JP2006078599A - マトリクスアレイ基板、液晶表示装置、pdp用データー電極板、及びpdp - Google Patents
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Abstract
また、高精細で、断線がなく、更に、均一な導電性と直線性に優れたPDP用データー電極、及び該PDP用データー電極を備え、高精細なPDPを提供すること。
【解決手段】 ガラス基板上にグラフトポリマーをパターン状に直接結合させて、該グラフトポリマーに導電性材料を付着させてなる配線を有することを特徴とするマトリクスアレイ基板、及び該マトリクスアレイ基板を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
ガラス基板上にグラフトポリマーを複数のライン状に直接結合させて、該グラフトポリマーに導電性材料を付着させてなることを特徴とするPDP用データー電極、及び該PDP用データー電極を備えたことを特徴とするPDP。
【選択図】 なし
Description
これらの平面表示装置は、小型化、高精細化、及び高密度化に対する要求が高まっており、これに伴って、かかる平面表示装置に用いられる導体回路における配線パターンの微細化(高精細化)技術の向上が望まれている。
一般に、アクティブマトリクス型液晶表示素子は、マトリクスアレイ基板と、対向基板と、が所定の間隔をあけて近接配置され、この間隔中に、両基板の表層に設けられた配向膜を介して液晶層が保持されてなる。
このマトリクスアレイ基板は、ガラス等の透明絶縁基板上に、上層の金属配線パターンとして例えば複数本の信号線と、下層の金属配線パターンとして例えば複数本の走査線とが絶縁膜を介して格子状に配置され、格子の各マス目に相当する領域にITO(Indium−Tin−Oxide)等の透明導電材料からなる画素電極が配される。そして、格子の各交点部分には、各画素電極を制御するスイッチング素子が配されている。
ところが、このような方法は、エッチング工程を有することから、作業が煩雑であるという問題と、ドライエッチングを用いる金属膜のパターニングは、高精細なパターンを形成する際に、配線間の領域に金属膜の残留がみられ、この残留金属膜に起因して配線間の短絡を生じるという問題を有していた。更に、得られた配線と基板との密着性も低く、外部からの応力に対し弱いことから、断線の発生の懸念もあった。
かかるPDPによるカラー表示の原理は、対向する前面ガラス基板及び背面ガラス基板に形成された両電極間のセル空間(放電空間)内でプラズマ放電を生じさせ、各セル空間内に封入されているHeやXe等のガスの放電により発生する紫外線により背面ガラス基板内面に形成された蛍光体を励起し、3原色の可視光を発生させるものである。
しかしながら、この方法であっても、断線の懸念、均一な導電性、更に、直線性については不充分であり、これらの更なる改良が望まれているのが現状である。
即ち、本発明の第1の目的は、高精細で、断線がなく、配線間の短絡が抑制された配線を有するマトリクスアレイ基板、及び該マトリクスアレイ基板を備え、高精細な液晶表示装置を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、高精細で、断線がなく、更に、均一な導電性と直線性に優れたPDP用データー電極、及び該PDP用データー電極を備え、高精細なPDPを提供することにある。
本発明の液晶表示装置は、上記の本発明のマトリクスアレイ基板を備えたことを特徴とする。
本発明のPDPは、上記の本発明のPDP用データー電極を備えたことを特徴とする。
また、本発明によれば、高精細で、断線がなく、更に、均一な導電性と直線性に優れたPDP用データー電極、及び該PDP用データー電極を備え、高精細なPDPを提供することができる。
本発明のマトリクスアレイ基板は、ガラス基板上にグラフトポリマーをパターン状に直接結合させて、該グラフトポリマーに導電性材料を付着させてなる配線を有することを特徴とする。
即ち、本発明のマトリクスアレイ基板は、ガラス基板上にグラフトポリマーをパターン状に直接結合させる工程(以下、適宜、「グラフトポリマー生成工程」と称する。)と、グラフトポリマーに導電性材料を付着させる工程(以下、適宜、「導電性材料付着工程」と称する。)と、の2つのプロセスを経ることで得られる配線を有する。
以下、本発明におけるこの2つのプロセスについて順次説明する。
本工程においては、ガラス基板上にパターン状にグラフトポリマーを生成させることができれば、如何なる方法を用いてもよい。
本発明においては、ガラス基板表面全体に重合開始能を有する化合物を結合させた後、所望のパターン状にエネルギーを付与して、かかる化合物が有する重合開始部位を活性化させて、そこを起点としてグラフトポリマーを生成させる態様が好ましく用いられる。
