(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置されている第１の基板および第２の基板と、
それら第１の基板と第２の基板の表面間に配置された液晶材料とを含んでおり、
第２の基板と対向している第１の基板の表面に一端が付着されて配置されている互いに平行な複数のディレクタ整列材料の柱体を具備し、前記各柱体の縦軸は第１の基板の表面に関して傾斜角度を有するように配置され、各柱体の第１の基板との付着部から遠い位置にある遠端部の端面は、各柱体の縦軸に対して傾斜して第１の基板の表面に平行な実質的に平坦な表面を有している液晶装置。
【請求項２】
基板と、
前記基板の表面に一端が付着されて配置されている互いに平行な複数のディレクタ整列材料の柱体を具備し、前記各柱体の縦軸は基板の表面に関して傾斜角度を有するように配置され、各柱体の基板との付着部から遠い位置にある遠端部の端面は、各柱体の縦軸に対して傾斜して前記基板の表面に平行な実質的に平坦な表面を有している液晶基板構造。
【請求項３】
室内に液晶セル基板を設置し、
前記液晶セル基板の表面をディレクタ整列材料の付着フラックスにさらし、この付着フラックスは、前記液晶セル基板の表面に関して傾斜角度を有する第１の軸に沿って前記基板表面に送られ、前記液晶セル基板の垂線に対して付着フラックスの供給方向とは反対側からイオンビームを第２の軸に沿って前記液晶セル基板の表面に導き、この第２の軸はディレクタ整列材料の付着フラックにより形成されている柱体の付着部から遠い位置にある遠端部の端面が前記液晶セル基板の表面に平行な平面の複数の柱体によって形成されたディレクタ整列層を生成するように第１の軸に関して鈍角をなしており、
前記前記液晶セル基板上に形成されたディレクタ整列層上に液晶材料が配置される液晶基板構造の形成方法。
【請求項４】
電子ビーム蒸発源と、基板ホルダと、およびイオン銃とを有する真空室を使用し、液晶セル基板を基板ホルダに取付けて設置し、真空室内において電子ビーム蒸発源は設置された液晶セル基板の垂線に対して一方の側に配置され、イオン銃は設置された液晶セル基板の前記垂線に対して電子ビーム蒸発源とは反対側に配置されており、
基板ホルダに取付けられた液晶セル基板の表面は付着フラックスの供給される前記第１の方向に関して傾斜角度を有するように配置され、
電子ビーム蒸発源とイオン銃とを付勢し、この電子ビーム蒸発源から第１の方向に沿って液晶セル基板上にディレクタ整列材料のフラックスを供給し、イオン銃は液晶セル基板の垂線に対して付着フラックスの供給される第１の方向とは反対方向から液晶セル基板の表面に向かってイオンビームを導き、
前記付着フラックスの供給により液晶セル基板上にディレクタ整列材料の複数の柱体を生成し、この複数の柱体の付着部から遠い位置にある遠端部の端面はイオンビームにより液晶セル基板の表面に平行な平面の複数の柱体によって形成されたディレクタ整列層を形成しており、
ディレクタ整列材料の柱体を有する基板を室から取出し、
生成されたディレクタ整列層上に液晶材料を配置する液晶装置の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶装置およびその製造方法に関し、とくに、液晶ディレクタ整列層およびこのような液晶ディレクタ整列層を有する装置を提供する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
技術的に知られているように、液晶装置は、表示装置、光バルブ、空間的光変調器、および光位相ドアレイのような広範囲の用途で使用されている。一般に使用されている１つの液晶タイプであるネマチックは、分子の短軸および長軸に沿って常光（ｎo ）および異常光（ｎe ）屈折率がそれぞれ生じる細長い分子構造を有している。分子の配列は液体中のようにランダムではなく、分子はいわゆるディレクタと定義される好ましい方向に互いに整列している。分子双極子（永久または誘起された）のために、ディレクタは電界（または電磁界）を与えることによって回転されることができる。
【０００３】
