WO2017130950A1 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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WO2017130950A1
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liquid crystal
film substrate
crystal display
film
display device
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PCT/JP2017/002310
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小林　君平
博之 近森
荒井　則博
政教 小牧
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株式会社オルタステクノロジー
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    • G02F1/133553—Reflecting elements

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device using a polymer dispersed liquid crystal and a manufacturing method thereof.
  • a polymer-dispersed liquid crystal has a structure in which liquid crystals are phase-separated in a polymer (polymer network) formed in a three-dimensional network, and liquid crystal molecules are randomly arranged along the side wall of the polymer network.
  • the light scattering state and the light transmission state are respectively created by the state in which the liquid crystal molecules are arranged in the direction of the electric field by applying an electric field.
  • This display device using polymer dispersed liquid crystal has a structure in which a TFT glass substrate on which TFT (Thin Film Transistor) is formed and a COM glass substrate on which a common electrode is formed sandwiches the polymer liquid crystal.
  • a reflective film and a color filter are formed on the glass substrate side (for example, JP-A-2015-82018).
  • Such a liquid crystal display device does not require a polarizing plate unlike a display using a normal liquid crystal, and therefore, bright reflection display is possible. For this reason, it is used as a reflective color liquid crystal display device in an electronic book, an electronic dictionary, or a wearable device that requires high visibility outdoors.
  • a liquid crystal display device includes a flexible first film substrate, a flexible second film substrate that is disposed to face the first film substrate, and the first film substrate.
  • a liquid crystal layer made of polymer dispersed liquid crystal (PDLC) or polymer network type liquid crystal (PNLC), a switching element provided on the first film substrate, A reflective film provided on the switching element; a pixel electrode provided on the reflective film and electrically connected to a drain electrode of the switching element; and a common electrode provided on the second film substrate. It is characterized by comprising.
  • PDLC polymer dispersed liquid crystal
  • PNLC polymer network type liquid crystal
  • the method for manufacturing a liquid crystal display device includes a step of attaching a first film substrate to a first glass substrate, and switching on the first film substrate adhered to the first glass substrate.
  • FIG. 1 is a block diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a pixel in the liquid crystal display device.
  • FIG. 3 is a layout diagram of the liquid crystal display panel in the embodiment. 4 is a cross-sectional view of the liquid crystal display panel taken along line AA ′ of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid crystal display panel taken along the line BB ′ of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating characteristics of the TFT film substrate and the COM film substrate in the embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the TFT film substrate in the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a COM film substrate in the embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a pixel in the liquid crystal display device.
  • FIG. 3 is a layout diagram of the liquid crystal display panel in the
  • FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process of the TFT film substrate in the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing process of the TFT film substrate in the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a manufacturing process of the TFT film substrate in the embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a manufacturing process of the TFT film substrate in the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing a manufacturing process of the TFT film substrate in the embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a manufacturing process of the COM film substrate in the embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a manufacturing process of the COM film substrate in the embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a manufacturing process of the COM film substrate in the embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a manufacturing process of the COM film substrate in the embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a manufacturing process of the COM film substrate in the embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a process of manufacturing a liquid crystal display device by combining the TFT film substrate and the COM film substrate in the embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a process of manufacturing a liquid crystal display device by combining the TFT film substrate and the COM film substrate in the embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a process of manufacturing a liquid crystal display device by combining the TFT film substrate and the COM film substrate in the embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a process of manufacturing a liquid crystal display device by combining the TFT film substrate and the COM film substrate in the embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a process of manufacturing a liquid crystal display device by combining the TFT film substrate and the COM film substrate in the embodiment.
  • liquid crystal display device of the embodiment will be described.
  • FIG. 1 is a block diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment.
  • the liquid crystal display device 10 includes a liquid crystal display panel 11, a scanning driver (scanning line driving circuit) 12, a signal driver (signal line driving circuit) 13, a common voltage supply circuit 14, and a control circuit 15.
  • the liquid crystal display panel 11 is provided with a plurality of scanning lines GL each extending in the row direction (X direction) and a plurality of signal lines SL each extending in the column direction (Y direction).
  • a pixel 16 is disposed in each of the intersecting regions of the plurality of scanning lines GL and the plurality of signal lines SL.
  • the plurality of pixels 16 are arranged in a matrix.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of one pixel 16.
  • the pixel 16 includes a switching element 17, a liquid crystal capacitor CLC, and a storage capacitor CS.
  • the switching element 17 is composed of, for example, a thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor).
  • the source of the TFT 17 is electrically connected to the signal line SL.
  • the gate of the TFT 17 is electrically connected to the scanning line GL.
  • the drain of the TFT 17 is electrically connected to the pixel electrode.
  • the pixel electrode constitutes a liquid crystal capacitor CLC together with a common electrode disposed opposite thereto and a liquid crystal sandwiched between the pixel electrode and the common electrode.
  • the storage capacitor CS is connected in parallel to the liquid crystal capacitor CLC.
  • the storage capacitor CS suppresses potential fluctuations generated in the pixel electrode and holds the pixel voltage applied to the pixel electrode until the next pixel voltage is applied again.
  • the storage capacitor CS is configured by a storage electrode disposed to face the pixel electrode, and an insulating film formed between the pixel electrode and the storage electrode.
  • a common voltage Vcom is applied to the common electrode and the storage electrode by the common voltage supply circuit 14.
  • the pixel 16 configured as described above, when the TFT 17 connected to the pixel electrode is turned on, the pixel voltage is applied to the pixel electrode via the signal line SL, and the pixel voltage is changed according to the voltage difference between the pixel voltage and the common voltage Vcom. As a result, the alignment state of the liquid crystal changes. Thereby, the transmission state of the liquid crystal with respect to the incident light and the reflected light is changed to perform image display.
  • the scanning driver 12 is connected to the plurality of scanning lines GL and sequentially drives the plurality of scanning lines GL based on a vertical control signal from the control circuit 15.
  • the vertical control signal from the control circuit 15 is applied every frame period.
  • a “frame” is a period during which one image is displayed by supplying a display signal to all the pixels of the liquid crystal display panel.
  • the signal driver 13 is connected to a plurality of signal lines SL, and captures image data for one horizontal period based on a horizontal control signal from the control circuit 15.
  • the horizontal control signal from the control circuit 15 is generated every horizontal period which is a period for transferring display signals for one row (one scanning line) of the liquid crystal display panel 11 to the pixels. Then, the signal driver 13 supplies a display signal corresponding to the image data to the pixel electrode through the signal line SL.
  • the control circuit 15 generates various control signals for displaying a desired image on the liquid crystal display panel 11 based on image data supplied from the outside, and supplies the scanning driver 12, the signal driver 13, and the common voltage supply. Supply to circuit 14.
  • inversion driving is performed in which the polarity of an electric field between a pixel electrode and a common electrode sandwiching liquid crystal is inverted at a predetermined period.
  • the alignment of the liquid crystal is determined according to the electric field between the pixel electrode and the common electrode. It may occur or cause deterioration or destruction of the liquid crystal. Therefore, the polarity of the electric field between the pixel electrode and the common electrode is periodically reversed to prevent liquid crystal deterioration and the like.
  • line inversion driving and frame inversion driving are generally used.
  • Line inversion driving is a method of inverting the polarity of an electric field for each scanning line and also for each frame period.
  • the frame inversion driving is a method of inverting the polarity of the electric field for each pixel every frame period.
  • the liquid crystal display panel 11 includes a reflective color PDLCD (Polymer Dispersed Liquid Crystal Display).
  • the liquid crystal display panel 11 uses an active matrix system in which an active element is arranged for each pixel 16.
  • the end portions of adjacent color filters CF are overlapped, and a reflective film is provided independently for each pixel 16.
  • FIG. 3 is a layout diagram of the liquid crystal display panel 11 according to the embodiment.
  • three pixels 16A, 16B, and 16C included in the liquid crystal display panel 11 are extracted and shown.
  • the liquid crystal display panel 11 further includes a plurality of pixels such that the pixels shown in FIG. 3 are repeated in the X direction and the Y direction orthogonal to the X direction.
  • the space width d1 between the pixel electrodes 39 adjacent in the X direction and the space width d2 between the pixel electrodes 39 adjacent in the Y direction are described.
  • the reflective film 35 and the storage capacitor electrode 34 are not shown in order to avoid complicated drawing.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the liquid crystal display panel 11 taken along line AA ′ of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid crystal display panel 11 taken along line BB ′ of FIG.
