JP5977493B2 - 液晶装置および液晶装置の作製方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶装置および液晶装置の作製方法に関する。
近年、液晶材料に電圧を加えて液晶材料の配列を制御する事により光の透過率を調整する液晶装置が開発され、例えば液晶ディスプレイ、調光ガラス等が製品化されている。特に、画像表示装置においては、生産性、コスト、表示品質、信頼性などの各種性能がバランス良く備わっているという点から、液晶ディスプレイが市場において高いシェアを占めている。
液晶ディスプレイを含む液晶装置に対して、薄型化、軽量化のニーズが非常に高まっている。例えば、液晶材料を封入するための基板(主としてガラス基板が用いられている)を、機械的研磨や化学的研磨などの手法により薄くする事が行われている。
しかし、このように基板を機械的研磨や化学的研磨などの手法により薄くするには限界があり、さらに、薄くするほど基板の強度が低下し、外部からの衝撃により液晶装置が破壊され易くなるといった課題がある。薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど、外部から力を付加しても破壊の生じにくい液晶装置について、例えば、特許文献1に記載されている手法が研究されている。
特開2007−43121号公報
本発明は、このような技術的背景のもとでなされたものである。したがって、その目的は、外部から強い力が加わった場合においても破壊しにくい液晶装置を提供することを課題の一つとする。
また、上記液晶装置を歩留まり良く製造する方法を提供することを課題の一つとする。
上記目的を達成するために、本発明は、基板のじん性、シール材の不純物、接着強度およびシール材の構造に着眼した。
破壊しにくい液晶装置を作製するためには、液晶材料を挟持する対向した2枚の基板として、高いじん性を備えた材料を用いればよい。なお、前述した2枚の基板について、以下の文章ではベース基板、対向基板と呼称する。ベース基板は、高いじん性を備えた基板(以下、第1の基板と呼称する)を含み、液晶材料を挟持するために用いられる対の基板の1枚であり、対向基板は、高いじん性を備えた基板(以下、第2の基板と呼称する)を含み、液晶材料を挟持するために用いられる対の基板の1枚である。
じん性とは物質の破壊に抵抗する性質を表し、高いじん性を備えた材料ほど、大きな力を加えても破壊が進行し難く、例えば基板の一部に生じた小さな傷を起点として破壊が進行しにくい性質をいう。また、じん性の程度は、破壊じん性値Kcで表すことができる。なお、破壊じん性値KcはJIS R1607に定義される試験方法などで求めることができる。
衝撃や曲げなどの応力に対する耐性を高めるために、破壊じん性値が1.5[MPa・m1/2]以上である高いじん性を備えた材料を用いればよい。上記の高いじん性を備えた材料を用いれば、外部からの強い力に対する液晶装置の耐性を高めることができる。例えば液晶装置を落として強い衝撃力を加えても基板が壊れる現象を防止できる。
しかしながら、ベース基板および対向基板に高いじん性を備えた材料を用いることより半導体装置が壊れにくくなる分、シール材と基板の接着部分に強い力が加わることになる。このため、シール材には従来以上の接着力が必要となり、例えばベース基板と対向基板を1[N/mm]以上の接着強度で接着する必要がある。
なお、シール材の接着力は、例えばシール材の種類や添加剤を加えることにより高めることができる。
また、シール材はベース基板と対向基板を接着する働きの他に、液晶材料を封止する働きも求められる。封止の働きを果たすシール材は液晶材料が漏れ出さないように液晶材料を取り囲んで設けられ、その結果、液晶材料と接する構成となる。そのため、シール材の成分が液晶材料に溶出し、液晶材料を汚染しないように、従来のシール材は、液晶材料に悪影響を及ぼす不純物(以下、液晶汚染物質と呼称する)が低く抑えられている。
例えば、液晶汚染物質を含むシール材としては、光カチオン硬化型接着剤をその例に挙げることができる。光カチオン硬化型接着剤は、硬化処理に高温の加熱が不要、硬化処理時間が短いという生産面での利点を持ち、且つ高い接着力を有する。一方、硬化処理に伴い発生するカチオン成分が液晶材料に混入すると、液晶材料の配列を乱すなどの悪影響があるため、液晶材料を封止するシール材への使用には適していない。
このように、ベース基板および対向基板に高いじん性を備えた材料を用いる場合、シール材は、基板への高い接着力と液晶材料への低汚染性という2つの要求を満たす必要がある。しかし、高い接着力を有する材料は一般に、液晶汚染物質を含む各種添加材料が含まれており、上記2つの要求を満たすことは非常に困難である。
そこで、上記2つの要求を満たすため、液晶汚染物質に配慮して選定した第1のシール材と、液晶汚染物質に配慮することなく選定した第2のシール材により、ベース基板と対向基板が液晶材料を挟持して接着された構造とした。具体的には、液晶汚染物質の含有量が1×10−4重量%以下であり液晶材料を封止する働きを果たす第1のシール材が、液晶材料に接して液晶材料を囲む状態に途切れなく設けられ、第1のシール材を囲む状態に第2のシール材が設けられ、第1のシール材および第2のシール材により破壊じん性値が1.5[MPa・m1/2]以上であるベース基板と対向基板が接着された構造とすればよい。
これにより、液晶汚染物質の抑制された第1のシール材が、液晶材料と第2のシール材が直接触れること防止するため、第2のシール材は液晶汚染物質に配慮することなく様々な材料から選定できる。なお、第1のシール材は液晶汚染物質の染み出しを抑制する他に、ベース基板と対向基板を接着する効果を併せ持っていてもよい。
また、第1のシール材を囲む状態に第2のシール材が形成され、両方のシール材によりベース基板と対向基板を1[N/mm]以上の接着強度で接着できる。
このような構成とすることで、半導体装置に外部から強い力が加わっても、ベース基板と対向基板が剥がれることなく、破壊の生じにくい液晶装置を提供することができる。
すなわち、本発明の一態様は、液晶材料と、液晶材料に接して前記液晶材料を途切れなく囲む第1のシール材と、第1のシール材を囲む第2のシール材と、破壊じん性値が1.5[MPa・m1/2]以上のベース基板並びに対向基板を有し、ベース基板と対向基板が第1のシール材と第2のシール材により1[N/mm]以上の接着強度で貼り合わされ、ベース基板と対向基板間に第1のシール材に接して液晶材料が挟持され、第1のシール材の液晶汚染物質の含有量が1×10−4重量%以下であり、ベース基板は、第1の基板と、第1の基板上に備えられた素子層と、素子層上に備えられ液晶材料と接する第1の配向膜を有し、対向基板は、第2の基板と、第2の基板上に備えられた電極膜と、電極膜上に備えられ液晶材料と接する第2の配向膜を有し、素子層の一部と電極膜の一部が導電材料を介して電気的に接続されることを特徴とする液晶装置である。
上記本発明の一態様によれば、ベース基板上に形成された素子層と、対向基板上に形成された電極膜に電圧を印加または停止することにより、液晶材料の配列を調整できる。そして、外部から強い力が加わった場合においても破壊の生じにくい、高い表示品位を備えた液晶装置を提供できる。
また、本発明の一態様は、ベース基板が、第1の基板と、第1の基板上に備えられ液晶材料と接する素子層を有しており、対向基板が、第2の基板と、第2の基板上に備えられ液晶材料と接する電極膜を有しており、液晶材料がブルー相を示す液晶材料であり、素子層の一部と電極膜の一部が導電材料を介して電気的に接続されることを特徴とする液晶装置である。
上記本発明の一態様によれば、ベース基板上に形成された素子層と、対向基板上に形成された電極膜に電圧を印加または停止することにより、配向膜を用いることなく液晶の配列を制御することができる。また、原理的に視野角依存が無く、1msec以下の非常に高速な応答に対応した表示ができる。これにより、外部から強い力が加わった場合においても破壊の生じにくい、高速応答特性および高い視野角特性を備えた液晶装置を提供できる。
また、本発明の一態様は、ベース基板が、第1の基板と、第1の基板上に設けられた第1の電極膜と、第1の電極膜上に設けられ液晶材料と接する第1の配向膜を有し、対向基板が、第2の基板と、第2の基板上に設けられた第2の電極膜と、第2の電極膜上に設けられ液晶材料と接する第2の配向膜を有し、第1の電極膜の一部と第2の電極膜の一部が導電材料を介して電気的に接続されることを特徴とする液晶装置である。
上記本発明の一態様によれば、ベース基板上に形成された第1の電極膜と、対向基板上に形成された第2の電極膜に電圧を印加または停止することにより、ベース基板上に素子層を設けることなく液晶の配列状態を調整して、液晶装置の光透過率を調整することができる。そして、外部から強い力が加わった場合においても破壊の生じにくい、構造が単純で安価な液晶装置を提供できる。
また、本発明の一態様は、第1のシール材および第2のシール材が光硬化型材料であることを特徴とする液晶装置である。
上記本発明の一態様によれば、加熱処理を行うことなく第1のシール材および第2のシール材を硬化して、第1の基板と第2の基板を接着できる。これにより第1の基板および第2の基板に対して熱による収縮や変形などの悪影響が抑制された液晶装置を提供できる。
また、本発明の一態様は、粘度が1000cP以下である第2のシール材を囲む状態に途切れなく設けられた第3のシール材を有することを特徴とする液晶装置である。
上記本発明の一態様によれば、ベース基板と対向基板を貼り合わせる際に、第2のシール材が基板端面から外部に漏れてしまうことを防止できる。これにより、ベース基板と対向基板の接着に必要な第2のシール材が不足する事態を防止することができる。したがって、第1の基板と第2の基板が確実に1[N/mm]以上の接着強度で接着された信頼性の高い液晶装置を提供できる。
また、本発明の一態様は、第1の基板の表面に素子層を形成し、第1の基板の裏面に微粘着材料を介して第1の仮固定基板を設け、素子層上に第1の配向膜を形成し、第1の配向膜に対して配向処理を行うことで、第1の仮固定基板が粘着されたベース基板を作製するステップと、第2の基板の表面に導電膜を形成し、第2の基板の裏面に微粘着材料を介して第2の仮固定基板を設け、導電膜上に第2の配向膜を形成し、第2の配向膜に対して配向処理を行うことで、第2の仮固定基板が粘着された対向基板を作製するステップを順不同で行い、ベース基板上に、液晶材料と、液晶材料を囲む第1のシール材と、第1のシール材を囲む第2のシール材を設け、素子層上に第1の導電材料を設け、ベース基板の第1の配向膜形成面に対して対向基板の第2の配向膜形成面を減圧状態で貼り合わせ、第1のシール材、第2のシール材および第1の導電材料に対して硬化処理を行うことで、第1のシール材と第2のシール材によりベース基板と対向基板を接着し、第1の導電材料により素子層の一部と電極膜の一部を電気的に接続した後に、ベース基板から微粘着材料および第1の仮固定基板を分離するステップと、対向基板から微粘着材料および第2の仮固定基板を分離するステップを順不同で行い、素子層の一部に第2の導電材料を介して外部接続端子を接続することを特徴とする液晶装置の作製方法である。
上記本発明の一態様によれば、高い表示品位を備えた液晶装置を作製する際において、第1の基板には微粘着材料を介して第1の仮固定基板が、第2の基板には微粘着材料を介して第2の仮固定基板が設けられているため、液晶装置作製時に加わる力により第1の基板および第2の基板の変形や破壊を抑制することができる。また、第1の基板および第2の基板が可撓性を有していても、仮固定基板により変形や破壊が抑制されるため、ガラス基板などを用いて液晶表示装置を作製する際に用いる、一般的な製造装置をそのまま使用できる。したがって、高い表示品位を備えた液晶装置を歩留まり良く作製できる。
また、本発明の一態様は、第1の基板の表面に素子層を形成し、第1の基板の裏面に微粘着材料を介して第1の仮固定基板を設けることで第1の仮固定基板が粘着されたベース基板を作製するステップと、第2の基板の表面に電極膜を形成し、第2の基板の裏面に微粘着材料を介して第2の仮固定基板を設けることで第2の仮固定基板が粘着された対向基板を作製するステップを順不同で行い、ベース基板上に、ブルー相を示す液晶材料と、液晶材料を囲む第1のシール材と、第1のシール材を囲む第2のシール材を設け、素子層上に第1の導電材料を設け、ベース基板の素子層形成面に対して対向基板の電極膜形成面を減圧状態で貼り合わせ、第1のシール材、第2のシール材および第1の導電材料に対して硬化処理を行うことで、第1のシール材と第2のシール材によりベース基板と対向基板を接着し、第1の導電材料により素子層の一部と電極膜の一部を電気的に接続した後に、ベース基板から微粘着材料および第1の仮固定基板を分離するステップと、対向基板から微粘着材料および第2の仮固定基板を分離するステップを順不同で行い、素子層の一部に第2の導電材料を介して外部接続端子を接続することを特徴とする液晶装置の作製方法である。
