JP4382303B2

JP4382303B2 - アクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法

Info

Publication number: JP4382303B2
Application number: JP2001135428A
Authority: JP
Inventors: 紀幸木津; 圭介津田; 博文分元
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2021-05-02
Also published as: JP2002328388A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ・ビジュアル機器やパーソナルコンピュータ及びワードプロセッサ等の平面ディスプレイに用いられるアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法に関する。特に、表示特性に視野角依存性の少ない横電界印加型のアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
横電界方式を採用しているアクティブマトリクス型液晶表示パネルは、一般には、櫛形状の画素電極と共通電極が咬合された電極基板と対向基板の間に液晶が挟持されたパネルを、２枚の偏光板で外部から挟んだ構造をしている。
【０００３】
そして、画素電極と共通電極との間に電圧を印加することによって、電極間の液晶の分子配列を平面的に変化させ、光の透過率を変調して画像を表示することになる。
【０００４】
このような横電界方式においては、液晶分子の配列変化が電極基板に対して平行な方向に変化することから、光の変調の視野角依存性が少なく、高品位の液晶表示パネルを得ることが可能となる。
【０００５】
しかしながら、このような横電界方式を採用したアクティブマトリクス型液晶表示パネルを連続して使用していると、黒い点状に見える表示ムラが発生する場合がある。かかる黒い点状のムラ（以下、「黒点ムラ」という。）は、表示品位を低下させるために非常に問題となっている。
【０００６】
そこで、黒点ムラを解消するために様々な方法が考えられている。例えば黒点ムラが、画素配線電極及びソース電極における保護膜のクラック部分で電気化学反応が起こり、イオン性物質が生成することによって生じる液晶層の電圧保持率の低下が原因であるものと考えられることから、保護膜の厚みを電極厚みに比べて厚くする、あるいは有機高分子の保護膜を形成する方法である。これらの方法によって、保護膜のクラック部分で電気化学反応が起こるのを未然に防止し、黒点ムラを解消することができるものと考えられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ゲート電極が、誘電体保護膜（絶縁膜）を介さずに、ピンホール等により直接液晶に接した場合にのみ黒点ムラが発生しており、ソース電極や画素電極、共通電極上の誘電体保護膜にピンホール等の欠陥が存在し、液晶が直接これらの電極に接している場合であっても黒点ムラが発生していないことが確認されている。したがって、黒点ムラの発生を確実に防止するためには、走査配線上の保護膜をピンホールフリーの完全な膜にすれば良いことは明らかであるが、大面積の液晶ディスプレイにおいて、ピンホールフリーを実現することは実際上困難であるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消するため、ゲート電極上の絶縁膜にピンホール等の欠損部分が存在する場合であっても黒点ムラが発生しないアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にかかるアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法は、マトリックス状に配置された複数の信号配線及び走査配線と、信号配線及び走査配線の各交点に対応して設けられた少なくとも一つ以上のスイッチング素子と、スイッチング素子に接続された画素電極と、画素電極と咬合するように形成された共通電極とを有する第１の基板と、第１の基板の電極面を内側にして第１の基板と対向するように配置された第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に挟持されたネマティック液晶とで構成されるアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法であって、ゲート電極上に絶縁膜の欠損部分が存在する場合、絶縁膜の欠損部分の近傍に位置する画素電極、ソース電極、共通電極の少なくとも１つの電極にレーザビームを照射して、当該電極の少なくとも一部に直接に前記ネマティック液晶と接している部分を設けることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成により、ゲート電極における絶縁膜の欠損部分近傍に、他の電極（共通電極１３、画素電極１４、ソース電極１１）の露出部分を形成するべく、これら他の電極に対してレーザビームの照射を行うことによって、絶縁膜の欠損部分近傍におけるイオン濃度があまり増大することがなく、電圧保持率の低下が小さくなることから、黒点ムラの発生を抑制することが可能となる。
【００１１】
また、本発明にかかるアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法は、１画素内にレーザビームを照射する面積Ｌが、１画素の面積Ｓに対して、１．０×１０^-4＜Ｌ／Ｓ＜１．０×１０^-1の関係を具備することが好ましい。Ｌ／Ｓが１．０×１０^-4以下であれば黒点ムラ発生の抑制効果が十分でなく、Ｌ／Ｓが１．０×１０^-1以上である場合には、レーザビームの照射による配向不良が発生するからである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法を用いる液晶表示パネルの平面図である。また、図２は当該液晶表示パネルの断面Ａ−Ａ’における断面図である。
【００１３】
図１及び図２において、本実施の形態では、対角１５．２インチで、アスペクト比１６：９、解像度が縦７６８×横１３６４ＲＧＢである横電解方式のアクティブマトリクス型液晶表示パネルについて説明する。
【００１４】
まず、基板１ａと基板１ｂとの間に、基板面に対して平行方向に液晶分子が配向したネマティック液晶を挟持している。一方の基板１ａの内側面には、平行に配置されており、かつ相互に短絡されている複数の共通電極１３と、各共通電極１３に対して表示領域を挟んで平行に配置されている画素電極１４と、窒化珪素膜２０上に配置され蓄積容量部１５に接続された薄膜トランジスタ（スイッチング素子）１２と、窒化珪素膜２０上に配置され薄膜トランジスタ１２を介して画素電極１５に信号を供給するソース電極（信号配線電極）１１と、窒化珪素膜２０上に配置され薄膜トランジスタ１２のスイッチング制御を行うゲート電極１０(走査配線電極)とが設けられている。
【００１５】
そして、図３に示すように一対の基板１ａ及び１ｂの外側には、互いの偏光軸７ａ及び７ｂが直交する一対の偏光板８ａ及び８ｂを備えており、共通電極１３と画素電極１４との間に電圧を印加するようにしている。また、液晶分子の長軸方向がソース電極１１及び画素電極１４と略平行となるように、ラビング処理を施したポリイミド配向膜３ａ及び３ｂを基板１ａ及び１ｂ上に設けている。
【００１６】
かかる構成の液晶表示パネルの具体的な製造方法としては、まず透明なガラス基板１ａ上にクロムを蒸着し、フォトエッチングによりゲート電極１０、及び共通電極１３を形成する。次に、ゲート絶縁膜として二酸化珪素と窒化珪素をプラズマＣＶＤ法により３５０ｎｍの厚さに形成し、さらにアモルファスシリコン層を約１００ｎｍの厚さに形成する。
【００１７】
そして、アモルファスシリコン層をフォトエッチングすることによって、薄膜トランジスタ１２を形成し、約２５０ｎｍのアルミニウム膜を蒸着により形成してからフォトエッチングすることによって、ソース電極１１及び蓄積容量部１５を形成し、最後に窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ法により８００ｎｍほど形成する。
【００１８】
なお、本実施の形態においては、図１のように断面から見た基板１ａ上のソース電極１１の幅はそれぞれ４μｍ、高さは２５０ｎｍである。また、ゲート電極１０も同様に幅が４μｍ、高さが２５０ｎｍである。
【００１９】
電極１４は幅が２μｍ、高さが２５０ｎｍであり、共通電極１３は画素電極１４との高さの相違が２５０ｎｍ、間隔が１０μｍになるように設けている。
【００２０】
そして、電極の形成された基板１ａの全面にポリイミド配向膜３ａを印刷法により塗布し、硬化乾燥させた後、レーヨン布を用いて、ソース電極１１及び画素１４と略平行な方向にラビング処理を行う。
【００２１】
もう一方のカラーフィルタ基板１ｂにも、ポリイミド配向膜３ｂを塗布し、硬化乾燥させた後、レーヨン布を用いてラビング処理を行う。この時のラビング処理方向は、基板１ａと張り合わせたときに、液晶分子がホモジニアス配向になるような方向で行うことになる。
