(57)【要約】【課題】レジスト残渣の発生を抑止し、透明導電性膜の断線の発生を防止して、液晶分子の配向を制御するに十分な電圧を印加することができ、良好な表示を行なうことができる液晶表示素子を提供する。【解決手段】基板上に成膜された下位金属酸化膜２の上面に感光性樹脂膜３が部分的に成膜されており、露出する前記下位金属酸化膜２の上面および前記感光性樹脂膜３の上面に上部金属酸化膜４が成膜されており、前記上部金属酸化膜４の上面に透明導電性膜５が成膜された透明基板１を有する液晶表示素子の前記下位金属酸化膜２を３ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚に成膜する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に成膜された下位金属酸化膜の上面に感光性樹脂膜が部分的に成膜されており、露出する前記下位金属酸化膜の上面および前記感光性樹脂膜の上面に上部金属酸化膜が成膜されており、前記上部金属酸化膜の上面に透明導電性膜が成膜された透明基板を有する液晶表示素子において、前記下位金属酸化膜が３ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚に成膜されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
基板上に成膜された下位金属酸化膜の上面に感光性樹脂膜が部分的に成膜されており、露出する前記下位金属酸化膜の上面および前記感光性樹脂膜の上面に上部金属酸化膜が成膜されており、前記上部金属酸化膜の上面に透明導電性膜が成膜された透明基板を有する液晶表示素子において、前記上位金属酸化膜が２ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚に成膜されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】
基板上に成膜された下位金属酸化膜の上面に感光性樹脂膜が部分的に成膜されており、露出する前記下位金属酸化膜の上面および前記感光性樹脂膜の上面に上部金属酸化膜が成膜されており、前記上部金属酸化膜の上面に透明導電性膜が成膜された透明基板を有する液晶表示素子において、前記下位金属酸化膜が３ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚に成膜されており、前記上位金属酸化膜が２ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚に成膜されていることを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は透明基板の上方に感光性樹脂膜を部分的に形成した構成を有する液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、透明導電性膜が形成された一対の透明基板を、前記透明導電性膜を内側にして一定間隔をもって略平行に対向させ、周囲をシール材でシールした空洞部内に液晶を封入してなり、前記透明導電性膜に通電することにより前記液晶を配向させて所望の表示を行うように構成されている。
【０００３】
図２は、前記透明基板として、Ｎａ（ナトリウム）等のアルカリ金属を含む珪酸塩ガラス（以下、ソーダガラスという。）のガラス基板を用いたカラー液晶表示素子の要部を示す構造断面図である。
【０００４】
前記一対のガラス基板のうちの一方のガラス基板の上面には、図２に示すように、前記ガラス基板１からアルカリ金属イオンが前記液晶内に溶出することを防止するべく、ガラス基板側（下位）に配置される金属酸化膜としてのＳｉＯ２  （酸化珪素）膜（以下、下位ＳｉＯ２  膜という。）２が２０ｎｍ程度の膜厚でスパッタ法により形成されている。
【０００５】
そして、前記下位ＳｉＯ２  膜２の上面には、例えば、赤、緑および青の３色の透光膜であるカラーフィルタ、コントラストを向上させるために前記各色のカラーフィルタの周囲に配設される遮光用のブラックマスク（遮光膜）、前記カラーフィルタやブラックマスクなどの前記透明基板上に形成された各膜を保護するための保護膜などの感光性の樹脂膜（以下、感光性樹脂膜という。）３がフォトリソ法により形成されている。
【０００６】
