JP2008203712A

JP2008203712A - 液晶装置の製造方法、液晶装置の製造装置

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Publication number: JP2008203712A
Application number: JP2007041852A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Tanaka; 孝昭田中
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】製造後、ＴＦＴ基板側と対向基板側とで水酸基の密度が異なってしまった場合におけるイオンの偏りにより発生する液晶装置におけるフリッカや焼き付き等の表示不良を確実に防止することができるとともに、液晶に対し所望のプレチルト角が得られる無機配向膜を形成することができる液晶装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０に、画素電極９、対向電極２１をそれぞれ形成するステップＳ１と、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０を、還元性雰囲気下で加熱するステップＳ２と、還元性雰囲気下で加熱しながら、各電極９、２１上に、無機配向膜１６、２６をそれぞれ形成するステップＳ３と、を具備することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、第１の基板と該第１の基板に対向する第２の基板との間に液晶が介在され、第１の基板及び第２の基板の液晶に駆動電圧を印加する各電極上に、無機配向膜がそれぞれ形成された液晶装置の製造方法、液晶装置の製造装置に関する。

周知のように、例えば光透過型の液晶装置は、ガラス基板、石英基板等からなる２枚の基板間に液晶が介在されて構成されている。

また、液晶装置は、一方の基板に、例えば薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと称す)等のスイッチング素子及び画素電極をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向電極を配置して、両基板間に介在された液晶層による光学応答を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能としている。

また、ＴＦＴを配置したＴＦＴ基板と、このＴＦＴ基板に相対して配置される対向基板とは、別々に製造される。ＴＦＴ基板及び対向基板は、例えば石英基板上に、所定のパターンを有する半導体薄膜、絶縁性薄膜又は導電性薄膜を積層することによって構成される。層毎に各種膜の成膜工程とフォトリソグラフィ工程を繰り返すことによって形成されるのである。

このようにして形成されたＴＦＴ基板及び対向基板は、パネル組立工程において高精度（例えばアライメント誤差１μｍ以内）に貼り合わされる。このパネル組立工程の一例を説明すると、先ず、各基板の製造工程において夫々製造されたＴＦＴ基板の画素電極上、及び対向基板の対向電極上に、液晶分子を基板面に沿って配向させるための、例えばＳｉＯ_２等から構成された無機配向膜が形成される。

無機配向膜は、プレチルト角に相当する所定の角度を以て、対象基板に蒸着されて形成されることにより、形成後、ラビング処理を不要として、液晶のプレチルト角を規定することができる。尚、このような無機配向膜の形成方法は、斜方蒸着法と称されている。

一般に斜方蒸着法では、斜方蒸着の際に、無機配向膜を蒸着する成膜装置内を真空引きし、成膜装置内の真空度を調整して蒸着後の無機配向膜の密度を調整することにより、対象基板に対する液晶のプレチルト角を所望の角度に規定できる無機配向膜を形成する。

また、特許文献１に開示された斜方蒸着法を用いた無機配向膜の形成方法では、成膜装置にて無機配向膜を蒸着するに際し、真空引きされた成膜装置内に酸素ガスを導入して、成膜装置内の酸素ガスの圧力を調整することにより、対象基板に対する液晶のプレチルト角を所望の角度に規定できる無機配向膜を形成する技術が開示されている。

これは、一般的に、酸素ガスの圧力が高くなる程、形成される無機配向膜の密度が低くなるため、無機配向膜により垂直配向される液晶のプレチルト角は大きくなることから、酸素ガスの圧力を調整することにより、液晶のプレチルト角を所望の角度に規定することができる。

無機配向膜の形成後、ＴＦＴ基板に対し対向基板がシール材を介して貼り合わされ、その後、液晶注入方式であれば、シール材に形成された注入口を介して液晶がＴＦＴ基板と対向基板との間に注入され、最後に、注入口が、封止材により封止されて、液晶装置が製造される。

ところで、このように製造される液晶装置は、スイッチング素子をオンにすることによって画素電極に画像信号を供給し、画素電極と対向電極との相互間の液晶層に、画像信号に基づく電圧を印加して、液晶分子の配列を変化させる。これにより、画素の透過率を変化させ、画素電極及び液晶層を通過する光を画像信号に応じて変化させ画像表示を行う。

ここで、液晶装置では、印加信号の直流成分の印加等により、例えば液晶成分の分解、液晶中の不純物による汚染が発生し、表示画像の焼き付き、フリッカ等の表示不良が現れる。

具体的には、液晶装置では、周知のように、容量性を考慮して、画素電極には一定期間のみ駆動電圧が印加される。しかしながら、画素電極に駆動電圧が印加されない期間においては、結合容量の影響及び電荷のリークによって、画素に保持される電圧は徐々に低下する。