  • the liquid crystal display panel 11 includes a COM film substrate (counter substrate) 30, a liquid crystal layer 32, and a TFT film substrate 33.
  • the COM film substrate 30 is a substrate on which a common electrode 31 is formed.
  • the TFT film substrate 33 is a substrate on which the TFT 17 is formed.
  • the COM film substrate 30 is disposed to face the TFT film substrate 33.
  • a liquid crystal layer 32 is provided between the COM film substrate 30 and the TFT film substrate 33.
  • the liquid crystal layer 32 is sealed with a sealing material (not shown) for bonding the COM film substrate 30 and the TFT film substrate 33 together.
  • the COM film substrate 30 is disposed on the display surface front side.
  • the TFT film substrate 33 is disposed on the back side of the display surface. That is, incident light enters the liquid crystal display panel 11 from the COM film substrate 30 side.
  • a film containing PI polyimide
  • As the COM film substrate 30 a transparent film containing PET (polyethylene terephthalate) is used. Details of the TFT film substrate 33 and the COM film substrate 30 will be described later.
  • the liquid crystal layer 32 is composed of polymer dispersed liquid crystal (PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal).
  • PDLC has a structure in which liquid crystal is dispersed by a polymer, that is, liquid crystal is phase-separated in the polymer.
  • the polymer layer for example, a photocurable resin is used.
  • the liquid crystal layer 32 is configured such that the refractive index of the polymer layer and the refractive index of the liquid crystal are approximately the same when an electric field is applied.
  • the liquid crystal for example, nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy is used.
  • the liquid crystal layer 32 may be composed of polymer network type liquid crystal (PNLC: Polymer Network Liquid Crystal).
  • PNLC has a structure in which liquid crystals are dispersed in a polymer network.
  • the liquid crystal in the polymer network has a continuous phase in at least a part of the network.
  • the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer 32 is, for example, about 7 ⁇ m. A specific configuration of the liquid crystal layer 32 will be described later.
  • a common electrode 31 is provided on the liquid crystal layer 32 side of the COM film substrate 30.
  • a common voltage Vcom is applied to the common electrode 31 by the common voltage supply circuit 14.
  • the common electrode 31 is composed of a transparent electrode, and for example, ITO (indium tin oxide) is used.
  • the film thickness of the common electrode 31 is, for example, not less than 10 nm and not more than 200 nm.
  • An insulating film 41 is provided on the liquid crystal layer 32 side of the TFT film substrate 33.
  • the insulating film 41 for example, a silicon nitride film (SiN) or a silicon oxide film is used.
  • the thickness of the insulating film 41 is, for example, not less than 100 nm and not more than 1000 nm. If the insulating film 41 is provided on the TFT film substrate 33, the same manufacturing process as that in the case of using a normal glass substrate can be used for the subsequent manufacturing process. Further, the insulating film 41 functions as a barrier film for the TFT film substrate 33. That is, the insulating film 41 has a function of preventing the influence of subsequent processes on the TFT film substrate 33 and blocking the gas emitted from the TFT film substrate 33.
  • a scanning line (wiring layer) GL extending in the X direction is provided on the insulating film 41.
  • a gate insulating film 42 is provided on the scanning line GL.
  • signal lines (wiring layers) SL and TFTs 17 are provided on the gate insulating film 42.
  • the signal line SL extends in the Y direction.
  • the TFT 17 includes a scanning line GL, a gate insulating film 42, a semiconductor layer 17A, a drain electrode 17B, and a source electrode 17C.
  • the semiconductor layer 17A is provided on the gate insulating film 42 so as to face the scanning line GL.
  • a drain electrode 17B is provided at one end of the semiconductor layer 17A in the Y direction, and a source electrode 17C is provided at the other end so as to be in contact with the semiconductor layer 17A.
  • the drain electrode 17B includes a convex portion extending in the Y direction, and a contact plug 37 is provided on the convex portion.
  • the source electrode 17C extends in the X direction and is electrically connected to the signal line SL.
  • amorphous silicon is used as the semiconductor layer 17A.
  • each TFT 17 that drives the pixels 16 ⁇ / b> A, 16 ⁇ / b> B, and 16 ⁇ / b> C is disposed so as to overlap the pixel electrode 39 included in the pixel 16 adjacent in the Y direction, for example.
  • An insulating film 43 is provided on the signal line SL and the TFT 17.
  • a storage capacitor electrode 34 is provided on the insulating film 43.
  • the storage capacitor electrode 34 is provided in the entire pixel array except for a region through which the contact plug 37 passes.
  • the storage capacitor electrode 34 functions as one electrode of the storage capacitor CS shown in FIG.
  • a common voltage Vcom is applied to the storage capacitor electrode 34 by the common voltage supply circuit 14.
  • the storage capacitor electrode 34 is composed of a transparent electrode, and for example, ITO is used.
  • a reflective film 35 is provided on the storage capacitor electrode 34.
  • the reflective film 35 is provided for each pixel 16. A specific configuration of the reflective film 35 will be described later.
  • the reflective film 35 is configured to be electrically connected to the storage capacitor electrode 34.
  • the reflective film 35 for example, aluminum (Al), silver (Ag), molybdenum (Mo), or an alloy containing any of these is used.
  • An insulating film 36 is provided on the storage capacitor electrode 34 and the reflective film 35.
  • An electrode 38 is provided for each pixel 16 on the insulating film 36.
  • the electrode 38 extends in the Y direction, and is electrically connected to the drain electrode 17B via the contact plug 37 at the end in the Y direction.
  • the contact plug 37 may be formed integrally with the electrode 38, or the contact plug 37 and the electrode 38 may be formed separately.
  • the electrode 38 has a function of electrically connecting the drain electrode 17B and the pixel electrode 39, and a function of setting the capacitance of the storage capacitor CS to a predetermined value in accordance with the size of the planar shape.
  • the electrode 38 has a planar shape substantially the same size as the pixel electrode 39 in order to increase the capacity of the storage capacitor CS.
  • a plurality of color filters CF (a red filter CF (R), a green filter CF (G), and a blue filter CF (B)) are provided on the electrode 38.
  • a contact hole 20 is provided in the center of the color filter CF corresponding to each pixel 16.
  • a pixel electrode 39 is provided for each pixel 16 on the color filter CF.
  • the pixel electrode 39 is electrically connected to the electrode 38 through the contact plug 39A.
  • the contact plug 39A may be formed integrally with the pixel electrode 39, or the contact plug 39A and the pixel electrode 39 may be formed separately.
  • a pixel voltage is applied to the pixel electrode 39 by the signal driver 13.
  • the insulating films 36 and 43 for example, silicon nitride (SiN) is used.
  • the electrode 38, the pixel electrode 39, the contact plug 37, and the contact plug 39A are made of transparent electrodes, and for example, ITO is used.
  • [1-1-2] COM film substrate 30 and TFT film substrate 33 As described above, as the TFT film substrate 33, a film formed of PI (polyimide) is used. For example, “XENOMAX” (registered trademark) is used for the TFT film substrate 33. As the COM film substrate 30, a transparent film formed from PET (polyethylene terephthalate) is used. The film is obtained by molding a polymer component such as a synthetic resin into a thin film. The TFT film substrate 33 is obtained by molding a resin containing PI into a thin film, and the COM film substrate 30 is obtained by molding a resin containing PET into a thin film.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the characteristics of the TFT film substrate 33 and the COM film substrate 30.
  • the TFT film substrate 33 has the following characteristics.
  • the heat resistance is 300 ° C.
  • the thermal expansion coefficient is 5 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. or less
  • the transmittance is not limited
  • the thickness is 5 to 50 ⁇ m
  • the barrier property is not limited.
  • the adhesive strength of the adhesive material (for example, silane coupling material) applied to the TFT film substrate 33 is 0.01 to 1 N / cm.
  • the COM film substrate (with ITO) 30 has the following characteristics. Heat resistance is 100 ° C., transmittance is 80% or more with respect to the visible light region, thickness is 10 to 200 ⁇ m, barrier property is 10 ⁇ 4 g / m 2 / day, adhesion of adhesive material (for example, silane coupling material) The strength is 0.01-1 N / cm.
  • the heat resistance is described above.
  • the highest applied heat is the film forming process. Since the temperature of this film forming process is close to 300 ° C., the film has a heat resistance of 300 ° C. or higher.
  • the highest temperature applied is 240 ° C. when an alignment film (PI film) is used, and is 100 ° C. otherwise, the heat resistance is usually 100 ° C.
  • the temperature is set to 240 ° C. or higher.
