JP2011180247A - 液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造装置 - Google Patents

液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】外光反射によるコントラスト低下を防止し、しかも装置の小型、薄型化が可能である。
【解決手段】液晶表示装置は、第1の基板10と第2の基板11間に配向膜12,13及び液晶14を挟持させ、ギャップ保持材15、及びシール剤16を介して貼合され、第1の基板10は、プラスチックフィルム基板10a上に遮光層10bと、着色層10cと、共通電極層10dが形成された基板であり、第2の基板11は、予め能動素子17が形成されたガラス基板11aが、プラスチックフィルム基板11b上に貼合された基板であり、プラスチックフィルム基板10a,11bの少なくとも一方には、片面または両面にバリア膜が形成されている。
【選択図】図1

Description

この発明は、特に、プラスチックフィルム基板を用いた液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造装置に関する。
近年、液晶表示装置は、種々の携帯情報機器、例えば携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)などに搭載されてきている。携帯情報機器においては、できるだけ消費電力を抑える必要があるので、液晶表示装置としては、外光をできる限り利用して、バックライトの使用を抑える反射型液晶表示装置や半透過型液晶表示装置を用いることが好ましい。
このような液晶表示装置では、対向配置された第1基板と第2基板との間に、液晶を狭持して構成され、この第1基板および第2基板において電極が設けられた対向面側は、それぞれ配向膜によって覆われており、これらの配向膜によって液晶に含まれる液晶分子の配向状態が制御される。また、第1基板と第2基板との間は、その周縁部に設けられたシール剤で封止され、これにより液晶が第1基板と第2基板間に充填封止された状態となっている(特許文献1)。
また、第1基板と第2基板として、一対のガラス基板を用い、一対のガラス基板で液晶を挟持し、液晶の一方のガラス基板側に配置された吸収型偏光板と、液晶の他方のガラス基板側に配置された反射型偏光板と、外光を用いて、液晶に電圧を印加し、外光反射によるコントラスト低下を防止するものがある(特許文献2)。
特開2005−283693号公報 特開2008−185810号公報
近年の液晶表示装置の小型・コンパクト化の要求に伴い、液晶表示装置を薄くする設計がなされている。このような設計がなされた場合、対向配置された第1基板と第2基板として一対のガラス基板を用い、この一対のガラス基板の間に、液晶を狭持して構成され、さらに基板には遮光層と、着色層と、共通電極層、能動素子などが形成されるために、装置の小型、薄型化には一定の限界がある。
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、外光反射によるコントラスト低下を防止し、しかも装置の小型、薄型化を可能にした液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
請求項1に記載の発明は、第1の基板と第2の基板間に配向膜及び液晶を挟持させ、ギャップ保持材、及びシール剤を介して貼合された液晶表示装置であり、
前記第1の基板は、プラスチックフィルム基板上に遮光層と、着色層と、共通電極層が形成された基板であり、 前記第2の基板は、予め能動素子が形成されたガラス基板が、プラスチックフィルム基板上に貼合された基板であり、
前記プラスチックフィルム基板の少なくとも一方には、片面または両面にバリア膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置である。
請求項2に記載の発明は、前記配向膜が、光配向制御型の配向膜であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置である。
請求項3に記載の発明は、前記シール剤が、光硬化型のシール剤であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置である。
請求項4に記載の発明は、前記ギャップ保持材が、前記第1の基板側の遮光層領域に形成された柱状スペーサであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置である。
請求項5に記載の発明は、前記ギャップ保持材が、前記第1の基板と前記第2の基板間に配置され、かつ前記第1の基板側の遮光層領域に配置された球状スペーサであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置である。
請求項6に記載の発明は、前記第1の基板と前記第2の基板は、貼合面と異なる面に偏光層を有していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置である。
請求項7に記載の発明は、前記第2の基板が、プラスチックフィルム基板上に能動素子を直接形成された基板であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置である。
請求項8に記載の発明は、前記第2の基板の能動素子が、酸素(O)と窒素(N)の混合物であり、Oに対するNの比(N数密度/O数密度)が0乃至2である非金属元素を含む活性層を有していることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の液晶表示装置である。