上記本発明の一態様によれば、広視野角、高速応答可能な高性能な液晶装置を作製する際において、ベース基板には微粘着材料を介して第1の仮固定基板が、対向基板には微粘着材料を介して第2の仮固定基板が設けられているため、液晶装置作製時に加わる力により、ベース基板および対向基板の変形や破壊を抑制することができる。また、ベース基板および対向基板に用いた高いじん性を備えた基板が可撓性を有していても、仮固定基板により変形や破壊が抑制されるため、ガラス基板などを用いて液晶装置を作製する際に用いる、一般的な製造装置をそのまま使用できる。したがって、広視野角、高速応答可能な高性能な液晶装置を歩留まり良く作製できる。
また、本発明の一態様は、第1の基板の表面に第1の電極膜を形成し、第1の基板の裏面に微粘着材料を介して第1の仮固定基板を設け、第1の電極膜上に第1の配向膜を形成し、第1の配向膜に対して第1の配向処理を行うことで第1の仮固定基板が粘着されたベース基板を作製するステップと、第2の基板の表面に第2の電極膜を形成し、第2の基板の裏面に微粘着材料を介して第2の仮固定基板を設け、第2の電極膜上に第2の配向膜を形成し、第2の配向膜に対して第2の配向処理を行うことで第2の仮固定基板が粘着された対向基板を作製するステップを順不同で行い、ベース基板上に、液晶材料と、液晶材料を囲む第1のシール材と、第1のシール材を囲む第2のシール材を設け、第1の電極上に第1の導電材料を設け、ベース基板の第1の配向膜形成面に対して対向基板の第2の配向膜形成面を減圧状態で貼り合わせ、第1のシール材、第2のシール材および第1の導電材料に対して硬化処理を行うことで、第1のシール材と第2のシール材によりベース基板と対向基板を接着し、第1の導電材料により第1の電極膜の一部と第2の電極膜の一部を電気的に接続した後に、ベース基板から微粘着材料および第1の仮固定基板を分離するステップと、対向基板から微粘着材料および第2の仮固定基板を分離するステップを順不同で行い、素子層の一部に第2の導電材料を介して外部接続端子を接続することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
上記本発明の一態様によれば、素子層のない構造の単純な液晶装置を作製する際において、ベース基板には微粘着材料を介して第1の仮固定基板が、対向基板に微粘着材料を介して第2の仮固定基板が設けられているため、液晶装置を作製する際に加わる力によるベース基板および対向基板の変形や破壊を抑制することができる。また、ベース基板および対向基板に用いた高いじん性を備えた基板が可撓性を有していても、仮固定基板により変形や破壊が抑制されるため、ガラス基板などを用いて液晶表示装置を作製する際に用いる、一般的な製造装置をそのまま使用できる。したがって、素子層のない構造の単純な液晶装置を歩留まり良く作製できる。
なお、本明細書においてAの上にBが形成されている、あるいは、A上にBが形成されている、と明示的に記載する場合は、Aの上にBが直接接して形成されていることに限定されない。直接接してはいない場合、つまり、AとBとの間に別の対象物が介在する場合も含むものとする。ここで、A、Bは、対象物(例えば装置、素子、回路、配線、電極、端子、膜、層、または基板など)であるとする。
従って、例えば層Aの上または層A上に層Bが形成されていると明示的に記載されている場合は、層Aの上に直接接して層Bが形成されている場合と、層Aの上に直接接して別の層(例えば層Cや層Dなど)が形成されていて、その上に直接接して層Bが形成されている場合とを含むものとする。なお、別の層(例えば層Cや層Dなど)は、単層でもよいし、複層でもよい。
なお、本明細書において用いられている液晶装置という言葉は、装置中に液晶材料が用いられているもの全般を表している。例えば、液晶ディスプレイなどのような画像を表示する装置だけでなく、光の透過状態を調整する液晶材料が封入されたガラスなども含まれている。
本発明によれば、局所的な強い力が加わってもベース基板と対向基板が剥がれることなく、且つ液晶汚染物質による液晶材料への汚染が抑制された、安価で高性能な液晶装置を提供できる。また、このような液晶装置の製造方法を提供できる。
実施の形態に係わる液晶装置の上面構造および断面構造を説明する図。 実施の形態に係わる液晶装置の作製工程を説明する図。 実施の形態に係わる液晶装置の作製工程を説明する図。 実施の形態に係わる液晶装置の作製工程を説明する図。 実施の形態に係わる液晶装置の作製工程を説明する図。 実施の形態に係わる液晶装置の上面構造および断面構造を説明する図。 実施の形態に係わる液晶装置の作製工程を説明する図。 実施の形態に係わる液晶装置を作製する装置を説明する図。 実施の形態に係わる液晶装置を作製する装置を説明する図。 実施の形態に係わる液晶装置を作製する装置を説明する図。 実施の形態に係わる液晶装置を作製する装置を説明する図。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る液晶装置の構成およびその作製方法について、図1乃至図5を用いて説明する。
<液晶装置の全体構成例>
開示する発明の一態様に係る液晶装置の構成の一例として、第1のシール材および第2のシール材によってベース基板および対向基板間に液晶材料が挟持されたVA(Vertical Alignment)駆動方式の反射型モノクローム液晶装置についての上面図を図1(A)に、図1(A)の1点鎖線部における断面図を図1(A)に示す。
ベース基板100は、破壊じん性値が1.5[MPa・m1/2]以上の値を有し、第1の基板102の一方の面に、固定用接着剤210を介して素子層104および第1の配向膜106が順に設けられた構造からなる。ベース基板100は薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど外部から力を付加しても破壊が生じにくい。
対向基板110は、破壊じん性値が1.5[MPa・m1/2]以上の値を有し、第2の基板112の一方の面に、電極膜114および第2の配向膜116が順に設けられた構造からなる。対向基板110は薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど外部から力を付加しても破壊が生じにくい。また、対向基板110には偏光板180が設けられている。
第1のシール材120は、液晶汚染物質の含有量が1×10−4重量%以下であり、液晶材料140と接して液晶材料140を囲む状態に途切れなく形成される。これにより、第2のシール材130と液晶材料140が直接接しないため、第2のシール材130中に含まれる液晶汚染物質が液晶材料140に混入することを防止できる。
なお、液晶汚染物質としては、例えば金属イオン、無機陰イオン、有機酸などのイオン性不純物や、液晶装置作製工程にて行われる硬化処理などにより、これらイオン性不純物が発生する材料が挙げられる。
第2のシール材130は、第1のシール材120に接して第1のシール材120を囲む状態に形成され、ベース基板100および対向基板110は、第1のシール材120および第2のシール材130により1[N/mm]以上の接着強度で接着される。これにより、液晶装置に外部から力が付加された場合においても、ベース基板100と対向基板110が剥がれることなく、ベース基板100と対向基板110を強固に接着できる。
第1の導電材料150は、素子層104の一部および電極膜114の一部を電気的に接続するように設けられる。これにより、第1の導電材料150を介して素子層104から電極膜114に電圧を印加できるため、ベース基板100および対向基板110により挟持された液晶材料140に電圧を印加して液晶材料140の配列を変化させることができる。
また、外部接続端子170は、素子層104の一部に第2の導電材料160を介して電気的に接続され、外部から液晶装置を動作させるために必要な電力を、第2の導電材料160を介して素子層104に供給する機能を持つ。
上記構造を形成することにより、外部から強い力が加わった場合においても液晶材料を挟持した、高いじん性を備えた2枚の基板が剥がれ難く、且つ液晶汚染物質による液晶材料の汚染が抑制された、薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど外部から力を付加しても破壊の生じにくい、液晶材料の配向を任意に行える高い表示品位を備えた液晶装置を提供できる。
<液晶装置の作製方法>
次に、上記液晶装置の作製方法の一例について、図2乃至図5を用いて説明する。なお、本実施の形態における液晶装置の作成工程は「ベース基板作製工程」、「対向基板作製工程」、「液晶封止工程」、の3つに大別できる。以下にて各工程の説明を行う。
<ベース基板作製工程>
まず、素子層作製基板200の一方の面に、剥離層202を介して素子層104を形成する(図2(A)参照。)。
素子層作製基板200としては、石英基板、サファイア基板、セラミック基板や、ガラス基板、金属基板などを用いることができる。なお、これら基板は、可撓性を明確に表さない程度に厚みのあるものを使用することで、精度良くトランジスタなどの素子を形成することができる。可撓性を明確に表さない程度とは、通常液晶ディスプレイを作製する際に使用されているガラス基板の弾性率程度、もしくはより弾性率が大きいことを言う。
剥離層202は、スパッタリング法やプラズマCVD法、塗布法、印刷法等により、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、珪素(Si)から選択された元素、又は元素を主成分とする合金材料、又は元素を主成分とする化合物材料からなる層を、単層又は積層して形成する。
剥離層202が単層構造の場合、好ましくは、タングステン層、モリブデン層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。又は、タングステンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。
剥離層202が積層構造の場合、好ましくは、1層目として金属層を形成し、2層目として金属酸化物層を形成する。代表的には1層目としてタングステン層、モリブデン層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、2層目として、タングステン、モリブデン又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物層、窒化物層、酸化窒化物層又は窒化酸化物層を形成すると良い。2層目の金属酸化物層の形成は、1層目の金属層上に、酸化物層(例えば酸化シリコンなどの絶縁層として利用できるもの)を形成することで金属層表面に当該金属の酸化物が形成されることを用いても良い。
素子層作製基板200の一方の面に剥離層202を設ける前に、素子層作製基板200に対して、流体ジェット洗浄、超音波洗浄、プラズマ洗浄、UV洗浄、オゾン洗浄などを行い、素子層作製基板200に付着したゴミや有機成分を除去することが好ましい。
素子層104は、液晶装置がパッシブマトリクス型である場合、少なくとも画素電極を有している。また、液晶装置がアクティブマトリクス型である場合、少なくとも配線、画素電極、トランジスタ(スイッチング素子を含む)を有している。本実施の形態では、VA駆動方式について説明しているため、液晶の配向を制御する電極は、素子層104中に形成される画素電極と対向基板に形成される画素電極(本明細書では電極膜と記載している)という、2枚の向かい合った対の電極により生じる縦方向の電界で制御するが、素子層104中に対となる電極を形成し、横方向の電界で制御してもよい。さらに、液晶動作モードや光(画像)取り出し方向などの制約状況に応じてカラーフィルタ、ブラックマトリクス、スペーサ材料(ベース基板100と対向基板110を貼り合わせた際に、ベース基板100と対向基板110の間に液晶材料140を設けるためのスペースを確保するための材料)など、素子基板として必要な要素が含まれる。なお、素子層104を形成する工程には特段の留意点は無く、公知の技術を用いて適宜作製すればよい。
