(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板上に水素を２〜１０ａｔ％含有した非結晶シリコンを含む剥離層を配置する工程と、
前記剥離層上にトランジスタを含む素子層を配置する工程と、
前記素子層上に第２の基板を配置する工程と、
前記剥離層に前記第１の基板側からレーザー光を照射し、前記剥離層を介して前記第１の基板を前記素子層から分離する工程と、
前記第２の基板と第３の基板との間に前記素子層が位置し、前記第３の基板と前記素子層との間に液晶層が位置するよう、前記素子層と、前記第２の基板と、前記第３の基板と、前記液晶層とを配置する工程と、を有し、前記レーザー光の照射が、前記剥離層の少なくとも一部の構成物質の原子間または分子間の結合力を消失また減少させるものであることを特徴とするカラー表示用液晶装置の製造方法。
【請求項２】
第１の基板上にＡｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ若しくはＳｍ、またはこれらのうち少なくとも一種を含む合金を含む剥離層を配置する工程と、
前記剥離層上にトランジスタを含む素子層を配置する工程と、
前記素子層上に第２の基板を配置する工程と、
前記剥離層に前記第１の基板側からレーザー光を照射し、前記剥離層を介して前記第１の基板を前記素子層から分離する工程と、
前記第２の基板と第３の基板との間に前記素子層が位置し、前記第３の基板と前記素子層との間に液晶層が位置するよう、前記素子層と、前記第２の基板と、前記第３の基板と、前記液晶層とを配置する工程と、を有し、前記レーザー光の照射が、前記剥離層の少なくとも一部の構成物質の原子間または分子間の結合力を消失また減少させるものであることを特徴とするカラー表示用液晶装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記レーザー光を前記剥離層の同一箇所に２回以上照射する、カラー表示用液晶装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記素子層が４００℃以上の雰囲気下で配置される、カラー表示用液晶装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記素子層を配置する工程に先立ち、前記剥離層と前記素子層との間に酸化ケイ素を含む絶縁層を形成する工程を有する、カラー表示用液晶装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記レーザー光が波長２４８ｎｍまたは波長３０８ｎｍのエキシマレーザー光である、カラー表示用液晶装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記エキシマレーザー光のエネルギー密度が、１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ2であり、照射時間が１０〜１００ｎｓｅｃである、カラー表示用液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー表示用液晶装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
明るい画像表示が可能な反射型液晶表示装置として、偏光板を用いず、干渉反射を利用し、液晶層と樹脂層とを交互に複数積層した発明がある。この発明の例が、特開平５−１３４２６６号公報および特開平６−２９４９５２号公報に記載されている。
【０００３】
当該発明は、液晶層と樹脂層とを交互に多層積層した複合多層膜の製造方法に関する。当該製造方法によれば、まず、液晶材料と光硬化性樹脂からなる高分子材料とを混合し、これを２枚の透明な電極基板間に挿入し、セルを形成する。このセルの上下２方向からレーザ光を照射すれば、２つのレーザ光が干渉して、光の強い層と弱い層とが交互に重畳した干渉パターンがセル内に形成される。この干渉パターンのうち、光の強い層では、上記光硬化性樹脂が硬化するため高分子樹脂（ポリマー）層が形成され、光の弱い層では、光硬化性樹脂は硬化せず、主として液晶層が形成される。この結果、ポリマー層・液晶層・ポリマー層・液晶層・…という順序で積層された複合多層膜を有する液晶デバイスができる。複合多層膜の表示色は、多層膜を構成する単層あたりのピッチにより定まり、これは照射するレーザ光の波長により決まる。複合多層膜を狭持する透明電極基板の一方には、この複合多層膜を画素ごとに駆動するＴＦＴ（Thin  Film  Transistor）等の素子が設けられる。
【０００４】
この発明は、上記発明の発明者が記載する文献（ＡＳＩＡ  ＤＩＳＰＬＡＹ‘９５(1995）ｐ．603-606、ＳＩＤ  ９５  ＤＩＧＥＳＴ（1995）ｐ．267-270、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＩＤ  ２／１（1994）ｐ．37-40）においても解説されている。
