(57)【要約】【課題】液晶を封入したカラーフィルタ基板に、加熱による液晶の劣化を抑えながら、タッチセンサの電極を形成する。【解決手段】カラーフィルタ層、透明基板、硬化樹脂層、および電極層をこの順に備え、前記硬化樹脂層が感光性樹脂層を光照射して硬化させることにより形成されたものであり、前記電極層が、実質的にバルクの金属または導電性金属酸化物から形成されている、電極付きカラーフィルタ基板である。【選択図】図１
2016138985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタ層、透明基板、硬化樹脂層、および電極層をこの順に備え、
前記硬化樹脂層が感光性樹脂層を光照射して硬化させることにより形成されたものであり、
前記硬化樹脂層および前記電極層が平面視で実質的に同一の所定のパターンを有し、
前記電極層が、実質的にバルクの金属または導電性金属酸化物から形成されている、電極付きカラーフィルタ基板。
【請求項２】
前記電極層が、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、チタン、モリブデン、インジウム、錫、ニオブ、およびこれらの酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されている、請求項１に記載の電極付きカラーフィルタ基板。
【請求項３】
前記電極層が、０．０１Ω／□以上１０Ω／□以下の抵抗率を有する、請求項１または２に記載の電極付きカラーフィルタ基板。
【請求項４】
前記硬化樹脂層および前記電極層が平面視で実質的に同一の所定のパターンを有し、前記順に続いて更なる硬化樹脂層および更なる電極層を備え、前記更なる硬化樹脂層および前記更なる電極層が実質的に同一の更なる所定のパターンを有していて、前記更なる所定のパターンが前記所定のパターンと交差している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電極付きカラーフィルタ基板。
【請求項５】
前記電極層が、タッチ位置の検出をするタッチセンサの構成要素の一部である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電極付きカラーフィルタ基板。
【請求項６】
前記電極層の上面に反射防止機能または黒色化機能を有する黒化層が形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電極付きカラーフィルタ基板。
【請求項７】
前記電極層の上面に透明絶縁層が形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電極付きカラーフィルタ基板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電極付きカラーフィルタ基板を用いた表示装置。
【請求項９】
カラーフィルタ層、透明基板、感光性樹脂層、および電極前駆体層を、この順に積層した積層体を準備する工程と、
前記電極前駆体層の側からフォトマスクを介して前記感光性樹脂層を光照射する工程と、
前記電極前駆体層を導電性処理する工程と、
前記感光性樹脂層を現像する工程と、を含み
前記電極前駆体層が、粒子径１００ｎｍ以下の金属ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、または、金属錯体を含有する、電極付きカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１０】
前記導電性処理が、前記光照射の光エネルギーによって行われていて、前記光照射する工程および前記導電性処理する工程が同時に行われる、請求項９に記載の電極付きカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１１】
前記導電性処理が、熱処理または更なる光照射によって行われる、請求項９に記載の電極付きカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１２】
前記金属ナノ粒子が、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、チタン、モリブデン、インジウム、錫、およびニオブからなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されている、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記金属酸化物ナノ粒子が、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、チタン、モリブデン、インジウム、錫、およびニオブからなる群から選ばれる少なくとも１種の酸化物から形成されている、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記金属錯体が、金錯体、銀錯体、銅錯体からなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１５】
