JPH06186550A - 液晶表示装置用プラスチックフィルム基板および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

液晶表示装置用プラスチックフィルム基板および液晶表示装置の製造方法

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JPH06186550A
JPH06186550A JP35607692A JP35607692A JPH06186550A JP H06186550 A JPH06186550 A JP H06186550A JP 35607692 A JP35607692 A JP 35607692A JP 35607692 A JP35607692 A JP 35607692A JP H06186550 A JPH06186550 A JP H06186550A
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JP
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liquid crystal
crystal display
display device
layer
film
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JP35607692A
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Fuminao Matsumoto
文直 松本
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、基板のカール量や寸法を制
御することができ、かつ剛性及び表面硬度が大きく、耐
薬品性に富んだ液晶表示装置用プラスチック基板を提供
することにある。 【構成】 2種類以上の高分子樹脂層が積層された複合
フィルムから成る液晶表示用プラスチックフィルム基板
において、該複合フィルムの少なくとも1層が、含有水
分量により吸湿膨張性を示す層であることを特徴とする
液晶表示装置用プラスチックフィルム基板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、液晶表示装置用プラスチックフ
ィルム基板に関する。
【0002】
【従来技術】液晶表示装置は、軽い、薄い、低消費電力
等の利点から広く実用化が進んでいる。これまでの液晶
表示装置用の基板としては0.7〜1.1mmのガラス
が用いられてきたが、表示装置をより薄く、より軽くす
るために高分子樹脂フィルムを基板に使用した液晶表示
装置の研究、開発がさかんに行われている。液晶表示装
置用の基板には光学的特性の他に、製造プロセスにおけ
る耐薬品性、耐熱性、寸法安定性、ガスバリア性等が必
要である。単一の高分子材料ではこれらの要求を満たす
ことが難しいため、耐熱性の良いエンジニアリングプラ
スチックフィルムをベースとして複数の高分子樹脂を積
層した複合フィルムが提案されている(特開平2−82
5,特開平2−68519)。液晶表示装置の表示方式
は、時計、計算機等に使用されているセグメント方式と
ワードプロセッサー、ハンドヘルドコンピューター等に
使用されているドットマトリックス方式に大別される。
また、ドットマトリックス方式は各画素にスイッチング
素子をもつアクティブマトリックス方式とストライプ状
にパターンニングされた電極のみをもつ単純マトリック
ス方式に分類される。セグメント方式はドットマトリッ
クス方式に比べ、一つの画素の面積が大きく、電極加工
に必要な精度も低い。また、アクティブマトリックス方
式は、単純マトリックス方式に比べ、プロセス温度も高
く、高い電極加工精度を要する。高分子樹脂フィルムを
基板として、現在実用化が進んでいるのは比較的基板の
寸法安定性や高い耐熱性を必要としないセグメント方式
または小さい表示面積の単純マトリックス方式の液晶表
示装置である。液晶表示装置のパネル製造工程は多くの
製膜、パターンニング工程を有する。例えばカラーフィ
ルターやアクティブマトリックス方式のスイッチング素
子を作製するには2〜5回の製膜、パターンニング工程
を繰返し必要とする。最も製造工程の短いモノクロ表示
の単純マトリックス方式の場合でも、透明電極の製膜、
