JP2010044366A - 液晶表示装置及びこれの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置及びこれの製造方法を提供すること。
【解決手段】液晶表示装置は、第１基板、画素電極、第２基板、共通電極、及び配向膜を含み、第１基板は複数の画素領域が定義され、薄膜トランジスタを含み、画素電極は薄膜トランジスタの上に形成され、第２基板は第１基板に対応しており、共通電極は第２基板上に形成され、配向膜は画素電極と共通電極のうち、少なくとも１つの上に形成された絶縁層と光配向膜を含み、これによって、光配向膜を薄く形成することができるため、ＤＣ成分の蓄積を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置及びこれの製造方法に関する。

一般的に液晶表示装置は液晶分子の光学的異方性と分極性質を利用する。即ち、細くて長い分子構造を有する液晶に人為的に電圧を印加すれば、液晶分子の配列を変化させることができ、その結果、液晶を通過する光量を制御することができる。液晶表示装置は、このような液晶の光学的異方性によって、偏光された光を任意に変調することによって所望の画像情報を表示することができる。

液晶表示装置の表示パネルは、２つの基板との間に液晶を注入して形成されるが、表示装置としての機能を遂行するためには液晶分子を配向が均一に制御されなければならない。一般的に、液晶を均一に制御するために液晶を配向させることのできる配向膜が形成される。

最近、配向膜に形成される先傾斜（Ｐｒｅ−ｔｉｌｔ）を調節してマルチドメイン（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ）を具現して広視野角を改善する技術が開発されている。さらに、配向膜による先傾斜角度を制御するための光配向モードが適用される。この光配向モードでは、偏光された紫外線を配向膜に照射することによって、光重合反応して液晶配列を制御する光反応器が配向膜中に形成される。光配向モードによって形成された配向膜は、両極性（ｄｉｐｏｌｅ）を有する光反応器によってＤＣ成分を蓄積する特性を有する。これによって、残留性ＤＣ成分による残像が発生するという問題点を包含している。

これに、本発明の技術的課題はこのような問題点を解決するためのもので、本発明の目的は表示品質を向上させるための液晶表示装置の提供にある。

本発明の他の目的は前記液晶表示装置の製造方法の提供にある。

前述の本発明の目的を実現するための一実施例による液晶表示装置は、第１基板、画素電極、第２基板、共通電極、及び配向膜を含む。第１基板は複数の画素領域が定義され、薄膜トランジスタを含む。画素電極は薄膜トランジスタ上に形成される。第２基板は第１基板に対向して形成されている。共通電極は第２基板上に形成されている。配向膜は画素電極と共通電極のうち、少なくともいずれか一方の上に形成された絶縁層と光配向層を含む。

前述の本発明の目的を実現するための他の実施例による液晶表示装置は、第１基板、第２基板、及び液晶層を含む。第１基板は薄膜トランジスタと電気的に接続されて画素領域に配置された画素電極と、画素電極上に配置され、絶縁層及び絶縁層より薄い厚さを有する光配向層からなる第１配向膜を含む。第２基板は画素電極と対向する共通電極と、共通電極上に配置され、絶縁層及び絶縁層より薄い厚さを有する光配向層からなる第２配向膜を含む。液晶層は第１及び第２基板との間に配置されて、第１及び第２配向膜によって配列方向が制御される。

前述の本発明の他の目的を実現するための一実施例による液晶表示装置の製造方法は、複数の画素領域が定義され、薄膜トランジスタと薄膜トランジスタ上に形成された画素電極を含む第１基板を製造する。第１基板の画素電極と対向する共通電極を含む第２基板を製造する。画素電極と共通電極のうち、少なくとも１つの上に絶縁層と光配向層を含む配向膜を形成する。

このような液晶表示装置及びこれの製造方法によれば、光配向膜の厚さを薄く形成することにより、ＤＣ成分の蓄積を防ぐことができる。これによって、ＤＣ成分の蓄積による残像を防いで表示品質を向上させることができる。

