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WO2013080495A1 - 表示装置用基板およびそれを備えた表示装置 - Google Patents

表示装置用基板およびそれを備えた表示装置

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Publication number
WO2013080495A1
WO2013080495A1 PCT/JP2012/007488 JP2012007488W WO2013080495A1 WO 2013080495 A1 WO2013080495 A1 WO 2013080495A1 JP 2012007488 W JP2012007488 W JP 2012007488W WO 2013080495 A1 WO2013080495 A1 WO 2013080495A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
display device
plastic substrate
polyimide resin
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/007488
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
福島　康守
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to US14/360,688 priority Critical patent/US20140320777A1/en
Publication of WO2013080495A1 publication Critical patent/WO2013080495A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133305—Flexible substrates, e.g. plastics, organic film
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136277—Active matrix addressed cells formed on a semiconductor substrate, e.g. of silicon
    • G—PHYSICS
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    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/40—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
    • H—ELECTRICITY
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    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D86/40—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
    • H10D86/60—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs wherein the TFTs are in active matrices

Definitions

  • the present invention relates to a substrate for a display device such as a TFT substrate provided with a plastic substrate.
  • a display device for example, a pair of substrates (that is, a TFT (Thin Film Transistor) substrate and a CF (Color Filter) substrate) disposed opposite to each other and a liquid crystal provided between the pair of substrates.
  • a liquid crystal display device having a layer has been proposed.
  • the TFT substrate includes a flexible plastic substrate formed of polyimide resin or the like, and a display element layer provided on the plastic substrate and having a TFT as a switching element.
  • the CF substrate includes the above-described plastic substrate and a CF element layer provided on the plastic substrate.
  • a plastic substrate is formed on a glass substrate which is a support substrate.
  • a TFT substrate having a display element layer formed on a plastic substrate and a CF substrate having a CF element layer formed on the plastic substrate are manufactured. And after bonding together a TFT substrate and CF substrate, it manufactures by irradiating a laser beam from the back surface of a glass substrate, and peeling a glass substrate (for example, refer patent document 1).
  • high-temperature (about 300 ° C.) processing is performed in a process of forming a plastic substrate on a glass substrate and a process of forming a gate insulating film or a semiconductor layer in a display element layer. Need to do.
  • the glass substrate and the plastic substrate formed of the polyimide film formed on the glass substrate each have a different linear expansion coefficient. Therefore, due to the difference in stretchability, the glass substrate on which the plastic substrate is formed Warpage and undulation occur. If the deformation of the glass substrate, such as warping or undulation, increases, the handling of the substrate is extremely reduced in each step of forming the display element layer, resulting in inconvenience such as breakage of the substrate. There was a problem that the performance decreased.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and can effectively suppress the occurrence of deformation such as warpage and undulation of the support substrate on which the plastic substrate is formed, and the productivity of the TFT substrate. It is an object of the present invention to provide a display device substrate and a display device using the same.
  • a display device substrate is a display device substrate including a flexible plastic substrate and a display element layer formed on the plastic substrate and having a switching element.
  • the thickness of the plastic substrate is 5 to 20 ⁇ m
  • the thickness [ ⁇ m] of the plastic substrate is T
  • the coefficient of linear expansion [ppm / K] of the resin forming the plastic substrate is S
  • the elastic modulus [GPa] of the resin is D
  • the following formula (1) is established.
  • the resin may be a polyimide resin.
  • the plastic substrate can be formed from a polyimide resin having excellent heat resistance.
  • the polyimide resin may be one selected from the group consisting of an aromatic polyimide resin, a cycloaliphatic polyimide resin, and a fluorinated aromatic polyimide resin.
  • the display element layer may have a base coat layer provided on the surface of the plastic substrate.
  • the plastic substrate and the base coat layer are formed in the display device substrate manufacturing process. It is possible to suppress the occurrence of deformation such as unevenness on the surface of the base coat layer due to the difference in linear expansion coefficient between the two. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in transparency of the display device substrate.
  • a polarizing plate is provided on the side opposite to the display element layer side of the plastic substrate, and the polarizing plate also serves as a support for preventing deformation of the display device substrate. Also good.
  • the polarizing plate also serves as a support, there is no need to provide a separate support. As a result, it is possible to reduce the number of parts and reduce the cost, and it is possible to reduce the thickness of the entire display device.
  • the switching element may be a TFT element.
  • the display device substrate of the present invention suppresses the deterioration of the handleability of the glass substrate on which the plastic substrate is formed, prevents the display device substrate from being damaged, and improves the productivity of the display device substrate. It has excellent characteristics that it can be prevented from lowering. Accordingly, the present invention provides a display device comprising another display device substrate disposed opposite to the display device substrate, and a display medium layer provided between the display device substrate and the other display device substrate. Is preferably used. Moreover, this invention is used suitably when a display medium layer is a liquid crystal layer.
  • a display device substrate including a flexible plastic substrate it is possible to prevent the display device substrate from being damaged and prevent a decrease in productivity of the display device substrate.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. It is the top view to which the pixel part of the TFT substrate which concerns on embodiment of this invention was expanded. It is sectional drawing which shows the whole structure of the TFT substrate which comprises the liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention. It is sectional drawing which shows the whole structure of the display part of the liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3 is an enlarged plan view of the pixel portion of the TFT substrate according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows the overall configuration of the TFT substrate constituting the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. It is sectional drawing.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the display unit of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.
  • a liquid crystal display device will be described as an example of the display device.
  • the liquid crystal display device 1 includes a TFT substrate 2 that is a display device substrate on which a plurality of TFTs (Thin-FilmTransistors) that are switching elements are formed, and a TFT substrate 2 facing the TFT substrate 2. And a CF substrate 3 which is another display device substrate. Further, the liquid crystal display device 1 is sandwiched between a liquid crystal layer 4 which is a display medium layer sandwiched between the TFT substrate 2 and the CF substrate 3, and the TFT substrate 2 and the CF substrate 3. The substrate 2 and the CF substrate 3 are bonded to each other, and a sealing material 5 provided in a frame shape is provided to enclose the liquid crystal layer 4.
  • TFT substrate 2 that is a display device substrate on which a plurality of TFTs (Thin-FilmTransistors) that are switching elements are formed
  • a CF substrate 3 which is another display device substrate.
  • the liquid crystal display device 1 is sandwiched between a liquid crystal layer 4
  • the sealing material 5 is formed so as to circulate around the liquid crystal layer 4, and the TFT substrate 2 and the CF substrate 3 are bonded to each other via the sealing material 5.
  • the TFT substrate 2 and the CF substrate 3 are each formed in a rectangular plate shape.
  • the liquid crystal display device 1 includes a plurality of photo spacers (not shown) for regulating the thickness of the liquid crystal layer 4 (that is, the cell gap).
  • a display area D for image display is defined in an area where the TFT substrate 2 and the CF substrate 3 overlap inside the sealing material 5. Yes.
  • the display area D is configured by arranging a plurality of pixels E (see FIG. 3), which is the minimum unit of an image, in a matrix.
  • the liquid crystal display device 1 is formed in a rectangular shape, and in the longitudinal direction of the liquid crystal display device 1, the TFT substrate 2 protrudes from the CF substrate 3 on the upper side thereof.
  • a terminal region T is defined in the protruding region.
  • the terminal area T is provided around the display area D as shown in FIG.
  • the terminal region T is provided with a plurality of terminals (not shown) and connection wiring (not shown) connected to each of the plurality of terminals.
  • the TFT substrate 2 includes a plastic substrate 6 having film-like flexibility.
  • a plastic substrate 6 for example, a plastic substrate formed of an organic material such as polyimide resin, polyparaxylene resin, or acrylic resin can be used. In this embodiment, among these, it is particularly preferable to use a plastic substrate formed of a polyimide resin having excellent heat resistance.
  • a display element layer 7 provided with TFTs and the like is formed.
  • the display element layer 7 includes a base coat layer (barrier layer) 9 provided on the plastic substrate 6 and a plurality of base coat layers 9 extending in parallel to each other.
  • a gate wiring 11 and a gate insulating film 12 provided so as to cover each gate wiring 11 are provided.
  • the display element layer 7 includes a plurality of source lines 14 extending in parallel with each other in a direction orthogonal to the gate lines 11 on the gate insulating film 12, and each intersection of the gate lines 11 and the source lines 14.
  • a plurality of TFT elements 15 are provided, and a plurality of auxiliary capacitance lines 16 are provided between the gate lines 11 and extend in parallel to each other.
  • the display element layer 7 includes a passivation film 40 provided so as to cover each gate line 11, each source line 14, and each TFT element 15, a planarizing film 10 provided on the passivation film 40, and a flat surface. It has a plurality of pixel electrodes 19 provided in a matrix on the conversion film 10 and connected to each of the TFT elements 15, and an alignment film 20 provided so as to cover the pixel electrodes 19.
  • the TFT element 15 includes a gate electrode 27 in which each gate wiring 11 protrudes to the side, a gate insulating film 12 provided so as to cover the gate electrode 27, and the gate insulating film 12.
  • the semiconductor layer 23 is provided in an island shape at a position overlapping the gate electrode 27, and the source electrode 28 and the drain electrode 29 are provided so as to face each other on the semiconductor layer 23.
  • the gate electrode 27 may be laid out so that a part of the gate wiring 11 serves as the gate electrode 27 instead of protruding from the gate wiring 11.
  • the source electrode 28 is a portion where each source wiring 14 protrudes to the side. Further, as shown in FIG. 4, the drain electrode 29 is connected to the pixel electrode 19 through a contact hole 30 formed in the planarizing film 10.
  • the source electrode 28 may be laid out so that a part of the source wiring 14 serves as the source electrode 28 instead of protruding from the source wiring 14.
  • the semiconductor layer 23 includes a lower intrinsic amorphous silicon layer 23 a and an upper n + amorphous silicon layer 23 b doped with phosphorus, and is exposed from the source electrode 28 and the drain electrode 29.
  • the intrinsic amorphous silicon layer 23a that constitutes the channel region.
  • drain electrode 29 forms an auxiliary capacitance by overlapping with the auxiliary capacitance wiring 16 through the gate insulating film 12.
  • the material constituting the base coat layer 9 examples include materials such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiNx (x is a positive number)), silicon oxynitride (SiNO), and the like. Note that the base coat layer 9 may have a laminated structure of these materials.
  • the material constituting the gate insulating film 12 is not particularly limited.
