(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向し少なくとも一方が電極を含む基板と、
該基板の間に形成された光学的セルと、
前記光学的セルに保持された液晶材料と、を含む液晶デバイスの製造装置であって、
前記基板を処理するための容器と、
炭素供給源と、
前記基板の前記液晶材料に接する側に、液晶材料を配向する炭素膜を成膜するため、前記基板の前記炭素膜が形成される側に、互いに隣接するマグネットの磁極が反対となるように交互に配置されたマグネットを備えるＤＣマグネトロン・スパッタリング手段とからなる、液晶デバイスの製造装置。
【請求項２】
少なくとも一方が電極を含む基板を互いに対向して配置する工程と、
該基板の間に光学的セルを形成する工程と、
前記光学的セルに液晶材料を保持させる工程と、
を含み、前記基板の前記液晶材料に接する側に、該液晶材料を配向させるような炭素膜を形成する工程を含み前記炭素膜を、前記基板の前記炭素膜が形成される側に、互いに隣接するマグネットの磁極が反対となるように交互に配置されたマグネットにより与えられる磁場を作用させ、不活性ガス雰囲気中で形成する、液晶デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記不活性ガスは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅまたはこれらの混合物から選択される請求項２に記載の液晶デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記炭素膜を、２５０ｎｍ以下の厚さに形成する、請求項２または３に記載の液晶デバイスの製造方法。
【請求項５】
基板を容器内に配置する工程と、前記容器内に不活性ガスを導入し、前記基板の炭素膜が形成される側に、互いに隣接するマグネットの磁極が反対となるように交互に配置されたマグネットにより与えられる磁場を作用させながら、前記基板上に炭素膜を付着する工程とを含み、前記付着された炭素膜は、配向性を有する、配向膜形成方法。
【請求項６】
前記炭素膜を、２５０ｎｍ以下の厚さで形成する、請求項５に記載の配向膜形成方法。
【請求項７】
前記不活性ガスは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅまたはこれらの混合物から選択される請求項５または６に記載の配向膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶デバイスに関し、より詳細には炭素膜を液晶の配向膜として用いる液晶デバイス、液晶デバイスの製造装置、液晶デバイスの製造方法および配向膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶デバイスは、近年においては広く用いられており、その適用範囲はますます広がりを見せている。液晶デバイスは、概ねガラスといった透明な基板にＩＴＯといった透明電極材料により電極を形成し、この電極を形成した基板の間に液晶材料を充填し、シール材により液晶材料を封止した構成とされている。基板上に形成される電極の液晶材料に向いた側には、通常ではポリイミド膜や、炭素膜といった材料から配向膜が形成されていて、液晶を基板付近において配向させ必要な光学的特性を付与するようにされている。
【０００３】
このような配向膜を製造する場合について説明すると、ポリイミドといった有機膜を用いる場合には、ポリアミック酸といったポリイミド前駆体を透明電極上に塗布し、ポリアミック酸を仮焼成し、さらに本焼成を行いポリイミド膜を形成する。このようにして形成されたポリイミド膜は、まだ液晶を配向させるには充分ではないので、ラビングを行って液晶を配向させるための処理が必要とされる。
【０００４】
一方、炭素膜といった無機材料から配向膜を形成する場合には、炭素膜を蒸着、ＣＶＤ、スパッタリングといった方法により透明電極上に形成した後、充分な配向性を付与するためには、イオンビーム（ＩＢ）を照射して、配向処理を施すことが必要である。このようにポリイミド膜といった有機膜や、炭素膜といった無機質の膜を配向膜として利用しようとすると、いずれにしても成膜工程と、配向処理工程といった２つの異なった工程を必要とし、液晶を製造する際のコストおよび歩留まりといった点で無駄が多い工程となっている。
【０００５】