【０００５】
カラー表示用の液晶表示装置を製造するためには、異なる波長のレーザ光を用いて、赤、緑、青の３原色を反射する複合多層膜を有する液晶デバイスをそれぞれ作る。これらを、複合多層膜に垂直な方向から観察したときに、すべての液晶デバイスにおいて各原色が重なるように貼り合わせる。各複合多層膜を独立して駆動すれば、３原色が合成されカラー表示が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複合多層膜を用いた表示装置を製造する際、各液晶デバイスを重ねてカラー表示用液晶表示装置を構成すると、色ズレを生ずる可能性があった。
【０００７】
複合多層膜を狭持する透明電極基板上にＴＦＴ等の素子を形成するには、基板を高温の雰囲気下におかなければならない。この高い温度に耐えるために、基板には厚いガラスを用いる必要がある。このため、カラー表示用液晶表示装置を製造するために、この厚いガラス基板を用いた各原色を反射する複合多層膜を有する液晶デバイスを重ねると、複合多層膜の間にガラス基板が入り込むため、複合多層膜間の距離が大きくなる。
【０００８】
複合多層膜にまったく垂直な方向から観察すれば、各原色は重なって見えるため、カラー表示が行われる。ところが、わずかでもずれた方向から観察すると、各原色の見える位置も異なってくる。このため、カラー表示に色ズレが生じてしまうのである。
【０００９】
高品質のカラー表示を提供するためには、見る角度によって色ズレの生じない表示装置を製造する必要がある。
【００１０】
また、ガラス基板を用いてＴＦＴ等の素子を形成する限り、素子を設けた駆動基板は常に一定の厚さを有することになる。このことはフィルム状の表示装置を製造する上で妨げになる。
【００１１】
そこで、本発明は、薄く、明るく、また、色ズレの生じない表示装置の製造方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるカラー表示用液晶装置の製造方法は、第１の基板上に水素を２〜１０ａｔ％含有した非結晶シリコンを含む剥離層を配置する工程と、前記剥離層上にトランジスタを含む素子層を配置する工程と、前記素子層上に第２の基板を配置する工程と、前記剥離層に前記第１の基板側からレーザー光を照射し、前記剥離層を介して前記第１の基板を前記素子層から分離する工程と、前記第２の基板と第３の基板との間に前記素子層が位置し、前記第３の基板と前記素子層との間に液晶層が位置するよう、前記素子層と、前記第２の基板と、前記第３の基板と、前記液晶層とを配置する工程と、を有し、前記レーザー光の照射が、前記剥離層の少なくとも一部の構成物質の原子間または分子間の結合力を消失また減少させるものであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかるカラー表示用液晶装置の製造方法は、第１の基板上にＡｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ若しくはＳｍ、またはこれらのうち少なくとも一種を含む合金を含む剥離層を配置する工程と、前記剥離層上にトランジスタを含む素子層を配置する工程と、前記素子層上に第２の基板を配置する工程と、前記剥離層に前記第１の基板側からレーザー光を照射し、前記剥離層を介して前記第１の基板を前記素子層から分離する工程と、前記第２の基板と第３の基板との間に前記素子層が位置し、前記第３の基板と前記素子層との間に液晶層が位置するよう、前記素子層と、前記第２の基板と、前記第３の基板と、前記液晶層とを配置する工程と、を有し、前記レーザー光の照射が、前記剥離層の少なくとも一部の構成物質の原子間または分子間の結合力を消失また減少させるものであることを特徴とする。
【００１４】
これによれば、トランジスタに悪影響を与えることなく剥離層にレーザー光を照射することが可能となる。
【００１５】
上記のカラー表示用液晶装置の製造方法において、前記レーザー光を前記剥離層の同一箇所に２回以上照射することが好ましい。
【００１６】
上記のカラー表示用液晶装置の製造方法において、前記素子層が４００℃以上の雰囲気下で配置されることが好ましい。
【００１８】
上記のカラー表示用液晶装置の製造方法において、前記素子層を配置する工程に先立ち、前記剥離層と前記素子層との間に酸化ケイ素を含む絶縁層を形成する工程を有することが好ましい。
【００１９】
上記のカラー表示用液晶装置の製造方法において、前記レーザー光が波長２４８ｎｍまたは波長３０８ｎｍのエキシマレーザー光であることが好ましい。
【００２０】
