(57)【要約】【課題】光学補償湾曲方式液晶ディスプレーの製造方法の提供。【解決手段】以下のステップを含む。パターン透明電極を備えた基板を提供し、配向膜を該透明電極の表面に形成し、しかも該配向膜は垂直配向膜(Homeotropic alignment film)と、該垂直配向膜に緊密に隣接する水平配向膜(Homeogenous alignment film)を含む。該垂直配向膜は印刷により該水平配向膜の上方位置或いは周縁に形成する。本発明の平面表示基板の製造方法はフォトマスクと特殊フォトマスクの製造工程を増加する必要がなく、複雑な段階的変化露光が不要であるため、繰り返しラビングが引き起こす問題を減少させることができ、しかもコストを低廉化することもできる。【選択図】図２
2007183626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面表示基板の製造方法において、以下のステップを含み、
パターン透明電極を具えた基板を提供し、
配向膜を該透明電極の表面に形成し、しかも該配向膜は垂直配向膜と、該垂直配向膜に緊密に隣接する水平配向膜を含み、
該垂直配向膜は印刷により該水平配向膜の上方位置或いは周縁に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜はジェット印刷方式により該水平配向膜の上方位置に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜はジェット印刷方式により該水平配向膜の周縁に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜はローラー印刷方式により該水平配向膜の上方位置に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜はローラー印刷方式により該水平配向膜の周縁に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記水平配向膜は印刷方式或いはリソグラフプロセスにより形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜は該平面表示基板の非光透過区に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜のN型液晶分子(nametic liquid crystal)のプレティクト角は６０°より大きいことを特徴とする平面表示基板の製造方法。
【請求項９】
請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記水平配向膜は該平面表示基板の非光透過区或いは光透過区に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記水平配向膜と垂直配向膜はポリアミド材料により形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の平面表示基板の製造方法に関する。特に一種のN型液晶分子(nematic liquid crystal)の平面表示基板に適用される製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
現在のカラー平面ディスプレーのニーズは日増しに大型化、高精細化、高画質化に向かっており、ディスプレーの画質を向上させるため、日本の東北大学内田実験室では光学補償湾曲方式(Optically compensation bend,OCB)液晶ディスプレーを開発した。公知のTN型(Twisted Nematic)液晶ディスプレーに比べ、OCB液晶ディスプレーは高い反応速度と広視野角という特色を備える。
OCB液晶ディスプレーの反応速度をさらに向上させるため、ある電圧を加圧する時の液晶分子の展開状態(Splay state)から湾曲状態(Bend state)に展開するまでの所要時間を減少させる。公知方式では、段階的変化露光(Gradation exposure)方式を利用し、基板の非光透過区、すなわち液晶ディスプレー中の遮光層(Black matrix,BM)が遮蔽する区域において、鋸歯状でしかも斜面角度が約６０度以上の表面を形成する。
この目的は、非光透過区の液晶分子を電圧を加えていない時には湾曲状態とし、電圧加圧後、非光透過区の液晶分子を光透過区の液晶分子転換時の核心(nucleus) とすることである。すなわち、画素表示の光透過区は、液晶分子の転換時間(Transition time)を減少させる。
