(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配向層表面を形成するための方法であって、
ダイヤモンド様炭素よりなる配向層を設けるステップと、
前記配向層の表面に窒素イオンを打ち込むステップと、その後、
前記窒素イオンを打ち込むステップにより前記表面に生じたダングリング・ボンドを、窒素、水素、および、酸素よりなる群から選ばれた少なくとも１つの反応性ガスを導入して飽和させるステップとを含む、
方法。
【請求項２】
液晶ディスプレイ用の配向層表面を形成するための方法であって、
ダイヤモンド様炭素よりなる配向層を設けるステップと、
前記配向層の表面に窒素イオンを打ち込むステップと、その後、
前記窒素イオンを打ち込むステップにより、前記表面に生じたダングリング・ボンドを、窒素、水素、および、酸素よりなる群から選ばれた少なくとも１つの反応性ガスを導入して飽和させるステップとを含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶ディスプレイに関し、さらに詳しくは、炭素膜のイオン・ビーム照射によって作製される安定な配向層を形成するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイで使用される液晶（ＬＣ）材料は一般的に配向層に頼って、安定なプレチルト角およびその他、液晶材料のアンカリング・エネルギーなどのパラメータを確立する。一般的に、フラット・パネル液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の液晶の配向は、適切な基板上に被覆されている機械的にラビングしたポリイミド膜上に、ＬＣ材料の薄膜を配置することによって達成される。機械的ラビング法によって課せられる制約（例えば、視野角を改善するために複数のドメインを形成する）は、ポリマー材料（例えば画像の焼き付きを防止するポリマー）を最適化することの難しさと共に、代替材料および非接触ＬＣ配向法を使用することを非常に望ましくしている。
【０００３】
ラビング以外でＬＣ配向を形成するために示された多数の様々な方法／材料、例えば、延伸ポリマー、ラングミュア・ブロジェット膜、マイクロリソグラフィによって生成される格子状構造、シリコン酸化物の斜角堆積、およびポリマー膜の偏光紫外（ＵＶ）照射がある。
【０００４】
ラビングに代わる非接触法は、本願と同一人に譲渡された米国特許第５，７７０，８２６号に記載されている。これは、ポリイミド表面のイオン・ビーム照射に基づく、特に魅力的かつ多様性のあるＬＣ配向プロセスを説明している。この方法は、低エネルギー（約１００ｅＶ）のＡｒ+イオンを打ち込まれたポリイミド表面上にＬＣを配置するものである。このプロセスは、それをＬＣディスプレイの製造に適したものにする多くの特徴を有する。この方法は、本願と同一人に譲渡された米国特許第６，０２０，９４６号に記載される通り、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、非晶質水素化シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＯ2、ガラス、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＳｎＯ2、およびＺｎＴｉＯ2膜を含むように拡張されてきた。単一堆積プロセスでＬＣ配向層を形成する別の方法が、本願と同一人に譲渡された米国特許第６，０６１，１１４号に記載されている。
【０００５】
液晶の配向のためのＤＬＣ膜のイオン・ビーム処理（ＩＢ／ＤＬＣ）は、従来のラビングによるポリイミド配向に比べて、例えば非接触プロセス、配向の均等性など、多くの利点を有する。通常、厚さ約５０オングストロームのＤＬＣ膜は、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）によって堆積され、その後にＡｒイオン・ビーム照射が行われる。Ａｒイオン・ビームは、イオン・ビームに対し大きい衝突断面積を有する非晶質炭素環を破壊すると考えられる。イオン・ビームに対する衝突断面積が小さいか零である非晶質炭素環は保存される。