JP2003098529A

JP2003098529A - 液晶表示装置の作製方法

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Publication number: JP2003098529A
Application number: JP2002206367A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Hirakata; 吉晴平形; Tetsuji Ishitani; 哲二石谷
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2022-07-16
Also published as: JP4040377B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の単安定化方法では単安定化後に配向不
良、例えば電圧無印加時の二つの状態が出現する配向不
良が出現してしまうという問題がある。本発明は上記問
題を解決するものであり、配向不良をなくす単安定化方
法を提供することを目的とする。【解決手段】上記問題を解決するために本発明は、単
安定化処理を行う際、図1に示すようにキラルネマティ
ック相または等方相から第１の電圧を印加し、キラルネ
マティック相とキラルスメクティック相、例えばキラル
スメクティックＣ相との相転移を開始する温度より高い
温度で第１の電圧とは逆極性で大きさの等しい第2の電
圧を印加することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、液晶表示装置の作製方
法に関する。より詳細にはスメクティック相を有する液
晶、例えば強誘電性液晶を用いた液晶表示装置の作製方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型、軽量で低消費電
力駆動が可能であるという利点から、フラットパネルデ
ィスプレイとしての需要が伸びてきている。これまで、
ネマティック液晶を利用したＴＮモードを採用したアク
ティブマトリックス型の液晶表示装置では視野角の狭さ
と応答速度の遅さという問題があった。

【０００３】近年、視野角の問題に対しては、観測者が
表示を見たときに、広範囲に同じ屈折率の媒体をとうし
て映像を観察するように調整するフィルムを付加し、階
調反転や色ズレ等の視野角特性の改善を図ったり、液晶
の配向方向を複数分割して視野特性を改善する等の方法
が実用化され、効果を上げている。

【０００４】しかしながら、ネマティック液晶の応答速
度に関しては十分な特性が得られていない。液晶材料の
粘性等の見直しにより十数ms程度までの改善が図られて
いるが、まだ動画等への応用には改良を要する。

【０００５】ネマティック液晶より応答速度の速い液晶
モードとして、クラーク及びラガーヴァルにより提案さ
れた強誘電性液晶（Ferroelectric Liquid Crystal：FL
C）を用いた液晶表示装置（特開昭56-107216）がある。
このFLCは図１２（A）に示すように液晶分子２０１の長
軸方向に垂直な自発分極２０２を有しており、この自発
分極が応答に寄与するため、誘電率異方性を利用してい
るネマティック液晶よりも一桁から二桁応答速度が速い
ことが知られている。

【０００６】さらに、FLCは電圧の印加によって仮想的
なコーン上を運動することから面内運動が可能となる。
したがって視野角特性においても、IPS（In Plane Swit
ching）モードと同様に、特別な工程の追加や、フィル
ム等の付加物を用いなくても良好な特性が得られる。

【０００７】このFLCをディスプレイとして応用する場
合、2枚の基板の間隔を薄くすることにより、基板間のF
LC分子は基板の上側から見たとき、コーンの左右どちら
かに安定状態をもつ性質、つまり双安定性を利用して表
面安定化強誘電性液晶（Surface Stabilized FLC：SSFL
C）ディスプレイとして使用できる。このときのFLC分子
のポテンシャルエネルギーは横軸をc-ダイレクター２０
３の方位角Ψ２０４とすると図１２（B）のようにな
る。このように、2箇所でポテンシャルエネルギーが最
小値を持つので2つの安定状態、つまり双安定状態をと
る。

【０００８】しかしながら、この双安定状態では2状態
間でのスイッチングしか行えないので片方の安定状態に
偏光子を合わせ、それに垂直に検光子を置いたときの電
圧に対する透過光は白黒の2値表示しか行うことができ
ず、中間調の表示が困難という問題があった。

【０００９】この問題を解決する方法として２つの方法
が報告されている。例えば駆動方法を変える方法で、画
素面積分割階調、時分割階調など、あるいはこれらの組
み合わせによるデジタル階調表示法の方法である。

【００１０】デジタル階調表示による方法は、グレー表
示における強誘電性あるいは反強誘電性液晶材料の温度
変化による光学特性の変化の影響を受け難い駆動方式と
いえる。画素面積分割階調方式では、重みをつけ分割し
た面積からなる画素電極を選択することにより階調を実
現するためであり、時分割階調方式では重みをつけて画
素を通過する光の時間を制御するためである。

【００１１】しかし、この反面、画素面積分割階調方式
では、１画素を複数の領域に分けるため制御する回路や
占有面積が増加する。このため実現できる階調数に限界
があり、高精細化が困難でもある。時分割階調方式で
は、光を透過させる時間を変化させて階調を得るため、
１枚の映像を表示する時間内に、複数のサブフレームを
用意し制御する必要がある。このため映像を制御するた
めの周辺回路は高速に動作することが要求される。

【００１２】デジタル駆動方式では、どちらの方法にお
いても映像を分割するための複雑なハードウェアやソフ
トウェアが必要となり、回路の増加、動作周波数の高速
化が要求され、消費電力の増加となるだけでなくコスト
の増加につながる。

【００１３】もう1つの方法は単安定性のFLCを用いるこ
とである。この方法の1つに相系列が、等方‐キラルネ
マティック相‐キラルスメクティックＣ相を示すFLCを
用いる方法が報告されている。図１３はこのFLCの相系
列と液晶分子の配向との関係を示したものである。この
液晶では図１３に示すように等方相２１１またはキラル
ネマティック相２１２からキラルスメクティックC相２
１３へと冷却させると、電圧無印加時ではキラルスメク
ティックＣ相へ転移すると層構造が形成されると同時に
FLC分子が傾く。そのとき層の法線２１４、２１５はラ
ビング方向２１６に対し左右対称の二つの状態をとり、
FLC分子２１７はラビング方向から左右わずかに傾いた
ところで安定状態となる。一方、少なくともキラルネマ
ティック相からキラルスメクティックＣ相へと相転移を
するときに図１4に示すような直流電圧を印加する単安
定化処理を施すことによって一様配向が得られ、層の法
線２１８は1方向に向き、FLC分子２１９は安定方向がほ
ぼラビング方向２１６となる単安定性を示す。このよう
に、少なくともキラルネマティック相からキラルスメク
ティックＣ相への相転移において直流電圧を印加しなが
ら冷却し、単安定化する処理の方法は特開２００１−８
１４６６に記載されている。

【００１４】このような単安定FLCモードは、FLC分子の
ポテンシャルエネルギーが図１５に示すように安定状態
が1つしかないので、単安定化処理時の直流電圧と逆極
性の電圧を印加すると液晶分子は傾き、電圧を除去する
と元の安定状態へ戻る。この傾き角は印加電圧の強度に
より制御できるのでアナログ階調が可能である。一方、
単安定化処理方向に電圧を印加するとコーンのほぼ端が
安定状態なので液晶分子はほとんど動くことはない。

【００１５】したがってFLC分子の単安定方向に偏光子
を合わせ、これに垂直な方向に検光子を置いた状態での
電圧-透過率特性は図１６に示すような片方の極性では
暗状態を示し、逆の極性では印加電圧の大きさに応じて
透過光強度が大きくなるHalf-V字型の曲線となる。この
ようなHalf-V字型の単安定FLCモードはCDR（Continuous
Director Rotation）-FLCモードと言われている。

【００１６】このCDR-FLCモードは広視野角で高速応答
を有する液晶表示装置となることが期待されている。ま
た、高速応答という利点を活かしてカラー表示方式の一
つである、人間の目が感知できない程度の時間間隔で、
R、G、Bを順次点滅させる時間混合法を用いたフィール
ドシーケンシャル方式での応用も期待されている。