請求項９〜１４のいずれか１項に記載の電極付きカラーフィルタ基板の製造方法を含む、表示装置の製造方法であって、
前記カラーフィルタ層の前記透明基板と反対側の面に、ＴＦＴ基板が予め貼り合わされており、
前記導電性処理する工程により電極層を形成し、前記電極層をタッチセンサの駆動回路に電気的に接続する工程を更に含む、表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極付きカラーフィルタ基板、これを用いた表示装置、およびこれらの製造方法に関する。好適には、本発明は、静電容量方式で動作するタッチセンサが一体となった電極付きカラーフィルタ基板、これを用いた表示装置、およびこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な電子機器のディスプレイ上に、入力デバイスとして透明なタッチパネルが用いられている。タッチパネルの方式としては、抵抗膜式、静電容量式などが挙げられる。抵抗膜式では上下の電極が接触することでタッチ位置を検出する。また静電容量式では指先などが触れた際の表面の静電容量の変化でタッチ位置を検出する。
【０００３】
静電容量式タッチパネルのセンサーはＰＥＴフィルムなどの樹脂基板やガラス基板に電極パターンとして作製し、ディスプレイ構造の外側に配置されるアウトセル構造が一般的に用いられている。（特許文献１）
【０００４】
一方、近年ではタッチセンサをディスプレイ構造に組み込むインセル構造やオンセル構造が採用され始めており、タッチセンサ付きディスプレイをより薄型・軽量化する取り組みがなされている。（特許文献２、特許文献３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７８７５８号公報
【特許文献２】特許第４８１６６６８号
【特許文献３】特許第４５８４３４２号
【特許文献４】特開平６−２７３９３６号公報
【特許文献５】特開平１０−９８２６６号公報
【特許文献６】特開２００３−１２２００４号公報
【特許文献７】特開昭４８−８９００３号公報
【特許文献８】特開昭６０−３６２５号公報
【特許文献９】特開昭６３−２７８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、インセル構造はディプレイ表示の駆動回路であるＴＦＴ基板にタッチセンサの回路を組み込む必要があり、従来から設計やプロセスの煩雑さとそれに伴う良品収率の悪化が伴うことが指摘されていた。またオンセル構造は、特に液晶ディスプレイの場合、液晶を封入したセルの状態でタッチセンサを形成するため、熱などのプロセス条件による液晶へのダメージを考慮したプロセス設計に課題があった。
【０００７】
特に、電極付きカラーフィルタ基板においては、電極層の抵抗率を更に低下させることが求められる。また、電極付きカラーフィルタ基板においては、全体の膜厚を更に小さく（薄く）することが求められる。更に、電極付きカラーフィルタ基板の電極層は、用途に応じて様々な種類の金属元素を利用可能であることが好ましい。
【０００８】
本発明は、歩留まり良く、安定に動作し、様々なディスプレイ設計に対応する汎用性を備えた電極付きカラーフィルタ基板、これを用いた表示装置、およびこれらの製造方法を提供するものである。好適には、本発明は、タッチセンサが一体化したディスプレイの作製にあたり、上記のような従来技術の課題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題を解決するための手段の一例は、カラーフィルタ層、透明基板、硬化樹脂層、および電極層をこの順に備え、
前記硬化樹脂層が感光性樹脂層を光照射して硬化させることにより形成されたものであり、
前記硬化樹脂層および前記電極層が平面視で実質的に同一の所定のパターンを有し、
前記電極層が、実質的にバルクの金属または導電性金属酸化物から形成されている、電極付きカラーフィルタ基板である。
【００１０】
ここで、前記電極層が、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、チタン、モリブデン、インジウム、錫、ニオブ、およびこれらの酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、前記電極層が、０．０１Ω／□以上１０Ω／□以下の抵抗率を有することが好ましい。
【００１２】
また、前記硬化樹脂層および前記電極層が平面視で実質的に同一の所定のパターンを有し、前記順に続いて更なる硬化樹脂層および更なる電極層を備え、前記更なる硬化樹脂層および前記更なる電極層が実質的に同一の更なる所定のパターンを有していて、前記更なる所定のパターンが前記所定のパターンと交差していてもよい。
【００１３】
また、前記電極層が、タッチ位置の検出をするタッチセンサの構成要素の一部であってよい。
【００１４】
また、前記電極層の上面に反射防止機能または黒色化機能を有する黒化層が形成されていてもよい。
【００１５】
また、前記電極層の上面に透明絶縁層が形成されていてもよい。
【００１６】
本発明の課題を解決するための手段の別の例は、前述の電極付きカラーフィルタ基板を用いた表示装置である。
【００１７】