液晶ディスプレイにおいて用いられる配向膜としては、上述した材料を用いるものの他、ポリイミド、並びに種々の構造を含む炭素膜などが提案されている。例えば、シリコン酸化物膜や、窒化膜などの透明材料を基板に対して斜めから蒸着し、物理的に形成されるその形状を用いて液晶を配向させる試みもなされている。しかしながら、このような斜め蒸着により形成された配向膜は、プレチルト角が高すぎたこと、アンカリングエネルギー（配向力）が弱いということもあり、実用化には結びついてはいないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、上述したように２段階の工程を経て製造することなく、成膜と同時に液晶を配向させることが可能な構造を含む炭素膜を用いる液晶デバイス、該液晶デバイスを製造するための装置、液晶デバイスの製造方法、および配向膜形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を加えた結果、液晶デバイスに用いられる配向膜として、不活性ガス雰囲気下におけるＤＣマグネトロン・スパッタリングにより形成される炭素膜を用いることにより、炭素膜に対し、特に配向処理を別途施すことなく成膜を終了した段階で充分に液晶材料を配向させることができる配向特性を付与することが可能であることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００８】
上述した特性を有する炭素膜が形成される理由は、種々考えられるが本発明により形成される炭素膜は、成膜時にマグネットのＮＳ方向に異方性を有したまま付着されるものと推定される。このＮＳ方向への異方性が液晶分子を拘束する効果を示すことにより、この結果として液晶を配向させることになるものと推定している。本発明の炭素膜は、ポリイミド膜やシリコン酸化膜、または窒化膜などの配向膜に比較して液晶材料に対するアンカリングエネルギーが特異的に高いことが界面ネマチック−アイソトロピック点（ＮＩ点）における測定により判明し、配向膜として特に優れていることが見出された。
【０００９】
すなわち、本発明によれば、互いに対向し少なくとも一方が電極を含む基板と、該基板の間に形成された光学的セルと、前記光学的セルに充填された液晶材料と、前記基板の前記液晶材料に接する側に、前記液晶材料を配向させるように付着された炭素膜とを含む液晶デバイスが提供される。本発明においては、前記炭素膜は、マグネットにより与えられる磁場を作用させ、不活性ガス雰囲気中で形成される。また、本発明においては、前記不活性ガスは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅまたはこれらの混合物から選択される。さらに、本発明においては、前記炭素膜は、２５０ｎｍ以下の厚さとされる。
【００１０】
また、本発明によれば、互いに対向し少なくとも一方が電極を含む基板と、該対基板の間に形成された光学的セルと、前記光学的セルに保持された液晶材料と、を含む液晶デバイスの製造装置であって、前記基板を処理するための容器と、炭素供給源と、前記基板の前記液晶材料に接する側に、液晶材料を配向する炭素膜を成膜するためのマグネットを備えるＤＣマグネトロン・スパッタリング手段とを含む、液晶デバイスの製造装置が提供される。
【００１１】
さらに、本発明によれば、少なくとも一方が電極を含む基板を互いに対向して配置する工程と、該基板の間に光学的セルを形成する工程と、前記光学的セルに液晶材料を保持させる工程とを含み、前記基板の前記液晶材料に接する側に、該液晶材料を配向させるような炭素膜を形成する工程を含む、液晶デバイスの製造方法が提供される。本発明では、前記炭素膜をマグネットにより与えられる磁場を作用させ、不活性ガス雰囲気中で形成することができる。また、前記不活性ガスは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅまたはこれらの混合物から選択される。さらに、本発明では、前記炭素膜を、２５０ｎｍ以下の厚さに形成する。
【００１２】
