JPH0339931A - 液晶の配向膜の製造装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 液晶表示素子用の透明絶縁基板の表面に斜方蒸着に依り
積層される液晶配向膜の製造方法並びにその製造装置に
関する。

従来の技術 液晶配向処理方法は幾つかあり、その中で傾斜配向処理
に関しては斜め蒸着法が知られている。

この斜め蒸着法は、液晶分子の傾斜角度を設定できる唯
一のものである。この斜めＭ着法はＳＩＯを被蒸発物質
として選び、該被蒸発物質の蒸気流を斜めの角度から基
板面に導き入れるものである。該斜め蒸着法では、基板
面への蒸気流の入射角θを大きく（一般的には０〉７０
°であることが知られている。）すると傾斜したコラム
が形成され、液晶分子の長袖が該コラム方向に沿い、液
晶分子は、ある一定の傾斜角度をもって傾斜配向する。

そして５１０の蒸気流を得る方法としてＳＩＯを石英ル
ツボ、タンタルルツボ等の蒸発源内に充填させ、適当な
加熱手段を用いて該５１０の蒸気流を得ていた。

発明が解決しようとする課題 しかし、Ｓ１０が被蒸発材として選択され、該ＳＩＯに
適当な加熱手段を用いてＳ１０の蒸気流を得ようとした
際、次のような問題が生じていた。ＳＩＯ被蒸発材の形
態が、粉末もしくは塊状であり、しかもＳ１０が昇華性
の性質を呈しているために、被蒸発材Ｓ１０が真空装置
内に飛散するいわゆる突沸現象が生じ、飛散するＳＩＯ
の一部が基板上に直撃するケースがあった。更に基板上
に積層される薄膜は５ＩＯＸ　（但し１≦Ｘ≦２）で表
示されるが、酸素の数は不定であった。これらの問題の
発生によって、基板内での膜厚制御並びに均一でしかも
再現性のある傾斜配向膜を得ることが出来なかった。

しかも、複数枚の基板や大面積の基板上に該傾斜配向層
を処理しようとした際、上記の問題がより顕著に発生す
るために、従来の方法では生産性及び実用性にとぼしか
った。本発明は、上記した事情に鑑み、斜め蒸着法によ
る傾斜配向処理において、その液晶分子の傾斜角度を均
一で再現性よ＜、シかも生産性そして実用性のあるよう
にした液晶配向膜の製法及びその製造装置を提供するの
を目的としている。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の液晶配向膜の製造
方法は、真空ベルジャー内に酸素を主成分としたガスを
導入して、次式Ｐｈ≧Ｐｓ（但しＰｈは蒸発源近傍の真
空度、ＰＳは透明絶縁基板近傍の真空度）が成り立つ反
応性雰囲気をつくり、Ｐｈ並びにＰｓを制御しながら蒸
発源に充填された被蒸発物を加熱手段に用いて加熱蒸発
させ、これにより蒸発源から生じる蒸気流に対して、０
度と異なった入射角に傾斜させた透明絶縁基板の表面に
前記被蒸発物と酸素の反応生成膜を形成させることを特
徴とするものである。ここで蒸発源に充填された被蒸発
物電子ビームもしくはレーザを用いて加熱蒸発、させる
のが好適である。

作用 上記のように構成した液晶配向膜の製法及びその製造装
置を適用すると、Ｐｈ≧Ｐｓが成り立つ反応雰囲気内で
被蒸発物の蒸発とその蒸発流による被蒸発物と酸素との
反応成膜を形成するから蒸発源の加熱手段の放電を抑え
゛〔蒸発源内に充填させた被蒸発物が一様に持続的に溶
解し、かつ所望のスラム傾斜角が得られること、そして
被蒸発物に加える加熱エネルギー　前記Ｐｈ　、Ｐｓ並
びに透明絶縁基板を移動させるスピードを制御すること
によって所望の酸化度を呈した均一でしかも再現性のあ
る傾斜配向層、つまり被蒸発物の酸化薄膜を複数枚並び
に大面積の透明絶縁基板の表面に得ることが出来る。特
に被蒸発物をレーザもしくは電子ビームを用いて加熱蒸
発させると、加熱エネルギーを持続的に制御することが
でき被蒸発物の蒸気流を持続的に制御することができる
。また真空ベルジャー内の蒸発源の付近に酸素を主成分
としたガスを噴出させる外パイプ系途中のバルブの調節
によって高真空用排気ポンプと協働し真空ベルジャー内
のＰｈとＰｓとを持続的に適正に制御することができる
。