本発明の実施例１による液晶表示装置用基板の断面図である。 図１に示した液晶表示装置用基板の製造方法を説明する断面図である。 図１に示した液晶表示装置用基板の製造方法を説明する断面図である。 図１に示した液晶表示装置用基板の製造方法を説明する断面図である。 図１に示した液晶表示装置用基板の製造方法を説明する断面図である。 本発明の実施例２による液晶表示装置の平面図である。 図６のＩ-Ｉ’線に沿って切断した断面図である。 図７の第１基板の製造方法を説明するための断面図である。 図７の第１基板の製造方法を説明するための断面図である。 図７の第１基板の製造方法を説明するための断面図である。 図７の第１基板の製造方法を説明するための断面図である。 図７の第１基板の製造方法を説明するための断面図である。 図７の第２基板の製造方法を説明するための断面図である。 図７の第２基板の製造方法を説明するための断面図である。 図７の第２基板の製造方法を説明するための断面図である。 図７に示した液晶表示装置に対する等価回路図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の表示装置の望ましい実施例をより詳しく説明する。本発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるため、特定実施例を図面に例示し、本明細書に詳しく説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に対して限定しようとすることではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、ないしは代替物を含むことと理解されるべきである。各図面を説明しながら類似する参照符号を、類似する構成要素に対して使用した。添付図面において、構造物のサイズは本発明の明確性に基づくために実際より拡大して示した。第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明するにあたって使用することができるが、各構成要素は使用される用語によって限定されるものではない。各用語は１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的で使用されるものであって、例えば、明細書中おいて、第１構成要素を第２構成要素に置き換えることも可能であり、同様に第２構成要素を第１構成要素とすることもできる。単数表現は文脈上、明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現を含む。

本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとすることであって、１つまたはそれ以上の別の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないことと理解されるべきである。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする場合、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合のみでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。反対に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるとする場合、これは他の部分の「すぐ下に」ある場合のみでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。

図１は、本発明の実施例１による液晶表示装置用基板の断面図である。

図１に示すように、液晶表示装置用基板は、絶縁基板１０１、電極１１０、及び配向膜１５０を含む。

電極１１０は絶縁基板１０１上に配置され、透明導電性物質または金属物質からなる。

配向膜１５０は電極１１０上に配置され、絶縁層１３０及び光配向層１４０を含む。絶縁層１３０は電極１１０上に直接接触して配置され、光配向層１４０は絶縁層１３０の上に直接接触して配置される。光配向層１４０は絶縁層１３０上に形成されたベース層１４１とベース層１４１上に光配向された光反応器１４３を含む。光反応器１４３は紫外線の照射方向によって傾いてベース層１４１から突出される。従って、紫外線の照射方向を制御してマルチドメイン（Ａ１、Ａ２）を具現することができる。

絶縁層１３０は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）または窒化シリコン（ＳｉＮｘ）によって形成される。絶縁層１３０を酸化シリコン（ＳｉＯｘ）または窒化シリコン（ＳｉＮｘ）で形成した場合、絶縁層１３０は下部膜から発生するガス抜け（ｏｕｔｇａｓｓｉｎｇ）を防ぐ能力が増加して液晶層の不純物濃度を減少させて線残像及び面残像の発生を減らすことができる。

光配向層１４０は高分子物質からなり、高分子物質の例としてはポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリアミド酸（Ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）、ポリノルボルネンフェニルマレイミド（Ｐｏｌｙｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ ｐｈｅｎｙｌ ｍａｌｅｉｍｉｄｅ）共重合体、ポリビニルケイ皮酸エステル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｉｎｎａｍａｔｅ）、ポリアゾベンゼン（Ｐｏｌｙａｚｏｂｅｎｚｅｎｅ）、ポリエチレンイミン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｌｅｎｅ）、ポリフェニレンフタルアミド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ）、ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）などを挙げることができる。

配向膜１５０は第１厚さＤを有し、光配向層１４０は第２厚さｄを有し、絶縁層１３０は第３厚さＤ−ｄを有する。ここで、第２厚さｄは第３厚さＤ−ｄより薄い。

単一膜構造を有する配向膜の厚さは約８００Å程度が使用され、これによって二重膜構造を有する配向膜１５０の厚さは約５００Å〜２０００Åであり得る。また、光配向層１４０と絶縁層１３０の厚さの比率は単一膜構造を有する配向膜の抵抗値及びキャパシタンス値と類似であるためには約５：９５〜９５：５であり得る。望ましくは、製造工程面においても光配向層１４０と絶縁層１３０の厚さの比率を５０：５０とすることが好ましい。

光配向層１４０の光反応器１４３は、液晶または電極１１０に吸着されるか、或いはそれ自身が両極性（ｄｉｐｏｌｅ）を有することによって、ＤＣ成分を蓄積する特性を有する。これによって、ＤＣ成分の蓄積を防ぐためには光反応器１４３の総量を減らすべきである。

本実施例において、配向膜１５０を絶縁層１３０及び光配向層１４０からなる二重膜構造で形成することによって、光配向層１４０の厚さを薄くすることができる。光配向層１４０の厚さを薄くすることによって光反応器１４３の総量を減らして、ＤＣ成分が蓄積されることを防ぐことができる。これによって、蓄積されたＤＣ成分による残像を防ぐことができる。

