KR101313125B1 - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

배향막의 성막 공정을 필요로 하지 않고 액정 분자를 균일하게 배향시키는 것을 과제로 한다. 자기 조직화 단분자막을 형성하는 재료를 액정재료 내에 분산시키고, 그 혼합물을 액정 주입법 또는 액정 적하법에 의해 한 쌍의 기판 사이에 끼운다. 액정재료와 함께 주입 또는 적하된 실란 커플링제(자기 조직화 단분자막을 형성하는 재료)는, 주입 후 또는 적하 후에 기판 계면(또는 기판 위에 형성된 전극 표면)에 흡착하여 자기 조직화 단분자막이 형성된다. 이 자기 조직화 단분자막이 배향막이 되어 액정 분자의 장축을 기판에 대하여 거의 수직이 되도록 하고, 액정 분자를 균일하게 배향시킬 수 있다.
Figure 112008033575117-pct00001
액정재료, 계면, 액정 분자, 배향막, 씰재

Description

액정표시장치의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시장치 및 그 액정표시장치의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들면 박막 트랜지스터(이하, ＴＦＴ라고 한다)로 구성된 회로를 가지는 액정표시 패널로 대표되는 전기광학장치 및 그와 같은 전기광학장치를 부품으로서 탑재한 전자기기에 관한 것이다.
최근, 절연 표면을 가지는 기판 위에 형성된 반도체 박막(두께 수∼수백ｎｍ 정도)을 사용하여 박막 트랜지스터(ＴＦＴ)를 구성하는 기술이 주목을 받고 있다. 박막 트랜지스터는 전기광학장치나 ＩＣ와 같은 전자 디바이스에 널리 응용되고, 특히 액정표시장치의 스위칭소자로서 개발이 서둘러 진행되고 있다.
노트북 PC나 휴대전화에 이용되고 있는 액정표시장치에서는, 적어도 한쪽에 투명전극이 형성된 투광성을 가지는 한 쌍의 기판 사이에 액정재료를 끼워 얻어지는 다수의 화소를 구성하고, 각 화소에 전극의 선택을 행하는 스위칭소자를 형성한다. 액정표시장치는 스위칭소자를 선택하고, 액정 분자의 전압 인가에 의한 광 스위칭을 행하고, 각 화소를 점등, 비점등 하는 것에 의해 표시를 실행한다.
액정표시장치에 있어서, 표시 특성을 향상시키기 위해서는 액정 분자를 균일하게 배향시킬 필요가 있다. 액정 분자를 균일하게 배향시키기 위해 설치하는 배향막의 액정배향처리에는 러빙이라 불리는 배향처리나 광 조사에 의한 배향처리가 있다.
러빙에 의한 배향처리는, 기판 위에 배향막을 형성한 후, 나일론이나 레이온 등으로 배향막의 표면을 문지르는 방법으로, 액정표시장치의 생산에 널리 이용되고 있다. 그러나 러빙은 배향막을 직접, 천으로 문지르는 방법이기 때문에, 정전기가 발생하는 문제나, 배향막을 깎아내어 먼지가 발생하는 문제가 있다. 정전기가 발생하면 기판에 형성되어 있는 스위칭소자가 파괴될 우려가 있다.
광 조사에 의한 배향처리에서는, 특수한 재료를 사용하여 배향막을 형성하고, 프리틸트각을 형성하기 위해 조사광을 배향막 면에 대하여 비스듬히 입사할 필요가 있다. 따라서, 기판 면에 대하여 조사광 에너지를 균일하게 하는 것이 곤란하여, 프리틸트각이 불균일해질 우려가 있다.
ＴＮ모드의 액정 디스플레이에서는, 배향막을 성막한 후, 광 조사나 천을 사용한 러빙 처리가 필요하다. 따라서 리브 구조나, 배향 분할의 기술을 사용하여 액정의 배향을 행하는 수직 배향 모드(ＶＡ모드)의 액정 모니터가 주목을 받고 있다.
ＶＡ(Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ)모드로서는, ＰＶＡ(Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ)모드나 ＭＶＡ(Ｍｕｌｔｉ-ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ)모드 등을 들 수 있다.
또한 실란 화합물을 용매에 현탁한 용액을 투명 도전층 위에 도포하고, 소성 하여 용매를 제거함으로써 얻어지는 자기 조직화 단분자막을 배향막으로 사용하는 기술에 의해, 액정을 수직 배향시키는 기재가 특허문헌 1에 개시되어 있다(특허문헌 1: 일본국 공개특허공보 특개 2002-23169호).
본 발명은 배향막의 성막 공정을 필요로 하지 않고 액정 분자를 균일하게 배향시키는 것을 과제로 한다.
본 발명에 따르면, 자기 조직화 단분자막을 형성하는 재료를 액정재료 내에 분산시키고, 그 혼합물을 액정 주입법 또는 액정 적하법에 의해 한 쌍의 기판 사이에 끼운다. 이로써 배향막의 성막 공정 및 배향처리를 필요로 하지 않고 액정 분자를 균일하게 배향시킬 수 있다. 다시 말해, 배향막의 성막 공정과, 액정 봉입 공정을 순차 행하는 것은 아니고, 본 발명은, 액정 봉입 공정에서 배향막의 형성과 액정 봉입을 동시에 행하는 것이다.
액정재료와 함께 주입 또는 적하된 실란 커플링제(자기 조직화 단분자막을 형성하는 재료)는, 주입 후 또는 적하 후에 기판 계면(또는 기판 위에 형성된 전극의 표면)에 흡착하여 자기 조직화 단분자막이 형성된다. 이 자기 조직화 단분자막이 배향막이 되어, 액정 분자의 장축을 기판에 대하여 거의 수직이 되도록 하여, 액정 분자를 균일하게 배향시킬 수 있다.
이때, 본 발명은 유동 배향법을 사용하지 않고 있다. 유동 배향법이란, 액정 주입법에 의해 액정 분자가 셀 내에 도입될 때의 흐름을 이용하여 액정 분자를 일정 방향으로 자동으로 배열시키는 방법이다.
또한 본 발명에서 사용하는 액정재료에는, 고분자 재료(광중합성 모노머나, 광중합 개시제나, 배향 제어를 위한 액정성 모노머 등)를 포함하지 않는 것으로 하며, 본 발명은 소위, 고분자 분산형 액정(ＰＤＬＣ)을 이용하지 않는 액정표시장치를 제공한다. 고분자 분산형 액정(ＰＤＬＣ)을 사용할 경우 편광판은 사용하지 않지만, 본 발명에서는, 액정재료에 고분자재료를 포함하지 않고, 편광판을 사용한다. 본 발명은, 편광축이 서로 직교하도록 하는 2매의 편광판 사이에 액정재료를 끼우고, 전압 인가 전의 초기 상태에 비투과인 액정표시 패널을 제공한다.
본 발명은, 예를 들면 기판 사이즈가, 320mm×400mm, 370mm×470mm, 550mm×650mm, 600mm×720mm, 680mm×880mm, 1000mm×1200mm, 1100mm×1250mm, 1150mm×1300mm과 같은 대면적 기판에 대하여, 효율적으로 액정표시장치를 제조하는 방법을 제공한다. 또한, 기판 사이즈가, 1500mm×1800mm, 1800mm×2000mm, 2000mm×2100mm, 2200mm×2600mm, 2600mm×3100mm와 같은 대면적 기판을 사용하는 양산에 적합한 액정표시장치의 제조 방법을 제공한다.
액정을 밀봉하기 위해, 씰 묘화, 대향 기판의 점착, 분단, 액정 주입, 액정 주입구의 밀봉 등과 같은 복잡한 공정이 필요하다. 특히 패널 사이즈가 대형화하게 되면, 모세관 현상을 사용하여 액정 주입을 행하여, 씰로 둘러싸인 영역(적어도 화소부를 포함한다)에 액정을 충전하는 것이 곤란해진다.