しかし、この種の製造方法が必要とするフォトマスクの製造コストは比較的高く、しかも製造技術も複雑で困難である。
【０００３】
さらに、特許文献１が示す露光リソグラフ技術は、垂直配向膜(Homeotropic alignment film)と水平配向膜(Homeogenous alignment film)などの異なる種類の配向膜を利用し、OCB液晶ディスプレー中に混合使用するものである。
前記配向膜の製造工程の表示図である図１に示すように、先ず基板１０１上に透明電極１０２、絶縁層１０３を設置し、続いて水平配向膜１１０を該絶縁層１０３の表面に塗布する(図１(A)参照)。次に、フォトマスク１２０を一部の該水平配向膜１１０の上方位置に形成後、一層の垂直配向膜１１１を塗布し該水平配向膜１１０と該フォトマスク１２０の表面を完全に包覆する(図１(B)参照)。一部の水平配向膜１１０をピーリング(peeling)後、露光リソグラフ製造工程を行い、該フォトマスク１２０を除去し、該水平配向膜１１０上にパターンを備えた垂直配向膜１１１を形成する(１(C)参照)。最後にラビングローラー１３０を利用し表面をラビングし、露光区域の水平配向膜１１０の水平配向特性を強化する(図１(D)参照)。
この種の製造方法では主に、画素表示区(すなわち、光透過区)は水平配向区(Homeogeneous alignment zone)を形成し、画素非表示区(すなわち、非光透過区)は垂直配向区(Homeotropic alignment zone)を形成する。しかし、この方法は数回のフォトマスクの照射を必要とするため、当然その製造コストも高くなってしまう。
この他、垂直配向膜に先に一層のフォトマスクを塗布し、露光リソグラフ技術を利用し、フォトマスクを非光透過区に定義する方法もある。しかも該方法では、数回のラビング(rubbing)配向の技術を経て、フォトマスクを塗布していない区域は低プレティルト角の水平配向区を形成し、フォトマスクがある区域は高プレティルト角の垂直配向区を保持する。しかし、この方法は、数回のフォトマスクの照射が必要であるため、コストが高くなる他に、ラビング配向方法を使用する時、ラビング配向のムラ(ディスプレー輝度不均一により起こる各種跡の現象を指す)が発生し易く、及び残りかすが歩留まりを低下させるなどの問題も存在する。
すなわち上記のように、現行のOCB液晶ディスプレーには製造工程が煩瑣で困難で、製造コストが高いなど改善が待たれるなお多くの欠点がある。このため、製造コストを低下させることができ、製造工程を簡単にすることができる光学補償湾曲方式液晶ディスプレーの製造方法が求められている。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第2003/0133065A1号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は主に直接印刷方式を利用し垂直配向膜を基板上の非光透過区、すなわち液晶ディスプレー中遮光層が遮蔽する区域に直接塗布し、液晶分子に高プレティクト角を提供し、これにより非光透過区の液晶分子は湾曲状態の転換核心となり、
またそれは平面表示基板の製造方法を提供し、以下のステップを含み、
パターン透明電極を備えた基板を提供し、
配向膜を該透明電極の表面に形成し、しかも該配向膜は垂直配向膜と、該垂直配向膜に緊密に隣接する水平配向膜を含み、
該垂直配向膜は印刷により該水平配向膜の上方位置或いは周縁に形成し、
すなわち本発明の平面表示基板の製造方法はフォトマスクと特殊フォトマスクの製造工程を増加する必要がなく、複雑な段階的変化露光が不要であるため、繰り返しラビングが引き起こす問題を減少させることができ、しかもコストを低廉化することもできる。
【０００６】
また本発明の一形態では、水平配向膜の形成方式は任意の１種の配向膜を形成する製造方式で、しかも印刷方式、或いはリソグラフ工程の採用が最適で、また本発明の垂直配向膜形成の方式は任意の１種の印刷方式で、ジェット印刷、或いはローラー印刷の採用が最適で、
この他、本発明の水平配向膜は基板の非光透過区と光透過区に形成可能であるため、水平配向膜の形成位置に制限はなく、基板の非光透過区と光透過区に同時に形成することが最適で、N型液晶分子にプレティクト角を発現させるために、液晶分子の過渡時間(transition time)を短縮し、しかも開口率に影響を及ぼさず、本発明の垂直配向膜は基板の非光透過区に形成することが最適で、これにより液晶分子は展開状態から湾曲状態に転換するまでの所要時間を短縮可能で、内、本発明の垂直配向膜はN型液晶分子のプレティクト角提供に限定されず、液晶分子は６０°以上のプレティクト角を備えることが望ましく、８０°以上が最適で、