本発明の課題を解決するための手段の更に別の例は、カラーフィルタ層、透明基板、感光性樹脂層、および電極前駆体層を、この順に積層した積層体を準備する工程と、
前記電極前駆体層の側からフォトマスクを介して前記感光性樹脂層を光照射する工程と、
前記電極前駆体層を導電性処理する工程と、
前記感光性樹脂層を現像する工程と、を含み
前記電極前駆体層が、粒子径１００ｎｍ以下の金属ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、または、金属錯体を含有する、電極付きカラーフィルタ基板の製造方法である。
【００１８】
ここで、前記導電性処理が、前記光照射の光エネルギーによって行われていて、前記光照射する工程および前記導電性処理する工程が同時に行われることが好ましい。
【００１９】
あるいは、前記導電性処理が、熱処理または更なる光照射によって行われてもよい。
【００２０】
また、前記金属ナノ粒子が、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、チタン、モリブデン、インジウム、錫、およびニオブからなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されていることが好ましい。
【００２１】
また、前記金属酸化物ナノ粒子が、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、チタン、モリブデン、インジウム、錫、およびニオブからなる群から選ばれる少なくとも１種の酸化物から形成されていることが好ましい。
【００２２】
また、前記金属錯体が、金錯体、銀錯体、銅錯体からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００２３】
本発明の課題を解決するための手段の更に別の例は、前述の電極付きカラーフィルタ基板の製造方法を含む、表示装置の製造方法であって、
前記カラーフィルタ層の前記透明基板と反対側の面に、ＴＦＴ基板が予め貼り合わされており、
前記導電性処理する工程により電極層を形成し、前記電極層をタッチセンサの駆動回路に電気的に接続する工程を更に含む、表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、歩留まり良く、安定に動作し、様々なディスプレイ設計に対応する汎用性を備えた電極付きカラーフィルタ基板、これを用いた表示装置、およびこれらの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の電極付きカラーフィルタ基板の模式的な部分縦断面図の一例を示す。
【図２】フォトマスクの側から感光性樹脂層を光照射する工程を示す模式的な部分断面図の一例を示す。
【図３】本発明の電極付きカラーフィルタ基板の模式的な部分縦断面図の別の例を示す。
【図４】本発明の電極付きカラーフィルタ基板の電極形状を示す模式的な部分上面図の一例を示す。
【図５】本発明の電極付きカラーフィルタ基板の電極形状を示す模式的な部分上面図の別の例を示す。
【図６】本発明の電極付きカラーフィルタ基板を用いた表示装置の模式的な部分縦断面図の一例を示す。
【図７】本発明の電極付きカラーフィルタ基板を用いた表示装置の模式的な部分縦断面図の別の例を示す。
【図８】本発明の電極付きカラーフィルタ基板を用いた有機ＥＬディスプレイの模式的な部分縦断面図の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に記載する実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などを加えることも可能である。例えば、本発明は、以下に記載された任意の２層間に更なる追加の層を設けた形態を含む。
【００２７】
図１は、本発明の電極付きカラーフィルタ基板の模式的な部分縦断面図の一例を示す。図１に示された電極付きカラーフィルタ基板１０は、カラーフィルタ層１１、透明基板１２、硬化樹脂層１３、および電極層１４をこの順に備えている。
【００２８】
透明基板１２として、ガラスまたはプラスチックフィルムを用いることができる。透明基板１２は、成膜工程および後工程において十分な強度があり、優れた透明性を有し、表面の平滑性が良好であれば特に限定されない。ガラスとしてはディスプレイ用途の無アルカリガラスが好適に使用され、プラスチックフィルムとしては例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリアリレートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、ポリイミドフィルムなどが挙げられる。また、透明基板１２は、典型的には表示装置のカラーフィルタに用いられるため、高い透明性を有することが必要で、全光透過率が８５％以上のものが好適に使用される。透明基板１２は、各層との密着性を改善するため、前処理としてコロナ処理、低温プラズマ処理、イオンボンバード処理、薬品処理などを施してもよい。
【００２９】
