパターニング装置などを用いて、シール材とコモン転移材とを塗布する。また、ＴＦＴアレイ基板１２および／またはカラーフィルタ基板１４の表面に、スペーサ散布装置などを用いて、セルギャップを所定の値に均一に保つためのスペーサを散布する。
【０１００】
次いで、上記工程を経たＴＦＴアレイ基板１２および／またはカラーフィルタ基板１４の表面におけるシール材に囲まれる領域に、液晶滴下装置などを用いて、液晶材１６を滴下する。
【０１０１】
次いで、減圧雰囲気下にて、ＴＦＴアレイ基板１２とカラーフィルタ基板１４とを貼り合わせた後、シール材に熱を作用させ、シール材を硬化させる。なお、シール材を硬化させた後に、ＴＦＴアレイ基板１２とカラーフィルタ基板１４との隙間に液晶材１６を注入し、その後、注入口を封止する方法などを採用することもできる。
【０１０２】
以上のような工程を経ることにより、本パネル１０を製造することができる。
【実施例】
【０１０３】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【０１０４】
１．液晶表示パネルの作製
（実施例）
逆スタガー型のａ−ＳｉＴＦＴを有するＴＦＴアレイ基板およびカラーフィルタ基板のガラス基板として、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ×０．７ｍｍのアルカリガラス基板（Ｎａ２Ｏ：４．３重量％、Ｋ２Ｏ：８．６重量％、歪点５８３℃）を用い、実施例に係るアクティブマトリクス型液晶表示パネル（９．２インチＷＶＧＡ）を作製した。
【０１０５】
なお、ガラス基板以外の使用材料については、一般的に使用されているものを用いる限り、特別な材料を組み合わせて使用する必要はない。さらに、各層の膜種や膜厚などの設計条件にも特別な制限はない。パネル作製プロセスについては、上述のとおり、強酸によるエッチングプロセスは使用しないことが好ましく、実際に行ったプロセスにおいても、保護膜のエッチングにはドライエッチングを使用した。
【０１０６】
（比較例）
上記実施例に係る液晶表示パネルの作製において、上記アルカリガラス基板に代えて、無アルカリガラス基板（コーニング株式会社製、「１７３７Ｇ」、歪点６６５℃）を用いた点以外は同様にして、比較例に係るアクティブマトリクス型液晶表示パネルを作製した。
【０１０７】
２．評価
上記作製した各液晶表示パネルを用いて、エージング試験を行った。エージング試験を行った理由は、この試験によれば、アルカリ成分による影響を比較的簡単に調べることができるからである。
【０１０８】
この際、エージング条件は、以下の通りとした。
＜高温通電エージング＞
温度６０℃、ゲート電圧：１３．５Ｖ〜−１６．３Ｖ、ソース電圧：６．０Ｖ〜−６．０Ｖ、バックライト輝度：２４００ｃｄ／ｍ２
【０１０９】
図４に、実施例および比較例に係る液晶表示パネルのエージング試験結果を示す。なお、図４中、実線が、実施例に係る液晶表示パネル、破線が、比較例に係る液晶表示パネルの結果をそれぞれ示している。
【０１１０】
図４によれば、両者の電圧変化を比較しても、ばらつきの範囲内であることが分かる。
【０１１１】
これにより、無アルカリガラス基板をアルカリガラス基板に代替しても、液晶表示パネルの性能に実質的な問題がほとんど生じないことが確認できた。
【０１１２】
以上、本発明の一実施形態および一実施例について説明したが、上記実施形態および実施例は本発明を何ら限定するものではない。
【０１１３】
すなわち、本パネルおよびその製造方法は、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリガラス基板を用いる点に最大のポイントがある。
【０１１４】
したがって、両基板の表面に形成する各種配線や機能層などの積層構造、その材質、膜厚、成膜方法などは、上述した以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形・改良することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示パネルが備えうるＴＦＴアレイ基板の１つの画素領域の一例を模式的に示した平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ’線に沿った本パネルの断面図である。
【図３】ＴＦＴアレイ基板の製造工程の一例を模式的に示した図である。
【図４】実施例および比較例に係る液晶表示パネルのエージング試験結果を示した図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０ 液晶表示パネル
１２ ＴＦＴアレイ基板（アクティブマトリクスアレイ基板）
１４ カラーフィルタ基板
１６ 液晶材
１８ アルカリガラス基板
１８’ アルカリガラス基板
２６ ＴＦＴ（アクティブ素子）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネル（Liquid Crystal Display Panel）は、液晶材を挟んだ２枚の基板からなり、透過あるいは反射光量を電気的に制御可能な光学素子である。
【０００３】
一方の基板であるアレイ基板としては、例えば、アクティブマトリクスアレイ基板などが知られている。このアクティブマトリクスアレイ基板は、通常、ガラス基板上にゲート配線とソース配線とがマトリックス状に配置されており、その交点部分に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などのアクティブ素子が形成され、このアクティブ素子に画素電極が接続されている。
