(57)【要約】【課題】ＰＳＡ化工程における交流駆動に起因した表示品位や信頼性の低下の発生を抑制し得る、液晶表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明による液晶表示装置の製造方法は、液晶層３０中に重合性組成物を含む液晶表示パネル１００ａを用意する工程と、液晶表示パネル１００ａの液晶層３０に所定の電圧が印加された状態で液晶層３０中の重合性組成物を重合することによって、ポリマー構造物３２を形成する工程と、を包含する。ポリマー構造物３２を形成する工程は、薄膜トランジスタ１３のゲート電極にオン電圧とオフ電圧との間の電圧が印加された状態で行われる。【選択図】図７
2009192600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、を含む液晶表示パネルを備え、
マトリクス状に配列された複数の画素を有し、
前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに配置された画素電極と、前記画素電極に電気的に接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのゲート電極にオン電圧またはオフ電圧を印加する走査配線と、を有し、
前記第２基板は、前記画素電極に対向する対向電極を有し、
前記液晶表示パネルは、前記液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を規定するためのポリマー構造物を有する、液晶表示装置の製造方法であって、
前記液晶層中に重合性組成物を含む前記液晶表示パネルを用意する工程と、
前記液晶表示パネルの前記液晶層に所定の電圧が印加された状態で前記液晶層中の重合性組成物を重合することによって、前記ポリマー構造物を形成する工程と、
を包含し、
前記ポリマー構造物を形成する工程は、前記薄膜トランジスタのゲート電極に前記オン電圧と前記オフ電圧との間の電圧が印加された状態で行われる、液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記薄膜トランジスタのゲート電極には、前記薄膜トランジスタのしきい値電圧近傍の電圧が印加される請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記薄膜トランジスタのゲート電極には、０Ｖ以上５Ｖ以下の電圧が印加される請求項１または２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記対向電極に振動する電位が与えられる、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記対向電極に与えられる電位は正負に振動する、請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１基板は、前記薄膜トランジスタのソース電極に表示信号電圧を印加する信号配線をさらに有し、
前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記信号配線には、一定の電位が与えられる請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記信号配線に実質的に０Ｖの電位が与えられる、請求項６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１基板は、補助容量配線をさらに有し、
前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記補助容量配線には、一定の電位が与えられる請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記補助容量配線に実質的に０Ｖの電位が与えられる、請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記重合性組成物は、光重合性を有し、
前記ポリマー構造物を形成する工程は、前記液晶層に光を照射することによって実行される、請求項１から９のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置の製造方法に関し、特に、ＰＳＡ方式の液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータのディスプレイや携帯情報端末機器の表示部に用いられる表示装置として、薄型軽量の液晶表示装置が利用されている。しかしながら、従来のツイストネマチック型（ＴＮ型）やスーパーツイストネマチック型（ＳＴＮ型）の液晶表示装置は、視野角が狭いという欠点を有しており、それを解決するために様々な技術開発が行われている。
【０００３】