この態様について詳細に述べる。なお、以下、ガラス基板を、単に、基板と称する場合がある。
ここで、光開裂によりラジカル重合を開始しうる重合開始部位(以下、単に「重合開始部位(Y)」と称する。)は、光により開裂しうる単結合を含む構造である。
この光により開裂する単結合としては、カルボニルのα開裂、β開裂反応、光フリー転位反応、フェナシルエステルの開裂反応、スルホンイミド開裂反応、スルホニルエステル開裂反応、N−ヒドロキシスルホニルエステル開裂反応、ベンジルイミド開裂反応、活性ハロゲン化合物の開裂反応、などを利用して開裂が可能な単結合が挙げられる。これらの反応により、光により開裂しうる単結合が切断される。この開裂しうる単結合としては、C−C結合、C−N結合、C−O結合、C−Cl結合、N−O結合、及びS−N結合等が挙げられる。
即ち、芳香族ケトン基、フェナシルエステル基、スルホンイミド基、スルホニルエステル基、N−ヒドロキシスルホニルエステル基、ベンジルイミド基、トリクロロメチル基、ベンジルクロライド基、などである。
このため、表面に光開裂化合物(Q−Y)が導入された基板を用いてグラフトポリマーを生成させる場合には、エネルギー付与手段として、重合開始部位(Y)を開裂させうる波長での露光を用いることが必要である。
本発明において用いられるガラス基板としては、ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等が用いられる。
このとき、溶液中又は分散液の光開裂化合物(Q−Y)の濃度としては、0.01質量%〜30質量%が好ましく、特に0.1質量%〜15質量%であることが好ましい。接触させる場合の液温としては、0℃〜100℃が好ましい。接触時間としては、1秒〜50時間が好ましく、10秒〜10時間がより好ましい。
また、以下の方法にてパターン状にグラフトポリマーを生成させることもできる。
まず、光開裂化合物(Q−Y)が導入された基板表面に、予め、グラフトポリマーを生成させたくない領域に沿ってパターン露光を行い、基板表面に結合している化合物(Q−Y)を光開裂させて重合開始能を失活させることで、基板表面に、重合開始可能領域と重合開始能失活領域とを形成する。そして、重合開始可能領域と重合開始能失活領域とが形成された基板表面に、重合性化合物を接触させた後、全面露光することで、重合開始可能領域にのみにグラフトポリマーが生成し、結果的に、パターン状にグラフトポリマーが生成される。
次に、本発明において用いられる重合性化合物について説明する。
本発明において用いられる重合性化合物としては、モノマー、マクロモノマー、或いは重合性基を有する高分子化合物のいずれも用いることができる。これらの重合性化合物は公知のものを任意に使用することができる。
これらのうち、本発明において特に有用な重合性化合物としては、後述する導電性材料付着工程において使用される態様により、適宜、選択される。つまり、生成したグラフトポリマーに対し導電性素材を効率よく、容易に、高密度で、保持させるために、導電性素材と直接相互作用を形成しうる官能基、又は、導電性素材を効率よく保持するために用いる材料と相互作用を形成しうる官能基を有する重合性化合物を用いることが好ましい。
以下、導電性素材と直接相互作用を形成しうる官能基、及び、導電性素材を効率よく保持するために用いる材料と相互作用を形成しうる官能基を、総じて相互作用性基として説明する。
この相互作用性基としては、例えば、極性基が挙げられる。この極性基の中でも、親水性基が好ましく、より具体的には、アンモニウム、ホスホニウなどの正の荷電を有する官能基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、ホスソン酸基などの負の荷電を有する官能基、その他にも、例えば、水酸基、アミド基、スルホンアミド基、アルコキシ基、シアノ基などの非イオン性基が挙げられる。
以下、グラフトポリマー生成工程において好適に用いられる相互作用性基を有する重合性化合物について具体的に説明する。
このようなマクロモノマーの有用な重量平均分子量は、500〜50万の範囲であり、特に好ましい範囲は1000〜5万である。
このような高分子化合物の有用な重量平均分子量は、500〜50万の範囲で、特に好ましい範囲は1000〜5万である。
好ましい合成方法は、合成適性の観点から、ii)相互作用性基を有するモノマーと重合性基前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により重合性基を導入する方法、iii)相互作用性基を有するポリマーと重合性基を有するモノマーとを反応させ、重合性基を導入する方法である。
また、上記ii)の合成方法に用いられる重合性基前駆体を有するモノマーとしては、2−(3−クロロ−1−オキソプロポキシ)エチルメタクリレー卜や、特開2003−335814号公報に記載の化合物(i−1〜i−60)が使用することができ、これらの中でも、特に下記化合物(i−1)が好ましい。
