JP4526249B2

JP4526249B2 - 液晶表示装置の製造方法

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Publication number: JP4526249B2
Application number: JP2003284501A
Authority: JP
Inventors: 進二只木; 芳則清田; 敏明吉原; 博紀白戸; 哲也牧野; 滋雄笠原; 圭一別井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: JP2005055558A

Description

本発明は液晶表示装置の製造方法に関し、より具体的には、表示領域の外側の領域における液晶物質の配向状態を表示領域における液晶物質の配向状態と同一の状態にすることにより、表示領域と表示領域の外側の領域との境界部分に発生する配向欠陥及び消光位の異なるドメインの発生を防止することができる液晶表示装置の製造方法に関する。

液晶表示装置は、電極を設けた２つの基板を、その電極が対向するように配置させて生じる空隙内に液晶物質を封入し、その電極間に電圧を印加することにより、印加された電圧によって決定される液晶物質の光透過率を制御する構成をしている。液晶表示装置の表示制御方式としては、大別して単純マトリックス方式とアクティブマトリックス方式との二つの方式が一般的であるが、後者のアクティブマトリックス方式は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）等のスイッチング素子を介して各画素に印加する電圧を制御し、印加された電圧に応じた階調（多階調）表示が可能であるため、より精細な画像表示を行うことができる。従って、最近のモニタ、テレビ、携帯端末等の液晶表示装置の多くは、アクティブマトリックス方式を採用している。

ところで、一般的に普及しているＴＮ（Twisted Nematic）液晶は、印加電圧に対する応答速度がミリ秒オーダであり、特に、印加電圧が低い領域では応答速度が急激に遅くなり百ミリ秒に近い値となる場合もある。従って、ＴＮ液晶を用いた液晶表示装置にて動画（例えば６０画像／秒）表示する場合には、液晶分子が動作しきれず画像がぼやけてしまうため、ＴＮ液晶はマルチメディア等の動画表示用途には不適である。

そこで、自発分極特性を有し、印加電圧に対する応答速度がマイクロ秒オーダである強誘電性液晶（Ferroelectric Liquid Crystal：ＦＬＣ）、反強誘電性液晶（Anti-Ferroelectric Liquid Crystal：ＡＦＬＣ）を用いた液晶表示装置が実用化されている。これらの高速応答可能な液晶を液晶表示装置に用いた場合には、ＴＦＴ、ＭＩＭ等のスイッチング素子により各画素に印加する電圧を制御し、液晶分子の分極を短時間で完了させることにより優れた動画表示が可能である。

また、従来の液晶表示装置は、放電灯又は発光ダイオード等からなるバックライトの白色光を液晶パネルの背面から照射し、液晶パネルに設けたカラーフィルタによりカラー化を実現していたが、ＦＬＣ、ＡＦＬＣを用いれば、その高速応答性のゆえに、各発光体（例えば、赤，緑，青（原色）、又はシアン，マジェンダ，イエロー（補色））の光を時分割することでカラー化を実現する時分割駆動（フィールドシーケンシャル駆動）が可能となる。従って、１画素で赤色、緑色、及び青色の表示を兼用できることになり、原理的にはカラーフィルタを用いた液晶表示装置と比較して３倍の高精細化が実現可能である。

ところで、ＦＬＣは、シェブロン構造、ブックシェルフ構造、又はこれらの構造が混在した層構造を形成することが知られている。図９はＦＬＣの層構造の一例を示す模式図であり、同図（ａ）はシェブロン構造を、同図（ｂ）はブックシェルフ構造を、それぞれ示す。シェブロン構造の場合（図９（ａ））、基板面に対して配向方向（ラビング方向）に屈曲する配向状態Ｃ２と配向方向の逆方向に屈曲する配向状態Ｃ１とが混在することにより、その境界部分に欠陥（以下、配向欠陥）７１，７２が生じる。また、ブックシェルフ構造の場合（図９（ｂ））、同様に、基板面に対する傾きの状態から、配向状態Ｂ１と配向状態Ｂ２とが混在することにより、その境界部分に配向欠陥７３，７４が生じる。さらに、シェブロン構造とブックシェルフ構造とが混在する場合においても、それぞれの層構造の境界部分に配向欠陥が生じる。例えば、スメクティックＡ相（Ｓａ相）、カイラルネマティック相（Ｎ^*相）等からカイラルスメクティック相（Ｓｃ^*相）を発現させる際に、層間隔が縮小して層の中央部が屈曲したシェブロン構造が生じる。このようなシェブロン構造の発生メカニズムからも分かるように、基板に段差が存在すると、その段差に起因して配向欠陥が発生しやすい。