次に、剥離用接着剤206を用いて素子層104に仮支持基板208を接着した状態で、素子層104を素子層作製基板200の剥離層202から剥離し、素子層104を仮支持基板側に転置する(図2(B)参照)。これにより素子層104は、仮支持基板208側に設けられる。なお、本明細書において、素子層作製基板200から仮支持基板208に素子層を転置する工程を転置工程という。
剥離用接着剤206は、水や溶媒に可溶な性質を有するものや、紫外線などの照射により接着力を低下させることが可能である材料を用いる。これにより、後の工程において仮支持基板208および素子層104から剥離用接着剤206を除去することができる。なお、剥離用接着剤206は、スピンコーター、スリットコーター、グラビアコーター、ロールコーターなどの各種コーティング装置や、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置などの各種印刷装置を用いて薄く均一な膜厚で設けることが好ましい。
仮支持基板208は、UV剥離型テープ、熱剥離型テープなどのような、表面の粘着性を任意に低下できるテープを用いることができる。また、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板、プラスチック基板などを用いてもよい。なお、表面の粘着性を任意に低下できるテープを用いる場合は、剥離用接着剤206は必ずしも必要ではなく、転置作業に支障を来さないようであれば、剥離用接着剤206は用いなくてもよい。また、仮支持基板208としてプラスチック基板を用いる場合は、以降の処理温度に耐えうる耐熱性を有するものを用いることが好ましい。
なお、仮支持基板208を素子層作製基板200に貼り合わせる方法には特に限定はないが、仮支持基板208として各種テープのような可撓性を有する材料を用いる場合は、例えば、ローラーを用いて貼り合わせる事が可能な装置(ロールラミネーターとも呼ぶ)などを用いればよい。これにより、素子層作製基板200と仮支持基板208の間に気泡などが混入せず、安定した貼り合わせを行うことができる。
素子層作製基板200から仮支持基板208に素子層104を転置する工程は、様々な方法を適宜用いることができる。例えば、剥離層202として金属酸化膜を含む層を形成した場合は、当該金属酸化膜を結晶化させることにより脆弱化して、素子層104を素子層作製基板200から剥離することができる。また、素子層作製基板200と素子層104の間に、剥離層202として水素を含む非晶質珪素膜を形成した場合は、レーザ光の照射またはエッチングにより当該水素を含む非晶質珪素膜を除去して、素子層104を素子層作製基板200から剥離することができる。また、剥離層202として窒素、酸素や水素等を含む膜(例えば、水素を含む非晶質珪素膜、水素含有合金膜、酸素含有合金膜など)を用いた場合には、剥離層202にレーザ光を照射して剥離層202内に含有する窒素、酸素や水素をガスとして放出させ、素子層104と素子層作製基板200との分離を促進することができる。また、剥離層202を溶液やNF、BrF、ClF等のフッ化ハロゲンガスによるエッチングで除去する方法等も用いることができる。
上記方法以外にも、素子層作製基板200の素子層104が形成されていない面に対して機械的に研削処理、研磨処理を行い素子層作製基板200を除去する方法もある。この場合は、剥離層202を必ずしも設ける必要はない。
上記剥離方法を複数組み合わせることでより容易に剥離工程を行うことができる。レーザ光の照射、ガスや溶液などによる剥離層へのエッチング、鋭いナイフやメスなどによる機械的な除去を部分的に行い、剥離層と素子層とを剥離しやすい状態にしてから、物理的な力によって剥離を行う工程などがこれに当たる。剥離層202を金属と金属酸化物との積層構造により形成した場合、レーザ光の照射によって形成される溝や鋭いナイフやメスなどによる傷などをきっかけとして、剥離層から物理的に引き剥がすことが容易となる。
また、物理的な手段により剥離を行う場合には、水などの液体をかけながら剥離を行ってもよい。これにより、剥離作業により生じる静電気が、素子層104に与える悪影響(例えば、半導体素子が静電気により破壊される)を抑制できる。
転置工程において、素子層作製基板200を固定した状態で、素子層104を剥離層202から剥離することにより、素子層104に局所的な力が加わることを防止して綺麗に剥離することができる。素子層作製基板200を固定する方法としては、例えば、接着材料(または粘着材料)を用いて安定した台座に固定する、真空チャックにより固定するなどの方法があるが、素子層作製基板200を剥がす手間や再利用を考慮すると、真空チャックにより固定することが望ましい。特に、表面が多孔質状になっている真空チャック(ポーラスチャックとも呼ぶ)を用いることで、素子層作製基板200の全面を均一な力で固定できるため、より望ましい。
なお、素子層104上に剥離用接着剤206を設ける前に、素子層104に対して、流体ジェット洗浄、超音波洗浄、プラズマ洗浄、UV洗浄、オゾン洗浄などを行い、素子層104表面に付着したゴミや有機成分を除去することが好ましい。
次に、素子層104に固定用接着剤210を介して第1の基板102を接着する(図2(C)参照。)。
固定用接着剤210の材料としては、紫外線硬化型接着剤など光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、または嫌気型接着剤など各種硬化型接着剤を用いることができる。
固定用接着剤210は、スピンコーター、スリットコーター、グラビアコーター、ロールコーターなどの各種コーティング装置や、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置などの各種印刷装置を用いて薄く均一な膜厚で設けることが好ましい。
第1の基板102としては、高いじん性を備えた各種基板を用いる。例えば、有機樹脂基板、有機樹脂薄膜、金属基板、金属薄膜などを用いる。これにより、薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど、外部から力を付加しても破壊の生じにくいベース基板を作製できる。
上記有機樹脂基板や有機樹脂薄膜としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリエーテルスルホン樹脂(PES)、ポリエチレンナフタレート樹脂(PEN)、ポリビニルアルコール樹脂(PVA)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、ポリスチレン樹脂(PS)、ポリスルホン樹脂(PSF)、ポリエーテルイミド樹脂(PEI)、ポリアリレート樹脂(PAR)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ポリイミド樹脂(PI)、ポリアミド樹脂(PA)、ポリアミドイミド樹脂(PAI)、ポリイソブチレン樹脂(PIB)、塩素化ポリエーテル樹脂(CP)、メラミン樹脂(MF)、エポキシ樹脂(EP)、ポリ塩化ビニリデン樹脂(PVDC)ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリアセタール樹脂(POM)、フェノール樹脂(PF)、フラン樹脂(FF)、不飽和ポリエステル樹脂(FRP)、酢酸セルロース樹脂(CA)、ユリア樹脂(UF)、キシレン樹脂(XR)、ジアリルフタレート樹脂(DAP)、ポリ酢酸ビニル樹脂(PVAc)、ポリエチレン樹脂(PE)、フッ素樹脂、ABS樹脂のうち少なくとも1種類以上を構成成分として含む基板および薄膜を用いることができる。
上記金属基板や金属薄膜としては、例えば、アルミ(Al)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、ベリリウム(Be)、ジルコニウム(Zr)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、鉛(Pb)、スズ(Sn)、またはこれらの合金からなる基板や薄膜を用いることができる。
第1の基板102の材料選定に際して、バックライトなどを光源として表示を行なう透過型もしくは半透過型の液晶装置では、可視光に対する透過率が高い上記有機樹脂基板を第1の基板102として用いることが好ましく、特に、熱膨張係数が20ppm/℃以下でありリタデーション(複屈折位相差)のない基板が好ましい。また、外光の反射によって表示を行なう反射型の液晶装置では、可視光に対する反射率が高い上記金属基板を第1の基板102として用いることが好ましく、特に、熱膨張係数が20ppm/℃以下である基板が好ましい。
なお、本実施の形態では第1の基板102は単層構造であるが、第1の基板102の表面や裏面に保護膜を形成してもよい。保護膜としては、例えば、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、酸化窒化珪素(SiON)、窒化酸化珪素(SiNO)などの無機薄膜や、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)などの金属膜およびそれら金属の酸化膜などを用いることができ、特に水蒸気透過性、ガス透過性、紫外線透過性の低い膜を用いることが好ましい。
これらの保護膜を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法やプラズマCVD法により設けることが好ましい。
また保護膜として、耐溶剤性を備えた樹脂などを用いてもよい。保護膜の成分は基板洗浄に用いる薬液や配向膜中に含まれる溶剤の種類に応じて適宜選択すればよく、例えば、塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリイソブチレン樹脂(PIB)、アクリル(メタクリル)樹脂(PMMA)、酢酸セルロース樹脂(CA)、ユリア樹脂(UF)、キシレン樹脂(XR)、ジアリルフタレート樹脂(DAP)、ポリ酢酸ビニル樹脂(PVAc)、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリアミド(ナイロン)樹脂(PA)、ポリカーネイト樹脂(PC)、塩素化ポリエーテル樹脂(CP)、メラミン樹脂(MF)、エポキシ樹脂(EP)、塩化ビニリデン樹脂(PVDC)、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリアセタール樹脂(POM)、フェノール樹脂(PF)、フラン樹脂(FF)、不飽和ポリエステル樹脂(FRP)、フッ素樹脂、ABS樹脂などから適宜選択すればよい。これにより、基板洗浄時に用いる薬液や配向膜中に含まれる溶剤などにより、第1の基板の変質を防止できる。
これらの保護膜を形成する方法としては、例えば、スピンコーター、スリットコーター、グラビアコーター、ロールコーターなどの各種コーティング装置や、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置などの各種印刷装置を用いて薄く均一な膜厚で設けることが好ましい。
なお、第1の基板102を素子層104に接着する前に、第1の基板102に対して、流体ジェット洗浄、超音波洗浄、プラズマ洗浄、UV洗浄、オゾン洗浄などを行い、第1の基板102に付着したゴミや有機成分を除去することが好ましい。
また、第1の基板102に対して加熱処理を行ってもよい。加熱処理を行うことにより、第1の基板に付着した水分や不純物を除去できる。さらに、減圧状態で加熱処理を行うことにより、より効率的に水分や不純物を除去できる。加熱処理を行う場合は、第1の基板102には、加熱処理の温度に耐えるだけの耐熱温度を有した基板を用いることが好ましい。
なお、上記の各種洗浄方法および加熱処理については、どれか1つを行ってもよいし、複数を組み合わせてもよい。例えば、流体ジェット洗浄を行って第1の基板102に付着したゴミを除去した後にオゾン洗浄を行って有機成分を除去し、最後に加熱処理を行って、流体洗浄の際に第1の基板102の付着した水分や内部に吸収された水分を除去することで、第1の基板102のゴミ、有機成分、水分を効果的に除去できる。