残っている炭素環の平均方向は液晶を配向させ、プレチルト角を発生させる。ＩＢ／ＤＬＣ配向のプレチルト角は安定していない。ＩＢ／ＤＬＣ基板が湿気または空気中の他の成分と接触すると、プレチルト角は減少する傾向がある。プレチルト角は、ＩＢ／ＤＬＣ配向した真空密閉ＬＣセル内での貯蔵時間の関数として減少する。加えて、プレチルト角は、紫外線（ＵＶ）または紫色光の照射下では安定しない。イオン・ビーム処理後、ＤＬＣ膜の表面は、ＤＬＣ表面上のイオン・ビーム誘導遊離基のため、非常に活性である。これらの遊離基は、それに接触する多くの化学種と反応する傾向がある。この反応はＤＬＣ膜の表面化学を変化させ、あるいは炭素環の向きを変化させることがある。結果として、プレチルト角は劣化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、液晶ディスプレイで使用するための安定したプレチルト角を持つ非接触配向層に対する要求が存在する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
配向層表面に化学変化を誘発するための方法をここで説明する。例えばダイヤモンド様炭素（ＬＣＤ）表面などの配向層表面の表面修飾を実行して、液晶と配向層表面との相互作用を通して、液晶のプレチルト角の時間安定性を向上し、かつさらにプレチルト角および液晶（ＬＣ）の配向に関連する他の性質を微調整する。
【０００８】
本発明による表面修飾は、説明のために幾つかの一般カテゴリに分類することができる。１つのカテゴリは、イオン・ビーム（ＩＢ）処理中の表面配向層の同時処理を含む。通常イオン・ビーム・プロセスに使用されるアルゴン・ガスに反応性ガス成分を添加することができ、あるいはアルゴン・ガスを一斉に反応性ガス成分と交換することができる。このような処理は、例えば水素ガス、フッ素ガス、窒素ガス、酸素ガス、または例えばテトラフルオロメタンのような大きい分子を含むことができる。配向層表面に生成される遊離基およびその他の種類の反応部位（しばしばダングリング・ボンドと呼ばれる）は、同一環境での反応種との反応にすぐに利用できる。表面上のダングリング・ボンドは、この方法を用いてより速くかつ制御された方法で化合できる。さらに、反応性ガス自体がチャンバ内での結合開裂によって活性化することができ、例えば水素原子または窒素原子のようなin-situ原子種を形成する。
【０００９】
別のカテゴリは、配向層のポストＩＢ処理を含む。ＩＢ処理後にダングリング・ボンドと反応させるために、湿式化学、プラズマ、原子ビーム、または気相処理を使用することができる。ＩＢ処理中に形成されるダングリング・ボンドまたは他の反応部位はこれらの種と反応することができ、結果として、その後の液晶の配向のために望ましい表面の異方性を維持しながら、再現可能な表面化学作用が得られる。
【００１０】
イオン・ビーム処理された配向層の配向表面を作成するための方法を説明する。表面のイオン・ビーム処理と同時に、またはそれに続いて、他の化学種を導入して反応させ、ダングリング・ボンドを不活性化する。これはディスプレイの液晶を安定化させて長期変化に抗し、加えて、表面特性の微調整および液晶と作成された表面との間の相互作用の微調整を可能にする。処理は、イオン・ビーム・プロセスと同時にガスを添加すること、または後でガス、プラズマ、原子銃供給源、または液体により処理することを含む。
【００１１】
本発明による配向層表面を作成する方法は、配向層上に表面を設け、表面にイオンを打ち込み、イオン・ビームに反応性ガスを導入して表面上のダングリング・ボンドを飽和させることを含む。
【００１２】
他の方法では、配向層はダイヤモンド様炭素を含むことができる。反応性ガス成分を導入するステップは、反応性ガスとして窒素、水素、酸素、フッ素、シラン、テトラフルオロメタンの１つまたはそれ以上を導入するステップを含むことができる。表面にイオンを打ち込むステップは、表面にアルゴン・イオンおよび反応性ガス・イオンを打ち込むステップを含むことができる。
【００１３】
本発明による配向層表面を作成する別の方法は、配向層に表面を設けるステップ、表面にイオンを打ち込むステップ、および表面を反応性成分でクエンチングして表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップを含む。
