JPH05203958A - 液晶表示デバイス及び液晶表示デバイスの製造方法 - Google Patents

液晶表示デバイス及び液晶表示デバイスの製造方法

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JPH05203958A
JPH05203958A JP4280954A JP28095492A JPH05203958A JP H05203958 A JPH05203958 A JP H05203958A JP 4280954 A JP4280954 A JP 4280954A JP 28095492 A JP28095492 A JP 28095492A JP H05203958 A JPH05203958 A JP H05203958A
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泰行 夏堀
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Toshio Konno
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 斜方蒸着法の優れた配向効果を維持しつつ膜
厚や入射角の変動による影響を抑えて、配向むらや駆動
時のむらのない高コントラスト比の特性の安定した垂直
配向型の液晶表示デバイス及びその製造方法を提供す
る。 【構成】 パターンニングした透明電極付きのガラス基
板A、Bを、蒸発源7に対してθ1だけ傾けてセット
し、イオンガン8によるイオンビーム10を照射しなが
らSiO2を蒸着する。続いて、同基板を基板面内で90度回
転して、蒸発源に対してθ2だけ傾けてセットし、イオ
ンビーム10を照射しながらSiO2を蒸着する。このよう
にして配向下地膜2を処理したガラス基板A、Bは、垂
直配向膜3を付与後スぺーサー5を介して張り合わさ
れ、液晶4が注入されて液晶表示デバイスが完成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フラットパネルディス
プレイや光演算素子またはビデオプロジェクタなどに用
いられる垂直配向型の液晶表示デバイス及びその製造方
法に関し、特にその表示品質や量産性の改善に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】垂直配向型の液晶表示デバイスは、印加
電圧に対する透過光の変化が急峻(しきい特性が鋭い)
であり、コントラスト比が大きく取れるなどの特徴から
単純マトリクス駆動方式でも高い表示品質が得られるよ
うになった(SID 89 DIGEST P378 1989)。
【0003】ところで、垂直配向型の液晶表示デバイス
では、負の誘電異方性を持つネマティック液晶を用い、
基板に垂直に配列させた液晶分子を電圧により傾斜配向
させて表示を行う。そのため、駆動時に液晶分子の傾斜
方向が一定でないと明暗の顕著なむらが生じてしまう。
したがって、この現象を避けるため、垂直配向時に若干
のプレチルト角を与えている。ただし、プレチルト角が
大きいほど垂直配向性が悪くなり、コントラスト比やし
きい値は悪化する。
【0004】プレチルト角を与える方法としては斜方蒸
着膜を用いる方法がある。斜方蒸着方はSiOなどの酸化
物を斜方蒸着して液晶を配向させるという以前からある
優れた方法である。しかし、プレチルト角を小さく与え
た場合、駆動電圧の急変時に液晶は180度反対の二つの
方向に倒れる可能性があり、これが動的なむらとなって
現れる。これを改善するために液晶の傾斜方向を一定に
定める好適な方法として特公昭55ー13338号公報に示され
ているような二段斜方蒸着法がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た斜方蒸着法は膜厚や入射角のわずかな違いでプレチル
ト角が大きく変化するという問題がある。例えば、Proc
eedings of the SID,Vol.31/4,p321 1990にも示されて
いるように、液晶ライトバルブに用いた場合、実際プレ
チルト角のわずかな違いでコントラスト比の大きな変化
がみられ、むらの発生や再現性に問題があることがわか
る。また、SiOやSiOx膜では化学的不安定性による経時
変化の問題もある。
【0006】そのほか、特開昭51ー129251号公報に示さ
れているように、SiO2膜を堆積後、Arイオンビーム10
を斜めから当てて膜を削り取ることによって生じる表面
形状変化を利用して配列させる方法があるが、エッチン
グ量が多く時間がかかるなどの問題がある。
【0007】さらに、単純に斜めからイオンビームエッ
