(57)【要約】【課題】液晶分子のプレチルト角を所望の値に制御可能で、かつ成膜レートが良好で製造装置の小型化が可能であり、防湿性の高い配向膜を形成可能な液晶装置の製造方法を提供する。【解決手段】、一対のターゲット５ａ，５ｂがプラズマ生成領域を挟んで対向するスパッタ装置３を用い、ターゲット５ａ，５ｂから被処理体となる基板Ｗ上に無機材料からなる配向膜材料５ｐを斜めに放出させて、基板Ｗ上に、基板Ｗの法線Ｚ方向に対して斜め方向に結晶成長した複数の柱状構造体を有する無機配向層を形成する工程と、無機配向層の表面を官能基としてアルキル基を有するシランカップリング剤で表面処理し、無機配向層の表面に、無機配向層と化学結合した有機材料の単分子膜からなる有機配向層を形成する工程と、を有し、表面処理は、シランカップリング剤を炭素原子数により選択して、液晶分子のプレチルト角を所望の角度に設定することを特徴とする。【選択図】図７
2010237714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された一対の基板間に挟持された液晶層を備え、少なくとも一方の前記基板の内面側に配向膜を形成してなる液晶装置の製造方法であって、
一対のターゲットがプラズマ生成領域を挟んで対向するスパッタ装置を用い、前記ターゲットから被処理体となる前記基板上に無機材料からなる配向膜材料を斜めに放出させて、前記基板上に、該基板の法線方向に対して斜め方向に結晶成長した複数の柱状構造体を有する無機配向層を形成する工程と、
前記無機配向層の表面を、アルキル基を有するシランカップリング剤で表面処理し、前記無機配向層の表面に、該無機配向層と化学結合した有機材料の単分子膜からなる有機配向層を形成する工程と、を有し、
前記有機配向層を形成する工程において、前記アルキル基の炭素原子数が６以上１８以下である前記シランカップリング剤を用いて、液晶分子のプレチルト角を所望の角度に設定することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項２】
前記スパッタ装置の前記基板の前記法線方向に対する前記配向膜材料の放出角度が６０°未満であることを特徴とする請求項１記載の液晶装置の製造方法。
【請求項３】
前記放出角度が前記法線方向に対して４５°以下であることを特徴とする請求項２記載の液晶装置の製造方法。
【請求項４】
前記アルキル基の炭素原子数が８以上１０以下である前記シランカップリング剤を用いることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項５】
前記アルキル基の炭素原子数が１０以上１８未満である前記シランカップリング剤を用いることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項６】
前記プレチルト角を前記法線方向から３°以上８°以下に設定することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、成膜室と、成膜室内にて基板に配向膜材料をスパッタ法で成膜して無機配向膜を形成するスパッタ装置とを備えた製造装置を用いて、無機配向膜を形成する液晶装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、スパッタ装置が一対のターゲットを有し、それらがプラズマ生成領域を挟んで対向するいわゆるＦＴＳ（Facing Target Sputtering）法を用いて無機配向膜を形成している。
【０００３】
また、特許文献１の製造装置は、プラズマ生成領域に含まれる電子を捕捉ないし反射する電子拘束手段（磁界発生手段）を有している。また、プラズマ生成領域からスパッタ粒子を放出する開口部が、基板に対して斜め方向からスパッタ粒子を入射させる位置に配置されている。
これにより、プラズマに起因して所望形状の無機配向膜が得られなくなってしまうのを防止し、良好な無機配向膜を形成できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８６４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の液晶装置の製造方法では、スパッタ粒子が基板の法線となす入射角を小さくすると、液晶分子のプレチルト角が小さくなりすぎ、液晶装置の表示品質が低下するという課題がある。
一方、スパッタ粒子の入射角を大きくすると、液晶分子のプレチルト角を大きくすることができる。しかし、この場合には、成膜レートが低下するという課題がある。また、スパッタ装置の開口部と基板との距離が大きくなり、装置が大型化してしまうという課題がある。
【０００６】