パターンニング、配向膜の製膜といった工程が必要であ
る。高分子樹脂フィルムはガラスに比べて厚みが薄く、
材料の弾性率も小さいため、フィルム上に新たな製膜を
行った場合、膜の内部応力や製膜時の熱応力でフィルム
がカールしたり、寸法変化を起こしたりする。パターン
ニング、配向膜の印刷、ラビング、スペーサーの散布、
シール剤の印刷、パネルの貼りあわせ等、ほとんどの工
程において、フィルム基板は試料ステージに真空吸着で
固定される。これらの工程において、フィルムにカール
(特に凹状)があると吸着不良を発生して基板の固定が
できなくなってしまう。また、基板の寸法変化は既にパ
ターンニングされた下地膜に対する位置合わせを不可能
にしてしまう。例えば基板が200ppmの寸法変化を
起こした場合、パターン間距離が50mmでは10μm
のアライメントずれであるが、パターン間距離が200
mmになると40μmものアライメントずれを生じてし
まう。このため大面積のカラーフィルターやパターンニ
ング工程に3〜5μmの位置合わせ精度を必要とするア
クティブマトリックス方式のスイッチング素子を高分子
樹脂フィルム基板に作製することは困難であった。本出
願人は、このような課題を解決するためにプラスチック
基板の両面に無機材料層を設けることを提案している
(特願平3−189336号)。
【0003】
【目的】本発明は、基板のカール量や寸法を制御するこ
とができ、かつ剛性及び表面硬度が大きく、耐薬品性に
富んだ液晶表示装置用プラスチック基板の提供を目的と
する。
【0004】
【構成】本発明は、吸湿膨張係数の大きな高分子樹脂を
エンジニアリングプラスチックフィルムの片方の面に積
層した複合フィルムに関し、該複合フィルムは、そのカ
ール方向及び、カール量、基板寸法等をフィルム内の水
分量、特に吸湿膨張係数の大きな高分子樹脂内の水分量
を調湿工程においてコントロールすることによって制御
することができる。本発明で使用する吸湿膨張係数が大
きな高分子樹脂としては、硝酸セルロース、セルロース
トリアセテート、ポリアクリロニトリル、エチレンビニ
ルアルコール共重合体等の高分子樹脂が挙げられ、これ
ら樹脂の吸湿膨張係数は、5〜30×10-5/cm2
%RHである。また、エンジニアリングプラスチックと
しては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ
カーボネート(PC)、ポリアリレート(PAR)、ポ
リサルフォン(PS)、ポリエーテルサルフォン(PE
S)、ポリイミド(PI)などがある。ただ、一般に吸
湿膨張係数の大きな高分子樹脂は弾性率、表面硬度も小
さく、耐薬品性に劣る場合が多く、エンジニアリングプ
ラスチックは、高分子樹脂としては耐熱性、寸法安定性
に優れているものの、弾性率が小さいので外部からの力
によって容易に寸法変化を起こす(上記エンジニアリン
グプラスチックの吸湿膨張係数は、0.1〜0.5×1
-5/cm2/%RHである。)。
【0005】そこで、本発明においては、前記複合フィ
ルムの最表面にこれらの性質を改善するためにハードコ
ート層を設けることが好ましい。ハードコート層として
は、剛性及び表面硬度が大きく、かつ耐薬品性に富んだ
ものが好ましい。このようなハードコート層を設けるこ
とにより、フィルム全体の剛性、耐薬品性を増すととも
に、調湿工程以外のパネル製造工程においてフィルム内
の水分量変化を抑えることができる。このようなハード
コート層の材料としてはエポキシ系、アクリル系、シリ
コン系等の高分子樹脂や金属酸化物、ガラス、セラミッ
クス等の無機物がある。高分子樹脂コート膜は樹脂やモ
ノマーが溶解している溶剤を基板に塗布したのちに熱硬
化もしくは紫外線で硬化させる方法が用いられる。一
方、溶解無機コート膜の製膜方法としては蒸着、スパッ
タ等の真空製膜や無機材料を塗布したのち高温で焼成す
る方法があるが、高分子樹脂フィルムの耐熱性からコー
ト材料及びコート方法は限定される。しかしながら基板
の剛性や、耐溶剤性、寸法安定性を高めるためには無機
コート膜のほうが優れている。
【0006】無機コート層を構成する無機材料として
は、SiO2、SiO、Si:O:N、Si:O:H、
Si:N:H、Si:O:N:H、Si34、Ti
2、ZnS、ZnO、Al23、AlN、MgO、G
eO、ZrO2、Nb25、SiC、Ta25などの無