請求項9に記載の発明は、前記第1の基板側の遮光層が、前記活性層上方に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置である。
請求項10に記載の発明は、前記第1の基板側の遮光層が、前記活性層直上に形成されていることを特徴とする請求項9記載の液晶表示装置である。
請求項11に記載の発明は、第1の基板と第2の基板間に、配向膜及び液晶を挟持させギャップ保持材及びシール剤を介して貼合する液晶表示装置の製造方法において、
前記第1の基板は、プラスチックフィルム基板上に遮光層を形成する工程と、着色層を形成する工程と、共通電極を形成する工程とを有し、
前記第2の基板は、ガラス基板上に能動素子を形成する工程と、前記ガラス基板をプラスチックフィルム基板上に貼合する工程とを有し、
前記プラスチックフィルム基板の少なくとも一方には、片面または両面にバリア膜を形成する工程を有し、
前記第1の基板と前記第2の基板の貼合面にそれぞれ配向膜を形成する工程と、
ODFプロセスによるシール剤描画工程と、液晶充填工程と、描画された前記シール剤を介した貼り合せ工程と、前記シール剤を硬化させる工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
請求項12に記載の発明は、前記第1の基板のプラスチックフィルム基板、もしくは前記第2の基板のプラスチックフィルム基板のうち少なくとも一方がロール状であることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項13に記載の発明は、前記ギャップ保持材として、前記第1の基板側の遮光層領域に配置される柱状スペーサが、フォトリソグラフィー法により形成されることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項14に記載の発明は、前記ギャップ保持材として、前記第1の基板と前記第2の基板間に配置され、かつ前記第1の基板側の遮光層領域に配置される球状スペーサが、定点配置法により形成されることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項15に記載の発明は、前記第1の基板と前記第2の基板との貼合面とは異なる面に、偏光層を貼合方式で形成することを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項16に記載の発明は、前記第1の基板と前記第2の基板との貼合面とは異なる面に、偏光層を塗布方式で形成することを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
請求項17に記載の発明は、前記第2の基板が、プラスチックフィルム基板上に能動素子を直接形成する手法で製造されることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項18に記載の発明は、前記第2の基板の能動素子が、酸素(O)と窒素(N)の混合物であり、Oに対するNの比(N数密度/O数密度)が0乃至2である非金属元素を含む活性層をスパッタ方式により形成することを特徴とする請求項11乃至請求項17のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項19に記載の発明は、前記第1の基板側の遮光層が、前記活性層上方に配置されるように前記第1の基板と前記第2の基板を貼り合せることを特徴とする請求項18に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項20に記載の発明は、前記第1の基板側の遮光層が、前記活性層直上にフォトリソグラフィー法により形成されることを特徴とする請求項18に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項21に記載の発明は、請求項11乃至請求項17のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法を実行し、液晶表示装置を製造することを特徴する液晶表示装置の製造装置である。
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
請求項1に記載の発明では、第1の基板は、プラスチックフィルム基板上に遮光層と、着色層と、共通電極層が形成された基板であり、第2の基板は、予め能動素子が形成されたガラス基板が、プラスチックフィルム基板上に貼合された基板であり、プラスチックフィルム基板の少なくとも一方には、片面または両面にバリア膜が形成され、第1の基板及び第2の基板にプラスチックフィルム基板を用いたことで、従来のガラス基板を用いた液晶表示装置と比べ薄くなり、しかも割れにくい。
請求項2に記載の発明では、配向膜が、光配向制御型の配向膜であり、ラビング処理がいらないため、配向膜の削れによる発塵が生じないし、摩擦による静電気が発生しない。また、光配向制御という非接触方式であるため、下地膜の凹凸の影響を受けず全面に均一な配向処理ができる。
請求項3に記載の発明では、シール剤が、光硬化型のシール剤であり、従来の熱硬化タイプと比べて、硬化時間が短縮できる。また、熱を使用しないため、基材であるプラスチックフィルム基板の膨張を抑制でき、かつ硬化させる液晶表示装置が小型化できる。
請求項4に記載の発明では、ギャップ保持材が、第1の基板側の遮光層領域に形成された柱状スペーサであり、第1の基板の遮光層領域にのみ柱状スペーサを形成し、開口部にスペーサが存在せず、配向乱れが生じないため、コントラストが高い。
請求項5に記載の発明では、ギャップ保持材が、第1の基板と第2の基板間に配置され、かつ第1の基板側の遮光層領域に配置された球状スペーサであり、第1の基板の遮光層領域にのみ球状スペーサを配置するため、開口部にスペーサが存在せず、配向乱れが生じないため、コントラストが高い。また、球状スペーサは柱状スペーサより弾性変形が大きく、かつ塑性変形が小さいため、外部からの圧力に対して液晶表示装置が柔軟に対応できる。
