JP2006072324A - 横電界方式の液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

横電界方式の液晶表示装置及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板の全面にラビング処理を行った後、ノンラビング方式であるＵＶ照射またはイオンビーム照射方法を用いて基板の全面または段差部を後処理することによって電極エッジ部分での段差により発生する光漏れ現象を低減させる横電界方式の液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第１基板及び第２基板と、前記第１基板上に互いに縦横に交差されて画素領域を画定するゲート配線及びデータ配線と、前記ゲート配線及びデータ配線の交差領域に形成されている薄膜トランジスタと、前記画素領域で所定間隔離隔して交互に形成されている画素電極及び共通電極と、前記ゲート配線、データ配線、画素電極及び共通電極のうちの少なくとも何れかの段差は０.１μｍ以上であり、前記基板の全面に塗布されて１次配向処理され、少なくとも前記段差の上には２次配向処理された配向膜と、前記第１、２基板の間に形成されている液晶層とを含んで構成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、画質を向上させる横電界方式(ＩＰＳ:Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ)の液晶表示装置及びその製造方法に関する。
一般に、画像情報を画面に表示するディスプレイ装置のうち、ブラウン管表示装置(あるいは、ＣＲＴ:Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ)がこれまで最も多く使われてきたが、これは表示面積に比べて体積が大きい上、重いことから用いるのに多くの不便があった。
そして、今日、電子産業の発達に伴い、ＴＶブラウン管などに制限的に用いられていたディスプレイ装置がパソコンや、ノートパソコン、無線端末器、自動車の計器板、電光板などにまで広く用いられており、情報通信技術の発達に伴い、大容量の画像情報を伝送できるようになったことを受け、次世代ディスプレイ装置の重要性が増している。
このような次世代ディスプレイ装置は、軽薄短小に加え、高輝度や、大画面、低消費電力及び低価格化を実現しなければならないが、その一例として、液晶表示装置(ＬＣＤ:Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ)が注目されている。
前記液晶表示装置は、表示解像度が他の平板表示装置よりも優れており、動画を具現する時の品質はブラウン管に匹敵するほど応答速度が速いという特性を有している。
現在、主に用いられている液晶表示装置の１つとして、ツイストネマティック(Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ；以下、ＮＴと記す)方式の液晶表示装置を挙げられる。前記ＴＮ方式は、２つの基板にそれぞれ電極を設置し、液晶方向子が９０度ツイストするように配列した後、電極に電圧を加え、液晶方向子を駆動する方式である。
しかし、このＴＮ方式の液晶表示装置は、視野角が狭いという大きな短所がある。そこで、近年は前記狭い視野角の問題を解決するために、様々な新たな方式を取り入れた液晶表示装置に関する研究が盛んに行われているが、前記方式としては、横電界(ＩＰＳ)方式またはＯＣＢ(Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｇｅｎｃｅ)方式などがある。
このうち、前記横電界方式の液晶表示装置は、液晶分子を基板に対して水平に維持した状態で駆動させるために、２つの電極を同一基板上に形成し、前記２つの電極の間に電圧を印加して基板に対して水平方向に電界を発生させる。すなわち、液晶分子の長軸が基板に対して立ち上がらない。
このため、視覚方向に対する液晶の複屈折率の変化が小さく、従来のＴＮ方式の液晶表示装置に比べて視野角特性が非常に優れている。
以下、添付する図面を参照しつつ従来技術に係る横電界方式の液晶表示装置の構造を具体的に説明する。
図１は、従来の横電界方式の液晶表示装置の断面図である。
従来の横電界方式の液晶表示装置は、第１基板１１８と第２基板１１９を対向合着して前記２つの基板の間に液晶層１３０を注入して形成するが、まず、前記第１基板１１８上に金属を蒸着した後、パターニングして複数のゲート配線と、前記ゲート配線から分岐されて薄膜トランジスタの位置にゲート電極１０９を形成する。
次に、前記ゲート電極１０９を含む全面にゲート絶縁膜１２０を形成し、前記ゲート絶縁膜１２０の上部にアクティブ層１１５ａとオームコンタクト層１１５ｂをなす半導体層１１５が形成される。
そして、前記ゲート絶縁膜１２０の上部に前記ゲート配線とマトリックス構造をなすようにデータ配線１１０を形成する。
この時、前記データ配線１１０の形成時に、薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極１１６／１１７を同時に形成する。
そして、前記ゲート配線に平行に共通配線と共通電極１１３を形成する。
また、前記のように形成された第１基板１１８上の全面に保護膜１２８を形成させる。
その後、前記ドレイン電極１１７と電気的に接続され、前記データ配線１１０に平行にデータ電極１１４を形成する。
そして、前記のように形成された第１基板１１８上の全面に第１配向膜１２９を形成する。
一方、前記第２基板１１９上には、光の漏れを防止するブラックマトリックス１２１を形成し、前記ブラックマトリックス１２１の間に赤(Ｒｅｄ)、緑(Ｇｒｅｅｎ)及び青(Ｂｌｕｅ)のカラーフィルタパターンからなるカラーフィルタ層１２２を形成する。