機物質、あるいはフッ素を含有したケイ素化合物である
SiO:F、SiO2:F、SiOx:F、Si34
F、SiNx:F、SiON:F、SiC:F、SiO
x:CFy等が挙げられ、これら材料をスパッタ法、蒸
着法、プラズマCVD法等により500Å〜10μm、
好ましくは1000Å〜1μmの厚さで製膜される。ま
た、高分子樹脂に無機コート膜を積層する場合、高分子
樹脂に無機コート膜の密着性を高めるために、高分子樹
脂と無機コート膜の間に両材料の中間的性質を示す無機
高分子物質系のバッファ層を設けたほうがよい。このよ
うな無機高分子物質系のバッファ層としては、たとえ
ば、(Si)n、(BC65)n、〔Si(CH3
2O〕n、(NPCl2)n、(CH3OLi)n等が挙
げられる。本発明の液晶表示装置用プラスチックフィル
ム基板は、複合フィルム内の水分量はフィルムが置かれ
ている環境(温度、湿度)によって変化する。しかしな
がらこのような水分量の変化はかなりゆっくりとしたも
のである。フィルム内の水分量を急激に変化させること
を所望するような場合には、ベーク、リンスの手段を採
用することができる。フィルムを100℃程度でベーキ
ングするとハードコート層の有無にかかわらずフィルム
内の水分は大幅に減少し、吸湿膨張層は収縮する。逆に
フィルムを水にさらすことによりフィルム内の水分は増
加して、吸湿膨張層は膨張する。このような調湿工程を
液晶パネル製造工程を組み込むことによって、基板吸着
やパターンニングにおける基板のカールや寸法を制御す
ることができる。以下、実施例を示す。
【0007】
【実施例】
実施例1 一軸延伸された厚さ100μmのポリエチレンテレフタ
レートフィルムの片面に10μm厚程度のトリアセテー
トを塩化メチレンを溶媒として塗布した。トリアセテー
トを塗布していない面にスパッタリング法で1000Å
のITO透明導電膜を形成した。この透明導電膜を33
0μmピッチ、300μm巾のストライプ状に加工した
のち、可溶性ポリイミドからなる配向膜を塗布、120
℃で焼成した。トリアセテートを塗布していない場合、
配向膜焼成後の基板は凹状にカールしており、ラビング
用の試料ステージに固定しにくい。このため、従来では
ラビング中にフィルム基板が試料ステージから離脱する
という問題があった。配向膜焼成後の基板は裏面のトリ
アセテート層が収縮しているため、凸状のカールをして
いる。このため、ラビングステージに容易に吸着固定す
ることができた。
【0008】実施例2 厚さ100μmのポリエーテルサルフォンフィルムの片
面に10μmのポリアクリロニトリル層を設けたのちフ
ィルムの両面を熱硬化型のアクリル樹脂でコーティング
した。アクリロニトリル層のない側に光硬化型のアクリ
ル樹脂に顔料を分散させたブラックレジストを1μm塗
布、90℃でプリベークを行った。プリベーク10分後
に110μmピッチ、20μm巾のブラックストライプ
パターンの露光を行い、続いてアルカリ水溶液で現像し
た。150℃の熱処理ののち赤の顔料を分散させた光硬
化型のアクリル樹脂を2μm塗布、90℃でプリベーク
を行った。プリベーク10分後に330μmピッチ、1
00μm巾のレッドストライプパターンの露光を行っ
た。プリベーク直後の基板はポリアクリロニトリル層が
収縮しているため、先にパターンニングしたブラックス
トライプのピッチは110μmより小さなものになって
いる。しかし、この基板を室内に放置することによって
ブラックストライプのピッチは次第に広くなっていく。
ブラックストライプのピッチは時間とともに変化してゆ
くので、プリベークから露光までの時間を管理すること
によって、すでに形成されているパターンにずれなくア
ライメントができる。吸湿膨張層が露出しているとベー
ク後の基板寸法変化は非常に速い。しかし、ハードコー
ト層を設けたことにより基板寸法の時間変化が緩やかに
なり、プロセスマージンを広くすることができた。同様
にして緑と青のストライプパターンを形成、ストライプ
状のカラーフィルターを作製した。
【0009】実施例3 厚さ100μmのポリアリレートフィルムの片面に10
μmのトリアセテート層を設けたのちフィルムの両面に
厚さ5000ÅのSiO2膜を真空蒸着によって製膜し
た。トリアセテート層のない側にスパッタリングにより
厚さ1000Åのクロム膜を製膜した。続いてパターン