この場合、正極性駆動の際における電極印加電圧の低下の方が、負極性駆動時における電極印加電圧の低下よりも大きくなるため、液晶に対しＴＦＴ基板及び対向基板の剥き出しになった画素電極、対向電極の部位及び各無機配向膜に、マイナスまたはプラスの電荷が蓄積されやすくなる。

各電極及び各無機配向膜に電荷が蓄積されると、上述した不純物のイオン（以下、不純物イオンと称す）は、液晶に対し剥き出しになった画素電極、対向電極の部位及び各無機配向膜と液晶との界面に残留しやすくなる。その結果、不純物イオンが各界面に吸着されてしまう。

よって、ＴＦＴ基板と対向基板とで、不純物イオンの吸着量に、極端な偏りが生じると、過多に一方の基板側に吸着されたイオンによって両電極間に発生する、即ち液晶に印加される直流成分の影響が大きくなり、表示画像の焼き付き等の表示不良を加速してしまうという問題があった。

そこで、一般的には、各画素電極の駆動電圧の極性を、例えば画像信号におけるフィールド毎に反転させる、周知の反転駆動を行うことにより、表示画像の焼き付き等の表示不良を防止する技術が周知である。

また、特許文献２には、反射型液晶装置において、印加信号の直流成分の印加以外にも、画素電極の材料と対向電極の材料とが異なっている場合において発生するイオン吸着の偏りを、画素電極上に、該画素電極を構成する金属材料とは標準電位の符号が反対である異種金属膜を被覆して防止することにより、表示画像の焼き付き、フリッカ等の表示不良を防止する技術が提案されている。
特開２００４−１６３９２１号公報特開２００３−５７６７４号公報

ここで、ＴＦＴ基板に形成される画素電極と、対向基板に形成される対向電極とでは、製法やプロセスに起因して、形状や表面積が変わってしまうため、画素電極及び対向電極に吸着される、液晶中に介在されたイオンが各電極に吸着してしまう原因となるイオン吸着サイトである水酸基の量、即ち水酸基の密度が、画素電極と対向電極とで、異なってしまう場合がある。

また、特許文献１に開示された技術を用いて、酸素ガスを用いて無機配向膜を形成すると、即ち、酸素雰囲気下で無機配向膜の蒸着を行うと、形成後の無機配向膜に、高密度の水酸基が生じてしまい、やはり、製法やプロセスに起因して、無機配向膜に生じる水酸基の量、即ち水酸基の密度が、ＴＦＴ基板側と対向基板側とで、異なってしまう場合がある。

ＴＦＴ基板側と対向基板側とで水酸基の密度が異なってしまうと、液晶に対し剥き出しになった画素電極の部位及び画素電極上の無機配向膜と、剥き出しになった対向電極の部位及び対向電極上の無機配向膜とで、ＴＦＴ基板側と対向基板側の水酸基の密度が同じ場合と比して、不純物イオンの吸着量に、極端な偏りが生じやすくなってしまい、表示画像の焼き付き、フリッカ等の表示不良が発生しやすくなってしまうといった問題がある。

以下、具体例を図７〜図１０に示す。図７は、ＴＦＴ基板側の水酸基の量が、対向基板側の水酸基の量よりも多くなった状態を概略的に示す図、図８は、対向電極に対し画素電極の電位が、マイナス側にシフトした状態を示す図、図９は、対向基板側の水酸基の量が、ＴＦＴ基板側の水酸基の量よりも多くなった状態を概略的に示す図、図１０は、対向電極に対し画素電極の電位が、プラス側にシフトした状態を示す図である。

例えば、図７に示すように、ＴＦＴ基板１００側の水酸基の量が、対向基板２００側の水酸基の量よりも多くなってしまうと、ＴＦＴ基板１００側にマイナスのイオンが吸着し、対向基板２００側にプラスのイオンが吸着することにより液晶装置に発生するイオン吸着の偏りにより、図８に示すように、対向電極の電位（＊１）に対する画素電極の電位（＊２）が、マイナス側にシフトしてしまうとともに（＊３）、対向電極の電位（＊１）と同じ電位であった既知のセンター電位も、マイナス側にシフトしてしまう（＊４）。

センター電位がマイナス側にシフトしてしまうと（＊４）、フリッカが生じやすくなってしまい、また、画素電極の電位（＊２）がマイナスにシフトしてしまうと（＊３）、対向電極の電位（＊１）はシフトしないため、液晶層に対し、直流成分が画素電極の電位のマイナス側へのシフト分だけ常に印加されてしまい、表示画像の焼き付きが発生しやすくなってしまう。

