JP2004133132A

JP2004133132A - 液晶表示装置の電極基材、液晶表示装置及び液晶表示装置の電極基材の製造方法

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Publication number: JP2004133132A
Application number: JP2002296551A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Furukawa; 古川　忠宏; Tatsuhiko Murai; 村井　達彦
Original assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Current assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】透明保護膜の残留応力によるプラスチックフィルムの反りを防止でき、かつ透明保護膜にシワが発生することを防止できる液晶表示装置の電極基材を提供する。
【解決手段】プラスチックフィルム１０と、プラスチックフィルム１０の上に形成された接着層３６と、接着層３６の上又は上方に形成され、無機粒子２８ｘが分散された複合ポリマーからなる透明保護膜２８と、透明保護膜２８内に埋め込まれて形成された透明電極２６と、透明保護膜２８及び透明電極２６の上に形成された無機絶縁膜２５とを含む。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置の電極基材、液晶表示装置及び液晶表示装置の電極基材の製造方法に係り、更に詳しくは、プラスチックフィルムを基材として用いた単純マトリックス型の液晶表示装置の電極基材、液晶表示装置及び液晶表示装置の電極基材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低消費電力、低電圧動作、軽量、薄型及びカラー表示などを特徴とする液晶表示装置は、情報機器などへ急速にその用途を拡大している。この中で、携帯電話、電子手帳又はＩＣカードなどは、軽量、薄型及び廉価が求められている市場であり、単純マトリックス型の液晶表示装置が主に採用されている。
【０００３】
この単純マトリックス型液晶表示装置では、２枚の電極基材が対向して配置されていて、これらの電極基材上にはストライプ状の透明電極がお互いに略直交するようにしてそれぞれ形成されている。そして、この２枚の電極基材の間には液晶が封入され、この２つの透明電極の交差部が画素電極となって液晶を制御することに基づいて画像を表示させることができる。
【０００４】
単純マトリックス型の液晶表示装置には、軽量化や破損防止などのために、基材としてガラス基板の代わりにプラスチックフィルムを用いたものがある。プラスチックフィルムは、剛性が弱く、また熱変形温度が低いため熱処理を伴う製造工程において反りや膨張収縮のような熱変形を生じ易い。このため、プラスチックフィルム上に直接カラーフィルタ層や低抵抗の透明電極などを形成する製造方法では、熱処理を伴う製造工程などの条件が制限され、また高精度の位置合わせが困難になり、所望の特性を有する電極基材を製造できない場合がある。
【０００５】
このような問題を回避するために、剛性が強く耐熱性が高いガラス基板などの上に製造条件が制限されないで透明電極、透明保護膜及びカラーフィルタ層などを高精度で位置合わせして形成して転写層とした後、ガラス基板上の転写層をプラスチックフィルム上に転写して形成する方法がある。
【０００６】
このような転写技術を用いることにより、熱処理を伴う製造工程はガラス基板上で行われることからプラスチックフィルムに熱変形が生じなくなるので、プラスチックフィルム上にカラーフィルタ層、透明保護膜及び透明電極などを所望の膜特性で、かつ高精度で位置合わせして形成することができるようになる。
【０００７】
なお、転写技術を使用するのではなく、プラスチックフィルム上に直接カラーフィルタや透明電極などを形成する製造方法においては、プラスチックフィルムの変形防止のためにプラスチックフィルムに対して上下対称にコーティング層を施しているものがある（特許文献１参照）。
【０００８】
また、従来の液晶表示装置の電極基材の構成の一例としては、透明基板上にカラーフィルタ層、透明保護膜及び透明電極が形成され、該透明電極の断線を防止する目的で透明保護膜として無機粒子を含んだ有機高分子膜を使用しているものがある（特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３０２７４４４号公報
【特許文献２】
特許公平６−４６２７４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようなガラス基板上に形成された転写層をプラスチックフィルム上に転写する製造方法において、ガラス基板上に形成される転写層のうちの透明保護膜は、樹脂などの有機絶縁膜が使用されるので比較的大きな残留応力をもった状態で成膜される。このため、転写技術を用いる場合、ガラス基板上の転写層がプラスチックフィルム上に転写された後に、透明保護膜の残留応力の影響で可撓性を有するプラスチックフィルムに反りが発生しまうという問題がある。プラスチックフィルムに反りが発生すると、液晶表示装置を製造する工程で各種製造装置のステージにプラスチックフィルムが上手く吸着できなくなり、液晶表示装置の製造に支障をきたしてしまう。
【００１１】
さらに、樹脂などの有機絶縁膜からなる透明保護膜は、耐湿性が低いため水分を吸収することでシワが発生しやすく、またこの透明保護膜上に形成されている透明電極に応力によるクラックが発生しやすくなる。このため、電極基材に対して行われる所定の高温高湿試験での電極基材の信頼性を満たすことが困難になる。
【００１２】
なお、前述した特許文献１及び特許文献２では、上記したような転写技術を利用して電極基材を製造する際における透明保護膜の残留応力によるプラスチックフォルムの反りや透明保護膜にシワが発生する問題に関しては何ら考慮されていない。