使用できる溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコールモノメチルエーテルの如きアルコール系溶剤、酢酸の如き酸、アセトン、シクロヘキサノンの如きケトン系溶剤、ホルムアミド、ジメチルアセトアミドの如きアミド系溶剤、などが挙げられる。
また、得られるグラフトポリマーからなる膜(グラフトポリマー膜)は、膜厚が0.1〜2.0g/m2の範囲にあることが好ましく、0.3〜1.0g/m2が更に好ましく、最も好ましくは、0.5〜1.0g/m2の範囲である。
本工程において、グラフトポリマーを生成させるためのパターン露光、重合開始能を失活させるために行うパターン露光、更には、グラフトポリマーを生成させるために行う全面露光は、いずれも、前記重合開始部位(Y)において開裂を生じさせることのできる露光であれば特に制限はなく、紫外線による露光でも、可視光による露光でもよい。
露光に用いられる光源としては、紫外光、深紫外光、可視光、レーザー光等が挙げられ、具体的には、紫外光、i線、g線、KrF、ArFなどのエキシマレーザーが用いられる。中でも、好ましくは、i線、g線、エキシマレーザーである。
高精細パターン露光としては、具体的には、i線ステッパー、g線ステッパー、KrFステッパー、ArFステッパーのようなステッパー露光などが挙げられる。
本発明のマトリクスアレイ基板の場合には、所望の走査線や信号線などのサイズに合わせた配線形状(走査電極や信号電極を含んでいてもよい)が選ばれる。
本工程においては、パターン状に生成されたグラフトポリマーに導電性材料を付着させて、パターン状の導電性発現層を形成する。具体的な方法としては、以下の4つの態様がある。
第1の態様としては、グラフトポリマーの相互作用性基(イオン性基)に対し導電性粒子を吸着させて導電性粒子吸着層を形成する方法である。
第2の態様としては、グラフトポリマーの相互作用性基に対し無電解メッキ触媒又はその前駆体を吸着させた後、無電解メッキを行いメッキ膜を形成する方法である。
第3の態様としては、グラフトポリマーの相互作用性基に対し金属イオン又は金属塩を吸着させた後、該金属イオン又は金属塩中の金属イオンを還元させて金属微粒子分散膜を形成する方法である。
第4の態様としては、グラフトポリマーの相互作用性基に対し導電性モノマーを吸着させた後、重合反応を生起させて導電性ポリマー層を形成する方法である。
以下、上記第1〜第4の態様について説明する。
導電性材料付着工程の第1の態様は、以下に説明する導電性粒子を、上記グラフトポリマーが有する相互作用性基、特に好ましくはイオン性基に対し、その極性に応じて、イオン的に吸着させて導電性粒子吸着層を形成する方法である。この方法により、導電性粒子吸着層からなる導電性発現層が形成される。
ここで吸着させた導電性粒子はグラフトポリマーの相互作用性基と相互作用を形成して単分子膜状態や多層状態で固定されることで導電性粒子吸着層を形成するため、基板と導電性粒子吸着層との密着性に優れると共に、充分な導電性を発現できるという利点を有する。
これらの導電性粒子は1種のみならず、必要に応じて複数種を併用することができる。また、所望の導電性を得るため、予め複数の材料を混合して用いることもできる。
本発明において得られるグラフトポリマーが、カルボキシル基、スルホン酸基、若しくはホスホン酸基などの如きアニオン性を有する相互作用性基を有する場合は、グラフトポリマーの相互作用性基は選択的に負の電荷を有するようになり、ここに正の電荷を有する(カチオン性の)導電性粒子を吸着させることができる。
負に帯電した導電性粒子としては、クエン酸還元で得られた金若しくは銀粒子を挙げることができる。
塗布、浸漬のいずれの場合にも、過剰量の導電性粒子を供給し、相互作用性基(イオン性基)との間に十分なイオン結合による導入がなされるために、溶液又は分散液とグラフトポリマー生成面との接触時間は、10秒から24時間程度であることが好ましく、1分から180分程度であることが更に好ましい。
また、これらの導電性粒子は、耐久性の点や導電性確保の観点から、グラフトポリマーの相互作用性基に吸着し得る最大量結合されることが好ましく、その場合、分散液の分散濃度は、0.001〜20質量%程度が好ましい。
ここで、加熱工程における温度としては、50℃〜500℃が好ましく、更に好ましくは100℃〜300℃、特に好ましくは、150℃〜300℃である。
導電性材料付着工程の第2の態様は、上記グラフトポリマーが有する相互作用性基に対し、グラフトポリマーの相互作用性基に対し無電解メッキ触媒又はその前駆体を吸着させた後、無電解メッキを行いメッキ膜を形成する方法である。この方法により、メッキ膜からなる導電性発現層が形成される。
