JPH06289359A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、液晶表示装置の製造工程中におけ
る欠陥発生を少なくできる液晶表示装置の新規な製造方
法に関し、特に配向膜形成工程におけるラビング処理に
よる基板での静電気の発生に対し、静電気による基板上
の素子の破壊や電極の短絡やライン断線の発生を防止し
て表示装置の点欠陥やライン欠陥をなくす液晶表示装置
の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 第１の基板の表面に駆動素子と該駆動素子に
接続する画素電極および該駆動素子に接続する電極ライ
ンを形成する工程と、第２の基板の表面に共通電極を形
成する工程と、前記第２の基板の共通電極の上に配向膜
を形成してラビング処理を行う工程と、前記第１の基板
と第２の基板とを所定間隔を保って対向配置させ、両基
板間に相転移温度以上に加熱した液晶材料の等方性状態
の液体を注入する工程と、前記液体の前記第１の基板側
の温度を前記第２の基板側の温度に対し所定の温度だけ
高くなるよう温度勾配をつけつつ、前記液体を徐冷して
等方性から液晶状態に相転移させる工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は強誘電性液晶を用いた液
晶表示装置の製造方法に関し、特に製造工程における欠
陥発生を少なくできる液晶表示装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図２に従来の方法で製造した薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）液晶表示装置の断面構造を示す。図２
のものは、液晶の分子３０の長軸の配向方向が電極面に
平行に配向した液晶セルで構成されている。図３におい
て、液晶層３１は、図示しないスペーサにより所定間隔
を置いて対向配置された２枚の透明ガラス基板３２、３
３で保持される。

【０００３】図２の下側のガラス基板３２の上には、ゲ
ート信号に応じて画素部分に電界を与えるための駆動素
子であるＴＦＴ３４と、ＴＦＴ３４のソース，ドレイ
ン，ゲートの各電極（図示せず）ならびに電極に接続さ
れるゲート（走査）ラインおよび信号ラインからなるマ
トリックス線（図示せず）と、ＴＦＴ３４に接続された
画素電極３５とが形成される。さらにその上に配向膜３
６が形成される。

【０００４】図２の上側のガラス基板３３には、共通電
極３７が形成される。また共通電極３７の液晶層３１と
接する面の上にはラビング処理のような配向処理がされ
た配向膜３８が形成される。

【０００５】また図示しないカラーフィルタ層や、画素
表示部以外での光透過を防止してコントラストを向上さ
せるためのブラックマスクと呼ばれる遮光膜が形成され
る場合もある。

【０００６】以上のような液晶表示装置の従来の製造方
法はたとえば以下の通りである。まず、ガラス基板３２
の上にＴＦＴ３４、図示しない信号ラインと走査ライン
からなるのマトリックス線、ならびに画素電極３５を形
成しそれらを相互接続してＴＦＴ基板を形成する。

【０００７】次に、もう一方のガラス基板３３に共通電
極３７を形成して共通電極基板を作る。ＴＦＴ基板と共
通電極基板の両方に配向膜３６，３８をそれぞれ形成
し、ラビング処理のような配向処理を施す。

【０００８】配向膜３６，３８の配向方向を位置合わせ
してから両基板の間にギャップ制御材（図示せず）を挟
んで重ね合わせ、液晶を両基板間に注入した後、注入口
を封止して完成する。

【０００９】なお、アクティブマトリックスの制御素子
としてＴＦＴの代わりにＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕ
ｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）ダイオードを用いる場合でも
基本的に同様である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置の液晶と
して強誘電性液晶を用いると、光学応答性が速い、視野
角が広い、あるいは長時間固定パターンを表示していて
も残像が残らないといった点においてＴＮ（ツイストネ
マチック）型液晶に比べ格段に優れた特性が期待でき
る。

【００１１】上記従来の液晶表示装置の製造方法におい
ては、液晶として強誘電性液晶を用いた場合、セル間隔
がたとえば１．５μｍと極めて薄くなるために、配向膜
の配向処理工程で発生するゴミによるギャップ不良が問
題となる。

【００１２】さらに、配向処理をラビング法によって行
う場合には、ラビング処理の際に発生する静電気によっ
て、ＴＦＴあるいはＭＩＭダイオードの電極間の短絡や
ライン間の断線あるいはＴＦＴ素子自体の破壊や特性変
化が発生して点欠陥やライン欠陥が発生する場合があっ
た。