チングしただけでは駆動時にむらが発生しやすい問題が
ある。動作時のむらの発生は動画を表示する高解像度空
間光変調素子などでは特に問題となる。
【0008】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、従来使えなかった材料が利用可
能になると同時に、斜方蒸着法の優れた配向効果を維持
しつつ膜厚や入射角の変動による影響を抑えて、配向む
らや駆動時のむらのない高コントラスト比の特性の安定
した垂直配向型の液晶表示デバイス及びその製造方法を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の第1発明に係る液晶表示デバイスは、垂直配
向の下地膜をイオンビームアシストした斜方蒸着膜で形
成したことを特徴とするものである。
【0010】また、本願の第2発明に係る液晶表示デバ
イスの製造方法は、垂直配向の下地膜をイオンビームア
シストした斜方蒸着膜で形成した後、イオンビーム10
を前記液晶表示デバイスに対して垂直な直線に対して斜
めから照射したことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】斜方蒸着膜の配向作用は膜の斜め方向への成長
によって生ずる膜表面の形状効果によることが大きく、
第1発明においては、垂直配向の下地膜をイオンビーム
アシストした斜方蒸着膜で形成することにより、膜の成
長の仕方に変化を与え、膜表面に好適な形状変化を与え
ることによって安定した高コントラスト比を実現しなが
ら駆動時のむらがなく急峻な駆動特性が得られる。
【0012】また、第2発明においては、イオンビーム
アシストした斜方蒸着膜に、さらに、イオンビーム10
を斜めから照射することにより、膜表面に微小の形状変
化を与えることで方向性を付与し、それにより液晶の傾
斜方向を規制するため、高コントラスト比を実現しなが
ら駆動時のむらを生じさせない。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。 実施例1.図1は本実施例に係る液晶表示デバイスの構
成図を示すものである。同図において、A、Bは対向配
置されたガラス基板で、各基板上には、透明電極1、配
向下地膜2、垂直配向膜3が順次被覆され、それらの間
に液晶4が注入される。なお、5はスペーサー、6は透
明電極間に電圧を印加するための駆動電源である。
【0014】また、図2は斜方蒸着膜の成膜装置の一例
を示す。次にこのデバイスの作製方法を説明する。ま
ず、必要に応じてパターンニングした透明電極付きのガ
ラス基板A、Bを、蒸発源7に対してθ1だけ傾けてセ
ットし、イオンガン8によるイオンビーム10を照射し
ながらSiO2を蒸着する。成膜速度はθ1=60゜で10 A/
S(オングストローム/秒)、イオンビーム10の出力
は500V、40mA、イオン化ガスはO2とした。
【0015】続いて、同基板を基板面内で90度回転し
て、蒸発源に対してθ2だけ傾けてセットし、イオンビ
ーム10を照射しながらSiO2を蒸着する。成膜速度はθ
2=85゜において2 A/S、イオンビーム10の照射条
件は上と同じである。基板温度はいずれも室温で、真空
度は1.5〜3.5×10-5Torrである。また、後述する特性評
価のために、従来例としてイオンビームアシストをしな
い場合と、蒸発材にSiOを用いたものも作成した。
【0016】さらに本発明の応用例として次のサンプル
を作製した。必要に応じてパターンニングした透明電極
付のガラス基板A、Bを、蒸発源に対して60度だけ傾け
てセットし、イオンビーム10を照射しながらSiO2を蒸
着する。成膜速度は10 A/S、イオンビーム10の出力は
500V、40mA、イオン化ガスはO2とした。続いて、同基板
を基板面内で0度または180度回転して、蒸発源に対して
85度だけ傾けてセットし、イオンビーム10を照射しな
がらSiO2を蒸着する。成膜速度は2 A/S、イオンビーム
10の照射条件は上と同じである。基板温度はいずれも
室温で、真空度は1.5〜3.5×10-5Torrである。
【0017】このようにして配向下地膜2を処理したガ
ラス基板A、Bは、垂直配向膜3を付与後スぺーサー5
を介して張り合わされ、液晶4が注入されて液晶表示デ
バイスが完成する。なお、垂直配向膜3は、シランカッ
プリング剤系の垂直配向処理剤(東レダウコーニングシ
リコーン社製 AY43ー021) を用い、塗布後110度1時間
焼成したものである。また、液晶は、チッソ社製EN38を
用い、セル厚は6μmとした。
【0018】次に、作製した液晶表示デバイスの特性に
ついて説明する。表1は斜方蒸着膜の厚み及び入射角を