また、例えば図９に示すように、対向基板２００側の水酸基の量が、ＴＦＴ基板１００側の水酸基の量よりも多くなってしまうと、対向基板２００側にマイナスのイオンが吸着し、ＴＦＴ基板１００側にプラスのイオンが吸着することにより液晶装置に発生するイオン吸着の偏りにより、図１０に示すように、画素電極の電位（＊６）が、プラス側にシフトしてしまうとともに（＊７）、対向電極の電位（＊５）と同じ電位であったセンター電位も、プラス側にシフトしてしまう（＊８）。

センター電位がプラス側にシフトしてしまうと（＊８）、フリッカが生じやすくなってしまい、また、画素電極の電位（＊６）がプラス側にシフトしてしまうと（＊７）、対向電極の電位（＊５）はシフトしないため、液晶層に対し、直流成分が画素電極の電位のプラス側へのシフト分だけ常に印加されてしまい、表示画像の焼き付きが発生しやすくなってしまう。

このように、ＴＦＴ基板側と対向基側の水酸基の密度が異なってしまった場合、上述した反転駆動では、表示画像の焼き付き、フリッカ等の表示不良を完全に防止することができない。

さらに、特許文献２に開示された技術においては、画素電極上に透過率の低い金属膜を被覆するため、画素電極及び対向電極に透明電極を用いる透過型の液晶装置には適用することができないといった問題があった。また、画素電極上に異種金属膜を被覆する工程を新たに有するため、製造工程数が増加してしまうといった問題もあった。

本発明は上記事情及び問題点に着目してなされたものであり、製造後、ＴＦＴ基板側と対向基板側とで水酸基の密度が異なってしまった場合におけるイオンの偏りにより発生する液晶装置におけるフリッカや焼き付き等の表示不良を、確実に防止することができるとともに、液晶に対し所望のプレチルト角が得られる無機配向膜を形成することができる液晶装置の製造方法、液晶装置の製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る液晶装置の製造方法は、第１の基板と該第１の基板に対向する第２の基板との間に液晶が介在され、前記第１の基板及び前記第２の基板の前記液晶に駆動電圧を印加する各電極上に、無機配向膜がそれぞれ形成された液晶装置の製造方法であって、前記第１の基板及び前記第２の基板に、前記電極をそれぞれ形成する電極形成工程と、前記第１の基板及び前記第２の基板を、還元性雰囲気下で加熱する加熱工程と、前記還元性雰囲気下で加熱しながら、前記第１の基板及び前記第２の基板の各前記電極上に、前記無機配向膜をそれぞれ形成する無機配向膜形成工程と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、第１の基板及び第２の基板に電極を形成した後、第１の基板と第２の基板とで、製法やプロセスに違いにより、電極の形状や表面積が異なり、各電極間で、液晶中に介在されたイオンが各電極に吸着してしまう原因となる水酸基の密度が異なった結果、イオンの吸着量が異なってしまったとしても、両方の基板を、還元性雰囲気下で加熱することにより、両基板の各電極に生じた水酸基を除去することができる。また、還元性雰囲気下で加熱しながら無機配向膜を形成することにより、水酸基密度の低い無機配向膜を形成することができる他、無機配向膜形成の際の還元性ガスの圧力により、無機配向膜の密度を調整することができることから、液晶に対して所望のプレチルト角が得られる無機配向膜を形成することができる。よって、第１の基板と第２の基板とで電極及び無機配向膜に吸着するイオンの量の違いにより、液晶中に介在されたプラスイオンが水酸基の少ない電極及び無機配向膜の界面に溜まるとともに、液晶中に介在されたマイナスイオンが水酸基の多い電極及び無機配向膜の界面に溜まることによるイオンの偏りにより発生する液晶装置におけるフリッカや焼き付き等の表示不良を、確実に防止することができ、さらに液晶に対し所望のプレチルト角が得られる無機配向膜を形成することができる液晶装置の製造方法を提供することができる。

また、前記還元性雰囲気を形成する還元性ガスは、水素を含む不活性ガスから構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の基板及び第２の基板を、水素を含む不活性ガスから構成された還元性ガスによる還元性雰囲気下で加熱することにより、両基板の各電極に生じた水酸基を除去することができる。また、水素を含む不活性ガスから構成された還元性ガスによる還元性雰囲気下で加熱しながら無機配向膜を形成することにより、水酸基密度の低い無機配向膜を形成することができる他、無機配向膜形成の際の水素を含む不活性ガスから構成された還元性ガスの圧力により、無機配向膜の密度を調整することができることから、液晶に対して所望のプレチルト角が得られる無機配向膜を形成することができる。

さらに、前記不活性ガスは、窒素ガスであることを特徴とする。また、前記不活性ガスは、アルゴンガスであることを特徴とする
本発明によれば、第１の基板及び第２の基板を、水素を含む窒素ガスまたはアルゴンガスから構成された還元性ガスによる還元性雰囲気下で加熱することにより、両基板の各電極に生じた水酸基を除去することができる。また、水素を含む窒素ガスまたはアルゴンガスから構成された還元性ガスによる還元性雰囲気下で加熱しながら無機配向膜を形成することにより、水酸基密度の低い無機配向膜を形成することができる他、無機配向膜形成の際の水素を含む窒素ガスまたはアルゴンガスから構成された還元性ガスの圧力により、無機配向膜の密度を調整することができることから、液晶に対して所望のプレチルト角が得られる無機配向膜を形成することができる。