視野角特性が改善された液晶表示装置として、垂直配向型の液晶層を備えた配向分割型液晶表示装置が知られている。このような液晶表示装置は、ＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶表示装置と呼ばれる。ＶＡモードの１つとして、特許文献１には、ＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モードが開示されている。ＭＶＡモードでは、液晶層を介して対向する一対の基板のそれぞれに、液晶分子の配向を規制する配向規制構造が設けられる。配向規制構造は、具体的には、凸部や、電極に形成されたスリットである。凸部やスリットのような配向規制構造が設けられていることにより、液晶層に電圧が印加されたときに、液晶分子の傾斜する方位が互いに異なる複数の領域が形成されるので、視野角特性が向上する。
【０００４】
また、特許文献２には、他のＶＡモードとして、ＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）モードが提案されている。ＣＰＡモードでは、液晶層を介して対向する一対の電極の一方に開口部や切欠き部を形成し、開口部や切欠き部上に生成される斜め電界を用いて液晶分子を放射状に傾斜配向させることによって、広視野角を実現する。
【０００５】
さらに、特許文献３には、ＣＰＡモードにおける液晶分子の放射状傾斜配向を安定化させる技術が開示されている。この技術によれば、一方の基板に設けた配向規制構造（斜め電界を生成する電極の開口部や切欠き部）によって形成される放射状傾斜配向が、他方の基板に設けた配向規制構造（例えば凸部）によって安定化される。
【０００６】
しかしながら、ＶＡモードの液晶表示装置では、液晶層に電圧が印加された際、まず、配向規制力の影響を直接受ける液晶分子、すなわち、配向規制構造近傍に位置する液晶分子が傾斜し、その後、他の液晶分子が配向規制構造近傍の液晶分子の配向と整合するように傾斜する。つまり、液晶層内の液晶分子は、配向規制構造近傍から順に傾斜していく。そのため、印加電圧が小さい中間調表示時には、電界による配向規制力自体が小さいこともあり、画素領域全体の傾斜配向が完了するまでの時間が長く、応答速度が遅い。
【０００７】
ＶＡモードにおける応答特性を向上させる目的で、液晶分子のプレチルト角およびプレチルト方向を規定するポリマー構造物を形成する方式が特許文献４や特許文献５などに提案されている。この方式はＰＳＡ（Polymer-Sustained Alignment）方式と呼ばれる。ポリマー構造物は、予め液晶層に混入しておいた重合性組成物を重合（例えば紫外線の照射による光重合）することによって形成される。このようなポリマー構造物をＶＡモードの液晶表示装置に設けることにより、画素領域内の液晶分子を面状に配向規制することができるので、応答特性を飛躍的に向上させることができる。
【０００８】
ポリマー構造物を形成する工程（以下では「ＰＳＡ化工程」と呼ぶ。）は、液晶層に所定の電圧が印加された状態で行われる。つまり、ＰＳＡ化工程は、液晶分子が垂直配向した状態ではなく、傾斜配向した状態で行われる。ＰＳＡ化工程では、液晶分子が十分に安定な傾斜配向状態にあることが特に重要である。不安定な配向状態でポリマー構造物が形成されると、配向の乱れが生じ、表示のざらつきなどの表示不良が発生してしまうからである。
【０００９】
ＰＳＡ化工程では、垂直配向膜近傍の液晶分子（つまり垂直配向膜表面のアンカリング効果を直接受ける液晶分子）を十分に傾斜させる必要があるので、液晶層への印加電圧は、表示の際の液晶層への印加電圧よりも高い。一般的なＶＡモードの液晶表示装置では、液晶層には４Ｖ程度の電圧を印加することにより白表示（ノーマリブラックモードにおける白表示）を行うが、ＰＳＡ化工程では、液晶層には１０Ｖを超える電圧を印加することもある。また、ＰＳＡ化工程における液晶層への電圧印加は、液晶層にＤＣ電圧が印加されないように、電圧の極性が周期的に反転するように行われる（つまり交流駆動）。
【００１０】
従来、ＰＳＡ化工程における交流駆動は、各画素に設けられている薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がオフ状態のまま、対向電極（画素電極に対向する電極）と、補助容量対向電極（補助容量配線に電気的に接続された電極）との間に交流電圧を印加することによって行われていた。この駆動方式を図８を参照しながらより具体的に説明する。
【００１１】
図８に示すように、液晶表示装置の各画素には、液晶容量ＣLCおよび補助容量ＣSが設けられている。液晶容量ＣLCは、画素電極１２と、画素電極１２に対向する対向電極（共通電極）２２と、これらの間に位置する液晶層３０とから形成される。補助容量ＣSは、画素電極１２に電気的に接続された補助容量電極１７と、補助容量電極１７に対向する補助容量対向電極１９と、これらの間に位置する絶縁層（誘電体層）１８とから形成される。補助容量ＣSは、液晶容量ＣLCに電気的に並列に接続されている。画素電極１２および補助容量電極１７は、ＴＦＴ１３のドレイン電極に電気的に接続されている。ＴＦＴ１３のゲート電極およびソース電極は、それぞれ走査配線（ゲートバスライン）１４および信号配線（データバスライン）１５に電気的に接続されている。走査配線１４にはゲートドライバＧＤから走査信号電圧（すなわちオン電圧またはオフ電圧）が供給され、信号配線１５にはソースドライバＳＤから表示信号電圧が供給される。