【０００４】
また、他方の基板であるカラーフィルタ基板としては、例えば、ガラス基板上に、不要な光の漏れを防ぐためにブラックマトリクスを形成した後、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色層をパターン形成し、必要に応じて保護膜を形成した後、画素電極に対向する共通電極を形成したものなどが知られている。
【０００５】
ところで、アクティブマトリクスアレイ基板を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示パネルは、イオン性の汚染によって、ＴＦＴなど、アクティブ素子の特性低下が発生しやすいことが知られている。
【０００６】
そのため、この種の液晶表示パネルに用いるガラス基板、とりわけ、アクティブマトリクスアレイ基板側のガラス基板には、イオン源となるＮａ２Ｏなどのアルカリ成分を含まない無アルカリガラス基板を使用するのが、当該液晶技術分野におけるこれまでの技術常識になっている（例えば、非特許文献１など）。
【０００７】
また、無アルカリガラス基板を用いたとしても、ＴＦＴなどの安定性を考慮し、さらに、アルカリイオンの侵入を阻止するバリア膜を、ガラス基板表面に１枚以上介在させ、このバリア膜上にＴＦＴなどが形成されることさえある。
【０００８】
これに対し、同じフラットディスプレイパネル（ＦＤＰ：Flat Display Panel）であっても、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）は、液晶表示パネルと全く表示構造が異なっており、アクティブ素子を有していない。
【０００９】
そのため、ＰＤＰでは、アルカリ成分が全く問題にならず、ソーダ石灰ガラス基板などのアルカリガラス基板が多用されている。
【００１０】
また、ＰＤＰは、その製造時の処理温度が液晶表示パネルの処理温度よりも高い。このため、最近では、ソーダ石灰ガラスの歪点を高温側にシフトさせた高歪点のガラス基板も使用され始めている。
【００１１】
【非特許文献１】社団法人 日本半導体製造装置協会 編，「液晶ディスプレイ製造装置用語辞典」，第２版，日刊工業新聞社，１９９９年１０月２０日，ｐ．１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような背景の下、従来のアクティブマトリクス型の液晶表示パネルは、下記の点で改善の余地があった。
【００１３】
すなわち、無アルカリガラス基板は、アルカリガラス基板に比較して、高価である。この理由としては、以下の点が考えられる。
【００１４】
一般に、ガラス基板は、調合したガラス原料を溶融炉にて加熱溶融し、溶融ガラスとした後、これを板状に成形して徐冷し、所望の大きさに切断するなどして製造される。
【００１５】
ここで、Ｎａ２Ｏ源となる炭酸ナトリウムなどのアルカリ原料は、加熱溶融時における融点を下げる効果がある。そのため、これを添加しない無アルカリガラス基板の製造時には、アルカリガラス基板の製造時に比較して、溶融温度が必然的に高くなる。
【００１６】
そうすると、そのような高温に耐え得るジルコニア系耐火物などの高価な炉材が必要になったり、高温溶融により溶融炉が劣化しやすくなったりするなど、ガラス基板の製造に困難を伴うようになる。このような理由により、無アルカリガラス基板の価格が高くなるものと考えられる。
【００１７】
近年、液晶表示パネルは、急速な勢いで大型化が進められている。そしてこのパネル大型化に伴い、液晶表示パネルの材料コスト全体に占めるガラス基板コストの比率は、増大してきている。それ故、材料コストの低減が急務になっている。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、本発明の解決しようとする課題は、従来に比較して、材料コストの低減が可能な液晶表示パネルを提供することにある。また、他の課題は、材料コストの低減が可能な液晶表示パネルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決すべく、本発明者らは種々の検討を重ねた結果、当該液晶技術分野におけるこれまでの技術常識をあえて覆すことによって本発明をなすに至ったものである。
【００２０】
すなわち、本発明に係る液晶表示パネルは、アクティブマトリクスアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶材が封入されてなり、上記アクティブマトリクスアレイ基板および／または上記カラーフィルタ基板を構成するガラス基板が、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板であることを要旨とする。
【００２１】
ここで、上記アルカリガラス基板は、アルカリ成分として、Ｎａ２Ｏを６〜１５重量％、または、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとを合計で６〜１５重量％含むことが好ましい。
【００２２】
また、アルカリ成分としてＮａ２ＯとＫ２Ｏとを含む場合には、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ（重量比）は２以上であることが好ましい。
【００２３】
また、上記アルカリガラス基板は、その歪点が５５０〜６００℃の範囲内にあることが好ましい。
【００２４】
また、上記アクティブマトリクスアレイ基板が有するアクティブ素子は、薄膜トランジスタであることが好ましく、とりわけ、その薄膜トランジスタは、逆スタガー型であると良い。