  • silicon oxide (SiO 2 ) a material having a lower dielectric constant than silicon oxide such as SiOF, SiOC, or the like, trisilicon tetranitride (Si 3 N 4 ) silicon nitride such as (SiNx (x is a positive number)), silicon oxynitride (SiNO), titanium dioxide (TiO 2), dialuminum trioxide (Al 2 O 3), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) And the like, and materials having a higher dielectric constant than silicon oxide such as tantalum oxide, hafnium dioxide (HfO 2 ), and zirconium dioxide (ZrO 2 ).
  • the gate insulating film 12 may have a single-layer structure or a stacked structure.
  • the material constituting the planarizing film 10 is not particularly limited, and examples thereof include insulating materials such as silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiNx (x is a positive number)).
  • an insulating material such as an acrylic transparent resin material can be used as an interlayer insulating material.
  • an insulating material such as an acrylic transparent resin material
  • a laminated structure of these materials may be employed, and the planarizing film 10 may be formed of only an acrylic transparent resin material.
  • the CF substrate 3 includes a plastic substrate 8 having a film-like flexibility (flexibility) formed of a resin material, like the TFT substrate 2.
  • a plastic substrate 8 for example, a plastic substrate formed of an organic material such as polyimide resin, polyparaxylene resin, or acrylic resin can be used.
  • a plastic substrate 8 formed of a polyimide resin having excellent heat resistance it is preferable to use.
  • polyimide resin forming the plastic substrates 6 and 8 examples include aromatic polyimide resin, aromatic (carboxylic acid component) -cycloaliphatic (diamine component) polyimide resin, cycloaliphatic (carboxylic acid component) -aromatic.
  • aromatic polyimide resin aromatic (carboxylic acid component) -cycloaliphatic (diamine component) polyimide resin, cycloaliphatic (carboxylic acid component) -aromatic.
  • Group (diamine component) polyimide resin, cycloaliphatic polyimide resin, fluorinated aromatic polyimide resin, and the like can be used.
  • a cycloaliphatic polyimide resin in which no charge transfer complex is formed in a molecule and between molecules and a fluorinated aromatic polyimide resin in which a charge transfer complex is hardly formed in a molecule or between molecules due to a fluorine-containing structure, Since the transparency of the plastic substrates 6 and 8 in the visible light region becomes good, it is suitable for a transmissive display device.
  • the total light transmittance with respect to the visible light region is preferably about 80% or more.
  • a CF element layer 22 is formed on the plastic substrate 8 of the CF substrate 3.
  • the CF element layer 22 is provided on the base coat layer 17 provided on the plastic substrate 8, the color filter 48 provided on the base coat layer 17, and the color filter 48.
  • a planarizing film 21 a planarizing film 21.
  • the CF element layer 22 includes a common electrode 24 provided on the planarizing film 21 so as to cover the reflective region of the color filter 48, and a photo spacer (not shown) provided in a column shape on the common electrode 24.
  • an alignment film 26 provided so as to cover the common electrode 24 and the photo spacer.
  • the color filter 48 includes a plurality of types of colored layers 39 (that is, a red layer, a green layer, and a blue layer) provided for each pixel, and a black matrix that is a light shielding film. 36.
  • the black matrix 36 is provided between adjacent colored layers 39 and has a role of partitioning these plural types of colored layers 39.
  • the black matrix 36 is made of a metal material such as Ta (tantalum), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Ni (nickel), Ti (titanium), Cu (copper), Al (aluminum), or a black pigment such as carbon.
  • a metal material such as Ta (tantalum), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Ni (nickel), Ti (titanium), Cu (copper), Al (aluminum), or a black pigment such as carbon.
  • the photo spacer is made of, for example, an acrylic photosensitive resin, and is formed by a photolithography method.
  • the thickness of the plastic substrates 6 and 8 is 5 to 20 ⁇ m. This is because when the thickness is less than 5 ⁇ m, sufficient mechanical strength cannot be obtained. For example, when the plastic substrates 6 and 8 are peeled from the glass substrate, the plastic substrates 6 and 8 may be damaged. Because. On the other hand, when the thickness is larger than 20 ⁇ m, the cost is increased, and birefringence (retardation) increases in proportion to the thickness, and the display performance such as the viewing angle may be deteriorated.
  • the liquid crystal layer 4 includes, for example, nematic liquid crystal having electro-optical characteristics.
  • a transmissive region T is defined by a pixel electrode 19 made of a transparent electrode.
  • a liquid crystal display including a pixel electrode 19, a liquid crystal layer 4 formed on the pixel electrode 19, and a common electrode 24 formed on the liquid crystal layer 4 on the TFT substrate 2.
  • An element 35 is provided.
  • a polarizing plate 45 is provided on the TFT substrate 2 on the opposite side of the plastic substrate 6 from the display element layer 7 side.
  • a polarizing plate 46 is provided on the opposite side of the plastic substrate 8 from the CF element layer 22 side.
  • the reflective liquid crystal display device 1 having the above-described configuration is configured such that light incident from the CF substrate 3 side in the reflective region R is reflected by the reflective electrode 32.
  • one pixel E is configured for each pixel electrode 19, and in each pixel E, when a gate signal is sent from the gate wiring 11 and the TFT element 15 is turned on, A source signal is sent from the source wiring 14 and a predetermined charge is written to the pixel electrode 19 through the source electrode 28 and the drain electrode 29. A potential difference is generated between the pixel electrode 19 and the common electrode 24, and a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer 4.
  • the reflectance of light incident from the CF substrate 3 side is adjusted using the fact that the alignment state of the liquid crystal molecules changes according to the magnitude of the applied voltage. Is displayed.
  • the thickness [ ⁇ m] of the plastic substrate 6 is T
  • the coefficient of linear expansion [ppm / K] of the polyimide resin forming the plastic substrate 6 is S
  • the elastic modulus [GPa] is D.
  • the plastic substrate 6 satisfying the following formula (1) is used.
  • the linear expansion coefficient between the glass substrate and the plastic substrate 6 can be increased even when the plastic substrate 6 is formed on the glass substrate in the TFT substrate manufacturing process. Due to the difference, it is possible to suppress the occurrence of deformation such as warpage and undulation in the glass substrate on which the plastic substrate 6 is formed.
  • the linear expansion coefficient between the plastic substrate and the base coat layer formed on the plastic substrate is different, when the base coat layer is formed, if the expansion and contraction of the plastic substrate is large, The surface of the base coat layer formed on the plastic substrate is deformed such as irregularities, resulting in a disadvantage that the transparency of the TFT substrate is reduced (white turbidity is generated).
  • the plastic substrate 6 that satisfies the above formula (1), in the TFT substrate manufacturing process, between the plastic substrate 6 and the base coat layer 9 formed on the plastic substrate 6. It is possible to suppress the occurrence of deformation such as unevenness on the surface of the base coat layer 9 due to the difference in the linear expansion coefficient. Accordingly, it is possible to prevent the transparency of the TFT substrate 2 from being lowered.
  • the amount of warpage of a substrate when forming a plastic substrate on a glass substrate is determined by the linear expansion coefficient and elastic modulus of the glass substrate and the plastic substrate, the temperature when forming the plastic substrate, and the size of the glass substrate. I guessed. And in order to clarify the change of the warpage amount of the substrate due to the linear expansion coefficient and the elastic modulus, the idea of the warpage in the bonded substrate of material mechanics (Hiroshi Miyamoto, 1 other, “Materials mechanics”, ⁇ ⁇ ⁇ , The amount of warpage was calculated with reference to p109). The calculation result is shown in FIG.
  • the thickness of the glass substrate was 0.7 mm
  • the length of the glass substrate was 400 mm
  • the width was 320 mm
  • the linear expansion coefficient of the glass substrate was 3.8 ppm / K.
  • the thickness of the plastic substrate was 10 ⁇ m
  • the temperature difference between room temperature and the time of film formation (during imidization reaction) was 300 ° C.
  • polyimide resin A a polyimide resin having a linear expansion coefficient of 5 ppm / K and an elastic modulus of 8.5 GPa
  • polyimide resin B a polyimide resin having a viscosity of 4.8 GPa
  • polyimide resin C a polyimide resin having a linear expansion coefficient of 27 ppm / K and an elastic modulus of 4.3 GPa
  • polyimide resin D A polyimide resin having a linear expansion coefficient of 36 ppm / K and an elastic modulus of 3.3 GPa
  • polyimide resin E A polyimide resin having a linear expansion coefficient of 48 ppm / K, and an elastic modulus of
  • polyimide resin E A polyimide resin having a linear expansion coefficient of 48 ppm / K, and an elastic modulus of
  • polyimide resin E A polyimide resin having a linear expansion coefficient of 36 ppm / K and an elastic modulus of 3.3 GPa
  • the silane coupling agent for ensuring adhesiveness was first apply
  • the glass substrate 37 is heated at about 100 ° C. to volatilize the organic solvent, and heat treatment is performed at 250 ° C. to 350 ° C. for 1 hour.
  • the warpage amount of each substrate (reference plane K shown in FIG. 7).
  • To the lower surface 37a of the glass substrate 37 is approximately 0.95 mm for the polyimide resin B and approximately 1.1 mm for the polyimide resin D. It was confirmed that they almost matched.
  • the boundary between good and bad is considered to be about 1.5 mm in warpage, so the amount of warpage of a substrate in which a plastic substrate (thickness: 10 ⁇ m) made of polyimide resin is formed on a glass substrate is In the case of 1.5 mm or less (that is, the range of the warp amount of 0 to 1.5 mm including the warp amount when using the above polyimide resins A to D), there is no white turbidity defect and the substrate is easy to handle. Therefore, it is considered that there is no inconvenience such as damage to the substrate.
  • FIG. 8 shows the relationship between the coefficient of linear expansion, the elastic modulus, and the thickness of the plastic substrate when the amount of warpage of the glass substrate on which the plastic substrate used in the TFT substrate according to the embodiment of the present invention is formed is 1.5 mm.
  • FIG. 6 shows an isometric diagram obtained by extracting and plotting an isometric diagram when the warpage amount at each thickness is 1.5 mm.
  • the reason for limiting the thickness of the plastic substrate 6 to 5 to 20 ⁇ m is as described above.
  • the relationship shown in FIG. 8 was obtained by the method described in FIG. 6 except that the thickness of the plastic substrate 6 formed on the glass substrate 37 was changed to 5 ⁇ m, 15 ⁇ m, and 20 ⁇ m. .
  • the relationship between the linear expansion coefficient and the elastic modulus at each thickness draws a curve, and it can be seen that there is an inversely proportional relationship between the linear expansion coefficient and the elastic modulus. It can also be seen that when the linear expansion coefficient is constant, the elastic modulus increases as the thickness of the plastic substrate decreases (that is, there is an inversely proportional relationship between the elastic modulus and the thickness).