また、本発明によれば、基板を容器内に配置する工程と、前記容器内に不活性ガスを導入し、マグネットにより与えられる磁場を作用させながら、前記基板上に炭素膜を付着する工程とを含み、前記付着された炭素膜は、配向を有している。前記炭素膜は、２５０ｎｍ以下の厚さとして形成される。本発明では、前記不活性ガスは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅまたはこれらの混合物から選択することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。図１には、本発明の液晶デバイスを示す。図１に示された本発明の液晶デバイスは、対向して配置されたガラス基板１ａ，１ｂの間に液晶材料２が充填されており、これらのガラス基板１ａ，１ｂの間に充填された液晶材料２が漏れ出さないように、ガラス基板１ａ，１ｂの両端部には、シール材／封止材（以下、シール材と記す。）３ａ，３ｂが配設されていて光学的セルを形成している。ガラス基板１ａ，１ｂとしては、ソーダ石灰ガラスといったアルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノ・ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、サファイアガラスなどを含む無アルカリガラスなどを挙げることができるが、（１）透明であり、（２）均質で、サイズ依存性が無く、（３）耐熱性を有し、（４）化学的に安定であれば、いかなるものでも本発明においては用いることができる。
【００１４】
上述したシール材３ａ，３ｂとしては、これまで知られたいかなる材料でも用いることができ、具体的には例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂などを挙げることができるが、本発明においてはこれ以外にも適切な特性を提供することができる限り、いかなる樹脂材料でも用いることができる。
【００１５】
図１を参照してさらに本発明の液晶デバイスについて説明すると、ガラス基板１ａ，１ｂの液晶材料２に向いた側には、透明電極４ａ，４ｂが形成されていて、液晶材料２に対して電界を引加することができる構成とされている。この透明電極４ａ，４ｂは、種々の材料から構成することができ、具体的には金属、ＩＴＯ、ＡＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３といった金属酸化物を挙げることができるが、透明性、着色性といった点から、ＩＴＯを用いることが好ましい。また、これらの透明電極４ａ，４ｂは、適切に透明電極４ａ，４ｂを形成できる限り、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、例えばＤＣマグネトロン・スパッタリングといったいかなる方法でも形成することができる。
【００１６】
上述した透明電極４ａ，４ｂのさらに液晶に向いた側には、液晶を拘束して配向を与えるための炭素膜５ａ，５ｂが形成されている。この炭素膜５ａ，５ｂは、本発明においては、不活性ガス雰囲気中で、ＤＣマグネトロン・スパッタリングにより形成された炭素膜とされている。本発明において用いられる不活性ガスとは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅといったいわゆる希ガス、およびこられのいかなる混合物を含むものである。また、本発明においては、必要に応じて上述した以外の化学的に不活性な窒素といったガスを添加して用いることができる。さらに、図１に示した本発明の液晶デバイスにおいては、スペーサ６がガラス電極１ａ，１ｂの間隔を維持しているのが示されている。図１に示される液晶デバイスには、さらに図示しないＴＦＴといったスイッチング素子が形成されており、これらの要素が対向した偏光板７ａ，７ｂの間に配置されて、バックライト８により与えられる光と、ガラス電極１ａ，１ｂに引加される電界により配向する液晶材料２とにより、表示素子として機能する構成とされている。また、図１に示した本発明の液晶デバイスにおいては、カラー表示を行わせるために図示しないカラーフィルターを用いることもできる。
【００１７】
本発明において用いることができる液晶材料２としては、ツイスト・ネマチック型、スーパー・ツイスト・ネマチック型、コレステリック型などを挙げることができ、これらには、種々のカイラル添加剤、染料などを添加して所望する特性を付与して用いることができる。
【００１８】