  • the reason why the coefficient of thermal expansion is described above is as follows. For example, when a pattern of 100 ⁇ m is formed on the TFT film substrate 33 or the COM film substrate 30, the TFT film substrate 33 has a maximum of 0.2 ⁇ m (500 ° C.) and the COM film substrate 30 has a maximum of 2.5 ⁇ m (250 ° C. ), There is no problem in the manufacturing process. Therefore, the thermal expansion coefficient of the TFT film substrate 33 is set to 5 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. or less.
  • the thickness of the TFT film substrate 33 was 5 to 50 ⁇ m, and the thickness of the COM film substrate 30 was 10 to 200 ⁇ m.
  • the reason why the barrier property is described above is as follows.
  • the COM film substrate 30 is required to have a barrier property of 10 ⁇ 4 g / m 2 / day.
  • the insulating film 41 serves as a barrier.
  • the adhesive material is, for example, a silane coupling material or an acrylic resin.
  • the adhesive material is used for adhering the TFT film substrate 33 and the COM film substrate 30 to the glass substrate in the manufacturing process of the liquid crystal display device described later. Since the glass substrate is peeled off from the TFT film substrate 33 and the COM film substrate 30 after passing through the manufacturing process of the liquid crystal display device, the adhesive material is basically weakly adhesive, but the edge portion should be strongly adhesive. For this reason, the adhesive strength of the adhesive material is 0.01 to 1 N / cm.
  • the liquid crystal layer 32 includes a polymer layer 32A and a liquid crystal layer 32B.
  • the liquid crystal layer 32B includes liquid crystal molecules 32C. More specifically, the liquid crystal layer 32 is composed of polymer dispersed liquid crystal (PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal) or polymer network liquid crystal (PNLC: Polymer Network Liquid Crystal).
  • PDLC polymer dispersed liquid crystal
  • PNLC polymer network liquid crystal
  • the PDLC has a structure in which the liquid crystal 32B is dispersed in the polymer layer (polymer network) 32A. That is, the PDLC has a structure in which the liquid crystal 32B is phase-separated in the polymer layer 32A.
  • the liquid crystal 32B in the polymer layer 32A may have a continuous phase.
  • Photopolymer resin can be used as the polymer layer 32A.
  • a solution in which liquid crystal is mixed with a photopolymerizable polymer precursor (monomer) is irradiated with ultraviolet rays to polymerize the monomer to form a polymer, and the liquid crystal is dispersed in the polymer network.
  • the liquid crystal 32B for example, nematic liquid crystal having positive (positive) dielectric anisotropy is used. That is, when no voltage is applied to the liquid crystal layer 32, the liquid crystal molecules 32C are randomly arranged in the polymer layer 32A. When a voltage is applied to the liquid crystal layer 32, the liquid crystal molecules 32C stand in the electric field direction. (A state in which the long axis of the liquid crystal molecules 32C is directed to the electric field direction).
  • the display operation of the liquid crystal display device 10 is controlled by the control circuit 15.
  • the control circuit 15 controls the scanning driver 12, the signal driver 13, and the common voltage supply circuit 14, and applies a voltage between the pixel electrode 39 and the common electrode 31.
  • the incident light from the COM film substrate 30 side is scattered in the liquid crystal layer 32 (scattering state).
  • the incident light in the scattered state is reflected by the reflective film 35, and the scattered light is emitted from the COM film substrate 30.
  • the liquid crystal layer 32 is observed as an opaque white turbid state, the display visually recognized on the viewer side is a white display.
  • the color filter CF is disposed on the TFT film substrate 33 side, the color display corresponding to the color of the color filter CF is obtained.
  • the refractive index of the polymer layer 32A and the refractive index of the liquid crystal layer 32B are substantially the same, the incident light from the COM film substrate 30 is transmitted through the liquid crystal layer 32. Incident light transmitted through the liquid crystal layer 32 is reflected by the reflective film 35, and specular light (regularly reflected light) is emitted from the COM film substrate 30. At this time, since display light other than the regular reflection light is not emitted, the display visually recognized on the viewer side is black display (dark display).
  • a display device using a polymer dispersed liquid crystal has a structure in which a TFT substrate on which a TFT is formed and a COM substrate on which a common electrode is formed sandwich the polymer dispersed liquid crystal. A color filter is formed.
  • Such a liquid crystal display device does not require a polarizing plate unlike a display using a normal liquid crystal, and therefore, bright reflection display is possible. For this reason, it can be used as a reflective color liquid crystal display device in portable electronic books, electronic dictionaries, wearable devices, and the like that require high visibility outdoors.
  • the COM substrate and the TFT substrate are usually made of glass.
  • the COM glass substrate and the TFT glass substrate sandwiching the liquid crystal layer are broken.
  • the present embodiment by using a film for the COM substrate and the TFT substrate, it is possible to provide a liquid crystal panel with flexibility and to realize a liquid crystal display device in which the liquid crystal panel is hardly damaged.
  • the film substrate may have flexibility, and the manufacturing process may be difficult.
  • FIG. 7 shows a cross section of the TFT film substrate 33
  • FIG. 8 shows a cross section of the COM film substrate 30.
  • the TFT film substrate 33 is composed of a film containing PI.
  • the thickness of the TFT film substrate 33 is, for example, 5 to 50 ⁇ m, and 38 ⁇ m is used here.
  • a silane coupling material 50 is adhered on one main surface of the TFT film substrate 33.
  • the silane coupling material 50 is used to adhere the TFT film substrate 33 and a glass substrate for supporting the TFT film substrate 33.
  • the thickness of the silane coupling material 50 is, for example, 100 nm or less, and is 10 nm here.
  • the COM film substrate 30 is composed of a film containing PET.
  • the thickness of the COM film substrate 30 is, for example, 10 to 200 ⁇ m.
  • a silane coupling material 51 is adhered on one main surface of the COM film substrate 30, .
  • the silane coupling material 51 is used for adhering the COM film substrate 30 and a glass substrate for supporting the COM film substrate 30.
  • the thickness of the silane coupling material 51 is, for example, 100 nm or less, and is 10 nm here.
  • FIGS. 9 to 13 are diagrams showing a manufacturing process for the TFT film substrate 33.
  • 9 (a), 10 (a), 11, 12 (a), and 13 (a), 13 (b) are side views
  • FIG. 9 (b), FIG. 10 (b), FIG. 12 (b) and FIG. 13 (c) are plan views.
  • the TFT film substrate 33 shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 9A, a TFT film substrate 33 with a silane coupling material 50 is attached to a glass substrate 52 with a roller 53.
  • the silane coupling material 50 adheres the TFT film substrate 33 and the glass substrate 52.
  • a black tape 54 is applied to the edge portion of the surface of the glass substrate 52 where the TFT film substrate 33 is not adhered.
  • UV light (ultraviolet light) 55 is irradiated from the side of the glass substrate 52 on which the black tape 54 is applied. At this time, the black tape 54 blocks the UV light 55.
  • the black tape 54 is peeled off from the glass substrate 52 as shown in FIGS. Thereby, since the area
  • the weak adhesive portion is, for example, 0.5 N / cm or less (preferably 0.1 N / cm or less), and the strong adhesive portion 50A is 0.5-1 N / cm.
  • the adhesive strength of the weak adhesive portion and the strong adhesive portion has a negative correlation with the intensity of the UV light 55 and the irradiation time.
  • the TFT film substrate 33 is subjected to the manufacturing process after the insulating film 41 shown in FIG. As described above, the plurality of cells 10 ⁇ / b> A are formed on the TFT film substrate 33.
  • the cell 10A is a member in the middle of the process before the liquid crystal display device 10 is completed.
  • FIGS. 14 to 18 are diagrams showing a manufacturing process for the COM film substrate 30.
  • 14 (a), FIG. 15 (a), FIG. 16, FIG. 17 (a), and FIG. 18 (a), (b) are side views, and FIG. 14 (b), FIG. 15 (b), FIG. 17 (b) and FIG. 18 (c) are plan views.
  • a COM film substrate 30 with a silane coupling material 51 is attached to a glass substrate 61 with a roller 53.
  • the silane coupling material 51 adheres the COM film substrate 30 and the glass substrate 61.
  • a black tape 62 is applied to the edge portion of the surface of the glass substrate 61 where the COM film substrate 30 is not adhered. Then, as shown in FIG. 16, the UV light 55 is irradiated from the surface side where the black tape 62 of the glass substrate 61 was affixed. At this time, the black tape 62 blocks the UV light 55.
  • the black tape 62 is peeled off from the glass substrate 61 as shown in FIGS. Thereby, since the area
  • the weak adhesive part is, for example, 0.5 N / cm or less (preferably 0.1 N / cm or less), and the strong adhesive part is 0.5-1 N / cm.