このように、メッキ膜は、グラフトポリマーの相互作用性基に吸着している触媒や前駆体に対し無電解メッキされて形成されることから、メッキ膜とグラフトポリマーとが強固に結合しており、その結果、基板とメッキ膜との密着性に優れると共に、メッキ条件により導電性を調整することができるという利点を有する。
本態様において用いられる無電解メッキ触媒とは、主に0価金属であり、Pd、Ag、Cu、Ni、Al、Fe、Coなどが挙げられる。本発明においては、特に、Pd、Agがその取り扱い性の良さ、触媒能の高さから好ましい。0価金属を相互作用性領域に固定する手法としては、例えば、グラフトポリマーの相互作用性基と相互作用するように荷電を調節した金属コロイドを、グラフトポリマー表面に供する手法が用いられる。一般に、金属コロイドは、荷電を持った界面活性剤又は荷電を持った保護剤が存在する溶液中において、金属イオンを還元することにより作製することができる。金属コロイドの荷電は、ここで使用される界面活性剤又は保護剤により調節することができ、このように荷電を調節した金属コロイドを、ググラフトポリマーが有する相互作用性基と相互作用させることで、グラフトポリマーに金属コロイド(無電解メッキ触媒)を付着させることができる。
無電解メッキ触媒又はその前駆体が付与された基板に対して、無電解メッキを行うことで、無電解メッキ膜が形成される。
無電解メッキとは、メッキとして析出させたい金属イオンを溶かした溶液を用いて、化学反応によって金属を析出させる操作のことをいう。
本工程における無電解メッキは、例えば、無電解メッキ触媒が付与された基板を、水洗して余分な無電解メッキ触媒(金属)を除去した後、無電解メッキ浴に浸漬して行なう。使用される無電解メッキ浴としては、一般的に知られている無電解メッキ浴を使用することができる。
また、無電解メッキ触媒前駆体が付与された基板を、無電解メッキ触媒前駆体がグラフトポリマーに付着又は含浸した状態で無電解メッキ浴に浸漬する場合には、基板を水洗して余分な前駆体(金属塩など)を除去した後、無電解メッキ浴中へ浸漬される。この場合には、無電解メッキ浴中において、前駆体の還元とこれに引き続き無電解メッキが行われる。ここ使用される無電解メッキ浴としても、上記同様、一般的に知られている無電解メッキ浴を使用することができる。
無電解メッキ浴に用いられる金属の種類としては、銅、すず、鉛、ニッケル、金、パラジウム、ロジウムが知られており、中でも、導電性の観点からは、銅、金が特に好ましい。
また、上記金属に合わせて最適な還元剤、添加物がある。例えば、銅の無電解メッキの浴は、銅塩としてCu(SO4)2、還元剤としてHCOH、添加剤として銅イオンの安定剤であるEDTAやロッシェル塩などのキレート剤が含まれている。また、CoNiPの無電解メッキに使用されるメッキ浴には、その金属塩として硫酸コバルト、硫酸ニッケル、還元剤として次亜リン酸ナトリウム、錯化剤としてマロン酸ナトリウム、りんご酸ナトリウム、こはく酸ナトリウムが含まれている。また、パラジウムの無電解メッキ浴は、金属イオンとして(Pd(NH3)4)Cl2、還元剤としてNH3、H2NNH2、安定化剤としてEDTAが含まれている。これらのメッキ浴には、上記成分以外の成分が入っていてもよい。
本態様における電気メッキの方法としては、従来公知の方法を用いることができる。なお、電気メッキに用いられる金属としては、銅、クロム、鉛、ニッケル、金、銀、すず、亜鉛などが挙げられ、導電性の観点から、銅、金、銀が好ましく、銅がより好ましい。
導電性材料付着工程の第3の態様は、以下に説明する金属イオン又は金属塩を、上記グラフトポリマーが有する相互作用性基、特に好ましくはイオン性基に対し、その極性に応じて、イオン的に吸着させた後、該金属イオン又は金属塩中の金属イオンを還元させて金属単体を析出させて金属微粒子分散膜を形成する方法である。なお、金属単体の析出態様によって、金属微粒子分散膜は金属薄膜になる場合もある。この方法により、金属微粒子分散膜からなる導電性発現層が形成される。
ここで、金属微粒子分散膜を形成する、析出された金属微粒子は、グラフトポリマーの相互作用性基と相互作用を形成し、吸着しているため、基板と金属微粒子分散膜との密着性に優れると共に、充分な導電性を発現できるという利点を有する。
まず、本態様において用いられる金属イオン及び金属塩について説明する。
本発明において、金属塩としては、グラフトポリマーの生成領域に付与するために、適切な溶媒に溶解して、金属イオンと塩基(陰イオン)に解離されるものであれば特に制限はなく、M(NO3)n、MCln、M2/n(SO4)、M3/n(PO4)(Mは、n価の金属原子を表す)などが挙げられる。金属イオンとしては、上記の金属塩が解離したものを好適に用いることができる。具体例としては、例えば、Ag、Cu、Al、Ni、Co、Fe、Pdが挙げられ、中でも、Ag、Cuが好ましい。
