JPH02259725A

JPH02259725A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH02259725A
Application number: JP8118689A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kimura; 裕治木村; Hitoshi Kondo; 均近藤; Hidekazu Ota; 英一太田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は液晶表示デイスプレーに関するものであり、コ
ンピュータ一端末等のデイスプレーに応用される。

〔従来技術〕

液晶セルを構成する主要な材料には、液晶、透明導電膜
付きガラス基板、偏光板、配向膜。

スペーサー、シール材、導電ペースト、異方導電ゴムコ
ネクター等があるが、中でも配向膜は液晶に直接接触し
表示特性を左右する重要な材料である。

多くに高分子材料がその表面を一定方向にラビングする
ことにより液晶を配向させる能力を持ち、またＳｉｎ、
の斜方蒸着や両親媒性の界面活性剤を基板に塗布する手
法でも液晶を特定の方向に配向させ得るが、配向の安定
性、耐久性、量産性の総合判断より現在はとんどの液晶
表示素子にはポリイミド系の配向膜が使用されている。

しかし、ポリイミド系はキュアー温度が１５０〜３５０
℃と比較的高温であり、アクティブマトリックス基板で
は能動素子の特性に影響がある。

さらにラビング時に能動素子に機械的損傷を与えたり、
ラビング時に発生する静電気により能動素子を破壊する
という欠点がある。さらには。

ポリイミド中に不純物が含まれており、能動素子の活性
層に不純物が混入し、特性への影響が生じる恐れがある
。

〔目　　的〕

本発明は従来の欠点を克服し、能動素子への悪影響がな
く、低温で均一に大面積に形成可能な硬質炭素膜を配向
膜として使用した液晶表示装置を提供することを目的と
する。

〔構　　成〕

本発明は、一対の透明基板間に液晶層を持つ液晶表示装
置において、液晶配向膜として硬質炭素膜を用いたこと
を特徴とする液晶表示装置に関する。

配向膜として硬質炭素膜を使用することにより、比較的
低温で、且つ均一に配向膜が形成可能であり、歩留りの
良い液晶表示装置の作製が可能となる。

本発明の好ましい実施態様では、前記液晶表示装置が、
少なくとも１つの画素に少なくとも１つの金属−絶縁体
−金属（Ｍ　Ｉ　Ｍ）素子を有し、前記ＭＩＭ素子の絶
縁体が硬質炭素膜からなることを特徴とする。このよう
に配向膜とＭＩＭ素子との絶縁層を同一材料とすること
により、配向膜の作製工程が減り、工程の短縮ができ、
コストダウンにつながり、且つ表示品質の良好な液晶表
示装置が得られる。

本発明の別の好ましい実施態様では、前記液晶表示装置
の配向膜としての硬質炭素膜の配向処理がイオンビーム
エツチングにより行なわれることを特徴とする。このよ
うに配向処理として機械的なラビング処理を行わないの
で素子へのダメージがなく、素子が破壊されて起こる表
示欠陥が防止でき１表示品質１歩留りが向上し。

且つ上部電極材料のドライエツチングと配向処理とを連
続的に行うことができる。

以上述べたように１本発明は、従来湿式法で形成されて
いた配向膜を気相成長法で作製した硬質炭素膜を用いた
ところに特徴があり、従来に比べ低温でかつ均一に大面
積が得られるという利点がある１本発明における配向膜
に用いる硬質炭素膜は、一般に室温〜９５０℃、好まし
くは室温〜３００℃の温度で形成される。しかし。

能動素子として硬質炭素膜を用いたＭＩＭ素子を使った
場合、硬質炭素膜の形成温度はこの範囲に限られるもの
ではない。

以下にこの装置の作製方法について述べる。

本発明において硬質炭素膜とは、炭素原子及び水素原子
を主要な組織形成元素として、非晶質及び微結晶質の少
なくとも一方を含む硬質炭素膜（ｉ−Ｃ膜、ダイヤモン
ド状炭素膜、アモルファスダイヤモンド膜、ダイヤモン
ド薄膜とも呼ばれる）である。