【００１３】
本発明は上記した問題点を鑑みて創作されたものであり、透明保護膜の残留応力によるプラスチックフィルムの反りを防止でき、かつ該透明保護膜にシワが発生することを防止できる液晶表示装置の電極基材、液晶表示装置及び液晶表示装置の電極基材の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明は液晶表示装置の電極基材に係り、プラスチックフィルムと、前記プラスチックフィルムの上に形成された接着層と、前記接着層の上又は上方に形成され、無機粒子が分散された複合ポリマーからなる透明保護膜と、前記透明保護膜内に埋め込まれて形成された透明電極と、前記透明保護膜及び前記透明電極の上に形成された無機絶縁膜とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の液晶表示装置の電極基材が製造される場合、まず、耐熱性の基板上に剥離できる状態で無機絶縁膜、透明電極、透明保護膜及び接着層により構成される転写層が形成される。その後、プラスチックフィルムと接着層とが貼着され、転写層が基板から剥離されてプラスチックフィルム上に転写層が形成される。本発明の液晶表示装置の電極基材では、例えば、上記した転写技術により製造されるため、透明電極は基板上に形成されたときと上下反転して透明保護膜に埋め込まれた状態でプラスチックフィルム上に形成される。
【００１６】
透明保護膜が全体にわたって例えば樹脂膜からなる場合、上記したように、透明保護膜がプラスチックフィルムに転写される際に、樹脂膜の残留応力によりプラスチックフィルムに反りが発生することに加えて、樹脂膜は耐湿性が低いことに起因して透明保護膜にシワが発生したり、その上に形成される透明電極にクラックが発生したりしやすい。
【００１７】
本発明では、透明保護膜として無機粒子（例えばシリカ粒子）が分散された複合ポリマーを使用するため、透明保護膜の残留応力を低減させることができる共に、透明保護膜の耐湿性を向上させることができる。このため、透明保護膜を含む転写層がプラスチックフィルム上に転写された際に、透明保護膜の残留応力によってプラスチックフィルムに反りが発生する不具合が解消される。これに加えて、透明保護膜を高温高湿の雰囲気に放置しても水分の吸着量が低減されて透明保護膜にシワが発生しなくなり、またその上に形成される透明電極にもクラックが発生しなくなる。
【００１８】
ところで、無機粒子にはナトリウムなどのアルカリ金属が比較的多く含まれている場合がある。このため、無機粒子を含む透明保護膜を使用すると、電極基材が液晶表示装置に組み込まれた際に、無機粒子に含まれるアルカリ金属が液晶層に溶出して液晶表示装置の表示特性が劣化する場合が想定される。
【００１９】
しかしながら、本発明では、透明保護膜及び透明電極上に無機絶縁膜が全面にわたって形成されていて、この無機絶縁膜が透明保護膜から液晶層へのアルカリ金属の溶出を防止するバリア膜として機能するようにしている。このため、たとえ無機粒子がアルカリ金属を含んでいるとしても、アルカリ金属の溶出によって液晶表示装置の表示特性が劣化する恐れはない。
【００２０】
上記した液晶表示装置の電極基材において、前記透明電極は、該透明電極が前記電極基材の周縁部に延在する、導電性粒子を含む異方性導電材を介して外部端子に接続された外部接続部を有し、前記透明電極の外部接続部と前記外部端子とは、前記異方性導電材に含まれる導電性粒子が前記外部接続部上の前記無機絶縁膜を突き破った状態で電気的に接続されているようにしてもよい。
【００２１】
本発明では、透明電極上に無機絶縁膜が形成されているため、透明電極の外部接続部と外部端子との接続に関しては、一見、不都合のようではあるが、透明電極の外部接続部と外部端子とを異方性導電材を介して容易に接続することができる。つまり、異方性導電材に含まれる導電性粒子が無機絶縁膜を突き破って透明電極の外部接続部と外部端子とを容易に接続することができる。このように、透明電極上に無機絶縁膜が形成されていても、透明電極の外部接続部と外部端子との接続に関して何ら不都合は発生しない。
【００２２】
また、同様に、本発明の電極基材を組み立てて液晶表示装置を製造する場合においても、一方の電極基材の透明電極の接続部を他方の電極基材の外部接続電極に下導通材を介して電気的に接続された構造を容易に製造することができる。
【００２３】
しかも、透明電極の下の透明保護膜には無機粒子が分散されていることから、透明保護膜に無機粒子が分散していない場合に比べて、異方性導電材の導電性粒子はより少ない加重で無機絶縁膜を突き破ることができ、上記したような接続を容易に行うことができるようになる。
【００２４】
また、上記した液晶表示装置の電極基材において、前記接着層と前記透明保護膜との間に、前記接着層内に埋め込まれて形成されたカラーフィルタ層をさらに有するようにしてもよい。例えば、基板上に転写層が形成される際に、透明保護膜と接着層との間にカラーフィルタ層がさらに形成され、この転写層がプラスチックフィルム上に転写されて、このような構造の電極基材が製造される。
【００２５】
また、上記した液晶表示装置の電極基材において、無機粒子の粒径は１００ｎｍ程度以下であることが好ましい。無機粒子の粒径を可視光波長よりも小さい１００ｎｍ程度以下とすることにより、無機粒子に光透過性をもたせて透明保護膜の透明性を維持することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
１．液晶表示装置の電極基材
図１〜図３は本発明の第１実施形態の液晶表示装置の電極基材の製造方法を順に示す部分断面図である。本発明の第１実施形態の液晶表示装置の電極基材の製造方法は、図１（ａ）に示すように、まず、耐熱性のガラス基板２０（基板）を用意し、このガラス基板２０上に膜厚が４μｍ程度のポリイミド樹脂からなる剥離層２４を形成する。続いて、剥離層２４上に膜厚が１０〜３０ｎｍの無機絶縁膜２５を形成する。この無機絶縁膜２５としてはシリコン酸化膜（ＳｉＯ_Ｘ膜）やシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ膜）を使用することができる。