【００１７】この方式はグレー表示等の階調表示を実現
する場合、デジタル階調表示方式に比べて、強誘電性あ
るいは反強誘電性液晶材料の温度変化による光学特性の
変化の影響を受け易い欠点はあるが、構成が簡単となり
回路規模が小さくできることや、映像データの加工も簡
単で、比較的高精細の表示装置が安価にできるという特
徴がある。

【００１８】さらに、Half-V字形の電気光学応答特性を
利用し、映像表示期間と黒表示期間を繰り返し表示する
ことにより、動画表示をする場合に動画ボケといわれる
移動するものの輪郭が不明瞭になる不具合に対して有効
である。従来の液晶の表示パネルが次のフレームの表示
サイクルまで同一の映像をホールドしているのに対し
て、この方式では、映像の表示の間に黒が表示され前の
表示がリセットされるためである。

【００１９】このため、表示のちらつきを抑えるため
に、この方式では少なくても２倍程度の周波数で動かす
必要がある。通常１フレームを１６．６ｍｓで表示する
とすると、この方式では、映像表示に８．３ｍｓのサブ
フレームと、黒表示に８．３ｍｓのサブフレームで動か
すとよい。

【００２０】つまり、液晶の応答速度は、画素への書き
込み時間も考慮すると４ｍｓ以下、より好ましくは１ｍ
ｓ以下が必要となる。これは、現在のネマティック系の
液晶材料での実現は困難である。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】高精細化を含めて、動
画に対する対応を考えた場合、上記のＨａｌｆ−Ｖ字特
性を利用することが望ましい。これを実現するためには
配向制御の難しい自発分極を有する液晶材料を、欠陥な
く均一に配向させ、かつ単安定化する必要がある。

【００２２】しかしながら、単安定化をするときに液晶
に直流電圧を加えると、配向膜と液晶の界面に電荷が蓄
積されて、液晶の配向に悪影響を及ぼす。とくに、FLC
などの自発分極を有する液晶は、電荷の蓄積による配向
への影響が大きい。

【００２３】したがって、図１４に示すような従来の単
安定化方法では単安定化後に配向不良、例えば図１３に
示す電圧無印加時の二つの状態が出現する配向不良が出
現してしまうという問題がある。本発明は上記問題を解
決するものであり、配向不良をなくす単安定化方法を提
供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、単安定化処理を行う際、図1に示すように
キラルネマティック相または等方相から第１の電圧を印
加し、キラルネマティック相とキラルスメクティック
相、例えばキラルスメクティックＣ相との相転移を開始
する温度より高い温度で第１の電圧とは逆極性で大きさ
の等しい第2の電圧を印加することを特徴としている。

【００２５】つまり、本発明は以下の構成を有する。

【００２６】キラルスメクティック相を有する液晶を注
入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安定
化する工程を有する液晶表示装置の作製方法において、
キラルネマティック相-キラルスメクティック相転移を
開始する温度より高い温度において第1の電圧を印加
し、その後前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極性
の第2の電圧を印加し、前記第2の電圧を印加したままキ
ラルスメクティック相を示す温度まで冷却することを特
徴とする液晶表示装置の作製方法。

【００２７】キラルスメクティックC相を有する液晶を
注入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安
定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法におい
て、キラルネマティック相-キラルスメクティックC相転
移を開始する温度より高い温度において第1の電圧を印
加し、その後前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極
性の第2の電圧を印加し、前記第2の電圧を印加したまま
キラルスメクティックC相を示す温度まで冷却すること
を特徴とする液晶表示装置の作製方法。

【００２８】相系列が高温側から等方相-キラルネマテ
ィック相-キラルスメクティックC相を有する液晶を用
い、キラルネマティック相-キラルスメクティックC相転
移を開始する温度より高い温度において第1の電圧を印
加し、その後前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極
性の第2の電圧を印加し、前記第2の電圧を印加したまま
キラルスメクティックC相を示す温度まで冷却すること
を特徴とする液晶表示装置の作製方法。

【００２９】キラルスメクティック相を有する液晶を注
入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安定
化する工程を有する液晶表示装置の作製方法において、
等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で第1
の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、キラルネ
マティック相-キラルスメクティック相転移を開始する
温度より高い温度で前記第1の電圧を前記第1の電圧と異
なる極性の第2の電圧を印加し、キラルスメクティック
相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶表示装
置の作製方法。

【００３０】キラルスメクティックC相を有する液晶を
注入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安
定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法におい
て、等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で
第1の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、キラ
ルネマティック相-キラルスメクティックC相転移を開始
する温度より高い温度で前記第1の電圧を前記第1の電圧
と異なる極性の第2の電圧を印加し、キラルスメクティ
ックC相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶
表示装置の作製方法。

【００３１】相系列が高温側から等方相-キラルネマテ
ィック相-キラルスメクティックC相を有する液晶を用
い、等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で
第1の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、キラ
ルネマティック相-キラルスメクティックC相転移を開始
する温度より高い温度で前記第1の電圧を前記第1の電圧
と異なる極性の第2の電圧を印加し、キラルスメクティ
ックC相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶
表示装置の作製方法。

【００３２】前記各構成において、前記第1の電圧と前
記第2の電圧とは直流電圧であることを特徴とする液晶
表示装置の作製方法。

【００３３】前記各構成において、前記第1の電圧と前
記第2の電圧の絶対値は、電圧-透過率特性において透過
率の最大値の５０％以上となる電圧値であることを特徴
とする液晶表示装置の作製方法。

【００３４】前記各構成において、前記第1の電圧と前
記第2の電圧の絶対値は、電圧-透過率特性において透過
率の最大値の９０％以上となる電圧値であることを特徴
とする液晶表示装置の作製方法。

【００３５】前記各構成において、少なくとも前記キラ
ルスメクティック相または前記キラルスメクティックC
相への相転移が終了した後に、前記第2の電圧の絶対値
を小さくすることを特徴とする液晶表示装置の作製方
法。

【００３６】前記各構成において、少なくとも前記相転
移が終了する温度から室温に冷却するまでに前記第2の
電圧の絶対値を零にすることを特徴とする液晶表示装置
の作製方法。

【００３７】前記各構成において、前記液晶表示装置
は、マトリクス状に配置された画素電極と、前記画素電
極に接続するトランジスタと、前記画素電極と前記液晶
を介して配置された共通電極とを有し、前記画素電極と
前記共通電極の間にて前記第1の電圧及び前記第２の電
圧を付与することを特徴とする液晶表示装置の作製方
法。

【００３８】この結果、液晶中の電荷の偏りをなくすこ
とができ、良好な配向を得ることができる。

【００３９】以上に示す本発明について、以下に示す実
施例、実施形態にて詳細に説明する。なお、実施例、実
施形態は適宜に組み合わせることが可能である。

【発明の実施形態】以下に本発明の実施形態の例を示
す。

【００４０】対向基板には遮光膜が形成されており、遮
光膜上に透明導電膜が形成されている。透明導電膜は酸
化インジウム錫（IＴＯ）膜を用いることができる。

【００４１】アクティブマトリクス基板と対向基板とに
配向膜を形成し、配向処理をする。プレチルトが低い配
向膜を用いると、強誘電性液晶の配向欠陥を抑えること
ができるので、プレチルトの値は２．０°以下、より好
ましくは１．０°以下が好ましい。

【００４２】ここではポリイミドもしくはポリアミック
酸系の配向膜材料を印刷法により形成、ベーク後、ラビ
ング処理を採用したが、光配向処理を用いたり、無機膜
を斜方蒸着したり、誘電体膜にイオンビームを照射して
配向制御をしても良い。