図２には、本発明の液晶デバイスに用いられ、配向膜として用いられる炭素膜５ａ，５ｂを製造するための装置を示す。図２に示す装置は、炭素膜５ａ，５ｂを成膜するための容器９と、この容器９を排気するための排気装置１０と、炭素膜を堆積させるための基板１１を、移動させつつ保持するための基板保持手段１２と、ターゲット取付部１３と、容器９に隣接して容器９の外部に配設されたマグネット１４ａ，１４ｂ，１４ｃとを含んで構成されている。基板保持手段１２には、図示しないヒータが設けられていて、成膜の効率を向上させるようにされていてもよい。この基板保持部材１２は、基板１１に対して均一に成膜を行うことができるように、回転または、並進運動を行うようにされていてもよい。
【００１９】
ターゲット取付部１３は、適切な手段により容器９から絶縁されている。このターゲット取付部１３には直流（ＤＣ）電源が接続されて放電によるプラズマを発生させ、ターゲット取付部１３に取り付けられるターゲット１５の材料を、スパッタリングする構成とされている。本発明において用いるターゲット１５としては、焼結炭素製のターゲットを挙げることができる。図２に示した本発明の液晶デバイスの製造装置には、Ａｒといった適切な不活性ガスのキャリアガスを供給するためのガス供給源１６が接続されている。
【００２０】
本発明の配向膜として用いられる炭素膜は、Ｎ元素、Ｏ元素、水素（Ｈ２）、炭化水素化合物といった成分を含有しない不活性ガス雰囲気下で炭素膜の製造を行うことで、液晶材料２に対する適切な配向を与える構造が付与される。本発明の製造装置により形成される炭素膜は、特に具体的な構造を特定するものではなく、グラファイト、非晶質炭素膜、単結晶または多結晶炭素膜、ダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）といったいかなる構造、またはこれらの構造の混合物とされていてもよい。また、図２においては、容器９、基板保持手段１２は、接地されているのが示されているが、本発明においては必ずしも基板保持手段１２を接地する必要はない。
【００２１】
図２に示した本発明の液晶デバイスの製造装置においては、マグネット１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、互いに隣接するマグネットの磁極が反対となるように交互に配置されていて、図２に破線により示される磁界をＤＣマグネトロン放電プラズマへと作用させると共に、磁場の作用下で、ガラス基板といった透明電極がすでに形成された基板１１へと、炭素膜を付着させている。
【００２２】
図２に示す本発明の液晶デバイスの製造装置において用いられるマグネット１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、磁束密度が、０．０１Ｔ〜０．２Ｔ程度の磁石を用いることができ、取扱い性、成膜される炭素膜の配向特性を考慮すると、０．０２Ｔ〜０．１５Ｔ程度の磁束密度の磁石を用いることが好ましく、さらには、０．０２５〜０．１Ｔ程度の磁束密度の磁石を用いることが、配向効果を示す炭素膜を得るためには好ましく用いられる。このような磁石としては、永久磁石を用いることも可能であるが、必要に応じて電磁石を用いることも可能である。
【００２３】
また、本発明の液晶デバイスの製造装置においては、上述した磁石１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、成膜される炭素膜に対して適切な配向特性を与えることができるように、基板１１に対して磁場を作用させる必要がある。このため、上述した各磁石１４ａ，１４ｂ，１４ｃの間隔と、基板１１までの配置が配向特性に影響を与えることになる。すなわち、磁石間の間隔Ｍが大きく、磁石１４ａ，１４ｂ，１４ｃと基板１１との間の距離が大きい場合には、充分に基板に対して磁界を作用させることができず、また、磁石１４ａ，１４ｂ，１４ｃと基板１１の間の距離があまりに短いと、ターゲット１５との間の距離も小さくなり、放電といった問題が生じることにより、良好な成膜ができなくなる。
【００２４】
上述した観点から、各磁石の間隔Ｍと、磁石と基板との間の距離ｄとが、下記式（１）を満たすように配置することが好ましい。
【００２５】
【数１】
0004485027.tif 000002
【００２６】
以下、図３を用いて本発明の製造方法を詳細に説明する。図３は、本発明の液晶デバイスの製造方法を、アクティブ・マトリックス型液晶ディスプレイを例として示したフローチャートを示す。本発明の液晶デバイスの製造方法は、ステップ３０１から開始し、ステップ３０１において、アクティブ・マトリックス型トランジスタ（ＴＦＴ）が形成された基板（ＡＭ（ＴＦＴ）基板）を製造する。ついで、ステップ３０２においてＤＣマグネトロン・スパッタリング法を用いて配向膜として用いる炭素膜を成膜する。
