JPH06289358A - 液晶表示装置の製造方法と液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置の製造方法と液晶表示装置Info
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Abstract
る欠陥発生を少なくできる液晶表示装置の新規な製造方
法に関し、特に配向膜形成工程におけるラビング処理に
よる基板での静電気の発生に対し、静電気による基板上
の素子の破壊や電極の短絡やライン断線の発生を防止し
て表示装置の点欠陥やライン欠陥を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
を形成してラビング処理を行う工程と、前記第1の基板
と第2の基板とを所定間隔を保って対向配置させ、両基
板間に相転移温度以上に加熱した液晶材料の等方性状態
の液体を注入する工程と、前記液体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
に関し、特に製造工程における欠陥発生を少なくできる
液晶表示装置の新規な製造方法に関する。
ジスタ(TFT)液晶表示装置の断面構造を示す。
向方向が基板表面に平行で、かつ一方の基板から他方の
基板までの間に90度回転(ツイスト)して配向したT
N(ツイストネマチック)型液晶セルで構成されてい
る。図3において、液晶層31は、図示しないスペーサ
により所定間隔を置いて対向配置された2枚の透明ガラ
ス基板32、33の間に保持される。
ート信号に応じて画素部分に電界を与える駆動素子であ
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3
5とが形成される。さらにその上に配向膜36が形成さ
れ、配向処理(ラビング等)が実施される。
極37が形成される。また共通電極37の液晶層31と
接する面には配向処理がされた配向膜38が形成され
る。なお、上下ガラス基板33、32の配向方向は直交
するように配置される。
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。
液晶である。配向膜36と38は互いに配向方向が90
°で直交するようにラビング処理されているので、図3
のAで示すように電極間に電界を印加しない状態では、
液晶分子30はその長軸方向が光軸とほぼ垂直にそろっ
て配向され、液晶分子30はその配向方向が光軸にそっ
てしだいに回転し、画素電極35側と、共通電極37側
とでは液晶分子30の配向方向が90°回転している。
の下方から光軸にそって、紙面に垂直な偏光方向を持つ
直線偏光が入射すると、液晶層31に入射し、入射直線
偏向は偏向方向が90°回転してガラス基板33から出
射する。そして入射側の偏光軸と直交する偏向軸をもつ
偏光板(図示せず)を透過して表示は明状態となる。
37との電極間に電界を与えると、図3のBのように液
晶分子30の配向方向はすべて光軸方向に一致して、入
射した直線偏光は回転せずにそのまま通過して直交する
偏光板で遮られて表示は暗状態となる。
表示装置の従来の製造方法は以下の通りである。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。
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、ラビング処理を行う。
るように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、ネマチック液晶を
両基板間に注入した後、注入口を封止して完成する。
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。
おいては、配向膜の形成のための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。
間や信号ラインとゲートラインからなるマトリックスの
ライン間は200〜600nm程度の非常に薄い絶縁膜
で絶縁されているために静電気により絶縁破壊が発生し
易いことと、TFT材料としてアモルファスシリコンや
ポリシリコン半導体を用いているために高電界が電極に
集中するとトランジスタ特性、たとえば閾値などが変化
してしまうことがその理由である。
に、配向膜形成工程におけるラビング処理による基板で
の静電気の発生に対し、静電気による基板上の素子の破
壊や電極の短絡やライン断線の発生を防止して表示装置
の点欠陥やライン欠陥を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。
置の製造方法おいては、配向膜を形成してラビング処理
を行うのは共通電極が形成された一方の基板だけで、他
方の駆動素子やライン電極が形成された基板、またはセ
グメント電極が形成された基板には配向膜が形成されな
い。
用する。ネマチック(nematic)液晶はある温度
以上に加熱すると、等方的(isotropic)にな
る。この転移温度をN−I温度と呼ぶ。液晶材料を相転
移点温度以上に加熱して等方性にした状態で同じく加熱
してある液晶セルに注入し、その後セルを徐冷して液晶
状態に相転移させつつ、分子を配向方向に揃える。
素子と該駆動素子に接続する画素電極および該駆動素子
に接続する電極ラインを形成する工程と、第2の基板の
表面に共通電極を形成する工程と、前記第2の基板の共
通電極の上に配向膜を形成してラビング処理を行う工程
と、前記第1の基板と第2の基板とを所定間隔を保って
対向配置させ、両基板間に相転移温度(N−I温度)以
上に加熱した液晶材料の等方性状態の液体を注入する工
程と、前記液体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。
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ラビング処理を行