上記のカラー表示用液晶装置の製造方法において、前記エキシマレーザー光のエネルギー密度が、１０〜５０００ｍＪ／ｃｍ２であり、照射時間が１０〜１００ｎｓｅｃであることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２３】
＜実施形態１＞
図１乃至図３に、本実施形態の製造方法の各工程における層構造の断面図を示す。本実施形態の製造方法を概説すれば、最初に耐熱性のある基板に剥離層を介してトランジスタ薄膜層を形成した後、当該剥離層に剥離を生じさせてトランジスタ薄膜層を分離し、これを薄い透明基板に張り替えてから、液晶表示装置を形成するものである。以下、これを具体的に説明する。
【００２４】
剥離層形成工程（図１(a)）：  まず、ガラス基板１０に剥離層１１を形成する。薄膜素子である薄膜トランジスタを形成するには、少なくとも４００度以上の高温の雰囲気が必要とされる。このトランジスタを形成する基台である基板１０としては、このような高温に耐え、物理的、化学的変性が生ぜず、変形はもとより、ある程度の機械的強度を有する材料であることが望まれる。光透過性は１０％以上あることが好ましい。光透過率が低すぎると、照射光の減衰が大きくなるからである。ただし、この基板は、分離後は再利用されるものなので、価格を考慮する必要もない。このような材料としては、石英ガラス、ソーダガラス、耐熱ガラス等があげられる。基板厚としては、０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度、好ましくは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度とする。基板が厚すぎると剥離のための照射光の減衰が多くなり、薄すぎると、十分な機械的強度が保てなくなるからである。
【００２５】
剥離層は、レーザ光等の照射光により当該層内や界面において剥離を生ずるものである。すなわち、一定の強度の光を照射することにより、構成物質の原子間または分子間の結合力が消失しまたは減少し、アブレーション(ablation)等を生じ、剥離を起こす。このような剥離層１１の組成としては、以下が考えられる。
【００２６】
１)  水素を２〜１０ａｔ％程度含有した非結晶シリコン(ａ−Ｓｉ)
２)  酸化ケイ素若しくはケイ酸化合物、酸化チタン若しくはチタン酸化合物、酸化ジルコニウム若しくはジルコン酸化合物、酸化ランタン若しくはランタン酸化合物等の各種酸化物セラミックス、または誘電体あるいは半導体
３)  ジルコン酸チタン酸鉛(ＰＺＴ)、ＰＬＺＴ、ＰＬＬＺＴ、ＰＢＺＴ等のセラミックスまたは誘電体
４)  窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス
５)  ―ＣＨ２―、―ＣＯ−，−ＣＯＮＨ−、−ＮＨ−等の結合基を含む有機高分子材料
６)  Ａｌ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｍｎ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｇｄ若しくはＳｍ、またはこれらのうち少なくとも一種を含む合金
剥離層１１の厚さとしては、通常１ｎｍ〜１０μｍ程度、より好ましくは４０ｎｍ〜１μｍ程度にする。膜厚が薄すぎると、形成された膜厚の均一性が失われ、膜厚が厚すぎると、剥離に必要とされる照射光のパワーを上げる必要があったり、また、剥離後に剥離層の残渣を除去するのに時間を要したりするからである。
【００２７】
剥離層１１の形成方法は、ＣＶＤ法、特に低圧ＣＶＤやプラズマＣＶＤにより成膜するのが好ましい。この他、ＭＯＣＶＤ、ＥＣＲ−ＣＶＤ、蒸着、分子線蒸着、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＰＶＤ法等の各種気相成膜法、電気メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ法、ラングミュア・ブロジェット法、スピンコート、スプレーコート、ロールコート法等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法等に適用できる。これらのうち２種以上の方法を組み合わせてもよい。
【００２８】
なお、図１乃至図３には図示しないが、剥離層１１の上に酸化ケイ素等の絶縁層を設けてもよい。絶縁層は、剥離層１１に照射光照射時の断熱を行う。
【００２９】
また、黒色あるいは灰色等の光吸収層を設けてもよい。この膜を設ければ、光の反射が抑えられるため、光表示装置のコントラストが良くなる。
【００３０】
薄膜素子(トランジスタ薄膜)層形成(図１(ｂ))：  剥離層１１の形成後、薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)１２１の形成を行う。薄膜トランジスタは、画素ごとに一つ形成される。そのドレインには、透明電極１２２が形成される。薄膜トランジスタ１２１および透明電極１２２各一個で、一つの画素要素１２０を構成する。画素要素１２０を形成した層をトランジスタ薄膜層１２とする。ガラス基板１０は十分な耐熱性があるため、高温下でトランジスタ薄膜の形成が行える。
