JP4707243B2

JP4707243B2 - 液晶表示素子用電極基板の製造方法

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Publication number: JP4707243B2
Application number: JP2001017158A
Authority: JP
Inventors: 忠宏古川; 達彦村井
Original assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Current assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: JP2002221731A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子用電極基板の製造方法に関するものであり、特に対向配置された１対の電極基板の間に形成されるギャップを所定寸法に維持するためのスペーサを備えたシート状の電極基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種電子機器において液晶表示素子を用いた液晶表示装置が用いられている。液晶表示素子では、それぞれ片面に電極を形成した２枚の基板の間に液晶層を挟持しており、少なくとも一方の基板の電極をパターン状に形成し、また少なくとも一方の基板を電極を含めて透明なものとし、表示画素に対応する領域ごとに１対の基板上電極で液晶層の所要領域に所要の電圧を印加することで、表示を行っている。１対の基板の電極を互いに直交する方向のストライプ状に形成し、各基板上で多数のストライプ状電極を互いに並列に配置することで、所要の表示画素に対応する１対の電極を選択して表示を行うことも可能である。
【０００３】
このような液晶表示素子において、近年、軽量化のため及びその際の基板薄型化に伴う破損の危険性の低減のために、ＩＴＯなどの金属酸化物からなる電極を担持する基材として従来のガラス板に代えてプラスチック材料からなるシート基材が利用されている。
【０００４】
ところで、以上のようにプラスチックシート基材上に無機材料からなる電極を形成した基板は、シート基材上に直接ＩＴＯなどの透明導電膜をスパッタ法などで形成すると、成膜時の熱の影響を受けて、良好な性能のものが得られない。
【０００５】
そこで、透明導電膜を形成する際には、ガラス基板などの剛性の高いものの表面に剥離層を介して形成し、その上に接着剤を塗布し、以上のようにしてガラス基板上に形成された転写体を所要のプラスチックシート基材の表面に上記転写体の接着剤により接合し、該接着剤を常温で硬化させ、然る後に転写体をシート基材と一体的にガラス基板から剥離することで、プラスチックシート基材上に接着剤層により固着された透明導電膜からなる電極薄膜を有するプラスチックシートを形成する。
【０００６】
これによれば、プラスチックシート基材上に良好な性能（例えば低抵抗）の電極薄膜を形成することができる。
【０００７】
また、カラー表示用の液晶表示素子の場合には、シート基材上に電極薄膜に加えてカラーフィルタも形成される。以上のような転写法で液晶表示素子用電極基板を製造する場合には、ガラス基板上に転写体を形成する際に該転写体中にカラーフィルタをも作り込む。
【０００８】
以上のような電極基板の製造方法については、例えば、特開２０００−４７０２３号公報に記載がある。
【０００９】
一方、液晶表示素子において、１対の基板により挟持される液晶層の厚さを所望値に維持し、且つ、液晶層の厚さを表示面全体にわたって均一に維持するために、１対の基板の間隔を所定値に維持するためのスペーサと呼ばれる手段が用いられている。このスペーサとしては、例えば、所望粒径の多数の粒子を適度の分布密度になるように分散配置したものが用いられている。
【００１０】
しかし、この粒子は表示画素に対応する領域内にも配置されるため、粒子による光散乱が発生し表示画像の品質を劣化させることがあった。また、粒子の分散を均一にすることは難かしく、時として粒子凝集が生じたりして表示画像の品質を劣化させることがあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、近年、液晶表示素子のスペーサとして、対をなす基板のうちの一方に、対向配置される他の基板の表面に当接させるための柱状突起を形成することが行われている。この柱状のスペーサは、表示画素に対応する領域以外の領域例えば隣接画素間の領域または隣接電極間の領域に配置されている。これによれば、表示画像の品質を向上させることが可能である。
【００１２】
このような柱状スペーサを備えた電極基板の製法は、例えば、特開２０００−２５８６１７号公報に記載されている。しかしながら、この公報に記載の製法では、基材としてガラスが用いられており、直接加熱下で電極の形成を行っている。従って、この方法は、上記プラスチックシート基材を用いる場合には適用することができない。
【００１３】
一方、特開２０００−５６１２２号公報には、転写法を用いた電極基板の製法が記載されている。