図２〜図４は、図１に示した液晶表示装置用基板の製造方法を説明する断面図である。

図１及び図２に示すように、絶縁基板１０１上に電極１１０を形成する。この電極１１０は透明な導電性物質または金属物質によって形成することができる。透明な導電性物質の例としては、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）などを挙げることができる。金属物質の例としては、Ｍｏ、ＭｏＮ、ＭｏＮｂ、Ｍｏ ａｌｌｏｙ、Ｃｕ、Ｃｕ ａｌｌｏｙ、ＣｕＭｏ ａｌｌｏｙ、Ａｌ，Ａｌ ａｌｌｏｙ、Ａｇ，Ａｇ ａｌｌｏｙなどを挙げることができる。

図１及び図３に示すように、電極１１０が形成された絶縁基板１０１上に絶縁層１３０を形成する。絶縁層１３０は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）または窒化シリコン（ＳｉＮｘ）により形成することができる。絶縁層１３０は既設定された配向膜１５０の厚さＤに対して光配向層１４０の厚さが考慮された厚さを有する。絶縁層１３０の厚さは、配向膜１５０の厚さをＤ、光配向層１４０の厚さをｄとする場合に、配向膜１５０の厚さＤから光配向層１４０の厚さｄを除いた厚さＤ−ｄで形成される。

例えば、配向膜１５０の総厚さが９００Åである場合、絶縁層１３０を８００Åの厚さに形成し、光反応器１４３を形成することができる程度に薄い厚さ、例えば、１００Åの厚さで光配向層１４０を形成することができる。また、絶縁層１３０が７００Å、６００Å、及び５００Åの厚さに各々形成される場合、光配向層１４０はそれぞれ２００Å、３００Å、及び４００Åの厚さで形成することができる。

光配向層１４０を薄く形成することによって、光配向層１４０のキャパシタンスは増加して抵抗は減少する。光配向層１４０の増加したキャパシタンスと減少した抵抗は、絶縁層１３０で補償することができる。即ち、９００Åの厚さを有する二重膜構造の配向膜１５０のキャパシタンス及び抵抗を、９００Åの厚さを有する単一膜構造の光配向層のキャパシタンス及び抵抗と実質的に同一にすることができる。

図１及び図４に示すように、絶縁層１３０及び光配向層１４０からなる二重膜構造の配向膜１５０が形成された絶縁基板１０１上にマスク１０を配置する。

マスク１０を利用して配向膜１５０に紫外線を照射する。紫外線は偏光紫外線であることが望ましい。偏光紫外線を照射すれば、光配向層１４０は光重合反応して光反応器１４３が形成される。光重合反応した光配向層１４０は、ベース層１４１及びベース層１４１の上面に光反応器１４３が形成される。光反応器１４３は紫外線の照射方向に従って形成方向を有する。

例えば、配向膜１５０を第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２に分割しようとする場合、第２領域Ａ２をマスク１０で覆った後、配向膜１５０に第１方向の紫外線を照射する。マスク１０で覆われずに露出した第１領域Ａ１の光配向層１４０は、紫外線と光重合反応して第１光反応器１４３ａが形成される。第１光反応器１４３ａは第１領域Ａ１に照射された紫外線の第１方向に傾く。即ち、第１光反応器１４３ａはベース層１４１から第１方向に突出するように形成される。

次に、図５に示すように、マスク１０で第１領域Ａ１を覆った後、配向膜１５０に第１方向と異なる第２方向に紫外線を照射する。マスク１０によって覆われずに露出した第２領域Ａ２の光配向層１４０は、紫外線と光重合反応して第２光反応器１４３ｂが形成される。第２光反応器１４３ｂは第２領域Ａ２に照射された紫外線の第２方向に傾く。即ち、第２光反応器１４３ｂはベース層１４１から第２方向に突出するように形成される。以上において、配向膜１５０を２つの領域に分割する場合を例として説明したが、同一または類似する方法で２つ以上の領域に分割できることは明らかである。このような方式で、配向膜１５０は、互いに異なる方向性を有する光反応器に対応してマルチドメインを具現することができる。結果的に配向膜１５０上に配置される液晶が配列される場合、光反応器の形成方向に対応して液晶を配列することによって、広視野角を向上させることができる。

図６は、本発明の実施例２による液晶表示装置の平面図である。図７は、図６のＩ-Ｉ’線に沿って切断された断面図である。

図６及び図７に示すように、液晶表示装置は第１基板３００、第２基板４００、及び液晶層５００を含む。

第１基板３００は、第１絶縁基板３０１、アレイ層ＡＬ、有機膜３６０、画素電極３７０、及び第１配向膜ＰＩ１を含む。画素電極３７０は互いに離間した第１サブ画素電極３７１及び第２サブ画素電極３７２で構成される。