透明基板１２の一方面上には、カラーフィルタ層１１が形成されている。カラーフィルタ層１１は、典型的には、ブラックマトリクスと、赤、緑および青色の各色の着色層とを少なくとも含む層をいう。カラーフィルタ層１１は、スピンコート、スピンレスコート、インクジェット等の方式で着色感光性インキを塗工した後、露光、焼成すること等から形成することができる。更にブラックマトリクスおよび着色層を覆うように透明電極が形成されていてもよい。着色層は、例えば各色の顔料を分散させた厚み０．５〜３．０μｍのアクリル系樹脂よりなる。ブラックマトリクスは、例えば黒色顔料を分散させた厚み０．５〜３．０μｍのアクリル系樹脂や、厚み１０〜２００ｎｍの金属膜により形成される。カラーフィルタ層には、黄色、シアン、マゼンダ、あるいは白色（無色）層を用いても良い。透明電極は、例えば厚み１０〜２００ｎｍのＩＴＯよりなる。また、カラーフィルタ層１１上には、平坦化や保護を目的に透明樹脂層を形成してもよい。
【００３０】
透明基板１２の他方面上には、硬化樹脂層１３が形成されている。硬化樹脂層１３は、後述の感光性樹脂層（未露光感光性樹脂層ともいう）１３ｘを露光して硬化させた層である。感光性樹脂層１３ｘは、ネガ型感光性樹脂としても良いし、ポジ型感光性樹脂としても良い。ネガ型感光性樹脂は、一般的に、バインダーとなる樹脂材料、光重合性材料、光重合開始剤を少なくとも含有する材料から構成されるが、特に限定されない。ネガ型感光性樹脂として、例えば特許文献４〜６に記載の材料を用いることができる。また、ポジ型感光性樹脂は、一般的に、アルカリ可溶性樹脂材料、光酸発生材料、酸分解性官能基含有化合物等を含有する材料から形成されるが、特に限定されない。ポジ型感光性樹脂として、例えば特許文献７〜９に記載の材料を用いることができる。
【００３１】
感光性樹脂層１３ｘは、ダイコーター、カーテンフローコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター、スピンコーター、マイクログラビアコーターなどの公知の塗布方法で上記材料を塗布した後、乾燥することで形成できる。感光性樹脂層１３ｘの膜厚は、０．１μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましく、例えば５μｍであるがこの限りではない。感光性樹脂層１３ｘは、硬化前後でほとんど膜厚の変化はないため、以後硬化後の膜厚で記載することとする。膜厚が２５μｍ以下であると高精細パターン形成が容易となり、膜厚が０．１μｍ以上であると形成ムラ等の外観上の歪みが発生せず、また隣接する層との十分な密着性を示すという効果が得られる。感光性樹脂層１３ｘは、フォトマスク１５を介した光照射により、現像液に可溶な部分と不溶な部分ができる。感光性樹脂層１３ｘの現像液に可溶な部分は現像により溶解して、不溶な部分からなる硬化樹脂層１３のパターンを形成できる。現像液は感光性樹脂層１３ｘまたはその材料の種類により適宜選択でき、一般的にアルカリ水溶液または有機溶剤とすることができる。
【００３２】
電極層１４は、電極前駆体層１４ｘを導電性処理することにより形成された層である。電極前駆体層１４ｘは、粒子径１００ｎｍ以下、例えば粒子径６０ｎｍの金属ナノ粒子、あるいは金属酸化物ナノ粒子を含有する。ここで粒子径はレーザー回折法で測定された（ＪＩＳ  Ｚ  ８８２５：２０１３に準拠する）平均粒子径である。金属ナノ粒子、あるいは金属酸化物ナノ粒子の粒子径が１００ｎｍ以下であるためカラーフィルタ基板として十分に低抵抗となる。例えば抵抗は０．０１Ω／□以上１０Ω／□以下であり、これは従来の金属ナノワイヤーやカーボンナノチューブ等の抵抗率（１００Ω／□以上５００Ω／□以下）とは明確に異なる。なお、本願において、金属ナノ粒子、あるいは金属酸化物ナノ粒子は、光焼成または熱焼成によりバルクの金属と同等の性質を有し、低抵抗を示す透明電極層として用いることができる。金属ナノ粒子、あるいは金属酸化物ナノ粒子、後述する金属錯体を光焼成または熱焼成により形成した電極層は、部分的に隙間が出来るが、実質的にバルクの金属に似たものとなる。また、金属ナノ粒子、あるいは金属酸化物ナノ粒子は、通常の粒子と比較して、１０μｍ以下の線幅でメッシュ状に形成することにより、光透過性に関して優れるという利点を有する。金属ナノ粒子、あるいは金属酸化物ナノ粒子は、好ましくは金、銀、銅、アルミニウム、鉄、チタン、モリブデン、インジウム、錫、およびニオブからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含む粒子である。金属ナノ粒子、あるいは金属酸化物ナノ粒子の具体例は、銅ナノ粒子、銀ナノ粒子、酸化インジウムスズナノ粒子、チタンナノ粒子等である。
【００３３】
あるいは、電極前駆体層１４ｘは金属錯体を含有する。金属錯体として、例えば金錯体、銀錯体、銅錯体が挙げられる。
【００３４】
電極前駆体層１４ｘは、電極前駆体層１４ｘ越しに感光性樹脂層１３ｘの露光を可能にする程度の光透過性を有する。本発明によれば、透明基板、硬化樹脂層、および電極層をこの順に備えた、極めて低抵抗（例えば０．０１Ω／□以上１０Ω／□以下）の電極付きカラーフィルタ基板を作成できる。通常は、電極前駆体層において粒子の濃度を高くすると光透過性が失われるため、電極前駆体層越しの露光は困難となる。他方で、電極前駆体層において粒子の濃度を低くすると電極層自体の形成が困難となる。なお、ナノワイヤーは凝集させると網目構造を形成するが、高抵抗（例えば１５０Ω／□）を示す。本発明者による１つの知見は、金属ナノ粒子、あるいは金属酸化物ナノ粒子または金属錯体を、光透過性を有する程度に凝集させたもの（一見して濃度の低いもの）とした場合であっても、導電性処理をすることにより極めて低抵抗の電極層として機能させ得ることを見出したことである。