特に、表示領域は画素電極が配置されているが、表示領域の外側の領域は画素電極が配置されていないため、表示領域と表示領域の外側の領域との境界部分に段差が生じ、その段差に起因して境界部分に配向欠陥が発生する。そこで、表示領域の外側に、非表示の画素電極（ダミー電極）を配置させ、表示領域と表示領域の外側の領域との境界部分の段差を解消した液晶パネルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図１０は従来の液晶パネルを示す構造断面図である。従来の液晶パネル１００は、アレイ基板１１０と対向基板１３０とが対向するように配置し、その空隙内に液晶物質１４０を封入し、アレイ基板１１０，対向基板１３０の表面に偏光板１１１，１３１をそれぞれ貼付けた構成を有する。液晶パネル１００の中央の領域が画像を表示する表示領域１００ａであり、表示領域１００ａの外側の領域は画像の非表示領域１００ｂである。

アレイ基板１１０は、表示領域１００ａ，非表示領域１００ｂに、半導体層１１２ａ，１１２ｂがそれぞれ形成されている。そして、表示領域１００ａ，非表示領域１００ｂに、ゲート絶縁膜１１３を介してゲート配線として機能するゲート電極１１４ａ，１１４ｂが形成され、さらに、酸化膜、窒化膜等の第１層間絶縁膜１１５が形成されている。表示領域１００ａには、ソース配線として機能するソース電極１１６ａとドレイン電極１１７ａとが形成されており、ソース電極１１６ａはコンタクトホールを介して表示領域１００ａにおける半導体層１１２ａの一方の電極と接続され、ドレイン電極１１７ａはコンタクトホールを介して半導体層１１２ａの他方の電極と接続されている。一方、非表示領域１００ｂには、ダミーソース電極１１６ｂとダミードレイン電極１１７ｂとが形成されているが、ダミーソース電極１１６ｂ及びダミードレイン電極１１７ｂは、ともに半導体層１１２ｂとは非接続になっている。

さらに、表示領域１００ａ，非表示領域１００ｂに、アクリル系樹脂等の第２層間絶縁膜（平坦化膜としても機能する）１１８が形成され、表示領域１００ａには画素電極１１９ａが、非表示領域１００ｂにはダミー画素電極１１９ｂがそれぞれ形成されている。そして、さらに、配向膜１２０が表示領域１００ａ，非表示領域１００ｂに形成されている。画素電極１１９ａ，ダミー画素電極１１９ｂは、コンタクトホールを介してドレイン電極１１７ａ，ダミードレイン電極１１７ｂとそれぞれ接続されている。つまり、画素電極１１９ａは、ゲート電極（ゲート配線）１１４ａ及びソース電極（ソース配線）１１６ａに信号を入力することにより、その電圧値が制御され、一方、ダミー画素電極１１９ｂは、ダミーソース電極（ダミーソース配線）１１６ｂとはフローティング状態になっている。このように、アレイ基板１１０における非表示領域１００ｂの構造を表示領域１００ａと同等にすることにより、その境界部分の段差が解消されている。

一方、対向基板１３０は、非表示領域１００ｂに遮光膜１３２が形成され、さらに、表示領域１００ａ，非表示領域１００ｂに対向電極（共通電極ともいう）１３３及び配向膜１３４が積層形成されている。従って、従来の液晶パネル１００は、画素電極１１９ａ，対向電極１３３間に電圧を印加することにより、液晶物質１４０の光透過率を制御して表示領域１００ａに画像を表示し、遮光膜１３２が非表示領域１００ｂにおける光を遮断（遮光）するように構成されている。
特許第３２５６８１０号公報

従来の液晶パネル１００は、アレイ基板１１０における表示領域１００ａと非表示領域１００ｂとの境界部分の段差を解消することはできるが、対向基板１３０に設けた遮光膜１３２によって、対向基板１３０における表示領域１００ａと非表示領域１００ｂとの境界部分には段差が生じる。従って、その境界部分を挟んで、図１０に示すように、表示領域１００ａの液晶物質は配向状態Ｃ２を呈し、非表示領域１００ｂの液晶物質は配向状態Ｃ１を呈してしまうため、境界部分に配向欠陥が発生し、その配向欠陥に起因して、図１１の模式的平面図に示すように、黒表示状態で表示領域１００ａに光抜け１５０が発生し、画質及びコントラスト特性等が低下するという問題があった。

また、図１２に示す電気光学特性（印加電圧−光透過率特性）を有する単安定型の強誘電性液晶の場合、製造工程中に液晶に電界をかけて液晶の自発分極の方向を揃える配向処理が必要であるが、表示領域は配向処理が施されて一様な配向状態となっているが、表示領域の外側の領域は配向処理が施されておらず、表示領域とは異なる配向状態となる。従って、異なる配向状態となる表示領域と表示領域の外側の領域との境界部分に配向欠陥が生じ、黒表示状態での光抜け及び消光位の異なるドメインが発生する。また、配向処理を比較的高電圧（電界強度：１０Ｖ／μｍ）で行った場合、低電圧（電界強度：５Ｖ／μｍ）で配向処理した場合と異なる相が安定となり、これら異なる配向状態が混在する表示領域の端部では、配向欠陥と消光位の異なるドメインとが発生しやすく、それら欠陥が表示領域にまで達する虞があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、表示領域の外側に電極を設け、電極を設けた領域における液晶物質の配向状態を、表示領域における液晶物質の配向状態と同一の状態にすることにより、配向欠陥及び消光位の異なるドメインが表示領域に発生するのを防止するとともに、表示領域の外側に設けた電極に所定の電圧を印加することにより、当該領域における液晶物質の光透過率を制御してコントラスト特性等の表示品質が向上する液晶表示装置の製造方法の提供を目的とする。