本発明に係る液晶装置の製造装置は、第１の基板と該第１の基板に対向する第２の基板との間に液晶が介在され、前記第１の基板及び前記第２の基板の前記液晶に駆動電圧を印加する各電極上に、無機配向膜がそれぞれ形成された液晶装置の製造装置であって、真空槽と、前記真空槽に設けられた、前記真空槽内を還元性雰囲気とする還元性ガスを導入する還元性ガス導入口と、前記真空槽に設けられた、前記真空槽内に配設される前記第１の基板と前記第２の基板との少なくとも一方の基板を加熱する加熱装置と、を具備していることを特徴とする。

本発明によれば、第１の基板及び第２の基板に電極を形成した後、第１の基板と第２の基板とで、製法やプロセスに違いにより、電極の形状や表面積が異なり、各電極間で、液晶中に介在されたイオンが各電極に吸着してしまう原因となる水酸基の密度が異なった結果、イオンの吸着量が異なってしまったとしても、真空槽内に配設される処理対象基板に、還元性ガス導入口から真空槽内に導入された還元性ガスによる還元雰囲気下で加熱装置によって加熱することにより、両基板の各電極に生じた水酸基を除去することができる。また、還元性雰囲気下で加熱しながら無機配向膜を形成することにより、水酸基密度の低い無機配向膜を形成することができる他、無機配向膜形成の際の還元性ガスの圧力により、無機配向膜の密度を調整することができることから、液晶に対して所望のプレチルト角が得られる無機配向膜を形成することができる。よって、第１の基板と第２の基板とで電極及び無機配向膜に吸着するイオンの量の違いにより、液晶中に介在されたプラスイオンが水酸基の少ない電極及び無機配向膜の界面に溜まるとともに、液晶中に介在されたマイナスイオンが水酸基の多い電極及び無機配向膜の界面に溜まることによるイオンの偏りにより発生する液晶装置におけるフリッカや焼き付き等の表示不良を、確実に防止することができ、さらに液晶に対し所望のプレチルト角が得られる無機配向膜を形成することができる液晶装置の製造装置を提供することができる。

以下、図面を参照にして本発明の実施の形態を説明する。尚、以下に示す実施の形態において液晶装置は、光透過型の液晶装置を例に挙げて説明する。

また、液晶装置において対向配置される一対の基板の内、一方の基板は、第１の基板である素子基板（以下、ＴＦＴ基板と称す）を、また他方の基板は、ＴＦＴ基板に対向する第２の基板である対向基板を例に挙げて説明する。

先ず、本実施の形態の製造方法、製造装置により製造される液晶装置全体の構成について説明する。図１は、本実施の形態の製造方法により製造される液晶装置の平面図、図２は、図１中のII-II線に沿って切断した断面図、図３は、図１の液晶装置における画素電極及び無機配向膜と、その近傍を示す部分拡大断面図である。

図１、図２に示すように、液晶装置１は、例えば、石英基板やガラス基板等を用いたＴＦＴ基板１０と、該ＴＦＴ基板１０に対向配置される、例えばガラス基板や石英基板等を用いた対向基板２０との間に、液晶５０が介在されて構成される。対向配置されたＴＦＴ基板１０と対向基板２０とは、シール材５２によって貼り合わされている。

ＴＦＴ基板１０の液晶５０と接する領域に、液晶装置１の表示領域４０を構成するＴＦＴ基板１０の表示領域１０ｈが構成されている。また、表示領域１０ｈに、画素を構成するとともに、後述する対向電極２１とともに液晶５０に駆動電圧を印加する、透明電極、例えば既知のＩＴＯから構成された画素電極９がマトリクス状に配置されている。

また、対向基板２０の液晶５０と接する領域に、液晶５０に画素電極９とともに駆動電圧を印加する透明電極、例えば既知のＩＴＯから構成された対向電極２１が設けられており、対向電極２１の表示領域１０ｈに対向する領域に、液晶装置１の表示領域４０を構成する対向基板２０の表示領域２０ｈが構成されている。

ＴＦＴ基板１０の画素電極９上に、無機配向膜１６が設けられており、また、対向基板２０上の全面に渡って形成された対向電極２１上にも、無機配向膜２６が設けられている。

詳しくは、図３に示すように、画素電極９上に、ＳｉＯ_２やＳｉＯ等のシリコン酸化物等の絶縁物により構成された複数本の柱状の構造を有する無機配向膜１６が、画素電極９に垂直な面に対し所定の角度傾くよう、上述した斜方蒸着法により形成されている。その結果、液晶５０は、斜方蒸着された無機配向膜１６により例えば４°〜５°傾斜垂直配向されている。

