JP4848701B2 - Manufacturing method of liquid crystal device - Google Patents
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Description
本発明は、液晶装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal device.
プロジェクタ等の投射型表示装置のライトバルブ(光変調手段)として、液晶装置が搭載されている。プロジェクタの高輝度化に伴い、液晶装置の耐光性の確保が重要になっている。従来、液晶装置の配向膜の材料としてはポリイミドが主体であったが、耐光性向上のため、近年ではSiOx斜方膜(x=1〜2)等の金属酸化物を配向膜の材料としたものも開発されている。 A liquid crystal device is mounted as a light valve (light modulation means) of a projection display device such as a projector. With the increase in projector brightness, it is important to ensure the light resistance of the liquid crystal device. Conventionally, polyimide was mainly used as the material for the alignment film of the liquid crystal device. However, in recent years, metal oxides such as SiOx orthorhombic films (x = 1 to 2) have been used as the material for the alignment film in order to improve light resistance. Things are also being developed.
金属酸化物による配向膜は、水分を含む雰囲気の下において、その表面にヒドロキシル基(例えばシラノール基:−Si−OH)が形成される。ヒドロキシル基は水和性(水分との親和性)が高いため、配向膜の表面に水分が付着しやすくなる。配向膜の表面に水分が付着すると配向が変化し、配向不良を引き起こす。これに対して、水分の付着を防ぐため、金属酸化物の表面を長い直鎖を有した高級アルコールで処理して表面を改質する手法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、アルコールは長鎖の有機化合物であるため、強い熱や強い光に対して十分な耐性を有しているとはいえない。特にプロジェクタの光源からの熱や光に曝される苛酷な環境下においては、アルコールの長い直鎖が劣化し、ひいては配向膜自体が劣化してしまうおそれがある。配向膜が劣化すると、液晶装置の光変調機能が低下し、プロジェクタの輝度やコントラストが低下してしまう。また水分が介在することにより加水分解反応による劣化のおそれもある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高い耐光性を有すると共に、配向膜の劣化を抑制することが可能な液晶装置の製造方法を提供することにある。
However, since alcohol is a long-chain organic compound, it cannot be said that it has sufficient resistance to strong heat and strong light. In particular, in a harsh environment exposed to heat and light from the light source of the projector, the long straight chain of alcohol may deteriorate, and the alignment film itself may deteriorate. When the alignment film is deteriorated, the light modulation function of the liquid crystal device is lowered, and the brightness and contrast of the projector are lowered. In addition, the presence of moisture may cause deterioration due to a hydrolysis reaction.
In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid crystal device having high light resistance and capable of suppressing deterioration of an alignment film.
上記目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、対向する一対の基板が液晶を挟持してなる液晶装置であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の液晶側に金属酸化物を主体とする配向膜が設けられ、ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団が、前記配向膜の表面の金属原子のうちの少なくとも一部に、酸素原子を介することなく結合してなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid crystal device according to the present invention is a liquid crystal device in which a pair of opposed substrates sandwich a liquid crystal, and a metal oxide is disposed on the liquid crystal side of at least one of the pair of substrates. And an atom or atomic group having a lower hydration property than the hydroxyl group is bonded to at least a part of the metal atoms on the surface of the alignment film without an oxygen atom. It is characterized by becoming.
本発明によれば、金属酸化膜により配向膜を形成しているので、高い耐光性を有する。また、この金属酸化膜の表面の金属原子のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団を、水和性の高い酸素原子を介することなく結合させるので、金属酸化膜の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。これにより、配向膜の表面の水和性が低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、配向膜の劣化を抑制することが可能となる。 According to the present invention, since the alignment film is formed of the metal oxide film, it has high light resistance. In addition, an atom or atomic group having a lower hydration property than the hydroxyl group is bonded to at least a part of the metal atoms on the surface of the metal oxide film without passing through a highly hydratable oxygen atom. The formation of hydroxyl groups on the surface of the membrane can be prevented. As a result, the hydration property of the surface of the alignment film is lowered, and it becomes difficult for moisture to adhere to the surface, so that deterioration of the alignment film can be suppressed.
また、前記原子又は原子団が、前記金属酸化物の表面の金属原子のうち少なくとも一部に直接結合していることが好ましい。
本発明では、金属酸化物の表面の金属原子のうち少なくとも一部に直接結合したので、金属酸化膜の表面にヒドロキシル基が形成されるのを一層確実に防ぐことができる。
Moreover, it is preferable that the atom or atomic group is directly bonded to at least a part of metal atoms on the surface of the metal oxide.
In the present invention, since it is directly bonded to at least a part of the metal atoms on the surface of the metal oxide, it is possible to more reliably prevent the formation of hydroxyl groups on the surface of the metal oxide film.