う工程と、前記第1の基板と第2の基板とを所定間隔を
保って対向配置させ、両基板間に相転移温度以上に加熱
した液晶材料の等方性状態の液体を注入する工程と、前
記液体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。
細かいセグメント電極が形成され、静電気による影響を
避けたい基板にはラビング処理は行わない。したがっ
て、ラビング処理による静電気の発生はこの基板では起
こらない。また他方の基板では配向膜が形成されラビン
グ処理がされる。他方の基板はコモン電極基板なので比
較的に静電気に対する耐性等が強い。
すなわち、両基板間に液晶材料を相転移温度(N−I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。
製造方法の第1の実施例を説明する。図1はツイストネ
マチック型の液晶表示装置の製造方法の概念図である。
は、ゲート信号に応じて画素部分に電界を与えるTFT
14と、TFT14のソース,ドレイン,ゲートの各電
極ライン(図示せず)とTFT14に接続された画素電
極15とが形成される。このガラス基板12上には配向
膜は形成されない。
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、ラビング
処理が行なわれて配向方向が与えられる。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。
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。
液晶材料11の中に注入口19を浸け、両基板12,1
3間に液晶材料11を導入する。液晶材料11はネマチ
ック液晶材料にカイラル分子を混合した液体である。
1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(N−I点)以上の温度にす
る。従って、液晶材料11の液晶分子10はその方向が
ランダムであり、等方性の状態である。
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。
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で注
入してもよい。
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0.1〜10℃/分の範囲、例え
ば0.5℃/分となるように温度制御する。ネマチック
液晶の場合、冷却速度が速くても比較的均一に配向する
ことが判った。この速度で相転移温度(N−I点)まで
徐冷していくと、液晶材料11は最初等方性(I)状態
であったものが、液晶(N)状態に相転移していく。
膜18付近の液晶分子10は配向方向に並び、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。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近くの液晶
分子も次第に配向方向に並んでいる液晶分子に揃うよう
に基板間の液晶分子すべてが配向されていく。
混合されているために、冷却過程で液晶分子10が一定
の方向にねじられ光軸方向に螺旋状構造をとるようにな
る。カイラル分子の混合量と基板間隔を調整するとねじ
れ角を90°にでき、TN型液晶表示装置ができる。用
いる液晶材料の例を表1に示す。
0.5wt%混入する。このときカイラルピッチは約2
4μmであり、90°ツイストさせるときの液晶層厚は
約6μmとなる。
置の製造方法の第2の実施例について説明する。図2は
ツイストネマチック型の液晶表示装置の製造方法の概念
図である。
同じものを示す。従って、液晶表示装置の基板12,1
3については基本的に同一である。以下、図1の第1の
実施例の製造方法と異なる部分について説明をする。
る点は、共通電極17が形成されたガラス基板13側の
加熱装置20が省略されている点である。この点を積極
的に利用して、第2の実施例においては液晶材料11の
加熱後の冷却において両基板間と温度勾配を持たせる。
転移温度点以上に加熱するまでは第1の実施例と同様で
ある。加熱装置21が一方の側にしかないが、液晶表示
装置全体をN−I点以上に加熱すれば実質的相違は生じ
ない。その後、徐冷工程で、ガラス基板12側とガラス
基板13側との間で液晶材料11に温度勾配をつけつつ
徐冷する。
ラス基板13側の液晶温度にくらべ、TFT14が形成
されたガラス基板12側の液晶温度を数℃〜十数℃程度
高く保ちつつ徐冷する。
て、まずコモン電極基板13側の液晶材料がN−I温度
に到達し、続いて徐々に基板12側の液晶材料もN−I
温度に到達する。基板13は配向構造を有するので、液
晶材料は基板13側から徐々に配向しつつ、液晶状態に
なる。
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。
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。また、TN型液晶以外の液晶表示装置にも適
用できる。
較的太いコモン電極を設ける基板側に配向構造を設け、
比較的細いセグメント電極を有する基板には配向構造を
形成しない。このようにして静電気発生による故障を効
果的に低減する。
タ、他方の基板側に放熱器を配置し、基板間の温度勾配
をより積極的に制御してもよい。また、適当な配向膜は
TFT基板にも形成して保護膜等の機能を果たせ、静電
気の影響は避けるため、ラビング工程のみを省略しても
よい。
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。
示装置の製造方法おいては、配向膜を形成してラビング
処理を行うのは共通電極が形成された一方の基板だけ