【００２８】
次いで、無機絶縁膜２５上に膜厚が１００〜４００ｎｍのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　ＴｉｎＯｘｉｄｅ）膜をスパッタ法により形成する。このとき、耐熱性のガラス基板２０を用いているので基板温度が２００℃程度のスパッタ法でＩＴＯ膜を成膜することができ、スパッタ条件が制限されることはない。このため、シート抵抗値で例えば１０〜１５Ω／口の低抵抗のＩＴＯ膜を形成することができる。また、基板温度が２００〜２５０℃のイオンプレーティング法を用いても同様な膜特性のＩＴＯ膜を成膜することができる。
【００２９】
続いて、図１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ及びエッチングによりＩＴＯ膜をパターニングしてストライプ状の透明電極２６を形成する。
【００３０】
次に、透明電極２６及び無機絶縁膜２５上に透明保護膜を形成する工程の説明を行う。まず、透明保護膜を形成するための塗布液を用意する。この塗布液は、１）アクリル系熱硬化性樹脂（ノフキュアーＫＩ−０２：日本油脂社製）、２）粒径が１０〜２０ｎｍのシリカ粒子（無機粒子）を含むシリカゾル（ＰＭＡ−ＳＴ：日産化学工業社製）、３）シランカップリング剤（ＫＢＭ−４０３：信越化学社製）が所定の重量比で調合されて作成される。シランカップリング剤の添加はシリカ粒子を塗布液中で均一に分散させるために有効である。このようにして、シリカ粒子は、塗布液中にコロイダルシリカとして浮遊し、塗布液中にほぼ均一な状態で分散された状態となる。この塗布液を構成する上記した各成分の重量比の一例は、後述する本願発明者の調査の項で説明する。
【００３１】
その後、この塗布液をスピンコート法などにより、無機絶縁膜２５及び透明電極２６上に塗布して塗布膜を形成する。続いて、図１（ｂ）に示すように、この塗布膜を２３０℃、１０分間、加熱・硬化することにより、膜厚が２〜５μｍの複合ポリマーからなる透明保護膜２８を形成する。
【００３２】
複合ポリマーとは、異なる材料を組み合わせることにより単一の材料よりも優れた特性をもたせた材料である。本実施形態では、透明保護膜２８として有機物（樹脂）に無機物（無機粒子）を含ませた複合ポリマーを使用することで、膜の残留応力が低減された状態で透明電極２６の段差を容易に平坦化することができる。
【００３３】
なお、複合ポリマーを形成するためのアクリル系樹脂としては、上記した例の他に、ＪＳＲ社製の「ＳＳ６９１７」又は東京応化工業社製の「ＣＦＰＲ　ＣＬ−０１６Ｓ」などを使用してもよい。また、複合ポリマーを形成するための無機粒子としては、上記した例の他に、扶桑化学工業社製のコロイダルシリカ「ＰＬ−１−ＰＧＭＥ」又は多摩化学工業社製のコロイダルシリカ「ＴＣＳＯＬ　２４２」などを使用してもよい。
【００３４】
このとき、透明保護膜２８は、アクリル樹脂中に粒径が１０〜２０ｎｍのシリカ粒子２８ｘがほぼ均一に分散された状態で形成される。
【００３５】
なお、シリカ粒子２８ｘに光透過性をもたせて透明保護膜２８の透明性を維持するために、シリカ粒子２８ｘの粒径を可視光波長よりも小さい１００ｎｍ程度以下とすることが好ましい。本実施形態では、好適な条件として１０〜２０ｎｍの粒径のシリカ粒子２８ｘが分散された透明保護膜２８を例示している。
【００３６】
このようにして形成された透明保護膜２８は、その膜中にシリカ粒子２８ｘが含まれていない場合に比べて、膜の応力が低減された状態で成膜される。これは、塗布膜中には硬化・収縮しないシリカ粒子が所定量含まれていて、塗布膜中に硬化・収縮する樹脂が少なくなるようにしているためである。
【００３７】
このように、透明保護膜２８はその膜の残留応力が低減された状態で成膜されるため、後で説明するように、透明保護膜２８などがプラスチックフィルム上に転写された際に、プラスチックフィルムに大きな応力がかからなくなって反りが発生しなくなる。
【００３８】
また、透明保護膜２８は、シリカ粒子を所定量含むようにしたので水分を吸収しやすいアクリル樹脂の比率が少なくなって耐湿性が向上し、その結果、透明保護膜２８にシワが発生することが防止され、さらにこの上に形成される透明電極２６にクラックが発生することが防止される。
【００３９】
さらに、透明保護膜２８にシランカップリング剤を含ませることは、上記したようにシリカ粒子２８ｘを透明保護膜２８中に均一に分散させるために有効であると共に、透明保護膜２８とその下の透明電極２６及び無機絶縁膜２５との密着性を向上させるという観点からも都合がよい。また、透明保護膜２８とその上に形成されるカラーフィルタ層及び接着層との密着性も向上させることができる。
【００４０】
なお、透明保護膜２８中のシリカ粒子２８ｘには、濃度が数百ｐｐｍ程度のナトリウムなどのアルカリ金属が含まれている場合があるが、後述するように無機絶縁膜２５がアルカリ金属の溶出を防止するバリア膜として機能する。
【００４１】
次いで、図１（ｃ）に示すように、透明保護膜２８上に黒色顔料を分散したレジスト層または黒色染料を溶解したポリイミド層を形成する。続いて、これをパターニングして透明電極２６のパターン間上に透明電極２６のパターン間の幅より大きなパターン幅を有する遮光層３４ｄを形成する。
【００４２】
続いて、遮光層３４ｄのパターン間上に端部が遮光層３４ｄにオーバーラップするようにして、顔料分散タイプの感光性赤色溶液を塗布・露光・現像して赤色画素部を構成する赤色カラーフィルタ層３４ａを形成する。
【００４３】
次いで、緑色画素部を構成する位置に、顔料分散タイプの感光性緑色溶液を塗布・露光・現像して緑色カラーフィルタ層３４ｂを形成する。続いて、青色画素部を構成する位置に、顔料分散タイプの感光性青色溶液を塗布・露光・現像して青色カラーフィルタ層３４ｃを形成する。
【００４４】
