(57)【要約】【課題】成膜と同時に配向性付与を行うと共に、導電性をも兼ねさせた透明膜を備えた液晶表示パネル及びその製造方法の提供。【解決手段】互いに対抗する一対の基板間に設けた液晶層の基板側の表面に、液晶の配向を規制しかつ導電性を有する透明膜を設ける。この膜は、Ｉｎ等から選ばれた金属、これらの金属の酸化物、又はこれらの金属の少なくとも二種からなる合金の酸化物からなり、その断面構造は、所定のティルト角を有する柱状構造である。この透明膜を、スパッタリング法等により、膜材料粒子を入射角０〜８５°で基板上に入射して堆積・形成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対抗する一対の基板間に液晶層を有する液晶表示パネルにおいて、該一対の基板の液晶層側の表面に液晶の配向を規制しかつ導電性を有する透明膜が設けられていることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記液晶の配向を規制しかつ導電性を有する透明膜が、Ｉｎ、Ｓｎ及びＺｎから選ばれた金属、これらの金属を主成分とする酸化物、並びにこれらの金属の二種又は三種からなる合金の酸化物の少なくとも一種からなる膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記透明膜の断面構造が、０〜８５°のティルト角を有する柱状構造であることを特徴とする請求項ｌ又は２に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記透明膜の断面構造が、１０〜８０°のティルト角を有する柱状構造であることを特徴とする請求項ｌ又は２に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記透明膜が、導電性を有する第１の層と均一な配向規制力を有する第２の層とから一体的に形成された膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示パネル。
【請求項６】
互いに対抗する一対の基板間に液晶層を有する液晶表示パネルの製造方法において、該一対の基板の液晶層側の表面に設けられた液晶の配向を規制しかつ導電性を有する透明膜を形成する際に、この透明膜用材料の粒子を、蒸発源から所定の入射角で基板上に入射して堆積せしめ、該透明膜を形成することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
【請求項７】
前記透明膜用材料粒子の入射角が基板に対して０〜８５°であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項８】
前記透明膜用材料粒子の入射角が基板に対して１０〜８０°であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項９】
前記透明膜用材料粒子を、該蒸発源と基板との間に配置された遮蔽板の開口を通して、所定の入射角で基板に入射して堆積せしめ、透明膜を形成することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項１０】
互いに対抗する一対の基板間に液晶層を有する液晶表示パネルの製造方法において、透明膜用材料から、該一対の基板の液晶層側の表面に設けられた液晶の配向を規制しかつ導電性を有する透明膜を形成する際に、該基板を加熱して第一カソードの放電により導電性を有する第１の層を形成し、又は該基板を加熱せずに第一カソードの放電により成膜した後基板を加熱して導電性を有する第１の層を形成し、次いで室温で第二カソードの放電により均一な配向規制力を有する第２の層を一体的に形成して、均一な配向規制力を有しかつ導電性を有する透明膜を製造することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
【請求項１１】
互いに対抗する一対の基板間に液晶層を有する液晶表示パネルの製造方法において、透明膜用材料から、該一対の基板の液晶層側の表面に設けられた液晶の配向を規制しかつ導電性を有する透明膜を形成する際に、室温で第二カソードの放電により成膜し、次いで加熱して、導電性を有しかつ均一な配向規制力を有する透明膜を形成することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の液晶表示パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネル及びその製造方法に関し、特に液晶の配向を規制する機能と導電性とを有する透明膜を備えた液晶表示パネル及びその製造方法。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液晶表示装置の構成要素である液晶パネルには、互いに対抗する一対の透明基板間に液晶を充填し、この液晶に一様な分子配列状態を与えるため、各基板の液晶に接する側に配向膜を設けたものが知られている。