第１発明に係る液晶表示装置の製造方法は、第１の電極を備える第１基板と、第２の電極を備える第２基板との間に液晶物質が封入され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加された電圧により、前記液晶物質の表示領域における光透過率を制御する液晶表示装置の製造方法において、前記第１基板の表示領域に複数の前記第１の電極を格子状に配設し、前記第１基板の表示領域の外側に第３の電極を形成し、前記液晶物質は単安定型の強誘電性液晶であり、前記液晶物質を加熱することにより、駆動表示に利用する第１の液晶相とは異なる第２の液晶相に転移させる第１の工程と、転移した液晶物質を冷却することにより、前記第２の液晶相から前記第１の液晶相に転移させる第２の工程と、前記第１及び第２の工程により前記液晶物質が前記第２の液晶相から前記第１の液晶相に転移するまでの間に、前記第１の電極及び第２の電極間と、前記第３の電極及び前記第２の電極間とに、それぞれ所定の電圧を印加する工程とを備え、前記第３の電極を備えた領域における液晶物質の配向状態を、前記第１の電極を備えた領域における液晶物質の配向状態と同一の状態にさせることを特徴とする。

第１発明に係る液晶表示装置の製造方法にあっては、第１基板の表示領域に複数の前記第１の電極を格子状に配設し、第１基板の表示領域の外側に第３の電極を形成して、第３の電極を形成した領域と、第１の電極が形成されている表示領域とにおける液晶物質の配向状態を同一にする。これにより、配向欠陥及び消光位の異なるドメインが、表示領域と表示領域の外側の領域との境界部分に発生するのを防止する。また、液晶物質が単安定型の強誘電性液晶である場合に、液晶物質を加熱して第２の液晶相に転移させた後、転移した液晶物質を冷却して第２の液晶相から第１の液晶相に転移するまでの間に、第１の電極及び第２の電極間と、第３の電極及び第２の電極間とに、それぞれ所定の電圧を印加して、第３の電極を形成した領域と、第１の電極が形成されている表示領域とにおける液晶物質の自発分極の方向を同一の方向にする。これにより、液晶物質が第１の液晶相に転移した後の配向状態は、表示領域と表示領域の外側の領域とにおいて一様な層構造となり、配向欠陥及び消光位の異なるドメインが、表示領域と表示領域の外側の領域との境界部分に発生することはない。

第２発明に係る液晶表示装置の製造方法は、第１発明において、前記第３の電極の形成は、前記表示領域を囲むように枠状に行うことを特徴とする。
第３発明に係る液晶表示装置の製造方法は、第１又は第２発明において、前記表示領域の外側に、前記第３の電極を備えた領域と少なくとも一部分が重畳するように遮光領域を形成することを特徴とする。

本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、第１基板の表示領域の外側に第３の電極を形成して、第３の電極を形成した領域と、第１の電極が形成されている表示領域とにおける液晶物質の配向状態を同一にする。また、液晶物質が単安定型の強誘電性液晶である場合に、液晶物質を加熱して第２の液晶相に転移させた後、転移した液晶物質を冷却して第２の液晶相から第１の液晶相に転移するまでの間に、第１の電極及び第２の電極間と、第３の電極及び第２の電極間とに、それぞれ所定の電圧を印加して、第３の電極を形成した領域と、第１の電極が形成されている表示領域とにおける液晶物質の自発分極の方向を同一の方向にすることにより、液晶物質が第１の液晶相に転移した後の配向状態を、表示領域と表示領域の外側の領域とにおいて一様な層構造にする。従って、表示領域と表示領域の外側の領域とにおける液晶物質の配向状態が同一になるため、配向欠陥及び消光位の異なるドメインが、表示領域と表示領域の外側の領域との境界部分に発生するのを防止することができ、コントラスト特性等の表示品質を向上することができる等、優れた効果を奏する。

また、第１基板の表示領域の外側に備えた第３の電極と第２の電極との間に所定の電圧を印加して、第３の電極を備えた領域における液晶物質の光透過率を制御して当該領域における光を遮光することにより、表示領域の外側の領域に黒色の画像を表示することができる。また、第３の電極が表示領域を周設するように設けられている場合には、表示領域の外側に枠状の形状を有する黒色の画像、すなわち黒枠の画像を表示して、黒枠の内側の表示領域の画像を際立たせて表示品質を向上させることができる。さらに、第３の電極を備えた領域と少なくとも一部分が重畳する遮光領域が配置されている場合には、第３の電極と合わせて表示領域の外側のすべての領域の光を遮光できる。従って、遮光領域を表示領域の近傍まで形成する必要がなくなり、たとえ遮光膜のエッジの段差に起因する配向欠陥が発生した場合でも、発生した配向欠陥を表示領域の外側の領域にとどめることができ、配向欠陥が表示領域にまで達する不具合を防止することができる。