請求項6に記載の発明では、第1の基板と第2の基板は、貼合面と異なる面に偏光層を有しており、液晶表示装置を通るバックライト光の透過制御を可能にしている。
請求項7に記載の発明では、第2の基板が、プラスチックフィルム基板上に能動素子を直接形成された基板であり、能動素子を直接形成することで、さらに液晶表示装置が軽量、薄型で、割れにくくなる。
請求項8に記載の発明では、第2の基板の能動素子が、酸素(O)と窒素(N)の混合物であり、Oに対するNの比(N数密度/O数密度)が0乃至2である非金属元素を含む活性層を有し、可視光に透過性を有するため、表示装置の透過率が高くなり、バックライトの低消費電力が可能になる。また、フレキシブル性を有しているため、良く曲がり、性能特性が向上する。
請求項9に記載の発明では、第1の基板側の遮光層が、活性層上方に配置されており、目視方向からの外光が表示装置に入射する際、活性層へ入射光が当たらなくなるため、活性層の誤動作や特性変化が起きにくくなる。
請求項10に記載の発明では、第1の基板側の遮光層が、活性層直上に形成され、目視方向からの外光が表示装置に入射する際、活性層へ入射光が当たらなくなるため、活性層の誤動作や特性変化を抑制することができる。また、遮光層が活性層の直上に配置されているため、表示装置に入るバックライト光の内部散乱光も活性層に当たらなくなり、特性変化がさらに起きにくくなる。
請求項11に記載の発明では、第1の基板は、プラスチックフィルム基板上に遮光層と、着色層と、共通電極とを形成し、第2の基板は、ガラス基板上に能動素子を形成し、ガラス基板をプラスチックフィルム基板上に貼合し、プラスチックフィルム基板の少なくとも一方には、片面または両面にバリア膜を形成したことで、外部から水蒸気やガス等の不純物の透過を抑制でき、液晶表示装置の信頼性が向上する。また、第1の基板と第2の基板の貼合面にそれぞれ配向膜を形成し、ODFプロセスによりシール剤描画と、液晶充填と、描画されたシール剤を介した貼り合せ、シール剤を硬化させ、ODFプロセスを用いたことで、ロール・ツー・ロール方式のパネル化プロセスを実現することができる。
請求項12に記載の発明では、第1の基板のプラスチックフィルム基板、もしくは第2の基板のプラスチックフィルム基板のうち少なくとも一方がロール状であり、ロール・ツー・ロール方式でのパネル化プロセスを実現することができ、しかも作製した表示パネルをロール状で巻き取ることが可能である。
請求項13に記載の発明では、ギャップ保持材として、第1の基板側の遮光層領域に配置される柱状スペーサが、フォトリソグラフィー法により形成され、第1の基板側の遮光層領域に高精度に配置形成することが可能となり、遮光層線幅を細くできるため、液晶表示装置の透過率が向上する。
請求項14に記載の発明では、ギャップ保持材として、第1の基板と第2の基板間に配置され、かつ第1の基板側の遮光層領域に配置される球状スペーサが、定点配置法により形成され、第1の基板側の遮光層領域に高精度に配置形成することが可能となり、遮光層線幅を細くできるため、液晶表示装置の透過率がアップする。
請求項15に記載の発明では、第1の基板と第2の基板との貼合面とは異なる面に、偏光層を貼合方式で形成することで、さらに薄型化が可能である。
請求項16に記載の発明では、第1の基板と第2の基板との貼合面とは異なる面に、偏光層を塗布方式で形成したことで、さらに薄型化が可能である。
請求項17に記載の発明では、第2の基板が、プラスチックフィルム基板上に能動素子を直接形成する手法で製造することで、液晶表示装置を薄く、軽く、割れにくくすることができる。
請求項18に記載の発明では、第2の基板の能動素子が、酸素(O)と窒素(N)の混合物であり、Oに対するNの比(N数密度/O数密度)が0乃至2である非金属元素を含む活性層をスパッタ方式により形成し、従来のプラズマCVD(300℃)を用いず、スパッタ法(室温)で形成できるため、低環境負荷、低温プロセスが可能となる。
請求項19に記載の発明では、第1の基板側の遮光層が、活性層上方に配置されるように第1の基板と第2の基板を貼り合せ、目視方向からの外光が表示装置に入射する際、活性層へ入射光が当たらなくなるため、活性層の誤動作や特性変化が起きにくくなる。
請求項20に記載の発明では、第1の基板側の遮光層が、活性層直上にフォトリソグラフィー法により形成し、高精度に配置形成することが可能となり、遮光層線幅を細くできるため、液晶表示装置の透過率がアップする。
請求項21に記載の発明では、請求項11乃至請求項17のいずれか1項に記載の表示装置の製造方法を実行し、表示装置を製造することで、液晶表示装置が軽量、薄型で、割れにくくなる。
液晶表示装置の概略構成図である。 第2の基板のプラスチックフィルム基板の概略構成図である。 第2の実施の形態の液晶表示装置の概略構成図である。 第3の実施の形態の液晶表示装置の概略構成図である。 第4の実施の形態の液晶表示装置の概略構成図である。 第5の実施の形態の液晶表示装置の概略構成図である。 第1の基板製造装置の概略構成図である。 第2の基板製造装置の概略構成図である。 第1の基板と第2の基板の貼合装置の概略構成図である。 スパッタ装置の概略図である。 プラスチックフィルム基板の斜視図である。
以下、この発明の液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造装置の実施の形態について説明する。この実施の形態は好ましい形態を示すものであるが、この発明はこれに限定されない。
[液晶表示装置]
(第1の実施の形態)