また、前記原子が、ホウ素原子、窒素原子、炭素原子及びフッ素原子のうちの少なくとも一つであり、前記原子団が−BFx、−BHx、−NFx、−NHx、−CFx、−CHx及び−BHxFy、−NHxFy、−CHxFy、−CNのうちの少なくとも一つであることが好ましい。
ホウ素原子(以下、「B原子」という。)、窒素原子(以下、「N原子」という。)、炭素原子(以下、「C原子」という。)並びにフッ素原子(以下、「F原子」という。)及び−BFx、−BHx、−NFx、−NHx、−CFx、−CHx及び−BHxFy、−NHxFy、−CHxFy、−CNの原子団は、金属原子と結合した場合、ヒドロキシル基に比べて水和性が低い。このような原子又は原子団を金属酸化膜の表面に結合させることによって、配向膜の表面に水分が付着しにくくすることができる。
特に、原子団CFxが金属酸化膜に結合した場合、最表面に強いC−F結合が存在するため、金属酸化膜に直接光が照射されるのを防ぐことができ、配向膜の耐光性を高めることができるという利点もある。なお、xは0〜3の整数であり、yは、x+y=(金属原子に直接結合する原子の原子価数−1)を満たす整数である。
The atom is at least one of a boron atom, a nitrogen atom, a carbon atom, and a fluorine atom, and the atomic group is -BFx, -BHx, -NFx, -NHx, -CFx, -CHx, and -BHxFy. , -NHxFy, -CHxFy, -CN are preferred.
Boron atom (hereinafter referred to as “B atom”), nitrogen atom (hereinafter referred to as “N atom”), carbon atom (hereinafter referred to as “C atom”) and fluorine atom (hereinafter referred to as “F atom”). ) And -BFx, -BHx, -NFx, -NHx, -CFx, -CHx and -BHxFy, -NHxFy, -CHxFy, -CN groups are hydrated compared to hydroxyl groups when bonded to metal atoms. The nature is low. By bonding such atoms or atomic groups to the surface of the metal oxide film, it is possible to make it difficult for moisture to adhere to the surface of the alignment film.
In particular, when the atomic group CFx is bonded to the metal oxide film, a strong C—F bond exists on the outermost surface, so that the metal oxide film can be prevented from being directly irradiated with light, and the light resistance of the alignment film can be reduced. There is also an advantage that it can be increased. Note that x is an integer of 0 to 3, and y is an integer satisfying x + y = (valence of atom directly bonded to metal atom-1).
本発明の別の観点に係る液晶装置の製造方法は、対向する一対の基板が液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板の表面に金属酸化膜を形成する膜形成工程と、前記金属酸化膜の表面の金属原子のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団を、酸素原子を介さないように結合させる表面処理工程とを具備することを特徴とする。 A manufacturing method of a liquid crystal device according to another aspect of the present invention is a manufacturing method of a liquid crystal device in which a pair of opposed substrates sandwich a liquid crystal, and a film that forms a metal oxide film on the surfaces of the pair of substrates And a surface treatment step of bonding an atom or atomic group having a lower hydration property than the hydroxyl group to at least a part of the metal atoms on the surface of the metal oxide film so as not to intervene oxygen atoms. It is characterized by doing.
本発明によれば、金属酸化物の表面の金属原子のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団を、酸素原子を介さないように結合させることによって、金属酸化膜の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができ、配向膜の表面に水分が付着しにくくなる液晶装置を製造することができる。 According to the present invention, at least a part of the metal atoms on the surface of the metal oxide is bonded with an atom or atomic group having a lower hydration property than the hydroxyl group so as not to intervene an oxygen atom. It is possible to manufacture a liquid crystal device that can prevent the formation of hydroxyl groups on the surface of the film and that makes it difficult for moisture to adhere to the surface of the alignment film.
また、前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に前記原子又は原子団のプラズマを照射することが好ましい。
物理気相成長法(PVD法)としては、例えば蒸着、スパッタリング等を挙げることができる。化学気相成長法(CVD法)としては、例えば熱CVD、プラズマCVD等を挙げることができる。
In the film formation step, the metal oxide film is formed by any one of physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and sol-gel method, and in the surface treatment step, the metal oxide film is formed on the metal oxide film. It is preferable to irradiate the liquid crystal side surface with the plasma of the atoms or atomic groups.
Examples of the physical vapor deposition method (PVD method) include vapor deposition and sputtering. Examples of the chemical vapor deposition method (CVD method) include thermal CVD and plasma CVD.
液晶装置の基板を製造する手法として、1枚の大型のマザー基板から複数のパネル用基板を製造する、いわゆる多面取りが広く行われており、この場合、配向膜は大型のマザー基板上のほぼ全面に形成される。本発明では、プラズマ照射ではプラズマの照射される範囲(成膜可能な範囲)が広いため、大型であるマザー基板に形成された金属酸化膜の液晶側表面であっても、十分に原子又は原子団を結合させることができる。 As a method for manufacturing a substrate of a liquid crystal device, so-called multi-chamfering, in which a plurality of panel substrates are manufactured from a single large mother substrate, is widely performed. It is formed on the entire surface. In the present invention, since the plasma irradiation range (the film forming range) is wide in plasma irradiation, even on the liquid crystal side surface of the metal oxide film formed on the large mother substrate, atoms or atoms You can join groups.
また、前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に前記原子又は原子団のビームを照射することが好ましい。
本発明では、ビームを照射することにより、金属酸化膜の液晶側表面に正確な位置に原子又は原子団を結合させることができる。これにより、膜質の良好な配向膜を得ることができる。
In the film formation step, the metal oxide film is formed by any one of physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and sol-gel method, and in the surface treatment step, the metal oxide film is formed on the metal oxide film. It is preferable to irradiate the surface of the liquid crystal with a beam of the atoms or atomic groups.
In the present invention, by irradiating a beam, atoms or atomic groups can be bonded to the liquid crystal side surface of the metal oxide film at an accurate position. Thereby, an alignment film with good film quality can be obtained.
