JP2009063867A

JP2009063867A - 液晶装置の製造方法

Info

Publication number: JP2009063867A
Application number: JP2007232390A
Authority: JP
Inventors: Shozo Yoshida; 昌三吉田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-03-26

Abstract

【課題】耐湿性を向上させつつ高品位な表示を実現可能とした液晶装置の製造方法を提供する。
【解決手段】一対の基板間に、液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法において、前記一対の基板の少なくとも一方に無機配向膜を形成する無機配向膜形成工程と、前記無機配向膜の表面をシランカップリング剤により疎水性に改質する表面改質処理工程と、反応性ガスにより前記無機配向膜上の前記シランカップリング剤を除去するアッシング工程と、を具備する構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、一対の基板間に、液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法に関し、特に無機配向膜を具備した液晶装置の製造方法に関する。

電気光学装置である液晶装置は、ガラス基板、石英基板等からなる一対の基板間に液晶が挟持されて構成されている。

液晶装置は、例えば一方の基板に、薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ；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、両電極間に介在する液晶の配向を画像信号に応じて変化させることで、透過する光を変調し、画像表示を可能としている。

このような液晶装置において、少なくとも一方の基板の液晶に接する表面には、液晶の配向を規制する配向膜が形成されている。一般に配向膜としては、ＳｉＯ２等の無機材料を基板表面に対し所定の角度をもって蒸着することにより形成される無機配向膜や、ポリイミド等の有機材料によって構成される薄膜にラビング処理を施すことによって形成される有機配向膜が知られている。

ところで、液晶装置には、内部に水分が存在すると液晶の劣化が生じてしまうという問題がある。液晶中への水分の混入の原因としては、液晶を封止しているシール部を透過して外部から浸入するものと、液晶の封止前に配向膜の表面上に吸着しているものとがある。

このような水分による液晶の劣化を防止する、すなわち液晶装置の耐湿性を向上させるために、例えば特開２００７−１０８８８号公報には、シール部の透湿性を低くすることにより外部からの水分の浸入を防止する技術が開示されている。

また、配向膜の表面を有機シロキサン（ＯＤＳ；オクタデシルトリメトキシシラン）等のシランカップリング剤により疎水性に改質し、配向膜表面への水分の付着を防止することにより、液晶装置の耐湿性を向上させる技術も知られている。
特開２００７−１０８８８号公報

しかしながら、液晶装置の耐湿性向上のために配向膜の表面をシランカップリング剤により疎水性に改質した場合、シランカップリング剤の影響により無機配向膜の電気的特性が変化してしまうと言う問題がある。無機配向膜の電気的特性が変化した場合、液晶中の不純物イオンを吸着しやすくなり、焼き付きやフリッカ等の表示不良が発生してしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、耐湿性を向上させつつ高品位な表示を実現可能とした液晶装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る液晶装置の製造方法は、一対の基板間に、液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板の少なくとも一方に無機配向膜を形成する無機配向膜形成工程と、前記無機配向膜の表面をシランカップリング剤により疎水性に改質する表面改質処理工程と、反応性ガスにより前記無機配向膜上の前記シランカップリング剤を除去するアッシング工程と、を具備することを特徴とする。

本発明のこのような構成によれば、無機配向膜をシランカップリング剤により表面改質して液晶装置の耐湿性を向上させつつ、液晶中にシランカップリング剤が不純物として混入してしまうことがないため、無機配向膜の電気的特性が変化せず焼き付きやフリッカ等の表示不良が発生することの無い高い品質の表示が可能な液晶装置を実現することが可能となる。

また、本発明は、前記表面改質処理後の前記一対の基板を、開口部を有する枠状のシール材により貼り合せる貼り合せ工程を具備し、該貼り合せ工程後に前記アッシング処理工程を実施することが好ましい。

このような構成によれば、シール材が配設された領域に形成されたシランカップリング剤は、アッシング処理により除去されることが無い。このため、シール材と無機配向膜との密着性が向上し、シール材と無機配向膜との界面から水分が液晶中に浸入してしまうことを防止することができる。すなわち、液晶装置の耐湿性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態に係る液晶装置は、負の誘電率異方性を有する液晶を、電圧無印加時に略垂直に配向するように制御する傾斜垂直配向型の液晶表示装置、いわゆるＶＡモードの液晶表示装置である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。

まず、本実施形態の液晶装置１００の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１はＴＦＴアレイ基板を、その上に構成された各構成要素と共に対向基板の側から見た液晶装置の平面図である。図２は、図１のＨ−Ｈ’断面図である。本実施形態では、液晶装置の一例として、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶表示装置を例にとる。

液晶装置１００は、ガラスや石英等からなるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶５０を挟持してなり、液晶５０の配向状態を変化させることにより、画像表示領域１０ａに対向基板２０側から入射する光を変調しＴＦＴアレイ基板１０側から出射することで、画像表示領域１０ａにおいて画像を表示するものである。