  • FIG. 9 to 13 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.
  • the following manufacturing method is merely an example, and the liquid crystal display device 1 according to the present invention is not limited to the one manufactured by the following method.
  • ⁇ TFT substrate manufacturing process> (Plastic substrate forming process) First, as shown in FIG. 9, a glass substrate 37 having a thickness of about 0.7 mm is prepared as a support substrate, for example.
  • a film-like flexible plastic substrate 6 formed of polyimide resin is formed on a glass substrate 37 with a thickness of about 10 ⁇ m, for example.
  • a silane coupling agent for ensuring adhesion is applied on the glass substrate 37, and after heat treatment, the material of the plastic substrate 6 is formed on the surface of the glass substrate 37.
  • An organic solvent (dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, etc.) containing the above-described polyimide resin precursor (polyamic acid) is formed by coating.
  • the glass substrate 37 is heated at about 100 ° C. to volatilize the organic solvent, and heat treatment is performed at 250 ° C. to 350 ° C. for 1 hour to form a plastic substrate 6 made of polyimide resin by imidization reaction. To do.
  • the polyimide resin is formed by imidization from tetracarboxylic dianhydride and diamine via the above polyamic acid.
  • tetracarboxylic dianhydride and diamine monomers there are many types of tetracarboxylic dianhydride and diamine monomers, but each is roughly divided into either aromatic or alicyclic monomers. Any one of the aromatic-alicyclic polyimide resin, the alicyclic-aromatic polyimide resin, and the fully alicyclic polyimide resin is formed.
  • An alicyclic polyimide resin is suitable for a transmissive display device because it does not form a charge transfer complex and improves transparency while maintaining heat resistance.
  • Aromatic polyimides are usually colored yellow or yellowish brown, but this is due to the formation of intramolecular and intermolecular charge transfer complexes between a tetracarboxylic acid component (acceptor) and a diamine component (donor). It is believed that
  • the fluorinated aromatic polyimide is a tetracarboxylic acid having a weak electron accepting property, is effective for improving transparency in the visible light region, and is suitable for a transmissive display device.
  • the base coat layer 9, the TFT 15, the pixel electrode 19 and the like are patterned on the plastic substrate 6 to form the display element layer 7 as shown in FIG. This will be described in detail below.
  • Base coat layer forming process First, in order to remove particles and the like on the surface of the plastic substrate 6 and clean the surface, a cleaning process using an organic solvent such as SPX, DMSO, and NMP is performed. Next, as shown in FIG. 4, a base coat layer 9 made of, for example, silicon oxide (or silicon nitride) is formed on the plastic substrate 6 by a plasma CVD method (300 ° C. or higher) to a thickness of about 250 nm.
  • a plasma CVD method 300 ° C. or higher
  • a molybdenum film (having a thickness of about 150 nm) is formed on the base coat layer 9 by sputtering. Thereafter, the molybdenum film is subjected to photolithography, wet etching, and resist peeling and cleaning to form the gate wiring 11, the gate electrode 27, and the auxiliary capacitance wiring 16, as shown in FIGS. .
  • the molybdenum film having a single layer structure is exemplified as the metal film constituting the gate electrode 27.
  • a metal such as an aluminum film, a tungsten film, a tantalum film, a chromium film, a titanium film, or a copper film is used.
  • the gate electrode 27 may be formed to a thickness of 50 nm to 300 nm by a film, a film of these alloy films or metal nitrides, or a stacked structure thereof.
  • a silicon nitride film (having a thickness of about 200 nm to 400 nm) is formed by CVD on the entire substrate on which the gate wiring 11, the gate electrode 27, and the auxiliary capacitance wiring 16 are formed, as shown in FIG. Then, the gate insulating film 12 is formed so as to cover the gate wiring 11, the gate electrode 27, and the auxiliary capacitance wiring 16. Note that the gate insulating film 12 may have a two-layer structure.
  • an intrinsic amorphous silicon film (with a thickness of about 70 nm to 150 nm) and an n + amorphous silicon film with a thickness of phosphorus (with a thickness of about 70 nm to 150 nm) are formed on the entire substrate on which the gate insulating film 12 is formed by plasma CVD. 40 nm to 80 nm) is continuously formed. Thereafter, patterning in an island shape on the gate electrode 27 by photolithography is performed to form a semiconductor formation layer in which the intrinsic amorphous silicon layer 23a and the n + amorphous silicon layer 23b are stacked as shown in FIG.
  • an aluminum film and a titanium film are sequentially formed on the entire substrate on which the semiconductor formation layer is formed by a sputtering method. Thereafter, patterning is performed by photolithography to form a source wiring 14, a source electrode 28, and a drain electrode 29 with a thickness of about 300 nm as shown in FIGS.
  • the n + amorphous silicon layer 23b of the semiconductor formation layer is etched by using the source electrode 28 and the drain electrode 29 as a mask to pattern the channel region, and as shown in FIGS. A TFT element 15 having the same is formed.
  • a passivation film 40 made of an inorganic insulating film such as a silicon nitride film is formed on the surface of the gate insulating film 12 and the TFT element 15 by a plasma CVD method, for example, with a thickness of about 250 nm. Form a film.
  • a photomask having a predetermined pattern is formed on the planarizing film 10 by photolithography.
  • exposure and development are performed using this photomask to form a contact hole (through hole) 30 that reaches the drain electrode 29 in the planarization film 10 as shown in FIG.
  • the interlayer insulating film is formed by the passivation film 40 and the planarizing film 10, but the interlayer insulating film may be formed only by the planarizing film 10.
  • a transparent conductive film (thickness: 100 nm to 200 nm) such as an ITO film made of indium tin oxide or an IZO film made of indium zinc oxide is formed on the entire substrate on which the planarizing film 10 has been formed by sputtering. Film). Thereafter, the transparent conductive film is subjected to photolithography, wet etching, and resist removal cleaning to form pixel electrodes 19 as shown in FIG.
  • the pixel electrode 19 is formed on the surface of the planarizing film 10 so as to cover the surface of the contact hole 30.
  • a polyimide resin is applied to the entire substrate by a printing method, and then a rubbing process is performed to form an alignment film 20 as shown in FIG.
  • a photo spacer made of an acrylic photosensitive resin is formed with a thickness of about 100 nm on the entire substrate by using, for example, a photolithography method.
  • the TFT substrate 2 in which the display element layer 7 including the TFT elements 15 and the like is formed on the plastic substrate 6 can be manufactured.
  • ⁇ CF substrate manufacturing process> (Plastic substrate forming process) First, as shown in FIG. 10, for example, a glass substrate 18 having a thickness of about 0.7 mm is prepared as a support substrate. Next, as shown in FIG. 10, on the glass substrate 18, as in the above-described TFT substrate manufacturing process, for example, a film-like flexible plastic substrate 8 formed of a polyimide resin is used, for example, It is formed with a thickness of about 20 ⁇ m.
  • a color filter 48 including a colored layer 39 and a black matrix 36 is formed on the plastic substrate 8, and the common electrode 24 and the like are patterned to form a CF element layer 22 as shown in FIG. This will be described in detail below.
  • Base coat layer forming process First, in order to remove the particles on the surface of the plastic substrate 8 and clean the surface, a cleaning process using an organic solvent such as SPX, DMSO, or NMP is performed. Next, as shown in FIG. 11, a base coat layer 17 made of, for example, silicon oxide (or silicon nitride) is formed on the plastic substrate 8 by a plasma CVD method (300 ° C. or higher) to a thickness of about 250 nm.
  • a plasma CVD method 300 ° C. or higher
  • a positive photosensitive resin in which black pigments such as carbon fine particles are dispersed is applied to the entire substrate on which the base coat layer 17 is formed by spin coating, and the applied photosensitive resin is passed through a photomask. Then, development and heating are performed to form a black matrix 36 with a thickness of about 100 nm as shown in FIG.
  • an acrylic photosensitive resin colored in red, green or blue is applied onto the substrate on which the black matrix 36 is formed, and the applied photosensitive resin is exposed through a photomask. Then, patterning is performed by developing to form a colored layer (for example, red layer R) 39 of a selected color. Further, the same process is repeated for the other two colors to form other two colored layers (for example, a green layer G and a blue layer B) 39, and as shown in FIG. A color filter 48 having a green layer G and a blue layer B is formed.
  • planarizing film formation process Next, an acrylic photosensitive resin is applied on the substrate on which the color filter 48 is formed by spin coating, and the applied photosensitive resin is exposed through a photomask and then developed. As shown in FIG. 11, the planarizing film 21 is formed to a thickness of about 2.5 ⁇ m.
  • a polyimide resin is applied to the entire substrate on which the common electrode 24 is formed by a printing method, and then a rubbing process is performed to form an alignment film 26 with a thickness of about 100 nm as shown in FIG.
  • the CF substrate 3 including the CF element layer 22 can be manufactured.
  • ⁇ TFT substrate / CF substrate bonding process First, for example, using a dispenser, the sealing material 5 made of ultraviolet curing and thermosetting resin or the like is drawn on the CF substrate 3 in a frame shape.
  • a liquid crystal material for forming the liquid crystal layer 4 is dropped on a region inside the sealing material 5 in the CF substrate 3 on which the sealing material 5 is drawn.
  • the CF substrate 3 onto which the liquid crystal material is dropped and the TFT substrate 2 are bonded together under reduced pressure.
  • the front and back surfaces of the bonded body are pressurized by releasing the bonded body to atmospheric pressure. Then, after irradiating the sealing material 5 sandwiched between the bonded bodies with UV light, the sealing material 5 is cured by heating the bonded body, and as shown in FIG. 12, the TFT substrate 2 and the CF substrate 3 A bonded body in which is bonded is produced. Note that only a thermosetting material may be used as the material of the sealing material 5.
  • the glass substrate 37 is separated from the plastic substrate 6 by irradiating laser light (arrows in FIG. 13) from the glass substrate 37 side, and the glass substrate 37 is peeled off.
  • the laser light for example, an XeCl laser (wavelength: 308 nm) can be used.
  • ablation decomposition / vaporization of the film by heat absorption
  • absorption of ultraviolet light occurs near the interface between the glass substrate 37 and the plastic substrate 6 due to the laser light irradiation, and the plastic substrate 6 in the vicinity of the glass substrate 37.
  • the polymer structure is broken (carbonized / vaporized), the glass substrate 37 and the plastic substrate 6 are separated.
  • the above-mentioned ablation conditions need to be set in accordance with the plastic substrate 6.
  • the energy intensity of the irradiated laser beam is 300 to 3000 mW / cm 2 and 1 to 10 shots. Irradiate to the extent.