【００３１】
なお、薄膜トランジスタの代わりに、ＭＩＭ（metal-insulate-metal）等の液晶表示装置を駆動するに足りる素子も適用可能である。薄膜素子は、耐熱性のあるガラス基板１０上で形成されるため、通常の成膜方法で形成できる素子なら適用が可能である。透明電極１２２としては、ある程度の光透過性のある材料であることが必要とされる。このような材料としてＩＴＯ膜が挙げられる。膜厚は、光透過性を損なわず、かつ複合多層膜を圧迫しないように、例えば９００Å程度とする。
【００３２】
透明電極１２２は、レジスト塗布、マスク、露光、現像およびエッチング等の公知のパターン成形技術を用いて行う。
【００３３】
樹脂層形成工程(図１(ｃ))：  トランジスタ薄膜層１２の上に樹脂層１３を形成する。この樹脂層は、プラスチック基板１４を貼り合わせ易くするために、トランジスタ薄膜層１２の凹凸を吸収し、かつ、プラスチック基板１４の接合が可能な表面とするため用いる。樹脂層１３の組成としては、すでにトランジスタ薄膜層が設けられ、高温化にさらされることがないので、絶縁性を有し、良好な光透過性を備えたものならばよい。例えば、２Ｐモノマー樹脂等を使用できる。特に、ここで樹脂層１３としてホットメルト接着性を有する樹脂を使用すれば、次工程のプラスチック基板の接着に好都合となる。
【００３４】
プラスチック基板接着工程(図１(d))：  樹脂層１３の表面にプラスチック基板１４を張りつける。この基板１４は、表示デバイスの複合多層膜を挟み込む基板の一方となる。すでにトランジスタ薄膜層１２の形成が終わっているので、可能な限り厚みの薄い基板を用いることができる。すなわち、トランジスタ薄膜層を形成するには、従来、組成、耐熱性や機械的強度の点で問題があり、使用できなかった基板であっても、ここで使用することができる。なお、プラスチック基板の代わりに、ガラス等の組成であっても極力厚みを薄くしたもの、さらには可撓性のあるプラスチックフィルム等に貼り合わせが可能である。例えば、プラスチックフィルムは耐熱が２００度程度であるが、これでも十分使用が可能である。
【００３５】
この基板は、むろん光透過性を良好に有するものである必要がある。その膜厚は、１μｍ〜０．３ｍｍ程度が好ましい。膜厚が厚すぎると光透過性が悪くなり、本発明の目的である色ズレの防止ができなくなり、膜厚が薄すぎると製造工程で必要とされる最低限の機械的強度を担保できないからである。
【００３６】
剥離工程(図２(ａ))：  プラスチック基板１４が貼り合わせられたら、ガラス基板１０側からレーザ光４０等を照射する。レーザ光４０は基板１０を透過し、剥離層１１に照射される。剥離層１１は、これにより、基板との界面あるいはその層内において、原子間あるいは分子間の結合力が減少あるいは消滅する。照射光の照射時、剥離層１１の組成にはアブレーションが生じ、また剥離層内部のガスの放出、レーザ光４０による融解、蒸散等の相変化が生じていると推測される。
【００３７】
照射光としては、剥離層１１に効率よく剥離を生じさせるものであればよい。特にアブレーションを生じさせ易いという点で、波長２４８ｎｍまたは３０８ｎｍのエキシマーレーザ(excimer laser)光を用いるのが好ましい。照射されるレーザ光のエネルギー密度は、上記エキシマーレーザ光の場合、１０〜５０００mJ/cm2程度、照射時間は、１〜１０００ｎｓｅｃ程度、好ましくは１０〜１００ｎｓｅｃ程度とする。エネルギー密度が低すぎたり短かすぎたりすれば十分なアブレーションを生じさせることができず、エネルギー密度が高すぎたり照射時間が長すぎたりすれば、剥離層ばかりかトランジスタ薄膜層１２に悪影響を与えたり、破壊したりするからである。
【００３８】
なお、剥離層１１の全域に照射するために、複数回に分けて照射光を照射したり同一個所に２回以上照射してもよい。さらに、照射光におけるレーザ光の種類、その波長等を異ならせてもよい。
【００３９】
また、剥離層１１の剥離により分離したガラス基板１０およびトランジスタ薄膜層１２には剥離層１１の残渣が付着しているので、洗浄、エッチング、アッシング、研磨等の方法でこれを除去する。分離したガラス基板１０は再利用に回される。
【００４０】
基板貼り合わせ(接着)工程(図２(ｂ))：  トランジスタ薄膜層１２に貼り合わせられたプラスチック基板１４は、透明電極２１が設けられた他のプラスチック基板２０と、所定の間隙をおいて貼り合わせられる。貼り合わせは、エポキシ樹脂等の接着剤を用いる。この接着剤は、両基板を接着する他、後に形成する複合多層膜の厚みを保持すると共に、水分、気泡、その他各種汚染物が侵入するのを防止する役割を果たす周囲シール部３３となる。