そして、前記カラーフィルタ層１２２の上部には、表面を平坦化し、カラーフィルタ層１２２を保護するオーバコート層１２３を形成する。
次に、前記オーバコート層１２３の上部に第２配向膜１２６を形成する。
図２Ａ及び図２Ｂは、従来の横電界方式の液晶表示装置で印加される電界のオフ、オン状態の動作をそれぞれ示す断面図である。
図２Ａは、オフ状態で水平電界が印加されないため、液晶層２１１の動きがない状態である。
図２Ｂは、電圧が印加されたオン状態での液晶の配列状態を示す図で、前記共通電極２１７及び画素電極２３０と対応する位置の液晶２１１ａの相変移は発生しない。ただし、共通電極２１７と画素電極２３０との間の区間に位置する液晶２１１ｂは、前記共通電極２１７と画素電極２３０との間に電圧が印加されることによって形成される水平電界Ｋにより前記水平電界Ｋと同じ方向に配列するようになる。
すなわち、前記横電界方式の液晶表示装置は、液晶が水平電界により移動するため、視野角が広くなるという特性がある。
図３を参照して、前記横電界方式の液晶表示装置の製造方法を具体的に説明する。
まず、図１で説明したような構造を有する横電界方式の液晶表示装置の上、下基板を製作する(Ｓ１００)。
そして、様々なパターンが形成されている基板上の異物を除去するために、洗浄工程(Ｓ１１０)を行い、配向膜印刷装置を用いて基板の上面に配向膜の原料液であるポリイミド(Ｐｏｌｙｌｍｉｄｅ:ＰＩ)を印刷する配向膜印刷工程(Ｓ１２０)を行う。
次に、前記配向膜の原料液に高温の熱を加えて溶媒を乾燥させ、硬化させる配向膜焼成工程(Ｓ１３０)を行う。
次いで、ラビング装置を用いて焼成処理された配向膜の表面を一定方向に擦って、溝を形成する配向膜ラビング工程(Ｓ１４０)を行う。
前記の配向膜形成工程が完了した後は、上部基板の縁に接着剤の役割をするシールパターンを液晶注入口を除いた残りの領域に形成させ、下部基板にスペーサを散布する(Ｓ１５０)。
次いで、前記２つの基板を対向合着させるが、決められているマージンを超えると光が漏れるため、通常、数マイクロメーター(μｍ)程度の精度が要求される(Ｓ１６０)。
そして、前記のように対向合着された基板を単位セルに切断するセル切断工程を行う(Ｓ１７０)。前記セル切断工程は、完全に合着された２つの基板を必要な大きさに切断するために行うものであり、上、下部基板の表面にラインを形成するスクライブ工程とスクライブされたラインに衝撃を与えて基板を分離するブレーキ工程とで構成される。
最後に、前記単位セルに切断された２つの基板の間に液晶を注入して液晶が漏れないように液晶注入口を封じると、所望の液晶表示装置が完成する(Ｓ１８０)。
ここで、液晶の物理的特性は、分子の配列状態に応じて変化し、これによって電界などの外力に対する応答にも差異が生じる。
前記のような液晶分子の性質のため、液晶分子の配列制御は液晶物性の研究には無論のこと、液晶表示装置の構成においても欠かせない技術である。
特に、液晶分子が一定方向に均一に配向されるようにするラビング工程は、液晶表示装置の正常な駆動と画面の均一なディスプレイ特性を決定する重要な要素であって、これに対する多く研究が行われてきた。
ここで、従来の液晶分子の初期配列方向を決定するための配向膜の形成過程について、より詳細に説明する。
まず、配向膜の形成は高分子薄膜を塗布し、配向膜を一定方向に配列させる工程により行われる。
前記配向膜には、一般にポリイミド系の有機物質が主に用いられ、前記配向膜を配列させる方法としては、主にラビング方法が用いられている。
こうしたラビング方法は、まず基板上にポリイミド系の有機物質を塗布し、６０〜８０℃程度の温度で溶剤を飛散させて整列させる。その後、８０〜２００℃程度の温度で硬化させてポリイミド配向膜を形成した後、ベルベットなどを巻回したラビング布を用いて前記配向膜を一定方向に擦ることによって配向方向を形成させる方法である。
このようなラビングによる方法は、配向処理が容易であることから、大量生産に好適で、安定した配向ができるという長所がある。
しかし、前記ラビング方法は、ラビングを行う際に欠陥のあるラビング布が付着されたローラを用いた場合は、ラビング不良が生じてしまう。
すなわち、前記のようなラビング布を用いたラビング方法は、配向膜とラビン布の直接的な接触により行われるため、異物の発生による液晶セルの汚染や、静電気の発生による予め基板に設置されたＴＦＴ素子の破壊、ラビング後のさらなる洗浄工程の必要性、大面積に適用時の配向の不均一性といった様々な問題が発生し、液晶表示装置の製造時の収率を低下させるという問題点がある。
前記のような構成を有して製造される横電界方式の液晶表示装置は、画素領域に画素電極及び共通電極のような電極パターンを形成しているため、これに対する段差が生じ、これらは図４Ａ及び図４Ｂに示されている。
図４Ａ及び図４Ｂは、従来の横電界方式の液晶表示装置における段差部の液晶配向を示す断面図及び平面図である。
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、横電界方式の液晶表示装置において下板上にパターニングされている画素電極３３０上に配向膜３５１を形成しており、前記画素電極３３０のエッジ部分には段差が形成されている。
そして、前記下板と対向する上板には、カラーフィルタ層３６０と配向膜３５２が形成され、状板と下板との間に液晶層３９０が形成されている。
このように画素領域内の電極パターンのエッジ部分に発生する段差は、配向が正常になされないため、液晶駆動時に問題を発生させる。
まず、前記液晶がノーマリブラックモードである場合、電圧を印加しない状態ではブラックに表示される。
しかし、前記図４Ａ及び図４Ｂで示したＡ領域はゲート電圧がオフ状態である時、光漏れ現象が生じる。
すなわち、電圧が印加されない場合、液晶は配向膜３５１、３５２のラビング方向と平行な状態で整列しなければならない。