変えたサンプルのコントラスト比(CR) とγの測定結果
及びむらの評価結果を示している。ここで、CRは、クロ
スニコル下における無電界時の透過光強度値で、電界を
かけて最大の透過光強度値なった値を割ったものであ
る。また、γは、最大透過光強度を100%として、99%
になる時の駆動電圧を1%になる時の駆動電圧で割った
ものである。むらの評価については、二重丸は全くな
し、丸は大きな電圧変化があると発生することがある、
三角は電圧変化で発生、ばつは常に発生とした。
【0019】
【表1】
【0020】表1から明らかなように、No.1とNo.5を
除くとむらの発生はなくコントラスト比が非常に良く、
γ値も1.5 ないし1.6と従来例(No.9とNo.10)に比
較して勝とも劣らない特性が得られている。そして、こ
れは膜厚や入射角の変動に対して安定した特性が得られ
ていることを示している。また、従来、化学的安定性は
良いが、そのままでは配向膜としては不適切なSiO2膜で
もイオンビームアシストにより特性が著しく改善するこ
とがわかる。
【0021】さらに、二段目の成膜前に基板を面内で回
転してもしなくても、いずれもよい結果が得られること
がわかる。また、二段目の成膜前に基板を面内で0度お
よび180度回転した場合は、初期配向方向のバラツキや
温度による配向方向の変動が小さいという利点があるこ
とがわかった。
【0022】実施例2.次に実施例2に係る液晶表示デ
バイスの作製方法を説明する。図2に示す斜方蒸着膜の
製膜装置を用い、実施例1と同様にして、まず、必要に
応じてパターンニングした透明電極付きのガラス基盤
A、Bを、蒸発源7に対してθ1 だけ傾けてセットし、
イオンガン8によるイオンビーム10を照射しながらSi
O2を蒸着する。成膜速度はθ1=60゜で10 A/S、イオ
ンビーム10の出力は500V、40mA、イオン化ガスはO2とし
た。
【0023】続いて、同基板を基板面内で90度回転し
て、イオンガン8に対してθaだけ傾けてセットし、イ
オンビーム10を2分間照射する。イオンビーム10の
出力は上と同じである。基板温度はいずれも室温で、真
空度は1.5〜3.5×10-5Torrである。
【0024】さらに本発明の応用例として次のサンプル
を作製した。まず、必要に応じてパターンニングした透
明電極付のガラス基板A、Bを、蒸発源に対して60度だ
け傾けてセットし、イオンビーム10を照射しながらSi
O2を蒸着する。成膜速度は10 A/S、イオンビーム10の
出力は500V、40mA、イオン化ガスはO2とした。続いて、
同基板を基板面内で0度または180度回転して、イオンガ
ンに対して60度だけ傾けてセットし、イオンビーム10
を2分間照射する。イオンビーム10の出力は上と同じ
である。基板温度はいずれも室温で、真空度は1.5〜3.5
×10ー5Torrである。
【0025】次に、作製した液晶表示デバイスの特性評
価のために、従来例として二段斜方蒸着の実施例につい
て説明する。まず、必要に応じてパターンニングした透
明電極付きのガラス基盤A、Bを、蒸発源に対して60度
傾けてセットし、SiOまたはSiO2を蒸着する。成膜速度
は10 A/Sとした。
【0026】続いて、同基板を基板面内で90度回転した
後、蒸発源に対して85度傾けてセットし、SiOまたはSiO
2を蒸着する。成膜速度は2 A/S、基板温度はいずれも
室温で、真空度は2×10-5Torr以下である。
【0027】このようにして処理したガラス基板A、B
は、垂直配向膜を付与後スぺーサを介して張り合わさ
れ、液晶が注入されて液晶表示デバイスが完成する。
【0028】なお、垂直配向膜は、シランカップリング
剤系の垂直配向処理剤(東レダウコーニングシリコーン
社製AY43ー021) を用い、塗布後110 ℃1時間焼成したも
のである。また、液晶は、チッソ社製EN38を用いた。
【0029】次に、作製した液晶表示デバイスの特性に
ついて説明する。表2は斜方蒸着膜入射角θ1及びイオ
ンビーム10の照射角θ2を変えたサンプルのコントラ
スト比(CR) とγの測定結果及びむらの評価結果を示し
ている。ここで、CRは、クロスニコル下における無電界
時の透過光強度値で、電界をかけて最大の透過光強度値
なった値を割ったものである。また、γは、最大透過光
強度を100%として、99%になる時の駆動電圧を1%に
なる時の駆動電圧で割ったものである。むらの評価につ
いては、二重丸は全くなし、丸は大きな電圧変化がある
と発生することがある、三角は電圧変化で発生、ばつは
常に発生とした。
【0030】
【表2】
【0031】
【表3】
【0032】表2から明らかなように、イオンビーム1