このようにして、透明電極２６に平行でストライプ状の赤色カラーフィルタ層３４ａ、緑色カラーフィルタ層３４ｂ、青色カラーフィルタ層３４ｃ及び遮光層３４ｄからなるカラーフィルタ層３４が形成される。なお、カラーフィルタ層３４を形成しない形態としてもよい。
【００４５】
その後に、図２（ａ）に示すように、カラーフィルタ層３４上に紫外線硬化型樹脂（旭電化社製：ＫＲ−４００）に粒径が２〜１５μｍの範囲のスペーサ粒子（日本触媒社製：エポスターＧＰ−Ｈ）を少量混入分散させたものをスプレーにより２〜１５μｍの膜厚の範囲になるように調整して接着層３６を形成する。このとき、カラーフィルタ層１０の上面の凹凸は接着層３６により埋め込まれて平坦化される。
【００４６】
このようにして、ガラス基板２０上に、下から順に、剥離層２４、無機絶縁膜２５、透明電極２６、透明保護膜２８、カラーフィルタ層３４及び接着層３６から構成される転写層３８が形成される。
【００４７】
次に、ガラス基板２０上に形成された転写層３８をプラスチックフィルム上に転写する方法を説明する。まず、ガラス基板２０の大きさに対応したプラスチックフィルム１０を用意する。プラスチックフィルム１０としては、膜厚が１００〜２００μｍのポリエーテルスルホンフィルム（住友ベークライト社製）やポリカーボネートフィルム（帝人社製）などを使用することができる。
【００４８】
その後、図２（ａ）に示すように、ガラス基板２０の接着層３６側の面にプラスチックフィルム１０を対向させ重ねて配置する。次いで、プラスチックフィルム１０側から高圧水銀灯によりＵＶ照射を行うことで紫外線硬化型樹脂である接着層３６を硬化させることにより、プラスチックフィルム１０と転写層３８を有するガラス基板２０とを貼り合わせる。
【００４９】
なお、高圧水銀灯の代わりにパルスキセノン光源を用いてもよい。このパルスキセノン光源は発光強度が大きく、少ない照射時間で接着層３６を硬化させることができるので、照射に伴うプラスチックフィルム１０の温度上昇を抑えることができる。
【００５０】
続いて、同じく図２（ｂ）に示すように、ガラス基板２０上の接着層３６に貼り合わせたプラスチックフィルム１０の一端に直径２００ｍｍ程度のロール４１を固定し、このロール４１を回転させながらプラスチックフィルム１０を引き剥がす。このとき、ガラス基板２０と剥離層２４との界面（図２（ｂ）のＡ部）に沿って剥離される。
【００５１】
本実施形態のように剥離層２４としてポリイミド樹脂を用いる場合、水中で剥離することにより、ガラス基板２０と剥離層２４との界面の密着力が低下することから、転写時のダメージをより低減することが可能となる。
【００５２】
これにより、図３（ａ）に示すように、プラスチックフィルム１０上に、下から順に、接着層３６、カラーフィルタ層３４、透明保護膜２８、透明電極２６、無機絶縁膜２５及び剥離層２４からなる転写層３８が転写されて形成される。
【００５３】
前述したように、透明保護膜２８は、シリカ粒子２８ｘが分散された樹脂塗布液が硬化・収縮して形成されたものであるため、膜の残留応力が低減された状態で成膜される。このため、プラスチックフィルム１０上に透明保護膜２８を含む転写層３８が形成された後に、透明保護膜２８の残留応力によりプラスチックフィルム１０に反りが発生することが防止される。従って、後工程の液晶表示装置の製造工程において、各種製造装置のステージにプラスチックフィルム１０が吸着できなくなるなどの不具合は発生しなくなる。
【００５４】
次いで、図３（ｂ）に示すように、プラスチックフィルム１０上の剥離層２４を酸素プラズマによりエッチングして除去する。あるいは、ヒドラジンとエチレンジアミンとの混合液やアルカリ水溶液に浸漬させることにより剥離層２４を除去してもよい。このとき、剥離層２４の下には無機絶縁膜２５が全面にわたって形成されているため、透明電極２６などが酸素プラズマやアルカリ液などによりダメージを受けることが防止される。
【００５５】
次いで、図３（ｃ）に示すように、無機絶縁膜２５上に膜厚が１００ｎｍ程度の液晶材料を配向させる配向膜４０を形成し、この配向膜４０の表面をラビング処理する。これにより、本実施形態の液晶表示装置の電極基材１が得られる。
【００５６】
次に、本願発明者の調査結果について説明する。本願発明者は、前述した転写技術と同様な方法により、ガラス基板２０上に、下から順に、剥離層２４、無機絶縁膜２５、透明電極２６、透明保護膜２８及び接着層３６から構成される転写層を形成した後、接着層３６にプラスチックフィルム１０を貼り付け、ガラス基板２０からプラスチックフィルム上に転写層を転写して形成した。
【００５７】
ここで、透明保護膜２８を成膜する際に、その塗布液を構成する前述したアクリル系熱硬化性樹脂及びシリカゾルの重量比を変化させることにより、シリカ粒子２８ｘの含有量の異なる複数の実験サンプルを作成した。なお、シランカップリング剤は各実験サンプルにおいて同量添加した。そして、各実験サンプルを６０℃、９０％の高温高湿の雰囲気に１００時間放置した後、プラスチックフィルム１０の反り及び透明保護膜２８のシワの発生状況を調査した。
【００５８】
表１は、透明保護膜のシワ及びプラスチックフィルムの反りの発生におけるシリカ粒子含有量の依存性を示すものである。
【００５９】
【表１】

【００６０】
透明保護膜２８のシワの発生に関しては、表１に示すように、シリカ粒子含有量が０％、１５％及び３０％の条件では、透明電極２６間の透明保護膜２８にシワが発生していた。一方、シリカ粒子含有量を４５％、６０％に増加させた条件では、透明保護膜２８にシワは発生していなかった。
【００６１】
また、プラスチックフィルムの反りに関しては、表１に示すように、シリカ粒子含有量が０％の場合は、プラスチックフィルム１０に反りが発生していた。しかし、シリカ粒子含有量が１５〜６０％の範囲の条件では、プラスチックフィルム１０に反りは発生していなかった。このように、透明保護膜２８にシリカ粒子２８ｘを分散させて含ませることにより、透明保護膜２８の残留応力を低減させることができるので、プラスチックフィルム１０上に透明保護膜２８などを転写した後にプラスチックフィルムに反りが発生しなくなる。
