JPS62153828A - 液晶素子の配向処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［Ｉ／１′、業ｌ二の利用分野］ 本発明は、基板表面の配向処理と電圧印加によって、液
晶分Ｙ・の配向状態が変化することを利用する液晶素子
−の製造［程において、）、（板りに形成された微細な
配線、素子等になんらの損傷も′ｊえずに平行配向処理
する方法に関するものである。

［従来の技術］ 通常液晶表示素子は、内側に透明電極を有する２枚のカ
ラス基板の間に液晶が封入された構造をもち、透明電極
に電圧を印加して液晶分子の配向状態を制御することに
より、セルの光学的特性が変化することを利用している
。ここにおいて、電圧無印加時の液晶分子の配向状態は
、液晶と接する基板表面に配向処理と呼ばれる各種の表
面処理を施すことにより決定される。たとえば、現在最
も一般的に用いられているＴＮ（ツイストネマチック）
型液晶表示素子−においては、：５２図に示すように、
液晶分子が特定の一方向のみに揃うように平行配向処理
された２枚の基板を、その配向方向が９０°ねじれた形
に勾１１０させたセルに液晶を封入する。これによって
電圧無印加時には、第２図の左側のように液晶分子（１
）が９０°だけねじれたツイスト状態、電圧印加時には
第２図の右側のように液晶分Ｆ（２）が垂直に立ちＬが
ったホメオトロピンク状態とし、セル外側におかれた一
対の偏光板（３）、（４）と組み合せて、外光の透過率
が変化することを利用している。第２図の例では、■。

側の偏光板（３）の偏光軸は図の紙面に重置方向に、ド
側の偏光板（４）の偏光軸は図の紙面に平行な方向にさ
れており、電圧を印加した時にその部分のみか忠〈見え
るようにされている。ここで、基板の平行配向処理の方
法としては基板表面にポリイミドやポリビニルアルコー
ル等の溶液を塗！１１シて薄い配向ｎＱを形成した後、
ナイロン、Ｌ、脱脂綿、ガーゼ等の４３を用いて配向膜
表面を特定の・方向にこすることにより１表面を微細な
溝状に変形せしめ、この溝と液晶分子−との弾性的な相
互作用により液晶分子を一定の方向に揃えるいわゆるラ
ビング法が最も−・般的に用いられている。この他に、
真空斜め蒸着法による配向処理法等も知られているが、
量産性、コス１４をＪ５慮するとラビング法が最も優れ
ているとされる。

ところがこのようなラビング法によって配向処理をした
場合、基板上に形成されている電極パターンの形状によ
っては、ｌ’ｌ）電気によって絶縁破壊を生じ、電極が
破損したり、液晶の配向に対して悪影響を及ぼす場合の
あることが従来より知られている。たとえば、第３図に
示すような面内の１Ｔｊ、極パターンにおいて、配線の
近接した図の（５）の部分等において配向不良等が生じ
易い。

この問題を解決するために、特開昭５４−１４１１５５
号に示されるように、各電極をあらかしめＸ（１／Ｗｌ
しておき、これをラビングすることで、絶縁破壊を防止
する方法が提案されている。この提案においては、短絡
状態で配線を形成しておき、第４図に示す線（６）でラ
ビング後に切断する方法が示されている。又、この外、
導電性材料を端ｆ一部分に押し付けて各電極間を短絡す
ることも知られている。しかし、後名は配線パターンが
微細になった場合、確実にコンタクトをとるのが困難に
なり、また前者の方法ではＥ程が繁雑になるという点で
実用化には不１−分であった。一方、情報化社会の進展
に伴ない、液晶素子に対しても、より高密度な表示能力
が求められており、液晶による薄型テレビも一部実用化
が始まっている。このような高密度表示を実現するには
、従来から使われている単純マトリクス方式では不Ｐ分
であり薄膜トランジスタ等の能動素子を画素ごとに形成
したアクティブマトリクス方式が必要とされる。アクテ
ィブマトリクス方式においては、セルを形成する・方の
基板上に数刀個の薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）を設ける
。ＴＰＴは、金属、半導体、絶縁体等の薄膜を、フォト
リソグラフィーの方法によって微細に加ｒすることによ
って形成される。液晶モードとしては従来よりよく知ら
れたＴＮモードが最も・般的に用いられている。従って
、ＴＰＴ形成後の、配向処理、セル組☆２て、液晶注入
等のセル化り程は、従来のＴＮ型？ｉ純マトリクスセル
の［程が、はぼそのまま流用されている。このような、
アクティブマトリクス式液晶素子を商品化するＥで最大
の課題はその歩留向１−である。数万個にのぼるＴＦＴ
中に断線、短絡等の結果があると、それに応じて１点欠
陥、線欠陥等の表示欠陥となる０表示素子としての性格
Ｅ、このような表示欠陥は商品としては許容できないも
のであり、各丁程の簡略化、安定化等により欠陥の無い
高歩留りプロセスを得ることはきわめて重要といえる。