また、前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面をフッ化水素酸又はバッファードフッ酸によりウエット処理することが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜の液晶側表面にF原子を結合させることができる。プラズマ照射やビーム照射を行う場合、基板を真空中で高温下に曝す場合があり、真空工程や高温になった基板を冷却する工程が必要になる。これに対して、本発明のように金属酸化膜をウエット処理する場合、常圧下、常温又は常温に近い温度で金属酸化膜の表面を処理することができる。これにより、別途真空工程や基板を冷却する工程を設ける必要が無く、製造効率を高めることができる。
In the film formation step, the metal oxide film is formed by any one of physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and sol-gel method, and in the surface treatment step, the metal oxide film is formed on the metal oxide film. It is preferable to wet-treat the liquid crystal side surface with hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid.
According to the present invention, F atoms can be bonded to the liquid crystal side surface of the metal oxide film. When plasma irradiation or beam irradiation is performed, the substrate may be exposed to a high temperature in a vacuum, which requires a vacuum process or a process for cooling the substrate that has reached a high temperature. On the other hand, when the metal oxide film is wet-treated as in the present invention, the surface of the metal oxide film can be treated at normal temperature or at a temperature close to normal temperature under normal pressure. Thereby, it is not necessary to provide a separate vacuum process or a process of cooling the substrate, and the manufacturing efficiency can be increased.
また、前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面をフッ化水素により気相処理することが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜の液晶側表面にF原子を結合させることができる。ウエット処理を行う場合、基板を乾燥する工程を別途設ける必要があるのに対して、本発明のように、気体であるフッ化水素により気相処理することによって、基板を乾燥させたまま金属酸化膜の表面を処理することができるので、乾燥工程を設けずに済む。これにより、製造効率をさらに高めることができる。
In the film formation step, the metal oxide film is formed by any one of physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and sol-gel method, and in the surface treatment step, the metal oxide film is formed on the metal oxide film. It is preferable to subject the liquid crystal side surface to gas phase treatment with hydrogen fluoride.
According to the present invention, F atoms can be bonded to the liquid crystal side surface of the metal oxide film. When performing wet processing, it is necessary to separately provide a step of drying the substrate. On the other hand, as in the present invention, by performing a gas phase treatment with hydrogen fluoride which is a gas, metal oxidation is performed while the substrate is dried. Since the surface of the film can be treated, it is not necessary to provide a drying step. Thereby, manufacturing efficiency can further be improved.
また、前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に炭素電極アーク放電処理を行うことが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜の液晶側表面にC原子を結合させることができる。炭素電極アーク放電によりC原子をスパッタリングすることができるので、大型であるマザー基板に形成された金属酸化膜のように表面の広い範囲であっても、C原子を結合させることができる。
In the film formation step, the metal oxide film is formed by any one of physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and sol-gel method, and in the surface treatment step, the metal oxide film is formed on the metal oxide film. It is preferable to perform a carbon electrode arc discharge treatment on the liquid crystal side surface.
According to the present invention, C atoms can be bonded to the liquid crystal side surface of the metal oxide film. Since C atoms can be sputtered by the carbon electrode arc discharge, C atoms can be bonded even in a wide surface range such as a metal oxide film formed on a large mother substrate.
また、前記膜形成工程では、物理気相成長法又は化学気相成長法により前記金属酸化膜を形成する工程と、前記原子又は原子団のプラズマ照射、又はビーム照射のいずれかの工程とを、真空中で連続して行うことが好ましい。
これにより、金属酸化膜の表面に他の原子や原子団が結合するのを防ぐことができる。すなわち配向膜の表面にヒドロキシル基が形成されにくくなる。
また、前記膜形成工程では、物理気相成長法又は化学気相成長法により前記金属酸化膜を形成する工程と、炭素電極アーク放電処理工程とを、真空中で連続して行うことが好ましい。
これにより、金属酸化膜の表面に他の原子や原子団が結合するのを防ぐことができるので、配向膜の表面にシラノール基が形成されにくくなる
In the film forming step, the step of forming the metal oxide film by physical vapor deposition or chemical vapor deposition, and the step of plasma irradiation or beam irradiation of the atoms or atomic groups, It is preferable to carry out continuously in a vacuum.
Thereby, it can prevent that another atom and atomic group couple | bond with the surface of a metal oxide film. That is, it becomes difficult to form hydroxyl groups on the surface of the alignment film.
In the film formation step, it is preferable that the step of forming the metal oxide film by a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method and the carbon electrode arc discharge treatment step are continuously performed in a vacuum.
This prevents other atoms and atomic groups from binding to the surface of the metal oxide film, so that silanol groups are less likely to be formed on the surface of the alignment film.
本発明の別の観点に係る投射型表示装置は、上記の液晶装置を搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、耐光性の低下を抑えることができる液晶装置を搭載しているので、光変調機能の優れた、コントラストの高い投射型表示装置を得ることができる。
A projection display device according to another aspect of the present invention includes the above-described liquid crystal device.
According to the present invention, since a liquid crystal device capable of suppressing a decrease in light resistance is mounted, a projection display device having an excellent light modulation function and a high contrast can be obtained.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係る液晶装置を図面に基づいて説明する。本実施形態では、プロジェクタ等の投射型表示装置のライトバルブとして用いられる液晶装置であって、スイッチング素子に薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下TFTという)素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置を例に挙げて説明する。
[First embodiment]
A liquid crystal device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an active matrix type liquid crystal device using a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) element as a switching element is used as a light valve of a projection display device such as a projector. I will give you a description.