【００１４】
しかし、この製法では、転写工程終了後に電極を形成しており、このため、基材としてプラスチックを用いることは困難であり、更に、スペーサと電極との正確な位置関係の設定に難点がある。特に、画素寸法の高精細化が要求される場合には、スペーサと電極とに所要の位置関係からのずれが生じやすく、このため表示画像品質の一層の向上は困難である。
【００１５】
そこで、本発明は、以上のような従来の液晶表示装置用電極基板の製造における難点を解消し、プラスチックシート基材の使用が可能であって、電極とスペーサとの高精度の位置決めが可能で、表示画素の微細化に際しても良好な表示性能を可能ならしめる液晶表示素子用電極基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
液晶表示素子の対をなす電極基板の間に介在せしめられる液晶層の厚さを設定するためのスペーサを備えた液晶表示素子用電極基板を製造する方法であって、
支持基板上に第１剥離層を形成し、その上に無機材料層を形成し、該無機材料層をパターニングして無機材料パターンを形成し、その上に第２剥離層を形成し、その上に導電膜を形成し、該導電膜をパターニングして電極パターンを形成し、その上に接着剤層を形成することで、前記支持基板上に転写体を得、
該転写体の接着剤層にシート基材を貼合し、前記転写体から前記支持基板を剥離し、
前記第１剥離層を除去し、次いで前記無機材料パターンをマスクとして前記第２剥離層の前記無機材料パターン下の第１部分を除く第２部分を除去することで、前記無機材料パターンと前記第２剥離層の第１部分とを含んでなるスペーサを形成することを特徴とする、液晶表示素子用電極基板の製造方法、
が提供される。
【００１７】
本発明の一態様においては、前記転写体の形成に際して、前記接着剤層の形成の前に保護層を形成し、該保護層上に前記接着剤層を形成する。本発明の一態様においては、前記第２剥離層は着色剤を含んでいる。本発明の一態様においては、前記転写体の形成に際して、前記保護層上に前記電極パターンに対応するようにカラーフィルタパターンを形成し、該カラーフィルタパターンを覆うように前記接着剤層を形成する。本発明の一態様においては、前記スペーサを形成した後に、ポリイミド系樹脂からなる表面保護膜を形成する。なお、表面保護膜は、配向膜としての機能と保護膜としての機能とを兼ねることができる。
【００１８】
本発明の一態様においては、前記第１剥離層としてポリイミド系樹脂からなるものを形成する。本発明の一態様においては、前記第２剥離層としてアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂からなるものを形成する。本発明の一態様においては、前記無機材料層として酸化シリコンからなるものを形成する。本発明の一態様においては、前記導電膜としてＩＴＯからなるものを形成する。
【００１９】
本発明の一態様においては、前記シート基材としてプラスチックシートを使用する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１〜図７は、本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第１の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【００２２】
先ず、図１に示すように、耐熱性を有する転写のための支持基板２として、例えば一辺が３００ｍｍ〜１０００ｍｍの四角形の、シリカコートされたガラス板を用意する。そして、転写のための第１剥離層４を形成するための塗布材料として、例えばピロメリット酸無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルとを反応させて生成したポリイミド前駆体ワニス（ジメチルアセトアミド溶液、固形分比１０％）にシランカップリング剤ＫＢＭ−５７３（信越シリコン（株）製）を０．０５wt％（固形分比）添加したものを準備する。その後、支持基板２上に上記の塗布材料をスピンコーターを用いて塗膜に形成する。この塗膜を、例えばホットプレートを用いて２６０℃、１０分の条件で加熱、脱水閉環し、ポリイミドからなる第１剥離層４を形成する。第１剥離層４の厚さは、例えば０．１〜５μｍである。
【００２３】
その上に、色がついた無機材料層を形成し、これを所望のスペーサパターンと同等にパターニングして無機材料パターン６を形成する。無機材料層は、形成の際に着色されるものが好ましく、例えば蒸着法またはスパッタ法により形成されたＳｉＯ₂ 膜は多少黄色がかっており、望ましい。また、ＣＶＤ法により形成されたＳｉＯ₂ 膜は、無色であるが、無機材料層として利用することができる。あるいは、無機材料層としては、例えばテトラアルコキシシランを主成分とする塗布剤ＯＣＤＴ−２（東京応化工業（株）製）またはＮＨＣＭＴ−２０１（日産化学工業（株）製）に着色剤を少量混合したものを用いてゾルゲル法により形成されたＳｉＯ₂ 膜も利用することができる。無機材料パターン６の厚さは、例えば０．０１〜０．５μｍである。尚、この無機材料パターン６の形成のためのパターニングの際に、後工程で検出しやすいアライメントのために、上述した色がついたＳｉＯ₂ 膜からなるアライメントマーク（図示されていない）を付しておくのが好ましい。