【００１２】
この駆動方式では、走査配線１４や信号配線１５の電位は不定状態にあり、ＴＦＴ１３はオフ状態である。従って、画素電極１２の電位も不定状態にある。この状態で、対向電極２２の電位を一定に保ったまま、補助容量対向電極１９の電位を、対向電極２２の電位よりも高い電位と低い電位とに振ることにより、交流駆動を行うことができる。例えば液晶容量ＣLCと補助容量ＣSとが同じ容量値である場合、図示しているように、対向電極２２の電位を０Ｖに保ったまま、補助容量対向電極１９の電位を＋２４Ｖと−２４Ｖとに振動させると、画素電極１２の電位は＋１２Ｖと−１２Ｖとに振動する。そのため、液晶層３０に印加される電圧の極性が周期的に反転し、交流駆動が行われる。
【００１３】
また、ＰＳＡ化工程における交流駆動の他の方式として、ＴＦＴ１３をオン状態にした上で、画素電極１２と対向電極２２との間に交流電圧を印加する方式も考えられる。この駆動方式を図９（ａ）および（ｂ）を参照しながらより具体的に説明する。
【００１４】
この駆動方式では、ＴＦＴ１３のゲート電極には走査配線１４からオン電圧（例えば図示しているように１０Ｖ）が印加されており、ＴＦＴ１３はオン状態である。この状態で、図９（ａ）に示すように、対向電極２２の電位を一定に保ったまま、信号配線１５の電位を、対向電極２２の電位よりも高い電位と低い電位に振動させると、オン状態のＴＦＴ１３を介して信号配線１５と導通している画素電極１２の電位も、対向電極２２の電位よりも高い電位と低い電位に振動する。例えば図示しているように、対向電極２２の電位を０Ｖに保ったまま、信号配線１５の電位を＋１２Ｖと−１２Ｖに振動させると、画素電極１２の電位も＋１２Ｖと−１２Ｖとに振動する。そのため、液晶層３０に印加される電圧の極性が周期的に反転するので、交流駆動を行うことができる。あるいは、図９（ｂ）に示すように、信号配線１５の電位を一定に保つことによって画素電極１２の電位を一定に保ったまま、対向電極２２の電位を、画素電極１２の電位よりも高い電位と低い電位に振動させる（例えば図示しているように、信号配線１５および画素電極１２の電位を０Ｖに保ったまま、対向電極２２の電位を＋１２Ｖと−１２Ｖとに振動させる）ことによっても、交流駆動を行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−２４２２２５号公報
【特許文献２】特開２００３−４３５２５号公報
【特許文献３】特開２００２−２０２５１１号公報
【特許文献４】特開２００３−２７９９９３号公報
【特許文献５】特開２００３−３０７７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、図８に示した駆動方法では、ＴＦＴがオフ状態であり、画素電極の電位が不定状態であるので、外的要因によって画素電極の電位のＤＣレベル（交流駆動する場合の画素電極の電位の中央値であり、実効レベルともいう。）のドリフトが生じ、液晶層にＤＣ電圧が印加されてしまうことがある。液晶層にＤＣ電圧が印加された状態でポリマー構造物の形成が行われると、配向の乱れの原因となり、表示不良が発生して表示品位が低下してしまう。
【００１６】
また、既に述べたようにＰＳＡ化工程における液晶層への印加電圧は非常に高く、図９（ａ）に示した駆動方法のように、信号配線に高振幅の交流電圧を印加することは、実際には非常に困難である。アモルファスシリコン（α-Ｓｉ）ＴＦＴのようにゲートのオン／オフのマージンが３０Ｖ近くあるＴＦＴの場合には、その範囲内で信号配線に高振幅の交流電圧を入力することは可能であるものの、低温ポリシリコン（ＬＰＳ）ＴＦＴや連続粒界結晶シリコン（ＣＧＳ）ＴＦＴのようなプロセス耐圧が低いＴＦＴの場合には、ＴＦＴが破壊される可能性がある。また、信号配線にはソースドライバが接続されているので、パネル内でＳＳＤ（Source Share Drive）を行っていたり、サンプリングトランジスタが搭載されていたりする機種では、信号配線に高振幅の交流電圧が入力されると、ソースドライバの回路が破壊される可能性がある。このように、信号配線に高振幅の交流電圧を印加する駆動方法は、現実的ではない。
【００１７】
図９（ｂ）に示した駆動方法では、ＴＦＴやドライバ回路の破壊という問題は発生しない。しかしながら、ＴＦＴのゲート電極にオン電圧を印加した状態で、ポリマー構造物を形成するための紫外線の照射を行うと、紫外線によって励起された反転層内のキャリアがＴＦＴの特性をシフトさせたり、ＴＦＴの劣化を引き起こしたりする可能性がある。ＴＦＴの特性シフトや劣化は、表示品位に悪影響を与える。例えば、同一仕様のドライバを用いてもγ特性がずれたり、信頼性試験でＴＦＴ不良によって不良品と判断されたりする可能性がある。特に、移動度の低いα-Ｓｉ ＴＦＴは、十分なオン状態にするためにＬＰＳ ＴＦＴやＣＧＳ ＴＦＴよりも高い１５Ｖ程度の電圧が必要であるので、信頼性のいっそうの低下が懸念される。