【００１４】
他の方法では、配向層はダイヤモンド様炭素を含むことができる。表面を反応性成分でクエンチングするステップは、表面を反応性ガスでクエンチングして、表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップを含むことができる。反応性ガスは、水素、窒素、二酸化炭素、酸素、および水蒸気の少なくとも１つを含むことができる。表面を反応性成分でクエンチングするステップは、表面を反応性液体でクエンチングして、表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップを含むことができる。反応性液体は、アルコール、水、過酸化水素、二酸化炭素飽和水、および液晶の少なくとも１つを含むことができる。表面をクエンチングするステップは、原子銃を使用して表面に原子種を導入するステップを含むことができる。原子種は水素、窒素、および酸素の１つを含むことができる。
【００１５】
本発明に従って液晶ディスプレイ用の配向層表面を作成する別の方法は、ダイヤモンド様炭素表面を設けるステップ、表面にイオン・ビームからイオンを打ち込むステップ、および打込みステップによって生じた表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップを含む。
【００１６】
別の方法では、打込みのステップは、反応性ガスをイオン・ビームに導入するステップを含むことができる。反応性ガスは、窒素、水素、酸素、フッ素、シラン、およびテトラフルオロメタンの少なくとも１つを含むことができる。表面にイオンを打ち込むステップは、表面にアルゴン・イオンおよび反応性ガス・イオンを打ち込むステップを含むことができる。ダングリング・ボンドを飽和させるステップは、表面を反応性ガスでクエンチングして表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップを含むことができる。反応性ガスは、水素、窒素、二酸化炭素、酸素、および水蒸気の少なくとも１つを含むことができる。ダングリング・ボンドを飽和させるステップは、表面を反応性液体でクエンチングして表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップを含むことができる。反応性液体は、アルコール、水、過酸化水素、二酸化炭素飽和水、および液晶の少なくとも１つを含むことができる。ダングリング・ボンドを飽和させるステップは、原子銃を使用して表面に原子種を導入するステップを含むことができる。原子種は水素、窒素、および酸素の１つを含むことができる。
【００１７】
本発明のこれらおよびその他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と共に読むべきその例証的実施形態の以下の詳細な説明から、明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明について、以下の好適な実施形態の説明で、添付の図面を参照しながら詳しく述べる。
【００１９】
本発明は、イオン・ビーム処理した表面を安定化しかつその他に微調整するための表面修飾の方法を含む。本発明に従って処理される表面は、例えばダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、非晶質水素化シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＯ2、ガラス、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＳｎＯ2、インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）、およびＺｎＴｉＯ2の膜、またはイオン・ビーム処理配向層で使用されるその他の材料を含むことができる。表面修飾は、イオン・ビーム（ＩＢ）膜の表面のダングリング・ボンドを飽和することによって行われる。ＩＢ膜は、本発明に従って多数の方法で修飾することができる。