JPH11109316A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
液晶表示装置の製造方法Info
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- JPH11109316A JPH11109316A JP9272853A JP27285397A JPH11109316A JP H11109316 A JPH11109316 A JP H11109316A JP 9272853 A JP9272853 A JP 9272853A JP 27285397 A JP27285397 A JP 27285397A JP H11109316 A JPH11109316 A JP H11109316A
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Abstract
配向方向を配向膜のラビング方向に揃えることができ
て、表示品質が高い液晶表示装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 液晶を封入したパネル1の一部領域を、
液晶のアイソトロピック相−ネマティック相の相転移温
度異常に加熱し、パネル1を移動させて相転移領域を走
査する。加熱によりネマティック相からアイソトロピッ
ク相に相転移した液晶は、再度ネマティック相に相転移
する際に、配向膜のラビング方向に配向する。加熱領域
を走査することにより、液晶分子は先に配向した液晶分
子の配向方向に倣って配向し、パネル全体の液晶の配向
方向が均一化される。
Description
態を画素毎に制御する1組の電極を一方の透明基板上に
設けたIPS(In-Plane Switching)型の液晶表示装置
の製造方法に関する。
もに低電圧で駆動できて消費電力が少ないという長所が
あり、近年、パーソナルコンピュータのディスプレイや
テレビ等に広く使用されるようになった。一般的なTN
(Twisted Nematic )型液晶表示装置は、2枚の透明ガ
ラス基板の間に液晶を封入した構造を有している。それ
らのガラス基板の相互に対向する2つの面(対向面)の
うち、一方の面側にはブラックマトリクス、カラーフィ
ルタ、対向電極及び配向膜等が形成され、また他方の面
側にはアクティブマトリクス回路、画素電極及び配向膜
等が形成されている。更に各ガラス基板の対向面と反対
側の面には、それぞれ偏光板が貼り付けられている。こ
れらの2枚の偏光板は、例えば偏光板の偏光軸が互いに
直交するように配置され、これによれば、電界をかけな
い状態では光を透過し、電界を印加した状態では遮光す
るモード、すなわちノーマリーホワイトモードとなる。
また、2枚の偏光板の偏光軸が平行な場合には、電界を
かけない状態では光を遮光し、電界を印加した状態では
透過するモード、すなわちノーマリーブラックモードと
なる。
Tに比べて視角特性が劣り、画面を見る角度によってコ
ントラストが変化してしまうという欠点がある。近年、
TN型液晶表示パネルに比べて視角特性が優れた液晶表
示装置として、IPS型の液晶表示装置が開発されてい
る(特開平7−191336号公報及び特開平9−57
63号公報等)。IPS型液晶表示装置は、一方の透明
基板側にTFT(Thin Film Transistor)、画素電極及
びコモン電極(対向電極)等が形成され、他方の透明基
板側にはカラーフィルタ等が形成されている。以下、T
FTが形成された基板をTFT基板、カラーフィルタが
形成された基板をCF基板という。
図、図11は同じくそのIPS型液晶表示装置のTFT
基板50を示す平面図である。なお、図10は図11の
B−B線に対応する位置における断面を示す。このIP
S型液晶表示装置は、相互に対向して配置されたTFT
基板50及びCF基板60と、これらの基板50,60
間の間隔を一定に維持するための球形スペーサ73と、
基板50,60間に封入された液晶74と、基板50,
60の外面に配置された1対の偏光板(図示せず)とに
より構成されている。
いる。すなわち、ガラス基板51上には、図11に示す
ように、ゲートバスライン53及びコモンバスライン5
2が相互に平行に形成されている。また、ガラス電極5
1上には、ゲートバスライン53及びコモンバスライン
52に直交して複数本のドレインバスライン55が形成
されている。これらのゲートバスライン53、コモンバ
スライン52及びドレインバスライン55に囲まれた領