(液晶装置)
図1は、液晶装置1の全体構成を示す平面図である。液晶装置1は、TFTアレイ基板4と対向基板5とがシール材7によって貼り合わされ、このシール材7によって区画された領域内に液晶6が封入された構成になっている。シール材7の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜(周辺見切り)8が形成されている。周辺見切り8の内側の領域は、画像や動画等を表示する表示領域9になっている。表示領域9には、複数のドット領域10がマトリクス状に設けられている。
(Liquid crystal device)
FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of the
TFTアレイ基板4の周縁部は、対向基板5から張り出した張出領域になっている。この張出領域のうち図中左辺側及び右辺側には、走査信号を生成する走査線駆動回路11が形成されている。図中上辺側には、左右の走査線駆動回路11の間を接続する配線13が引き回されている。図中下辺側には、データ信号を生成するデータ線駆動回路12と、外部の回路等に接続するための接続端子14とが形成されている。走査線駆動回路9と接続端子14との間の領域には、両者を接続する配線15が形成されている。対向基板5の各角部には、TFTアレイ基板4と対向基板5との間で電気的に接続するための基板間導通材17が設けられている。
The peripheral portion of the
図2は、図1のA−A断面に沿った構成を示す図である。
TFTアレイ基板4は、例えばガラスや石英等の透光性の高い材料から形成された基材4aと、この基材4aの液晶側に形成された画素電極18と、この画素電極18上に形成された配向膜16とを主体として構成されている。画素電極18は、例えばITO(Indium Tin Oxide)等の透明な導電材料によって形成されている。この他、画素電極18には、図示しないTFT素子が接続されており、TFT素子には、図示しない走査線及びデータ線が接続されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration along the AA cross section of FIG. 1.
The
対向基板5は、TFTアレイ基板4と同様にガラスや石英等の透光性材料からなる基材5aと、基材5aの液晶側に形成された共通電極28と、共通電極28上に形成された配向膜26とを主体として構成されている。共通電極28は、画素電極18と同様、例えばITO等の透明な導電材料によって形成されている。液晶6は、配向膜16と配向膜26とに接するように設けられている。TFTアレイ基板4及び対向基板5の外側(液晶とは反対側)には、偏光板19、29が設けられている。
The
図3は、配向膜16の構成を示した断面図である。以下、TFTアレイ基板4の配向膜16について説明するが、対向基板5の配向膜26も同様の構成となっている。図中上側が液晶6側表面であり、図中下側がTFTアレイ基板4側である。
配向膜16は、金属酸化膜31を主体として構成されており、厚さ0.02〜0.3μm(好ましくは、0.02〜0.08μm)程度に形成されている。本実施形態では、金属酸化膜31を構成する金属酸化物としてSiO2が用いられている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the
The
金属酸化膜31は、TFTアレイ基板4側から液晶6側表面にかけてのSiO2の結晶が柱状に成長し、その柱状構造物が例えば基板面の法線方向に対して斜方に傾くように形成されている。金属酸化膜31の表面側のSi原子33は、図3に示すように、N原子32に直接結合されている。すなわち、金属酸化膜31の表面でSi−N結合が形成されている。
The
(液晶装置の製造方法)
次に、上記のように構成された液晶装置1の製造方法について、特に配向膜16の製造工程を中心に説明する。本実施形態では、大面積のマザー基板を用いて複数の液晶装置を一括して形成し、切断によって個々の液晶装置1に分離する方法を例に挙げて説明する。
まず、TFTアレイ基板4となるTFTアレイ側マザー基板の形成工程について簡単に説明する。ガラスやプラスチック等の透光性材料からなる大判の基材34(図4参照)の各表示領域9に、画素電極18やTFT素子、その他配線等を形成する。
(Manufacturing method of liquid crystal device)
Next, a method for manufacturing the
First, a process of forming a TFT array-side mother substrate that becomes the
次に、基材34に形成された画素電極18やTFT素子、その他配線等を覆うように配向膜16を形成する。図4は、配向膜16を形成する工程を示す図である。
配向膜16を形成する工程は、金属酸化膜31を形成する膜形成工程と、金属酸化膜31の表面のSi原子にN原子を結合させる表面処理工程とを有している。
膜形成工程では、図4(a)に示すように、例えば真空下で、電極・配線等が形成された基材34の表面に、SiO2を斜方蒸着させて金属酸化膜31を形成する。金属酸化膜31の製造は、例えば蒸着法や、スパッタリング法等の物理気相成長法により行う。金属酸化膜31の表面には、Si原子33が配列される。
Next, the
The step of forming the
In the film forming step, as shown in FIG. 4A, a
表面処理工程では、図4(b)に示すように、例えば真空下で、金属酸化膜31の表面にN2プラズマ35を照射する。金属酸化膜31の表面のSi原子33には、酸素原子を介することなく、N原子が直接結合する。このようなプラズマ照射による終端処理では、膜形成工程と、表面処理工程との間で大気開放せずに、真空中で連続して行う。
In the surface treatment step, as shown in FIG. 4B, the surface of the
なお、膜形成工程においては、物理気相成長法の他、化学気相成長法やゾルゲル法により金属酸化膜31を形成しても構わない。また、表面処理工程においては、例えば膜形成工程の後、一旦大気開放し、その後金属酸化膜31の表面にN2プラズマを照射することによって、大気開放の際に金属酸化膜31の表面に結合した他の原子とN原子とを置換する手法であっても良い(置換処理)。この置換処理は、表面処理工程の前に大気開放する物理気相成長法の他、化学気相成長法、ゾルゲル法等により金属酸化膜31を形成した場合のように、当該金属酸化膜31の表面に他の原子が結合するときに、表面の他の原子とN原子とを置換するために行う。
In the film formation step, the
また、例えば上記の物理気相成長法、化学気相成長法、ゾルゲル法等により金属酸化膜31を形成した後、当該金属酸化膜31に窒素イオン(Nイオン)のイオンビームを照射することによって、金属酸化膜31の表面にSi−N結合を形成する手法であっても良い。この際にはNイオンを加速後にニュートラライズ処理を行いイオンを中和しながら照射することにより、金属酸化膜31の表面のチャージアップを防ぎ、Si−N結合を効率的に形成することが出来る。またビームの指向性を緩和すればシャワー状に広範囲に処理を行うこともできる。更にはビームを斜め方向から入射すれば配向方向を制御することも可能である。
For example, after the
