(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法において、前記基板に平坦な表面を有する型枠を所定の間隔をもって配置し、前記型枠に設けられた注入口より充填剤を注入し、前記基板と前記型枠との間に前記充填剤を挟持し、前記充填剤を安定化させた薄膜を前記基板に形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項２】
一方の基板上にカラーフィルターを形成し、前記カラーフィルター上に前記充填剤によって形成した前記薄膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項３】
一方の基板が可撓性を有する材料からな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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜形成方法、薄膜形成装置及び液晶装置の製造方法に関する。より具体的には、液晶装置の基板上に形成される電極やカラーフィルターによる凹凸を平坦化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、さまざまな分野において平坦化膜の形成工程が取り入れられているが、エッチング等の加工によって生じた凹凸を平坦化する必要が生じていることが原因である。特に液晶素子を製造する工程では上下基板を一定の間隔に保つための重要な工程であることが認識されており、カラーフィルターの製造工程では必ず行われているといえる。すなわち、凹凸の多い基板を用いて作成された液晶素子ではセル厚が一定にならないため、表示むらが多く表示品位の劣る液晶素子となり、商品としての価値が著しく低くなることが知られている。
【０００３】
また逆に、凹凸の少ない均一な基板を用いて作成された液晶素子ではセル厚の均一性も高く、表示むらの少ない優れた液晶素子となり、特にＳＴＮモードにおいて商品価値が高くなることが知られている。また、カラーフィルターを用いた液晶素子の場合、一般に赤緑青の三色フィルターが多く用いられているが、カラーフィルターは製造上の問題により赤緑青の三色の高さが異なることが多い。
【０００４】
しかし、赤緑青の高さが異なる場合各色によって点灯電圧が異なるといった問題が生じるため、三色の高さをそろえることが必要であることが認識されている。現在では、こういった問題を解決するためにスパッタやＣＶＤによる絶縁物質のコーティングや、スピンナーや印刷により膜材料溶液を塗布した後、焼成などをおこなって平坦化膜を形成することが広く行われている。さらには前記方法によって形成した平坦化膜を研磨することで平坦度を高める工夫も行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では基板の凹凸を均一にし、基板を平坦化するにはいたっておらず、平坦化膜の効力が発揮されていない。
【０００６】
本願発明では基板の平坦化の方法について様々な角度から解析を行い、以下に示すような事実を見いだした。すなわち、従来の方法では基板の凹凸を均一にし、基板を平坦化するにいたらないことの主たる原因として、膜材料物質の粘性が低いために膜厚を厚くできないことがあげられる。すなわちスパッタ法やＣＶＤ法による絶縁膜のコーティングでは、全面に均一に膜が形成される一方で膜自体の流動性がないため、基板上の凹凸がそのまま残ることになり、平坦化膜としてほとんど役に立っていないことが確認された。
【０００７】
また、膜材料の溶液をスピンナーや印刷によって基板上に塗布した後焼成するなどして平坦化膜を形成する方法の場合、溶液の粘性が低くなければ塗布できないという制約がある一方で、溶液の粘性が低いため膜厚を厚くできないという矛盾があることが指摘される。
【０００８】
したがって、一般には塗布性を重視し、粘性の低い溶液を使用するため平坦化膜厚が十分ではなく、その結果完全に平坦化されていないという状況となっている。この対策として、重ね塗りをおこなうことで平坦度の改善を図る試みも行われているが、溶液の粘性が低いため平坦度が飛躍的に改善されることがない一方で、何度もプロセスを通すことによる弊害も起こることが確認されている。また平坦化膜を研磨する試みも行われているが、均一に研磨することが困難であることに加えて、新たな凹凸をつける危険性も指摘されている。
【０００９】
そこで、本発明は基板の凹凸を平坦化する方法および平坦化装置を提供することを目的とする。また、セル厚均一性に優れた表示むらの少ない液晶素子を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法において、前記基板に平坦な表面を有する型枠を所定の間隔をもって配置し、前記型枠に設けられた注入口より充填剤を注入し前記基板と前記型枠との間に前記充填剤を挟持し、前記充填剤を安定化させた薄膜を前記基板に形成することを特徴とする。
【００１６】