また、ＦＴＳ法により成膜した無機配向膜が酸化珪素からなる場合には、その表面に分極した水酸基が多数存在してしまい、これらの水酸基によって無機配向膜の防湿性が低くなるという課題がある。このため、液晶装置の耐湿性や耐光性が低下してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、液晶分子のプレチルト角を所望の値に制御可能で、かつ成膜レートが良好で製造装置の小型化が可能であり、防湿性と耐光性の高い配向膜を形成可能な液晶装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の液晶装置の製造方法は、対向して配置された一対の基板間に挟持された液晶層を備え、少なくとも一方の前記基板の内面側に配向膜を形成してなる液晶装置の製造方法であって、一対のターゲットがプラズマ生成領域を挟んで対向するスパッタ装置を用い、前記ターゲットから被処理体となる前記基板上に無機材料からなる配向膜材料を斜めに放出させて、前記基板上に、該基板の法線方向に対して斜め方向に結晶成長した複数の柱状構造体を有する無機配向層を形成する工程と、前記無機配向層の表面を、アルキル基を有するシランカップリング剤で表面処理し、前記無機配向層の表面に、該無機配向層と化学結合した有機材料の単分子膜からなる有機配向層を形成する工程と、を有し、前記有機配向層を形成する工程において、前記シランカップリング剤を炭素原子数により選択して、液晶分子のプレチルト角を所望の角度に設定することを特徴とする。
【０００９】
このように製造することで、無機配向層を形成する工程においてスパッタ装置の一対のターゲットの間にプラズマを発生させて、基板上の無機配向層がプラズマにより影響を受けることを防止できる。
また、無機配向層を表面処理して有機配向層を形成する際に、シランカップリング剤により配向膜のプレチルト角を所望の角度に調整することができる。そのため、プレチルト角を大きくするために配向膜材料の放出角度を大きくする必要が無い。しがって、成膜レートの低下や装置の大型化を防止できる。
また、無機配向層が例えば酸化珪素からなる場合であっても、無機配向層の表面の分極した水酸基にシランカップリング剤が反応することで、この水酸基による液晶への劣化等を無くすことができる。
したがって、本発明によれば、液晶分子のプレチルト角を所望の値に制御可能で、かつ成膜レートが良好で製造装置の小型化が可能であり、防湿性と耐光性の高い配向膜を形成可能な液晶装置の製造方法を提供することができる。
【００１０】
また、本発明の液晶装置の製造方法は、前記スパッタ装置の前記基板の前記法線方向に対する前記配向膜材料の放出角度が６０°未満であることを特徴とする。
【００１１】
このように製造することで、成膜レートの低下を防止することができる。また、基板とスパッタ装置との間の距離を小さくし、製造装置を小型化することが可能になる。
【００１２】
また、本発明の液晶装置の製造方法は、前記放出角度が前記法線方向に対して４５°以下であることを特徴とする。
【００１３】
このように製造することで、成膜レートを良好なものとすることができる。また、基板とスパッタ装置との間の距離をより小さくし、製造装置をより小型化することができる。
【００１４】
また、本発明の液晶装置の製造方法は、前記炭素原子数が６以上１８以下の前記シランカップリング剤を用いることを特徴とする。
【００１５】
このように製造することで、配向膜のプレチルト角を約３°以上かつ約８°以下の範囲に設定することができる。
【００１６】
また、本発明の液晶装置の製造方法は、前記炭素原子数が８以上１０以下の前記シランカップリング剤を用いることを特徴とする。
【００１７】
このように製造することで、耐湿性と耐光性とを兼ね備えた配向膜を製造することができる。
【００１８】
また、本発明の液晶装置の製造方法は、前記炭素原子数が１０以上１８未満の前記シランカップリング剤を用いることを特徴とする。
【００１９】
このように製造することで、配向膜のプレチルト角を約４°以上かつ約６°以下の最適な範囲に設定することができる。したがって、液晶装置の表示性能を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明の液晶装置の製造方法は、前記プレチルト角を前記法線方向から３°以上に設定することを特徴とする。
【００２１】
このように製造することで、液晶装置の表示性能が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態における液晶装置の断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態における配向膜の拡大断面図である。
【図３】図２のＰ部（Ｑ部）の部分拡大図である。
【図４】本発明の実施形態における有機配向層の炭素原子数とプレチルト角との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態における有機配向層の炭素原子数と耐光性及び耐湿性の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態における液晶装置に電圧を印加したときの継続時間と電圧の変化量の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態における液晶装置の製造装置を示す図であり、（ａ）は製造装置の概略構成図、（ｂ）はスパッタ装置の側面構成図である。
【図８】本発明の実施形態におけるスパッタ装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）にのＧ−Ｇ’矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜変更している。
図１は本実施形態の液晶装置の断面構造を模式的に示したものである。まず、図１を用いて本実施形態の液晶装置の構成について説明する。