【００２２】
さらに、カラーフィルタ基板１ｂ上に粒経３．４μｍのガラスビーズを分散する。なお、ポリイミド配向膜３ａ、３ｂには２，２−ビス［４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニルプロパン］とピロメリット酸二無水物からなるものを用いている。
【００２３】
これら電極が形成された基板１ａと、もう一方のガラスビーズが分散されたカラーフィルタ基板１ｂとを、ゲート電極１０、ソース電極１１、共通電極１３、画素電極１４等を形成した面を内側にして張り合わせ、メルク社製のネマティック液晶であるＺＬＩ−２８０６を間隙に注入、封止することで、液晶表示パネル４を得ることができる。なお、かかる液晶表示パネルにおいて、基板１ａと１ｂ間の間隙は３．４μｍである。
【００２４】
次に、図３に示すように、液晶表示パネル４における外側の一方の面に、ラビング方向６と略平行となるように偏光軸７ａを設定した入射側偏光板８ａを設け、もう一方の面には、偏光軸７ｂが入射偏光板８ａの偏光軸７ａと直交するように出射側偏光板８ｂを設ける。
【００２５】
そして、ゲート電極１０上の絶縁膜の欠損部分の近傍に位置する他の電極、例えば図４に示すように共通電極１３の上に、２．５×２０．０μｍの範囲で４箇所、ＹＡＧレーザを光源とするレーザビームを照射する。なお、照射時のレーザビームのパルスエネルギーは１．８ｍＪ／ｃｍ²であり、１画素内にレーザビームを照射した面積Ｌは、１画素の面積Ｓに対して、Ｌ／Ｓ＝３．５×１０^-3であるものとする。
【００２６】
このようにして製造された液晶表示パネルに駆動回路を接続し、６０℃の雰囲気温度中で５００時間、連続駆動させた場合、ゲート電極１０上における絶縁膜の欠損部分において黒点ムラの発生は確認されなかった。
【００２７】
一方、レーザビームの照射を行わなかったこと以外、本実施の形態と全く同様の方法でもう１つの液晶表示パネルを作成して、かかる液晶表示パネルに駆動回路を接続し、６０℃の雰囲気温度中で連続駆動させた場合には、２０時間経過時点で黒点ムラの発生が認められた。
【００２８】
すなわち、本実施の形態においては、ゲート電極１０上における絶縁膜の欠損部の近傍に、ゲート電極１０以外の電極、すなわち画素電極１４、ソース電極１１、共通電極１３の少なくとも一部が直接に液晶組成物と接している部分を設けることで、黒点ムラの発生が抑制されるものと考えられる。
【００２９】
これは、黒点ムラの発生原因が、負電位となっているゲート電極１０における絶縁膜の欠損部から液晶層へと電子注入が起こり、イオン（アニオン）が生成されることが原因と考えられる。すなわち、図５（ａ）に模式的に示したように、ゲート電極１０に対して正の電位となっている他の電極（例えば共通電極１３）が絶縁膜２０で覆われている場合には、生成したイオンＡ^-は中和されることがないために欠損部近傍の液晶中のイオン濃度が高くなる。したがって、電圧保持率が低下することから、黒く見える部分が生じることになる。
【００３０】
しかし、図５（ｂ）に模式的に示したように他の電極（例えば共通電極１３）が露出している場合には、露出している部分で再び電子を共通電極１３に与えることができることから、絶縁膜の欠損部近傍のイオン濃度はあまり増大することがない。したがって、電圧保持率の低下は小さくなり、黒点ムラの発生を抑制できることになる。
【００３１】
したがって、黒点ムラの発生を抑制するためには、負極性を有するゲート電極１０における絶縁膜の欠損部分近傍に、正極性を有する別の電極（共通電極１３、画素電極１４、ソース電極１１）の露出部分を形成すればよいことになる。
【００３２】
また、１画素内でレーザビームを照射する面積Ｌは１画素の面積Ｓに対して、１．０×１０^-4＜Ｌ／Ｓ＜１．０×１０^-1の関係があることが好ましい。
【００３３】
さらに、照射される１パルス当たりのレーザビームのエネルギーは０．１〜５０ｍＪ／ｃｍ²の範囲内であること、特に０．５〜２０ｍＪ／ｃｍ²の範囲内であることが好ましい。
【００３４】
Ｌ／Ｓが１．０×１０^-4以下、あるいは１パルス当たりのレーザビームのエネルギーが０．１ｍＪ／ｃｍ²以下である場合には、黒点ムラ発生の抑制効果が十分でなく、Ｌ／Ｓが１．０×１０^-1以上、あるいは１パルス当たりのレーザビームのエネルギーが５０ｍＪ／ｃｍ²以上である場合には、レーザビームの照射による配向不良が発生するからである。
【００３５】