例えば、基板を搬送しながらその表面にＳｉＯ２のような絶縁膜を形成し、これにより基板の搬送方向とほぼ直角の方向であってティルト角がほぼ０°である水平配向膜を形成するようにした水平配向膜の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、基板と配向膜との間には導電性膜を設けることが必要である。
【０００３】
また、液晶装置において、一対の基板の液晶層側の表面に２種の無機斜方蒸着膜からなる無機配向膜をそれぞれ設けてたものが知られており、この各基板と無機配向膜との間にはＩＴＯ膜等の透明導電性膜が設けられている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−１５１９２６号公報（特許請求項の範囲）
【特許文献２】
特開２００２−２７７８７９号公報（特許請求の範囲、段落番号（００３６）及び（００７０））
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の場合、基板全面の柱状構造のティルト角と傾斜方位は均一となり難く、また、ティルト角の制御性を大きくするためには成膜中複雑なプロセスを要し、さらに、大面積基板への成膜が困難であるという問題がある。
本発明の課題は、従来技術の諸問題を解決することにあり、成膜と同時に配向性付与を行うと共に、この膜に導電性をも兼ねさせた透明膜を備えた液晶表示パネル及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示パネルは、互いに対抗する一対の基板間に液晶層を有する液晶表示パネルにおいて、一対の基板の液晶層側の表面に液晶の配向を規制しかつ導電性を有する透明膜が設けられていることを特徴とする。
この液晶の配向を規制しかつ導電性を有する透明膜は、Ｉｎ、Ｓｎ及びＺｎから選ばれた金属、これらの金属を主成分とする酸化物、並びにこれらの金属の二種又は三種からなる合金の酸化物の少なくとも一種からなる膜であることを特徴とする。
【０００７】
上記透明膜の断面構造は、０〜８５°、好ましくは１０〜８０°のティルト角を有する柱状構造であることを特徴とする。この角度範囲外であると、所望の柱状構造を有する透明膜を形成することが困難である。
上記透明膜は、導電性を有する第１の層と均一な配向規制力を有する第２の層とから一体的に構成されている。
本発明の液晶表示パネルの製造方法は、互いに対抗する一対の基板間に液晶層を有する液晶表示パネルの製造方法において、透明膜用材料から、一対の基板の液晶層側の表面に設けられた液晶の配向を規制しかつ導電性を有する透明膜を形成する際に、この透明膜用材料の粒子を、蒸発源から所定の入射角で基板上に入射して堆積せしめ、該透明膜を形成することを特徴とする。
【０００８】
この透明膜用材料粒子を、入射角０〜８５°、好ましくは１０〜８０°で、基板上に入射せしめることが好ましい。
上記製造方法において、透明膜用材料粒子を、蒸発源と基板との間に配置された遮蔽板の開口を通して、所定の入射角で基板に入射して堆積せしめ、透明膜を形成することが好ましい。
また、上記製造方法において、基板を加熱して第一カソードの放電により導電性を有する第１の層を形成し、又は基板を加熱せずに第一カソードの放電により成膜した後に基板を加熱し、成膜された膜を結晶化して導電性を有する第１の層を形成し、次いで室温で第二カソードの放電により均一な配向規制力を有する第２の層を一体的に形成して、均一な配向規制力を有しかつ導電性を有する透明膜を製造することができる。
【０００９】
さらに、上記製造方法において、室温で第二カソードの放電により成膜し、次いで加熱して、導電性を有しかつ均一な配向規制力を有しかつする透明膜を形成することができる。