【００４３】散布スペーサは、ランダムに散布されるた
め、画素電極上にも配置される。このスペーサの周辺で
は、液晶の配向が乱れ、配向欠陥ができやすく光漏れの
原因となる。したがって、所定の位置、たとえばTFT、
ゲート配線またはソース配線の上方に感光性の樹脂をパ
ターニングして設けることが好ましい。これにより、
液晶の欠陥が抑えられるだけなく、黒レベルの表示が改
善される。

【００４４】さらに、良好な白レベルを得るためには、
透過型表示装置の場合は、液晶材料の屈折率異方性の値
にもよるが、スペーサの高さはセルギャップが１．４〜
２．０μmとなるように形成する。ここではセルギャッ
プを１．８μｍとした。散布スペーサやフォトリソ技術
によるスペーサは欠陥の原因にもなるので、パネルの表
示領域のサイズが１インチ以下程度であれば使用しない
でセルギャップを形成しても良い。

【００４５】次に、シール剤により対向基板とアクティ
ブマトリクス基板を貼り合せる。貼り合わせたときに、
対向基板とアクティブマトリクス基板のラビング方向が
互いに平行または反平行になるようにする。シール剤が
硬化した後に、対向基板とアクティブマトリクス基板と
を分断する。

【００４６】続いて、液晶材料を注入する。本実施形態
において使用する液晶材料は、等方相-キラルネマティ
ック相-キラルスメクティックＣ相系列を有する強誘電
性液晶材料である。この材料は、粘性率の低い材料が高
速応答という点で望ましい。

【００４７】液晶材料が注入されたことを確認し、ＵＶ
硬化型の封止剤で注入口を封止する。なお、この封止
は、この後に行う単安定化処理の後に行っても良い。

【００４８】その後、強誘電性液晶の単安定化処理を図
1のように行う。図1において横軸は温度であり、縦軸は
印加電圧である。液晶の相系列は高温側から等方相、キ
ラルネマティック相、キラルスメクティックＣ相であ
る。

【００４９】したがって、冷却していくうちに相転移が
起こる。ここで相転移とは、温度などの変化によって物
質が異なる相に移る現象をいい、数℃に渡って起こる。
この相転移は示差走査熱量計や偏光顕微鏡観察などによ
って決定できる。示差走査熱量計で測定した場合、相転
移時に発生する吸熱量、発熱量の差がピークとして表れ
る。このピークの温度幅は相転移の温度幅を示してい
る。また、相転移を開始する温度とは、示差走査熱量測
定において横軸を温度T、縦軸を吸熱量または発熱量qと
したときに、Δq/ΔT＜０またはΔq/ΔT＞０となる最初
の温度である。本実施形態では、単安定化処理を冷却し
ながら行うため、相転移を開始する温度は相転移温度の
うち高温側の温度となる。

【００５０】単安定化処理を行う上での最低限守るべき
条件は、第２の電圧を印加する温度範囲と、第２の電圧
の大きさである。

【００５１】キラルネマティック相からキラルスメクテ
ィックC相への相転移する期間を経てキラルスメクティ
ックC相の状態となる温度範囲において第2の電圧を印加
する。なお、第２の電圧を印加する期間はできるだけ狭
くするのが望ましい。これは液晶に直流電圧を長時間印
加することを避けるためである。

【００５２】また、第２の電圧の大きさは、単安定化を
行うのに充分な電圧を印加する必要がある。この電圧が
小さいと、層の法線はラビング方向に対し左右対称の二
つの状態をとり、FLC分子はラビング方向から左右わず
かに傾いたところで安定状態となるため液晶分子が一方
向に配向できない。したがって、第2の電圧の大きさは
電圧-透過率特性において透過率の最大値の少なくとも
５０％以上の透過率を示す電圧値、より好ましくは９０
％以上の透過率を示す電圧値とするとよい。実際のパネ
ルでは液晶に印加する電圧の大きさは0〜10V程度である
ので、単安定化処理に印加する電圧もその間の電圧値と
考えてよい。

【００５３】単安定化処理は、キラルネマティック相ま
たは等方相から第1の電圧を印加しながら冷却を始め
る。第１の電圧を印加する温度は、等方相またはキラル
ネマティック相の温度であれば特に制限はない。ただ
し、第１の電圧を印加する温度範囲も、第２の電圧を印
加する温度範囲と同様に、できるだけ狭い方がよい。か
つ、液晶にかかる直流成分の偏りを抑えるため、第１の
電圧を印加する温度範囲と第2の電圧を印加する温度範
囲とは同程度が好ましい。

【００５４】冷却時の温度勾配が大きいと欠陥の発生原
因となるので、温度勾配は-３．０℃/min以下が好まし
く、-１．０℃/min前後が特に好ましい。

【００５５】第１の電圧の大きさは特に制限はないが、
第2の電圧と同じ大きさの電圧が好ましい。

【００５６】続いてキラルネマティック相-キラルスメ
クティックＣ相転移を開始する温度より高い温度で第１
の電圧と異なる極性の第2の電圧を印加する。第２の電
圧の印加をはじめる温度は、液晶に直流電圧を長時間印
加することを避けるため、できるだけ相転移を開始する
温度に近い温度が好ましい。例えば、キラルネマティッ
ク相とキラルスメクティックＣ相との相転移を開始する
温度より高い温度、より好ましくは０．１℃〜１℃高い
温度から、第２の電圧の印加を開始するのが好ましい。
そして、相転移後すぐに第2の電圧を除去する。このよ
うにして、第２の電圧を印加する温度範囲をできるだけ
狭くする。

【００５７】このとき、イオン性の不純物がパネルに混
在していた場合、第2の電圧を突然除去すると逆起電力
の影響によって配向不良を招く恐れがある。したがっ
て、第２の電圧は相転移後、電圧を徐々に下げながら電
圧を０Vにするのが好ましい。このようにして、良好な
配向性を得る。

【００５８】本実施形態では、第１の電圧を印加する温
度範囲と、第２の電圧を印加する温度範囲をできるだけ
狭くして、直流電圧を印加することによる不純物イオン
の界面への蓄積等に起因する配向への影響を抑える。ま
た、冷却時に液晶に印加する第１の電圧、第２の電圧の
大きさを等しくすることで、液晶にかかる直流成分の偏
りを打ち消すことができる。

【００５９】

【実施例】〔実施例１〕本実施例では液晶材料にクラリ
アントジャパン社製の強誘電性液晶Ｒ２４０２を用い
た。この液晶の相転移温度は、等方相/キラルネマティ
ック相=８８．６〜８５．９℃、キラルネマティック相/
キラルスメクティックＣ相６５．８℃（カタログ値）で
ある。

【００６０】アクティブマトリクス基板に液晶材料を、
毛細管現象を利用し注入し、ＵＶ硬化型の封止剤で注入
口を封止した。

【００６１】その後、図2に示すように単安定化処理を
行った。単安定化処理開始温度は７５．０℃で、この状
態で１８０秒維持した後に冷却速度-１．２℃/minで冷
却を開始した。冷却開始と同時に強誘電性液晶Ｒ２４０
２に第１の電圧である+６Ｖの直流電圧を印加した。な
お、ここで使用した温度調節器はMettler社のMettler F
P８０を使用した。

【００６２】その後、キラルネマティック相-キラルス
メクティックＣ相転移を開始する温度よりも１．０℃高
い６６．８℃で第２の電圧である-６Vの直流電圧を印加
し、相転移させた。キラルスメクティックＣ相に転移し
てから６２．０℃まで一定の大きさの直流電圧を印加し
ながら冷却した後に直流電圧を徐々に除去し、室温まで
冷却することにより良好な配向性を得た。