【００１３】これは、ＴＦＴあるいはＭＩＭ素子の電極
間や信号ラインとゲートラインからなるマトリックスの
ライン間は２００〜６００ｎｍ程度の非常に薄い絶縁膜
で絶縁されているために静電気により絶縁破壊が発生し
易いことと、ＴＦＴ材料としてアモルファスシリコンや
ポリシリコン半導体を用いているために高電界が電極に
集中するとトランジスタ特性、たとえば閾値などが変化
してしまうことがその理由である。

【００１４】さらに、ＴＦＴを形成した基板の凹凸（５
０ｎｍ〜１μｍ）によって段差が発生し、段差部の壁面
にそって液晶分子が配向してしまい液晶分子の配向が乱
れる。特に、強誘電性セルは厚みが薄いために基板表面
の凹凸による配向乱れの影響が大きく、均一な配向を得
ることができにくかった。

【００１５】本発明は、強誘電性液晶を用いた液晶表示
装置の製造工程とくに、配向処理工程におけるゴミの発
生と静電気の発生に対し、ゴミによるギャップ不良の問
題と静電気による基板上の素子の破壊や電極の短絡やラ
イン断線の発生を低減して表示装置の点欠陥やライン欠
陥を減少し、さらに基板の凹凸による液晶分子の配向乱
れを少なくすることのできる液晶表示装置の製造方法を
提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による強誘電性液
晶を使用した液晶表示装置の製造方法おいては、配向膜
を形成して配向処理を行うのは一方の基板だけで、他方
の基板には配向処理が施されない。強誘電性液晶分子の
配向は、液晶の熱光学効果を利用する。

【００１７】強誘電性液晶はある温度以上に加熱すると
等方的になる。この温度を相転移点（温度）と呼ぶ。液
晶材料を相転移温度以上に加熱して等方性にした状態で
液晶セルに注入し、その後徐冷して液晶状態にして分子
を配向方向に揃える。

【００１８】その製造方法は、第１の基板の表面に駆動
素子と該駆動素子に接続する画素電極および該駆動素子
に接続する電極ラインを形成する工程と、第２の基板の
表面に共通電極を形成する工程と、前記第２の基板の共
通電極の上に配向膜を形成して配向処理を行う工程と、
前記第１の基板と第２の基板とを所定間隔を保って対向
配置させ、両基板間に相転移温度以上に加熱した強誘電
性液晶材料の等方性状態の液体を注入する工程と、前記
液体の前記第１の基板側の温度を前記第２の基板側の温
度に対し所定の温度だけ高くなるよう温度勾配をつけつ
つ、前記液体を徐冷して等方性から液晶状態に相転移さ
せる工程とを有する。

【００１９】また、他の製造方法は、第１の基板の表面
にセグメント電極を形成する工程と、第２の基板の表面
に共通電極を形成する工程と、前記第１および第２の基
板の一方の基板の電極の上に配向膜を形成して該配向膜
に配向処理を行う工程と、前記第１の基板と第２の基板
とを所定間隔を保って対向配置させ、両基板間に相転移
温度以上に加熱した強誘電性液晶材料の等方性状態の液
体を注入する工程と、前記配向処理を施さない基板側の
温度を前記配向処理を施した基板側の温度に対し所定の
温度だけ高くなるよう温度勾配をつけつつ、前記液体を
徐冷して等方性から液晶状態に相転移させる工程とを有
する。

【００２０】

【作用】ゴミの付着や静電気による影響を避けたい駆動
素子や電極ラインが形成される基板には、配向処理は行
わない。したがって、配向処理によるゴミや静電気の発
生はこの基板では起こらない。

【００２１】また他方の基板では配向膜が形成され、配
向処理がされる。たとえば、凹凸の大きな基板側では配
向を開始させず、凹凸の少ない共通電極基板側から配向
を開始させることができる。このために配向方向が全体
として均一になる。

【００２２】強誘電性液晶分子の配向は熱光学効果を利
用する。すなわち、両基板間に液晶材料を相転移温度以
上に加熱した液体を注入すると液体の分子の方向はラン
ダムであり、液晶状態を示さず等方性の状態である。

【００２３】その後配向膜側を反対の基板側より低い温
度に保って徐冷することにより等方性から液晶状態に相
転移し、その過程で基板の配向方向にそって液晶分子が
配向されていく。

【００２４】単純マトリクスの場合は、基板上の凹凸は
両基板で同程度であるが、一方の基板のみに配向処理を
施すことにより配向処理で欠陥の生じる確率は大きく減
少する。

