KR101418753B1 - 액정 표시장치의 제작방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 액정층을 가지는 액정 표시장치를 제작하는 것을 목적으로 한다. 또한, 고속 응답을 할 수 있고, 고성능이고, 표시 결함이 저감된 고화질의 액정 표시장치를 수율 좋게 제작하는 기술을 제공한다.
스멕틱 액정을 적하(滴下)법에 의하여 적하하여, 액정층을 형성하는 액정 표시장치의 제작방법이며, 스멕틱 액정을, 기판 위에 형성된 씰재의 씰 패턴에 의하여 둘러싸인 영역의 배향막 위에, 배향막의 러빙 방향에 대해서 평행하게 일렬로 되도록 복수 적하한다.
Figure 112008020514970-pat00001
제작방법, 스멕틱 액정, 평행, 액적, 러빙 방향

Description

액정 표시장치의 제작방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 액정 표시장치에 관한 것이다.
근년, 액정 표시장치는 시계, 전자식 탁상 계산기는 물론, 퍼스널 컴퓨터 등의 OA기기, 액정 텔레비전이나 PDA, 휴대전화 등의 각종 광범위한 분야에서 사용된다.
이 액정 표시장치는, 2장의 투광성 기판의 사이에 액정을 봉입(封入)하고, 전압을 인가함으로써, 액정 분자의 방향을 바꿔서 광 투과율을 변화시켜 소정의 화상 등을 광학적으로 표시한다.
액정 표시장치는 박형화, 경량화할 수 있고, 저소비 전력으로 사용할 수 있기 때문에, 더욱더 개량되고 있다. 시야각을 개선하여, 동시에 응답시간을 짧게 하는 액정 재료로서, 스멕틱 액정인 강유전성 액정이 주목을 받고, 그 디스플레이에의 적용이 고려된다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1] 특개2004-309723호 공보
액정 표시장치 내에 액정층을 형성하는 방법으로서, 한 쌍의 기판을 점착하고 나서 모세관 현상(毛細管現象)을 사용하여 액정을 주입하는 딥 방식(펌핑 방식이나, 진공 주입법이라고도 한다)이 있다.
그렇지만, 스멕틱 액정은, 실온 상태에서는 점도가 높아, 액정을 주입하는 딥 방식으로는 주입하는 것이 어렵고, 많은 시간이 걸리며, 또, 주입이 불균일하게 된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하여, 고정밀도로 배향한 균일한 액정층을 가지는 액정 표시장치를 제작하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 고속 응답을 할 수 있고, 고성능이고, 표시 결함이 저감된 고화질의 액정 표시장치를 수율 좋게 제작하는 기술을 제공한다.
본 발명은 스멕틱 액정을 적하법에 의하여 적하하여, 액정층을 형성하는 액정 표시장치의 제작방법이며, 스멕틱 액정은, 기판 위에 형성된 씰재의 씰 패턴으로 둘러싸인 영역의 배향막 위에, 배향막의 러빙 방향에 대해서 평행하게 일렬로 되도록 복수 적하되는 것을 특징으로 한다.
스멕틱 액정의 액적은, 적하하여, 한 쌍의 기판을 점착하면, 배향막 위에서 러빙 방향에 대해서 수직의 방향으로 빠르게 퍼진다. 스멕틱 액정은 층 구조를 가지는 액정이며, 층 방향(액정 분자의 배열에 의하여 층이 형성되는 방향)이 러빙 방향과 수직의 방향이 되기 때문이다. 따라서, 배향막의 러빙 방향과 평행한 방향으로 액정을 적하함으로써, 액정이 씰재의 씰 패턴 내를 충전하도록 넓어질 때에, 기포의 혼입이나 적하한 자국이 생기지 않아, 기포나 적하한 자국에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지할 수 있다.
따라서, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하여, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층을 형성할 수 있다. 강(强)유전성 액정 등의 스멕틱 액정은, 응답 속도가 빠르기 때문에, 본 발명을 사용하여 액정층을 형성함으로써, 응답 속도가 빠르고, 표시 결함도 저감된 액정 표시장치를 제작할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하여, 보다 고성능이고, 고화질의 액정 표시장치를 수율 좋게 제작할 수 있다.
본 발명은, 액정 소자를 표시 소자로서 사용하고, 표시 기능을 가지는 장치인 액정 표시장치에 사용할 수 있다. 또한, 기판 위에 액정 소자 등의 표시 소자를 포함하는 복수의 화소나 이들의 화소를 구동시키는 주변 구동 회로가 형성된 표시 패널 본체이어도 좋다. 또한, 플랙시블 인쇄 회로(FPC)나 프린트 배선 기판(PWB), IC, 저항 소자, 용량 소자, 인덕터나 트랜지스터 등도 포함하여도 좋다. 또한, 편광판이나 위상차판 등의 광학 시트를 포함하여도 좋다. 또한, 백 라이트(도광판이나 프리즘(prism) 시트나 확산 시트나 반사 시트나 광원(LED나 냉음극관 등)을 포함하여도 좋다)를 포함하여도 좋다.
또한, 액정 소자를 사용한 액정 표시장치로서는, 투과형 액정 표시장치(투과형 액정 표시 디스플레이), 반 투과형 액정 표시장치(반 투과형 액정 디스플레이), 반사형 액정 표시장치(반사형 액정 디스플레이)가 있다.
본 발명의 액정 표시장치의 제작방법의 일 형태는, 러빙 처리된 한 쌍의 기판의 한 쪽에 씰재에 의한 테두리 형상의 씰 패턴을 형성하여, 씰 패턴의 테두리 내에, 러빙 처리의 방향에 대해서 평행한 방향으로, 스멕틱 액정을 일렬로 복수회에 걸쳐 적하하여, 한 쌍의 기판을 스멕틱 액정을 협지하도록 씰재를 통하여 점착하여, 씰 패턴의 테두리 내에 스멕틱 액정을 펼쳐지도록 충전한다.
본 발명의 액정 표시장치의 제작방법의 일 형태는, 러빙 처리된 한 쌍의 기판의 한 쪽에 씰재에 의한 테두리 형상의 씰 패턴을 형성하여, 씰 패턴의 테두리 내에, 러빙 처리의 방향에 대해서 평행한 방향으로 스멕틱 액정을 일부 겹치도록 일렬로 복수회에 걸쳐 적하하여, 한 쌍의 기판을, 스멕틱 액정을 협지하도록 씰재를 통하여 점착하여, 씰 패턴의 테두리 내에, 스멕틱 액정을 펼친다.
상기 구성에 있어서, 광원(백 라이트 등)을 사용하는 투과형 액정 표시장치의 경우는, 한 쌍의 기판을 투광성으로 하여, 광원으로부터의 빛을 시인측에 투과하면 좋다. 한편, 반사형 액정 표시장치의 경우는, 한 쌍의 기판에 형성되는 한 쪽의 전극을 반사성을 가지도록 하면 좋고, 예를 들면, 화소전극층에 반사성을 가지는 재료를 사용하면 좋다.
액정을 적하하는 기판은, 반도체 소자 등이 형성되는 소자 기판이어도, 대향 기판이어도 좋고, 점착 공정은 감압하에서 행하여도 좋다. 또한, 액정을 적하할 때에 액정을 가열하여, 액정의 점도를 저하시켜도 좋다. 점착하고 씰재의 경화를 행한 후, 가열 처리를 행하여도 좋다. 가열 처리를 행함으로써, 액정의 배향 흐트 러짐을 수정할 수 있다.
본 발명을 사용하면, 제작 공정에 의한 액정의 흐트러짐을 방지하여, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층을 형성할 수 있다. 강유전성 액정 등의 스멕틱 액정은, 응답 속도가 빠르기 때문에, 본 발명을 사용하여 액정층을 형성함으로써, 응답 속도가 빠르고, 표시 결함도 저감된 액정 표시장치를 제작할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하여, 보다 고성능이고 고화질의 액정 표시장치를 수율 좋게 제작할 수 있다.
이하에, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 모양으로 실시하는 것이 가능하고, 본 발명의 형태 및 상세한 사항은 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 다양하게 변경될 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명이 하기 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 실시형태를 설명하기 위한 모든 도면에 있어서, 동일 부분 또는 동일 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 액정층을 가지고, 보다 높은 성능 및 화질을 부여하는 것을 목적으로 한 액정 표시장치의 일례에 대해서 설명한다.
도 1a 내지 도 1c에 본 발명을 사용한 본 실시형태의 액정 표시장치의 제작방법을 나타낸다. 도 1a 내지 도 1c에 있어서, 제 1 기판(800) 위에 배향막으로서 기능하는 절연층(801), 씰재(802)가 테두리 형상의 씰 패턴으로 형성된다. 절연층(801)은, 표면이 화살표(803)의 러빙 방향으로 러빙 처리되고, 배향막으로서 기능한다.
도 1a에 나타내는 바와 같이, 스멕틱 액정을 액적(804a, 804b, 804c, 804d, 804e)과 같은 일렬이고, 배향막인 절연층(801)의 러빙 방향에 대해서 평행한 방향으로 적하한다.
대향하는 한 쌍의 배향막인 절연층의 러빙 방향은, 도 1a 내지 도 3에서는 평행 러빙(패럴렐(parallel) 러빙)으로 하지만, 반 평행 러빙(안티(anti) 패럴렐 러빙)이어도 좋다. 반 평행 러빙이어도, 러빙하는 방향(vector)이 다를 뿐이므로, 본 발명에 있어서, 액정을 적하하는 방향은, 적하하는 배향막인 절연층의 러빙 방향과 평행하면 좋다.
다음, 제 2 기판(805)을 씰재(802)를 통하여 제 1 기판(800)에 점착한다. 제 2 기판(805)에 의하여 액적(804a, 804b, 804c, 804d, 804e)은 눌려, 액적(806a, 806b, 806c, 806d, 806e)과 같이 퍼진다(도 1b 참조).
스멕틱 액정의 액적(804a, 804b, 804c, 804d, 804e)은, 적하하여, 한 쌍의 기판(제 1 기판(800)과 제 2 기판(805))을 점착하면, 배향막인 절연층(801) 위에서, 러빙 방향(화살표(803))에 대해서 수직의 방향으로 빠르게 퍼진다. 따라서, 액적(806a, 806b, 806c, 806d, 806e)과 같이, 러빙 방향과 수직의 방향으로 장축 (長軸)을 가지는 타원 형상으로 퍼진다.
액적(806a)에 있어서, 영역(820)의 확대도를 도 3에 나타낸다. 도 3은, 스멕틱 액정의 배향예의 모식도이다. 액정 분자(821)는, 층(822a, 822b, 822c)과, 층 구조를 가지고 장축을 맞추어 배향한다. 액정 분자의 배열에 의하여 형성되는 층(822a, 822b, 822c)은 각각 러빙 방향(화살표(803))과 수직의 방향으로 층 방향(층이 형성되는 방향)을 가진다.
이와 같이, 스멕틱 액정은, 층 구조를 가지는 액정이며, 층 방향(액정 분자의 배열에 의하여 층이 형성되는 방향)은, 러빙 방향(화살표(803))과 수직의 방향으로 된다.
스멕틱 액정의 액적은, 층 방향으로 배향막 위에서 퍼지기 때문에, 러빙 방향과 수직의 층 방향으로 액정을 복수 적하하면, 액적간에서 기포의 혼입이나 적하한 자국 등의 충전 불량이 생길 우려가 있다.
따라서, 배향막의 러빙 방향과 평행한 방향으로 액정을 일렬로 복수회에 걸쳐 적하함으로써, 액정이 씰재의 씰 패턴에 접하여 충전하여, 액정층(807)을 형성할 수 있다(도 1c 참조). 따라서, 본 발명을 사용하면, 액정이 씰재의 씰 패턴 내를 충전하도록 퍼질 때에, 기포의 혼입이나 적하한 자국이 생기지 않고, 기포나 적하한 자국에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지할 수 있다. 따라서, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층을 형성할 수 있다.
강유전성 액정 등의 스멕틱 액정은, 응답 속도가 빠르기 때문에, 본 발명을 사용하여 스멕틱 액정의 액정층을 형성함으로써, 응답 속도가 빠르고, 표시 결함도 저감된 액정 표시장치를 제작할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라, 보다 고성능 및 고화질의 액정 표시장치를 수율 좋게 제작할 수 있다.
또한, 스멕틱 액정은, 러빙 방향으로 일렬로 적하하면 좋고, 러빙 방향으로 액적끼리가 접하도록 적하하여도 좋다. 도 2a는, 스멕틱 액정을 적하할 때, 인접하는 액적끼리가 접하는 예이다. 스멕틱 액정의 액적(814a, 814b, 814c, 814d, 814e)은 인접하는 액적과 서로 접하도록 절연층(801) 위에 러빙 방향에 대해서 평행한 방향으로 적하된다. 또한, 도 2b는, 스멕틱 액정을 적하할 때, 인접하는 액적끼리가 일부 겹치는 예이다. 스멕틱 액정의 액적(824a, 824b, 824c, 824d, 824e)은 인접하는 액적과 서로 일부 겹치도록 절연층(801) 위에 러빙 방향에 대해서 평행한 방향으로 적하된다. 이와 같이, 러빙 방향에 대해서 평행한 방향으로 일렬로 액적을 적하한다면, 액적끼리가 접하거나, 또는 겹쳐 적하되어도 좋다. 또한, 적하하는 타이밍도, 복수의 토출구를 가지는 헤드를 사용하여 복수의 액적을 동시에 적하하여도 좋고, 1방울씩 일렬로 적하하여도 좋다.
본 발명에서 사용할 수 있는 디스펜서 방식의 액정 적하 장치 및 액정 적하법을 방법을 도 4를 사용하여 설명한다. 도 4의 액정 적하 장치는, 제어 장치(40), 촬상(撮像)수단(42), 헤드(43), 히터(heater)(44), 액정(33), 마커(marker)(35, 45)를 포함하고, 도 4에 있어서, 배향막인 절연층(34), 씰재(32), 제 1 기판(20), 제 2 기판(30)을 나타낸다. 씰재(32)를 형성하여, 그 내에 헤드(43)로부터 액정(33)을 배향막인 절연층(34)의 러빙 방향과 평행한 방향으로 일 렬로 복수회에 걸쳐 적하한다. 적하되는 액정(33)은, 히터(44)에 의하여 가열되어, 점도를 저하시킴으로써 적하할 수 있다. 제 1 기판(20) 및 제 2 기판(30)을 점착하여, 액정을 충전하고, 씰재(32)를 경화시켜, 액정층을 형성한다.
제 1 기판 및 제 2 기판을, 액정층을 충전한 상태로 점착한 후, 씰재를 경화하고 가열 처리를 행하는 것이 바람직하다. 가열 처리에 의하여 액정의 배향 흐트러짐을 더욱 수정할 수 있다. 또한, 점착 공정은 감압하에서 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용할 수 있는 스멕틱 액정으로서는, 강유전성 액정(FLC: Ferroelectric Liquid Crystal), 반 강유전성 액정(AFLC: AntiFerroelectric Liquid Crystal) 등이 있다. 또한, 스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가하여도 좋고, 예를 들면, 강유전성 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC(Polymer Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 액정 표시장치에서 사용할 수 있는 모드로서는, 쌍(雙) 안정 모드와, 단(單) 안정 모드가 있고, 쌍 안정 모드에는, SS(Surface Stabilized)-FLC 모드, 단 안정 모드에는, V-FLC 모드, HV(Half V)-FLC 모드가 있다. 또한, V-FLC 모드에는, PS-V-FLC 모드, 및 AFLC 모드가 있고, HV(Half V)-FLC 모드에는, FLC 모드, PS-HV-FLC 모드가 있다.
도 18a 내지 도 18b에는, 단 안정 모드의 액정 표시장치의 모식도를 나타낸다.