【００６３】〔比較例〕本比較例では、実施例1で用い
た液晶パネルを、単一極性の直流電圧を加えながら単安
定化処理をしたときの、液晶の配向状態を説明する。

【００６４】CDR-FLCは一旦、単安定化処理を行った後
に昇温し、キラルスメクティックC相より高温側の相、
例えば等方相またはキラルネマティック相に転移させた
後、電圧無印加で冷却させキラルスメクティックC相ま
で転移させると図１３に示すようにFLC分子がラビング
方向２１６に対して対称に傾いた2つの状態２１７をと
ってしまい、単安定状態が得られなくなってしまう。し
かし、再度単安定化処理を施すことによって再び元の単
安定状態を取り戻すことが可能である。

【００６５】そこで、実施例1で使用した液晶表示装置
を用いて、図3に示すような一方の極性の電圧だけを冷
却時に加える単安定化処理を行うことにより、本発明に
よる方法との比較を行った。

【００６６】温度調節器はMettler社のMettler FP80を
使用し、一旦キラルネマティック相７５．０℃で１８０
秒維持した後に冷却速度-１．２℃/minで冷却を開始し
た。なお、この時点では電圧は印加していない。

【００６７】次に、キラルネマティック相-キラルスメ
クティックＣ相転移を開始する温度よりも１．０℃高い
６６．９℃で-６Vの直流電圧を印加し、相転移させた。
そして、キラルスメクティックＣ相に転移後６２．０℃
で直流電圧を徐々に除去してから室温まで冷却し、単安
定化処理を終了した。

【００６８】この一方の極性の電圧だけを冷却時に加え
る単安定化処理後の液晶の配向を調べた。2枚の偏光板
に液晶パネルを挟んだ構成で、偏光板の光軸のなす角度
を調節して、配向不良を目立ちやすくして、実施例1に
示す本発明の単安定化処理後の配向との比較を行い、配
向不良の画素数が多いことを確認した。

【００６９】〔実施例２〕本実施例では本発明の構成に
ついて図４〜図６を用い、画素マトリクス回路とその周
辺に設けられるドライバー回路の基本形態であるＣＭＯ
Ｓ回路を同時に形成したアクティブマトリクス基板の作
製方法を述べ、図７を用いてアクティブマトリクス基板
から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する
工程を説明する。

【００７０】最初に、基板３０１上に下地膜として窒化
酸化シリコン膜３０２ａを５０〜５００ｎｍ、代表的に
は１００ｎｍの厚さに形成した。窒化酸化シリコン膜３
０２ａは、ＳｉＨ₄とＮ₂ＯとＮＨ₃を原料ガスとして作
製されるものであり、含有する窒素濃度を２５atomic％
以上５０atomic％未満となるようにした。その後、窒素
雰囲気中で４５０〜６５０℃の熱処理を施し、窒化酸化
シリコン膜３０２ａを緻密化した。

【００７１】さらに窒化酸化シリコン膜３０２ｂを１０
０〜５００ｎｍ、代表的には２００ｎｍの厚さに形成
し、連続して非晶質半導体膜（図示せず）を２０〜８０
ｎｍの厚さに形成した。本実施例では非晶質半導体膜と
しては非晶質シリコン膜を用いたが、微結晶シリコン膜
や非晶質シリコンゲルマニウム膜を用いても良い。

【００７２】そして特開平７−１３０６５２号公報（米
国特許番号５，６４３，８２６号に対応）に記載された
結晶化手段により非晶質シリコン膜を結晶化し、結晶質
シリコン膜（図示せず）を形成した。同公報記載の技術
は、非晶質シリコン膜の結晶化に際して、結晶化を助長
する触媒元素（ニッケル、コバルト、ゲルマニウム、
錫、鉛、パラジウム、鉄、銅から選ばれた一種または複
数種の元素、代表的にはニッケル）を用いる結晶化手段
である。具体的には、非晶質シリコン膜表面に触媒元素
を保持させた状態で加熱処理を行い、非晶質シリコン膜
を結晶質シリコン膜に変化させるものである。

【００７３】こうして結晶質シリコン膜を形成したら、
エキシマレーザー光を照射することにより残存した非晶
質成分の結晶化を行い、全体の結晶性を向上させる。な
お、エキシマレーザー光はパルス発振型でも連続発振型
でも良いが、ビーム形を線状に加工して照射することで
大型基板にも対応できる。

【００７４】次に、結晶質シリコン膜をパターニングし
て、活性層３０３〜３０６を形成し、さらにそれらを覆
ってゲート絶縁膜３０７を形成した。ゲート絶縁膜３０
７は、ＳｉＨ₄とＮ₂Ｏとから作製される窒化酸化シリコ
ン膜であり、ここでは１０〜２００ｎｍ、好ましくは５
０〜１５０ｎｍの厚さで形成した。（図４（Ａ））

【００７５】次に、活性層３０３、３０６の全面と、活
性層３０４、３０５の一部（チャネル形成領域を含む）
を覆うレジストマスク３０８〜３１１を形成した。そし
て、フォスフィン（ＰＨ₃）を用いたイオンドープ法で
ｎ型を付与する不純物元素（本実施例ではリン）を添加
して後にＬov領域またはLoff領域となるｎ^-領域３１２
〜３１４を形成した。この工程では、ゲート絶縁膜３０
７を通してその下の活性層にリンを添加するために、加
速電圧は６５ｋｅＶに設定した。活性層に添加されるリ
ンの濃度は、２×１０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms/cm³の範囲
にするのが好ましく、ここでは１×１０¹⁸atoms/cm³と
した。(図４（Ｂ）)

【００７６】次に、第１の導電膜３１５を、スパッタ法
により窒化タンタル（ＴａＮ）で形成した。続いて、ア
ルミニウム（Ａｌ）を主成分とする第２の導電膜３１６
を、１００〜３００ｎｍの厚さに形成した。（図４
（Ｃ））

【００７７】そして、第２の導電膜をエッチングして配
線３１７を形成した。本実施例の場合、第２の導電膜が
Ａｌであるので、リン酸溶液により下地であるＴａＮ膜
との選択比が良好であった。さらに、第１の導電層３１
５と配線３１７の上に第３の導電膜３１８をタンタル
（Ｔａ）で１００〜４００ｎｍ（本実施例では２００ｎ
ｍ）の厚さに形成した。なお、このタンタル膜の上にさ
らに窒化タンタル膜を形成しても構わない。（図４
（Ｄ））

【００７８】次に、レジストマスク３１９〜３２４を形
成し、第１の導電膜と第３の導電膜の一部をエッチング
除去して、低抵抗な接続配線３２５、ｐチャネル型ＴＦ
Ｔのゲート配線３２６、画素マトリクス回路のゲート配
線３２７を形成した。なお、導電膜３２８〜３３０はｎ
チャネル型ＴＦＴとなる領域上に残しておく。また、こ
の接続配線３２５は、配線抵抗を極力小さくした部分
（例えば、外部信号の入出力端子からドライバー回路の
入出力端子までの配線部分）に形成する。但し、構造
上、配線幅がある程度太くなってしまうので、微細な配
線を必要とする部分には不向きである。

