JP2006330361A - 垂直配列型液晶配向層の製作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示器に用いられ、一般の液晶材料及びフィルムを使用でき、且つ、低コストで信頼性の高い垂直配列型液晶配向層を得る。
【解決手段】 本発明は基板１１をチャンバ１０に提供するステップと、フィルム１２を該基板１１上に形成するステップと、プラズマ１３で該フィルムを処理して垂直配列型液晶配向層を形成するステップとを備えてなる。
【選択図】図２

Description

本発明は液晶配向層の製作方法に関し、特に、低剤量プラズマを利用した垂直配列型液晶配向層の製作方法に関する。

液晶表示器（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）の製作過程において、液晶層の配向効果はＬＣＤ品質の良否を決定するキーポイントとなる。液晶表示器（ＴＦＴ−ＬＣＤ）の産業において、第１代から第４代に至る生産工場に利用された配向膜製造プロセスは、いずれも摩擦方式の接触式製造プロセスを利用して配向膜を製作していたが、現今ではガラス基板が大サイズ化の傾向に走っているために、摩擦式の配向方式はもはやパネル・イールドが要求する標準に符号しない。このことから、パネル製造に従事する多くのメーカーは、いずれも積極的に非接触式配向の技術を探究して、プロセス・イールドを向上することに努めている。

近来発展された非接触式配向方法の中、垂直配向は他種の配向モードに比べて、比較的広い視角と、比較的早い応答時間と、比較的高いコントラストを生ずる。最近、一般的に使用されている垂直配向形式は「完全垂直配向」及び「傾斜垂直配向」の二種がある。「完全垂直配向」は液晶予傾角と配向基材とが９０度角をなすことを指し、「傾斜垂直配向」は液晶予傾角と配向基材との夾角範囲が８０度ないし９０度にあることを指す。

従来の技術において、「完全垂直配向」に達するためには、例えば、リッジタイプ、外辺電界タイプ又はリッジタイプと外辺電界タイプの多区域液晶表示器構造等の特定電極構造を使用しなければならない。このように、使用された製造プロセスは複雑であり、且つ、上記電極により被覆された配向層も不均等である。

又、「傾斜垂直配向」の製造方法は上記欠陥はないけれども、特定の配向材料及び方法を必要とする。その中、主として光配向方法を採用し、線形偏光又は非偏光の光化学光ビームにより傾斜された配向材料を照射してから、始めて液晶予傾角、均等度及び安定度に達する。しかしながら、使用される配向材料は光に対して敏感な配向フィルムでなければならない。

又、特許文献１には、イオンビームによりポリイミド・フィルムを衝撃することにより垂直配向層を形成することが開示されている。しかしながら、該方法が必要とするイオン源及びチャンバの設備構造は複雑であり、且つ、コストが比較的高い。（特許文献１参照）
米国特許６７２４４４９号公報 要するに、最近の各大パネル工場に使用されている商用垂直配向液晶材料のコスト、及び配向膜の価格はいずれも高く、約普通のツイスト・ネマチック（ＴＮ）型パネルに使用される材料の４倍である。

上記従来の技術の欠点に対して、もし、一般型の液晶材料及び配向膜を使用することにより、垂直配向型ＬＣＤの生産に達することができれば、パネル・メーカーの製造コストを低下することに寄与することができる。更には、時代潮流の需要に直面するに当り、例えば、大サイズＬＣＤＳ表示チップ器の配向製造プロセスのように、最近はいずれも垂直式配向を主流としており、将来のソフト表示パネル等の新世代現像技術に対応するために、該産業は更に製造コストが低く、信頼度がよい垂直式配向技術を開発することが必要となっている。

本発明は上記従来例の有する欠陥に鑑み、液晶表示器に用いられ、一般の液晶材料及びフィルムを使用できるばかりでなく、更にコストが低く、且つ、信頼度がよい垂直配向効果を有する垂直配列型液晶配向層の製作方法を提供するために解決せられるべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、基板をチャンバに提供するステップと、フィルムを該基板上に形成するステップと、プラズマで該フィルムを処理して該垂直配列型液晶配向層を形成するステップとを備えてなる。（請求項１）
上記本発明の製作方法において、
該フィルムは有機材料、無機材料及び多層材料フィルムの中のいずれカーフであり、 該有機材料はポリイミド、ポリビニルシンナメート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｉｎｎａｍａｔｅ，ＰＶＮＣ）及びポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）の中のいずれカーフであり、
該無機材料はガラス、石英、含フッ素材料、酸化インジウムチン（ＩＴＯ）、珪素、酸化珪素（Ｓ_i Ｏ₂ 、Ｓ_i Ｏ_x ）、ダイヤモンドーライクカーボン（ＤＬＣ）及びアモルファスシリコンの中のいずれカーフである。（請求項２）
又、上記本発明の製作方法において、
該プラズマはアルゴン（Ａｒ）プラズマビーム、及び水素・アルゴン混合ガスプラズマビームの中のいずれカーフであり、
該プラズマは陽極層粒子ビーム源装置により提供される。（請求項３）
又、上記本発明の製作方法において、
該プラズマビームの入射角範囲は２０度ないし８０度であり、
該チャンバ内のイオン電流密度範囲は０．１ｕＡ／cm² ないし１０ｕＡ／cm² 、イオンエネルギー範囲は３００ｅＶないし９００ｅＶ、及び放射時間範囲は１０秒ないし５分間である。