【００２５】
一方、本発明に係る液晶表示パネルの製造方法は、アクティブマトリクスアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶材が封入されてなる液晶表示パネルの製造方法であって、上記アクティブマトリクスアレイ基板および／または上記カラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板を用いることを要旨とする。
【００２６】
ここで、上記アクティブマトリクスアレイ基板および／または上記カラーフィルタ基板の製造工程には、上記アルカリガラス基板を侵す酸によるエッチング工程を含まないことが好ましい。
【００２７】
上記酸としては、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）などが挙げられる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る液晶表示パネルは、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリガラス基板を用いている。そのため、無アルカリガラス基板を用いた従来の液晶表示パネルに比較して、大幅に材料コストの低減を図ることが可能である。
【００２９】
とりわけ、両基板のガラス基板がアルカリガラス基板である場合には、材料コストの低減効果が大きくなるばかりでなく、両基板間の熱膨張差も小さくすることができる。そのため、反りなどの小さな液晶表示パネルを得やすくなるなどの利点がある。
【００３０】
なお、これまでアクティブマトリクス型の液晶表示パネルのガラス基板としては、無アルカリガラス基板を用いることが技術常識とされてきた。しかしながら、後述する本実施例に示すように、これをアルカリガラス基板に代替しても、液晶表示パネルの性能に実質的な問題がほとんど生じないことは確認できている。
【００３１】
ここで、上記アルカリガラス基板中に含まれるアルカリ成分として、Ｎａ２ＯまたはＮａ２ＯとＫ２Ｏとの合計が６重量％以上であれば、ガラス製造時におけるガラス溶融温度が高くなり過ぎず、均質性、清澄性も良好で、ガラス基板の製造コストの低減に寄与しやすい点で好ましい。一方、Ｎａ２ＯまたはＮａ２ＯとＫ２Ｏとの合計が１５重量％以下であれば、高歪点を維持しやすいため、熱的に安定で、体積抵抗率が低下し過ぎなくなる点で好ましい。
【００３２】
また、上記アルカリガラス基板が、アルカリ成分としてＮａ２ＯとＫ２Ｏとを含む場合、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ（重量比）が２以上であるときには、混合アルカリ効果により、ガラス中でのアルカリイオンの移動を抑制しやすくなる。そのため、材料コストの低減効果に加え、パネル信頼性も向上させやすくなる利点がある。
【００３３】
また、上記アルカリガラス基板の歪点が５５０〜６００℃の温度範囲内にある場合には、ガラス基板の熱的な安定性が向上する。そのため、当該液晶表示パネルの製造性を向上させることができる。また、アルカリイオンの溶出を抑制しやすくなる利点もある。
【００３４】
また、上記アクティブマトリクスアレイ基板が有するアクティブ素子が薄膜トランジスタである場合には、従来に比較して低廉なＴＦＴ液晶表示パネルを提供することが可能となる。
【００３５】
この場合、上記薄膜トランジスタが逆スタガー構造であるときには、正スタガー構造であるときに比較して、半導体層とアルカリガラス基板との距離が遠くなる。また、アルカリガラス基板上にはゲート絶縁膜も成膜されている。したがって、アルカリイオンによる影響をより受け難くできる利点がある。
【００３６】
一方、本発明に係る液晶表示パネルの製造方法は、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板を用いている。そのため、従来に比較して、安価な材料コストで液晶表示パネルを製造することができる。
【００３７】
この際、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板の製造工程に、アルカリガラス基板を侵す酸によるエッチング工程を含まない場合には、当該アルカリガラス基板からのアルカリイオンの溶出を抑制しやすくなり有利である。
【００３８】
とりわけ、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）によるエッチング工程を含まない場合には、当該アルカリガラス基板からのアルカリイオンの溶出を一層抑制しやすくなり、得られる液晶表示パネルの信頼性向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本実施形態に係る液晶表示パネル（以下、「本パネル」ということがある。）およびその製造方法（以下、「本製造方法」ということがある。）について詳細に説明する。
【００４０】
１．本パネル
本パネルは、アクティブマトリクスアレイ基板と、これに対向して設けられたカラーフィルタ基板と、両基板の間に封入された液晶材とを備えたアクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。
【００４１】
ここで、本パネルは、上記両基板のうち、少なくとも一方の基板を構成するガラス基板が、アルカリガラス基板よりなる。なお、両基板のうち、何れか一方の基板のガラス基板がアルカリガラス基板である場合には、他方の基板のガラス基板は無アルカリガラス基板であっても良い。
【００４２】