【００２７】
ついで、本発明の液晶ディスプレイの製造方法は、ステップ３０３においてトランスファ材の塗布およびスペーサ散布を行い、ステップ３０４においてシール材を塗布し、ＡＭ（ＴＦＴ）基板と対向するカラーフィルタなどが形成された基板とを貼り合わせてシール材を硬化させる。この後、ステップ３０５において各基板を分断して液晶を注入し注入口を封止した後、ステップ３０６において偏光板を貼付け、ステップ３０７において液晶デバイスのためのパネルの製造が終了する。
【００２８】
以下、図３に示した製造方法におけるＤＣマグネトロン・スパッタリング法を用い、配向処理を行わずに配向膜として用いることができる炭素膜の製造プロセスについて詳細に説明する。図３に示した製造方法におけるＤＣマグネトロン・スパッタリング法は、まず基板１１を、図２に示した製造装置の容器９内の基板保持部材１２上に載置して、容器９を密閉した後、排気装置１０を起動して容器９内を排気する。ついで、Ａｒといった適切なキャリアガスを供給して、所定の圧力とした後、ＤＣ電源から電流を供給してＤＣマグネトロン放電を生じさせ、容器９内に配置されたターゲットからＣ元素を含む活性種を形成し、配設された磁石による磁界の作用下で成膜を行う。
【００２９】
この際、ＤＣマグネトロン・スパッタリングの条件としては、例えば、ターゲットを、焼結炭素ターゲットとし、キャリアガスとしてＡｒを用い、圧力を０．５〜２Ｐａとし、１〜２ｋＷの出力として行うことができる。このとき、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅといった不活性ガス雰囲気中において成膜することが好ましい。また、このような成膜プロセスにおいては、基板１１に対して均一に炭素膜を堆積させるため、基板保持部材１２を、上述したように往復運動、一方向への並進運動といったように運動させることにより、この基板保持部材１２に保持された基板１１を運動させてもよい。
【００３０】
このようなＤＣマグネトロン・スパッタリングの条件は、充分な配向特性を有し、かつ光学的特性に優れた炭素膜が形成されるに必要な時間、およびＤＣ電源の出力、およびキャリア・フローレートに設定することができる。本発明においては、上述した炭素膜が、２５０ｎｍ以下、より具体的には少なくとも０．３ｎｍ〜２５０ｎｍの膜厚の範囲で、配向特性および光学的特性とを双方とも満足する炭素膜が得られることが見出された。さらにいえば、成膜の安定性および光学的特性の点では、０．３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲、特に０．３ｎｍ〜５０ｎｍとすることが好ましい。
【００３１】
以下、本発明を詳細な実施例を用いて説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【００３２】
【実施例】
本発明の図１に示す液晶デバイスを、図２に示す製造装置を用いてＤＣマグネトロン・スパッタリング法による炭素膜を配向膜として成膜することにより形成した。配向特性、電気光学的特性、配向と膜質との関連性、膜厚依存性について検討を加えた。
【００３３】
以下に代表的なＤＣマグネトロン・スパッタリング条件を示す。
ターゲット：              焼結炭素ターゲット
キャリア  ：              Ａｒ、圧力１Ｐａ
ＤＣ放電出力：            １ｋＷ
マグネット間隔：          ６ｃｍ
磁石／基板間隔：          ５ｃｍ
磁石の磁束密度：          ０．０２５０Ｔ
【００３４】
＜液晶デバイスの作成＞
上述のように形成された膜厚約１０ｎｍの炭素膜を配向膜として用いてセル厚５μｍの液晶デバイスを形成した。この液晶デバイスは、光学的セルの間に、カイラルピッチが１８μｍおよび１００μｍのツイスト・ネマチック型の液晶材料、ＭＪ９７１１８９（メルク社製）を注入し、ネマティック−アイソトロピック（ＮＩ）点以上に加熱し、その後冷却してアモルファス配向状態として製造した。
【００３５】
また、比較例として配向膜としてポリイミド膜（以下ＰＩ）を用い、ラビングを行なわなかったことを除き、上述した光学的セルと同様にしてカイラルピッチが１８μｍと１００μｍの液晶デバイスを製造した。
【００３６】
＜ＰＩ配向膜との光学特性の比較＞