上記のいずれかの手法により表面のSi原子33にN原子が結合されている金属酸化膜31に例えばラビング処理を施して、配向膜16が完成する。配向膜16を形成したら、各表示領域9の周縁部にシール材7を形成し、シール材7で囲まれた表示領域9に液晶を塗布する。
For example, rubbing treatment is performed on the
次に、対向基板5となる対向側マザー基板の形成工程について簡単に説明する。TFTアレイ側マザー基板の場合と同様に、ガラスやプラスチック等の透光性材料からなる大判の基材の各表示領域9に配線や電極等を形成する。次に、各表示領域9内に、金属酸化膜からなる配向膜26を形成する。配向膜26の形成については、上述の配向膜16の形成と同一の方法により行う。
Next, a process for forming a counter-side mother substrate to be the
次に、TFTアレイ側マザー基板と対向側マザー基板とを貼り合わせる。両基板を近接させ、TFTアレイ側マザー基板が対向側マザー基板上のシール材に接着させるようにする。その後、対向基板5及びTFTアレイ基板4にスクライブ線を形成し、当該スクライブ線に沿って液晶パネルを切断し、各液晶パネルの洗浄を行い、各液晶パネルの外側表面に偏光板19、29を貼着する。その後、各液晶パネルに、駆動ドライバを実装して、液晶装置1が完成する。
Next, the TFT array side mother substrate and the opposite side mother substrate are bonded together. Both substrates are brought close to each other so that the TFT array side mother substrate is adhered to the sealing material on the opposite side mother substrate. Thereafter, a scribe line is formed on the
このように、本実施形態によれば、金属酸化膜31により配向膜16を形成しているので、高い耐光性を有する。また、この金属酸化膜31の表面のSi原子33のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低いN原子32を、酸素原子を介さないように結合させるので、金属酸化膜31の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。これにより、配向膜16の表面の水和性が低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、配向膜16の劣化を抑制することが可能となる。
Thus, according to this embodiment, since the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。第1実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第1実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、本実施形態に係る液晶装置201の全体構成及び液晶装置201の製造工程全体の流れについては、第1実施形態に係る液晶装置1とほぼ同様であるので、説明を省略する。本実施形態では、配向膜の構成及び配向膜の製造方法が第1実施形態とは異なっているため、この点を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Similar to the first embodiment, in the following drawings, the scale is appropriately changed to make each member a recognizable size. Moreover, about the component same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. Note that the overall configuration of the
(配向膜の構成)
図5は、液晶装置201のTFTアレイ基板4側に設けられた配向膜216の構成を示した図である。第1実施形態と同様、TFTアレイ基板4側の配向膜216について説明するが、対向基板5の配向膜も同様の構成となっている。
(Configuration of alignment film)
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the
配向膜216は、金属酸化膜31を主体として構成されており、厚さ0.02〜0.3μm(好ましくは、0.02〜0.08μm)程度に形成されている。本実施形態においても、第1実施形態と同様、金属酸化膜31を構成する金属酸化物としてSiO2が用いられている。なお、他の種類、例えばAl2O3等の金属酸化物であっても勿論構わない。
The
金属酸化膜31は、TFTアレイ基板4側から表面側にかけてのSiO2の結晶が、例えば基板面の法線方向に対して斜方に傾くように形成されており、金属酸化膜31の表面側のSi原子33は、図5に示すように、F原子232に直接結合されている。すなわち、金属酸化膜31の表面でSi−F結合が形成されている。
The
(配向膜の製造方法)
次に、上記のように構成された液晶装置201のうち配向膜216の製造方法を説明する。
配向膜216を形成する工程は、第1実施形態と同様、金属酸化膜31を形成する膜形成工程と、金属酸化膜31の表面のSi原子にF原子を結合させる表面処理工程とを有している。
(Method for producing alignment film)
Next, a method for manufacturing the
The step of forming the
膜形成工程では、第1実施形態と同様、例えば真空下で、電極・配線等が形成された基材34の表面に、SiO2を斜方蒸着させて金属酸化膜31を形成する。金属酸化膜31形成の具体的な方法についても、第1実施形態と同様、例えば蒸着法や、スパッタリング法等の物理気相成長法により行う。
In the film forming step, the
表面処理工程では、例えば真空下で、金属酸化膜31にCF4プラズマを照射する。金属酸化膜31の表面のSi原子33には、酸素原子を介することなく、F原子が直接結合する。この終端処理においては、第1実施形態と同様、膜形成工程と、表面処理工程との間で大気開放せずに、真空中で連続して行う。
In the surface treatment step, the
なお、第1実施形態と同様に、膜形成工程においては、物理気相成長法の他、化学気相成長法やゾルゲル法により金属酸化膜31を製造しても構わない。
表面処理工程については、終端処理の他、置換処理、イオンビーム照射等のうち、最適な手法を選択して行うことが可能である。
As in the first embodiment, in the film formation step, the
As for the surface treatment process, it is possible to select an optimum method from the termination treatment, replacement treatment, ion beam irradiation, and the like.