・方、上述のような高歩留りを実現するために、欠陥検
査、および欠陥箇所の修復の技術も開発が進められてい
る。これは、何らかの欠陥があった場合に修復が可能な
ように、冗長性をもたせた構造のＴＦＴアレイ形成の時
点で欠陥検査を行ない、欠陥箇所をリペア−装置を用い
て修復し、高歩留りを実現しようとするものである。

このような、検査、リペア−システムにより無欠陥ＴＰ
Ｔ基板を高歩留りで製造することが可能になる。

ところが、この後にセル化丁程において新たに発生する
欠陥に対しては、これを修復することは、一般に困難で
ある。たとえば前述のように基板に平行配向処理を行な
うために、基板表面を布等でこするラビング１＝程が必
要であるか、このＬ程では静屯気の発生が避けられず、
静電破壊により短ＭＳ等のＴＰＴ欠陥が発生することが
大きな問題となっている。特に、良好な配向に対して、
水分は悪影響をグ・えるため、うどング雰囲気の湿度は
約４０％にＦげることが必要とされる。このような乾燥
雰囲気中で、ＴＰＴ基板をこすると、これによる静′１
ニ破壊はざらに高頻度で生じることになり、アクティブ
マトリクス方式液晶セルの高歩留化に対する大きな障害
となっている。

［発明の解決しようとする問題点］ 従来から配向処理のために、最も一般的に用いられてい
るラビング法は、約４０％以Ｆの乾燥雰囲気の中で、４
ｉＴの絶縁物を用いて、基板表面をこするものであるた
め高密度表示のために８凹とされる薄膜トランジスタ等
のアクティブマトリクス基板の配向処理に用いた場合、
静電破壊のために、薄膜トランジスタに、短ｈｉｔ１″
！Ｐの欠陥を発生させる可能性がきわめて高く、アクテ
ィブマトリクス液晶表示素子実用化のために不可欠とさ
れる高歩留化の大きな妨げとなるという問題点を有して
いた。

本発明は、従来知られていなかった、静電破壊を発生さ
せないラビング方法を、新規に提供することを目的とす
るものである。

［問題を解決するためのＬ段］ 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
、ガラス等の絶縁性基板の間に液晶を挟持し、゛重圧印
加によって液晶分子−の配向状態を変化させることによ
り、その光学的特性が変化することを利用する液晶素子
の配向処理方法において、配向を制御するために、導電
性の繊維の集成物によって、液晶と接する基板表面を特
定の一方向にラビングすることにより、平行配向を得る
ことを特徴とする液晶素子の配向処理方法を提供するも
のである。

本発明の方法は、単純マトリクス方式、アクティブマト
リクス方式等あらゆる方式の液晶素子に対して適用ＩＩ
）能なものである。各方式に従って、従来より知られて
いる方法によって配線構造を基板上に形成する。続いて
、その表面にポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアル
コール、フッ素樹脂等の配向処理剤を、スピンコード法
、印刷法等により塗！１ｊシた後、未発］」の方法に従
ってラビングを行なう０本発明のラビング材としては、
カーボン等の導電性の繊維の集成物を用いる。

この導電性の繊維の集成物としては、カーボン１ａｌｔ
のように自から導電性を有する繊維、プラスチフクに導
電性を′ｊえる材ネ゛１を含有させたプラスチンク繊維
例えば硫化銅を含浸させたアクリル繊維等をｌｌｉ状に
織ったもの若しくはその不ａ４ｊで集成結合されたもの
又はそのブラシ等の繊維を集成したものが使用でき、こ
のように一定の形状に集成された集成物を使用すること
により従来と同様のプロセスで同様に安定な均質なラビ
ングがｉｉ）能となり、かつ静電破壊による欠陥を生じ
にくい。

