JP4625288B2 - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents
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Description
具体的に、液晶方向子が90°ツイストするように配列した後、電圧を加えて液晶方向子を制御するツイストネマティック型(TNモード)と、一つの画素を複数のドメインに分け、それぞれのドメインの主視野角の方向が異なるようにして広視野角を実現するマルチドメイン方式(配向分割型)と、補償フィルムを基板の外周面に取り付け、光の進行方向による光の位相変化を補償するOCBモード(曲がり配列型)と、一つの基板上に二つの電極を形成して、液晶の方向子が横電界で構成される横電界方式と、ネガティブ型液晶と垂直配向膜を用いて、液晶分子の長軸が配向膜の平面に垂直に配列されるようにするVAモードなど、多様である。
したがって、液晶表示素子によって画素電極は透過電極、又は反射電極で形成されるが、透過型液晶表示素子と、半透過型液晶表示素子の透過部には透過電極が形成され、反射型液晶表示素子と、半透過型液晶表示素子の反射部には反射電極が形成される。
一例として、図3aに示すように、何れかの偏光板の透過軸と同一の方向に初期配向された液晶分子31に充分な電圧をかけると、図3bに示すように、液晶分子31の長軸が電界に並んで配列される。
即ち、TNモード、半透過型、及び横電界方式の液晶表示素子の製造方法は大同小異である。したがって、横電界方式の液晶表示素子の製造方法を代表的に説明すると次の通りである。
図4aに示すように、下部基板11上にスパッタリング方法で低抵抗金属を蒸着した後パターンニングして、ゲート配線(図示せず)及びゲート電極12aを形成する。この際、前記ゲート配線と平行する共通配線(図示せず)と、前記共通配線から分岐した複数個の共通電極24とを前記ゲート配線と同時に形成する。
前記ラビング処理は、液晶分子を特定の方向に配向させるために、配向膜と呼ばれる有機高分子膜を基板上に形成し、異方性を付与する過程をいう。
しかし、ラビング布が取り付けられる部位の継ぎ目の隙間による垂直帯、又は水平帯の不良が発生し、布付着状態によって布の先端部がぴったり付かない不良が発生するなど、不良発生の可能性が高い。
即ち、TNモードの液晶表示素子では、薄膜トランジスター領域、及びゲート配線とデータ配線とが交差する部分が画素領域より相対的に高い。そして、半透過型液晶表示素子では、画素領域で反射部と透過部との間に段差が発生する。
前記第1配向膜150にイオンビームを照射した後、図9dに示すように、レイオン、ナイロンのようなラビング布171が取り付けられた円筒状のラビングロール170を前記第1配向膜150に擦り、第1偏光方向を有するよう配向方向を形成する。
この際、イオンビーム580の照射方向に対して基板111を様々な角度に配置して配向方向を制御し、イオンビームの照射角度、照射時間、及び照射されるビームのエネルギー程度を調節して、プリチルト角を制御する。
前記配向膜として、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリビニルシンナメート、ポリアゾベンゼン、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レートなどを使用する。
また、偏光された光を照射する場合、配向方向整列工程の方向と同一の方向に光を偏光させることが重要である。この際、前記配向方向整列工程は、前記配向方向に垂直な方向に偏光した光を使用できる。
即ち、液晶注入方式、又は液晶滴下方式で液晶層を形成する。
即ち、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の製造方法は、図9a乃至図9bに示すように、ゲート電極112a、共通電極124、データ配線及びソース/ドレイン電極115a、115bと、画素電極117とを形成する。
そして、図12aに示すように、基板の全面に耐熱性、液晶との親和性に優れたポリイミド樹脂を印刷、乾燥、イミド化させて第1配向膜150を形成する。レーヨン、ナイロンのようなラビング布171が取り付けられた円筒状のラビングロール170を前記第1配向膜150擦り、第1偏光方向を有するようにラビング処理する。この際、前記段差の発生部分には前記ラビング処理時に前記ラビング布171が接触せず、配向が行われないことがある。
即ち、図13aに示すように、前記共通電極124と画素電極117はジグザグ状に形成され、前記共通電極124と画素電極117は、互いに平行するように形成された横電界方式の液晶表示装置でも、上述したようなラビング工程、及び配向方向整列工程を並行させることができる。
即ち、基板にゲート電極112aを備えたゲート配線(図示せず)を形成し、前記ゲート電極112aを含む基板の全面にゲート絶縁膜113を形成した後、前記ゲート電極112aの上側のゲート絶縁膜113上に半導体層114を形成する。そして、前記ゲート配線と垂直な方向にデータラインを形成すると同時に、前記半導体層114aの両側にソース/ドレイン電極115a、115bを形成する。前記ドレイン電極115bにコンタクトホールを有するように前記ソース/ドレイン電極115a、15bを含む基板の全面に保護膜116を形成し、前記保護膜116の上側の画素領域に透明導電層で共通電極124と画素電極117を形成する。この際、前記画素電極117と共通電極124は一定の間隔を有して互いに平行に形成される。
