JP2008541172A - 液晶ディスプレイ装置の製造方法及び該方法により製造された装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図3C
Description
ディスプレイ装置(100)は、シリコン基板(102)上に形成される。また、ディスプレイ装置(100)は、集積回路(104)、絶縁層(106)、複数のピクセルミラー(108)、平坦化層(110)、保護コーティング(112)、下方液晶配向層(114)、液晶層(116)、上方液晶配向層(118)、透明電極層(120)、透明基板(例えば、ガラス)(122)及び反射防止コーティング(124)を備える。
図1に示される層の厚さは、等倍率で示すものではなく、誇張して描かれ、明瞭に視覚的理解を促すものとしている。
光の偏向は、液晶層によって変化し、この偏向は、液晶層(116)を横切る電場に依存する。透明電極(120)に特定の電圧が印加された場合において、液晶層(116)を横切る電場は、回路層(104)によってピクセルミラー(108)上に生ずる電圧により制御されることとなる。したがって、入射光の空間的に画素化された部分の偏向は、個別に、変調されることとなる。
バリア層は、透明基板上に形成されてもよい。透明基板は、限定されるものではないが、反射型LCDの透明電極と透過型LCD電極の透明電極であってもよい。
したがって、必要不可欠なものではないが、装置は、概して、2つのバリア層を備えることが好ましい。1つは、液晶層の一方の側の基板上に配されるバリア層であり、他のもう1つは、液晶層の反対側の基板上に配されるバリア層である。
例えば、開示される実施形態において、バリア層は、単分子層であり、この単分子層は直接的に液晶配向層に形成され、液晶層に直接的に接触する。不純物による汚染から液晶配向層を保護することに加えて、バリア層は、液晶セルのガスケットに対する接着性を向上させる。尚、液晶セル用のガスケットは液晶層周囲に配され、基板間の液晶層を保護するものである。
加えて、化学成分を用いて、試薬が官能基化されてもよい。例えば、NH2、OH、COOHなどといった化学成分を添加して、オクチルトリエトキシシランなどのトリエトキシ基を有するシランとすることができる。試薬の修飾は、バリア層の調整特性(限定するものではないが、液晶表面相互作用、水分吸収、接着性など)を向上させる。
この方法は、基板を用意する段階と、該基板上に液晶配向層を形成する段階と、該液晶配向層上にバリア層を形成する段階と、該バリア層上に液晶層を形成する段階からなる。
特定の方法において、2つの基板が用意される。一方の基板は、反射型ディスプレイのバックプレーンであり、他の基板は透明基板であり、透明電極として好適に用いることができる。個別に、各基板上に液晶配向層が形成される。また、個別にバリア層が、各液晶配向層上に形成される。その後、液晶層が、一方の基板のバリア層上に形成される。そして、他方の基板が搭載され、各基板のバリア層が液晶層を介して互いに対向し、液晶層はバリア層の間に挟まれることとなる。
例えば、ある特定の方法において、液晶配向層が酸化被膜層であり、バリア層は、疎水性の化学物質である。疎水性の化学物質は、蒸気を主体とした工程を用いて供給される。他の実施形態として、バリア層を形成する段階が、シラン(例えば、オクチルトリエトキシシラン)或いはシラザン(例えば、ヘキサメチルジシラザン)を用いて、液晶層上に単分子層を形成する段階を含む。
本発明は、装置の信頼性の向上をもたらす。この信頼性の向上は、製造工程の間に生ずる微量の不純物の吸収及び/又は吸着によって汚染される場面を低減することによりもたらされる。
本発明は更に、LCD装置の信頼性、性能及び使用可能な寿命を向上させる。この信頼性、性能及び寿命の向上は、装置使用寿命の間の不純物の吸収及び/又は吸着により液晶配向層が汚染されることを引き続き防止することにより図られる。
本発明は、従来技術に関連する課題を解決するものであり、液晶ディスプレイ(LCD)装置の液晶層を保護する手段を提供する。この保護手段は、液晶配向層の異方特性の装置の液晶層への伝達を妨げる汚染から、液晶層を保護する。
以下の記述において、多くの特定の詳細が説明される(バリア層の特定の形成方法、特定のディスプレイ・タイプ、バリア層を形成する特定種の試薬など)。これら多くの特定の詳細な説明を通じて、本発明の全体を理解することが可能である。しかしながら、本発明が、これらの特定の詳細な説明から離れて実施可能であること当業者は理解すべきである。
その一方で、既によく知られているLCDディスプレイの製造の実施形態の詳細(例えば、基板の製造方法、液晶の種類、液晶セルの組立、電気的な接続など)及びLCDディスプレイの部品に関する説明は省略されている。なぜなら、これら既知の事項の詳細な説明は、本発明を不必要に不明瞭なものとするからである。