金属塩や金属イオンは1種のみならず、必要に応じて複数種を併用することができる。また、所望の導電性を得るため、予め複数の材料を混合して用いることもできる。
金属イオン又は金属塩をグラフトポリマーに付与する際、(1)グラフトポリマーがイオン性基を有する場合には、そのイオン性基に金属イオンを吸着させる方法を用いる。この場合、上記の金属塩を適切な溶媒で溶解し、解離した金属イオンを含むその溶液を、グラフトポリマーの生成領域に塗布するか、或いは、その溶液中にグラフトポリマーが生成した基板を浸漬すればよい。金属イオンを含有する溶液を接触させることで、前記イオン性基には、金属イオンがイオン的に吸着することができる。これら吸着を充分に行なわせるという観点からは、接触させる溶液の金属イオン濃度は1〜50質量%の範囲であることが好ましく、10〜30質量%の範囲であることが更に好ましい。また、接触時間としては、10秒から24時間程度であることが好ましく、1分から180分程度であることが更に好ましい。
グラフトポリマーが相互作用性基として親水性基を有する場合には、グラフトポリマー膜は高い保水性を有するため、その高い保水性を利用して、金属塩が分散した分散液をグラフトポリマー膜中に含浸させることが好ましい。分散液の含浸を充分に行なわせるという観点からは、接触させる分散液の金属塩濃度は1〜50質量%の範囲であることが好ましく、10〜30質量%の範囲であることが更に好ましい。また、接触時間としては、10秒から24時間程度であることが好ましく、1分から180分程度であることが更に好ましい。
かかる方法においても、上述と同様に、グラフトポリマー膜が有する高い保水性を利用して、分散液又は溶液をそのグラフトポリマー膜中に含浸させることができる。分散液又は溶液の含浸を充分に行なわせるという観点からは、接触させる分散液の金属イオン濃度、或いは金属塩濃度は1〜50質量%の範囲であることが好ましく、10〜30質量%の範囲であることが更に好ましい。また、接触時間としては、10秒から24時間程度であることが好ましく、1分から180分程度であることが更に好ましい。
特に、この(3)の方法によれば、グラフトポリマーの有する相互作用性基の特性に関わらず、所望の金属イオン又は金属塩を付与させることができる。
続いて、グラフトポリマー(膜)に吸着又は含浸して存在する金属塩、或いは、金属イオンを還元しるために用いられる還元剤について説明する。
本発明において用いられる還元剤は、金属イオンを還元し、金属単体を析出させる物性を有するものであれば特に制限はなく、例えば、次亜リン酸塩、テトラヒドロホウ素酸塩、ヒドラジンなどが挙げられる。
これらの還元剤は、用いる金属塩、金属イオンとの関係で適宜選択することができるが、例えば、金属イオン、金属塩を供給する金属塩水溶液として、硝酸銀水溶液などを用いた場合にはテトラヒドロホウ素酸ナトリウムが、二塩化パラジウム水溶液を用いた場合には、ヒドラジンが、好適なものとして挙げられる。
グラフトポリマーの相互作用性基が、負の電荷を有する極性基や、カルボキシル基、スルホン酸基、若しくはホスホン酸基などの如きアニオン性のイオン性基である場合は、グラフトポリマー膜が選択的に負の電荷を有するようになることから、ここに正の電荷を有する金属イオンを吸着させ、その吸着した金属イオンを還元させることで金属単体を析出される。
また、グラフトポリマーの相互作用性基が、特開平10−296895号公報に記載のアンモニウム基などの如きカチオン性基のイオン性基である場合は、グラフトポリマー膜が選択的に正の電荷を有するようになり、金属イオンはそのままの形状では吸着しない。そのため、相互作用性基のイオン性基に起因する親水性を利用して、グラフトポリマー膜に、金属塩が分散した分散液、又は、金属塩が溶解した溶液を含浸させ、その含浸させた溶液の中の金属イオン又は金属塩中の金属イオンを還元させることで金属単体を析出させる。
以上のように、金属単体が析出することで、金属微粒子分散膜が形成される。
このように、金属単体が析出した状態を上記の顕微鏡で観察すると、グラフトポリマー膜中にぎっしりと金属微粒子が分散していること確認される。この時、析出された金属微粒子の大きさとしては、粒径1μm〜1nm程度である。
加熱処理工程における加熱温度としては、100℃以上が好ましく、更には150℃以上が好ましく、特に好ましくは200℃程度である。加熱温度は、処理効率や基板の寸法安定性などを考慮すれば400℃以下であることが好ましい。また、加熱時間に関しては、10分以上が好ましく、更には30分〜60分間程度が好ましい。
加熱処理による作用機構は明確ではないが、一部の近接する金属微粒子同士が互いに融着することで導電性が向上するものと考えている。
導電性材料付着工程の第4の態様は、以下に説明する導電性モノマーを、上記グラフトポリマーが有する相互作用性基、特に好ましくはイオン性基に対し、イオン的に吸着させた後、そのまま重合反応を生起させて導電性ポリマー層を形成する方法である。この方法により、導電性ポリマー層からなる導電性発現層が形成される。
