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JP5413845B2 - 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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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、ロール状のプラスチックフィルム基板であり、
前記第１の基板を第１の基板送り出し部から送り出して搬送し、第１の基板巻き取り部に巻き取るロール・ツー・ロール工程において、
前記第１の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、前記第１の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、
前記第２の基板を第２の基板送り出し部から送り出して搬送し、第２の基板巻き取り部に巻き取るロール・ツー・ロール工程において、
前記第２の基板の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、前記第２の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のロール・ツー・ロール工程と前記第２のロール・ツー・ロール工程において、
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２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であり、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１に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項３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であり、定点配置法により形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項４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１に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項５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１に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項６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１に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項７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１乃至請求項６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８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７に記載の液晶表示装置の製造方法である。
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７に記載の液晶表示装置の製造方法である。
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至請求項９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、ロール状のプラスチックフィルム基板であり、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、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、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２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３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４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５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６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７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８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９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１０に記載の発明では、請求項１乃至請求項９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（Ｉｎ２Ｏ３， ＳｎＯ２）と絶縁体原料（Ｓｉ３Ｎ４）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Ｉｎ２Ｏ３の混合比ｘ、絶縁体材料Ｓｉ３Ｎ４の混合比ｙとすると、価数釣り合いから、従たる金属原料ＳｎＯ２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 (10)

  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、ロール状のプラスチックフィルム基板であり、
    前記第１の基板を第１の基板送り出し部から送り出して搬送し、第１の基板巻き取り部に巻き取るロール・ツー・ロール工程において、
    前記第１の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、前記第１の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、
    前記第２の基板を第２の基板送り出し部から送り出して搬送し、第２の基板巻き取り部に巻き取るロール・ツー・ロール工程において、
    前記第２の基板の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、前記第２の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のロール・ツー・ロール工程と前記第２のロール・ツー・ロール工程において、
    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。
  2. 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であり、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１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  3. 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であり、定点配置法により形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  4. 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１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  5. 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１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  6. 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１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  7. 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１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
  8. 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７に記載の液晶表示装置の製造方法。
  9. 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７に記載の液晶表示装置の製造方法。
  10. 請求項１乃至請求項９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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