  • the transmittance of the plastic substrate 6 with respect to the laser light is 1% or less, and the transmittance of the glass substrate 37 with respect to the laser light is about 30% or more.
  • a polarizing plate 45 is bonded to the surface of the plastic substrate 6 from which the glass substrate 37 has been separated.
  • the glass substrate 18 is separated from the plastic substrate 8 by irradiating laser light (arrows in FIG. 14) from the glass substrate 18 side, and the glass substrate 18 is peeled off.
  • the removal of the glass substrates 18 and 37 may not be peeling by laser light irradiation.
  • the glass substrates 18 and 37 may be removed using a polishing or etching apparatus.
  • the thin liquid crystal display device 1 including the plastic substrates 6 and 8 having flexibility is bent by its own weight.
  • the liquid crystal display device 1 also has a function as a support for preventing deformation such as warpage and undulation.
  • the plastic substrate 6 having a thickness of 5 to 20 ⁇ m and satisfying the above formula (1) is used. Therefore, even when the plastic substrate 6 is formed on the glass substrate 37 in the TFT substrate manufacturing process, the plastic substrate 6 is caused by the difference in linear expansion coefficient between the glass substrate 37 and the plastic substrate 6. It is possible to suppress the occurrence of deformation such as warpage and undulation in the formed glass substrate 37. Accordingly, in the process of forming the display element layer 7, it is possible to prevent the glass substrate 37 on which the plastic substrate 6 is formed from being handled and to prevent the TFT substrate 2 from being damaged. It is possible to prevent a decrease in productivity.
  • the surface of the base coat layer 9 is not deformed due to the difference in linear expansion coefficient between the plastic substrate 6 and the base coat layer 9 formed on the plastic substrate 6. Occurrence can be suppressed. Accordingly, it is possible to prevent the transparency of the TFT substrate 2 from being lowered.
  • the plastic substrate 6 can be formed from a polyimide resin having excellent heat resistance.
  • an aromatic polyimide resin a cycloaliphatic polyimide resin, and a fluorinated aromatic polyimide resin are used as the polyimide resin. Therefore, it becomes possible to form the plastic substrate 6 having good transparency in the visible light region.
  • a polarizing plate 45 that also serves as a support for preventing deformation of the TFT substrate 2 is provided on the side opposite to the display element layer 7 side of the plastic substrate 6. Therefore, since the polarizing plate 45 also serves as a support, there is no need to provide a separate support. As a result, it is possible to reduce the number of parts and suppress the cost, and it is possible to reduce the thickness of the entire liquid crystal display device 1.
  • a backlight unit may be provided outside the polarizing plate 45.
  • a backlight unit having flexibility (flexibility) may be used as the backlight unit.
  • a flexible backlight unit 56 including an edge light 55 formed of a light emitting diode or the like and a flexible light guide plate 54 formed of transparent and thin silicon rubber or the like is used for the above TFT substrate. 2, the CF substrate 3 and the liquid crystal layer 4 may be combined.
  • the liquid crystal display device 60 provided with such a backlight unit 56 has flexibility and excellent design as shown in FIG.
  • the transmissive liquid crystal display device 1 is taken as an example, but the present invention can also be applied to a reflective liquid crystal display device and a transflective liquid crystal display device.
  • an oxide semiconductor such as ZnO, SnO, IGZO, or an organic semiconductor may be used.
  • an LCD liquid crystal display
  • the display device can be an organic EL (organic electroluminescence), electrophoresis (electrophoretic), PD (plasma). display; plasma display; PALC (plasma addressed liquid crystal display); inorganic EL (inorganic electroluminescence); FED (field emission display); or SED (surface-conduction electron-emitter display); A display device related to a surface electric field display) or the like may be used.
  • the present invention is particularly useful for a display device substrate such as a TFT substrate provided with a plastic substrate.
  • Liquid crystal display device TFT substrate (substrate for display device) 3 CF substrate (other display device substrate) 4 Liquid crystal layer (display medium layer) 6 Plastic substrate 6a Surface of the plastic substrate opposite to the side where the terminals are provided 7 Display element layer 8 Plastic substrate 9 Base coat layer 10 Planarization film 12 Gate insulating film 15 TFT element (switching element) 17 Base coat layer 18 Glass substrate 22 CF element layer 27 Gate electrode 28 Source electrode 29 Drain electrode 35 Liquid crystal display element 37 Glass substrate 40 Passivation film 45 Polarizing plate 46 Polarizing plate 48 Color filter 54 Flexible light guide plate 55 Edge light 56 Backlight unit 60 Liquid crystal display device 2 TFT substrate (substrate for display device) 3 CF substrate (other display device substrate) 4 Liquid crystal layer (display medium layer) 6 Plastic substrate 6a Surface of the plastic substrate opposite to the side where the terminals are provided 7 Display element layer 8 Plastic substrate 9 Base coat layer 10 Planarization film 12 Gate insulating film 15 TFT element (switching element) 17 Base coat layer 18 Glass substrate 22