【００３５】
電極前駆体層１４ｘを形成するための電極前駆体層材料として、前記金属ナノ粒子の金属、その酸化物、これらのイオン、またはこれらの錯体等の分散インクまたはペーストを、水溶液や有機溶剤などに溶解あるいは分散させたものを用いることができる。電極前駆体層材料中の金属ナノ粒子、あるいは金属酸化物ナノ粒子の濃度（固形分濃度）は、電極前駆体層材料を基準として１０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下、例えば５０ｗｔ％である。電極前駆体層材料中の金属ナノ粒子、あるいは金属酸化物ナノ粒子の濃度（固形分濃度）は、インクの性状と目標膜厚に応じて適宜選択する。電極前駆体層材料を、ダイコーター、カーテンフローコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター、スピンコーター、マイクログラビアコーターなどの公知の塗布方法で塗布した後、乾燥または加熱することで電極前駆体層１４ｘを形成できる。電極前駆体層１４ｘの膜厚は、固形分濃度と焼成後膜厚によって異なるが、例えば５００ｎｍ以上１０μｍ以下で形成する。電極前駆体層１４ｘの膜厚が５００ｎｍ以上であるため膜の形成がし易くなり、１０μｍ以下であるため応力でクラックが入り難くなる。なお、電極前駆体層１４ｘは塗膜形成時において典型的には非導電性であるため、金属の自由電子による金属光沢を示さず紫外から可視の波長の間で光の透過を示し、このことから電極前駆体層１４ｘ越しに感光性樹脂層１３ｘを感光させ易いという効果が得られる。なお、電極層１４の膜厚は、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下、例えば２００ｎｍである。電極層１４の膜厚が１００ｎｍ以上であると膜の形成がし易いという効果が得られ、３００ｎｍ以下であると応力でクラックが入り難くなるという効果が得られる。
【００３６】
電極層１４は、感光性樹脂層１３ｘを露光・現像しパターン形成した後、あるいは感光性樹脂層１３ｘを露光すると同時に、電極前駆体層１４ｘを例えば導電性に焼成することにより形成される。焼成方法は、電極前駆体層１４ｘの材料や性質に応じて適宜選択できる。熱焼成には熱風オーブン、ＩＲヒータ、ホットプレートなどを用いることができ、光焼成としてはキセノンフラッシュランプを用いることが一般的である。また、薬液処理により導電性を付与しても良い。感光性樹脂層１３ｘを光照射する時は、電極前駆体層１４ｘ越しに光照射するため、電極前駆体層１４ｘは感光性樹脂層１３ｘの感応波長域の光を有る程度透過するように形成すると良い。
【００３７】
硬化樹脂層１３および電極層１４を形成するために、例えばカラーフィルタ層１１を形成した透明基板１２に感光性樹脂層１３ｘおよび電極前駆体層１４ｘを形成する。この場合、まず感光性樹脂層１３ｘと電極前駆体層１４ｘとを、透明基板１２のカラーフィルタ層１１を形成していない面に形成することから始める。透明基板１２上に感光性樹脂層１３ｘ、電極前駆体層１４ｘの順に形成しても良いし、図示しない支持フィルム基材上に電極前駆体層１４ｘ、感光性樹脂層１３ｘの順に形成したものを準備し、これをラミネータ等を用いて透明基板１２に貼り合わせた後、前記支持フィルム基材を剥がすことで形成しても良い。
【００３８】
支持フィルム基材に電極前駆体層１４ｘと感光性樹脂層１３ｘとを形成する場合、例えば透明基板１２のカラーフィルタ層１１を形成していない面に電極前駆体層１４ｘと感光性樹脂層１３ｘとを貼り合わせる。支持フィルム基材としては、離型性の良いフィルムであれば特に限定するものではなく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などのフィルム基材に離型性を付与するためのシリコーン系材料やフッ素系材料を含有する樹脂を薄膜で形成したものが好適に用いられる。支持フィルム基材の表面に凹凸があると剥離後の感光性樹脂層１３ｘに凹凸跡が転写されたり、支持フィルム基材の剥離に不良が生じるなどの問題が発生したりする場合があるため、表面は平滑であることが好ましい。
【００３９】
硬化樹脂層１３および電極層１４は、耐熱性に応じて、予めカラーフィルタ基板（カラーフィルタ層１１および透明基板１２の積層体）に形成してからディスプレイ作製しても良いし、ディスプレイを作製してからカラーフィルタ基板の裏面（前記積層体の透明基板１２側の面）に形成しても良い。後者のプロセスを用いる場合、セル化したディスプレイにおけるカラーフィルタ基板のガラス（透明基板１２）およびＴＦＴ基板となるガラスの両面をフッ酸等の薬液で溶解することにより薄型化することが可能である。硬化樹脂層１３および電極層１４は、カラーフィルタ層１１を形成した透明基板１２をＴＦＴ基板と貼り合わせてセル化した表示装置に形成しても良い。
【００４０】