본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태는, 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판으로 이루어지는 한 쌍의 기판 사이에 유지된 액정을 구비한 액정표시장치의 제조 방법으로서, 상기 제1 기판 위에 화소 전극을 형성하는 공정과, 상기 제2 기판 위에 대향 전극을 형성하는 공정과, 상기 제2 기판 위에 씰재를 묘화하고 가고정하는 공정과, 상기 제2 기판 위에 있어서의 상기 씰재로 둘러싸인 영역에 액정재료와 실란 커플링제를 포함하는 혼합물을 적하하는 공정과, 감압 하에서 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 서로 부착하는 공정과, 상기 씰재를 고정하는 공정을 포함한다.
액정의 적하에는, 디스펜서 장치 또는 잉크젯 장치를 사용하면 된다. 밀봉된 씰 패턴 내에 정밀하게, 적하량을 안정되게 하는 것이 중요하다. 이때, 잉크젯법에서는, 화소 전극을 향해 미량의 액정을 복수 분사(또는 적하)한다. 잉크젯법을 사용함으로써, 토출 횟수 또는 토출 포인트의 수 등으로 액정의 양을 자유로이 조절할 수 있다.
또한 액정의 적하(또는 분사)는, 불순물이 혼입하지 않도록 불활성 분위기 하에서 행하는 것이 바람직하다. 액정을 적하(또는 분사)하는 동안, 기판을 가열하여 액정의 탈기를 행하고 액정을 저점도화시킨다. 또한 필요하다면 액정의 적하 후에 스핀을 행하여 막 두께의 균일화를 도모해도 된다. 또한 점착 작업은, 점착할 때 기포가 들어가지 않도록 감압 상태에서 행하는 것이 바람직하다.
또한 액정 적하법은, 필요한 부분에만 필요한 양의 액정이 적하되므로, 재료의 손실이 없어진다. 씰 패턴은 폐 루프이므로, 액정 주입구 및 경로의 씰 패턴은 불필요해진다. 따라서 액정 주입시에 발생하는 불량(예를 들면 배향불량 등)이 없어질 수 있다.
패널 사이즈가 중형 또는 소형이면, 모세관 현상을 이용한 액정 주입법을 사용할 수도 있다. 본 발명의 또 다른 형태는, 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판으로 이루어지는 한 쌍의 기판 사이에 유지된 액정을 구비한 액정표시장치의 제조 방법으로서, 상기 제1 기판 위에 화소 전극을 형성하는 공정과, 상기 제2 기판 위에 대향 전극을 형성하는 공정과, 상기 제2 기판 위에 씰재를 묘화하고 가고정하는 공정과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 서로 부착하는 공정과, 상기 씰재를 고정하는 공정과, 상기 씰재로 둘러싸인 영역에 액정재료와 실란 커플링제를 포함하는 혼합물을 적하하는 공정을 포함한다.
상기 각 형태에 있어서, 재배향 처리, 즉 상기 액정재료의 액정의 분자 장축이 기판에 대하여 수직으로 배향하도록 가열을 행하는 것이 바람직하다. 특히 한 쌍의 기판을 서로 붙인 후, 액정을 주입시킬 경우에는, 주입 시의 액정의 흐름이 유동 배향으로서 남을 우려가 있다. 따라서 가열(예를 들면 80℃∼200℃, 10분간, 바람직하게는 100℃∼170℃, 10분간)을 행하여 재배향 처리를 행하는 것이 바람직하다. 이 재배향 처리 시에, 상기 혼합물의 자기 조직화의 반응을 진행시켜, 양호한 단분자막(자기 조직화 단분자막 또는 ＳＡＭ이라고 불린다)을 형성할 수도 있다.
상기 각 형태에 있어서, 상기 혼합물은, 실란 커플링제를 0.001wt% 내지 10wt% 포함하는 것을 하나의 특징으로 하고 있다. 또한 상기 혼합물은, 액정재료에 실란 커플링제를 교반시킨 것을 하나의 특징으로 하고 있다. 액정재료에 실란 커플링제가 분산되어 있으면 되므로, 분산시키는 타이밍은 액정재료의 탈기 전으로 해도 되고 탈기 후로 해도 된다. 이때, 액정재료에 실란 커플링제를 분산시키기 위해, 가열 교반을 행하는 것이 바람직하다.
이때, 액정재료에 실란 커플링제를 많이 포함시켰을 경우, 예를 들면 0.1wt% 이상 포함하도록 한 경우에는, 자기 조직화 단분자막이 되지 않은 남은 실란 커플링제, 즉 미반응의 실란 커플링제가 액정과 혼합한 상태로 한 쌍의 기판 사이에 존재한다. 액정재료에 실란 커플링제를 10wt%보다도 많이 포함하면, 전압 유지율 및 ＮＩ점이 낮아지므로, 바람직하지 못하다.
본 명세서에 있어서, 실란 커플링제는, 기판에 결합(화학적으로 흡착)할 수 있는 부위(예를 들면 가수분해하여 실라놀기를 제공하는 알콕시기(트리알콕시실란계 화합물 등), 또는 할로겐 원자(트리할로실란계 화합물 등)와, 액정 분자에 대하여 수직 배향을 가지는 부위(예를 들면 탄소 원자수 10∼22의 알킬기 또는 플루오르 알킬기 등))를 가지는 실리콘계 화합물이다. 실란 커플링제로서, 구체적으로는, 옥타데실 트리메톡시 실란(ＯＤＳ라고도 부른다), 옥타데실트리클로로실란(ＯＴＳ라고도 부른다), N, N-ｄｉｍｅｔｈｙｌ-N-ｏｃｔａｄｅｃｙｌ-3-ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ(ＤＭＯＡＰ라고도 부른다) 등을 들 수 있다. 그러나 실란 커플링제가 이것들에 한정되는 것은 아니다.
또 실란 커플링제는, 가수분해, 축합과 같은 반응을 통해 자기 조직화 단분자막을 형성한다. 따라서 가수분해를 촉진하기 위해, 물, 알코올, 케톤 등의 용매를 액정 내에 첨가해도 되지만, 실란 커플링제는 대기중의 수분 등으로도 충분히 가수분해된다. 또 액정재료에는, 액정합성 공정 혹은 일반적인 액정표시장치의 제조 공정에서는 일시적인 대기 노출에 의해 물, 알코올, 케톤 등이 혼입하는 경우도 있을 수 있다. 이 정도의 함유량이면 가수분해, 축합과 같은 반응이 완료하는 데에 충분한 양이며, 따라서 반드시 의도적으로 용매를 가할 필요는 없다. 의도적으로 물, 알코올, 케톤 등을 가할 경우에는, 과잉으로 가하면 전압 유지율 특성을 저감시키는 악영향을 초래하므로 1wt% 이하인 것이 바람직하다.
상기 트리할로 실란계 화합물을 포함한 실란 커플링제는, 가수 분해성이 높기 때문에, 수산기 혹은 카르보닐기를 갖지 않는 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
트리알콕시 실란계 화합물을 포함한 실란 커플링제를 사용할 경우에는, 카르복실산을 촉매로서 첨가하여, 가수분해반응을 더욱 촉진할 수 있다.
본 발명의 액정표시장치는, 유전율 이방성이 음인 ＶＡ(Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ ａｌｉｇｎｅｄ)모드형 액정을 무전압 상태에서는 수직으로 배향시키고, 전압을 인가한 상태에서는 수평으로 배향시키는 구동방식을 채용한다. 무전압 상태일 때에 액정을 수직방향으로 배향시키기 때문에, 본 액정표시장치는 블랙 표시 품위가 양호하고, 콘트라스트가 높고, 시야각이 넓고, 응답 속도가 빠른 장점이 있다.
본 발명은 러빙 처리나 광배향 처리를 필요로 하지 않기 때문에, 대면적 기판을 사용한 대화면을 가지는 액정표시장치라도 액정 분자를 균일하게 배향시킬 수 있다.
도 1a-1 내지 1f는 본 발명의 제조 공정을 나타내는 단면도.
도 2a 및 2b는 액정표시장치의 단면구조를 나타내는 도면.
도 3a 내지 3d는 평가용 액정소자의 제조 순서를 나타내는 도면.
도 4는 측정 방법을 나타내는 도면.