尚、このように、無機配向膜１６が、斜方蒸着法により形成されていることにより、画素電極９に、液晶５０に対して剥き出しになる部位９ｍが形成されている。

また、このことは、図示しないが、無機配向膜２６であっても同様であり、対向電極２１上に、ＳｉＯ_２やＳｉＯ等のシリコン酸化物等の絶縁物により構成された複数本の柱状の構造を有する無機配向膜２６が、対向電極２１に垂直な面に対し所定の角度傾くよう、上述した斜方蒸着法により形成されている。その結果、液晶５０は、斜方蒸着された無機配向膜２６により例えば４°〜５°傾斜垂直配向されている。

また、無機配向膜２６が、斜方蒸着法により形成されていることにより、対向電極２１にも、液晶５０に対して剥き出しになる図示しない部位が形成されている。

さらに、無機配向膜１６、２６の密度や、無機配向膜１６、２６の蒸着角度、複数本の柱状構造を有する各無機配向膜１６の間隔または各無機配向膜２６間の間隔は、無機配向膜１６、２６を斜方蒸着する際に、後述する斜方蒸着装置６０（図４参照）内に導入される後述する還元性ガスの圧力によって決定される。

また、ＴＦＴ基板１０の表示領域１０ｈにおいては、複数本の図示しない走査線と複数本の図示しないデータ線とが交差するように配線され、走査線とデータ線とで区画された領域に画素電極９がマトリクス状に配置される。そして、走査線とデータ線との各交差部分に対応して図示しない薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が設けられ、このＴＦＴ毎に画素電極９が電気的に接続されている。

ＴＦＴは走査線のＯＮ信号によってオンとなり、これにより、データ線に供給された画像信号が画素電極９に供給される。この画素電極９と対向基板２０に設けられた対向電極２１との間の電圧が液晶５０に印加される。

対向基板２０に、液晶装置１の表示領域４０を規定する額縁としての遮光膜５３が設けられている。

液晶５０がＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間に、既知の液晶注入方式で注入される場合、シール材５２は、シール材５２の１辺の一部において欠落して塗布されている。

シール材５２の欠落した箇所は、該欠落した箇所から貼り合わされたＴＦＴ基板１０及び対向基板２０との間において、シール材５２により囲まれた領域に液晶５０を注入するための切り欠きである液晶注入口１０８を構成している。液晶注入口１０８は、液晶注入後、封止剤１０９によって封止される。

シール材５２の外側の領域に、ＴＦＴ基板１０の図示しないデータ線に画像信号を所定のタイミングで供給して該データ線を駆動するドライバであるデータ線駆動回路１０１と外部回路との接続のための外部接続端子１０２とが、ＴＦＴ基板１０の液晶注入口１０８が位置する１辺に沿って設けられている。尚、外部接続端子１０２は、対向基板２０に設けられていても構わない。

外部接続端子１０２に、液晶装置１を、プロジェクタ等の電子機器と電気的に接続する、図示しない特定の長さを有する柔軟なフレキシブル配線基板（Flexible Printed Circuits、以下ＦＰＣと称す）の一端が接続される。ＦＰＣの他端がプロジェクタ等の電子機器に接続されることにより、液晶装置１と電子機器とは電気的に接続される。

外部接続端子１０２が設けられたＴＦＴ基板１０の１辺に隣接する２辺に沿って、ＴＦＴ基板１０の図示しない走査線及びゲート電極に、走査信号を所定のタイミングで供給することにより、ゲート電極を駆動するドライバである走査線駆動回路１０３、１０４が設けられている。走査線駆動回路１０３、１０４は、シール材５２の内側の遮光膜５３に対向する位置において、ＴＦＴ基板１０上に形成されている。

また、ＴＦＴ基板１０上に、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０３、１０４、外部接続端子１０２及び上下導通端子１０７を接続する配線１０５が、遮光膜５３の３辺に対向して設けられている。

上下導通端子１０７は、シール材５２のコーナー部の４箇所のＴＦＴ基板１０上に形成されている。そして、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０相互間に、下端が上下導通端子１０７に接触し上端が対向電極２１に接触する上下導通材１０６が設けられており、該上下導通材１０６によって、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通がとられている。

次に、このように構成された液晶装置の製造装置、具体的には、液晶装置１における画素電極９、対向電極２１の形成後の各電極９、２１上に無機配向膜１６、２６を形成する斜方蒸着装置について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態の液晶装置の製造装置を概略的に示す図である。

