JPH06289351A - 液晶表示装置の製造方法と液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、強誘電性液晶を使用する液晶表示
装置の製造工程中における欠陥発生を少なくできる液晶
表示装置の新規な製造方法に関し、特に配向処理工程に
おけるゴミや静電気の発生に対し、ゴミによる表示欠陥
と静電気による基板上の素子の破壊や電極の短絡やライ
ン断線の発生を防止して表示装置の点欠陥やライン欠陥
をなくし、さらに基板の凹凸による液晶分子の配向乱れ
を減少することのできる液晶表示装置の製造方法を提供
することを目的とする。 【構成】 第１の基板の表面に駆動素子と該駆動素子に
接続する画素電極および該駆動素子に接続する電極ライ
ンを形成する工程と、第２の基板の表面に共通電極を形
成する工程と、前記第２の基板の共通電極の上に配向膜
を形成して配向処理を行う工程と、前記第１の基板と第
２の基板とを所定間隔を保って対向配置させ、両基板間
に相転移温度以上に加熱した強誘電性液晶材料の等方性
状態の液体を注入する工程と、前記液体を徐冷しつつ等
方性から液晶状態に相転移させる工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

【０００３】図２の下側のガラス基板３２の上には、ゲ
ート信号に応じて画素部分に電界を与えるための駆動素
子であるＴＦＴ３４と、ＴＦＴ３４のソース，ドレイ
ン，ゲートの各電極（図示せず）ならびに電極に接続さ
れるゲート（走査）ラインおよび信号ラインからなるマ
トリックス線（図示せず）とＴＦＴ３４に接続された画
素電極３５とが形成される。さらにその上に配向膜３６
が形成される。

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

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

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

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

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

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

【００１０】

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

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

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

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

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

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

【００１６】

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

【００１７】強誘電性液晶分子の配向は、液晶の熱光学
効果を利用する。強誘電性液晶はある温度以上に加熱す
ると等方的になる。この温度を相転移点（温度）と呼
ぶ。液晶材料を相転移点以上に加熱して等方性にした状
態で液晶セルに注入し、その後徐冷して液晶状態にして
分子を配向方向に揃える。

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

【００１９】また、他の製造方法は、第１の基板の表面
にセグメント電極を形成する工程と、第２の基板の表面
に共通電極を形成する工程と、前記第１および第２の基
板のうち、一方の基板の共通電極の上に配向膜を形成し
て該配向膜に配向処理を行う工程と、前記第１の基板と
第２の基板とを所定間隔を保って対向配置させ、両基板
間に相転移温度以上に加熱した強誘電性液晶材料の等方
性状態の液体を注入する工程と、前記液体を徐冷しつつ
等方性から液晶状態に相転移させる工程とを有する。

【００２０】

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

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

【００２２】強誘電性液晶分子の配向は熱光学効果を利
用する。すなわち、両基板間に液晶材料を相転移温度以
上に加熱した液体を注入すると液体の分子の方向はラン
ダムであり液晶状態を示さず等方性の状態である。その
後徐冷することにより等方性から液晶状態に相転移し、
その過程で基板の配向方向にそって液晶分子が配向され
ていく。

【００２３】単純マトリクスの場合は、基板上の凹凸は
両基板で同程度であるが、一方の基板のみに配向処理を
施すことにより配向処理で欠陥の生じる確率は大きく減
少する。

【００２４】

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

【００２５】図１において、透明ガラス基板１２の上に
は、ゲート信号に応じて画素部分に電界を与えるための
ＴＦＴ１４と、ＴＦＴ１４のソース，ドレイン，ゲート
の各電極ライン（図示せず）と、ＴＦＴ１４に接続され
た画素電極１５とが形成される。このガラス基板１２に
は配向膜は形成されない。

【００２６】図１の他方の透明ガラス基板１３には、共
通電極１７が形成される。また共通電極１７の液晶層１
１と接する面の上には配向膜１８が形成され、配向処理
をして配向方向が与えられる。配向処理としては、配向
膜１８としてポリイミド膜を用い、配向膜１８を布等で
ラビング処理する方法がある。

【００２７】その他、配向膜としてＬＢ膜、ＳｉＯ_x 斜
方蒸着膜を蒸着する方法、あるいはポリピロール膜やポ
リスチレン膜をラビング処理する方法などがあるが、本
発明は配向処理方法を特に限定しない。

【００２８】また図示しないカラーフィルタ層や、画素
表示部以外での光透過を防止してコントラストを向上さ
せるためのブラックマスクと呼ばれる遮光膜が形成され
る場合もある。

【００２９】以上の両基板は従来の基板製造技術によっ
て製作できる。ただし、基板の一方には配向膜が形成さ
れず、配向処理も行なわれない。次に、両基板１２，１
３を図示しないギャップ制御材を間に挟んで対向配置さ
せ、注入口１９を設けて端部で両者が貼り合わされる。

【００３０】次に図１に示すように、容器１６に入った
強誘電性液晶材料１１の中に注入口１９を浸け、両基板
１２，１３間に液晶材料１１を導入する。基板１２，１
３の周囲からヒータのような加熱装置２０，２１によっ
て液晶材料１１が加熱される。液晶材料の加熱温度は液
晶の相転移温度以上の温度にする。従って、液晶材料１
１の液晶分子１０はその方向がランダムであり、等方性
の状態である。

【００３１】強誘電性液晶（ＦＬＣ）としては、たとえ
ばメルク社製の以下のような材料を用いることができ
る。

【００３２】

【表１】 液晶の温度制御は液晶材料１１中に温度検知器を入れて
温度をモニタしながらヒータ２０，２１の電流量を調整
するような温度制御技術が利用できる。温度制御は手動
でも自動でも可能である。