次に本発明の作製方法及び構成について添付図面に従っ
て具体的に説明する。

第１図は本発明の液晶表示装置の形態を示す説明図であ
る。

まず、絶縁透明基板１としては、ガラス板、プラスチッ
ク板又はフレキシブルなプラスチックフィルム等が使用
される０次にこの透明基板１上に液晶表示用透明電極材
料として、ＩＴＯ。

ＺｎＯ：Ａρ、　ＺｎＯ：Ｓｉのような透明電極材料を
スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ法等の方法で数百人から
数ＵＳ堆積させ、次に所定のパターンにパターニングす
る。このとき単純マトリックス用基板であれば透明電極
をストライブ状にパターニングして液晶表示用基板とな
る。アクティブマトリックス用基板にするには透明電極
をパターニング後、各画素子２ごとに能動素子３と共通
電極４を設ける。能動素子３としては、ａ−３ｉ　、　
ＰｏΩｙ−Ｓｉ等を用いたＴＰＴ素子や絶縁層に硬質炭
素膜５′ＳｉＮｘ、ＳｉＣ，Ｔａ、Ｏｓ、ＡＱ、Ｏ，な
どを用いたＭＩＭ素子１Ｍ５Ｉ素子やＰＩＮダイオード
、バックトウバックダイオード、バリスタ等を用いる。

共通電極配線。

には先に用いた透明電極材料や、Ａρ、　Ｎｊ、　、　
Ｃｒ　、　Ｎｉ−Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ
、Ｐｔ、Ｃｕ等の高導電材料を用い、スパッタリング、
蒸着、ＣＶＤ法等の方法により数百人から数ｕｍ堆積さ
せパターニングする。

このようにしてアクティブマトリックス基板が得られる
。これらの基板の対向基板には、同様に作製された透明
基板を用い、開基板に硬質炭素を配向膜５として設け、
ラビングやイオンビームエツチングにより配向処理を行
なう０次にシール材を付け、ギャップ材６を入れ、ギャ
ップを一定にし、液晶材料７を封入して液晶表示装置を
得る。このとき、能動素子に硬質炭素膜を使用した場合
、能動素子３を作製する時に配向膜５が同時に作製でき
るため工程の短縮となる、さらに配向処理としてイオン
ビームスパッタを用いることにより、能動素子に機械的
ダメージを与えず、高信頼性の液晶表示装置の作製が可
能となる。硬質炭素膜を用いたＭＩＭ素子は、普通バタ
ーニングのためドライエツチング等で必要部以外は除か
なければならない、しかし１本発明では硬質炭素膜を除
く工程を使用して配向膜の作製ができるため、装置は同
じで良く、液晶素子装置作製にとても有利である。この
時配向膜としての硬質炭素膜は数１０人から数千人の厚
さが必要である。

次に硬質炭素をＭＩＭ素子の絶縁層に用いた素子につい
て第２図に従って説明する。

透明基板ｌ上に透明電極材料を堆積後、パタニングする
。

次に、蒸着、スパッタリング等の方法で下部電極用金属
薄膜を形成し、ウェット又はドライエツチングにより所
定のパターンにバターニングして下部電極８とし、その
上にプラズマＣｖＤ法、イオンビーム法等により硬質炭
素膜５′を被覆する０次にその上に蒸着、スパッタリン
グ等の方法により上部電極用金属薄膜を被覆し。

所定のパターンにバターニングして上部電極（共通電極
）４を形成し、ＭＩＭ素子３とした。

また、下部電極８の不必要部分を除去し、透明電極パタ
ーンを露出させ、画素電極２とする。

この次にＭＩＭ素子以外の硬質炭素膜をドライエツチン
グにより素子部より薄くし、ラビング処理をして配向さ
せ、液晶素子基板とする。又は、ドライエツチングの際
、イオンビームエツチングによりエツチングしなから配
向処理を行なう。