【００６２】
なお、シリカ粒子含有量を７０％に増加させた条件では、透明保護膜２８にクラックが発生したので透明保護膜２８としては使用するのは困難であった。
【００６３】
以上のことより、透明保護膜２８に分散されるシリカ粒子２８ｘの粒径が１０〜２０ｎｍ程度の場合では、シリカ粒子含有量が４０〜６０％程度の範囲の条件で、プラスチックフィルム１０に反りが発生せず、かつ透明保護膜２８にシワやクラックが発生しないことが分かった。
【００６４】
さらに、本願発明者は、透明保護膜２８にシリカ粒子２８ｘが分散されている様子をＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により撮影して確認した。実験サンプルとしては、シリカ粒子含有量が４５％程度のものを使用した。図６は透明保護膜中にシリカ粒子が分散されている様子をＴＥＭで撮影したものである。
【００６５】
図６に示すように、透明保護膜２８のアクリル樹脂中に粒径が１０〜２０ｎｍ程度の個々のシリカ粒子２８が接触することなく、ほぼ均一な状態で分散されていることが確認された。透明保護膜２８中にシリカ粒子２８ｘが均一に分散されていない場合は、シリカ粒子２８ｘが凝集して大きな固まり（凝集体）となりやすく、シリカ粒子２８ｘの凝集体で光が散乱するようになる。このため、透明保護膜２８が白濁して透明性を維持できなくなってしまうので、液晶表示装置の表示特性が劣化してしまう。
【００６６】
このように、液晶表示装置の表示特性を向上させるためには、透明保護膜２８にシリカ粒子２８ｘが所定の間隔をもってほぼ均一に分散されていることが重要である。
【００６７】
以上説明したように、第１実施形態の液晶表示装置の電極基材１では、図３（ｃ）に示すように、プラスチックフィルム１０上に接着層３６が形成されていて、接着層３６内に埋め込まれた状態でカラーフィルタ層３４が形成されている。そして、カラーフィルタ層３４上にはシリカ粒子（無機粒子）がほぼ均一に分散された透明保護膜２８が形成されている。また、透明保護膜２８内に埋め込まれた状態で透明電極２６が形成されている。この透明電極２６及び透明保護膜２５上には無機絶縁膜２５が形成されている。さらに、無機絶縁膜２５上には配向膜４０が形成されている。
【００６８】
第１実施形態の液晶表示装置の電極基材１は、前述したように、ガラス基板２０上に形成された転写層３８がプラスチックフィルム１０上に転写されることに基づいて製造される。透明保護膜２８は、シリカ粒子２８ｘが膜中にほぼ均一な状態で分散されているため、その膜の残留応力が低減された状態で成膜されるようになる。
【００６９】
このため、プラスチックフィルム１０上に透明保護膜２８を含む転写層３８が転写されて形成された後に、プラスチックフィルム１０に反りが発生するほどの応力がかからなくなるのでプラスチックフィルム１０の反りが防止される。
【００７０】
また、透明保護膜２８は、その膜中にシリカ粒子２８ｘが分散されているため、耐湿性を向上させることができる。その結果、透明保護膜２８を高温高湿の雰囲気に放置しても、透明保護膜２８にシワが発生しなくなり、さらにこの上に形成される透明電極２６にクラックが発生しなくなる。
【００７１】
２．液晶表示装置
次に、本実施形態の液晶表示装置の電極基材を用いて液晶表示装置を製造する方法について説明する。図４は本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す部分断面図である。まず、図４に示すように、上記した電極基材１を液晶表示装置の走査電極基材１ａ（第１の電極基材）として使用する。
【００７２】
次いで、前述した転写技術と同様な方法を利用して、プラスチックフィルム１０ｂ上に、下から順に、接着層３６ａ、シリカ粒子２８ｘが分散された透明保護膜２８ａ、透明電極２６ａ（対向透明電極）及び無機絶縁膜２５ａを形成する。続いて、無機絶縁膜２５上に配向膜４０ａを形成し、この配向膜４０ａの表面にラビング処理を施す。これにより、図４に示すように、走査電極基材１ａの対向基材である信号電極基材１ｂ（第２の電極基材）が得られる。信号電極基材１ｂにおいても、走査電極基材１ａと同様な透明保護膜２８ａを使用するので同様な効果を奏する。
【００７３】
その後、走査電極基材１ａの所定領域に液晶材料を封じ込めるためのシール剤をディスペンサ装置やスクリーン印刷装置により塗布してシール層４４を形成する。続いて、走査電極基材１ａ上に、粒径が５μｍ程度の接着性スペーサを塗布する。
【００７４】
次いで、同じく図４に示すように、走査電極基材１ａのシール層４４が形成された面と信号電極基材１ｂの配向膜４０ａが形成された面とを、２つの電極基材１ａ，１ｂのそれぞれの透明電極２６，２６ａがお互いに略直交するようにして位置合わせして配置し、加熱する。このとき、２つの電極基材１ａ，１ｂ間には接着性スペーサがあるので、一定の間隔が保たれる。
【００７５】
なお、信号電極基材１ｂの所定領域にシール層４４を形成し、続いて、接着性スペーサを塗布し、その後、走査電極基材１ａと信号電極基材１ｂとを同様に貼り合わせてもよい。
【００７６】
続いて、貼着された走査電極基材１ａと信号電極基材１ｂとの所定部を切断することにより、個々の液晶表示装置用部材を得る。次いで、走査電極基材１ａと信号電極基材１ｂとの間に、予め、開けておいたシール層４４の液晶注入口から液晶材料を注入した後、封止剤で液晶注入口を密閉して液晶層４６を形成する。
【００７７】
以上により、図４に示すような本実施形態の液晶表示装置２が完成する。
【００７８】
本実施形態の液晶表示装置２では、走査電極基材１ａ及び信号電極基材１ｂにシリカ粒子２８ｘが分散された透明保護膜２８，２８ａがそれぞれ形成されている。このため、プラスチックフィルム１０，１０ａの反りが防止されるので、プラスチックフィルムを基材に用いた液晶表示装置２の製造が容易になり、液晶表示装置２の製造歩留りを向上させることができる。これに加えて、透明保護膜２８にシワが発生しなくなるばかりではなく、この上に形成される透明電極２６にクラックが発生しなくなるので、液晶表示装置２の表示特性の劣化が防止される。