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Abstract

　液晶表示装置（１）は、可撓性を有するプラスチック基板（６）と、プラスチック基板（６）上に形成され、ＴＦＴを有する表示素子層（７）とを備えるＴＦＴ基板（２）を備えている。プラスチック基板（６）の厚みが５～２０μｍであり、プラスチック基板（６）の厚み［μｍ］をＴ、プラスチック基板（６）を形成する樹脂の線膨張率［ｐｐｍ／Ｋ］をＳ、及び樹脂の弾性率［ＧＰａ］をＤとした場合に、０≦Ｄ≦（２８００・Ｓ－１．１３）／Ｔなる関係が成立する。

Description

表示装置用基板およびそれを備えた表示装置
　本発明は、プラスチック基板を備えたＴＦＴ基板等の表示装置用基板に関する。
　近年、電子書籍、電子ノート、電子新聞、及びデジタルサイネージ等のディスプレイ分野では、耐熱性、フレキシブル性、耐衝撃性や軽量性の点でガラス基板に比べて大きなメリットのあるプラスチック基板を用いた表示装置が非常に注目を浴びており、ガラス基板のディスプレイでは不可能であった新たな表示装置が創出される可能性を秘めている。
　このような表示装置としては、例えば、互いに対向して配置された一対の基板（即ち、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板とＣＦ（Color Filter）基板）と、一対の基板の間に設けられた液晶層とを有する液晶表示装置が提案されている。
　この液晶表示装置では、ＴＦＴ基板は、ポリイミド樹脂等により形成された可撓性を有するプラスチック基板と、プラスチック基板上に設けられ、スイッチング素子であるＴＦＴを有する表示素子層とを備えている。また、ＣＦ基板は、上述のプラスチック基板と、プラスチック基板上に設けられたＣＦ素子層とを備えている。
　また、このようなプラスチック基板を使用した液晶表示装置を製造する場合は、まず、支持基板であるガラス基板上にプラスチック基板を形成する。次いで、プラスチック基板上に表示素子層が形成されたＴＦＴ基板と、プラスチック基板上にＣＦ素子層が形成されたＣＦ基板とを製造する。そして、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を貼り合わせた後に、ガラス基板の裏面からレーザ光を照射して、ガラス基板を剥離することにより製造される（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０－３２７６８号公報
　ここで、上記特許文献１に記載の表示装置においては、ガラス基板上にプラスチック基板を形成する工程や、表示素子層におけるゲート絶縁膜や半導体層を形成する工程において、高温（３００℃程度）処理を行う必要がある。
　この際、ガラス基板およびガラス基板上に形成されたポリイミド膜からなるプラスチック基板は、各々、異なる線膨張率を有するため、その伸縮性の違いに起因して、プラスチック基板が形成されたガラス基板に反りやうねりが生じる。そして、このガラス基板の反りやうねり等の変形が大きくなると、表示素子層の各形成工程において、基板の取り扱い性が極端に低下してしまい、結果として、基板の破損等の不都合が生じ、生産性が低下するという問題があった。
　そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、プラスチック基板が形成された支持基板の反りやうねり等の変形の発生を効果的に抑制することができ、ＴＦＴ基板の生産性の低下を防止することができる表示装置用基板およびそれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の表示装置用基板は、可撓性を有するプラスチック基板と、プラスチック基板上に形成され、スイッチング素子を有する表示素子層とを備える表示装置用基板であって、プラスチック基板の厚みが５～２０μｍであり、プラスチック基板の厚み[μｍ]をＴ、プラスチック基板を形成する樹脂の線膨張係率[ｐｐｍ／Ｋ]をＳ、樹脂の弾性率[ＧＰａ]をＤとした場合に、下記数式（１）が成立することを特徴とする。
　（数１）
　０≦Ｄ≦（２８００・Ｓ－１．１３）／Ｔ　　　（１）
　同構成によれば、表示装置用基板を作製する工程において、ガラス基板上にプラスチック基板を形成する場合であっても、ガラス基板とプラスチック基板との間の線膨張率の相違に起因して、プラスチック基板が形成されたガラス基板における反りやうねり等の変形の発生を抑制することが可能になる。従って、表示素子層の形成工程において、プラスチック基板が形成されたガラス基板の取り扱い性の低下を抑制して、表示装置用基板の破損等の発生を防止することができるため、表示装置用基板の生産性の低下を防止することができる。
　本発明の表示装置用基板においては、樹脂がポリイミド樹脂であってもよい。
　同構成によれば、耐熱性に優れたポリイミド樹脂により、プラスチック基板を形成することができる。
　本発明の表示装置用基板においては、ポリイミド樹脂が、芳香族ポリイミド樹脂、環式脂肪族ポリイミド樹脂、及びフッ素化芳香族ポリイミド樹脂からなる群より選ばれる１種であってもよい。
　同構成によれば、可視光域での透明性が良好なプラスチック基板を形成することが可能になる。
　本発明の表示装置用基板においては、表示素子層は、プラスチック基板の表面上に設けられたベースコート層を有していてもよい。
　同構成によれば、上記数式（１）が成立するプラスチック基板により、プラスチック基板の表面上にベースコート層を設けた場合であっても、表示装置用基板作製工程において、プラスチック基板とベースコート層との間の線膨張率の相違に起因するベースコート層の表面における凹凸等の変形の発生を抑制することが可能になる。従って、表示装置用基板の透明性の低下を防止することができる。
　本発明の表示装置用基板においては、プラスチック基板の表示素子層側とは反対側に、偏光板が設けられており、偏光板が表示装置用基板の変形を防止する支持体を兼用する構成としてもよい。
　同構成によれば、偏光板が支持体を兼用するため、別個に支持体を設ける必要がなくなる。その結果、部品点数を削減してコストを抑制することが可能になるとともに、表示装置全体の薄型化を行うことが可能になる。
　本発明の表示装置用基板においては、スイッチング素子が、ＴＦＴ素子であってもよい。
　また、本発明の表示装置用基板は、プラスチック基板が形成されたガラス基板の取り扱い性の低下を抑制して、表示装置用基板の破損等の発生を防止し、表示装置用基板の生産性の低下を防止することができるという優れた特性を備えている。従って、本発明は、表示装置用基板に対向して配置された他の表示装置用基板と、表示装置用基板及び他の表示装置用基板の間に設けられた表示媒体層とを備える表示装置に好適に使用される。また、本発明は、表示媒体層が液晶層である場合に好適に使用される。
　本発明によれば、可撓性を有するプラスチック基板を備える表示装置用基板において、表示装置用基板の破損等の発生を防止して、表示装置用基板の生産性の低下を防止することができる。
本発明の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図であり、図１のＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係るＴＦＴ基板の画素部を拡大した平面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成するＴＦＴ基板の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の表示部の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＴＦＴ基板において使用されるプラスチック基板が形成されたガラス基板の反り量と、プラスチック基板の線膨張係数及び弾性率との関係を示す図である。 図６に示すガラス基板の反り量の測定方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るＴＦＴ基板において使用されるプラスチック基板が形成されたガラス基板の反り量が１．５ｍｍの場合における、プラスチック基板の線膨張係数、弾性率、及び厚みとの関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の変形例に係る液晶表示装置を示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示す平面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。また、図３は、本発明の実施形態に係るＴＦＴ基板の画素部を拡大した平面図であり、図４は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を構成するＴＦＴ基板の全体構成を示す断面図である。また、図５は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の表示部の全体構成を示す断面図である。なお、本実施形態においては、表示装置として、液晶表示装置を例に挙げて説明する。
　図１、図２に示すように、液晶表示装置１は、スイッチング素子であるＴＦＴ（Thin-Film Transistor）が複数形成された表示装置用基板であるＴＦＴ基板２と、ＴＦＴ基板２に対向して配置された他の表示装置用基板であるＣＦ基板３とを備えている。また、液晶表示装置１は、ＴＦＴ基板２及びＣＦ基板３の間に挟持して設けられた表示媒体層である液晶層４と、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板３との間に狭持され、ＴＦＴ基板２及びＣＦ基板３を互いに接着するとともに液晶層４を封入するために枠状に設けられたシール材５とを備えている。
　このシール材５は、液晶層４を周回するように形成されており、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板３は、このシール材５を介して相互に貼り合わされている。なお、ＴＦＴ基板２及びＣＦ基板３は、それぞれ矩形板状に形成されている。また、液晶表示装置１は、液晶層４の厚み（即ち、セルギャップ）を規制するための複数のフォトスペーサ（不図示）を備えている。
　また、液晶表示装置１では、図１、図２に示すように、シール材５の内側であって、ＴＦＴ基板２及びＣＦ基板３が重なる領域に、画像表示を行う表示領域Ｄが規定されている。ここで、表示領域Ｄは、画像の最小単位である画素Ｅ（図３参照）がマトリクス状に複数配列して構成されている。
　また、図１に示すように、液晶表示装置１は、矩形状に形成されており、液晶表示装置１の長手方向において、ＴＦＴ基板２がその上辺においてＣＦ基板３よりも突出している。そして、その突出した領域には、端子領域Ｔが規定されている。この端子領域Ｔは、図１に示すように、表示領域Ｄの周辺に設けられている。
　また、端子領域Ｔには、複数の端子（不図示）と、当該複数の端子の各々に接続された接続用の配線（不図示）とが設けられている。
　ＴＦＴ基板２は、フィルム状の可撓性（フレキシビリティー）を有するプラスチック基板６を備える。このプラスチック基板６としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂、アクリル樹脂等の有機材料により形成されたプラスチック基板を用いることができる。本実施形態においては、このうち、特に、耐熱性に優れたポリイミド樹脂により形成されたプラスチック基板を使用することが好ましい。
　また、ＴＦＴ基板２のプラスチック基板６上には、ＴＦＴ等を備えた表示素子層７が形成されている。
　ここで、表示素子層７は、図３，図４に示すように、プラスチック基板６上に設けられたベースコート層（バリア層）９と、ベースコート層９上に互いに平行に延設された複数のゲート配線１１と、各ゲート配線１１を覆うように設けられたゲート絶縁膜１２とを備えている。また、表示素子層７は、ゲート絶縁膜１２上に各ゲート配線１１と直交する方向に互いに平行に延設された複数のソース配線１４と、各ゲート配線１１及び各ソース配線１４の交差部分毎にそれぞれ設けられた複数のＴＦＴ素子１５と、各ゲート配線１１の間にそれぞれ設けられ、互いに平行に延設された複数の補助容量配線１６とを備えている。また、表示素子層７は、各ゲート配線１１、各ソース配線１４、及び各ＴＦＴ素子１５を覆うように設けられたパッシベーション膜４０と、パッシベーション膜４０上に設けられた平坦化膜１０と、平坦化膜１０上にマトリクス状に設けられ、各ＴＦＴ素子１５の各々に接続された複数の画素電極１９と、各画素電極１９を覆うように設けられた配向膜２０とを有している。