도 5a-1 내지 5e는 본 발명의 제조 공정을 나타내는 단면도.
도 6은 투과광 휘도 특성을 나타내는 그래프.
도 7은 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 단면 구조도.
도 8a 및 8b는 각각 액정 모듈의 상면도를 나타내는 도면.
도 9는 액정 모듈의 사시도를 나타내는 도면.
도 10a 내지 10d는 전자기기의 일례를 나타내는 도면.
도 11은 전자기기의 일례를 나타내는 도면.
도 12는 물의 첨가량과 전압 유지율의 관계를 나타내는 그래프도.
[부호의 설명]
110 : 제1 기판 111 : 화소 전극
112 : 씰재
114 : 액정재료와 실란 커플링제의 혼합물
115 : 기둥 모양 스페이서 118 : 디스펜서
120 : 제2 기판 122 : 대향 전극
210 : 제1 기판 211 : 화소 전극
212 : 씰재
214 : 액정재료와 실란 커플링제의 혼합물
215 : 구상의 스페이서 220 : 제2 기판
222 : 대향 전극 300 : 제1 기판
301 : 화소 전극 302 : 씰
303 : 액정층 304 : 대향 전극
305 : 제2 기판 306 : 액정 분자
400 : 백라이트 401 : 빛
402a, 402b : 편광판 403 : 액정소자
404 : 크로스 니콜 상태 405 : 빛
406 : 휘도계 500 : 제1 기판
501 : 살포 노즐 502 : 제2 기판
503 : 적하 노즐 504 : 혼합물
507 : 액정소자 600 : 기판
601 : 화소 전극 602 : 스페이서
603a : 편광판 603b : 편광판
604 : 백라이트 605 : 도광판
606 : 커버 607 : 씰재
608 : ＴＦＴ 609 : 저장용량
610 : 대향 기판 620 : 컬러필터
621 : 대향 전극 622 : 리브
623 : 리브
624 : 액정재료와 실란 커플링제의 혼합물
801 : 기판 804 : 화소부
805 : ＦＰＣ 806 : 대향 기판
807 : 씰재 811 : 기판
812 : 소스 신호선 구동회로부
813 : 게이트 신호선 구동회로부
814 : 화소부 815 : ＦＰＣ
816 : 대향 기판 817 : 제1 씰재
818 : 제2 씰재 901 : 케이싱
902 : 액정층 903 : 백라이트
904 : 케이싱 905 : 드라이버ＩＣ
906 : 단자 1900 : 휴대전화기
1901 : 본체(A) 1902 : 본체(B)
1903 : 케이싱 1904 : 조작 스위치류
1905 : 마이크로폰 1906 : 스피커
1907 : 회로 기판 1908 : 표시 패널(A)
1909 : 표시 패널(B) 2001 : 케이싱
2002 : 지지대 2003 : 표시부
2005 : 비디오 입력 단자 2201 : 본체
2202 : 케이싱 2203 : 표시부
2204 : 키보드 2205 : 외부접속 포트
2206 : 포인팅 마우스 2401 : 본체
2402 : 케이싱 2403 : 표시부(A)
2404 : 표시부(B) 2405 : 기록 매체 판독부
2406 : 조작키 2407 : 스피커부
2600 : 충전기(송수신 가능) 2602 : 케이싱
2603 : 표시부 2606 : 조작키
2607 : 스피커부
본 발명의 실시의 형태에 대해서, 이하에 설명한다.
(실시의 형태 1)
여기에서는, 대향 기판측에 씰 묘화, 액정 적하를 행하는 예를 설명한다. 패널 제조의 흐름을 이하에 설명한다.
우선, 도 1a-1 및 1a-2에 나타내는 바와 같이, 대향 기판이 되는 제2 기판(120)과, 미리 ＴＦＴ(도시하지 않음)가 설치되는 제1 기판(110)을 준비한다. 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)으로서는, 투광성을 가지고 있는 기판이면 특별히 한정되지 않는다. 투광성을 가지는 기판으로서는, 석영 유리나 바륨 붕규산 유리 등의 유리를 사용하거나, 투명 아크릴수지나 폴리카보네이트 등의 재료를 사용할 수 있다.
이때, ＴＦＴ로서는, 폴리실리콘을 활성층으로 하는 ＴＦＴ(폴리실리콘ＴＦＴ라고도 불린다), 아모퍼스 실리콘을 활성층으로 하는 ＴＦＴ(아모퍼스 실리콘ＴＦＴ라고도 불린다), 유기 반도체 재료를 활성층으로 하는 ＴＦＴ(유기ＴＦＴ라고도 불린다) 중 어느 하나를 사용하면 된다.
다음에, 제2 기판(120) 위에 투명 도전막으로 이루어지는 대향 전극(122)을 형성한다. 제1 기판(110) 위에는 투명 도전막으로 이루어지는 화소 전극(111)을 형성한다. 또한 제1 기판(110) 위에는 기판 간격을 유지하기 위한 절연물로 이루어진 기둥 모양 스페이서(115)를 형성한다.(도 1b-1 및 1b-2)
다음에, 제2 기판(120) 위에 씰재(112)를 묘화한다. 씰재(112)로서는, 광경화 수지나 열경화 수지를 사용하면 된다. 씰재(112)로서는 필러(직경 0.5μm∼10μm)를 포함하고, 또한, 점도 40∼400Pa·s의 것을 사용한다. 이때, 후에 접촉할 액정에 용해하지 않는 씰 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 이 씰재(112)는 폐 루프로 형성되어 표시 영역을 둘러싸고 있다. 여기에서 씰재의 가소성을 행한다.(도 1c-1 및 1c-2)
이어서, 씰재(112)로 둘러싸인 영역에 액정재료와 실란 커플링제의 혼합물 (114)을 디스펜서(118)로부터 적하한다.(도 1d-1 및 1d-2) 액정으로서는, 적하 가능한 점도를 가진 ＶＡ모드형의 액정재료를 사용하면 된다. 디스펜서에 의해 낭비 없이 필요한 양만큼 혼합물을 씰재(112)로 둘러싸인 영역에 유지할 수 있다. 또는 잉크젯법을 사용하여 혼합물의 적하를 행해도 된다.
이어서, 감압 하에서 액정의 탈기를 행한다. 또는 미리 액정의 적하 전에 탈기를 행해도 된다.
이어서, 화소부가 설치된 제1 기판(110)과, 대향 전극(122)이나 배향막이 설치된 제2 기판(120)을 기포가 들어가지 않도록 하는 감압 하에서 점착한다.(도 1e)
이어서, 열처리를 행한다. 이 열처리를 행함으로써, 혼합물에 포함되어 있는 실란 커플링제가 자기 조직화 단분자막을 형성한다. 이 자기 조직화 단분자막이 배향막이 되어 액정을 수직 배향시킨다.
이어서, 자외선 조사나 열처리를 행하여, 씰재(112)를 경화시킨다.(도 1f) 이때, 자외선 조사를 행하면서, 열처리를 행해도 된다.
이상의 공정에 의해, 한 쌍의 기판 사이에 액정이 유지된다. 본 실시의 형태에서는, 대기압 하에서 액정 적하를 행한 후, 감압 하에서 점착 공정을 행한다. 또한 씰재의 묘화도 감압 하에서 행할 수 있다.
1매의 기판으로 복수의 패널을 제조할 경우에는, 한 쌍의 기판을 점착한 후, 스크라이버 장치, 브레이커 장치, 롤 커터 등의 절단 장치를 사용하여 제1 기판 또는 양쪽의 기판을 절단한다. 이와 같이 하여, 1매의 기판으로 복수의 패널을 제조할 수 있다.
이상의 공정을 거쳐 얻어지는 액정 패널의 단면도의 일례를 도 2a 및 2b에 나타낸다.