【００２４】
次に、図２に示すように、以上のようにして得られた積層体の上に、第２剥離層８を形成する。第２剥離層８は、例えばＳＳ−６９１７（ＪＳＲ（株）製）などのアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂からなる塗布材料をスピンコーターを用いて塗膜に形成することで得られる。第２剥離層８の厚さは、例えば１〜１０μｍである。
【００２５】
次に、図３に示すように、第２剥離層８の上に、例えばスパッタ法により２３０℃の基板温度でＳｉＯ₂ を１５ｎｍ、次いでＩＴＯ（indium tin oxide）を１５０ｎｍの膜厚で成膜して、導電膜を形成する。フォトリソグラフィー法により、レジスト膜を形成しパターニングして得られるレジストパターンをマスクとして用いて、エッチングにより導電膜を所望パターンにパターニングして、透明電極パターン１０を形成する。この透明電極パターン１０を形成するパターニングの際に、上記のアライメントマークを基準とすることができ、これにより無機材料パターン６と透明電極パターン１０との位置関係を十分高い精度で設定することができる。位置関係の具体例については後述する。
【００２６】
尚、透明導電膜としては、酸化スズ、酸化亜鉛なども例示されるが、特にＩＴＯが好ましい。透明導電膜の厚さは、例えば０．１〜０．４μｍの範囲である。
【００２７】
次に、図４に示すように、以上のようにして得られた積層体の上に、アクリル系樹脂またはポリイミド系樹脂（ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物と３，３’−ジアミノジフェニルスルホンとを用いて得られるもの）からなる塗布剤をスピンコートして保護層１２を形成する。該保護層１２の厚さは、例えば０．５〜５μｍである。その上に、光硬化型接着剤例えばアクリル系紫外線硬化型接着剤やＫＲ−４００（旭電化（株）製）などのエポキシ系紫外線硬化型接着剤をロールコート、スピンコートまたはスプレーコートなどにより塗布して、未硬化接着剤層１４を形成する。該接着剤層１４の厚さは、例えば３〜１０μｍである。尚、場合によっては、保護層１２の形成を省略してもよい。
【００２８】
以上により、第１剥離層４、無機材料パターン６、第２剥離層８、透明電極パターン１０、保護層１２及び未硬化接着剤層１４からなる転写体２０が転写支持基板２上に完成する。
【００２９】
次に、転写体２０をプラスチックシート基材に転写する。即ち、図５に示すように、転写体２０の接着剤層１４に例えばポリカーボネート樹脂からなるシート基材２２を貼合する。そして、基材２２側から、例えば高圧水銀灯により波長３６５ｎｍで３０００ｍＪ／ｃｍ² のＵＶ（紫外線）照射を行い、光硬化型樹脂である接着剤層１４を硬化させることで、プラスチックシート基材２２を転写体２０に接合する。
【００３０】
シート基材２２としては、ポリカーボネートの他に、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、塩化ビニル樹脂、ナイロン、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリイミド等を用いることができる。シート基材２２の厚さは、例えば１００〜４００μｍの範囲である。このように、本発明でいうシート基材はフィルムをも含むものである。
【００３１】
次に、プラスチックシート基材２２の一端を例えば直径２００ｍｍのロールに固定し、このロールを回転させながらシート基材２２を引っぱる。このとき、転写体２０の第１剥離層４と支持基板２との界面で剥離が発生して、転写体２０が、支持基板２からシート基材２２の側に転写される。これにより、図６に示す積層体が得られる。
【００３２】
次に、該積層体に対して、例えばＯ₂ ＋ＣＦ₄ を用いたドライエッチングを行って、第１剥離層４を除去し、更に無機材料パターン６をマスクとしてドライエッチングを継続して第２剥離層８の露出部分（即ち無機材料パターン６の下の部分を除く部分）を除去する。これにより、図７に示すように、無機材料パターン６とその下の第２剥離層８とからなる柱状のスペーサＳＰが形成される。更に、その上に、配向膜となる表面保護膜２４を形成することができる。該表面保護膜２４は、例えばポリイミド系樹脂からなり、その厚さは、スペーサの柱状を残すような厚さであり、例えば０．１μｍ以下である。
【００３３】