第１絶縁基板３０１は、透明な材質で、例えば、透明ガラスからなり、液晶表示装置に採用されるため、複数の画素に対応する複数の画素領域が定義される。

アレイ層ＡＬは第１絶縁基板３０１上に配置される。アレイ層ＡＬはＸ方向に延長されたゲート配線ＧＬと、Ｙ方向に延長されたデータ配線（ＤＬ１、ＤＬ２）、第１薄膜トランジスタＴＲ１及び第２薄膜トランジスタＴＲ２を含む。第１薄膜トランジスタはゲート配線ＧＬ及び第１データ配線ＤＬ１に接続される。第２薄膜トランジスタＴＲ２はゲート配線ＧＬと第２データ配線ＤＬ２に接続される。

例えば、第１薄膜トランジスタＴＲ１はゲート配線ＧＬと電気的に接続されたゲート電極３４１、第１データ配線ＤＬ１と電気的に接続されたソース電極、及び第１サブ画素電極３７１と電気的に接続されたドレイン電極３４３を含む。第１薄膜トランジスタＴＲ１は第１ゲート電極３１１上に配置され、不純物がドーピングされた活性層３３１と抵抗性接触層３３２からなる半導体層３３０をさらに含む。半導体層３３０上にはソース電極３４１及びドレイン電極３４３が互いに離間して配置される。

第２薄膜トランジスタＴＲ２も第１薄膜トランジスタＴＲ１と同一の構成要素を有し、第２サブ画素電極３７２と電気的に接続される。

アレイ層ＡＬは、ゲート絶縁層１２０及び保護絶縁層３５０をさらに含む。ゲート絶縁層１２０はゲート配線と接続されたゲート電極３１１を覆うように形成される。保護絶縁層３５０は、データ配線と接続されたソース電極３４１及びソース電極３４１と離間したドレイン電極３４３を覆うように形成される。

有機膜３６０は、アレイ層ＡＬ上に形成される。有機膜３６０は、アレイ層ＡＬが形成された第１絶縁基板１０１の上面を平坦にする。有機膜３６０はアレイ層ＡＬと画素電極３７０との間に厚膜として形成される保護膜である。この有機膜３６０によりアレイ層ＡＬに含まれた配線と画素電極３７０間のキャパシタンスを減らすことができる。これによって、画素電極３７０を配線と重畳するように形成して開口率を向上させることができる。

前記画素電極３７０は、例えば、透明な導電性物質に形成される。第１絶縁基板３０１に定義された画素領域に対応して形成される。画素電極３７０は有機膜３６０及び保護絶縁層３５０に形成された第１及び第２コンタクトホール（Ｈ１、Ｈ２）を通じて第１薄膜トランジスタＴＲ１及び第２薄膜トランジスタＴＲ２と電気的に接続される。

例えば、第１サブ画素電極３７１は第１薄膜トランジスタＴＲ１と電気的に接続されてハイレベルの画素電圧が印加され、第２サブ画素電極３７２は第２薄膜トランジスタＴＲ２と電気的に接続されてローレベルの画素電圧が印加される。互いに異なるレベル画素電圧が印加された第１及び第２サブ画素電極（３７１，３７２）によって画素領域は２つのドメインに分割される。

第１配向膜ＰＩ１は、画素電極３７０が形成された第１絶縁基板３０１上に配置される。第１配向膜ＰＩ１は、絶縁層３８０及び光配向層３９０で構成される。光配向層３９０は絶縁層３８０の厚さより薄い厚さを有する。光配向層３９０は光重合によって形成された光反応器を有する。光反応器の傾斜によって液晶の配列が制御され、光反応器の傾斜を領域別に相違にしてマルチドメインを具現することができる。

例えば、第１サブ画素電極３７１が形成された領域の光配向層３９０は、互いに異なる形成方向を有する光反応器が形成された第１、第２、第３、及び第４領域（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）に分割することができる。また、第２サブ画素電極３７２が形成された領域の光配向層３９０は互いに異なる形成方向を有する光反応器が形成された第１、第２、第３、及び第４領域（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４）に分割することができる。これによって、画素領域は８個のドメインに分割できる。

第１配向膜ＰＩ１は第１ラビング方向を有する。例えば、第１ラビング方向は図示したように、画素領域に対して左側領域は＋Ｙ方向にラビングし、右側領域は−Ｙ方向にラビングするように構成できる。

第２基板４００は第２絶縁基板４０１、カラーフィルター４１０、共通電極４２０、及び第２配向膜ＰＩ２を含む。

第２絶縁基板４０１は、例えば、透明ガラスからなり、液晶表示装置に採用されるために複数の画素に対応する複数の画素領域が定義される。

カラーフィルター４１０は、画素電極３７０が形成された領域に対応して形成される。ここでは、カラーフィルター４１０を第２絶縁基板４０１上に形成することを例示したが、カラーフィルター４１０を第１基板３００の有機膜３６０に代えて形成することもできる。