도 2a는, 제1 기판(300)과, 제2 기판(305)과, 씰(302)로 둘러싸인 영역에 액정층(303)을 끼운 구조를 나타내고 있다. 제1 기판 위에는 ＩＴＯ(산화인듐 산화 주석 합금), 산화인듐 산화아연합금(Ｉｎ2Ｏ3-ＺｎＯ), 산화아연(ＺｎＯ) 등의 투명 도전층으로 이루어지는 화소 전극(301)이 형성되고, 제2 기판 위에는 ＩＴＯ, 산화인듐 산화아연합금(Ｉｎ2Ｏ3-ＺｎＯ), 산화아연(ＺｎＯ) 등의 투명도전층으로 이루어지는 대향 전극(304)이 형성된다.
이때, 액정층(303)이 화소 전극(301) 및 대향 전극(304)과 접촉하고 있는 근방에는 단분자막이 형성되어 있다. 화소 전극의 근방을 확대한 모델도를 도 2b에 나타낸다. 단분자막의 존재에 의해, 액정층(303)의 액정 분자(306)는 장축이 기판 면에 대하여 수직으로 배향하고 있다. 도 2b에 나타내는 바와 같이, 일단이 화소 전극에 결합하고, 결합한 분자의 나머지 일단이 액정 분자의 배향에 기여하도록 기능하는, 분자의 실질적인 단분자막을 형성하고 있다.
또한 이하에 나타내는 실험을 행했다.
(실험 1)
평가용 액정소자의 제조공정을 도 3a 내지 3d에 나타낸다. 우선, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 투명전극(ＩＴＯ)이 형성된 제1 기판(500) 위에 살포 노즐(501)로 구상의 스페이서(직경 1.9μm의 비드 스페이서)를 살포한다. 그리고 도 3b에 나타내는 바와 같이, 적하 노즐(503)로부터 투명전극(ＩＴＯ)이 형성된 제2 기판(502)의 표면 위에 옥타데실 트리메톡시 실란(이하, ＯＤＳ라고 부른다)을 10wt% 분산시킨 ＶＡ모드형의 액정(ＭＬＣ2038)의 혼합물(504)을 적하한다. 그리고, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 제1 기판과 제2 기판을 점착했다. 그 때, 한 쌍의 기판 은 구상의 스페이서로 갭을 유지했다. 상기한 바와 같이 제조한 도 3d에 나타내는 액정소자(507)를 평가용 소자로 했다. 상기한 바와 같이 제조한 평가용 액정소자의 구성은 도 2a 및 2b와 유사하다.
이때, 액정에 ＯＤＳ를 혼합한 후, 교반하면서 액정의 ＮＩ점 이상(즉, 등방상)까지 가열하고, 액정 내에 ＯＤＳ를 분산시켰다. 본 실험에서는 ＮＩ점 이상(즉, 등방상)까지 가열했지만, 반드시 가열 교반할 필요는 없고, 실온에서의 교반만 행해도 된다.
상기한 바와 같이 제조한 평가용 액정소자를, 도 4에 나타내는 측정계에 의해 평가했다. 평가용 액정소자(403)를 제1 편광판(402a)와 제2 편광판(402b) 사이에 끼우고, 백라이트(400)로부터의 빛(401)을 사용하여, 투과한 빛(405)를 휘도계(406)로 측정했다. 이때, 제1 편광판(402a)과 제2 편광판(402b)는, 편광축이 404로 나타내는 바와 같이, 직교한 크로스 니콜 상태로 되어 있다. 이와 같이, 제1 편광판(402a)와 제2 편광판(402b)을 크로스 니콜 하에서 사용한 평가용 액정소자의 0V 인가시의 투과광 휘도를 휘도계(406)로 측정하고 있다. 측정 결과, 투과광 휘도는 0.6ｃｄ/m2 정도가 되고, 적하 흔적, 유동 불균일 등이 없는 양호한 수직 배향을 나타냈다.
(실시의 형태 2)
여기에서는, 제1 기판측에 씰 묘화를 행하고, 한 쌍의 기판을 서로 붙인 후, 액정 주입을 행하는 예를 설명한다. 패널 제조의 흐름을 이하에 설명한다.
우선, 도 5a-1 및 5a-2에 나타내는 바와 같이, 대향 기판이 되는 제2 기판(220)과, 미리 ＴＦＴ(도시하지 않음)가 설치되는 제1 기판(210)을 준비한다. 이때, 미리, 제2 기판(220) 위에 투명 도전막으로 이루어지는 대향 전극(222)을 형성하고, 제1 기판(210) 위에는 투명 도전막으로 이루어지는 화소 전극(211)을 형성해 둔다.
이어서, 도 5b-1 및 5b-2에 나타내는 바와 같이, 제2 기판(220) 위에는 구상의 스페이서(215)를 살포하고, 제1 기판(210) 위에는 씰재(212)를 묘화한다. 씰재(212)는 표시 영역을 둘러싸도록 배치되지만, 나중에 액정의 주입구(여기에서는 도시하지 않음)가 되는 부분은 비워 둔다. 여기에서 씰재의 가소성을 행한다.
이어서, 도 5c에 나타내는 바와 같이, 제1 기판(210)과 제2 기판(220)을 서로 붙인다.
이어서, 자외선조사나 열처리를 행하여, 씰재(212)를 경화시킨다.(도 5d)
이어서, 액정의 주입구가 기판의 단부면 또는 모퉁이에 위치하도록, 스크라이버 장치, 브레이커 장치, 롤 커터 등의 절단 장치를 사용하여 기판의 분단을 행한다.
이어서, 액정재료와 실란 커플링제의 혼합물로 이루어지는 액체에 양쪽 기판의 일부분(모퉁이 부분을 포함한다), 대표적으로는 하나의 단부(이하, 간단히 단부 또는 테두리라고 표기한다)를 담그고, 이 간극에 대한 모세관 현상에 의해 액정재료와 실란 커플링제의 혼합물(214)을 주입한다.
또는 액정의 주입구에 액정재료와 실란 커플링제의 혼합물로 이루어지는 액 체를 떨어뜨리고, 이 간극에 혼합물이 흡입되는 것에 의해 혼합물을 주입하여 액정소자를 제조해도 된다.
이때, 실란 커플링제의 가수분해에 기여하지 않는 수분 등에 의해 전압 유지 특성이 저하된다. 따라서 대기중으로부터의 과도한 수분 등 불순물의 혼입 등을 피하기 위해, 상기 주입 공정은 혐기 분위기 하에서 행하는 것이 바람직하다. 혐기 분위기란 수분이나 산소를 차단한 분위기로서, 예를 들면 질소나 아르곤 등의 불활성가스 분위기다. 또한 일단 수분이나 산소를 제거할 목적으로 감압 분위기로 하고, 그 후 불활성 가스를 공급한 분위기여도 된다.
마지막으로 액정의 주입구를 점착제로 막는다.
이상의 공정에 의해, 도 5e에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 기판 사이에 액정재료와 실란 커플링제의 혼합물(214)이 유지될 수 있다.
또한 이하에 나타내는 실험을 행했다.
(실험 2)
투명전극(ＩＴＯ)이 형성된 한 쌍의 기판을 열경화형 씰을 사용하여 서로 붙인다. 또 씰에 직경 1.9μm의 비드 스페이서를 분산시켜, 기판 간격을 유지하고, 이것을 평가용 소자로 사용했다.
그 후에 ＯＤＳ를 0∼10wt% 분산시킨 액정을 한 쌍의 기판 사이에 주입하고, 130℃로 1시간의 가열을 행하여 재배향 처리를 행했다. 액정 내에 분산시킨 ＯＤＳ는 주입 후, ＩＴＯ 또는 기판 계면에 흡착하여 자기 조직화 단분자막을 형성한다. 상기한 바와 같이 제조한 평가용 액정소자의 구성은 도 2a 및 2b와 같다.
상기한 바와 같이 제조한 평가용 액정소자를, 실험 1과 유사한 조건으로 도 4에 나타내는 측정계에 의해 평가했다. 투과광 휘도 특성결과를 도 6에 나타낸다. ＯＤＳ를 첨가하지 않고 액정만을 주입한 경우의 비교예에서는, 수평배향을 나타내고, 투과광 휘도는 538.6cd/m2가 되었다. 반면 ＯＤＳ를 첨가한 본 발명의 경우, 그 첨가량에 관계없이 투과광 휘도는 0.6cd/m2 정도이며 양호한 수직 배향상태임을 알 수 있다.