　また、ＴＦＴ素子１５は、図４に示すように、各ゲート配線１１が側方に突出したゲート電極２７と、ゲート電極２７を覆うように設けられたゲート絶縁膜１２と、ゲート絶縁膜１２上でゲート電極２７に重なる位置において島状に設けられた半導体層２３と、半導体層２３上で互いに対峙するように設けられたソース電極２８及びドレイン電極２９とを備えている。
　なお、ゲート電極２７は、ゲート配線１１から突出するのではなく、ゲート配線１１の一部をゲート電極２７とするようにレイアウトしても良い。
　ここで、ソース電極２８は、各ソース配線１４が側方に突出した部分である。また、ドレイン電極２９は、図４に示すように、平坦化膜１０に形成されたコンタクトホール３０を介して画素電極１９に接続されている。
　なお、ソース電極２８は、ソース配線１４から突出するのではなく、ソース配線１４の一部をソース電極２８とするようにレイアウトしても良い。
　また、半導体層２３は、図４に示すように、下層の真性アモルファスシリコン層２３ａと、その上層のリンがドープされたｎ＋アモルファスシリコン層２３ｂとを備え、ソース電極２８及びドレイン電極２９から露出する真性アモルファスシリコン層２３ａがチャネル領域を構成している。
　また、ドレイン電極２９は、ゲート絶縁膜１２を介して、補助容量配線１６と重なることにより補助容量を構成している。
　ベースコート層９を構成する材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）等の材料が挙げられる。なお、ベースコート層９は、これらの材料による積層構造としても良い。
　ゲート絶縁膜１２を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ等の酸化シリコンよりも誘電率が低い材料、四窒化三ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等の窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、三酸化二アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、五酸化二タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等の酸化タンタル、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の酸化シリコンよりも誘電率が高い材料が挙げられる。なお、ゲート絶縁膜１２は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
　平坦化膜１０を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））等の絶縁性材料が挙げられる。
　また、表面の平坦性を得るために、層間絶縁材料として、アクリル系の透明樹脂材料等の絶縁性材料を使用することができる。なお、これらの材料による積層構造を採用してもよく、アクリル系の透明樹脂材料のみで平坦化膜１０を構成しても良い。
　また、ＣＦ基板３は、ＴＦＴ基板２と同様に、樹脂材料により形成されたフィルム状の可撓性（フレキシビリティー）を有するプラスチック基板８を備える。このプラスチック基板８としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂、アクリル樹脂等の有機材料により形成されたプラスチック基板を用いることができる。特に、耐熱性に優れたポリイミド樹脂により形成されたプラスチック基板８を使用することが好ましい。
　プラスチック基板６，８を形成するポリイミド樹脂としては、例えば、芳香族ポリイミド樹脂、芳香族（カルボン酸成分）－環式脂肪族（ジアミン成分）ポリイミド樹脂、環式脂肪族（カルボン酸成分）－芳香族（ジアミン成分）ポリイミド樹脂、環式脂肪族ポリイミド樹脂、及びフッ素化芳香族ポリイミド樹脂等を使用することができる。
　また、分子内及び分子間において、電荷移動錯体が形成されない環式脂肪族ポリイミド樹脂、並びにフッ素含有構造により、分子内及び分子間において、電荷移動錯体が形成され難いフッ素化芳香族ポリイミド樹脂は、可視光域でのプラスチック基板６，８の透明性が良好になるため、透過型の表示装置に適している。
　また、プラスチック基板６，８の透明性としては、例えば、可視光域（４００ｎｍ～８００ｎｍの波長域）に対する全光線透過率（total luminous transmittance）が、８０％程度以上であることが好ましい。
　また、ＣＦ基板３のプラスチック基板８上には、ＣＦ素子層２２が形成されている。ここで、ＣＦ素子層２２は、図５に示すように、プラスチック基板８上に設けられたベースコート層１７と、ベースコート層１７上に設けられたカラーフィルター４８と、カラーフィルター４８上に設けられた平坦化膜２１とを備えている。また、ＣＦ素子層２２は、平坦化膜２１上に、カラーフィルター４８の反射領域を覆うように設けられた共通電極２４と、共通電極２４上に柱状に設けられたフォトスペーサ（不図示）と、共通電極２４及びフォトスペーサを覆うように設けられた配向膜２６とを有している。
　なお、カラーフィルター４８には、図５に示すように、各画素に対して設けられた複数種の着色層３９（即ち、赤色層、緑色層、および青色層）と、遮光膜であるブラックマトリクス３６とが含まれる。ブラックマトリクス３６は、隣接する着色層３９の間に設けられ、これら複数種の着色層３９を区画する役割を有するものである。
　このブラックマトリクス３６は、Ｔａ（タンタル）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）などの金属材料、カーボンなどの黒色顔料が分散された樹脂材料、または、各々、光透過性を有する複数色の着色層が積層された樹脂材料などにより形成される。また、フォトスペーサは、例えば、アクリル系の感光性樹脂からなり、フォトリソグラフィー法により形成される。
　なお、本実施形態においては、プラスチック基板６，８の厚みは、５～２０μｍである。これは、厚みが５μｍ未満の場合は、十分な機械的強度が得られず、例えば、ガラス基板からプラスチック基板６，８を剥離する場合に、プラスチック基板６，８に破損等が生じる場合があるからである。また、２０μｍよりも大きい場合は、コストアップになるとともに、厚みに比例して複屈折（リタデーション）が大きくなり、視野角等の表示性能が低下する場合があるためである。
　液晶層４は、例えば、電気光学特性を有するネマチック液晶を含んでいる。
　また、液晶表示装置１の表示部では、図５に示すように、透明電極からなる画素電極１９により透過領域Ｔが規定されている。
　そして、本実施形態においては、ＴＦＴ基板２上に、画素電極１９と、画素電極１９上に形成された液晶層４と、液晶層４上に形成された共通電極２４とにより構成された液晶表示素子３５が設けられている。
　なお、図２に示すように、ＴＦＴ基板２において、プラスチック基板６の表示素子層７側とは反対側に、偏光板４５が設けられている。また、ＣＦ基板３において、プラスチック基板８のＣＦ素子層２２側とは反対側に、偏光板４６が設けられている。
　そして、上記構成の反射型の液晶表示装置１は、反射領域ＲにおいてＣＦ基板３側から入射する光を反射電極３２で反射するように構成されている。
　そして、液晶表示装置１は、各画素電極１９毎に１つの画素Ｅが構成されており、各画素Ｅにおいて、ゲート配線１１からゲート信号が送られてＴＦＴ素子１５をオン状態にした場合に、ソース配線１４からソース信号が送られてソース電極２８及びドレイン電極２９を介して、画素電極１９に所定の電荷が書き込まれる。そして、画素電極１９と共通電極２４との間で電位差が生じ、液晶層４に所定の電圧が印加されるように構成されている。
　そして、液晶表示装置１では、印加された電圧の大きさに応じて、液晶分子の配向状態が変わることを利用して、ＣＦ基板３側から入射する光の反射率を調整することにより、画像が表示される構成となっている。
　ここで、本実施形態においては、プラスチック基板６の厚み[μｍ]をＴ、プラスチック基板６を形成するポリイミド樹脂の線膨張係率[ｐｐｍ／Ｋ]をＳ、及び弾性率[ＧＰａ]をＤとした場合に、下記数式（１）が成立するプラスチック基板６を用いる点に特徴がある。
　（数１）
　０≦Ｄ≦（２８００・Ｓ－１．１３）／Ｔ　　　（１）
　そして、このようなプラスチック基板６を使用することにより、ＴＦＴ基板作製工程において、ガラス基板上にプラスチック基板６を形成する場合であっても、ガラス基板とプラスチック基板６との間の線膨張率の相違に起因して、プラスチック基板６が形成されたガラス基板に反りやうねり等の変形の発生を抑制することが可能になる。
　従って、表示素子層７の形成工程において、プラスチック基板６が形成されたガラス基板の取り扱い性の低下を抑制して、ＴＦＴ基板２の破損等の発生を防止することができるため、ＴＦＴ基板２の生産性の低下を防止することができる。
　また、上記従来の表示装置においては、プラスチック基板と、プラスチック基板上に形成されるベースコート層との間の線膨張率が異なるため、ベースコート層を形成する際に、プラスチック基板の伸縮が大きいと、プラスチック基板上に形成されたベースコート層の表面に凹凸等の変形が生じ、結果として、ＴＦＴ基板の透明性が低下する（白濁等が発生する）という不都合が生じていた。
　一方、本実施形態においては、上記数式（１）が成立するプラスチック基板６を使用することにより、ＴＦＴ基板作製工程において、プラスチック基板６と、プラスチック基板６上に形成されるベースコート層９との間の線膨張率の相違に起因するベースコート層９の表面における凹凸等の変形の発生を抑制することが可能になる。従って、ＴＦＴ基板２の透明性の低下を防止することができる。
　次に、上記数式（１）について説明する。
　まず、ガラス基板上にプラスチック基板を形成する際の基板の反り量は、ガラス基板、及びプラスチック基板の線膨張率と弾性率、プラスチック基板を形成する際の温度、及びガラス基板のサイズによって決定されると推察した。そして、線膨張率及び弾性率に起因する基板の反り量の変化を明らかにするため、材料力学の貼り合せ基板における反りの考え方（宮本博、外１名、「材料力学」、裳華房、ｐ１０９参照）を参考にして、反り量の計算を行った。その計算結果を図６に示す。
　ここで、前提条件として、ガラス基板の厚みを０．７ｍｍ、ガラス基板の長さを４００ｍｍ、幅を３２０ｍｍとし、ガラス基板の線膨張係数を３．８ｐｐｍ／Ｋとした。また、プラスチック基板の厚みを１０μｍ、室温と成膜時（イミド化反応時）との温度差を３００℃とした。
　図６より、線膨張係数及び弾性率によって決定される基板の反り量が、等量線として示されることが判る。
　次に、線膨張係数が５ｐｐｍ／Ｋであって、弾性率が８．５ＧＰａであるポリイミド樹脂（以下、「ポリイミド樹脂Ａ」という。）、線膨張係数が２０ｐｐｍ／Ｋであって、弾性率が４．８ＧＰａであるポリイミド樹脂（以下、「ポリイミド樹脂Ｂ」という。）、線膨張係数が２７ｐｐｍ／Ｋであって、弾性率が４．３ＧＰａであるポリイミド樹脂（以下、「ポリイミド樹脂Ｃ」という。）、線膨張係数が３６ｐｐｍ／Ｋであって、弾性率が３．３ＧＰａであるポリイミド樹脂（以下、「ポリイミド樹脂Ｄ」という。）、及び線膨張係数が４８ｐｐｍ／Ｋであって、弾性率が４．８ＧＰａであるポリイミド樹脂（以下、「ポリイミド樹脂Ｅ」という。）を、図７に示すガラス基板３７上に成膜して形成した各プラスチック基板６について、線膨張係数および弾性率を測定した。以上の結果を図６に示す。
　なお、ガラス基板３７上へのプラスチック基板６の作製方法としては、まず、ガラス基板３７上に、密着性を確保するためのシランカップリング剤を塗布し、加熱処理を行った。その後、ガラス基板３７の表面上に、プラスチック基板６の材料となる上述のポリイミド樹脂Ａ～Ｅの前駆体（ポリアミド酸）を含む有機溶媒（ジメチルアセトアミドやＮ－メチルピロリドン等）を塗布した。
　次いで、ガラス基板３７を１００℃程度で加熱することにより、上述の有機溶媒を揮発させるとともに、２５０℃～３５０℃で、１時間、熱処理を行い、イミド化反応により、ガラス基板３７上に、ポリイミド樹脂Ａ～Ｅからなるプラスチック基板６（厚みが１０μｍ）が形成された基板５０を作製した。
　ポリイミド樹脂Ｂ及びポリイミド樹脂Ｄを使用して、ガラス基板（長さを４００ｍｍ、幅を３２０ｍｍ）３７上にプラスチック基板６を形成したところ、各々の基板の反り量（図７に示す、基準面Ｋから、ガラス基板３７の下面３７ａまでの最大距離Ｓ[ｍｍ]）は、ポリイミド樹脂Ｂで０．９５ｍｍ程度、ポリイミド樹脂Ｄでおよそ１．１ｍｍ程度で、図６に示す反り量の等量線とほぼ合致することを確認した。
