(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を注入後、前記液晶に電圧を２回印加し前記液晶の配向を単安定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法であって、
キラルネマティック相−キラルスメクティック相転移を開始する温度より高い温度において第１の電圧を印加しながら冷却し、
続いて前記相転移を開始する温度より高い温度で前記第１の電圧と異なる極性の第２の電圧を印加し、
前記第２の電圧を印加したままキラルスメクティック相を示す温度まで冷却し、
前記キラルスメクティック相への相転移が終了した後前記第２の電圧を徐々に除去することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項２】
液晶を注入後、前記液晶に電圧を２回印加し前記液晶の配向を単安定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法であって、
キラルネマティック相−キラルスメクティックＣ相転移を開始する温度より高い温度において第１の電圧を印加しながら冷却し、
続いて前記相転移を開始する温度より高い温度で前記第１の電圧と異なる極性の第２の電圧を印加し、
前記第２の電圧を印加したままキラルスメクティックＣ相を示す温度まで冷却し、
前記キラルスメクティックＣ相への相転移が終了した後前記第２の電圧を徐々に除去することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項３】
相系列が高温側から等方相−キラルネマティック相−キラルスメクティックＣ相である液晶に電圧を２回印加し前記液晶の配向を単安定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法であって、
キラルネマティック相−キラルスメクティックＣ相転移を開始する温度より高い温度において第１の電圧を印加しながら冷却し、
続いて前記相転移を開始する温度より高い温度で前記第１の電圧と異なる極性の第２の電圧を印加し、
前記第２の電圧を印加したままキラルスメクティックＣ相を示す温度まで冷却し、
前記キラルスメクティックＣ相への相転移が終了した後前記第２の電圧を徐々に除去することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項４】
液晶を注入後、前記液晶に電圧を２回印加し前記液晶の配向を単安定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法であって、
等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で第１の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、
キラルネマティック相−キラルスメクティック相転移を開始する温度より高い温度で前記第１の電圧と異なる極性の第２の電圧を印加し、
キラルスメクティック相を示す温度まで冷却し、
前記キラルスメクティック相への相転移が終了した後前記第２の電圧を徐々に除去することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項５】
液晶を注入後、前記液晶に電圧を２回印加し前記液晶の配向を単安定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法であって、
等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で第１の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、
キラルネマティック相−キラルスメクティックＣ相転移を開始する温度より高い温度で前記第１の電圧と異なる極性の第２の電圧を印加し、
キラルスメクティックＣ相を示す温度まで冷却し、
前記キラルスメクティックＣ相への相転移が終了した後前記第２の電圧を徐々に除去することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項６】
相系列が高温側から等方相−キラルネマティック相−キラルスメクティックＣ相である液晶に電圧を２回印加し前記液晶の配向を単安定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法であって、
等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で第１の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、
キラルネマティック相−キラルスメクティックＣ相転移を開始する温度より高い温度で前記第１の電圧と異なる極性の第２の電圧を印加し、
キラルスメクティックＣ相を示す温度まで冷却し、
前記キラルスメクティックＣ相への相転移が終了した後前記第２の電圧を徐々に除去することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記第１の電圧と前記第２の電圧とは直流電圧であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項において、前記第１の電圧と前記第２の電圧の絶対値は、電圧−透過率特性において透過率の最大値の５０％以上となる電圧値であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか一項において、前記第１の電圧と前記第２の電圧の絶対値は、電圧−透過率特性において透過率の最大値の９０％以上となる電圧値であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
前記第１の電圧の絶対値と前記第２の電圧の絶対値は等しいことを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項において、前記液晶表示装置は、マトリクス状に配置された画素電極と、前記画素電極に接続するトランジスタと、前記画素電極と前記液晶を介して配置された共通電極とを有し、
前記画素電極と前記共通電極の間にて前記第１の電圧及び前記第２の電圧を付与することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、液晶表示装置の作製方法に関する。より詳細にはスメクティック相を有する液晶、例えば強誘電性液晶を用いた液晶表示装置の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型、軽量で低消費電力駆動が可能であるという利点から、フラットパネルディスプレイとしての需要が伸びてきている。これまで、ネマティック液晶を利用したＴＮモードを採用したアクティブマトリックス型の液晶表示装置では視野角の狭さと応答速度の遅さという問題があった。
【０００３】
近年、視野角の問題に対しては、観測者が表示を見たときに、広範囲に同じ屈折率の媒体をとうして映像を観察するように調整するフィルムを付加し、階調反転や色ズレ等の視野角特性の改善を図ったり、液晶の配向方向を複数分割して視野特性を改善する等の方法が実用化され、効果を上げている。
【０００４】
しかしながら、ネマティック液晶の応答速度に関しては十分な特性が得られていない。液晶材料の粘性等の見直しにより十数ms程度までの改善が図られているが、まだ動画等への応用には改良を要する。
【０００５】
ネマティック液晶より応答速度の速い液晶モードとして、クラーク及びラガーヴァルにより提案された強誘電性液晶（Ferroelectric Liquid Crystal：FLC）を用いた液晶表示装置（特開昭56-107216）がある。このFLCは図１２（A）に示すように液晶分子２０１の長軸方向に垂直な自発分極２０２を有しており、この自発分極が応答に寄与するため、誘電率異方性を利用しているネマティック液晶よりも一桁から二桁応答速度が速いことが知られている。
【０００６】
さらに、FLCは電圧の印加によって仮想的なコーン上を運動することから面内運動が可能となる。したがって視野角特性においても、IPS（In Plane Switching）モードと同様に、特別な工程の追加や、フィルム等の付加物を用いなくても良好な特性が得られる。