最適実施例中では、本発明はジェット印刷を採用し、垂直配向膜を水平配向膜の上方位置に形成し、別種の最適実施例中では、本発明はジェット印刷を採用し、垂直配向膜を水平配向膜の周縁に形成し、しかもここで言う実施例の垂直配向膜は基板の非光透過区に位置し、
さらに別種の最適実施例中では、本発明はローラー印刷を採用し、垂直配向膜を水平配向膜の上方位置に形成し、さらに別種の最適実施例中では、本発明はローラー印刷を採用し、垂直配向膜を水平配向膜の周縁に形成し、しかもここで言う実施例の垂直配向膜は基板の非光透過区に位置する。
【０００７】
この他、本発明の垂直配向膜と水平配向膜に適用する材料はそれぞれ任意の１種の適合材料で、本発明の最適実施例中では、垂直配向膜はポリアミド材料を使用し、しかも水平配向膜もポリアミド材料を使用することができ、
各種平面ディスプレーの様々なニーズを満たすため、本発明が製造する平面表示基板はカラーフィルターを備え、平面ディスプレーのカラーフィルター基板を形成し、或いは本発明の平面表示基板は薄型トランジスターを備え、平面ディスプレーの薄型トランジスターの基板を形成し、別に本発明の平面表示基盤は薄型トランジスターとカラーフィルターを同時に備えることができ、こうしてカラーフィルターと薄型トランジスターを統合(COA)した液晶ディスプレーを提供し、
本発明は主に異なる種類(垂直配向膜と水平配向膜)の配向膜の混合使用をOCB液晶ディスプレーの製造方法中に利用し、しかも垂直配向膜は基板の非光透過区に直接形成され、また本発明はさらに光配向、イオンビーム配向技術などの非接触式配向方法を組合せることができ、これにより本発明の製造方法は光透過区液晶分子の転換時間を短縮可能で、その製造工程技術を簡単にし、しかも製造コストを低廉化することができることを特徴とする平面表示基板の製造方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、平面表示基板の製造方法において、以下のステップを含み、
パターン透明電極を具えた基板を提供し、
配向膜を該透明電極の表面に形成し、しかも該配向膜は垂直配向膜と、該垂直配向膜に緊密に隣接する水平配向膜を含み、
該垂直配向膜は印刷により該水平配向膜の上方位置或いは周縁に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜はジェット印刷方式により該水平配向膜の上方位置に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜はジェット印刷方式により該水平配向膜の周縁に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法としている。
請求項４の発明は、請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜はローラー印刷方式により該水平配向膜の上方位置に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜はローラー印刷方式により該水平配向膜の周縁に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法としている。
請求項６の発明は、請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記水平配向膜は印刷方式或いはリソグラフプロセスにより形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法としている。
請求項７の発明は、請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜は該平面表示基板の非光透過区に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法としている。
請求項８の発明は、請求項７記載の平面表示基板の製造方法において、前記垂直配向膜のN型液晶分子(nametic liquid crystal)のプレティクト角は６０°より大きいことを特徴とする平面表示基板の製造方法としている。