次に本発明で使用されるＭＩＭ素子の材料について更に
詳しく説明する。

下部電極８の材料としては、ＡＱ　、　Ｔａ、　Ｃｒ。

Ｗ、　Ｍｏ、　Ｐｔ、　Ｎｉ、透明導電体等種々の導電
体が使用される。

次に上部電極（共通電極）４の材料としては、Ａｌｌ　
、　Ｃｒ、　Ｎｉ、　Ｍｏ、　Ｐｔ、　Ａｇ、透明導電
体等種々の導電体が使用されるが、Ｉ−Ｖ特性の安定性
及び信頼性が特に優れている点からＮｉ、　Ｐｔ、　Ａ
ｇが好ましい、絶縁膜として硬質炭素膜５′を用いたＭ
ＩＭ素子は電極の種類を変えても対称性が変化せず、ま
たＱ　ｎ工ｏｃＪｙの関係からプールフレンケル型の伝
導をしていることが判る。

またこの事からこの種のＭＩＭ素子の場合、上部電極と
下部電極との組合せをどのようにしてもよいことが判る
。しかし硬質炭素膜と電極との密着力や界面状態により
素子特性（Ｉ−Ｖ特性）の劣化及び変化が生じる。これ
らを考慮すると、Ｎｉ、　Ｐｔ、　Ａｇが良いことがわ
かった。

本発明のＭＩＭ素子の電流−電圧特性は第３図のように
示され、近似的には以下に示すような伝導式で表わされ
る。

Ｉ＝ｚａｘｐ（βｖ４１　り　　　・、、（１）工：電
流　Ｖ：印加電圧　χ：導電係数　β：プールフレンケ
ル係数ｎ：キャリャ密度　μ：キャリャモビリテイ　ｑ
：電子の電荷量Φニドラップ深さ　ρ：比抵抗　ｄ：硬
質炭素の膜厚に：ボルツマン定数　Ｔ：雰囲気温度　Ｃ
１：硬質炭素の誘電率Ｅ０：真空誘電率本発、明における硬質炭素膜について詳しく説明する。

硬質炭素膜を形成するためには有機化合物ガス、特に炭
化水素ガスが用いられる。これら原料における相状態は
常温常圧において必ずしも気相である必要はなく、加熱
或は減圧等により溶融、蒸発、昇華等を経て気化し得る
ものであれば、液相でも面相でも使用可能である。

原料ガスとしての炭化水素ガスについては、例えばＣＨ
４、ＣＪｓ　、　ＣＪ、Ｃ４Ｈｚｏ等のパラフィン系炭
化水素、Ｃ，Ｈ，等のアセチレン系炭化水素、オレフィ
ン系炭化水素、アセチレン系炭化水素、ジオレフィン系
炭化水素、さらには芳香族炭化水素などすべての炭化水
素を少なくとも含むガスが使用可能である。

さらに、炭化水素以外でも１例えば、アルコール類、ケ
トン類、エーテル類、エステル類、ｃｏ、　ｃｏ、等、
少なくとも炭素元素を含む化合物であれば使用可能であ
る。

本発明における原料ガスからの硬質炭素膜の形成方法と
しては、成膜活性種が、直流、低周波、高周波、或いは
マイクロ波等を用いたプラズマ法により生成されるプラ
ズマ状態を経て形成される方法が好ましいが、より大面
積化、均一性向上、低温製膜の目的で、低圧下で堆積を
行なうため、磁界効果を利用する方法がさらに好ましい
、また高温における熱分解によっても活性種を形成でき
る。その他にも、イオン化蒸着法、或いはイオンビーム
蒸着法等により生成されるイオン状態を経て形成されて
もよいし、真空蒸着法、或いはスパッタリング法等によ
り生成される中性粒子から形成されてもよいし、さらに
は、これらの組み合わせにより形成されてもよい。

こうして作製される硬質炭素膜の堆積条件の一例はプラ
ズマＣＶＤ法の場合、次の通りである。

ＲＦ出カニ　０．１〜５０Ｗ／ｄ圧　　　カニ　１０−”　〜１ＯＴｏｒｒ堆積温度：室
温〜９５０℃ このプラズマ状態により原料ガスがラジカルとイオンと
に分解され反応することによって。

基板上に炭素原子Ｃと水素原子Ｈとからなるアモルファ
ス（非晶質）及び微結晶質（結晶の大きさは数１０〜数
μ履）の少くとも一方を含む硬質炭素膜が堆積する。ま
た、硬質炭素膜の諸特性を第１表に示す。