【００７９】上記第１の導電膜（ＴａＮ膜）と第２の導
電膜（Ｔａ膜）のエッチングはＣＦ₄とＯ₂の混合ガスに
より行うことができた。そして、レジストマスク３１９
〜３２４をそのまま残して、ｐチャネル型ＴＦＴが形成
される活性層３０３の一部に、ｐ型を付与する不純物元
素を添加する工程を行った。ここではボロンをその不純
物元素として、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いてイオンドー
プ法（勿論、イオンインプランテーション法でも良い）
で添加した。ボロンの添加濃度は５×１０²⁰〜３×１０
²¹atoms/cm³（本実施例では２×１０²¹atoms/cm³）とし
た。そして、ボロンが高濃度に添加されたｐ⁺⁺領域３３
１、３３２を形成した。（図５（Ａ））

【００８０】なお、この工程において、レジストマスク
３１９〜３２４をマスクとしてゲート絶縁膜３０７をエ
ッチングし、活性層３０３の一部を露出させた後、ボロ
ンを添加する工程を行っても良い。その場合、加速電圧
が低くて済むため、活性層に与えるダメージも少ない
し、スループットも向上する。

【００８１】次に、レジストマスク３１９〜３２４を除
去した後、新たにレジストマスク３３３〜３３８を形成
した。これはｎチャネル型ＴＦＴのゲート配線を形成す
るためのものであり、ドライエッチング法によりｎチャ
ネル型ＴＦＴのゲート配線３３９〜３４１が形成され
た。このときゲート配線３３９、３４０はｎ^-領域３１
２〜３１４の一部と重なるように形成した。（図５
（Ｂ））

【００８２】次に、レジストマスク３３３〜３３８を除
去した後、新たにレジストマスク３４２〜３４６を形成
した。レジストマスク３４４、３４６はｎチャネル型Ｔ
ＦＴのゲート配線３４０、３４１とｎ^-領域の一部を覆
う形で形成した。

【００８３】そして、ｎ型を付与する不純物元素（本実
施例ではリン）を１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm
³（本実施例では５×１０²⁰atoms/cm³）の濃度で添加し
て活性層３０４〜３０６にｎ⁺領域３４７〜３５３を形
成した。（図５（Ｃ））

【００８４】なお、この工程において、レジストマスク
３４２〜３４６を用いてゲート絶縁膜３０７をエッチン
グ除去し、活性層３０４〜３０６の一部を露出させた
後、リンを添加する工程を行っても良い。その場合、加
速電圧が低くて済むため、活性層に与えるダメージも少
ないし、スループットも向上する。

【００８５】次に、レジストマスク３４２〜３４６を除
去し、画素マトリクス回路のｎチャネル型ＴＦＴとなる
活性層３０６にｎ型を付与する不純物元素（本実施例で
はリン）を添加する工程を行った。こうして前記ｎ^-領
域の１／２〜１／１０の濃度（具体的には１×１０¹⁶〜
５×１０¹⁸atoms/cm³）でリンが添加されたｎ^--領域３
５４〜３５７を形成した。

【００８６】また、この工程ではゲート配線で隠された
不純物領域３５８〜３６０を除いて全ての不純物領域に
ｎ^--の濃度でリンが添加された。実際、その濃度は非常
に低濃度であるため無視して差し支えない。但し、厳密
には３５９、３６０で示される領域がｎ^-領域であるの
に対し、３６１、３６２で示される領域は（ｎ^-＋
ｎ^--）領域となり、前記ｎ^-領域３５９、３６０よりも
若干高い濃度でリンを含む。(図６（Ａ）)

【００８７】次に、１００〜４００ｎｍ厚の保護絶縁膜
３６３をプラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、ＮＨ₃を
原料とした窒化酸化シリコン膜で形成した。この窒化酸
化シリコン膜中の含有水素濃度は１〜３０atomic％とな
るように形成することが望ましかった。保護絶縁膜３４
４としては、他にも酸化シリコン膜、窒化シリコン膜ま
たはそれらを組み合わせた積層膜を用いることができ
る。

【００８８】その後、それぞれの濃度で添加されたｎ型
またはｐ型を付与する不純物元素を活性化するために熱
処理工程を行った。この工程はファーネスアニール法、
レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール
法（ＲＴＡ法）で行うことができる。ここではファーネ
スアニール法で活性化工程を行った。加熱処理は、窒素
雰囲気中において３００〜６５０℃、好ましくは４００
〜５５０℃、ここでは４５０℃、２時間の熱処理を行っ
た。

【００８９】さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気
中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行
い、活性層を水素化する工程を行った。この工程は熱的
に励起された水素により半導体層のダングリングボンド
を終端する工程である。水素化の他の手段として、プラ
ズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）
を行っても良い。（図６（Ｂ））

【００９０】活性化工程を終えたら、保護絶縁膜３６３
の上に０．５〜１．５μm厚の層間絶縁膜３６４を形成
した。前記保護絶縁膜３６３と層間絶縁膜３６４とでな
る積層膜を第１の層間絶縁膜とした。

【００９１】その後、それぞれのＴＦＴのソース領域ま
たはドレイン領域に達するコンタクトホールが形成さ
れ、ソース配線３６５〜３６８と、ドレイン配線３６９
〜３７２を形成した。なお、図示されていないがＣＭＯ
Ｓ回路を形成するためにドレイン配線３６９と３７０は
同一配線として接続されている。また、入出力端子間、
回路間を結ぶ接続配線３７３、３７４も同時に形成し
た。なお、図示していないが本実施例ではこの電極を、
Ｔｉ膜を１００ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜３００
ｎｍ、Ｔｉ膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続して形成し
た３層構造の積層膜とした。

【００９２】次に、パッシベーション膜３７５として、
窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化シリ
コン膜で５０〜５００ｎｍ（代表的には２００〜３００
ｎｍ）の厚さで形成した。パッシベーション膜３７５は
プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、ＮＨ₃から形成さ
れる窒化酸化シリコン膜、またはＳｉＨ₄、Ｎ₂、ＮＨ₃
から作製される窒化シリコン膜で形成すれば良い。

【００９３】まず、膜の形成に先立ってＮ₂Ｏ、Ｎ₂、Ｎ
Ｈ₃等を導入してプラズマ水素化処理により水素化の工
程を行った。プラズマ処理により励起された水素は第１
の層間絶縁膜中に供給され、基板を２００〜４００℃に
加熱しておけば、その水素を下層側にも拡散させて活性
層を水素化することができた。このパッシベーション膜
の作製条件は特に限定されるものではないが、緻密な膜
とすることが望ましい。

【００９４】また、パッシベーション膜を形成した後
に、さらに水素化工程を行っても良い。例えば、３〜１
００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１
〜１２時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ水
素化法を用いても同様の効果が得られた。なお、ここで
後に画素電極とドレイン配線を接続するためのコンタク
トホールを形成する位置において、パッシベーション膜
３７５に開口部を形成しておいても良い。

【００９５】その後、有機樹脂からなる第２の層間絶縁
膜３７６を約１μmの厚さに形成した。有機樹脂として
は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドア
ミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用すること
ができる。有機樹脂膜を用いることの利点は、成膜方法
が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を低
減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。なお
上述した以外の有機樹脂膜や有機系SiO化合物などを用
いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合す
るタイプのポリイミドを用い、３００℃で焼成して形成
した。

【００９６】次に、画素マトリクス回路となる領域にお
いて、第２の層間絶縁膜３７６上に遮蔽膜３７７を形成
した。遮蔽膜３７７はアルミニウム（Ａｌ）、チタン
（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）から選ばれた元素またはい
ずれかを主成分とする膜で１００〜３００ｎｍの厚さに
形成した。なお、第２の層間絶縁膜３７６上に酸化シリ
コン膜等の絶縁膜を５〜５０ｎｍ形成しておくと、この
上に形成する遮蔽膜の密着性を高めることができた。ま
た、有機樹脂で形成した第２の層間絶縁膜３７６の表面
にＣＦ₄ガスを用いたプラズマ処理を施すと、表面改質
により膜上に形成する遮蔽膜の密着性を向上させること
ができた。