【０００７】
このFLCをディスプレイとして応用する場合、2枚の基板の間隔を薄くすることにより、基板間のFLC分子は基板の上側から見たとき、コーンの左右どちらかに安定状態をもつ性質、つまり双安定性を利用して表面安定化強誘電性液晶（Surface Stabilized FLC：SSFLC）ディスプレイとして使用できる。このときのFLC分子のポテンシャルエネルギーは横軸をc-ダイレクター２０３の方位角Ψ２０４とすると図１２（B）のようになる。このように、2箇所でポテンシャルエネルギーが最小値を持つので2つの安定状態、つまり双安定状態をとる。
【０００８】
しかしながら、この双安定状態では2状態間でのスイッチングしか行えないので片方の安定状態に偏光子を合わせ、それに垂直に検光子を置いたときの電圧に対する透過光は白黒の2値表示しか行うことができず、中間調の表示が困難という問題があった。
【０００９】
この問題を解決する方法として２つの方法が報告されている。例えば駆動方法を変える方法で、画素面積分割階調、時分割階調など、あるいはこれらの組み合わせによるデジタル階調表示法の方法である。
【００１０】
デジタル階調表示による方法は、グレー表示における強誘電性あるいは反強誘電性液晶材料の温度変化による光学特性の変化の影響を受け難い駆動方式といえる。画素面積分割階調方式では、重みをつけ分割した面積からなる画素電極を選択することにより階調を実現するためであり、時分割階調方式では重みをつけて画素を通過する光の時間を制御するためである。
【００１１】
しかし、この反面、画素面積分割階調方式では、１画素を複数の領域に分けるため制御する回路や占有面積が増加する。このため実現できる階調数に限界があり、高精細化が困難でもある。時分割階調方式では、光を透過させる時間を変化させて階調を得るため、１枚の映像を表示する時間内に、複数のサブフレームを用意し制御する必要がある。このため映像を制御するための周辺回路は高速に動作することが要求される。
【００１２】
デジタル駆動方式では、どちらの方法においても映像を分割するための複雑なハードウェアやソフトウェアが必要となり、回路の増加、動作周波数の高速化が要求され、消費電力の増加となるだけでなくコストの増加につながる。
【００１３】
もう1つの方法は単安定性のFLCを用いることである。この方法の1つに相系列が、等方‐キラルネマティック相‐キラルスメクティックＣ相を示すFLCを用いる方法が報告されている。図１３はこのFLCの相系列と液晶分子の配向との関係を示したものである。この液晶では図１３に示すように等方相２１１またはキラルネマティック相２１２からキラルスメクティックC相２１３へと冷却させると、電圧無印加時ではキラルスメクティックＣ相へ転移すると層構造が形成されると同時にFLC分子が傾く。そのとき層の法線２１４、２１５はラビング方向２１６に対し左右対称の二つの状態をとり、FLC分子２１７はラビング方向から左右わずかに傾いたところで安定状態となる。一方、少なくともキラルネマティック相からキラルスメクティックＣ相へと相転移をするときに図１4に示すような直流電圧を印加する単安定化処理を施すことによって一様配向が得られ、層の法線２１８は1方向に向き、FLC分子２１９は安定方向がほぼラビング方向２１６となる単安定性を示す。このように、少なくともキラルネマティック相からキラルスメクティックＣ相への相転移において直流電圧を印加しながら冷却し、単安定化する処理の方法は特開２００１−８１４６６に記載されている。
【００１４】
このような単安定FLCモードは、FLC分子のポテンシャルエネルギーが図１５に示すように安定状態が1つしかないので、単安定化処理時の直流電圧と逆極性の電圧を印加すると液晶分子は傾き、電圧を除去すると元の安定状態へ戻る。この傾き角は印加電圧の強度により制御できるのでアナログ階調が可能である。一方、単安定化処理方向に電圧を印加するとコーンのほぼ端が安定状態なので液晶分子はほとんど動くことはない。
【００１５】
したがってFLC分子の単安定方向に偏光子を合わせ、これに垂直な方向に検光子を置いた状態での電圧-透過率特性は図１６に示すような片方の極性では暗状態を示し、逆の極性では印加電圧の大きさに応じて透過光強度が大きくなるHalf-V字型の曲線となる。このようなHalf-V字型の単安定FLCモードはCDR（Continuous Director Rotation）-FLCモードと言われている。
【００１６】
このCDR-FLCモードは広視野角で高速応答を有する液晶表示装置となることが期待されている。また、高速応答という利点を活かしてカラー表示方式の一つである、人間の目が感知できない程度の時間間隔で、R、G、Bを順次点滅させる時間混合法を用いたフィールドシーケンシャル方式での応用も期待されている。
【００１７】
この方式はグレー表示等の階調表示を実現する場合、デジタル階調表示方式に比べて、強誘電性あるいは反強誘電性液晶材料の温度変化による光学特性の変化の影響を受け易い欠点はあるが、構成が簡単となり回路規模が小さくできることや、映像データの加工も簡単で、比較的高精細の表示装置が安価にできるという特徴がある。
【００１８】
さらに、Half-V字形の電気光学応答特性を利用し、映像表示期間と黒表示期間を繰り返し表示することにより、動画表示をする場合に動画ボケといわれる移動するものの輪郭が不明瞭になる不具合に対して有効である。従来の液晶の表示パネルが次のフレームの表示サイクルまで同一の映像をホールドしているのに対して、この方式では、映像の表示の間に黒が表示され前の表示がリセットされるためである。
【００１９】
このため、表示のちらつきを抑えるために、この方式では少なくても２倍程度の周波数で動かす必要がある。通常１フレームを１６．６ｍｓで表示するとすると、この方式では、映像表示に８．３ｍｓのサブフレームと、黒表示に８．３ｍｓのサブフレームで動かすとよい。
【００２０】
つまり、液晶の応答速度は、画素への書き込み時間も考慮すると４ｍｓ以下、より好ましくは１ｍｓ以下が必要となる。これは、現在のネマティック系の液晶材料での実現は困難である。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
高精細化を含めて、動画に対する対応を考えた場合、上記のＨａｌｆ−Ｖ字特性を利用することが望ましい。これを実現するためには配向制御の難しい自発分極を有する液晶材料を、欠陥なく均一に配向させ、かつ単安定化する必要がある。
【００２２】
しかしながら、単安定化をするときに液晶に直流電圧を加えると、配向膜と液晶の界面に電荷が蓄積されて、液晶の配向に悪影響を及ぼす。とくに、FLCなどの自発分極を有する液晶は、電荷の蓄積による配向への影響が大きい。
【００２３】
したがって、図１４に示すような従来の単安定化方法では単安定化後に配向不良、例えば図１３に示す電圧無印加時の二つの状態が出現する配向不良が出現してしまうという問題がある。本発明は上記問題を解決するものであり、配向不良をなくす単安定化方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明は、単安定化処理を行う際、図1に示すようにキラルネマティック相または等方相から第１の電圧を印加し、キラルネマティック相とキラルスメクティック相、例えばキラルスメクティックＣ相との相転移を開始する温度より高い温度で第１の電圧とは逆極性で大きさの等しい第2の電圧を印加することを特徴としている。
【００２５】
つまり、本発明は以下の構成を有する。
【００２６】
キラルスメクティック相を有する液晶を注入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法において、キラルネマティック相-キラルスメクティック相転移を開始する温度より高い温度において第1の電圧を印加し、その後前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極性の第2の電圧を印加し、前記第2の電圧を印加したままキラルスメクティック相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００２７】