次に、素子層104から仮支持基板208を分離する。剥離用接着剤206は必要時に仮支持基板208と素子層104とを分離することが可能な材料で形成されているので、当該材料に合った方法により仮支持基板208を分離すれば良い。なお、第1の基板102は高いじん性を備えているため、外部から力が加わることにより変形するだけの可撓性を有している。このため、分離作業時や後の工程にて第1の基板102に力が加わり変形や破壊が生じないように、第1の基板102に対して微粘着材料212を介して第1の仮固定基板214を貼り付けた状態で、素子層104から仮支持基板208を分離する。これにより、第1の基板102に対して外部から力が加わった場合においても、第1の仮固定基板214が第1の基板102の変形を抑止するので、第1の基板102に変形や破壊が生じることを防止できる。また、ベース基板100に用いた高いじん性を備えた第1の基板102が可撓性を有していても、第1の仮固定基板214により変形や破壊が抑制されるため、ガラス基板などを用いて液晶表示装置を作製する際に用いる、一般的な製造装置をそのまま使用できる(図2(D)参照。)。
上記微粘着材料212としては、例えば、光照射、加熱、などの処理により表面の粘着性を低下できる材料(例えば、UV剥離テープや熱剥離テープなど)や、粘着性低下処理を行わずとも第1の基板102を剥がすことのできる、表面に弱い粘着性を有する材料(例えば、微粘着シート、シリコンシート、ゴムシートなど)を用いればよい。
上記第1の仮固定基板214としては、例えば、石英基板、サファイア基板、セラミック基板や、ガラス基板、金属基板などを用いることができる。なお、これら基板は、可撓性を明確に表さない程度に厚みのあるものを使用することが好ましい。後の工程にて第1のシール材120、第2のシール材130、第1の導電材料150に対して硬化処理を行うが、これらの材料に光硬化性材料を用いる場合は、第1の仮固定基板214としては透光性を有する基板を用いることが好ましい。
なお、微粘着材料212と第1の仮固定基板214は、微粘着材料212の粘着性を用いて貼り合わせても良いし、接着剤などにより貼り合わせてもよい。
なお、本実施の形態では、転置工程により第1の基板102に固定用接着剤210を介して素子層104が設けられた構造となるが、固定用接着剤210は必ずしも必要ではない。例えば、配線や共通電極や画素電極は、インクジェット装置やディスペンサー装置を用いて微細な金属粒子を含むインクを基板上に吐出してパターンを形成した後に加熱などの硬化処理を行うことにより形成でき、層間絶縁膜についても、ポリイミドなどの絶縁性の高い有機材料をインクジェット装置やディスペンサー装置やスピンコート装置を用いて設けた後に加熱などの硬化処理を行うことにより形成できる。同様に、ブラックマトリクスやカラーフィルタについても、インクジェット装置やディスペンサー装置を用いて形成できる。このように、インクジェット装置やディスペンサー装置やスピンコート装置のようなウェットプロセスにて膜を形成する装置を用いることにより、第1の基板102上に直接接して素子層104を形成することも可能である。
本実施の形態で用いた図には、第1の基板102と素子層104の間に固定用接着剤210が形成されているが、上記のようなウェットプロセスにて素子層104を形成した場合は、固定用接着剤210を設ける必要はない。
なお、ウェットプロセスにより、第1の基板102に直接素子層104を形成した場合は、第1の基板102に設けた各種材料に対して加熱などの硬化処理を行う必要がある。このため、第1の基板102は、これらの熱処理を行えるだけの耐熱性を有する基板を用いることが好ましい。
次に、素子層104上に第1の配向膜106を設け、第1の配向膜106に対してラビング処理を行う。これにより、第1の基板102に素子層104および第1の配向膜106が順に設けられたベース基板100が完成する(図2(E)参照。)。
素子層104上に第1の配向膜106を設ける方法としては、例えば、スピンコーター、スリットコーター、グラビアコーター、ロールコーターなどの各種コーティング装置や、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置などの各種印刷装置を用いればよい。
ラビング処理に用いるラビング処理部材218は通常、ラビング処理装置に備え付けられた状態で用いられる。ラビング処理部材218は、例えば、レーヨン繊維、コットン繊維、ナイロン繊維などを主材料とする繊維が表面(第1の配向膜と接触する面)に設けられているローラーなどを用いる。ラビング処理部材218を用いて配向膜を擦ることにより、配向膜に配向性能を付加することができる。
なお、ラビング処理を行った後に、第1の配向膜に対してスペーサ材料(ベース基板100と対向基板110を貼り合わせた際に、ベース基板100と対向基板110の間に液晶材料140を設けるための間隔、いわゆるギャップを確保する材料)を、必要に応じて設けてもよい。
<対向基板作製工程>
まず、第2の基板112を準備し、第2の基板112の一方の面に電極膜114を設ける(図3(A)参照。)。
なお、本実施の形態は反射型モノクローム液晶装置の説明であるため、カラーフィルタを設けていないが、カラー液晶装置では、第2の基板112と電極膜114の間にカラーフィルタを設けてもよい。
また、本実施の形態では液晶装置の駆動方式がVA(Vertical Alignment)方式の説明であるため電極膜114を設けているが、横電界方式のように対向基板側の電極膜を必要としない駆動方式の場合、電極膜114は必ずしも必要ではない。
第2の基板112としては、高いじん性を備えた各種基板を用いる。例えば、有機樹脂基板および有機樹脂薄膜などを用いる。これにより、薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど、外部から力を付加しても破壊の生じにくいベース基板を作製できる。
上記有機樹脂基板および有機樹脂薄膜としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリエーテルスルホン樹脂(PES)、ポリエチレンナフタレート樹脂(PEN)、ポリビニルアルコール樹脂(PVA)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、ポリスチレン樹脂(PS)、ポリスルホン樹脂(PSF)、ポリエーテルイミド樹脂(PEI)、ポリアリレート樹脂(PAR)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ポリイミド樹脂(PI)、ポリアミド樹脂(PA)、ポリアミドイミド樹脂(PAI)、ポリイソブチレン樹脂(PIB)、塩素化ポリエーテル樹脂(CP)、メラミン樹脂(MF)、エポキシ樹脂(EP)、ポリ塩化ビニリデン樹脂(PVDC)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリアセタール樹脂(POM)、フェノール樹脂(PF)、フラン樹脂(FF)、不飽和ポリエステル樹脂(FRP)、酢酸セルロース樹脂(CA)、ユリア樹脂(UF)、キシレン樹脂(XR)、ジアリルフタレート樹脂(DAP)、ポリ酢酸ビニル樹脂(PVAc)、ポリエチレン樹脂(PE)、フッ素樹脂、ABS樹脂のうち少なくとも1種類以上を構成成分として含む基板および薄膜を用いることができる。
第2の基板112の材料選定に際して、バックライトなどを光源として表示を行なう透過型もしくは半透過型の液晶装置では、熱膨張係数が20ppm/℃以下でありリタデーション(複屈折位相差)のなく、耐溶剤性の高い基板が好ましい。また、外光の反射によって表示を行なう反射型の液晶装置においても、同様の性質を有する基板が好ましい。
本実施の形態では第2の基板112は単層構造であるが、第2の基板112の表面や裏面に保護膜を形成してもよい。保護膜としては、例えば、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、酸化窒化珪素(SiON)、窒化酸化珪素(SiNO)などの無機薄膜や、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)などの金属膜や、これら金属の酸化膜などを用いることができ、特に水蒸気透過性、ガス透過性、紫外線透過性の低い膜を用いることが好ましい。
これらの保護膜を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法やプラズマCVD法により設けることが好ましい。
また保護膜として、耐溶剤性を備えた樹脂などを用いてもよい。保護膜の成分は基板洗浄に用いる薬液や配向膜中に含まれる溶剤の種類に応じて適宜選択すればよく、例えば、塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリイソブチレン樹脂(PIB)、アクリル(メタクリル)樹脂(PMMA)、酢酸セルロース樹脂(CA)、ユリア樹脂(UF)、キシレン樹脂(XR)、ジアリルフタレート樹脂(DAP)、ポリ酢酸ビニル樹脂(PVAc)、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリアミド(ナイロン)樹脂(PA)、ポリカーネイト樹脂(PC)、塩素化ポリエーテル樹脂(CP)、メラミン樹脂(MF)、エポキシ樹脂(EP)、塩化ビニリデン樹脂(PVDC)、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリアセタール樹脂(POM)、、フェノール樹脂(PF)、フラン樹脂(FF)、不飽和ポリエステル樹脂(FRP)、フッ素樹脂、ABS樹脂などから適宜選択すればよい。これにより、基板洗浄時に用いる薬液や配向膜中に含まれる溶剤などにより、第2の基板の変質を防止できる。
これらの保護膜を形成する方法としては、例えば、スピンコーター、スリットコーター、グラビアコーター、ロールコーターなどの各種コーティング装置や、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置などの各種印刷装置を用いて薄く均一な膜厚で設けることが好ましい。
なお、第2の基板112に電極膜114を設ける前に、第2の基板112に対して、流体ジェット洗浄、超音波洗浄、プラズマ洗浄、UV洗浄、オゾン洗浄などを行い、第2の基板112に付着したゴミや有機成分を除去することが好ましい。
また、第2の基板112に対して加熱処理を行ってもよい。加熱処理を行うことにより、第1の基板に付着した水分や不純物を除去できる。さらに、減圧状態で加熱処理を行うことにより、より効率的に水分や不純物を除去できる。加熱処理を行う場合は、第2の基板112には、加熱処理の温度に耐えるだけの耐熱温度を有した基板を用いることが好ましい。
なお、上記の各種洗浄方法および加熱処理については、どれか1つを行ってもよいし、複数を組み合わせてもよい。例えば、流体ジェット洗浄を行って第2の基板112に付着したゴミを除去した後にオゾン洗浄を行って有機成分を除去し、最後に加熱処理を行って、流体洗浄の際に第2の基板112の付着した水分や内部に吸収された水分を除去することで、第2の基板112のゴミ、有機成分、水分を効果的に除去できる。
電極膜114は、スパッタリング法、プラズマCVD法、塗布法、印刷法等により、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す。)、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電材料を主成分とする層を、単層または積層にて形成した膜を用いることができる。
次に、ベース基板作製工程と同様に、第2の基板112に対して微粘着材料212を介して第2の仮固定基板216を貼り付ける(図3(B)参照)。これにより、第2の基板112に対して外部から力が加わった場合においても、第2の仮固定基板216が第2の基板112の変形を抑止するので、第2の基板112に変形や破壊が生じることを防止できる。また、高いじん性を備えた第2の基板112が可撓性を有していても、第2の仮固定基板216により変形や破壊が抑制されるため、ガラス基板などを用いて液晶表示装置を作製する際に用いる、一般的な製造装置をそのまま使用できる。
上記微粘着材料212としては、例えば、光照射、加熱、などの処理により表面の粘着性を低下できる材料(例えば、UV剥離テープや熱剥離テープなど)や、粘着性低下処理を行わずとも第2の基板112を剥がすことのできる、弱い粘着性を有する材料(例えば、微粘着シートやシリコンシートなど)を用いればよい。