更には、本発明の他の目的は垂直配列型液晶表示器に用いられる液晶セルの製作方法を提供することにある。この方法は一般の液晶材料及びフィルムを使用できるばかりでなく、更にコストが低く、且つ、信頼度が良い垂直配向効果を達成する。

上記液晶セルの製作方法は第１の電極及び第２の電極を提供するステップと、第１のフィルム及び第２のフィルムをそれぞれ該第１の電極及び該第２の電極上に形成するステップと、該第１のフィルム及び該第２のフィルムをプラズマ中に暴露して、第１の垂直配向層及び第２の垂直配向層を形成するステップと、該第１の垂直配向層及び該第２の垂直配向層との間に位置する液晶層を提供するステップと、を備えてなる。（請求項４）
上記本発明の液晶セルの製作方法において、
該第１のフィルム及び該第２のフィルムは有機材料、無機材料及び多層材料フィルムの中のいずれカーフであり、
該有機材料はポリイミド、ポリビニルシンナメート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｉｎｎａｍａｔｅ，ＰＶＮＣ）及びポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）の中のいずれカーフであり、
該無機材料はガラス、石英、含フッ素材料、酸化インジウムチン（ＩＴＯ）、珪素、酸化珪素（Ｓ_i Ｏ₂ 、Ｓ_i Ｏ_x ）、ダイヤモンドーライクカーボン（ＤＬＣ）及びアモルファスシリコンの中のいずれカーフである。（請求項６）
又、上記本発明の液晶セルの製作方法において、
該プラズマはアルゴン（Ａｒ）プラズマビーム、及び水素・アルゴン混合ガスプラズマビームの中のいずれカーフであり、
該プラズマは陽極層粒子ビーム源装置により提供される。（請求項７）
又、上記本発明の液晶セルの製作方法において、
該プラズマビームの入射角範囲は２０度ないし８０度であり、
該チャンバ内のイオン電流密度範囲は０．１ｕＡ／cm² ないし１０ｕＡ／cm² 、イオンエネルギー範囲は３００ｅＶないし９００ｅＶ、及び放射時間範囲は１０秒ないし５分間である。

本発明は上記製作方法を採択したことにより、液晶表示器に用いられ、一般の液晶材料及びフィルムを使用できるばかりでなく、製造コストも低く、且つ、信頼度も高く垂直配列型液晶配向層を製造することができた。

本発明は液晶表示器に用いられ、一般の液晶材料及びフィルムを使用でき、且つ、コストも低く、信頼度も高い垂直配列型液晶配向層を得るために基板をチャンバに提供するステップと、フィルムを該基板上に形成するステップと、プラズマで該フィルムを処理して垂直配列型液晶配向層を形成するステップとを備えてなることを特徴とする垂直配列型液晶配向層の製作方法を採択したことにより実現した。

以下、本発明の好適な実施例を図に従って説明する。

図１及び図２は本発明による垂直配列型液晶配向層の製作方法を説明する図である。図に示すように、該液晶配向層は液晶表示器中に適用され、該方法はチャンバ１０中に基板１１を提供するステップと、これに続いてフィルム１２を基板１１上に形成するステップと、プラズマでフィルム１２を処理して垂直配列型液晶配向層１２′を形成するステップとを備えてなる。フィルム１２は有機材料、無機材料又は多層材料フィルムであり、その中該有機材料はポリイミド、ポリビニルシンナメート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｉｎｎａｍａｔｅ，ＰＶＮＣ）及びポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）の中のいずれカーフであり、そして、該無機材料はガラス、石英、含フッ素材料、酸化インジウムチン（ＩＴＯ）、珪素、酸化珪素（Ｓ_i Ｏ₂ 、Ｓ_i Ｏ_x ）、ダイヤモンドーライクカーボン（ＤＬＣ）及びアモルファスシリコンの中のいずれカーフである。又、フィルム１２が多層材料フィルムである時は上記材料の組合せである。