図４に示すように、液晶装置の製造装置である斜方蒸着装置６０は、真空槽である真空チャンバ６１と、該真空チャンバ６１に設けられた還元性ガス導入口６３と、真空チャンバ６１内に設けられた加熱装置であるヒータ６２と、ガス排気口６６と、蒸着源６７とにより主要部が構成されている。

還元性ガス導入口６３は、画素電極９、対向電極２１に生じた水酸基を除去する際及び無機配向膜１６、２６の形成の際に使用する後述する還元性ガスを、真空チャンバ６１内に導入するものである。

ヒータ６２は、処理対象基板がＴＦＴ基板１０であれば、蒸着源６７に対し、画素電極９が形成された後のＴＦＴ基板１０が所定の角度を有して位置するようＴＦＴ基板１０を保持するとともに、ＴＦＴ基板１０を、後述する設定温度まで加熱するものである。

また、ヒータ６２は、処理対象基板が対向基板２０であれば、蒸着源６７に対し、対向電極２１が形成された後の対向基板２０が所定の角度を有して位置するよう対向基板２０を保持するとともに、対向基板２０を、後述する設定温度まで加熱するものである。尚、ヒータ６２は、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０の両方を保持しても構わない。

ガス排気口６６は、真空チャンバ６１内に導入された還元性ガスを、処理後、真空チャンバ６１外に排出するものであり、蒸着源６７は、例えばＳｉＯ_２から構成され、無機配向膜形成の際、還元性ガス中で加熱することにより、蒸着流を発生し、ＴＦＴ基板１０の画素電極９上または対向基板２０の対向電極２１上に、上述した斜方蒸着法により無機配向膜１６、２６をそれぞれ形成するものである。

次に、図４の液晶装置の製造装置を用いた図１〜図３のように構成された液晶装置の製造方法、具体的には、液晶装置１における画素電極９、対向電極２１、無機配向膜１６、２６の形成方法について、図５、図６を用いて説明する。図５は、本実施の形態の液晶装置の製造方法を示すフローチャート、図６は、酸素雰囲気中において無機配向膜を形成した場合と、不活性ガス雰囲気中において無機配向膜を形成した場合とにおける液晶装置に発生するフリッカレベルの対比を示す図表である。

尚、画素電極９、対向電極２１、無機配向膜１６、２６の形成方法以外の液晶装置の製造方法については、周知であるため、その説明は省略する。

図５に示すように、先ず、ステップＳ１において、既知の半導体薄膜、絶縁性薄膜又は導電性薄膜を積層することによって複数の薄膜が形成されたＴＦＴ基板１０、対向基板２０に対し、上述した画素電極９、対向電極２１をそれぞれ形成する電極形成工程を行う。

次いで、ステップＳ２においては、各ＴＦＴ基板１０、対向基板２０を加熱する加熱工程を行う。具体的には、先ず、図４に示す斜方蒸着装置６０内のヒータ６２に処理対象基板、例えば画素電極９が形成されたＴＦＴ基板１０を保持させた後、真空チャンバ６１内を、斜方蒸着装置６０に設けられた図示しない減圧装置により真空引きする。

次いで、真空チャンバ６１内に、還元性ガス導入口６３を介して還元性ガス、具体的には、水素を含む不活性ガス、より具体的には、水素ガス１に対して窒素ガスまたはアルゴンガスが９の割合で混合された状態、さらに具体的には、窒素ガスまたはアルゴンガスに、水素ガスが体積分率で５〜１５％含有された還元性ガスを導入し、真空チャンバ６１内を還元性雰囲気とした後、ヒータ６２により、ＴＦＴ基板１０を、設定温度、例えば３００℃まで加熱する。

尚、この際、還元性ガスは、真空チャンバ６１内が設定された圧力、具体的には、ＴＦＴ基板１０に対して液晶５０のプレチルト角θを、設定された角度に、具体的には、画素電極９に垂直な面に対し例えば４°〜５°傾くように規定できる無機配向膜を形成する際に用いる圧力となるまで導入する。

その後、真空チャンバ６１内において、３００℃まで加熱しながら、ＴＦＴ基板１０を、還元性雰囲気下に、設定時間放置する。尚、以上説明した加熱工程は、対向基板２０に対して行う場合も同様であるため、その説明は省略する。また、以上説明した加熱工程を、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０に対し、同時に行っても構わない。

ここで、ステップＳ１における電極形成工程後、上述したように、製法やプロセスに起因して、画素電極９と対向電極２１とで、形状や表面積が変わってしまうため、画素電極９と対向電極２１とで、液晶５０中に介在されたイオンが各電極９、２１に吸着してしまう原因となる水酸基の密度が異なってしまう場合がある。