제 1 기판(101), 및 제 2 기판(102) 위에는, 각각 화소 전극층인 제 1 전극 층(103) 및 배향막인 절연층(105), 대향 전극층인 제 2 전극층(104) 및 배향막인 절연층(106)이 형성된다. 시인측의 전극은, 적어도 투광성을 가지도록 형성한다. 제 1 기판(101) 및 제 2 기판(102)의 액정과 반대 측에는 각각 편광판(107, 108)이 형성되어, 직교 니콜 배치가 된다.
이러한 구성을 가지는 액정 표시장치에 있어서, 제 1 전극층(103) 및 제 2 전극층(104)에 전압이 인가(종전계 방식이라고 부른다)되면, 도 18a에 나타내는 바와 같이, 백색 표시가 된다. 이 때, 액정 분자(100)는 편광판(편광자)의 축(투과 축 또는 흡수 축)으로부터 어긋난 방향으로 가로로 나란한 상태가 된다. 그 결과, 백 라이트로부터의 빛은, 편광판을 투과할 수 있고, 소정의 영상 표시가 된다.
그리고, 도 18b에 나타내는 바와 같이, 제 1 전극층(103) 및 제 2 전극층(104)의 사이에 전압이 인가되지 않을 때는, 검은 색 표시가 된다. 이 때의 액정 분자(110)는 편광판(편광자)의 축(투과 축 또는 흡수 축)을 따라서 가로로 나란한 상태가 된다. 그러면, 백 라이트로부터 제 1 기판(101)을 투과하여 액정층에 입사한 빛은, 제 2 기판(102)을 통과할 수 없기 때문에, 검은 색 표시가 된다.
이때, 컬러 필터를 형성함으로써, 풀 컬러 표시를 행할 수 있다. 컬러 필터는, 제 1 기판(101) 측, 또는 제 2 기판(102) 측의 어느 한 측에 형성할 수 있다.
배향막으로서 기능하는 절연층은, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 사용할 수 있다. 절연층은, 러빙 처리에 의하여 배향막으로서 기능시킬 수 있지만, 그 형성 방법은 한정되지 않는다. 액정을 일방향으로 배향시킬 수 있도록, 배향막으로서 기능할 수 있는 절연층이면 좋다. 절연층의 배향 처리로서, 광 조사, 가열 처리를 행하여도 좋다.
씰재로서는, 대표적으로는, 가시광 경화성, 자외선 경화성 또는 열 경화성의 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 비스페놀 A형 액상 수지, 비스페놀 A형 고형 수지, 브롬 함유 에폭시 수지, 비스페놀 F형 수지, 비스페놀 AD형 수지, 페놀형 수지, 크레졸형 수지, 노볼락형 수지, 환형 지방족 에폭시 수지, 에피 비스형 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르계 수지, 글리시딜 아민계 수지, 복소환식 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.
스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC 등을 사용하는 경우는, 씰재로서 열 경화형 수지, 또는 액정에 첨가한 자외선 경화 수지가 경화하는 빛의 파장 이외에서 경화하는 자외선 경화형 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 씰재는, 광 조사, 가열 처리, 또는 양쪽 모두를 사용하여 경화를 행하면 좋다.
도 1a 내지 도 2b에 있어서, 제 1 기판(800), 제 2 기판(805)으로서는, 유리 기판이나 석영 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 가요성 기판을 사용하여도 좋다. 가요성 기판이란, 구부릴수 있는(flexible) 기판을 의미하여, 예를 들면, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르술폰 등으로 이루어지는, 플라스틱 기판 이외에도, 고온에서는, 가소화(可塑化)되어 플라스틱과 같은 성형 가공을 행할 수 있고, 상온에서는 고무와 같은 탄성체의 성질을 나타내는 고분자 재료 엘라스토머(elastomer) 등을 들 수 있다. 또한, 필름(폴리프로필렌, 폴리에스테르, 비닐, 폴리비닐플루오르화물, 염화 비닐 등으로 이루어진다), 무기 증착 필름을 사용할 수도 있다.
도 1a 내지 도 1c에는 도시하지 않지만, 제 1 기판(800), 제 2 기판(805)에는 화소 전극층 또는 대향 전극층이 되는 전극층이 각각 형성된다. 화소 전극층 또는 대향 전극층이 되는 전극층은, 인듐주석산화물(ITO), 산화인듐에 산화아연(ZnO)을 혼합한 IZO(indium zinc oxide), 산화인듐에 산화규소(SiO2)를 혼합한 도전 재료, 유기 인듐, 유기 주석, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐산화물, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐아연산화물, 산화 티타늄을 포함하는 인듐산화물, 산화티타늄을 포함하는 인듐주석산화물, 또는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 코발트(Co), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 등의 금속, 또는 그 합금, 또는 그 금속 질화물로부터 하나, 또는 복수 종류를 사용하여 형성할 수 있다.
투과형 액정 표시장치로 하는 경우는, 화소 전극 및 대향 전극층에 투광성의 도전성 재료를 사용하면 좋다. 한편, 반사형 액정 표시장치로 하는 경우는, 반사성을 가지는 층을 별도 형성하여도 좋고, 화소 전극층에 반사성을 가지는 도전성 재료를, 대향 전극층에 투광성의 도전성 재료를 각각 사용하여 형성하고, 화소 전극층에서 반사한 빛을 대향 전극층으로부터 투과하여, 시인측에 사출하는 구성으로 하면 좋다.
투과형 액정 표시장치의 경우, 광원으로서 백 라이트, 사이드 라이트 등을 사용하면 좋다. 또한, 반사형 액정 표시장치의 경우는, 시인측의 기판에 편광판을 형성하고, 투과형 액정 표시장치의 경우, 액정층을 끼워 편광판을 제 1 기판 측 및 제 2 기판 측에도 형성하는 구성으로 한다. 편광판 이외에도, 위상차판, 반사 방지막 등의 광학 필름 등을 형성하여도 좋다.
본 실시형태에서는, 제 1 기판(800)에 씰재를 형성하고, 액정을 적하하여, 제 2 기판을 점착하는 예를 나타낸다. 기판에 박막 트랜지스터 등의 반도체 소자를 형성한 소자 기판을 사용하는 경우, 액정의 적하는 소자 기판에 행하여도 좋고, 컬러 필터나 블랙 매트릭스 등이 형성된 대향 기판에 씰재를 형성하고, 액정을 적하하여도 좋다. 따라서, 제 1 기판(800), 및 제 2 기판(805)은, 어느 쪽이 소자 기판이고 어느 쪽이 대향 기판이어도 좋다.
화소 전극층, 대향 전극층, 절연층 등은, 스퍼터링법, 진공 증착법, PVD법(Physical Vapor Deposition), 감압 CVD법(LPCVD법), 또는 플라즈마 CVD법 등의 CVD법(Chemical Vapor Deposition)에 의하여 박막을 성막한 후, 원하는 형상으로 에칭하여 형성할 수 있다. 또한, 선택적으로 패턴을 형성할 수 있는 액적 토출법이나, 패턴을 전사 또는 묘사할 수 있는 인쇄법(스크린 인쇄법이나 오프셋 인쇄법 등 패턴이 형성되는 방법), 그 이외의 스핀코팅법 등의 도포법, 디핑법, 디스펜서법, 브로시 페인팅(brush painting)법, 스프레이법, 플로 코팅법 등을 사용할 수도 있다. 또한, 임프린트(imprint) 기술, 나노미터 레벨의 입체 구조물을 전사 기술로 형성할 수 있는 나노 임프린트 기술을 사용할 수도 있다. 임프린트, 나노 임프린트는, 포토리소그래피 공정을 사용하지 않아도, 미세한 입체 구조물을 형성할 수 있는 기술이다.
본 실시형태에 의하여, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 액정층을 가지는 액정 표시장치를 제작할 수 있다. 또한, 고속 응답을 할 수 있는 스멕틱 액정을 사용하여, 표시결함도 저감되는 액정층을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하여, 보다 고성능이고 고화질의 액정 표시 장치를 수율 좋게 제작할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 액정층을 가지고, 보다 높은 성능 및 화질을 부여하는 것을 목적으로 한 액정 표시장치의 일례에 대해서 설명한다. 보다 구체적으로는, 액정 표시장치의 구성이 패시브 매트릭스형인 경우에 관해서 나타낸다.
본 발명을 적용한 본 실시형태의 페시브 매트릭스형의 액정 표시장치를 나타낸다. 액정 표시장치의 상면도를 도 5a에 나타내고, 도 5a에 있어서의 선 A-B의 단면도를 도 5b에 나타낸다. 또한, 도 5a에는, 배향막으로서 기능하는 절연층(1704), 착색 층, 대향 기판인 기판(1710), 편광판(1714) 등은 생략되어 도시되지 않지만, 도 5b에서 나타내는 바와 같이, 각각 형성된다.
도 5a 내지 도 5b에 있어서, 제 1 방향으로 연장한 화소 전극층(1701a, 1701b, 1701c), 배향막으로서 기능하는 절연층(1712)이 형성된 기판(1700)과 배향막으로서 기능하는 절연층(1704), 제 1 방향과 수직의 제 2 방향으로 연장한 대향 전극층(1705a, 1705b, 1705c), 컬러 필터로서 기능하는 착색 층(1706), 편광판(1714)이 형성된 기판(1710)이 액정층(1703)을 협지하여 대향한다(도 5a 내지 도 5b 참조). 배향막은 러빙 처리 등에 의하여, 막의 표면이 배향하는 절연층을 가리 킨다. 또한, 1713은 표시 소자를 나타낸다.
액정층(1703)을 실시형태 1과 마찬가지로, 본 발명을 사용하여 스멕틱 액정을 적하법에 의하여 적하하여 형성한다. 스멕틱 액정은, 기판(기판(1700 또는 1710)) 위에 형성된 씰재의 씰 패턴에 의하여 둘러싸인 영역의 배향막으로서 기능하는 절연층(절연층(1712, 또는 1704)) 위에, 절연층의 러빙 방향에 대해서 평행하게 일렬로 되도록 복수회에 걸쳐 적하된다.
스멕틱 액정의 액적은, 적하하여 한 쌍의 기판(기판(1700 및 1710))을 점착하면, 배향막으로서 기능하는 절연층(절연층(1712, 또는 1704)) 위에서 러빙 방향에 대해서 수직의 방향으로 빠르게 퍼진다. 스멕틱 액정은, 층 구조를 가지는 액정이며, 층 방향(액정 분자의 배열에 의하여 층이 형성되는 방향)이, 러빙 방향과 수직의 방향으로 되기 때문이다. 따라서, 배향막으로서 기능하는 절연층(절연층(1712 또는 1704))의 러빙 방향과 평행한 방향으로 액정을 적하함으로써, 액정이 씰재의 씰 패턴을 충전하여 액정층(1703)을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명을 사용하면, 액정이 씰재의 씰 패턴 내를 충전하도록 퍼질 때에, 기포의 혼입이나 적하한 자국이 생기지 않고, 기포나 적하한 자국에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지할 수 있다. 따라서, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층(1703)을 형성할 수 있다.
기판(1700 및 1710)을, 액정층(1703)을 충전한 상태로 점착한 후, 씰재를 경화하고 가열 처리를 행하는 것이 바람직하다. 가열 처리에 의하여 액정의 배향 흐트러짐을 더욱 수정할 수 있다. 또한, 점착 공정은 감압하에서 행하는 것이 바람 직하다.
본 실시형태에서 사용할 수 있는 스멕틱 액정으로서는, 강유전성 액정(FLC: Ferroelectric Liquid Crystal), 반 강유전성 액정(AFLC: AntiFerroelectric Liquid Crystal) 등이 있다. 또한, 스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가하여도 좋고, 예를 들면, 강유전성 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC(Polymer Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 액정 표시장치에서 사용할 수 있는 모드로서는, 쌍 안정 모드와, 단 안정 모드가 있고, 쌍 안정 모드에는, SS(Surface Stabilized)-FLC 모드, 단 안정 모드에는, V-FLC 모드, HV(Half V)-FLC 모드가 있다. 또한, V-FLC 모드에는, PS-V-FLC 모드, 및 AFLC 모드가 있고, HV(Half V)-FLC 모드에는, FLC 모드, PS-HV-FLC 모드가 있다.
배향막으로서 기능하는 절연층은, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 사용할 수 있다. 절연층은, 러빙 처리에 의하여 배향막으로서 기능시킬 수 있지만, 그 형성 방법은 한정되지 않는다. 액정을 일방향으로 배향시킬 수 있도록, 배향막으로서 기능할 수 있는 절연층이면 좋다. 절연층의 배향 처리로서, 광 조사, 가열 처리를 행하여도 좋다.
씰재로서는, 대표적으로는, 가시광 경화성, 자외선 경화성 또는 열 경화성의 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 비스페놀 A형 액상 수지, 비스페놀 A형 고형 수지, 브롬 함유 에폭시 수지, 비스페놀 F형 수지, 비스페놀 AD형 수지, 페놀형 수지, 크레졸형 수지, 노볼락형 수지, 환형 지방족 에폭시 수지, 에피 비스형 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르계 수지, 글리시딜 아민계 수지, 복소환식 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.
스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC 등을 사용하는 경우는, 씰재로서 열 경화형 수지, 또는 액정에 첨가한 자외선 경화 수지가 경화하는 빛의 파장 이외에서 경화하는 자외선 경화형 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 씰재는, 광 조사, 가열 처리, 또는 양쪽 모두를 사용하여 경화를 행하면 좋다.
기판에 박막 트랜지스터 등의 반도체 소자를 형성한 소자 기판을 사용하는 경우, 액정의 적하는 소자 기판에 행하여도 좋고, 컬러 필터나 블랙 매트릭스 등이 형성된 대향 기판에 씰재를 형성하여, 액정을 적하하여도 좋다. 따라서, 소자 기판인 기판(1700), 및 대향 기판인 기판(1710)의 어느 쪽에 씰재를 형성하여 액정을 적하하여도 좋다.
기판(1700, 1710)으로서는, 유리 기판이나 석영 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 가요성 기판을 사용하여도 좋다. 가요성 기판이란, 구부릴 수 있는(flexible) 기판을 의미하여, 예를 들면, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르술폰 등으로 이루어지는, 플라스틱 기판 이외에도, 고온에서는 가소화되어 플라스틱과 같은 성형 가공을 행할 수 있고, 상온에서는 고무와 같은 탄성체의 성질을 나타내는 고분자 재료 엘라스토머(elastomer) 등을 들 수 있다. 또한, 필름(폴리프로필렌, 폴리에스테르, 비닐, 폴리비닐플루오르화물, 염화 비닐 등으로 이루어진다), 무기 증착 필름을 사용할 수도 있다.
화소 전극(1701a, 1701b, 1701c), 대향 전극층(1705)은, 인듐주석산화 물(ITO), 산화인듐에 산화아연(ZnO)을 혼합한 IZO(indium zinc oxide), 산화인듐에 산화규소(SiO2)를 혼합한 도전 재료, 유기 인듐, 유기 주석, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐산화물, 산화텅스텐을 포함하는 인듐아연산화물, 산화티타늄을 포함하는 인듐산화물, 산화티타늄을 포함하는 인듐주석산화물, 또는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 코발트(Co), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 등의 금속, 또는 그 합금, 또는 그 금속 질화물로부터 선택할 수 있다.
투과형 액정 표시장치로 하는 경우는, 화소 전극층(1701a, 1701b, 1701c), 및 대향 전극층(1705)에 투광성의 도전성 재료를 사용하면 좋다. 한편, 반사형 액정 표시장치로 하는 경우는, 반사성을 가지는 층을 별도 형성하여도 좋고, 화소 전극층(1701a, 1701b, 1701c)에 반사성을 가지는 도전성 재료를, 대향 전극층(1705)에 투광성의 도전성 재료를 각각 사용하여 형성하고, 화소 전극층(1701a, 1701b, 1701c)에서 반사한 빛을 대향 전극층(1705)으로부터 투과하여, 시인측에 사출하는 구성으로 하면 좋다.
투과형 액정 표시장치의 경우, 광원으로서 백 라이트, 사이드 라이트 등을 사용하면 좋다. 또한, 투과형 액정 표시장치의 경우, 편광판을 기판(1700)의 외측에도 형성하는 구성으로 한다.