そして、前記感光性樹脂膜３および露出する前記下位ＳｉＯ２  膜２の上面には、さらに、前記感光性樹脂膜３と後述する透明導電性膜との密着性を担保すべく、反ガラス基板側（上位）に配置される金属膜酸化膜としてのＳｉＯ２  膜（以下、上位ＳｉＯ２  膜という。）４が２０ｎｍ〜３５ｎｍ程度の膜厚でスパッタ法により形成されており、前記上位ＳｉＯ２  膜４の上面には、前記透明導電性膜としてのＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなる薄膜（以下、ＩＴＯ膜という。）５が所定パターンに形成されている。
【０００７】
ここで、前記感光性樹脂膜３を所定パターンに形成する方法の一例を簡単に説明すると、まず、ガラス基板１上にスパッタ法により成膜した下位ＳｉＯ２  膜上に、被パターニング膜としてのポリイミド、アクリルエポキシ等の感光性樹脂膜３を成膜する。その後、所定のパターンが形成されたフォトマスクを介して露光し、露光された部分の感光性樹脂膜３をアルカリ溶液で除去することにより所定のパターンを形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記下位ＳｉＯ２  膜２の膜厚は、前記感光性樹脂膜３を所定パターンに形成する際の前記感光性樹脂膜３の密着力に大きく影響することがわかっている。例えば、前記下位ＳｉＯ２  膜２の膜厚が厚いと前記感光性樹脂膜３の密着力が増加する。そのため、前述の感光性樹脂膜３を所定パターンに形成する工程において、不要な感光性樹脂膜３を現像除去する際に十分除去しきれず、残渣（以下、レジスト残渣という。）６が発生し易くなる。そして、レジスト残渣６が発生した場合には、前記上位ＳｉＯ２  膜４においても、その膜厚が厚くなるにつれ、前記下位ＳｉＯ２  膜２との界面に存在するレジスト残渣６とその上方に形成される上位ＳｉＯ２  膜との応力差が大きくなり、前記上位ＳｉＯ２  膜の上方に積層されるＩＴＯ膜５が剥離し易い状況となる。
【０００９】
このように、前記下位ＳｉＯ２  膜２および上位ＳｉＯ２  膜４の膜厚は、前記ＩＴＯ膜５の断線の発生に大きな影響を及ぼすと考えられるため、前記下位ＳｉＯ２  膜２および上位ＳｉＯ２  膜４の膜厚を薄膜側に制御することが必要である。
【００１０】
なお、前記下位ＳｉＯ２  膜２は、前述のように、前記ガラス基板１からアルカリ金属イオンが前記液晶内に溶出することを防止することを目的として形成するものであるので、前記透明基板として前記アルカリ金属イオンの溶出がないガラス基板（以下、非アルカリ系ガラス基板という。）を用いればその形成を省略することも可能であるが、前記非アルカリ系ガラス基板は、前記ソーダガラスのようなアルカリ系ガラス基板に比して高価であるため、コスト面の問題から、部材として採用することは困難である場合が多い。
【００１１】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、レジスト残渣の発生を抑止し、透明導電性膜の断線の発生を防止して、液晶分子の配向を制御するに十分な電圧を印加することができ、良好な表示を行なうことができる液晶表示素子を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る液晶表示素子は、基板上に成膜された下位金属酸化膜の上面に感光性樹脂膜が部分的に成膜されており、露出する前記下位金属酸化膜の上面および前記感光性樹脂膜の上面に上部金属酸化膜が成膜されており、前記上部金属酸化膜の上面に透明導電性膜が成膜された透明基板を有する液晶表示素子において、前記下位金属酸化膜が３ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚に成膜されていることを特徴とする。
【００１３】
このような構成の液晶表示素子によれば、アルカリバリア効果を得つつ、前記レジスト残渣の発生を抑止して、ＩＴＯ膜の断線の発生の一因を排除することができる。
【００１４】
また、請求項２に係る液晶表示素子は、基板上に成膜された下位金属酸化膜の上面に感光性樹脂膜が部分的に成膜されており、露出する前記下位金属酸化膜の上面および前記感光性樹脂膜の上面に上部金属酸化膜が成膜されており、前記上部金属酸化膜の上面に透明導電性膜が成膜された透明基板を有する液晶表示素子において、前記上位金属酸化膜が２ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚に成膜されていることを特徴とする。
【００１５】