この汚染物(226)の層が、特定のLCD装置において、非常に高い確率で故障を引き起こす原因となっていると、本発明者は考えている。特に、汚染物質(例えば、水)は、液晶配向層(214及び218)上に吸着し、或いは、液晶配向層(214及び218)内に吸収される。この結果、液晶配向層(214及び218)の異方特性の液晶層への伝達が妨げられることとなる。結果として、層(216)の液晶は、適切に配向せず、それ故、電場の印加に均一に応答しないこととなる。このため、装置により作り出された像内に視認可能な欠陥(例えば、領域線)が作り出されることとなる。
バックプレーン(300)は、シリコン基板(302)上に形成されている。バックプレーン(300)は、集積回路(304)、絶縁支持層(306)、複数のピクセルミラー(308)、平坦化層(310)及び保護用キャップ層(312)を備える。製造業者から反射型ディスプレイのバックプレーンを受け取ったとき、たいていの場合、これらの層は存在している。
加えて、装置(300)は、下方液晶配向層(314)を備える。下方液晶配向層(314)は、キャップ層(312)上に形成される。更に、装置(300)は、バリア層(315)を備える。バリア層(315)は、下方液晶配向層(314)上に形成される。
バリア層(315)を除いて、反射型ディスプレイのバックプレーン(300)は、既知の反射型ディスプレイのバックプレーンと略同様である。バリア層(315)は、汚染物質から液晶配向層(314)を保護し、液晶配向層(314)の異方特性を、液晶配向層の上方に横たわる液晶層(316)に伝達することが可能である(図3C参照)。
本明細書で説明される特定の実施形態においては、液晶配向層(314)は、熱的に蒸発させて形成された薄膜状の酸化被膜(例えば、SiO2やSiO)である。このような液晶配向層は、水蒸気による汚染を受けやすい。バリア層(315)は、疎水性の単分子層からなる。この単分子層は、水を含有する汚染物質の吸着及び/又は吸収から液晶配向層(314)を保護する作用を発揮する。
多くの異なる種類のシランをバリア層(315)の形成に利用可能であると本発明者は予想している。限定するものではないが、バリア層(315)の形成に利用可能なシランとして、トリクロロシラン、トリメトキシシラン及びトリエトキシシランを挙げることができる。好ましくは、必要なものではないが、炭素鎖は、その炭素鎖長が4以上である。炭素鎖長が8であるアルキル鎖を用いると、良好な結果を得られることを、本発明者は確認している。
例えば、シリコンと反対側の炭素鎖端に-NH2基を結合させることにより、層(316)の液晶材料とバリア層(315)の表面の間の結合の形成を促進させることができる。他のもう1つの例として、-NH2基は液晶層(316)周囲の保持ガスケットを形成するエポキシとの結合の形成を促進する。これにより、製品の使用寿命間における液晶層(316)への水成分の浸透を防ぐことができる。
まず、バリア層(315)は、水を含む汚染物質から液晶配向層(314)を保護する。この結果、熱や湿気といった環境的ストレス下であっても製品寿命を長くすることができる。
更に、バリア層(315)の表面は、化学成分の使用を介して用途に応じて調整することができ、液晶−表面の相互作用の特性を制御可能となる。
加えて、バリア層(315)は、液晶セルガスケット材料に対する良好な接着性をもたらす。更に言えば、バリア層(315)は、これらの利点をもたらす一方で、液晶配向層(314)の異方特性を液晶層(316)に伝達することが可能である。
第1段階(402)において、基板(反射型ディスプレイのバックプレーン、透明電極など)が用意される。
その後、第2の段階(404)において、液晶配向層が基板上に形成される。
次に、必要に応じて、第3の段階(406)において、液晶配向層がプラズマ洗浄される。尚、プラズマ洗浄は、配向層表面上に存在する不純物を低減させるが、バリア層の形成にとって必ずしも必要な工程ではない。
続いて、第4の段階(408)において、バリア層が、液晶配向層上に形成される。
その後、第5の段階(410)において、液晶材料が、バリア層上に供給される。第5の段階(410)が完了すると、基板(例えば、反射型ディスプレイのバックプレーン)は、他のもう1つの基板(例えば、透明電極)との組立に関して、用意が完了した状態となる。この他のもう1つの基板は、同一又は類似の方法により、配向層及びバリア層を備えるものとなっている。他のもう1つの基板との組立を介して、LCD装置が作り出される。
第1の段階(502)において、液晶配向層を備える基板が、圧力制御がなされたオーブン内に配される。
続いて、第2の段階(504)において、オーブンが加熱されるとともに浄化される。この浄化する段階は、例えば、約1torrの圧力まで下げることと乾燥窒素を充填する段階を繰り返し、オーブン内の気圧を上下動させることを含む。
次に、第3の段階(506)において、バリア層用の試薬(例えば、シラン或いはシラザン)が、オーブン内に供給される。液晶配向層は、所定時間の間、試薬に曝されることとなる。
次に、第4の段階(508)において、オーブンは清浄化されるとともに冷却される