上記第2の仮固定基板216としては、例えば、石英基板、サファイア基板、セラミック基板や、ガラス基板、金属基板などを用いることができる。なお、これらの基板は、可撓性を明確に表さない程度に厚みのあるものを使用することが好ましい。また、後の工程にて第1のシール材120、第2のシール材130、第1の導電材料150に対して硬化処理を行うが、これらの材料に光硬化性材料を用いる場合は、第2の仮固定基板216としては透光性を有する基板を用いることが好ましい。
なお、微粘着材料212と第2の仮固定基板216は、微粘着材料212の粘着性を用いて貼り合わせても良いし、接着剤などにより貼り合わせてもよい。
次に、電極膜114上に第2の配向膜116を設け、ラビング処理部材218にて第2の配向膜116に対してラビング処理を行う。これにより、第2の基板112に電極膜114および第2の配向膜116が順に設けられた対向基板110が完成する(図3(C)参照。)。
電極膜114上に第2の配向膜116を設ける方法としては、例えば、スピンコーター、スリットコーター、グラビアコーター、ロールコーターなどの各種コーティング装置や、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置などの各種印刷装置を用いればよい。
第2の配向膜116としては、例えば、ポリイミド(PI)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルシンナメート(PVCi)などの絶縁有機材料を用いればよい。
ラビング処理に用いるラビング処理部材218は、例えば、レーヨン繊維、コットン繊維、ナイロン繊維などを主材料とする繊維が表面(第1の配向膜と接触する面)に設けられているローラーなどを用いる。ラビング処理部材218を用いて配向膜を擦ることにより、配向膜に配向性能を付加することができる。
なお、ラビング処理を行った後に、第2の配向膜116に対してスペーサ材料(ベース基板100と対向基板110を貼り合わせた際に、ベース基板100と対向基板110の間に液晶材料140を設けるための間隔、いわゆるギャップを確保する材料)を、必要に応じて設けてもよい。
なお、本実施の形態では、ベース基板作製工程の次に対向基板作製工程が記載されているが、両者の作製順序に限定はなく、対向基板作製工程を行ってからベース基板作製工程を行っても良いし、両工程を同時に平行して行ってもよい。液晶装置の製造時間を短縮するためには、ベース基板作製工程と対向基板作製工程を同時に並行して行うことが好ましい。
<液晶封止工程>
まず、ベース基板作製工程にて作製した、微粘着材料212により第1の仮固定基板214が貼り合わされたベース基板100を準備し、第1のシール材120、第2のシール材130、液晶材料140および第1の導電材料150を設ける(図4(A)参照。)。
第1のシール材120は、液晶材料140を途切れなく囲む状態に、液晶材料140と第2のシール材130の間に設けられ、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置、ディスペンサー装置などの各種印刷装置を用いることができる。
第1のシール材120は、第2のシール材130が液晶材料140に接触して、第2のシール材130から液晶材料140に液晶汚染物質が混入すること防止する役割を持つ。このため、第1のシール材120中に含まれる液晶汚染物質の量を極力少なくする必要がある。具体的には第1のシール材120中に含まれる液晶汚染物質の濃度は1×10−4重量以下、望ましくは1×10−6重量以下とすることが好ましい。
第1のシール材120としては、例えば、紫外線硬化型接着剤など光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、または嫌気型接着剤など各種硬化型接着剤を用いればよい。液晶装置に使用される各種材料への影響や生産性を考慮すると、高温状態での硬化処理が不要であり、短時間にて接着剤が硬化する光硬化型接着剤を用いることが好ましい。
光硬化型接着剤は、外部からの光照射によりカチオン成分が発生する重合開始剤を用いた光カチオン硬化型と、ラジカル成分が発生する重合開始剤を用いた光ラジカル硬化型の2種類がある。このうち、カチオン成分などのイオン性不純物は、液晶材料に混入する事により液晶配向の乱れや液晶の電圧保持率低下を引き起こす要因となり得る。したがって、第1のシール材120としては、カチオン成分などのイオン性不純物の溶出が少ない、光ラジカル硬化型接着剤を用いることが好ましい。
また、第1のシール材120は、スペーサ材料(ベース基板100と対向基板110を貼り合わせた際に、ベース基板100と対向基板110の間に液晶材料140を設けるための間隔、いわゆるギャップを確保する材料)を含んでいてもよい。
なお、上記では光硬化型接着剤についての説明を述べたが、勿論これに限定されることはなく、各種の接着剤を適宜用いればよい。
第2のシール材130は、第1のシール材120を囲む状態に設けられ、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置、ディスペンサー装置などの各種印刷装置を用いることができる。
第2のシール材130としては、例えば、紫外線硬化型接着剤など光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、または嫌気型接着剤など各種硬化型接着剤を用いればよい。なお、液晶装置に使用される各種材料への影響や生産性を考慮すると、高温状態での硬化処理が不要であり、短時間にて接着剤が硬化する光硬化型接着剤を用いることが好ましい。
第2のシール材130は液晶材料140に直接接することがないため、液晶材料140への汚染性を気にすることなく、各種添加剤を添加することができる。したがって、幅広い材料を用いることができる。例えば、光硬化型接着剤では、上記の光ラジカル硬化型接着剤以外に、外部からの光照射により液晶汚染物質であるカチオン成分が発生する重合開始剤を用いた光カチオン硬化型を用いてもよい。光カチオン硬化型接着剤は、硬化処理時に生じる硬化収縮が小さく、対象物との接着力が大きいという特徴を有している。
また、第2のシール材130は、スペーサ材料(ベース基板100と対向基板110を貼り合わせた際に、ベース基板100と対向基板110の間に液晶材料140を設けるための間隔、いわゆるギャップを確保する材料)を含んでいてもよい。
このように、第2のシール材130は液晶材料140に悪影響を及ぼす各種添加剤を加えることが可能であるため、シール材の選択範囲が広い。例えば、硬化処理後において高い弾性を有するシール材を用いることにより、液晶装置に外部から力を付加した場合においてもシール材が変形して付加された力を緩和することができる。
また、第2のシール材130は幅広い種類のシール材を用いることができるため、第1のシール材120と比べてベース基板100および対向基板110への接着力が強い傾向がある。
なお、第1のシール材120は、第2のシール材130から液晶材料140への液晶汚染物質の混入を防止する効果以外にも、ベース基板100と対向基板110を貼り合わせた際に、液晶材料140の基板外周方向への広がりを防ぎ、液晶材料140の封止領域の形状を決める役割を持つ(例えば、液晶材料を丸い形状にしたい場合は、第1のシール材120を、液晶材料を囲む形状に丸く設ける)。
このため、第2のシール材130は液晶材料140の封止領域の形状には関与しないため、第1のシール材料を囲む状態であればどのような形状にしてもよい。例えば、第2のシール材130を波線形状にすることにより、第2のシール材130の接着面積を増加させることができるため、ベース基板100と対向基板110をより強固に接着することが可能となる。
上記では光硬化型接着剤についての説明を述べたが、これに限定されることはなく、各種の接着剤を適宜用いてもよい。
なお、本実施の形態では、第1のシール材120および第2のシール材130のみを用いているが、第2のシール材130を囲む状態に更に第3のシール材が存在してもよい。
高いじん性を備えた基板を強固に接着するための第2のシール材130は、接着対象物の接着面の凹部に入り込んだり、溶剤で接着対象の表面を溶解することで高い接着性を得る場合が多い。このため、一般的には未硬化状態では粘度が低く、ベース基板100と対向基板110を貼り合わせた際に、第2のシール材130がベース基板100および対向基板110の端面からはみ出し、接着力が低下する原因となる。
そこで、第2のシール材130を途切れなく囲む状態に第3のシール材を設けることにより、第2のシール材130は第1のシール材120と第3のシール材の間に保持される。これにより、第2のシール材130がベース基板100および対向基板110の端面からはみ出すことに起因した、ベース基板100と対向基板110の接着性の低下を防止する事ができる。
第1の導電材料150としては、導電性粒子と有機樹脂を有する材料を用いる。具体的には、粒径が数nmから数十μmの導電性粒子を有機樹脂に溶解または分散させた材料を用いる。導電性粒子としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、アルミ(Al)、カーボン(C)のいずれか一つ以上の金属粒子、絶縁粒子(例えばガラス粒子や有機樹脂粒子など)表面に前記いずれか一つ以上の金属膜が形成された粒子、ハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、第1の導電材料150に含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダ、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。
第1の導電材料150を設ける方法としては、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置、ディスペンサー装置などの各種印刷装置を用いればよい。
次に、第1のシール材120により囲まれた領域内に、液晶材料140を設ける。
液晶材料140としては、リオトロピック液晶、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、ディスコチック液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶等を用いる。なお、上記液晶材料は、条件により、ネマチック相、コレステリック相、コレステリックブルー相、スメクチック相、スメクチックブルー相、キュービック相、スメクチックD相、カイラル・ネマチック相、等方相等を示す。コレステリックブルー相及びスメクチックブルー相は、螺旋ピッチが500nm以下で比較的短いコレステリック相またはスメクチック相を有する液晶材料にみられる。液晶材料の配向は二重ねじれ構造を有する。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は、狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために、5重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶材料に適用する。なかでも、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が10μs〜100μsと短く、光学的に等方性であるため配向膜が不要であり、視野角依存性が小さいといった特性を有している。このため、本実施の形態で示す液晶装置構成から、第1の配向膜106および第2の配向膜116を除いた構成でも液晶材料の配列を高速に調整することが可能であり、表示画像品質の向上およびコストの削減を行うことができる。
液晶材料140を設ける方法としては、フレキソ印刷装置、オフセット印刷装置、グラビア印刷装置、スクリーン印刷装置、インクジェット装置、ディスペンサー装置などの各種印刷装置を用いればよい。
次に、ベース基板100の液晶材料140を設けた面に対して、対向基板110の第2の配向膜116を設けた面を貼り合わせると共に、第1のシール材120、第2のシール材130、第1の導電材料150に対して硬化処理を行う(図4(B)参照。)。