상기의 실험 2에 있어서는, ＯＤＳ의 첨가량이 0.1wt%라도, 양호한 수직 배향을 나타내고, 그 효과를 확인할 수 있었다.
또한 이하에 나타내는 실험을 행했다.
(실험 3)
투명전극(ＩＴＯ)이 형성된 한 쌍의 기판을 열경화형 씰을 사용하여 서로 붙인다. 또 씰에 직경 1.9μm의 비드 스페이서를 분산시켜, 기판의 간격을 유지하고, 이것을 평가용 소자로 사용했다. 그 후에 ＯＤＳ를 10wt% 분산시킨 액정(ＭＬＣ2038)을 한 쌍의 기판 사이에 주입하고, 130℃로 1시간의 가열을 행하여 재배향 처리를 행했다.
본 실험에서는, 액정재료에 ＯＤＳ를 10wt% 첨가할 때에 물을 더 첨가하고, 교반시켜서 혼합물을 얻고 있다. 물의 첨가량은 0, 0.1wt%, 1wt%, 2wt%, 10wt%로 해서 조건을 설정하고, 각 경우에 전압 유지율 및 투과광 강도를 측정했다. 단, 물의 첨가량이 0인 것은, ＭＬＣ2038의 경우에 있어서 0.0001∼0.001ｗｔ％의 지극히 미량의 물이 포함되어 있으며, 자기 조직화 단분자막을 형성하는 반응에 기여하고 있다.
이 실험의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
물의 첨가량 wt% cd/m2 VHR%
0 0.4974 100
0.1 0.5728 99
1 0.5284 99
2 0.4793 72
10 0.4785 4
측정 결과의 그래프를 도 12에 나타낸다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 1ｗｔ％보다 많은 수분을 첨가했을 경우에는 전압 유지율이 저하하고 있음을 알 수 있다.
본 실험에 의해, 물을 첨가할 경우에는, 1ｗｔ％ 이하로 하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 이때, 본 실험에서는 물을 사용했지만 본 발명은 특별히 한정되지 않는다. 알코올, 케톤 등의 용매를 첨가하여, 실란 커플링제의 가수분해를 촉진시켜도 된다. 수분 함유량이 1ｐｐｍ 미만인 액정재료를 정제할 수 있고, 또한 액정 주입이나 액정 적하를 혐기 하에서 행할 경우에는, 실란 커플링제를 혼합시켜도 자기 조직화막이 형성되지 않는다. 따라서, 수분 함유량이 1ｐｐｍ 미만인 액정재료를 사용할 경우에는, 의도적으로 수분 등의 가수분해를 촉진하는 용매를 0.0001ｗｔ％ 이상 1ｗｔ％ 이하로 액정재료에 첨가하는 것이 바람직하다.
이상의 구성으로 이루어지는 본 발명에 대하여, 이하에 나타내는 실시예에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 도 7을 사용하여, 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조 공정을 이하에 나타낸다.
처음에, 투광성을 갖는 기판(600)을 사용하여 액티브 매트릭스 기판을 제조한다. 기판 사이즈로서는, 600mm×720mm, 680mm×880mm, 1000mm×1200mm, 1100mm×1250mm, 1150mm×1300mm, 1500mm×1800mm, 1800mm×2000mm, 2000mm×2100mm, 2200mm×2600mm 또는 2600mm×3100mm와 같은 대면적 기판을 사용하여, 제조 비용을 절감하는 것이 바람직하다. 사용할 수 있는 기판으로서, 코닝사의 7059유리나 1737유리 등으로 대표되는 바륨 붕규산 유리나 알루미노 붕규산 유리 등의 유리 기판을 사용할 수 있다. 또 다른 기판으로서, 석영기판, 플라스틱 기판 등의 투광성 기판을 사용할 수도 있다.
우선, 스퍼터링법을 사용하여 절연 표면을 가지는 기판(600) 위에 도전층을 기판 전체 면에 형성한다. 그 후, 제1 포토리소그래피 공정을 행하여, 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭에 의해 불필요한 부분을 제거하여 배선 및 전극(게이트 전극, 저장용량배선 및 단자 등)을 형성한다. 이때, 필요하다면, 기판(600) 위에 하지 절연막을 형성한다.
상기의 배선 및 전극의 재료로서는, Ｔｉ, Ｔａ, W, Ｍｏ, Ｃｒ, Ｎｄ으로부터 선택된 원소, 상기 원소를 성분으로 하는 합금 또는 상기 원소를 성분으로 하는 질화물로 형성한다. 또한, Ｔｉ, Ｔａ, W, Ｍｏ, Ｃｒ, Ｎｄ으로부터 선택된 원소, 상기 원소를 성분으로 하는 합금 또는 상기 원소를 성분으로 하는 질화물로부터 복수 선택하여, 그것을 적층 할 수도 있다.
화면 사이즈가 증가하면 각각의 배선의 길이가 증가하여, 배선 저항이 높아지는 문제가 발생하고, 이에 따라 소비 전력의 증대를 일으킨다. 따라서, 배선 저항을 낮추어, 저소비 전력을 실현하기 위해, 상기의 배선 및 전극의 재료로서는, Ｃｕ, Ａｌ, Ａｇ, Ａｕ, Ｃｒ, Ｆｅ, Ｎｉ, Ｐｔ 또는 이들의 합금을 사용할 수도 있다. 또는 Ａｇ, Ａｕ, Ｃｕ 또는 Ｐｄ 등의 금속으로 이루어지는 초미립자(입경 5∼10ｎｍ)를 응집시키지 않고 고농도로 분산한 독립 분산 초미립자 분산액을 사용하여, 잉크젯법으로 상기의 배선 및 전극을 형성해도 된다.
다음에 ＰＣＶＤ법에 의해 게이트 절연막을 전체 면에 성막한다. 게이트 절연막에는 질화 실리콘 막과 산화 실리콘 막의 적층을 사용하고, 막 두께를 50∼200ｎｍ, 바람직하게는 150ｎｍ로 한다. 한편, 게이트 절연막은 적층에 한정되지 않고 산화 실리콘 막, 질화 실리콘 막, 산화 질화 실리콘 막, 산화탄탈 막 등의 절연막을 사용할 수도 있다.
다음에 게이트 절연막 위에, 50∼200ｎｍ 바람직하게는 100∼150ｎｍ의 막 두께로 제1 비정질 반도체막을 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법 등의 공지의 방법으로 전체 면에 성막한다. 대표적으로는 비정질 실리콘(a-Si)막을 100ｎｍ의 막 두께로 성막한다. 이때, 대면적 기판에 성막할 때, 챔버도 대형화하므로 챔버 내를 진공으로 하는데 처리 시간이 길어지고, 성막 가스도 대량으로 필요하게 된다. 따라서 대기압에서 선상의 플라즈마 CVD장치를 사용하여 비정질 실리콘(a-Si)막의 성막 을 행하여 더욱 저비용화를 도모해도 된다.
다음에 1도전형(ｎ형 또는 ｐ형)의 불순물 원소를 함유하는 제2 비정질 반도체막을 20∼80ｎｍ의 두께로 성막한다. 1도전형(ｎ형 또는 ｐ형)을 부여하는 불순물 원소를 포함하는 제2 비정질 반도체막은, 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법 등의 공지의 방법으로 전체 면에 성막한다. 본 실시예에서는 인이 첨가된 실리콘 타겟을 사용하여 ｎ형의 불순물 원소를 함유하는 제2 비정질 반도체막을 성막한다.
다음에 제2 포토리소그래피 공정에 의해 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭에 의해 불필요한 부분을 제거하여 섬 형상의 제1 비정질 반도체막 및 섬 형상의 제2 비정질 반도체막을 형성한다. 이 때의 에칭 방법으로서 웨트 에칭 또는 드라이 에칭을 사용한다.