透明基板１２上に形成された感光性樹脂層１３ｘおよび電極前駆体層１４ｘは、図２において矢印Ｐで示すように、フォトマスク１５を介した光照射が行われる。フォトマスク１５の形成は従来公知の方法を採用できる。図２においては、カラーフィルタ層１１、透明基板１２、感光性樹脂層１３ｘ、および電極前駆体層１４ｘをこの順に積層した積層体１０ｘに対し、フォトマスク１５を介した光照射を行う例が示されている。光照射は、感光性樹脂層１３ｘの光重合開始剤や光酸発生材料などが感応する光波長を照射できる光源を用いて行い、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプなどを用いることができる。光照射のエネルギーは、１０００ｍＪ／ｃｍ2以上８０００ｍＪ／ｃｍ2以下、例えば４０００ｍＪ／ｃｍ2である。光照射のエネルギーが１０００ｍＪ／ｃｍ2以上であると感光性樹脂層１３ｘの露光と電極前駆体層１４ｘの光焼成による導電化が十分に促進されるという効果が得られ、８０００ｍＪ／ｃｍ2以下であると導電化した電極層１４の酸化や、下地への熱の影響を抑えることができるという効果が得られる。光照射後、硬化樹脂層１３の溶解部を現像液で現像することにより、硬化樹脂層１３上に電極前駆体層１４ｘまたは電極層１４が形成されたパターンを作製することができる。
【００４１】
パターンを作製した後に、電極前駆体層１４ｘは、キセノンフラッシュなどによる光焼成や熱風オーブンやＩＲヒータなどによる熱焼成により導電化し、電極層４としても良い。あるいは、前記したパターニング前の感光性樹脂層１３ｘおよび電極前駆体層１４ｘにフォトマスクを介して光照射する際に、キセノンフラッシュなどの光焼成可能な光照射装置を用いることにより感光性樹脂層１３ｘの露光と電極前駆体層１４ｘの光焼成を同時に行うことで、電極前駆体層１４ｘを導電性のある電極層４としてもよい。典型的には、硬化樹脂層１３および電極層１４は、平面視で実質的に同一の所定のパターンを有し、電極層１４は、硬化樹脂層１３のパターンの凸部上に形成されている。なお、本願において硬化樹脂層および電極層が平面視で実質的に同一の所定のパターンを有するとは、硬化樹脂層および電極層が横断面形状に関して実質的に同一の所定のパターンを有することの意味を含み、あるいは、電極層の所定のパターンの表面形状が硬化樹脂層の所定のパターンの表面形状と実質的に同一であることの意味を含む。ここで実質的に同一とは、層またはパターン形成時における誤差等により生じた相違も同一に含まれる主旨である。
【００４２】
図３は、本発明の電極付きカラーフィルタ基板の模式的な部分縦断面図の別の例を示す。以下の図において、図１の部材と共通または類似する部材には同じ符号を付与またはＡの符号を追加し、その説明を省略する。図３に示された例においては、透明基材１２上に硬化樹脂層１３および電極層１４を形成した後、更なる硬化樹脂層２３および更なる電極層２４が形成されている。更なる硬化樹脂層２３および更なる電極層２４の形成方法は、それぞれ硬化樹脂層１３および電極層１４と同様に行うことができる。また、図３に示した電極付きカラーフィルタ基板２０に形成された電極は、一方向に形成された電極層１４と、これと交差する方向に形成された更なる電極層２４とを対にして、静電容量式タッチセンサの電極として用いることができる。この場合、電極層１４および更なる電極層２４は、平面視で擬似ダイヤモンドパターンとすることができる。擬似ダイヤモンドパターン内部は細線状の電極により構成され、細線幅を５μｍ以下とすることで光透過性のある電極パターンとすることができる。
【００４３】
以上のとおり作製した電極付きカラーフィルタ基板１０または２０は、１枚のガラス基板上に複数面付けしていてもよい。この場合、電極付きカラーフィルタ基板１０、またはこれとＴＦＴ基板３０とを貼り合せた状態のものを断裁して個片化することで、効率的に複数製造することができる。個片化の手法としては、ダイヤカッタースクライブ加工、ダイシング加工、ウォータージェット加工、エッチング加工、レーザー加工等が挙げられる。個片化後、電極層１４または電極層２４に接続された配線を、異方導電接着剤（ＡＣＦ）およびプリント基板（ＦＰＣ）を介して駆動ＩＣ等に接続し、静電容量式タッチパネルとして動作させることができる。この時、電極層１４または電極層２４から引き出された配線にはＡＣＦを介してＦＰＣが熱圧着され、ＦＰＣはタッチセンサの駆動ＩＣに接続される。ＴＦＴ基板３０は、駆動ＩＣおよびＦＰＣと接続されて駆動回路と接続される。
【００４４】
図１に示した電極付きカラーフィルタ基板１０を表示装置の一構成要素として用いた時に、電極層１４を他の層に形成された電極（図示省略）と対にして静電容量式タッチセンサとして用いることができる。この際、電極層１４の平面図は例えば図４に示したような擬似矩形パターンを利用することができる。この擬似矩形パターンを細線状の電極層１４で構成し、細線幅を例えば５μｍ以下とすることで光透過性のある電極パターンとすることができる。図４に示した電極層１４は、端部から延長された配線部を介して駆動回路に接続され（図示省略）、前記した他の層に形成された電極との間で容量を形成し、静電容量式タッチセンサとして機能する。前記他の層に形成された電極は、例えばＴＦＴ基板上のＴＦＴ回路内部、カラーフィルタ基板上のカラーフィルタ内部、あるいはカバーガラス上、偏光板上など適宜選択して形成できる。