ベース基板100および対向基板110は、真空貼り合わせ装置などを用いて、減圧状態が保たれた処理室内で貼り合わせる事が好ましい。これにより、シール材や液晶材料中に気泡が混入することなくベース基板100および対向基板110を貼り合わせることができる。また、第1のシール材120により囲まれた領域内に、大気成分が封入されるのを抑制することができる。
なお、貼り合わせ処理を行った後に、ベース基板100および対向基板110の片面または両面に対して圧力を付加する処理を行うことが好ましい。これにより、第1のシール材120により囲まれた領域内に、液晶材料140が隙間なく均一に形成される。
硬化処理は、第1のシール材120、第2のシール材130、第1の導電材料150の材料成分により、可視光照射、UV光照射、加熱処理の中から1種類または複数の処理を、第1のシール材120、第2のシール材130、第1の導電材料150の硬化状態が最適となるように行う。例えば、第1のシール材120、第2のシール材130、第1の導電材料150が光硬化性材料である場合は、各々の硬化条件に応じて照射する光の波長、強度、時間を適宜選択する。なお、第1のシール材120、第2のシール材130、第1の導電材料150に、硬化条件同じである材料(例えば、第1のシール材120、第2のシール材130、第1の導電材料150共に光硬化性材料であり、硬化波長や硬化強度も概ね一致しているなど)を用いることにより、硬化処理回数を少なくできるため好ましい。なお、第1の導電材料150自体の導電性向上や、素子層104および電極膜114と第1の導電材料150の導通不良防止のため、第1の導電材料150の硬化持には圧力を加えることが望ましい。
上記処理により、ベース基板100と対向基板110は、第1のシール材120および第2のシール材130により1[N/mm]以上の接着強度で接着される。これにより、外部から強い力が加わった場合においても液晶材料を挟持したベース基板と対向基板が剥がれ難い液晶装置を作製できる。
また、第1の導電材料150によりベース基板100の素子層104の一部と、対向基板110の電極膜114の一部が電気的に接続されるため、液晶材料140の配列を任意に調整することができる。これにより、高い表示品位を備えた液晶装置を作製できる。
なお、本実施の形態では液晶材料140を滴下した後にベース基板100と対向基板110を貼り合わせる方法(滴下法)を用いたが、ベース基板100と対向基板110を貼り合わせた後に、ベース基板100と対向基板110の間に生じる隙間を利用した毛細管現象により、第1のシール材120に囲まれた領域内に液晶材料140を注入する方法(注入法)を用いてもよい。なお、注入法では、ベース基板100上に第1のシール材120および第2のシール材130を設けた後にベース基板100と対向基板110を貼り合わせ、その後、第1のシール材120に囲まれた領域内に液晶材料140を注入するため、本実施の形態で示した作製順序とは多少異なるが、作製自体は公知であり前後関係は当業者であれば容易に想像できるため、詳細は省略する。
次に、ベース基板100の素子層104の一部に第2の導電材料160を介して外部接続端子170を設け、接続処理を行うことにより素子層104の一部と外部接続端子170を電気的に接続する(図5(A)参照。)。
第2の導電材料160としては、例えば、導電性粒子と有機樹脂を有する材料を用いる。具体的には、粒径が数nmから数十μmの導電性粒子を有機樹脂に溶解または分散させた材料を用いる。導電性粒子としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、アルミ(Al)、カーボン(C)のいずれか一つ以上の金属粒子、絶縁粒子表面に前記いずれか一つ以上の金属膜が形成された粒子、ハロゲン化銀の微粒子、分散性ナノ粒子または半田材料などを用いることができる。また、第2の導電材料160に含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダ、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。
外部接続端子170としては、例えば、プリント配線板やFPC(Flexible Printed Circuit)などがある。本実施の形態における液晶装置は、ベース基板、対向基板共に高いじん性を備えており、液晶装置が可撓性を有する状態の場合もあるため、外部接続端子170も可撓性を有することが好ましい。
接続処理としては、第2の導電材料160が硬化する条件(可視光照射、UV光照射、加熱処理など)を第2の導電材料160に与えればよい。さらに、第2の導電材料160自体の導電性向上や、素子層104と第2の導電材料160の導通不良防止のため、第2の導電材料160の接続処理時には圧力を加えることが望ましい。例えば、第2の導電材料160、外部接続端子170に対して加圧処理を行いながら加熱処理を行う熱圧着装置を用いて接続処理を行えばよい。
次に、ベース基板100から微粘着材料212および第1の仮固定基板214を剥がし、対向基板110から微粘着材料212および第2の仮固定基板216を剥がした後に、第2の基板112に対して偏光板180を貼り付ける(図5(B)参照。)。
なお、本実施の形態は反射型の液晶装置であるため第2の基板112側にのみ偏光板180を設けたが、透過型の液晶装置では第1の基板102側にも偏光板を設けてよい。
以上の工程により、外部から強い力が加わった場合においても液晶材料を挟持した、高いじん性を備えた2枚の基板が剥がれ難く、且つ液晶汚染物質による液晶材料の汚染が抑制された、薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど外部から力を付加しても破壊の生じにくい、高い表示品位を備えた液晶装置を作製できる。
なお、本実施の形態は反射型液晶装置の説明であるため、バックライトを設けていないが、透過型液晶装置では、ベース基板100側にバックライトを設置してもよい。
上記本発明の一態様のように、ベース基板100に微粘着材料212を介して第1の仮固定基板214を、対向基板110に微粘着材料212を介して第2の仮固定基板216を設けた状態で液晶装置を作製することにより、装置作製時に加わる力によるベース基板100および対向基板110の変形や破壊を抑制することができる。
したがって、高い表示品位を備えた液晶装置を歩留まり良く作製することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1にて記載した液晶装置に関して、一部の構成要素が異なる液晶装置の構成およびその作製方法について、図6乃至図8を用いて説明する。なお、本実施の形態で説明する液晶装置は、実施の形態1にて記載した作製方法の一部を省略することにより作製することができるため、作製方法については実施の形態1にて記載した方法を適宜用いることができる。
<液晶装置の全体構成例>
開示する発明の一態様に係る液晶装置の構成の一例として、第1のシール材および第2のシール材によってベース基板および対向基板間に液晶材料が挟持された液晶装置についての上面図を図6(A)に、図6(A)の1点鎖線部における断面図を図6(B)に示す。
ベース基板600は、第1の基板602の一方の面に、第1の電極膜604および第1の配向膜606が順に設けられた構造からなる。ベース基板600は薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど外部から力を付加しても破壊が生じにくい。
また、ベース基板600は、実施の形態1にて記載したベース基板100に設けられている、素子層104を設けなくてもよく、素子層104の形成工程および転置工程を行う必要がない。したがって、安価かつ短時間にて作製することができる。
対向基板610は、第2の基板612の一方の面に接して、第2の電極膜614および第2の配向膜616が順に設けられた構造からなる。対向基板610は薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど外部から力を付加しても破壊が生じにくい。また、対向基板には偏光板680が設けられている。
第1のシール材620は、液晶汚染物質の含有量が1×10−4重量%以下であり、液晶材料640を囲み途切れの無い状態に形成される。これにより、第2のシール材630と液晶材料640が直接接触して第2のシール材630中に含まれる液晶汚染物質が液晶材料640に混入すること防止できる。
第2のシール材630は、第1のシール材620を囲み途切れの無い状態に形成され、第1のシール材620および第2のシール材630により、ベース基板600および対向基板610に対して1[N/mm]以上の接着強度で接着される。これにより、液晶装置に外部から力が付加された場合においても、ベース基板600と対向基板610が剥がれることなく、ベース基板600と対向基板610を強固に接着できる。
第1の導電材料650は、第1の電極膜604の一部および第2の電極膜614の一部を電気的に接続するように設けられる。これにより、第1の導電材料650を介して第1の電極膜604から第2の電極膜614に電圧を印加できるため、ベース基板600および対向基板610により挟持された液晶材料640に電圧を印加して液晶材料640の配列を調整できる。
また、外部接続端子670は、第1の基板602の一方の面に形成された第1の電極膜604の一部に、第2の導電材料660を介して電気的に接続され、外部から液晶装置を動作させるために必要な電力を、第2の導電材料660を介して第1の電極膜604に供給する機能を持つ。
上記構造を形成することにより、外部から強い力が加わった場合においても液晶材料を挟持した、高いじん性を備えた2枚の基板が剥がれ難く、且つ液晶汚染物質による液晶材料の汚染が抑制された、薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど外部から力を付加しても破壊の生じにくい、液晶材料の配列調整を任意に行える安価な液晶装置を提供できる。
<液晶装置の作製方法>
次に、上記液晶装置の作製方法の一例について、図7乃至図8を用いて説明する。なお、本実施の形態における液晶装置も実施の形態1と同様に「ベース基板作製工程」、「対向基板作製工程」、「液晶封止工程」、の3つに大別できるが、実施の形態1と同様の処理を行う箇所に関しては、適宜省略して記載する。
<ベース基板作製工程>
まず、第1の基板602の一方の面に、第1の電極膜604を設け、第1の基板602の他方の面に対して微粘着材料622を介して第1の仮固定基板624を貼り付ける。次に、第1の電極膜604上に第1の配向膜606を設け、第1の配向膜606に対してラビング処理を行う。これにより、第1の基板602の一方の面に第1の電極膜604および第1の配向膜606が順に設けられたベース基板600が完成する(図7(A)参照。)。
なお、第1の基板602は、実施の形態1の第1の基板102と同じ材質、第1の電極膜604の材質および形成方法は、実施の形態1の電極膜114と同じ材質および形成方法、微粘着材料622の材質は、実施の形態1の微粘着材料212と同じ材質、第1の仮固定基板624の材質は、実施の形態1の第1の仮固定基板214と同じ材質、第1の配向膜606の材質および形成方法は、実施の形態1の第1の配向膜106と同じ材質および形成方法を用いることができる。また、ラビング処理の使用部材や処理内容、およびベース基板作製工程中に行われる洗浄内容などの詳細についても、実施の形態1を参照とする。
<対向基板作製工程>
次に、第2の基板612の一方の面に、第2の電極膜614を設け、第2の基板612の他方の面に対して微粘着材料632を介して第2の仮固定基板634を貼り付ける。次に、第2の電極膜614上に第2の配向膜616を設け、第2の配向膜616に対してラビング処理を行う。これにより、第2の基板612の一方の面に第2の電極膜614および第2の配向膜616が順に設けられた対向基板610が完成する(図7(B)参照。)。
なお、第2の基板612の材質は、実施の形態1の第2の基板112と同じ材質、第2の電極膜614の材質および形成方法は、実施の形態1の電極膜114と同じ材質および形成方法、微粘着材料632の材質は、実施の形態1の微粘着材料212と同じ材質、第2の仮固定基板634の材質は、実施の形態1の第2の仮固定基板216と同じ材質、第2の配向膜616の材質および形成方法は、実施の形態1の第2の配向膜116と同じ材質および形成方法を用いることができる。また、ラビング処理の使用部材や処理内容、およびベース基板作製工程中に行われる洗浄内容などの詳細についても、実施の形態1を参照とする。