しかし、Ａ領域では電極パターンのエッジ部分での段差によって液晶不均一層３９１で液晶がラビング方向と一致しない歪み現象が生じ、次いで、液晶均一層３９２でも歪み現象が発生する。
したがって、前記電極のエッジ部で不均一に形成されている液晶により光の位相遅延が発生し、この位相遅延により透過する線偏光を楕円偏光に変化させ、この楕円偏光はカラーフィルタ側に近接するように形成されている均一な液晶層においても位相遅延を発生させて、より大きな位相遅延を発生させることになる。
結果的に、ノーマリブラックモードで電圧が印加されない時、バックライトの光が前記Ａ領域をそのまま通過し、これによってダーク状態で光漏れ現象が発生してコントラスト比を減少させるため、高画質を具現するのが困難である。
特に、最近は横電界方式の液晶表示装置において視野角の改善に向け、ス−パ横電界方式の液晶表示装置(Ｓ-ＩＰＳ)を適用したり、工程数を減らすために３〜４マスクを用いた横電界方式の液晶表示装置を開発することによって、基板の段差はさらに増加し、これによる配向不良の発生が増えるという問題点がある。
したがって、ラビング時にラビング布の不均一性により液晶配向の整列が崩れたり、段差部周辺にラビングが正常に行われず、ブラック輝度の増加及びコントラスト比の増加といった液晶表示装置の画質低下が生じる。
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、横電界方式の液晶表示装置において基板の全面にラビング処理を行った後、ノンラビング方式であるＵＶ照射またはイオンビーム照射方法を用いて基板の全面または段差部を後処理することによって電極エッジ部分での段差により発生する光漏れ現象を低減させる横電界方式の液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置は、第１基板及び第２基板と、前記第１基板上に互いに縦横に交差されて画素領域を画定するゲート配線及びデータ配線と、前記ゲート配線及びデータ配線の交差領域に形成されている薄膜トランジスタと、前記画素領域で所定間隔離隔して交互に形成されている画素電極及び共通電極と、前記ゲート配線、データ配線、画素電極及び共通電極のうちの少なくとも何れかの段差は０.１μｍ以上であり、前記基板の全面に塗布されて１次配向処理され、少なくとも前記段差の上には２次配向処理された配向膜と、前記第１基板と第２基板との間に形成されている液晶層とを含んで構成されることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置の製造方法は、第１基板上に水平方向に互いに所定間隔離隔してゲート配線と共通配線を形成するステップと、前記ゲート配線と垂直な方向にデータ配線を形成するステップと、前記データ配線に平行な複数の共通電極を形成し、前記共通電極と交互に交差する画素電極を形成するステップと、前記画素電極を含む第１基板上に第１配向膜を形成するステップと、前記第１配向膜をラビング工程を用いて１次配向処理するステップと、前記ラビングされた第１配向膜に所定量のエネルギーを有するビームを照射して前記ゲート配線、データ配線、共通電極及び画素電極のうちの少なくとも何れかの段差が０.１μｍ以上の段差部を２次配向処理するステップと、前記第１基板に対向する第２基板上にカラーフィルタ層及びブラックマトリックスを形成するステップと、前記第１基板と第２基板との間に液晶層を形成するステップとを含んでなることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置は、第１基板及び第２基板と、前記第１基板上に互いに縦横に交差されて画素領域を画定するゲート配線及びデータ配線と、前記ゲート配線及びデータ配線の交差領域に形成されている薄膜トランジスタと、前記画素領域で所定間隔離隔して交互に形成されている画素電極及び共通電極と、前記ラビングされた第１配向膜に所定量のエネルギーを有するビームが照射されて少なくとも何れかは、テーパ角が５０度以上の前記ゲート配線、データ配線、共通電極及び画素電極の周辺に２次配向処理される配向膜と、前記第１基板と第２基板との間に形成されている液晶層とを含んで構成されることを特徴とする。
さらに、上記目的を達成するために、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置の製造方法は、第１基板上に水平方向に互いに所定間隔離隔してゲート配線と共通配線を形成するステップと、前記ゲート配線と垂直な方向にデータ配線を形成するステップと、前記データ配線に平行な複数の共通電極を形成し、前記共通電極と交互に交差する画素電極を形成するステップと、前記画素電極を含む第１基板上に第１配向膜を形成するステップと、前記第１配向膜はラビング工程を用いて全面に１次配向処理されるステップと、前記ラビングされた第１配向膜に所定量のエネルギーを有するビームが照射されて少なくとも何れかはテーパ角が５０度以上の前記ゲート配線、データ配線、共通電極及び画素電極の周辺に２次配向処理されるステップと、前記第１基板に対向する第２基板上にカラーフィルタ層及びブラックマトリックスを形成するステップと、前記第１、２基板の間に液晶層を形成するステップとを含んでなることを特徴とする。
本発明は、横電界方式の液晶表示装置において、配向膜の全面にラビング処理を行った後にラビング処理された配向膜の全面または電極周辺の段差部分に光照射またはイオンビーム照射をして光漏れを防止し、コントラスト比を向上させて高画質を具現することで、製品の信頼性を向上させるという効果を奏する。
また、本発明はラビングを行った配向膜に光照射時に非偏光された光を照射することができ、別途の偏光装置なしに高画質を具現できるため、工程が簡単で、製造コストが低減できる効果が得られる。