第１表注）測定法；比　抵　抗（ρ）：コプレナー型セルによるＩ−Ｖ特性
より求める。

光学的′ゞンドギャップ（Ｅｇｏｐｔ）　：分光特性か
ら吸収係数（α）を求め、（ｃｃｈｙ）　　　＝Ｂ（ｈｖ−Ｅｇｏｐｔ）の関係よ
り決定。

膜中水素量（Ｃ＋□）：赤外吸収スペクトルから２９０
０Ｃ！ｌ−”付近のピークを積分し、吸収断面積Ａをかけて求める。すなわち、ＣＭ＝Ａｊｆα（ｗ）／ｖ・ｄｖＳ　Ｐ”／Ｓ　Ｐ”比：赤外吸収スペクトルを、ｓｐ３
．ｓｐ”にそれぞれ帰属されるガウス関数に分解し、その面積比より求める。

ビッカース硬度（Ｈ）：マイクロビッカース計による。

屈　　折　　率（ｎ）：エリプソメーターによる。　′
欠　陥　密　度：ＥＳＲによる。

こうして形成される硬質炭素膜はラマン分光法及びＩＲ
吸収法による分析の結果、夫々、第４図及び第５図に示
すように炭素原子がＳＰｌの混成軌道とＳＰ２の混成軌
道とを形成した原子間結合が混在していることが明らか
になっている。ｓｐ”結合とｓｐ”結合の比率は、ＩＲ
スペクトルをピーク分離することで概ね推定できる。Ｉ
Ｒスペクトルには、２８００〜３１５０ａｍ−１に多く
のモードのスペクトルが重なって測定されるが、夫々の
波数に対応するピークの帰属は明らかになっており、第
６図の如くガウス分布によってピーク分離を行ない、夫
々のピーク面積を算出し、その比率を求めればＳＰ”　
／ＳＰ”を知ることができる。

また、Ｘ線及び電子回折分析によればアモルファス状態
（ａ−Ｃ：　Ｈ）、及び／又は約５０人〜数μ閣程度の
微結晶粒を含むアモルファス状態にあることが判ってい
る。

一般に量産に適しているプラズマＣＶＤ法の場合には、
ＲＦ出力が小さいほど膜の比抵抗値および硬度が増加し
、低圧力なほど活性種の寿命が増加するために基板温度
の低温化、大面積での均一化が図れ、かつ比抵抗、硬度
が増加する傾向にある。更に、低圧力ではプラズマ密度
が現象するため、磁場閉じ込め効果を利用する方法は、
比抵抗の増加には特に効果的である。

さらに、この方法は常温〜１５０℃程度の比較的低い温
度条件でも同様に良質の硬質炭素膜を形成できるという
特徴を有しているため、配向膜製造プロセス及びＭＩＭ
素子製造プロセスの低態化には最適である。従って、使
用する基板材料の選択自由度が広がり、基板温度をコン
トロールし易いために大面積に均一な膜が得られるとい
う特徴をもっている。また硬質炭素膜の構造、物性は第
１表に示したように、広範囲に制御可能であるため、デ
バイス特性を自由に設計できる利点もある。さらには、
膜の誘電率も３〜５と従来ＭＩＭに使用されていた、Ｔ
ａ２Ｏ，、Ａ”　ｚｏａ　ｔ　５ＩＮＸと比較して小さ
いため、同じ電気容量をもった素子を作る場合、素子サ
イズが大きくてすむので、それほど微細加工を必要とせ
ず、歩留まりが向上する。

（駆動条件の関係からＬＣＤとＭＩＭ素子の容量比はＣ
Ｃ−１０：１程度必要である）ＬＣＤ’　　ＭＩＭ’− であるため、誘電率Ｅが小さければ急峻性は大きくなり
、オン電流Ｉｏｎとオフ電流Ｉ　ＯＦＦの比が大きくと
れるようになる。このためより低デユーティ比でのＬＣ
Ｄ駆動が可能となり、高密度のＬＣＤが実現できる。さ
らに膜の硬度が高いため、液晶材料封入時のラビング工
程による損傷が少なくこの点からも歩留まりが向上する
。