本発明において、フィルム１２を処理するプラズマはプラズマビームであり、且つ、該プラズマビームはプラズマ源１３（例えば陽極層粒子ビーム源装置）により提供されたアルゴン（Ａｒ）プラズマビーム又は水素及びアルゴンを混合したガスプラズマビームである。該プラズマビームの、フィルム１２に対する入射角範囲は２０度ないし８０度である。

プラズマの作用が分子結合を破壊すると共に分子鎖の切断を形成するので、低剤量のプラズマ衝撃は光の照射作用に相当する。本発明において、低剤量のプラズマ衝撃に達するために、本発明により鋭意試験を行った結果、チャンバ１０中のイオン電流密度範囲は０．１ｕＡ／cm² ないし１０ｕＡ／cm² 、イオンエネルギー範囲は３００ｅＶないし９００ｅＶ、フィルム１２がプラズマを受ける放射時間範囲は１０秒ないし５分間であるのが快適であることを知った。
第１の実施例
フッ化ポリイミド（Ｆ−ＰＩ）をジメチルホルムアミドに溶解して濃度が２％の溶液を形成した。この溶液をガラス基板３１上に滴下した後、基板３１を５分間９０℃の状態に置き、１８０℃の温度で１．５時間反応して、基板３１上にＦ−ＰＩフィルム３２を沈積形成した。しかる後、図３に示すように、チャンバ３０において、プラズマ源により提供されたアルゴン（Ａｒ）プラズマビーム３４により、Ｆ−ＰＩフィルム３２を処理して垂直配列型液晶配向層を得た。その中、プラズマビーム３４の、Ｆ−ＰＩフィルム３２に対する入射角度αは７０°、チャンバ３０中のイオン電流密度は１０ｕＡ／cm² 、イオンエネルギーは６００ｅＶ、プラズマ放射時間は０．５分間であった。

上記第１の実施例により得られた垂直配列型液晶配向層を、液晶セルの製作に用い、該両配向層が２０マイクロメータ離れた時に該両配向層中に液晶を注入した結果、高品質の液晶配向を有する液晶セルを得た外、検出後その中の液晶分子と配向層表面との予傾角が８０度ないし９０度の間に達することが確認された（図４参照）。更に一歩進んでこの液晶セルの予傾角安定性を検出した結果、図５に示すように、液晶分子と配向層表面との予傾角が長時間の安定効果を有することが確認された。
第２の実施例
図６（ａ）及び図６（ｂ）は本発明の第２の実施例であって、垂直配列型液晶表示器の液晶セルの製作方法を説明する図である。図６（ａ）に示すように、チャンバ６０において第１の基板６１及び第２の基板６２を提供し、該第１の基板６１上に第１の電極６３及び第１のフィルム６４を形成させ、第２の基板６２上に少なくとも２個の第２の電極６５及び第２のフィルム６６を形成した。しかる後、チャンバ６０において、プラズマ源（図示せず）により低剤量のアルゴンプラズマビームを提供、又は低剤量のアルゴン及び水素の混合プラズマビームを提供して、該第１のフィルム６４及び第２のフィルム６６を衝撃すると同時に、第１のフィルム６４及び第２のフィルム６６に対して垂直配向作用を進行した。プラズマ源は陽イオン発射器（ａｎｏｄｅ ｌａｙｅｒ ｔｈｒｕｓｔｅｒ，ＡＬＴ）、プラズマビーム源又はプラズマ源が使用される。しかる後、垂直配向の第１のフィルム６４と第２のフィルム６６との間に液晶層６７を注入してからシーリングコンパウンド３８で封じた後液晶セル６００を得た。

チャンバ６０において低剤量のプラズマ衝撃に達するために、チャンバ６０中のイオン電流密度範囲を０．１ｕＡ／cm² ないし１０ｕＡ／cm² に、イオンエネルギーを３００ｅＶないし９００ｅＶに、及び第１のフィルム６４と第２のフィルム６６とが受けるプラズマの放射時間範囲を１０秒ないし５分間にした。

第１のフィルム６４及び第２のフィルム６６は有機材料、無機材料又は多層材料フィルムであり、その中該有機材料はポリイミド、ポリビニルシンナメート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｉｎｎａｍａｔｅ，ＰＶＮＣ）及びポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）の中のいずれカーフであり、そして、該無機材料はガラス、石英、含フッ素材料、酸化インジウムチン（ＩＴＯ）、珪素、酸化珪素（Ｓ_i Ｏ₂ 、Ｓ_i Ｏ_x ）、ダイヤモンドーライクカーボン（ＤＬＣ）及びアモルファスシリコンの中のいずれカーフである。又、第１のフィルム６４及び第２のフィルム６６が多層材料フィルムである時は上記材料の組合せである。