実施例 第１実施例について、第１図を参照しながら説明すると
、第１図に高真空排気ポンプ１を備えた真空ベルジャー
２が示されている。該高真空排気ポンプ１は、該真空ベ
ルジャー２の上部に２８に接続されている。そして、該
真空ベルジャー内の下部２ｂには、蒸発源ルツボ３が設
けられ該蒸発源のルツボ３の近傍には、酸素ガスを主成
分としたガスを噴出させるパイプ系２１が配設されてい
る。なお、該パイプ系２１は、大気中に配設され酸素を
主成分としたガスを充填したボンベ２ＩＶと前記真空ベ
ルジャー２を連結した外パイプ系２１ａと、前記真空ベ
ルジャー２内で前記パイプ系２１ａに連結した前記蒸発
源近傍に延長され、その先端で矢印２１ｂのように前記
ガスを噴出させる口を設けた内パイプ系２１Ｃから構成
されている。図中の２１ｄは外パイプ系２Ｉａに設けら
れたバルブで、パイプ系２１内に流れる前記ガスの流量
を調整する。即ちバルブ前に説明したＰｈ、Ｐｓを制御
する。

なお、真空排気ポンプ１の排気量の選定並びに該ポンプ
１に連なるバルブ１１の調整は前記真空度Ｐｈ、Ｐｓを
制御するのに用いられる。上記の手段を用いて本発明に
至る重要な研究結果である。Ｐｓ＞Ｐｈを得ることがで
きる。

蒸発源ルツボ３には、ＳＩ元素３ａが充填されている。

該Ｓ１元素３ａに加える加熱エネルギーを持続的に制御
する事が可能である電子ビームもしくはレーザからなる
加熱手段によって、前記Ｓ１元素３ａの蒸気流を得るの
がのぞましい。矢印３ｂは偏向タイプの電子ビーム蒸発
源ルツボ３に於ける電子の軌跡を示している。蒸発源ル
ツボ３の直上に配設されている３Ｃはシャッターであっ
て、蒸発源ルツボ３から発っせられる前記Ｓ１元素３ａ
の蒸気流を開時遮断できる。前記真空ベルジャー２の上
部に位置される透明絶縁基板４は、蒸発源ルツボ３から
飛来してくる前記５１元素３ａの蒸気流に対して０°　
と異なる入射角θに傾斜して配設される。そしてこの透
明絶縁基板４の表面には５ｔｏｘ　（但し１≦Ｘ≦２）
からなる配向処理層が形成される。４ａは、仕切壁４ｅ
に形成された開口窓であって、透明絶縁基板４の表面に
は、該開口窓４ａを通過した前記蒸気流によって５ＩＯ
Ｘ薄膜が形成される。又開口窓４ａの大きさは、前記蒸
気流の透明絶縁基板４に対する入射角の広がりに関与し
ている。同図では詳細に記載されていないが本発明では
、前記透明絶縁基板４を例えば矢印４ｂが示す方向に連
続的もしくは間欠的に移動させる手段を具備している。