  • the adhesive strength of the weak adhesive portion and the strong adhesive portion has a negative correlation with the intensity of the UV light 55 and the irradiation time.
  • the COM film substrate 30 is subjected to the manufacturing process after the common electrode 31 shown in FIG.
  • the manufacturing process for the COM film substrate 30 is completed.
  • FIGS. 19 to 23 are diagrams showing a process of manufacturing the liquid crystal display device 10 by combining the TFT film substrate 33 and the COM film substrate 30.
  • FIG. 19 (a), 20 (a), (b), 21 (a), (b), 22 and 23 (a), (b), (c) are side views
  • FIG. 19 (b) is a plan view.
  • a plurality of cells 10 ⁇ / b> A are arranged on the TFT film substrate 33.
  • a sealing material 71 and a cloth material 72 are formed for each cell 10A on the TFT film substrate 33 shown in FIG. Specifically, as shown in FIGS. 19A and 19B, the sealing material 71 is discharged by the dispenser 70 for each cell 10 ⁇ / b> A on the TFT film substrate 33. Subsequently, the cloth member 72 is discharged for each cell 10 ⁇ / b> A by the dispenser 70.
  • the sealing material 71 surrounds the cell 10A and contains liquid crystal.
  • the cloth material 72 makes the common electrode 31 on the COM film substrate 30 conductive with the wiring on the TFT film substrate 33.
  • the liquid crystal 73 is supplied to each cell 10A on the TFT film substrate 33. Specifically, as shown in FIG. 20A, a liquid crystal 73 is dropped by a dispenser 70 into the sealing material 71 for each cell 10A. Thereafter, as shown in FIG. 20B, the liquid crystal 73 spreads in the sealing material 71.
  • the TFT film substrate 33 shown in FIG. 20B and the COM film substrate 30 shown in FIG. the UV light 55 is irradiated from the COM film substrate 30 side.
  • the monomer in the liquid crystal 73 is polymerized to form a polymer dispersed liquid crystal, and the sealing material 71 is temporarily cured.
  • a scribe line is inserted into the COM film substrate 30 and the TFT film substrate 33 shown in FIG.
  • the cells 10A are separated.
  • the glass substrates 61 and 52 are peeled off from the COM film substrate 30 and the TFT film substrate 33, respectively.
  • the liquid crystal display device 10 is manufactured through the above steps.
  • the COM substrate 30 and the TFT substrate 33 to which the glass substrate is adhered are separated for each cell 10A, and then the glass substrate is peeled off.
  • the glass substrates 61 and 52 may be first peeled off from the COM film substrate 30 and the TFT film substrate 33 and then separated for each cell 10A.
  • the COM film substrate 30 and the TFT film substrate 33 having flexibility are usually supported by a glass substrate.
  • the manufacturing process using the glass substrate can be used as it is. Thereby, the difficulty in a manufacturing process can be eliminated.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and are obtained by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in one embodiment or by appropriately combining constituent elements disclosed in different embodiments. Various inventions can be configured. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements disclosed in the embodiments, the problems to be solved by the invention can be solved and the effects of the invention can be obtained. Embodiments made can be extracted as inventions.

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Abstract

液晶表示装置（１０）は、柔軟性を有するＴＦＴフィルム基板（３３）と、ＴＦＴフィルム基板（３３）と対向するように配置され、柔軟性を有するＣＯＭフィルム基板（３０）と、ＴＦＴフィルム基板（３３）とＣＯＭフィルム基板（３０）との間に挟まれ、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）又は高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）からなる液晶層（３２）と、ＴＦＴフィルム基板（３３）上に設けられたスイッチング素子（１７）と、スイッチング素子（１７）上に設けられた反射膜（３５）と、反射膜（３５）上に設けられ、スイッチング素子（１７）のドレイン電極に電気的に接続された画素電極（３９）と、ＣＯＭフィルム基板（３０）上に設けられた共通電極（３１）とを備える。

Description

液晶表示装置及びその製造方法
　本発明は、液晶表示装置に係り、特に、高分子分散型液晶を用いた液晶表示装置及びその製造方法に関する。
　高分子分散型液晶は、三次元の網状に形成された高分子（高分子ネットワーク）内において液晶が相分離した構造を有し、高分子ネットワークの側壁に沿って液晶分子がランダムに配置している状態と、電界を印加して液晶分子が電界方向に配列した状態とで光の散乱状態と光の透過状態とをそれぞれ作り出している。
　この高分子分散型液晶を用いた表示装置は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）が形成されたＴＦＴガラス基板と、共通電極が形成されたＣＯＭガラス基板とが高分子液晶を挟む構造を有し、ＴＦＴガラス基板側に反射膜とカラーフィルターが形成されている（例えば、特開２０１５－８２０１８号公報）。このような液晶表示装置は、通常の液晶を用いたディスプレイとは異なり偏光板が不要なため、明るい反射表示が可能である。このため、反射型のカラー液晶表示装置として、屋外で高い視認性が必要な電子書籍や電子辞書あるいはウエアラブルデバイスなどに使用される。
　しかしながら、電子書籍や電子辞書あるいはウエアラブルデバイスとして使用した場合、液晶表示装置を構成するガラス基板が損傷しやすいという問題がある。