　また、ポリイミド樹脂Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅについては、ガラス基板（長さを４００ｍｍ、幅を３２０ｍｍ）３７上にプラスチック基板６を形成後、さらに無機膜(シリコン窒化膜)を成膜したところ、ポリイミド樹脂Ｅのみで、表面凹凸の発生に起因する白濁不良が観察された。これは、ポリイミド樹脂膜Ｅの線膨張係数が大きいためであると推察される。
　以上の状況を考慮すると、図６より、ポリイミド樹脂Ｅとその他のポリイミド樹脂Ａ～Ｄの間には、基板の反り量や表面凹凸による白濁不良の良否の境界があると推察される。また、基板の反り量は大きくなるほど、基板搬送不良などの不具合を起こしやすくなる。また、図６より、上記良否の境界は、反り量で１．５ｍｍ程度であると考えられるため、ガラス基板上にポリイミド樹脂からなるプラスチック基板（厚みが１０μｍ）が形成された基板の反り量が１．５ｍｍ以下（即ち、上述のポリイミド樹脂Ａ～Ｄを使用した場合の反り量が含まれる０～１．５ｍｍの反り量の範囲）の場合は、白濁不良がなく、基板の取り扱い性は良好で、基板に破損等の不都合が生じないものと考えられる。
　次に、ガラス基板３７上に形成されるプラスチック基板６の厚みの範囲について検討した。図８は、本発明の実施形態に係るＴＦＴ基板において使用されるプラスチック基板が形成されたガラス基板の反り量が１．５ｍｍの場合における、プラスチック基板の線膨張係数、弾性率、及び厚みの関係を示す図である。
　換言すると、上述の図６においては、プラスチック基板６の厚みが１０μｍであったが、プラスチック基板６の厚みを、５μｍ、１５μｍ及び２０μｍに変更して、図６と同様の図を作成し、その図から、それぞれの厚みにおける反り量が１．５ｍｍとなる場合の等量線図を抽出し、プロットしたものが図７となる。
　なお、プラスチック基板６の厚みを５～２０μｍに限定した理由は、上述の通りである。
　また、ここでは、ガラス基板３７上に形成されるプラスチック基板６の厚みを５μｍ、１５μｍ、及び２０μｍに変更したこと以外は、上述の図６において説明した方法により、図８に示す関係を得た。
　図８に示すように、各厚みにおける線膨張係数と弾性率との関係は曲線を描き、線膨張係数と弾性率との間には反比例の関係にあることが判る。また、線膨張率が一定の場合、プラスチック基板の厚みが薄くなるほど、弾性率が大きくなる（即ち、弾性率と厚みとの間には反比例の関係がある）ことが判る。
　そして、これらを考慮すると、プラスチック基板６の厚みＴ[μｍ]と、プラスチック基板６を形成する樹脂（ポリイミド樹脂）の線膨張係率[ｐｐｍ／Ｋ]Ｓと、弾性率[ＧＰａ]Ｄとの間には、以下の数式（２）が成立するものと考えられる。
　（数２）
　Ｄ～（Ａ・Ｓ－α）／Ｔ（但し、Ａ、αは定数）　　　（２）
　そして、図８におけるデータに基づいて、上記数式（２）における定数Ａ、及び定数αを求めることにより、上述の数式（１）に記載した関係式を導き出した。
　次に、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１の製造方法について説明する。図９～図１３は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。尚、以下に示す製造方法は単なる例示であり、本発明に係る液晶表示装置１は以下に示す方法により製造されたものに限定されるものではない。
　＜ＴＦＴ基板作製工程＞
　（プラスチック基板形成工程）
　まず、図９に示すように、支持基板として、例えば、厚さ０．７ｍｍ程度のガラス基板３７を準備する。
　次いで、図９に示すように、ガラス基板３７上に、ポリイミド樹脂により形成されたフィルム状の可撓性を有するプラスチック基板６を、例えば、１０μｍ程度の厚みで形成する。
　より具体的には、まず、ガラス基板３７上に、密着性を確保するためのシランカップリング剤を塗布し、加熱処理を行った後、ガラス基板３７の表面上に、プラスチック基板６の材料となる上述のポリイミド樹脂の前駆体（ポリアミド酸）を含む有機溶媒（ジメチルアセトアミドやＮ－メチルピロリドン等）を塗布により形成する。
　次いで、ガラス基板３７を１００℃程度で加熱することにより、有機溶媒を揮発させるとともに、２５０℃～３５０℃で、１時間、熱処理を行い、イミド化反応により、ポリイミド樹脂からなるプラスチック基板６を形成する。
　また、プラスチック基板６の酸化による変色（黄色への変色）を防止するために、酸素濃度が１００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中でイミド化のための熱処理（２５０℃～３５０℃程度）を１～３時間程度行い、透明なプラスチック基板６を得る。
　なお、ポリイミド樹脂は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンから上述のポリアミド酸を経由して、イミド化により形成される。
　また、テトラカルボン酸二無水物やジアミンのモノマーは種類が多いが、各々が芳香族系あるいは脂環式系のいずれかのモノマーに大別されることから、その組み合わせとしては、芳香族ポリイミド樹脂、芳香族－脂環式ポリイミド樹脂、脂環式－芳香族ポリイミド樹脂、及び全脂環式ポリイミド樹脂のいずれかのポリイミド樹脂が形成されることとなる。脂環式系のポリイミド樹脂は、電荷移動錯体を形成せず、耐熱性を保持した状態で透明性が向上するので、透過型表示デバイスに適している。
　また、芳香族ポリイミドは、通常、黄色あるいは黄褐色に着色しているが、これはテトラカルボン酸成分（アクセプタ）とジアミン成分（ドナー）との分子内および分子間の電荷移動錯体の形成に由来していると考えられている。
　従って、電荷移動錯体の形成を阻害することで、無色透明なポリイミド樹脂が得られると考えられる。特に、フッ素化芳香族ポリイミドは、電子受容性の弱いテトラカルボン酸であり、可視光域での透明性を良好にするのに有効であり、透過型表示デバイスに適している。
　次いで、プラスチック基板６上に、ベースコート層９、ＴＦＴ１５、画素電極１９等をパターニングして、図９に示すように、表示素子層７を形成する。以下に詳細に説明する。
　（ベースコート層形成工程）
　ます、プラスチック基板６の表面のパーティクル等を除去して、表面を清浄化するために、ＳＰＸ、ＤＭＳＯ、ＮＭＰなどの有機溶剤等による洗浄工程を行う。次いで、図４に示すように、プラスチック基板６上に、プラズマＣＶＤ法（３００℃以上）により、例えば、酸化シリコン（または、窒化シリコン）からなるベースコート層９を、２５０ｎｍ程度の厚みで形成する。
　（ゲート電極形成工程）
　次いで、ベースコート層９上に、スパッタリング法により、例えば、モリブテン膜（厚さ１５０ｎｍ程度）などを成膜する。その後、そのモリブテン膜に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図３、図４に示すように、ゲート配線１１、ゲート電極２７、及び補助容量配線１６を形成する。
　なお、本実施形態では、ゲート電極２７を構成する金属膜として、単層構造のモリブテン膜を例示したが、例えば、アルミニウム膜、タングステン膜、タンタル膜、クロム膜、チタン膜、銅膜等の金属膜、または、これらの合金膜や金属窒化物による膜、あるいは、それらの積層構造によりゲート電極２７を、５０ｎｍ～３００ｎｍの厚さで形成する構成としても良い。
　（ゲート絶縁膜形成工程）
　次いで、ゲート配線１１、ゲート電極２７、補助容量配線１６が形成された基板全体に、ＣＶＤ法により、例えば、窒化シリコン膜（厚さ２００ｎｍ～４００ｎｍ程度）を成膜して、図４に示すように、ゲート配線１１、ゲート電極２７、及び補助容量配線１６を覆うようにゲート絶縁膜１２を形成する。なお、ゲート絶縁膜１２を２層の積層構造で形成する構成としても良い。
　（半導体層・ソースドレイン形成工程）
　次いで、ゲート絶縁膜１２が形成された基板全体に、プラズマＣＶＤ法により、例えば、真性アモルファスシリコン膜（厚さが７０ｎｍ～１５０ｎｍ程度）、及びリンがドープされたｎ＋アモルファスシリコン膜（厚さが４０ｎｍから８０ｎｍ程度）を連続して成膜する。その後、フォトリソグラフィによりゲート電極２７上に島状にパターニングして、図４に示すように、真性アモルファスシリコン層２３ａ及びｎ＋アモルファスシリコン層２３ｂが積層された半導体形成層を形成する。
　そして、上記半導体形成層が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、アルミニウム膜及びチタン膜などを順に成膜する。その後、フォトリソグラフィによりパターニングして、図３、図４に示すように、ソース配線１４、ソース電極２８及びドレイン電極２９を厚さ３００ｎｍ程度で形成する。
　次いで、ソース電極２８及びドレイン電極２９をマスクとして上記半導体形成層のｎ＋アモルファスシリコン層２３ｂをエッチングすることにより、チャネル領域をパターニングして、図３、図４に示すように、半導体層２３及びそれを備えたＴＦＴ素子１５を形成する。
　（パッシベーション膜形成工程）
　次いで、図４に示すように、ゲート絶縁膜１２、及びＴＦＴ素子１５の表面上に、例えば、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン膜などの無機絶縁膜からなるパッシベーション膜４０を、厚さ２５０ｎｍ程度で成膜する。
　（ビアホール形成）
　次いで、画素電極引き出し部分のパッシベーション膜４０を、ドライエッチングで除去して、図４に示すように、パッシベーション膜４０に、ドレイン電極２９に到達するビアホール４１を形成する。
　（平坦化膜形成工程）
　次いで、パッシベーション膜４０が形成された基板全体に、例えば、スピンコート法により、アクリル系の感光性樹脂を厚さ２μｍ～３μｍ程度で塗布し、図４に示すように、ＴＦＴ素子１５及びパッシベーション膜４０を覆う透明な平坦化膜１０を形成する。
　（コンタクトホール形成工程）
　次いで、平坦化膜１０上に、フォトリソグラフィにより所定のパターンを有するフォトマスクを形成する。次いで、このフォトマスクを使用して、露光、現像を行うことにより、図４に示すように、平坦化膜１０に、ドレイン電極２９に到達するコンタクトホール（スルーホール）３０を形成する。
　なお、本実施形態においては、パッシベーション膜４０と平坦化膜１０とにより層間絶縁膜を形成する構成としているが、層間絶縁膜を平坦化膜１０のみで形成する構成としてもよい。
　（画素電極形成工程）
　次いで、平坦化膜１０が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、インジウム錫酸化物からなるＩＴＯ膜やインジウム亜鉛酸化物からなるＩＺＯ膜等のの透明導電膜（厚さが１００ｎｍ～２００ｎｍ程度）を成膜する。その後、その透明導電膜に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図４に示すように、画素電極１９を形成する。
　この際、画素電極１９は、コンタクトホール３０の表面を覆うように、平坦化膜１０の表面上に形成される。
　（配向膜形成工程）
　次いで、基板全体に、印刷法によりポリイミド樹脂を塗布し、その後、ラビング処理を行って、図４に示すように、配向膜２０を形成する。次いで、基板全体に、例えば、フォトリソグラフィー法を使用して、アクリル系の感光性樹脂からなるフォトスペーサを厚さ１００ｎｍ程度で形成する。
　以上のようにして、プラスチック基板６上に、ＴＦＴ素子１５等を備えた表示素子層７が形成されたＴＦＴ基板２を作製することができる。
　＜ＣＦ基板作製工程＞
　（プラスチック基板形成工程）
　まず、図１０に示すように、支持基板として、例えば、厚さ０．７ｍｍ程度のガラス基板１８を準備する。次いで、図１０に示すように、ガラス基板１８上に、上述のＴＦＴ基板作製工程の場合と同様に、例えば、ポリイミド樹脂により形成されたフィルム状の可撓性を有するプラスチック基板８を、例えば、２０μｍ程度の厚みで形成する。
　次いで、プラスチック基板８上に、着色層３９及びブラックマトリクス３６を備えたカラーフィルター４８を形成するとともに、共通電極２４等をパターニングして、図１０に示すように、ＣＦ素子層２２を形成する。以下に詳細に説明する。
　（ベースコート層形成工程）
　ます、プラスチック基板８の表面のパーティクル等を除去して、表面を清浄化するために、ＳＰＸ、ＤＭＳＯ、ＮＭＰなどの有機溶剤等による洗浄工程を行う。次いで、図１１に示すように、プラスチック基板８上に、プラズマＣＶＤ法（３００℃以上）により、例えば、酸化シリコン（または、窒化シリコン）からなるベースコート層１７を、２５０ｎｍ程度の厚みで形成する。
　（カラーフィルター形成工程）
　ベースコート層１７が形成された基板全体に、スピンコート法により、例えば、カーボン微粒子などの黒色顔料が分散されたポジ型の感光性樹脂を塗布し、その塗布された感光性樹脂をフォトマスクを介して露光した後に、現像及び加熱することにより、図１１に示すように、ブラックマトリクス３６を厚さ１００ｎｍ程度に形成する。