この第1の実施の形態の液晶表示装置を、図1及び図2に基づいて説明する。図1は液晶表示装置の概略構成図、図2は第2の基板のプラスチックフィルム基板の概略構成図である。
この第1の実施の形態の液晶表示装置は、第1の基板10と第2の基板11の間に、配向膜12,13及び液晶14を挟持させ、ギャップ保持材15、及びシール剤16を介して貼合されている。
第1の基板10は、プラスチックフィルム基板10a上に遮光層10bと、着色層10cと、共通電極層10dが形成された基板であり、この共通電極層10上に配向膜12が形成されている。第2の基板11は、予め能動素子17が形成されたガラス基板11aが、プラスチックフィルム基板11b上に貼合された基板である。
プラスチックフィルム基板10a には、図2に示すように、両面に無機バリア10e,10fが形成され、無機バリア10e上には樹脂バリア10gが設けられている。プラスチックフィルム基板11b には、図2に示すように、両面に無機バリア11c,11dが形成され、無機バリア11c上には粘着剤11eを介してガラス基板11aが設けられ、無機バリア11d上には樹脂バリア11fが設けられている。このように、プラスチックフィルム基板の少なくとも一方には、片面または両面にバリア膜が形成される。
第2の基板11の能動素子17が、酸素(O)と窒素(N)の混合物であり、Oに対するNの比(N数密度/O数密度)が0乃至2である非金属元素を含む活性層17aを有している。第2の基板11の能動素子17が、酸素(O)と窒素(N)の混合物であり、Oに対するNの比(N数密度/O数密度)が0乃至2である非金属元素を含む活性層17aを有し、可視光に透過性を有するため、表示装置の透過率が高くなり、バックライトの低消費電力が可能になる。また、フレキシブル性を有しているため、良く曲がり、性能特性が向上する。
この活性層17aは、金属原料(In, SnO)と絶縁体原料(Si)の組み合わせから作製する。金属原料は窒化物を用いようとしてもそれ自体が初めから絶縁体なので、他の絶縁体原料といくら混ぜても半導体は形成できない。このため、金属原料はそれ自体が金属である酸化物を用いる。これに対し、絶縁体原料に窒化物を用いると、両者を混ぜて作製される半導体は酸素(O)と窒素(N)の両方を含む酸窒化物の混合物となる。混合の様子を次の式で表す。正負の価数が釣り合う条件で混合比x、yを決めることができる。
主たる金属原料Inの混合比x、絶縁体材料Siの混合比yとすると、価数釣り合いから、従たる金属原料SnOの混合比は6−xとなる。金属原料と絶縁体原料の比x:yは、原料それぞれのバンドギャップと、混合後に形成される半導体のバンドギャップによって決まり、例えばxの範囲としてはx=0〜6(典型値5)、yの範囲としてはy=0〜6(典型値3)が望ましい。
従って、O:Nの数量比は、
O=12〜18 (典型値17)
N=0〜24(典型値12)となる。
従って、O:N=1:0〜2 酸素1に対する窒素の数密度比、すなわち酸素(O)に対する窒素(N)の比(N数密度/O数密度)は0乃至2である。
この実施の形態では、酸素(O)と窒素(N)の混合物でOに対するNの比(N数密度/O数密度)が0乃至2である非金属元素を含む活性層17aを有する能動素子17は、200℃以下の温度で形成した場合にも、200℃以上でガラス基板上に形成しているアモルファスシリコンを用いた能動素子17と同等以上の性能を得ることができるので、ガラス基板よりも耐熱温度の低いプラスチック基板上に形成する場合に好適である。また、容易に高電界効果移動度の能動素子17が得られ、この能動素子17は、電流駆動素子の有機EL素子を用いた大画面、高精細ディスプレイに好適である。
また、酸素(O)に対する窒素(N)の比(N数密度/O数密度)が0乃至2の範囲となるのは、上記「酸素(O)に対する窒素(N)の比(N数密度/O数密度)は0乃至2」おいて述べたように、バンドギャップと価数釣り合いから決まる。仮にこの値が0(窒素が全く存在しない)となった場合、酸素の量によっては、活性層17aのバンドギャップが小さすぎて金属的となり、能動素子17が常時オン状態となってしまう。逆にこの値が2を超える(酸素不足、窒素過剰)場合、活性層のバンドギャップが大きすぎて絶縁体的となり、能動素子17が常時オフ状態となってしまう。いずれの場合も能動素子特性として問題が起きる。
このように、この実施の形態では、第1の基板10は、プラスチックフィルム基板10a上に遮光層10bと、着色層10cと、共通電極層10dが形成された基板であり、第2の基板11は、予め能動素子17が形成されたガラス基板11aが、プラスチックフィルム基板11b上に貼合された基板であり、プラスチックフィルム基板11bの少なくとも一方には、片面または両面にバリア膜が形成され、第1の基板10及び第2の基板11にプラスチックフィルム基板10a,11bを用いたことで、従来のガラス基板パネルと比べ薄くなり、しかも割れにくい。
また、配向膜12,13が、光配向制御型の配向膜であり、ラビング処理がいらないため、配向膜12,13の削れによる発塵が生じないし、摩擦による静電気が発生しない。また、光配向制御という非接触方式であるため、下地膜の凹凸の影響を受けず全面に均一な配向処理ができる。
また、シール剤16が、光硬化型のシール剤であり、従来の熱硬化タイプと比べて、硬化時間が短縮できる。また、シール剤16は、硬化させるために熱を使用しないため、基材であるプラスチックフィルム基板10a,11bの膨張を抑制でき、かつ硬化させる装置が小型化できる。
また、ギャップ保持材15は、柱状スペーサ15aであり、一端部が配向膜12に接して形成され、他端部が配向膜13に接して形成されているが、一端部の位置は第1の基板10a側の遮光層領域に形成され、他端部の位置は第2の基板11b側の遮能動素子領域に形成されている。このように、ギャップ保持材15が、第1の基板10aと第2の基板11b間に配置され、かつ第1の基板10a側の遮光層領域に形成された柱状スペーサ15aであり、第1の基板10aの遮光層領域にのみ柱状スペーサを形成することで、配向膜12の開口部12aにスペーサが存在せず、配向乱れが生じないため、コントラストが高い。