図１を参照すると、典型的なネマチック液晶装置またはセル10は、２つの平坦な基板14a と14b との間に閉じ込められた液晶の薄い層12を含み、ここでは両基板14a および14b は導電性の薄膜16a ，16b （電極）をそれぞれ有し、電極16a ，16b の少なくとも１つが光学的に透明である。液晶セル10に入射する電磁放射線は矢印18で表されており、それは液晶の分子の回転平面に平行な偏光角度を有している。この電磁放射線の屈折率は、電極16a ，16b に印加される電圧のために液晶層12を通過する電界を供給されることによってディレクタが回転されると変化する。したがって、矢印18' で表された出て行く放射線は、液晶ディレクタの配向方向に依存するセルを通過するトランジット時間を有することになる。要するに、セルは電極16a ，16b の間の電圧にしたがって調整可能な位相遅延を与える。この調整可能な位相遅延は、位相遅延装置、特殊な光変調器および光学位相ドアレイのような装置を構成するために使用されることができる。
【０００４】
しかしながら、セル10の適切な動作には、供給されるフィールドのないときは液晶のディレクタが既知の反復動作が可能で明確な配向に緩和されることが必要である。液晶ディレクタの休止中の配向は、基板14a ，14b の内側表面に与えられる表面処理または時にディレクタ整列層と呼ばれる界面層によって方位角および仰角の両方で制御される。これらの表面処理／層すなわちディレクタ整列層は図１において整列層17として示されており、ディレクタと基板との間に平行な（ホモジニアス）または垂直な（ホメオトロピック）整列を生じさせることができる。上記の薄型セル装置において、電界は基板間のギャップを横切って供給され、ディレクタを基板に垂直であるように回転させる。したがって、整列層は休止状態で装置のダイナミックレンジを最大にするようにディレクタを強制的に均一な整列にしなければならない。ディスクリネーションの形成を避けるために、（液晶内のドメイン境界）整列層は休止状態のディレクタをわずかに上昇角度になるように設計されている。この仰角は傾斜バイアス角と呼ばれ、典型的に基板表面に関して数度であり、電界に応じて単一の回転方向をディレクタに強制する。
【０００５】
最も一般的な整列技術は、有機繊維クロスによって摩擦されたポリマーフィルム（典型的にポリイミド）の使用である。通常、摩擦方向に対して平行であり、数度の傾斜バイアスを有する整列が得られる。しかしながら、機械的、化学的および熱劣化に敏感なポリマーフィルムの使用は、装置の製造に著しい処理制約を与える。ポリマーフィルムが供給されると、最高処理温度は低く（＜３００℃）維持されなければならず、ガラスフリットシーリングおよびフリップチップのはんだボンディングのようなプロセスの使用を制限する。さらに、基板は組立ての前に汚染を除去するために溶媒で洗浄することができない。完成された装置はまた、ハイパワーレーザー、集中的な加熱を生じさせる可能性の高い適用のような高温での使用を制限される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
摩擦されたポリマー整列層の代りとなる一酸化シリコンＳｉＯのような斜めに付着された無機薄膜が開発された。それにおいて、ＳｉＯ付着フラックスと基板の垂線との間の傾斜角度は典型的に４５乃至９０°である。文献（Applied Physics Letters 21,173(1972),J.L.Janning）を参照されたい。初期のレポートには、基板とＳｉＯ付着フラックスとの間の角度を変化させる［文献（Lett.Appl,Eng.Sci.,1,19(1973),E.Guyon,P.Pieranski and M.Boix）参照］か、あるいはＳｉＯの厚さを変化させる［文献（Jpn J.Appl.Phy.,19,5567(1980)K.Hirosima and M.Mochizuki ）参照］ことによる傾斜バイアスの中程度の制御（２０乃至３０°の）が示されていた。高性能の装置おいて低い傾斜バイアスが必要とされていることがＳｉＯ整列層をさらに開発する動機となっている。文献［Meyerhofer and Johnson et.al(Appl.Phys.Lett,29,691(1967),IEEE Trans.Elect.Dev.,ED-24,805(1977))には、低い傾斜バイアスを生じさせる多層ＳｉＯ付着技術が例示されている；しかしながら、この技術には、広い面積／大量生産での再現性が困難である非常に薄い（〜５オングストローム）層が必要である。近年、Smith et.al による特許明細書（米国特許第 5,512,148号明細書を参照）には、イオンビームスパッタリング付着されてアルコールで処理されたＳｉＯは低い傾斜バイアス整列を生じさせることが示されている；しかしながら、有機薄膜を使用することにより、摩擦されたポリマーフィルムと同じ問題が発生する。