したがって、平坦性に優れた薄膜を形成することができ、液晶の配列が安定する。また、平坦な薄膜を形成することができるので配向不良が全くなく、表示不良などが起こらない。
【００１７】
更に、一方の基板上にカラーフィルターを形成し、前記カラーフィルター上に前記充填剤によって形成した前記薄膜を形成することにより、カラーフィルターの保護膜として形成することができ、また配向膜とすることができる。
【００１８】
また、一方の基板を可撓性を有する材料とすることも可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
図１は、平坦化膜（薄膜）を形成するための平坦化装置（薄膜形成装置）の図である。平坦化装置はパターンニングをおこなった透明電極を有するため凹凸のあるガラス基板１に対して平坦化膜を設けるものである。
【００２０】
図２に平坦化膜を形成する前のガラス基板の形状を示す。本実施例ではパターンニングをおこなった透明電極を有するガラスに対して平坦化膜を設けたが、被平坦化物はガラスに限るものではなく、金属や有機化合物など凹凸を有する任意の基板にたいして平坦化膜を設けることができる。前記ガラス１上には凹凸の最も高いところから０．５μｍの間隙を保持して、被平坦化物と対向する面がテフロンコーティングにより最大高さ０．０２μｍ、算出平均粗さ０．０１μｍに保たれている鋳鉄製型枠３がシリコンゴムのシール２を介して重合される。
【００２１】
なお、最大高さ（Ｒｙ）とは、平均線から最も高い山頂までの高さＹｐと、もっとも深い谷底までの深さＹｖとの和をいう。また、算出平均粗さ（Ｒａ）とは、算術平均粗さ  平均線から測定曲線までの偏差Ｙｉの絶対値を合計し、平均した値をいう。
【００２２】
本実施例では後述する加圧充填を効率的におこなうためにシリコンゴムをシールとして使用したが必ずしも必要なものではなく、型枠の素材形状によっては省略することが可能であり、シールを使用する際にもシリコンゴムに限らず任意の部材を選択することが可能である。
【００２３】
また、本実施例ではガラスと型枠の間隙を凹凸の最も高いところから０．５μｍと設定したが、この間隙は平坦化膜に求める特性や平坦度によって適当に設定されるものである。また、本実施例ではテフロンコーティングにより最大高さ０．０２μｍ算出平均粗さ０．０１μｍに保たれている鋳鉄製型枠を使用したが、表面処理については後述する充填剤の付着を防ぐためのものであり、充填剤の素材によって任意の素材が適当に設定されるものである。最大高さおよび算出平均粗さについても、平坦化膜に求める特性や平坦度によって適当に設定されるものである。
【００２４】
この型枠３には注入口４が設けられており、搬送経路５をとおして、充填材６の光硬化性アクリル樹脂が貯蔵手段であるタンク７より加圧充填され、間隙が完全に満たされた後ガラス１の外側より紫外線を十分照射しアクリル樹脂を硬化させた。本実施例では注入口４は、基板平面の法線に対して直行する方向に設けられているが、注入口の設置場所は基板平面の法線に対して直行する方向に限るものではなく、型枠の任意の場所に配設することが可能である。
【００２５】
しかしながら平坦化膜の平坦性を高めるためには、平坦度を高めたい面内に注入口を配設しないことが好ましい。本実施例では充填材として光硬化性アクリル樹脂を選択したが、これに限るものではなく、光・熱など任意の手段に依って硬化させることができ、安定性・耐性が高く、被平坦化物と型枠の間隙を隙間なくうめることのできる任意の材料を選択することができるものである。また、充填剤として反応性物質のみならず、たとえば流動性が出るまで十分加熱したポリカーボネートなどの溶融型充填剤を選択し、前記間隙に充填したのち冷却するといった方法を選択することも可能である。また本実施例では加圧充填をおこなったが、充填手段は加圧充填に限られるものではなく、たとえば排気口を追加して間隙内の空気を排出し、間隙中に生じた負圧により充填剤を満たすといった方法も適用することが可能であり、状況に応じて任意の充填手段を選択することができる。
【００２６】
充填剤が十分安定化した後に型枠を剥離すると、充填剤が平坦化膜となった基板が得られた。図３に平坦化膜を形成した後のガラス基板の形状を示す。本実施例では、平坦化膜の形成前には０．２μｍあった透明電極による凹凸が、平坦化膜を形成することで０．０２μｍと著しく平坦性が改善された。
【００２７】
［実施例２］
本発明による、平坦化処理を行った透明電極を有するガラス基板８を用いた液晶装置の製造を行った。図４に液晶装置の断面図の一例を示す。８は厚さ５５０μｍ程度のガラス基板である。本実施例では５５０μｍのガラス基板を用いたが、基板の厚さは任意の厚さを選択することができる。また、ガラス基板のほかポリカーボネートなどの有機化合物の基板を用いることができる。その対向面にはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明電極９が形成されており、凹凸を有するのもである。この基板を実施例１に示した手順と同様の手順により平坦化膜１０の形成を行った。平坦化膜１０上には可溶性ポリイミド等からなる配向膜１１が形成され、その表面は液晶を整列させるための配向処理が施されている。これら上下基板は間隙保持部材１２を介してエポキシ系接着剤等からなるシール剤１３で重合接着され、ネマチック液晶１４を封入して液晶セル１５が構成されている。