域が画素領域であり、各画素領域には複数本のコモン電
極52a及び画素電極56が相互に平行に形成されてい
る。各画素領域毎に、コモン電極52aの一端側は接続
線52bにより接続され、画素電極56の一端側はソー
ス電極57bにより接続され、画素電極56の他端側は
接続線56aに接続されている。
52及びコモン電極52aは、透明絶縁膜54に覆われ
ており、この絶縁膜54上にドレインバスライン55及
び画素電極56が形成されている。また、絶縁膜54上
には、ソース電極57b及びドレイン電極57aがゲー
トバスライン53を挟んで形成されている。このソース
電極57bは画素電極56に接続され、ドレイン電極5
7aはドレインバスライン55に接続されている。ま
た、ソース電極57b及びドレイン電極57aとゲート
バスライン53との間にはシリコン活性層(図示せず)
が形成されており、これらのソース電極57b、ドレイ
ン電極57a、ゲートバスライン13及びシリコン活性
層とによりTFT57が構成される。
バスライン55、画素電極56、ドレイン電極57b及
びソース電極57aを覆うようにして配向膜58が形成
され、この配向膜58の表面はラビング処理が施されて
いる。一方、CF基板60は以下のように構成されてい
る。すなわち、ガラス基板61の一方の面側には、各画
素領域毎に、赤(R)、緑(G)又は青(B)のカラー
フィルタ62が形成されており、これらのカラーフィル
タ62は配向膜63に覆われている。
置において、電圧を印加しない状態では液晶分子は配向
膜のラビング方向に沿って配向している。一般的に、I
PS型液晶表示装置では、配向膜のラビング方向(図1
1中に矢印で示す)は画素電極56に対し約15°の角
度で傾いており、従って、図12(a)に上面図、図1
2(b)に側面図を示すように、液晶分子75の長軸は
画素電極56の長手方向(図12(a)中に矢印で示
す)に対し約15°傾いた方向にホモジェニアス配向し
ている。この場合、一対の偏光板の偏光軸が交差してい
るとすると、光は偏光板により遮光されて黒表示とな
る。
電圧を印加すると、TFT基板50側の液晶分子75は
電界の方向に配向する。このため、図13(a)に上面
図、図13(b)に側面図を示すように、液晶分子75
はTFT基板50側からCF基板60側に徐々に捩じれ
たように配向する。これにより、光は一対の偏光板を透
過する。画素電極56とコモン電極52aとの間に印加
する電圧を変化させることにより、液晶表示装置を透過
する光量を制御することができる。
液晶表示装置と異なり、液晶分子75が基板面に対し常
に平行であり、光の抜けが殆どなくコントラストが高い
ため、視角特性が優れている。ところで、液晶表示装置
の製造工程において、TFT基板とCF基板とに間に液
晶を注入する際に、液晶分子は、配向膜のラビング方向
ではなく、液晶の流れる方向に配向する。このため、基
板間に液晶を充填した後、加熱炉内で液晶をネマティッ
ク相からアイソトロピック相への転移温度以上に加熱
し、その後自然冷却してネマティック相に戻す熱処理が
施される。この熱処理により、液晶分子75の配向方向
が配向膜58,63のラビング方向に揃えられる。
IPS型液晶表示装置では、熱処理後も液晶分子の配向
方向がラビング方向と異なる部分が発生しやすく、その
結果、電圧無印加時に黒表示となるべきところに光抜け
が生じることがある。これにより、液晶表示装置のコン
トラストが低下するとともにざらついた表示になり、表
示品質が劣化する。
おいて、液晶分子の配向方向を配向膜のラビング方向に
揃えることができて、表示品質が高い液晶表示装置の製
造方法を提供することである。
平行に配置された画素電極及びコモン電極を有する第1
の透明基板と、該第1の透明基板に対向配置された第2
の透明基板との間に液晶を封入して液晶パネルとする工
程と、前記液晶パネルの一部領域を、前記液晶のアイソ
トロピック相−ネマティック相の相転移温度以上に加熱
し、加熱領域を走査する工程とを有することを特徴とす
る液晶表示装置の製造方法により解決する。
願発明者等は、従来のIPS型液晶表示装置において、
液晶分子の配向方向が熱処理後も配向膜のラビング方向
に揃わない原因を追求した結果、以下のことが判明し
た。すなわち、液晶パネル全体を加熱した後に冷却する
従来方法では、アイソトロピック相からネマティック相
への液晶の相転移がパネル全体でほぼ同時に発生する。
このため、液晶分子はある領域では配向膜のラビング方
向に配向するが、他の領域では例えばスペーサの表面に