【００２４】
＜液晶装置＞
図１に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、液晶パネル５０を備えている。液晶パネル５０は、対向して配置された回路基板１０と対向基板２０との間に液晶層５８が挟持された構成となっている。液晶層５８は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶分子５２からなる液晶材料により構成されている。
【００２５】
回路基板１０は、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを備えている。基板本体１０Ａの内面側（液晶層５８側）には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電性材料からなる平面視矩形状の画素電極９が形成されている。また、回路基板１０は、画素電極９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子、画像信号が供給されるデータ線、走査線、遮光膜等（いずれも図示略）を備えている。回路基板１０の内面側には、複数の画素電極９を覆うようにして配向膜１１が形成されている。
【００２６】
対向基板２０は、ガラス等の透光性材料からなる基板本体２０Ａを備えている。基板本体２０Ａの内面側には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極２１が形成されている。共通電極２１は、基板本体２０Ａの略全面にベタ状に形成されている。また、対向基板２０はカラーフィルタや遮光膜（いずれも図示略）を備えている場合もある。対向基板２０の内面側には、共通電極２１を覆うようにして配向膜２２が形成されている。
【００２７】
回路基板１０の配向膜１１及び対向基板２０の配向膜２２は、それぞれ液晶分子５２に所定のプレチルト角θを付与する機能を有している。そして、液晶層５８を構成する液晶分子５２は、初期配向状態（電圧無印加時の状態）において、配向膜１１，２２によって所定のプレチルト角θを付与された垂直配向を呈している。
【００２８】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、それぞれ回路基板１０の配向膜１１と対向基板２０の配向膜２２の拡大断面図である。図３は、図２（ａ）、図２（ｂ）の一部（破線部分Ｐ，Ｑ）を拡大して示す部分拡大図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、配向膜１１，２２は、それぞれ無機配向層１１ａ，２２ａと、有機配向層１１ｂ，２２ｂと、により形成されている。
【００２９】
無機配向層１１ａ，２２ａは、例えばＳｉＯ2もしくはＳｉＯ等の珪素酸化物により形成されている。また、無機配向層１１ａ，２２ａは、それぞれ回路基板１０及び対向基板２０の法線Ｌ１，Ｌ２方向に対して斜め方向に結晶成長した複数の柱状構造を有している。これにより、無機配向層１１ａ，２２ａは、それぞれ単独で、液晶分子５２に対して例えば約１．２°のプレチルト角θを付与するように形成されている。
【００３０】
有機配向層１１ｂ，２２ｂは、無機配向層１１ａ，２２ａと化学結合した有機材料の単分子膜により形成されている。具体的には、図３に示すように、無機配向層１１ａ，２２ａのＳｉ原子に結合しているアルキル鎖２８を主体として構成される。ここで、アルキル鎖２８は炭素原子数が６以上１８以下のものが用いられる。
【００３１】
また、図１に示すように、液晶パネル５０の両側には、一対の偏光板６１，６２がその偏光軸が液晶の方位角に対して略４５°および１３５°の角度をなしており、かつ互いの偏光軸が略直交している。また、偏光板６１の外側（液晶層５８の反対側）には、不図示の光源ユニットが配置されている。
【００３２】
このような構成の液晶装置１００によれば、上述のように電圧無印加時において液晶分子５２が垂直配向し、所定のプレチルト角θを有している。
そして、画素電極９と共通電極２１との間に電圧を印加することにより、液晶層５８の液晶分子５２を基板面に略平行に倒すことができる。このとき、液晶分子５２の倒れる方向をプレチルト角θにより規定することができる。
【００３３】
ここで、図４は、横軸を有機配向層１１ｂ，２２ｂのアルキル基の炭素原子数、縦軸をプレチルト角θとして、炭素原子数とプレチルト角θとの関係を示すグラフである。
図４のグラフの横軸に示す「Ｒｅｆ」は、無機配向層１１ａ，２２ａのみからなる参照用の無機配向膜を示している。すなわち、液晶装置１００の無機配向層１１ａ，２２ａは液晶分子５２に約１°〜約１．５°程度のプレチルト角θを付与する機能を有している。
【００３４】
図４に示すように、有機配向層１１ｂ，２２ｂのアルキル基の炭素原子数が６以上１８以下の場合には、プレチルト角θを約３°〜約８°の範囲とすることができる。
また、炭素原子数が１０以上１８未満、例えば１０以上１６以下または１０以上１７以下の場合には、プレチルト角θを、点線で示すより好ましい範囲である約４°〜約６°の範囲とすることができる。これにより、液晶分子をより確実に所定の方向に倒すことが可能となり、液晶装置の表示性能を向上させることができる。