キラルスメクティックC相を有する液晶を注入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法において、キラルネマティック相-キラルスメクティックC相転移を開始する温度より高い温度において第1の電圧を印加し、その後前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極性の第2の電圧を印加し、前記第2の電圧を印加したままキラルスメクティックC相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００２８】
相系列が高温側から等方相-キラルネマティック相-キラルスメクティックC相を有する液晶を用い、キラルネマティック相-キラルスメクティックC相転移を開始する温度より高い温度において第1の電圧を印加し、その後前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極性の第2の電圧を印加し、前記第2の電圧を印加したままキラルスメクティックC相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００２９】
キラルスメクティック相を有する液晶を注入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法において、等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で第1の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、キラルネマティック相-キラルスメクティック相転移を開始する温度より高い温度で前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極性の第2の電圧を印加し、キラルスメクティック相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００３０】
キラルスメクティックC相を有する液晶を注入後、前記液晶に電圧を印加し前記液晶の配向を単安定化する工程を有する液晶表示装置の作製方法において、等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で第1の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、キラルネマティック相-キラルスメクティックC相転移を開始する温度より高い温度で前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極性の第2の電圧を印加し、キラルスメクティックC相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００３１】
相系列が高温側から等方相-キラルネマティック相-キラルスメクティックC相を有する液晶を用い、等方相もしくはキラルネマティック相を示す温度で第1の電圧を印加しながら前記液晶を冷却し始め、キラルネマティック相-キラルスメクティックC相転移を開始する温度より高い温度で前記第1の電圧を前記第1の電圧と異なる極性の第2の電圧を印加し、キラルスメクティックC相を示す温度まで冷却することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００３２】
前記各構成において、前記第1の電圧と前記第2の電圧とは直流電圧であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００３３】
前記各構成において、前記第1の電圧と前記第2の電圧の絶対値は、電圧-透過率特性において透過率の最大値の５０％以上となる電圧値であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００３４】
前記各構成において、前記第1の電圧と前記第2の電圧の絶対値は、電圧-透過率特性において透過率の最大値の９０％以上となる電圧値であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００３５】
前記各構成において、少なくとも前記キラルスメクティック相または前記キラルスメクティックC相への相転移が終了した後に、前記第2の電圧の絶対値を小さくすることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００３６】
前記各構成において、少なくとも前記相転移が終了する温度から室温に冷却するまでに前記第2の電圧の絶対値を零にすることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００３７】
前記各構成において、前記液晶表示装置は、マトリクス状に配置された画素電極と、前記画素電極に接続するトランジスタと、前記画素電極と前記液晶を介して配置された共通電極とを有し、前記画素電極と前記共通電極の間にて前記第1の電圧及び前記第２の電圧を付与することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【００３８】
この結果、液晶中の電荷の偏りをなくすことができ、良好な配向を得ることができる。
【００３９】
以上に示す本発明について、以下に示す実施例、実施形態にて詳細に説明する。なお、実施例、実施形態は適宜に組み合わせることが可能である。
【発明の実施形態】
以下に本発明の実施形態の例を示す。
【００４０】
対向基板には遮光膜が形成されており、遮光膜上に透明導電膜が形成されている。透明導電膜は酸化インジウム錫（IＴＯ）膜を用いることができる。
【００４１】
アクティブマトリクス基板と対向基板とに配向膜を形成し、配向処理をする。プレチルトが低い配向膜を用いると、強誘電性液晶の配向欠陥を抑えることができるので、プレチルトの値は２．０°以下、より好ましくは１．０°以下が好ましい。
【００４２】
ここではポリイミドもしくはポリアミック酸系の配向膜材料を印刷法により形成、ベーク後、ラビング処理を採用したが、光配向処理を用いたり、無機膜を斜方蒸着したり、誘電体膜にイオンビームを照射して配向制御をしても良い。
【００４３】
散布スペーサは、ランダムに散布されるため、画素電極上にも配置される。このスペーサの周辺では、液晶の配向が乱れ、配向欠陥ができやすく光漏れの原因となる。したがって、所定の位置、たとえばTFT、ゲート配線またはソース配線の上方に感光性の樹脂をパターニングして設けることが好ましい。  これにより、液晶の欠陥が抑えられるだけなく、黒レベルの表示が改善される。
【００４４】
さらに、良好な白レベルを得るためには、透過型表示装置の場合は、液晶材料の屈折率異方性の値にもよるが、スペーサの高さはセルギャップが１．４〜２．０μmとなるように形成する。ここではセルギャップを１．８μｍとした。散布スペーサやフォトリソ技術によるスペーサは欠陥の原因にもなるので、パネルの表示領域のサイズが１インチ以下程度であれば使用しないでセルギャップを形成しても良い。
【００４５】
次に、シール剤により対向基板とアクティブマトリクス基板を貼り合せる。貼り合わせたときに、対向基板とアクティブマトリクス基板のラビング方向が互いに平行または反平行になるようにする。シール剤が硬化した後に、対向基板とアクティブマトリクス基板とを分断する。
【００４６】
続いて、液晶材料を注入する。本実施形態において使用する液晶材料は、等方相-キラルネマティック相-キラルスメクティックＣ相系列を有する強誘電性液晶材料である。この材料は、粘性率の低い材料が高速応答という点で望ましい。
【００４７】
液晶材料が注入されたことを確認し、ＵＶ硬化型の封止剤で注入口を封止する。なお、この封止は、この後に行う単安定化処理の後に行っても良い。
【００４８】
その後、強誘電性液晶の単安定化処理を図1のように行う。図1において横軸は温度であり、縦軸は印加電圧である。液晶の相系列は高温側から等方相、キラルネマティック相、キラルスメクティックＣ相である。
【００４９】