沿って配向し、これら配向方向が異なる領域が液晶パネ
ルの全面に亘って混在する状態となり、配向異常が発生
する。
全体を同時に加熱するのではなく、一部領域を加熱し、
加熱領域を走査する。加熱によりネマティック相からア
イソトロピック相に変化した液晶は、再度ネマティック
相に相転移する際に、配向膜のラビング方向に配向す
る。加熱領域を走査することにより、アイソトロピック
相からネマティック相に相転移する領域も移動するが、
液晶分子は先に配向した液晶分子の配向方向に倣って配
向するという性質があるため、後から相転移する液晶の
分子も先の液晶分子の配向方向に配向する。これによ
り、パネル全体に亘って液晶分子の配向方向が均一にな
り、配向異常が抑制され、表示品質が良好な液晶表示装
置が得られる。
(b)に平面図を示すように、スペーサ73が近接して
配置されていると、スペーサ73間の領域ではスペーサ
73の表面に沿って液晶分子75が配向し、本来の配向
方向と異なってしまうことがある。本願発明者等は、ス
ペーサの密度と配向異常との関係を調べた。その結果、
スペーサの密度(平均密度:以下、同じ)が50個/m
m2 を超える場合はスペーサ間の平均距離が短くなり、
配向異常が発生しやすくなることが判明した。従って、
第1及び第2の透明基板間に配置するスペーサの密度は
50個/mm2 以下とすることが好ましい。
ティック相に相転移する際に外部電界が加わると、電界
に沿って液晶が配向し、配向異常の原因となる。特に、
IPS型液晶表示装置では、第2の透明基板側に電極を
有しないため、電界の影響を受けやすい。このため、第
2の透明基板の外面に透明導電膜を形成したり、又は第
2の透明基板を覆う導電層を有する部材を配置して外部
電界の影響を遮断することが好ましい。
て、添付の図面を参照して説明する。図1〜図7は本発
明の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す図であ
る。なお、図1は熱処理前の液晶パネル1の断面図、図
2は同じくその液晶パネル1のTFT基板10を示す平
面図であり、図1は図2のA−A線に対応する位置にお
ける断面を示す。
構成するTFT基板(第1の透明基板)10及びCF基
板(第2の透明基板)20を形成する。TFT基板10
は以下のようにして形成する。すなわち、ガラス基板1
1上に導電膜を形成し、この導電膜をパターニングし
て、図2に示すように、コモンバスライン12、コモン
電極12a及びゲートバスライン13を形成する。この
場合、コモンバスライン12及びゲートバスライン13
は相互に平行に形成し、コモン電極12aはコモンバス
ライン12から垂直方向に複数本が平行に延び出すよう
に形成する。コモン電極12aの先端側は接続線12b
により相互に接続しておく。
を形成し、TFT17の活性層となる部分にシリコン層
(図示せず)を形成する。そして、このシリコン層上に
ゲート絶縁膜(図示せず)を形成する。その後、基板1
1上の全面に導電膜を形成し、この導電膜をパターニン
グして、ドレインバスライン15、画素電極16、ドレ
イン電極17a及びソース電極17bを形成する。この
場合、ドレインバスライン15は、コモンバスライン1
2及びゲートバスライン13に垂直に交差するように形
成する。また、画素電極16はコモン電極12aに平行
に形成し、一端側はソース電極17bに接続し、他端側
は接続線16aに接続しておく。更に、ドレイン電極1
7aはドレインバスライン15に接続しておく。
らなる配向膜18を形成し、この配向膜18の表面をラ
ビング処理する。この場合、ラビング方向(図2に矢印
で示す)は、画素電極16に対し約5〜30°の角度と
なるようにする。これにより、TFT基板10が完成す
る。一方、CF基板20を以下のように形成する。
画素領域に対応させて、R,G,Bのカラーフィルタ2
2を形成する。その後、これらのカラーフィルタ22を
被覆するように配向膜23を形成し、配向膜23の表面
をラビング処理する。この場合、配向膜23のラビング
方向は、配向膜18のラビング方向と同じになるように
する。これにより、CF基板20が完成する。
対向させて配置し、両者の間に液晶を封入して液晶パネ
ル1を形成する。液晶の封入方法としては、ディップ注
入法及び滴下注入法がある。ディップ注入法において
は、図3に示すように、TFT基板10(又は、CF基
板20)の縁部に沿って熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹
脂からなるシール材31を塗布する。このとき、シール