【００３５】
図５は、横軸を有機配向層１１ｂ，２２ｂのアルキル基の炭素原子数、縦軸を耐光性及び耐湿性として、炭素原子数と耐光性及び耐湿性の関係を示すグラフである。
図中、四角形（□）の点は耐湿性を、菱形（◆）の点は耐光性を示している。また、横軸に示す「Ｒｅｆ（１）」は、無機配向層１１ａ，２２ａのみからなる参照用の無機配向膜を示している。また、「Ｒｅｆ（２）」は、ラビング処理が施されたポリイミドからなる配向膜を示している。また、耐光性を示す縦軸の数値は、「Ｒｅｆ（２）」で示すポリイミドからなる配向膜の耐光性を１とした場合の係数を表している。また、図５の耐湿性を示す縦軸は、温度６０℃、湿度９０％の加速試験の時間であり、５００時間を「３」として表している。
【００３６】
図５に示すように、有機配向層１１ｂ，２２ｂのアルキル基の炭素原子数が６以上１８以下の場合には、通常のポリイミドの配向膜や無機配向膜のみの場合と比較して耐湿性及び耐光性を向上させることができる。
また、図５中、炭素原子数が８以上１０以下の場合には、破線で囲んだ領域に示すように、特に高い耐光性と高い耐湿性を兼ね備えた耐久性に優れた配向膜１１，２２となる。
【００３７】
図６は、横軸を継続時間、縦軸を電圧の変化量として、液晶装置１００の画素電極９と共通電極２１との間に電圧を印加したときの継続時間と電圧の変化量の関係を示すグラフである。
図中、実線Ｃ８は有機配向層１１ｂ，２２ｂのアルキル基の炭素原子数が８の配向膜１１，２２を示している。また、破線Ｃ１０は炭素原子数が１０の有機配向層１１ｂ，２２ｂを、一点鎖線Ｃ１８は炭素原子数が１８の有機配向層１１ｂ，２２ｂをそれぞれ備えた配向膜１１，２２を示している。
【００３８】
図６に示すように、有機配向層１１ｂ，２２ｂの炭素原子数を８以上１０以下とすることで、画素電極９と共通電極２１との間の電圧の変化量を＋０．１Ｖ〜−０．２Ｖの間に抑制することができる。また、炭素原子数が８の場合には、電圧の変化量を略０Ｖ〜＋０．１Ｖ以内の範囲にすることができる。また、炭素原子数が１０の場合には、電圧の変化量を約−０．１Ｖ〜約−０．２Ｖの範囲とすることができる。
【００３９】
すなわち、有機配向層１１ｂ，２２ｂの炭素原子数を選択することにより共通電極２１と画素電極９との間に電圧を印加した場合に両基板１０，２０間で誘電率のバランスをとることができる。これにより、両基板１０，２０間における電気的非対称性が発生し難くなる。したがって、長時間駆動におけるＬＣｃｏｍ変動を抑えることが可能となり、表示品位を向上させることができる。
【００４０】
＜液晶装置の製造装置＞
次に、本実施形態の液晶装置１００の製造装置について説明する。
図７（ａ）は液晶装置１００の製造装置の一実施の形態を示す概略構成図である。図７（ｂ）は、スパッタ装置３をＸａ方向に観察した側面構成図である。
図７（ａ）に示すように、製造装置１は、液晶装置１００の構成部材となる回路基板１０、対向基板２０等の基板Ｗ上にスパッタ法により無機配向層１１ａ，２２ａを成膜する装置である。製造装置１は、基板Ｗを収容する真空チャンバーである成膜室４と、基板Ｗの表面に無機材料からなる無機配向層１１ａ，２２ａをスパッタ法により形成するスパッタ装置３とを備えている。スパッタ装置３は、そのプラズマ生成領域に放電用のアルゴンガスを流通させるガス供給手段３１を備えている。成膜室４は、内部に収容された基板Ｗ上に飛来する配向膜材料と反応して無機配向層１１ａ，２２ａを形成する反応ガスとしての酸素ガスを供給するガス供給手段３２を備えている。
【００４１】
成膜室４には、その内部圧力を制御し、所望の真空度を得るための排気制御装置４２が配管４１を介して接続されている。また、成膜室４の図示下側の壁面から外側に突出するようにして、スパッタ装置３との接続部を成す装置接続部４３が形成されている。装置接続部４３は、成膜室４内部に収容される基板Ｗの成膜面法線方向（図示Ｚ軸方向）と所定の角度θ１を成して斜め方向に延びて形成されている。そして、その先端部に接続されるスパッタ装置３を基板Ｗに対して所定の角度θ１で斜めに向けて配置することができるようになっている。
ガス供給手段３２は、装置接続部４３に関して排気制御装置４２と反対側に接続されている。また、ガス供給手段３２から供給される酸素ガスは、矢印２２ｆで示すように、成膜室４の＋Ｘ側から基板Ｗ上を経由して排気制御装置４２側へ図示−Ｘ方向に流通するようになっている。
【００４２】
また実際の製造装置では、成膜室４の真空度を保持した状態での基板Ｗの搬入／搬出を可能とするロードロックチャンバーが、成膜室４のＸ軸方向外側に備えられている。ロードロックチャンバーにも、これを独立して真空雰囲気に調整する排気制御装置が接続され、ロードロックチャンバーと成膜室４とは、チャンバー間を気密に閉塞するゲートバルブを介して接続されている。かかる構成により、成膜室４を大気に解放することなく基板Ｗの出し入れを行えるようになっている。
【００４３】
スパッタ装置３は、２枚のターゲット５ａ、５ｂを対向配置してなる対向ターゲット型のスパッタ装置であり、ターゲット５ａは略平板状の第１電極３３ａに装着され、ターゲット５ｂは略平板状の第２電極３３ｂに装着されている。第１電極３３ａ、第２電極３３ｂに支持されたターゲット５ａ、５ｂは、基板Ｗ上に形成する無機配向層１１ａ，２２ａの構成物質を含む材料、例えばシリコンからなるものとされる。またターゲット５ａ，５ｂは図示Ｙ方向に延びる細長い板状のものが用いられており（図８参照）、互いの対向面がほぼ平行になるように設置されている。