以上の点を鑑みるに、硬質炭素膜を使用することで低コ
スト、階調性（カラー化）、高密度ＬＣＤが実現できる
。

さらにこの硬質炭素膜が炭素原子及び水素原子の他に、
周期律表第■族元素、同第■族元素、同第Ｖ族元素、ア
ルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸
素元素、カルコゲン系元素又はハロゲン原子を構成元素
として含んでもよい、構成元素の１つとして周期律表第
■族元素、同じく第Ｖ族元素、アルカリ金属元素、アル
カリ土類金属元素、窒素原子又は酸素原子を導入したも
のは硬質炭素膜の膜厚をノンドープのものに比べて約２
〜３倍に厚くすることができ、またこれにより素子作製
時のピンホールの発生を防止すると共に、素子の機械的
強度を飛躍的に向上することができる。更に窒素原子又
は酸素原子の場合は以下に述べるような周期律表第■族
元素等の場合と同様な効果がある。

同様に周期律表第■族元素、カルコゲン系元素又はハロ
ゲン元素を導入したものは硬質炭素膜の安定性が飛躍的
に向上すると共に、膜の硬度も改善されることも相まっ
て高信頼性の素子が作製できる。これらの効果が得られ
るのは第■族元素芝びカルコゲン系元素の場合は硬質炭
素膜中に存在する活性な２重結合を減少させるからであ
り、またハロゲン元素の場合は、１）水素に対する引抜
き反応により原料ガスの分解を促進して膜中のダングリ
ングボンドを減少させ。

２）成膜過程でハロゲン元素ＸがＣ−Ｈ結合中の水素を
引抜いてこれと置換し、Ｃ−Ｘ結合として膜中に入り、
結合エネルギーが増大する（Ｃ−Ｈ間及びＣ−Ｘ間の結
合エネルギーはＣ−Ｘ間の方が大きい）からである。

これらの元素を膜の構成元素とする為には、原料ガスと
しては炭化水素ガス及び水素の他に、膜中に周期律表第
■族元素、同第■族元素、同第■族元素、アルカリ金属
元素、アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸素原子、カ
ルコゲン系元素又はハロゲン元素を含有させるために、
これらの元素又は原子を含む化合物（又は分子）（以下
、これらを「他の化合物」ということもある）のガスが
用いられる。

こ＼で周期律表第■族元素を含む化合物としては１例え
ば５（ｏｃｚｏｓ　）ｉ　−Ｂ、Ｈ，、ａｃ　Ｑ２　、
ＢＢｒ、　。

ＢＦ３．ＡΩ（０−ｉ−Ｃ３）１ｔ）ｓ　＋’　（Ｃ１
ｌｉ）ｉＡ　Ｑ　ｔ　（ＣｚＨｓ）＋Ａ　Ｑ　＋（ｉ−
Ｃ４Ｈ，）、Ａ　Ｑ　、　Ａ　Ｉ２ＣＡ　）　ｌ　Ｇａ
（０−ｉ−Ｃｍ）ＩＴ）ｆｆ　Ｔ　（Ｃ）＋３）ｍＧａ
ｖ　（Ｃ２Ｈｓ）ｍＧａｖ　ＧａＣ（１ａ　ｔ　ＧａＢ
ｒ３　＋　（０−ｆｉ−Ｃ３Ｈｔ）＊Ｉｎ、　（ｅｇＨ
ｓ）４ｎ等がある。

周期律表第■族元素を含む化合物としては。

例えばＳｉ、）ｌ、、　（Ｃ，）Ｉ、）３ＳｉＨ，Ｓｉ
Ｆ４．５ｉ）Ｉ、Ｃｎ、、　ＳＩｃ　＋１４１５ｉ（ｏ
ｃｏａＬ　＋　５ｉ（ＱＣ，Ｈ，）、　ｔ　５ｉ（Ｏｃ
ｉＨｌ）４ｔＧａＣＱ　４１　ＧａＨ４１Ｇｅ（ＯＣＪ
ｓ）４ｒ　Ｇｏ（ＣＪｓ）＋　＋　（ＣＨａ）４Ｓｎ、
　（Ｃ，Ｈ，）、Ｓｎ、　５ｎ（１１，等がある。