材31を閉じた線状に塗布するのではなく、後工程で基
板10,20間に液晶を注入するための液晶注入口32
として、シール材31を塗布しない部分を設けておく。
5μmの球状(又は円柱状)のスペーサ33(図1参
照)を50個/mm2 以下の密度で散布する。そして、
TFT基板10とCF基板20とを、配向膜18,23
が形成された面を対向させて貼合わせる。次に、加熱又
は紫外線照射により、シール材31を硬化させる。これ
により、TFT基板10とCF基板20とを貼合わせて
なる空パネルが得られる。
(図示せず)内に液晶34が入った容器35と空パネル
1aとを配置し、チャンバ内を十分に排気した後、空パ
ネル1aの液晶注入口32を液晶34中に浸漬する。そ
して、チャンバ内を大気圧に戻す。そうすると、圧力差
により液晶34が空パネル1a内に注入される。パネル
1a内に液晶34が十分充填された後、液晶注入口32
に封止材として紫外線硬化型樹脂を充填し、紫外線を照
射して硬化させる。これにより、TFT基板10及びC
F基板20とを貼合わせてなる液晶パネル1(図1参
照)が得られる。
ように、TFT基板10(又は、CF基板20)の縁部
に沿って枠状にシール材31を塗布した後、TFT基板
10上に液晶34を所定量滴下し、スペーサ33(図1
参照)を50個/mm2 以下の密度で散布する。そし
て、TFT基板10上にCF基板20を重ね合わせ、液
晶34を基板10,20間に拡散させる。その後、紫外
線を照射してシール材31を硬化させる。これにより、
TFT基板10及びCF基板20とを貼合わせてなる液
晶パネル1が得られる(図1参照)。
注入法によりTFT基板10とCF基板20との間に液
晶34を封入して液晶パネル1を形成した後、図6に示
すように、CF基板20の外側にITO(インジウム酸
化スズ)を蒸着して透明導電体膜26を形成する。な
お、透明導電体膜26は、液晶注入以前の工程でCF基
板20側に形成しておいてもよい。
ング方向に配向させる熱処理を行う。図7は熱処理を示
す模式図である。この図7に示すように、液晶パネル1
を水平方向に数cm/分程度の速度で移動させながら、
温風吹出口41から温風を吹き出して液晶パネル1の一
部(直線状の領域)を液晶34のアイソトロピック相−
ネマティック相の相転移温度以上(例えば、80〜90
℃)に加熱し、その後、冷風吹出口42から冷風(室
温)を吹き出して加熱後の領域を冷却する。
示す模式図である。この図8において、34aは加熱前
の液晶であり、この液晶はネマティック相である。34
bは温風により温度がネマティック相→アイソトロピッ
ク相の相転移温度に到達した液晶であり、34cはアイ
ソトロピック相に転移した液晶である。34dはアイソ
トロピック相→ネマティック相の相転移温度まで冷却し
た液晶であり、34eは相転移温度以下に冷却した液晶
である。液晶パネル1の移動に伴って最初にアイソトロ
ピック相に転移した液晶は、ネマティック相に転移する
際に、配向膜18,23のラビング方向に配向する。液
晶パネル1の移動に伴ってアイソトロピック相→ネマテ
ィック相の相転移領域も移動するが、液晶分子は先に配
向した液晶分子の配向方向に倣って配向する性質がある
ため、スペーサ33の近傍でもスペーサ33の表面に配
向することが回避され、配向膜18,23のラビング方
向に配向する。
理した後、液晶パネル1の両側に偏光板を配置する。こ
れにより、本発明に液晶表示装置が完成する。本実施の
形態においては、上述の如く、アイソトロピック相から
ネマティック相への相転移が発生する領域を狭い領域に
限定し、相転移領域を徐々に移動させるので、最初にア
イソトロピック相からネマティック相に相転移した液晶
の分子が配向膜のラビング方向に配向すると、その後相
転移する液晶の分子も同一方向に配向する。そして、パ
ネル全体に亘って相転移が徐々に進行するので、液晶分
子の配向方向がパネル全体で均一化される。これによ
り、配向異常による表示品質の劣化を回避できる。
20の外面に透明導電膜26を形成するので、熱処理時
に外部からの電界の影響により液晶分子が異常配向する
おそれがない。なお、透明導電膜20は熱処理後に除去
してもよい。また、透明導電膜26を形成する替わり
に、CF基板20を覆う導電層を有する部材を配置し、
熱処理を行ってもよい。この場合も、上述の実施例と同
様の効果が得られる。
り加熱後の液晶パネル1を冷却するので、製造マージン
が増加するという利点もある。なお、処理能力を考慮
し、温風吹出口を数段設置してもよい。また、液晶パネ