共通電極４２０はカラーフィルター４１０上に配置される。共通電極４２０は第２絶縁基板４０１の全体領域をカバーして形成される。共通電極４２０は第１基板３００の画素電極３７０と向い合って液晶コンデンサを定義する。即ち、共通電極４２０には共通電圧Ｖｃｏｍが印加され、画素電極３７０にはデータ電圧Ｖｄａｔａが印加され、各電極間の電位差に基づいて液晶層５００の配列を制御することが可能となる。

第２配向膜ＰＩ２は共通電極４２０上に配置される。第２配向膜ＰＩ２は絶縁層４３０及び光配向層４４０からなる。光配向層４４０は絶縁層４３０の厚さより薄い厚さを有する。光配向層４４０は光重合反応によって形成された光反応器を有する。光反応器の傾斜によって液晶の配列が制御され、光反応器の傾斜を領域別に異なるようにしてマルチドメインを具現できる。

第２配向膜ＰＩ２は第１ラビング方向を有する。例えば、第２ラビング方向は図示したように、画素領域に対して上側領域は−Ｙ方向にラビングされ、下側領域は＋Ｘ方向にラビングされる。

液晶層５００は、第１基板３００の第１配向膜ＰＩ１と第２基板４００の第２配向膜ＰＩ２によって液晶が配列される。液晶層５００は画素電極３７０と共通電極４２０との間に形成された電界によって配列が調節され、調節された液晶が配列を透過する光量によって階調を表示する。

図８〜図１１は、図７の第１基板の製造方法を説明するための断面図である。

図７及び図８に示すように、第１絶縁基板３０１上にアレイ層ＡＬを形成する。

アレイ層ＡＬは先ず、第１絶縁基板３０１上にゲート配線ＧＬ及びゲート電極３１１を含むゲート金属パターンを形成する。ゲート金属パターンは画素電極３７０と重畳してストレージコンデンサを定義するストレージ共通電極をさらに含むように構成できる。

ゲート金属パターンが形成された第１絶縁基板３０１上にゲート絶縁層３２０を形成する。ゲート絶縁層３２０が形成された第１絶縁基板３０１上に半導体層３３０を形成する。例えば、半導体層３３０はゲート電極３１１が形成された領域に対応して形成される。

半導体層３３０が形成された第１絶縁基板１０１上に第１及び第２データ配線（ＤＬ１、ＤＬ２）、ソース電極３４１及びドレイン電極３４３を含むソース金属パターンを形成する。

ソース金属パターンが形成された第１絶縁基板３０１上に保護絶縁層３５０を形成する。

図７及び図９に示すように、保護絶縁層３５０が形成された第１絶縁基板３０１上に厚膜の有機膜３６０を形成する。有機膜３６０はドレイン電極３４３の端部に対応する領域を露出させる開口を含む。開口によって露出された保護絶縁層３５０を除去して第１薄膜トランジスタＴＲ１のドレイン電極３４３を露出させる第１コンタクトホールＨ１及び第２薄膜トランジスタＴＲ２のトレイン電極（図示せず）を露出させる第２コンタクトホールＨ２を形成する。

第１、第２コンタクトホール（Ｈ１、Ｈ２）が形成された第１絶縁基板３０１上に透明導電性物質を利用して第１及び第２サブ画素電極（３７１、３７２）からなる画素電極３７０を形成する。図示したように、第１サブ画素電極３７１は第１コンタクトホールＨ１を通じてドレイン電極３４３と直接接続される。

図７及び図１０に示すように、画素電極３７０が形成された第１絶縁基板３０１上に第１厚さＤの第１配向膜ＰＩ１を形成する。第１配向膜ＰＩ１は絶縁層３８０及び光配向層３９０で構成される。絶縁層３８０は画素電極３７０が形成された第１絶縁基板３０１上にその厚さが第２厚さＤ−ｄとなるように形成される。絶縁層３８０が形成された第１絶縁基板３０１上に、その厚さが第２厚さより薄い第３厚さｄとなるように光配向層３９０が形成される。

例えば、第１配向膜ＰＩ１の総厚さが９００Åである場合、絶縁層３８０を８００Åの厚さに形成し、光配向層３９０をそれよりも薄い厚さ、例えば、１００Åの厚さに形成する。または、絶縁層３８０を７００Å、６００Å、及び５００Åの厚さで形成する場合、光配向層３９０をそれぞれ２００Å、３００Å、及び４００Åの厚さで形成することができる。

本実施例においては、第１配向膜ＰＩ１を前記絶縁層３８０及び光配向層３９０から構成される二重膜構造で形成することで、光配向層３９０の厚さを薄くすることができる。光配向層３９０の厚さを薄くすることで、光重合反応によって形成される光反応器の総量を減らして、ＤＣ成分が蓄積されることを防ぐことができる。これによって、蓄積されたＤＣ成分による残像の発生を防ぐことができる。