加えて、第３の電極が遮光部として機能するため、従来の遮光膜を表示領域の近傍まで配置する必要がないため、第１基板と第２基板とを接着する際のアライメント精度が緩和され、製造効率を向上することができる。または、従来の遮光膜を全く設けず、第３の電極によって遮光するようにすれば、第２基板のアライメント精度がさらに緩和されるため、さらに製造効率を向上することができる等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

（実施の形態１）
図１は本発明に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図、図２は図１のII−II線における構造断面図である。なお、図１は分かり易くするため構成要素の一部を省略して示す。本実施形態に係る液晶パネル１は、可視光領域における透過率が優れたガラス又は石英等からなる絶縁性基板として機能するアレイ基板１０と対向基板６０とを備えており、アレイ基板１０と対向基板６０とは、間隙寸法（ギャップ）を保持するための図示しないギャップ保持材を介して、各基板の周縁部をシール材３１及び封止材３２で封止することによって生じた空隙内に、ＦＬＣ等の液晶物質９０が充填されている。液晶パネル１の中央部が画像を表示する表示領域１ａであり、表示領域１ａの外側は画像の非表示領域１ｂである。

アレイ基板１０の表示領域１ａには、アモルファスシリコン等の半導体層１１がマトリックス状に形成されており、各半導体層１１の中央上部には、ポリシリコン等のゲート電極１２が酸化膜、窒化膜等のゲート絶縁膜１６を介して形成されている。一方、ゲート電極１２が被覆されていない半導体層１１の両端部には、リン等のＮ型キャリアがイオン注入されており、半導体層１１の両端部がそれぞれソース，ドレインとして機能し、且つゲート電極１２がゲートとして機能するＴＦＴを構成する。そして、コンタクトホールを通じて、半導体層１１のソース，ドレインとそれぞれ接続したアルミニウム等のソース電極１３，ドレイン電極１４が、ＮＳＧ、ＢＰＳＧ等の第１層間絶縁膜１７を介して形成されている。なお、半導体層１１の幅がゲート幅、ゲート電極１２の幅がゲート長となり、この２つのパラメータ及びイオン注入条件等によりスイッチング特性が決定される。なお、ゲート電極１２はマトリックスの行方向に、ソース電極１３はマトリックスの列方向にそれぞれ延びており、アレイ基板１０の周縁部でゲートドライバ及びソースドライバ等の外部回路と接続される。

そして、アレイ基板１０の表示領域１ａには、ポジ型アクリル系樹脂（住友化学製：ＰＭＨＳ−９０１）等の第２層間絶縁膜として機能する平坦化膜１８が形成され、さらにＩＴＯ（Indium Tin Oxide）製の透過率が優れた画素電極１５がマトリックス状に形成されており、平坦化膜１８に設けたコンタクトホールを通じて、ドレイン電極１４に接続されている。なお、下地は平坦であるほうが好ましいため、平坦化膜１８は段差を緩和すべく数μｍという比較的厚い膜厚で形成されている。従って、平坦化膜１８に用いる材料は、液晶パネル全体としての透過率が低下することのなきよう、可視光領域における透過率が優れた材料であることが望ましい。また、平坦化膜１８を厚くすることにより、画素電極１５に対するゲート電極１２及びソース電極１３の寄生容量を低減して、クロストークを低減することができる。

一方、アレイ基板１０の非表示領域１ｂには、前述したゲート絶縁膜１６及び第１層間絶縁膜１７が積層形成されており、さらに、アルミニウム等の非表示領域用配線１９が形成されている。また、前述した平坦化膜１８が形成されており、さらに、ＩＴＯ製の透過率が優れた配向処理用電極２０が表示領域１ａを囲むべく枠状に形成されており、この配向処理用電極２０は、コンタクトホールを通じて非表示領域用配線１９に接続されている。なお、非表示領域用配線１９はアレイ基板１０の周縁部まで、すなわちアレイ基板１０の一方向の端縁部に導出されて外部回路と接続される。

そして、画素電極１５及び配向処理用電極２０には、膜厚が２０ｎｍとなる配向膜２１が被覆形成されている。配向膜２１は、液晶物質９０のアレイ基板１０側の配向方向がゲート電極１２の長手方向となるように、レーヨン製の布によりゲート電極１２の長手方向、例えば、右から左方向にラビングされ、その側鎖方向（チルト角）が規制されている。このような構成により、ＴＦＴはゲート電極１２に供給される走査信号を入力することによってオン／オフ制御され、オン期間にはソース電極１３に入力されたデータ電圧を画素電極１５に印加し、オフ期間にはそれまでのデータ電圧を保持することができる。一方、非表示領域用配線１９に入力された電圧を配向処理用電極２０に印加することができる。

対向基板６０のアレイ基板１０対向面には、画素電極１５及び配向処理用電極２０に対向するＩＴＯ製の透過率が優れた対向電極（共通電極ともいう）６１が形成されている。さらに、対向電極６１には、前述のアレイ基板１０と同様に、膜厚が２０ｎｍとなる配向膜７１が被覆形成されており、液晶物質９０の対向基板６０側の配向方向を決定すべく、レーヨン製の布によりラビング処理され、その側鎖方向が規制されている。