　次いで、ブラックマトリクス３６が形成された基板上に、例えば、赤、緑又は青に着色されたアクリル系の感光性樹脂を塗布し、その塗布された感光性樹脂をフォトマスクを介して露光した後に、現像することによりパターニングして、選択した色の着色層（例えば、赤色層Ｒ）３９を形成する。さらに、他の２色についても同様な工程を繰り返して、他の２色の着色層（例えば、緑色層Ｇ及び青色層Ｂ）３９を形成して、図１１に示すように、赤色層Ｒ、緑色層Ｇ及び青色層Ｂを備えたカラーフィルター４８を形成する。
　（平坦化膜形成工程）
　次いで、カラーフィルター４８が形成された基板上に、スピンコート法により、アクリル系の感光性樹脂を塗布し、その塗布された感光性樹脂をフォトマスクを介して露光した後に、現像することにより、図１１に示すように、平坦化膜２１を厚さ２．５μｍ程度に形成する。
　（共通電極形成工程）
　次いで、平坦化膜２１が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、ＩＴＯ膜を成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターニングして、図１１に示すように、共通電極２４を厚さ１００ｎｍ程度に形成する。
　（配向膜形成工程）
　次いで、共通電極２４が形成された基板全体に、印刷法によりポリイミド系樹脂を塗布し、その後、ラビング処理を行って、図１１に示すように、配向膜２６を厚さ１００ｎｍ程度に形成する。
　以上のようにして、ＣＦ素子層２２を備えるＣＦ基板３を作製することができる。
　＜ＴＦＴ基板・ＣＦ基板貼り合わせ工程＞
　まず、例えば、ディスペンサを用いて、ＣＦ基板３に、紫外線硬化及び熱硬化併用型樹脂等により構成されたシール材５を枠状に描画する。
　次いで、上記シール材５が描画されたＣＦ基板３におけるシール材５の内側の領域に液晶層４を形成する液晶材料を滴下する。
　さらに、上記液晶材料が滴下されたＣＦ基板３と、ＴＦＴ基板２とを、減圧下で貼り合わせる。
　次いで、その貼り合わせた貼合体を大気圧に開放することにより、その貼合体の表面及び裏面を加圧する。次いで、上記貼合体に挟持されたシール材５にＵＶ光を照射した後に、その貼合体を加熱することによりシール材５を硬化させ、図１２に示すように、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板３とが貼り合わされた貼り合わせ体を作製する。なお、シール材５の材料として、熱硬化型の材料のみを使用してもよい。
　＜ガラス板剥離工程＞
　次いで、図１３に示すように、ガラス基板３７側からレーザー光（図１３における矢印）を照射することにより、プラスチック基板６からガラス基板３７を分離させて、ガラス基板３７を剥離させる。
　なお、レーザー光としては、例えば、ＸｅＣｌレーザー（波長：３０８ｎｍ）を使用することができる。また、レーザー光の照射により、ガラス基板３７とプラスチック基板６との界面近傍において、紫外光の吸収によるアブレーション（熱吸収による膜の分解／気化）現象が発生し、ガラス基板３７近傍のプラスチック基板６におけるポリマー構造が破壊（炭化／気化）されることにより、ガラス基板３７とプラスチック基板６とが分離される。
　また、上述のアブレーション条件は、プラスチック基板６に対応させて設定する必要があるが、一般的には、照射するレーザー光のエネルギー強度は、３００～３０００ｍＷ／ｃｍ２であって、１～１０ショット程度の照射を行う。また、プラスチック基板６のレーザー光に対する透過率は１％以下であり、ガラス基板３７のレーザー光に対する透過率は３０％以上程度である。
　次いで、ガラス基板３７を分離したプラスチック基板６の表面に、偏光板４５を接着する。
　次いで、同様に、ガラス基板１８側からレーザー光（図１４における矢印）を照射することにより、プラスチック基板８からガラス基板１８を分離させて、ガラス基板１８を剥離させる。
　なお、ガラス基板１８，３７の除去は、レーザー光照射による剥離でなくても良い。例えば、研磨やエッチング装置を用いてガラス基板１８，３７を除去しても良い。
　そして、ガラス基板１８を分離したプラスチック基板８の表面に、偏光板４６を設けることにより、図１、図２に示す液晶表示装置１が完成する。
　なお、この偏光板４５，４６は、ガラス基板１８，３７を剥離した後であっても、可撓性を有するプラスチック基板６，８を備える、厚みの薄い液晶表示装置１が自重により撓んでしまい、液晶表示装置１に反りやうねり等の変形が発生することを防止するための支持体としての機能も有している。
　そして、このような構成により、偏光板４５，４６が支持体を兼用するため、別個に支持体を設ける必要がなくなる。その結果、部品点数を削減してコストを抑制することが可能になるとともに、液晶表示装置１全体の薄型化を行うことが可能になる。
　以上に説明した本実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
　（１）本実施形態においては、厚みが５～２０μｍであり、上記数式（１）が成立するプラスチック基板６を使用する構成としている。従って、ＴＦＴ基板作製工程において、ガラス基板３７上にプラスチック基板６を形成する場合であっても、ガラス基板３７とプラスチック基板６との間の線膨張率の相違に起因して、プラスチック基板６が形成されたガラス基板３７における反りやうねり等の変形の発生を抑制することが可能になる。従って、表示素子層７の形成工程において、プラスチック基板６が形成されたガラス基板３７の取り扱い性の低下を抑制して、ＴＦＴ基板２の破損等の発生を防止することができるため、ＴＦＴ基板２の生産性の低下を防止することができる。
　（２）また、ＴＦＴ基板作製工程において、プラスチック基板６と、プラスチック基板６上に形成されるベースコート層９との間の線膨張率の相違に起因するベースコート層９の表面における凹凸等の変形の発生を抑制することが可能になる。従って、ＴＦＴ基板２の透明性の低下を防止することができる。
　（３）本実施形態においては、プラスチック基板６を形成する樹脂として、ポリイミド樹脂を使用する構成としている。従って、耐熱性に優れたポリイミド樹脂により、プラスチック基板６を形成することができる。
　（４）本実施形態においては、ポリイミド樹脂として、芳香族ポリイミド樹脂、環式脂肪族ポリイミド樹脂、及びフッ素化芳香族ポリイミド樹脂を使用する構成としている。従って、可視光域での透明性が良好なプラスチック基板６を形成することが可能になる。
　（５）本実施形態においては、プラスチック基板６の表示素子層７側とは反対側に、ＴＦＴ基板２の変形を防止する支持体を兼用する偏光板４５を設ける構成としている。従って、偏光板４５が支持体を兼用するため、別個に支持体を設ける必要がなくなる。その結果、部品点数を削減してコストを抑制することが可能になるとともに、液晶表示装置１全体の薄型化を行うことが可能になる。
　なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
　上記実施形態における液晶表示装置１において、偏光板４５の外側に、バックライトユニットを設ける構成としてもよい。また、このバックライトユニットとして、可撓性（フレキシビリティー）を有するバックライトユニットを使用する構成としてもよい。
　例えば、図１５に示すように、発光ダイオード等により構成されたエッジライト５５と、透明かつ薄いシリコンゴム等により構成されたフレキシブル導光板５４とを備えるフレキシブルなバックライトユニット５６を、上述のＴＦＴ基板２、ＣＦ基板３、及び液晶層４と組み合わせる構成としてもよい。このようなバックライトユニット５６を備えた液晶表示装置６０は、図１５に示すように、可撓性を有するとともに、デザイン性に優れている。
　また、上記実施形態においては、液晶表示装置１の変形を防止する支持体として偏光板４５，４６を兼用する構成としたが、これらの偏光板４５，４６とは別個に支持体を設ける構成としてもよい。
　上記実施形態においては、透過型の液晶表示装置１を例に挙げたが、本発明は、反射型の液晶表示装置や、半透過型の液晶表示装置にも適用することができる。
　また、半導体層２３に使用される材料としては、ＺｎＯ、ＳｎＯ、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体や有機半導体を用いても良い。
　また、本実施形態においては、表示装置としてＬＣＤ（liquid crystal display；液晶表示ディスプレイ）に係るものについて示したが、表示装置は、有機ＥＬ（organic electro luminescence）、電気泳動（electrophoretic）、ＰＤ（plasma display；プラズマディスプレイ）、ＰＡＬＣ（plasma addressed liquid crystal display；プラズマアドレス液晶ディスプレイ）、無機ＥＬ（inorganic electro luminescence）、ＦＥＤ（field emission display；電界放出ディスプレイ）、又はＳＥＤ（surface-conduction electron-emitter display；表面電界ディスプレイ）等に係る表示装置であってもよい。
　以上説明したように、本発明は、プラスチック基板を備えたＴＦＴ基板等の表示装置用基板に、特に有用である。
　１　　液晶表示装置
　２　　ＴＦＴ基板（表示装置用基板）
　３　　ＣＦ基板（他の表示装置用基板）
　４　　液晶層（表示媒体層）
　６　　プラスチック基板
　６ａ　　プラスチック基板の、端子が設けられた側と反対側の表面
　７　　表示素子層
　８　　プラスチック基板
　９　　ベースコート層
　１０　　平坦化膜
　１２　　ゲート絶縁膜
　１５　　ＴＦＴ素子（スイッチング素子）
　１７　　ベースコート層
　１８　　ガラス基板
　２２　　ＣＦ素子層
　２７　　ゲート電極
　２８　　ソース電極
　２９　　ドレイン電極
　３５　　液晶表示素子
　３７　　ガラス基板
　４０　　パッシベーション膜
　４５　　偏光板
　４６　　偏光板
　４８　　カラーフィルター
　５４　　フレキシブル導光板
　５５　　エッジライト
　５６　　バックライトユニット
　６０　　液晶表示装置

Claims (8)

  1. 　可撓性を有するプラスチック基板と、
    　前記プラスチック基板上に形成され、スイッチング素子を有する表示素子層と
    　を備える表示装置用基板であって、
    　前記プラスチック基板の厚みが５～２０μｍであり、該プラスチック基板の厚み[μｍ]をＴ、該プラスチック基板を形成する樹脂の線膨張係率[ｐｐｍ／Ｋ]をＳ、及び前記樹脂の弾性率[ＧＰａ]をＤとした場合に、下記数式（１）が成立することを特徴とする表示装置用基板。
    　（数１）
    　０≦Ｄ≦（２８００・Ｓ－１．１３）／Ｔ　　　（１）
  2. 　前記樹脂がポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置用基板。
  3. 　前記ポリイミド樹脂が、芳香族ポリイミド樹脂、環式脂肪族ポリイミド樹脂、及びフッ素化芳香族ポリイミド樹脂からなる群より選ばれる１種であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置用基板。
  4. 　前記表示素子層は、前記プラスチック基板の表面上に設けられたベースコート層を有することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の表示装置用基板。
  5. 　前記プラスチック基板の前記表示素子層側とは反対側に、偏光板が設けられており、該偏光板が前記表示装置用基板の変形を防止する支持体を兼用することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の表示装置用基板。
  6. 　前記スイッチング素子が、ＴＦＴ素子であることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の表示装置用基板。
  7. 　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の前記表示装置用基板と、
    　前記表示装置用基板に対向して配置された他の表示装置用基板と、
    　前記表示装置用基板及び前記他の表示装置用基板の間に設けられた表示媒体層と
    　を備えることを特徴とする表示装置。
  8. 　前記表示媒体層が液晶層であることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
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