(第2の実施の形態)
図3は第2の実施の形態の液晶表示装置の概略構成図である。この第2の実施の形態は、第1の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。この第2の実施の形態では、ギャップ保持材15は、図3に示すように、球状スペーサ15bを用いている。この球状スペーサ15bは、一部が配向膜12に接して形成され、他部が配向膜13に接して形成されているが、一部の位置は第1の基板10a側の遮光層領域に形成され、他部の位置は第2の基板11b側の遮能動素子領域に形成されている。
このように、ギャップ保持材15が、第1の基板10aと第2の基板11b間に配置され、かつ第1の基板10a側の遮光層領域に配置された球状スペーサ15bであり、第1の基板10aの遮光層領域にのみ球状スペーサ15bを配置するため、配向膜12の開口部12aにスペーサが存在せず、配向乱れが生じないため、コントラストが高い。また、球状スペーサ15bは柱状スペーサ15aより弾性変形が大きく、かつ塑性変形が小さいため、外部からの圧力に対して液晶表示装置が柔軟に対応できる。
(第3の実施の形態)
図4は第3の実施の形態の液晶表示装置の概略構成図である。この第3の実施の形態は、第1の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。この第3の実施の形態では、第1の基板10aと第2の基板11bは、貼合面と異なる面に偏光層20,21を有しており、液晶表示装置を通るバックライト光の透過制御を可能にしている。
(第4の実施の形態)
図5は第4の実施の形態の液晶表示装置の概略構成図である。この第4の実施の形態は、第1の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。この第4の実施の形態では、第2の基板11が、プラスチックフィルム基板11b上に能動素子17を直接形成された基板であり、能動素子17を直接形成することで、さらに軽量、薄型で、割れにくくなる。
(第5の実施の形態)
図6は第5の実施の形態の液晶表示装置の概略構成図である。この第5の実施の形態は、第1の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。この第5の実施の形態では、第1の基板10a側の遮光層22が、活性層17a上方に配置され、目視方向からの外光が液晶表示装置に入射する際、活性層17aへ入射光が当たらなくなるため、活性層17aの誤動作や特性変化が起きにくくなる。
また、第1の基板11b側の遮光層22が、活性層17a直上に形成されていると、目視方向からの外光が液晶表示装置に入射する際、活性層17aへ入射光が当たらなくなるため、活性層17aの誤動作や特性変化を抑制することができる。また、遮光層22が活性層17aの直上に配置されているため、液晶表示装置に入るバックライト光の内部散乱光も活性層17aに当たらなくなり、特性変化がさらに起きにくくなる。
[液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造装置]
この実施の形態の液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造装置を、図7乃至図9に基づいて説明する。図7は第1の基板製造装置の概略構成図、図8は第2の基板製造装置の概略構成図、図9は第1の基板と第2の基板の貼合装置の概略構成図である。
この実施の形態の液晶表示装置の製造装置は、図7の第1の基板製造装置と、図8の第2の基板製造装置と、図9の第1の基板と第2の基板の貼合装置とを備え、第1の基板と第2の基板間に、配向膜及び液晶を挟持させギャップ保持材及びシール剤を介して貼合して液晶表示装置を製造する。
図7の第1の基板製造装置は、送り出し部101と、巻き取り部102とを有し、送り出し部101からロール状のプラスチックフィルム基板10aを送り出し、巻き取り部102に巻き取る。この送り出し部101と巻き取り部102との間に、プラスチックフィルム基板10aの片面または両面にバリア膜を形成するバリア膜形成部110と、プラスチックフィルム基板10a上に遮光層10bを形成する遮光層形成部103と、着色層10cを形成する着色層形成部104と、共通電極10dを形成する共通電極形成部105と、第1の基板10の貼合面に配向膜12を形成する配向膜形成部106と、ギャップ保持材形成部107と、偏光層貼合部111が配置されている。
ギャップ保持材形成部107では、ギャップ保持材15として、第1の基板10a側の遮光層領域に配置される柱状スペーサ15aが、フォトリソグラフィー法により形成される。フォトリソグラフィー法により柱状スペーサ15aを、第1の基板10a側の遮光層領域に高精度に配置形成することが可能となり、遮光層線幅を細くできるため、表示パネルの透過率が向上する。
また、ギャップ保持材形成部107では、ギャップ保持材15として、第1の基板10aと第2の基板11b間に配置され、かつ第1の基板10a側の遮光層領域に配置される球状スペーサ15bが、定点配置法により形成することができる。定点配置法により球状スペーサ15bを、第1の基板10a側の遮光層領域に高精度に配置形成することが可能となり、遮光層線幅を細くできるため、表示パネルの透過率がアップする。
偏光層貼合部111では、第1の基板10の貼合面とは異なる面に、偏光層20を貼合方式で形成し、偏光層20を貼合方式で形成することで、薄型化が可能である。また、偏光層20を塗布方式で形成することができ、塗布方式で形成することで、薄型化が可能である。