다음에 섬 형상의 제2 비정질 반도체막을 덮는 도전층을 스퍼터링법으로 형성한다. 그 후, 제3 포토리소그래피 공정을 행하여, 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭에 의해 불필요한 부분을 제거하여 배선 및 전극(소스 배선, 드레인 전극, 저장용량 전극 등)을 형성한다. 상기의 배선 및 전극은, Ａｌ, Ｔｉ, Ｔａ, W, Ｍｏ, Ｃｒ, Ｎｄ, Ｃｕ, Ａｇ, Ａｕ, Ｃｒ, Ｆｅ, Ｎｉ, Ｐｔ으로부터 선택된 원소 또는 상기 원소를 성분으로 하는 합금을 사용하여 형성한다. 또는 Ａｇ, Ａｕ, Ｃｕ 또는 Ｐｄ 등의 금속으로 이루어지는 초미립자(입경 5∼10ｎｍ)를 응집시키지 않고 고농도로 분산한 독립 분산 초미립자 분산액을 사용하여, 잉크젯법으로 상기의 배선 및 전극을 형성해도 된다. 잉크젯법으로 상기의 배선 및 전극을 형성하면, 포토리소그래피 공정이 불필요하게 되어, 더욱 저비용화를 실현할 수 있다.
다음에 제4 포토리소그래피 공정에 의해 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭에 의해 불필요한 부분을 제거하여 소스 배선, 드레인 전극, 용량전극을 형성한다. 이때의 에칭 방법으로서 웨트 에칭 또는 드라이 에칭을 사용한다. 이 공정에서 게이트 절연막과 동일 재료로 이루어지는 절연막을 유전체로 하는 저장용량이 형성된다. 그리고, 소스 배선, 드레인 전극을 마스크로 사용해서 자기 정합적으로 제2 비정질 반도체막의 일부를 제거하고, 또한 제1 비정질 반도체막의 일부를 박막화한다. 박막화된 영역은 ＴＦＴ의 채널 형성 영역이 된다.
다음에 플라즈마 CVD법에 의해 150ｎｍ 두께의 질화 실리콘 막으로 이루어지는 제1 보호막과, 150ｎｍ 두께의 산화 질화 실리콘 막으로 이루어지는 제1 층간 절연막을 전체 면에 성막한다. 이때, 대면적 기판에 성막할 때, 챔버도 대형화하므로 챔버 내를 진공으로 하면 처리 시간이 길어지고, 성막 가스도 대량으로 필요하게 된다. 따라서 대기압에서 선상의 플라즈마 CVD 장치를 사용하여 질화 실리콘 막으로 이루어지는 보호막의 성막을 행하여 더욱 저비용화를 도모해도 된다. 이 후, 수소화를 행하여, 채널 에치형 ＴＦＴ(608)가 제조된다.
본 실시예에서는 ＴＦＴ(608)의 구조로서 채널 에치형으로 한 예를 도시했지만, ＴＦＴ구조는 특별히 한정되지 않으며, 채널 스톱퍼형 ＴＦＴ, 톱 게이트형 ＴＦＴ 또는 순 스태거형 ＴＦＴ로 해도 된다. 또한 본 실시예에서는 ＴＦＴ(608)의 반도체층으로서 비정질 실리콘 막을 사용한 예를 도시했지만, 특별히 한정되지 않는다. 폴리실리콘 막, 유기반도체막(폴리티오펜, 폴리플루오렌, 폴리(3-알킬 티오펜), 폴리티오펜 유도체, 펜타센 등) 또는 금속 산화물을 주성분으로 하는 반도체 막(산화아연(ＺｎＯ)이나 아연과 갈륨과 인듐의 산화물(Ｉｎ-Ｇａ-Ｚｎ-O) 등)을 사용해도 된다. 폴리실리콘 막을 사용하여 ＴＦＴ를 형성했을 경우에는, 높은 전계 효과 이동도를 얻을 수 있기 때문에, 구동회로도 화소부의 ＴＦＴ와 동일 기판 위에 형성할 수 있다.
다음에 제5 포토리소그래피 공정을 행하여, 레지스트 마스크를 형성하고, 그 후 드라이 에칭 공정에 의해, 드레인 전극이나 저장용량 전극에 달하는 콘택홀을 형성한다. 동시에 게이트 배선과 단자부를 전기적으로 접속하기 위한 콘택홀(도시하지 않음)을 단자 부분에 형성하고, 게이트 배선과 단자부를 전기적으로 접속하는 금속배선(도시하지 않음)을 형성해도 된다. 또한 동시에 소스 배선에 이르는 콘택홀(도시하지 않음)을 형성하고, 소스 배선으로부터 인출하기 위한 금속배선을 형성해도 된다. 이들 금속배선을 형성한 후에 ＩＴＯ 등의 화소 전극을 형성해도 되고, ＩＴＯ 등의 화소 전극을 형성한 후에 이들의 금속배선을 형성해도 된다.
다음에 ＩＴＯ(산화인듐 산화 주석 합금), 산화인듐 산화아연합금(Ｉｎ2Ｏ3-ＺｎＯ), 산화아연(ＺｎＯ) 등의 투명 전극막을 110ｎｍ의 두께로 성막한다. 그 후에 제6 포토리소그래피 공정과 에칭 공정을 행함으로써, 화소 전극(601)을 형성한다.
이상, 화소부에 있어서는, 6회의 포토리소그래피 공정에 의해, 소스 배선과, 화소부의 역 스태거형 ＴＦＴ 및 저장용량(609)과, 단자부로 구성된 액티브 매트릭스 기판을 제조할 수 있다.
이어서, 액정 분자를 배향시키기 위한 리브(623)를 형성한다. 리브(623)로서는, 유기수지(아크릴, 폴리이미드, 폴리이미드 아미드, 에폭시 등) 또는 무기절연재료(산화 규소, 질화규소, 산화 질화규소 등)를 사용한다.
이어서, 대향 기판(610)을 준비한다. 이 대향 기판(610)에는, 착색층, 차광층이 각 화소에 대응하여 배치된 컬러필터(ＣＦ)(620)가 설치된다. 또한 이 컬러필터와 차광층을 덮는 평탄화 막을 설치하고 있다. 이어서, 평탄화 막 위에 투명 도전막으로 이루어지는 대향 전극(621)을 화소부와 겹치는 위치에 형성한다. 이어서, 대향 기판 위에도 리브(622)를 형성한다.
이어서, 대향 기판(610) 위에 씰재(607)를 묘화한다. 씰재(607)에는 필러(도시하지 않음)가 혼입되어 있어 균일한 간격을 구고, 후의 공정에서 2매의 기판이 서로 붙여지도록 한다. 씰재(607)는, 액티브 매트릭스 기판과 서로 붙였을 때, 화소부를 둘러싸도록 묘화한다.
이어서, 액티브 매트릭스 기판 위에, 기판 간격을 유지하기 위한 구상의 스페이서(602)를 기판 전체 면에 살포한다. 구상의 스페이서 대신에, 아크릴 수지막 등의 유기 수지막을 선택적으로 에칭함으로써 얻어지는 기둥 모양의 스페이서를 원하는 위치에 형성해도 된다.
이어서, 한 쌍의 기판을 부착한 후에, 액정 주입을 행하는 공정, 또는 액정 적하를 행한 후에, 한 쌍의 기판을 부착하는 공정 중 어느 하나를 행한다. 본 실시예에서는, 실시의 형태 1에 나타내는 바와 같이, 액정재료와 실란 커플링제를 포함하는 혼합물의 적하를 행한 후, 감압 하에서 한 쌍의 기판을 부착한다. 이와 같이 한 쌍의 기판 사이에 액정재료와 실란 커플링제의 혼합물(624)이 유지된다. 액정재료와 실란 커플링제를 포함하는 혼합물을 적하하는 방법을 사용함으로써 제조 프로세스에서 사용하는 혼합물의 양을 삭감할 수 있다. 특히, 대면적 기판을 사용할 경우에 대폭적인 비용 절감을 실현할 수 있다. 혼합물의 주입이 행해지면, 화소 전극(601)의 근방 및 대향 전극(621)의 근방에 자기 조직화 단분자막(도시하지 않음)이 형성된다. 이 자기 조직화 단분자막과 리브(622, 623)에 의해 액정 분자를 수직 배향시킨다.