第１電極３３ａには直流電源又は高周波電源からなる電源４ａが接続され、第２電極３３ｂには直流電源又は高周波電源からなる電源４ｂが接続されている。そして、各々の電源４ａ，４ｂから供給される電力によりターゲット５ａ，５ｂが対向する空間（プラズマ生成領域）にプラズマＰｚを発生させるようになっている。
【００４４】
第１電極３３ａのターゲット５ａと反対側にはターゲット５ａを冷却するための冷却手段８ａが設けられている。冷却手段８ａには冷媒循環手段１８ａが配管等を介して接続されている。また第２電極３３ｂのターゲット５ｂと反対側には、ターゲット５ｂを冷却するための冷却手段８ｂが設けられており、冷却手段８ｂには、配管等を介して冷媒循環手段１８ｂが接続されている。冷却手段８ａは、図７（ｂ）に示すようにターゲット５ａとほぼ同一の平面寸法に形成されており、第１電極３３ａを介してターゲット５ａと平面視で重なる位置に配設されている。また特に図示はしないが、冷却手段８ｂについても同様にターゲット５ｂと平面視で重なる位置に配設されている。冷却手段８ａ，８ｂは内部に冷媒を流通させる冷媒流路を備えており、かかる冷媒流路に対して冷媒循環手段１８ａ，１８ｂから供給される冷媒を循環させることでターゲット５ａ，５ｂの冷却を行うようになっている。
【００４５】
また、図７（ｂ）に示すように、平面視矩形状の冷却手段８ａを取り囲むようにして矩形枠状の永久磁石、電磁石、これらを組み合わせた磁石等からなる磁界発生手段１６ａが配設されている。また、図１（ａ）に示す冷却手段８ｂを取り囲む磁界発生手段１６ｂも同様の形状である。
なお、冷却手段８ａ，８ｂは、導電部材により作製してそれぞれ第１電極３３ａ，３３ｂと電気的に接続してもよく、この場合には冷却手段８ａ，８ｂに対しそれぞれ電源４ａ，４ｂを電気的に接続することができる。また、第１電極３３ａ，３３ｂの内部に冷媒流路を形成することで第１電極３３ａ，３３ｂが冷却手段を兼ねる構成としてもよい。
【００４６】
図８は、図７（ａ）に示すスパッタ装置３の構成を示す図であり、図８（ａ）はスパッタ装置３を成膜室４側から見た平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＧ−Ｇ’矢視図である。
図７及び図８に示すように、第１電極３３ａ及び第２電極３３ｂは、それらの一端部（−Ｚａ側端部）に接続された側壁部材３４と、第１電極３３ａ及び第２電極３３ｂのＹ軸方向両端部にそれぞれ接続された側壁部材３３ｃ，３３ｄとともにスパッタ装置３の真空チャンバーとなる箱形筐体を構成している。ただし、箱形筐体を構成する第１電極３３ａ、第２電極３３ｂ、及び側壁部材３３ｃ，３３ｄ，３４は互いに絶縁された構造である。箱形筐体は、第１電極３３ａ及び第２電極３３ｂの側壁部材３４と反対側の端部にスパッタ粒子５ｐが排出される開口部３ａを有している。そして、開口部３ａを介して成膜室４に突出形成された装置接続部４３と接続され、かかる接続構造により箱形筐体の内部は成膜室４の内部と連通している。
【００４７】
図７（ａ）に示すように、ターゲット５ａ、５ｂに挟まれるプラズマ生成領域に対して成膜室４と反対側に配置された側壁部材３４には、ガス供給手段３１が接続されている。ガス供給手段３１から供給されるアルゴンガスは、側壁部材３４側からプラズマ生成領域（ターゲット対向領域）に流入し、装置接続部４３を介して成膜室４内に流入するようになっている。そして、成膜室４に流入したアルゴンガスは、矢印２１ｆで示すように、ガス供給手段３２から供給されて矢印２２ｆに沿って流通する酸素ガスと合流して排気制御装置４２側へ流れるようになっている。本実施形態の製造装置１では、スパッタガスであるアルゴンガスを図示Ｚａ方向に沿って成膜室４側へ流通させ、成膜室４内を−Ｘ方向に流通する酸素ガスと合流させ、その後−Ｘ方向に流通させるようになっている。そして、スパッタガスである酸素ガスの流通方向とアルゴンガスの流通方向との成す角度が鋭角になるようにしてスパッタガスを円滑に流通させるようになっている。これにより、酸素ガスとアルゴンガスとの合流地点においてガス流が乱れるのを防止することができ、基板Ｗに対するスパッタ粒子５ｐの入射角度がばらつくのを防止することができる。
【００４８】
第１電極３３ａのターゲット５ａと反対側に磁界発生手段１６ａが配置され、第２電極３３ｂのターゲット５ｂと反対側には磁界発生手段１６ｂが配置されている。図８（ｂ）に示すように、磁界発生手段１６ｂは、矩形状のターゲット５ｂの外周端に沿って配置された矩形枠状であり、磁界発生手段１６ａも同様である。従って磁界発生手段１６ａと磁界発生手段１６ｂとは、対向配置されたターゲット５ａ，５ｂの外周部で互いに対向して配置されている。そして、これらの磁界発生手段１６ａ，１６ｂがターゲット５ａ，５ｂを取り囲むＸａ方向の磁界をスパッタ装置３内に発生させる。そして、この磁界によってプラズマＰｚに含まれる電子をプラズマ生成領域内に拘束する電子拘束手段を構成している。
【００４９】