図15aに示すように、下部基板111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ー技術でパターンニングして、ゲート配線、及び前記ゲート配線から分岐する薄膜トランジスターのゲート電極112aを形成する。
前記イオンビーム又は光照射は、ラビング方向と同一の方向に行うことが重要である。
ここで、光照射を行う場合、前記第1配向膜150に本発明の第1実施形態で説明したような配向膜を形成し、部分偏光、線偏光、又は非偏光された光を前記本発明の第1実施形態で説明した条件で照射する。
そのうち、TNモードの液晶表示素子、半透過型液晶表示素子、及びVAモード液晶表示素子の製造方法を説明すると次の通りである。
図16aに示すように、基板111上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ー技術でパターンニングして、ゲート配線(図示せず)、及び前記ゲート配線から分岐した薄膜トランジスターのゲート電極112aを形成する。
そして、前記データ配線115を含む基板の全面に保護膜116を形成する。
この際、前記第1配向膜150の全面に対してイオンビーム、又は光を照射しても良く、
ゲート配線とデータ配線との交差部分の段差部、又は薄膜トランジスターの段差部を除いた部分をマスキングした後、イオンビーム、又は光を照射して、ラビング配向時にラビング布が至らない段差部のみに限り配向方向を整列しても良い。前記イオンビーム、又は光照射はラビング方向と同一の方向に行うことが重要である。
ここで、前記イオンビーム照射の代わりに光照射を行う場合、前記第1配向膜150に本発明の第1実施形態で説明したような配向膜を塗布し、部分偏光、線偏光、又は非偏光された光を照射する。
本発明の第5実施形態に係る半透過型液晶表示素子は、上述したように、画素領域が反射部と透過部とに定義される。
そして、前記データ配線115を含む基板の全面に保護膜116を形成する。
この際、前記第1配向膜150の全面に対してイオンビーム、又は光を照射しても良く、前記反射部と透過部の間の段差部を除いた部分をマスキングした後、イオンビーム、又は光を照射して、ラビング配向時にラビング布が至らない段差部のみに限り配向方向を整列しても良い。但し、前記イオンビーム、又は光照射は、ラビング方向と同一の方向に行うことが重要である。
ここで、前記光照射を行う場合、前記第1配向膜150に本発明の第1実施形態で説明したような配向膜を蒸着し、部分偏光、線偏光、又は非偏光された光を照射する。
図18aに示すように、基板111上に低い比抵抗を有する低抵抗金属を蒸着させた後、フォトリソグラフィー技術でパターンニングして、ゲート配線(図示せず)、及び前記ゲート配線から分岐した薄膜トランジスターのゲート電極112aを形成する。
そして、前記データ配線115を含む基板の全面に保護膜116を形成する。
この際、前記第1配向膜150の全面に対してイオンビーム、又は光を照射しても良く、ゲート配線とデータ配線との交差部分の段差部、薄膜トランジスターの段差部、又はスリット118の段差部を除いた部分をマスキングした後、イオンビーム、又は光を照射して、ラビング配向時にラビング布が至らない段差部のみに限り配向方向を整列しても良い。前記イオンビーム照射、又は光照射は、ラビング方向と同一の方向に行うことが重要である。
ここで、前記イオンビーム照射の代わりに光照射を行う場合、前記第1配向膜150に本発明の第1実施形態で説明したような配向膜を塗布し、部分偏光、線偏光、又は非偏光された光を照射する。
112 ゲート配線
112a ゲート電極
113 ゲート絶縁膜
114 半導体層
115 データ配線
115a、115b ソース/ドレイン電極
116 保護膜
117 画素電極
118 スリット
121 上部基板
122 ブラックマトリックス
123 カラーフィルター層
124 共通電極
130 液晶層
135 非晶質シリコン層
136 金属層
137、138 フォトレジスト
139 透明導電層
150、160 第1、第2配向膜
170 ラビング器具
171 ラビング布
181 偏光板
190 イオンビーム装置
129 カラムスペーサー
Claims (17)
- 第1基板及び第2基板を用意する段階と、
前記第1基板上に薄膜トランジスターを形成する段階と、
前記薄膜トランジスターを含む前記第1基板の全面に、第1配向膜を形成する段階と、
前記第1配向膜にラビング工程、及び配向方向整列工程を行う段階と、
前記第1基板及び第2基板の間に液晶層を形成する段階とを含み,
前記配向方向整列工程は、前記ラビング工程によりラビング不良が生じるような形態において前記第1配向膜に形成された段差部を含む前記第1配向膜の全表面又は前記段差部のみに, 前記ラビング工程におけるラビングの方向と同一方向で行い, 前記配向方向整列工程は、前記第1配向膜に偏光された光を照射し,前記偏光方向は、前記ラビング方向に対して垂直方向であることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
- 前記ラビング工程以前に前記配向方向整列工程を行うことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記第1配向膜の全表面のプレチルト角は、前記配向方向整列工程によって実質的に同一であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記第1配向膜は、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリビニルシンナメート、ポリアゾベンゼン、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レートのうち何れかからなることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記第2基板に第2配向膜を形成する段階と、