ここで、導電性ポリマー層は、グラフトポリマーの相互作用性基とイオン的に吸着した導電性モノマーを重合させてなるため、基板との密着性や耐久性に優れると共に、モノマーの供給速度などの重合反応条件を調整することで、膜厚や導電性の制御を行うことができるという利点を有する。
まず、グラフトポリマーが生成された基板を、過硫酸カリウムや、硫酸鉄(III)などの重合触媒や重合開始能を有する化合物を含有する溶液に浸漬し、この液を撹拌しながら導電性ポリマーを形成し得るモノマー、例えば、3,4−エチレンジオキシチオフェンなどを徐々に滴下する。このようにすると、該重合触媒や重合開始能を付与されたグラフトポリマー中の相互作用性基(イオン性基)と導電性ポリマーを形成し得るモノマーとが相互作用により強固に吸着すると共に、モノマー同士の重合反応が進行し、基板上のグラフトポリマーの生成領域に導電性ポリマーの極めて薄い膜が形成される。これにより、均一で、かつ、薄い導電性ポリマー層が得られる。
更に、導電性ポリマーとグラフトポリマーの相互作用性基とが、陽イオンと陰イオンの関係で吸着するような素材を選択することで、相互作用性基が導電性ポリマーのカウンターアニオンとして吸着することになり、一種のドープ剤として機能するため、導電性ポリマー層(導電性発現層)の導電性を一層向上させることができるという効果を得ることもできる。具体的には、例えば、相互作用性基を有する重合性化合物としてスチレンスルホン酸を、導電性ポリマーの素材としてチオフェンを、それぞれ選択すると、両者の相互作用により、グラフトポリマーの生成領域と導電性ポリマー層との界面にはカウンターアニオンとしてスルホン酸基(スルホ基)を有するポリチオフェンが存在し、これが導電性ポリマーのドープ剤として機能することになる。
上述のようにして得られた配線は、グラフトポリマーを生成する際のパターン露光に応じた形状や解像度を得ることができることから、本発明のマトリクスアレイ基板は高精細化が可能となる。
また、本発明のマトリクスアレイ基板は、その配線が、ガラス基板に結合しているグラフトポリマーに対して、均一に、かつ、強固に結合している導電性発現層からなるため、密着性に優れ、断線の問題が発生せず、更に、均一な導電性を得ることができる。
更に、上述のように、従来の技術のように、金属膜のエッチング工程を必要とすることなく配線を得ることができるため、金属膜の残留に起因する配線間の短絡を防止することができる。
まず、上述の例示的一態様のようにして、光開裂化合物(Q−Y)を導入したガラス基板表面に、所望される数のライン状の導電性発現層を形成し、信号線を設ける。その後、該信号線上であって走査線と交差する箇所に、窒化シリコンなどで絶縁層を設ける。そして、絶縁層に対して、上記の光開裂化合物(Q−Y)を導入し、その絶縁層とガラス基板とからなる領域に、前記信号線と直交するライン状の導電性発現層を所望される数だけ形成し、走査線を設ける。このような方法を用いることで、格子状の配線が形成される。
なお、このような配線は、マトリクスアレイ基板における走査線及び信号線の他にも信号電極や走査電極の導電性を必要とする配線に適用することができる。
本発明の液晶表示装置は、上述の本発明のマトリクスアレイ基板を備えることを特徴とする。
本発明の液晶表示装置としては、本発明のマトリクスアレイ基板と、それに対向する対向基板と、両基板との間の液晶層と、を備えていれば、如何なるものでもよい。本発明の液晶表示装置の一態様を図1を参照して説明する。ここで、図1は、本発明の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液晶表示装置(LCD)の構成を示す斜視図である。
ここで、アクティブマトリクス基板(本発明のマトリクスアレイ基板)10は、ガラス基板11上に、マトリックス状に配列された信号線12および走査線13を有する。また、ガラス基板11上には、信号電極及び走査電極との交差部毎にスイッチング素子(TFT)14及び画素電極15が配設され、ガラス基板11の外側面には、偏光板17が積層されている。
また、対向基板20は、ガラス基板21上に、カラーフィルタ層22と、対向電極23と、を有し、ガラス基板21の外側面には、偏光板25が積層されている。
また、両基板10,20の液晶層30側には、配向層16,24がそれぞれ形成されている。
このアクティブマトリクス型LCDにおいて、画素電極15として、透明電極を用いれば透過型液晶表示装置となり、反射電極を用いれば反射型液晶表示装置を実現することができる。
本発明のPDP用データー電極は、ガラス基板上にグラフトポリマーを複数のライン状に直接結合させて、該グラフトポリマーに導電性材料を付着させてなることを特徴とする。