また、表面処理工程においては、これらの手法の他、フッ化水素酸又はバッファードフッ酸を用いて金属酸化膜31の表面をウエット処理することによって、金属酸化膜31の表面にSi−F結合を形成することもできる。バッファードフッ酸は、例えばフッ化水素酸とフッ酸アンモニウム、というように、フッ酸系の物質を混合した水溶液である。ここで例に挙げたフッ化水素酸とフッ酸アンモニウムとを混合した水溶液の他、フッ酸系の物質を適宜組み合わせることができる。
Further, in the surface treatment process, in addition to these techniques, the surface of the
更に、表面処理工程においては、気体であるフッ化水素(HF)を用いて金属酸化膜31の表面を気相処理することによって、金属酸化膜31の表面にSi−F結合を形成する手法であっても良い。
上記のいずれかの手法により表面のSi原子33にF原子が結合されている金属酸化膜31に例えばラビング処理を施して、配向膜216が完成する。
Furthermore, in the surface treatment step, a gas-phase treatment is performed on the surface of the
For example, rubbing treatment is performed on the
このように、本実施形態によれば、金属酸化膜31の表面のSi原子33に、F原子232を直接結合させることによって、金属酸化膜31の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。これにより、配向膜216の表面の水和性が低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、耐光性の低下を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、金属酸化膜31の表面のSi原子33にF原子を結合するときに、プラズマ照射やビーム照射を行う場合には、真空中で基板を高温下に曝す場合があり、真空工程と高温になった基板を冷却する工程が必要になる。これに対して、金属酸化膜31をウエット処理する場合、常圧下、常温又は常温に近い温度で金属酸化膜31の表面を処理することができる。これにより、真空工程や別途基材34を冷却する工程を設ける必要が無く、製造効率を高めることができる。
When F atoms are bonded to
また、F原子を結合させる際に、ウエット処理を行う場合、基材34を乾燥する工程を別途設ける必要があるのに対して、気体であるフッ化水素により気相処理する場合、基材34を乾燥させたまま金属酸化膜31の表面を処理することができるので、乾燥工程を設けずに済む。これにより、製造効率をさらに高めることができる。
In addition, when performing wet treatment when bonding F atoms, it is necessary to separately provide a step of drying the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を説明する。第1実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第1実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態においても、第1実施形態とは異なる配向膜の構成及び配向膜の製造方法を中心に説明する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Similar to the first embodiment, in the following drawings, the scale is appropriately changed to make each member a recognizable size. Moreover, about the component same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. In the present embodiment, the configuration of the alignment film and the method for manufacturing the alignment film different from those in the first embodiment will be mainly described.
(配向膜の構成)
図6は、液晶装置301のTFTアレイ基板4側に設けられた配向膜316の構成を示した図である。第1実施形態と同様、TFTアレイ基板4側の配向膜316について説明するが、対向基板5の配向膜も同様の構成となっている。
(Configuration of alignment film)
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the
配向膜316は、金属酸化膜31を主体として構成されており、厚さ0.02〜0.3μm(好ましくは、0.02〜0.08μm)程度に形成されている。本実施形態においても、第1実施形態と同様、金属酸化膜31を構成する金属酸化物としてSiO2が用いられている。
The
金属酸化膜31は、TFTアレイ基板4側から表面側にかけてのSiO2の結晶が、例えば基板面の法線方向に対して斜方に傾くように形成されており、金属酸化膜31の表面側のSi原子33は、図6に示すように、C原子332に直接結合されている。すなわち、金属酸化膜31の表面でSi−C結合が形成されている。
The
(配向膜の製造方法)
次に、上記のように構成された液晶装置301のうち配向膜316の製造方法を説明する。
配向膜316を形成する工程は、第1実施形態と同様、金属酸化膜31を形成する膜形成工程と、金属酸化膜31の表面のSi原子にC原子を結合させる表面処理工程とを有している。
膜形成工程では、第1実施形態と同様、例えば真空下で、電極・配線等が形成された基材34の表面に、SiO2を斜方蒸着させて金属酸化膜31を形成する。金属酸化膜31の製造は、例えば蒸着法や、スパッタリング法等の物理気相成長法により行う。また、第1実施形態と同様に、物理気相成長法の他、化学気相成長法やゾルゲル法により金属酸化膜31を製造しても構わない。
(Method for producing alignment film)
Next, a method for manufacturing the
The step of forming the
In the film forming step, the
表面処理工程では、例えば真空下で、金属酸化膜31にCF4プラズマを照射する終端処理を行い、金属酸化膜31の表面のSi原子33に、C原子を直接結合させる。また、終端処理の他、置換処理、イオンビーム照射等のうち、最適な手法を選択して行うことが可能である。また、表面処理工程においては、これらの手法の他、真空中で炭素電極アーク放電処理を行うことによって、終端処理、置換処理を行うことも可能である。
上記のいずれかの手法により表面のSi原子33にC原子が結合されている金属酸化膜31に例えばラビング処理を施して、配向膜316が完成する。
In the surface treatment step, for example, termination treatment is performed by irradiating the
For example, rubbing treatment is performed on the
このように、本実施形態によれば、金属酸化膜31の表面のSi原子33に、C原子を直接結合させることによって、金属酸化膜31の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。これにより、配向膜316の表面の水和性が低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、耐光性の低下を抑えることができる。
Thus, according to the present embodiment, it is possible to prevent the formation of hydroxyl groups on the surface of the
また、本実施形態のように、真空中で炭素電極をアーク放電することによって、終端処理、置換処理を行うので、炭素電極アーク放電によりC原子をプラズマ化することができる。これにより、大型であるマザー基板に形成された金属酸化膜31の表面の広い範囲であっても、C原子をスパッタリングし結合させることができる。
Further, as in the present embodiment, since the termination treatment and the substitution treatment are performed by arc discharge of the carbon electrode in vacuum, C atoms can be converted into plasma by the carbon electrode arc discharge. Thereby, even if it is the wide range of the surface of the
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態を説明する。第1実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第1実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態では、配向膜の構成を中心に説明する。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Similar to the first embodiment, in the following drawings, the scale is appropriately changed to make each member a recognizable size. Moreover, about the component same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. In the present embodiment, the configuration of the alignment film will be mainly described.