【００４５】
図５は、本発明の電極付きカラーフィルタ基板の電極形状を示す模式的な部分上面図の別の例を示す。図５に示した電極層１４Ａおよび更なる電極層２４Ａは、端部から延長された配線部を介して駆動回路に接続され、静電容量式タッチセンサとして機能する。
【００４６】
本発明の電極付きカラーフィルタ基板を有する表示装置としては、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパー、ＭＥＭＳディスプレイ、反射型または半透過型液晶ディスプレイなどが挙げられる。
【００４７】
液晶層を有する表示装置の例としては、図６または図７に示したような構造を有するものが挙げられる。表示装置１００においては、電極付きカラーフィルタ基板１０とＴＦＴ基板３０との間に液晶層４０が形成されており、表示装置２００においては、電極付きカラーフィルタ基板２０とＴＦＴ基板３０との間に液晶層４０が形成されている。電極付きカラーフィルタ基板２０の液晶層４０と反対側の面に、偏光板５０およびカバーガラス７０が順に形成されている。ＴＦＴ基板３０の液晶層４０と反対側の面に、偏光板５０およびバックライト６０が順に形成されている。
【００４８】
ＴＦＴ基板３０には、複数の走査線が一定間隔を隔てて形成されている。また、走査線の上には、複数の信号線が一定間隔を隔てて形成されている。走査線と信号線とは、絶縁膜を介して交差するよう配置されている。そして、走査線と信号線との交差点の近傍にスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が配置される。このＴＦＴを介して、画素電極に信号線から表示信号が供給される。画素電極は、例えばＩＴＯなどの透明導電膜から形成される。液晶表示素子の表示領域は複数の画素により構成される。表示領域は通常、矩形に近い形状で形成される。さらに、表示素子には、表示領域を囲むように設けられた額縁領域が配置される。
【００４９】
液晶層４０は、公知の材料を用いて形成でき、電極付きカラーフィルタ基板１０または２０とＴＦＴ基板３０との間に封入される。この際、電極付きカラーフィルタ基板１０また２０のカラーフィルタ層１１およびＴＦＴ基板３０の表面に対してフレキソ印刷等の方法により配向膜を形成し、ラビング処理を行った後に液晶層４０を封入することで、液晶分子を一定方向に配列することができる。
【００５０】
液晶セルの両面に配置される偏光板５０は、それぞれほぼ直交する方向に吸収軸を有している。液晶によって制御された直線偏光の向きによって各画素の点灯、グレースケール、消灯が決定される。
【００５１】
バックライト６０は、反視認（背面）側の偏光板５０に接着材などにより取り付けられている。バックライト６０は、偏光板５０に対して面状の光を照射する。バックライト６０としては、例えば、光源、導光板、プリズムシートなどを備えた一般的な構成のものを用いる。
【００５２】
カバーガラス７０は、視認側の偏光板５０の四辺またはディスプレイ筐体の四辺に両面テープなどにより接着しても良いし、透明光学粘着を用いて液晶ディスプレイの表示部を含めた全面を貼り合せても良い。カバーガラス７０は、化学強化したガラスや透明樹脂により形成される。これにより、表示装置１００あるいは２００が完成する。
【００５３】
表示装置１００、２００を製造する際には、例えば電極付きカラーフィルタ基板１０または２０、ＴＦＴ基板３０、および液晶層４０とから形成された液晶セルを偏光板層５０で挟み込む。その後、裏面にバックライト６０、表示面にカバーガラス７０を配置することで、表示装置１００または２００、すなわち静電容量式タッチセンサ一体型の液晶ディスプレイを提供することができる。
【００５４】
有機ＥＬディスプレイの構造としては、図８に示した例が挙げられる。ガラス上にＴＦＴを形成したＴＦＴ基板３０に対し、白色有機発光層８０を形成する。このように、透明な上部電極層を形成することで、有機ＥＬ発光素子構造を形成する。その後、水分吸収能を有する封止剤を介して、電極付きカラーフィルタ基板２０を貼り合わせる。こうして静電容量式タッチセンサとカラーフィルタ、封止ガラスを兼ねた層を形成することで有機ＥＬディスプレイ３００が得られる。白色有機発光層８０は、正孔輸送層、正孔注入層、発光層、電子注入層、電子輸送層等からなり、公知の材料を用いて形成することができる。
【００５５】
［実施例］
以下、具体的な実施例によって本発明を詳細に説明する。実施例は説明を目的としたもので、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００５６】
＜実施例１＞
図７の表示装置２００に対応する表示装置を作製した。
【００５７】