【００１８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＰＳＡ化工程における交流駆動に起因した表示品位や信頼性の低下の発生を抑制し得る、液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明による液晶表示装置の製造方法は、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、を含む液晶表示パネルを備え、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに配置された画素電極と、前記画素電極に電気的に接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのゲート電極にオン電圧またはオフ電圧を印加する走査配線と、を有し、前記第２基板は、前記画素電極に対向する対向電極を有し、前記液晶表示パネルは、前記液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を規定するためのポリマー構造物を有する、液晶表示装置の製造方法であって、前記液晶層中に重合性組成物を含む前記液晶表示パネルを用意する工程と、前記液晶表示パネルの前記液晶層に所定の電圧が印加された状態で前記液晶層中の重合性組成物を重合することによって、前記ポリマー構造物を形成する工程と、を包含し、前記ポリマー構造物を形成する工程は、前記薄膜トランジスタのゲート電極に前記オン電圧と前記オフ電圧との間の電圧が印加された状態で行われる。
【００２０】
ある好適な実施形態では、前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記薄膜トランジスタのゲート電極には、前記薄膜トランジスタのしきい値電圧近傍の電圧が印加される。
【００２１】
ある好適な実施形態では、前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記薄膜トランジスタのゲート電極には、０Ｖ以上５Ｖ以下の電圧が印加される。
【００２２】
ある好適な実施形態では、前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記対向電極に振動する電位が与えられる。
【００２３】
ある好適な実施形態では、前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記対向電極に与えられる電位は正負に振動する。
【００２４】
ある好適な実施形態では、前記第１基板は、前記薄膜トランジスタのソース電極に表示信号電圧を印加する信号配線をさらに有し、前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記信号配線には、一定の電位が与えられる。
【００２５】
ある好適な実施形態では、前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記信号配線に実質的に０Ｖの電位が与えられる。
【００２６】
ある好適な実施形態では、前記第１基板は、補助容量配線をさらに有し、前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記補助容量配線には、一定の電位が与えられる。
【００２７】
ある好適な実施形態では、前記ポリマー構造物を形成する工程において、前記補助容量配線に実質的に０Ｖの電位が与えられる。
【００２８】
ある好適な実施形態では、前記重合性組成物は、光重合性を有し、前記ポリマー構造物を形成する工程は、前記液晶層に光を照射することによって実行される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、ＰＳＡ化工程における交流駆動に起因した表示品位や信頼性の低下の発生を抑制し得る、液晶表示装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３１】
図１、図２および図３に、本実施形態におけるＣＰＡモードの液晶表示装置１００を示す。図１は、液晶表示装置１００の１つの画素に対応した領域を模式的に示す平面図である。図２は、図１中の２Ａ−２Ａ’線に沿った断面図であり、液晶層に電圧が印加されていない状態（しきい値電圧未満の電圧が印加されている状態）を示している。また、図３は、液晶表示装置１００の１つの画素の等価回路を示している。
【００３２】