光配向層３９０は高分子物質で構成することができ、高分子物質の例としては、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリアミド酸（Ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）、ポリノルボルネンフェニルマレイミド（Ｐｏｌｙｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ ｐｈｅｎｙｌ ｍａｌｅｉｍｉｄｅ）共重合体、ポリビニルケイ皮酸エステル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｉｎｎａｍａｔｅ）、ポリアゾベンゼン（Ｐｏｌｙａｚｏｂｅｎｚｅｎｅ）、ポリエチレンイミン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｌｅｎｅ）、ポリフェニレンフタルアミド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ）、ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）などを挙げることができる。

図７及び図１１に示すように、第１配向膜ＰＩ１を第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２に分割する。例えば、第２領域Ａ２をマスク６００で覆った後、第１配向膜ＰＩ１に第１方向の紫外線を照射する。マスク６００に露出された第１領域Ａ１の光配向層３９０は光重合反応してベース層３９１から第１方向に突出するように第１光反応器３９３ａが形成される。

図７及び図１２に示すように、マスク６００で第１領域Ａ１を覆った後、第１配向膜ＰＩ１に第１方向と異なる第２方向に紫外線を照射する。マスク６００で覆われずに露出された第２領域Ａ２の光配向層３９０は、紫外線と光重合反応してベース層３９１から第２方向に突出するように第２光反応器３９３ｂが形成される。本実施例においては、第１配向膜ＰＩ１を２つの領域に分割する場合を例として説明したが、同一または類似する方法で２つ以上の領域に分割できることは明らかである。

このように、第１配向膜ＰＩ１は二重膜にして光配向層３９０を薄く形成できる。これによってＤＣ成分を蓄積させる主な要因である光反応器の総量を減らしてＤＣ成分の蓄積によって発生する残像を防ぐことができる。

図１３〜図１５は、図７の第２基板の製造方法を説明するための断面図である。

図７及び図１３に示すように、第２絶縁基板４０１上にカラーフィルター４１０を形成する。カラーフィルター４１０が形成された第２絶縁基板４０１上に共通電極４２０を形成する。

図７及び図１４に示すように、共通電極４２０が形成された第２絶縁基板４０１上に第１厚さＤの第２配向膜ＰＩ２を形成する。第２配向膜ＰＩ２は絶縁層４３０および光配向層４４０からなる。絶縁層４３０は、共通電極４２０が形成された第２絶縁基板４０１上にその厚さが第２厚さＤ−ｄとなるように形成される。絶縁層４３０が形成された第２絶縁基板４０１上にその厚さが第２厚さより薄い第３厚さｄとなるように光配向層４４０を形成する。

例えば、第２配向膜ＰＩ２の総厚さが９００Åである場合、絶縁層４３０を８００Åの厚さに形成し、光配向層４４０をそれより薄い厚さ、例えば、１００Åに形成する。また、絶縁層４３０を７００Å、６００Å、及び５００Åの厚さに形成する場合、それぞれ光配向層４４０を２００Å、３００Å、及び４００Åの厚さに形成する。

本実施例においては、第２配向膜ＰＩ２を絶縁層４３０及び光配向膜４４０からなる二重膜構造に形成することによって、光配向層４４０の厚さを薄くすることができる。光配向層４４０の厚さを減らすことで、光重合反応によって形成される光反応器の総量を減らしてＤＣ成分が蓄積されることを防ぐことができる。これによって、蓄積されたＤＣ成分による残像の発生を防ぐことができる。

光配向層４４０は、高分子物質で構成され、高分子物質の例としては、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリアミド酸（Ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）、ポリノルボルネンフェニルマレイミド（Ｐｏｌｙｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ ｐｈｅｎｙｌ ｍａｌｅｉｍｉｄｅ）共重合体、ポリビニルケイ皮酸エステル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｉｎｎａｍａｔｅ）、ポリアゾベンゼン（Ｐｏｌｙａｚｏｂｅｎｚｅｎｅ）、ポリエチレンイミン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｌｅｎｅ）、ポリフェニレンフタルアミド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ）、ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）などを挙げることができる。

図７及び図１５に示すように、第２配向膜ＰＩ２を第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２に分割しようとする場合、第２領域Ａ２をマスク６００で覆った後、第２配向膜ＰＩ２に第１方向の紫外線を照射する。マスク６００に覆われずに露出された第１領域Ａ１を有する光配向層４４０は、紫外線と光重合反応してベース層４４１から第１方向に突出するように第１光反応器４４３ａが形成される。