透明基板としてアルミノ珪酸ガラスを使用し、一方面上に、黒色感光性着色組成物をスピンコーターにて塗布し、ホットプレートにて１００℃で５分間乾燥を行い、塗膜を乾燥させた。その後、光源として高圧水銀ランプを用いて１００ｍＪ／ｃｍ2で所望する開口部を有するフォトマスクを介して露光を実施した後、０．２質量％の炭酸水素ナトリウム水溶液にて、３０秒間シャワー現像を実施した。水洗後、熱風循環式オーブンにて２３０℃で３０分間加熱処理を実施して、ブラックマトリクスパターンを形成した。その後、感光性着色組成物の種類を変更した以外は同様に、赤色、緑色、青色パターンを順次形成し、カラーフィルタ層を形成して、透明基板とカラーフィルタ層とを含むカラーフィルタ基板を形成した。
【００５８】
続いて、カラーフィルタ基板のカラーフィルタ層およびＴＦＴ回路が形成されたＴＦＴ基板の表面に対して印刷により配向膜を形成した後、２３０℃で焼成し、その後ラビング処理を行った。その後、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板をシール材により貼り合せ、上記隙間に液晶材料を注入して液晶層を形成した。
【００５９】
次に、透明基板のカラーフィルタ層を形成していない面に、感光性樹脂層および電極前駆体層を形成した。感光性樹脂層および電極前駆体層は、あらかじめ支持フィルム基材に形成したものをラミネータで貼り合わせることで形成した。支持フィルム基材として、シリコーン樹脂を２００ｎｍ厚程度で形成したＰＥＴフィルムを用意し、シリコーン樹脂面に平均粒子径６０ｎｍである銅ナノ粒子を塗布・乾燥することで１５０ｎｍ厚で形成した。銅ナノ粒子は固形分濃度５０ｗｔ％のアルコール系分散インクを用いて、スリットダイコートにより塗工し、１２０℃で乾燥した。続いて、感光性樹脂材料（東京応化工業株式会社製）を５μｍ厚で塗工した。得られた感光性樹脂材料にはＰＥＴフィルムをカバーフィルムとして貼り合わせた。
【００６０】
透明基板のカラーフィルタ層を形成していない面に、上記あらかじめ支持フィルム基材に形成した銅ナノ粒子、感光性樹脂材料積層体をカバーフィルムを剥離した後に貼り合わせ、フォトマスクを介して高圧水銀ランプを用いて４０００ｍＪ／ｃｍ2で光照射し、光照射した部分の感光性樹脂層を硬化させた。続いて０．２質量％の炭酸水素ナトリウム水溶液にて、３０秒間シャワー現像を実施し、水洗後、熱風オーブンにて１２０℃で３０分間加熱処理を実施することで、銅ナノ粒子を導電性のある電極層として形成した。この時、電極層の平面図は図４に示したようなメッシュ構造でダイヤモンド形状に形成され、メッシュ構造の線幅は４μｍ、線間距離は２５０μｍであった。
【００６１】
続いて、同様の方法で更なる感光性樹脂層および更なる電極前駆体層を形成した。電極層および更なる電極層の平面図は図５に示したようなメッシュ構造で、更なる電極層のダイヤモンド形状が、電極層のダイヤモンド形状と重ならないように、１２０μｍの距離を開けて配置した。更なる電極層のメッシュ構造の線幅および線間距離は、電極層のものと同様とした。
【００６２】
さらに、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を用い、ＦＰＣの端子と、電極層および更なる電極層に接続された配線とをＡＣＦを介して電気的に接続して、タッチセンサ駆動ＩＣを接続した。また、ＴＦＴ基板の端部においても、ＦＰＣと液晶駆動ＩＣを接続した。続いて、電極付きカラーフィルタ基板の更なる電極層の上面とＴＦＴ基盤の下面に偏光板を、それぞれ粘着材を用いて貼り付けた。さらに、反視認（背面）側の偏光板にバックライトを取り付け、視認側（上面）偏光板の上にカバーガラスとして化学強化ガラスを光学粘着剤を用いて貼り合わせた。以上により静電容量式タッチセンサ一体化の液晶ディスプレイを作製し、表示は良好でタッチセンサを良好に動作させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の電極付きカラーフィルタ基板は、例えばカラーフィルタを用いる液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイと、静電容量式タッチセンサとが一体化したタッチパネルディスプレイとして用いることができ、更にスマートフォンやタブレット、ノートＰＣなどのディスプレイとユーザーインターフェースとして利用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０、１０Ａ、２０、２０Ａ…電極付きカラーフィルタ基板
１１…カラーフィルタ層
１２、１２Ａ…透明基板
１３…硬化樹脂層
１３ｘ…感光性樹脂層（第１の感光性樹脂層）
１４、１４Ａ…電極層（第１の電極層）
１４ｘ…電極前駆体層（第１の電極前駆体層）
１５…フォトマスク
２３…更なる硬化樹脂層（第２の硬化樹脂層）
２４、２４Ａ…更なる電極層（第２の電極層）
３０…ＴＦＴ基板
４０…液晶層
５０…偏光板
６０…バックライト
７０…カバーレンズ
８０…白色有機発光層
１００、２００…表示装置
３００…有機ＥＬディスプレイ
【図１】
2016138985.tif 000003
【図２】
2016138985.tif 000004
【図３】
2016138985.tif 000005
【図４】
2016138985.tif 000006
【図５】
2016138985.tif 000007
【図６】
2016138985.tif 000008
【図７】
2016138985.tif 000009
【図８】
2016138985.tif 000010