そこで、ステップＳ３においては、各電極９、２１に生じた水酸基を除去するとともに、水酸基密度の低い無機配向膜を形成する無機配向膜形成工程を行う。

これは、ＴＦＴ基板１０側と、対向基板２０側とで水酸基の密度に差があると、上述したように、液晶５０に対して剥き出しになった画素電極９の部位９ｍ及び無機配向膜１６と、液晶５０に対して剥き出しになった対向電極２１の部位及び無機配向膜２６とで、不純物イオンの吸着量に極端な偏りが生じやすくなってしまい、液晶装置１における表示画像の焼き付き、フリッカ等の表示不良が発生しやすくなってしまうという問題があるためである。

無機配向膜形成工程は、具体的には、加熱工程後、真空チャンバ６１内において、３００℃まで加熱され、ＴＦＴ基板１０に対して液晶５０のプレチルト角θを、画素電極９に垂直な面に対して、例えば４°〜５°に規定できる無機配向膜を形成する際に用いる圧力まで還元性ガスが導入された還元性雰囲気下において、画素電極９上に、上述したように、蒸着源６７から、蒸着流を発生させ、斜方蒸着法により無機配向膜１６を形成する。尚、無機配向膜形成工程において、対向基板２０に対して無機配向膜２６を形成する手法は、ＴＦＴ基板１０の手法と同様であるため、その説明は省略する。また、無機配向膜形成工程を、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０に対し、同時に行っても構わない。

以上説明したステップＳ３における無機配向膜形成工程の結果、画素電極９上、対向電極２１上には、垂直配向される液晶５０のプレチルト角θが設定された角度、例えば画素電極９に垂直な面に対して４°〜５°に規定できるとともに、既知のシラノール基の密度の低い無機配向膜１６、２６がそれぞれ形成され、さらには、画素電極９、対向電極２１上の水酸基が除去されることが、後述する実験の結果分かった。

尚、還元性雰囲気下において、垂直配向される液晶５０のプレチルト角θを設定された角度に規定できる無機配向膜１６、２６を形成できるのは、還元性ガスの圧力が高くなる程、形成される無機配向膜１６、２６の密度が低くなるため、無機配向膜１６、２６により垂直配向される液晶５０のプレチルト角θは大きくなることから、還元性ガスの圧力を調整することにより、液晶５０のプレチルト角θを規定できるためである。

以下、還元性雰囲気下において、加熱しながら無機配向膜形成を行った結果、各電極９、２１上の水酸基が除去でき、水酸基密度の低い無機配向膜１６、２６を形成することができた実験結果を図６に示す。

図６に示すように、従来用いていた酸素雰囲気下において、無機配向膜を形成すると、例えばＴＦＴ基板１０の場合、画素電極９の液晶５０に対して剥き出しになる部位９ｍ及び無機配向膜１６に対する水の接触角は、３０°または３８°となり、処理後のＴＦＴ基板１０を用いて液晶装置１を製造した場合、液晶装置１に発生するフリッカのレベルは許容範囲外となることが分かった。

これに対し、本実施の形態のように、還元性雰囲気下、具体的には、体積比が、水素ガス１に対して窒素ガスが９の割合で混合された状態において、無機配向膜を形成すると、例えばＴＦＴ基板１０の場合、画素電極９の液晶５０に対して剥き出しになる部位９ｍ及び無機配向膜１６に対する水の接触角は、４５°または５９°となる。つまり、酸素雰囲気中で形成した場合と比して還元性雰囲気中ではより疎水性を有することが分かることから、本処理後のＴＦＴ基板１０を用いて液晶装置１を製造した場合、液晶装置１に発生するフリッカのレベルは許容範囲内となることが実験の結果分かった。

この結果から、ＴＦＴ基板１０を、還元性雰囲気下で、例えば３００℃まで加熱しながら無機配向膜１６を形成すると、画素電極９の液晶５０に対して剥き出しになる部位９ｍの水酸基が除去され、水酸基密度の低い無機配向膜１６が形成されていると判断できる。尚、以上のことは、対向基板２０に無機配向膜２６を形成する場合であっても同様である。

このように、本実施の形態においては、画素電極９、対向電極２１の形成後、斜方蒸着装置６０を用いて、各基板１０、２０の各電極９、２１上に、還元性雰囲気下において、設定温度まで加熱しながら、無機配向膜１６、２６を形成すると示した。

このことによれば、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０に電極９、２１をそれぞれ形成した後、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０とで、製法やプロセスに違いにより、各電極９、２１の形状や表面積が異なり、各電極９、２１間で、液晶５０中に介在されたイオンが各電極９、２１に吸着してしまう原因となる水酸基の密度が異なった結果、イオンの吸着量が異なってしまったとしても、両基板１０、２０の各電極９、２１に生じた水酸基を、無機配向膜１６、２６を形成しながら除去することができる。