【０００７】
図２には、ＳｉＯ付着を行うために使用される１つの装置が示されている。ここにおいて、基板14b は、基板の垂線18が示されているように付着フラックス（すなわち、図１のＳｉＯx ディレクタ整列層17を付着させるために使用された蒸発された化学種）の方向に対してここでは８５°の角度であるように真空室内に支持されている。このようなプロセスの効果は、図３に示されているようにＳｉＯx の柱体17を“成長させる”ことである。ディレクタは、図３において符号19で示されている。最初に、柱体17は、基板14b の表面に関して典型的に５０°より大きい傾斜角度αの縦軸21を有していることが認識される。
【０００８】
また図４を参照すると、衝突したＳｉＯx の付着フラックスの効果はＳｉＯx の柱体17の遠端部20を形成することであり、表面22は基板14b の表面に関して傾斜角度β（図３）の方向に成長することが認められる。最初に、ディレクタは実質的に平坦であり、ＳｉＯx の柱体17の表面に対して実質的に平行に整列されていることが認識される。次に、ディレクタ付近のフィールド（符号24a で示されている）はディレクタ19に平行であることが認められる。したがって、ディレクタ付近のフィールド24a は基板14b の表面により近い領域では柱体17の縦軸21に平行である。しかしながら、基板から遠いディレクタ付近のフィールド（図３において符号24b で示されている）は、柱体17の遠端部で表面22に向かった角度方向でそれる傾向がある。したがって、セルの実効傾傾斜角度は角度γである。典型的に、実効ディレクタ傾傾斜角度γは比較的大きく、たとえば２０°程度であり、それによってセルのダイナミックレンジが減少する。基板の表面に関する縦軸21の角度、すなわち角度αは、付着フラックスと基板の表面に対する垂線18（図２）との間の角度によってではなく、柱体を形成するために使用される成長プロセスの動力学によって限定されることに注目しなければならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による液晶装置は、対向して配置されている第１の基板および第２の基板と、それら第１の基板と第２の基板の表面間に配置された液晶材料とを含んでおり、第２の基板と対向している第１の基板の表面に一端が付着されて配置されている互いに平行な複数のディレクタ整列材料の柱体を具備し、各柱体の縦軸は第１の基板の表面に関して傾斜角度を有するように配置され、各柱体の第１の基板との付着部から遠い位置にある遠端部の端面は、各柱体の縦軸に対して傾斜して第１の基板の表面に平行な実質的に平坦な表面を有していることを特徴とする。
【００１０】
このような装置により、ディレクタの基板から遠いフィールドは比較的低い傾傾斜角度度となり、それによってセルのダイナミックレンジが減少する。
【００１１】
本発明の１実施形態において、液晶基板構造が提供される。その構造は、基板と、この基板上に配置されたディレクタ整列材料の複数の平行な柱体とを含んでいる。各柱体は基板の表面に関して傾斜角度を有するように配置された縦軸を有している。各柱体は、実質的に平坦で実質的に基板の表面に平行な表面を有する遠いほうの端部において終端する。
【００１２】
本発明の１実施形態によると、液晶基板構造を形成する方法が提供される。この方法は、室内に基板を設置するステップを含んでいる。その基板の表面はディレクタ整列材料の付着フラックスにさらされ、このフラックスは基板の表面に対する垂線に関して傾斜角度を有する第１の軸に沿って基板表面に送られ、粒子ビームが第２の軸に沿って基板のその同じ表面に導かれ、その第２の軸がディレクタ整列層を生成するように第１の軸に関して鈍角をなしている。結果的に得られるディレクタ整列層は、ディレクタ整列材料の複数の平行な柱体から構成され、これらは、第１の方向とほぼ同じ方向であるが、導かれた粒子ビームによって実質的に減少されている基板表面に関してある角度をなす縦軸を有している。さらにディレクタ整列層は、導かれた粒子ビームのために基板表面に関して実質的に非常に平坦で平行である遠端部を備えたディレクタ整列材料の列から構成されている。液晶材料はディレクタ整列層上に付着される。