周期律表第■族元素を含む化合物としては、例えば、Ｐ
Ｈ，、ＰＦ、、　ＰＦ、、　ＰＣＱ、Ｆ、、　ＰＣｌ３
．Ｆ。

ＰＣＱ、、　ＰＢｒ３．　ＰＯ（ＯＣＲ，）、、　Ｐ（
Ｃ２）１．）３．　ＰＯＣＱ３゜ＡｓＨ，、ＡｓＣＱ、
’、　ＡｓＢｒ、、　ＡｓＦ、、　ＡｓＦ、、　ＡｓＣ
Ｑ、。

５ｂ）Ｉ、　、　ＳｂＦ、　、　ＳｂＣＱ　、　、　５
ｂ（ＱＣ，）Ｉ、）３等がある。

アルカリ金属原子を含む化合物としては、例えばＬｊＯ
−ｉ−Ｃ，Ｈ，、Ｎａ０−ｉ−Ｃ３Ｈ，＋ＫＯ−ｉ−Ｃ
，Ｈ，等がある。

アルカリ土類金属原子を含む化合物としては。

例えばＣａ（ＯＣｚＨ，）３？　Ｍｇ（ＯＣ，Ｈ，）、
　ｌ　（ＣＪＧ）Ｊｇ等がある。

窒素原子を含む化合物としては例えば窒素ガス、アンモ
ニア等の無機化合物、アミノ基、シアノ基等の官能基を
有する有機化合物及び窒素を含む複素環等がある。

酸素原子を含む化合物としては、例えば酸素ガス、オゾ
ン、水（水蒸気）、過酸化水素、−酸化炭素、二酸化炭
素、亜酸化炭素、−酸化窒素、二酸化窒素、三酸化二窒
素、五酸化二窒素、三酸化窒素等の無機化合物、水酸基
、アルデヒド基、アシル基、ケトン基、ニトロ基、ニト
ロソ基、スルホン基、エーテル結合、エステル結合、ペ
プチド結合、酸素を含む複素環等の官能基或いは結合を
有する有機化合物、更には金属アルコキシド等が挙げら
れる。

カルコゲン系元素を含む化合物としては、例えばＨ，Ｓ
、　（ＣＨＩ）（ＣＨＩ）、５（ＣＨ，）、ＣＨ，、Ｃ
）Ｉ、＝ＣＨＣＨ。

５Ｃ）１．ＣＨ＝ＣＨ，、Ｃ，Ｈ，５Ｃ２Ｈ１、ＣｚＨ
ｓＳＣＨｘ　、チオフェン、Ｉｔ、Ｓｅ、　（Ｃ，Ｈ，
）、Ｓｅ、　Ｉｔ□Ｔｅ等がある。

またハロゲン元素を含む化合物としては、例えば弗素、
塩素、臭素、沃素、弗化水素、弗化塩素、弗化臭素、弗
化沃素、塩化水素、塩化臭素、塩化沃素、臭化水素、臭
化沃素、沃化水素等の無機化合物、ハロゲン化アルキル
、ハロゲン化アリール、ハロゲン化スチレン、ハロゲン
化ポリメチレン、ハロホルム等の有機化合物が用いられ
る。

配向処理に使用されるイオンビームスパッタは第７図に
示すようにイオンビーム（Ｉ＝Ｂ）を基板１面に水平方
向に入れるのがよい、さらにイオン源（１，Ｓ）として
は、通常Ａｒなどの不活性ガスのイオンを用いるが、水
素、酸素等のイオン源を使用してもよい。

イオンビームスパッタを行なうと配向にラビング処理を
行なわず、素子に機械的負荷を加えない為、ラビング時
に発生する素子の破壊がなくなり、歩留りが向上する。

さらに、イオンビームスパッタにより配向処理を行なう
前に上部電極材料をドライエツチングし、続いて、サン
プルの方向を変えて、イオンビームスパッタによる配向
処理を行えば、同一装置で連続的にパターニング配向処
理ができる為、工程短縮となる。

このときイオンビームエツチングの装置、条件は、従来
のイオンビームエツチングとなんらかわりがない１例え
ば反応室の圧力は５ＸｌＯ−’〜５　Ｘ　１０−’Ｔｏ
ｒｒ程度であり、加速電圧は、０．１に〜ｌ０ＫＶであ
る。