アルカリガラス基板とは、ソーダ石灰系ガラスなど、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏなどのアルカリ成分を含むガラス基板のことであり、アルカリ成分を含まない無アルカリガラス基板と区別される。
【００４３】
もっとも、無アルカリガラス基板といえども、通常、アルカリ成分を全く含まないという意味で用いられることはない。１％未満のオーダーで不純物としてアルカリ成分が存在するものも、当液晶業界では無アルカリガラス基板と称されている。
【００４４】
本パネルにおいて、アクティブマトリクスアレイ基板のガラス基板が無アルカリガラス基板であり、カラーフィルタ基板のガラス基板がアルカリガラス基板である場合には、次の利点がある。すなわち、この場合、アクティブマトリクスアレイ基板のアクティブ素子とアルカリガラス基板との距離が大きく離れている。そのため、アルカリ成分による影響をそれほど考慮する必要がない。したがって、早期に製品への導入が図りやすく、材料コスト低減によるメリットを早期に享受することが可能となる。
【００４５】
より好ましくは、両基板のガラス基板がアルカリガラス基板であると良い。材料コストの低減効果が大きくなるばかりでなく、両基板間の熱膨張差も小さくすることができる。そのため、反りなどを小さくすることができるなどの利点も生じるからである。
【００４６】
上記アルカリガラス基板のアルカリ成分として、Ｎａ２Ｏを含み、Ｋ２Ｏを含まない場合、Ｎａ２Ｏ含有量としては、６〜１５重量％の範囲内にあることが好ましい。また、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを含む場合、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとの合計の含有量としては、６〜１５重量％の範囲内にあることが好ましい。
【００４７】
両含有量の下限が６重量％以上であれば、ガラス製造時におけるガラス溶融温度が高くなり過ぎず、均質性、清澄性も良好で、ガラス基板の製造コストの低減に寄与しやすい点で好ましい。なお、６％未満になると、より高温での溶融に耐えうる高価な設備が必要となるし、ガラス溶融も不十分になる傾向が見られる。
【００４８】
一方、両含有量の上限が１５重量％以下であれば、高歪点を維持しやすいため、熱的に安定で、体積抵抗率が低下し過ぎない点で好ましい。
【００４９】
また、上記アルカリガラス基板が、アルカリ成分としてＮａ２ＯとＫ２Ｏとを含む場合、Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ（重量比）は２以上であると良い。混合アルカリ効果により、ガラス中でのアルカリイオンの移動を抑制しやすくなるからである。
【００５０】
また、上記アルカリガラス基板の歪点は、５５０〜６００℃の温度範囲内にあると良い。この場合には、ガラス基板の熱的な安定性が向上し、当該液晶表示パネルの製造性を向上させることができるなどの利点があるからである。また、アルカリイオンの溶出も抑制しやすくなる。上記歪点とは、ガラスが粘度１０１４．５ポイズを示す温度を指す。
【００５１】
なお、上記歪点の上限は、高い程好ましい。一般的な無アルカリガラスには、歪点が６５０℃以上のものが存在するが、現在入手しうるアルカリガラスは、その歪点が６００℃程度のものしか確認できていない。一方、上記歪点の下限は、一般のソーダライムガラスが５１０℃程度であることを考慮すると、５５０℃以上が好ましい。
【００５２】
以上を満たすアルカリガラス基板は、例えば、旭硝子株式会社、日本電気硝子株式会社、セントラル硝子株式会社などから入手することが可能である。
【００５３】
本パネルにおいて、アクティブマトリクスアレイ基板が有するアクティブ素子（スイッチング素子）としては、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する。）が好ましい。
【００５４】
アクティブマトリクスアレイ基板がＴＦＴを有する場合、ＴＦＴの構造は、特に限定されるものではなく、逆スタガー型構造、正スタガー型構造の何れであっても良い。
【００５５】
上記ＴＦＴの構造としては、好ましくは、逆スタガー型構造を採用すると良い。逆スタガー構造は、正スタガー構造に比較して、半導体層とアルカリガラス基板との距離が遠くなる。また、アルカリガラス基板上にはゲート絶縁膜も成膜されている。したがって、アルカリイオンによる影響をより受け難くできる利点があるからである。
【００５６】
以下、逆スタガー型構造のＴＦＴを有するアクティブマトリクスアレイ基板（以下、「ＴＦＴアレイ基板」と称する。）を備えた本パネルの構成の一例につき、図面を用いて具体的に説明する。
【００５７】
図１は、本パネルが備えうるＴＦＴアレイ基板の１つの画素領域の一例を模式的に示した平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ’線に沿った本パネルの断面図である。なお、以下では、ＴＦＴアレイ基板およびカラーフィルタ基板の両基板がアルカリガラス基板を備える場合について説明を行っている。
【００５８】
図２に示すように、本パネル１０は、ＴＦＴアレイ基板１２と、これに対向して設けられたカラーフィルタ基板１４と、両基板１２、１４の間に封入された液晶材１６とを備えている。
【００５９】