したがって、冷却していくうちに相転移が起こる。ここで相転移とは、温度などの変化によって物質が異なる相に移る現象をいい、数℃に渡って起こる。この相転移は示差走査熱量計や偏光顕微鏡観察などによって決定できる。示差走査熱量計で測定した場合、相転移時に発生する吸熱量、発熱量の差がピークとして表れる。このピークの温度幅は相転移の温度幅を示している。また、相転移を開始する温度とは、示差走査熱量測定において横軸を温度T、縦軸を吸熱量または発熱量qとしたときに、Δq/ΔT＜０またはΔq/ΔT＞０となる最初の温度である。本実施形態では、単安定化処理を冷却しながら行うため、相転移を開始する温度は相転移温度のうち高温側の温度となる。
【００５０】
単安定化処理を行う上での最低限守るべき条件は、第２の電圧を印加する温度範囲と、第２の電圧の大きさである。
【００５１】
キラルネマティック相からキラルスメクティックC相への相転移する期間を経てキラルスメクティックC相の状態となる温度範囲において第2の電圧を印加する。なお、第２の電圧を印加する期間はできるだけ狭くするのが望ましい。これは液晶に直流電圧を長時間印加することを避けるためである。
【００５２】
また、第２の電圧の大きさは、単安定化を行うのに充分な電圧を印加する必要がある。この電圧が小さいと、層の法線はラビング方向に対し左右対称の二つの状態をとり、FLC分子はラビング方向から左右わずかに傾いたところで安定状態となるため液晶分子が一方向に配向できない。したがって、第2の電圧の大きさは電圧-透過率特性において透過率の最大値の少なくとも５０％以上の透過率を示す電圧値、より好ましくは９０％以上の透過率を示す電圧値とするとよい。実際のパネルでは液晶に印加する電圧の大きさは0〜10V程度であるので、単安定化処理に印加する電圧もその間の電圧値と考えてよい。
【００５３】
単安定化処理は、キラルネマティック相または等方相から第1の電圧を印加しながら冷却を始める。第１の電圧を印加する温度は、等方相またはキラルネマティック相の温度であれば特に制限はない。ただし、第１の電圧を印加する温度範囲も、第２の電圧を印加する温度範囲と同様に、できるだけ狭い方がよい。かつ、液晶にかかる直流成分の偏りを抑えるため、第１の電圧を印加する温度範囲と第2の電圧を印加する温度範囲とは同程度が好ましい。
【００５４】
冷却時の温度勾配が大きいと欠陥の発生原因となるので、温度勾配は-３．０℃/min以下が好ましく、-１．０℃/min前後が特に好ましい。
【００５５】
第１の電圧の大きさは特に制限はないが、第2の電圧と同じ大きさの電圧が好ましい。
【００５６】
続いてキラルネマティック相-キラルスメクティックＣ相転移を開始する温度より高い温度で第１の電圧と異なる極性の第2の電圧を印加する。第２の電圧の印加をはじめる温度は、液晶に直流電圧を長時間印加することを避けるため、できるだけ相転移を開始する温度に近い温度が好ましい。例えば、キラルネマティック相とキラルスメクティックＣ相との相転移を開始する温度より高い温度、より好ましくは０．１℃〜１℃高い温度から、第２の電圧の印加を開始するのが好ましい。そして、相転移後すぐに第2の電圧を除去する。このようにして、第２の電圧を印加する温度範囲をできるだけ狭くする。
【００５７】
このとき、イオン性の不純物がパネルに混在していた場合、第2の電圧を突然除去すると逆起電力の影響によって配向不良を招く恐れがある。したがって、第２の電圧は相転移後、電圧を徐々に下げながら電圧を０Vにするのが好ましい。このようにして、良好な配向性を得る。
【００５８】
本実施形態では、第１の電圧を印加する温度範囲と、第２の電圧を印加する温度範囲をできるだけ狭くして、直流電圧を印加することによる不純物イオンの界面への蓄積等に起因する配向への影響を抑える。また、冷却時に液晶に印加する第１の電圧、第２の電圧の大きさを等しくすることで、液晶にかかる直流成分の偏りを打ち消すことができる。
【００５９】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施例では液晶材料にクラリアントジャパン社製の強誘電性液晶Ｒ２４０２を用いた。この液晶の相転移温度は、等方相/キラルネマティック相=８８．６〜８５．９℃、キラルネマティック相/キラルスメクティックＣ相６５．８℃（カタログ値）である。
【００６０】
アクティブマトリクス基板に液晶材料を、毛細管現象を利用し注入し、ＵＶ硬化型の封止剤で注入口を封止した。
【００６１】
その後、図2に示すように単安定化処理を行った。単安定化処理開始温度は７５．０℃で、この状態で１８０秒維持した後に冷却速度-１．２℃/minで冷却を開始した。冷却開始と同時に強誘電性液晶Ｒ２４０２に第１の電圧である+６Ｖの直流電圧を印加した。なお、ここで使用した温度調節器はMettler社のMettler FP８０を使用した。
【００６２】
その後、キラルネマティック相-キラルスメクティックＣ相転移を開始する温度よりも１．０℃高い６６．８℃で第２の電圧である-６Vの直流電圧を印加し、相転移させた。キラルスメクティックＣ相に転移してから６２．０℃まで一定の大きさの直流電圧を印加しながら冷却した後に直流電圧を徐々に除去し、室温まで冷却することにより良好な配向性を得た。
【００６３】
〔比較例〕
本比較例では、実施例1で用いた液晶パネルを、単一極性の直流電圧を加えながら単安定化処理をしたときの、液晶の配向状態を説明する。
【００６４】
CDR-FLCは一旦、単安定化処理を行った後に昇温し、キラルスメクティックC相より高温側の相、例えば等方相またはキラルネマティック相に転移させた後、電圧無印加で冷却させキラルスメクティックC相まで転移させると図１３に示すようにFLC分子がラビング方向２１６に対して対称に傾いた2つの状態２１７をとってしまい、単安定状態が得られなくなってしまう。しかし、再度単安定化処理を施すことによって再び元の単安定状態を取り戻すことが可能である。
【００６５】
そこで、実施例1で使用した液晶表示装置を用いて、図3に示すような一方の極性の電圧だけを冷却時に加える単安定化処理を行うことにより、本発明による方法との比較を行った。
【００６６】
温度調節器はMettler社のMettler FP80を使用し、一旦キラルネマティック相７５．０℃で１８０秒維持した後に冷却速度-１．２℃/minで冷却を開始した。なお、この時点では電圧は印加していない。
【００６７】
次に、キラルネマティック相-キラルスメクティックＣ相転移を開始する温度よりも１．０℃高い６６．９℃で-６Vの直流電圧を印加し、相転移させた。そして、キラルスメクティックＣ相に転移後６２．０℃で直流電圧を徐々に除去してから室温まで冷却し、単安定化処理を終了した。
【００６８】
この一方の極性の電圧だけを冷却時に加える単安定化処理後の液晶の配向を調べた。2枚の偏光板に液晶パネルを挟んだ構成で、偏光板の光軸のなす角度を調節して、配向不良を目立ちやすくして、実施例1に示す本発明の単安定化処理後の配向との比較を行い、配向不良の画素数が多いことを確認した。
【００６９】
〔実施例２〕
本実施例では本発明の構成について図４〜図６を用い、画素マトリクス回路とその周辺に設けられるドライバー回路の基本形態であるＣＭＯＳ回路を同時に形成したアクティブマトリクス基板の作製方法を述べ、図７を用いてアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。
【００７０】
最初に、基板３０１上に下地膜として窒化酸化シリコン膜３０２ａを５０〜５００ｎｍ、代表的には１００ｎｍの厚さに形成した。窒化酸化シリコン膜３０２ａは、ＳｉＨ4とＮ2ＯとＮＨ3を原料ガスとして作製されるものであり、含有する窒素濃度を２５atomic％以上５０atomic％未満となるようにした。その後、窒素雰囲気中で４５０〜６５０℃の熱処理を施し、窒化酸化シリコン膜３０２ａを緻密化した。
【００７１】
さらに窒化酸化シリコン膜３０２ｂを１００〜５００ｎｍ、代表的には２００ｎｍの厚さに形成し、連続して非晶質半導体膜（図示せず）を２０〜８０ｎｍの厚さに形成した。本実施例では非晶質半導体膜としては非晶質シリコン膜を用いたが、微結晶シリコン膜や非晶質シリコンゲルマニウム膜を用いても良い。
【００７２】
そして特開平７−１３０６５２号公報（米国特許番号５，６４３，８２６号に対応）に記載された結晶化手段により非晶質シリコン膜を結晶化し、結晶質シリコン膜（図示せず）を形成した。同公報記載の技術は、非晶質シリコン膜の結晶化に際して、結晶化を助長する触媒元素（ニッケル、コバルト、ゲルマニウム、錫、鉛、パラジウム、鉄、銅から選ばれた一種または複数種の元素、代表的にはニッケル）を用いる結晶化手段である。具体的には、非晶質シリコン膜表面に触媒元素を保持させた状態で加熱処理を行い、非晶質シリコン膜を結晶質シリコン膜に変化させるものである。