以下、添付する図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図５は、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置用のアレイ基板を概略的に示す平面図である。
本発明に係る横電界方式の液晶表示装置用のアレイ基板４１０は、図５に示されるように、所定間隔離隔されて平行に一方向に構成された複数のゲート配線４１２と、前記ゲート配線４１２に近接して平行に一方向に構成された共通配線４１６と、前記２つの配線と交差し、特にゲート配線４１２とは画素領域Ｐを画定するデータ配線４２４とを含んで構成される。
前記ゲート配線４１２とデータ配線４２４の交点には、ゲート電極４１４と半導体層(図６の４２７参照)とソース電極４２６及びドレイン電極４２８を含む薄膜トランジスタＴが構成され、前記ソース電極４２６は前記データ配線４２４と接続され、前記ゲート電極４１４は前記ゲート配線４１２と接続される。
前記画素領域Ｐの上部には、前記ドレイン電極４２８と接続される画素電極４３０と、前記画素電極４３０と平行に構成されて前記共通配線４１６と接続される共通電極４１７が構成される。
前記画素電極４３０は、前記ドレイン電極４２８から延びてデータ配線４２４と平行に形成され、互いに所定間隔離隔された複数の垂直部４３０ｂと、前記共通配線４１６の上部で垂直部４３０ｂを１つに接続する水平部４３０ａで構成される。
前記共通電極４１７は、前記共通配線４１６から下に垂直に延び、前記画素電極４３０の垂直部４３０ｂと平行に交互に構成される複数の垂直部４１７ｂと、前記各垂直部４１７ｂを１つに接続する水平部４１７ａで構成される。
この時、前記画素電極４３０の水平部４３０ａは、共通配線４１６の水平部４１７ａ上の一部にゲート絶縁膜(図６の４１９参照)を挟んで形成されており、前記共通配線４１６と共にストレージキャパシタＣを構成する。
ここで、前記データ配線４２４、画素電極４３０、共通電極４１７は、その曲がる回数が１つ以上のジグザグ構造で形成されることも可能である。
このように構成される横電界方式の液晶表示装置の製造方法を説明すれば、以下の通りである。
図６Ａ乃至図６Ｅは、本発明に係る一実施の形態であって、横電界方式の液晶表示装置の製造工程を順に示す工程フローチャートである。
図６Ａに示すように、アレイ基板４１０上に信号遅延の防止のために低い比抵抗を有する低抵抗金属を蒸着した後、フォトリソグラフィ方法によりパターニングして、ゲート配線(図５の４１２参照)及び前記ゲート配線４１２から分岐される薄膜トランジスタのゲート電極４１４を形成する。
前記低抵抗金属としては、銅(Ｃｕ)、アルミニウム(Ａｌ)、アルミニウム合金(ＡｌＮｄ)、モリブデン(Ｍｏ)、クロム(Ｃｒ)、チタニウム(Ｔｉ)、タンタル(Ｔａ)、モリブデン-タングステン(ＭｏＷ)などを用いる。
前記ゲート配線４１２及びゲート電極４１４を形成する時、前記ゲート配線４１２と平行な共通配線(図５の４１６参照)及び前記共通配線４１６から分岐される複数の共通電極４１７を同時に形成する。
続いて、前記ゲート配線４１２を含む全面にシリコン窒化物(ＳｉＮｘ)またはシリコン酸化物(ＳｉＯｘ)などの無機絶縁物質をＰＥＣＶＤ(Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)方法などにより蒸着してゲート絶縁膜４１９を形成する。
そして、前記ゲート絶縁膜４１９の上に非晶質シリコンなどの物質を蒸着し、選択的に除去して前記ゲート電極４１４上部のゲート絶縁膜４１９の上にアイランド状に半導体層４２７を形成する。
この時、図示しないが、前記非晶質シリコンに不純物イオンを注入したオームコンタクト層をさらに形成してパターニングすることができる。
そして、図６Ｂに示すように、前記ゲート絶縁膜４１９上部の全面にＣｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、ＭｏＷ、Ａｌ合金などの金属を蒸着した後、フォトリソグラフィ技術によりパターニングしてエッチングする。このような工程を通して、前記ゲート配線４１２と垂直方向に交差して画素領域を画定するデータ配線４２４を形成し、前記データ配線４２４と同時に前記半導体層４２７の両端にそれぞれ配置されるソース電極及びドレイン電極４２６、４２８を形成する。
そして、前記データ配線４２４を含むアレイ基板４１０の全面にシリコン窒化膜または有機絶縁膜であるＢＣＢ(ベンゾシクロブテン)を塗布して保護膜４３８を形成し、前記ドレイン電極４２８にコンタクトホール(図示せず)を形成する。
そして、全面に透明導電物質であるＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ)またはＩＺＯ(Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ)を用いて透明導電膜を蒸着し、パターニングして前記ドレイン電極４２８と接続され、前記データ配線４２４と平行でありながら、前記共通電極４１７の間に位置して前記共通電極４１７と互いに交互に複数の画素電極４３０を形成する。
ここで、前記画素電極４３０を金属物質で形成する場合、図示しないが、前記保護膜４３８を形成する前に前記データ配線４２４と同一物質で前記データ配線４２４と同時に形成することもできる。
図６Ｃに示すように、前記画素電極４３０を含む全面に配向膜物質を形成するが、耐熱性や、液晶との親和性が優れているポリイミド樹脂を基板上に印刷し、乾燥させて第１配向膜４８１を形成し、ラビング工程を用いて１次配向処理を行う。