なお、金属材料の使用はその破Ｊ１、サヒ等が悪影響を
ゲえることが多いためあまり好ましくなく、Ｌ述の如く
のカーボンかプラスチックのような材質の方が好ましい
。金属の粉末を繊維に付着させたり、金属粒子によるラ
ビングは、基板状にそれらの金属材料が付着して残存し
やすく、短絡や能動素子、配線の破壊を生じたりし、特
に能動素子や積層配線等の凹凸が基板状にある場合には
、その凸部の破壊を生じたり、四部に粒子が残存しやす
いという問題点を有しているが、本発明の方法ではラビ
ングすればこのような問題を生じない。

又、金属の繊維はのびやすく均一なラビングが難しくな
りやすく、又、サビたり切れたりして異物となりやすい
ため、上述の如くのカーボンかプラスチックのような材
質の繊維が好ましい。

また、導電性のＭＡｍの集成物によるラビング材の電位
はアース電位におとしておくことが望ましい、これによ
って、ラビングによって生じる静電気が直ちに除去され
ることになり、ＴＦＴ、もｒＴの能動２ドｒの静゛１に
破壊をより確実に回避することがＩｌｌ鋤になる。

以ドのセル化［程は通常行なわれている「順に従って、
シールを印刷し、改ね合せてセルを作り、液晶を注入し
、封ＩＦする。

本発明は、通常のスタティック駆動型の液晶素ｒ、中純
マトリクス型の液晶素子をはじめ、トランジスタ、ダイ
オード、ＭＩＭＪ７−”９を各画ふに配置したアクティ
ブマトリクス型液晶素丁、その他の多重配線を使用した
液晶素子等に使用１１丁能であり、特に多重配線や能動
素子を形成した基板内面に凹凸があるような基板を使用
した液晶素子のうどングに最適である。

［実施例］ 次に本発明の配向処理方法による薄膜トランジスタ（Ｔ
ＰＴ）セル製造の実施例について説明する。

第５図に示すように、ガラス基板（７）のヒにコプレー
ナ型構造のＴＰＴを作成した。まず、厚さ２０００人の
アモルファスシリコン（８）ヲパタ一二ノグレ、その上
に厚さ３０００人のドレイン電極（９）、ソース電極（
ｌＯ）をＡ１で配線した０次に厚さ２０００人のＳ　ｉ
ＯＮ膜（１１）をデポジットし、ドレイン電極上にコン
タクトホールをあけた。続いてＩＴＯ透明透明膜導膜ポ
ジットし、ゲート電極（１２）、表示画素電極（１３）
を、同時にバターニングした０本構造のＴＰＴではゲー
ト配線とソース配線が、５ｉＯＮ膜を介して交差してい
るクロスオーバ一部分が２５００カ所存在している。こ
こでゲート・ソース間短絡を全数検査し、短絡が０個の
基板を２枚用意した。（Ａ基板、Ｂ基板）続いて、配向
１１りとして、ポリイミドを８００人塗７ｊＪシ、２０
０°Ｃ３０分間の焼成を行なった。

次にラビング１程を行なった。第６図に示すようにへ基
板（１４）については、従来の方法でラビングを行なっ
た。スフ製の生地のＥにＴ　ｉ０２入りのナイロン糸を
うめこんだ絶縁性の布を円筒型ローラに巻き付け、この
ローラ（１５）を５０Ｏｒｐｍにて回転させながら、へ
基板表面をこすった。

このとき、ラビング中に基板表面を観察していると、静
電気発生によるスパークが生じていることが確認できた
。・方、Ｂ基板（１６）については、第１図に示すよう
に本発明の方法によってラビングを行なった。ラビング
材として、自己放電式電気除去器ＥＳ、クリーナー（日
本化薬株式会社製）を用いた。これは℃足長１０ｍａの
カーボン繊維が幅１＋ａ＋ｅでステンレス製枠に固定さ
れた構造をもつ。：ＪＳ１図に示すように、基板側面で
ラビング中にカーボンブラシＬ先が接するイ装置に導電
テープ（１７）を固定し、これをアース市位に落した。

これにより、ラビング中にカーボンブラシ（１８）の電
位は常にアースに落されている。このようにして、Ｂ５
板についてはカーボンブラシを用いてラビングを行なっ
た。

尚、ラビング中の静゛１［気量を静電気メータ２２４Ｃ
Ｌ型（ＳＴＡＴＩＣＩＮＧ、社製）を用いて調べた。４
１１１定距離を基板から７６ｍｍに固定してラビング時
の帯電呈を比較したところ、従来法によるラビング時に
は５０ＱＯＶの静電気発生が認められたのに対し、本発
明の方法によるカーポンプラシを用いたラビング時にお
いては、静電気は全く検出されなかった。