好適な実施形態では、表面修飾および／またはダングリング・ボンド飽和はＩＢ処理中に、例えば窒素（Ｎ2）、フッ素（Ｆ2）、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）、水素（Ｈ2）、シリコン（例えばシランからの）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ2）から生じる他の反応種を導入することによって実行することができる。これらの種はイオン・ビーム内のＡｒと混合するか、またはそれと置き換わることができる。別の実施形態では、表面修飾および／またはダングリング・ボンド飽和はＩＢ処理後に、例えばＩＢ膜を含む基板をガスまたは液体（例えば二酸化炭素、水／二酸化炭素溶液など）の環境でクエンチングすることによって、実行することができる。本発明の１つの好適な実施形態では、ＤＬＣ膜をＡｒイオン・ビームの代わりにＮ2イオン・ビームで処理し、これは例えば紫色光または青色光の長時間露光でより安定なＬＣ配向を生成する。他の実施形態は、方向を有する原子種供給源（例えば原子銃）を使用して、反応性種を配向層の表面に施用してダングリング・ボンドを飽和させることを含む。
【００２０】
今、似たような数字が同一または類似の要素を表わす図面を詳細に検討する。最初に図１であるが、液晶ディスプレイ用の平板１００が示されている。平板１００はガラス基板または他の透明な基板、例えばプラスチック基板などを含むことができる。平板１００は、その上に形成した導電層１０２を含む。導電層１０２は、平板１００の表面全体にわたって連続とするか（例えばディスプレイ用の共通電極を形成する）、またはパターン形成して、ディスプレイ用の複数のピクセルまたはサブピクセルを形成することができる。導電層１０２は、例えばインジウムすず酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明な導体、または例えばディスプレイ回路用の不透明な導電性材料など、他のいずれかの適切な導電性材料を含むことが好ましい。導電層１０２は複数の異なる構成またはパターンを含むことができる。例えば、導電層１０２はツイステッド・ネマチック（ＴＮ）、平面内スイッチング（ＩＰＳ）、または他のいずれかの表示モード用に適合させることができる。
【００２１】
図２を参照すると、配向層１０４が導電層１０２上と、層１０２に被覆されない領域の基板層１００上とに形成される。その上に配向ベース層１０４が形成される構造は、例示のために述べたものであり、本発明を限定すると解釈すべきではないことを理解されたい。配向層１０４はダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）材など炭素を含むことが好ましいが、他のポリマーを使用することもできる。例証的実施形態で、ＤＬＣ配向膜または層１０４は、数パスカルの圧力（例えば約１〜５Ｐａの間）で、ＣＨ4またはＣ2Ｈ2と約２％のＨｅまたは約２％のＡｒの混合物内で堆積することができる。堆積プロセスは、プラズマを発生するための無線周波数（ＲＦ）電力密度を約５ｍＷ／ｃｍ2、堆積速度を約３ｎｍ／分とするプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）を含むことができる。この実施形態では、膜の厚さは好ましくは３ｎｍと８ｎｍの間、より好ましくは約５ｎｍである。ＤＬＣ膜は、たとえばスパッタなどのその他の技法または方法によって平板１００上に形成することもできることを理解されたい。
【００２２】
図３を参照すると、配向ベース層１０４はイオン・ビーム１１０で処理されて、異方性表面または表面配向層１１２を形成する。表面１１２はＬＣと相互作用し（ディスプレイ・セルが作成された後）、配向層として働く。本発明の１つの実施形態では、表面配向層に対する追加処理が、イオン打込みと同時に実行される。この実施形態では、アルゴンの打込みによって表面１１２上に形成されるダングリング・ボンドと反応する反応性原子または分子種が、イオン打込み中に導入される。次いでダングリング・ボンドは飽和される。例えば、Ｎ2ガスが導入された場合、窒素種が最上表面層に取り込まれて、より安定した表面を形成する。