또한, 액적 토출법에 의하여 도전층, 절연층 등을 조성물을 토출하여 형성한 후, 그 평탄성을 높이기 위하여, 표면을 압력에 의하여 프레스하여 평탄화하여도 좋다. 프레스(press)의 방법으로서는, 롤러(roller) 형상의 것을 표면에 주사함으로써, 요철(凹凸)을 경감하는 방법이나, 평탄한 판(板) 형상의 것으로 표면을 프레스하는 방법이 있다. 프레스할 때에, 가열 공정을 행하여도 좋다. 또한, 용제 등에 의하여 표면을 연화, 또는 융해시켜, 에어나이프로 표면의 요철부를 제거하여도 좋다. 또한, CMP법을 사용하여 연마하여도 좋다. 이 공정은, 액적 토출법에 의하여 요철이 생기는 경우에, 그 표면을 평탄화하는 경우에 적용할 수 있다.
본 실시형태에 의하여, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층을 형성할 수 있다. 강유전성 액정 등의 스멕틱 액정은, 응답 속도가 빠르기 때문에, 본 발명을 사용하여 액정층을 형성함으로써, 응답 속도가 빠르고, 표시 결함도 저감된 액정 표시장치를 제작할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하여, 보다 고성능이고 고화질의 액정 표시장치를 수율 좋게 제작할 수 있다.
본 실시형태는, 상기 실시형태 1과 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 액정층을 가지고, 보다 높은 성능 및 화질을 부여하는 것을 목적으로 한 액정 표시장치의 일례에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 상기 실시형태 2와 다른 구성을 가지는 액정 표시장치에 대해서 설명한다. 구체적으로는, 액정 표시장치의 구성이 액티브 매트릭스형의 경우에 대해서 나타낸다.
액정 표시장치의 상면도를 도 6a에 나타내고, 도 6a에 있어서의 선 E-F의 단 면도를 도 6b에 나타낸다. 또한, 도 6a에는, 액정층, 및 대향 기판 측에 형성되는 배향막, 대향 전극층, 착색 층 등은 생략되고 도시되지 않지만, 도 6b에서 나타내는 바와 같이, 각각 형성된다.
하지막으로서 절연층(523)이 형성된 기판(520) 위에 제 1 방향으로 연장한 제 1 배선과, 제 1 방향과 수직의 제 2 방향으로 연장한 제 2 배선이 매트릭스 형상으로 형성된다. 또한, 제 1 배선은 트랜지스터(521)의 소스 전극 또는 드레인 전극에 접속되고, 제 2 배선은 트랜지스터(521)의 게이트 전극에 접속된다. 또한, 제 1 배선과 접속되지 않는 트랜지스터(521)의 소스 전극 또는 드레인 전극인 배선 층(525b)에, 화소 전극층(531)이 접속된다.
역 스태거형 박막 트랜지스터인 트랜지스터(521), 절연층(557), 절연층(527), 화소 전극층(531), 배향막으로서 기능하는 절연층(561)이 형성된 기판(520)과, 배향막으로서 기능하는 절연층(563), 대향 전극층(564), 컬러 필터로서 기능하는 착색 층(565), 편광판(편광자를 가지는 층, 단순히 편광자라고도 한다)(556)이 형성된 기판(568)이 액정층(562)을 협지하여 대향한다.
액정층(562)을 실시형태 1과 마찬가지로, 본 발명을 사용하여 스멕틱 액정을 적하법에 의하여 적하하여 형성한다. 스멕틱 액정은, 기판(520 또는 568) 위에 형성된 씰재의 씰 패턴에 의하여 둘러싸인 영역의 배향막으로서 기능하는 절연층(561 또는 563) 위에, 절연층의 러빙 방향에 대해서 평행하게 일렬로 되도록 복수회에 걸쳐 적하된다.
스멕틱 액정의 액적은, 적하하여, 한 쌍의 기판(520 및 568)을 점착하면, 배 향막으로서 기능하는 절연층(561 또는 563) 위에서, 러빙 방향에 대해서 수직의 방향으로 빠르게 퍼진다. 스멕틱 액정은 층 구조를 가지는 액정이며, 층 방향(액정 분자의 배열에 의하여 층이 형성되는 방향)이, 러빙 방향과 수직의 방향으로 되기 때문이다. 따라서, 배향막으로서 기능하는 절연층(561 또는 563)의 러빙 방향에 대해서 평행한 방향으로 액정을 적하함으로써, 액정이 씰재의 씰 패턴을 충전하여, 액정층(562)을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명을 사용하면, 액정이 씰재의 씰 패턴 내를 충전하도록 퍼질 때에, 기포의 혼입이나 적하한 자국이 생기지 않고, 기포나 적하한 자국에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지할 수 있다. 따라서, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층(562)을 형성할 수 있다.
기판(520 및 568)을 액정층(562)을 충전한 상태로 점착한 후, 씰재를 경화하고, 가열 처리를 행하는 것이 바람직하다. 가열 처리에 의하여 액정의 배향 흐트러짐을 더욱 수정할 수 있다. 또한, 점착 공정은 감압하에서 행하면 좋다.
본 실시형태에서 사용할 수 있는 스멕틱 액정으로서는, 강유전성 액정(FLC: Ferroelectric Liquid Crystal), 반 강유전성 액정(AFLC: AntiFerroelectric Liquid Crystal) 등이 있다. 또한, 스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가하여도 좋고, 예를 들면, 강유전성 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC(Polymer Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 액정 표시장치에서 사용할 수 있는 모드로서는, 쌍 안정 모드와, 단 안정 모드가 있고, 쌍 안정 모드에는, SS(Surface Stabilized)-FLC 모드, 단 안 정 모드에는, V-FLC 모드, HV(Half V)-FLC 모드가 있다. 또한, V-FLC 모드에는, PS-V-FLC 모드, 및 AFLC 모드가 있고, HV(Half V)-FLC 모드에는, FLC 모드, PS-HV-FLC 모드가 있다.
배향막으로서 기능하는 절연층은, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 사용할 수 있다. 절연층은, 러빙 처리에 의하여 배향막으로서 기능시킬 수 있지만, 그 형성 방법은 한정되지 않는다. 액정을 일방향으로 배향시킬 수 있도록, 배향막으로서 기능할 수 있는 절연층이면 좋다. 절연층의 배향 처리로서, 광 조사, 가열 처리를 행하여도 좋다.
씰재로서는, 대표적으로는, 가시광 경화성, 자외선 경화성 또는 열 경화성의 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 비스페놀 A형 액상 수지, 비스페놀 A형 고형 수지, 브롬 함유 에폭시 수지, 비스페놀 F형 수지, 비스페놀 AD형 수지, 페놀형 수지, 크레졸형 수지, 노볼락형 수지, 환형 지방족 에폭시 수지, 에피 비스형 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르계 수지, 글리시딜 아민계 수지, 복소환식 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.
스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC 등을 사용하는 경우는, 씰재로서 열 경화형 수지, 또는 액정에 첨가한 자외선 경화 수지가 경화하는 빛의 파장 이외에서 경화하는 자외선 경화형 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 씰재는, 광 조사, 가열 처리, 또는 양쪽 모두를 사용하여 경화를 행하면 좋다.
기판에 박막 트랜지스터 등의 반도체 소자를 형성한 소자 기판을 사용하는 경우, 액정의 적하는 소자 기판에 행하여도 좋고, 컬러 필터나 블랙 매트릭스 등이 형성된 대향 기판에 씰재를 형성하여, 액정을 적하하여도 좋다. 따라서, 소자 기판인 기판(520), 및 대향 기판인 기판(568)의 어느 쪽에 씰재를 형성하여 액정을 적하하여도 좋다.
본 실시형태에 있어서의 도 6a 내지 도 6b에서는, 트랜지스터(521)는 채널 에치형 역 스태거 트랜지스터의 예를 나타낸다. 도 6a 내지 도 6b에 있어서, 트랜지스터(521)는, 게이트 전극층(502), 게이트 절연층(526), 반도체 층(504), 일 도전형을 가지는 반도체 층(503a, 503b), 소스 전극층 또는 드레인 전극층인 배선 층(525a, 525b)을 포함한다.
도 7은, 멀티 게이트 구조의 트랜지스터를 사용하는 예이다. 도 7에 있어서, 멀티 게이트 구조의 트랜지스터(551) 및 화소 전극층(531), 배향막으로서 기능하는 절연층(561)이 형성된 기판(520)과, 배향막으로서 기능하는 절연층(563), 대향 전극층(564), 컬러 필터로서 기능하는 착색 층(565), 편광판(편광자를 가지는 층, 단순히 편광자라고도 한다)(556)이 형성된 기판(568)이 액정층(562)을 협지하여 대향한다.
도 7에 있어서, 편광판(556)은 대향 기판인 기판(568)의 외측에 형성된다. 편광판, 컬러 필터 등은 기판 내에 형성되어도 좋고, 기판 외측에 형성되어도 좋다. 도 7의 액정 표시장치에서는, 기판(568)의 외측에 편광판(556), 기판(568)의 내측에 착색 층(565), 대향 전극층(564)의 순서로 형성하는 예를 나타내지만, 편광판과 착색 층의 적층 구조도 도 7에 한정되지 않고, 편광판 및 착색 층의 재료나 제작 공정의 조건에 따라 적절히 설정하면 좋다. 또한, 도 7에서는, 반사형 액정 표시장치로 하기 때문에, 편광판은 시인측인 대향 기판 측에 1장 형성하지만, 투과형 액정 표시장치라면, 액정층을 끼우도록 소자 기판 및 대향 기판 양쪽 모두에 편광판을 형성하는 구성으로 한다. 또한, 편광판과 배향막의 사이에 위상차판 등을 형성하여도 좋고, 가장 시인측에 가까운 면에 반사 방지막 등의 광학 필름을 형성할 수도 있다.
트랜지스터(551)는, 멀티 게이트형의 채널 에치형 역 스태거 트랜지스터의 예를 나타낸다. 도 7에 있어서, 트랜지스터(551)는, 게이트 전극층(552a, 552b), 게이트 절연층(558), 반도체 층(554), 일 도전형을 가지는 반도체 층(553a, 553b, 553c), 소스 전극층 또는 드레인 전극층인 배선 층(555a, 555b, 555c)을 포함한다. 트랜지스터(551) 위에는 절연층(557)이 형성된다.
반도체 층을 형성하는 재료는, 실란이나 게르만으로 대표되는 반도체 재료를 사용하여 기상 성장법이나 스퍼터링법으로 제작되는 비정질 반도체(이하 "어몰퍼스반도체: AS"라고도 한다), 상기 비정질 반도체를 광 에너지나 열 에너지를 이용하여 결정화시킨 다결정 반도체, 또한 단결정 반도체 등을 사용할 수 있다.
비정질 반도체로서는, 대표적으로는, 수소화 어몰퍼스 실리콘, 결정성 반도체로서는 대표적으로는 폴리 실리콘 등을 들 수 있다. 폴리 실리콘(다결정 규소)에는, 800℃ 이상의 프로세스 온도를 거쳐 형성되는 폴리 실리콘을 주재료로 하여 사용한 소위 고온 폴리 실리콘이나, 600℃ 이하의 프로세스 온도로 형성되는 폴리 실리콘을 주재료로서 사용한 소위 저온 폴리 실리콘, 또한 결정화를 촉진하는 원소 등을 사용하여 비정질 규소를 결정화시킨 폴리 실리콘 등을 포함한다. 또한, 이러 한 박막 프로세스 대신에 절연 표면에 단결정 반도체 층을 형성한 SOI 기판을 사용하여도 좋다. SOI 기판은, SIMOX(Separation by IMplanted Oxygen)법이나, Smart-Cut법을 사용하여 형성할 수 있다. SIMOX법은, 단결정 규소 기판에 산소 이온을 주입하여, 소정의 깊이에 산소 함유 층을 형성한 후, 열 처리를 행하여, 표면으로부터 일정의 깊이로 매립 절연층을 형성하고, 매립 절연층 위에 단결정 실리콘 층을 형성하는 방법이다. 또한, Smart-Cut법은, 산화된 단결정 규소 기판 위에 수소 이온 주입을 행하여, 원하는 깊이에 상당하는 곳에 수소 함유 층을 형성하고, 다른 지지 기판(표면에 점착용의 산화규소막을 가지는 단결정 규소 기판 등)과 점착하고, 가열 처리를 행함으로써 수소 함유층에 있어서 단결정 규소 기판을 분단하여, 지지 기판 위에 산화규소막과 단결정 규소층과의 적층을 형성하는 방법이다.
반도체 막에, 결정성 반도체 막을 사용하는 경우, 그 결정성 반도체 층의 제작방법은, 다양한 방법(레이저 결정화법, 열 결정화법, 또는 니켈 등의 결정화를 조장하는 원소를 사용한 열 결정화법 등)을 사용하면 좋다. 또한, 미결정 반도체를 레이저 조사하여 결정화하여, 결정성을 높일 수도 있다. 결정화를 조장하는 원소를 도입하지 않는 경우는, 비정질 반도체 층에 레이저 광을 조사하기 전에 질소 분위기하 500℃에서 1시간 가열함으로써 비정질 반도체 층의 함유 수소 농도를 1×020atoms/cm3 이하까지 방출시킨다. 이것은, 수소를 많이 포함한 비정질 반도체 층에 레이저 광을 조사하면, 비정질 반도체 층이 파괴되기 때문이다. 결정화를 하기 위한 가열 처리는, 가열로, 레이저 조사, 또는 램프로부터 발광하는 빛의 조사(램 프 어닐링이라고도 한다) 등을 사용할 수 있다. 가열 방법으로서 GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)법, LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)법 등의 RTA법이 있다. GRTA란, 고온의 가스를 사용하여 가열 처리를 행하는 방법이며, LRTA란 램프의 빛에 의하여 가열 처리를 행하는 방법이다.
또한, 비정질 반도체 층을 결정화하고, 결정성 반도체 층을 형성하는 결정화 공정에 있어서, 비정질 반도체 층에 결정화를 촉진하는 원소(촉매 원소, 금속 원소라고도 나타낸다)를 첨가하여, 열 처리(550℃ 내지 750℃에서 3분 내지 24시간)에 의하여 결정화를 행하여도 좋다. 결정화를 조장하는 원소로서는, 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 구리(Cu), 및 금(Au)으로부터 선택된 1종 또는 복수 종을 사용할 수 있다.
비정질 반도체 막에 대한 금속 원소의 도입 방법으로서는, 상기 금속 원소를 비정질 반도체 막의 표면 또는 그 내부에 존재시킬 수 있는 방법이라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 스퍼터링법, CVD법, 플라즈마 처리법(플라즈마 CVD법도 포함한다), 흡착법, 금속염의 용액을 도포하는 방법을 사용할 수 있다. 이 중에 있어서, 용액을 사용하는 방법은 간편하고, 금속 원소의 농도 조정이 용이하다는 점에서 유용하다. 또한, 이 때, 비정질 반도체 막의 표면의 습윤성을 개선하고, 비정질 반도체 막의 표면 전체에 수용액을 미치게 하기 위해서, 산소 분위기 중에서의 UV광의 조사, 열 산화법, 하이드록실 라디컬(hydroxyl radical)을 포함하는 오존 수 또는 과산화수소에 의한 처리 등에 의하여, 산화막을 성막하는 것이 바람 직하다.
결정화를 촉진하는 원소를 결정성 반도체 층으로부터 제거 또는 경감하기 위해서, 결정성 반도체 층에 접하여 불순물 원소를 포함하는 반도체 층을 형성하고, 게터링 싱크로서 기능시킨다. 불순물 원소로서는, n형을 부여하는 불순물 원소, p형을 부여하는 불순물 원소나 희가스 원소 등을 사용할 수 있고, 예를 들면, 인(P), 질소(N), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 붕소(B), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe)으로부터 선택된 1종 또는 복수 종을 사용할 수 있다. 결정화를 촉진하는 원소를 포함하는 결정성 반도체 층에, 희가스 원소를 포함하는 반도체 층을 형성하고, 열 처리(550℃ 내지 750℃에서 3분 내지 24시간)를 행한다. 결정성 반도체 층에 포함되는 결정화를 촉진하는 원소는, 희가스 원소를 포함하는 반도체 층 중으로 이동하여, 결정성 반도체 층 중의 결정화를 촉진하는 원소는 제거 또는 경감된다. 그 후, 게터링 싱크가 된 희가스 원소를 포함하는 반도체 층을 제거한다.