図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板１２は、アルカリガラス基板１８上に、相互に平行に延びる複数のゲート配線２０と、ゲート配線２０と直交して相互に平行に延びる複数のソース配線２２と、各ゲート配線２０の間にゲート配線２０に沿って相互に平行に延びる複数の補助容量配線２４と、ゲート配線２０およびソース配線２２の各交差部分に設けられたＴＦＴ２６と、各ＴＦＴ２６に対応して一対のゲート配線２０および一対のソース配線２２で囲まれる領域に設けられ、１つの画素を構成する画素電極２８とを備えている。
【００６０】
図１および図２に示すように、ＴＦＴ２６は、ゲート配線２２に電気的に接続されたゲート電極３０と、ゲート電極３０を覆うゲート絶縁膜３２と、ゲート絶縁膜３２を介してゲート電極３０の上方に形成された半導体層３４（真性半導体層３４ａ、不純物添加半導体層３４ｂ）と、半導体層３４上に形成されたソース電極３６およびドレイン電極３８とを有している。
【００６１】
半導体層３４のソース領域およびドレイン領域は、コンタクト層として機能する不純物添加半導体層３４ｂを介して、ソース電極３６およびドレイン電極３８にそれぞれ電気的に接続されている。
【００６２】
ＴＦＴ２６のドレイン電極３８には、補助容量配線２４に至るまでドレイン配線４０が延設されている。ドレイン配線４０のうち、補助容量配線２４とゲート絶縁膜３２を介して対向する部分が補助容量電極４２として機能する。また、補助容量配線２４のうち、補助容量電極４２とゲート絶縁膜３２を介して対向する部分が補助容量対向電極（図示されない）として機能する。
【００６３】
ＴＦＴ２６上には、絶縁膜４４が形成されている。この絶縁膜４４は、ＴＦＴ２６のチャネル部の保護膜としても機能する。ドレイン電極３８上に位置する絶縁膜４４の表面には、コンタクトホール４６が形成されている。画素電極２８は、コンタクトホール４６を通じて、ＴＦＴ２６のドレイン電極３８と電気的に接続されている。そして、画素電極２８上には、配向膜（図示されない）が形成されている。
【００６４】
一方、図２に示されるように、カラーフィルタ基板１４は、アルカリガラス基板１８’上に、カラーフィルタ層（図示されない）、オーバーコート層（保護膜）（図示されない）、共通電極４８が順に積層された積層構造を有している。そして、共通電極４８上には、配向膜（図示されない）が形成されている。
【００６５】
カラーフィルタ層には、各画素電極２８に対応して赤、緑および青のうちの１色の着色層が設けられ、各着色層の間にはブラックマトリクスが設けられている。
【００６６】
上述した両基板１２、１４の間に挟持される液晶材１６は、特に限定されることなく、種々の表示モード用の液晶材を用いることができる。例えば、旋光性を利用するＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶材や、複屈折性を利用するＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モードの液晶材などを用いることができる。ＥＣＢモードのなかでも、ＶＡ（Vertically Aligned）モードは、高コントラスト比を実現することができる。ＶＡモードの液晶材としては、例えば、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材などを例示することができる
【００６７】
なお、液晶材１６の封入に用いるシール材（図示されず）としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂と紫外線硬化性樹脂との混合物などを例示することができる。
【００６８】
２．本製造方法
本製造方法は、上述した本パネルを製造することができる方法である。したがって、本製造方法は、アクティブマトリクスアレイ基板の製造工程、カラーフィルタ基板の製造工程、得られた両基板を貼り合わせ、液晶材が封入されたパネルを製造するパネル製造工程を含んでいる。
【００６９】
そして、本製造方法では、少なくとも、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板の製造時に使用するガラス基板として、アルカリガラス基板を用いることになる。製造に使用するアルカリガラス基板としては、上述した割合のアルカリ成分、および／または、歪点を有するものを適用することができる。
【００７０】
一般に、アクティブマトリクスアレイ基板の製造工程では、エッチングが行われる。また、カラーフィルタ基板の製造工程においても、エッチングが行われることがある。
【００７１】
本製造方法では、当該アルカリガラス基板からのアルカリイオンの溶出を極力抑制する観点から、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板の製造工程に、アルカリガラス基板を侵す酸によるエッチング工程、特に、ウェットエッチング工程を含まないことが好ましい。
【００７２】
上記アルカリガラス基板を侵す酸としては、例えば、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）などを例示することができる。
【００７３】
上記ウェットエッチングを行う場合としては、アクティブマトリクスアレイ基板の製造時では、例えば、絶縁膜（保護膜）、透明電極の形成時などを例示することができる。
【００７４】
以下、上述した構成のＴＦＴアレイ基板、カラーフィルタ基板を製造する場合を例にとり、本製造方法を具体的に説明する。
【００７５】
（ＴＦＴアレイ基板の製造工程）
図３は、ＴＦＴアレイ基板１２の製造工程の一例を模式的に示した図である。図３（ａ）に示すように、アルカリガラス基板１８上に、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）などよりなる単層または多層の第１金属膜（膜厚５０〜１５０ｎｍ程度）をスパッタリング法などにより成膜する。