続いて、マスク６００で第１領域Ａ１を覆った後、第２配向膜ＰＩ２に第１方向と異なる第２方向に紫外線を照射する。マスク６００に覆われずに露出された第２領域Ａ２の光配向層４４０は、紫外線と光重合反応してベース層４４１から第２方向に突出するように第２光反応器４４３ｂが形成される。

このように、第２配向膜ＰＩ２を二重膜に形成することによって、光配向層４４０を薄く形成することができる。これによって、ＤＣ成分を蓄積させる主な要因である光反応器の総量を減らしてＤＣ成分の蓄積によって発生する残像を防ぐことができる。

本発明の実施例による液晶表示装置の製造方法は下記のようである。

図８〜図１２において説明したように、複数の画素領域が定義され、薄膜トランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）と薄膜トランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）上に形成された画素電極３７０及び第１配向膜ＰＩ１を含む第１基板３００を製造する。

図１３及び図１４において説明したように、第１基板３００の画素電極３７０と対向する共通電極４２０及び第２配向膜ＰＩ２を含む第２基板を製造する。ここで、第１及び／または第２配向膜（ＰＩ１、ＰＩ２）は、絶縁層及び光配向層で構成される二重膜構造を有することができる。第１配向膜ＰＩ１については、図１１及び図１２において説明したので、詳しい説明は省略する。また、第２配向膜ＰＩ２については、図１４及び図１５において説明したので、詳しい説明は省略する。

第１及び第２基板（３００，４００）を形成した後、第１及び第２基板（３００，４００）を結合し、第１及び第２基板（３００，４００）間に図７において示したように液晶層５００を介在させて液晶表示装置を完成する。

図１６は、図７に示した液晶表示装置に対する等価回路図である。

図７及び図１６に示すように、液晶表示装置の等価回路は画素電極３７０と共通電極４２０との間に第１ＲＣ並列回路７１０、第２ＲＣ並列回路７２０、及び第３ＲＣ並列回路７３０が直列接続された回路である。第１ＲＣ並列回路７１０は、第１配向膜ＰＩ１に対応し、第１抵抗Ｒ１及び第１コンデンサＣ１からなる。第２ＲＣ並列回路７２０は、液晶層５００に対応し、第２抵抗Ｒ２及び第２コンデンサＣ２からなる。第３ＲＣ並列回路７３０は、第２配向膜ＰＩ２に対応し、第３抵抗Ｒ３及び第３コンデンサＣ３からなる。

第１及び第２配向膜（ＰＩ１、ＰＩ２）が単一膜構造で０．９μｍの厚さに形成された場合、第１及び第３抵抗（Ｒ１、Ｒ３）各々の抵抗値は、８．５Ｅ０７Ωで、第１及び第３コンデンサ（Ｃ１、Ｃ３）各々のキャパシタンスは、３．８Ｅ−０５Ｆであった。

以下においては、二重膜構造の配向膜を構成する絶縁層及び光配向層の厚さによる配向膜の抵抗値及びキャパシタンスを測定してみた。

下記の表（１）に示すような特性を有する絶縁層と光配向層を利用して二重膜構造の配向膜を具現した。

表（１）に示すように、光配向層は、厚さ０．９μｍに対して、誘電率４．１、非抵抗が１．２０Ｅ＋１３Ω、抵抗が１．０８Ｅ＋０７Ω、キャパシタンスが４．０３Ｅ−０５Ｆである特性を有する。絶縁層は、厚さ０．９μｍに対して、誘電率４．５、非抵抗が１．００Ｅ＋１４Ω、抵抗が９．００Ｅ＋０７Ω、キャパシタンスが４．４３Ｅ−０５Ｆである特性を有する。

先ず、絶縁層及び光配向層の厚さの変化による二重膜構造を有する配向膜の抵抗を測定してみた。厚さ変化による二重膜構造の配向膜の抵抗は、下記の表（２）のように示すことができる。

表（２）に示すように、光配向層の厚さが１００Åで、絶縁層の厚さが７００Åである場合、配向膜の抵抗値は８．０Ｅ＋０７Ωであり、単一膜構造の配向膜の抵抗値８．５Ｅ＋０７Ωと実質的に同一である。また、光配向層の厚さが２００Åで、絶縁層の厚さが６００Åである場合、光配向層の厚さが３００Åで、絶縁層の厚さが５００Åである場合、光配向層の厚さが４００Åで、絶縁層の厚さが４００Åである場合、それぞれ単一膜構造の配向膜の抵抗値である８．０Ｅ＋０７Ωと同一である。

他方、絶縁層及び光配向層の厚さの変化による二重膜構造を有する配向膜のキャパシタンスを測定してみた。厚さの変化による二重膜構造の配向膜のキャパシタンスは下記の表（３）のように示すことができる。

