JP2007047252A - 液晶装置、液晶装置の製造方法及び投射型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 金属酸化膜31により配向膜16を形成しているので、高い耐光性を有する。また、この金属酸化膜31の表面のSi原子33のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低いN原子32を、酸素原子を介さないように結合させるので、金属酸化膜31の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。これにより、配向膜16の表面の水和性が低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、配向膜16の劣化を抑制することが可能となる。
【選択図】 図3
Description
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高い耐光性を有すると共に、配向膜の劣化を抑制することが可能な液晶装置、液晶装置の製造方法及び投射型表示装置を提供することにある。
本発明では、金属酸化物の表面の金属原子のうち少なくとも一部に直接結合したので、金属酸化膜の表面にヒドロキシル基が形成されるのを一層確実に防ぐことができる。
ホウ素原子(以下、「B原子」という。)、窒素原子(以下、「N原子」という。)、炭素原子(以下、「C原子」という。)並びにフッ素原子(以下、「F原子」という。)及び−BFx、−BHx、−NFx、−NHx、−CFx、−CHx及び−BHxFy、−NHxFy、−CHxFy、−CNの原子団は、金属原子と結合した場合、ヒドロキシル基に比べて水和性が低い。このような原子又は原子団を金属酸化膜の表面に結合させることによって、配向膜の表面に水分が付着しにくくすることができる。
特に、原子団CFxが金属酸化膜に結合した場合、最表面に強いC−F結合が存在するため、金属酸化膜に直接光が照射されるのを防ぐことができ、配向膜の耐光性を高めることができるという利点もある。なお、xは0〜3の整数であり、yは、x+y=(金属原子に直接結合する原子の原子価数−1)を満たす整数である。
物理気相成長法(PVD法)としては、例えば蒸着、スパッタリング等を挙げることができる。化学気相成長法(CVD法)としては、例えば熱CVD、プラズマCVD等を挙げることができる。
本発明では、ビームを照射することにより、金属酸化膜の液晶側表面に正確な位置に原子又は原子団を結合させることができる。これにより、膜質の良好な配向膜を得ることができる。
本発明によれば、金属酸化膜の液晶側表面にF原子を結合させることができる。プラズマ照射やビーム照射を行う場合、基板を真空中で高温下に曝す場合があり、真空工程や高温になった基板を冷却する工程が必要になる。これに対して、本発明のように金属酸化膜をウエット処理する場合、常圧下、常温又は常温に近い温度で金属酸化膜の表面を処理することができる。これにより、別途真空工程や基板を冷却する工程を設ける必要が無く、製造効率を高めることができる。
本発明によれば、金属酸化膜の液晶側表面にF原子を結合させることができる。ウエット処理を行う場合、基板を乾燥する工程を別途設ける必要があるのに対して、本発明のように、気体であるフッ化水素により気相処理することによって、基板を乾燥させたまま金属酸化膜の表面を処理することができるので、乾燥工程を設けずに済む。これにより、製造効率をさらに高めることができる。
本発明によれば、金属酸化膜の液晶側表面にC原子を結合させることができる。炭素電極アーク放電によりC原子をスパッタリングすることができるので、大型であるマザー基板に形成された金属酸化膜のように表面の広い範囲であっても、C原子を結合させることができる。
これにより、金属酸化膜の表面に他の原子や原子団が結合するのを防ぐことができる。すなわち配向膜の表面にヒドロキシル基が形成されにくくなる。
また、前記膜形成工程では、物理気相成長法又は化学気相成長法により前記金属酸化膜を形成する工程と、炭素電極アーク放電処理工程とを、真空中で連続して行うことが好ましい。
これにより、金属酸化膜の表面に他の原子や原子団が結合するのを防ぐことができるので、配向膜の表面にシラノール基が形成されにくくなる
本発明によれば、耐光性の低下を抑えることができる液晶装置を搭載しているので、光変調機能の優れた、コントラストの高い投射型表示装置を得ることができる。
本発明の第1実施形態に係る液晶装置を図面に基づいて説明する。本実施形態では、プロジェクタ等の投射型表示装置のライトバルブとして用いられる液晶装置であって、スイッチング素子に薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下TFTという)素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置を例に挙げて説明する。
図1は、液晶装置1の全体構成を示す平面図である。液晶装置1は、TFTアレイ基板4と対向基板5とがシール材7によって貼り合わされ、このシール材7によって区画された領域内に液晶6が封入された構成になっている。シール材7の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜(周辺見切り)8が形成されている。周辺見切り8の内側の領域は、画像や動画等を表示する表示領域9になっている。表示領域9には、複数のドット領域10がマトリクス状に設けられている。