なお、上記製造方法は、スパッタリング法又は真空蒸着法により実施することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示パネルは、上記したように、互いに対抗する一対の基板間に液晶層を有する液晶表示パネルにおいて、一対の基板の液晶層側の表面に、液晶の配向を規制しかつ透明電極等として機能するための導電性を有する一体的な透明膜を備えたものである。この場合、一対の基板のそれぞれの液晶層側に液晶の配向を規制しかつ導電性を有する一体的な透明膜を設けることが好ましいが、一方の基板の液晶側の表面に液晶の配向を規制しかつ導電性を有する一体的な透明膜を設け、他方の基板の液晶側には配向膜と透明導電性膜との別々の膜を設けても良い。
【００１１】
この基板としては、透明な基板であって、成膜プロセス中の基板温度で損傷しないものであれば特に制限はなく、例えば、各種のガラス基板、石英基板、合成樹脂基板等を用いることができる。その形状も特に制限はなく、平板状であっても立体形状を持つものであっても良い。
本発明に係わる液晶表示パネルの製造方法の実施の形態によれば、基板表面に対して所定の角度を持たせて配置されている固体蒸発源、例えばスパッタリングターゲット等の表面から反跳された透明膜材料の原子、イオンを、基板表面と蒸発源との間に基板表面と平行に配置された遮蔽板の開口を通して、基板表面上に所定の傾斜角で入射せしめる。
【００１２】
以下、本発明に係わる液晶表示パネルの製造方法を実施するための各種成膜装置の実施の形態について、スパッタリング装置を例にとり、図１〜３を参照して説明する。
【００１３】
図１〜３において、１は真空成膜装置の基板仕込み／取出し室、２は成膜室、３は基板、４は基板を保持し矢印Ａ方向に移動可能な搬送用トレー、５はトレーの搬送機構、また、６は基板を所定の温度まで加熱するヒータ、７と８は例えばＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯその他の酸化物等からなる液晶の配向を規制しかつ導電性を有する透明膜を形成するための材料ターゲットを備えたスパッタリングカソード、９はスパッタされた粒子の入射方向、入射角度を規定する遮蔽板である。遮蔽板９には、スパッタリングカソード７、８の放電によりターゲットより反跳した粒子を所定の角度を持って基板へ入射せしめるように構成された開口が２カ所に設けられている。成膜室２は真空排気装置１０によって排気され、各カソードの放電中はバルブ１１、１２を開いて所定量のＡｒ、Ｏ２が導入されるように構成されている。図１〜３において、カソード７はターゲットの表面と基板の表面とが平行になるように配置されており、また、カソード８は、ターゲットの表面と基板３の表面とが、図１では４５°の角度をなすように、図２では平行となるように、また、図３では９０°の角度をなすように配置されている。図１〜３において、カソード以外の構成要素は全て同じように配置されている。なお、基板仕込み／取出し室１として、成膜室２の片側に配置したが、成膜装置の配置や成膜プロセスに応じて、成膜室の両側に設け片側を基板仕込み室とし、反対側を基板取出し室としても良い。
【００１４】
図１の例では、例えば、カソード８に取り付けたターゲットの中心からこのターゲットにより表面に成膜される基板３までの垂直距離ｈを１００ｍｍ、このターゲットの表面から遮蔽板９のカソード８に近い開口の中心までの水平距離Ｌを１５５ｍｍとすると、このような遮蔽板９を設けたことにより、膜材料粒子の入射角θ１、θ２は、それぞれ、６０°、６５°になる。成膜室２の上方には、ターゲットが固定されたカソード８が取り付けられており、成膜室２内にターゲットと４５°の角度をなして基板３を載置することにより、ターゲットからの粒子が、遮蔽板９のカソード８に近い開口を通って所定の角度（θ１、θ２）を有する経路でこの基板上に入射され、成膜されるようになっている。トレー４はレール等の搬送機構５上に置かれており、スパッタリングしつつ、トレー４及び基板３をＡ方向又は逆方向に一定速度で搬送することができるように構成されている。このため、基板３全面に均一性のよい斜め入射成膜が行え、充分な導電性を有しかつ液晶分子のプレティルト角又は傾斜角度が所定の値に制御された柱状構造を有する透明膜を形成できる。この場合、入射角は０〜８５°、好ましくは１０〜８０°であれば、所望の透明膜を形成できる。
【００１５】
図２及び図３の成膜装置の場合も、図１の場合と同様に、カソード８に設けたターゲットの中心からこのターゲットにより表面が成膜される基板３までの垂直距離、このターゲットの表面から遮蔽板９のカソード８に近い開口の中心までの水平距離、その他に遮蔽板の開口幅等を適切に組み合わせることにより、任意の入射角度で基板３全面に均一性のよい斜め入射成膜を行え、充分な導電性を有しかつ液晶分子のプレティルト角又は傾斜角度が所定の値に制御された柱状構造を有する透明膜を形成できる。