前記配向膜物質として、ポリイミド樹脂の他にもＵＶ照射時に選択的に切断される結合を有する高分子を含むポリアミド酸(ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ)、ポリエチレンイミン(ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ)、ポリビニルアルコール(ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌｅ)、ポリアミド(ｐｏｌｙａｍｉｄｅ)、ポリエチレン(ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)、ポリスチレン(ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ)、ポリフェニレンフタルアミド(ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ)、ポリエステル(ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ)、ポリウレタン(ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ)、ポリメチルメタクリルレート(ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ)などがある。
そして、図６Ｄに示すように、前記１次配向処理が行われた第１配向膜３８１に光照射またはイオンビーム照射を行って２次配向処理をする。
より具体的に説明すれば、前記１次配向処理はポリイミドからなる前記第１配向膜４８１上にベルネット、レーヨン、ナイロンなどを巻回したラビング布４３３を用いて前記第１配向膜４８１を一定方向に擦ることによって配向方向を形成させるラビング方法である。
そして、前記のようにラビングされた第１配向膜４８１に光照射またはイオンビーム照射を用いて２次配向処理をする。
前記光は、線偏光、部分偏光、または非偏光された光を用いることができる。
前記光の波長は、２００ｎｍ〜４００ｎｍ範囲の光を用い、光照射エネルギーは０.０１〜１０Ｊ以下程度にする。
そして、前記光を照射する方法は、傾斜照射または垂直照射の方法を用いることができる。
また、前記イオンビームに用いられるイオンは、アルゴンイオンにする。
そして、前記イオンビームを照射する装置または光を照射する装置は、基板の全面にイオンまたは光を照射する全面照射装置や、基板をスキャンして照射するスキャンタイプの装置がある。
一方、１次配向処理はイオンビーム照射または光照射を用いて行い、前記１次配向処理の後に２次配向処理であるラビング工程を行って配向処理することができる。
また、前記１次配向処理と２次配向処理を同時に行うこともできる。
この時、好ましくは、前記ラビング方向と光の配向方向とは、一致することが配向の改善効果を極大化することができる。
このように、１次配向処理を行った第１配向膜４８１に光照射またはイオンビーム照射といった２次配向処理をすれば、電極部周辺の段差部で配向が均一になる。
その後、図６Ｅに示すように、カラーフィルタ基板４７０上に液晶を制御できない部分に、ゲート配線、データ配線、薄膜トランジスタ部分における光漏れを防止するために、クロム(Ｃｒ)、クロム酸化物(ＣｒＯｘ)などのような反射率の高い金属またはブラック樹脂を用いてブラックマトリックス４７３を形成する。
その後、前記ブラックマトリックス４７３の間に電着法、顔料分散法、塗布法などを用いて色を具現するための赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)のカラーフィルタ層４７５を形成し、図示しないが、前記カラーフィルタ層３７５を保護するためにカラーフィルタ層４７５を含む全面にオーバコート層４７９を形成することもできる。
次に、前記オーバコート層４７９上部に液晶との親和性に優れ、感光特性を有するポリイミド物質を印刷して第２配向膜４７７を形成し、前記第１配向膜４８１と互いに垂直な方向に配向方向を形成し、上述した第１配向膜４８１の配向処理方法と同様、ラビング工程である１次配向処理と光照射またはイオンビーム照射方法である２次配向処理とを通して、前記第２配向膜４７７を形成する。
続いて、前記アレイ基板４１０またはカラーフィルタ基板４７０にカラムスペーサ(図示せず)を形成した後、前記アレイ基板４１０またはカラーフィルタ４７０基板の表示領域に液晶注入方式または液晶滴下方式により液晶層４８８を形成し、前記アレイ基板４１０またはカラーフィルタ基板４７０の縁にシール材を形成して前記アレイ基板４１０、カラーフィルタ基板４７０を真空状態で合着する。
図７Ａ及び７Ｂは、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置における電極部の液晶配向を概略的に示す平面図である。
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置において基板５００上に段差が形成される電極上に配向処理された配向膜が形成されている。
この時、前記電極の段差は、０.１μｍ以上である場合にする。
これは前記電極の段差が０.１μｍ以上の場合、配向膜をラビング処理すれば、前記電極の段差部で配向が均一にならないためである。
この時、図７Ａに示すように、前記基板５００上に形成されている配向膜は１次配向処理されて形成される。
前記１次配向処理は、ポリイミドのような配向物質からなる前記配向膜上にベルネット、レーヨン、ナイロンなどを巻回したラビング布を用いて前記配向膜３８１を一定方向に擦ることによって配向方向を形成させるラビング方法である。この時、基板上に段差が１μｍ以上の電極５３０部の周辺Ｂをラビングすれば、前記段差部によりラビング布が配向膜に接触しないため、配向されなかったり、ラビング布が段差を通過することに伴うラビング布の乱れにより配向整列度が不均一になったりすることもある。