【００１３】
別の実施形態によると、液晶セルを形成する方法が提供される。この方法は真空室内に液晶セル基板を設置するステップを含んでおり、この真空室は、ディレクタ整列材料のフラックスを第１の方向に沿って生じさせる電子ビーム蒸発源と、基板ホルダと、および第１の方向とは反対の方向に沿ってイオンを基板の表面に向かって導くイオン銃とを備えている。基板は基板ホルダに取付けられており、その取付けられた基板の表面に対する垂線が第１の方向に関してある傾斜角度をなすようにされている。ディレクタ整列材料の複数の列は、ディレクタ整列材料の蒸発源およびイオン銃を付勢し、蒸発源から第１の方向に沿ってディレクタ整列材料のフラックスを生成し、第１の方向とは反対の方向に沿ってイオン銃によってイオンを基板の表面に導くことによって生成される。ディレクタ整列材料の柱体を有する基板が室から取出される。生成されたディレクタ整列層上に液晶材料が配置される。
【００１４】
好ましい実施形態において、ディレクタ整列材料は無機材料であり、ＳｉＯx であることが好ましい。
【００１５】
このような方法により、低い傾斜バイアスの無機整列層は頑強なスケール可能な単一の付着プロセスを使用して得ることがができる。特有のディレクタ整列層の表面形態および組成は、付着中にイオンビーム補助を使用して得られる。これらの表面修正はイオンビーム補助により促進され、予備傾傾斜角度度および、とくに、０°から＞３０°まで変化させられることのできる反復可能で空間的に均一な傾斜バイアスの正確な制御を行うことを可能にする。結果的に得られる整列層は高温（＞３００℃）で熱安定性であり、溶媒洗浄に耐え、高いレーザ損傷しきい値（＞１ジュール／ｃｍ2 ，近赤外線，短パルス）を有している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の１以上の実施形態の詳細は以下の添付図面および説明に記載されている。この説明および図面ならびに請求の範囲から本発明のその他の特徴、目的および利点が明らかになるであろう。
図５を参照すると、ディレクタ整列層102 （図６）を生成する装置100 が示されている。最初に、装置100 は真空室104 内にイオン銃106 を含んでいることを除いて、図１に示されている装置と同じであることが認識される。したがって、ここでは、たとえば、ガラスである基板14b は、イオン銃106 および電子ビーム（Ｅビーム）蒸発源108 と共に真空室104 内に配置されている。ここで、蒸発源は一酸化シリコン（たとえばＳｉＯ）のような無機材料である。基板14b は基板ホルダ110 上に取付けられている。基板14b の上部露出表面に対する垂線112 は、図５に示されているように、蒸発源108 のフラックス付着軸114 に関してある角度をなし、それはここでは８５°であり、フラックス軸116 に関して６５°の角度をなしている。イオン源106 によって放出されるイオンの方向は、付着フラックスの方向とは逆向きであることを認識することが重要である。イオン銃はここでは、イオンビームがＳｉＯ付着フラックスと同じ平面内に入射するが、しかし付着フラックスと反対の方向から基板上を照射するように配置されている。したがって、図５に示され、上述されているように、垂線18に関してＳｉＯフラックスの角度は−８５°であり、イオンビームの角度は＋６５°である。ここでイオン銃106 は図１乃至４と関連して上述したようにアルゴンイオンのフラックスを生成し、イオン銃106 からのイオンのビームが存在しないと、蒸発源は図３に示されているように基板14上にＳｉＯの柱体17を生成する。しかしながら、ここでは、蒸発源により生成される付着フラックスの方向とは反対の方向に進行するイオンの効果は、ＳｉＯ粒子のモーメンタムを減少させ、それによって実質的に平坦で、基板14b の表面に実質的に平行な表面を備えた遠端部20を有する柱体17' を生成する（図６および７）ことであり、それはまた図３に関連して図示および説明されている角度αと比較して、縦軸21' と基板の表面との間の角度、すなわち角度α´を減少させる。ここで角度α´は３６°であり、一方イオンビームのない角度αは５６°である。