　本発明は、柔軟性があり、損傷しにくい液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る液晶表示装置は、柔軟性を有する第１フィルム基板と、前記第１フィルム基板と対向するように配置され、柔軟性を有する第２フィルム基板と、前記第１フィルム基板と第２フィルム基板との間に挟まれ、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）又は高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）からなる液晶層と、前記第１フィルム基板上に設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子上に設けられた反射膜と、前記反射膜上に設けられ、前記スイッチング素子のドレイン電極に電気的に接続された画素電極と、前記第２フィルム基板上に設けられた共通電極とを具備することを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る液晶表示装置の製造方法は、第１フィルム基板を第１ガラス基板に貼り付ける工程と、前記第１ガラス基板に粘着された前記第１フィルム基板上に、スイッチング素子、反射膜、及びカラーフィルターを形成する工程と、第２フィルム基板を第２ガラス基板に貼り付ける工程と、前記第１フィルム基板付きの前記第１ガラス基板と、前記第２フィルム基板付きの前記第２ガラス基板とを合わせると共に、前記第１フィルム基板と前記第２フィルム基板との間に高分子分散型液晶を封入する工程とを具備することを特徴とする。
　本発明によれば、柔軟性があり、損傷しにくい液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。
図１は、実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。 図２は、前記液晶表示装置における画素の回路図である。 図３は、実施形態における液晶表示パネルのレイアウト図である。 図４は、図３のＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネルの断面図である。 図５は、図３のＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示パネルの断面図である。 図６は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板とＣＯＭフィルム基板の特性を示す図である。 図７は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板の断面図である。 図８は、実施形態におけるＣＯＭフィルム基板の断面図である。 図９は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板の製造工程を示す図である。 図１０は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板の製造工程を示す図である。 図１１は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板の製造工程を示す図である。 図１２は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板の製造工程を示す図である。 図１３は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板の製造工程を示す図である。 図１４は、実施形態におけるＣＯＭフィルム基板の製造工程を示す図である。 図１５は、実施形態におけるＣＯＭフィルム基板の製造工程を示す図である。 図１６は、実施形態におけるＣＯＭフィルム基板の製造工程を示す図である。 図１７は、実施形態におけるＣＯＭフィルム基板の製造工程を示す図である。 図１８は、実施形態におけるＣＯＭフィルム基板の製造工程を示す図である。 図１９は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板とＣＯＭフィルム基板とを合わせて液晶表示装置を製造する工程を示す図である。 図２０は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板とＣＯＭフィルム基板とを合わせて液晶表示装置を製造する工程を示す図である。 図２１は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板とＣＯＭフィルム基板とを合わせて液晶表示装置を製造する工程を示す図である。 図２２は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板とＣＯＭフィルム基板とを合わせて液晶表示装置を製造する工程を示す図である。 図２３は、実施形態におけるＴＦＴフィルム基板とＣＯＭフィルム基板とを合わせて液晶表示装置を製造する工程を示す図である。
　以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率などは必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置などによって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
　以下に、実施形態の液晶表示装置について説明する。
　［１］液晶表示装置の構成
　図１は、実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。液晶表示装置１０は、液晶表示パネル１１、走査ドライバ（走査線駆動回路）１２、信号ドライバ（信号線駆動回路）１３、共通電圧供給回路１４、及び制御回路１５を備える。
　液晶表示パネル１１には、それぞれがロウ方向（Ｘ方向）に延在する複数の走査線ＧＬと、それぞれがカラム方向（Ｙ方向）に延在する複数の信号線ＳＬとが配設される。複数の走査線ＧＬと複数の信号線ＳＬとの交差領域の各々には、画素１６が配置される。複数の画素１６は、マトリクス状に配置される。
　図２は、１つの画素１６の回路図である。画素１６は、スイッチング素子１７、液晶容量ＣＬＣ、及び蓄積容量ＣＳを備える。スイッチング素子１７は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）から構成される。
　ＴＦＴ１７のソースは、信号線ＳＬに電気的に接続される。ＴＦＴ１７のゲートは、走査線ＧＬに電気的に接続される。ＴＦＴ１７のドレインは、画素電極に電気的に接続される。画素電極は、これに対向配置された共通電極と、画素電極及び共通電極間に挟まれた液晶とともに、液晶容量ＣＬＣを構成する。
　蓄積容量ＣＳは、液晶容量ＣＬＣに並列接続される。蓄積容量ＣＳは、画素電極に生じる電位変動を抑制すると共に、画素電極に印加された画素電圧を次の画素電圧が再度印加されるまでの間保持する。蓄積容量ＣＳは、画素電極に対向配置された蓄積電極と、画素電極及び蓄積電極間に形成された絶縁膜とにより構成される。共通電極及び蓄積電極には、共通電圧供給回路１４により共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。
　このように構成された画素１６において、画素電極に接続されたＴＦＴ１７がオン状態になると、画素電圧が信号線ＳＬを介して画素電極に印加され、画素電圧と共通電圧Ｖｃｏｍとの電圧差に応じて液晶の配向状態が変化する。これにより、入射光及び反射光に対する液晶の透過状態が変化して画像表示が行われる。
　走査ドライバ１２は、複数の走査線ＧＬに接続され、制御回路１５からの垂直制御信号に基づいて、複数の走査線ＧＬを順次駆動する。制御回路１５からの垂直制御信号は、１フレーム期間ごとに印加される。「フレーム」とは、液晶表示パネルの全画素に表示信号を供給して、１つの画像を表示させる期間である。
　信号ドライバ１３は、複数の信号線ＳＬに接続され、制御回路１５からの水平制御信号に基づいて、１水平期間分の画像データを取り込む。制御回路１５からの水平制御信号は、液晶表示パネル１１の１行（１本の走査線）分の表示信号を画素に転送するための期間である１水平期間ごとに生成される。そして、信号ドライバ１３は、画像データに対応する表示信号を信号線ＳＬを介して画素電極に供給する。
　制御回路１５は、外部から供給される画像データに基づいて、液晶表示パネル１１に所望の画像を表示させるための種々の制御信号を生成して、走査ドライバ１２、信号ドライバ１３、及び共通電圧供給回路１４に供給する。
　一般的に、液晶表示装置では、液晶を挟む画素電極及び共通電極間の電界の極性を所定周期で反転させる反転駆動（交流駆動）が行われる。液晶表示パネル１１では、上述のように、画素電極及び共通電極間の電界に応じて液晶の配列が決定されるが、画素電極及び共通電極間に同一極性の電界を印加し続けると、焼き付きが発生したり、液晶の劣化や破壊を引き起こしたりする原因となる。このため、画素電極及び共通電極間の電界の極性を周期的に反転させることで、液晶の劣化などを防止する。反転駆動方式としては、ライン反転駆動やフレーム反転駆動が一般的である。ライン反転駆動とは、電界の極性を走査ラインごとに反転させるとともに、フレーム期間ごとにも反転させる方式である。また、フレーム反転駆動とは、各画素に対して電界の極性をフレーム期間ごとに反転させる方式である。
　［１－１］液晶表示パネル１１の構成
　液晶表示パネル１１は、反射型のカラーＰＤＬＣＤ（Polymer Dispersed Liquid Crystal Display）から構成される。液晶表示パネル１１は、画素１６ごとにアクティブ素子を配置したアクティブマトリクス方式が用いられる。本実施形態では、隣接するカラーフィルターＣＦの端部を重ね、反射膜を画素１６ごとに独立して設ける。
　［１－１－１］積層構造