한 쌍의 기판을 부착한 후에 액정재료와 실란 커플링제를 포함하는 혼합물의 주입을 행할 경우에는, 실시의 형태 2에 나타내는 바와 같이, 진공주입법을 사용하여 주입을 행한 후, 주입구를 밀봉한다. 이때, 주입 시의 액정의 흐름이 유동 배향으로서 남을 우려가 있기 때문에, 가열(예를 들면 100℃, 10분간)을 행하여 재배향 처리를 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 액티브 매트릭스형 액정 패널이 완성된다. 그리고, 필요하다면, 액티브 매트릭스 기판 또는 대향 기판을 원하는 형상으로 분단한다. 또한, 공지의 기술을 사용하여 편광판(603a, 603b) 등의 광학 필름을 적절히 설치한다. 이때, 대향 기판에 설치된 편광판(603a)은, 액티브 매트릭스 기판에 설치된 편광판(603b)과 편광축이 서로 직교하도록 배치한다. 그리고, 공지의 기술을 사용하여 ＦＰＣ를 붙인다.
이상의 공정에 의해 얻어진 액정 모듈에, 냉음극관 등을 광원으로 하는 백라이트(604), 도광판(605)을 설치하고, 커버(606)로 덮으면, 도 7에 그 단면도의 일 부를 나타낸 액티브 매트릭스형 액정표시장치(투과형)가 완성된다. 이때, 커버와 액정 모듈은 점착제나 유기수지를 사용하여 고정한다. 또한 액정표시장치는 투과형이므로, 편광판은 액티브 매트릭스 기판과 대향 기판의 양쪽에 붙인다.
액정 모듈의 상면도를 도 8a에 나타내고, 또 다른 액정 모듈의 상면도의 예를 도 8b에 나타낸다.
본 실시예에서 나타낸 비정질 반도체막(아모퍼스 실리콘 막)으로 활성층을 형성한 ＴＦＴ(608)는, 전계 효과 이동도가 낮아 1cm2/Ｖｓｅｃ 정도밖에 얻을 수 없다. 그 때문에, 화상표시를 행하기 위한 구동회로는 ＩＣ칩으로 형성되어, ＴＡＢ(Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ)방식이나 ＣＯＧ(Ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ)방식으로 장착하게 된다.
도 8a 중, 801은 액티브 매트릭스 기판, 806은 대향 기판, 804는 화소부, 807은 씰재, 805는 ＦＰＣ이다. 이때, 본 실시예에서는, 액정재료와 실란 커플링제의 혼합물을 적하시켜, 감압 하에서 한 쌍의 기판(801, 806)을 서로 붙이기 때문에, 도 8에 도시하는 바와 같이 밀봉된 형상의 씰재(807)로 하고 있다.
또한 폴리실리콘 막으로 이루어지는 활성층을 가지는 ＴＦＴ를 사용했을 경우, 구동회로의 일부를 제조할 수 있고, 도 8b와 같은 액정 모듈을 제조할 수 있다. 이때, 폴리실리콘 막으로 이루어지는 활성층을 가지는 ＴＦＴ로 형성할 수 없는 구동회로는, ＩＣ칩(도시하지 않음)을 장착한다.
도 8b 중, 811은 액티브 매트릭스 기판, 816은 대향 기판, 812는 소스 신호 선 구동회로, 813은 게이트 신호선 구동회로, 814는 화소부, 817은 제1 씰재, 815는 ＦＰＣ이다. 이때, 액정재료와 실란 커플링제의 혼합물을 적하시켜, 한 쌍의 기판(811, 816)을 제1 씰재(817) 및 제2 씰재(818)로 서로 부착한다. 소스 신호선 구동회로(812) 및 게이트 신호선 구동회로(813)를 포함하는 구동회로부에는 액정은 불필요하므로, 화소부(814)에만 액정을 유지시키고 있으며, 제2 씰재(818)는 패널 전체의 보강을 위해 설치하고 있다.
본 실시예는 실시의 형태 1 또는 실시의 형태 2와 자유로이 조합할 수 있다.
[실시예 2]
실시예 1에서는 냉음극관 등을 광원으로 하는 백라이트와 도광판을 사용한 액정표시장치의 예를 도시했지만, 본 실시예에서는, ＬＥＤ(발광 다이오드)를 광원으로 하는 백라이트를 사용한 예를 도 9에 나타낸다.
도 9는 ＬＥＤ를 백라이트로 사용한 액정표시장치의 사시도다. 도 9에 나타낸 액정표시장치는, 케이싱(901), 액정층(902), 백라이트(903), 케이싱(904)을 포함하고, 액정층(902)은 드라이버ＩＣ(905)와 접속되어 있다. 백라이트(903)에는, ＬＥＤ가 다수 이용되고 있으며, 단자(906)를 통해 전류가 공급되고 있다. 또한 ＬＥＤ의 발광 재료로서는, 무기재료를 사용해도 되고, 유기재료를 사용해도 된다.
이때, ＬＥＤ는 백색발광의 1종류를 사용해도 되고, 적색발광, 청색발광, 녹색발광의 3종류를 사용해도 된다. 적색발광, 청색발광, 녹색발광의 3종류의 ＬＥＤ를 사용하면, 고속으로, 교대로 3종류의 ＬＥＤ를 점멸시키고, 그 점멸 타이밍에 맞추어 액정 셔터를 온 오프 하는 것에 의해 풀컬러 표시를 행하는 필드 시퀀셜 방 식이라 불리는 기술에 의해 컬러필터를 필요로 하지 않는 경우도 있다.
ＬＥＤ를 액정표시장치의 백라이트로서 사용함으로써, 소비 전력이 저감된 백라이트를 얻을 수 있다. 또한 ＬＥＤ는, 면발광의 조명 장치로서 대면적화도 가능하기 때문에, 백라이트의 대면적화가 가능하고, 액정표시장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, ＬＥＤ는 박형이면서 소비 전력이 낮기 때문에, 표시장치의 박형화, 저소비 전력화도 가능해진다.
본 실시예는 실시의 형태 1, 실시의 형태 2 또는 실시예 1과 자유로이 조합할 수 있다.
[실시예 3]
본 발명의 액정표시장치 및 전자기기로서, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이(헤드 마운트 디스플레이), 네비게이션 시스템, 음향재생장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트 등), 노트북 PC, 게임 기기, 휴대 정보단말(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 기록 매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ(ＤＶＤ) 등의 기록 매체를 재생하여, 그 화상을 표시할 수 있는 디스플레이를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 특히, 대형 화면을 가지는 대형 텔레비전 등에 본 발명을 사용하는 것이 바람직하다. 그것들 전자기기의 구체적인 예를 도 10a 내지 도 11에 나타낸다.
도 10a는 22인치∼50인치의 대화면을 가지는 대형의 표시장치로서, 케이싱(2001), 지지대(2002), 표시부(2003), 비디오 입력 단자(2005) 등을 포함한다. 이때, 표시장치는, PC용, ＴＶ방송 수신용, 쌍방향 ＴＶ용 등의 모든 정보표시용 표시장치가 포함된다. 본 발명에 의해, 한 변이 1000mm를 넘는 제5 세대 이후의 유리 기판을 사용해도, 비교적 저렴한 대형표시장치를 실현할 수 있다.
도 10b는 노트북 PC이며, 본체(2201), 케이싱(2202), 표시부(2203), 키보드(2204), 외부접속 포트(2205), 포인팅 마우스(2206) 등을 포함한다. 본 발명에 의해, 비교적 저렴한 노트북 PC를 실현할 수 있다.
도 10c는 기록 매체를 구비한 휴대형 화상재생장치(구체적으로는 ＤＶＤ재생장치)이며, 본체(2401), 케이싱(2402), 표시부(A)(2403), 표시부 B(2404), 기록 매체(ＤＶＤ 등) 판독부(2405), 조작키(2406), 스피커부(2407) 등을 포함한다. 표시부(A)(2403)는 주로 화상정보를 표시하고, 표시부 B(2404)는 주로 문자정보를 표시한다. 이때, 기록 매체를 구비한 화상재생장치에는 가정용 게임 기기 등도 포함된다. 본 발명에 의해, 비교적 저렴한 화상재생장치를 실현할 수 있다.