また、還元性雰囲気下で加熱しながら無機配向膜１６、２６をそれぞれ形成することにより、水酸基密度の低い無機配向膜１６、２６をそれぞれ形成することができる他、無機配向膜１６、２６形成の際の還元性ガスの圧力により、無機配向膜１６、２６の密度を調整することができることから、液晶５０に対して所望のプレチルト角θが得られる無機配向膜１６、２６をそれぞれ形成することができる。

よって、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０とで各電極９、２１及び各無機配向膜１６、２６に吸着するイオンの量の違いにより、液晶５０中に介在されたプラスイオンが水酸基の少ない電極及び無機配向膜の界面に溜まるとともに、液晶５０中に介在されたマイナスイオンが水酸基の多い電極及び無機配向膜の界面に溜まることによるイオンの偏りにより発生する液晶装置１におけるフリッカや焼き付き等の表示不良を、確実に防止することができ、さらに液晶５０に対し所望のプレチルト角θが得られる無機配向膜１６、２６をそれぞれ形成することができる液晶装置１の製造方法、液晶装置１の製造装置を提供することができる。

以下、別の変形例を示す。

上述した第１及び第２実施の形態においては、液晶装置は、光透過型の液晶装置を例に挙げて説明したが、これに限らず、本実施の形態の製造方法は、反射型の液晶装置に適用しても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した第１及び第２実施の形態においては、無機配向膜１６、２１は、垂直配向モードの液晶５０の配向に用いると示したが、これに限らず、斜方蒸着の角度によっては、水平配向モードの液晶の配向に用いても構わない。

また、液晶装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述した液晶装置は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のアクティブ素子（能動素子）を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示モジュールを例に挙げて説明したが、これに限らず、ＴＦＤ（薄膜ダイオード）等のアクティブ素子（能動素子）を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示モジュールであっても構わない。

さらに、液晶装置は、半導体基板に素子を形成する表示用デバイス、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等であっても構わない。ＬＣＯＳでは、素子基板として単結晶シリコン基板を用い、画素や周辺回路に用いるスイッチング素子としてトランジスタを単結晶シリコン基板に形成する。また、画素には、反射型の画素電極を用い、画素電極の下層に画素の各素子を形成する。

本実施の形態の製造方法により製造される液晶装置の平面図。図１中のII-II線に沿って切断した断面図。図１の液晶装置における画素電極及び無機配向膜と、その近傍を示す部分拡大断面図。本実施の形態の液晶装置の製造装置を概略的に示す図。本実施の形態の液晶装置の製造方法を示すフローチャート。酸素雰囲気中において無機配向膜を形成した場合と、不活性ガス雰囲気中において無機配向膜を形成した場合とにおける液晶装置に発生するフリッカレベルの対比を示す図表。ＴＦＴ基板側の水酸基の量が、対向基板側の水酸基の量よりも多くなった状態を概略的に示す図。対向電極に対し画素電極の電位が、マイナス側にシフトした状態を示す図。対向基板側の水酸基の量が、ＴＦＴ基板側の水酸基の量よりも多くなった状態を概略的に示す図。対向電極に対し画素電極の電位が、プラス側にシフトした状態を示す図。

符号の説明

１…液晶装置、９…画素電極、１０…ＴＦＴ基板、１６…無機配向膜、２０…対向基板、２１…対向電極、２６…無機配向膜、５０…液晶、６０…斜方蒸着装置、６１…真空チャンバ、６２…ヒータ、６３…還元性ガス導入口。

Claims

第１の基板と該第１の基板に対向する第２の基板との間に液晶が介在され、前記第１の基板及び前記第２の基板の前記液晶に駆動電圧を印加する各電極上に、無機配向膜がそれぞれ形成された液晶装置の製造方法であって、
前記第１の基板及び前記第２の基板に、前記電極をそれぞれ形成する電極形成工程と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を、還元性雰囲気下で加熱する加熱工程と、
前記還元性雰囲気下で加熱しながら、前記第１の基板及び前記第２の基板の各前記電極上に、前記無機配向膜をそれぞれ形成する無機配向膜形成工程と、
を具備することを特徴とする液晶装置の製造方法。
前記還元性雰囲気を形成する還元性ガスは、水素を含む不活性ガスから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
前記不活性ガスは、窒素ガスであることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置の製造方法。
前記不活性ガスは、アルゴンガスであることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置の製造方法。
第１の基板と該第１の基板に対向する第２の基板との間に液晶が介在され、前記第１の基板及び前記第２の基板の前記液晶に駆動電圧を印加する各電極上に、無機配向膜がそれぞれ形成された液晶装置の製造装置であって、
真空槽と、
前記真空槽に設けられた、前記真空槽内を還元性雰囲気とする還元性ガスを導入する還元性ガス導入口と、
前記真空槽に設けられた、前記真空槽内に配設される前記第１の基板と前記第２の基板との少なくとも一方の基板を加熱する加熱装置と、
を具備していることを特徴とする液晶装置の製造装置。