【００４１】
レーザ光照射(複合多層膜形成)工程(図２(c)、(d))：  上記貼り合わせにより接着された両基板の間隙に、液晶と光硬化性樹脂との混合物３０を注入する。しかる後、同一波長の二つのレーザ光４１及び４２を基板の上下(図２(c)における上下)方向から照射する。この結果、上記二つのレーザ光４１および４２は干渉を起こし、当該レーザ光の波長に対応して光の強弱縞(干渉パターン)が得られる。この光の強弱縞のピッチ(間隔)は、光の波長と二つのレーザ光の入射角により決定される。この光の強弱縞により混合物３０は、光強度の強い領域では光硬化性樹脂が硬化し、光硬化性樹脂３２が形成され、光強度の弱い領域では光硬化性樹脂は硬化せず、液晶層(または主に液晶が豊富な層)３１となる。この結果、光硬化性樹脂層３２と液晶層３１とが交互に積層された複合多層膜３４Ａが形成される。
【００４２】
ここで、上記複合層多層膜３４Ａを有する液晶デバイスの表示原理を簡単に説明する。
【００４３】
上記液晶層３１を構成する液晶分子は、よく知られているように一般的に複屈折性を有する。さらに、この液晶分子の多くは、誘電異方性を持っており、電界の存在によりその分子軸の向きを変えることができる。したがって、電界の有無により上記液晶層３１の屈折率を変えることができる。今、無電界時の上記液晶層３１の屈折率をｎ１、電界を印加した時の上記液晶層３１の屈折率をｎ２(ｎ１＞ｎ２)とし、上記硬化後の光硬化性樹脂層３２の屈折率をｎ３とする。そして、ｎ２≒ｎ３になるように液晶材料と光硬化性樹脂の材料を選定する。通常のネマチック液晶材の屈折率(ｎ２)は、１．５〜１．５５のものが多く、一方、代表的な光硬化性樹脂であるアクリル系樹脂の屈折率(ｎ３)も１．５前後で、液晶材、光硬化性樹脂の選定は比較的容易である。適切な材料を選択すると、電界印加時においては、液晶層３１と光硬化性樹脂層３２との屈折率の差がほとんどなく、上記複合多層膜３４Ａでは、照射光はほとんど反射されずにそのまま透過し、いわば透過状態となる。一方、無電界時においては、液晶層３１の屈折率はｎ１となり、上述したように、ｎ１＞ｎ２≒ｎ３(つまり、ｎ１≠ｎ３)となり、液晶層３１と光硬化性樹脂層３２との境界で屈折率の異なる境界面が生じるため、照明光の一部が反射される。この時の反射光の波長及び反射光の強度については、文献(応用化学II、４−３、鶴田匡夫著、培風館)に記されている。まず、反射光の波長(λ0)は、前記複合多層膜３４Ａを構成する液晶層３１の一層あたりの厚み(ｈLC)と光硬化性樹脂層３２の同厚み(ｈp)とで決まり、
ｎ１・ｈLC≒ｎ３・ｈp＝０．２５λ0       …(1)
となる。
【００４４】
また、反射光の強度は、前記複合多層膜３４Ａの総層数および液晶層３１の複屈折性(Δｎ、Δｎ＝ｎ１―ｎ２)の関数で表される。例えば、Δｎ＝０．２、総層数を７０層とすると、λ0を中心として波長巾(Δλ)７０ｎｍの波長域で反射率８０％以上が得られる。
【００４５】
以上述べたように、複合多層膜３４Ａへの電圧印加の有無により、上記液晶デバイスの反射率を変えることができ、表示動作が実現する。
【００４６】
上記照射に係るレーザ光の波長は、上記(１)式の条件式にいうλ0に相当するものである。例えば、波長４８８ｎｍのアルゴンレーザを上下垂直方向より照射すれば、青色を反射する複合多層膜が形成される。波長５１４．５ｎｍのアルゴンレーザを上下垂直方向より照射すれば、緑色を反射する複合多層膜が形成される。波長６３２．８ｎｍのヘリウムネオンレーザを上下垂直方向より照射すれば、赤色を反射する複合多層膜が形成される。
【００４７】
複合多層膜３４Ａが形成されれば、特定の波長λ0についての光反射性を有する液晶デバイスができあがる。カラー表示を行う液晶表示装置を構成するには、赤、緑、青等の３原色それぞれについて、光反射性を有する液晶デバイスを上記各工程により形成する。
【００４８】
デバイス貼り合わ工程(図３(a))：  上記のように、照射するレーザ光の波長を変えることにより、赤色液晶デバイス６１、緑色液晶デバイス６２および青色液晶デバイス６３を形成したら、これらをそれぞれ貼り合わせる。この貼り合わせは、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の接着剤を用いる。貼り合わせにあたって、当該液晶デバイスの層面に垂直な方向から見て、各液晶デバイスに設けられた同一アドレスに係る画素要素が互いに同一直線上に並ぶように注意して貼り合わせる。そしてさらに、最下面に、光吸収部(黒色の部材が好ましい)６４を貼り合わせる。
【００４９】
以上の工程により、図３(b)に示すような液晶表示装置６０が完成する。この液晶表示装置６０に対し、各液晶デバイスの透明電極２１を共通電極として電気的に接続し、各液晶デバイスの薄膜トランジスタ１２１のゲートに各画素の各原色の制御出力端子を接続すれば、液晶表示が行えるようになる。