前記第2配向膜にラビング工程、及び配向方向整列工程を行う段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記第1配向膜と、第2配向膜の配向方向は、前記配向方向整列工程によって実質的に同一であることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記第1配向膜と第2配向膜のプレチルト角は、前記配向方向整列工程によって実質的に同一であることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記薄膜トランジスター形成段階は、
前記第1基板上にゲート電極、ゲート配線、及び複数個の共通電極を形成する段階と、
前記第1基板にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する段階と、
前記第1基板上にデータ配線、及びソース/ドレイン電極を形成する段階と、
前記第1基板に保護膜を形成する段階と、
前記保護膜上に複数個の画素電極を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記薄膜トランジスター形成段階は、
前記第1基板上にゲート配線、ゲート電極、共通配線、及び複数個の共通電極を形成する段階と、
前記第1基板にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する段階と、
前記第1基板上にデータ配線、ソース/ドレイン電極、及び複数個の画素電極を形成する段階と、
前記第1基板に保護膜を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記薄膜トランジスター形成段階は、
前記第1基板上にゲート電極、及びゲート配線を形成する段階と、
前記第1基板にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する段階と、
前記第1基板にデータ配線、及びソース/ドレイン電極を形成する段階と、
前記第1基板に保護膜を形成する段階と、
前記保護膜上に複数個の画素電極と、複数個の共通電極とを形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記画素電極と共通電極は、透明な導電物質で形成されることを特徴とする請求項10に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記透明導電物質は、ITOとIZOのうち何れか一つを備えることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記薄膜トランジスター形成段階は、
前記第1基板上にゲート配線、ゲート電極、共通配線、及び複数個の共通電極を形成する段階と、
前記第1基板にゲート絶縁膜、半導体層、及び金属層を順次に形成する段階と、
ハーフトーンマスクを用いて、前記金属層及び半導体層を選択的に除去して、データ配線及びソース/ドレイン電極を形成する段階と、
前記第1基板に保護膜及びフォトレジストを順次に形成する段階と、
前記フォトレジストを露光及び現像して、前記ドレイン電極の上側の一部と、画素領域の保護膜を選択的に除去する段階と、
前記第1基板に導電層を形成し、リフトオフによって前記フォトレジストを除去して、複数個の画素電極を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記導電層は、透明導電層、又は金属層を用いることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 第1、第2基板を用意する段階と、
前記第1基板に薄膜トランジスターを形成する段階と、
前記第1基板に第1配向膜を形成する段階と、
均一な配向方向を提供するために、前記第1配向膜にラビング工程、及び配向方向整列工程を行う段階と、
前記第2基板に第2配向膜を形成する段階と、
前記第2配向膜にラビング工程、及び配向方向整列工程を行う段階と、
前記第1、第2基板の間に液晶層を形成する段階とを含み,
前記配向方向整列工程は、前記ラビング工程によりラビング不良が生じるような形態において前記第1及び第2配向膜に形成された段差部を含む前記第1 及び第2配向膜の全表面又は前記段差部のみに, 前記ラビング工程におけるラビングの方向と同一方向で行い, 前記配向方向整列工程は、前記第1及び第2配向膜に偏光された光を照射し, 前記偏光方向は、前記ラビング方向に対して垂直方向であることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
- 前記第1配向膜の全表面のプレチルト角は、前記配向方向整列工程によって実質的に同一であることを特徴とする請求項15に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 前記第1、第2配向膜は、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリビニルシンナメート、ポリアゾベンゼン、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レートのうち何れかからなることを特徴とする請求項15に記載の液晶表示素子の製造方法。
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