装置や方法には変化がなく基板が第７図に示すようにイ
オンビームに対してほぼ平行に入っているところに特徴
がある。

以下１本発明を下記の実施例によってさらに具体的に説
明するが１本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１ガラス基板にＺｎＯをＥ、Ｂ、蒸着により１０００人堆
積後、ストライブ状にバターニングし、共通画素電極を
形成した。引き続きこの上に配向膜として硬質炭素膜を
２００人堆積させた後、ラビング処理を行なった。

次にこれらの基板を各画素電極側を内側にして対向させ
、５μｍ径のギャップ材を介して貼合せ、更にこうして
形成されたセル内に市販の液晶材料を封入することによ
り液晶表示装置を作った・この時、硬質炭素膜の成膜条件は、例えば。

圧力　　：　０．０５ＴｏｒｒＣＨ，流量　：５ＳＣＣＭＲＦパワー：　Ｉ　Ｗ／ｃｍ” 温度　　：室温である。

実施例２透明基板としてプラスチック基板を用い、この基板上に
１０００人のＺｎＯを堆積させ、次にパタ−ニングし、
画素電極を形成した基板の画素電極上にＡＱを蒸着法に
より１０００人厚に堆積後、パターン化して下部電極を
形成した。その上に絶縁膜として硬質炭素膜をプラズマ
ＣＶＤ法により９００人厚堆積積した。

更に各硬質炭素絶縁上にＮｉを蒸着法により１０００人
厚に堆積後、パターン化して上部電極を形成した。

次にドライエツチングによりにＩＭ素子部以外の硬質炭
素膜の膜厚を３００人まで薄くした。

次に他方の透明基板（対向基板）としてフレキシブルプ
ラスチックフィルム基板上にＩＴＯをスパッタリング法
により１０００人厚に堆積し、ストライブ状にパターン
化して共通画素電極を形成した０次にこの上に硬質素膜
を３００人堆積させた。さらに共通画素電極を設けた面
と逆の表面にカラーフィルタを設けた。

次に両基板のラビング処理を行なった。

次にこれらの基板を各画素電極側を内側にして対向させ
、ギャップ材を介して貼合せ、更にこうして形成された
セル内に市販の液晶材料を封入することによりカラー液
晶表示装置を作った。

この時、硬質炭素膜の成膜条件は１例えば、圧力　　：
　０．０３５ＴｏｒｒＣＨ４流量　：　ＩＯ９ＣＣＭＲＦパワー：　０．２Ｗ／ｃ＋＋＋２温度　　：室温である。

実施例３透明基板にはパイレックス基板を用い画素電極としてＩ
ＴＯを１０００人Ｅ、Ｂ、蒸着により堆積させた後、バ
ターニングを行なった０次に下部電極としてＡＱを蒸着
法により１５００人堆積させた後、パターニングした０
次に硬質炭素膜をプラズマＣＶＤ法により８００人厚堆
積積させた。

更に上部電極としてＮｉをＥ、Ｂ、蒸着法により１５０
０人堆積後バターニングした。

次に他方の透明基板（対向基板）としてパイレックス基
板上にＩＴＯをスパッタリング法により１０００人厚に
堆積後、ストライブ状にパターン化して共通画素電極を
形成した８次に硬質炭素膜を設けた０次に両基板をＡｒ
のイオンビームスパッタにより１５０人の薄さにし、イ
オンビームスパッタにより配向処理を行なった。この時
圧力は２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとし、加速電圧は３Ｋ
Ｖとした。

次にこれらの基板を各画素電極側を内側にして対向させ
、ギャップ材を介して貼合せ、更にこうして形成された
セル内に市販の液晶材料を封入することにより図に示す
ような液晶表示装置を作った。

この時、硬質炭素膜の成膜条件は、例えば、圧力　　：
　０．０２ＴｏｒｒＣＨ４流量　：　２０ＳＣＣＭＲＦパワー：　０．８Ｖ／ｃｍ” 温度　　：１００℃ である。

実施例４一方の透明基板としてパイレックスガラス基板上に次の
ようにしてＭＩＭ素子を設けた。まず、Ｃｒをスパッタ
リング法により１０００人厚に堆積後、パターン化して
下部共通電極を形成した。