さらに、相互の偏光軸方向が直交した（クロスニコル状態の）２枚の偏光板３６，８６が、偏光板３６（又は８６）の偏光軸と液晶分子長軸との方向を一致させた状態で、アレイ基板１０，対向基板６０の表面にそれぞれ貼付けられており、ＴＦＴを介して画素電極１５に印加された電圧と対向電極６１に印加された電圧との電圧差に基づいて、表示領域における液晶物質９０の光透過率を制御し、バックライトから出射された光の透過量を制御して画像を表示するよう構成されている。一方、配向処理用電極２０に印加された電圧と対向電極６１に印加された電圧との電圧差に基づいて、表示領域の外側における液晶物質９０の光透過率を制御し、バックライトから出射された光を常に遮光するよう構成されている。

次に、以上のように構成された液晶パネルの製造方法について説明する。まず、本発明の特徴点のひとつであるアレイ基板１０の製造方法について説明する。図３及び図４は本発明に係る液晶パネルに用いるアレイ基板の製造方法を示す説明図である。

まず、アレイ基板１０に、それ自体公知のフォトリソグラフィー法により所定パターンのアモルファスシリコン等の半導体層１１を表示領域１ａにマトリックス上に形成した後、表示領域１ａ及び非表示領域１ｂに、酸化膜、窒化膜等のゲート絶縁膜１６を形成し、各半導体層１１の中央部に、フォトリソグラフィー法により所定パターンのポリシリコン等のゲート電極１２を形成する（図３（ａ））。

次に、リン等のＮ型キャリアをイオン化した後、イオン化したキャリアを高電圧（数十ｋＶ〜数百ｋＶ等）により半導体層１１へ注入し、半導体層１１をアニールにより再結晶化させて両端部を所定のＮ型キャリア濃度となるソース１１ａ，ドレイン１１ｂを形成し、ＮＳＧ、ＢＰＳＧ等の第１層間絶縁膜１７を表示領域１ａ及び非表示領域１ｂに形成する（図３（ｂ））。そして、フォトリソグラフィー法により、半導体層１１のソース１１ａ，ドレイン１１ｂまで貫通する第１コンタクトホール２５ａ，２５ｂを第１層間絶縁膜１７に形成する（図３（ｃ））。

さらに、アルミニウム等の導電膜を表示領域１ａ及び非表示領域１ｂにスパッタリングした後、フォトリソグラフィー法により、表示領域１ａに所定パターンのソース電極１３，ドレイン電極１４を、非表示領域１ｂに非表示領域用配線１９を、それぞれ形成する。これにより、ソース電極１３は第１コンタクトホール２５ａを通じてソース１１ａと接続され、ドレイン電極１４は第１コンタクトホール２５ｂを通じてドレイン１１ｂと接続される（図３（ｄ））。

そして、表示領域１ａ及び非表示領域１ｂに、第２層間絶縁膜として機能する平坦化膜１８（例えば、ポジ型アクリル系樹脂（住友化学製：ＰＭＨＳ−９０１））をスピンコート法により２．５μｍの膜厚で塗布し、１１０℃にて２分間プリベークして樹脂中の溶剤を蒸発させる（図４（ｅ））。

そして、フォトマスクを介してｉ線（３６５ｎｍ）ステッパにより光を照射して平坦化膜１８を露光（露光量：２００ｍＪ／ｃｍ²）し、０．２％ＴＭＡＨ水溶液等の現像液にてスプレー現像することにより、露光工程にて露光された領域の平坦化膜を除去（エッチング）し、純水洗浄を行う。そして、密着露光機でブリーチ露光（露光量：３００ｍＪ／ｃｍ²）を行い、クリーンオーブンにて、２２０℃、３０分間のポストベークを行う。これにより、平坦化膜１８を貫通する第２コンタクトホール２６ａ，２６ｂが形成される。なお、フォトマスクは、第２コンタクトホール２６ａを形成すべきドレイン電極１４の一端部と、第２コンタクトホール２６ｂを形成すべき非表示領域用配線１９の中央部とにｉ線が照射されるように所定の開口パターンを備えている（図４（ｆ））。

さらに、表示領域１ａ及び非表示領域１ｂに、ＩＴＯ等の透明導電膜をスパッタリングした後、フォトリソグラフィー法により、マトリックス状の画素電極１５を表示領域１ａに、配向処理用電極２０を非表示領域１ｂに、それぞれ形成する。これにより、画素電極１５は第２コンタクトホール２６ａを通じてドレイン電極１４と接続され、配向処理用電極２０は第２コンタクトホール２６ｂを通じて非表示領域用配線１９と接続される（図４（ｇ））。

次に、アレイ基板１０と対向基板６０とを接着して液晶パネルとする製造方法について説明する。図５はアレイ基板と対向基板とを接着して液晶パネルとする製造方法を示す説明図である。