最後に、第5の段階(510)において、液晶配向層上に形成されたバリア層を備える基板が圧力制御されたオーブンから取り出される。
第1の段階において、2つの基板(例えば、反射型ディスプレイのバックプレーン及び透明電極)が用意される。各基板は、液晶配向層及びバリア層を備える。
続いて、第2の段階(604)において、2つの基板が、他の一方の基板に対して所定の位置となるように固定され、セルを形成する。このとき、2つの基板が有するバリア層は互いに対向することとなる。
最後に、第3の段階(606)において、液晶材料が、基板のバリア層間においてセル内に注入される。
Claims (40)
- 基板と、
液晶層と、
前記基板と前記液晶層の間に配される液晶配向層と、
前記液晶配向層と前記液晶層の間に配されるバリア層からなることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。 - 前記基板が、反射型ディスプレイのバックプレーンであることを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記反射型ディスプレイのバックプレーンが、シリコン基板と、
少なくとも1つの集積回路層と、
複数のピクセルミラーからなることを特徴とする請求項2記載の液晶ディスプレイ装置。 - 前記基板が、透明基板であることを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記透明基板上に形成された透明電極層を更に備えることを特徴とする請求項4記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記バリア層が、前記液晶配向層に直接的に形成されることを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記液晶層が、前記バリア層に直接的に接触することを特徴とする請求項6記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記液晶ディスプレイ装置が、垂直方向に配向されたネマティック液晶ディスプレイ装置であることを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記液晶配向層が、薄膜層であることを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記液晶配向層が、酸化被膜層を備えることを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記酸化被膜層が、SiO又はSiO2のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項10記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記バリア層が、前記液晶配向層よりも、不純物の吸収或いは吸着のうち少なくとも一方に対して高い抵抗性を備えることを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記バリア層が、前記液晶配向層の異方特性を前記液晶層に伝達することを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記バリア層が単分子層であることを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記バリア層が、シラン又はシラザンのうち一方から形成されることを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記バリア層が、オクチルエトキシシラン又はヘキサメチルジシラザンのうち一方から形成されることを特徴とする請求項15記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記バリア層が、シランで形成されることを特徴とする請求項15記載の液晶ディスプレイ装置。
- 前記第1の基板が配される側とは反対側の前記液晶層の面上に配される第2の基板と、
該第2の基板と前記液晶層の間に配される第2の液晶配向層と、
前記第2の液晶配向層と前記液晶層の間に配される第2のバリア層を更に備えることを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置。 - 前記基板が、反射型ディスプレイのバックプレーンであり、
前記第2の基板が透明基板であることを特徴とする請求項18記載の液晶ディスプレイ装置。 - 前記液晶層の周縁部周りに配されるガスケットを備え、
該ガスケットが、前記バリア層と前記第2のバリア層のうち少なくとも一方に隣接することを特徴とする請求項18記載の液層ディスプレイ装置。 - 基板を用意する段階と、
該基板上に液晶配向層を形成する段階と、
該液晶配向層上にバリア層を形成する段階と、