したがって、図７Ｂに示すように、基板５００上に１次配向処理された配向膜に光照射またはイオンビーム照射を用いて２次配向処理を行う。
このように、１次配向処理を行った配向膜に光照射またはイオンビーム照射といった２次配向処理をすれば、電極５３０部の周辺Ｂの段差部で配向が均一になる。
一方、１次配向処理はイオンビーム照射または光照射を用いて行い、前記１次配向処理の後に２次配向処理であるラビング工程を行って配向処理をすることができる。
また、前記１次配向処理と２次配向処理を同時に行うこともできる。
この時、好ましくは、前記ラビング方向と光の配向方向とは、一致することが配向の改善効果を極大化することができる。
しかし、基板段差が１μｍ未満であっても、１、２次配向処理をすることで電極部周辺の段差における配向不良を改善できる。
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置の一部におけるブラック輝度を示す図である。
図８Ａは、基板上の配向膜に１次配向処理としてラビングのみを行った場合を示す図であり、図８Ｂは１次配向処理された配向膜に２次配向処理として光照射またはイオンビーム照射を行った場合を示す図である。
ここで、配向膜が形成された電極部で段差が約０.２μｍである場合、段差部周辺の配向が改善されることを示す図である。
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、ラビングのみを行った場合には電極部段差周辺の配向がなされいため光漏れが発生し、ラビングと光照射を共に行った場合には段差部周辺の配向が改善されて光漏れが殆ど発生していないことが分かる。
図９Ａ及び図９Ｂは、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置におけるテーパ周辺の液晶配向を概略的に示す断面図である。
横電界方式の液晶表示装置において、配線のプロファイルを向上させるために、電極部または配線部の側壁がテーパ角(θ)を有するように形成させる。
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置において、基板７００上にテーパが形成される電極または配線上に配向処理された配向膜が形成されている。
この時、前記電極または配線のテーパ角(θ)は５０度以上である場合にする。
これは、前記電極または配線のテーパ角が５０度以上の場合に配向膜をラビング処理すれば、前記電極または配線の周辺で液晶７９０の配向が均一にならないためである。
この時、図９Ａに示すように、前記基板７００上に形成されている配向膜７５１は１次配向処理されて形成される。
前記１次配向処理は、ポリイミドのような配向物質からなる前記配向膜７５１上にベルネット、レーヨン、ナイロンなどを巻回したラビング布を用いて前記配向膜７５１を一定方向に擦ることによって配向方向を形成させるラビング方法である。
この時、基板７００上にテーパされた電極７３０または配線部周辺をラビングすれば、前記段差部によりラビング布が配向膜７５１に接触しないため、配向されなかったり、ラビング布が段差を通過することに伴うラビング布の乱れにより配向整列度が不均一になったりすることもある。
したがって、図９Ｂに示すように、基板７００上に１次配向処理された配向膜７５１の部分または全面に光照射またはイオンビーム照射を用いて２次配向処理を行う。
このように、１次配向処理を行った配向膜７５１に光照射またはイオンビーム照射といった２次配向処理をすれば、前記電極７３０または配線部のテーパ角(θ)が５０度以上である領域でも液晶７９０の配向が均一になる。
一方、１次配向処理はイオンビーム照射または光照射を用いて行い、前記１次配向処理の後に２次配向処理であるラビング工程を行って配向処理をすることができる。
また、前記１次配向処理と２次配向処理を同時に行うこともできる。
この時、好ましくは、前記ラビング方向と光の配向方向とは、一致することが配向の改善効果を極大化することができる。
しかし、前記電極７３０または配線部の側壁テーパ角(θ)が５０度未満であっても、１、２次配向処理をすることで、電極７３０部の周辺の配向不良を改善できる。
以上、上述したように、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置は、印刷方法を用いて簡単なパターニング工程により製作することができ、本発明に係る横電界方式の液晶表示装置及びその製造方法は本実施の形態に限られるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変更して実施することが可能である。
従来の横電界方式の液晶表示装置の断面図である。 従来の横電界方式の液晶表示装置におけるオフ、オン状態の動作をそれぞれ示す断面図である。 従来の横電界方式の液晶表示装置におけるオフ、オン状態の動作をそれぞれ示す断面図である。 従来の横電界方式の液晶表示装置の製造方法を具体的に示すフローチャートである。 従来の横電界方式の液晶表示装置における段差部の液晶配向を示す断面図である。 従来の横電界方式の液晶表示装置における段差部の液晶配向を示す平面図である。 本発明に係る横電界方式の液晶表示装置用のアレイ基板を概略的に示す平面図である。 本発明に係る一実施の形態であって、横電界方式の液晶表示装置の製造工程を順に示す工程フローチャートである。 本発明に係る一実施の形態であって、横電界方式の液晶表示装置の製造工程を順に示す工程フローチャートである。 本発明に係る一実施の形態であって、横電界方式の液晶表示装置の製造工程を順に示す工程フローチャートである。 本発明に係る一実施の形態であって、横電界方式の液晶表示装置の製造工程を順に示す工程フローチャートである。 本発明に係る一実施の形態であって、横電界方式の液晶表示装置の製造工程を順に示す工程フローチャートである。 本発明に係る横電界方式の液晶表示装置における電極部の液晶配向を概略的に示す平面図である。 本発明に係る横電界方式の液晶表示装置における電極部の液晶配向を概略的に示す平面図である。 本発明に係る横電界方式の液晶表示装置において、基板上の配向膜に１次配向処理としてラビングのみを行った場合を示す図である。 本発明に係る横電界方式の液晶表示装置において、１次配向処理された配向膜に２次配向処理として光照射またはイオンビーム照射を行った場合を示す図である。 本発明に係る横電界方式の液晶表示装置におけるテーパ周辺の液晶配向を概略的に示す断面図である。 本発明に係る横電界方式の液晶表示装置におけるテーパ周辺の液晶配向を概略的に示す断面図である。