【００１７】
図９は、３つのネマチック液晶に対するイオンビーム電流の関数として表された液晶傾斜バイアスのグラフを示す。Ｅ7 およびＥ46で示されたサンプルはシアノバイフェニルであり、ＩＲ９３で示されたサンプルは、ジアルキル（ＰＴＴＰ−ｎｍ）とジフルオロ（ＰＴＴＦ−ｎＦ）同族体からなるジフェニルジアセチレン（ＰＴＴＰ）化合物の混合物に基づいている。図９に示されているデータを発生するために使用される薄膜に対して、イオンビームエネルギは１５０ｅＶに固定され、付着フラックスは１秒当り２．０オングストロームに固定された。示されているように、イオンビーム補助を使用することにより、柱体構造は表面を平坦化しながら、サンプルの垂線からさらに傾斜する。イオンビーム電流の増加（柱体の角度を大きくし、平坦化を強める）は傾斜バイアスを減少させることを認識しなければならない。
【００１８】
重要な考慮事項は、斜め蒸発により達成された柱体の傾斜角度（基板垂線に関する）が典型的に、付着フラックス角度より小さいことである。入射したビームと柱体の角度と間の相違を説明するためにいくつかのモデルが示されているが、しかし最も確かなことは上記に簡単に述べられている平行なモーメンタムの保存である。このモデルにおいて、付着した化学種の平行なモーメンタムは結果的に、サンプル表面と平行な方向における入射平面内での原子の好ましい表面拡散を生じさせる。この好ましい表面拡散により、図４に示されているように柱体は基板の垂線に向かって蒸気ビームと反対側に傾斜する。このモデルに基づいて、整列層は図７に示されているように斜め蒸発中にイオンビーム補助を使用して対向する平行なモーメンタムを付着原子に伝達するために設計された。イオン銃の向きのために、イオンビームにより伝達されるモーメンタムは、付着の平行モーメンタムとは逆方向であり、それが効果を最小に（または逆に）する。原子は逆方向に選択的な表面拡散を行われ、その結果（ａ）柱体の角度α´（図６）がα（図３）と比較して減少し、（ｂ）付着された柱体17' の密度が高くなり、（ｃ）表面、すなわち柱体17' の遠端部20' が平坦化する（図６および７）。高いイオンビームエネルギでは表面スパッタリングが発生し、それによってサンプル表面の平坦化が助けられる。
【００１９】
設計された実験装置は整列層に十分に特性を与えるために使用され、その結果、イオンビーム電流と、イオンビームエネルギと付着レートとの関数として傾斜バイアス（サンプルＥ46に対する）の広範囲にわたるモデルが示されている。実験装置は、合計２０回の試験に対して１５か所の実験ポイントと中心点の６つの再生物とを（分散(variance)の推定値を得るために）必要とする中心複合回転可能な設計を使用した。位相遅延装置（すなわち、液晶セル）は各試験に対して製造され、立証サンプル（位相遅延装置の整列層を示す）は各整列層付着物中に含まれていた。薄膜を付着する前に、基板表面の残留汚染を除去して良好な接着を促進するために、短いイオンビームスパッタ洗浄が使用された。この作業では、イオン銃106で２０ｍＡ、３００ｅＶのＡｒイオンビームを＋６５°の角度で２分間使用してイオン洗浄プロセスが行われた。整列層付着は、電子ビーム源および付着中ずっと同時に動作するイオン銃の両方により行われた。蒸発源108 からのＳｉＯ付着レートは１．０から３．０オングストローム／分に変更された。Ｅビーム源108 はここではＭＫＳ４０００シリーズのビーム源であり、非常に均一な付着が生じるようにサンプルからほぼ１．３ｍの位置に配置された。イオン銃106 はここではプラズマブリッジニュートラライザを備えた３cmのイオン・テック銃であり、これが１０乃至４０ｍＡのビーム電流、７５乃至２２５ｅＶのビームエネルギおよび７００ｅＶの加速器電圧で動作された。真空システム制約のために、イオン銃106 は基板の近く（〜１０cm）に配置された。イオン銃106 において使用されたガスはＡｒ（３ｓｃｃｍで）およびＯ2 （１．５ｓｃｃｍで）であった。最小化のために酸素が追加された。
【００２０】