請求項９の発明は、請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記水平配向膜は該平面表示基板の非光透過区或いは光透過区に形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法としている。
請求項１０の発明は、請求項１記載の平面表示基板の製造方法において、前記水平配向膜と垂直配向膜はポリアミド材料により形成することを特徴とする平面表示基板の製造方法としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の平面表示基板の製造方法はフォトマスクと特殊フォトマスクの製造工程を増加する必要がなく、複雑な段階的変化露光が不要であるため、繰り返しラビングが引き起こす問題を減少させることができ、しかもコストを低廉化することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の最適実施例がジェット印刷を採用し形成する垂直配向膜４の平面表示基板１における表示図である図２に示すように、該垂直配向膜４は塗布する必要がある区域に基づき、ジェット印刷により該垂直配向膜４を水平配向膜３の上方位置に形成する。さらにラビング配向或いは非接触配向方法を利用し、高プレティルト角と低プレティルト角の２区域を形成する。
さらに本発明最適実施例がローラー印刷を採用し形成する垂直配向膜４の平面表示基板１における表示図である図３に示すように、本実施例の垂直配向膜４は先に必要な垂直配向膜４パターンをローラー上に転写し、続いて、パターンが印刷されたローラーと基板１の水平配向膜３を接触させることで、該垂直配向膜４のパターンは該基板１上に印刷される。内、図２と図３の水平配向膜３は共に酸化インジウムスズの透明電極２上に形成する。
【００１１】
次に本発明第一最適実施例が製造するカラーフィルター１３を含む平面表示上基板１０の表示図である図４、本発明最適実施例が製造する薄膜トランジスター２２を含む平面表示下基板２０の表示図である図５に示すように、上下基板１０、２０の組合せにより、液晶分子を注入後、即平面液晶ディスプレーを製造することができる。
図４に示すように、本実施例の平面表示上基板１０は先ず露光、リソグラフ技術を利用し、該上基板１０上方位置にフォトマスク型のカラーフィルター１３を形成する。続いて、スパッタリング(sputtering)或いは化学気相積層法式を利用し(本実施例ではスパッタリングを採用)、酸化インジウムスズ(ITO)或いは酸化インジウム亜鉛(IZO)の透明電極１４を定義する。しかも、該透明電極１４の上方位置において、公知の塗布方法、ジェット印刷或いはローラー印刷方式を採用し(本実施例ではジェット印刷を採用)、水平配向膜１５全面を該透明電極１４上(基板の非光透過区を含む)に塗布する。最後に、水平配向膜３或いはローラー印刷方式を利用し、垂直配向膜１６を該水平配向膜１５上方位置に塗布し、本実施例の平面表示上基板１０を完成する。ここで、本実施例中の垂直配向膜１６が形成する位置は、該上基板１０の遮光層１２が遮蔽する区域である。
続いて図５に示すように、本実施例の平面表示下基板２０が薄膜トランジスター(TFT transistor)２２において完成された後、絶縁層(insulting film)２３を該薄膜トランジスター２２の上方位置に形成する。該絶縁層２３は有機或いは無機材質で、或いは有機及び/或いは無機材質を使用する多層構造である。続いて、透明電極２４の接触孔(Contact Hole)をエッチング形成し、スパッタリング(sputtering)或いは化学気相積層法式を利用し、透明導電材料を積層する。ITO或いはIZOなどの透明電極２４は、さらに露光、リソグラフ、エッチング方式を利用し、画素電極区域を定義する。しかも公知の塗布方法、ジェット印刷或いはローラー印刷方式を採用し、本実施例の水平配向膜２５全面を透明電極２４(基板の非光透過区を含む)上方位置に塗布する。最後にジェット印刷或いはローラー印刷方式を利用し、該垂直配向膜２６を該水平配向膜２５上方位置に塗布し、本実施例の平面表示下基板２０を完成する。ここで、本実施例の垂直配向膜２６が形成される位置は、該上基板１０の遮光層１２が相対する下基板２０が遮蔽する区域である。
【００１２】
続いて、本発明第二最適実施例の製造方法は上記第一実施例が示す内容と大方同一である。