【００７９】
ところで、透明保護膜２８中に分散されたシリカ粒子２８はナトリウムなどのアルカリ金属を比較的多く含む場合（例えば数百ｐｐｍ程度）があり、このような場合、アルカリ金属が液晶層４６に溶出して液晶表示装置２の表示特性に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００８０】
本願発明者の調査によれば、無機絶縁膜２５として膜厚が１５ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ_Ｘ膜）を形成した場合、液晶表示装置２の表示特性の劣化は確認されなかった。これに対して、無機絶縁膜２５を形成しない場合は、透明保護膜２８中のシリカ粒子２８ｘから液晶層４６中にナトリウムなどのアルカリ金属が溶出することに起因して液晶表示装置２の表示特性の劣化が確認された。
【００８１】
このように、本実施形態の液晶表示装置２では、透明保護膜２８上の無機絶縁膜２５がアルカリ金属の溶出をブロックするバリア膜として機能するようにしているため、アルカリ金属によって液晶表示装置２の表示特性が劣化する恐れがなくなる。なお、アルカリ金属の濃度が十分に低いシリカ粒子２８ｘを使用する場合は、無機絶縁膜２５を形成しない形態としてもよい。
次に、本実施形態の液晶表示装置の変形例を説明する。図５（ａ）は本発明の第１実施形態の液晶表示装置の変形例を示す部分断面図、図５（ｂ）は透明電極の外部接続部と外部端子とが異方性導電材により接続された様子を示す部分断面図、図５（ｃ）は信号電極基材の透明電極の接続部と走査電極基材に形成された外部接続電極とが上下導通材により接続された様子を示す部分断面図である。
である。なお、図５（ａ）において、図４と同一要素については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。本実施形態の液晶表示装置の変形例は、図５（ａ）に示すように、走査電極基材１ｃではなく、信号電極基材１ｄがカラーフィルタ層３４を備えた形態である。
【００８２】
本実施形態の変形例の液晶表示装置の製造方法は、まず、前述した転写技術と同様な方法を利用して、プラスチックフィルム１０上に、下から順に、接着層３６、シリカ粒子２８ｘが分散された透明保護膜２８、透明電極２６及び無機絶縁膜２５を形成する。続いて、無機絶縁膜２５上に配向膜４０を形成し、ラビング処理を施すことにより、図５（ａ）に示すような走査電極基材１ｃ（第１の電極基材）が得られる。
【００８３】
その後、前述した転写技術と同様な方法により、プラスチックフィルム１０ａ上に、下から順に、接着層３６ａ、カラーフィルタ層３４、シリカ粒子２８ｘが分散された透明保護膜２８ａ、透明電極２６ｂ及び無機絶縁膜２５ａを形成する。続いて、無機絶縁膜２５ａ上に配向膜４０ｂを形成し、ラビング処理を施すことにより、図５に示すような信号電極基材１ｄ（第２の電極基材）が得られる。
【００８４】
次いで、前述した方法と同様な方法により、走査電極基材１ｃと信号電極基材１ｄとをシール層４４を介して貼り合わせ、切断した後、液晶を注入して液晶層４６を形成する。
【００８５】
これにより、図５（ａ）に示すように、信号電極基材１ｄがカラーフィルタ層３４を備えた液晶表示装置２ａが完成する。変形例の液晶表示装置２ａにおいても、液晶表示装置２と同様な効果を奏する。
【００８６】
次に、本実施形態の液晶表示装置２ａの透明電極２６の外部接続部が外部端子に接続される様子を説明する。図５（ｂ）に示すように、走査電極基材１ｃ側の透明電極２６は、それが液晶表示部から外側の領域に向けて延在した外部接続部２６ｘを有する。透明電極２６の外部接続部２６ｘ上にも無機絶縁膜２５が延在して形成されている。そして、外部接続部２６ｘは、異方性導電材４８（ＡＣＦ）を介して外部端子５０と電気的に接続されている。この異方性導電材４８はバインダー層４８ａと導電性粒子４８ｂとにより構成されている。
【００８７】
本実施形態の液晶表示装置２ａでは、透明電極２６上に無機絶縁膜２５が形成されているので、異方性導電材４８に含まれる導電性粒子４８ａが透明電極２６上の無機絶縁膜２５を突き破って透明電極２６に接触することで電気的な接続を可能にしている。このようにして、本実施形態の液晶表示装置２ａでは、透明電極２６の外部接続部２６ｘが外部端子５０に接続される。
【００８８】
また、図５（ｃ）に示すように、例えば、図５（ａ）の向って右側のシール材４４が形成された領域に、導電性粒子４９ａを含む上下導通材４９を設けるようにしてもよい。すなわち、この上下導通材４９が含む導電性粒子４９ａは、走査電極基材１ｃ側の無機絶縁膜２５及び信号電極基材１ｄ側の無機絶縁膜２５ａをそれぞれ突き破って、信号電極基材１ｄ側の透明電極２６の接続部２６ｙと走査電極基材１ｃ側に設けられた外部接続電極２６ｚとに接触している。
【００８９】
つまり、信号電極基材１ｄ側の透明電極２６ａの接続部２６ｙは、上下導通材４８ｘ中の導電性粒子４８ａを介して走査電極基材１ｃ側に設けられた信号電極用の外部接続電極２６ｚに電気的に接続されている。外部接続電極２６ｚは透明電極２６と同一材料で形成されたものであって、走査電極基材１ｃ側の透明電極２６の外部接続部２６ｘと同様に、所定の外部端子５０に接続される。
【００９０】
このようにすることにより、走査電極基材１ｃの所定領域に走査電極用の透明電極２６の外部接続部２６ｘばかりではなく、信号電極用の透明電極２６ａの外部接続電極２６ｚをまとめて配置することができるようになる。このため、液晶表示装置の実装構造を簡易なものとすることができる。
【００９１】
本願発明者は、上記したような、信号電極基材１ｄ側の透明電極２６ａの接続部２６ｙと走査電極基材１ｃ側の外部接続電極２６ｚとを上下導通材４９により導通させる実験を行った。実験サンプルとしては、シリカ粒子２８ｘ（無機粒子）が分散された透明保護膜２８が形成されたものと、シリカ粒子２８ｘを含まない透明保護膜が形成されたものを使用した。無機絶縁膜２５，２５ａの膜厚は１２ｎｍとし、また上下導通材４９に含ませる導電性粒子４９ａとしては、粒径が７μｍ程度の積水ファインケミカル社製の商品名「ＡｕＨ６０７」を使用した。