【００９７】また、遮蔽膜だけでなく、他の接続配線を
形成することも可能である。例えば、ドライバー回路内
で回路間をつなぐ接続配線を形成できる。但し、その場
合は遮蔽膜または接続配線を形成する材料を成膜する前
に、予め第２の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し
ておく必要がある。

【００９８】次に、遮蔽膜３７７の表面に陽極酸化法に
より１０〜１００ｎｍ（好ましくは１５〜７５ｎｍ）の
厚さの陽極酸化膜３７８を形成した。本実施例では遮蔽
膜３７７としてアルミニウム膜またはアルミニウムを主
成分とする膜を用いたため、陽極酸化膜３７８として酸
化アルミニウム膜（アルミナ膜）が形成された。

【００９９】陽極酸化処理に際して、まず十分にアルカ
リイオン濃度の小さい酒石酸エチレングリコール溶液を
作製した。これは１５％の酒石酸アンモニウム水溶液と
エチレングリコールとを２：８で混合した溶液であり、
これにアンモニア水を加え、ｐＨが７±０．５となるよ
うに調節した。そして、この溶液中に陰極となる白金電
極を設け、遮蔽膜３７７が形成されている基板を溶液に
浸し、遮蔽膜３７７を陽極として、一定（数ｍＡ〜数百
ｍＡ）の直流電流を流した。電流密度は、１．０ｍＡ／
ｃｍ²〜２０．０ｍＡ／ｃｍ²の範囲に制御しながら、陽
極酸化を行うことが好ましい。

【０１００】本実施例では、１枚の基板に１００ｍＡの
電流を流し、単位時間あたりの電圧値を８７〜４３０Ｖ
／ｍｉｎとした。溶液中の陰極と陽極との間の電圧は酸
化膜の成長に従い時間と共に変化するが、電流が一定と
なるように電圧を調整し、３５Ｖとなったところで終了
した。本実施例の陽極酸化工程時間は７秒であった。

【０１０１】このようにして遮蔽膜３７７の端部側面に
は厚さ２０〜３０ｎｍの陽極酸化膜３７８を形成するこ
とができた。なお、ここで示した陽極酸化法に係わる数
値は一例にすぎず、作製する素子の大きさ等によって当
然最適値は変化しうるものである。

【０１０２】また、ここでは遮蔽膜表面のみに絶縁膜を
設ける構成としたが、絶縁膜をプラズマＣＶＤ法、熱Ｃ
ＶＤ法またはスパッタ法などの気相法によって形成して
も良い。その場合も膜厚は３０〜１５０ｎｍ（好ましく
は５０〜７５ｎｍ）とすることが好ましい。また、酸化
シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、Ｄ
ＬＣ（Diamond like carbon）膜または有機樹脂膜を
用いても良い。さらに、これらを組み合わせた積層膜を
用いても良い。

【０１０３】次に、第２の層間絶縁膜３７６、パッシベ
ーション膜３７５にドレイン配線３７２に達するコンタ
クトホールを形成し、画素電極３７９を形成した。な
お、画素電極３８０、３８１はそれぞれ隣接する別の画
素の画素電極である。画素電極３７９〜３８１は、透過
型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用い、反射
型の液晶表示装置とする場合には反射性を有する金属膜
（例えば、アルミニウム、銀、Ａｌ−Ａｇ合金等）を用
いれば良い。ここでは透過型の液晶表示装置とするため
に、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１００ｎｍの
厚さにスパッタ法で形成した。

【０１０４】また、この時、画素電極３７９と遮蔽膜３
７７とが陽極酸化膜３７８を介して重なった領域３８２
が保持容量を形成した。

【０１０５】こうして同一基板上に、ドライバー回路と
なるＣＭＯＳ回路と画素マトリクス回路とを有したアク
ティブマトリクス基板が完成した。なお、ドライバー回
路にはｐチャネル型ＴＦＴ５０１、ｎチャネル型ＴＦＴ
５０２、５０３が形成され、画素マトリクス回路にはｎ
チャネル型ＴＦＴでなる画素ＴＦＴ５０４が形成され
た。（図６（Ｃ））

【０１０６】ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ５０１
には、チャネル形成領域４０１、ソース領域４０２、ド
レイン領域４０３がそれぞれｐ⁺領域で形成された。

【０１０７】また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０２には、チ
ャネル形成領域４０４、ソース領域４０５、ドレイン領
域４０６、そしてチャネル形成領域の片側にＬov領域４
０７が形成された。この時、ソース領域４０５は、（ｎ
^--＋ｎ⁺）領域、ドレイン領域４０６は（ｎ^--＋ｎ^-＋ｎ
⁺）領域でそれぞれ形成され、Ｌov領域４０７はｎ^-領域
で形成された。また、Ｌov領域４０７はゲート配線と全
部重なって形成された。

【０１０８】また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３には、チ
ャネル形成領域４０８、ソース領域４０９、ドレイン領
域４１０、そしてチャネル形成領域の両側にＬov領域４
１１a、４１２aおよびＬoff領域４１１b、４１２bが形
成された。この時、ソース領域４０９、ドレイン領域４
１０は（ｎ^--＋ｎ^-＋ｎ⁺）領域、Ｌov領域４１１a、４
１２aはｎ^-領域、Ｌoff領域４１１b、４１２bは（ｎ^--
＋ｎ^-）領域でそれぞれ形成された。なお、この構造で
はＬＤＤ領域の一部がゲート配線と重なるように配置さ
れたために、Ｌov領域とＬoff領域が実現されている。

【０１０９】また、画素ＴＦＴ５０４には、チャネル形
成領域４１３、４１４、ソース領域４１５、ドレイン領
域４１６、Ｌoff領域４１７〜４２０、Ｌoff領域４１
８、４１９に接したｎ⁺領域４２１が形成された。この
時、ソース領域４１５、ドレイン領域４１６はそれぞれ
（ｎ^--＋ｎ⁺）領域で形成され、Ｌoff領域４１７〜４２
０はｎ^--領域で形成された。

【０１１０】本実施例では、画素マトリクス回路および
ドライバー回路が要求する回路仕様に応じて各回路を形
成するＴＦＴの構造を最適化し、半導体装置の動作性能
および信頼性を向上させることができた。具体的には、
ｎチャネル型ＴＦＴは回路仕様に応じてＬＤＤ領域の配
置を異ならせ、Ｌov領域またはＬoff領域を使い分ける
ことによって、同一基板上に高速動作またはホットキャ
リア対策を重視したＴＦＴ構造と低オフ電流動作を重視
したＴＦＴ構造とを実現した。

【０１１１】例えば、アクティブマトリクス型液晶表示
装置の場合、ｎチャネル型ＴＦＴ５０２は高速動作を重
視するシフトレジスタ回路、分周波回路、信号分割回
路、レベルシフタ回路、バッファ回路などのロジック回
路に適している。即ち、チャネル形成領域の片側（ドレ
イン領域側）のみにＬov領域を配置することで、できる
だけ抵抗成分を低減させつつホットキャリア対策を重視
した構造となっている。これは上記回路群の場合、ソー
ス領域とドレイン領域の機能が変わらず、キャリア（電
子）の移動する方向が一定だからである。但し、必要に
応じてチャネル形成領域の両側にＬov領域を配置するこ
ともできる。