この実施の形態では、第1の基板10のプラスチックフィルム基板10aがロール状であり、ロール状からプラスチックフィルム基板を送り出し、ロール状に巻き取るロール・ツー・ロール方式でのパネル化プロセスを実現し、作製した表示パネルをロール状で巻き取ることが可能である。
図8の第2の基板製造装置は、送り出し部201と、巻き取り部202とを有し、送り出し部201からロール状のプラスチックフィルム基板11bを送り出し、巻き取り部202に巻き取る。この送り出し部201と巻き取り部202との間に、プラスチックフィルム基板11bの片面または両面にバリア膜を形成するバリア膜形成部210と、ガラス基板11a上に能動素子17を形成する能動素子形成部203と、ガラス基板11aをプラスチックフィルム基板11b上に貼合するガラス基板貼合部204と、遮光層形成部205と、第2の基板11の貼合面に配向膜13を形成する配向膜形成部206と、偏光層貼合部211が配置されている。
能動素子形成部203では、第2の基板11が、プラスチックフィルム基板11b上に能動素子17を直接形成する手法で製造され、表示パネルを、薄く、軽く、割れにくくすることができる。
また、第2の基板11の能動素子17が、酸素(O)と窒素(N)の混合物であり、Oに対するNの比(N数密度/O数密度)が0乃至2である非金属元素を含む活性層17aをスパッタ方式により形成する。
スパッタ方式は、図10及び図11のスパッタ装置によって実施される。このスパッタ装置321は、ロール巻機構322a,322bと、送出機構323と、巻取機構324と、位置合わせ機構325と、金属ターゲット326a,326bと、を有し、これらの全ての機構を内部に保持する真空チャンバ327を備えている。この真空チャンバ327は、ロール巻機構322a,322b側に開閉扉327a,327bを有し、開閉扉327aを開閉してロール状フィルム基板Pをセットし、開閉扉327bを開閉して活性層17aが設けられたロール状フィルム基板Pを取り出す。
ロール巻機構322aは、回転軸322a1にロール状フィルム基板Pを装着し、回転軸322a1はロール状フィルム基板Pの送り出しによって回転し、ロール巻機構322bは、回転軸322b1にロール状フィルム基板Pを装着し、回転軸322b1はロール状フィルム基板Pの巻き取りによって回転する。
送出機構323は、一対の送出ローラ323aを有し、この一対の送出ローラ323aの回転によってロール状フィルム基板Pを長尺方向に沿って一方の端部から送り出す。
巻取機構324は、一対の巻取ローラ324bを有し、この一対の巻取ローラ324bの回転によってロール状フィルム基板Pを長尺方向に沿って一方の端部から巻き取る。
位置合わせ機構325は、検出センサ325a、制御装置325b、ローラ駆動装置325cを有し、検出センサ325aによって、図11に示すロール状フィルム基板Pの位置合わせパターンAを検出し、この検出情報を制御装置325bに送り、制御装置325bはローラ駆動装置325cを介して送出機構323及び巻取機構324を制御し、ロール状フィルム基板Pの平面位置合わせを行う。
真空チャンバ327内は、真空ポンプ328に駆動によって真空状態であり、この真空チャンバ327には、ガス導入機構329が設けられ、このガス導入機構329は非金属元素を含む雰囲気ガスを真空チャンバ327内に導入する。
金属ターゲット326a,326bは、ロール状フィルム基板Pの半導体形成面に対面し、ロール状フィルム基板Pの長尺に沿った直線状の位置に配列されている。
金属ターゲット326aは、金属元素のターゲットであり、金属ターゲット326baは、半金属元素のターゲットである。
スパッタ装置321は、金属ターゲット326a,326bとし、非金属元素、金属元素、半金属元素それぞれ少なくともひとつを含む複数の元素を混ぜ合わせた混合物を、単一のターゲットとして用いているが、金属ターゲット326a,326bを一体のターゲットとてもよい。
このように、スパッタ装置321は、ガス導入機構329により、真空チャンバ327内に非金属元素を含む雰囲気ガスを導入し、真空チャンバ327内に金属ターゲット326a,326bの金属元素または半金属元素またはこれらの混合物を含む金属ターゲットを複数配置し、電極を介して金属ターゲット326a,326bに高電圧をかけると金属ターゲット表面の原子がはじき飛ばされ、真空チャンバ327内に導入された非金属元素を含む雰囲気ガスと、はじき飛ばされた金属と反応させることによって、ロール状フィルム基板Pに活性層17aを製膜することができる。
このスパッタ装置321を用い、低温プロセスで活性層17aを形成可能であり、低プロセスコストを実現することができる。また、活性層17aは、比較的高い電界効果移動度を実現でき、かつ光、熱に対して安定な特性を有する液晶表示装置を製造することができる。
また、活性層17aは自在にバンドギャップを制御でき、また電界効果移動度を増大させることができる液晶表示装置を製造することができる。
また、スパッタ装置321は、全ての機構を内部に保持する真空チャンバ327を備え、製造時にロール状態から送り出しロール状態に巻き取り、低プロセスコストを実現することができる。
また、スパッタ装置321は、非金属元素を含む雰囲気ガスを真空チャンバ327内に導入し、金属元素または半金属元素またはこれらの混合物を含む金属ターゲット326a,326bを複数有し、金属ターゲット326a,326bが、ロール状フィルム基板Pの長尺に沿った直線状の位置に配列され、ロール状フィルム基板P内に均一な性質の活性層17aを形成できる。
このように、第2の基板11の能動素子17が、酸素(O)と窒素(N)の混合物であり、Oに対するNの比(N数密度/O数密度)が0乃至2である非金属元素を含む活性層17aをスパッタ方式により形成し、従来のプラズマCVD(300℃)を用いず、スパッタ法(室温)で形成できるため、低環境負荷、低温プロセスが可能となる。