まず、前述したような方法により、平坦化膜１８上の表示領域１ａに画像電極１５を、非表示領域１ｂに配向処理用電極２０を、それぞれ形成したアレイ基板１０上に、ポリアミック酸溶液等の配向膜溶液をスピンコータにより塗布し、２００℃で３０分間焼成を行い、膜厚が２０ｎｍとなる配向膜２１を形成する。同様に、対向電極６１を形成した対向基板６０上に、膜厚が２０ｎｍとなる配向膜７１を形成する（図５（ａ））。

そして、アレイ基板１０上の配向膜２１の側鎖方向を規制すべくレーヨン製の布によりラビング処理した後、アレイ基板１０の周辺部に未硬化状態の熱硬化性エポキシ系樹脂等のシール材３１をディスペンサにより環状に塗布し、塗布したシール材３１を８０℃で乾燥して仮硬化（半硬化）させる。なお、シール材３１には、図示しない液晶注入口が設けられている。一方、対向基板６０上の配向膜７１の側鎖方向を規制すべくレーヨン製の布によりラビング処理した後、球状（粒径１．８μｍ）のシリカビーズ８２と、未硬化状態の球状（粒径４．０μｍ）のエポキシビーズ８１とを、静電散布法又はドライ散布法等により散布する。なお、シリカビーズ８２が約１５０個／ｍｍ²、エポキシビーズ８１が約８０個／ｍｍ²の散布密度となるように散布条件をそれぞれ調整して均一に散布する。（図５（ｂ））。

そして、アレイ基板１０と対向基板６０とをアライメントし、真空包装機により真空パックしてアレイ基板１０及び対向基板６０の外側から大気圧（略１００ｋＰａ）が加圧された加圧状態にし、加圧状態を維持しながら１３５℃で９０分間加熱して、エポキシビーズ８１及びシール材３１をアレイ基板１０及び対向基板６０に接着する（図５（ｃ））。

そして、相系列が等方相（Ｉｓｏ相）→Ｎ^*相→Ｓｃ^*相となる単安定（片安定）性を有する強誘電性液晶材料組成物等の液晶物質９０を、シール材３１の一部に設けた液晶注入口から、真空注入法により注入した後、室温まで冷却して後述する配向処理を行ってＳｃ^*相を発現させ、液晶注入口をＵＶ硬化性樹脂により封口処理する。さらに、クロスニコル状態の２枚の偏光板３６，８６を、偏光板３６（又は８６）の偏光軸と液晶分子長軸との方向を一致させた状態で、アレイ基板１０，対向基板６０の表面にそれぞれ貼付けて液晶パネルとする（図５（ｄ））。
次に、液晶物質９０の配向処理の工程について説明する。まず、Ｓｃ^*相とＮ^*相との相転移温度Ｔ１を超過する温度まで液晶物質９０を加熱してＮ^*相に転移させる。そして、液晶物質９０を徐冷しながら画素電極１５，対向電極６１間、及び配向処理用電極２０，対向電極６１間に所定のＤＣ電圧（例えば電界強度：５Ｖ／μｍ）を印加し、液晶物質９０がＳｃ^*相に相転移した後に、すなわち、温度が相転移温度Ｔ１に達した場合に、ＤＣ電圧の印加を切断する配向処理を行う。なお、アレイ基板をＧＮＤにして対向基板にハイレベルの電圧を印加することが望ましい。このようにすれば、Ｎ^*相からＳｃ^*相への相転移時に、画素電極１５を設けた表示領域１ａ及び配向処理用電極２０を設けた非表示領域１ｂに一様な電界が印加され、液晶物質９０の分極方向を揃えて一様な配向状態（層構造）にさせることができる。

図６は本発明に係る液晶表示装置の全体のブロック図である。本発明に係る液晶表示装置は、前述した液晶パネル１の背面にバックライト４１が配置された構成をしており、ゲートドライバ４２、ソースドライバ４３、及び電源回路４４、並びにバックライト電源回路４５等の周辺回路を備えている。

ゲートドライバ４２は、液晶パネル１のゲート電極１２に接続され、ゲート電極１２に走査信号を供給する機能を有する。ゲートドライバ４２は、例えば、複数のフリップフロップ回路（以下、ＦＦ回路）等から構成されるシフトレジスタを内蔵しており、走査開始信号ＳＴＶ及び動作クロック信号ＣＰＶが入力されることにより、ゲートドライバ４２の各出力段は、走査開始信号ＳＴＶ及び動作クロック信号ＣＰＶに基づいて、オン期間（”Ｈ”期間）を順次走査するゲート信号をゲート電極１２へ出力する機能を有する。さらに詳述すれば、初段のＦＦ回路は、走査開始信号ＳＴＶをデータ入力し、動作クロック信号ＣＰＶの立ち上がりエッジにて、走査開始信号ＳＴＶをデータとして取得し、動作クロック信号ＣＰＶの立ち上がりエッジ以外では取得したデータを保持し、次段以降のＦＦ回路のデータ入力とする。次段以降のＦＦ回路は、動作クロック信号ＣＰＶの立ち上がりエッジにて、前段のＦＦ回路から入力されたデータを取得し、動作クロック信号ＣＰＶの立ち上がりエッジ以外では取得したデータを保持し、次段以降のＦＦ回路のデータ入力とする。