また、本実施の形態では、ベース基板作製工程の次に対向基板作製工程が記載されているが、両者の作製順序に限定はなく、対向基板作製工程を行ってからベース基板作製工程を行っても良いし、両工程を同時に平行して行ってもよい。液晶装置の製造時間を短縮するためには、ベース基板作製工程と対向基板作製工程を同時に並行して行うことが好ましい。
なお、本実施の形態はカラーフィルタを設けていないが、第1の基板602と第1の電極膜604の間や、第2の基板612と第2の電極膜614の間にカラーフィルタを設けてもよい。
<液晶封止工程>
次に、微粘着材料622により第1の仮固定基板624が貼り合わされたベース基板600上に、第1のシール材620、第2のシール材630、液晶材料640および第1の導電材料650を設ける(図7(C)参照。)。
なお、第1のシール材620の必要特性や形成方法は、実施の形態1の第1のシール材と同じ必要特性や形成方法、第2のシール材630の必要特性や形成方法は、実施の形態1の第2のシール材130と同じ必要特性や形成方法、液晶材料640の材質や特性は、実施の形態1の液晶材料140と同じ材質や特性、第1の導電材料650の材質や形成方法は、実施の形態1の第1の導電材料150と同じ材質や形成方法を用いることができる。
次に、ベース基板600の液晶材料640を設けた面に対して、対向基板610の第2の配向膜616を設けた面を貼り合わせると共に、第1のシール材620、第2のシール材630、第1の導電材料650に対して硬化処理を行う。その後、ベース基板600上の第1の電極膜604の一部に、第2の導電材料660を介して外部接続端子670を設け、接続処理を行うことにより第1の電極膜604の一部と外部接続端子670を電気的に接続する(図7(D)参照。)。
なお、第2の導電材料660の材質は、実施の形態1の第2の導電材料160と同じ材質を用いることができる。また、貼り合わせ処理の内容、硬化処理の内容、ベース基板および対向基板に対するシール材の接着力、接続処理の処理内容などの詳細についても、実施の形態1を参照とする。
また、実施の形態1と同様に、第2のシール材630を囲む状態に更に第3のシール材が存在してもよい。
次に、ベース基板600から微粘着材料622および第1の仮固定基板624を剥がし、対向基板610から微粘着材料622および第2の仮固定基板634を剥がした後に、第2の基板612に対して偏光板680を貼り付ける(図8参照。)。
なお、本実施の形態は反射型の液晶装置であるため第2の基板612側にのみ偏光板680を設けたが、透過型の液晶装置では第1の基板602側にも偏光板を設けてよい。
以上の工程により、外部から強い力が加わった場合においても液晶材料を挟持した、高いじん性を備えた2枚の基板が剥がれ難く、且つ液晶汚染物質による液晶材料の汚染が抑制された、薄く軽量であり且つ衝撃や曲げなど外部から力を付加しても破壊の生じにくい、安価にて光透過率調整の可能な液晶装置が完成する。
なお、本実施の形態は反射型液晶装置の説明であるため、バックライトを設けていないが、透過型液晶装置では、ベース基板600側にバックライトを設置してもよい。
上記本発明の一態様のように、ベース基板600に微粘着材料622を介して第1の仮固定基板624を、対向基板610に微粘着材料622を介して第2の仮固定基板634を設けた状態で液晶装置を作製することにより、装置作製時に加わる力によるベース基板および対向基板の変形や破壊を抑制することができる。
また、本実施の形態の液晶装置は、第1の基板602上に素子層を形成する必要がないため、素子層形成に必要な処理を削減することが可能であり、処理コストや処理時間を抑えることができる。
したがって、液晶材料の配列状態を調整してガラスの光透過率を調整することができる、安価な光透過率調整可能な液晶装置を歩留まり良く作製できる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、連続作製装置の一例として、実施の形態1で説明した構造の液晶装置を作製する、連続作製装置の構造および作製フローについて図9乃至図11を用いて説明する。なお、連続作製装置は「ベース基板作製機構」、「対向基板作製機構」、「液晶封止機構」の3つの機構に分けて説明を行う。
<ベース基板作製装置>
ベース基板作製装置の構成の一例を、図9に示す。ベース基板作製装置800は、搬送機構802、基板設置室810、洗浄装置820、スピンコーター830、UV処理室840、貼り合わせ装置850、転置装置860、加熱装置870、スクリーン印刷装置880、ラビング装置890からなる。なお、洗浄装置820は、シャワー洗浄を備えた第1のウェット洗浄機構822と流体ジェット洗浄機構および超音波洗浄機構を備えた第2のウェット洗浄機構824と、UVオゾン洗浄機構を備えたドライ洗浄機構826を備えており、貼り合わせ装置850は仮支持基板208がセットされたカセット852と、微粘着材料212がセットされたカセット854と、第1の仮固定基板214がセットされたカセット856と、第1の基板102がセットされたカセット858を備えており、加熱装置870は減圧処理装置872を備えている。また、スピンコーター830は剥離用接着剤206および固定用接着剤210の両方を設けることができる(図9(A)参照。)。
まず、剥離層202および素子層104が形成された素子層作製基板200を基板設置室810に設置する。素子層作製基板200は、付け外し自在な基板収納カセットに複数枚セットし、カセット単位で基板設置室810内にセットする構造となっている。なお、ここでは剥離層202として、実施の形態1で記載した成分のうち、金属と金属酸化物の積層構造を用いる。これにより、物理的な剥離力(例えば素子層作製基板200から素子層104を引き剥がす力)を加えることにより素子層を転置できる。
次に、基板設置室810にセットされた素子層作製基板200は、搬送機構802により洗浄装置820に搬送され、第2のウェット洗浄機構824により洗浄される。なお、ウェット洗浄後にドライ洗浄機構826による洗浄を行い、素子層作製基板200を更に洗浄してもよい。
次に、第2のウェット洗浄機構824により洗浄された素子層作製基板200は、搬送機構802によりスピンコーター830に搬送され剥離用接着剤206が設けられる。なお、ここでは剥離用接着剤206として、実施の形態1に記載した材料である水に可溶な性質を有する接着剤(以下、水溶性接着剤と呼称する)を用いる。なお、水溶性接着剤には加熱硬化型や光(UV)硬化型など様々な種類があるが、本実施の形態ではUV硬化型の水溶性接着剤を用いた場合の説明を行う。
次に、剥離用接着剤206が設けられた素子層作製基板200は、搬送機構802によりUV処理室840に搬送され、UVの照射により剥離用接着剤206が硬化する。
次に、硬化した剥離用接着剤206が設けられた素子層作製基板200は、搬送機構802により貼り合わせ装置850に搬送され、仮支持基板208が貼り合わされる。なお、貼り合わせ装置850は、図9(B)に示すとおり、移動機構851と、上下駆動して移動機構851との距離を任意に調整できる貼り合わせ治具859(例えばローラーなど)を1個または複数個有する構造であり、移動機構851に設置された対象物に対して貼り合わせ治具859を用いて貼り合わせ処理を行う。図9(B)は剥離用接着剤206上に仮支持基板208を貼り合わせる状態を示しており、ここでは仮支持基板208として、実施の形態1にて記載した材料であるUV剥離型テープを用いる。
次に、仮支持基板208が貼り合わされた素子層作製基板200は、搬送機構802により転置装置860に搬送され、実施の形態1に示した手法により、素子層104が仮支持基板208側に転置される。
次に、素子層104が設けられた仮支持基板208は、搬送機構802によりスピンコーター830に搬送され固定用接着剤210が設けられる。なお、ここでは固定用接着剤210として、実施の形態1に記載した材料であるUV硬化型接着剤を用いた場合の説明を行う。
次に、固定用接着剤210が設けられた仮支持基板208は、搬送機構802により貼り合わせ装置850に搬送され、固定用接着剤210に対して第1の基板102が貼り合わされる。
次に、仮支持基板208が貼り合わされた第1の基板102は、搬送機構802によりUV処理室840に搬送され、固定用接着剤210に対してUV照射が行われ、固定用接着剤210を介して仮支持基板208と第1の基板102が接着される。
次に、仮支持基板208が接着された第1の基板102は、搬送機構802により貼り合わせ装置850に搬送され、第1の基板102に微粘着材料212を介して第1の仮固定基板214が貼り合わされる。
次に、仮支持基板208が貼り合わされ、かつ第1の仮固定基板214が貼り合わされた第1の基板102は、搬送機構802により転置装置860に搬送されて、剥離用接着剤206から仮支持基板208が分離される。さらに、洗浄装置820に搬送されて第1のウェット洗浄機構822により剥離用接着剤206が除去される。これにより、素子層104は固定用接着剤210を介して第1の基板102側に転置される。
次に、素子層104が設けられた第1の基板102は、搬送機構802により洗浄装置820に搬送され、ドライ洗浄機構826による洗浄が行われる。なお、この際に同時に第2のウェット洗浄機構824による洗浄を行っても良い。第2のウェット洗浄機構824による洗浄を行った場合は、加熱装置870により加熱処理、または減圧処理装置を用いた減圧状態での加熱処理を行うことにより、基板に付着した水分を効果的に除去できる。
次に、洗浄処理を行った第1の基板102は、搬送機構802によりスクリーン印刷装置880に搬送され、第1の配向膜106が形成される。なお、ここでは第1の配向膜106として、実施の形態1にて記載したポリイミドを用いる。
次に第1の配向膜106が設けられた第1の基板102は、搬送機構802によりラビング装置890に搬送され、第1の配向膜106に対してラビング処理が行われる。
次に、ラビング処理が行われた第1の基板102は、搬送機構802により基板設置室810の基板収納カセットに収納される。
以上の作製フローを経由することにより、微粘着材料212を介して第1の仮固定基板214が貼り合わされたベース基板100が完成する。
なお、本実施の形態における対向基板作製装置は、搬送機構802を中心に周囲に各処理装置が配置された構造となっているが、このような構造に限定されることはない。例えば、各処理装置が一列状に並んだ構造や、L字型に並んだ構造など、作業性や装置の設置スペースなどを考慮して適宜最適な構造にすればよい。
<対向基板作製装置>
対向基板作製装置の構成の一例を、図10に示す。対向基板作製装置900は、搬送機構902、基板設置室910、洗浄装置920、加熱装置930、スピンコーター940、スパッタ装置950、貼り合わせ装置960、スクリーン印刷装置970、ラビング装置980からなる。なお、洗浄装置920は、流体ジェット洗浄機構および超音波洗浄機構を備えたウェット洗浄機構922と、UVオゾン洗浄機構を備えたドライ洗浄機構924を備えており、加熱装置930は減圧処理装置932を備えており、貼り合わせ装置960は微粘着材料212がセットされたカセット962および、第2の仮固定基板216がセットされたカセット964を備えている(図10(A)参照)。
まず、第2の基板112を基板設置室910に設置する。第2の基板112は、付け外し自在な基板収納カセットに複数枚セットし、カセット単位で基板設置室910にセットする構造となっている。
次に、基板設置室910にセットされた第2の基板112は、搬送機構902により洗浄装置920に搬送され、ウェット洗浄機構922およびドライ洗浄機構924の一方または両方により洗浄される。
次に、洗浄装置920により洗浄された第2の基板112は、搬送機構902によりスピンコーター940に搬送され保護膜が形成される。なお、ここでは保護膜として、実施の形態1にて記載した材料であるアクリル樹脂を用いる。
次に、保護膜が形成された第2の基板112は、搬送機構902により加熱装置930に搬送され、加熱処理を行い保護膜を硬化させる。硬化処理後、減圧処理装置932を用いて加熱装置930内を減圧状態にして、更に加熱処理を行うことにより、第2の基板112および保護膜に吸着した水分を除去することができる。
次に、保護膜が形成された第2の基板112は、搬送機構902によりスパッタ装置950に搬送され、電極膜114が成膜される。なお、ここでは電極膜114として、実施の形態1にて記載したITO膜を用いる。