表（３）に示すように、光配向層の厚さ１００Åで、絶縁層の厚さ９００Åである場合、配向膜のキャパシタンスは３．９Ｅ−０５Ｆであって、単一膜構造の配向膜のキャパシタンス３．８Ｅ−０５Ｆと近似する。また、光配向層の厚さ２００Åで、絶縁層の厚さ８００Åである場合、配向膜のキャパシタンスは３．９Ｅ−０５Ｆであり、単一膜構造の配向膜のキャパシタンス３．８Ｅ−０５Ｆと近似する。また、光配向層の厚さ３００Åで、絶縁層の厚さが７００Åである場合、光配向層の厚さが４００Åで、絶縁層の厚さが６００Åである場合、それぞれ単一膜構造の配向膜のキャパシタンスである３．８Ｅ−０５Ｆと同一である。

結果的に、単一膜の厚さ、抵抗値、及びキャパシタンスと最も類似に二重膜構造の配向膜を具現するためには、光配向層の厚さと絶縁層の厚さとの比率は、１００Å：８００Å、２００Å：７００Å、３００Å：６００Å、及び４００Å：５００Åに設定することが望ましいと確認できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細において説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特徴請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

以上、説明したように、本発明の実施例によれば、絶縁層と光配向層からなる二重膜構造の配向膜を具現することで、光配向層を薄く形成できる。これによって、ＤＣ成分を蓄積する主な原因である光反応器の総量を減らすことによって残留性ＤＣ成分による残像を防ぐことができる。

１０１ 絶縁基板
１１０ 電極
１３０ 絶縁層
１４０ 光配向層
１５０ 配向膜
１４１ ベース層
１４３ 光反応器
１０ マスク

Claims (10)

1. 複数の画素領域が定義され、薄膜トランジスタを含む第１基板と、
   前記薄膜トランジスタ上に形成された画素電極と、
   前記第１基板に対応する第２基板と、
   前記第２基板上に形成された共通電極と、
   前記画素電極と共通電極のうち、少なくとも１つの上に形成された絶縁層及び光配向層を含む配向膜と、
   を含む液晶表示装置。
2. 前記光配向層の厚さは前記絶縁層の厚さより薄いことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記光配向層は前記絶縁層に接触したベース層と前記ベース層から突出するように形成された光反応器を含み、各画素領域は別の方向へ突出するように形成された光反応器によって多数の領域に分割されることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
4. 複数の画素領域が定義され、薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタ上に形成された画素電極を含む第１基板を製造する段階と、
   前記第１基板の前記画素電極と対向する共通電極を含む第２基板を製造する段階と、
   前記画素電極と共通電極のうち、少なくとも１つの上に、絶縁層と光配向層を含む配向膜を形成する段階と、
   を含む液晶表示装置の製造方法。
5. 前記光配向層の厚さは前記絶縁層の厚さより薄いことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記配向膜を形成する段階は、
   前記電極が形成された基板上に絶縁層を形成する段階と、
   前記絶縁層が形成された基板上に光配向層を形成する段階と、
   前記光配向層に光を照射してベース層と前記ベース層から突出するように光反応器を形成する段階と、
   を含む請求項４記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 前記第１基板を製造する段階は、
   前記第１基板上にゲート配線及びゲート電極を含むゲート金属パターンを形成する段階と、
   前記ゲート金属パターンが形成された第１基板上にゲート絶縁層を形成する段階と、
   前記ゲート絶縁層が形成された第１基板上に前記ゲート配線と交差するデータ配線、前記データ配線と接続されたソース電極及び前記ソース電極と離間するドレイン電極を含むソート金属パターンを形成する段階と、
   前記ソース金属パターンが形成された第１基板上に保護絶縁層を形成する段階と、
   をさらに含む請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 前記第２基板を製造する段階は前記第２基板にカラーフィルターを形成する段階をさらに含む請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
9. 前記光反応器を形成する段階は、
   前記画素領域を多数の領域に区画し、前記光を前記画素領域の前記多数の領域に対応して他の方向に照射して他の方向を有する光反応器を形成することを特徴とする請求項６〜請求項８のうち、何れかの１項記載の液晶表示装置の製造方法。
10. 光配向層は高分子物質からなり、前記高分子物質はポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリアミド酸（Ｐｏｌｙａｍｉｃ ａｃｉｄ）、ポリノルボルネンフェニルマレイミド（Ｐｏｌｙｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ ｐｈｅｎｙｌ ｍａｌｅｉｍｉｄｅ）共重合体、ポリビニルケイ皮酸エステル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｉｎｎａｍａｔｅ）、ポリアゾベンゼン（Ｐｏｌｙａｚｏｂｅｎｚｅｎｅ）、ポリエチレンイミン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ）、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｌｅｎｅ）、ポリフェニレンフタルアミド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ）、ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）など含むことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の製造方法。