液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１００ａを備え、マトリクス状に配列された複数の画素を有している。液晶表示パネル１００ａは、アクティブマトリクス基板（第１基板）１０と、アクティブマトリクス基板１０に対向する対向基板（第２基板）２０と、アクティブマトリクス基板１０と対向基板２０との間に設けられた垂直配向型の液晶層３０とを含んでいる。
【００３３】
アクティブマトリクス基板１０は、各画素に配置された画素電極１２、画素電極１２に電気的に接続された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１３、ＴＦＴ１３に電気的に接続された走査配線（ゲートバスライン）１４および信号配線（ソースバスライン）１５を有する。走査配線１４は、ＴＦＴ１３のゲート電極に走査信号電圧、すなわち、オン電圧またはオフ電圧を印加する。また、信号配線１５は、ＴＦＴ１３のソース電極に表示信号電圧を印加する。画素電極１２、ＴＦＴ１３、走査配線１４および信号配線１５は、透明基板（例えばガラス基板やプラスチック基板）１１上に設けられている。また、透明基板１１上には、補助容量配線１６も設けられている。
【００３４】
画素電極１２は、複数のサブ画素電極１２ａを有している。なお、本実施形態では、２つのサブ画素電極１２ａを有する画素電極１２を例示しているが、１つの画素電極１２に含まれるサブ画素電極１２ａの個数はこれに限定されるものではない。また、各サブ画素電極１２ａの形状も、例示しているような略長方形に限定されるものではなく、高い回転対称性を有する形状（略正方形や略円形、円弧状の角部を有する略矩形等）が好適に用いられる。
【００３５】
対向基板２０は、画素電極１２に対向する対向電極２２を有する。対向電極２２は、透明基板２１（例えばガラス基板やプラスチック基板）上に設けられている。画素電極１２が複数の画素のそれぞれに配置されているのに対し、対向電極２２は、典型的には、すべての画素電極１２に対向する１つの透明導電膜として形成される（そのため共通電極とも呼ばれる。）。また、ここでは図示していないが、典型的には、透明基板２１と対向電極２２との間にカラーフィルタが設けられている。そのため、対向基板２０はカラーフィルタ基板とも呼ばれる。
【００３６】
各画素は、図３に示すように、画素電極１２および対向電極２２と、これらの間に位置する液晶層３０とによって形成される液晶容量ＣLCを有している。また、各画素は、液晶容量ＣLCに電気的に並列に接続された補助容量ＣSを有している。補助容量ＣSは、画素電極１２に電気的に接続された補助容量電極１７、絶縁層１８および絶縁層１８を介して補助容量電極１７に対向する補助容量対向電極１９によって形成される。補助容量電極１７および補助容量対向電極１９を含む補助容量ＣSの具体的な構成は、公知の種々の構成を用いることができる。例えば、補助容量電極１７を信号配線１５と同じ金属層をパターニングすることによって形成して補助容量配線１６に重なるように配置し、補助容量配線１６の補助容量電極１７に重なる部分を補助容量対向電極１９とすることができる。
【００３７】
アクティブマトリクス基板１０および対向基板２０の液晶層３０側の表面には、垂直配向膜（不図示）が設けられている。また、典型的には、アクティブマトリクス基板１０および対向基板２０の外側に、それぞれ位相差板や偏光板が設けられる。
【００３８】
垂直配向型の液晶層３０は、負の誘電異方性を有する液晶分子３１を含み、必要に応じてさらにカイラル剤を含んでいる。液晶層３０内の液晶分子３１は、液晶層３０に電圧が印加されていないときに、垂直配向膜の表面に対してほぼ垂直に配向する。ただし、本実施形態では、後述するポリマー構造物が設けられているので、液晶分子３１は垂直配向膜の表面に対して厳密に９０°の角度では配向しない。
【００３９】
図４および図５に、画素電極１２と対向電極２２との間に所定の電圧（しきい値電圧以上の電圧）が印加されたときの液晶分子３１の配向状態を示す。画素電極１２と対向電極２２との間に所定の電圧が印加されると、図４および図５に示すように、各サブ画素電極１２ａ上に液晶ドメインが形成される。液晶ドメイン内で液晶分子３１は放射状に傾斜した配向（放射状傾斜配向）をとる。
【００４０】
サブ画素電極１２ａごとに、放射状傾斜配向をとる液晶ドメインが形成されるのは、サブ画素電極１２ａが独立した島に近い外縁を有し、このサブ画素電極１２ａのエッジ部に生成される斜め電界の配向規制力が液晶分子３１に作用するからである。サブ画素電極１２ａのエッジ部に生成される電界は、サブ画素電極１２ａの中心に向かって傾斜し、液晶分子３１を放射状に傾斜配向させるように作用する。
【００４１】
また、本実施形態では、対向基板２０に、放射状傾斜配向を安定化させるための凸部２３が設けられている。凸部２３は、液晶ドメインの中心に対応する領域（つまり各サブ画素電極１２ａの中心に対応する領域）に配置されている。凸部２３は、透明な誘電体材料（例えば樹脂）から形成されている。なお、必ずしも凸部２３を設ける必要はなく、各画素内に設けられた複数の凸部２３の一部あるいはすべてを省略してもよい。また、凸部２３に代えて、他の配向規制構造（例えば対向電極２２に形成した開口部など）を設けてもよい。