次に、電極膜114が形成された第2の基板112は、搬送機構902により貼り合わせ装置960に搬送され、微粘着材料212を介して第2の基板112に第2の仮固定基板216が貼り合わされる。なお、貼り合わせ装置960は、図10(B)に示すとおり、移動機構965と、上下駆動して移動機構965との距離を任意に調整できる貼り合わせ治具966(例えばローラーなど)を1個または複数個有する構造であり、移動機構965に設置された対象物に対して貼り合わせ治具966を用いて貼り合わせ処理を行う。図10(B)は第2の仮固定基板216上に微粘着材料212を貼り合わせた後に、微粘着材料212に第2の基板112を貼り合わせる状態を示している。
次に、微粘着材料212を介して第2の仮固定基板216が貼り合わされた第2の基板112は、搬送機構902によりスクリーン印刷装置970に搬送され、電極膜114上に第2の配向膜116が形成される。なお、ここでは第2の配向膜116として、実施の形態1にて記載したポリイミドを用いる。
次に第2の配向膜116が設けられた第2の基板112は、搬送機構902によりラビング装置980に搬送され、第2の配向膜116に対してラビング処理が行われる。
次に、ラビング処理が行われた第2の基板112は、搬送機構902により基板設置室910の基板収納カセットに収納される。
以上の作製フローを経由することにより、微粘着材料212を介して第2の仮固定基板216が貼り合わされた対向基板110が完成する。
なお、本実施の形態における対向基板作製装置は、搬送機構902を中心に周囲に各処理装置が配置された構造となっているが、このような構造に限定されることはない。例えば、各処理装置が一列状に並んだ構造や、L字型に並んだ構造など、作業性や装置の設置スペースなどを考慮して適宜最適な構造にすればよい。
<液晶封止装置>
液晶封止装置の構成の一例を、図11に示す。液晶封止装置1000は、搬送機構1002、ベース基板作製装置800、対向基板作製装置900、ディスペンサー1010、貼り合わせ装置1020、外部接続端子圧着装置1030、分離装置1040からなる。なお、ディスペンサー1010は、切り替え処理により第1のシール材120、第2のシール材130、液晶材料140、第1の導電材料150、第2の導電材料160のいずれを用いるかを選択できる機構を備えている。また、各材料それぞれに1台のディスペンサーを割り当てる方式でも構わない。また、貼り合わせ装置1020は減圧処理装置1022、UV照射装置1024を備えている。
まず、ベース基板作製装置800の基板設置室810より、微粘着材料212を介して第1の仮固定基板214が貼り合わされたベース基板100が、搬送機構1002によりディスペンサー1010に搬送され、第1のシール材120、第2のシール材130、液晶材料140、第1の導電材料150が設けられる。なお、ここでは第1のシール材120として実施の形態1にて記載した光ラジカル硬化型接着剤を、第2のシール材130、として光カチオン硬化型接着剤を、液晶材料140として高分子液晶を、第1の導電材料150としてAg粒子が分散された紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いる。
なお、実施の形態1と同様に、第2のシール材130を途切れなく囲む状態に第3のシール材が存在してもよい。
次に、上記各材料が設けられたベース基板は、搬送機構1002により貼り合わせ装置1020に搬送され、装置内に設置される。また、対向基板作製装置900から、微粘着材料212を介して第2の仮固定基板216が貼り合わされた対向基板110が搬送され、減圧処理装置1022により減圧状態が保たれた装置内で貼り合わせ処理が行われる。そして、UV照射装置1024により第1のシール材120、第2のシール材130、第1の導電材料150に対して硬化処理が行われる。これにより、ベース基板100と対向基板110は第1のシール材120および第2のシール材130により強固に接着される。また、第1の導電材料150を介して素子層104の一部と電極膜114の一部が電気的に接続される。
次に、シール材により接着されたベース基板100と対向基板110は、搬送機構1002により外部接続端子圧着装置1030に搬送され、第2の導電材料160を介して素子層104の一部に外部接続端子170が接続される。なお、ここでは第2の導電材料として実施の形態1にて記載した、有機樹脂粒子の周りにニッケル薄膜および銀薄膜が順にコーティングされた導電性粒子を、外部接続端子170として実施の形態1に記載したFPC(Flexible Printed Circuit)を用いる。
次に、第2の導電材料160を介して外部接続端子170が設けられた基板は、搬送機構1002により分離装置1040に搬送され、微粘着材料212および第1の仮固定基板214がベース基板100から分離され、微粘着材料212および第2の仮固定基板216が対向基板110から分離される。
最後に、上記工程により作製された液晶装置は、搬送機構1002により基板取り出し室1050に搬送され保管するされる。
以上の工程により、第1のシール材120および第2のシール材130によってベース基板100および対向基板110間に液晶材料140が挟持され、液晶材料の配列を任意に調整できる液晶装置が完成する。
なお、本実施の形態における液晶封止装置は、搬送機構1002を中心に周囲に各処理装置が配置された構造となっているが、このような構造に限定されることはない。例えば、各処理装置が一列状に並んだ構造や、L字型に並んだ構造など、作業性や装置の設置スペースなどを考慮して適宜最適な構造にすればよい。
このように、液晶装置の作製工程を装置内で連続して行うことにより、ゴミや不純物が液晶装置内に混入することを抑制できる。また、装置間の基板搬送を全て搬送機構により行うため、搬送時に液晶装置が破壊される等の不良を抑制できる。さらに、本実施の形態では、ベース基板作製装置、対向基板作製装置、液晶封止装置が、それぞれ搬送機構を中心としたマルチチャンバー型形状になっており、複数の基板を同時に処理することができるため、液晶装置の製造時間を大幅に短縮することができる。
したがって、液晶装置を歩留まり高く、かつ短時間に作製することができる。
100 ベース基板
102 第1の基板
104 素子層
106 第1の配向膜
110 対向基板
112 第2の基板
114 電極膜
116 第2の配向膜
120 第1のシール材
130 第2のシール材
140 液晶材料
150 第1の導電材料
160 第2の導電材料
170 外部接続端子
180 偏光板
200 素子層作製基板
202 剥離層
206 剥離用接着剤
208 仮支持基板
210 固定用接着剤
212 微粘着材料
214 第1の仮固定基板
216 第2の仮固定基板
218 ラビング処理部材
600 ベース基板
602 第1の基板
604 第1の電極膜
606 第1の配向膜
610 対向基板
612 第2の基板
614 第2の電極膜
616 第2の配向膜
620 第1のシール材
622 微粘着材料
624 第1の仮固定基板
630 第2のシール材
632 微粘着材料
634 第2の仮固定基板
640 液晶材料
650 第1の導電材料
660 第2の導電材料
670 外部接続端子
680 偏光板
800 ベース基板作製装置
802 搬送機構
810 基板設置室
820 洗浄装置
822 第1のウェット洗浄機構
824 第2のウェット洗浄機構
826 ドライ洗浄機構
830 スピンコーター
840 UV処理室
850 貼り合わせ装置
851 移動機構
852 カセット
854 カセット
856 カセット
858 カセット
859 貼り合わせ治具
860 転置装置
870 加熱装置
872 減圧処理装置
880 スクリーン印刷装置
890 ラビング装置
900 対向基板作製装置
902 搬送機構
910 基板設置室
920 洗浄装置
922 ウェット洗浄機構
924 ドライ洗浄機構
930 加熱装置
932 減圧処理装置
940 スピンコーター
950 スパッタ装置
960 貼り合わせ装置
962 カセット
964 カセット
965 移動機構
966 貼り合わせ治具
970 スクリーン印刷装置
980 ラビング装置
1000 液晶封止装置
1002 搬送機構
1010 ディスペンサー
1020 貼り合わせ装置
1022 減圧処理装置
1024 UV照射装置
1030 外部接続端子圧着装置
1040 分離装置
1050 基板取り出し室

Claims (2)

  1. 破壊じん性値が1.5[MPa・m1/2]以上であって、且つ、可撓性を有する有機樹脂基板のみからなる第1の基板と、
    破壊じん性値が1.5[MPa・m1/2]以上であって、且つ、可撓性を有する有機樹脂基板のみからなる第2の基板と、
    前記第1の基板及び前記第2の基板間に挟持された液晶材料と、
    前記液晶材料に接して前記液晶材料を途切れなく囲む第1のシール材と、
    前記第1のシール材を囲む第2のシール材と、を有し、
    前記第1の基板上には、固定用接着剤を介して素子層が固定されており、
    ベース基板及び対向基板は、前記第1のシール材及び前記第2のシール材により1[N/mm]以上の接着強度で貼り合わされており、
    前記ベース基板は、前記第1の基板と、前記固定用接着剤と、前記素子層とを有し、
    前記対向基板は、前記第2の基板を有し、
    前記第1のシール材の液晶汚染物質の含有量は、1×10−4重量%以下であることを特徴とする液晶装置。
  2. 破壊じん性値が1.5[MPa・m1/2]以上であって、且つ、可撓性を有する有機樹脂基板のみからなる第1の基板と、
    破壊じん性値が1.5[MPa・m1/2]以上であって、且つ、可撓性を有する有機樹脂基板のみからなる第2の基板と、
    前記第1の基板及び前記第2の基板間に挟持された液晶材料と、
    前記液晶材料に接して前記液晶材料を途切れなく囲む第1のシール材と、
    前記第1のシール材を囲む第2のシール材と、を有し、
    前記第1の基板上には、固定用接着剤を介して素子層が固定されており、
    ベース基板及び対向基板は、前記第1のシール材及び前記第2のシール材により1[N/mm]以上の接着強度で貼り合わされており、
    前記ベース基板は、前記第1の基板と、前記固定用接着剤と、前記素子層とを有し、
    前記対向基板は、前記第2の基板を有し、
    前記第1のシール材の液晶汚染物質の含有量は、1×10−4重量%以下である液晶装置の作製方法であって、
    素子層作製基板上に、剥離層を形成し、
    前記剥離層上に、前記素子層を形成し、
    前記素子層上に、剥離用接着剤を介して仮支持基板を接着し、
    前記仮支持基板を接着した状態で、前記素子層を前記剥離層から剥離し、
    前記剥離層を剥離した前記素子層の面に、前記固定用接着剤を介して前記第1の基板を接着し、
    前記素子層が接着された面とは反対側の前記第1の基板の面に、第1の微粘着材料を介して第1の仮固定基板を接着し、
    前記第1の仮固定基板を接着した状態で、前記素子層から前記剥離用接着剤を剥離し、
    前記剥離用接着剤が剥離された前記素子層の面に、第1の配向膜を形成し、
    前記第1の仮固定基板を接着した状態で、前記第1の配向膜にラビング処理を行い、
    前記第2の基板の一方の面に、電極膜を形成し、
    前記第2の基板の他方の面に、第2の微粘着材料を介して第2の仮固定基板を接着し、
    前記電極膜上に、第2の配向膜を形成し、
    前記第2の仮固定基板を接着した状態で、前記第2の配向膜にラビング処理を行い、
    前記第1の配向膜上に、前記第1のシール材及び前記第2のシール材を設け、
    前記第1のシール材に囲まれた領域に、前記液晶材料を滴下し、
    前記第1の基板の前記液晶材料が滴下された面と、前記第2の基板の前記第2の配向膜が設けられた面を貼り合わせ、
    前記第1のシール材と前記第2のシール材とを硬化させ、
    前記第1の基板から、前記第1の微粘着材料及び前記第1の仮固定基板を剥がし、
    前記第2の基板から、前記第2の微粘着材料及び前記第2の仮固定基板を剥がす、ことを特徴する液晶装置の作製方法。
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