【００７６】
その後、フォトリソグラフィー技術（Photo Engraving Process、以下「ＰＥＰ技術」と称する。）により、ゲート配線２０、ゲート電極３０、補助容量配線４２をパターン形成する。この第１金属膜のパターン形成時に行うエッチングとしては、ＢＣｌ３＋Ｃｌ２、ＣＦ４（＋Ｏ２）などのドライエッチングガスによるドライエッチングを適用することができる。
【００７７】
次いで、図３（ｂ）に示すように、上記工程を経た基板表面に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などよりなるゲート絶縁膜３２（膜厚５０〜１５０ｎｍ程度）をプラズマＣＶＤ法などにより成膜する。
【００７８】
次いで、図３（ｃ）に示すように、上記工程を経た基板表面に、アモルファスシリコンなどの真性半導体膜（膜厚１５０ｎｍ程度）、ｎ＋型のアモルファスシリコンなどの不純物添加半導体膜（膜厚５０ｎｍ程度）とを連続して成膜する。
【００７９】
その後、ＰＥＰ技術により、ゲート電極３０上に半導体層３４（真性半導体層３４ａ、不純物添加半導体層３４ｂ）をパターン形成する。このパターン形成時に行うエッチングとしては、ＣＦ４＋Ｏ２、ＣＣｌ４＋Ｏ２、ＳＦ６などのドライエッチングガスによるドライエッチングを適用することができる。
【００８０】
次いで、図３（ｄ）に示すように、上記工程を経た基板表面に、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）などよりなる単層または多層の第２金属膜（膜厚１００〜２００ｎｍ程度）をスパッタリング法などにより成膜する。
【００８１】
その後、ＰＥＰ技術により、ソース配線２２、ソース電極３６、ドレイン電極３８、ドレイン配線４０をパターン形成する。この第２金属膜のパターン形成時に行うエッチングとしては、弱酸のウェットエッチング液によるウェットエッチング、ＢＣｌ３＋Ｃｌ２、ＣＦ４（＋Ｏ２）などのドライエッチングガスによるドライエッチングを適用することができる。
【００８２】
さらに、ソース電極３６およびドレイン電極３８をマスクとして、半導体層３４のうち、不純物添加半導体層３４ｂを、ＣＦ４＋Ｏ２、ＣＣｌ４＋Ｏ２、ＳＦ６などのドライエッチングガスによるドライエッチングにて除去し、チャネル部を形成する。
【００８３】
次いで、図３（ｅ）に示すように、上記工程を経た基板表面に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などよりなる絶縁膜４４（膜厚３００ｎｍ程度）をプラズマＣＶＤ法などにより成膜する。
【００８４】
その後、ＰＥＰ技術により、ドレイン電極３８上の絶縁膜４４にコンタクトホール４６を形成する。このコンタクトホール４６形成時に行うエッチングとしては、従来、ＢＨＦによるウェットエッチング液を用いたウェットエッチングが主流であった。本製造方法では、アルカリガラス基板１８を用いているので、特に、このような強酸によるウェットエッチングを行わないことが好ましい。
【００８５】
したがって、本製造方法では、コンタクトホール４６形成時に行うエッチングとして、ＣＦ４（＋Ｏ２）、ＣＨＦ３＋Ｏ２、ＳＦ６などのドライエッチングガスによるドライエッチングを適用すると良い。
【００８６】
次いで、図３（ｆ）に示すように、上記工程を経た基板表面に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などよりなる透明導電膜（膜厚１０ｎｍ程度）をスパッタリング法などにより成膜する。
【００８７】
その後、ＰＥＰ技術により、画素電極２８をパターン形成する。この画素電極のパターン形成時に行うエッチングとしては、ＨＣｌ＋ＨＮＯ３などのウェットエッチング液によるウェットエッチングを適用することができる。
【００８８】
以上のような工程を経ることにより、ＴＦＴアレイ基板１２を製造することができる。
【００８９】
（カラーフィルタ基板の製造工程）
カラーフィルタ基板の製造工程には、ブラックマトリクス形成工程、カラーフィルタ層形成工程、オーバーコート層（保護膜）形成工程、共通電極形成工程とが含まれる。
【００９０】
先ず、アルカリガラス基板１８’上に、クロム（Ｃｒ）などよりなる金属膜（膜厚１００ｎｍ程度）をスパッタリング法などにより成膜する。
【００９１】
その後、ＰＥＰ技術により、ブラックマトリクスをパターン形成する。このブラックマトリクスのパターン形成時に行うエッチングとしては、硝酸セリウム第２アンモニウムと過塩素酸の水溶液などのウェットエッチング液によるウェットエッチングを適用することができる。
【００９２】
この際、近年主流となっている樹脂ＢＭ材料を用いた場合には、ＰＥＰ技術により、ブラックマトリクスをパターン形成することができる。この場合には、酸によるエッチングを行わなくて済む利点がある。
【００９３】
次いで、ブラックマトリクスの間に、それぞれ、顔料分散レジストなどの材料を用いて、赤、緑および青の何れかの着色層（膜厚２μｍ程度）をパターン形成し、カラーフィルター層を形成する。
【００９４】
次いで、カラーフィルター層の表面に、アクリル樹脂などを塗布し、オーバーコート層（膜厚１μｍ程度）を形成する。
【００９５】
次いで、オーバーコート層の表面に、ＩＴＯ膜などよりなる共通電極４８（膜厚１００ｎｍ程度）を、スパッタリング法などにより成膜する。
【００９６】
以上のような工程を経ることにより、カラーフィルタ基板１４を製造することができる。
【００９７】