TFTアレイ基板4は、例えばガラスや石英等の透光性の高い材料から形成された基材4aと、この基材4aの液晶側に形成された画素電極18と、この画素電極18上に形成された配向膜16とを主体として構成されている。画素電極18は、例えばITO(Indium Tin Oxide)等の透明な導電材料によって形成されている。この他、画素電極18には、図示しないTFT素子が接続されており、TFT素子には、図示しない走査線及びデータ線が接続されている。
配向膜16は、金属酸化膜31を主体として構成されており、厚さ0.02〜0.3μm(好ましくは、0.02〜0.08μm)程度に形成されている。本実施形態では、金属酸化膜31を構成する金属酸化物としてSiO2が用いられている。
次に、上記のように構成された液晶装置1の製造方法について、特に配向膜16の製造工程を中心に説明する。本実施形態では、大面積のマザー基板を用いて複数の液晶装置を一括して形成し、切断によって個々の液晶装置1に分離する方法を例に挙げて説明する。
まず、TFTアレイ基板4となるTFTアレイ側マザー基板の形成工程について簡単に説明する。ガラスやプラスチック等の透光性材料からなる大判の基材34(図4参照)の各表示領域9に、画素電極18やTFT素子、その他配線等を形成する。
配向膜16を形成する工程は、金属酸化膜31を形成する膜形成工程と、金属酸化膜31の表面のSi原子にN原子を結合させる表面処理工程とを有している。
膜形成工程では、図4(a)に示すように、例えば真空下で、電極・配線等が形成された基材34の表面に、SiO2を斜方蒸着させて金属酸化膜31を形成する。金属酸化膜31の製造は、例えば蒸着法や、スパッタリング法等の物理気相成長法により行う。金属酸化膜31の表面には、Si原子33が配列される。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。第1実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第1実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、本実施形態に係る液晶装置201の全体構成及び液晶装置201の製造工程全体の流れについては、第1実施形態に係る液晶装置1とほぼ同様であるので、説明を省略する。本実施形態では、配向膜の構成及び配向膜の製造方法が第1実施形態とは異なっているため、この点を中心に説明する。
図5は、液晶装置201のTFTアレイ基板4側に設けられた配向膜216の構成を示した図である。第1実施形態と同様、TFTアレイ基板4側の配向膜216について説明するが、対向基板5の配向膜も同様の構成となっている。
次に、上記のように構成された液晶装置201のうち配向膜216の製造方法を説明する。
配向膜216を形成する工程は、第1実施形態と同様、金属酸化膜31を形成する膜形成工程と、金属酸化膜31の表面のSi原子にF原子を結合させる表面処理工程とを有している。
表面処理工程については、終端処理の他、置換処理、イオンビーム照射等のうち、最適な手法を選択して行うことが可能である。
上記のいずれかの手法により表面のSi原子33にF原子が結合されている金属酸化膜31に例えばラビング処理を施して、配向膜216が完成する。
次に、本発明の第3実施形態を説明する。第1実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第1実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態においても、第1実施形態とは異なる配向膜の構成及び配向膜の製造方法を中心に説明する。
図6は、液晶装置301のTFTアレイ基板4側に設けられた配向膜316の構成を示した図である。第1実施形態と同様、TFTアレイ基板4側の配向膜316について説明するが、対向基板5の配向膜も同様の構成となっている。
次に、上記のように構成された液晶装置301のうち配向膜316の製造方法を説明する。
配向膜316を形成する工程は、第1実施形態と同様、金属酸化膜31を形成する膜形成工程と、金属酸化膜31の表面のSi原子にC原子を結合させる表面処理工程とを有している。
膜形成工程では、第1実施形態と同様、例えば真空下で、電極・配線等が形成された基材34の表面に、SiO2を斜方蒸着させて金属酸化膜31を形成する。金属酸化膜31の製造は、例えば蒸着法や、スパッタリング法等の物理気相成長法により行う。また、第1実施形態と同様に、物理気相成長法の他、化学気相成長法やゾルゲル法により金属酸化膜31を製造しても構わない。
上記のいずれかの手法により表面のSi原子33にC原子が結合されている金属酸化膜31に例えばラビング処理を施して、配向膜316が完成する。
次に、本発明の第4実施形態を説明する。第1実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第1実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態では、配向膜の構成を中心に説明する。
図7は、液晶装置401のTFTアレイ基板4側に設けられた配向膜416の構成を示した図である。第1実施形態と同様、TFTアレイ基板4側の配向膜416について説明するが、対向基板5の配向膜も同様の構成となっている。
次に、各実施形態の液晶装置を光変調装置として用いた投射型表示装置の実施形態を説明する。
図8は、投射型表示装置の一例としてのプロジェクタ101の内部の構成を概略的に示す図である。