【００５０】
図４に、本実施形態の製造方法によって製造した液晶デバイスの表示原理を説明する断面図を示す。同図では、液晶表示装置６０のうち、各液晶デバイスの２つの画素要素１２０について拡大してある。
【００５１】
領域５４における各液晶デバイスの透明電極１２２および透明電極２１間には、所定の電圧Ｖ1が印加してある。電圧が印加されることにより、前述したように、液晶層３１の屈折率はｎ２となり、光硬化性樹脂層３２の屈折率(ｎ３)と略一致し、入射した照明光５０はほとんど反射を受けることなく、総ての液晶デバイス６１、６２および６３を透過し、光吸収板６４に達し、そこで吸収される。このため光が反射されず、この領域５４では液晶表示装置６０の表示面は暗く(黒く)見える。
【００５２】
一方、領域５５における各液晶デバイスの透明電極１２２および透明電極２１間の電位差は、無電圧Ｖ0(すなわち、電位差がゼロ)に設定されている。電圧が印加されないため、前述したように、液晶層３１の屈折率はｎ１となり、光硬化性樹脂層３２の屈折率(ｎ３)との屈折率が異なるため、入射した照明光５０は各々の液晶デバイス６１、６２および６３でそれぞれ対応した波長の光が反射される。すべての原色(５１、５２、５３)が反射されるのであるから、この状態では液晶表示装置６０の表示面は明るく(白く)見える。
【００５３】
液晶デバイス６１のみ無電圧Ｖ0とすれば、赤色の反射光５１のみが反射され、表示色は赤色となる。液晶デバイス６２のみ無電圧Ｖ0とすれば、緑色の反射光５２のみが反射され、表示色は緑色となる。液晶デバイス６３のみ無電圧Ｖ0とすれば、青色の反射光５３のみが反射され、表示色は青色となる。すなわち、液晶デバイスごとに駆動電圧の有無を制御すれば、カラー表示ができる。
【００５４】
このとき、液晶表示装置６０を構成する各液晶デバイスの基板の厚さを従来より薄くしているので、液晶表示装置全体の膜厚が薄くなっている。このため、明るいばかりか、層面からややずれた方向から観察しても、色ズレが生じにくい。実際に表示装置として使用する際には、見る角度が浅くなる画面の周辺においても色ズレが生じにくくなる。
【００５５】
以上のべたように、本実施形態１によれば、ガラス基板上にトランジスタ薄膜を形成した後、これを剥離し、代わりに厚みの薄いプラスチック基板を接着し、これを用いて液晶表示装置を製造するので、厚みが薄く明るく、また、色ズレの生じにくい液晶表示装置を提供できる。
【００５６】
＜実施形態２＞
本実施形態では、前記実施形態１とは異なる方法で、液晶表示装置を製造するものである。
【００５７】
図５に、本実施形態における複合多層膜の形成方法、図６に、この複合多層膜を用いた液晶デバイスの形成方法の製造工程の断面図を示す。
【００５８】
複合多層膜形成工程(図５)：  まず、図５に示すような製造装置を用いて、複合多層膜を形成する。同図において、スピンコーター回転台７０は回転軸７８の回りを回転するようになっている。光硬化性樹脂液７３と液晶材料７４とが、バルブ７５および７６により交互に、ノズル７７から滴下されるようになっている。照明７１および７２は、光硬化樹脂を硬化させるための照明光を供給する。光硬化性樹脂液７３および液晶材料７４の組成は、前記実施形態１に示すものと同様のものを用いる。
【００５９】
最初に光硬化性樹脂液７３をあらかじめ設定された量だけ、スピンコーターの回転台７０に滴下し、薄膜状に塗布させ、光源７１および７２から光を照射して、この光硬化性樹脂液７３を光硬化させ(光重合)、光硬化性樹脂層３２を形成する。次に、液晶材料７４を、同様にあらかじめ設定された量だけ滴下し、同様に薄膜状の液晶層３１を形成する。この液晶層３１の上に、さらに光硬化性樹脂液７３を滴下し、再度光硬化させ、第２の光硬化性樹脂層３２を形成する。このように、光硬化性樹脂液７３を滴下して光硬化させ光硬化性樹脂層３２を形成する工程と、液晶材料７４を滴下して液晶層３１を形成する工程とを、交互に繰り返すことにより、複合多層膜３４Ｂが形成される。
【００６０】
各工程で滴下する光硬化性樹脂液の量と、液晶材料の量とを一定にすれば、実質的に実施形態１で述べた複合多層膜３４Ａと同一の複合多層膜３４Ｂが形成できる。
【００６１】
なお、上記工程では、光硬化性樹脂液を塗布した後、直ちに光硬化させたが、当該樹脂を塗布した後乾燥のみにとどめて、その上に液晶材料を塗布し、さらに光硬化性樹脂液を塗布、…という工程を繰り返してもよい。この場合、複数の層が形成された段階で、まとめて光照射を行い、光硬化させる。
【００６２】
また、上記工程では、スピンコーターを行っていたが、この代わりに、ロールコーター法、オフセット印刷、又はフレキソ印刷等によって、複合多層膜を形成してもよい。
【００６３】