図８は、以上のようにして得られたスペーサＳＰを備えた電極基板におけるスペーサＳＰのパターンと電極パターン１０との位置関係を示す模式的平面図である。電極パターン１０はストライプ状をなしており、互いに平行に配列されている。隣接する電極パターン１０の間の線状領域において、その長手方向に沿って所定のピッチＰでスペーサＳＰがとびとびに配列されている。隣接する２つの電極パターン間線状領域ではスペーサＳＰの配置が千鳥調とされており、これによりスペーサＳＰの均等な分布が得られる。スペーサＳＰの配列ピッチＰに対する長さＬの比は、例えば１／１０〜１である。尚、スペーサＳＰは、隣接電極パターン間の領域に配置されるので、これに染料や顔料などの着色剤を添加しておくことで、いわゆるブラックマトリックスとしての機能を発揮させることができる。この機能は、配列ピッチＰに対する長さＬの比が大きくなるほど、顕著なものとなる。スペーサＳＰへの着色剤の添加は、第２剥離層８に着色剤を含ませることで実現することができる。着色剤としては、例えば耐熱性の高い油溶性のアゾ染料（ソルベントイエロー１９，ソルベントイエロー２１，ソルベントイエロー７７，ソルベントイエロー８３，ソルベントレッド１２２，ソルベントブラック１２３など）、アジン染料（ソルベントブルー４９など）及びフタロシアニン染料（ソルベントブルー２５など）などの単体もしくはこれらを混合したものが用いられる。
【００３４】
以上のように、本実施形態では、転写体２０を形成する際にスペーサＳＰとともに電極パターン１０をも形成するので、スペーサＳＰと電極パターン１０とのアライメントを高精度なものとすることができ、パターンの微細化にも十分に対応することができる。更に、転写体を形成する際に既にスペーサＳＰとともに電極パターン１０をも形成してしまうので、転写体２０が転写されるシート基材２２には高い耐熱性が要求されず、プラスチックからなるシート基材２２を使用することが可能となる。
【００３５】
図９及び図１０は、本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第２の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。本実施形態は、カラーフィルタパターンをも備えた電極基板を製造するものである。
【００３６】
上記第１の実施形態と同様にして、図１〜図３に関し説明した工程を実行する。
【００３７】
次に、図９に示すように、以上のようにして得られた積層体の上に、保護層１２を形成する。該保護層１２は、例えばアクリル系樹脂からなり、図４に関し説明したものと同様のものである。そして、保護層１２上に、顔料分散タイプの感光性赤色レジストを塗布し、露光及び現像して、赤色画素部に赤色カラーフィルタＲを形成する。次に、同様にして、顔料分散タイプの感光性緑色レジストを塗布し、露光及び現像して、緑色画素部に緑色カラーフィルタＧを形成する。次に、同様にして、顔料分散タイプの感光性青色レジストを塗布し、露光及び現像して、青色画素部に青色カラーフィルタＢを形成する。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂからなるカラーフィルタパターン１８が形成される。カラーフィルタパターン１８の厚さは、例えば０．２〜２．０μｍである。このカラーフィルタパターン１８を形成するパターニングの際に、上記のアライメントマークを基準とすることができ、これによりカラーフィルタパターン１８を透明電極パターン１０と正確に対応するように配置することができ、かくして無機材料パターン６と透明電極パターン１０とカラーフィルタパターン１８との位置関係を十分高い精度で設定することができる。
【００３８】
その上に、第１の実施形態と同様にして、接着剤層１４を形成する。
【００３９】
以上により、第１剥離層４、無機材料パターン６、第２剥離層８、透明電極パターン１０、保護層１２、カラーフィルタパターン１８及び未硬化接着剤層１４からなる転写体２０’が転写支持基板２上に完成する。
【００４０】
次に、第１の実施形態と同様にして、図５〜図７に関し説明したと同様な工程を実行することにより、図１０に示すように、無機材料パターン６とその下の第２剥離層とからなる柱状のスペーサＳＰが形成される。
【００４１】
本実施形態においても、第１の実施形態と同等な作用効果を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、転写体を形成する際にスペーサとともに電極パターンをも形成してしまうので、スペーサと電極パターンとの高精度アライメントが可能で高精細パターンにも対応することができ、更に、転写体が転写されるシート基材としてプラスチックシート基材を使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第１の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【図２】本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第１の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【図３】本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第１の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