少なくとも２つの傾斜バイアス（ＴＢ）測定が各位相遅延装置から行われ、ＴＢを付着パラメータの関数として表す多項式を生成するために回帰解析において測定値の平均が使用された。ＳＥＭによる解析のために１５回の中の６回の試験から立証サンプル（広範囲の傾斜バイアスを有する位相遅延装置に対応した）が選択された。液晶による充填の前に、全ての位相遅延装置に関してギャップの厚さが測定された（分光光度計中のファブリーペロー指数を測定することによって）。以下の表１は、マトリックス中での全ての試験に対する付着パラメータ、製造順番、ＴＢ、厚さおよび位相遅延装置指示を示している。
【００２１】
ＴＢデータの回帰解析から、ＴＢをイオンビーム電流、イオンビームエネルギおよび付着レートの関数として表した以下の２次の多項式が得られた：
0004008818.tif 000002
ここで、Ａはビーム電流（ｍＡ）であり、Ｂはビームエネルギ（ｅｖ）であり、Ｃは付着レート（オングストローム／秒）である。Ｃは、蒸発源に対して垂直であり、イオンビームから遮蔽された結晶モニタによって測定されたことを認識すべきである。全ての１次、２次およびバイリニア（相互作用）の項が評価され、信頼度が９０％未満の係数が除去される。多項式は主に相互作用項から構成され、プロセス変数間の強い相互作用を示している。ビーム電流またはエネルギの一方あるいはその両方が低いとき、ＴＢは高いことを注意すべきである。ビーム電流およびエネルギが増加すると、傾斜バイアスはゼロに減少し、その後符号を変化させて漸次的に負になる。付着レートを増加すると、結果的に傾斜バイアスが若干増加することもまた認識すべきである。
【００２２】
高い正の傾斜バイアスのサンプルは、粗い多孔性の表面を生成する明確な柱体構造を有することが認められた。これらは、柱体の傾傾斜角度が断面ＳＥＭマイクログラフで正確に測定されることができ、＋４９°および＋５７°の角度（基板の垂線に関して）を与える唯一のサンプルである。これらのサンプルは、比較的低いビーム電流に対応していることに注意すべきである。高いビーム電流およびエネルギについては、薄膜の厚さおよび密度を減少させると、柱体構造の高い解像度の映像の獲得が困難になる。ビーム電流が増加しているが、ビームエネルギは依然として中程度である場合、薄膜の厚さは減少する。これは、高いイオンフラックス密度が大量のスパッタリングを生じさせるという予想と一致する。
【００２３】
データは、イオンビームにより誘起された表面修正により、実験装置で観察される広い範囲にわたってＴＢを制御する能力がどのようにして発生するかを示している。機械的整列メカニズムは終始優位を占めているが、ＴＢの範囲は３つの異なった領域に分割されることができると考えられている。最初に、低いビーム電流およびエネルギに対して、イオン補助によりＳｉＯX 柱体の傾斜角度を減少させる能力は、大きい正の角度に対してＴＢを調整する能力を生じさせる。柱体のＳｉＯX 薄膜に対するネマチック液晶の整列は多くの著者により報告されている。清浄なＳｉＯX 表面に対して、液晶は均一に整列し、ディレクタの方向は弾性ひずみエネルギを最小化することにより決定される。第２の領域において、小さい傾斜バイアス角に対する整列は、表面の平坦化により柱体角度が減少した結果発生する。低い傾斜バイアス角度は高度なダイナミックレンジ装置に対して望ましいので、この領域こそ最も重要である。第３の領域において（高いビーム電流およびエネルギに対して）、イオンミリングによる粗仕上げの結果、負のＴＢ角が生じる。イオンミリングされた表面に対する整列が説明されているが、弱い整列および大きいプロセスバリエーションのために、その重要性は低い。３つの領域にわたる転移は連続的であり、付着パラメータを調節することによって高い正確度で（とくに、正の角度に対して）制御されることができる。
【００２４】
はじめに説明したように、中程度のビーム電流およびエネルギによるイオン補助は、柱体傾傾斜角度を劇的に増加させるが、しかし表面平坦化に対するその影響はわずかである。図６に示されているこれらの層17' （ここでは、１６ｍＡのイオン補助電流、１０５ｅＶのイオンビームエネルギレベルおよび１秒当り１．４オングストロームのＳｉＯx 付着レートからなる中程度のイオンビーム補助を使用して付着された）と接触しているネマチック液晶に対するディレクタの配向を決定するために弾性ひずみモデリングが再び使用された。実験上、これらの薄膜は、９°の傾斜バイアスα´（液晶Ｅ46に対して）を生じ、これは〜８°を示すモデルに良好に一致することが認められた。中程度のイオン補助による、およびイオン補助なしの薄膜に対するモデリングは、バルク中の傾斜バイアスが柱体の傾斜角度によって優勢に決定されるが、しかし柱体の先端の周辺の摂動（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｓ）もまた傾斜バイアスに影響を与えることを示している。