で、他方の駆動素子やライン電極が形成された基板ない
し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。液晶材料を相転移点温度以上に加熱して等方性
にした状態で基板間に液晶材料を注入し、その後徐冷し
て液晶状態に相転移させるとき、配向膜のある基板側か
ら液晶分子を配向方向に揃える。
れ、静電気による影響を避けたい基板にはラビング処理
は行われないので、ラビング処理による静電気の発生は
この基板では起こらない。そのために点欠陥やライン欠
陥の発生が防止でき、高品質で歩留まりの高い液晶表示
装置が製造できる。
グ処理を行うために製造工数を減らすことができる。ラ
ビング処理の工程が少なくなった分、ラビング時に発生
するゴミ等によるギャップ黒点や白点等の欠陥も少なく
することができる。
造方法を説明する図である。
造方法を説明する図である。
面図である。
層厚、pはカイラルピッチである)となるように、たと
えばメルク社製のS−811を約0.5wt%混入す
る。このときカイラルピッチは約24μmであり、90
°ツイストさせるときの液晶層厚は約6μmとなる。
Claims (7)
- 【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
向膜にラビング処理を行う工程と、 前記第1の基板と第2の基板とを所定間隔を保って対向
配置させ、両基板間に相転移温度以上に加熱した液晶材
料の等方性状態の液体を注入する工程と、 前記液体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。 - 【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ラビング処理を行う工程
と、 前記第1の基板と第2の基板とを所定間隔を保って対向
配置させ、両基板間に相転移温度以上に加熱した液晶材
料の等方性状態の液体を注入する工程と、 前記液体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。 - 【請求項3】 前記液晶材料はカイラル分子を混合して
いる請求項1ないし2記載の液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記液体を徐冷する工程において、配向
処理を施さない基板側の温度を配向処理を施した基板側
の温度に対し所定の温度だけ高くなるよう温度勾配をつ
けて徐冷するようにした請求項1〜3のいずれか記載の
液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項5】 一対の電極を有する対向基板であって、
その一方のみの内側表面が配向処理されている対向基板
と、 前記対向基板間に保持されたネマチック液晶層とを有す
る液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記ネマチック液晶層がカイラル分子を
混入したネマチック液晶で形成されている請求項5記載
の液晶表示装置。 - 【請求項7】 前記カイラル分子の混入量とネマチック
液晶層の厚さとが略90度の螺旋構造を呈するように選
択されている請求項6記載の液晶表示装置。
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---|---|---|---|
JP4732292A JP2945533B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 液晶表示装置の製造方法 |
US08/023,197 US5477356A (en) | 1992-03-04 | 1993-02-25 | Injection method for a liquid crystal display with a single orientation surface |
DE69311159T DE69311159T2 (de) | 1992-03-04 | 1993-03-03 | Methode zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeige mit nur einer Orientierungsschicht |
EP93103390A EP0559172B1 (en) | 1992-03-04 | 1993-03-03 | Method of munufacturing a liquid crystal display with a single orientation film |
Applications Claiming Priority (1)
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JP4732292A JP2945533B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 液晶表示装置の製造方法 |
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JPH06289358A true JPH06289358A (ja) | 1994-10-18 |
JP2945533B2 JP2945533B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=12772033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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US (1) | US5477356A (ja) |
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