JP2008170668A - 配向膜の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の配向膜製造方法は、第一の成膜圧力で底面層をせいまくした後、真空槽51内部の圧力を第一の成膜圧力よりも高い第二の成膜圧力に上昇させて、底面層の表面に表面層を積層し、底面層と表面層との積層膜で配向膜を構成する。底面層は低圧力で形成されるため、表面層と同じ傾斜角度で成膜した場合であっても屈折率が高い。屈折率が高い程バリア性が高いので、本発明により成膜される配向膜はバリア性と配向性を兼ね備える。
【選択図】図1
Description
VAモードの液晶表示装置では、電界無印加時に液晶分子が基板主面に対してほぼ垂直に配向し、電界印加時には基板主面に対して傾斜配向する。
垂直配向時において光を遮断するように偏光板を配置しておくと、TNモードの液晶表示装置に比較して高いコントラストを実現できると言われている。
しかしながら、このようにして作製された配向膜は密度が低いため、バリア性が低く、この配向膜上に液晶を配置したときに、液晶中に含まれるイオンが配向膜中を透過し、配向膜の下層に位置する透明導電膜に進入すると、表示不良が生じてしまう。
配向膜を蒸着法で形成する場合、入射角度が35−60°の範囲、6×10-3〜3×10-2Paの圧力範囲では、入射角度が大きくなるほど、また、成膜圧力が高くなるほど形成される配向膜の構造が平滑なものから柱状に変化し、配向膜の表面に、液晶を傾けるために必要な凹凸が表面に形成され、その結果、入射角度が大きい程、また、圧力が高い程、プレチルト角は大きな値となる。
基板を水平状態から45°傾斜させ、二酸化ケイ素からなる蒸着材料を真空雰囲気中で溶融、蒸発させ、基板表面に二酸化ケイ素膜から成る配向膜を形成したときの成膜圧力と屈折率の関係を下記表1及び図3に示し、成膜圧力とプレチルト角の関係を表2及び図4に示す。成膜速度は5Å/秒、膜厚1000Åであった。
また、基板の水平面に対する傾斜角度を大きくすれば、プレチルト角を大きくすることができるが、斜め方向から入射する蒸気によって配向膜が形成されると、膜密度が低下し、バリア性が悪くなる。
従って、大きなプレチルト角を得るための傾斜角度と成膜圧力を設定すると、バリア性が得られなくなる。
本発明は配向膜の製造方法であって、同一の真空槽内で、前記底面層と前記表面層を成長させる配向膜の製造方法である。
本発明は配向膜の製造方法であって、前記傾斜角度は、前記底面層を形成する間と前記表面層を形成する間で同じにする配向膜の製造方法である。
本発明は配向膜の製造方法であって、前記真空雰囲気中に窒素ガスを導入する配向膜の製造方法である。
本発明は配向膜の製造方法であって、前記表面層の膜厚をが10nm以上にする配向膜の製造方法である。
傾斜角度と圧力以外の成膜条件を下記表3に示し、測定結果を下記表4、5に示す。
図5、6から分かるように、基板の水平面からの傾斜角度が大きくなるほど屈折率が小さく、プレチルト角が大きくなっている。
本発明で形成される配向膜はSiO2を主成分とするため、配向膜に樹脂膜を用いた場合に比べ、液晶表示装置は耐光性、耐熱性に優れている。
この成膜装置5は、真空槽51を有している。真空槽51の内部には、基板ホルダ57が配置されている。また、真空槽51の内部には回転軸55が水平に配置され、基板ホルダ57はこの回転軸55に取り付けられており、回転軸55が回転すると、基板ホルダ57は水平面に対して所望角度傾斜できるように構成されている。
図1の符号11は、基板ホルダ57に保持され、表面Sが水平面Hに対して傾斜角度θ(0<θ<90°)傾いた状態の基板を示している。
真空槽51には真空排気系59が接続されている。真空排気系59によって真空槽51内部を真空排気し、電源4から不図示のヒータに通電して蒸着容器52内の蒸着材料54を加熱溶融させると、真空槽51内に蒸着材料54の蒸気が放出され、蒸着材料54の蒸気が基板11表面上に到達する。
即ち、制御装置2は一乃至複数の圧力値を記憶するように構成されており、記憶された圧力値の中から、一の圧力値が選択されると、制御装置2は、圧力センサ67によって測定された真空槽51内の圧力の測定値が選択された圧力と等しくなるように、ガス導入系58を制御する。ここでは、後述するように、第一の成膜圧力と、それよりも高圧の第二の成膜圧力が記憶されている。