【００７３】
こうして結晶質シリコン膜を形成したら、エキシマレーザー光を照射することにより残存した非晶質成分の結晶化を行い、全体の結晶性を向上させる。なお、エキシマレーザー光はパルス発振型でも連続発振型でも良いが、ビーム形を線状に加工して照射することで大型基板にも対応できる。
【００７４】
次に、結晶質シリコン膜をパターニングして、活性層３０３〜３０６を形成し、さらにそれらを覆ってゲート絶縁膜３０７を形成した。ゲート絶縁膜３０７は、ＳｉＨ4とＮ2Ｏとから作製される窒化酸化シリコン膜であり、ここでは１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍの厚さで形成した。（図４（Ａ））
【００７５】
次に、活性層３０３、３０６の全面と、活性層３０４、３０５の一部（チャネル形成領域を含む）を覆うレジストマスク３０８〜３１１を形成した。そして、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法でｎ型を付与する不純物元素（本実施例ではリン）を添加して後にＬov領域またはLoff領域となるｎ-領域３１２〜３１４を形成した。この工程では、ゲート絶縁膜３０７を通してその下の活性層にリンを添加するために、加速電圧は６５ｋｅＶに設定した。活性層に添加されるリンの濃度は、２×１０16〜５×１０19atoms/cm3の範囲にするのが好ましく、ここでは１×１０18atoms/cm3とした。(図４（Ｂ）)
【００７６】
次に、第１の導電膜３１５を、スパッタ法により窒化タンタル（ＴａＮ）で形成した。続いて、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする第２の導電膜３１６を、１００〜３００ｎｍの厚さに形成した。（図４（Ｃ））
【００７７】
そして、第２の導電膜をエッチングして配線３１７を形成した。本実施例の場合、第２の導電膜がＡｌであるので、リン酸溶液により下地であるＴａＮ膜との選択比が良好であった。さらに、第１の導電層３１５と配線３１７の上に第３の導電膜３１８をタンタル（Ｔａ）で１００〜４００ｎｍ（本実施例では２００ｎｍ）の厚さに形成した。なお、このタンタル膜の上にさらに窒化タンタル膜を形成しても構わない。（図４（Ｄ））
【００７８】
次に、レジストマスク３１９〜３２４を形成し、第１の導電膜と第３の導電膜の一部をエッチング除去して、低抵抗な接続配線３２５、ｐチャネル型ＴＦＴのゲート配線３２６、画素マトリクス回路のゲート配線３２７を形成した。なお、導電膜３２８〜３３０はｎチャネル型ＴＦＴとなる領域上に残しておく。また、この接続配線３２５は、配線抵抗を極力小さくした部分（例えば、外部信号の入出力端子からドライバー回路の入出力端子までの配線部分）に形成する。但し、構造上、配線幅がある程度太くなってしまうので、微細な配線を必要とする部分には不向きである。
【００７９】
上記第１の導電膜（ＴａＮ膜）と第２の導電膜（Ｔａ膜）のエッチングはＣＦ4とＯ2の混合ガスにより行うことができた。そして、レジストマスク３１９〜３２４をそのまま残して、ｐチャネル型ＴＦＴが形成される活性層３０３の一部に、ｐ型を付与する不純物元素を添加する工程を行った。ここではボロンをその不純物元素として、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いてイオンドープ法（勿論、イオンインプランテーション法でも良い）で添加した。ボロンの添加濃度は５×１０20〜３×１０21atoms/cm3（本実施例では２×１０21atoms/cm3）とした。そして、ボロンが高濃度に添加されたｐ++領域３３１、３３２を形成した。（図５（Ａ））
【００８０】
なお、この工程において、レジストマスク３１９〜３２４をマスクとしてゲート絶縁膜３０７をエッチングし、活性層３０３の一部を露出させた後、ボロンを添加する工程を行っても良い。その場合、加速電圧が低くて済むため、活性層に与えるダメージも少ないし、スループットも向上する。
【００８１】
次に、レジストマスク３１９〜３２４を除去した後、新たにレジストマスク３３３〜３３８を形成した。これはｎチャネル型ＴＦＴのゲート配線を形成するためのものであり、ドライエッチング法によりｎチャネル型ＴＦＴのゲート配線３３９〜３４１が形成された。このときゲート配線３３９、３４０はｎ-領域３１２〜３１４の一部と重なるように形成した。（図５（Ｂ））
【００８２】
次に、レジストマスク３３３〜３３８を除去した後、新たにレジストマスク３４２〜３４６を形成した。レジストマスク３４４、３４６はｎチャネル型ＴＦＴのゲート配線３４０、３４１とｎ-領域の一部を覆う形で形成した。
【００８３】
そして、ｎ型を付与する不純物元素（本実施例ではリン）を１×１０20〜１×１０21atoms/cm3（本実施例では５×１０20atoms/cm3）の濃度で添加して活性層３０４〜３０６にｎ+領域３４７〜３５３を形成した。（図５（Ｃ））
【００８４】
なお、この工程において、レジストマスク３４２〜３４６を用いてゲート絶縁膜３０７をエッチング除去し、活性層３０４〜３０６の一部を露出させた後、リンを添加する工程を行っても良い。その場合、加速電圧が低くて済むため、活性層に与えるダメージも少ないし、スループットも向上する。
【００８５】
次に、レジストマスク３４２〜３４６を除去し、画素マトリクス回路のｎチャネル型ＴＦＴとなる活性層３０６にｎ型を付与する不純物元素（本実施例ではリン）を添加する工程を行った。こうして前記ｎ-領域の１／２〜１／１０の濃度（具体的には１×１０16〜５×１０18atoms/cm3）でリンが添加されたｎ--領域３５４〜３５７を形成した。
【００８６】
また、この工程ではゲート配線で隠された不純物領域３５８〜３６０を除いて全ての不純物領域にｎ--の濃度でリンが添加された。実際、その濃度は非常に低濃度であるため無視して差し支えない。但し、厳密には３５９、３６０で示される領域がｎ-領域であるのに対し、３６１、３６２で示される領域は（ｎ-＋ｎ--）領域となり、前記ｎ-領域３５９、３６０よりも若干高い濃度でリンを含む。(図６（Ａ）)
【００８７】
次に、１００〜４００ｎｍ厚の保護絶縁膜３６３をプラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3を原料とした窒化酸化シリコン膜で形成した。この窒化酸化シリコン膜中の含有水素濃度は１〜３０atomic％となるように形成することが望ましかった。保護絶縁膜３４４としては、他にも酸化シリコン膜、窒化シリコン膜またはそれらを組み合わせた積層膜を用いることができる。
【００８８】
その後、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素を活性化するために熱処理工程を行った。この工程はファーネスアニール法、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）で行うことができる。ここではファーネスアニール法で活性化工程を行った。加熱処理は、窒素雰囲気中において３００〜６５０℃、好ましくは４００〜５５０℃、ここでは４５０℃、２時間の熱処理を行った。
【００８９】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、活性層を水素化する工程を行った。この工程は熱的に励起された水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。（図６（Ｂ））
【００９０】
活性化工程を終えたら、保護絶縁膜３６３の上に０．５〜１．５μm厚の層間絶縁膜３６４を形成した。前記保護絶縁膜３６３と層間絶縁膜３６４とでなる積層膜を第１の層間絶縁膜とした。
【００９１】
その後、それぞれのＴＦＴのソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールが形成され、ソース配線３６５〜３６８と、ドレイン配線３６９〜３７２を形成した。なお、図示されていないがＣＭＯＳ回路を形成するためにドレイン配線３６９と３７０は同一配線として接続されている。また、入出力端子間、回路間を結ぶ接続配線３７３、３７４も同時に形成した。なお、図示していないが本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を１００ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜３００ｎｍ、Ｔｉ膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続して形成した３層構造の積層膜とした。
【００９２】
次に、パッシベーション膜３７５として、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜で５０〜５００ｎｍ（代表的には２００〜３００ｎｍ）の厚さで形成した。パッシベーション膜３７５はプラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3から形成される窒化酸化シリコン膜、またはＳｉＨ4、Ｎ2、ＮＨ3から作製される窒化シリコン膜で形成すれば良い。
【００９３】
まず、膜の形成に先立ってＮ2Ｏ、Ｎ2、ＮＨ3等を導入してプラズマ水素化処理により水素化の工程を行った。プラズマ処理により励起された水素は第１の層間絶縁膜中に供給され、基板を２００〜４００℃に加熱しておけば、その水素を下層側にも拡散させて活性層を水素化することができた。このパッシベーション膜の作製条件は特に限定されるものではないが、緻密な膜とすることが望ましい。
【００９４】
また、パッシベーション膜を形成した後に、さらに水素化工程を行っても良い。例えば、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効果が得られた。なお、ここで後に画素電極とドレイン配線を接続するためのコンタクトホールを形成する位置において、パッシベーション膜３７５に開口部を形成しておいても良い。
【００９５】
その後、有機樹脂からなる第２の層間絶縁膜３７６を約１μmの厚さに形成した。有機樹脂としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。有機樹脂膜を用いることの利点は、成膜方法が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を低減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。なお上述した以外の有機樹脂膜や有機系SiO化合物などを用いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用い、３００℃で焼成して形成した。
【００９６】
次に、画素マトリクス回路となる領域において、第２の層間絶縁膜３７６上に遮蔽膜３７７を形成した。遮蔽膜３７７はアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）から選ばれた元素またはいずれかを主成分とする膜で１００〜３００ｎｍの厚さに形成した。なお、第２の層間絶縁膜３７６上に酸化シリコン膜等の絶縁膜を５〜５０ｎｍ形成しておくと、この上に形成する遮蔽膜の密着性を高めることができた。また、有機樹脂で形成した第２の層間絶縁膜３７６の表面にＣＦ4ガスを用いたプラズマ処理を施すと、表面改質により膜上に形成する遮蔽膜の密着性を向上させることができた。
【００９７】
また、遮蔽膜だけでなく、他の接続配線を形成することも可能である。例えば、ドライバー回路内で回路間をつなぐ接続配線を形成できる。但し、その場合は遮蔽膜または接続配線を形成する材料を成膜する前に、予め第２の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成しておく必要がある。
【００９８】
次に、遮蔽膜３７７の表面に陽極酸化法により１０〜１００ｎｍ（好ましくは１５〜７５ｎｍ）の厚さの陽極酸化膜３７８を形成した。本実施例では遮蔽膜３７７としてアルミニウム膜またはアルミニウムを主成分とする膜を用いたため、陽極酸化膜３７８として酸化アルミニウム膜（アルミナ膜）が形成された。
【００９９】
陽極酸化処理に際して、まず十分にアルカリイオン濃度の小さい酒石酸エチレングリコール溶液を作製した。これは１５％の酒石酸アンモニウム水溶液とエチレングリコールとを２：８で混合した溶液であり、これにアンモニア水を加え、ｐＨが７±０．５となるように調節した。そして、この溶液中に陰極となる白金電極を設け、遮蔽膜３７７が形成されている基板を溶液に浸し、遮蔽膜３７７を陽極として、一定（数ｍＡ〜数百ｍＡ）の直流電流を流した。電流密度は、１．０ｍＡ／ｃｍ2〜２０．０ｍＡ／ｃｍ2の範囲に制御しながら、陽極酸化を行うことが好ましい。
【０１００】
本実施例では、１枚の基板に１００ｍＡの電流を流し、単位時間あたりの電圧値を８７〜４３０Ｖ／ｍｉｎとした。溶液中の陰極と陽極との間の電圧は酸化膜の成長に従い時間と共に変化するが、電流が一定となるように電圧を調整し、３５Ｖとなったところで終了した。本実施例の陽極酸化工程時間は７秒であった。
【０１０１】
このようにして遮蔽膜３７７の端部側面には厚さ２０〜３０ｎｍの陽極酸化膜３７８を形成することができた。なお、ここで示した陽極酸化法に係わる数値は一例にすぎず、作製する素子の大きさ等によって当然最適値は変化しうるものである。
【０１０２】
また、ここでは遮蔽膜表面のみに絶縁膜を設ける構成としたが、絶縁膜をプラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法またはスパッタ法などの気相法によって形成しても良い。その場合も膜厚は３０〜１５０ｎｍ（好ましくは５０〜７５ｎｍ）とすることが好ましい。また、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、ＤＬＣ（Diamond  like  carbon）膜または有機樹脂膜を用いても良い。さらに、これらを組み合わせた積層膜を用いても良い。
【０１０３】
次に、第２の層間絶縁膜３７６、パッシベーション膜３７５にドレイン配線３７２に達するコンタクトホールを形成し、画素電極３７９を形成した。なお、画素電極３８０、３８１はそれぞれ隣接する別の画素の画素電極である。画素電極３７９〜３８１は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用い、反射型の液晶表示装置とする場合には反射性を有する金属膜（例えば、アルミニウム、銀、Ａｌ−Ａｇ合金等）を用いれば良い。ここでは透過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１００ｎｍの厚さにスパッタ法で形成した。
【０１０４】
また、この時、画素電極３７９と遮蔽膜３７７とが陽極酸化膜３７８を介して重なった領域３８２が保持容量を形成した。
【０１０５】
こうして同一基板上に、ドライバー回路となるＣＭＯＳ回路と画素マトリクス回路とを有したアクティブマトリクス基板が完成した。なお、ドライバー回路にはｐチャネル型ＴＦＴ５０１、ｎチャネル型ＴＦＴ５０２、５０３が形成され、画素マトリクス回路にはｎチャネル型ＴＦＴでなる画素ＴＦＴ５０４が形成された。（図６（Ｃ））
【０１０６】
ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ５０１には、チャネル形成領域４０１、ソース領域４０２、ドレイン領域４０３がそれぞれｐ+領域で形成された。
【０１０７】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０２には、チャネル形成領域４０４、ソース領域４０５、ドレイン領域４０６、そしてチャネル形成領域の片側にＬov領域４０７が形成された。この時、ソース領域４０５は、（ｎ--＋ｎ+）領域、ドレイン領域４０６は（ｎ--＋ｎ-＋ｎ+）領域でそれぞれ形成され、Ｌov領域４０７はｎ-領域で形成された。また、Ｌov領域４０７はゲート配線と全部重なって形成された。