スパッタ装置３の下方には、基板Ｗをその被処理面（成膜面）が水平（ＸＹ面に平行）になるようにして保持する基板ホルダ６が設けられている。基板ホルダ６には、基板ホルダ６を図示略のロードロックチャンバー（図示せず）側からその反対側へ水平に搬送する移動手段６ａが接続されている。移動手段６ａによる基板Ｗの搬送方向は、図１においてＸ軸方向に平行であり、ターゲット５ａ、５ｂの長さ方向（Ｙ軸方向）と直交する方向となっている。
【００５０】
また、基板ホルダ６には、保持した基板Ｗを加熱するためのヒータ（加熱手段）７が設けられており、さらに、保持した基板Ｗを冷却するための冷却手段８ｃが設けられている。ヒータ７は、電源等を具備した制御部７ａに接続されており、制御部７ａを介した昇温動作により所望の温度に基板ホルダ６を加熱し、これによって基板Ｗを所望の温度に加熱できるように構成されている。一方、冷却手段８ｃは、冷媒循環手段１８ｃと配管等を介して接続されている。そして、冷媒循環手段１８ｃから供給される冷媒を循環させることにより所望の温度に基板ホルダ６を冷却し、これによって基板Ｗを所望の温度に冷却するように構成されている。
【００５１】
製造装置１により液晶装置の構成部材である基板Ｗ上に無機配向膜を形成するには、ガス供給手段３１からアルゴンガスを導入しつつ、第１電極３３ａ及び第２電極３３ｂにＤＣ電力（ＲＦ電力）を供給する。これにより、ターゲット５ａ、５ｂに挟まれる空間にプラズマＰｚを発生させ、プラズマ雰囲気中のアルゴンイオン等をターゲット５ａ、５ｂに衝突させる。そして、ターゲット５ａ、５ｂから配向膜材料（シリコン）をスパッタ粒子５ｐとしてたたき出す。さらにプラズマＰｚに含まれるスパッタ粒子５ｐのうち、プラズマＰｚから開口部３ａ側へ飛行するスパッタ粒子５ｐのみを選択的に成膜室４側へ放出する。そして、基板Ｗの面上に斜め方向から飛来したスパッタ粒子５ｐと、成膜室４を流通する酸素ガスとを基板Ｗ上で反応させることで、酸化珪素からなる無機配向層１１ａ，２２ａを基板Ｗ上に形成するようになっている。
【００５２】
＜液晶装置の製造方法＞
次に、本実施形態の液晶装置１００の製造方法について説明する。なお、以下では、配向膜１１，２２の形成方法について主に説明する。回路基板１０及び対向基板２０のうち、走査線、データ線及び容量線等の各種配線、ＴＦＴ等の駆動回路素子、画素電極９及び共通電極２１等の形成については既に完了しているものとする。
また、以下の説明では、上述の製造装置１を用いて回路基板１０の内面側に無機配向層１１ａ、有機配向層１１ｂを形成する工程について説明する。なお、対向基板２０の内面側に無機配向層２２ａ、有機配向層２２ｂを形成する工程は、無機配向層１１ａ、有機配向層１１ｂの製造工程と同様であるので、説明は省略する。
【００５３】
（無機配向層成膜工程）
図７に示すように、基板ホルダ６に回路基板１０を固定して移動手段６ａにより成膜室４の所定位置に配置する。次いで、回路基板１０に対して所定の角度θ１傾けて配置された対向ターゲット型のスパッタ装置３により、開口部３ａから放出されるスパッタ粒子５ｐを配向膜材料として所定の角度θ１で斜め方向から回路基板１０の成膜面に入射させる。
これにより、斜め方向から配向膜材料であるスパッタ粒子５ｐが入射して回路基板１０上の成膜面に堆積する。そして、図２（ｂ）に示すように、回路基板１０上に法線Ｌ１方向に対して斜め方向に結晶成長した複数の柱状構造体を有する無機配向層１１ａが形成される。
【００５４】
この際、上述のスパッタ装置３の角度θ１が６０°未満となるように製造装置１を構成し、スパッタ装置３の回路基板１０の法線Ｌ１（図７のＺ軸方向）に対するスパッタ粒子５ｐの放出角度が６０°未満となるようにすることが好ましい。本実施形態では、角度θ１が４５°となるように製造装置１を構成し、スパッタ粒子５ｐの回路基板の法線Ｌ１に対する放出角度を４５°以下とする。
【００５５】
ここで、表１に、スパッタ粒子５ｐの放出角度（成膜角度）と、形成された無機配向層１１ａの性状、及びスパッタ装置３と回路基板１０の成膜面との距離ＴＳ（図７参照）の関係を示す。
【００５６】
【表１】
2010237714.tif 000003
【００５７】
表１に示すように、成膜角度を４５°とした場合には、無機配向層１１ａが液晶分子５２に付与することのできるプレチルト角（プレチルト能力）は、約１．２°となる。また所定時間スパッタ粒子５ｐを堆積させた後の無機配向層１１ａの膜厚は約１００ｎｍであった。そして、このときのスパッタ装置３と回路基板１０の成膜面との距離ＴＳは約１５０ｍｍであった。
【００５８】
一方、成膜角度を約６０°とした場合には、無機配向層１１ａのプレチルト能力を約２．５°に向上させることができるが、スパッタ装置３と回路基板１０の成膜面との距離ＴＳが約２５０ｍｍ（約２倍）に増加してしまうため、成膜レートが低下し、成膜角度が約４５°の場合よりも約２倍の成膜時間が必要となる。
また、成膜角度を約８０°とした場合には、無機配向層１１ａのプレチルト能力を約３．８°に向上させることができるが、スパッタ装置３と回路基板１０の成膜面との距離ＴＳが約１３００ｍｍと、かなり大きくなってしてしまうため、成膜レートは著しく低下し、成膜角度が約４５°の場合の約７０倍程度の成膜時間が必要となる。
【００５９】