ル1を固定し、温風吹出口41及び冷風吹出口42を移
動させるようにしてもよい。更に、温風を吹き付けるの
ではなく、ヒータにより液晶パネル1を部分的に加熱す
るようにしてもよく、加熱手段はこれに限定されるもの
ではない。
ーサの密度を50個/mm2 以下としたので、スペーサ
の表面に沿って液晶分子が配向することが少なく、上記
の効果と相俟って、配向異常を防止する効果が極めて大
きい。図9は、横軸にスペーサ散布密度をとり、縦軸に
欠陥数をとって、IPS型液晶表示装置におけるスペー
サ散布密度と欠陥数との関係を調べた結果を示す図であ
る。この図9に示すように、スペーサ散布密度(平均密
度)を50個/mm2以下とすることにより、欠陥数を
著しく低減できる。これは、スペーサ間の距離が大きく
なるため、スペーサ間の液晶分子がスペーサの表面では
なく、配向膜のラビング方向に配向するためであると考
えられる。
にIPS型液晶表示パネルを製造し、連続駆動試験を行
った。その結果、1000時間経過した後も配向状態の
劣化が見られなかった。
液晶パネルの一部領域を液晶のアイソトロピック相−ネ
マティック相の相転移温度以上に加熱し、加熱領域を走
査するので、アイソトロピック相からネマティック相へ
の相転移が狭い領域で起こり、最初に配向した液晶分子
の配向方向に倣ってパネル全体の液晶分子が配向する。
これにより、表示品質が良好な液晶表示装置が得られ
る。
たり、導電層を有する板状部材を配置することにより、
外部電界の影響を回避でき、配向異常をより確実に回避
できる。更に、スペーサの平均密度を50個/mm2 以
下とすることにより、スペーサによる配向異常を回避で
きて、上述の効果と相俟って、IPS型液晶表示装置の
表示品質をより一層向上させることができる。
を示す図であり、熱処理前の液晶パネルの断面を示す。
を示す図であり、熱処理前の液晶パネルのTFT基板を
示す。
(その1)である。
(その2)である。
る。
を示す図であり、CF基板上に透明導電膜を形成した液
晶パネルを示す。
を示す図であり、熱処理工程を示す図である。
式図である。
度と欠陥数との関係を調べた結果を示す図である。
板を示す平面図である。
である。
ある。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 相互に平行に配置された画素電極及びコ
モン電極を有する第1の透明基板と、該第1の透明基板
に対向配置された第2の透明基板との間に液晶を封入し
て液晶パネルとする工程と、 前記液晶パネルの一部領域を、前記液晶のアイソトロピ
ック相−ネマティック相の相転移温度以上に加熱し、加
熱領域を走査する工程とを有することを特徴とする液晶
表示装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記加熱領域を走査する工程において、
加熱後の領域を冷却手段により冷却することを特徴とす
る請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記第2の透明基板は、前記第1の透明
基板に対向する面と反対側の面上に透明導電膜を有する
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。 - 【請求項4】 前記加熱領域を走査する工程において、
前記第2の透明基板上を覆う導電層を有する部材を配置
する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。 - 【請求項5】 前記第1及び第2の透明基板の間に、両
者の間の間隔を一定に維持するためのスペーサを50個
/mm2 以下の平均密度で配置する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。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP27285397A JP3886612B2 (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | 液晶表示装置の製造方法 |
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JPH11109316A true JPH11109316A (ja) | 1999-04-23 |
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