ニングを行い、MIM素子の電極とした。クロムは非常
に膜応力が強いため、フィルムのハードコート層が高分
子樹脂の場合、パターンニングプロセスにおいてクラッ
クを起こしてしまう。しかし、このようにフィルムの表
面を固い無機膜で被うことによりクラックの発生を防ぐ
ことができた。SiO2の反応性スパッタリングによっ
て絶縁膜を形成、つづいてスパッタリングによって透明
導電膜を製膜した。クロムパターンに合わせて、透明電
極のパターンニングを行い、プラスチックフィルム上に
MIM素子を作製した。このパターンニング工程におい
ても実施例2と同様な寸法制御を行うことによってアラ
イメントが可能となった。
【0010】実施例4 厚さ100μmのポリエーテルサルフォンフィルムの片
面に10μmのポリアクリロニトリル層を設けたのちフ
ィルムの両面にホスファゼン系のコーティング剤を2μ
m塗布したのち両面に2000ÅのAlN膜をスパッタ
リングで製膜した。このフィルムは、有機系のレジスト
剥離液中で加熱してもフィルムにダメージが認められな
かった。
【0011】
【効果】高分子樹脂から成る液晶表示装置用フィルム基
板に吸湿膨張係数の大きい樹脂層を設けることによって
液晶パネル製造工程における基板のカールや基板寸法を
制御することができた。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2種類以上の高分子樹脂層が積層された
    複合フィルムから成る液晶表示用プラスチックフィルム
    基板において、該複合フィルムの少なくとも1層が、含
    有水分量により吸湿膨張性を示す層であることを特徴と
    する液晶表示装置用プラスチックフィルム基板。
  2. 【請求項2】 前記含有水分量により吸湿膨張性を示す
    層が、吸湿膨張係数が5〜30×10-5/cm2/%R
    Hである層である請求項1記載の液晶表示装置用プラス
    チックフィルム基板。
  3. 【請求項3】 前記複合フィルムの少なくとも1層が、
    エンジニアリングプラスチックフィルムである請求項1
    または2記載の液晶表示装置用プラスチックフィルム基
    板。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3記載の液晶表示装
    置用プラスチックフィルム基板の最表面に、ハードコー
    ト層を設けたことを特徴とする液晶表示装置用プラスチ
    ックフィルム基板。
  5. 【請求項5】 前記ハードコート層が無機物質コート層
    であり、かつ該無機物質コート層と高分子樹脂層の中間
    に、両層の中間的性質を示す無機高分子物質系のバッフ
    ァ層を設けた請求項4記載の液晶表示装置用プラスチッ
    クフィルム基板。
  6. 【請求項6】 製膜およびパターンニング工程を有する
    液晶表示装置パネルの製造方法において、請求項1、
    2、3、4または5記載のプラスチックフィルム基板の
    含有水分量を制御することにより、該基板のカール量や
    寸法を制御する工程を有することを特徴とする液晶表示
    装置パネルの製造方法。
JP35607692A 1992-12-18 1992-12-18 液晶表示装置用プラスチックフィルム基板および液晶表示装置の製造方法 Pending JPH06186550A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6737338B2 (en) 2002-03-04 2004-05-18 Sharp Kabushiki Kaisha Pattern forming method for a display device
KR100715294B1 (ko) * 2005-03-29 2007-05-08 가부시키가이샤 도모에가와 세이시쇼 플렉시블 금속 적층체 및 플렉시블 프린트기판
WO2010002182A3 (en) * 2008-06-30 2010-04-15 Kolon Industries, Inc. Plastic substrate and device including the same

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