遮光層形成部205では、第1の基板10側の遮光層22が、活性層17a直上にフォトリソグラフィー法により形成し、高精度に配置形成することが可能となり、遮光層線幅を細くできるため、表示パネルの透過率がアップする。このように、第1の基板10側の遮光層22が、活性層17a上方に配置されるように第1の基板10と第2の基板11を貼り合せ、目視方向からの外光が液晶表示装置に入射する際、活性層へ入射光が当たらなくなるため、活性層の誤動作や特性変化が起きにくくなる。
偏光層貼合部211では、第2の基板11の貼合面とは異なる面に、偏光層21を貼合方式で形成し、偏光層21を貼合方式で形成することで、薄型化が可能である。また、偏光層21を塗布方式で形成することができ、塗布方式で形成することで、薄型化が可能である。
この実施の形態では、第2の基板11のプラスチックフィルム基板11bがロール状であり、ロール状からプラスチックフィルム基板を送り出し、ロール状に巻き取るロール・ツー・ロール方式でのパネル化プロセスを実現し、作製した表示パネルをロール状で巻き取ることが可能である。
図9の第1の基板と第2の基板の貼合装置は、図7の第1の基板製造装置によって成形された第1の基板10と、図8の第2の基板製造装置によって成形された第2の基板11がセットされ、ODFプロセスによるシール剤描画部301と、液晶充填部302と、描画されたシール剤を介した貼り合せる貼合部303と、シール剤を硬化させる硬化部304とが配置されている。
ODFプロセスによる製造方法は、液晶注入口を形成せずに透明基板に閉環形状の紫外線硬化型のシールを形成し、その後、適量の液晶をシールの内側領域に滴下し、真空装置で貼り合わせた後、この紫外線硬化型のシールに紫外線することで硬化させる製造であり、このODFプロセスを用いると、液晶注入の時間短縮およびトータルプロセスの短縮が可能となり、安価で液晶光学素子を製造することが可能となる。
シール剤描画部301では、シール剤16によって貼り合わせ面にシール剤描画を設ける。シール剤描画は、複数個の液晶表示装置の電気により作動する部位をそれぞれその外部全体を囲むように付与しているが、さらに複数個の液晶表示装置の電気により作動する部位の外部全体を囲むように付与してもよい。シール剤描画は、それぞれ外部全体を囲むものに限らず、外部の一部を囲むように付与してもよい。この実施の形態では、ディスペンサーを用いて、シリンジに入れた液状のシール剤を、ディスペンサーの開口部から吐出させて塗布して設ける。このディスペンサーは、開口部列の幅方向、各位置の開口部の吐出量のバラツキが小さいものを用い、シリンジに入れた液状のシール剤を押し出しながら塗布することで、シール剤を簡単かつ確実に付与することができる。シール剤描画を形成するシール剤としては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、接着剤などにより構成され、ギャップおよび面内のずれを防止するとともに、液晶の漏洩を防止する。
液晶充填部302では、液晶注入口を形成せずに基板に閉環形状の紫外線硬化型のシール剤16を形成し、その後、適量の液晶15をシール剤16の内側領域に滴下する。貼り合わせに用いるシール剤16を第1の基板10に設け、このシール剤16で囲まれてシールされた部分の第1の基板10に液晶14を滴下することができる。この実施の形態では、液晶15を設けることで液晶表示装置を製造する。
貼合部303には、真空チャンバー303aと、平面ステージ303bと、貼り合せ機構303cとを備える。真空チャンバー303aは、貼り合わせ時に閉じ内部を真空状態にし、搬送させる時に離間させて基板を搬送可能にする。真空チャンバー303aの内部に、平面ステージ303bと、貼り合せ機構303cとが配置されている。平面ステージ303bは、基板を平面状態に保持し、貼り合せ機構303cにより、平面ステージ303b上で第1の基板10と第2の基板11との貼り合せを行う。
硬化部304では、シール剤16が紫外線硬化樹脂であり、シール剤16に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化し、基板に熱を与えて変形させることなく簡単、かつ確実に硬化させることができる。
この発明は、特に、プラスチックフィルム基板を用いた液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造装置に適用可能であり、外光反射によるコントラスト低下を防止し、しかも装置の小型、薄型化が可能である。
10 第1の基板
10a プラスチックフィルム基板
10b 遮光層
10c 着色層
10d 共通電極層
10e,10f 無機バリア
10g 樹脂バリア 11 第2の基板
11b プラスチックフィルム基板
11c,11d 無機バリア
11e 粘着剤
11f 樹脂バリア
12,13 配向膜
14 液晶
15 ギャップ保持材
16 シール剤
17 能動素子
17a 活性層
22 遮光層
110 バリア膜形成部
103 遮光層形成部
104 着色層形成部
106 配向膜形成部
105 共通電極形成部
107 ギャップ保持材形成部
111 偏光層貼合部
210 バリア膜形成部
203 能動素子形成部
204 ガラス基板貼合部
205 遮光層形成部
206 配向膜形成部
211 偏光層貼合部
321 スパッタ装置
301 シール剤描画部
302 液晶充填部
303 貼合部
304 硬化部


Claims (21)

  1. 第1の基板と第2の基板間に配向膜及び液晶を挟持させ、ギャップ保持材、及びシール剤を介して貼合された液晶表示装置であり、
    前記第1の基板は、プラスチックフィルム基板上に遮光層と、着色層と、共通電極層が形成された基板であり、