【００３３】加熱された液晶材料１１は毛細管現象によ
って注入口１９から両基板１２，１３間のギャップ部分
に注入される。この状態では液晶分子１０は等方性であ
り、配向されていない。なお、液晶材料１１の注入方法
はどのような方法でもよく、毛細管現象以外の方法たと
えば真空を利用する方法で注入してもよい。

【００３４】液晶材料を注入後、加熱装置２０，２１に
よる発熱量を低下させつつ、徐々に液晶材料１１を冷却
してゆく。冷却速度は０．１〜１．０℃／分の範囲とな
るよう温度制御する。この速度で転移温度までに徐冷し
ていくと、液晶材料１１は最初等方性状態であったもの
が、液晶状態に相転移していく。

【００３５】徐冷過程において、ガラス基板１３の配向
膜１８付近の液晶分子１０は配向膜の配向方向に並び、
反対側のガラス基板１２近くの液晶分子１０は特に方向
が定まらずにいる。

【００３６】ところが、冷却速度がゆっくりであるため
に、方向がばらばらであったガラス基板１２近傍の液晶
分子も次第に配向方向に並んでいる液晶分子にそろうよ
うに基板間の液晶分子すべてが配向されていく。その
際、ＴＦＴ１４が形成されている基板１２は配向膜がな
いためにその近傍の液晶分子の配向は時間的に遅れ、反
対側の基板１３の配向膜１８によって規制されるので、
基板１２の凹凸による配向の乱れは生じにくい。

【００３７】なお、一方の基板にのみ配向処理を行な
い、他方の基板には配向膜を設けない場合を説明した
が、他方の基板にも配向膜は設け、配向処理（ラビン
グ）のみを省略してもよい。

【００３８】本発明の製造方法は、単純マトリックス液
晶表示装置にも、アクティブマトリックス液晶表示装置
にもいずれにも適用できる。特にアクティブマトリック
スのＴＦＴ駆動素子への静電気の影響を避けたい場合に
はより効果的である。また駆動素子としてＴＦＴでもＭ
ＩＭダイオードでもいずれが使用された液晶表示装置に
も適用可能である。

【００３９】単純マトリックス液晶表示装置の場合、た
とえば比較的太いコモン電極を設ける基板側に配向処理
を施し、比較的細いセグメント電極を有する基板には配
向処理を施さない。このため、ラビング処理中の静電気
発生による事故を効果的に低減できる。

【００４０】以上説明した実施例の材料、数値等はあく
までも例示であって、本発明はこれらに限るものではな
く、種々の変更や改良、組み合わせ等ができることは当
業者にとって自明であろう。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による液晶表
示装置の製造方法おいては、配向処理を行うのは、たと
えば共通電極が形成された一方の基板だけである。他方
の基板、たとえば駆動素子やライン電極、またはセグメ
ント電極が形成された基板には配向処理が施されない。

【００４２】強誘電性液晶材料を相転移点温度に加熱し
て等方性にした状態で液晶材料は注入され、その後徐冷
して液晶状態にして液晶分子を配向方向に揃える。従っ
て、本発明によれば、ゴミの発生や静電気による影響を
避けたい基板には配向処理は行われないので、ゴミや静
電気の発生はこの基板では起こらない。そのためにギャ
ップ黒点や白点等の欠陥も少なくすることができ、点欠
陥やライン欠陥の発生が防止でき、強誘電性液晶表示装
置としての優れた特性を生かしつつ、高品質で歩留まり
の高い液晶表示装置が製造できる。

【００４３】さらに、表面の凹凸の大きな基板側には配
向膜を形成しない時には、凹凸の影響による配向の乱れ
を防止して均一な配向が可能となる。また一方の基板の
みに配向処理を行うために製造工数を減らすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による液晶表示装置の製造方法
を説明する図である。

【図２】従来の技術により製造される液晶表示装置の断
面図である。

【符号の説明】

１０ 液晶分子 １１ 強誘電性液晶材料 １２，１３ ガラス基板 １４ ＴＦＴ １５ 画素電極 １６ 容器 １７ 共通電極 １８ 配向膜 １９ 液晶注入口 ２０，２１ 加熱装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板の表面に駆動素子と該駆動素
   子に接続する画素電極および該駆動素子に接続する電極
   ラインを形成する工程と、 第２の基板の表面に共通電極を形成する工程と、 前記第２の基板の共通電極の上に配向膜を形成して該配
   向膜に配向処理を行う工程と、 前記第１の基板と第２の基板とを所定間隔を保って対向
   配置させ、両基板間に相転移温度以上に加熱した強誘電
   性液晶材料の等方性状態の液体を注入する工程と、 前記液体を徐冷しつつ等方性から液晶状態に相転移させ
   る工程とを有する液晶表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 第１の基板の表面にセグメント電極を形
   成する工程と、 第２の基板の表面に共通電極を形成する工程と、 前記第１および第２の基板のうち一方の基板の電極の上
   に配向膜を形成して該配向膜に配向処理を行う工程と、 前記第１の基板と第２の基板とを所定間隔を保って対向
   配置させ、両基板間に相転移温度以上に加熱した強誘電
   性液晶材料の等方性状態の液体を注入する工程と、 前記液体を徐冷しつつ等方性から液晶状態に相転移させ
   る工程とを有する液晶表示装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記配向処理を行なう基板と対向する基
   板上には配向膜を形成するが、配向処理は行なわない請
   求項１〜２のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記配向膜の配向処理はラビング法によ
   り行う請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置の
   製造方法。
5. 【請求項５】 一対の基板と、 前記一対の基板の一方のみの表面上に形成された配向構
   造と、 前記一対の基板間に保持された強誘電性液晶層とを有す
   る液晶表示装置。