【０１０８】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３には、チャネル形成領域４０８、ソース領域４０９、ドレイン領域４１０、そしてチャネル形成領域の両側にＬov領域４１１a、４１２aおよびＬoff領域４１１b、４１２bが形成された。この時、ソース領域４０９、ドレイン領域４１０は（ｎ--＋ｎ-＋ｎ+）領域、Ｌov領域４１１a、４１２aはｎ-領域、Ｌoff領域４１１b、４１２bは（ｎ--＋ｎ-）領域でそれぞれ形成された。なお、この構造ではＬＤＤ領域の一部がゲート配線と重なるように配置されたために、Ｌov領域とＬoff領域が実現されている。
【０１０９】
また、画素ＴＦＴ５０４には、チャネル形成領域４１３、４１４、ソース領域４１５、ドレイン領域４１６、Ｌoff領域４１７〜４２０、Ｌoff領域４１８、４１９に接したｎ+領域４２１が形成された。この時、ソース領域４１５、ドレイン領域４１６はそれぞれ（ｎ--＋ｎ+）領域で形成され、Ｌoff領域４１７〜４２０はｎ--領域で形成された。
【０１１０】
本実施例では、画素マトリクス回路およびドライバー回路が要求する回路仕様に応じて各回路を形成するＴＦＴの構造を最適化し、半導体装置の動作性能および信頼性を向上させることができた。具体的には、ｎチャネル型ＴＦＴは回路仕様に応じてＬＤＤ領域の配置を異ならせ、Ｌov領域またはＬoff領域を使い分けることによって、同一基板上に高速動作またはホットキャリア対策を重視したＴＦＴ構造と低オフ電流動作を重視したＴＦＴ構造とを実現した。
【０１１１】
例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置の場合、ｎチャネル型ＴＦＴ５０２は高速動作を重視するシフトレジスタ回路、分周波回路、信号分割回路、レベルシフタ回路、バッファ回路などのロジック回路に適している。即ち、チャネル形成領域の片側（ドレイン領域側）のみにＬov領域を配置することで、できるだけ抵抗成分を低減させつつホットキャリア対策を重視した構造となっている。これは上記回路群の場合、ソース領域とドレイン領域の機能が変わらず、キャリア（電子）の移動する方向が一定だからである。但し、必要に応じてチャネル形成領域の両側にＬov領域を配置することもできる。
【０１１２】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３はホットキャリア対策と低オフ電流動作の双方を重視するサンプリング回路（サンプルホールド回路）に適している。即ち、Ｌov領域を配置することでホットキャリア対策とし、さらにＬoff領域を配置することで低オフ電流動作を実現した。また、サンプリング回路はソース領域とドレイン領域の機能が反転してキャリアの移動方向が１８０°変わるため、ゲート配線を中心に線対称となるような構造としなければならない。なお、場合によってはＬov領域のみとすることもありうる。
【０１１３】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０４は低オフ電流動作を重視した画素マトリクス回路、サンプリング回路（サンプルホールド回路）に適している。即ち、オフ電流値を増加させる要因となりうるＬov領域を配置せず、Ｌoff領域のみを配置することで低オフ電流動作を実現している。また、ドライバー回路のＬＤＤ領域よりも低い濃度のＬＤＤ領域をＬoff領域として用いることで、多少オン電流値が低下しても徹底的にオフ電流値を低減する対策を打っている。さらに、ｎ+領域３２１はオフ電流値を低減する上で非常に有効であることが確認されている。
【０１１４】
また、チャネル長３〜７μｍに対してｎチャネル型ＴＦＴ５０２のＬov領域４０７の長さ（幅）は０．５〜３．０μｍ、代表的には１．０〜１．５μｍとすれば良い。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３のＬov領域４１１a、４１２aの長さ（幅）は０．５〜３．０μｍ、代表的には１．０〜１．５μｍ、Ｌoff領域４１１b、４１２bの長さ（幅）は１．０〜３．５μｍ、代表的には１．５〜２．０μｍとすれば良い。また、画素ＴＦＴ５０４に設けられるＬoff領域４１７〜４２０の長さ（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表的には２．０〜２．５μｍとすれば良い。
【０１１５】
さらに、ｐチャネル型ＴＦＴ５０１は自己整合（セルフアライン）的に形成され、ｎチャネル型ＴＦＴ５０２〜５０４は非自己整合（ノンセルフアライン）的に形成されている点も特徴の一つである。
【０１１６】
続いてアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。
【０１１７】
図７に示すように、図６（Ｃ）の状態の基板に対し、配向膜６０１を形成する。通常液晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂が多く用いられている。対向側の基板６０２には、透明導電膜からなる対向電極６０３と、配向膜６０４とを形成した。配向膜を形成した後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向するようにした。そして、画素マトリクス回路と、ＣＭＯＳ回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とを、公知のセル組み工程によってシール材やスペーサ（共に図示せず）などを介して貼りあわせる。その後、両基板の間に液晶材料６０５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止した。液晶材料には公知のスメクティック相を有する液晶材料を用いれば良い。本実施例では液晶材料にクラリアントジャパン社製の強誘電性液晶Ｒ２４０２を用いた。
【０１１８】
続いて、図2に示すように単安定化処理を行った。単安定化処理開始温度は７５．０℃で、この状態で１８０秒維持した後に冷却速度-１．２℃/minで冷却を開始した。冷却開始と同時に強誘電性液晶Ｒ２４０２に第１の電圧である+６Ｖの直流電圧を印加した。なお、液晶への電圧印加は駆動回路を用いて、画素すべてに同時に直流電圧を印加できるようにした。
【０１１９】
その後、キラルネマティック相-キラルスメクティックＣ相転移を開始する温度よりも１．０℃高い６６．８℃で第２の電圧である-６Vの直流電圧を印加し、相転移させた。キラルスメクティックＣ相に転移してから６２．０℃まで一定の大きさの直流電圧を印加しながら冷却した後に直流電圧を徐々に除去し、室温まで冷却することにより良好な配向性を得た。このようにして図７に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成した。
【０１２０】
本実施例では保持容量の誘電体として比誘電率が７〜９と高いアルミナ膜を用いたことで、保持容量を大きくすることが可能である。したがって、液晶材料に自発分極を有するスメクティック液晶を用いても自発分極の反転に伴う電圧の降下量を小さくすることができる。
【０１２１】
〔実施例３〕
実施例２で作製した液晶表示装置の斜視図を図８に示す。尚、図８は、図４〜図６の断面構造図と対応付けるため、共通の符号を用いている。
【０１２２】
アクティブマトリクス基板は、ガラス基板３０１上に形成された、画素マトリクス回路１４０１と、走査（ゲート）線駆動回路１４０２と、信号(ソース)線駆動回路１４０３で構成される。画素マトリクス回路の画素ＴＦＴ５０４はｎチャネル型ＴＦＴであり、周辺に設けられるドライバー回路はＣＭＯＳ回路を基本として構成されている。走査（ゲート）線駆動回路１４０２と、信号（ソース）線駆動回路１４０３はそれぞれゲート配線３４１とソース配線３６８で画素マトリクス回路１４０１に接続されている。また、ＦＰＣ１４０４が接続された外部入出力端子１４０５からドライバー回路の入出力端子までの接続配線１４０７、１４０８が設けられている。
【０１２３】
〔実施例４〕
上記実施例１乃至３のいずれか一を実施して形成された液晶表示装置は様々な電気光学装置に用いることができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を適用できる。
【０１２４】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図９、図１０及び図１１に示す。