したがって、成膜角度はできるだけ小さいほうが望ましい。好ましくは６０°未満がよい。これにより、無機配向層１１ａの成膜レートが低下することを防止して、液晶装置１００の生産性が低下することを防止できる。また、回路基板１０とスパッタ装置３との間の距離ＴＳを２５０ｍｍ未満にして、製造装置１を小型化することが可能になる。
さらに、本実施形態では、成膜角度を４５°とすることで、無機配向層１１ａの成膜レートをさらに良好なものとすることができる。したがって、液晶装置１００の生産性を向上させることができる。また、回路基板１０とスパッタ装置３との間の距離ＴＳを１５０ｍｍとより小さくし、製造装置１をより小型化することができる。
【００６０】
また、対向ターゲット型のスパッタ装置３では、開口部３ａから放出されないスパッタ粒子は、主にターゲット５ａ、５ｂに入射して再利用されるため、極めて高いターゲット利用効率を得られるようになっている。さらにスパッタ装置３においては、ターゲット間隔を狭めることで開口部３ａから放出されるスパッタ粒子５ｐの指向性を高めることができる。そのため、回路基板１０に到達するスパッタ粒子５ｐの入射角θ１は高度に制御されたものとなり、形成される無機配向層１１ａにおける柱状構造の配向性も良好なものとなる。
【００６１】
また、無機配向層１１ａの成膜に際して、スパッタ装置３のターゲット５ａ、５ｂを取り囲む矩形枠状の磁界発生手段１６ａ，１６ｂにより形成される磁界によって、プラズマＰｚに含まれる電子５ｒを捕捉ないし反射させることができる。これにより、プラズマＰｚをターゲット５ａ，５ｂが対向する領域内に良好に閉じ込めることができる。そのため、前記電子５ｒが基板Ｗの成膜面に入射して基板Ｗ表面の濡れ性が上昇するのを防止することができる。これにより、回路基板１０に付着したスパッタ粒子５ｐの再配置により柱状構造の形成が阻害されるのを良好に防止することができる。また、後述する有機配向層１１ｂを形成する際に、シランカップリング剤の塗布性を良好なものとすることができる。
【００６２】
また、開口部３ａと回路基板１０との間に位置する成膜室４や装置接続部４３の壁部は、接地電位に保持しておくことが好ましい。このような構成とすることで、電子拘束手段から漏れ出た電子を前記壁部により捕捉し除去することができ、回路基板１０表面の濡れ性が上昇してしまうのを効果的に防止することができる。
【００６３】
また、スパッタ法によってターゲットから放出されるスパッタ粒子（配向膜材料）５ｐの持つエネルギーは例えば１０ｅＶであり、蒸着法によって蒸着源から発生するクラスター状粒子の持つエネルギーが例えば０．１ｅＶであるのに比べて格段に大きいため、スパッタ粒子５ｐは蒸着法によるクラスター状粒子に比べて密着性が高いものとなる。すなわち、クラスター状粒子の場合、例えば成膜室４や装置接続部４３の内壁面に付着した粒子が振動等によって脱落し、発塵を起こしてこれが回路基板１０上に異物となって付着してしまうおそれがある。しかし、スパッタ粒子５ｐの場合には、内壁面などに一旦付着すると、その高密着性によって容易には脱落せず、従ってこれが基板Ｗ上に異物となって付着してしまうといった不都合を回避することができる。
【００６４】
また、基板ホルダ６に回路基板１０を冷却するための冷却手段８ｃを設けているので、成膜時に冷却手段８ｃによって回路基板１０を冷却し、回路基板１０を室温等の所定温度に保持することができる。このため、スパッタによって回路基板１０に付着した配向膜材料分子の回路基板１０上での拡散（マイグレーション）を抑制することができる。これにより、回路基板１０上における配向膜材料の局所的な成長が促進され、一軸方向に柱状に成長した無機配向層１１ａを容易に得られるようになる。
【００６５】
（有機配向層形成工程）
次に、上述の工程で形成された無機配向層１１ａの表面を、官能基としてアルキル基を有するシランカップリング剤で表面処理する。シランカップリング剤としては、例えば以下の式（１）により表されるものを用いることができる。
【００６６】
ＣnＨ2n+1−Ｓｉ−Ｙ  …（１）
【００６７】
式（１）において、Ｙはアルコキシ基（−ＯＲ）、ハロゲン（−Ｃｌ）等、ｎは６以上１８以下の整数とする。例えばアルキル基の炭素原子数が６のＣＨ3（ＣＨ2）5Ｓｉ（ＯＣＨ3）、アルキル基の炭素原子数が１２の（Ｃ6Ｈ5）2ＳｉＣｌ2、アルキル基の炭素原子数が１８のＣＨ3（ＣＨ2）17Ｓｉ（ＯＨ3）等を用いることができる。
なお、本実施形態では、図４に示すように、シランカップリング剤を炭素原子数により選択して、液晶分子５２のプレチルト角θを所望の角度に設定する。
【００６８】
シランカップリング剤を用いた無機配向層１１ａの表面処理は、気相法と液相法の二通りの手法が可能である。気相法では、例えば無機配向層１１ａを形成した回路基板１０をＣＶＤ装置に入れ、シランカップリング剤を蒸気として導入することにより、このシランカップリング剤の蒸気によって無機配向層１１ａを表面処理する。液相法で表面処理する場合には、シランカップリング剤を適宜な溶媒に溶解して無機配向層１１ａを表面処理することができる。
【００６９】
表面処理の具体的な手法としては、スピンコート法などの塗布法による接触処理や、スプレー法などによる接触処理、さらには浸漬法なども採用可能である。特に、シランカップリング剤の溶液に回路基板１０を浸漬してその無機配向層１１ａの表層部を表面処理する場合、その状態で回路基板１０や溶液に超音波を与え、またはこの処理室内を減圧するのが好ましい。このように超音波処理や減圧処理を併せて行うことにより、シランカップリング剤溶液が無機配向層１１ａの表層部の間隙内により良好に入り込み、この間隙内のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）と反応し易くなる。