そして基板供給場所４Ｃに位置した透明絶縁基板４は開
口窓４ｂを通過するときにその表面に５ＩＯＸ配向処理
層を形成され、この形成後、基板置き場所４ｄに移動す
る。なお図中の２０は保持板であって、真空ベルジャー
２の内部で配設される蒸発源ルツボ３、シャッター３Ｃ
，透明絶縁基板４等を保持並びに移動させるのに用いら
れる。２ｂ、２ｅで示される真空計器は、各々、真空ベ
ルジャー２の上部２ａ３１１ｉびに下部２ｂに於ける真
空度を測定するものであり、又近似的には、上述した真
空度ＰｓｉびにＰｈを示すものである。なお本発明に至
る重要な実験結果であるｐｓ、ｐｈについて詳述する。

ＰｓはＰｓ≦ＩＰ’　（Ｔｏｗ）、ＰｂはＰｈ≦ｆＯ−
”　（Ｔｏｖｖ）が好ましい。Ｐｓが１０−’　（Ｔｏ
ｖｖ）よりも低真空になると、所望のスラム傾斜角を得
ることが出来ない。又 Ｐｈが１０−”（Ｔｏｖｖ）よりも低真空になると、偏
向タイプの電子ビームによる蒸発源を使用した際、該ビ
ームの発生に使用している高圧部で放電が発生し、持続
的にＳｌの蒸気流を製造できない。第２図に他実施例を
示している上記のＰｈ≧Ｐｓを効果的かつ持続的に実現
させるために、真空ベルジャー２及びその内部に関して
、本発明では、真空ベルジャー２内を複数の部屋（図で
は上室２０ａ及び下室２０ｂの２つ部屋）にしきるため
のシールド板２ｆと各々の室２０ａ、２０ｂを単独に真
空排気するポンプ系１０１ａ並びに１０１ｂを配し、上
室２０ａには、透明絶縁基板４並びにそれを移動させる
に用いる手段を配設し、下室２０ｂには蒸発層ル°ソボ
３並びに酸素ガスを主成分としたガスを導入しか・つ噴
出させるパイプ系２１が設けられている。なお、図中の
２ｇはシールド板２ｆ中に設けられた開口窓であり、前
記Ｓｌの蒸気流は該開口窓２ｇを薄遇して前記透明絶縁
基板の方に向か・５ものである。上記真空排気用ポンプ
の１ｏＩａ、１．０１ｂのＵ［気容量並びにこれらに直
結しているバルブ１１１ａ、ｌｌ１ｂの開閉度合や、前
記パイプ系２１を流れるガスの流量を°制御するガス調
整バルブ２１ｄの調整度合に依って上記のＰｈ＞　Ｐｓ
は容易にかつ効果的にしかも持続的に保持される。そし
て、」二記した本発明の製法並びにその製造装置は、蒸
発源内にＳ１以下の元素として２ｒ、Ａｔ　＋ＴＩ、Ｂ
ｅ、Ｙを選択して充填させて、透明絶縁基板上でこれら
の酸化膜を傾斜配向層として処理することか出来る、１
．かも」二記の元素から選択された２ｆｉｌ！以上の元
素からなる化合物についてもその化合物の酸化膜を傾斜
配向層として処理することが出来るのは明白である。な
お上記の実施例として、傾斜配向処理される基板とし。