該バリア層上に液晶層を形成する段階からなることを特徴とする液晶ディスプレイ装置の製造方法。 - 前記基板が、反射型ディスプレイのバックプレーンであることを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記基板が、透明基板であることを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記液晶配向層上に前記バリア層を形成する段階が、前記液晶配向層上に直接的に前記バリア層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記バリア層上に前記液晶層を形成する段階が、前記バリア層に直接的に接触する液晶層を供給する段階を含むことを特徴とする請求項24記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記液晶層を形成する段階が、ネマティック液晶層を形成する段階を含み、
前記液晶配向層を形成する段階が、垂直に配向した液晶ディスプレイ装置に使用するのに好適な配向層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。 - 前記液晶配向層を形成する段階が、薄膜状の配向層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記液晶配向層を形成する段階が、酸化被膜を形成する段階を含むことを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記酸化被膜層が、SiO又はSiO2のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項28記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記バリア層を形成する段階が、前記液晶配向層よりも、不純物の吸収或いは吸着のうち少なくとも一方に対して高い抵抗性を備える層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記バリア層を形成する段階が、前記液晶配向層の異方特性を前記液晶層に伝達する層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記バリア層を形成する段階が、前記液晶配向層上に単分子層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記バリア層を形成する段階が、シラン又はシラザンのうち少なくとも一方を用いて前記バリア層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記バリア層を形成する段階が、オクチルトリエトキシシラン又はヘキサメチルジシラザンのうち少なくとも一方を用いる段階を備えることを特徴とする請求項33記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 前記バリア層を形成する段階が、シランを用いて前記バリア層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項33記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 第2の基板を用意する段階と、
該第2の基板上に第2の液晶配向層を形成する段階と、
前記液晶配向層上に第2のバリア層を形成する段階と、
前記第2のバリア層を備える第2の基板を、搭載する段階を備え、
前記第2のバリア層が、前記液晶層を備えるバリア層に対向し、
前記液晶層が、前記第2のバリア層と前記バリア層の間に配されることを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。 - 前記基板が、反射型ディスプレイのバックプレーンであり、
前記第2の基板が透明基板であることを特徴とする請求項36記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。 - 前記基板と前記第2の基板の間に、液晶保持用ガスケットを配する段階を更に備え、
前記ガスケットの一部が、前記バリア層に隣接し、前記ガスケットの他の部分が前記第2のバリア層に隣接することを特徴とする請求項36記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。 - 前記バリア層を形成する前に、前記配向層に対するプラズマ洗浄工程を実行する段階をさらに備えることを特徴とする請求項21記載の液晶ディスプレイ装置の製造方法。
- 基板と、
液晶層と、
前記基板と前記液晶層の間に配される液晶配向層と、
前記液晶配向層が、汚染物質を吸収すること及び吸着することのうち少なくとも一方を防ぐ手段を備えることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
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