図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置１００では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には液晶５０が挟持されている。また、シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔を所定値とするためのグラスファイバやガラスビーズ等のギャップ材が散らばって配設されている。

シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。なお、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。

また、本実施形態においては、前記の画像表示領域１０ａの周辺に位置する非表示領域が存在する。非表示領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。図示しないが、ＴＦＴアレイ基板１０の表面に露出して設けられた実装端子１０２にフレキシブルプリント基板等を接続することにより、液晶装置１００と例えば電子機器の制御装置等の外部との電気的接続が行われる。

また、走査線駆動回路１０４は、データ線駆動回路１０１及び実装端子１０２が設けられたＴＦＴアレイ基板１０の一辺に隣接する２辺に沿い、かつ額縁遮光膜５３に覆われるように設けられている。また、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺、すなわちデータ線駆動回路１０１及び実装端子１０２が設けられたＴＦＴアレイ基板１０の一辺に対向する辺に沿って設けられ、額縁遮光膜５３に覆われるように設けられた複数の配線１０５によって、二つの走査線駆動回路１０４は互いに電気的に接続されている。

また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも一箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との電気的接続を行う上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらの上下導通材１０６に対応する領域において上下導通端子が設けられている。上下導通材１０６と上下導通端子を介して、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な接続が行われる。

図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、無機配向膜１６が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に無機配向膜２２が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０のそれぞれ液晶５０と接する面に形成された無機配向膜１６及び２２は、詳しくは後述するが、ＳｉＯ２等の透光性を有する無機材料によって構成された薄膜である。無機配向膜１６及び２２は、液晶５０の配向を規制するための膜であり、液晶５０は一対の無機配向膜１６及び２２の間で、所定の配向状態をとる。

本実施形態の液晶装置１００は、負の誘電率異方性を有する液晶を用いた傾斜垂直配向モード、いわゆるＶＡモードを採用している。また、対向基板２０の入射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。

ＳｉＯ２等の無機材料によって構成される無機配向膜は、例えばポリイミド等の有機材料によって構成される配向膜に対して耐光性や耐熱性に優れるため、経年劣化がなく表示品位が低下することのない液晶装置を実現できる。

なお、本実施形態においては、対向基板２０に形成される無機配向膜２３も同様の構成を有するものであるが、液晶装置の構成によっては、本実施形態の無機配向膜は、ＴＦＴアレイ基板及び対向基板のいずれか一方にのみ形成されてもよい。

次に、図３を参照して、上述した液晶装置の製造方法について、具体的には、液晶装置１００における無機配向膜１６、２２の表面改質と洗浄の方法を主に説明する。図３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である。なお、配向膜１６、２２の洗浄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か、簡単に説明する。

まず、ＴＦＴアレイ基板１０上に、例えばＣＶＤ法やスパッタリング等による成膜、フォトグラフィ等によるパターニング、熱処理などによって、データ線や走査線、ＴＦＴ等を形成し、さらにその最上層に、ＩＴＯからなる画素電極９ａを形成する（ステップＳ１１）。

次に、無機配向膜形成工程によって、斜方蒸着法を用い、画素電極９ａ上にＳｉＯ２からなる無機配向膜１６を形成する（ステップＳ１２）。具体的には、ＴＦＴアレイ基板１０の表面に対して所定の角度にＳｉＯ２からなる蒸着源を配して蒸着を行うことにより、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面上にＳｉＯ２を蒸着する。

次に、表面改質処理工程において、配向膜１６上にシランカップリング剤である有機シロキサン（ＯＤＳ）の膜をＣＶＤ法により形成する（ステップＳ１３）。この工程によって、無機配向膜１６の表面は疎水性に改質される。

一方、対向基板２０に、例えばＣＶＤ法やスパッタリング等による成膜、フォトグラフィ等によるパターニング等によって、遮光膜２３及び対向電極２１を形成する（ステップＳ２１）。

次に、対向基板２０に対して、上述したステップＳ１２からステップＳ１４と同様の工程を実施する。すなわち、対向電極２１上に、斜方蒸着法によりＳｉＯ２からなる無機配向膜２２を形成する（ステップＳ２２）。そして、この無機配向膜２２上にシランカップリング剤である有機シロキサンの膜をＣＶＤ法により形成する（ステップＳ２３）。これにより、無機配向膜２２の表面は疎水性に改質される。

そして、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の前工程が終了した後、貼り合せ工程において、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを枠状のシール材５２を介して、所定にアライメントした状態で貼り合わせる（ステップＳ３１）。このとき、シール材５２には一部を切り欠いた開口部である注入口が形成される。