(配向膜の構成)
図7は、液晶装置401のTFTアレイ基板4側に設けられた配向膜416の構成を示した図である。第1実施形態と同様、TFTアレイ基板4側の配向膜416について説明するが、対向基板5の配向膜も同様の構成となっている。
(Configuration of alignment film)
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the
配向膜416は、金属酸化膜431を主体として構成されており、厚さ0.02〜0.3μm(好ましくは、0.02〜0.08μm)程度に形成されている。金属酸化膜431を構成する金属酸化物としてAl2O3が用いられている。この金属酸化膜431は、TFTアレイ基板4側から表面側にかけての結晶が、例えば基板面の法線方向に対して斜方に傾くように形成されている。金属酸化膜431の表面側のAl原子433は、図7(a)〜図7(c)に示すように、N原子32(図7(a))、F原子232(図7(b))及びC原子332(図7(c))にそれぞれ直接結合されている。
The
このように、金属酸化膜431がAl2O3の場合であっても、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、表面のAl原子433に、N原子32、F原子232、C原子332を直接結合させることによって、金属酸化膜431の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができ、これにより、配向膜416の表面の水和性低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、耐光性の低下を抑えることができる。
Thus, even when the
[投射型表示装置]
次に、各実施形態の液晶装置を光変調装置として用いた投射型表示装置の実施形態を説明する。
図8は、投射型表示装置の一例としてのプロジェクタ101の内部の構成を概略的に示す図である。
プロジェクタ101は、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた3板式のカラー液晶プロジェクタであり、光源107と、フライアイレンズ108、109と、ダイクロイックミラー110、111と、反射ミラー112、113、114と、液晶ライトバルブ115、116、117と、クロスダイクロイックプリズム118と、投射レンズ119とを有している。なお、プロジェクタ101は、単板式であっても良い。
[Projection display]
Next, an embodiment of a projection display device using the liquid crystal device of each embodiment as a light modulation device will be described.
FIG. 8 is a diagram schematically showing an internal configuration of a
The
光源107は、例えば白色光を射出する高圧水銀ランプ等のランプ107aと、当該ランプ107aからの光を反射するリフレクタ107bとを有する。フライアイレンズ108、109は、光源107からの光の照度分布を均一化するものである。光源107側のフライアイレンズ108は、複数の2次光源像を形成する。スクリーン103側のフライアイレンズ109は、フライアイレンズ108で形成された2次光源像を重畳する。ダイクロイックミラー110は、光源107から射出される白色光のうち、赤色光LRを透過させると共に、緑色光LG及び青色光LBを反射する。ダイクロイックミラー111は、緑色光LGを反射し、青色光LBを透過する。
The
液晶ライトバルブ115、116、117は、それぞれ照射された赤色光、緑色光、青色光を所定の画像信号に基づいて変調する。クロスダイクロイックプリズム118は、4つの直角プリズムが貼り合わされてなる。内面には、赤色光を反射する誘電体多層膜118aと青色光を反射する誘電体多層膜118bとが十字状に形成されている。各誘電体多層膜118a、118bによって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光(映像光)が形成されるようになっている。投射レンズ119は、映像光をスクリーン103に向けて投射する。
液晶ライトバルブ115、116、117については、ここでは上述の液晶装置1、201、301、401を用いている。液晶ライトバルブ115、116、117として用いられる場合、当該液晶装置1、201、301、401のサイズは、4.6平方センチメートル(約0.7平方インチ)程度である。光源107からの光は、平行光(直線偏光)に変換され、液晶装置1により変調され、変調された各色光は投射レンズ119によりスクリーン103上に投射されるようになっている。
The liquid crystal
As the liquid crystal
本実施形態によれば、高い耐光性を有すると共に、配向膜16、26の劣化を抑制することが可能な液晶装置1、201、301、401を搭載しているので、光変調が優れた、コントラストの高いプロジェクタ101を得ることができる。
According to this embodiment, since the
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、金属酸化膜31の表面のSi原子33に結合させるのは、原子に限らず−BFx、−BHx、−NFx、−NHx、−CFx(CF、CF2、CF3)、−CHx(CH、CH2、CH3)、−BHxFy、−NHxFy、−CHxFy(例えばCHF3等)等の原子団であっても良い。金属酸化膜31の表面のSi原子33に、例えばCFxを結合させる場合、CF4プラズマを照射することが好ましい。また、C2H2(エチレン)とH2とCHF3と混合し、これらをプラズマ化して照射する場合には、CFx又はCHxを結合させることができる。一例として、図9には、CF3原子団36が結合している様子を示す。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, to bind to the
これらの原子団は、ヒドロキシル基よりも水和性が低いため、金属酸化膜31の表面に酸素原子を介さないように結合させた場合についても、金属酸化膜31の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。特に、CFxについては、最表面に強いC−F結合が存在するため、金属酸化膜31に光が直接照射されるのを防ぐことができ、配向膜16の耐光性を高めることができるという利点がある。
Since these atomic groups are less hydratable than hydroxyl groups, even when they are bonded to the surface of the
なお、上記各実施形態では、金属酸化膜31、431に1種類の原子又は原子団が結合されている配向膜16、216、316、416を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、金属酸化膜31、431に複数種類の原子又は原子団が結合されていても良い。一例として、図10には、金属酸化膜31の表面のSi原子33に、N原子32、CF2原子団37、NH原子団38がそれぞれ結合している様子を示す。
In each of the above embodiments, the
1、201、301、401…液晶装置 4…TFTアレイ基板 16…配向膜 16、26、216、316、416…配向膜 31、431…金属酸化膜 32…N原子 232…F原子 332…C原子 101…プロジェクタ
1, 201, 301, 401 ...