このような構成の液晶表示素子によれば、レジスト残渣が存在する場合であっても、前記レジスト残渣に対応する前記上位ＳｉＯ２  膜部分に働く応力を緩和することができ、その上面に形成されるＩＴＯ膜の剥離を防止することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に係る液晶表示素子は、基板上に成膜された下位金属酸化膜の上面に感光性樹脂膜が部分的に成膜されており、露出する前記下位金属酸化膜の上面および前記感光性樹脂膜の上面に上部金属酸化膜が成膜されており、前記上部金属酸化膜の上面に透明導電性膜が成膜された透明基板を有する液晶表示素子において、前記下位金属酸化膜が３ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚に成膜されており、前記上位金属酸化膜が２ｎｍ〜１０ｎｍの膜厚に成膜されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成の液晶表示素子によれば、断線発生率を著しく低減させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本実施形態の液晶表示素子は、間隔を隔ててほぼ平行に配置された、ソーダガラスからなる２枚のガラス基板を有しており、これらのガラス基板間の外周はシール材により密閉されている。
【００１９】
このガラス基板のうち、図示しない一方のガラス基板の上面には、当該ガラス基板からアルカリ金属イオンが前記液晶内に溶出することを防止し、さらに、後述する透明導電性膜としてのＩＴＯ膜との密着性を確保するべく、金属酸化膜としてのＳｉＯ２  膜が２０ｎｍ〜３５ｎｍ程度の膜厚でスパッタ法により形成されている。そして、前記ＳｉＯ２  膜の上面には、前記ＩＴＯ膜が所定のパターンで配置されており、前記ＩＴＯ膜および露出するガラス基板の上方には電極間に印加される電圧に応じて液晶分子の配向を制御する配向膜が密着するように配設されている。
【００２０】
また、前記一方のガラス基板に対向して配置される他方のガラス基板１の上面には、図１に示すように、当該ガラス基板１からアルカリ金属イオンが前記液晶内に溶出することを防止するべく、金属酸化膜としての下位ＳｉＯ２  膜２が３ｎｍ〜１０ｎｍ、好ましくは３ｎｍ〜７ｎｍ程度の膜厚でスパッタ法により形成されている。この膜厚の下限値は、前記液晶内へのアルカリ金属イオンの溶出を阻止するアルカリバリア効果を最低限確保できる膜厚である３ｎｍとする。なお、その上限値を１０ｎｍ、好ましくは７ｎｍとした理由については後述する。
【００２１】
前記下位ＳｉＯ２  膜２の上面には、赤、緑および青の３色のカラーフィルタが所定パターンに形成されており、各カラーフィルタ間には、格子状の遮光用のブラックマスクが形成されている。前記ガラス基板上のカラーフィルタが形成された中央の所定範囲は液晶表示素子の表示領域とされ、この表示領域の周囲は周縁非表示領域とされており、前記ブラックマスクは、前記シール材により囲繞された領域内の前記周縁非表示領域にも、図示しないバックライトからの光漏れを防止することを目的として形成されている。前記カラーフィルタおよびブラックマスクは、ともに感光性樹脂膜３からなる着色層であり、フォトリソ法により形成されている。
【００２２】
前記感光性樹脂膜３および露出する前記下位ＳｉＯ２  膜２の上面には、さらに、前記感光性樹脂膜３と後述する透明導電性膜との密着性を担保すべく、上位ＳｉＯ２  膜４が２ｎｍ〜１０ｎｍ、好ましくは、２ｎｍ〜７ｎｍ程度の膜厚でスパッタ法により形成されている。この膜厚の下限値は、前記感光性樹脂膜３と前記感光性樹脂膜３と後述する透明導電性膜との密着性を最低限確保できる膜厚である２ｎｍとする。なお、その上限値を１０ｎｍ、好ましくは７ｎｍとした理由については後述する。
【００２３】
前記上位ＳｉＯ２  膜４の上面には、透明導電性膜としてのＩＴＯ膜５が所定のパターンで配置されており、このＩＴＯ膜５の上方には、図示しない配向膜が密着するように配設されている。
【００２４】
そして、前記一対のガラス基板は、それぞれ前記ＩＴＯ膜を内側にして一定間隔をもって略平行に対向させて配置され、その周囲をシール材でシールされており、前記ガラス基板とシール材とで囲繞された密閉空間内には液晶が封入されている。
【００２５】
ここで、本実施形態における前記下位ＳｉＯ２  膜２および上位ＳｉＯ２  膜４の膜厚の上限値を前述のように定めた理由について説明する。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１は、前述のように、基板の上面に下位ＳｉＯ２  膜２、感光性樹脂膜３、上位ＳｉＯ２  膜４およびＩＴＯ膜５が順次成膜されたガラス基板１の、前記下位ＳｉＯ２  膜２および上位ＳｉＯ２  膜４の膜厚をそれぞれ変化させた液晶表示素子の、前記ガラス基板１のＩＴＯ膜５における断線発生率を求める試験結果を示す表である。