プロジェクタ101は、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた3板式のカラー液晶プロジェクタであり、光源107と、フライアイレンズ108、109と、ダイクロイックミラー110、111と、反射ミラー112、113、114と、液晶ライトバルブ115、116、117と、クロスダイクロイックプリズム118と、投射レンズ119とを有している。なお、プロジェクタ101は、単板式であっても良い。
液晶ライトバルブ115、116、117については、ここでは上述の液晶装置1、201、301、401を用いている。液晶ライトバルブ115、116、117として用いられる場合、当該液晶装置1、201、301、401のサイズは、4.6平方センチメートル(約0.7平方インチ)程度である。光源107からの光は、平行光(直線偏光)に変換され、液晶装置1により変調され、変調された各色光は投射レンズ119によりスクリーン103上に投射されるようになっている。
例えば、金属酸化膜31の表面のSi原子33に結合させるのは、原子に限らず−BFx、−BHx、−NFx、−NHx、−CFx(CF、CF2、CF3)、−CHx(CH、CH2、CH3)、−BHxFy、−NHxFy、−CHxFy(例えばCHF3等)等の原子団であっても良い。金属酸化膜31の表面のSi原子33に、例えばCFxを結合させる場合、CF4プラズマを照射することが好ましい。また、C2H2(エチレン)とH2とCHF3と混合し、これらをプラズマ化して照射する場合には、CFx又はCHxを結合させることができる。一例として、図9には、CF3原子団36が結合している様子を示す。
Claims (12)
- 対向する一対の基板が液晶を挟持してなる液晶装置であって、
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の液晶側に金属酸化物を主体とする配向膜が設けられ、
ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団が、前記配向膜の表面の金属原子のうちの少なくとも一部に、酸素原子を介することなく結合してなる
ことを特徴とする液晶装置。 - 前記原子又は原子団が、前記金属酸化物の表面の金属原子のうち少なくとも一部に直接結合していることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
- 前記原子が、ホウ素原子、窒素原子、炭素原子及びフッ素原子のうちの少なくとも一つであり、
前記原子団が−BFx、−BHx、−NFx、−NHx、−CFx、−CHx及び−BHxFy、−NHxFy、−CHxFy、−CNのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液晶装置。 - 対向する一対の基板が液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板の表面に金属酸化膜を形成する膜形成工程と、
前記金属酸化膜の表面の金属原子のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団を、酸素原子を介さないように結合させる表面処理工程と
を具備することを特徴とする液晶装置の製造方法。 - 前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、
前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に前記原子又は原子団のプラズマを照射することを特徴とする請求項4に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、
前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に前記原子又は原子団のビームを照射することを特徴とする請求項4に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、
前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面をフッ化水素酸又はバッファードフッ酸によりウエット処理することを特徴とする請求項4に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、
前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面をフッ化水素により気相処理することを特徴とする請求項4に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、
前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に炭素電極アーク放電処理を行うことを特徴とする請求項4に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記膜形成工程では、物理気相成長法又は化学気相成長法により前記金属酸化膜を形成する工程と、
前記原子又は原子団のプラズマ照射、又はビーム照射のいずれかの工程とを、真空中で連続して行うことを特徴とする請求4に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記膜形成工程では、
物理気相成長法又は化学気相成長法により前記金属酸化膜を形成する工程と、
炭素電極アーク放電処理工程とを、真空中で連続して行うことを特徴とする請求項4に記載の液晶装置の製造方法。 - 請求項1乃至請求項3のうちいずれか一項に記載の液晶装置を搭載したことを特徴とする投射型表示装置。
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