Claims (8)
前記一対の基板の表面に金属酸化膜を形成する膜形成工程と、
前記金属酸化膜の表面の金属原子のうち少なくとも一部に、所定の原子又は所定の原子団を、酸素原子を介さないように結合させる表面処理工程と
を具備し、
前記所定の原子は、ホウ素原子、窒素原子、炭素原子及びフッ素原子のうちの少なくとも一つであり、
前記所定の原子団は、−BFx、−BHx、−NFx、−NHx、−CFx、−CHx及び−BHxFy、−NHxFy、−CHxFy、−CNのうちの少なくとも一つである
ことを特徴とする液晶装置の製造方法。 A method of manufacturing a liquid crystal device in which a pair of opposing substrates sandwich a liquid crystal,
A film forming step of forming a metal oxide film on the surfaces of the pair of substrates;
A surface treatment step of bonding a predetermined atom or a predetermined atomic group to at least a part of the metal atoms on the surface of the metal oxide film without interposing oxygen atoms,
The predetermined atom is at least one of a boron atom, a nitrogen atom, a carbon atom and a fluorine atom,
The predetermined atomic group is at least one of -BFx, -BHx, -NFx, -NHx, -CFx, -CHx, and -BHxFy, -NHxFy, -CHxFy, -CN. Device manufacturing method.
前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に前記原子又は原子団のプラズマを照射することを特徴とする請求項1に記載の液晶装置の製造方法。 In the film formation step, the metal oxide film is formed by any one of physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and sol-gel method,
2. The method of manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein, in the surface treatment step, plasma of the atoms or atomic groups is irradiated on the liquid crystal side surface of the metal oxide film.
前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に前記原子又は原子団のビームを照射することを特徴とする請求項1に記載の液晶装置の製造方法。 In the film formation step, the metal oxide film is formed by any one of physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and sol-gel method,
2. The method of manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein, in the surface treatment step, the surface of the metal oxide film on the liquid crystal side is irradiated with a beam of the atoms or atomic groups.
前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面をフッ化水素酸又はバッファードフッ酸によりウエット処理することを特徴とする請求項1に記載の液晶装置の製造方法。 In the film formation step, the metal oxide film is formed by any one of physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and sol-gel method,
2. The method of manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein in the surface treatment step, the liquid crystal side surface of the metal oxide film is wet-treated with hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid.
前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面をフッ化水素により気相処理することを特徴とする請求項1に記載の液晶装置の製造方法。 In the film formation step, the metal oxide film is formed by any one of physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and sol-gel method,
2. The method of manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein in the surface treatment step, the liquid crystal side surface of the metal oxide film is subjected to gas phase treatment with hydrogen fluoride.
前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に炭素電極アーク放電処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の液晶装置の製造方法。 In the film formation step, the metal oxide film is formed by any one of physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and sol-gel method,
2. The method of manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein, in the surface treatment step, a carbon electrode arc discharge treatment is performed on the liquid crystal side surface of the metal oxide film.
前記原子又は原子団のプラズマ照射、又はビーム照射のいずれかの工程とを、真空中で連続して行うことを特徴とする請求項1に記載の液晶装置の製造方法。 In the film formation step, the step of forming the metal oxide film by physical vapor deposition or chemical vapor deposition,
Method of manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, characterized in that the atom or group of plasma irradiation, or with any of the steps of the beam irradiation, continuously in a vacuum.
物理気相成長法又は化学気相成長法により前記金属酸化膜を形成する工程と、
炭素電極アーク放電処理工程とを、真空中で連続して行うことを特徴とする請求項1に記載の液晶装置の製造方法。 In the film forming step,
Forming the metal oxide film by physical vapor deposition or chemical vapor deposition;
The method of manufacturing a liquid crystal device according to claim 1, wherein the carbon electrode arc discharge treatment step is continuously performed in a vacuum.
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