【０１１２】また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３はホット
キャリア対策と低オフ電流動作の双方を重視するサンプ
リング回路（サンプルホールド回路）に適している。即
ち、Ｌov領域を配置することでホットキャリア対策と
し、さらにＬoff領域を配置することで低オフ電流動作
を実現した。また、サンプリング回路はソース領域とド
レイン領域の機能が反転してキャリアの移動方向が１８
０°変わるため、ゲート配線を中心に線対称となるよう
な構造としなければならない。なお、場合によってはＬ
ov領域のみとすることもありうる。

【０１１３】また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０４は低オフ
電流動作を重視した画素マトリクス回路、サンプリング
回路（サンプルホールド回路）に適している。即ち、オ
フ電流値を増加させる要因となりうるＬov領域を配置せ
ず、Ｌoff領域のみを配置することで低オフ電流動作を
実現している。また、ドライバー回路のＬＤＤ領域より
も低い濃度のＬＤＤ領域をＬoff領域として用いること
で、多少オン電流値が低下しても徹底的にオフ電流値を
低減する対策を打っている。さらに、ｎ⁺領域３２１は
オフ電流値を低減する上で非常に有効であることが確認
されている。

【０１１４】また、チャネル長３〜７μｍに対してｎチ
ャネル型ＴＦＴ５０２のＬov領域４０７の長さ（幅）は
０．５〜３．０μｍ、代表的には１．０〜１．５μｍと
すれば良い。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３のＬov領
域４１１a、４１２aの長さ（幅）は０．５〜３．０μ
ｍ、代表的には１．０〜１．５μｍ、Ｌoff領域４１１
b、４１２bの長さ（幅）は１．０〜３．５μｍ、代表的
には１．５〜２．０μｍとすれば良い。また、画素ＴＦ
Ｔ５０４に設けられるＬoff領域４１７〜４２０の長さ
（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表的には２．０〜２．
５μｍとすれば良い。

【０１１５】さらに、ｐチャネル型ＴＦＴ５０１は自己
整合（セルフアライン）的に形成され、ｎチャネル型Ｔ
ＦＴ５０２〜５０４は非自己整合（ノンセルフアライ
ン）的に形成されている点も特徴の一つである。

【０１１６】続いてアクティブマトリクス基板から、ア
クティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説
明する。

【０１１７】図７に示すように、図６（Ｃ）の状態の基
板に対し、配向膜６０１を形成する。通常液晶表示素子
の配向膜にはポリイミド樹脂が多く用いられている。対
向側の基板６０２には、透明導電膜からなる対向電極６
０３と、配向膜６０４とを形成した。配向膜を形成した
後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチ
ルト角を持って配向するようにした。そして、画素マト
リクス回路と、ＣＭＯＳ回路が形成されたアクティブマ
トリクス基板と対向基板とを、公知のセル組み工程によ
ってシール材やスペーサ（共に図示せず）などを介して
貼りあわせる。その後、両基板の間に液晶材料６０５を
注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止した。
液晶材料には公知のスメクティック相を有する液晶材料
を用いれば良い。本実施例では液晶材料にクラリアント
ジャパン社製の強誘電性液晶Ｒ２４０２を用いた。

【０１１８】続いて、図2に示すように単安定化処理を
行った。単安定化処理開始温度は７５．０℃で、この状
態で１８０秒維持した後に冷却速度-１．２℃/minで冷
却を開始した。冷却開始と同時に強誘電性液晶Ｒ２４０
２に第１の電圧である+６Ｖの直流電圧を印加した。な
お、液晶への電圧印加は駆動回路を用いて、画素すべて
に同時に直流電圧を印加できるようにした。

【０１１９】その後、キラルネマティック相-キラルス
メクティックＣ相転移を開始する温度よりも１．０℃高
い６６．８℃で第２の電圧である-６Vの直流電圧を印加
し、相転移させた。キラルスメクティックＣ相に転移し
てから６２．０℃まで一定の大きさの直流電圧を印加し
ながら冷却した後に直流電圧を徐々に除去し、室温まで
冷却することにより良好な配向性を得た。このようにし
て図７に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完
成した。

【０１２０】本実施例では保持容量の誘電体として比誘
電率が７〜９と高いアルミナ膜を用いたことで、保持容
量を大きくすることが可能である。したがって、液晶材
料に自発分極を有するスメクティック液晶を用いても自
発分極の反転に伴う電圧の降下量を小さくすることがで
きる。

【０１２１】〔実施例３〕実施例２で作製した液晶表示
装置の斜視図を図８に示す。尚、図８は、図４〜図６の
断面構造図と対応付けるため、共通の符号を用いてい
る。

【０１２２】アクティブマトリクス基板は、ガラス基板
３０１上に形成された、画素マトリクス回路１４０１
と、走査（ゲート）線駆動回路１４０２と、信号(ソー
ス)線駆動回路１４０３で構成される。画素マトリクス
回路の画素ＴＦＴ５０４はｎチャネル型ＴＦＴであり、
周辺に設けられるドライバー回路はＣＭＯＳ回路を基本
として構成されている。走査（ゲート）線駆動回路１４
０２と、信号（ソース）線駆動回路１４０３はそれぞれ
ゲート配線３４１とソース配線３６８で画素マトリクス
回路１４０１に接続されている。また、ＦＰＣ１４０４
が接続された外部入出力端子１４０５からドライバー回
路の入出力端子までの接続配線１４０７、１４０８が設
けられている。

【０１２３】〔実施例４〕上記実施例１乃至３のいずれ
か一を実施して形成された液晶表示装置は様々な電気光
学装置に用いることができる。即ち、それら電気光学装
置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を適用で
きる。

【０１２４】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウント
ディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲ
ーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携
帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電
子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図９、図
１０及び図１１に示す。

【０１２５】図９（Ａ）はパーソナルコンピュータであ
り、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００
３、キーボード２００４等を含む。本発明を表示部２０
０３に適用することができる。

【０１２６】図９（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２
１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作ス
イッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６
等を含む。本発明を表示部２１０２に適用することがで
きる。

【０１２７】図９（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モー
ビルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２
２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示
部２２０５等を含む。本発明は表示部２２０５に適用で
きる。

【０１２８】図９（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであ
り、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３
等を含む。本発明は表示部２３０２に適用することがで
きる。

【０１２９】図9（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒
体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであ
り、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０
３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄ
ｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＣＤ
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行うことができる。本発明は表示部２４０２に適用
することができる。

【０１３０】図9（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体
２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイ
ッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明
を表示部２５０２に適用することができる。

【０１３１】図１０（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む。本発明は投射装置２６０１の一部を構成する液晶表
示装置２８０８に適用することができる。

【０１３２】図１０（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０
３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２
７０２の一部を構成する液晶表示装置２８０８に適用す
ることができる。

【０１３３】なお、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）及び
図１０（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７
０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０
４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズ
ム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０
９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８
１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図１０（Ｃ）中において矢
印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機
能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィル
ム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。

【０１３４】また、図１０（Ｄ）は、図１０（Ｃ）中に
おける光源光学系２８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクタ
ー２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２
８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で
構成される。なお、図１０（Ｄ）に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光
学系を設けてもよい。

【０１３５】ただし、図１０に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置での適用例は図示していな
い。

【０１３６】図１１（Ａ）は携帯電話であり、本体２９
０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示
部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６
等を含む。本発明を表示部２９０４に適用することがで
きる。

【０１３７】図１１（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒
体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６
等を含む。本発明は表示部３００２、３００３に適用す
ることができる。

【０１３８】図１１（Ｃ）はディスプレイであり、本体
３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。
本発明は表示部３１０３に適用することができる。