要するに、本発明は低剤量プラズマでフィルムを衝撃することにより垂直配列型液晶配向層の方法を提供し、一般の液晶材料及びフィルムを使用して良好な垂直予傾角に達すると共に、長時間の安定効果を有するばかりでなく、更にコストが低く、且つ、設備が簡単な垂直配向効果を達成することができる。

上記実施の形態は本発明の技術的手段をより具体的に説明するためのものであり、当然本発明の技術的思想はこれに限定されず、本発明の精神を逸出しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、置換等はいずれも本発明の技術的範囲に属する。

本発明による垂直配列型液晶配向層の製作方法の解説図。 本発明による垂直配列型液晶配向層の製作方法の解説図。 本発明による垂直配列型液晶配向層の製作方法の第１の実施例を示す解説図。 本発明の第１の実施例に基づいて、形成された液晶セルの予傾角を説明する解説図。 本発明の第１の実施例に基づいて、該液晶セルの予傾角の安定性を説明する解説図 本発明の第２の実施例に基づいて、垂直配列型液晶表示器に用いられた液晶セルの製作方法を説明する解説図。 本発明の第２の実施例に基づいて、垂直配列型液晶表示器に用いられた液晶セルの製作方法を説明する解説図。

符号の説明

１０ チャンバ
１１ 基板
１２ フィルム
１２′ 垂直配列型液晶配向層
１３ プラズマ源
３０ チャンバ
３１ ガラス基板
３２ Ｆ−ＰＩフィルム
３３ プラズマ源
３４ プラズマビーム
６０ 真空チャンバ
６１ 第１の基板
６２ 第２の基板
６３ 第１の電極
６４ 第１のフィルム
６５ 第２の電極
６６ 第２のフィルム
６７ 液晶層
６８ シーリングコンパワンド
６００ 液晶セル

Claims (7)

1. 基板をチャンバに提供するステップと、
   フィルムを該基板上に形成するステップと、
   プラズマで該フィルムを処理して垂直配列型液晶配向層を形成するステップと、
   を備えてなることを特徴とする垂直配列型液晶配向層の製作方法。
2. 前記フィルムは有機材料、無機材料及び多層材料フィルムの中のいずれカーフであり、 前記有機材料はポリイミド、ポリビニルシンナメート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｉｎｎａｍａｔｅ，ＰＶＮＣ）及びポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）の中のいずれカーフであり、及び／又は
   前記無機材料はガラス、石英、含フッ素材料、酸化インジウムチン（ＩＴＯ）、珪素、酸化珪素（Ｓ_i Ｏ₂ 、Ｓ_i Ｏ_x ）、ダイヤモンドーライクカーボン（ＤＬＣ）及びアモルファスシリコンの中のいずれカーフである。
   ことを特徴とする請求項１記載の製作方法。
3. 前記プラズマはアルゴン（Ａｒ）プラズマビーム、及び水素・アルゴン混合ガスプラズマビームの中のいずれカーフであり、及び／又は
   前記プラズマは陽極層粒子ビーム源装置により提供される、
   ことを特徴とする請求項１記載の製作方法。
4. 垂直配向型液晶表示器に用いられる液晶セルの製作方法であって、
   第１の電極及び第２の電極を提供するステップと、
   第１のフィルム及び第２のフィルムをそれぞれ前記第１の電極及び該第２の電極上に形成するステップと、
   前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムをプラズマ中に暴露して、第１の垂直配向層及び第２の垂直配向層を形成するステップと、
   前記第１の垂直配向層と前記第２の垂直配向層との間に位置する液晶層を提供するステップと、
   を備えてなることを特徴とする液晶セルの製作方法。
5. 前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムは有機材料、無機材料及び多層材料フィルムの中のいずれカーフである、
   ことを特徴とする請求項４記載の製作方法。
6. 前記有機材料はポリイミド、ポリビニルシンナメート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｉｎｎａｍａｔｅ，ＰＶＮＣ）及びポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）の中のいずれカーフであり、及び／又は
   前記無機材料はガラス、石英、含フッ素材料、酸化インジウムチン（ＩＴＯ）、珪素、酸化珪素（Ｓ_i Ｏ₂ 、Ｓ_i Ｏ_x ）、ダイヤモンドーライクカーボン（ＤＬＣ）及びアモルファスシリコンの中のいずれカーフである。
   ことを特徴とする請求項５記載の製作方法。
7. 前記プラズマはアルゴン（Ａｒ）プラズマビーム、及び水素・アルゴン混合ガスプラズマビームの中のいずれカーフであり、及び／又は
   前記プラズマは陽極層粒子ビーム源装置により提供される、
   ことを特徴とする請求項４記載の製作方法。
   

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