레이저와, 반도체 막을 상대적으로 주사함으로써 레이저 조사를 행할 수 있다. 또한, 레이저 조사에 있어서, 빔을 좋은 정밀도(精密度)로 중합하거나, 레이저 조사의 개시 위치나 레이저 조사가 끝나는 위치를 제어하기 위해서, 마커를 형성할 수도 있다. 마커는 비정질 반도체 막과 동시에, 기판 위에 형성하면 좋다.
레이저 조사를 사용하는 경우, 연속 발진형의 레이저 빔(CW(CW:continuous-wave) 레이저 빔)이나 펄스 발진형의 레이저 빔(펄스 레이저 빔)을 사용할 수 있다. 여기서 사용할 수 있는 레이저 빔은 Ar 레이저, Kr 레이저, 엑시머 레이저 등 의 기체 레이저, 단결정의 YAG, YVO4, 포스테라이트(forsterite)(Mg2SiO4), YAlO3, GdVO4, 또는 다결정(세라믹스)의 YAG, Y2O3, YVO4, YAlO3, GdVO4에, 도펀트로서 Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta 중, １종 또는 복수 종 첨가된 것을 매질로 하는 레이저, 유리 레이저, 루비 레이저, 알렉산드라이트 레이저, Ti:사파이어 레이저, 구리 증기 레이저, 또는 금 증기 레이저 중의 1종 또는 복수 종으로부터 발진되는 것을 사용할 수 있다. 이러한 레이저 빔의 기본파, 및 이들 기본파의 제 2 고조파 내지 제 4 고조파의 레이저 빔을 조사함으로써 대입경의 결정을 얻을 수 있다. 예를 들면, Nd:YVO4 레이저(기본파 1064 nm)의 제 2 고조파(532 nm)나 제 3 고조파(355 nm)를 사용할 수 있다. 이 레이저는, CW로 사출하는 것도, 펄스 발진으로 사출하는 것도 가능하다. CW로 사출하는 경우는, 레이저의 파워 밀도가 0.01 내지 100 MW/cm2 정도(바람직하게는 0.1 내지 10 MW/cm2) 필요하다. 또한, 주사속도를 10 내지 2000 cm/sec 정도로 하여 조사한다.
또한, 단결정의 YAG, YVO4, 포스테라이트(Mg2SiO4), YAlO3, GdVO4, 또는 다결정(세라믹스)의 YAG, Y2O3, YVO4, YAlO3, GdVO4에, 도펀트로서 Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta 중의 １종 또는 복수 종 첨가된 것을 매질로 하는 레이저, Ar 이온 레이저, 또는 Ti:사파이어 레이저는 연속 발진시킬 수 있고, Q스위치 동작이나 모드 동기 등을 행함으로써 10 MHz 이상의 발진 주파수로 펄스 발진시킬 수도 있다. 10 MHz 이상의 발진 주파수로 레이저 빔을 발진시키면, 반도체 막이 레이저에 의하여 용융하고 나서 고화할 때까지에, 다음 펄스가 반도체 막에 조사된다. 따라서, 발진 주파수가 낮은 펄스 레이저를 사용하는 경우와 달리, 반도체 막 중에서 고액 계면을 연속적으로 이동시킬 수 있기 때문에, 주사 방향으로 향하여 연속적으로 성장한 결정립을 얻을 수 있다.
매질로서 세라믹스(다결정)를 사용하면, 단시간 및 저비용으로 자유로운 형상으로 매질을 형성할 수 있다. 단결정을 사용하는 경우, 보통, 직경 수 mm, 길이 수십 mm의 원주 형상의 매질이 사용되지만, 세라믹스를 사용하는 경우는, 더욱 큰 것을 제작할 수 있다.
발광에 직접 기여하는 매질 중의 Nd, Yb 등의 도펀트의 농도는, 단결정 중이어도 다결정 중이라도 크게 변경시킬 수 없기 때문에, 농도를 증가시키는 것에 의한 레이저의 출력 향상에는 어느 정도 한계가 있다. 그렇지만, 세라믹스의 경우, 단결정과 비교하여 매질의 크기를 현저하게 크게 할 수 있기 때문에, 대폭적으로 출력을 향상시킬 수 있다.
또한, 세라믹스의 경우에는, 평행육면체 형상이나 직방체 형상의 매질을 용이하게 형성할 수 있다. 이러한 형상의 매질을 사용하여, 발진광을 매질의 내부에서 지그재그로 진행시키면, 발진 광로를 길게 할 수 있다. 따라서 증폭이 커지고, 대출력으로 발진시킬 수 있다. 또한 이러한 형상의 매질로부터 사출되는 레이저 빔은 사출시의 단면 형상이 사각형 형상이기 때문에, 환형(丸狀) 빔과 비교하면, 선형 빔으로 정형하는 데에 유리하다. 이렇게 사출된 레이저 빔을, 광학계를 사용해서 정형함으로써, 단변(短邊)의 길이 1mm 이하, 장변(長邊)의 길이 수mm 내지 수 m의 선형 빔을 용이하게 얻을 수 있다. 또한 여기광을 매질에 균일하게 조사함으로써, 선형 빔은 장변 방향으로 에너지 분포가 균일한 것이 된다. 또한, 레이저는 반도체 막에 대해서 입사 각도 θ(0°< θ<90°)를 가지게 하여 조사시키면 좋다. 레이저의 간섭을 방지할 수 있기 때문이다.
이 선형 빔을 반도체 막에 조사함으로써, 반도체 막의 전면을 더욱 균일하게 어닐링할 수 있다. 선형 빔의 균일한 어닐링이 필요한 경우는, 슬릿을 배치하여 에너지의 감쇠부를 차광하는 등의 연구가 필요하다.
이와 같이 얻어진 강도가 균일한 선형 빔을 사용하여 반도체 막을 어닐링하여, 이 반도체 막을 사용하여 액정 표시 장치를 제작하면, 그 액정 표시장치의 특성은, 양호하고 균일하다.
또한, 희가스나 질소 등의 불활성 가스 분위기 중에서 레이저 광을 조사해도 좋다. 이 레이저 광의 조사에 의한 반도체 표면의 거칠함을 억제할 수 있고, 계면준위밀도의 편차에 의하여 생기는 임계 값의 편차를 억제할 수 있다.
비정질 반도체 막의 결정화는, 열 처리와 레이저 광 조사에 의한 결정화를 조합하여도 좋고, 열 처리나 레이저 광 조사를 단독으로 복수회 행하여도 좋다.
게이트 전극층은, 스퍼터링법, 증착법, CVD법 등의 수법에 의하여 형성할 수 있다. 게이트 전극층은, 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 크롬(Cr), 네오디뮴(Nd)으로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료로 형성하면 좋다. 또한, 게이트 전극층으로서 인 등의 불순물 원소를 도핑한 다결정 규소막으로 대표되는 반도체 막이나, AgPdCu합금을 사용하여도 좋다. 또한, 게이트 전극층은 단층이어도 좋고 적층이어도 좋다.
본 실시형태에서는, 게이트 전극을 테이퍼 형상을 가지도록 형성하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 게이트 전극층을 적층 구조로 하여, 1층만 테이퍼 형상을 가지고, 다른 층은 이방성 에칭에 의하여 수직의 측면을 가져도 좋다. 테이퍼 각도도 적층하는 게이트 전극층 간에서 달라도 좋고, 동일해도 좋다. 테이퍼 형상을 가짐으로써, 그 위에 적층하는 막의 피복성이 향상되고, 결함이 경감되기 때문에, 신뢰성이 향상된다.
소스 전극층 또는 드레인 전극층은, 스퍼터링법, PVD법, CVD법, 증착법 등에 의하여 도전막을 성막한 후, 원하는 형상으로 에칭하여 형성할 수 있다. 또한, 액적 토출법, 인쇄법, 디스펜서법, 전해 도금법 등에 의하여, 소정의 장소에 선택적으로 도전층을 형성할 수 있다. 또한, 리플로법, 상감법을 사용하여도 좋다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층의 재료는 금속 등의 도전성 재료를 사용할 수 있고, 구체적으로는, Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, Al, Ta, Mo, Cd, Zn, Fe, Ti, Zr, Ba, Si, Ge 등의 재료, 또는 상기 재료의 합금, 또는 그 질화물을 사용하여 형성한다. 또한, 이들의 적층 구조로 하여도 좋다.
절연층(523, 526, 557, 558, 527)으로서는, 산화규소, 질화규소, 산화질화규소, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 산질화알루미늄, 그 이외의 무기 절연성 재료, 또는 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들의 유도체, 또는 폴리이미드(polyimide), 방향족폴리아미드, 폴리벤조이미다졸(polybenzimidazole) 등의 내열성 고분자, 또는 실 록산 수지를 사용하여도 좋다. 또한, 폴리비닐알콜, 폴리비닐부티랄 등의 비닐 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 노볼락 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 우레탄 수지 등의 수지 재료를 사용한다. 또한, 벤조시클로부텐, 불화아릴렌에테르, 폴리이미드 등의 유기 재료, 수용성 호모 폴리머와 수용성 공중합체를 포함하는 조성물 재료 등을 사용해도 좋다. 제작방법으로서는, 플라즈마 CVD법이나 열 CVD법 등의 기상 성장법이나, 스퍼터링법을 사용할 수 있다. 또한, 액적 토출법이나 인쇄법(스크린 인쇄법이나 오프셋 인쇄법 등, 패턴이 형성되는 방법)을 사용할 수도 있다. 도포법으로 얻어지는 막이나 SOG 막 등도 사용할 수 있다.
본 실시형태에 한정되지 않고, 박막 트랜지스터는 채널 형성 영역이 1개 형성되는 싱글 게이트 구조이어도 좋고, 2개 형성되는 더블 게이트 구조, 또는 3개 형성되는 트리플 게이트 구조이어도 좋다. 또한, 주변 구동 회로 영역의 박막 트랜지스터도, 싱글 게이트 구조, 더블 게이트 구조, 또는 트리플 게이트 구조이어도 좋다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 박막 트랜지스터의 제작방법에 한정되지 않고, 톱 게이트 형(예를 들면, 순 스태거 형, 코플러너 형), 보텀 게이트 형(예를 들면, 역 코플러너 형), 혹은 채널 영역의 상하에 게이트 절연막을 통하여 배치된 2개의 게이트 전극층을 가지는 듀얼 게이트형이나, 그 이외의 구조에 있어서도 적용할 수 있다.
트랜지스터는 스위칭 소자로서 기능할 수 있는 것이면, 어떤 구성으로 형성해도 좋다. 반도체 층도 비정질 반도체, 결정성 반도체, 다결정 반도체, 미결정 반도체 등, 다양한 반도체를 사용할 수 있고, 유기 화합물을 사용하여 유기 트랜지스터를 형성하여도 좋다.
본 실시형태에 의하여, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층을 형성할 수 있다. 강유전성 액정 등의 스멕틱 액정은, 응답 속도가 빠르기 때문에, 본 발명을 사용하여 액정층을 형성함으로써, 응답 속도가 빠르고, 표시 결함도 저감된 액정 표시장치를 제작할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하여, 보다 고성능이고 고화질의 액정 표시장치를 수율 좋게 제작할 수 있다.
본 실시형태는, 상기 실시형태 1과 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 액정층을 가지고, 보다 높은 성능 및 화질을 부여하는 것을 목적으로 한 액정 표시장치의 일례에 대해서 설명한다. 구체적으로는, 본 발명을 사용한 결정성 반도체 막을 가지는 박막 트랜지스터를 사용한 액정 표시장치에 대해서 설명한다.
도 12a는 본 발명에 관한 표시 패널의 구성을 나타내는 상면도이며, 절연 표면을 가지는 기판(2700) 위에 화소(2702)를 매트릭스 형상으로 배열시킨 화소부(2701), 주사선측 입력단자(2703), 신호선측 입력단자(2704)가 형성된다. 화소수는 여러 가지의 규격에 따라서 형성하면 좋고, XGA이며 RGB를 사용한 풀 컬러표시이면 1024×768×3(RGB), UXGA이며 RGB를 사용한 풀 컬러표시이면 1600×1200×3(RGB), 풀스펙 하이비전에 대응시켜, RGB를 사용한 풀 컬러표시이면 1920×1080× 3(RGB)으로 하면 좋다.
화소(2702)는 주사선측 입력단자(2703)로부터 연장하는 주사선과, 신호선측 입력단자(2704)로부터 연장하는 신호선이 교차함으로써, 매트릭스 형상으로 배치된다. 화소부(2701)의 화소 각각에는 스위칭 소자와 이것에 접속하는 화소 전극층이 구비된다. 스위칭 소자의 대표적인 일례는 TFT이며, TFT의 게이트 전극층측이 주사선과, 소스 전극 또는 드레인 전극측이 신호선과 접속됨으로써, 개개의 화소를 외부로부터 입력하는 신호에 의해서 독립하여 제어를 가능하게 한다.
도 12a는 주사선 및 신호선에 입력하는 신호를, 외장의 구동회로에 의하여 제어하는 표시 패널의 구성을 나타내지만, 도 13a에 나타내는 바와 같이, COG(Chip on Glass)방식에 의하여 드라이버 IC(2751)를 기판(2700) 위에 실장하여도 좋다. 또한 다른 실장 형태로서, 도 13b에 나타내는 바와 같은 TAB(Tape Automated Bonding)방식을 사용하여도 좋다. 드라이버 IC는 단결정 반도체 기판에 형성된 것이어도 좋고, 유리 기판 위에 TFT로 회로를 형성한 것이어도 좋다. 도 13a 내지 도 13b에 있어서, 드라이버 IC(2751)는 FPC(Flexible Printed Circuit)(2750)와 접속한다.
또한, 화소에 형성하는 TFT를, 결정성을 가지는 반도체로 형성하는 경우에는, 도 12b에 나타내는 바와 같이 주사선측 구동회로(3702)를 기판(3700) 위에 형성할 수도 있다. 도 12b에 있어서, 화소부(3701)는 신호선측 입력단자(3704)와 접속한 도 12a와 마찬가지로 외장한 구동회로에 의하여 제어한다. 화소에 형성하는 TFT를 이동도가 높은 다결정(미결정) 반도체, 단결정 반도체 등으로 형성하는 경우 는 도 12c에 나타내는 바와 같이, 화소부(4701), 주사선 구동회로(4702)와, 신호선 구동회로(4704)를 기판(4700) 위에 일체로 형성할 수도 있다.
도 8a는, 본 발명을 사용한 본 실시형태의 액정 표시장치의 상면도이고, 도 8b는 도 8a의 선 C-D에 있어서의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8b에서 나타내는 바와 같이, 화소 영역(606), 주사선 구동회로인 구동회로 영역(608a), 주사선 구동영역인 구동회로 영역(608b)이, 씰재(692)에 의하여, 소자 기판인 기판(600)과 대향 기판인 기판(695)의 사이에 밀봉되어, 기판(600) 위에 IC 드라이버에 의하여 형성된 신호선 구동회로인 구동회로 영역(607)이 형성된다. 화소 영역(606)에는, 트랜지스터(622) 및 용량 소자(623)가 형성되고, 구동회로 영역(608b)에는 트랜지스터(620) 및 트랜지스터(621)를 가지는 구동회로가 형성된다.