【００７０】
このようにして表面処理がなされた無機配向層１１ａは、その表面に有機官能基からなる有機材料の単分子膜である有機配向層１１ｂが形成される。
以上により、無機配向層１１ａの表面に、無機配向層１１ａと化学結合した有機材料の単分子膜からなる有機配向層１１ｂが形成された配向膜１１が形成される。
【００７１】
本実施形態では、上述のように無機配向層１１ａの表面処理に用いるシランカップリング剤を炭素原子数により選択して、液晶分子５２のプレチルト角θを所望の角度に設定している。そのため、例えば炭素原子数が６以上１８以下のシランカップリング剤を用いることで、図４に示すように、配向膜１１により液晶分子５２に付与可能なプレチルト角θを約３°以上かつ約８°以下の範囲に設定することができる。
【００７２】
また、例えば炭素原子数が８以上１０以下のシランカップリング剤を用いた場合には、図５に示すように、耐湿性と耐光性とを兼ね備えた配向膜１１を製造することができる。
また、炭素原子数が１０以上１８未満のシランカップリング剤を用いた場合には、図４に示すように、配向膜１１のプレチルト能力を約４°以上かつ約６°以下の最適な範囲に設定することができる。したがって、液晶装置１００の表示性能を向上させることができる。
また、液晶分子５２のプレチルト角θを３°以上に設定することで、液晶装置１００の表示性能が低下することを防止できる。
【００７３】
また、無機配向層１１ａを表面処理して有機配向層１１ｂを形成する際に、シランカップリング剤により配向膜１１によるプレチルト角θを所望の角度に調整することができる。そのため、プレチルト角θを大きくするために配向膜材料の放出角度を大きくする必要が無い。しがって、成膜レートの低下や製造装置１の大型化を防止できる。
【００７４】
また、無機配向層１１ａが酸化珪素からなる場合であっても、無機配向層１１ａの表面に有機配向層１１ｂを形成し、有機配向層１１ｂを側鎖アルキル基によってシラノール基に化学結合させることができる。これにより、シラノール基における水酸基の活性を消失させることができる。したがって、無機配向層１１ａの水酸基による水の吸着等を無くすことができる。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態によれば、液晶分子５２のプレチルト角θを所望の値に制御可能で、防湿性の高い配向膜１１，２２を形成可能な液晶装置１００の製造方法を提供することができる。また、製造装置１の小型化が可能であり、かつ成膜レートが良好な液晶装置１００の製造方法を提供することができる。
【００７６】
また、有機配向層１１ｂは、その有機官能基によって液晶分子５２を良好に配向させることができる。また、無機配向層１１ａの表面を覆うことで、撥水化により防湿性が向上し、さらには耐光性も向上させることができる。また、無機配向層１１ａ表面のミクロ的なポア（孔）に有機材料が埋め込まれる。これにより、表面を緻密にすることができることから、この無機配向層１１ａと、液晶パネル５０の回路基板１０と対向基板２０を接合して液晶層５０を封止するシール材（図示略）との間の密着性を高めることができる。これにより、これら無機配向層１１ａとシール材との界面におけるシール部での気密性を高めることもできる。
【００７７】
また、シランカップリング剤の炭素原子数が６未満のアルキル鎖だと液晶の配向性能低下を招き、配向膜として機能しなくなる可能性がある。炭素原子数が１８より多いと、隣接するアルキル鎖２８との立体障害が大きくなりすぎてしまい、無機配向層１１ａ，２２ａ上においてアルキル鎖２８の付着が不均一となってしまう。しかし、本実施形態では、シランカップリング剤の炭素原子数を６以上１８以下としているので、このような不具合を防止することができる。
【００７８】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、使用するシランカップリング剤としては、上述の条件を満たすものであれば、特に限定されない。
【符号の説明】
【００７９】
３  スパッタ装置、５ａ，５ｂ  ターゲット、５ｐ  スパッタ粒子（配向膜材料）、１０  回路基板（基板）、１１  配向膜、１１ａ  無機配向層、１１ｂ  有機配向層、２０  対向基板（基板）、２２  配向膜、２２ａ  無機配向層、２２ｂ  有機配向層、５２  液晶分子、５８  液晶層、１００  液晶装置、Ｌ１  法線、Ｐｚ  プラズマ、Ｗ  基板、θ  プレチルト角、θ１  角度（放出角度）。
【図１】
2010237714.tif 000004
【図２】
2010237714.tif 000005
【図３】
2010237714.tif 000006
【図４】
2010237714.tif 000007
【図５】
2010237714.tif 000008
【図６】
2010237714.tif 000009
【図７】
2010237714.tif 000010
【図８】
2010237714.tif 000011