さらに、液晶材料７４の代わりに、液晶材料と光硬化性樹脂材料との混合液を用いてもよい。このようにすれば、混合液を塗布した後光を照射すれば、層の境界面における液の混じり合いが抑えられ、膜厚を設計通りに形成することができるようになる。
【００６４】
挟み込み工程(図６(a))：  上記工程により製造された複合多層膜３４Ｂを所望の寸法に切断し、上記実施形態１で形成したトランジスタ薄膜層１２を伴ったプラスチック基板１４と透明電極２１を伴ったプラスチック基板２０との間に、エポキシ樹脂等の接着剤を用いて挟み込めば、液晶デバイスが完成する。
【００６５】
上記のような工程で製造される液晶デバイス６３は、その光硬化性樹脂液の材料と滴下量、液晶材料の組成と滴下量とを、前記多層膜干渉反射条件に基づいて調整することにより、反射される光の波長を調節できる。したがって、この調整を行って、赤色光、緑色光、青色光を各々反射する液晶デバイスを設ける。さらに、これら３原色の液晶デバイスを互いに貼り合わせれば、カラー表示可能な液晶表示装置を形成できる。
【００６６】
上記したように、本実施形態２でも、実施形態１で説明した厚みの薄いプラスチック基板を伴ったトランジスタ薄膜を用いているので、厚みが薄く、明るく、また、色ズレの生じにくい液晶表示装置を製造できる。
【００６７】
＜実施形態３＞
本実施形態では、前記実施形態１および２とは異なる方法で液晶表示装置を製造するものである。
【００６８】
図７および図８に、本実施形態における複合多層膜の形成方法を示す。本実施形態は、複合多層膜の形成に係り、複合多層膜形成工程以降の挟み込み工程については、前記実施形態２と同様に処理すればよい。
【００６９】
本実施形態における複合多層膜は、前記多層膜干渉反射条件を満たす厚みを持ったプラスチックフィルムと液晶層とが交互に複数積層されたものからなる。
【００７０】
複合多層膜形成工程(図７)：  液晶材料１１０１は壺１１０８内に保持されている。第１のローラ１１０２が矢印１１０９の方向に回転し、液晶材１１０１を第１のローラ１１０２の面上に一様にコートしながら回転方向に巻き上げる。第２のローラ１１０３は、コートされた液晶層の厚みを一定に保つため、必要に応じて取り付けられる。プラスチックフィルム材１１０５は、前記複合多層膜を構成する材料であり、第１のローラ１１０１と第３のローラ１１０４との接点部分で、液晶材１１０１が上記プラスチックフィルム１１０５の面上に均一に塗布される。なお、液晶層の膜厚は、第１のローラ１１０２と第３のローラ１１０４との間の間隙で調整する。その他の膜厚の制御方法としては、液晶材の粘度を精密に制御することによっても行える。この場合、液晶層の温度管理または液晶材と溶媒との混合系における粘度管理によって行う。液晶材と溶媒系との混合系の場合では、液晶層をコーティングした後、溶媒を除去する工程が必要である。
【００７１】
次に、液晶層が面上にコーディングされたプラスチックフィルム１１１０と前述のプラスチックフィルム１１０５とが、第４のローラ１１０６と第５のローラ１１０７との間で重ね合わされ、複合４層膜が形成される。これらと同様の工程を繰り返すことにより、１０層以上の複合多層膜を製造することになる。
【００７２】
液晶層の膜厚を均一化したり、プラスチックフィルム同士の貼り合わせで気泡の抱き込みを防止したりするために、ローラ数を図７以上に増やしたり、均一熱源により加熱し液晶の粘度を下げて塗布しローラで貼り合わせたりすれば、さらに良質の複合多層膜が形成できる。もちろん、他の公知の多層膜製造技術を用い、精度の高い多層膜を形成することもできる。
【００７３】
前述した式(１)に示したように、複合多層膜を構成する各プラスチックフィルム及び液晶層に要求される各膜厚は、可視光波長の４分の１、つまり０．１μｍから０．２μｍ程度の極薄い膜厚であることが必要である。このためには、図７で示した工程では、０．２μｍ以下の厚みのプラスチックフィルムを使用し、液晶層をコーティングする際に高温で粘度を下げたり、溶媒に溶かして低粘性にいた状態で塗布したりし、極薄膜の液晶層を得ることが考えられる。しかし、このような極薄フィルムでは、シワが発生したり、膜形成の過程で均一な厚みを確保したりすることが困難であるため、製造作業性が必ずしもよくない。このため、図７のような工程で、作業性のよい比較的厚いプラスチックフィルム材(例えば１μｍ以上)を使用し一旦複合多層膜を作成した後に、次工程に示すように、形成された複合多層膜を延伸処理して、所望の厚みまで薄くする。
【００７４】
延伸処理工程(図８)：  図７の工程で形成された比較的厚い複合多層膜１２０１(例えば、プラスチックフィルムや液晶層の各層の厚みが１μｍ以上)を、圧延ローラ１２０２および１２０３で延伸する。延伸された複合多層膜１２０６を、さらに２段目の圧延ローラ１２０４および１２０５で延伸する。このような延伸処理を複数回行えば、当初の複合多層膜１２０１から徐々に厚みを減じさせ、所望の薄い膜厚の複合多層膜３４Ｃとすることができる。