【０１３９】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能であ
る。また、本実施例の電子機器は実施例１〜３のどのよ
うな組み合わせからなる構成を用いても実現することが
できる。

【０１４０】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能であ
る。そして本発明を用いることにより、動画ボケ、表示
ちらつきを抑えた良好な表示状態が得ることができる。

【０１４１】〔実施例５〕本実施例においては、実施例
１〜実施例３により単安定化した液晶表示パネルにおい
て、第１の電圧に対する液晶の配向の様子を示す。図１
７は、第１の電圧を変化させたときの液晶パネルを光学
顕微鏡で観察したときの表面写真（画素数４２×３１、
なお、全体の画素数は３２０×２４０である。）を示
す。これらの液晶パネルは、単安定化処理開始温度を７
５．０℃とし、この状態で１８０秒維持した後に冷却速
度-１．２℃/minで冷却を開始し、冷却開始と同時に強
誘電性液晶Ｒ２４０２に第１の電圧を印加した。なお、
図１７（A）、図１７（B）及び図１７（C）の液晶パネ
ルは、それぞれ第１の印加電圧を＋１V、＋２V及び＋５
Vとした。その後、キラルネマティック相―キラルスメ
クティックＣ相転移を開始する温度よりも０．７℃高い
６６．５℃で第２の電圧であるー６Ｖの直流電圧を印加
し、相転移させた。その後、キラルスメクティックＣ相
に転移してから６１．０℃まで一定の大きさの直流電圧
を印加しながら冷却した後に直流電圧を徐々に除去して
作製したものである。

【０１４２】図１７において、白色の縞の部分が、配向
不良の部分である。第１の電圧の絶対値が第２の電圧の
絶対値に近づくほど、配向不良を示す白色縞が減少して
いることがわかる。

【０１４３】次に、図１８について説明する。図１８
は、図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）に示した液晶パネルの
配向不良の画素数を示す。図１７より、第１の電圧の絶
対値が第２の電圧の絶対値に近づくほど、すなわち、第
１の電圧と第２の電圧のそれぞれの絶対値の差が０に近
いほど、液晶の配向不良が減少していることがわかる。
このことから、本発明の単安定化を行うことにより、従
来の単安定化において不純物イオン等の存在により界面
に蓄積された電荷由来の、液晶の配向不良を減少するこ
とができる。好ましくは、第１の電圧の絶対値と第２の
電圧の絶対値とを等しくすることにより、更に配向不良
を減少させることができる。以上のことにより、実施例
１〜実施例３により作製した液晶表示装置を、実施例４
の電子機器に応用することにより、動画ボケや表示ちら
つきを抑えた良好な表示状態を有する電子機器を得るこ
とができる。

【発明の効果】本発明は、単安定化時の冷却の際に少な
くともキラルスメクティックＣ相の相転移が始まる直前
までに印加する直流電圧を、キラルスメクティックＣ相
への相転移が始まる直前から印加する直流電圧の極性と
異なるものにすることによって、良好な配向性を実現し
た液晶表示装置を作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】単安定化処理の方法を示す図。

【図２】単安定化処理の方法を示す図。

【図３】単安定化処理の方法を示す図。

【図４】AM-LCDの作製工程を示す図。

【図５】AM-LCDの作製工程を示す図。

【図６】AM-LCDの作製工程を示す図。

【図７】アクティブマトリックス型液晶表示装置の断面
構造図。

【図８】AM-LCDの外観を示す図。

【図９】電子機器の一例を示す図。

【図１０】電子機器の一例を示す図。

【図１１】電子機器の一例を示す図。

【図１２】強誘電性液晶の説明と双安定性を示す図。

【図１３】CDR-FLCの相系列と液晶分子の配向を示す
図。

【図１４】単安定化処理の方法を示す図（従来例）。

【図１５】単安定ポテンシャルを示す図。

【図１６】HALF-V字型の電圧-透過率特性を示す図。

【図１７】本発明により作製した液晶パネルの表示写真
を示す図。

【図１８】本発明により作製した液晶パネルの配向不良
の数を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キラルスメクティック相を有する液晶を注
入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安定
化する工程を有する液晶表示装置の作製方法において、
キラルネマティック相-キラルスメクティック相転移を
開始する温度より高い温度において第1の電圧を印加
し、その後前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極性
の第2の電圧を印加し、前記第2の電圧を印加したままキ
ラルスメクティック相を示す温度まで冷却することを特
徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項２】キラルスメクティックC相を有する液晶を
注入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安
定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法におい
て、キラルネマティック相-キラルスメクティックC相転
移を開始する温度より高い温度において第1の電圧を印
加し、その後前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極
性の第2の電圧を印加し、前記第2の電圧を印加したまま
キラルスメクティックC相を示す温度まで冷却すること
を特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項３】相系列が高温側から等方相-キラルネマテ
ィック相-キラルスメクティックC相を有する液晶を用
い、キラルネマティック相-キラルスメクティックC相転
移を開始する温度より高い温度において第1の電圧を印
加し、その後前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極
性の第2の電圧を印加し、前記第2の電圧を印加したまま
キラルスメクティックC相を示す温度まで冷却すること
を特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項４】キラルスメクティック相を有する液晶を注
入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安定
化する工程を有する液晶表示装置の作製方法において、
等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で第1
の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、キラルネ
マティック相-キラルスメクティック相転移を開始する
温度より高い温度で前記第1の電圧を前記第1の電圧と異
なる極性の第2の電圧を印加し、キラルスメクティック
相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶表示装
置の作製方法。
【請求項５】キラルスメクティックC相を有する液晶を
注入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安
定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法におい
て、等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で
第1の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、キラ
ルネマティック相-キラルスメクティックC相転移を開始
する温度より高い温度で前記第1の電圧を前記第1の電圧
と異なる極性の第2の電圧を印加し、キラルスメクティ
ックC相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶
表示装置の作製方法。
【請求項６】相系列が高温側から等方相-キラルネマテ
ィック相-キラルスメクティックC相を有する液晶を用
い、等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で
第1の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、キラ
ルネマティック相-キラルスメクティックC相転移を開始
する温度より高い温度で前記第1の電圧を前記第1の電圧
と異なる極性の第2の電圧を印加し、キラルスメクティ
ックC相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶
表示装置の作製方法。
【請求項７】請求項1乃至6のいずれか一項において、前
記第1の電圧と前記第2の電圧とは直流電圧であることを
特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項８】請求項1乃至７のいずれか一項において、
前記第1の電圧と前記第2の電圧の絶対値は、電圧-透過
率特性において透過率の最大値の５０％以上となる電圧
値であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項９】請求項1乃至７のいずれか一項において、
前記第1の電圧と前記第2の電圧の絶対値は、電圧-透過
率特性において透過率の最大値の９０％以上となる電圧
値であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１０】請求項1乃至９のいずれか一項におい
て、少なくとも前記キラルスメクティック相または前記
キラルスメクティックC相への相転移が終了した後に、
前記第2の電圧の絶対値を小さくすることを特徴とする
液晶表示装置の作製方法。
【請求項１１】請求項１０において、少なくとも前記相
転移が終了する温度から室温に冷却するまでに前記第2
の電圧の絶対値を零にすることを特徴とする液晶表示装
置の作製方法。
【請求項１２】請求項１乃至１１のいずれか一項におい
て、前記液晶表示装置は、マトリクス状に配置された画
素電極と、前記画素電極に接続するトランジスタと、前
記画素電極と前記液晶を介して配置された共通電極とを
有し、前記画素電極と前記共通電極の間にて前記第1の
電圧及び前記第２の電圧を付与することを特徴とする液
晶表示装置の作製方法。