도 10d는 와이어리스로 디스플레이만을 이동할 수 있는 ＴＶ다. 케이싱(2602)에는 배터리 및 신호 수신기가 내장되어 있어, 그 배터리로 표시부(2603)나 스피커부(2607)를 구동시킨다. 배터리는 충전기(2600)로 반복 충전이 가능하다. 충전기(2600)는 영상신호를 송수신하는 것이 가능하고, 그 영상신호를 디스플레이의 신호 수신기에 송신할 수 있다. 케이싱(2602)은 조작키(2606)에 의해 제어한다. 도 10d에 나타내는 장치는, 조작키(2606)를 조작함으로써, 케이싱(2602)으로부터 충전기(2600)에 신호를 보내는 것도 가능하기 때문에 영상음성 쌍방향 통신장치라고도 할 수 있다. 또한 그 장치는 조작키(2606)를 조작함으로써, 케이싱(2602)으로부터 충전기(2600)에 신호를 보낼 수 있고, 충전기(2600)에 의해 송신할 수 있는 신호를 다른 전자기기에 수신시킴으로써, 다른 전자기기의 통신 제어도 가능하여, 범용 원격제어장치라고도 할 수 있다. 본 발명에 의해, 비교적 대형(22인치∼50인치)의 이동 가능한 ＴＶ를 저렴한 제조 프로세스로 제공할 수 있다.
도 11에서 나타내는 휴대전화기는 조작 스위치류(1904), 마이크로폰(1905) 등이 구비된 본체(A)(1901)와, 표시 패널(A)(1908), 표시 패널(B)(1909), 스피커(1906) 등이 구비된 본체(B)(1902)가, 경첩(1910)에 의해 개폐 가능하게 연결되어 있다. 표시 패널(A)(1908)과 표시 패널(B)(1909)은, 회로 기판(1907)과 함께 본체(B)(1902)의 케이싱(1903)에 수납된다. 표시 패널(A)(1908) 및 표시 패널(B)(1909)의 화소부는 케이싱(1903)에 형성된 개구창을 통해 시인할 수 있도록 배치된다.
표시 패널(A)(1908)과 표시 패널(B)(1909)은, 그 휴대전화기(1900)의 기능에 따라 화소수 등의 사양을 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면 표시 패널(A)(1908)을 주화면으로 하고, 표시 패널(B)(1909)을 부화면으로 하여 조합할 수 있다.
본 실시예의 휴대전화기는, 그 기능이나 용도에 따라 여러 가지의 양태로 변용할 수 있다. 예를 들면 경첩(1910)의 부위에 촬상소자를 조립하여, 카메라가 장착된 휴대전화기로 해도 된다. 조작 스위치류(1904), 표시 패널(A)(1908), 표시 패널(B)(1909)을 하나의 케이싱 내에 수납한 구성으로 해도, 상기한 작용 효과를 나타낼 수 있다. 또한 표시부를 복수 개 구비한 정보표시 단말에 본 실시예의 구성을 적용해도, 유사한 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명을 실시하여 얻은 액정표시장치는, 모든 전자기기의 표 시부로서 사용해도 된다. 이때, 본 실시예의 전자기기에는, 실시의 형태 1, 실시의 형태 2, 실시예 1, 실시예 2의 어느 구성을 사용하여 제조된 액정표시장치를 사용해도 된다.
본 실시예는, 실시의 형태 1, 실시의 형태 2, 실시예 1, 실시예 2의 어느 하나와 자유로이 조합할 수 있다.
본 발명에 의해, 배향막의 도포 공정이나 배향막의 소성 공정 등을 생략할 수 있어, 공정 시간 단축과 제조 비용 절감이 가능하다.
본 출원은 2005년 11월 24일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 no. 2005-338087에 기초하는 것으로, 그 모든 내용은 여기에 참조에 의해 포함된다.

Claims (23)

  1. 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 유지된 액정을 구비한 액정표시장치의 제조 방법으로서,
    상기 제1 기판 위에 화소 전극을 형성하는 공정과,
    상기 제2 기판 위에 대향 전극을 형성하는 공정과,
    상기 제2 기판 위에 씰재를 묘화하고 가고정하는 공정과,
    상기 제2 기판 위에 있어서의 상기 씰재로 둘러싸인 영역에 액정재료와 실란 커플링제를 포함하는 혼합물을 적하하는 공정과,
    감압 하에서 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 서로 부착하는 공정과,
    액정분자의 장축이 상기 제 1 기판에 대하여 수직으로 배향하도록 100℃ 내지 170℃에서 재배향 처리를 행하는 공정과,
    상기 씰재를 고정하는 공정을 포함하는, 액정표시장치의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합물은, 상기 실란 커플링제를 0.001wt% 내지 10wt% 포함하는, 액정표시장치의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합물은, 상기 액정재료에 상기 실란 커플링제를 교반시켜서 형성되는, 액정표시장치의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 액정재료는, 상기 실란 커플링제의 가수분해를 촉진하는 용매를 0.0001wt% 내지 1wt% 포함하는, 액정표시장치의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 씰재는, 구상의 스페이서를 포함하는, 액정표시장치의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 유지된 액정을 구비한 액정표시장치의 제조 방법으로서,
    상기 제1 기판 위에 화소 전극을 형성하는 공정과,
    상기 화소 전극 위에 기둥 모양 스페이서를 형성하는 공정과,
    상기 제2 기판 위에 대향 전극을 형성하는 공정과,
    상기 제2 기판 위에 씰재를 묘화하고 가고정하는 공정과,
    상기 제2 기판 위에 있어서의 상기 씰재로 둘러싸인 영역에 액정재료와 실란 커플링제를 포함하는 혼합물을 적하하는 공정과,
    감압 하에서 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 서로 부착하는 공정과,
    액정분자의 장축이 상기 제 1 기판에 대하여 수직으로 배향하도록 100℃ 내지 170℃에서 재배향 처리를 행하는 공정과,
    상기 씰재를 고정하는 공정을 포함하는, 액정표시장치의 제조 방법.
  14. 삭제
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 혼합물은, 상기 실란 커플링제를 0.001wt% 내지 10wt% 포함하는, 액정표시장치의 제조 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 혼합물은, 상기 액정재료에 상기 실란 커플링제를 교반시켜서 형성되는, 액정표시장치의 제조 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 액정재료는, 상기 실란 커플링제의 가수분해를 촉진하는 용매를 0.0001wt% 내지 1wt% 포함하는, 액정표시장치의 제조 방법.
  18. 제1 기판과, 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 유지된 액정을 구비한 액정표시장치의 제조 방법으로서,
    상기 제1 기판 위에 화소 전극과 제1 리브를 형성하는 공정과,
    상기 제2 기판 위에 대향 전극과 제2 리브를 형성하는 공정과,
    상기 제2 기판 위에 씰재를 묘화하고 가고정하는 공정과,
    상기 제2 기판 위에 있어서의 상기 씰재로 둘러싸인 영역에 액정재료와 실란 커플링제를 포함하는 혼합물을 적하하는 공정과,
    감압 하에서 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 서로 부착하는 공정과,
    액정분자의 장축이 상기 제 1 기판에 대하여 수직으로 배향하도록 100℃ 내지 170℃에서 재배향 처리를 행하는 공정과,
    상기 씰재를 고정하는 공정을 포함하는, 액정표시장치의 제조 방법.
  19. 삭제
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 혼합물은, 상기 실란 커플링제를 0.001wt% 내지 10wt% 포함하는, 액정표시장치의 제조 방법.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 혼합물은, 상기 액정재료에 상기 실란 커플링제를 교반시켜서 형성되는, 액정표시장치의 제조 방법.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 액정재료는, 상기 실란 커플링제의 가수분해를 촉진하는 용매를 0.0001wt% 내지 1wt% 포함하는, 액정표시장치의 제조 방법.
  23. 제 18항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리브는 유기수지 또는 무기절연재료인, 액정표시장치의 제조 방법.
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