【００１６】
しかるに、例えば、図２において、遮蔽板９の開口位置を蒸発源の直下に設けると、入射角θ１、θ２は０〜１０°となり、この場合、通常のスパッタと同様となるため、膜構造は柱状とならない。また、図３において、粒子の入射角θ１、θ２を８０°より大きい角度に限定する場合、遮蔽板９の開口中心までの水平距離は２００ｍｍ以上となり、粒子は実質的に基板３には殆ど入射しない。この時の動的成膜速度は、１００ｎｍ・ｍｍ／ｍｉｎと低くあまり実用的ではない。また、膜自体が薄く、断面の電子顕微鏡写真では柱状構造を確認できなかった。これらの事態を避け、適切な入射角０〜８５°、好ましくは１０〜８０°を与える開口位置を設定することで柱状構造を持った膜を得ることができる。
【００１７】
なお、遮蔽板を設けなかったこと以外は上記成膜装置と同じ構成の成膜装置を用いて、上記と同様の成膜プロセスを実施した時に形成される透明膜の場合、基板上の位置によって粒子の入射角θ１、θ２が大きく異なり、ティルト角の均一性を揃えるのは難しい。また、基板を搬送させつつ成膜する場合、ティルト角の制御性は悪くなる。
従って、ターゲット中心より反跳され、基板上へと入射する粒子の経路に遮蔽板を設け、また、この遮蔽板の適切な位置に所定の開口幅の開口を配することにより、任意に制御されたティルト角を有する柱状構造を均一性よく形成することが可能となる。
【００１８】
上記成膜装置を用いて得られた透明膜は、液晶表示パネルにおいて、対向して設けられた一対の透明基板間に充填した液晶に一様な分子配列状態を与えるように機能すると共に、導電性としての機能も兼ねることができるので、配向膜としてかつ電極膜としての機能を同時に満足することができる。
なお、上記製造方法は、スパッタリング法又は真空蒸着法により実施することができ、このスパッタリング法及び真空蒸着法のプロセスは公知の条件で実施できる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
（実施例１）
図ｌ〜３に示す成膜装置を用い、表１に示す条件で成膜を行った。
真空排気装置１０を稼働させ、成膜室２内を所定の圧力になるまで排気し、基板仕込み／取出し室１から取り出した基板３を成膜室２内のトレー４上に載置した。成膜室２中の基板３をヒータ６によって所定の温度に加熱した。この加熱の間、カソード７用電源から所定の電圧、電流をかけてカソード７を放電させておき、また、成膜室２内へ所定の流量のアルゴンガス及び酸素ガスを流し、基板３が加熱された後、トレー４を所定の搬送速度で矢印Ａ方向に搬送した。基板３が遮蔽板９の開口部分を通過する際に、スパッタリングにより膜材料粒子を基板に入射せしめ、所定の基板温度の下で結晶化しつつ堆積せしめた。このプロセスにより、透明電極として充分な導電性を有する膜が第１層として形成されたが、結晶の配向は微小なドメイン単位でランダムな方向性を示した。
【００２０】
次に、カソード７の放電を停止し、基板３をその待機位置１３に停止させて、基板温度を室温へと低下せしめた。室温になったら、カソード８に所定の電圧、電流をかけて放電させ、再び基板を矢印Ａ方向に搬送した。膜材料粒子を、遮蔽板９の開口を通して、入射角をθ１＝１０°からθ２＝８０°までに規定して基板に入射せしめた。この時の基板温度は室温であるため、第１層上に形成された膜は、結晶化せず、セルフシャドウイング効果により膜面全面に渡り均一な異方性を有する柱状構造断面を呈しつつ堆積した。柱状構造のティルト角０〜８５°の透明電極膜がそれぞれ液晶に対し配向規制力を示した。
以上のプロセスにより、充分な導電性を有する第ｌの層と、均一な配向規制力をもつ第２の層から成る透明導電性配向膜を得ることができた。
【００２１】
（表ｌ）
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【００２２】
（実施例２）
図ｌ〜３に示す成膜装置を用い、上記表１に示す条件で以下の通り成膜を行った。