【００２８】
液晶セルは粘着層を介して接着されている偏光素子１６で挟持された構造となっている。液晶装置には１５のいずれかの外側に反射体あるいは半透過反射体が粘着層を介して接着された反射・半透過型とすることもできる。また、液晶装置には１５と１６の間の少なくとも一方に光学補償体を粘着層を介して接着する構成としても良い。
【００２９】
本発明による平坦化装置を用いた結果、セル厚均一性が高く表示むらのない液晶装置を得ることができた。
【００３０】
［実施例３］
本発明による平坦化方法を用いて、カラーフィルターを形成したガラス基板の平坦化を行った。図５に平坦化を行う前の凹凸を有するカラーフィルターの形状を示す。手順は、実施例１においてガラス基板をカラーフィルター基板に置き換え、以下同様の手順により実施した。図６に平坦化膜を形成した後のカラーフィルター基板の形状を示す。本実施例では、平坦化膜の形成前には０．５μｍあったカラーフィルターの各色間の凹凸が、平坦化膜を形成することで０．０２μｍと著しく平坦性が改善された。
【００３１】
［実施例４］
本発明により平坦化を行ったカラーフィルターを用いて、カラー液晶装置の作成を行った。手順は、実施例２において２枚のうちの一方の基板を、平坦化を行った後に透明電極の形成を行ったカラーフィルター基板に置き換え、以下実施例２と同様の手順によってカラー液晶装置の作成を行った。
【００３２】
本発明による平坦化装置を用いた結果、セル厚均一性が高く表示むらの少ない液晶装置を得ることができた。本実施例ではカラーフィルターの平坦化を行った後に透明電極の形成を行ったが、この後さらに平坦化を行うことで、より均一な液晶装置を作成することができる。
【００３３】
また、カラーフィルターを平坦化する前に透明電極の形成を行い、その後平坦化することで同様の効果が得られる。
【００３４】
［実施例５］
本発明の平坦化装置において、充填剤としてポリシラザン系化合物を用いて基板の平坦化を行った。その結果、平坦性が高く絶縁性に優れた基板を作成することができた。本実施例ではポリシラザン系化合物を使用したがこれに限定されるものではなく、絶縁性を有する任意の化合物を使用することが可能であり、また絶縁性についても平坦化膜の厚さを任意に設定することで適当な値が得られることが確認された。
［実施例６］
本発明の平坦化装置において、充填剤としてポリイミド系化合物を用いて基板の平坦化を行った。その結果、平坦性が高く配向処理の可能な基板を作成することができた。本実施例ではポリイミド系化合物を使用したがこれに限定されるものではなく、配向処理の可能なＰＶＡなど任意の化合物を使用することが可能であり、また配向性についても平坦化膜の厚さを任意に設定するとともに、その後の配向処理によって適当な値が得られることが確認された。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の平坦化方法は、前記被平坦化物上に平坦な表面を有する型枠を所定の間隙をもって重合し、前記型枠に設けられた注入口より前記間隙を充填剤によって満たし、前記充填剤を安定化させた後、前記型枠を剥離して平坦化膜を形成することで凹凸を有する被平坦化物平坦化する方法を提供できる。
【００３６】
本発明の平坦化装置は、所定の間隙をもって前記被平坦化物上に重合される平坦な表面を有する型枠と、前記所定の間隙に前記型枠に設けられた注入口より充填剤を満たす充填手段と、前記充填手段によって満たされた前記充填剤を安定化させる安定化手段と、前記充填剤を安定化させた後前記型枠を剥離するための剥離手段を具備することで凹凸を有する被平坦化物を平坦化膜によって平坦化する装置を提供できる。
【００３７】
本発明の液晶装置の製造方法は、本発明の平坦化装置を用いて製造されることによりセル厚均一性が高く表示むらの少ない液晶素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の平坦化装置を示す図。
【図２】実施例１の凹凸を持つガラス基板の形状を示す図。
【図３】実施例１の平坦化を行ったガラス基板の形状を示す図。
【図４】実施例２の液晶素子の断面を示す図。
【図５】実施例３の凹凸を持つカラーフィルターの形状を示す図。
【図６】実施例３の平坦化を行ったカラーフィルターの形状を示す図。
【符号の説明】
１．被平坦化物
２．シール
３．型枠
４．注入口
５．パイプ
６．充填剤
７．貯蔵手段
８．ガラス基板
９．透明電極
１０．平坦化膜
１１．配向膜
１２．間隙保持部剤
１３．シール剤
１４．液晶
１５．液晶セル
１６．偏光素子
【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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