기판(600) 및 기판(695)은, 투광성을 가지는 절연성 기판(이하, 투광성 기판이라고도 기재한다)으로 한다. 특히, 가시광의 파장 영역에 있어서 투광성을 가진다. 예를 들면, 바륨 보로실리케이트 유리나, 알루미노 보로실리케이트 유리 등의 유리 기판, 석영 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 폴리카보네이트(PC)로 대표되는 플라스틱이나, 아크릴 등의 가요성을 가지는 합성 수지로 이루어지는 기판을 적용할 수 있다. 또한, 필름(폴리프로필렌, 폴리에스테르, 비닐, 폴리비닐플루오르화물, 염화비닐 등으로 이루어진다), 기재 필름(폴리에스테르, 폴리아미드, 무기 증착 필름 등) 등을 사용할 수도 있다. 또한, 일반적으로 합성 수 지로 이루어지는 기판은, 다른 기판과 비교하여 내열 온도가 낮은 것이 우려되지만, 내열성이 높은 기판을 사용한 제작 공정의 후, 전치함으로써도 채용할 수 있다.
화소 영역(606)에는, 하지막(604a), 하지막(604b)을 통하여 스위칭 소자가 되는 트랜지스터(622)가 형성된다.
하지막(604a, 604b)의 재료는, 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들의 유도체, 또는 폴리이미드(polyimide), 방향족폴리아미드, 폴리벤조이미다졸(polybenzimidazole) 등의 내열성 고분자, 또는 실록산 수지를 사용하여도 좋다. 또한, 폴리비닐알콜, 폴리비닐부티랄 등의 비닐 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 노볼락 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 우레탄 수지 등의 수지 재료를 사용하여도 좋다. 또한, 벤조시클로부텐, 파릴렌, 불화아릴렌에테르, 폴리이미드 등의 유기 재료, 수용성 호모 폴리머와 수용성 공중합체를 포함하는 조성물 재료 등을 사용해도 좋다. 또한, 옥사졸 수지를 사용할 수도 있고, 예를 들면, 광경화형 폴리벤조이미다졸 등을 사용할 수 있다.
하지막(604a, 604b)은, 스퍼터링법, PVD(Physical Vapor Deposition)법, 감압 CVD법(LPCVD법), 또는 플라즈마 CVD법 등의 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 액정 토출법이나 인쇄법(스크린 인쇄법이나 오프셋 인쇄법 등, 패턴이 형성되는 방법), 스핀코팅법 등의 도포법, 딥핑법, 디스펜서법 등을 사용할 수도 있다.
본 실시형태에서는, 트랜지스터(622)에 멀티 게이트형 박막 트랜지스터(TFT) 를 사용하여, 소스 영역 및 드레인 영역으로서 기능하는 불순물 영역을 가지는 반도체 층, 게이트 절연층, 2층의 적층 구조인 게이트 전극층, 소스 전극층 및 드레인 전극층을 가지고, 소스 전극층 또는 드레인 전극층은, 반도체 층의 불순물 영역과 화소 전극층(630)에 접하여 전기적으로 접속한다. 박막 트랜지스터는, 많은 방법으로 제작할 수 있다. 예를 들면, 활성층으로서, 결정성 반도체 막을 적용한다. 결정성 반도체 막 위에는, 게이트 절연막을 통하여 게이트 전극이 형성된다. 상기 게이트 전극을 사용하여 상기 활성층에 불순물 원소를 첨가할 수 있다. 이와 같이, 게이트 전극을 사용한 불순물 원소의 첨가에 의하여, 불순물 원소를 첨가하기 위한 마스크를 형성할 필요는 없다. 게이트 전극은, 단층 구조, 또는 적층 구조를 가질 수 있다. 불순물 영역은, 그 농도를 제어함으로써 고농도 불순물 영역 및 저농도 불순물 영역으로 할 수 있다. 이와 같이, 저농도 불순물 영역을 가지는 박막 트랜지스터를, LDD(Lightly Doped Drain) 구조라고 부른다. 또한, 저농도 불순물 영역은, 게이트 전극과 겹치도록 형성할 수 있고, 이러한 박막 트랜지스터를 GOLD(Gate Overlapped LDD) 구조라고 부른다. 또한, 박막 트랜지스터의 극성은, 불순물 영역에 인(P) 등을 사용함으로써 n형으로 한다. p형으로 하는 경우는, 붕소(B) 등을 첨가하면 좋다. 그 후, 게이트 전극 등을 덮는 절연막(611) 및 절연막(612)을 형성한다. 절연막(611)(및 절연막(612))에 혼입된 수소 원소에 의하여 결정성 반도체 막의 댕글링 본드를 종단할 수 있다.
또한 평탄성을 향상시키기 위해서, 층간 절연층으로서 절연막(615, 616)을 형성해도 좋다. 절연막(615, 616)에는, 유기 재료, 또는 무기 재료, 혹은 이들의 적층 구조를 사용할 수 있다. 예를 들면, 산화규소, 질화규소, 산화질화규소, 질화산화규소, 질화알루미늄, 산화질화알루미늄, 질소 함유량이 산소함유량보다 많은 질화산화알루미늄 또는 산화알루미늄, 다이아몬드 라이크 카본(DLC), 폴리실라잔, 질소 함유 탄소(CN), PSG(인 유리), BPSG(붕소 인 유리), 알루미나, 그 이외의 무기절연성 재료를 포함한 물질로부터 선택된 재료로 형성할 수 있다. 또한, 유기절연성 재료를 사용해도 좋고, 유기 재료로서는, 감광성, 비감광성 중 어느 것이어도 상관없고, 폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드아미드, 레지스트 또는 벤조시클로부텐, 실록산 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 실록산 수지란, Si-O-Si 결합을 포함한 수지에 해당한다. 실록산은, 실리콘(Si)과 산소(O)의 결합으로 골격 구조가 구성된다. 치환기로서, 적어도 수소를 포함한 유기기(예를 들면, 알킬기, 아릴기)가 사용된다. 치환기로서, 플루오르기를 사용해도 좋다. 또는 치환기로서, 적어도 수소를 포함하는 유기기와, 플루오르기를 사용해도 좋다.
또한, 결정성 반도체막을 사용함으로써, 화소 영역과 구동회로 영역을 동일 기판 위에 일체로 형성할 수 있다. 그 경우, 화소부의 트랜지스터와, 구동회로 영역(608b)의 트랜지스터는 동시에 형성된다. 구동회로 영역(608b)에 사용하는 트랜지스터는, CMOS회로를 구성한다. CMOS회로를 구성하는 박막 트랜지스터는, GOLD구조이지만, 트랜지스터(622)와 같은 LDD구조를 사용할 수도 있다.
본 실시형태에 한정되지 않고, 화소 영역의 박막 트랜지스터는 채널 형성 영역이 1개 형성되는 싱글 게이트 구조이어도 좋고, 2개 형성되는 더블 게이트 구조 혹은 3개 형성되는 트리플 게이트 구조이어도 좋다. 또한, 주변 구동 회로영역의 박막 트랜지스터도 좋고, 싱글 게이트 구조, 더블 게이트 구조 혹은 트리플 게이트 구조이어도 좋다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 박막 트랜지스터의 제조 방법에 한정되지 않고, 톱 게이트형(예를 들면, 순 스태거형), 보텀 게이트형(예를 들면, 역 스태거형), 혹은 채널 영역의 상하에 게이트 절연막을 통하여 배치된 2개의 게이트 전극층을 가지는 듀얼 게이트형이나 그 이외의 구조에 있어서도 적용할 수 있다.
다음에, 화소 전극층(630) 및 절연막(616)을 덮도록, 인쇄법이나 액적 토출법에 의해, 배향막으로서 기능하는 절연층(631)을 형성한다. 또한, 절연층(631)은, 스크린 인쇄법이나 오프셋 인쇄법을 사용하면, 선택적으로 형성할 수 있다. 그 후에 러빙 처리를 행한다. 배향막으로서 기능하는 절연층(633)도 배향막으로서 기능하는 절연층(631)과 마찬가지다. 계속해서, 씰재(692)를 액적 토출법에 의해 화소를 형성한 주변의 영역에 형성한다.
액정의 적하는 소자 기판인 기판(600)에 하여도 좋고, 컬러 필터로서 기능하는 착색층(635)이 형성된 대향 기판인 기판(695)에 씰재(692)를 형성하고, 액정을 적하하여도 좋다. 따라서, 소자 기판인 기판(600), 및 대향 기판인 기판(695)의 어느 쪽에 씰재를 형성하여 액정을 적하하여도 좋다.
씰재(692)로서는, 대표적으로는, 가시광 경화성, 자외선 경화성 또는 열 경화성의 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 비스페놀 A형 액상 수지, 비스페놀 A형 고형 수지, 브롬 함유 에폭시 수지, 비스페놀 F형 수지, 비스페놀 AD형 수지, 페놀형 수지, 크레졸형 수지, 노볼락형 수지, 환형(環狀) 지방족 에폭시 수지, 에피 비스형 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르계 수지, 글리시딜 아민계 수지, 복소환식 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.
액정층(632)을 실시형태 1과 마찬가지로, 본 발명을 사용하여 스멕틱 액정을 적하법에 의하여 적하하여 형성한다. 스멕틱 액정은, 기판(600 또는 695) 위에 형성된 씰재의 씰 패턴에 의하여 둘러싸인 영역의 배향막으로서 기능하는 절연층(631 또는 633) 위에, 절연층의 러빙 방향에 대해서 평행하게 일렬로 되도록 복수 적하된다. 다음, 소자 기판인 기판(600), 및 배향막으로서 기능하는 절연층(633), 대향 전극층(634), 컬러 필터로서 기능하는 착색층(635)이 형성된 대향 기판인 기판(695)을 스페이서(637)를 통하여 점착한다.
스멕틱 액정의 액적은, 적하하여 한 쌍의 기판(600 및 695)을 점착하면, 배향막으로서 기능하는 절연층(631 또는 633) 위에서 러빙 방향에 대해서 수직의 방향으로 빠르게 퍼진다. 스멕틱 액정은 층 구조를 가지는 액정이며, 층 방향(액정 분자의 배열에 의하여 층이 형성되는 방향)이 러빙 방향에 대해서 수직의 방향으로 되기 때문이다. 따라서, 배향막으로서 기능하는 절연층(631 또는 633)의 러빙 방향에 대해서 평행한 방향으로 액정을 적하함으로써, 액정이 씰재의 씰 패턴 내를 충전하여 액정층(632)을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명을 사용하면, 액정이 씰재의 씰 패턴 내를 충전하도록 퍼질 때에 기포의 혼입이나 적하한 자국이 생기지 않고, 기포나 적하한 자국에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지할 수 있다. 따라서, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층(632)을 형성할 수 있다.
기판(600 및 695)을 액정층(632)을 충전한 상태로 점착한 후, 씰재를 경화하고, 가열 처리를 행하는 것이 바람직하다. 가열 처리에 의하여 액정의 배향 흐트러짐을 더욱 수정할 수 있다. 또한, 점착 공정은 감압하에서 행하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서 사용할 수 있는 스멕틱 액정으로서는, 강유전성 액정(FLC: Ferroelectric Liquid Crystal), 반 강유전성 액정(AFLC: AntiFerroelectric Liquid Crystal) 등이 있다. 또한, 스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가하여도 좋고, 예를 들면, 강유전성 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC(Polymer Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 액정 표시장치에서 사용할 수 있는 모드로서는, 쌍 안정 모드와, 단 안정 모드가 있고, 쌍 안정 모드에는, SS(Surface Stabilized)-FLC 모드, 단 안정 모드에는, V-FLC 모드, HV(Half V)-FLC 모드가 있다. 또한, V-FLC 모드에는, PS-V-FLC 모드, 및 AFLC 모드가 있고, HV(Half V)-FLC 모드에는, FLC 모드, PS-HV-FLC 모드가 있다.
배향막으로서 기능하는 절연층은, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 사용할 수 있다. 절연층은, 러빙 처리에 의하여 배향막으로서 기능시킬 수 있지만, 그 형성 방법은 한정되지 않는다. 액정을 일방향으로 배향시킬 수 있도록, 배향막으로서 기능할 수 있는 절연층이면 좋다. 절연층의 배향 처리로서, 광 조사, 가열 처리를 행하여도 좋다.
스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC 등을 사용하는 경우는, 씰 재로서 열 경화형 수지, 또는 액정에 첨가한 자외선 경화 수지가 경화하는 빛의 파장 이외에서 경화하는 자외선 경화형 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 씰재는, 광 조사, 가열 처리, 또는 양쪽 모두를 사용하여 경화를 행하면 좋다.
그 후, 대향 기판인 기판(695)의 외측에 편광판(641)을 형성하고, 기판(600)의 소자를 가지는 면과 반대쪽에도 편광판(643)을 형성한다. 편광판은, 접착층에 의하여 기판에 형성할 수 있다. 또한 편광판과, 기판의 사이에 위상차판을 형성하여도 좋다. 씰재에는, 필러(filler)가 혼입되어도 좋고, 또한, 대향 기판인 기판(695)에는 차폐막(블랙 매트릭스) 등이 형성되어도 좋다. 또한, 컬러 필터 등은, 액정 표시장치를 풀 컬러 표시로 하는 경우, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 나타내는 재료로 형성하면 좋고, 모노 컬러 표시로 하는 경우, 착색층을 없애거나, 혹은 적어도 하나의 색을 나타내는 재료로 형성하면 좋다.
또한, 백 라이트 장치에 RGB의 발광 다이오드(LED) 등을 배치하고, 시분할에 의하여 컬러 표시하는 계시가법혼색법(繼時加法混色法; 필드 시퀀셜법)을 채용할 때는, 컬러 필터를 형성하지 않은 경우가 있다. 블랙 매트릭스는, 트랜지스터나 CMOS회로의 배선에 의한 외광의 반사를 저감하기 위해서, 트랜지스터나 CMOS 회로와 겹치도록 형성하면 좋다. 또한, 블랙 매트릭스는, 용량 소자에 겹치도록 형성하여도 좋다. 용량 소자를 구성하는 금속 막에 의한 반사를 방지할 수 있기 때문이다.
스페이서는, 수 ㎛의 입자를 산포하여 형성하는 방법이어도 좋지만, 본 실시형태에서는, 기판 전면에 수지막을 형성한 후, 이것을 에칭 가공하여 형성하는 방 법을 채용한다. 이러한 스페이서의 재료를, 스피너로 도포한 후, 노광과 현상 처리에 의하여 소정의 패턴으로 형성한다. 또한, 클린 오븐 등에서 150℃ 내지 200℃로 가열하여 경화시킨다. 이렇게 해서 제작되는 스페이서는, 노광과 현상 처리의 조건에 따라 형상을 변경시킬 수 있지만, 바람직하게는, 스페이서의 형상은 기둥(柱) 형상으로 정상(頂上)의 부분이 평탄한 형상이 되도록 하면, 대향측의 기판을 점착할 때에 액정 표시장치로서의 기계적인 강도를 확보할 수 있다. 형상은 원추 형상, 각추 형상 등을 사용할 수 있고, 특별한 한정은 없다.
계속해서, 화소 영역과 전기적으로 접속되는 단자 전극층(678)에, 이방성 도전체층(696)을 통하여, 접속용의 배선 기판인 FPC(694)를 형성한다. FPC(694)는, 외부로부터의 신호나 전위를 전달하는 역할을 한다. 상기 공정을 거쳐, 표시 기능을 가지는 액정 표시장치를 제작할 수 있다.
또한, 트랜지스터가 가지는 배선, 게이트 전극층, 화소 전극층(630), 대향 전극층(634)은, 인듐주석산화물(ITO), 산화인듐에 산화아연(ZnO)을 혼합한 IZO(indium zinc oxide), 산화인듐에 산화규소(SiO2)를 혼합한 도전 재료, 유기 인듐, 유기 주석, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐산화물, 산화텅스텐을 포함하는 인듐아연산화물, 산화티타늄을 포함하는 인듐주석산화물, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 코발트(Co), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 등의 금속, 또는 그 합금, 또는 그 금속 질화물로부터 1 종 또는 복수 종을 사용하여 형 성할 수 있다.