本発明のPDP用データー電極は、上記のグラフトポリマー生成工程において、複数のライン状にグラフトポリマーを設けること以外は、本発明のマトリクスアレイ基板における配線を得るためのプロセスと同様である。つまり、上記のグラフトポリマー生成工程におけるパターン露光に際し、所望のサイズ及びピッチの電極形状に合わせたパターン形状を選択することで、本発明のPDP用データー電極を得ることができる。
また、PDPデーター電極は、導電性発現層が、ガラス基板に結合しているグラフトポリマーに対して、均一に、かつ、強固に結合しているため、密着性に優れ、断線の問題が発生せず、更に、均一な導電性を得ることができる。
本発明のPDPは、上述の本発明のPDPデーター電極を備えることを特徴とする。
本発明のPDPとしては、本発明のPDPデーター電極を備えた背面ガラス基板と、それに対向する前面ガラス基板と、両基板の間の透明誘電体層を備えていれば、如何なるものでもよい。本発明のPDPの一態様を図2を参照して説明する。ここで、図2は、本発明のPDPデーター電極を備えた面放電方式のAC側PDPの構成を示す部分分解斜視図である。
前面ガラス基板50は、ガラス基板51表面に、放電のための透明電極53と該透明電極のライン抵抗を下げるためのバス電極54とからなる表示電極55が、所定のピッチで多数列設されてなる。また、ガラス基板51表面には、表示電極55と並列にブラックマトリクス52が設けられている。更に、表示電極55に隣接して、電荷を蓄積するための透明誘電体層(低融点ガラス)60が印刷、焼成によって形成され、その上に保護層(MgO)70が蒸着されている。この保護層70は、表示電極の保護、放電状態の維持等の役割を有している。
一方、背面ガラス基板40は、ガラス基板41表面に、放電空間を区画するストライプ状のリブ(隔壁)42と、各放電空間内に配されたPDP用データー電極(アドレス電極)43と、が所定のピッチで多数列設されている。また、各放電空間の内面には、赤(44a)、青(44b)、緑(44c)の3色の蛍光体膜が規則的に配されている。
PDP200では、フルカラー表示において、赤、青、緑の3原色の蛍光体膜44a、44b、及び44cで1つの画素が構成される。
〔実施例1〕
以下の方法で、本発明のマトリクスアレイ基板における信号線を形成した。
前記例示化合物1の合成は、以下の2つのステップにより行われる。それぞれのステップのスキームを挙げて説明する。
DMAc50gとTHF50gの混合溶媒に1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン24.5g(0.12mol)を溶かし、氷浴下でNaH(60% in oil)7.2g(0.18mol)を徐々に加えた。そこに、11−ブロモ−1−ウンデセン(95%)44.2g(0.18mol)を滴下し、室温で反応を行った。1時間で反応が終了した。反応溶液を氷水中に投入し、酢酸エチルで抽出し、黄色溶液状の化合物aを含む混合物が得られた。この混合物37gをアセトニトリル370mlに溶かし、水7.4gを加えた。p−トルエンスルホン酸一水和物1.85gを加え、室温で20分間撹拌した。酢酸エチルで有機相を抽出し、溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィー(充填剤:ワコーゲルC−200、展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/80)で化合物aを単離した。
合成スキームを以下に示す。
δ=1.2−1.8(mb,24H),2.0(q,2H),3.2(t,J=6.6,2H),4.9−5.0(m,2H)5.8(ddt,J=24.4,J=10.5,J=6.6,1H.),7.4(t,J=7.4,2H),7.5(t,J=7.4,1H),8.3(d,1H)
化合物a5.0g(0.014mol)にSpeir catalyst(H2PtCl6・6H2O/2−PrOH、0.1mol/l)を2滴加え、氷浴下でトリクロロシラン2.8g(0.021mol)を滴下して撹拌した。更に1時間後にトリクロロシラン1.6g(0.012mol)を滴下してから室温に戻した。3時間後に反応が終了した。反応終了後、未反応のトリクロロシランを減圧留去し、化合物Aを得た。
合成スキームを以下に示す。
δ=1.2−1.8(m,30H),3.2(t,J=6.3,2H),7.3−7.7(m,3H),8.3(d,2H)
ガラス基板(日本板硝子(株)製)を、終夜、ピランハ液(硫酸/30%過酸化水素=1/1vol混合液)に浸漬した後、純水で洗浄した。その基板を、窒素置換したセパラブルフラスコ中に入れ12.5質量%の化合物Aの脱水トルエン溶液に1時間浸漬した。取り出し後、トルエン、アセトン、純水で順に洗浄した。このように、表面に光開裂化合物が導入された基板Aを得た。