真空排気装置１０を稼働させ、成膜室２内を所定の圧力になるまで排気し、基板仕込み／取出し室１から取り出した基板３を成膜室２内のトレー４上に載置した。成膜開始前にはヒータ６には通電せずに、すなわち基板３を加熱せずに、室温状態でヒータ６の位置に待機させた。カソード７用電源から所定の電圧、電流をかけてカソードを放電させておき、また、成膜室２内へ所定の流量のアルゴンガス及び酸素ガスを流し、トレー４を所定の搬送速度で矢印Ａ方向に搬送した。基板３が遮蔽板９の開口部分を通過する際に、スパッタリングにより膜材料粒子を基板に入射せしめ、非晶質状態で堆積せしめた。成膜後、カソード７の放電を停止し、基板３をヒータ６の位置に移動し、ヒータ６を通電して基板３加熱した。この加熱により基板３上に形成された膜は結晶化し、このプロセスにより、透明電極として充分な導電性を有する膜が第１層として形成されたが、結晶の配向は微小なドメイン単位でランダムな方向性を示した。
【００２３】
次に、基板３をその待機位置１３に移動させて待機させた。基板温度が室温へ低下したら、カソード８を放電させ、再び基板を矢印Ａ方向に搬送した。膜材料粒子を、遮蔽板９の開口を通して、入射角をθ１＝１０°からθ２＝８０°までに規定して基板３上に入射せしめた。この時の基板温度は室温であるため、第１層上に形成された膜は、結晶化せず、セルフシャドウイング効果により膜面全面に渡り均一な異方性を有する柱状構造断面を呈しつつ堆積した。
以上のプロセスにより、充分な導電性を有する第１の層と、均一な配向規制力をもつ第２の層から成る透明導電性配向膜を得ることができた。
【００２４】
（実施例３）
図ｌ〜３に示す成膜装置を用い、上記表１に示す条件で以下の通り成膜を行った。
真空排気装置１０を稼働させ、成膜室２内を所定の圧力になるまで排気し、基板仕込み／取出し室１から取り出した基板３を成膜室２内のトレー４上に載置した。成膜開始前にはヒータ６には通電せず、すなわち基板３を加熱せずに、室温状態でヒータ６の位置に待機させた。カソード８用電源から所定の電圧、電流をかけてカソード８を放電させ、また、成膜室２内へ所定の流量のアルゴンガス及び酸素ガスを流し、トレー４を所定の搬送速度で矢印Ａ方向に搬送した。基板３が遮蔽板９の開口部分を通過する際に、スパッタリングにより膜材料粒子を基板に所定の入射角で入射せしめた。膜材料粒子は、基板が室温のため結晶化せず、セルフシャドウイング効果により、膜面全面に渡り均一な異方性を有する柱状構造断面を呈しつつ堆積した。
【００２５】
成膜終了後、カソード８の放電を停止し、基板３をヒータ６の位置に移動し、ヒータ６を通電して基板３加熱した。この加熱により基板上に形成された膜は結晶化し、このプロセスにより、膜は全体で柱状構造を保ちつつ、カラム中で結晶化し、全体として充分な導電性を示し且つ液晶に対する均一な配向規制力を有する透明導電性配向膜を得ることができた。また、基板３をヒータ６により加熱する代わりに、成膜室２から取出し室１を経て取出した基板を大気中にて所定の温度で加熱したところ、成膜室内で加熱した場合と同様の結果が得られた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の液晶表示パネルによれば、配向性が付与されかつ導電性を有する透明膜を用いているので、従来の配向膜と導電性膜とを用いる液晶表示パネルに比べて、省力化に役立つ。
また、本発明の液晶表示パネルの製造方法によれば、基板上に、所定の材料を用い、膜材料として特定の導電性材料の粒子を所定の入射角で基板上に入射して形成しているので、基板全面の柱状構造のティルト角と傾斜方位とが均一になり、また、液晶分子のプレティルト角の制御性を簡単な製造プロセスで行うことができる。さらには、単純な成膜プロセスにより、大面積基板上にティルト角・傾斜方向とも均一性のよい柱状の微細構造を有する透明導電性配向膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる液晶表示パネル製造方法を実施するための一成膜装置の概略の構成を示す断面図。
【図２】本発明に係わる液晶表示パネル製造方法を実施するための別の成膜装置の概略の構成を示す断面図。
【図３】本発明に係わる液晶表示パネル製造方法を実施するためのさらに別の成膜装置の概略の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１  基板仕込み／取出し室            ２  成膜室
３  基板                            ４  基板搬送用トレー
５  トレーの搬送機構                ６  ヒータ
７、８  スパッタリングカソード      ９  遮蔽板
１０  真空排気装置                  １１、１２  バルブ
【図１】
2004279761.tif 000004
【図２】
2004279761.tif 000005
【図３】
2004279761.tif 000006