　図３は、実施形態に係る液晶表示パネル１１のレイアウト図である。図３には、液晶表示パネル１１に含まれる３つの画素１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを抽出して示している。液晶表示パネル１１は、図３に示した画素をＸ方向及びＸ方向に直交するＹ方向に繰り返すようにして、さらに複数の画素を備える。Ｘ方向に隣接する画素電極３９間のスペースの幅ｄ１、Ｙ方向に隣接する画素電極３９間のスペースの幅ｄ２と表記する。図３では、図面が煩雑になるのを避けるために、反射膜３５及び蓄積容量電極３４の図示を省略している。
　図４は、図３のＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネル１１の断面図である。図５は、図３のＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示パネル１１の断面図である。図４及び図５に示すように、液晶表示パネル１１は、ＣＯＭフィルム基板（対向基板）３０、液晶層３２、及びＴＦＴフィルム基板３３を備える。ＣＯＭフィルム基板３０は、その基板上に共通電極３１が形成される基板である。ＴＦＴフィルム基板３３は、その基板上にＴＦＴ１７が形成される基板である。
　ＣＯＭフィルム基板３０は、ＴＦＴフィルム基板３３に対向して配置される。ＣＯＭフィルム基板３０とＴＦＴフィルム基板３３との間には、液晶層３２が設けられる。液晶層３２は、ＣＯＭフィルム基板３０とＴＦＴフィルム基板３３とを貼り合せるためのシール材（図示せず）によって封止される。ＣＯＭフィルム基板３０は、表示面表側に配置される。ＴＦＴフィルム基板３３は、表示面裏側に配置される。すなわち、入射光は、ＣＯＭフィルム基板３０側から液晶表示パネル１１に入射する。ＴＦＴフィルム基板３３としては、ＰＩ（ポリイミド）を含むフィルムが用いられる。ＣＯＭフィルム基板３０としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を含む透明なフィルムが用いられる。これらＴＦＴフィルム基板３３及びＣＯＭフィルム基板３０の詳細については後述する。
　液晶層３２は、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）により構成される。ＰＤＬＣは、高分子によって液晶が分散、すなわち、高分子内において液晶が相分離した構造を有する。高分子層（ポリマー層）としては、例えば、光硬化樹脂が用いられる。液晶層３２は、電界が印加された場合に、高分子層の屈折率と液晶の屈折率とが概略同じになるように構成される。液晶としては、例えば、誘電率異方性が正のネマティック液晶が用いられる。液晶層３２は、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Polymer Network Liquid Crystal）により構成されていても良い。ＰＮＬＣは、高分子ネットワーク中に液晶が分散された構造を有する。高分子ネットワーク中の液晶は、少なくとも一部のネットワーク内において連続相を有する。液晶層３２の厚さ（セルギャップ）は、例えば７μｍ程度である。液晶層３２の具体的な構成については後述する。
　ＣＯＭフィルム基板３０の液晶層３２側には、共通電極３１が設けられる。共通電極３１には、共通電圧供給回路１４により共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。共通電極３１は、透明電極から構成され、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。共通電極３１の膜厚は、例えば１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
　ＴＦＴフィルム基板３３の液晶層３２側には、絶縁膜４１が設けられる。絶縁膜４１としては、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ）あるいはシリコン酸化膜が用いられる。絶縁膜４１の膜厚は、例えば１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。ＴＦＴフィルム基板３３上に絶縁膜４１を設けておけば、それ以降の製造工程には、通常のガラス基板を用いた場合と同様の製造工程を用いることができる。さらに、絶縁膜４１は、ＴＦＴフィルム基板３３に対するバリア膜として働く。すなわち、絶縁膜４１は、その後の工程がＴＦＴフィルム基板３３に与える影響を防止したり、ＴＦＴフィルム基板３３から出るガスを遮断する働きを持つ。
　絶縁膜４１上には、Ｘ方向に延在する走査線（配線層）ＧＬが設けられる。走査線ＧＬ上には、ゲート絶縁膜４２が設けられる。ゲート絶縁膜４２上には、信号線（配線層）ＳＬ及びＴＦＴ１７が設けられる。信号線ＳＬは、Ｙ方向に延在する。
　ＴＦＴ１７は、走査線ＧＬ、ゲート絶縁膜４２、半導体層１７Ａ、ドレイン電極１７Ｂ、及びソース電極１７Ｃから構成される。半導体層１７Ａは、走査線ＧＬと対向するようにして、ゲート絶縁膜４２上に設けられる。半導体層１７ＡのＹ方向の一端にはドレイン電極１７Ｂが、他端にはソース電極１７Ｃが、それぞれ半導体層１７Ａに接するように設けられる。ドレイン電極１７Ｂは、Ｙ方向に延在する凸部を備え、凸部上にはコンタクトプラグ３７が設けられる。ソース電極１７Ｃは、Ｘ方向に延在して信号線ＳＬに電気的に接続される。半導体層１７Ａとしては、例えば、アモルファスシリコンが用いられる。ゲート絶縁膜４２としては、例えば、シリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。図３に示すように、画素１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを駆動する各々のＴＦＴ１７は、例えば、Ｙ方向に隣接する画素１６に含まれる画素電極３９に重なるように配置される。
　信号線ＳＬ及びＴＦＴ１７上には、絶縁膜４３が設けられる。絶縁膜４３上には、蓄積容量電極３４が設けられる。蓄積容量電極３４は、コンタクトプラグ３７が通過する領域を除いて、画素アレイ全体に設けられる。蓄積容量電極３４は、図２に示した蓄積容量ＣＳの一方の電極として機能する。蓄積容量電極３４には、共通電圧供給回路１４により共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。蓄積容量電極３４は、透明電極から構成され、例えば、ＩＴＯが用いられる。
　蓄積容量電極３４上には、反射膜３５が設けられる。反射膜３５は、画素１６ごとに設けられる。反射膜３５の具体的な構成については後述する。本実施形態では、図４及び図５に示すように、反射膜３５は、蓄積容量電極３４に電気的に接続するように構成されている。反射膜３５としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、又はこれらのいずれかを含む合金が用いられる。
　蓄積容量電極３４及び反射膜３５上には、絶縁膜３６が設けられる。絶縁膜３６上には、画素１６ごとに電極３８が設けられる。電極３８は、Ｙ方向に延在しており、Ｙ方向端部においてコンタクトプラグ３７を介してドレイン電極１７Ｂに電気的に接続される。コンタクトプラグ３７は、電極３８と一体で形成しても良いし、コンタクトプラグ３７及び電極３８を個別に形成しても良い。電極３８は、ドレイン電極１７Ｂ及び画素電極３９を電気的に接続する機能と、その平面形状の大きさに応じて蓄積容量ＣＳの容量を所定の値に設定する機能とを有する。電極３８は、蓄積容量ＣＳの容量を大きくするために、画素電極３９と概略同じ大きさの平面形状を有する。
　電極３８上には、複数のカラーフィルターＣＦ（赤色フィルターＣＦ（Ｒ）、緑色フィルターＣＦ（Ｇ）、青色フィルターＣＦ（Ｂ））が設けられる。Ｘ方向に隣接するカラーフィルターＣＦは、端部において重なっている。各画素１６に対応するカラーフィルターＣＦの中央部には、コンタクトホール２０が設けられる。
　カラーフィルターＣＦ上には、画素１６ごとに画素電極３９が設けられる。画素電極３９は、コンタクトプラグ３９Ａを介して電極３８に電気的に接続される。コンタクトプラグ３９Ａは、画素電極３９と一体で形成しても良いし、コンタクトプラグ３９Ａ及び画素電極３９を個別に形成しても良い。画素電極３９には、信号ドライバ１３により画素電圧が印加される。
　絶縁膜３６、４３としては、例えば、シリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。電極３８、画素電極３９、コンタクトプラグ３７、及びコンタクトプラグ３９Ａは、透明電極から構成され、例えば、ＩＴＯが用いられる。
　［１－１－２］ＣＯＭフィルム基板３０及びＴＦＴフィルム基板３３
　前述したように、ＴＦＴフィルム基板３３としては、ＰＩ（ポリイミド）から形成されたフィルムが用いられる。ＴＦＴフィルム基板３３には、例えば「ＸＥＮＯＭＡＸ」（登録商標）が用いられる。ＣＯＭフィルム基板３０としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から形成された透明なフィルムが用いられる。フィルムは、合成樹脂などの高分子成分を薄い膜状に成型したものである。ＴＦＴフィルム基板３３はＰＩを含む樹脂を薄い膜状に成型したものであり、ＣＯＭフィルム基板３０はＰＥＴを含む樹脂を薄い膜状に成型したものである。
　図６は、ＴＦＴフィルム基板３３とＣＯＭフィルム基板３０の特性を示す図である。
　ＴＦＴフィルム基板３３は以下の特性を有する。耐熱性は３００℃、熱膨張率は５×１０－６／℃以下、透過率は問わず、厚みは５～５０μｍ、及びバリア性は問わない。ＴＦＴフィルム基板３３に塗布される粘着材（例えば、シランカップリング材）の粘着強度は０．０１～１Ｎ／ｃｍである。
　また、ＣＯＭフィルム基板（ＩＴＯ付き）３０は以下の特性を有する。耐熱性は１００℃、透過率は可視光領域に対して８０％以上、厚みは１０～２００μｍ、バリア性は１０－４ｇ／ｍ２／ｄａｙ、粘着材（例えば、シランカップリング材）の粘着強度は０．０１～１Ｎ／ｃｍである。