次に、アッシング処理工程において、反応性ガスであるオゾン（Ｏ３）ガス又は酸素（Ｏ２）プラズマガスをシール材５２を介して貼り合わされたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間の領域に導入し、無機配向膜１６及び２２上に形成された有機シロキサンの膜を分解し除去する（ステップＳ３２）。

具体的には、シール材５２を介して貼り合わされたＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を真空チャンバ内に搬入し、一旦真空チャンバ内を真空状態とした後にオゾンガス又は酸素プラズマガスを導入して大気圧に戻す。これにより、シール材５２とシＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とに囲まれた領域、すなわち液晶５０が注入される領域内に液晶注入口を介してオゾンガス又は酸素プラズマガスが導入される。そして、反応性ガスであるオゾンガス又は酸素プラズマガスとの反応により、無機配向膜１６及び２２上に形成された有機シロキサンの膜は分解され除去される。

このとき、シール材５２が配設された領域に形成されている有機シロキサンの膜は、シール材５２により被覆されているためオゾンガス又は酸素プラズマガスと接触することがなく、除去されることはない。

次に、真空チャンバ内を真空状態とした後に不活性ガスである窒素ガスを導入して大気圧に戻すことにより、液晶５０が注入される領域内に導入されたオゾンガス又は酸素プラズマガスは、窒素ガスに置換される。

次に、液晶注入工程において、シール材５２を介して貼り合わされたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間の領域に、液晶注入口を介して液晶５０を注入し、封止剤により封止する（ステップＳ３２）。

上述のように、本実施形態の液晶装置の製造方法によれば、シランカップリング剤により無機配向膜１６及び２２の表面を疎水性に改質した後に、アッシング処理によりシランカップリング剤を除去する。

このため、本実施形態によれば、無機配向膜１６及び２２の表面改質により液晶装置１００の耐湿性を向上させつつ、液晶中にシランカップリング剤が不純物として混入してしまうことがないため、無機配向膜１６及び２２の電気的特性が変化せず焼き付きやフリッカ等の表示不良が発生することの無い高い品質の表示が可能な液晶装置を実現することが可能である。

また、本実施形態では、シール材５２が配設された領域に形成されたシランカップリング剤である有機シロキサンの膜は、アッシング処理により除去されることが無い。このため、シール材５２と無機配向膜１６及び２２との密着性が向上し、シール材５２と無機配向膜１６及び２２との界面から水分が液晶中に浸入してしまうことを防止することができる。すなわち、液晶装置の耐湿性を向上させることができる。

また、液晶装置の耐湿性を向上させることが可能であることから、シール材の幅を細く形成することが可能である。よって、ＴＦＴアレイ基板又は対向基板を小型化することができ、例えば大判の基板から複数枚のＴＦＴアレイ基板又は対向基板切り出す場合にはより多くの枚数を同じ大きさの大判の基板から切り出すことができ、液晶装置の製造コストを削減することができる。

なお、本実施形態では、セル注入方式によりＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間に液晶を介在させているが、液晶滴下方式（ＯＤＦ方式）を採用する場合には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０を貼り合わせる前に、アッシング処理によりシランカップリング剤である有機シロキサンの膜を除去する。そして、一方の基板の配向膜上に液晶５０を滴下し、切り欠きの無い閉じた枠状のシール材５２を介してＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０を貼り合わせる。

このような液晶滴下方式による液晶装置の製造方法であっても、無機配向膜１６及び２２の表面改質により液晶装置１００の耐湿性を向上させつつ、液晶中にシランカップリング剤が不純物として混入してしまうことがないため、無機配向膜１６及び２２の電気的特性が変化せず焼き付きやフリッカ等の表示不良が発生することの無い高い品質の表示が可能な液晶装置を実現することが可能である。

なお、上述の実施形態では、ＴＦＴを用いたＶＡモードのアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶パネルを液晶装置として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、無機配向膜を用いた他の形式の液晶装置にも本発明を適用可能である。

また、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（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎ）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。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置の製造方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

ＴＦＴアレイ基板を、その上に構成された各構成要素と共に対向基板の側から見た電気光学装置の平面図である。図１のＨ−Ｈ’断面図である。液晶装置の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

９ａ画素電極、１０ＴＦＴアレイ基板、１６無機配向膜、２０対向基板、２１対向電極、２２無機配向膜、５０液晶、１００液晶装置

Claims

一対の基板間に、液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板の少なくとも一方に無機配向膜を形成する無機配向膜形成工程と、
前記無機配向膜の表面をシランカップリング剤により疎水性に改質する表面改質処理工程と、
反応性ガスにより前記無機配向膜上の前記シランカップリング剤を除去するアッシング工程と、を具備することを特徴とする液晶装置の製造方法。
前記表面改質処理後の前記一対の基板を、開口部を有する枠状のシール材により貼り合せる貼り合せ工程を具備し、
該貼り合せ工程後に前記アッシング処理工程を実施することを特徴とする液晶装置の製造方法。