【００４２】
さらに、液晶表示装置１００の液晶層３０は、図２中に模式的に示しているように、液晶分子３１の配向方向を規定するためのポリマー構造物３２を含んでいる。ポリマー構造物３２は、液晶層３０を構成する液晶材料に重合性組成物（重合性を有するモノマーやオリゴマー）を予め混入しておき、この重合性組成物を光重合することによって垂直配向膜上に形成される。ポリマー構造物３２は、電圧印加時と同じように液晶分子３１を配向させる配向規制力を有しており、ポリマー構造物３２周辺の液晶分子３１は、電圧無印加状態においても、電圧印加時の傾斜方向と同じ方向にプレチルトしている。つまり、ポリマー構造物３２が形成されていることによって、液晶分子３１は、電圧無印加状態においても、電圧印加時の放射状傾斜配向と整合するようにプレチルト方位を規定されている。従って、液晶分子３１は、面状に配向規制されており、そのため、ポリマー構造物３２が設けられていない場合（つまり画素領域内に部分的に設けられた配向規制構造のみで配向規制を行う場合）に比べて配向の安定性や応答特性が向上する。
【００４３】
続いて、図６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置１００の製造方法を説明する。
【００４４】
まず、図６（ａ）に示すように、液晶層３０中に重合性組成物を含む液晶表示パネル１００ａを用意する。アクティブマトリクス基板１０および対向基板２０のそれぞれは、公知の種々の方法を用いて形成することができる。重合性組成物としては、ＰＳＡ方式のポリマー構造物の形成に用いられる種々の材料（例えば特開２００３−３０７７２０号公報に開示されている材料）を用いることができる。
【００４５】
次に、図６（ｂ）に示すように、液晶表示パネル１００ａの液晶層３０に所定の電圧が印加された状態（図中には液晶層３０内に生成される等電位線ＥＱを示している）で、液晶層３０中の重合性組成物を重合することによって、ポリマー構造物３２を形成する。典型的には、重合性組成物は、光重合性を有しており、重合は、液晶層３０に光（具体的には紫外線）を照射することによって行われる。紫外線の照射は、図６（ｂ）に示しているように、アクティブマトリクス基板１０側から行うことが好ましい。紫外線の照射を対向基板２０側から行うと、紫外線がカラーフィルタによって吸収されてしまう（例えば赤カラーフィルタは波長が６００ｎｍ近傍の光は透過させるが、他の波長帯域の光は透過させない）ので、液晶層３０への紫外線の照射を十分に行うことができないからである。
【００４６】
紫外線の照射エネルギー（照射強度および照射時間によって決定される）は、所望するプレチルト角（電圧無印加状態における液晶分子３１の基板面に対する傾斜角度）の大きさに応じて適宜設定される。プレチルト角が小さいほど、つまり、液晶分子３１の基板面法線方向に対する傾斜角度が大きいほど、応答速度は速くなる。ただし、プレチルト角を小さくし続けても応答速度が速くなり続けるわけではない。つまり、プレチルト角を小さくすることによる応答速度の向上効果はある程度で飽和する。また、プレチルト角を過剰に小さくすると、黒表示状態の輝度が高くなってコントラスト比が低下してしまう。そのため、プレチルト角を過剰に小さくすることは好ましくない。プレチルト角を、例えば８６°〜８７°程度に設定すると、コントラスト比を大きく低下させずに、応答速度を十分に速くすることができる。上記の範囲のプレチルト角を実現するための照射エネルギーは、例えば２０Ｊ〜４０Ｊである。なお、重合性組成物が熱重合性を有している場合には、加熱によって重合を行ってもよい。
【００４７】
このようにして、図６（ｃ）に示すような、ポリマー構造物３２を含む液晶表示装置１００が得られる。本実施形態における製造方法では、図６（ｂ）に示したＰＳＡ化工程における液晶層３０への電圧印加の方法が従来と異なっている。以下、より具体的に説明する。
【００４８】
本実施形態では、ＰＳＡ化工程（ポリマー構造物３２を形成する工程）は、ＴＦＴ１３のゲート電極にオン電圧とオフ電圧との間の電圧が印加された状態で行われる。つまり、ＰＳＡ化工程は、ＴＦＴ１３がオフ状態と完全なオン状態との中間的な状態（いわば高抵抗のオン状態）のままで行われる。例えば、ＴＦＴ１３のゲート電極に、ＴＦＴ１３のしきい値電圧近傍の電圧を印加することにより、ＴＦＴ１３を高抵抗のオン状態にすることができる。
【００４９】
このようにＴＦＴ１３が高抵抗のオン状態にあるまま、対向電極２２と補助容量対向電極１９との間に交流電圧を印加することによって、液晶層３０に印加される電圧の極性を周期的に反転させることができ、交流駆動を行うことができる。図７に、本実施形態における電圧印加方法の一例を示す。
【００５０】