本発明第二最適実施例が製造するカラーフィルター３３を含む平面表示上基板３０の表示図である図６、本発明第二最適実施例が製造する薄膜トランジスター４２を含む平面表示下基板４０の表示図である図７に示すように、本実施例の上基板３０が含む垂直配向膜３６は水平配向膜３５の周縁片側に形成し、しかも下基板４０が含む垂直配向膜４６は水平配向膜４５の周縁片側に形成する。これ以外の条件は第一実施例と同一である。本実施例中の上基板３０と下基板４０の水平配向膜３５、４５の形成は露光リソグラフ方法を使用し、垂直配向膜３６、４６はジェット印刷方式を利用し該水平配向膜３５、４５の周縁片側に形成する。しかも、本実施例中の垂直配向膜３６、４６が形成される位置は該上基板３０の遮光層３２が遮蔽する区域である。
【００１３】
次に、本発明第三最適実施例の製造方法は上記第一実施例が示す内容と大方同一である。
本発明第三最適実施例が製造する平面表示上基板５０の表示図である図８、本発明第三最適実施例が製造するカラーフィルター６８と薄膜トランジスター４２を含む平面表示下基板６０の表示図である図９に示すように、カラーフィルター６８と薄膜トランジスター４２は該平面表示下基板６０に形成し、平面表示上基板５０が含む垂直配向膜５４は水平配向膜５３の周縁片側に形成し、該下基板６０が含む垂直配向膜６６は水平配向膜６５の周縁片側に形成する。これ以外の条件は第一実施例と同一である。本実施例は該カラーフィルター６８を該薄膜トランジスター４２の片側に直接製造し、これにより上下基板の組立て対応において、より大きな誤差を許すことができる。
この他、本実施例の上基板５０と下基板６０の水平配向膜５３、６５の形成は露光リソグラフ方法を使用し、しかも該垂直配向膜５４、６６はローラー印刷方式を利用し該水平配向膜５３、６５の周縁片側に形成する。しかも、本実施例中の垂直配向膜５４、４６が形成される位置は該下基板６０の遮光層６７が遮蔽する区域である。
【００１４】
次に、本発明第四最適実施例の製造方法は上記第一実施例が示す内容と大方同一である。
本実施例において、カラーフィルターと薄膜トランジスターは平面表示した基板に形成されるが、これ以外の条件は第一実施例と同一である。本実施例は先ず、ジェット印刷方式を利用し上下基板の水平配向膜を形成し、続いてさらにジェット印刷方式を利用し上下基板の水平配向膜上方位置に垂直配向膜を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】公知の配向膜の製造工程の表示図である。
【図２】本発明最適実施例がジェット印刷を採用し形成する垂直配向膜の平面表示基板における表示図である。
【図３】本発明最適実施例がローラー印刷を採用し形成する垂直配向膜の平面表示基板における表示図である。
【図４】本発明最適実施例が製造するカラーフィルターを含む平面表示上基板の表示図である。
【図５】本発明最適実施例が製造する薄膜トランジスターを含む平面表示下基板の表示図である。
【図６】本発明最適実施例が製造するカラーフィルターを含む平面表示上基板の表示図である。
【図７】本発明最適実施例が製造する薄膜トランジスターを含む平面表示下基板の表示図である。
【図８】本発明最適実施例が製造する平面表示上基板の表示図である。
【図９】本発明最適実施例が製造するカラーフィルターと薄膜トランジスターを含む平面表示下基板の表示図である。
【符号の説明】
【００１６】
１、１１、２１、３１、４１、５１、６１、１０１  基板
２、１４、２４、３４、４４、５２、６４、１０２  透明電極
３、１５、２５、３５、４５、５３、６５、１１０  水平配向膜
４、１６、２６、３６、４６、５４、６６、１１１  垂直配向膜
１０、３０、５０  上基板
１２、３２、６７  遮光層
１３、３３、６８  カラーフィルター
２０、４０、６０  下基板
２３、４３、６３、１０３  絶縁層
２２、４２、６２  薄膜トランジスター
１２０  フォトマスク
１３０  ラビングローラー
【図１】
2007183626.tif 000003
【図２】
2007183626.tif 000004
【図３】
2007183626.tif 000005
【図４】
2007183626.tif 000006
【図５】
2007183626.tif 000007
【図６】
2007183626.tif 000008
【図７】
2007183626.tif 000009
【図８】
2007183626.tif 000010
【図９】
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