　耐熱性を上記としたのは以下の理由による。ＴＦＴフィルム基板３３の製造工程において、印加される熱が一番高いのは成膜プロセスである。この成膜プロセスの温度は、３００℃近くあるため、フィルムとしては耐熱性が３００℃以上とした。それに対し、ＣＯＭフィルム基板３０の製造工程において、印加される一番高い温度は、配向膜（ＰＩ膜）を用いる場合は２４０℃で、それ以外は１００℃であるため、耐熱性は通常１００℃以上で、配向膜を用いる場合は２４０℃以上とした。
　また、熱膨張率を上記としたのは以下の理由による。例えば、１００μｍのパターンがＴＦＴフィルム基板３３またはＣＯＭフィルム基板３０に形成されている場合、ＴＦＴフィルム基板３３では最大０.２μｍ（５００℃）で、またＣＯＭフィルム基板３０では最大２.５μｍ（２５０℃）であれば、製造プロセス上問題がない。このため、ＴＦＴフィルム基板３３の熱膨張率は５×１０－６／℃以下とした。
　また、製品要望に従って、ＴＦＴフィルム基板３３の厚みは５～５０μｍとし、ＣＯＭフィルム基板３０の厚みは１０～２００μｍとした。
　また、バリア性を上記としたのは以下の理由による。液晶層３２への水分侵入を防ぐため、ＣＯＭフィルム基板３０には１０－４ｇ／ｍ２／ｄａｙのバリア性が必要である。ＴＦＴフィルム基板３３では、フィルム面に最初に絶縁膜（シリコン酸化膜）４１を成膜するため、絶縁膜４１がバリアとなっている。
　また、粘着材の粘着強度を上記としたのは以下の理由による。粘着材は、例えばシランカップリング材あるいはアクリル樹脂等である。粘着材は、後述する液晶表示装置の製造工程において、ＴＦＴフィルム基板３３及びＣＯＭフィルム基板３０とガラス基板とを粘着するために用いられる。液晶表示装置の製造工程を流した後、ガラス基板をＴＦＴフィルム基板３３及びＣＯＭフィルム基板３０から剥がすため、粘着材は基本的に弱粘着がよいが、縁部分は強粘着であったほうがよい。このため、粘着材の粘着強度は０．０１～１Ｎ／ｃｍである。
　［２］液晶表示装置の動作
　図４を用いて、先に液晶層２２の具体的な構成を説明し、その後、液晶表示装置１０の動作を説明する。
　液晶層３２は、高分子層３２Ａ及び液晶層３２Ｂを備える。液晶層３２Ｂは、液晶分子３２Ｃを含む。詳述すると、液晶層３２は、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）、又は高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Polymer Network Liquid Crystal）により構成される。ＰＤＬＣは、高分子層（高分子ネットワーク）３２Ａ内に液晶３２Ｂが分散された構造を有しており、すなわち高分子層３２Ａ内において液晶３２Ｂが相分離した構造を有する。或いは、高分子層３２Ａ内の液晶３２Ｂが連続相を有していてもよい。
　高分子層３２Ａとしては光硬化樹脂を用いることができる。例えば、ＰＤＬＣでは、光重合型の高分子前駆体（モノマー）に液晶を混合させた溶液に紫外線を照射することにより、モノマーを重合させてポリマーを形成し、そのポリマーのネットワーク中に液晶が分散される。液晶３２Ｂとしては、例えば、誘電率異方性が正（ポジ型）のネマティック液晶が用いられる。すなわち、液晶層３２に電圧が印加されない場合は、液晶分子３２Ｃが高分子層３２Ａ内にランダムに配置した状態となり、液晶層３２に電圧が印加された場合は、液晶分子３２Ｃが電界方向に立っている状態（液晶分子３２Ｃの長軸が電界方向に向いている状態）となる。
　次に、液晶表示装置１０の動作について説明する。液晶表示装置１０の表示動作は、制御回路１５によって制御される。制御回路１５は、走査ドライバ１２、信号ドライバ１３、及び共通電圧供給回路１４を制御し、画素電極３９と共通電極３１間に電圧を印加する。
　液晶層３２に電界を印加していない場合（オフ状態）、すなわち、画素電極３９と共通電極３１とを同電圧（例えば０Ｖ）にした場合、液晶分子３２Ｃがランダムに配置される。
　この場合、高分子層３２Ａの屈折率と、液晶層３２Ｂの屈折率とが異なるため、ＣＯＭフィルム基板３０側からの入射光は、液晶層３２内で散乱する（散乱状態）。散乱状態の入射光は、反射膜３５で反射され、ＣＯＭフィルム基板３０から散乱光が放射される。このとき、液晶層３２は不透明な白濁した状態として観察されるため、観察者側で視認される表示は白表示になる。実際には、ＴＦＴフィルム基板３３側にカラーフィルターＣＦが配置されているため、カラーフィルターＣＦの色に応じたカラー表示となる。
　一方、液晶層３２に電界を印加した場合（オン状態）、すなわち、画素電極３９と共通電極３１とに電圧差（例えば、画素電極３９に正電圧、共通電極３１に０Ｖ）を与えた場合、液晶分子３２Ｃの長軸が電界方向（すなわち垂直方向）に配向する。
　この場合、高分子層３２Ａの屈折率と、液晶層３２Ｂの屈折率とが概略同じであるため、ＣＯＭフィルム基板３０側からの入射光は液晶層３２を透過する。液晶層３２を透過した入射光は、反射膜３５で反射され、ＣＯＭフィルム基板３０から鏡面光（正反射光）が放射される。このとき、正反射光以外の表示光が放射されないため、観察者側で視認される表示は黒表示（暗い表示）となる。
　［３］実施形態（液晶表示装置）の効果
　本実施形態によれば、ＣＯＭ基板及びＴＦＴ基板がフィルムから構成されているため、柔軟性があり、損傷しにくい液晶表示装置を提供することができる。
　高分子分散型液晶を用いた表示装置は、ＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、共通電極が形成されたＣＯＭ基板とが高分子分散型液晶を挟む構造を有し、ＴＦＴ基板側に反射膜とカラーフィルターが形成されている。このような液晶表示装置は、通常の液晶を用いたディスプレイとは異なり偏光板が不要なため、明るい反射表示が可能である。このため、反射型のカラー液晶表示装置として、屋外で高い視認性が必要な携帯型の電子書籍や電子辞書あるいはウエアラブルデバイスなどに使用することができる。
　しかし、この液晶表示装置では、通常、ＣＯＭ基板及びＴＦＴ基板がガラスから構成されている。このため、例えば、電子書籍や電子辞書あるいはウエアラブルデバイスとして使用した場合、液晶層を挟むＣＯＭガラス基板とＴＦＴガラス基板が割れてしまうといった不具合が生じる場合がある。
　そこで、本実施形態では、ＣＯＭ基板及びＴＦＴ基板にフィルムを用いることにより、液晶パネルに柔軟性を持たせ、液晶パネルが損傷しにくい液晶表示装置を実現することができる。
　一方、ＣＯＭフィルム基板及びＴＦＴフィルム基板がフィルムから構成されていると、これらフィルム基板が柔軟性を持つことで、その製造工程が困難になる場合がある。
　以下に、このような製造工程の困難さを解消するための製造方法について説明する。
　［４］液晶表示装置の製造方法
　液晶表示装置１０の製造では、まず、ＴＦＴフィルム基板３３とＣＯＭフィルム基板３０に対する工程がそれぞれ行われ、その後、ＴＦＴフィルム基板３３とＣＯＭフィルム基板３０とを合わせて液晶表示装置１０を製造する工程が行われる。
　図７はＴＦＴフィルム基板３３の断面を示し、図８はＣＯＭフィルム基板３０の断面を示す。
　ＴＦＴフィルム基板３３は、ＰＩを含むフィルムから構成される。ＴＦＴフィルム基板３３の厚さは、例えば５～５０μｍであり、ここでは３８μｍが用いられる。ＴＦＴフィルム基板３３の一方の主面上には、シランカップリング材５０が粘着されている。シランカップリング材５０は、ＴＦＴフィルム基板３３と、このＴＦＴフィルム基板３３を支持するためのガラス基板とを粘着するために用いられる。シランカップリング材５０の厚さは、例えば１００ｎｍ以下であり、ここでは１０ｎｍである。
　また、ＣＯＭフィルム基板３０は、ＰＥＴを含むフィルムから構成される。ＣＯＭフィルム基板３０の厚さは、例えば１０～２００μｍである。ＣＯＭフィルム基板３０の一方の主面上には、シランカップリング材５１が粘着されている。シランカップリング材５１は、ＣＯＭフィルム基板３０と、このＣＯＭフィルム基板３０を支持するためのガラス基板とを粘着するために用いられる。シランカップリング材５１の厚さは、例えば１００ｎｍ以下であり、ここでは１０ｎｍである。
　［４－１］ＴＦＴフィルム基板の製造工程
　図９乃至１３は、ＴＦＴフィルム基板３３に対する製造工程を示す図である。図９（ａ）、図１０（ａ）、図１１、図１２（ａ）、及び図１３（ａ）、（ｂ）が側面図であり、図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１２（ｂ）、及び図１３（ｃ）が平面図である。
　まず、図７に示したＴＦＴフィルム基板３３をガラス基板５２に貼り付ける。具体的には、図９（ａ）に示すように、ガラス基板５２に、シランカップリング材５０付きのＴＦＴフィルム基板３３をローラ５３により貼り付ける。シランカップリング材５０は、ＴＦＴフィルム基板３３とガラス基板５２とを粘着する。
　次に、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板５２のＴＦＴフィルム基板３３が粘着されていない面の縁部分に黒テープ５４を貼る。続いて、図１１に示すように、ガラス基板５２の黒テープ５４を貼った面側から、ＵＶ光（紫外線）５５を照射する。このとき、黒テープ５４はＵＶ光５５を遮断する。
　その後、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板５２から黒テープ５４を剥がす。これにより、黒テープ５４が貼られていなかった領域（弱粘着部）は、ＵＶ光５５が照射されるため、貼られていた領域（強粘着部）５０Ａより弱粘着性となる。弱粘着部は、例えば０．５Ｎ／ｃｍ以下（好ましくは０．１Ｎ／ｃｍ以下）であり、強粘着部５０Ａは０．５～１Ｎ／ｃｍである。弱粘着部及び強粘着部の粘着力は、ＵＶ光５５の強度や照射時間に対し、負の相関関係がある。
　その後、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＴＦＴフィルム基板３３に、図４に示した絶縁膜４１以降の製造工程を行い、画素電極３９まで形成する。以上により、ＴＦＴフィルム基板３３に複数のセル１０Ａを形成する。セル１０Ａは液晶表示装置１０が完成する前の途中の工程の部材である。
　［４－２］ＣＯＭフィルム基板の製造工程