【００９２】
透明電極２６，２６ａの下にシリカ粒子２８ｘが分散された透明保護膜２８が形成されたものでは、導電性粒子１個に対して０．９〜１．５ｍＮの加重をかけることにより、上下導通材４９の導電性粒子４９ａが無機絶縁膜２５，２５ａを突き破って導通がとれた。なお、導電性粒子１個に対する加重については、フィッシャー・インストルメント社製の硬さ試験機にて測定した。
【００９３】
一方、透明電極２６，２６ａの下にシリカ粒子２８ｘを含まない透明保護膜が形成されたものでは、導電性粒子４９ａが無機絶縁膜２５，２５ａを突き破って導通がとれるようになるには、導電性粒子１個に対して３．５〜５ｍＮの加重をかける必要があった。
【００９４】
このように、本実施形態のような透明電極２６，２６ａの下にシリカ粒子２８ｘが分散された透明保護膜２８が形成された形態とすることにより、導電性粒子４９ａが無機絶縁膜２５，２５ａを突き破って接続する際にかける加重をより少なくすることができ、電極基材にかかるストレスを緩和させることができることが確認された。
【００９５】
（第２の実施の形態）
図７は本発明の第２実施形態の液晶表示装置の電極基材の製造方法を示す部分断面図、図８は本発明の第２実施形態の液晶表示装置を示す部分断面図である。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、本実施形態に係る電極基材を反射（半透過）型の液晶表示装置に適用したことにあるので、図７及び８において図１〜５と同一要素には同一符号を付してその詳しい説明を省略する。また、第１実施形態と同一工程についてはその詳しい説明を省略する。
【００９６】
第２実施形態の液晶表示装置の電極基材の製造方法は、まず、図７（ａ）に示すように、第１実施形態と同様な方法により、図１（ｃ）に示す構造体と同一のものを作成する。その後、図７（ｂ）に示すように、カラーフィルタ層３４上にポリイミド樹脂やアクリル樹脂などからなる表面に凹凸を備えた樹脂層３５ａを形成し、続いてこの樹脂層３５ａ上にＡｌなどの金属層３５ｂを形成する。これにより、カラーフィルタ３４上に樹脂層３５ａ及び金属層３５ｂから構成される反射層３５が形成される。
【００９７】
続いて、第１実施形態と同様な方法により、反射層３５上に接着層３６を形成し、この接着層３６にプラスチックフィルム１０を貼リ付け、剥離層２４とガラス基板２０の界面から剥離した後、剥離層２４を除去する。これにより、図７（ｃ）に示すように、プラスチックフィルム１０上に、下から順に、接着層３６、反射層３５、カラーフィルタ層３４、シリカ粒子２８ｘが分散された透明保護膜２８、透明電極２６及び無機絶縁膜２５から構成される転写層３８ａが転写されて形成される。
【００９８】
その後、無機絶縁膜２５上に配向膜４０を形成し、ラビング処理を施すことにより、図７（ｃ）に示すような走査電極基材１ｅ（第１の電極基材）が得られる。
【００９９】
次いで、図８に示すように、図４の液晶表示装置２の信号電極基材１ｂと同一の電極基材（第２の電極基材）を用意し、第１実施形態と同様な方法により、走査電極基材１ｅと信号電極基材１ｂとをシール層４４を介して貼り合わせ、切断した後、液晶を注入して液晶層４６を形成することにより、第２実施形態の液晶表示装置２ｂが得られる。
【０１００】
第２実施形態の液晶表示装置２ｂでは、信号電極基材１ｂ側から入射した外光が反射層３５で拡散反射され、この反射光がカラーフィルタ層３４や液晶層２４などを透過し、さらに信号電極基材１ｂを透過することに基づいて液晶画像が得られる。
【０１０１】
なお、信号電極基材１ｂの液晶層４６側と反対面に位相差フィルム及び偏光フィルムを形成してもよい。また、第１実施形態の変形例の液晶表示装置２ａと同様に、信号電極基材１ｂがカラーフィルタ層３４を備えた形態としてもよい。
また、本実施形態の電極基材が半透過型の液晶表示装置に適用された形態としてもよい。この場合、各画素部ごとに、画素部の光透過部に対応する部分の反射層３５の金属層３５ｂに開口部を設けるようにすればよい。
【０１０２】
第２実施形態の電極基材及び液晶表示装置においても、第１実施形態と同様な効果を奏する。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置の電極基材では、透明保護膜として無機粒子が分散された複合ポリマーを使用するので透明保護膜は残留応力が低減された状態で形成される。このため、プラスチックフィルム上に透明保護膜を含む転写層が転写されて形成される際に、プラスチックフィルムには反りが発生する程度の大きな応力がかからなくなるので、プラスチックフィルムの反りの発生が防止される。
【０１０４】
また、透明保護膜として無機粒子が分散された複合ポリマーを使用することにより、透明保護膜の耐湿性を向上させることができ、これによって透明保護膜にシワが発生することやその上に形成される透明電極にクラックが発生することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の液晶表示装置の電極基材の製造方法を示す部分断面図（その１）である。
【図２】図２は本発明の第１実施形態の液晶表示装置の電極基材の製造方法を示す部分断面図（その２）である。
【図３】図３は本発明の第１実施形態の液晶表示装置の電極基材の製造方法を示す部分断面図（その３）である。
【図４】図４は本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す部分断面図である。
【図５】図５（ａ）は本発明の第１実施形態の液晶表示装置の変形例を示す部分断面図、図５（ｂ）は透明電極の外部接続部と外部端子とが異方性導電材により接続された様子を示す部分断面図、図５（ｃ）は信号電極基材の透明電極の接続部と走査電極基材に形成された外部接続電極とが上下導通材により接続された様子を示す部分断面図である。