液晶材料を配向させない場合には、液晶分子は、配向膜に対してランダムに配向し、そのねじれ角は、カイラルピッチにより決定される。炭素膜が配向特性を有していない場合には、カイラルピッチが１８μｍの場合に５μｍのセルギャップとすれば、約９０°のツイストを与える。通常、液晶の複屈折Δｎ（Ｎｅ−Ｎｏ）は、波長５５０ｎｍに対して第１の極小値がくるように設計されるため、平行ニコルで観察すると緑色が吸収され青色がかったマゼンタに着色する。カイラルピッチが１００μｍの場合には、セルギャップ５μｍに対して約１８°のツイスト角を生じ、平行ニコルでは、３８０〜７８０ｎｍの可視光は概ね透過するので着色しない。
【００３７】
図４には、本発明の液晶デバイスの平行ニコル下での光学的特性を示す。図４（ａ）がカイラルピッチ１８μｍのサンプルについて得られた光学特性であり、図４（ｂ）がカイラルピッチ１００μｍのサンプルの光学特性につき、偏光板を基板の角度を変えて最も強く着色したときに観測された着色を示す写真である。図４に示されるように、本発明により炭素膜を配向膜とした実施例では、特に炭素膜に対して配向処理を別途施さないにもかかわらず、各サンプルについて青色がかった着色が観測された。カイラルピッチが１００μｍのサンプルを平行ニコル下で観測した場合、緑色が吸収されて青色がかった色に着色したことから、本発明により製造された炭素膜が、配向処理を特に施さなくとも配向特性を有していることが示される。
【００３８】
また、２対の偏光板をクロスニコルとし、その間でセルを回転させて色の変化を観察したところ、偏光板の消光軸と、セルの角度とによって透過色が変化することが確認された。液晶材料が配向されておらず、アモルファス状態にある場合には、角度によらず色は変化しないことから考えても、本発明の炭素膜により液晶材料が配向していることがわかる。上述したように、図４（ａ）、図４（ｂ）に示した色に差がないこと、および偏光顕微鏡下でのモルフォロジーの観測の結果から、本発明の炭素膜は成膜段階ですでに配向特性を有する構造を含んでいるものと考えられる。
【００３９】
図５には、比較例として作成した液晶デバイスの光学的特性を示す。この場合、ＰＩには、配向処理を施していないが、適当なアニール処理を施すことによってアモルファス配向が与えられ、平行ニコル下での観察では、カイラルピッチ１８μｍのサンプルは図５（ｂ）のように青色がかったマゼンタに着色するが、カイラルピッチ１００μｍのサンプルでは、図５（ａ）に示すように光が透過してしまうために着色しない。これらの比較例の結果から見ても、液晶デバイスの光学的特性から、本発明に用いる炭素膜は、成膜時に配向特性を有する構造を含んでいるものと判断される。
【００４０】
＜電気光学的特性＞
本発明の液晶デバイスの電気光学的特性を、配向処理を行わないＰＩを用いて作成した液晶デバイスの電気光学的特性と比較した。使用した液晶材料は、カイラルピッチが１８μｍのツイスト・ネマチック型の液晶、ＭＪ９７１１８９であり、セルギャップは５μｍとした。液晶デバイスの作成は、セルに液晶材料を注入し、ＮＩ点以上に加熱を行った後冷却し、液晶をアモルファス状態とした。本発明の炭素膜を用いた液晶デバイスを、加熱条件を１３０℃および１６０℃として液晶をアモルファス配向させた。これらのサンプルをそれぞれ炭素膜１３０、炭素膜１６０として示す。また、比較のため無配向処理のＰＩを用いたサンプルについて測定を行った。また、さらに、下地の透明電極であるＩＴＯの影響を検討するための配向処理しないＩＴＯを直接用いた液晶デバイスを比較例とした。なお表１中には、配向処理したＰＩについての各特性について参考のため示してある。
【００４１】
図６には、上述した各サンプルの透過率ｖｓ．印加電圧特性を示す。図６（ａ）は、透過率ｖｓ．印加電圧特性であり、図６（ｂ）が図６（ａ）の一部分を拡大して示したグラフである。図６に示されるように、本発明の液晶デバイスは、低印加電圧において僅かに透過率が低いものの、印加電圧に対して充分なコントラスト比を示している。図６示された結果を表１にまとめる。
【００４２】