図６に、Ｌ／Ｓと黒点ムラの発生の関係を示している。図６は、パネル温度４０℃における１０００時間連続駆動後の黒点ムラの大きさと、１画素当たりのレーザビームの照射面積の関係を示したものである。
【００３６】
図６に示すように、黒点ムラの直径が０．２ｍｍ以下（図６における破線部）であれば、画素の大きさよりも小さいことから、表示品質保持の観点からの許容レベルであると考える。そうすると、Ｌ／Ｓが１．０×１０^-4以下の場合には、かかる許容レベル以上の黒点ムラが生じていることが確認できる。
【００３７】
なお、レーザビームの光源としては、ＹＡＧレーザのみならず、炭素レーザ、及びヘリウムネオン、キセノンクロライド、クリプトンフッ素等のエキシマレーザ等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００３８】
以上のように本実施の形態によれば、負極性を有するゲート電極１０における絶縁膜の欠損部分近傍に、正極性を有する他の電極（共通電極１３、画素電極１４、ソース電極１１）の露出部分を形成するべく、これら他の電極に対してレーザビームの照射を行うことによって、絶縁膜の欠損部分近傍におけるイオン濃度があまり増大することがなく、電圧保持率の低下が小さくなることから、黒点ムラの発生を抑制することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明にかかるアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法によれば、ゲート電極上に絶縁膜の欠損部分が存在する場合、かかる絶縁膜の欠損部分の近傍にある画素電極、ソース電極、共通電極の少なくとも１つの電極に、１画素内でレーザビームを照射する面積Ｌと１画素の面積Ｓの間に１．０×１０^-4＜Ｌ／Ｓ＜１．０×１０^-1の関係を具備するようにレーザビームを照射することによって、黒点ムラの発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法を用いる液晶表示パネルの平面図
【図２】本発明の実施の形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法を用いる液晶表示パネルの部分断面図
【図３】本発明の実施の形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法を用いる液晶表示パネルの構成を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態にかかるアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法を用いる液晶表示パネルの平面図
【図５】黒点ムラ発生メカニズムの説明図
【図６】黒点ムラの大きさとレーザビーム照射面積の関係図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ基板
３ａ、３ｂポリイミド配向膜
６ラビング方向
７ａ、７ｂ偏光軸
８ａ、８ｂ偏光板
９基板法線方向
１０ゲート電極(走査配線電極)
１１ソース電極(信号配線電極)
１２薄膜トランジスタ
１３共通電極
１４画素電極
１５蓄積容量
２０窒化珪素膜(絶縁膜)
２１ゲート電極上の絶縁膜欠落部分
２２レーザビーム照射箇所

Claims

マトリックス状に配置された複数の信号配線及び走査配線と、前記信号配線及び前記走査配線の各交点に対応して設けられた少なくとも一つ以上のスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された画素電極と、前記画素電極と咬合するように形成された共通電極とを有する第１の基板と、前記第１の基板の電極面を内側にして前記第１の基板と対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持されたネマティック液晶とで構成される液晶表示パネルの製造方法であって、
ゲート電極上に絶縁膜の欠損部分が存在する場合、前記絶縁膜の欠損部分の近傍に位置する前記画素電極、ソース電極、前記共通電極の少なくとも１つの電極にレーザビームを照射して、当該電極の少なくとも一部に直接に前記ネマティック液晶と接している部分を設けることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法。
１画素内にレーザビームを照射する面積Ｌは、１画素の面積Ｓに対して、１．０×１０^-4＜Ｌ／Ｓ＜１．０×１０^-1の関係を具備する請求項１記載のアクティブマトリクス型液晶表示パネルの製造方法。