0の照射がない場合にはCRが低く、γが大きいことから
垂直配向性が悪いことがわかる。一方、イオンビーム1
0を照射したものは、No.1を除きいずれも十分垂直配
向していると共にむらの発生もないことがわかる。そし
て、表3に示す従来例に比較しても勝とも劣らない特性
が得られるとともに膜厚や入射角の変動に対して安定し
た特性が得られていることがわかる。また、従来、化学
的安定性は良いが、そのままでは配向膜としては不適切
なSiO2膜でもイオンビームアシストにより特性が著しく
改善することがわかる。
【0033】さらに、イオンビーム10の照射前に基板
を面内で回転してもしなくても、いずれもよい結果が得
られることがわかる。また、イオンビーム10照射前に
基板を面内で0度および180度回転した場合は、初期配向
方向のバラツキや温度による配向方向の変動が小さいと
いう利点があることがわかった。
【0034】実施例3.図3に示す構成でSLMを試作
し、図4に示す投映システムにて書き込み画像を50倍
に拡大投映して動画像を目視で評価した。SLM素子は
まず、ITO付ガラス基板上にプラズマCVD法により
a−Si:Hを15μm形成する。その上に蒸着法によ
りSi膜を2μm形成し遮光膜とする。さらにその上に
Sio2とTio2をλ/4厚で交互に5層ずつ積層し誘電
体ミラーを形成する。この基板と、ITO付ガラス基板
を1組にして実施例1のNo.3の条件でセルを作製した
(サンプルA)。また実施例2のNo.3の条件でもセル
を作製した(サンプルB)。動画像で評価した結果、サ
ンプルA,Bとも画像の明暗の境界部におけるムラの発
生は全く認められず、良好な画像が得られることがわか
った。
【0035】なお、本発明は、上記実施例に何ら限定さ
れるものではなく、例えば上述した蒸発物質はSiO2以外
の酸化膜でも良く、イオン化ガスはArやArーO2混合ガ
ス、その他のガスでも良い。さらに、本発明は、透過型
デバイスに限らず光書き込み型の空間光変調素子のよう
な反射読み出し型デバイスにも適用できる。
【0036】
【発明の効果】以上のように、第1発明によれば、垂直
配向型液晶表示デバイスの配向下地膜をイオンビームア
シストした二段斜方蒸着によって作製するようにしたの
で、高コントラスト比で特性の安定した液晶表示デバイ
スが量産できるようになるという効果がある。
【0037】また、第2発明によれば、垂直配向型液晶
表示デバイスの配向下地膜をイオンビームアシスト斜方
蒸着で作製後、イオンビーム10を斜めから膜に照射す
るようにしたので、配向性を最適化し高コントラスト比
で特性の安定した液晶表示デバイスが量産できるように
なるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による液晶表示デバイスの構
成図である。
【図2】斜方蒸着膜の成膜装置の一例を示す構成図であ
る。
【図3】本発明の一実施例による液晶表示デバイスの構
成図である。
【図4】本発明の液晶表示デバイスを評価するための投
映システムを示す図である。
【符号の説明】
A、B ガラス基板 1 透明電極 2 配向下地膜 3 垂直配向膜 4 液晶 5 スペーサー 6 駆動電源 7 蒸発源 8 イオンガン 10 イオンビーム
フロントページの続き (72)発明者 浅見 剛尚 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 夏堀 泰行 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 清水 滋雄 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 昆野 俊男 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 垂直配向型の液晶表示デバイスにおい
    て、垂直配向の下地膜をイオンビームアシストした斜方
    蒸着膜で形成したことを特徴とする液晶表示デバイス。
  2. 【請求項2】 垂直配向型の液晶表示デバイスの製造方
    法において、垂直配向の下地膜をイオンビームアシスト
    した斜方蒸着膜で形成した後、イオンビームを前記液晶
    表示デバイスに対して垂直な直線に対して斜めから照射
    したことを特徴とする液晶表示デバイスの製造方法。
JP04280954A 1991-11-08 1992-09-25 液晶表示デバイス及び液晶表示デバイスの製造方法 Expired - Lifetime JP3132193B2 (ja)

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