液晶表示装置に要求されるプレチルト角の範囲は予め分かっており、上述したように、成膜圧力を変えた場合に、必要なプレチルト角と屈折率を得ることができる傾斜角度θを予め求めておき、その傾斜角度で蒸着したときに、必要な屈折率が得られる成膜圧力と、必要なプレチルト角が得られる成膜圧力を、それぞれ第一の成膜圧力と第二の成膜圧力として、制御装置2に記憶させておく。
蒸着容器52内に二酸化ケイ素を主成分とする蒸着材料54を配置し、ガス供給系58に補助ガスとして酸素ガスを配置し、真空排気系59を動作させて真空槽51内部に真空雰囲気を形成する。
真空槽51の内部には加熱ヒータ61が設けられており、加熱ヒータ61に通電し、積層基板10を所定温度に加熱する。
底面層の膜厚が基準膜厚に到達したところで、一旦シャッタ68を閉じ、酸素導入量を増加させ、真空槽51内を第一の成膜圧力から第二の成膜圧力に変化させる。
表面層が所定膜厚に達したところで、シャッタ68を閉じ、蒸着材料54の加熱を停止し、蒸気放出を停止させた状態で、積層基板10を真空槽51の外部に搬出する。
上記成膜装置5により、傾斜角度を42°に維持したまま、2×10-3Pa(第一の成膜圧力)で底面層を成膜し、2×10-2Pa(第二の成膜圧力)で底面層の表面に表面層を積層し、合計膜厚500Åの配向膜を成膜する際に、配向膜の底面層の膜厚と表面層の膜厚の比を50/450、100/400、200/300、300/200、400/100、500/0に変えて6種類の配向膜を別々の積層基板10の成膜面に形成した。
尚、配向膜の成膜速度は5Å/秒、加熱手段(ヒータ)への投入電力は150×7(mA、KV)とし、蒸着容器52と基板11間の距離は1000mmとした。配向膜全体の膜厚のうち、表面層の膜厚と、表面層の膜厚に対応するプレチルト角の値を下記表6に示し、表面層の膜厚と、プレチルト角の関係を図7に示す。
上記「試験1」で成膜した6種類の配向膜について、見かけ上の屈折率を測定し、表面層の膜厚と屈折率との関係を調べた。尚、見かけ上の屈折率とは、表面層と底面層を足した配向膜全体の屈折率のことである。配向膜全体の膜厚のうち、表面層の膜厚と、測定された屈折率との関係を図8に示す。
表面層の膜厚が減り、底面層の膜厚が増える程、屈折率が高い層の割合が増えるから、図8に示されるように、配向膜全体の屈折率が高くなることが分かる。
表面にITOからなる透明電極膜12が形成された積層基板10を用意し、上記「試験1」と同じ条件で、配向膜全体の膜厚は変えず、表面層の膜厚と底面層の膜厚を変えた配向膜を別々の積層基板10に成膜した。
また、真空槽51内部の圧力を第一の成膜圧力から第二の成膜圧力へ増加させる間も、蒸着材料54の蒸気を基板11上に到達させ、配向膜の成長を続けてもよい。
基板11はガラス基板、プラスチック基板等の透明基板を用いることができる。
Claims (5)
- 基板上に透明導電膜と二酸化ケイ素を主成分とする配向膜が形成され、前記配向膜表面に液晶が配置される液晶表示装置の前記配向膜を製造する製造方法であって、
前記配向膜を形成する工程は、
前記透明導電膜が形成された基板を水平面に対して所定の傾斜角度で傾斜させた状態で真空雰囲気中に保持し、
前記真空雰囲気中に酸素を導入し、前記真空雰囲気の酸素圧力を第一の成膜圧力にした状態で二酸化ケイ素を主成分とする蒸着材料を溶融させ、前記蒸着材料の蒸気を放出させ、前記透明導電膜表面に前記配向膜の底面層を成長させた後、
前記真空雰囲気の酸素圧力を、前記第一の成膜圧力よりも高い第二の成膜圧力にし、前記配向膜の表面層を前記底面層上に形成する配向膜の製造方法。 - 同一の真空槽内で、前記底面層と前記表面層を成長させる請求項1記載の配向膜の製造方法。
- 前記傾斜角度は、前記底面層を形成する間と前記表面層を形成する間で同じにする請求項2記載の配向膜の製造方法。
- 前記真空雰囲気中に窒素ガスを導入する請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の配向膜の製造方法。
- 前記表面層の膜厚を10nm以上にする請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の配向膜の製造方法。
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