　図１４乃至１８は、ＣＯＭフィルム基板３０に対する製造工程を示す図である。図１４（ａ）、図１５（ａ）、図１６、図１７（ａ）、及び図１８（ａ）、（ｂ）が側面図であり、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）、図１７（ｂ）、及び図１８（ｃ）が平面図である。
　まず、図８に示したＣＯＭフィルム基板３０をガラス基板６１に貼り付ける。具体的には、図１４（ａ）に示すように、ガラス基板６１に、シランカップリング材５１付きのＣＯＭフィルム基板３０をローラ５３により貼り付ける。シランカップリング材５１は、ＣＯＭフィルム基板３０とガラス基板６１とを粘着する。
　次に、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板６１のＣＯＭフィルム基板３０が粘着されていない面の縁部分に黒テープ６２を貼る。続いて、図１６に示すように、ガラス基板６１の黒テープ６２を貼った面側から、ＵＶ光５５を照射する。このとき、黒テープ６２はＵＶ光５５を遮断する。
　その後、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板６１から黒テープ６２を剥がす。これにより、黒テープ６２が貼られていなかった領域（弱粘着部）は、ＵＶ光５５が照射されるため、貼られていた領域（強粘着部）より弱粘着性となる。前述と同様に、弱粘着部は、例えば０．５Ｎ／ｃｍ以下（好ましくは０．１Ｎ／ｃｍ以下）であり、強粘着部は０．５～１Ｎ／ｃｍである。弱粘着部及び強粘着部の粘着力は、ＵＶ光５５の強度や照射時間に対し、負の相関関係がある。
　その後、図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＣＯＭフィルム基板３０に、図４に示した共通電極３１以降の製造工程を行う。以上により、ＣＯＭフィルム基板３０に対する製造工程が終了する。
　［４－３］液晶表示装置の製造工程
　図１９乃至２３は、ＴＦＴフィルム基板３３とＣＯＭフィルム基板３０とを合わせて液晶表示装置１０を製造する工程を示す図である。図１９（ａ）、図２０（ａ）、（ｂ）、図２１（ａ）、（ｂ）、図２２、及び図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は側面図であり、図１９（ｂ）は平面図である。ＴＦＴフィルム基板３３には、セル１０Ａが複数配置されている。
　まず、図１３（ｂ）に示したＴＦＴフィルム基板３３上のセル１０Ａ毎に、シール材７１及びクロス材７２を形成する。具体的には、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴＦＴフィルム基板３３上のセル１０Ａ毎に、ディスペンサ７０によりシール材７１を吐出する。続いて、ディスペンサ７０によりセル１０Ａ毎にクロス材７２を吐出する。シール材７１は、セル１０Ａを囲み、液晶を封じ込めるものである。クロス材７２は、ＣＯＭフィルム基板３０上の共通電極３１をＴＦＴフィルム基板３３上の配線と導通させるものである。
　次に、ＴＦＴフィルム基板３３上のセル１０Ａ毎に液晶７３を供給する。具体的には、図２０（ａ）に示すように、セル１０Ａ毎にそのシール材７１内に、ディスペンサ７０により液晶７３を滴下する。その後、図２０（ｂ）に示すように、液晶７３は、シール材７１内に拡がる。
　次に、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、図２０（ｂ）に示したＴＦＴフィルム基板３３と、図１８（ｂ）に示したＣＯＭフィルム基板３０とを合わせる。続いて、図２２に示すように、ＣＯＭフィルム基板３０側からＵＶ光５５を照射する。これにより、液晶７３中のモノマーを重合させて高分子分散型液晶を構成化すると共に、シール材７１を仮硬化させる。
　次に、図２３（ａ）に示すように、図２２に示したＣＯＭフィルム基板３０及びＴＦＴフィルム基板３３に、スクライブ用のホイール７４によりスクライブラインを入れる。続いて、図２３（ｂ）に示すように、セル１０Ａ毎に分離する。さらに、図２３（ｃ）に示すように、ＣＯＭフィルム基板３０及びＴＦＴフィルム基板３３からガラス基板６１、５２をそれぞれ剥がす。以上の工程により、液晶表示装置１０が製造される。
　なお、図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した工程では、ガラス基板が粘着されたＣＯＭフィルム基板３０及びＴＦＴフィルム基板３３をセル１０Ａ毎に分離した後、ガラス基板を剥がしたが、先にガラス基板６１、５２をＣＯＭフィルム基板３０及びＴＦＴフィルム基板３３から剥がし、その後、セル１０Ａ毎に分離してもよい。
　［５］実施形態（液晶表示装置の製造方法）の効果
　前述した液晶表示装置の製造方法によれば、柔軟性を持つＣＯＭフィルム基板３０及びＴＦＴフィルム基板３３をガラス基板で支持することにより、通常のガラス基板を用いた製造工程をそのまま利用することが可能となる。これにより、製造工程における困難さを解消することができる。
　本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。

Claims (15)

  1. 　柔軟性を有する第１フィルム基板と、
    　前記第１フィルム基板と対向するように配置され、柔軟性を有する第２フィルム基板と、
    　前記第１フィルム基板と第２フィルム基板との間に挟まれ、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）又は高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ）からなる液晶層と、
    　前記第１フィルム基板上に設けられたスイッチング素子と、
    　前記スイッチング素子上に設けられた反射膜と、
    　前記反射膜上に設けられ、前記スイッチング素子のドレイン電極に電気的に接続された画素電極と、
    　前記第２フィルム基板上に設けられた共通電極と、
    　を具備する液晶表示装置。
  2. 　前記第１フィルム基板上の前記スイッチング素子上に配置されたカラーフィルターをさらに備える請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 　前記第１フィルム基板は、耐熱性が３００℃以上で熱膨張率が５×１０－６／℃以下である請求項１に記載の液晶表示装置。
  4. 　前記第２フィルム基板は、耐熱性が１００℃以上であり、可視光の透過率が８０％以上である請求項１に記載の液晶表示装置。
  5. 　前記第２フィルム基板は、可視光外である短波長側の３００～４００ｎｍ波長帯の光を透過し、３６５ｎｍ波長において２０％以上の透過率を有する請求項１に記載の液晶表示装置。
  6. 　前記第２フィルム基板上に設けられた透明導電膜をさらに備え、前記透明導電膜は１０～２００ｎｍの厚さを有する請求項１に記載の液晶表示装置。
  7. 　前記第１フィルム基板はポリイミドから構成され、前記第２フィルム基板はポリエチレンテレフタレートから構成されている請求項１に記載の液晶表示装置。
  8. 　前記スイッチング素子は薄膜トランジスタであり、前記薄膜トランジスタは前記画素電極を駆動する請求項１に記載の液晶表示装置。
  9. 　前記第１フィルム基板と前記スイッチング素子との間に設けられ、前記スイッチング素子のソース電極に電気的に接続された配線層と、
    　前記第１フィルム基板と前記配線層との間に設けられた絶縁膜と、
    　をさらに備える請求項１に記載の液晶表示装置。
  10. 　第１フィルム基板を第１ガラス基板に貼り付ける工程と、
    　前記第１ガラス基板に粘着された前記第１フィルム基板上に、スイッチング素子、反射膜、及びカラーフィルターを形成する工程と、
    　第２フィルム基板を第２ガラス基板に貼り付ける工程と、
    　前記第１フィルム基板付きの前記第１ガラス基板と、前記第２フィルム基板付きの前記第２ガラス基板とを合わせると共に、前記第１フィルム基板と前記第２フィルム基板との間に高分子分散型液晶又は高分子ネットワーク型液晶を封入する工程と、
    　を具備する液晶表示装置の製造方法。
  11. 　前記第１フィルム基板と前記第１ガラス基板との間は第１粘着材により粘着され、前記第２フィルム基板と第２ガラス基板との間は第２粘着材により粘着され、前記第１、第２粘着材の少なくともいずれか１つはシランカップリング材であり、前記シランカップリング材の粘着力は０.０１～１Ｎ/ｃｍである請求項１０に記載の液晶表示装置の製造方法。
  12. 　前記第１フィルム基板と前記第２フィルム基板間の前記高分子分散型液晶又は高分子ネットワーク型液晶は、Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌｉｎｇ （ＯＤＦ）により封入される請求項１０に記載の液晶表示装置の製造方法。
  13. 　前記高分子分散型液晶又は高分子ネットワーク型液晶を封入する工程の後、前記第１及び第２フィルム基板から前記第１及び第２ガラス基板をそれぞれ剥離する工程と、
    　前記第１及び第２ガラス基板が剥離された前記第１及び第２フィルム基板を複数の液晶表示装置に分離する工程と、
    　をさらに備える請求項１０に記載の液晶表示装置の製造方法。
  14. 　前記高分子分散型液晶又は高分子ネットワーク型液晶を封入する工程の後、前記第１及び第２ガラス基板、及び前記第１及び第２フィルム基板を複数の液晶表示基板に分離する工程と、
    　前記液晶表示基板の前記第１及び第２フィルム基板から前記第１及び第２ガラス基板をそれぞれ剥離して複数の液晶表示装置を形成する工程と、
    　をさらに備える請求項１０に記載の液晶表示装置の製造方法。
  15. 　前記カラーフィルターを形成する工程の後、前記第１フィルム基板上にシール材を形成する工程をさらに備え、
    　前記シール材は、前記高分子分散型液晶又は高分子ネットワーク型液晶の周囲を封止すると共に、紫外線硬化型または熱併用紫外線硬化型のいずれかである請求項１０に記載の液晶表示装置の製造方法。
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