Claims (26)

  1. 第１基板及び第２基板と、
    前記第１基板上に互いに縦横に交差されて画素領域を画定するゲート配線及びデータ配線と、
    前記ゲート配線及びデータ配線の交差領域に形成されている薄膜トランジスタと、
    前記画素領域に所定間隔離隔して交互に形成されている画素電極及び共通電極と、
    前記ゲート配線、データ配線、画素電極及び共通電極のうちの少なくとも何れかの段差は０.１μｍ以上であり、前記基板の全面に塗布されて１次配向処理され、少なくとも前記段差の上には２次配向処理された配向膜と、
    前記第１、２基板の間に形成されている液晶層と
    を備えた横電界方式の液晶表示装置。
  2. 前記薄膜トランジスタは、前記ゲート配線から突出したゲート電極と、前記ゲート電極の上にゲート絶縁膜を挟んで形成されている半導体層と、前記半導体層上に形成されているソース及びドレイン電極と
    を有することを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  3. 前記配向膜は、ポリイミド、ポリアミド酸、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリフェニレンフタルアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリメチルメタクリルレートの中から選択された物質で形成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  4. 前記１、２次配向処理において、少なくとも１つは、ラビング配向方法により処理される
    ことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  5. 前記１、２次配向処理のうちの１つは、光配向、イオンビーム配向、プラズマビーム配向、電子ビーム配向の中から選択されて処理される
    ことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  6. 前記光配向は、線偏光、部分偏光、非偏光された光のうちの何れかを用いて処理される
    ことを特徴とする請求項５に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  7. 第１基板上に水平方向に互いに所定間隔離隔してゲート配線と共通配線を形成するステップと、
    前記ゲート配線と垂直な方向にデータ配線を形成するステップと、
    前記データ配線に平行な複数の共通電極を形成し、前記共通電極と互いに交差する画素電極を形成するステップと、
    前記画素電極を含む第１基板上に第１配向膜を形成するステップと、
    前記第１配向膜をラビング工程を用いて１次配向処理するステップと、
    前記ラビングされた第１配向膜に所定量のエネルギーを有するビームが照射して前記ゲート配線、データ配線、共通電極及び画素電極のうちの少なくとも１つの段差が０.１μｍ以上である段差部に２次配向処理するステップと、
    前記第１基板に対向する第２基板上にカラーフィルタ層及びブラックマトリックスを形成するステップと、
    前記第１基板と第２基板との間に液晶層を形成するステップと
    を含んでなることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  8. 前記第１基板と第２基板との間に液晶層を形成する前に、
    前記第２基板上に第２配向膜を形成するステップと、
    前記第２配向膜をラビング工程を用いて１次配向処理するステップと、
    前記ラビングされた第１配向膜の全面に所定量のエネルギーを有するビームを照射して２次配向処理するステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  9. 前記２次配向処理されるステップにおいて、
    前記所定量のエネルギーを有するビームは、線偏光、部分偏光、非偏光された光のうちの何れかであることを特徴とする請求項７に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  10. 前記光は、２００ｎｍ〜４００ｎｍ波長帯域の光であることを特徴とする請求項９に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  11. 前記２次配向処理するステップにおいて、
    前記所定量のエネルギーを有するビームは、イオンビーム、プラズマビーム、電子ビームのうちの何れかであることを特徴とする請求項７に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  12. 前記所定量のエネルギーは、０.０１〜１０Ｊから選択されることを特徴とする請求項７に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  13. 前記２次配向処理するステップにおいて、