【００２５】
これらのモデルはまた、柱体の角度の減少により傾斜バイアスは減少するが、柱体の角度減少だけでは低傾斜バイアスを得ることができないことを示している。
【００２６】
低傾斜バイアスの薄膜（０乃至１０°）の解析は、低傾斜バイアスを得るためには、柱体の先端の幾何学的形状を変化させる薄膜の平坦化が必要であることを示している。高いイオン補助エネルギおよびビーム電流を使用して、低い柱体の角度および良好な平坦性を有する薄膜が得られる。また、空隙率（柱体間の小さい間隔）が減少されることを認識すべきである。これらの薄膜に対するディレクタ角度のモデリングは、図８に示されているように、柱体の頂点に沿った強い平行整列の結果としてわずかな傾斜バイアスを生じさせる柱体間の周期的な空隙を伴って低い傾斜バイアスが得られることを示している。この図８には、３４ｍＡのイオン補助電流、１０５ｅＶのイオンビームエネルギレベル、および１秒当り２．６オングストロームのＳｉＯx 付着レートの条件下でディレクタが２°の傾斜バイアスα´に達した場合が示されている。これは、バルク傾斜バイアスに対する主な影響が、柱体の先端の幾何学的形状ではなく柱体の角度から生じる非イオン補助柱体薄膜との顕著な相違を表している。
【００２７】
最後に、ビーム電流およびエネルギをさらに増加すると、最終的にはイオンミリングレートがＳｉＯ付着レートを越えることになる。この方式では、サンプル上へのＳｉＯx の堆積は生ぜず、その代りに表面が浅い角度のイオンミリングによって粗く仕上げられる。この場合、傾斜バイアスは反転され、あるいは上記において展開された符号の定義が維持される（ディレクタはＳｉＯx 源とは逆の方向を向いている）ならば、傾斜バイアスは負である。イオン粉砕された表面は潜在的に有用であるが、その安定性が斜めイオンビーム補助蒸発（ＯＩＢＡＥ）薄膜より劣ることを示し、そのために高性能の装置に対して望ましくない。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態が記載されている。しかしながら、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の修正が可能であることが認識されるであろう。したがって、その他の実施形態は添付された請求の範囲の技術的範囲内において可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術による液晶セルの概略図。
【図２】  従来技術による図１の液晶セルにおいてディレクタ整列層を形成するために使用される装置の概略図。
【図３】  従来技術による図２の基板構造上のディレクタ整列材料の柱体を示す図１のセルの基板構造の一部分の概略図。
【図４】  従来技術による図３のディレクタ整列層を生成する図２の装置の効果を理解するのに役立つ概略説明図。
【図５】  本発明による液晶セル中にディレクタ整列層を形成するために使用される装置の概略図。
【図６】  本発明による基板構造上のディレクタ整列材料の柱体を示す本発明による図５の装置により形成されるセルの基板構造の一部分の概略図。
【図７】  本発明による図６のディレクタ整列層を生成する図５の装置の効果を理解するのに役立つ概略説明図。
【図８】  本発明の別の実施形態による図６の基板構造上のディレクタ整列材料の柱体を示す液晶セルの基板構造の一部分の概略図。
【図９】  ３つのネマチック液晶に対するイオンビーム電流の関数として表された液晶傾斜バイアスのグラフ。
【図１】
0004008818.tif 000003
【図２】
0004008818.tif 000004
【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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