このようにして、Ａ、８２基板を用いて異なるラビング
法で配向処理した後、各基板のゲート・ソース短絡を検
査したところ、両者の間に著しい差が現れた。すなわち
、本発明の方法に従って、導電性ブラシを用いてラビン
グしたＢ基板については、ゲート・ソース短絡数は０個
で全く増加しなかったのに対し、従来の方法により絶縁
性布を用いてラビングしたＡ基板については、ゲート豐
ソース短絡が２５００カ所のクロスオーバ一部で２５カ
所で発生していることが確認された。

さらに、これらの基板を用いて、ＴＮ型の液晶セルを組
立てて、点灯検査を行なったところ、Ａ、７ｆ板の方は
、２５カ所のゲー）−ソース短絡に起因する線欠陥が現
れ、さらにゲート・ドレイン間短絡に起因する点欠陥も
３０カ所現れたに対し、Ｂ基板の方は欠陥の全く存在し
ない良好な表示を得ることができた。

このように４電性ブラシを用いてラビングすることによ
り、欠陥発生の無い良好な表示を得られることが確認で
きた。

次に第２の実施例として、単純マトリクス基板に対して
１本発明を適用した場合を示す、第３図に示すように電
極及びリード端子を有するノＳ板に配向１１りを形成し
、前述のようにカーボンブラシを用いてラビングを行な
い、セルを組立て点灯した。従来のラビング法で生じて
いた静電破壊が全く発生しなくなり、製造歩留りが大き
く向ヒした。

［発明の効果］ 以りのように、従来のラビング法による配向処理法では
ＴＦＴのゲート・ソース短絡等の各種欠陥を基板に生ぜ
しめる確率が非常に高かったのに比べ、本発明によるラ
ビング法であれば、ラビング１程における基板への静電
破壊によるダメージは完全に除去でき、特に能動素子を
各画素に配置した液晶素子や多層配線を設けた液晶素子
のように基板内面に凹凸のある基板のラビングに大きな
効果を有する。

薄膜トランジスタを始めとするアクティブマトリクス液
晶表示パネルは、従来からパーソナルコンピュータや液
晶テレビ等に使用されているドツトマトリクス液晶表示
パネルに比べて、生産性が低く製造コストが高いことが
欠点とされてきた。本発明はこれらの点を克服し、生産
性を向トすると共に製造コストを低減せしめ、その実用
化に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるラビング法を示す斜視図。第２
図は、ＴＮ型液晶表示素子の原理を示す断面図。第３図
は、従来のラビング法における絶縁破壊の生じ易い部位
を示す上面図。第４図は、従来の静電破壊対策の一例を
示す上面図。第５図は、コプレーナ型薄膜トランジスタ
の断面図、第６図は、従来のラビング法を示す斜視図。 １６：Ｂ基板　　　　　１７：導電テープ１８：カーボ
ンブラシ 第１　（２） 第２図 ’！ｅｌｘ錐印カ口　　　　　　　　１回ｌ三＃１７　
＃Ｉ：１年３Ｌ２１ フ４國 軍５悶 黛６ｍ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス等の絶縁性基板の間に液晶を挟持し、電圧
   印加によって液晶分子の配向状態を変化させることによ
   り、その光学的特性が変化することを利用する液晶素子
   の配向処理方法において、配向を制御するために、導電
   性の繊維の集成物によって、液晶と接する基板表面を特
   定の一方向にラビングすることにより、平行配向を得る
   ことを特徴とする液晶素子の配向処理方法。
2. （２）配向制御のために基板表面をラビングする導電性
   の繊維の集成物の材質がカーボンである特許請求の範囲
   第１項記載の液晶素子の配向処理方法。
3. （３）配向制御のために基板表面をラビングする導電性
   の繊維の集成物の材質が特定の電位に保たれている特許
   請求の範囲第１項記載の液晶素子の配向処理方法。
4. （４）配向処理される基板上に導電膜から成る配線が形
   成されている特許請求の範囲第１項記載の液晶素子の配
   向処理方法。
5. （５）配向処理される基板上に導電膜と絶縁体とから成
   る多層配線が形成されている特許請求の範囲第１項記載
   の液晶素子の配向処理方 法。
6. （６）配向処理される基板上に能動素子が形成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の液晶素子の配向処理方法
   。