【図４】本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第１の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【図５】本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第１の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【図６】本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第１の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【図７】本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第１の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【図８】本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第１の実施形態におけるスペーサパターンと電極パターンとの位置関係を示す模式的平面図である。
【図９】本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第２の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明による液晶表示素子用電極基板の製造方法の第２の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
２支持基板
４第１剥離層
６無機材料パターン
８第２剥離層
１０透明電極パターン
１２保護層
１４接着剤層
１８カラーフィルタパターン
２０，２０’ 転写体
２２プラスチックシート基材
２４表面保護膜
ＳＰスペーサ

Claims

液晶表示素子の液晶層の厚さを設定するためのスペーサを備えた液晶表示素子用電極基板を製造する方法であって、
支持基板上に第１剥離層を形成し、その上に無機材料層を形成し、該無機材料層をパターニングして無機材料パターンを形成し、その上に第２剥離層を形成し、その上に導電膜を形成し、該導電膜をパターニングして電極パターンを形成し、その上に接着剤層を形成することで、前記支持基板上に転写体を得、
該転写体の接着剤層にシート基材を貼合し、前記転写体から前記支持基板を剥離し、
前記第１剥離層を除去し、次いで前記無機材料パターンをマスクとして前記第２剥離層の前記無機材料パターン下の第１部分を除く第２部分を除去することで、前記無機材料パターンと前記第２剥離層の第１部分とを含んでなるスペーサを形成することを特徴とする、液晶表示素子用電極基板の製造方法。
前記転写体の形成に際して、前記接着剤層の形成の前に保護層を形成し、該保護層上に前記接着剤層を形成することを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子用電極基板の製造方法。
前記第２剥離層は着色剤を含んでいることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の液晶表示素子用電極基板の製造方法。
前記転写体の形成に際して、前記保護層上に前記電極パターンに対応するようにカラーフィルタパターンを形成し、該カラーフィルタパターンを覆うように前記接着剤層を形成することを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示素子用電極基板の製造方法。
前記スペーサを形成した後に、表面保護膜を形成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示素子用電極基板の製造方法。
前記第１剥離層としてポリイミド系樹脂からなるものを形成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示素子用電極基板の製造方法。
前記第２剥離層としてアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂からなるものを形成することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示素子用電極基板の製造方法。
前記無機材料層として酸化シリコンからなるものを形成することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示素子用電極基板の製造方法。
前記導電膜としてＩＴＯからなるものを形成することを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の液晶表示素子用電極基板の製造方法。
前記シート基材としてプラスチックシートを使用することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の液晶表示素子用電極基板の製造方法。