ての透明絶縁基板は硬質のもののほかプラスティックフ
ィルムのよ・うなフレキシブルな透明絶縁基板でも、本
発明の主旨を活かすことができるのは明白である。

発明の効果 本発明は上記構成および作用を有するので以下に記載さ
れるような効果を奏する。即ち、蒸発源内に充填された
被蒸発物が一様に溶解すること、そして該Ｓ１被蒸発物
に加え加熱エネルギーの制御や前記Ｐｈ、Ｐｓを所定の
値に制御そして前記透明絶縁基板を移動させるスピード
を制御することに依って、所望の酸化度を呈した均一で
しかも再現性のある傾斜配向層、つまり被蒸発物と酸素
との反応生成薄膜を複数枚並びに大面積の透明絶縁基板
の表面に得ることができ、従って本発明は生が性そして
実用性のある液晶配向層の製造法並びに製造装置である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における液晶の配向膜の
製造装置を示す概略構成図、第２図は本発明の第２の実
施例における液晶の配向膜の製造装置を示す概略構成図
である。 １　、ｌ０１ａ、　ｌ０１ｂ・・・・高真空排気ポンプ
、２・・・・真空ベルジャー　３・・・・蒸発源ルツボ
、４・・・・透明絶縁基板、３ａ・・・・５１元素、３
ｂ・・・・電子軌跡、１１．１１１ａ、１１１ｂ、２１
ｄ・−−−バルブ、２１・・−パイプ系、２１ａ−・・
・外パイプ系、２１ｂ・・・・内パイプ系。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空ベルジャー内に酸素を主成分としたガスを導
   入して、該真空ベルジャー内で、式Ｐｈ≧Ｐｓ（但し、
   後記の蒸発源近傍の真空度をＰｈ、後記の透明絶縁基板
   近傍の真空度をＰｓとする。） が成り立つ反応性雰囲気を形成させ、該真空ベルジャー
   内に配設された蒸発源中に、Ｓｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｔｉ，
   Ｂｅ，Ｙから選択された元素もしくはそれらから選択さ
   れた２種類以上の元素を含む化合物をＯｂ熱蒸発させて
   被蒸発物を充填しこれにより蒸発源から生じる蒸気流の
   方向に対し、０度と異なった入射角に傾斜させた透明絶
   縁基板の表面に前記被蒸発物と酸素の反応生成膜を形成
   させることを特徴とする液晶の配向膜の製造方法。
2. （２）蒸発源に充填させた前記被蒸発物をレーザーもし
   くは電子ビームを用いて加熱蒸発させる事を特徴とする
   請求項１記載の液晶の配向膜の製造方法。
3. （３）高真空用排気ポンプを上部に備えた真空ベルジャ
   ーと、大気中に配設された酸素を主成分としたガスを充
   填したボンベと、前記真空ベルジャーと前記ボンベを大
   気中で連結した外パイプ系と、前記真空ベルジャー内で
   前記外パイプ系に連結して真空ベルジャー内の下部に設
   置された蒸発源近傍に延長され、その先端に前記ガスの
   噴出口を設けた内パイプ系と、前記蒸発源内に充填され
   る被蒸発物を加熱蒸発させる手段と、前記真空ベルジャ
   ー内の上部に透明絶縁基板を前記被蒸発物の蒸気流とは
   ０度と異なった特定の範囲内の入射角を保持させながら
   連続かつ間欠的に移動させる手段を具備したことを特徴
   とする液晶の配向膜の製造装置。
4. （４）真空ベルジャー内を上室並びに下室に分けるため
   のしきい板と該上室並びに下室を各々単独に真空排気す
   るポンプ系と大気中に配設され酸素を主成分としたガス
   を充填したボンベと、前記真空ベルジャーの下室と前記
   ボンベを大気中で連結したパイプＡ系と、前記真空ベル
   ジャーの下室で前記パイプＡ系に連結し後記の蒸発源近
   傍に延長して、その先端に前記ガスの噴出口を設けたパ
   イプＢ系と、前記真空ベルジャーの下室に配設された蒸
   発源と、該蒸発源内に充填されるＳｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｔ
   ｉ，Ｂｅ，Ｙから選択された元素もしくはそれらから選
   択された２種類以上の元素を含む化合物Ｍと、該化合物
   Ｍを加熱蒸発させる手段と、前記真空ベルジャー内の上
   室に配設され、前記Ｍの蒸気流とは０度と異なった入射
   角に傾斜された透明絶縁基板と、特定の範囲内の入射角
   に保持させ連続かつ間欠的に前記透明絶縁基板を移動さ
   せる手段を具備した事を特徴とする液晶の配向膜の製造
   装置。