투과형 액정 표시장치로 하는 경우는, 화소 전극층(630) 및 대향 전극층(634)에 투광성의 도전성 재료를 사용하면 좋다. 한편, 반사형 액정 표시장치로 하는 경우는, 반사성을 가지는 층을 별도 형성하여도 좋고, 화소 전극층(630)에 반사성을 가지는 도전성 재료를, 대향 전극층(634)에 투광성의 도전성 재료를 각각 사용하여 형성하고, 화소 전극층(630)에서 반사한 빛을 대향 전극층(634)으로부터 투과하여, 시인측에 사출하는 구성으로 하면 좋다.
소스 전극층 또는 드레인 전극층과 화소 전극층이 직접 접하여 전기적인 접속을 행하는 것이 아니라, 배선층을 통하여 접속하여도 좋다. 또한, 소스 전극층 또는 드레인 전극층의 위에 화소 전극층이 일부 적층하도록 접속하여도 좋고, 먼저 화소 전극층을 형성하고, 그 화소 전극층 위에 접하도록 소스 전극층 또는 드레인 전극층을 형성하는 구성이어도 좋다.
본 실시형태에서는, 상기와 같은 회로로 형성하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 주변 구동회로로서 IC 칩을 상술한 COG방식이나 TAB방식에 의하여 실장한 것이어도 좋다. 또한, 게이트선 구동회로, 소스선 구동회로는 복수이어도 단수이어도 좋다.
또한, 본 발명의 액정 표시장치에 있어서, 화면 표시의 구동 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 점 순차 구동 방법이나 선 순차 구동 방법, 면 순차 구동 방법 등을 사용하면 좋다. 대표적으로는, 선 순차 구동 방법으로서, 시분할 계조 구동 방법이나 면적 계조 구동 방법을 적절히 사용하면 좋다. 또한, 액정 표시 장치의 소스 선에 입력하는 영상 신호는, 아날로그 신호이어도 좋고, 디지털 신호이어도 좋고, 적절히 영상 신호에 맞추어 구동 회로 등을 설계하면 좋다.
본 실시형태에 의하여, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층을 형성할 수 있다. 강유전성 액정 등의 스멕틱 액정은, 응답 속도가 빠르기 때문에, 본 발명을 사용하여 액정층을 형성함으로써, 응답 속도가 빠르고, 표시 결함도 저감된 액정 표시장치를 제작할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하여, 보다 고성능이고 고화질의 액정 표시장치를 수율 좋게 제작할 수 있다.
본 실시형태는, 상기 실시형태 1과 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 액정층을 가지고, 보다 높은 성능 및 화질을 부여하는 것을 목적으로 한 액정 표시장치의 일례에 대해서 설명한다. 구체적으로는, 본 발명을 사용한 비정질 반도체 막을 가지는 박막 트랜지스터를 사용한 액정 표시장치에 대해서 설명한다.
도 9에 나타내는 액정 표시장치는, 소자 기판인 기판(200) 위에, 화소 영역에 역 스태거형 박막 트랜지스터인 트랜지스터(220), 화소 전극층(201), 절연막(202), 배향막으로서 기능하는 절연층(203), 액정층(204), 스페이서(281), 배향막으로서 기능하는 절연층(205), 대향 전극층(206), 컬러 필터(208), 블랙 매트릭스(207), 대향 기판인 기판(210), 편광판(231), 편광판(233), 밀봉 영역에 씰재(282), 단자 전극층(287), 이방성 도전층(285), FPC(286)가 형성된다.
액정층(204)을 실시형태 1과 마찬가지로, 본 발명을 사용하여 스멕틱 액정을 적하법에 의하여 적하하여 형성한다. 스멕틱 액정은, 기판(200 또는 210) 위에 형성된 씰재의 씰 패턴에 의하여 둘러싸인 영역의 배향막으로서 기능하는 절연층(203 또는 205) 위에 절연층의 러빙 방향에 대해서 평행하게 일렬로 되도록 복수 적하된다.
스멕틱 액정의 액적은, 적하하여 한 쌍의 기판(200 및 210)을 점착하면, 배향막으로서 기능하는 절연층(203 또는 205) 위에서 러빙 방향에 대해서 수직의 방향으로 빠르게 퍼진다. 스멕틱 액정은 층 구조를 가지는 액정이며, 층 방향(액정 분자의 배열에 의하여 층이 형성되는 방향)이 러빙 방향에 대해서 수직의 방향으로 되기 때문이다. 따라서, 배향막으로서 기능하는 절연층(203 또는 205)의 러빙 방향에 대해서 평행한 방향으로 액정을 적하함으로써, 액정이 씰재의 씰 패턴 내를 충전하여 액정층(204)을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명을 사용하면, 액정이 씰재의 씰 패턴 내를 충전하도록 퍼질 때에 기포의 혼입이나 적하한 자국이 생기지 않고, 기포나 적하한 자국에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지할 수 있다. 따라서, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층(204)을 형성할 수 있다.
기판(200 및 210)을 액정층(204)을 충전한 상태로 점착한 후, 씰재를 경화하고, 가열 처리를 행하는 것이 바람직하다. 가열 처리에 의하여 액정의 배향 흐트러짐을 더욱 수정할 수 있다. 또한, 점착 공정은 감압하에서 행하면 좋다.
본 실시형태에서 사용할 수 있는 스멕틱 액정으로서는, 강유전성 액정(FLC: Ferroelectric Liquid Crystal), 반 강유전성 액정(AFLC: AntiFerroelectric Liquid Crystal) 등이 있다. 또한, 스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가하여도 좋고, 예를 들면, 강유전성 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC(Polymer Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 액정 표시장치에서 사용할 수 있는 모드로서는, 쌍 안정 모드와, 단 안정 모드가 있고, 쌍 안정 모드에는, SS(Surface Stabilized)-FLC 모드, 단 안정 모드에는, V-FLC 모드, HV(Half V)-FLC 모드가 있다. 또한, V-FLC 모드에는, PS-V-FLC 모드, 및 AFLC 모드가 있고, HV(Half V)-FLC 모드에는, FLC 모드, PS-HV-FLC 모드가 있다.
배향막으로서 기능하는 절연층은, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 사용할 수 있다. 절연층은, 러빙 처리에 의하여 배향막으로서 기능시킬 수 있지만, 그 형성 방법은 한정되지 않는다. 액정을 일방향으로 배향시킬 수 있도록, 배향막으로서 기능할 수 있는 절연층이면 좋다. 절연층의 배향 처리로서, 광 조사, 가열 처리를 행하여도 좋다.
씰재로서는, 대표적으로는, 가시광 경화성, 자외선 경화성 또는 열 경화성의 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 비스페놀 A형 액상 수지, 비스페놀 A형 고형 수지, 브롬 함유 에폭시 수지, 비스페놀 F형 수지, 비스페놀 AD형 수지, 페놀형 수지, 크레졸형 수지, 노볼락형 수지, 환형 지방족 에폭시 수지, 에피 비스형 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르 수지, 글리시딜 아민계 수지, 복소환식 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.
스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC 등을 사용하는 경우는, 씰재로서 열 경화형 수지, 또는 액정에 첨가한 자외선 경화 수지가 경화하는 빛의 파장 이외에서 경화하는 자외선 경화형 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 씰재는, 광 조사, 가열 처리, 또는 양쪽 모두를 사용하여 경화를 행하면 좋다.
기판에 박막 트랜지스터 등의 반도체 소자를 형성한 소자 기판을 사용하는 경우, 액정의 적하는 소자 기판에 행하여도 좋고, 컬러 필터나 블랙 매트릭스 등이 형성된 대향 기판에 씰재를 형성하여 액정을 적하하여도 좋다. 따라서, 소자 기판인 기판(200 및 210)의 어느 쪽에 씰재를 형성하여 액정을 적하하여도 좋다.
본 실시형태에서 제작되는 역 스태거형 박막 트랜지스터인 트랜지스터(220)의 게이트 전극층, 소스 전극층 및 드레인 전극층은 액적 토출법에 의하여 형성된다. 액적 토출법은, 액상의 도전성 재료를 가지는 조성물을 토출하고, 건조나 소성에 의하여 고화하고, 도전층이나 전극층을 형성하는 방법이다. 절연성 재료를 포함하는 조성물을 토출하고, 건조나 소성에 의하여 고화하면 절연층도 형성할 수 있다. 선택적으로 도전층이나 절연층 등의 액정 표시장치의 구성물을 형성할 수 있기 때문에, 공정이 간략화하고, 재료의 낭비를 방지할 수 있기 때문에, 저비용으로 생산성이 높게 액정 표시장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태에서는, 반도체 층으로서 비정질 반도체를 사용하며, 일 도전형을 가지는 반도체 층은 필요에 따라 형성하면 좋다. 본 실시형태에서는, 반도체 층과 일 도전형을 가지는 반도체 층으로서 비정질 n형 반도체 층을 적층한다. 또한 n형 반도체 층을 형성하고, n채널형 박막 트랜지스터의 NMOS 구조, p형 반도체 층을 형성한 p채널형 박막 트랜지스터의 PMOS 구조, n채널형 박막 트랜지스터와 p채널형 박막 트랜지스터의 CMOS 구조를 제작할 수 있다. 본 실시형태에서는, 트랜지스터(220)는 n채널형 역 스태거형 박막 트랜지스터가 된다. 또한, 반도체 층의 채널 영역 위에 보호층을 형성한 채널 보호형의 역 스태거 박막 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
또한, 도전성을 부여하기 위해서, 도전성을 부여하는 원소를 도핑에 의하여 첨가하여 불순물 영역을 반도체 층에 형성함으로써, n채널형 박막 트랜지스터, p채널형 박막 트랜지스터를 형성할 수도 있다. n형 반도체 층을 형성하는 것 대신에, PH3 가스에 의한 플라즈마 처리를 행함으로써, 반도체 층에 도전성을 부여하여도 좋다.
또한, 반도체로서, 유기 반도체 재료를 사용하여, 인쇄법, 스프레이법, 스핀 도포법, 액적 토출법, 디스펜서법 등으로 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 에칭 공정이 불필요하기 때문에, 공정 수를 삭감할 수 있다. 유기 반도체로서는, 펜타센 등의 저분자 재료, 고분자 재료 등이 사용되고, 유기 색소, 도전성 고분자 재료 등의 재료도 사용할 수 있다. 본 발명에 사용되는 유기 반도체 재료로서는, 그 골격이 공액 2중 결합으로 구성되는 p전자 공액계의 고분자 재료가 바람직하다. 대표적으로는, 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 폴리(3-알킬티오펜), 폴리티오펜 유도체의 가용성의 고분자 재료를 사용할 수 있다.
다음, 백 라이트 유닛(352)의 구성에 대해서 설명한다. 백 라이트 유 닛(352)은, 빛을 발하는 광원(331)으로서 냉음극관, 열음극관, 발광 다이오드, 무기 EL, 유기 EL가, 빛을 효율 좋게 도광판(335)에 도광하기 위한 램프 리플렉터(332), 빛이 전반사하면서 액정 표시장치 전면에 빛을 도광하기 위한 도광판(335), 명도의 불균일을 저감하기 위한 확산판(336), 도광판(335)의 아래로 샌 빛을 재이용하기 위한 반사판(334)을 가지도록 구성된다.
백 라이트 유닛(352)에는, 광원(331)의 휘도를 조정하기 위한 제어 회로가 접속된다. 제어 회로로부터의 신호 공급에 의하여, 광원(331)의 휘도를 제어할 수 있다.
본 실시형태에 의하여, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층을 형성할 수 있다. 강유전성 액정 등의 스멕틱 액정은, 응답 속도가 빠르기 때문에, 본 발명을 사용하여 액정층을 형성함으로써, 응답 속도가 빠르고, 표시 결함도 저감된 액정 표시장치를 제작할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하여, 보다 고성능이고 고화질의 액정 표시장치를 수율 좋게 제작할 수 있다.
본 실시형태는, 상기 실시형태 1과 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 본 발명을 사용한 액정 표시장치가 가지는 각 회로 등의 동작에 대해서 설명한다.
도 14a 내지 도 14c에는, 액정 표시장치의 화소부(705) 및 구동 회로부(708)의 시스템 블록도를 나타낸다.
화소부(705)는, 복수의 화소를 가지고, 각 화소가 되는 신호선(712)과, 주사선(710)의 교차 영역에는, 스위칭 소자가 형성된다. 스위칭 소자에 의하여 액정 분자의 경사를 제어하기 위한 전압의 인가를 제어할 수 있다. 이와 같이, 각 교차 영역에 스위칭 소자가 형성된 구조를 액티브 매트릭스형이라고 부른다. 본 발명의 화소부는, 이와 같은 액티브 매트릭스형에 한정되지 않고, 패시브 매트릭스형의 구성을 가져도 좋다. 패시브 매트릭스형은, 각 화소에 스위칭 소자가 없기 때문에, 공정이 간편하다.
구동 회로부(708)는, 제어회로(702), 신호선 구동회로(703), 주사선 구동회로(704)를 가진다. 제어회로(702)는, 화소부(705)의 표시 내용에 따라, 계조 제어를 행하는 기능을 가진다. 따라서, 제어 회로(702)는, 생성된 신호를 신호선 구동회로(703), 및 주사선 구동회로(704)에 입력된다. 그리고, 주사선 구동회로(704)에 의거하여, 주사선(710)을 통하여 스위칭 소자가 선택되면, 선택된 교차 영역의 화소 전극에 전압이 인가된다. 이 전압의 값은, 신호선 구동회로(703)로부터 신호선을 통하여 입력되는 신호에 의거하여 결정된다.
또한, 제어 회로(702)에서는, 조명 수단(706)에 공급하는 전력을 제어하는 신호가 생성되고, 상기 신호는, 조명 수단(706)의 전원(707)에 입력된다. 조명 수단에는, 상기 실시형태에서 나타낸 백 라이트 유닛을 사용할 수 있다. 또한, 조명 수단은 백 라이트 이외에 프런트 라이트도 있다. 프런트 라이트란, 화소부의 전면측에 설치하고, 전체를 비추는 발광체 및 도광체로 구성된 판 형상의 라이트 유닛이다. 이러한 조명 수단에 의하여, 저소비 전력이고, 균일하게 화소부를 비출 수 있다.
도 14b에 나타내는 바와 같이, 주사선 구동회로(704)는, 시프트 레지스터(741), 레벨 시프터(742), 버퍼(743)로서 기능하는 회로를 가진다. 시프트 레지스터(741)에는, 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 클록 신호(GCK) 등의 신호가 입력된다. 또한, 본 발명의 주사선 구동회로는, 도 14b에 나타내는 구성에 한정되지 않는다.
또한, 도 14c에 나타내는 바와 같이, 신호선 구동회로(703)는, 시프트 레지스터(731), 제 1 래치(732), 제 2 래치(733), 레벨 시프터(734), 버퍼(735)로서 기능하는 회로를 가진다. 버퍼(735)로서 기능하는 회로란, 약한 신호를 증폭시키는 기능을 가지는 회로이며, 오피(OP) 앰프 등을 가진다. 시프트 레지스터(731)에는, 스타트 펄스(SSP), 클록 신호(SCK) 등의 신호가, 제 1 래치(732)에는 비디오 신호 등의 데이터(DATA)가 입력된다. 제 2 래치(733)에는 래치(LAT) 신호를 일시 유지할 수 있고, 일제히 화소부(705)에 입력시킨다. 이것을 선 순차 구동이라고 부른다. 따라서, 선 순차 구동이 아니라, 점 순차 구동을 행하는 화소라면, 제 2 래치는 불필요로 할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 신호선 구동회로는 도 14c에 나타내는 구성에 한정되지 않는다.
이러한 신호선 구동회로(703), 주사선 구동회로(704), 화소부(705)는, 동일 기판 위에 형성된 반도체 소자로 형성할 수 있다. 반도체 소자는, 유리 기판에 형성된 박막 트랜지스터를 사용하여 형성할 수 있다. 이 경우, 반도체 소자에는 결정성 반도체 막을 적용하면 좋다(상기 실시형태 4 참조). 결정성 반도체 막은, 전 기 특성, 특히 이동도가 높기 때문에, 구동 회로부가 가지는 회로를 구성할 수 있다. 또한, 신호선 구동회로(703)나 주사선 구동회로(704)는, IC(Integrated Circuit) 칩을 사용하여 기판 위에 실장할 수도 있다. 이 경우, 화소부의 반도체 소자에는, 비정질 반도체 막을 적용할 수 있다(상기 실시형태 5 참조).