【図６】図６は透明保護膜中にシリカ粒子が分散されている様子をＴＥＭで撮影したものである。
【図７】図７は本発明の第２実施形態の液晶表示装置の電極基材の製造方法を示す部分断面図である。
【図８】図８は本発明の第２実施形態の液晶表示装置を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１…電極基材，１ａ，１ｃ，１ｅ…走査電極基材（第１の電極基材）、１ｂ，１ｄ…信号電極基材（第２の電極基材）、２，２ａ，２ｂ…液晶表示装置、１０，１０ａ…プラスチックフィルム、２０…ガラス基板（基板）、２４…剥離層、２５，２５ａ…無機絶縁膜、２６，２６ａ…透明電極、２６ｘ…外部接続部、２６ｚ…外部接続電極、２６ｙ…接続部、２８，２８ａ…透明保護膜、２８ｘ…シリカ粒子（無機粒子）、３４ａ…赤色カラーフィルタ層、３４ｂ…緑色カラーフィルタ層、３４ｃ…青色カラーフィルタ層、３４ｄ…遮光層、３４…カラーフィルタ層、３４ｄ…遮光層、３５…反射層、３５ａ…樹脂層、３５ｂ…金属層、３６，３６ａ…接着層、３８，３８ａ…転写層、４０，４０ａ…配向膜、４１…ロール、４４…シール層、４６…液晶層、４８ａ…バインダー層，４８ｂ，４９ａ…導電性粒子、４８…異方性導電材、４９…上下導通材、５０…外部端子。

Claims

プラスチックフィルムと、
前記プラスチックフィルムの上に形成された接着層と、
前記接着層の上又は上方に形成され、無機粒子が分散された複合ポリマーからなる透明保護膜と、
前記透明保護膜に埋め込まれて形成された透明電極と、
前記透明保護膜及び前記透明電極の上に形成された無機絶縁膜とを有することを特徴とする液晶表示装置の電極基材。
前記接着層と前記透明保護膜との間に、前記接着層内に埋め込まれて形成されたカラーフィルタ層をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の電極基材。
前記接着層と前記カラーフィルタ層との間に反射層をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の電極基材。
前記無機粒子の粒径は１００ｎｍ程度以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置の電極基材。
前記透明保護膜に含まれる無機粒子の含有比率は、４０〜６０重量％であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶表示装置の電極基材。
前記透明保護膜は有機樹脂と無機粒子とからなる複合ポリマーであって、前記無機粒子がシリカ粒子であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶表示装置の電極基材。
前記透明保護膜にはシランカップリング剤が添加されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液晶表示装置の電極基材。
前記無機絶縁膜は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液晶表示装置の電極基材。
前記透明電極は、該透明電極が前記電極基材の周縁部に延在する、導電性粒子を含む異方性導電材を介して外部端子に接続された外部接続部を有し、
前記透明電極の外部接続部と前記外部端子とは、前記異方性導電材に含まれる導電性粒子が前記外部接続部上の前記無機絶縁膜を突き破った状態で電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液晶表示装置の電極基材。
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電極基材の構造を備えた第１の電極基材と、
ストライプ状の対向透明電極を少なくとも備え、該対向透明電極が前記第１の電極基材の透明電極に略直交して配置された第２の電極基材と、
前記第１の電極基材と前記第２の電極基材との間に挟持された液晶層とを有することを特徴とする液晶表示装置。
前記第１の電極基材は走査電極基材であって、前記第２の電極基材は信号電極基材であることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
前記液晶表示装置は、前記第２の電極基材の対向透明電極の接続部と、前記第１の電極基材の前記透明電極と同一材料からなる外部接続電極とが、導電性粒子を含む上下導通材を介して電気的に接続された構造を有し、
前記上下導通材に含まれる導電性粒子は、前記第２の電極基材の対向透明電極の接続部上の前記無機絶縁膜と、前記第１の電極基材の外部接続電極上の前記無機絶縁膜とを突き破って前記対向透明電極の接続部及び前記外部接続電極に接触していることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の液晶表示装置。
無機絶縁膜と、前記無機絶縁膜の上に形成された透明電極と、前記透明電極を被覆して形成され、無機粒子が分散された複合ポリマーからなる透明保護膜と、前記透明保護膜の上に形成された接着層とにより構成される転写層を、基板の上に剥離可能な状態で形成する工程と、
前記基板から前記転写層を剥離し、プラスチックフィルムと前記接着層とを貼り合わせることにより、前記プラスチックフィルムの上に前記転写層を転写して形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の電極基材の製造方法。
前記転写層は、前記透明保護膜上に形成されたカラーフィルタ層をさらに有し、前記接着層は該カラーフィルタ層を被覆していることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の電極基材の製造方法。
前記無機粒子の粒径は１００ｎｍ程度以下であって、前記無機粒子の含有比率は４０乃至６０％であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の液晶表示装置の電極基材の製造方法。