（パネル製造工程）
パネル製造工程には、配向膜形成工程、配向処理工程、シール材形成工程、液晶材滴下工程、スペーサ散布工程、貼り合わせ工程などが含まれる。
【００９８】
先ず、上記のようして製造したＴＦＴアレイ基板１２およびカラーフィルタ基板１４のそれぞれの表面に、ポリイミド系樹脂などによる配向膜を形成した後、配向膜に対して配向処理（ラビング）を施す。
【００９９】
次いで、上記工程を経たＴＦＴアレイ基板１２および／またはカラーフィルタ基板１４の表面に、シールパターニング装置などを用いて、シール材とコモン転移材とを塗布する。また、ＴＦＴアレイ基板１２および／またはカラーフィルタ基板１４の表面に、スペーサ散布装置などを用いて、セルギャップを所定の値に均一に保つためのスペーサを散布する。
【０１００】
次いで、上記工程を経たＴＦＴアレイ基板１２および／またはカラーフィルタ基板１４の表面におけるシール材に囲まれる領域に、液晶滴下装置などを用いて、液晶材１６を滴下する。
【０１０１】
次いで、減圧雰囲気下にて、ＴＦＴアレイ基板１２とカラーフィルタ基板１４とを貼り合わせた後、シール材に熱を作用させ、シール材を硬化させる。なお、シール材を硬化させた後に、ＴＦＴアレイ基板１２とカラーフィルタ基板１４との隙間に液晶材１６を注入し、その後、注入口を封止する方法などを採用することもできる。
【０１０２】
以上のような工程を経ることにより、本パネル１０を製造することができる。
【実施例】
【０１０３】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【０１０４】
１．液晶表示パネルの作製
（実施例）
逆スタガー型のａ−ＳｉＴＦＴを有するＴＦＴアレイ基板およびカラーフィルタ基板のガラス基板として、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ×０．７ｍｍのアルカリガラス基板（Ｎａ２Ｏ：４．３重量％、Ｋ２Ｏ：８．６重量％、歪点５８３℃）を用い、実施例に係るアクティブマトリクス型液晶表示パネル（９．２インチＷＶＧＡ）を作製した。
【０１０５】
なお、ガラス基板以外の使用材料については、一般的に使用されているものを用いる限り、特別な材料を組み合わせて使用する必要はない。さらに、各層の膜種や膜厚などの設計条件にも特別な制限はない。パネル作製プロセスについては、上述のとおり、強酸によるエッチングプロセスは使用しないことが好ましく、実際に行ったプロセスにおいても、保護膜のエッチングにはドライエッチングを使用した。
【０１０６】
（比較例）
上記実施例に係る液晶表示パネルの作製において、上記アルカリガラス基板に代えて、無アルカリガラス基板（コーニング株式会社製、「１７３７Ｇ」、歪点６６５℃）を用いた点以外は同様にして、比較例に係るアクティブマトリクス型液晶表示パネルを作製した。
【０１０７】
２．評価
上記作製した各液晶表示パネルを用いて、エージング試験を行った。エージング試験を行った理由は、この試験によれば、アルカリ成分による影響を比較的簡単に調べることができるからである。
【０１０８】
この際、エージング条件は、以下の通りとした。
＜高温通電エージング＞
温度６０℃、ゲート電圧：１３．５Ｖ〜−１６．３Ｖ、ソース電圧：６．０Ｖ〜−６．０Ｖ、バックライト輝度：２４００ｃｄ／ｍ２
【０１０９】
図４に、実施例および比較例に係る液晶表示パネルのエージング試験結果を示す。なお、図４中、実線が、実施例に係る液晶表示パネル、破線が、比較例に係る液晶表示パネルの結果をそれぞれ示している。
【０１１０】
図４によれば、両者の電圧変化を比較しても、ばらつきの範囲内であることが分かる。
【０１１１】
これにより、無アルカリガラス基板をアルカリガラス基板に代替しても、液晶表示パネルの性能に実質的な問題がほとんど生じないことが確認できた。
【０１１２】
以上、本発明の一実施形態および一実施例について説明したが、上記実施形態および実施例は本発明を何ら限定するものではない。
【０１１３】
すなわち、本パネルおよびその製造方法は、アクティブマトリクスアレイ基板および／またはカラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリガラス基板を用いる点に最大のポイントがある。
【０１１４】
したがって、両基板の表面に形成する各種配線や機能層などの積層構造、その材質、膜厚、成膜方法などは、上述した以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形・改良することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示パネルが備えうるＴＦＴアレイ基板の１つの画素領域の一例を模式的に示した平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ’線に沿った本パネルの断面図である。
【図３】ＴＦＴアレイ基板の製造工程の一例を模式的に示した図である。
【図４】実施例および比較例に係る液晶表示パネルのエージング試験結果を示した図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０ 液晶表示パネル
１２ ＴＦＴアレイ基板（アクティブマトリクスアレイ基板）
１４ カラーフィルタ基板
１６ 液晶材
１８ アルカリガラス基板
１８’ アルカリガラス基板
２６ ＴＦＴ（アクティブ素子）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクスアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶材が封入されてなる液晶表示パネルであって、