본 실시형태에 의하여, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층을 형성할 수 있다. 강유전성 액정 등의 스멕틱 액정은, 응답 속도가 빠르기 때문에, 본 발명을 사용하여 액정층을 형성함으로써, 응답 속도가 빠르고, 표시 결함도 저감된 액정 표시장치를 제작할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하여, 보다 고성능이고 고화질의 액정 표시장치를 수율 좋게 제작할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는, 본 발명을 사용한 액정 표시장치에 사용할 수 있는 조명 수단인 백 라이트의 구성에 대해서 설명한다. 백 라이트는 광원을 가지는 백 라이트 유닛으로서 액정 표시장치에 형성되고, 백 라이트는 효율 좋게 빛을 산란시키기 위하여, 광원은 반사판으로 둘러싸인다.
도 11a에 나타내는 바와 같이, 백 라이트 유닛(352)은, 광원으로서 냉음극관(401)을 사용할 수 있다. 또한, 냉음극관(401)으로부터의 빛을 효율 좋게 반사시키기 위하여, 램프 리플렉터(332)를 형성할 수 있다. 냉음극관(401)은, 대형 액정 표시장치에 사용되는 경우가 많다. 이 이유는, 냉음극관으로부터의 휘도의 강도때문이다. 따라서, 냉음극관을 가지는 백 라이트 유닛은, 퍼스널 컴퓨터의 디스 플레이에 사용될 수 있다.
도 11b에 나타내는 바와 같이, 백 라이트 유닛(352)은, 광원으로서 발광 다이오드(402)를 사용할 수 있다. 예를 들면, 백색을 발광하는 발광 다이오드(402)를 소정의 간격으로 배치한다. 또한, 발광 다이오드(402)로부터의 빛을 효율 좋게 반사시키기 위해, 램프 리플렉터(332)를 형성할 수 있다.
또한 도 11c에 나타내는 바와 같이, 백 라이트 유닛(352)은, 광원으로서 각 색 RGB의 발광 다이오드(403, 404, 405)를 사용할 수 있다. 각 색 RGB의 발광 다이오드(403, 404, 405)를 사용함으로써, 백색을 발광하는 발광 다이오드(402)와만 비교하여 색채 재현성을 높일 수 있다. 또한, 발광 다이오드로부터의 빛을 효율 좋게 반사시키기 위해, 램프 리플렉터(332)를 형성할 수 있다.
또한, 도 11d에 나타내는 바와 같이, 광원으로서 각 색 RGB의 발광 다이오드(403, 404, 405)를 사용하는 경우, 그들의 수나 배치를 같게 할 필요는 없다. 예를 들면, 발광 강도가 낮은 색의 발광 다이오드를 다른 색의 발광 다이오드보다 많게 배치하여도 좋다.
또한, 백색을 발광하는 발광 다이오드(402)와, 각 색 RGB의 발광 다이오드(LED)(403, 404, 405)를 조합하여 사용하여도 좋다.
또한, RGB의 발광 다이오드를 가지는 경우, 필드 시퀀셜 모드를 적용하면, 시간에 따라, RGB의 발광 다이오드를 순차로 점등시킴으로써 컬러 표시를 행할 수 있다.
발광 다이오드를 사용하면, 휘도가 높기 때문에, 대형 액정 표시장치에 적합 하다. 또한, RGB 각 색의 색 순도가 좋기 때문에 냉음극관과 비교하여 색채 재현성이 뛰어나고, 배치 면적을 작게 할 수 있기 때문에, 소형 액정 표시장치에 적용하면, 프레임을 더 좁게 할 수 있다.
또한, 광원을 반드시 도 11a 내지 도 11d에 나타내는 백 라이트 유닛으로서 배치할 필요는 없다. 예를 들면, 대형 액정 표시장치에 발광 다이오드를 가지는 백 라이트를 탑재할 경우, 발광 다이오드는 상기 기판의 뒤측에 배치할 수 있다. 이때, 발광 다이오드는, 소정의 간격을 유지하고, 각색의 발광 다이오드를 순차로 배치할 수 있다. 발광 다이오드의 배치에 의해, 색채 재현성을 높일 수 있다.
본 발명을 사용하여 이러한 백 라이트를 사용한 액정 표시장치를 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 액정층을 가지도록 제작할 수 있다. 따라서, 보다 고화질 및 고성능의 액정 표시장치를 제작할 수 있다. 특히, 발광 다이오드를 가지는 백 라이트는, 대형 액정 표시장치에 적합하고, 대형 액정 표시장치의 콘트라스트 비율을 높임으로써, 어두운 곳에서도 질이 높은 영상을 제공할 수 있다.
본 실시형태는, 상기 실시형태 1 내지 실시형태 6과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는, 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 액정층을 가지고, 보다 높은 성능 및 화질을 부여하는 것을 목적으로 한 액정 표시장치의 일례에 대해서 설명한다. 구체적으로는, 본 발명을 사용한 액정 표시 모듈에 대해서 설명한다.
본 실시형태를 도 10a 내지 도 10b를 사용하여 설명한다. 도 10a 내지 도 10b는, 본 발명을 적용하여 제작되는 소자 기판(2600)을 사용하여 액정 표시장치(액정 표시 모듈)를 구성하는 일례를 나타낸다.
도 10a는 액정 표시 모듈의 일례이며, 소자 기판(2600)과 대향 기판(2601)이 씰재(2602)에 의하여 고착되어, 그 사이에 TFT 등을 포함하는 화소부(2603), 액정층(2604), 착색층(2605), 편광판(2606)이 형성되어 표시 영역을 형성한다. 착색층(2605)은 컬러 표시를 행하는 경우에 필요하고, RGB 방식의 경우는, 적, 녹, 청의 각 색에 대응한 착색층이 각 화소에 대응하여 형성된다. 소자 기판(2600)과 대향 기판(2601)의 외측에는 편광판(2606, 2607), 확산판(2613)이 설치된다. 광원은 냉음극관(2610)과 반사판(2611)에 의하여 구성되고, 회로 기판(2612)은, 플렉시블 배선 기판(2609)에 의하여 소자 기판(2600) 및 구동 회로(2608)와 접속되고, 컨트롤 회로나 전원 회로 등의 외부 회로가 내장된다. 또한, 편광판과, 액정층의 사이에 위상차판을 가진 상태로 적층하여도 좋다.
또한, 도 10a 내지 도 10b의 액정 표시장치에서는, 대향 기판(2601)의 외측(시인측)에 편광판(2606), 내측에 착색층(2605)의 순서로 형성하는 예를 나타내지만, 편광판(2606)은 대향 기판(2601)의 내측(액정 측)에 형성하여도 좋고, 착색층(2605)을 대향 기판의 외측에 형성하여도 좋다. 또한, 편광판(2606)과 착색층(2605)의 적층 구조도 도 10a에 한정되지 않고, 편광판(2606) 및 착색층(2605)의 재료나 제작 공정 조건에 의하여 적절히 설정하면 좋다.
액정층(2604)을 실시형태 1과 마찬가지로, 본 발명을 사용하여 스멕틱 액정 을 적하법에 의하여 적하하여 형성한다. 스멕틱 액정은, 기판(소자 기판(2600) 또는 대향기판(2601)) 위에 형성된 씰재의 씰 패턴에 의하여 둘러싸인 영역의 배향막 위에 배향막의 러빙 방향에 대해서 평행하고 일렬로 되도록 복수 적하된다.
스멕틱 액정의 액적은, 적하하여 한 쌍의 기판(소자 기판(2600) 및 대향 기판(2601))을 점착하면, 배향막 위에서 러빙 방향에 대해서 수직의 방향으로 빠르게 퍼진다. 스멕틱 액정은 층 구조를 가지는 액정이며, 층 방향(액정 분자의 배열에 의하여 층이 형성되는 방향)이 러빙 방향에 대해서 수직의 방향으로 되기 때문이다. 따라서, 배향막의 러빙 방향에 대해서 평행한 방향으로 액정을 적하함으로써, 액정이 씰재의 씰 패턴 내를 충전하여 액정층(2604)을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명을 사용하면, 액정이 씰재의 씰 패턴 내를 충전하도록 퍼질 때에 기포의 혼입이나 적하한 자국이 생기지 않고, 기포나 적하한 자국에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지할 수 있다. 따라서, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층(2604)을 형성할 수 있다.
소자 기판(2600) 및 대향 기판(2601)을 액정층(2604)을 충전한 상태로 점착한 후, 씰재를 경화하고, 가열 처리를 행하는 것이 바람직하다. 가열 처리에 의하여 액정의 배향 흐트러짐을 더욱 수정할 수 있다. 또한, 점착 공정은 감압하에서 행하면 좋다.
본 실시형태에서 사용할 수 있는 스멕틱 액정으로서는, 강유전성 액정(FLC: Ferroelectric Liquid Crystal), 반 강유전성 액정(AFLC: AntiFerroelectric Liquid Crystal) 등이 있다. 또한, 스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가하여도 좋고, 예를 들면, 강유전성 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC(Polymer Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 액정 표시장치에서 사용할 수 있는 모드로서는, 쌍 안정 모드와, 단 안정 모드가 있고, 쌍 안정 모드에는, SS(Surface Stabilized)-FLC 모드, 단 안정 모드에는, V-FLC 모드, HV(Half V)-FLC 모드가 있다. 또한, V-FLC 모드에는, PS-V-FLC 모드, 및 AFLC 모드가 있고, HV(Half V)-FLC 모드에는, FLC 모드, PS-HV-FLC 모드가 있다.
배향막으로서 기능하는 절연층은, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 사용할 수 있다. 절연층은, 러빙 처리에 의하여 배향막으로서 기능시킬 수 있지만, 그 형성 방법은 한정되지 않는다. 액정을 일방향으로 배향시킬 수 있도록, 배향막으로서 기능할 수 있는 절연층이면 좋다. 절연층의 배향 처리로서, 광 조사, 가열 처리를 행하여도 좋다.
씰재로서는, 대표적으로는, 가시광 경화성, 자외선 경화성 또는 열 경화성의 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 비스페놀 A형 액상 수지, 비스페놀 A형 고형 수지, 브롬 함유 에폭시 수지, 비스페놀 F형 수지, 비스페놀 AD형 수지, 페놀형 수지, 크레졸형 수지, 노볼락형 수지, 환형 지방족 에폭시 수지, 에피 비스형 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르 수지, 글리시딜 아민계 수지, 복소환식 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.
스멕틱 액정에 자외선 경화 수지를 첨가한 PS-FLC 등을 사용하는 경우는, 씰재로서 열 경화형 수지, 또는 액정에 첨가한 자외선 경화 수지가 경화하는 빛의 파 장 이외에서 경화하는 자외선 경화형 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 씰재는, 광 조사, 가열 처리, 또는 양쪽 모두를 사용하여 경화를 행하면 좋다.
기판에 박막 트랜지스터 등의 반도체 소자를 형성한 소자 기판을 사용하는 경우, 액정의 적하는 소자 기판에 행하여도 좋고, 컬러 필터나 블랙 매트릭스 등이 형성된 대향 기판에 씰재를 형성하여 액정을 적하하여도 좋다. 따라서, 소자 기판(2600) 및 대향 기판(2601)의 어느 쪽에 씰재를 형성하여 액정을 적하하여도 좋다.
도 10b는, 도 10a의 액정 표시 모듈에 상기 FLC 모드를 적용한 일례이며, FS-LCD(Field Sequential-LCD)이다. FS-LCD는, 1 프레임 기간에 적색 발광과 녹색 발광과 청색 발광을 각각 행하는 것이며, 시간 분할을 사용하여 화상을 합성하여 컬러 표시를 행할 수 있다. 또한 각 발광을 발광 다이오드 또는 냉음극관 등에서 행하기 때문에, 컬러 필터가 불필요하다. 따라서, 3원색의 컬러 필터를 나란히 놓고, 각 색의 표시 영역을 한정할 필요가 없고, 어느 영역에서나 3색 모드의 표시를 행할 수 있다. 한편, 1 프레임 기간에 3색의 발광을 행하기 위해서, 액정의 고속 응답이 요구된다. 본 발명의 액정 표시장치에 FS 방식을 사용한 상기 FLC 모드, AFLC 모드를 적용하여, 고성능이고 고화질의 액정 표시장치, 또한 액정 텔레비전 장치를 완성시킬 수 있다.
또한, 액정 표시 모듈의 광학 응답 속도는, 액정 표시 모듈의 셀 갭을 좁게 함으로써 고속화한다. 또한, 액정 재료의 점도를 낮춤으로써도 고속화할 수 있다. 또한, 인가 전압을 한 순간만 높게(또는 낮게) 하는 오버 드라이브법에 의해서, 보 다 고속화가 가능하다.
도 10b의 액정 표시 모듈은 투과형의 액정 표시 모듈을 나타내고, 광원으로서 적색 광원(2910a), 녹색 광원(2910b), 청색 광원(2910c)이 형성된다. 광원은, 적색 광원(2910a), 녹색 광원(2910b), 청색 광원(2910c) 각각의 온(ON) 또는 오프(OFF)를 제어하기 위해서, 제어부(2912)가 설치된다. 제어부(2912)에 의하여, 각 색의 발광은 제어되고, 액정에 빛이 입사하고, 시간 분할을 사용하여 화상을 합성하고, 컬러 표시가 행해진다.
본 실시형태에 의해서, 제작 공정에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 방지하고, 고정밀도로 배향한 균일한 스멕틱 액정의 액정층을 형성할 수 있다. 강유전성 액정 등의 스멕틱 액정은, 응답 속도가 빠르기 때문에, 본 발명을 사용하여 액정층을 형성함으로써, 응답 속도가 빠르고, 표시 결함도 저감된 액정 표시장치를 제작할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하여, 보다 고성능이고 고화질의 액정 표시장치를 수율 좋게 제작할 수 있다.
본 실시형태는, 상기 실시형태 1 내지 실시형태 8과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 9)
본 발명에 의하여 형성되는 액정 표시 장치에 의하여, 텔레비전 장치(단순히 텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 부른다)를 완성시킬 수 있다. 도 15는 텔레비전 장치의 주요한 구성을 나타내는 블록도를 나타낸다.
표시패널에는 도 12a에서 나타내는 바와 같은 구성으로서, 도 15에 있어서, 화소부(901)만이 형성되어 주사선측 구동회로(903)와 신호선측 구동회로(902)가, 도 13b와 같은 TAB 방식에 의해 실장되는 경우와, 도 13a와 같은 COG 방식에 의해 실장되는 경우와, 도 12b에 나타내는 바와 같이 TFT를 형성하고, 화소부(901)와 주사선측 구동회로(903)를 기판 위에 형성하여 신호선측 구동회로(902)를 별도 드라이버 IC로서 실장하는 경우, 또한 도 12c에서 나타내는 바와 같이 화소부(901)와 신호선측 구동회로(902)와 주사선측 구동회로(903)를 기판 위에 일체 형성하는 경우 등이 있지만, 어떠한 형태로 하여도 좋다.
도 15에 있어서, 그 이외의 외부회로의 구성으로서, 영상 신호의 입력측에서는 튜너(904)에서 수신한 신호 중, 영상 신호를 증폭하는 영상 신호증폭회로(905)와, 거기로부터 출력되는 신호를 적, 녹, 청의 각 색에 대응한 색 신호로 변환하는 영상 신호 처리회로(906)와, 그 영상 신호를 드라이버 IC의 입력 사양(仕樣)으로 변환하기 위한 컨트롤 회로(907) 등으로 이루어진다. 컨트롤 회로(907)는 주사선측과 신호선측에 각각 신호를 출력한다. 디지털 구동하는 경우에는 신호선측에 신호 분할회로(908)를 형성하고, 입력 디지털 신호를 m개로 분할하여 공급하는 구성으로 하여도 좋다.