【００７５】
ここで、プラスチックフィルムの厚みや液晶層の厚みは、前記多層膜干渉反射条件に基づいて設定する。ローラの間隙の調整は自由であるため、膜厚を自由に定めることができ、設定に基づいて製造される膜厚は均一である。
【００７６】
このようにして作成した複合多層膜３４Ｃを所定のサイズに切断し、前述した実施形態２の挟み込み工程と同様に、上記実施形態１で形成したトランジスタ薄膜層１２を伴ったプラスチック基板２０との間に、エポキシ樹脂当の接着剤を用いて挟み込めば、液晶デバイスを形成できる。液晶デバイスは、前記多層膜干渉反射条件に基づいて、赤色光、青色光、緑色光をそれぞれに対応したものを製造する。さらに、赤色光、青色光、緑色光をそれぞれに対応した液晶デバイスを互いに貼り合わせれば、前記実施形態の液晶表示装置６０と同様なカラー表示可能な液晶表示装置を形成できる。
【００７７】
上述したように、本実施形態３によれば、液晶デバイスを構成する複合多層膜の厚さを自由に調整でき、かつ、この厚みの均一性が高いために、反射される光の波長の精度が高く、かつ明るい画像を提供できる。しかも、液晶デバイス自体の厚みも薄く、かつ、厚みの薄いプラスチック基板を伴ったトランジスタ薄膜を用いるので、液晶表示装置に色ズレが生じにくい。
【００７８】
＜変形例＞
本発明は、上記実施形態にこだわらず種々に適用可能なものである。例えば、上記各実施形態では、複合多層膜を用いた液晶表示装置について説明したが、他の液晶表示装置に適用することもできる。
【００７９】
すなわち、本発明によれば、耐熱性基板上に薄膜素子を形成した後、これを剥離し、厚みの薄い薄厚基板を形成するので、従来の製造方法で製造された駆動素子を設けた基板に比べ、厚みの薄い駆動基板を製造できる。したがって、この駆動基板によって駆動される公知の液晶表示機構を有する液晶表示装置を製作すれば、従来より薄い液晶表示装置を提供できることになる。
【００８０】
特に、この発明によれば、フィルム状の表示装置を製造する際に有効な液晶表示装置の製造方法を提供できる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、耐熱性を有する耐熱性基板に剥離層を形成し、剥離層に薄膜素子を設けた薄膜素子層を形成し、薄膜素子層にさらに厚みの薄い薄厚基板を形成した後、耐熱性基板側から照射光を照射して剥離層に剥離を生じさせるので、薄膜素子製造に使用できないような薄い基板を薄膜素子層の基台にできる。
【００８２】
したがって、従来の表示装置よりも薄い液晶表示装置を製造できる。これは、明るく、かつ、複数の液晶デバイスを重ねたときに色ズレを生じさせないものである。
【００８３】
また、本発明の液晶表示装置の製造方法では、薄膜素子に樹脂層を形成するので、薄膜素子後、薄厚基板との貼り合わせが容易であり、従来より薄い液晶表示装置を製造できる。これは、フィルム状の液晶表示装置を製造するときに有利である。また、この製造方法により製作した液晶表示装置は、明るい。また、複数の原色の液晶表示装置を製造した場合には、色ズレを生じさせないものである。
【００８４】
また、本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、複数の原色の波長に対して多層膜干渉反射条件を満たすように形成された各々の前記原色に対応した液晶デバイスを貼り合わせるので、全体として従来より薄い液晶表示装置を製造できる。これは、薄く、明るく、また、色ズレを生じさせないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の液晶デバイスの製造工程断面図（前半）である。
【図２】実施形態１の液晶デバイスの製造工程断面図（後半）である。
【図３】実施形態１の液晶表示装置の製造工程断面図である。
【図４】実施形態１の液晶表示装置の動作原理説明図である。
【図５】実施形態２の複合多層膜の製造方法の説明図である。
【図６】実施形態２の液晶表示装置の製造工程断面図である。
【図７】実施形態３の複合多層膜の製造方法の説明図である。
【図８】実施形態３の複合多層膜の延伸処理の説明図である。
【符号の説明】
１０…ガラス基板（耐熱性基板）
１１…剥離層
１２…トランジスタ薄膜層（薄膜素子層）
１３…樹脂層、
４…プラスチック基板（透明基板）
２０…プラスチック基板（透明基板）
３０…液晶＋光硬化性樹脂混合液
３１…液晶層
３２…光硬化性樹脂層
３４Ａ、３４Ｂ…複合多層膜
６１…赤色液晶デバイス
６２…緑色液晶デバイス
６３…青色液晶デバイス
６０…液晶表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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