同様に、水素ガス（または希薄水素ガスまたはフォーミング・ガス）が導入された場合、水素原子がダングリング・ボンドを飽和させる。表面１１２の形成中にダングリング・ボンドと反応させるためにイオン・ビーム１０に導入できる種は、窒素（Ｎ2）、フッ素（Ｆ2）、テトラフルオロメタン（ＣＦ4）（ポリテトラフルオロエチレンを形成するため）、水素（Ｈ2）、シリコン（例えばシランからＳｉＣを形成する）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ2）を含むことができる。代替実施形態では、イオン・ビーム１１０はＡｒ、またはＡｒとダングリング・ボンドを飽和させるための反応性ガスの混合物を含むことができ、イオン打込みの後に表面１１２をガスまたは液体に浸漬してダングリング・ボンドを飽和させることができる。
【００２３】
特に有用な一実施形態では、窒素を含むイオン・ビームを使用する。窒素イオン・ビームは、約１００ｍＡの電流密度で約１８０から２２０ｅＶのエネルギーを含むことができる。イオン・ビームは、基板面から約３０〜４０度の角度でＤＬＣ堆積配向層１０４に入射することができる。照射時間は、これらの条件下で約２０秒を含む。窒素がイオン・ビームに使用されるので、クエンチングは必要ないが、クエンチングを実行することもできる。
【００２４】
図４を参照するが、イオン打込みの後に表面層１１２に対して追加処理を実行することができる。そのような処理を以下「クエンチング」と呼ぶ。この処理は、表面層１１２を周囲の化学作用１１４にさらすことを含み、これはガス、プラズマ、原子（原子銃からのもの、図５参照）または液体を含むことができる。周囲の化学作用１１４はガスもしくは気相反応、または液体もしくは液相反応を含むことが好ましい。気相反応の一例として、二酸化炭素ガスをイオン・ビーム・プロセスの後にイオン・ビーム・チャンバに導入することができる。ＩＢ処理で残った表面１１２上の遊離基（ダングリング・ボンド）はガスと接触して反応し、共有結合により表面１１２に付着して、表面層１１２の最頂部に新しい原子の組を形成する。本発明のプロセスによるダングリング・ボンドの飽和中に、イオン結合も形成されることがあることに留意されたい。新しい原子の組は、その後で液晶ディスプレイ・セルにされるときに、ポストＩＢ処理を行なわなかった場合とは異なる液晶との相互作用性を持つ。別の例は、フォーミング・ガス（希薄水素ガス）の導入を含む。これらの気相反応は、活性表面がチャンバの外の予想のつかない空気の変化を経る前に、ダングリング・ボンドの制御された反応が実行されるという利点を有する。言い換えると、イオン打込みと気相反応を同一チャンバ内で、例えば真空チャンバ内で実行することができる。ガス反応処理に使用できるガスの他の例は、希薄水素ガス（窒素ガス中で１０％Ｈ2のフォーミング・ガス）、二酸化炭素、窒素中の２０％酸素、窒素中の加湿酸素、加湿窒素、窒素などを含む。その他のガスの組合せは、水素、窒素、炭素、および酸素を含んだガスを含むことができ、気相、またはガス流内の噴霧質浮遊物（例えばガス中のミスト、ガス中で沸騰した液体など）に存在するいかなる反応性元素もしくは分子、を含むこともできる。
【００２５】
イオン打込み後に液体周囲の化学作用１１４を実行することができる。この場合、イオン・ビーム処理表面層１１２はＩＢチャンバから取り出され、クエンチング液中に浸漬される。この一般的な方法は、クエンチングを実行し、非常に多様な表面官能基を導入するための、湿式化学作用のほぼ無限の多様性を開くという利点を有する。イオン・ビーム・チャンバから取り出された後、表面層１１２が空気にさらされるのを防止するための処置を講じることができる。空気にさらされている間は、酸素、水蒸気、および有機汚染物質と何らかの反応が起こることがある。周囲の化学作用１１４の液体クエンチング処理の例は、水中の希薄過酸化水素を含む。周囲の化学作用１１４は、エタノール、イソプロピルアルコール、メタノール、ベンジルアルコール、その他のアルコール、水（好ましくは脱イオン水）、希薄過酸化水素、二酸化炭素飽和水、液晶液のうち、１つまたはそれ以上を含むことができる。表面層１１２のダングリング・ボンドを飽和するために、他の適切な液体または溶液を使用することができる。液体反応後の処理ステップは、乾燥およびアニールを含むことができる。