【００２５】

【実施例】図１を参照して本発明による液晶表示装置の
製造方法の第１の実施例を説明する。図１は液晶表示装
置の製造方法の概念図である。

【００２６】図１において、透明ガラス基板１２の上に
は、ゲート信号に応じて画素部分に電界を与えるための
ＴＦＴ１４と、ＴＦＴ１４のソース，ドレイン，ゲート
の各電極ライン（図示せず）と、ＴＦＴ１４に接続され
た画素電極１５とが形成される。このガラス基板１２上
には配向膜は形成されない。

【００２７】図１の他方の透明ガラス基板１３には、共
通電極１７が形成される。また共通電極１７の液晶層１
１と接する面の上には配向膜１８が形成され、配向処理
をして配向方向が与えられる。配向処理としては、配向
膜１８としてポリイミド膜を用い、配向膜１８を布等で
ラビング処理する方法がある。

【００２８】その他、配向膜としてＬＢ膜、ＳｉＯ斜方
蒸着膜を蒸着する方法、あるいはポリピロール膜やポリ
スチレン膜をラビング処理する方法などがあるが、本発
明は配向処理方法を特に限定しない。

【００２９】また図示しないカラーフィルタ層や、画素
表示部以外での光透過を防止してコントラストを向上さ
せるためのブラックマスクと呼ばれる遮光膜が形成され
る場合もある。

【００３０】以上の両基板は従来の基板製造技術によっ
て製作できる。ただし、基板の一方には配向膜が形成さ
れず、配向処理も行なわれない。次に、両基板１２，１
３を図示しないギャップ制御材を間に挟んで対向配置さ
せ、注入口１９を設けて端部で両者が貼り合わされる。

【００３１】次に、両基板１２，１３を図１に示すよう
に、容器１６に入った強誘電性液晶材料１１の中に配置
し、注入口１９を浸ける。基板１２，１３の周囲からヒ
ータのような加熱装置２０によって液晶材料１１が加熱
される。液晶材料の加熱温度は液晶の相転移温度以上の
温度にする。

【００３２】強誘電性液晶（ＦＬＣ）としては、たとえ
ばメルク社製の以下のような材料を用いることができ
る。

【００３３】

【表１】 従って、液晶材料１１の液晶分子１０はその方向がラン
ダムであり、等方性の状態である。液晶の温度制御は液
晶材料１１中に温度検知器を入れて温度をモニタしなが
らヒータ２０の電流量を調整するような温度制御技術が
利用できる。温度制御は手動でも自動でも可能である。

【００３４】加熱された液晶材料１１は毛細管現象によ
って注入口１９から両基板１２，１３間のギャップ部分
に注入される。この状態では液晶分子１０は等方性であ
り、配向されていない。なお、液晶材料１１の注入方法
はどのような方法でもよく、毛細管現象以外の方法たと
えば真空を利用する方法で注入してもよい。

【００３５】液晶材料を注入後、加熱装置２０による発
熱量を低下させつつ、徐々に液晶材料１１を冷却してゆ
く。冷却速度は０．１〜１．０℃／分の範囲となるよう
温度制御する。その冷却の際には、ガラス基板１２側と
ガラス基板１３側との間で液晶材料１１に所定の温度勾
配をつけつつ徐冷する。

【００３６】具体的には、共通電極１７が形成されたガ
ラス基板１３側の液晶温度にくらべ、ＴＦＴ１４が形成
されたガラス基板１２側の液晶温度を数°Ｃ〜十数℃程
度高く保ちつつ徐冷する。このように温度勾配をつける
ことによって徐冷の際、配向膜が形成されたガラス基板
１３側から徐々に反対側に液晶材料を液晶相に変化させ
ることができる。

【００３７】一定速度で温度勾配を保って転移温度まで
に徐冷していくと、液晶材料１１は最初等方性状態であ
ったものが、液晶状態に相転移していく。徐冷過程にお
いて、最も温度の低い配向膜１８付近の液晶分子は相転
移して配向膜の配向方向に並び、反対側のガラス基板１
２近くの液晶分子１０は未だ相転移温度以上で等方相に
ある。徐々に降温していくと、ガラス基板１３側からガ
ラス基板１２側に相転移温度となる位置が移動してい
く。

【００３８】冷却速度がゆっくりであるために、相転移
する液晶分子はガラス基板１３側の配向方向に並んでい
る液晶分子１０に揃うように配向する。このようにし
て、基板間の液晶分子すべてが配向されていく。