튜너(904)에서 수신한 신호 중, 음성 신호는 음성 신호증폭회로(909)에 보내지고, 그 출력은 음성 신호 처리회로(910)를 거쳐서 스피커(913)에 공급된다. 제어회로(911)는 수신국(수신 주파수)이나 음량의 제어정보를 입력부(912)로부터 받아, 튜너(904)나 음성 신호 처리회로(910)에 신호를 송출한다.
표시 모듈을, 도 16a 내지 도 16b에 나타내는 바와 같이, 케이스에 내장되어, 텔레비전 장치를 완성시킬 수 있다. 표시 모듈로서 액정표시 모듈을 사용하면 액정텔레비전 장치를 제작할 수 있다. 도 16a에 있어서, 표시 모듈에 의해 주화면(2003)이 형성되고, 그 이외의 부속설비로서 스피커부(2009), 조작 스위치 등이 구비된다. 이와 같이, 본 발명에 의해 텔레비전 장치를 완성시킬 수 있다.
케이스(2001)에 표시용 패널(2002)이 내장되어, 수신기(2005)에 의해 일반의 텔레비전 방송의 수신을 비롯하여, 모뎀(2004)을 개재하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 일 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍 방향(송신자와 수신자간, 또는 수신자간끼리)의 정보통신을 할 수도 있다. 텔레비전 장치의 조작은 케이스에 내장된 스위치 또는 별도의 리모트 컨트롤 장치(2006)에 의해 행할 수 있고, 이 리모트 컨트롤 장치(2006)에도 출력하는 정보를 표시하는 표시부(2007)가 형성되어도 좋다.
또한, 텔레비전 장치에도, 주화면(2003) 이외에 서브 화면(2008)을 제 2 표시용 패널로 형성하고, 채널이나 음량 등을 표시하는 구성이 부가되어도 좋다. 이 구성에 있어서, 주화면(2003) 및 서브 화면(2008)을 본 발명의 액정 표시장치로 형성할 수 있다. 본 발명을 사용하면, 이러한 대형기판을 사용하여, 많은 TFT나 전자 부품을 사용하여도, 신뢰성이 높은 액정 표시장치로 할 수 있다.
도 16b는 예를 들면, 20인치 내지 80인치의 대형의 표시부를 가지는 텔레비전 장치이며, 케이스(2010), 표시부(2011), 조작부인 리모트 컨트롤 장치(2012), 스피커부(2013) 등을 포함한다. 본 발명은 표시부(2011)의 제작에 적용된다. 도 16b의 텔레비전 장치는 벽걸이형으로 되어 있어, 설치하는 데에 넓은 스페이스를 필요로 하지 않는다.
물론, 본 발명은 텔레비전 장치에 한정되지 않고, 퍼스널 컴퓨터의 모니터를 비롯하여, 철도 역이나 공항 등에서의 정보 표시반이나, 가두에서의 광고 표시반 등 특히 대면적의 표시매체로서 다양한 용도에 적용할 수 있다.
본 실시형태는, 상기 실시형태 1 내지 실시형태 8과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 10)
본 발명에 관한 전자 기기로서, 텔레비전 장치(단순히 텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 부른다), 디지털 카메라, 디지털 비디오카메라 등의 카메라, 휴대전화 장치(단순히 휴대전화기, 휴대전화라고도 부른다), PDA 등의 휴대정보단말, 휴대형 게임기, 컴퓨터용 모니터, 컴퓨터, 카오디오 등의 음향재생장치, 가정용 게임기 등의 기록매체를 구비한 화상재생장치 등을 들 수 있다. 또한, 파친코(pachinko)기, 슬롯머신(slot machine), 핀 볼(pin ball)기, 대형 게임기 등 액정 표시장치를 가지는 다양한 유기(遊技)기에 적용할 수 있다. 그 구체예에 대해서 도 17a 내지 도 17f를 참조하여 설명한다.
도 17a에 나타내는 휴대정보단말기기는 본체(9201), 표시부(9202) 등을 포함한다. 표시부(9202)는 본 발명의 표시장치를 적용할 수 있다. 그 결과, 시인성이 뛰어난 고화질의 화상을 표시할 수 있는 고성능의 휴대정보단말기기를 제공할 수 있다.
도 17b에 나타내는 디지털 비디오카메라는 표시부(9701, 9702) 등을 포함한다. 표시부(9701)는 본 발명의 액정 표시장치를 적용할 수 있다. 그 결과, 시인성이 뛰어난 고화질의 화상을 표시할 수 있는 고성능의 디지털 비디오카메라를 제 공할 수 있다.
도 17c에 나타내는 휴대전화기는 본체(9101), 표시부(9102) 등을 포함한다. 표시부(9102)는 본 발명의 표시장치를 적용할 수 있다. 그 결과, 시인성이 뛰어난 고화질의 화상을 표시할 수 있는 고성능의 휴대전화기를 제공할 수 있다.
도 17d에 나타내는 휴대형 텔레비전 장치는 본체(9301), 표시부(9302) 등을 포함한다. 표시부(9302)는 본 발명의 표시장치를 적용할 수 있다. 그 결과, 시인성이 뛰어난 고화질의 화상을 표시할 수 있는 고성능의 휴대형 텔레비전 장치를 제공할 수 있다. 또한 텔레비전 장치로서는 휴대전화기 등의 휴대단말에 탑재하는 소형부터, 운반할 수 있는 중형, 또한, 대형(예를 들면 40인치 이상)까지 광범위한 것에 본 발명의 액정 표시장치를 적용할 수 있다.
도 17e에 나타내는 휴대형의 컴퓨터는 본체(9401), 표시부(9402) 등을 포함한다. 표시부(9402)는 본 발명의 액정 표시장치를 적용할 수 있다. 그 결과, 시인성이 뛰어난 고화질의 화상을 표시할 수 있는 고성능의 휴대형의 컴퓨터를 제공할 수 있다.
도 17f에 나타내는 슬롯머신은, 본체(9501), 표시부(9502) 등을 포함한다. 표시부(9502)는, 본 발명의 액정 표시장치를 적용할 수 있다. 그 결과, 시인성이 뛰어난 고화질의 화상을 표시할 수 있는 고성능의 슬롯머신을 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 액정 표시장치에 의해, 시인성이 뛰어난 고화질의 화상을 표시할 수 있는 고성능의 전자 기기를 제공할 수 있다.
본 실시형태는, 상기 실시형태 1 내지 실시형태 9와 적절히 조합할 수 있다.
실시예
본 실시예에서는, 본 발명을 사용한 투과형 액정 표시장치의 제작방법에 대해서 설명한다. 사용한 스멕틱 액정인 강유전성 액정(FLC)은, FELIX M4851/100(AZ Electronic Materials사 제)이며, 배향막으로서 기능하는 절연층은 AL1054(JSR사 제)를 사용했다.
대향 기판에는 미리, 주상(柱狀) 스페이서(높이 1.5mm)가 형성되어, 소자 기판의 화소 전극과 대향 기판의 대향 전극 간격이 1.5mm가 되도록 형성된다.
우선, 소자 기판 및 대향 기판을 각각 세정하고, 배향막으로서 기능하는 절연층(막 두께 35nm)을 인쇄법에 의하여 성막하고, 임시 소성을 50℃에서 3분간 행한 후에, 본 소성을 클린 오븐에서 180℃에서 1시간 했다.
그 후, 소자 기판 및 대향 기판 각각에 러빙 처리를 했다. 러빙 조건은, 러빙천의 깊이(pile impression) 0.2mm, 러빙 롤의 회전수 100rpm, 기판 전진 속도 10mm/sec, 러빙 횟수는 1번으로 했다. 또한, 러빙 방향은 도 1a 내지 도 1c와 같이, 평행으로 되는 평행 러빙으로 했다. 러빙한 후는, 세정기에서 러빙천 등의 오염을 제거했다.
계속해서, 자외선 경화형의 씰재(월드 로크(world lock) No.717 (KYORITSU CHEMICAL사 제))를 대향 기판 측에 도포했다. 이 때, 씰재 형상은 개구부가 없는 루프 형상으로 했다.
다음, 대향 기판 측에 FLC를 적하했다. 이 때, FLC는 실온에서는 점도가 높 고, 좋은 정밀도로 적하를 할 수 없기 때문에, 등방상(等方相) 이상의 온도가 되도록, 여기서는 75℃에서 적하를 했다. 또한, 적하한 후의 FLC가 퍼지는 속도는 러빙 방향보다 러빙 방향에 대해서 수직의 방향이 빠르기 때문에, 러빙 방향을 따라서 FLC를 적하했다. 또한, 적하수는 4 방울(9mg)이며, 씰재의 중앙부 부근에 적하했다. 화소부를 포함하는 액정의 적하 영역(액정의 충전 영역)은 약 4인치이었다.
또한, 적하한 FLC가 곧 강유전상으로 전이되면 FLC가 기판에 대해서 높게 형성되고, 그 후의 점착 공정에 있어서 소자 기판과 대향 기판의 갭(gap)이 즐어들지 않는다고 하는 문제가 생긴다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 적하 스테이지의 온도를 등방상 이상의 온도인 75℃로 했다. 따라서, 적하한 후의 FLC의 높이를 낮게 할 수 있었다.
그리고, 소자 기판과 대향 기판을 진공중에서 점착했다. 우선, 챔버 내를 100Pa까지 감압하고, 소자 기판과 대향 기판의 얼라이먼트 마커(alignment marker)를 맞추면서 갭을 줄였다. 씰재가 양쪽 기판에 접하는 곳까지 갭을 줄이고, 자외선 조사기를 사용하여 국소적으로 자외선을 조사하고 양쪽 기판을 임시로 고정하여, 챔버 내를 대기(大氣) 개방했다. 이 시점에서는, FLC는 화소부 전체에 퍼지지는 않는다.
다음, 자외선 경화형 씰재를 자외선 조사기를 사용하여 경화했다. 이 때, 화소부의 FLC에 자외선이 맞지 않도록 차광 마스크를 사용했다. 그 후, 기판을 분단하여 클린 오븐에서 120℃에서 1시간 열 처리를 했다. 이것에 따라, FLC는 화소부 전체에 퍼졌다. 이 때의 FLC가 퍼지는 상태는, 러빙 방향에 대해서 평행으로 FLC를 적하했기 때문에, 화소부 중앙부에 기포가 남지 않도록 퍼졌다.
계속해서, FPC를 열 압착함으로써 점착하고, 편광판을 양쪽 기판에 점착함으로써 투과형의 FLC 디스플레이를 제작한다.
이상에 의하여, FLC를 러빙 방향에 대해서 평행하게 일렬로 적하함으로써, 화소부에 기포가 남지 않는, 배향 흐트러짐이 적은 액정 디스플레이를 제작할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 개념도.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 개념도.
도 3은 본 발명의 액정의 배향을 나타내는 모식도.
도 4는 본 발명의 액정 표시장치의 제작방법을 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 액정 표시장치를 나타낸 상면도 및 단면도.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 액정 표시장치를 나타낸 상면도 및 단면도.
도 7은 본 발명의 액정 표시장치를 나타낸 단면도.
도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 액정 표시장치를 나타낸 상면도 및 단면도.
도 9는 본 발명의 액정 표시장치를 나타낸 단면도.
도 10a 내지 도 10b는 본 발명의 액정 표시장치 모듈을 나타낸 단면도.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 액정 표시장치에 사용할 수 있는 백 라이트.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 액정 표시장치를 나타낸 상면도.
도 13a 내지 도 13b는 본 발명의 액정 표시장치를 나타낸 상면도.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 액정 표시장치를 나타낸 블록도.
도 15는 본 발명이 적용되는 전자기기의 주요한 구성을 나타내는 블록도.
도 16a 내지 도 16b는 본 발명의 전자기기를 나타내는 도면.
도 17a 내지 도 17f는 본 발명의 전자기기를 나타내는 도면.
도 18a 내지 도 18b는 본 발명의 액정 모드를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
800: 제 1 기판 801: 절연층
802: 씰재 803: 화살표
804a: 액적 804b: 액적
804c: 액적 804d: 액적
804e: 액적 805: 제 2 기판
806a: 액적 806b: 액적
806c: 액적 806d: 액적
806e: 액적 807: 액정층
820: 영역

Claims (22)

  1. 한 쌍의 기판들 중 한쪽 위에 씰재를 포함하는 연속한 루프 형상의 씰 패턴을 형성하는 단계;
    러빙 처리가 행해진 상기 한 쌍의 기판들 중 한쪽 위에, 상기 러빙 처리의 방향에 대해서 평행한 방향으로 스멕틱 액정의 복수의 액적들이 일렬로 정렬되도록, 상기 스멕틱 액정의 상기 복수의 액적들을 적하하는 단계; 및
    상기 스멕틱 액정을 협지하기 위해서 상기 씰재로 상기 한 쌍의 기판들을 서로 고정하는 단계를 포함하고,
    상기 스멕틱 액정의 상기 복수의 액적들을 적하하는 단계는 적하 스테이지 상에서 수행되고, 상기 적하 스테이지는 상기 스멕틱 액정의 상기 복수의 액적들이 상기 연속한 루프 형상의 씰 패턴 내에 펼쳐지도록 상기 스멕틱 액정이 등방상인 온도보다 높은 온도로 유지되고,
    상기 펼쳐진 복수의 액적들은 상기 연속한 루프 형상의 씰 패턴의 4개의 측면들과 접하는, 액정 표시장치의 제작방법.
  2. 한 쌍의 기판들 중 한쪽 위에 씰재를 포함하는 연속한 루프 형상의 씰 패턴을 형성하는 단계;
    러빙 처리가 행해진 상기 한 쌍의 기판들 중 한쪽 위에, 스멕틱 액정의 복수의 액적들이 서로 부분적으로 겹치고 상기 러빙 처리의 방향에 대해서 평행한 방향으로 일렬로 정렬되도록, 상기 스멕틱 액정의 상기 복수의 액적들을 적하하는 단계; 및
    상기 스멕틱 액정을 협지하기 위해서 상기 씰재로 상기 한 쌍의 기판들을 서로 고정하는 단계를 포함하고,
    상기 스멕틱 액정의 상기 복수의 액적들을 적하하는 단계는 적하 스테이지 상에서 수행되고, 상기 적하 스테이지는 상기 스멕틱 액정의 상기 복수의 액적들이 상기 연속한 루프 형상의 씰 패턴 내에 펼쳐지도록 상기 스멕틱 액정이 등방상인 온도보다 높은 온도로 유지되고,
    상기 펼쳐진 복수의 액적들은 상기 연속한 루프 형상의 씰 패턴의 4개의 측면들과 접하는, 액정 표시장치의 제작방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스멕틱 액정이 상기 연속한 루프 형상의 씰 패턴 내에 더 펼쳐지도록 적어도 상기 스멕틱 액정을 가열하는 단계를 더 포함하는, 액정 표시장치의 제작방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스멕틱 액정은 강유전성 액정 또는 반 강유전성 액정인, 액정 표시장치의 제작방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스멕틱 액정에 자외선 경화 수지가 첨가되는, 액정 표시장치의 제작방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판들은 투광성 기판들인, 액정 표시장치의 제작방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연속한 루프 형상의 씰 패턴이 형성되는 상기 한 쌍의 기판들 중의 상기 한쪽은 대향 기판인, 액정 표시장치의 제작방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연속한 루프 형상의 씰 패턴이 형성되는 상기 한 쌍의 기판들 중의 상기 한쪽은 소자 기판인, 액정 표시장치의 제작방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스멕틱 액정의 상기 복수의 액적들은 동시에 적하되는, 액정 표시장치의 제작방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판들은 감압하에서 서로 점착되는, 액정 표시장치의 제작방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스멕틱 액정의 상기 복수의 액적들은 가열되면서 적하되는, 액정 표시장치의 제작방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연속한 루프 형상의 씰 패턴이 형성되는 상기 한 쌍의 기판들 중의 상기 한쪽과, 상기 복수의 액적들이 적하되는 상기 한 쌍의 기판들 중의 상기 한쪽은 동일한, 액정 표시장치의 제작방법.
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