【００２６】
図５を参照して説明すると、発明の他の実施形態では、例えば原子銃１１８によって生成される原子種の方向を有する流れ１１６を使用することによって、図３の構造にポストＩＢクエンチングを実行することができる。この方法で生成することができる中性原子種の例は、とりわけ水素、窒素、および酸素原子を含む。
【００２７】
水素、窒素、および酸素などの原子種の反応性は、分子種より高いことが知られている。原子種の生成は、熱フィラメントまたはプラズマのＲＦ励起をはじめとする多数の方法で達成することができる。プラズマから原子種だけを抽出するために、イオン種の出口を遮断しながら、プラズマから高いフルエンスの原子種を抽出することができる原子供給源が設計されている。原子供給源の使用が熱フィラメントより好ましい。原子種が表面層１１２に導入される場合、表面層１１２上に原子種の単一または二重の単分子層を設けることが好ましい。
【００２８】
図６を参照して説明すると、本発明によるクエンチングおよび／またはイオン・ビーム処理の結果、化学的に修飾された表面１１７が形成される。層１１７には今、液晶ディスプレイの性質を劣化し得るダングリング・ボンドおよび遊離基が実質的に無い。今、基板１０１は、液晶ディスプレイ装置で使用するように形成することができる。
【００２９】
液晶ディスプレイでは、イオン・ビーム処理したＤＬＣ表面上の液晶のアンカリング・エネルギーは、アルゴン・ビームだけを使用した場合には安定しない。先行技術のＡｒビームの場合、アンカリング・エネルギーは、数週間の間にかなり低下する（約３〜１０倍）。この低下の構造上の起源を監視するために、ニア・エッジＸ線吸収分光法（ＮＥＸＡＦＳ）を使用することができる。ＮＥＸＡＦＳは、官能基の表面組成およびそれらの配向を測定する。ＤＬＣ表面における最も一般的な官能基は、炭素−炭素二重結合（Ｃ＝Ｃ）、カルボニル（Ｃ＝Ｏ）、カルボキシル（ＣＯＯＨ）、炭素−炭素単結合、および炭素−水素結合である。
【００３０】
アンカリング・エネルギーは主として、表面の平面内の２つの直交方向に沿った配向を持つＣ＝Ｃ結合の数の差によって決定されると推測される。関連する方向は、イオン・ビーム入射方向に対して平行および垂直である。先行技術によるアンカリング・エネルギーの低下は、イオン・ビーム処理されたＤＬＣ表面の化学修飾の直接的な結果である。特に、Ｃ−Ｃ結合の配向で測定された差は、ＬＣへの露出の増加と共に漸次低下する。さらに、ＬＣへの露出が増加するにつれて、炭素膜のバルクにおけるＣ−Ｈ基およびカルボキシル基が増加する。カルボニル基には変化は観察されない。
【００３１】
なぜＬＣがイオン・ビーム処理表面と反応するのかを理解するために、ＤＬＣ表面に対するイオン・ビームの影響を考察する。イオン・ビーム照射はＤＬＣ表面の結合を切断する。イオン・ビームは平行性が良いので、結合切断プロセスは優先方向を有する。したがって、非晶質（面内異方性）表面が、非対称配向の化学結合を持つ表面に変換される。その結果、イオン・ビーム入射方向に沿った液晶の配向が得られる。先行技術では、この結合切断プロセスでは、多数のダングリング・ボンド（遊離基）を持つＤＬＣ表面が残る。これらのダングリング・ボンドはＤＬＣ膜の表面のみに限定されず、低濃度でバルク内にも及ぶことに留意されたい。これらのダングリング・ボンドは反応性が高く、液晶内の成分と容易に反応する。これらの反応は、アンカリング・エネルギーの低下の主因であると考えられる。本発明は、これらのダングリング・ボンドを実質的に低減して、表面に存在する官能基の非対称な配向を維持しながら、イオン・ビーム処理表面を不活性化するので有利である。この不活性化は、イオン・ビーム処理と同時に、またはイオン・ビーム処理の直後にクエンチング・ステップで実行することができる。
【００３２】
図７を参照して説明すると、本発明による液晶ディスプレイ装置が例示的に示されている。液晶材料１１５は、基板１０１間の間隙１２０に配置される。
【００３３】