ソースドライバ４３は、液晶パネル１のソース電極１３に接続され、ソース電極１３にデータ電圧を供給する機能を有する。ソースドライバ４３は、例えば、データラッチ回路等を内蔵しており、クロック信号ＣＬＫ、データ信号Ｄ、ラッチ制御信号Ｅ等が入力されることにより、ソースドライバ４３の各出力段は、クロック信号ＣＬＫ、データ信号Ｄ、ラッチ制御信号Ｅ等に基づいて、ソース信号（データ電圧）をそれぞれのソース電極１３へ出力する機能を有する。

電源回路４４は、液晶パネル１の対向電極６１に接続され、対向電極６１に対向電圧ＶＣを供給するとともに、非表示領域用配線１９に接続され、配向処理用電極２０に所定の電圧ＶＡを供給する機能を有する。ここで、液晶物質９０が図１２に示す電気光学特性を有する単安定型の強誘電性液晶の場合、電圧ＶＡと対向電圧ＶＣとを同一電圧（例えば０Ｖ）にする。これにより、配向処理用電極２０を設けた領域、すなわち非表示領域１ｂにおける液晶物質９０には０Ｖが印加され、非表示領域１ｂにおける光透過率が略０％となり、バックライト４１の光が遮光されて枠状の形状を有する黒色の画像、すなわち黒枠の画像が常に表示される。これにより、黒枠の内側の表示領域１ａの画像を際立たせて表示品質を向上させることができる。

バックライト電源回路４５は、バックライト４１を点灯／消灯するバックライト電圧ＶＢを生成し、生成したバックライト電圧ＶＢをバックライト４１へ出力する。例えば、バックライト電源回路４５は、バックライト電圧ＶＢとして５Ｖ／０Ｖを適宜出力する。これにより、バックライト４１は、バックライト電圧ＶＢが５Ｖ時に点灯し、０Ｖ時に消灯するため、バックライト電源回路４５より出力されるバックライト電圧ＶＢによりバックライト４１のオン／オフ制御が可能となる。

次に、以上のような構成を有する液晶表示装置の表示品質を評価した。画素電極１５，対向電極６１間に０Ｖの電圧を印加して黒画面を表示させた際の表示領域１ａの周縁部を観測したが、配向欠陥の発生に起因する光抜けは発生せず、画質及びコントラスト特性等の表示品質の低下も見られなかった。これは、Ｎ^*相からＳｃ^*相への相転移時にＤＣ電圧を印加して、表示領域１ａ及び非表示領域１ｂにおける液晶物質９０を一様な配向状態（層構造）にさせたため、表示領域１ａと非表示領域１ｂとの境界部分に配向欠陥が発生するのを防止できたものと推定される。

また、配向処理用電極２０が画素電極１５と同一の光透過性を有する場合（例えば、配向処理用電極２０及び画素電極１５がともにＩＴＯ製である場合）、表示領域１ａに黒色の画像を表示するときは、表示領域１ａと非表示領域１ｂとにおける液晶物質９０に印加される電圧がともに０Ｖであるため、両領域において光透過率（輝度）が全く同一となり、表示領域１ａと非表示領域１ｂとの境界部分が認識されず、黒表示の表示品質を向上することができる。さらに詳述すれば、人間の眼は一般的に明暗を相対的に区別することに優れ、表示領域１ａに黒色の画像を表示したとしても、その輝度が外側の非表示領域１ｂの輝度と異なる場合には、灰色などの画像として認識されてしまう虞があるが、本発明に係る液晶表示装置では、表示領域１ａと非表示領域１ｂとの輝度が全く同一であるため、黒色の画像を表示した場合には、確実に黒色の画像として認識させることができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、配向処理用電極２０を非表示領域１ｂに配置して、配向処理用電極２０を配置した領域に黒色の画像を表示する形態を示したが、配向処理用電極２０を配置した領域のさらに外側に遮光膜を設けて、配向処理用電極２０と協業して表示領域１ａの外側の領域の光を遮光させるようにしてもよく、このようにしたものが実施の形態２である。

図７は本発明に係る液晶パネルの他の例を示す模式的平面図、図８は図７のVIII−VIII線における構造断面図である。なお、図７は分かり易くするため構成要素の一部を省略して示す。本実施形態に係る液晶パネル９１は、アレイ基板９２と対向基板９３とを備えている。アレイ基板９２の対向基板９３対向面には、実施の形態１で詳述した構成と全く同等の構成物が形成されており、対向基板９３のアレイ基板９２対向面には、実施の形態１で詳述した構成に加えて、配向処理用電極２０が配置されている領域のさらに外側にＣｒ等の遮光膜９４が枠状の形状で形成されている。より正確には、遮光膜９４は配向処理用電極２０を設けた領域の一部分（周縁部）と重畳するように配置され、且つ表示領域１ａとは重畳しないように配置されている。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。なお、遮光膜９４は、対向基板ではなく、アレイ基板に設けるような形態であってもよい。