次にその上にＳｉ）！、及びＮＨ，からＰ−ＣＶＤ法に
より８００人厚堆積ｉＮｘ膜を形成後、パターン化して
絶縁膜を形成した。更にその上にＣｒを２０００人厚に
蒸着後、パターン化して上部電極とした０次にこうして
形成されたＭＩＭ素子上にＩＴＯをスパッタリング法で
５００人厚堆積積後、パターン化して画素電極を形成し
た。次に硬質炭素膜を４００人堆積した。

次に、対向基板としてパイレックス基板を用いこの上に
ＩＴＯをスパッタリング法により５００人厚堆積積後、
ストライブ状にパターン化して共通画素電極を形成した
０次に硬質炭素膜を４００人堆積した。

次に水素Ａｒのイオンビームを用いイオンビームスパッ
タにより配向処理を行なった。この時圧力は、４Ｘ１０
−’丁ｏｒｒとし、加速電圧はＩＫＶとした。

更にこれら２枚の基板を実施例１と同様にギギツプ材を
介して貼合せた後、市販の液晶材料を封入することによ
り液晶表示装置を作った。

実施例５一方の透明基板にパイレックスガラスを用い、透明画素
電極としてＩＴＯを１０００人マグネトロンスパッタ法
を用い堆積させた後パターニングした１次に下部電極と
してＡＱを蒸着法を用い、１０００人堆１１＆バターニ
ングした０次に硬質炭素と。

上部電極材料Ｎｉをそれぞれ、１０００人連続的に堆積
した１次にイオンビームスパッタによりＮｉをエツチン
グした。この時入射角は面垂線に対して６０゛　とした
。次に入射角を８８’にし、イオンビームエツチングに
より硬質炭素膜に２００人にし、配向膜とした。

この時圧力は、　１０−’Ｔｏｒｒとした。加速電圧２
ＫＶとした。対向基板としては、パイレックス基板とし
、　ＩＴＯをマグネトロンスパッタ法を用い１０００人
堆積しストライブ状にバターニングした。

次に硬質炭素膜を３００人堆積し、イオンビームスパッ
タにより配向処理をした。この周基板を電極側を内側に
し、対向させ、ギツプ材を介して貼合せ、こうして形成
されたセル内に液晶材料を封入し、液晶表示装置とした
。

この時、硬質炭素膜の成膜条件は、例えば、圧力　　：
　０．０ＩＴｏｒｒＣＨ，流量　：　８ＳＣＣＭＲＦパワー：　０．ＩＷ／ｃｍ” 温度　　：１５０℃ であった。

〔効　　果〕

配向膜に硬質炭素膜を用いたことにより、（ｉ）比較的
低温で且つ均一に配向膜が作製でき、歩留りの良い液晶
表示装置の作製が可能となる。

（ｉｉ）配向膜とにＩＭ素子の絶縁層を同一材料にする
ことにより配向膜の作製工程が減り、工程短縮ができ、
コストダウンが可能となり、且つ表示品質の良い液晶表
示装置の作製が可能となる。

（ｉｉｉ）配向処理として機械的なラビング処理を行わ
ないので素子へのダメージがなく、素子が破壊されて起
こる表示欠陥が減少でき。

表示品質１歩留りが向上し、且つ上部電極材料のドライ
エツチングとラビング処理とを連続的に行なうことがで
き、生産効率が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示装置の説明図であり、第２図
はＭＩＭ素子（能動素子）の説明図である。第３図はＭＩＭ素子の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性を示す
。第４図、第５図及び第６図は硬質炭素膜の特性を示す。第７図はイオンビームスパッタによる配向処理装置の説
明図である。１・・・透明基板　　　　　２・・・画素電極３・・・
能動素子４・・・共通電極（上部電極）５・・・硬質炭素配向膜　　５′・・・硬質炭素線Ｂ膜
６・・・ギャップ材８・・・下部電極 ■。Ｂ、・・・イオンビーム７・・・液晶材料１、Ｓ、・・・イオン源第４図第５図ＴＲスペクトル（波数）第３図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

１、一対の透明基板間に液晶層を持つ液晶表示装置にお
いて、液晶配向膜として硬質炭素膜を用いたことを特徴
とする液晶表示装置。