図７に示す例では、しきい値電圧が１．９Ｖで、オン電圧が１０Ｖ、オフ電圧が−５Ｖに設定されるような電気的特性を有するＴＦＴ１３のゲート電極に対し、しきい値電圧近傍の３Ｖの電圧が印加されており、そのことによってＴＦＴ１３は高抵抗状態になっている（ただしオフ状態ではない。）。また、信号配線１５および補助容量配線１６は、接地されている。つまり、信号配線１５および補助容量配線１６には、実質的に０Ｖの電位が与えられている。この状態で、対向電極２２に、＋２４Ｖと−２４Ｖとに振動する電位を与える。このとき、液晶容量ＣLCには補助容量ＣSが接続されているので、対向電極２２と補助容量対向電極１９との間の電位差（電圧）が、液晶容量ＣLCと補助容量ＣSとで容量分割される。そのため、液晶容量ＣLCの容量値と補助容量ＣSの容量値との比が１：１である場合には、画素電極１２の電位は約＋１２Ｖと約−１２Ｖに振動し、液晶層３０には、±１２Ｖの電圧が印加されることになる。
【００５１】
本実施形態における製造方法では、ＰＳＡ化工程における液晶層３０への交流電圧の印加（交流駆動）が、上述したように、ＴＦＴ１３のゲート電極にオン電圧とオフ電圧との間の電圧を印加した状態で行われる。従って、ＴＦＴ１３は高抵抗であるもののオン状態にあるため、画素電極１２の電位のＤＣレベルを固定することができ（つまり画素電極１２の電位は不定状態ではない）、外的要因によるＤＣレベルのドリフトを抑制することができる。そのため、液晶層３０へのＤＣ電圧の印加が抑制されるので、安定な配向状態でポリマー構造物３２の形成を行うことができ、その結果、配向の乱れによる表示のざらつきなどの表示不良の発生を抑制することができる。また、本実施形態における製造方法では、ＴＦＴ１３がオン状態でＰＳＡ化工程が行われることになるが、ＴＦＴ１３のゲート電極に印加されている電圧は、表示の際のオン電圧よりは低く、ＴＦＴ１３は高抵抗であるので、紫外線によるＴＦＴ１３の特性シフトや劣化が抑制される。このように、本発明によれば、ＰＳＡ化工程における交流駆動に起因した表示品位や信頼性の低下の発生を抑制することができる。
【００５２】
なお、ＰＳＡ化工程において電極や配線に印加される電圧（与えられる電位）は、当然ながら、図７に例示した値に限定されるものではない。例えば、ＴＦＴ１３のゲート電極に印加される電圧は、例示した３Ｖに限定されるものではない。ＴＦＴ１３のしきい値電圧は、ＴＦＴ１３のタイプ（例えばＮチャネルトランジスタおよびＰチャネルトランジスタのいずれであるのか）や電圧系（例えば５Ｖ系、１２Ｖ系、１６Ｖ系のいずれであるのか）、温度などによって異なるので、設けられるＴＦＴ１３のしきい値電圧の大きさに応じて、印加電圧の大きさを設定すればよい。
【００５３】
また、ＴＦＴ１３のしきい値電圧は、製造プロセスのばらつきに起因してばらつくことがある。例えば、５Ｖ系のＮチャネルトランジスタの２５℃におけるしきい値電圧を下記表１に示す。
【００５４】
【表１】
2009192600.tif 000003
【００５５】
表１からわかるように、典型的にはしきい値電圧は１．９Ｖであるが、製造プロセスのばらつきによってしきい値電圧は１．４Ｖから２．４Ｖの間でばらつく。また、温度が上がると、しきい値電圧は低電圧側にシフトする。表１に示した例において温度が８０℃に上昇すると、２５℃において２．４Ｖのしきい値電圧が２．１Ｖ程度にまで低下する。そのため、ゲート電極への印加電圧を設定する際には、製造プロセスのばらつきに起因するしきい値電圧のばらつきや温度の影響によるしきい値電圧のシフト（紫外線を照射する工程では温度が上昇する）も考慮して、しきい値電圧がばらついたり低電圧側にシフトしたとしてもＴＦＴ１３を高抵抗のオン状態にできるような電圧を設定することが好ましい。
【００５６】
また、ＴＦＴ１３のゲート電極に印加される電圧は、ＴＦＴ１３を高抵抗のオン状態にできる電圧であればよく、必ずしもＴＦＴ１３のしきい値電圧近傍の電圧である必要はない。既に述べたようにＴＦＴ１３のしきい値電圧には種々の要因によるばらつきが存在し得るが、ＰＳＡ化工程においてＴＦＴ１３のゲート電極に０Ｖ以上５Ｖ以下の電圧を印加することにより、画素駆動用の一般的なＴＦＴ１３を好適に高抵抗のオン状態にすることができる。
【００５７】
なお、上記の説明では、オン電圧が１０Ｖ、オフ電圧が−５Ｖに設定されるＴＦＴ１３を例示したが、オン電圧やオフ電圧はプロセスの耐圧やゲート絶縁膜の厚さによって変わる。ＣＧＳ ＴＦＴの場合には一般的なオン電圧およびオフ電圧が例示したような１０Ｖおよび−５Ｖ程度であるのに対し、α-Ｓｉ ＴＦＴの場合には、オン電圧およびオフ電圧が１５Ｖおよび−１０Ｖ程度であることもある。
【００５８】
勿論、信号配線１５や補助容量配線１６、対向電極２２に与えられる電位も、液晶層３０への印加電圧の極性が周期的に変化するように設定されていればよく、例示しているものに限定されない。ただし、プロセスの簡便さの観点からは、例示しているように、ＰＳＡ化工程において信号配線１５および補助容量配線１６に一定の電位を与えることが好ましく、信号配線１５および補助容量配線１６に実質的に０Ｖの電位を与えつつ対向電極２２に正負に振動する電位を与えることがさらに好ましい。また、液晶層３０への印加電圧の大きさ（つまり画素電極１２と対向電極２２との電位差の大きさ）は、所望するプレチルト角に応じて適宜設定される。