発明者が使用した本発明の好適な実施形態を試験するための実験装備は、相互に向き合う配向層１０４を持つ２つの基板１０１を含むものであった。基板１０１を反射形４５°ツイステッド・ネマチック（ＴＮ）セルに組み立てた。セルを紫色光露光１２２にさらして、配向層の安定性を試験した。老化プロセスを加速するために、４１５ｎｍの紫色レーザを使用した。様々な期間の紫色光露光後の老化セルの電気光学応答の変化を測定することによって、配向安定性を監視した。Ｎ2イオン・ビーム処理の試料を、Ａｒイオン・ビーム処理の試料と比較した。Ａｒイオン・ビーム処理の試料は、１時間以内の露光で試験に不合格となった。Ｎ2イオン・ビーム処理試料の寿命は、試験した全ての試料で３時間を超えた。２０時間の寿命も達成され、これは発明者がこれまでに試験した最良のＰｉ配向試料より優れている。窒素種（必ずしもイオンではない）は、Ｎ2イオン・ビーム処理中にＤＬＣ膜の表面の遊離基と反応し、Ｃ−Ｎ結合を形成して表面を安定化させるものと考えられる。発明者が実行した他の試験によって、これらの結果が確認された。
【００３４】
表面修飾は、配向層表面を安定化させるために、その他のガス、液体、または元素によって生成されるイオン・ビームを使用することによっても達成することができる。非晶質炭素環における液晶分子のアンカリングをさらに改善するために、配向層のＤＬＣ表面に炭化水素または芳香族基を付けることができる。
【００３５】
図８および図９を参照して説明すると、基板３１２の平面図（図８）およびＩＰＳ（in plane switching）モード・ディスプレイ装置３００の断面図（図９）を例示的に示す。ディスプレイ３００は、多数の負極３０４の間に配置され同一平面内に形成された多数の正極３０２を含む。アドレス・ライン３０８および３１０に従って負極３０４を切り換えるための薄膜トランジスタ３０６を例示的に示す。電極３０２および３０４は、上述した通り、導電層１０２の一部分と考えることができる。上述の通り、液晶層１１５の両側で両基板３１２および３１４上に、ベース配向層１０４、表面層１１２、および修飾層１１７が形成される。本発明に従って、例えばマルチ・ドメインＩＰＳモード構造等のような、他のディスプレイ・モード構造を使用することもできる。
【００３６】
表面修飾によってイオン・ビーム生成配向層の安定性を改善する好適な実施形態（これは例示を意図したものであって、限定するものではない）を説明したが、上の教示に照らして当業者なら修正および変形を加えることができることに留意されたい。したがって、請求の範囲に記載する発明の範囲および精神の範囲内で開示された発明の特定の実施形態に変更を加えることができることを理解されたい。特許法によって特に要求される詳細および特徴を備えた発明をこのように説明したが、請求し特許証によって保護されることを希望するものは請求の範囲に記載する。
【００３７】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００３８】
（１）配向層表面を形成するための方法であって、
前記配向層上の表面を設けるステップと、
前記表面にイオンを打ち込むステップと、
イオン・ビームに反応性ガスを導入して前記表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップと
を含む方法。
（２）前記配向層がダイヤモンド様炭素を含む、上記（１）に記載の方法。
（３）反応性ガス成分を導入する前記ステップが、反応性ガスとして窒素を導入するステップを含む、上記（１）に記載の方法。
（４）反応性ガスを導入する前記ステップが、反応性ガスとして水素を導入するステップを含む、上記（１）に記載の方法。
（５）反応性ガスを導入する前記ステップが、反応性ガスとして酸素およびフッ素の少なくとも１つを導入するステップを含む、上記（１）に記載の方法。
（６）反応性ガスを導入する前記ステップが、反応性ガスとしてシランおよびテトラフルオロメタンの少なくとも１つを導入するステップを含む、上記（１）に記載の方法。
（７）前記表面にイオンを打ち込む前記ステップが、前記表面にアルゴン・イオンおよび反応性ガス・イオンを打ち込むステップを含む、上記（１）に記載の方法。
（８）配向層表面を形成するための方法であって、
前記配向層上の表面を設けるステップと、
前記表面にイオンを打ち込むステップと、
前記表面を反応性成分でクエンチングして表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップと
を含む方法。
（９）前記配向層がダイヤモンド様炭素を含む、上記（８）に記載の方法。
（１０）前記表面を反応性成分でクエンチングする前記ステップが、前記表面を反応性ガスでクエンチングして前記表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップを含む、上記（８）に記載の方法。
（１１）前記反応性ガスが水素、窒素、二酸化炭素、酸素、および水蒸気の少なくとも１つを含む、上記（１０）に記載の方法。
（１２）前記表面を反応性成分でクエンチングする前記ステップが、前記表面を反応性液体でクエンチングして前記表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップを含む、上記（８）に記載の方法。
（１３）前記反応性液体がアルコール、水、過酸化水素、二酸化炭素飽和水、および液晶の少なくとも１つを含む、上記（１２）に記載の方法。
（１４）液晶ディスプレイ用の配向層表面を形成するための方法であって、
ダイヤモンド様炭素表面を設けるステップと、
前記表面にイオン・ビームからイオンを打ち込むステップと、
前記打込みステップによって生じた前記表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップと
を含む方法。
（１５）前記打込みのステップが、前記イオン・ビームに反応性ガスを導入するステップを含む、上記（１４）に記載の方法。
（１６）前記反応性ガスが窒素、水素、酸素、フッ素、シラン、およびテトラフルオロメタンの少なくとも１つを含む、上記（１４）に記載の方法。
（１７）前記表面にイオンを打ち込む前記ステップが、前記表面にアルゴン・イオンおよび反応性ガス・イオンを打ち込むステップを含む、上記（１４）に記載の方法。
（１８）ダングリング・ボンドを飽和させる前記ステップが、前記表面を反応性ガスでクエンチングして前記表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップを含む、上記（１４）に記載の方法。
（１９）前記反応性ガスが水素、窒素、二酸化炭素、酸素、および水蒸気の少なくとも１つを含む、上記（１８）に記載の方法。
（２０）ダングリング・ボンドを飽和させる前記ステップが、前記表面を反応性液体でクエンチングして前記表面のダングリング・ボンドを飽和させるステップを含む、上記（１４）に記載の方法。
（２１）前記反応性液体がアルコール、水、過酸化水素、二酸化炭素飽和水、および液晶の少なくとも１つを含む、上記（２０）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に従ってその上に形成された導電層を有する平板の断面図である。
【図２】  本発明に従ってその上に形成された配向ベース層を示す、図１の導電層の断面図である。
【図３】  本発明に従って反応性ガスが存在する状態または存在しない状態でイオン・ビーム処理によって処理される、図２の配向層を示す断面図である。
【図４】  本発明によるイオン・ビーム処理後のクエンチング・ステップを示す、代替実施形態の断面図である。
【図５】  本発明に従ってイオン・ビーム処理後に方向を有する原子種供給源（例えば原子銃）からの原子種を使用して行われるクエンチング・ステップを示す、代替実施形態の断面図である。
【図６】  本発明による修飾表面層を示す、図３、図４、または図５の構造の断面図である。
【図７】  本発明による液晶ディスプレイを示す断面図である。
【図８】  本発明に従ってその上に形成された配向層を有するＩＰＳ（in plane switching）モード構造の平面図である。
【図９】  本発明に従ってその上に形成された配向層を示す、図８のＩＰＳ（in plane switching）モード構造の断面図である。
【符号の説明】
１００  平板
１０２  導電層
１０４  配向層
１１０  イオン・ビーム
１１２  表面配向層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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