【００３９】その際、ＴＦＴ１４が形成されている基板
１２は配向膜がなく、相対的に高温に保たれるために液
晶分子１０の配向は反対側の基板１３の配向膜１８で規
制される。このため、基板１２の凹凸による配向の乱れ
は生じにくい。

【００４０】なお、一方の基板にのみ配向処理を施し、
他方の基板には配向膜を設けない場合を説明したが、他
方の基板にも配向膜は設け、配向処理（ラビング）のみ
を省略してもよい。

【００４１】単純マトリックスの場合も、液晶の配向動
作は同様である。本発明の製造方法は、単純マトリック
ス液晶表示装置にも、アクティブマトリックス液晶表示
装置にもいずれにも適用できる。特にアクティブマトリ
ックスのＴＦＴ駆動素子への静電気の影響を避けたい場
合にはより効果的である。また駆動素子としてＴＦＴで
もＭＩＭダイオードでもいずれが使用された液晶表示装
置にも適用可能である。

【００４２】また、基板間に温度勾配をつける方法は、
片側に加熱装置を設ける方法だけでなく、両側に加熱装
置を設けて温度差を設けたり、冷却装置も設ける等でも
良い。

【００４３】以上説明した実施例の構造、材料、数値等
はあくまでも例示であって、本発明はこれらに限るもの
ではなく、種々の変更や改良、組み合わせ等ができるこ
とは当業者にとって自明であろう。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による液晶表
示装置の製造方法おいては、配向膜を形成して配向処理
を行うのは一方の基板だけで、他方の基板には配向処理
が施されない。液晶材料を相転移温度以上に加熱して等
方性にした状態で注入し、その後基板間で温度勾配をつ
けながら徐冷して液晶状態にして液晶分子を配向方向に
揃える。

【００４５】従って、ゴミの発生や静電気による影響を
避けたい、たとえば駆動素子や電極ラインが形成される
基板には配向処理は行われないので、ゴミや静電気の発
生はこの基板では起こらない。そのためにギャップ黒点
や白点等の欠陥も少なくすることができ、点欠陥やライ
ン欠陥の発生が防止でき、高品質で歩留まりの高い液晶
表示装置が製造できる。

【００４６】さらに、表面の凹凸の大きな基板側には配
向膜を形成しない時には、凹凸の影響による配向の乱れ
を防止して均一な配向が可能となる。また一方の基板の
みに配向処理を行うために製造工数を減らすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による液晶表示装置の製造方法
を説明する図である。

【図２】従来の技術により製造される液晶表示装置の断
面図である。

【符号の説明】

１０ 液晶分子 １１ 液晶材料 １２，１３ ガラス基板 １４ ＴＦＴ １５ 画素電極 １６ 容器 １７ 共通電極 １８ 配向膜 １９ 液晶注入口 ２０ 加熱装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板の表面に駆動素子と該駆動素
   子に接続する画素電極および該駆動素子に接続する電極
   ラインを形成する工程と、 第２の基板の表面に共通電極を形成する工程と、 前記第２の基板の共通電極の上に配向膜を形成して該配
   向膜に配向処理を行う工程と、 前記第１の基板と第２の基板とを所定間隔を保って対向
   配置させ、両基板間に相転移温度以上に加熱した強誘電
   性液晶材料の等方性状態の液体を注入する工程と、 前記液体の前記第１の基板側の温度を前記第２の基板側
   の温度に対し所定の温度だけ高くなるよう温度勾配をつ
   けつつ、前記液体を徐冷して等方性から液晶状態に相転
   移させる工程とを有する液晶表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 第１の基板の表面にセグメント電極を形
   成する工程と、 第２の基板の表面に共通電極を形成する工程と、 前記第１および第２の基板のうち一方の基板の電極の上
   に配向膜を形成して該配向膜に配向処理を行う工程と、 前記第１の基板と第２の基板とを所定間隔を保って対向
   配置させ、両基板間に相転移温度以上に加熱した強誘電
   性液晶材料の等方性状態の液体を注入する工程と、 前記配向処理を施さない基板側の温度を前記配向処理を
   施した基板側の温度に対し所定の温度だけ高くなるよう
   温度勾配をつけつつ、前記液体を徐冷して等方性から液
   晶状態に相転移させる工程とを有する液晶表示装置の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記配向膜の配向処理はラビング法によ
   り行う請求項１または２記載の液晶表示装置の製造方
   法。