なお、ＰＩを用いたアモルファス配向セルは、互いに少しずつ配向方向の異なる数１０μｍ程度のグレインが存在し、単一配向のラビングが施されたセルでは観測されない黒レベルの劣化、すなわち光抜けが見られた。この光抜けは、グレインどうしの境界部において発生するディスクリネーションラインに起因するものと考えられる。これに対し、本発明の炭素膜を用いた液晶セルは、黒レベルの劣化が少なく、顕微鏡観察においてもディスクリネーションラインは観測されなかった。すなわち、本発明は、電気光学的にもＰＩの単一方向の配向処理がなされた液晶デバイスと同等の特性を有していた。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１には、上述した各サンプルについて、６Ｖにおけるコントラストおよび５Ｖにおけるコントラスト、並びに透過率がそれぞれ１０％、５０％、９０％となる電圧をまとめる。表１に示されるように、ＰＩおよびＩＴＯを配向処理しないで用いたサンプルでは、コントラストは５Ｖの場合で１００未満となっているのに対して、本発明の炭素膜を用いた液晶デバイスでは、２００に近い値を示しており、明らかに本発明の炭素膜が配向特性を有しており、充分に実用化レベルのコントラスト比が得られることを示している。また、透過率のデータを見ても、本発明の液晶デバイスは充分に実用レベルにある特性を示しているのがわかる。
【００４５】
＜配向と膜質の関連性＞
Ｈ２の効果を確認するため、Ｈ２を含有する雰囲気中で炭素膜をスパッタ成膜し、約３０ａｔ％のＨが含有された炭素膜を成膜した。この炭素膜を配向処理を行わずにそのままセルを作成し、上述と同様にしてカイラルピッチ１８μｍの液晶を注入して液晶デバイスを作成し比較例のサンプルとした。また、ＣＶＤ法により作成した炭素膜をラビング処理しないで配向膜として用いたサンプルを作成し同様に比較例とした。
【００４６】
図７には、ぞれぞれの比較例について、光学的特性を観測した結果を示す。図７（ａ）が、約３０ａｔ％のＨを含有する炭素膜をＤＣマグネトロン・スパッタリング法により得られた比較例の炭素膜を配向膜とした場合の結果であり、図７（ｂ）が、ＣＶＤ法により作成した炭素膜を配向膜とした場合に得られた結果である。図７に示されるように、Ｈを含有させた炭素膜は、ＤＣマグネトロン・スパッタ法により形成しても、配向特性を示さないことがわかった。また、同様の組成の炭素膜をＣＶＤ法により形成した場合も、配向特性を発現していないことがわかる。
【００４７】
＜炭素膜の膜厚の影響＞
図８には、炭素膜の成膜時に基板を移動させずに、制止させた状態で膜を成膜することで、炭素膜に膜厚分布を形成させ、配向特性の膜厚による依存性を検討した結果を示した図である。図８に示した液晶デバイスにおいては、カイラルピッチが１００μｍの液晶材料を用いた。図８（ａ）は、観測された着色状態を示した図であり、図８（ｂ）は、膜厚分布を示した図である。図８（ａ）に示されるように、膜厚分布があるにもかかわらず、着色性はほとんど変化しておらず、本発明の炭素膜を用いた配向膜は、製造時の膜厚に対して充分な許容性を有しているものと考えられる。
【００４８】
これまで、本発明を実施の形態および詳細な実施例を例に取り説明してきたが、本発明は上述した実施の形態および実施例に制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶デバイスを示した図。
【図２】本発明の液晶デバイスの製造装置を示した図。
【図３】本発明の液晶デバイスの製造方法を示したフローチャート。
【図４】本発明の液晶デバイスの光学的特性を示した図。
【図５】配向膜として配向処理していない液晶デバイスの光学的特性を示した図。
【図６】本発明の液晶デバイスおよび比較例の液晶デバイスの電気光学的特性を示したグラフ。
【図７】ＤＣマグネトロン・スパッタリング法により形成された炭素膜およびＣＶＤ法により形成された炭素膜を配向処理しないで配向膜とした場合の光学的特性を示した図。
【図８】本発明の液晶デバイスの配向膜として用いる炭素膜の光学的特性に対する膜厚依存性を示した図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…ガラス基板
２…液晶材料
３ａ，３ｂ…シール材
４ａ，４ｂ…透明電極
５ａ，５ｂ…炭素膜
６…スペーサ
７ａ，７ｂ…偏光板
８…バックライト
９…容器
１０…排気装置
１１…基板
１２…基板保持手段
１３…ターゲット取付部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…マグネット
１５…ターゲット
１６…ガス供給源
【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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