(57)【要約】【課題】柔軟性があり、損傷しにくい液晶表示装置を提供する。【解決手段】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。【選択図】図４
2017134329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項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ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項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／℃以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項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％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項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ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項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２０〜１０００ｎｍの厚さを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項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ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項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ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項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、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項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を封入する工程と、
を具備することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項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、前記シランパップリング材の粘着力は０.０１〜１Ｎ/ｃｍであることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項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は、Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌｉｎｇ （ＯＤＦ）により封入されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記高分子分散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、
をさらに備えることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１つに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記高分子分散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、
をさらに備えることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１つに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項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ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１つに液晶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、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、特許文献１）。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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−８２０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。
【図２】前記液晶表示装置における画素の回路図である。
【図３】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】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】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】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】実施形態におけるＴＦＴフィルム基板の断面図である。
【図８】実施形態におけるＣＯＭフィルム基板の断面図である。
【図９】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
以下に、実施形態の液晶表示装置について説明する。
【００１３】
［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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
［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。
【００２４】
［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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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層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。
【００２８】
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１００Å以上１０００Å以下である。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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）、又はこれらのいずれかを含む合金が用いられる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
［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「ＸＥＮＯＮＭＡＸ」（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
［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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
［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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
［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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
［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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
［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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
［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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
［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。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
１０…液晶表示装置、１０Ａ…セル、１１…液晶表示パネル、１２…走査ドライバ（走査線駆動回路）、１３…信号ドライバ（信号線駆動回路）、１４…共通電圧供給回路、１５…制御回路、１６…画素、１７…スイッチング素子（例えばＴＦＴ）、１７Ａ…半導体層、１７Ｂ…ドレイン電極、１７Ｃ…ソース電極、２０…コンタクトホール、３０…ＣＯＭフィルム基板（対向基板）、３１…共通電極、３２…液晶層、３３…ＴＦＴフィルム基板、３４…蓄積容量電極、３５…反射膜、３６…絶縁膜、３７…コンタクトプラグ、３８…電極、３９…画素電極、３９Ａ…コンタクトプラグ、４１…絶縁膜、４２…ゲート絶縁膜、４３…絶縁膜、５０，５１…シランカップリング材、５２，６１…ガラス基板。
【図１】
2017134329.tif 000003
【図２】
2017134329.tif 000004
【図３】
2017134329.tif 000005
【図４】
2017134329.tif 000006
【図５】
2017134329.tif 000007
【図６】
2017134329.tif 000008
【図７】
2017134329.tif 000009
【図８】
2017134329.tif 000010
【図９】
2017134329.tif 000011
【図１０】
2017134329.tif 000012
【図１１】
2017134329.tif 000013
【図１２】
2017134329.tif 000014
【図１３】
2017134329.tif 000015
【図１４】
2017134329.tif 000016
【図１５】
2017134329.tif 000017
【図１６】
2017134329.tif 000018
【図１７】
2017134329.tif 000019
【図１８】
2017134329.tif 000020
【図１９】
2017134329.tif 000021
【図２０】
2017134329.tif 000022
【図２１】
2017134329.tif 000023
【図２２】
2017134329.tif 000024
【図２３】
2017134329.tif 000025