    前記ラビングされた第１配向膜の全面に所定量のエネルギーを有するビームが照射されることを特徴とする請求項７に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  14. 第１基板及び第２基板と、
    前記第１基板上に互いに縦横に交差されて画素領域を画定するゲート配線及びデータ配線と、
    前記ゲート配線及びデータ配線の交差領域に形成されている薄膜トランジスタと、
    前記画素領域で所定間隔離隔して交互に形成されている画素電極及び共通電極と、
    前記ラビングされた第１配向膜に所定量のエネルギーを有するビームが照射されて少なくとも何れかが、テーパ角が５０度以上の前記ゲート配線、データ配線、共通電極及び画素電極の周辺に２次配向処理される配向膜と、
    前記第１基板と第２基板との間に形成されている液晶層と
    を含んで構成されることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置。
  15. 前記薄膜トランジスタは、前記ゲート配線から突出したゲート電極と、前記ゲート電極の上にゲート絶縁膜を挟んで形成されている半導体層と、前記半導体層上に形成されているソース及びドレイン電極と
    を含んでなることを特徴とする請求項１４に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  16. 前記配向膜は、ポリイミド、ポリアミド酸、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリフェニレンフタルアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリメチルメタクリルレートの中から選択された物質で形成されることを特徴とする請求項１４に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  17. 前記１、２次配向処理において少なくとも１つは、ラビング配向方法により処理されることを特徴とする請求項１４に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  18. 前記１、２次配向処理のうちの１つは、光配向、イオンビーム配向、プラズマビーム配向、電子ビーム配向の中から選択された何れか１つにより処理されることを特徴とする請求項１４に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  19. 前記光配向は、線偏光、部分偏光、非偏光された光のうちの何れかを用いることを特徴とする請求項１８に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  20. 第１基板上に水平方向に互いに所定間隔離隔してゲート配線と共通配線を形成するステップと、
    前記ゲート配線と垂直な方向にデータ配線を形成するステップと、
    前記データ配線に平行な複数の共通電極を形成し、前記共通電極と交互に交差する画素電極を形成するステップと、
    前記画素電極を含む第１基板上に第１配向膜を形成するステップと、
    前記第１配向膜はラビング工程を用いて全面に１次配向処理されるステップと、
    前記ラビングされた第１配向膜に所定量のエネルギーを有するビームが照射されて少なくとも何れかはテーパ角が５０度以上の前記ゲート配線、データ配線、共通電極及び画素電極の周辺に２次配向処理されるステップと、
    前記第１基板に対向する第２基板上にカラーフィルタ層及びブラックマトリックスを形成するステップと、
    前記第１基板と第２基板との間に液晶層を形成するステップと
    を含んでなることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  21. 前記第１基板と第２基板との間に液晶層を形成するステップの前に、
    前記第２基板上に第２配向膜を形成するステップと、
    前記第２配向膜はラビング工程を用いて１次配向処理されるステップと、
    前記ラビングされた第１配向膜の全面に所定量のエネルギーを有するビームが照射されて２次配向処理されるステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  22. 前記２次配向処理されるステップにおいて、
    前記所定量のエネルギーを有するビームは、線偏光、部分偏光、非偏光された光のうちの何れかであることを特徴とする請求項２０に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  23. 前記光は、２００ｎｍ〜４００ｎｍ波長帯域の光であることを特徴とする請求項２０に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  24. 前記２次配向処理されるステップにおいて、
    前記所定量のエネルギーを有するビームは、イオンビーム、プラズマビーム、電子ビームのうちの何れかであることを特徴とする請求項２０に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  25. 前記所定量のエネルギーは、０.０１〜１０Ｊから選択されることを特徴とする請求項２０に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
  26. 前記２次配向処理されるステップにおいて、
    前記ラビングされた第１配向膜の全面に所定量のエネルギーを有するビームが照射されることを特徴とする請求項２０に記載の横電界方式の液晶表示装置の製造方法。
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