前記アクティブマトリクスアレイ基板および／または前記カラーフィルタ基板を構成するガラス基板は、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板であることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記アルカリ成分として、Ｎａ２Ｏを６〜１５重量％、または、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとを合計で６〜１５重量％含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ（重量比）が２以上であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記アルカリガラス基板は、その歪点が５５０〜６００℃の範囲内にあることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記アクティブマトリクスアレイ基板が有するアクティブ素子は、薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の液晶表示パネル。
【請求項６】
前記薄膜トランジスタは、逆スタガー型であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示パネル。
【請求項７】
アクティブマトリクスアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶材が封入されてなる液晶表示パネルの製造方法であって、
前記アクティブマトリクスアレイ基板および／または前記カラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板を用いることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項８】
前記アクティブマトリクスアレイ基板および／または前記カラーフィルタ基板の製造工程に、前記アルカリガラス基板を侵す酸によるエッチング工程を含まないことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項９】
前記酸は、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項１】
アクティブマトリクスアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶材が封入されてなる液晶表示パネルであって、
前記アクティブマトリクスアレイ基板および／または前記カラーフィルタ基板を構成するガラス基板は、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板であることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記アルカリ成分として、Ｎａ２Ｏを６〜１５重量％、または、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏとを合計で６〜１５重量％含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ（重量比）が２以上であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記アルカリガラス基板は、その歪点が５５０〜６００℃の範囲内にあることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記アクティブマトリクスアレイ基板が有するアクティブ素子は、薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の液晶表示パネル。
【請求項６】
前記薄膜トランジスタは、逆スタガー型であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示パネル。
【請求項７】
アクティブマトリクスアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶材が封入されてなる液晶表示パネルの製造方法であって、
前記アクティブマトリクスアレイ基板および／または前記カラーフィルタ基板を構成するガラス基板として、アルカリ成分を含むアルカリガラス基板を用いることを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項８】
前記アクティブマトリクスアレイ基板および／または前記カラーフィルタ基板の製造工程に、前記アルカリガラス基板を侵す酸によるエッチング工程を含まないことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項９】
前記酸は、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１５８２５３（Ｐ２００８−１５８２５３Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４６９９５（Ｐ２００６−３４６９９５）
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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