    前記第2の基板は、予め能動素子が形成されたガラス基板が、プラスチックフィルム基板上に貼合された基板であり、
    前記プラスチックフィルム基板の少なくとも一方には、片面または両面にバリア膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記配向膜が、光配向制御型の配向膜であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記シール剤が、光硬化型のシール剤であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  4. 前記ギャップ保持材が、前記第1の基板側の遮光層領域に形成された柱状スペーサであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  5. 前記ギャップ保持材が、前記第1の基板と前記第2の基板間に配置され、かつ前記第1の基板側の遮光層領域に配置された球状スペーサであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  6. 前記第1の基板と前記第2の基板は、貼合面と異なる面に偏光層を有していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  7. 前記第2の基板が、プラスチックフィルム基板上に能動素子を直接形成された基板であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  8. 前記第2の基板の能動素子が、酸素(O)と窒素(N)の混合物であり、Oに対するNの比(N数密度/O数密度)が0乃至2である非金属元素を含む活性層を有していることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  9. 前記第1の基板側の遮光層が、前記活性層上方に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  10. 前記第1の基板側の遮光層が、前記活性層直上に形成されていることを特徴とする請求項9記載の液晶表示装置。
  11. 第1の基板と第2の基板間に、配向膜及び液晶を挟持させギャップ保持材及びシール剤を介して貼合する液晶表示装置の製造方法において、
    前記第1の基板は、プラスチックフィルム基板上に遮光層を形成する工程と、着色層を形成する工程と、共通電極を形成する工程とを有し、
    前記第2の基板は、ガラス基板上に能動素子を形成する工程と、前記ガラス基板をプラスチックフィルム基板上に貼合する工程とを有し、
    前記プラスチックフィルム基板の少なくとも一方には、片面または両面にバリア膜を形成する工程を有し、
    前記第1の基板と前記第2の基板の貼合面にそれぞれ配向膜を形成する工程と、
    ODFプロセスによるシール剤描画工程と、液晶充填工程と、描画された前記シール剤を介した貼り合せ工程と、前記シール剤を硬化させる工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  12. 前記第1の基板のプラスチックフィルム基板、もしくは前記第2の基板のプラスチックフィルム基板のうち少なくとも一方がロール状であることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
  13. 前記ギャップ保持材として、前記第1の基板側の遮光層領域に配置される柱状スペーサが、フォトリソグラフィー法により形成されることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
  14. 前記ギャップ保持材として、前記第1の基板と前記第2の基板間に配置され、かつ前記第1の基板側の遮光層領域に配置される球状スペーサが、定点配置法により形成されることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
  15. 前記第1の基板と前記第2の基板との貼合面とは異なる面に、偏光層を貼合方式で形成することを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
  16. 前記第1の基板と前記第2の基板との貼合面とは異なる面に、偏光層を塗布方式で形成することを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
  17. 前記第2の基板が、プラスチックフィルム基板上に能動素子を直接形成する手法で製造されることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
  18. 前記第2の基板の能動素子が、酸素(O)と窒素(N)の混合物であり、Oに対するNの比(N数密度/O数密度)が0乃至2である非金属元素を含む活性層をスパッタ方式により形成することを特徴とする請求項11乃至請求項17のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法。
  19. 前記第1の基板側の遮光層が、前記活性層上方に配置されるように前記第1の基板と前記第2の基板を貼り合せることを特徴とする請求項18に記載の液晶表示装置の製造方法。
  20. 前記第1の基板側の遮光層が、前記活性層直上にフォトリソグラフィー法により形成されることを特徴とする請求項18に記載の液晶表示装置の製造方法。
  21. 請求項11乃至請求項17のいずれか1項に記載の表示装置の製造方法を実行し、液晶表示装置を製造することを特徴する液晶表示装置の製造装置。

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