【０１２５】
図９（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。本発明を表示部２００３に適用することができる。
【０１２６】
図９（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明を表示部２１０２に適用することができる。
【０１２７】
図９（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。本発明は表示部２２０５に適用できる。
【０１２８】
図９（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。本発明は表示部２３０２に適用することができる。
【０１２９】
図9（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部２４０２に適用することができる。
【０１３０】
図9（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部２５０２に適用することができる。
【０１３１】
図１０（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含む。本発明は投射装置２６０１の一部を構成する液晶表示装置２８０８に適用することができる。
【０１３２】
図１０（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２７０２の一部を構成する液晶表示装置２８０８に適用することができる。
【０１３３】
なお、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１０（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１３４】
また、図１０（Ｄ）は、図１０（Ｃ）中における光源光学系２８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図１０（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１３５】
ただし、図１０に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置での適用例は図示していない。
【０１３６】
図１１（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６等を含む。本発明を表示部２９０４に適用することができる。
【０１３７】
図１１（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。本発明は表示部３００２、３００３に適用することができる。
【０１３８】
図１１（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。本発明は表示部３１０３に適用することができる。
【０１３９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜３のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１４０】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。そして本発明を用いることにより、動画ボケ、表示ちらつきを抑えた良好な表示状態が得ることができる。
【０１４１】
〔実施例５〕
本実施例においては、実施例１〜実施例３により単安定化した液晶表示パネルにおいて、第１の電圧に対する液晶の配向の様子を示す。
図１７は、第１の電圧を変化させたときの液晶パネルを光学顕微鏡で観察したときの表面写真（画素数４２×３１、なお、全体の画素数は３２０×２４０である。）を示す。これらの液晶パネルは、単安定化処理開始温度を７５．０℃とし、この状態で１８０秒維持した後に冷却速度-１．２℃/minで冷却を開始し、冷却開始と同時に強誘電性液晶Ｒ２４０２に第１の電圧を印加した。なお、図１７（A）、図１７（B）及び図１７（C）の液晶パネルは、それぞれ第１の印加電圧を＋１V、＋２V及び＋５Vとした。その後、キラルネマティック相―キラルスメクティックＣ相転移を開始する温度よりも０．７℃高い６６．５℃で第２の電圧であるー６Ｖの直流電圧を印加し、相転移させた。その後、キラルスメクティックＣ相に転移してから６１．０℃まで一定の大きさの直流電圧を印加しながら冷却した後に直流電圧を徐々に除去して作製したものである。
【０１４２】
図１７において、白色の縞の部分が、配向不良の部分である。第１の電圧の絶対値が第２の電圧の絶対値に近づくほど、配向不良を示す白色縞が減少していることがわかる。
【０１４３】
次に、図１８について説明する。図１８は、図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）に示した液晶パネルの配向不良の画素数を示す。図１７より、第１の電圧の絶対値が第２の電圧の絶対値に近づくほど、すなわち、第１の電圧と第２の電圧のそれぞれの絶対値の差が０に近いほど、液晶の配向不良が減少していることがわかる。このことから、本発明の単安定化を行うことにより、従来の単安定化において不純物イオン等の存在により界面に蓄積された電荷由来の、液晶の配向不良を減少することができる。好ましくは、第１の電圧の絶対値と第２の電圧の絶対値とを等しくすることにより、更に配向不良を減少させることができる。以上のことにより、実施例１〜実施例３により作製した液晶表示装置を、実施例４の電子機器に応用することにより、動画ボケや表示ちらつきを抑えた良好な表示状態を有する電子機器を得ることができる。
【発明の効果】
本発明は、単安定化時の冷却の際に少なくともキラルスメクティックＣ相の相転移が始まる直前までに印加する直流電圧を、キラルスメクティックＣ相への相転移が始まる直前から印加する直流電圧の極性と異なるものにすることによって、良好な配向性を実現した液晶表示装置を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】単安定化処理の方法を示す図。
【図２】単安定化処理の方法を示す図。
【図３】単安定化処理の方法を示す図。
【図４】AM-LCDの作製工程を示す図。
【図５】AM-LCDの作製工程を示す図。
【図６】AM-LCDの作製工程を示す図。
【図７】アクティブマトリックス型液晶表示装置の断面構造図。
【図８】AM-LCDの外観を示す図。
【図９】電子機器の一例を示す図。
【図１０】電子機器の一例を示す図。
【図１１】電子機器の一例を示す図。
【図１２】強誘電性液晶の説明と双安定性を示す図。
【図１３】CDR-FLCの相系列と液晶分子の配向を示す図。
【図１４】単安定化処理の方法を示す図（従来例）。
【図１５】単安定ポテンシャルを示す図。
【図１６】HALF-V字型の電圧-透過率特性を示す図。
【図１７】本発明により作製した液晶パネルの表示写真を示す図。
【図１８】本発明により作製した液晶パネルの配向不良の数を示す図。
【図１】
0004040377.tif 000002
【図２】
0004040377.tif 000003
【図３】
0004040377.tif 000004
【図４】
0004040377.tif 000005
【図５】
0004040377.tif 000006
【図６】
0004040377.tif 000007
【図７】
0004040377.tif 000008
【図８】
0004040377.tif 000009
【図９】
0004040377.tif 000010
【図１０】
0004040377.tif 000011
【図１１】
0004040377.tif 000012
【図１２】
0004040377.tif 000013
【図１３】
0004040377.tif 000014
【図１４】
0004040377.tif 000015
【図１５】
0004040377.tif 000016
【図１６】
0004040377.tif 000017
【図１７】
0004040377.tif 000018
【図１８】
0004040377.tif 000019