次に、基板Aの表面にアクリル酸の20質量%の水溶液を5ml滴下し、その上に石英板をかぶせて、その水溶液を均一に基板と石英板の間に挟み込んだ。その石英板上に、パターンマスク(NC−1、凸版印刷社製)を密着させるようにクリップで留め、露光機(UVX−02516S1LP01、ウシオ電機社製)で1分間露光した。露光後、石英板及びマスクを取り外し、純水で充分洗浄した。
以上のようにして、基板表面にアクリル酸からなるグラフトポリマーがパターン状に結合した基板を得た。
得られた基板を、硝酸パラジウム(和光純薬製)0.1質量%の水溶液に1時間浸漬した後、蒸留水で洗浄した。その後、下記組成の無電解メッキ浴に20分間浸漬し、Cu薄膜からなる導電性発現層(信号線)を得た。
・OPCカッパ−H T1(奥野製薬(株)製) 6mL
・OPCカッパ−H T2(奥野製薬(株)製) 1.2mL
・OPCカッパ−H T3(奥野製薬(株)製) 10mL
・水 83mL
また、導電性発現層の表面導電性をLORESTA−FP(三菱化学(株)製)を用いて四探針法により測定したところ、60Ω/□であった。
更に、導電性発現層の表面を水で湿らせた布(BEMCOT、旭化成工業社製)を用いて手で往復20回擦った。擦った後に、前記と同様にして光学顕微鏡にて観察したところ、擦り処理を行なう前と同様の緻密なパターンが確認された。また、表面導電性にも変化が無かった。
以下の方法で、本発明のPDP用データー電極を作製した。
実施例1と同様の、光開裂化合物が導入された基板Aの片面に、パターンマスク(NC−1、凸版印刷社製)を密着させるようにクリップで留め、露光機(UVX−02516S1LP01、ウシオ電機社製)で1分間パターン露光を行った。これにより、重合開始可能領域と重合開始能失活領域とが形成された基板を得た。
次に、重合開始可能領域と重合開始能失活領域とが形成された面にアクリル酸の20質量%の水溶液を5ml滴下し、その上に石英板をかぶせて、その水溶液を均一に基板と石英板の間に挟み込んだ。その石英板上から露光機(UVX−02516S1LP01、ウシオ電機社製)を用いて5分間、全面を露光した。露光後、石英板を取り外し、純水で充分洗浄した。
以上のようにして、基板表面にアクリル酸からなるグラフトポリマーがパターン状に結合した基板を得た。
得られた基板を、硝酸パラジウム(和光純薬製)0.1質量%の水溶液に1時間浸漬した後、蒸留水で洗浄した。その後、下記組成の無電解メッキ浴に20分間浸漬し、Cu薄膜からなる導電性発現層(PDP用データー電極)を得た。
・OPCカッパ−H T1(奥野製薬(株)製) 6mL
・OPCカッパ−H T2(奥野製薬(株)製) 1.2mL
・OPCカッパ−H T3(奥野製薬(株)製) 10mL
・水 83mL
実施例2において得られたCu薄膜(無電解メッキ膜)に対し、更に、下記組成の電気メッキ浴を用いて15分間電気メッキを行い、導電性発現層(PDP用データー電極)を得た。
・硫酸銅 38g
・硫酸 95g
・塩酸 1mL
・カッパーグリームPCM(メルテックス(株)製) 3mL
・水 500g
・ライン欠損:導電性発現層の欠損を顕微鏡観察にて評価した。
・解像性:導電性発現層の最小ライン幅を評価した。
・膜厚:導電性発現層の膜厚を、表面粗さ計にて測定した。
・比抵抗値:抵抗値と膜厚を測定して導電性発現層の比抵抗値を算出した。抵抗値の測定には、ミリオームハイテスターを、膜厚の測定には、表面粗さ計を用いた。
・ピンホール:導電性発現層を、光学顕微鏡を用いて下光源にて観察し、ピンホールの有無を評価した。
これらの評価結果を表1に示す。
11 ガラス基板
12 信号線
13 走査線
14 スイッチング素子(TFT)
15 画素電極
16 配向層
17 偏光板
20 対向基板
21 ガラス基板
22 カラーフィルタ層
23 対向電極
24 配向層
25 偏光板
30 液晶層
40 背面ガラス基板
41 ガラス基板
42 リブ(隔壁)
43 PDP用データー電極(アドレス電極)
44a,44b,44c 蛍光体膜
50 前面ガラス基板
51 ガラス基板
52 ブラックマトリクス
53 透明電極
54 バス電極
55 表示電極
60 透明誘電体層
70 保護層
100 液晶表示装置
200 PDP
Claims (4)
- ガラス基板上にグラフトポリマーをパターン状に直接結合させて、該グラフトポリマーに導電性材料を付着させてなる配線を有することを特徴とするマトリクスアレイ基板。
- 請求項1に記載のマトリクスアレイ基板を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
- ガラス基板上にグラフトポリマーを複数のライン状に直接結合させて、該グラフトポリマーに導電性材料を付着させてなることを特徴とするPDP用データー電極。
- 請求項3に記載のPDP用データー電極を備えたことを特徴とするPDP。
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