このような液晶パネル９１は、画素電極１５，対向電極６１間の電圧に基づいて表示領域１ａに画像を表示し、配向処理用電極２０，対向電極６１間の電圧に基づいて配向処理用電極２０を形成した領域に黒色の画像を常に表示し、さらに、遮光膜９４を形成した領域では光を完全に遮光する。これにより、配向処理用電極２０を備えることが困難な領域に遮光膜９４を設けて、配向処理用電極２０と協業して表示領域の外側の領域の光を遮光させることができる。また、この場合、遮光膜９４を設けた領域における液晶物質９０は配向処理が施されていないため、その配向状態は、画素電極１５及び配向処理用電極２０（すなわち対向電極６１）を設けた領域における配向状態と異なる虞があり、遮光膜９４と対向電極６１との境界部分に配向欠陥が発生することがある。しかし、たとえ配向欠陥が発生したとしても、配向欠陥に起因する光抜けを、配向処理用電極２０を形成した領域にとどめることができるため、表示領域１ａにまで光抜けが進入することはない。

なお、各実施形態では、配向処理用電極２０が画素電極１５と同一のＩＴＯ等の透明電極からなる場合について説明したが、画素電極１５と異なる金属電極であってもよく、その光透過性について限定されるものではない。

また、各実施形態では、対向電圧ＶＣを対向電極６１へ、電圧ＶＡを非表示領域用配線１９へ、それぞれ別々に入力する形態について説明したが、対向電極６１と非表示領域用配線１９とが液晶パネル内部にて導電ペースト等の導電体を介して接続（短絡）されているような形態であってもよい。この場合には、外部から電圧ＶＡを兼用する対向電圧ＶＣを入力すればよく、電圧ＶＡを生成する電源回路を用いる必要がなくなり、従来の液晶表示装置と全く同一の周辺回路で駆動させることができる。

さらに、各実施形態にて詳述した液晶パネル１は、アレイ基板６０上に能動層となる半導体層１１を形成した後、ゲート絶縁膜１６を介してゲート電極１２を形成する構造としたが、もちろん、ゲート電極１２を形成した後、ゲート絶縁膜１６を介して半導体層１１を形成する構造としてもよい。

さらにまた、ＴＦＴの能動層としてポリシリコンが形成されていてもよく、ポリシリコンとすれば、キャリアの電界効果移動度を向上させ、スイッチング特性を向上させることができる。もちろん、スイッチング素子としてＴＦＴに限定されるものではなく、ＭＩＭ等のスイッチング素子であってもよい。

本発明に係る液晶パネルの一例を示す模式的平面図である。図１のII−II線における構造断面図である。本発明に係る液晶パネルに用いるアレイ基板の製造方法を示す説明図である。本発明に係る液晶パネルに用いるアレイ基板の製造方法を示す説明図である。アレイ基板と対向基板とを接着して液晶パネルとする製造方法を示す説明図である。本発明に係る液晶表示装置の全体のブロック図である。本発明に係る液晶パネルの他の例を示す模式的平面図である。図７のVIII−VIII線における構造断面図である。ＦＬＣの層構造の一例を示す模式図である。従来の液晶パネルを示す構造断面図である。従来の液晶パネルを示す模式的平面図である。液晶物質の電気光学特性の一例を示すグラフである。

符号の説明

１，９１液晶パネル
１０，９２アレイ基板
１１半導体層
１２ゲート電極
１３ソース電極
１４ドレイン電極
１５画素電極
１８平坦化膜
１９非表示領域用配線
２０配向処理用電極
２５ａ，２５ｂ第１コンタクトホール
２６ａ，２６ｂ第２コンタクトホール
６０，９３対向基板
６２対向電極
９０液晶物質
９４遮光膜

Claims

第１の電極を備える第１基板と、第２の電極を備える第２基板との間に液晶物質が封入され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加された電圧により、前記液晶物質の表示領域における光透過率を制御する液晶表示装置の製造方法において、
前記第１基板の表示領域に複数の前記第１の電極を格子状に配設し、
前記第１基板の表示領域の外側に第３の電極を形成し、
前記液晶物質は単安定型の強誘電性液晶であり、
前記液晶物質を加熱することにより、駆動表示に利用する第１の液晶相とは異なる第２の液晶相に転移させる第１の工程と、
転移した液晶物質を冷却することにより、前記第２の液晶相から前記第１の液晶相に転移させる第２の工程と、
前記第１及び第２の工程により前記液晶物質が前記第２の液晶相から前記第１の液晶相に転移するまでの間に、前記第１の電極及び第２の電極間と、前記第３の電極及び前記第２の電極間とに、それぞれ所定の電圧を印加する工程とを備え、
前記第３の電極を備えた領域における液晶物質の配向状態を、前記第１の電極を備えた領域における液晶物質の配向状態と同一の状態にさせることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
前記第３の電極の形成は、前記表示領域を囲むように枠状に行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記表示領域の外側に、前記第３の電極を備えた領域と少なくとも一部分が重畳するように遮光領域を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置の製造方法。