【００５９】
ＰＳＡ化工程において電極や配線に所定の電圧を印加（つまり所定の電位を与える）には、種々の手法を用いることができる。例えば、信号配線１５および補助容量配線１６に実質的にＯＶの電位を与える場合には、信号配線１５および補助容量配線１６を接地した上で、対向電極２２に交流電圧を印加し、ゲート電極にしきい値電圧近傍の電圧を入力できる環境を用意すればよい。具体的には、液晶表示パネル１００ａの端子に入力パッドがある場合には、直接入力を行ってもよいし、また、液晶表示パネル１００ａに簡易なＦＰＣ（フレキシブル配線基板）が設けられている場合には、このＦＰＣに接続できるコネクタが実装された拡張基板を利用して入力を行ってもよい。対向電極２２に印加する交流電圧の振幅は、液晶容量ＣLCの容量値と補助容量ＣSの容量値との比を考慮して設定される。液晶層３０に±１２Ｖの電圧を印加したい場合、例えば液晶容量ＣLCの容量値と補助容量ＣSの容量値との比が１：１であれば、対向電極２２には±２４Ｖの電圧を印加する必要がある。そのため、対向電極２２に十分高振幅の電圧を入力できる環境を用意することが好ましい。また、対向電極２２に印加される交流電圧の波形には、センターレベルを中心にオフセットを持たせてセンターレベルを変更できるようにしておき、ＰＳＡ化工程において、センターレベルを調整し、画面を観察しながら液晶層３０の配向状態が安定していることを確認することが好ましい。
【００６０】
なお、本実施形態では、ＣＰＡモードの液晶表示装置１００を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、垂直配向型の液晶層を備え、液晶層に電圧が印加されたときに液晶分子の傾斜する方位が互いに異なる複数の領域が形成される（つまり配向分割型の）液晶表示装置に広く用いることができ、例えばＭＶＡモードの液晶表示装置にも好適に用いられる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によると、ＰＳＡ化工程における交流駆動に起因した表示品位や信頼性の低下の発生を抑制し得る、液晶表示装置の製造方法が提供される。本発明の製造方法により製造された液晶表示装置は、携帯電話、ＰＤＡ、ノートＰＣ、モニタおよびテレビジョン受像機などの小型から大型までの液晶表示装置として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す図であり、１つの画素に対応した領域を示す平面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す図であり、図１中の２Ａ−２Ａ’線に沿った断面図である。
【図３】本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す図であり、１つの画素に対応した領域を示す等価回路図である。
【図４】液晶表示装置１００において液晶層に電圧が印加されたときの液晶分子の配向状態を模式的に示す平面図である。
【図５】液晶表示装置１００において液晶層に電圧が印加されたときの液晶分子の配向状態を模式的に示す断面図であり、図４中の５Ａ−５Ａ’線に沿った断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、液晶表示装置１００の製造工程を模式的に示す工程断面図である。
【図７】図６（ｂ）に示すＰＳＡ化工程において液晶層に電圧を印加する方法を説明するための図である。
【図８】ＰＳＡ化工程において液晶層に電圧を印加する従来の方法を説明するための図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、ＰＳＡ化工程において液晶層に電圧を印加する従来の方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    アクティブマトリクス基板（第１基板）
１１    透明基板
１２    画素電極
１２ａ    サブ画素電極
１３    薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１４    走査配線
１５    信号配線
１６    補助容量配線
１７    補助容量電極
１８    絶縁層
１９    補助容量対向電極
２０    対向基板（第２基板）
２１    透明基板
２２    対向電極
２３    凸部
３０    液晶層
３１    液晶分子
３２    ポリマー構造物
１００ａ    液晶表示パネル
１００    液晶表示装置
【図１】
2009192600.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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