【００２８】
この試験においては、前記下位ＳｉＯ２  膜２については４ｎｍ、７ｎｍ、１３ｎｍの３サイズ、前記上位ＳｉＯ２  膜４については２ｎｍ、７ｎｍ、１３ｎｍ、２６ｎｍの４サイズを試験値とし、前記下位ＳｉＯ２  膜と上位ＳｉＯ２  膜のそれぞれの膜厚を組み合わせた１２タイプの液晶表示素子について、前記断線発生率を求めている。
【００２９】
その結果、例えば、下位ＳｉＯ２  膜２の膜厚を前述の膜厚の規定値よりも厚い１３ｎｍとした場合においても、当該下位ＳｉＯ２  膜２の上方に形成される前記上位ＳｉＯ２  膜４の膜厚を２ｎｍとすれば、断線発生率は０％となり、逆に、上位ＳｉＯ２  膜４の膜厚を前述の膜厚の規定値よりも厚い２６ｎｍとした場合においても、当該上位ＳｉＯ２  膜４の下方に形成される前記下位ＳｉＯ２  膜２の膜厚を４ｎｍとすれば、断線発生率は０％となることがわかった。
【００３０】
しかし、下位ＳｉＯ２  膜２の膜厚を、前記上位ＳｉＯ２  膜４の膜厚との補完関係を考慮せずに規定するとすれば、ＩＴＯ膜５の断線による印加不良が生じる確立の低い液晶表示素子を提供することができる膜厚の上限値としては、７ｎｍと１３ｎｍの中間値である１０ｎｍ程度が適当であり、７ｎｍであれば、より好ましい。そして、本実施形態のように、前記下位ＳｉＯ２  膜２を３ｎｍ〜１０ｎｍ、好ましくは３ｎｍ〜７ｎｍ程度の薄膜に成膜することにより、アルカリバリア効果を得ることができ、また、前記レジスト残渣６の発生を抑止して、ＩＴＯ膜の断線発生の一因を排除することができる。
【００３１】
同様に、上位ＳｉＯ２  膜４の膜厚を、前記下位ＳｉＯ２  膜２の膜厚との補完関係を考慮せずに規定するとすれば、ＩＴＯ膜５の断線による印加不良が生じる確立の低い液晶表示素子を提供することができる膜厚の上限値としては、７ｎｍと１３ｎｍの中間値である１０ｎｍ程度が適当であり、７ｎｍであれば、より好ましい。そして、本実施形態のように、前記上位ＳｉＯ２  膜４を２ｎｍ〜１０ｎｍ、好ましくは２ｎｍ〜７ｎｍ程度の薄膜に成膜することにより、前記レジスト残渣６が前記下位ＳｉＯ２  膜２と上位ＳｉＯ２  膜４との界面に存在する場合であっても、前記レジスト残渣６に対応する前記上位ＳｉＯ２  膜４の部分に働く応力を緩和することができ、その上面に形成されるＩＴＯ膜５の剥離を防止することができる。
【００３２】
またさらに、前記下位ＳｉＯ２  膜２を３ｎｍ〜１０ｎｍの薄膜に成膜し、前記上位ＳｉＯ２  膜４を２ｎｍ〜１０ｎｍの薄膜に成膜することにより、前記表１に示す試験においてもＩＴＯ膜５の断線発生率は０％であったように、前記レジスト残渣６の発生を防止して、ＩＴＯ膜５の剥離を原因とする断線発生率を著しく低減させることができ、液晶分子の配向を制御するに十分な電圧を印加して、良好な表示を行なうことが可能となる。
【００３３】
本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、本実施形態においては、前記感光性樹脂膜としてのカラーフィルタとブラックマスクが同一の透明基板に形成されている構成の液晶表示素子を例にとって説明したが、カラーフィルタとブラックマスクが異なる透明基板に形成されるような場合等、感光性樹脂膜が一対の透明基板のいずれの基板にも形成される構成の液晶表示素子については、前記一対の透明基板のいずれの基板についても、本発明のように、下位金属酸化膜と上位金属酸化膜を薄膜側に制御して形成する。また、前記金属酸化膜は、前記実施形態のＳｉＯ２  膜に限ることなく、例えば、酸化クロムや酸化チタンであってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レジスト残渣の発生を抑止し、透明導電性膜の断線の発生を防止することで、液晶分子の配向を制御するに十分な電圧を印加して良好な表示を行なうことができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示素子におけるガラス基板の要部断面構成図
【図２】従来の液晶表示素子におけるガラス基板の要部断面構成図
【符号の説明】
１  ガラス基板
２  下位ＳｉＯ２  膜
３  感光性樹脂膜
４  上位ＳｉＯ２  膜
５  ＩＴＯ膜
６  レジスト残渣
【図１】
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【図２】
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