JP2003107243A

JP2003107243A - 光透過膜、該光透過膜の製造方法、配向膜並びに該配向膜を含む液晶パネルおよび表示装置

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Publication number: JP2003107243A
Application number: JP2001283259A
Authority: JP
Inventors: Yoshimine Kato; 喜峰加藤
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-04-09
Also published as: US6836312B2; US20030063252A1

Abstract

(57)【要約】【課題】光透過膜、該光透過膜の製造方法、および該
光透過膜から形成される配向膜並びに該配向膜を含む液
晶パネルおよび表示装置を提供する。【解決手段】本発明は、非晶質フッ化炭素を含んでな
る光透過膜を提供する。さらに本発明の光透過膜は、１
００ｎｍの膜厚における可視領域における積分透過率が
略５０％以上とされることが好ましい。本発明の光透過
膜は、非晶質フッ化炭素を含んで構成され、水素原子と
フッ素原子との原子比は、１／９以上とすることがで
き、フッ素原子の原子比を制御することにより、可視光
領域における透過性を制御することができる。また、本
発明は、本発明により提供される光透過膜を含んで構成
される液晶材料用配向膜、該配向膜を使用する液晶パネ
ル並びに表示装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可視光線を透過す
る光透過膜に関し、より詳細には、非晶質のフッ化炭素
を含む光透過膜、その製造方法、および該光透過膜を含
む配向膜並びに該配向膜を使用する液晶パネルおよび表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示装置、特にその中でも液晶表示装置
は、近年において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。液晶表示装置は、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
た材料から形成される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
の処理が施される。

【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、イオンビームといった粒
子ビームを照射して、配向処理が施されている。従来の
配向膜は、上述した処理を施すことにより充分な特性を
提供するものの、例えば炭素膜として多くの場合に有用
な水素化された非晶質炭素膜、いわゆるａ−Ｃ：Ｈ膜
は、可視光線領域における透過率が比較的低いという不
都合を有している。このため、ａ−Ｃ：Ｈ膜は、可視光
線を透過させるという光透過膜に適用する場合には、膜
厚を１０ｎｍ以下にまで、できる限り薄くして形成する
必要があり、成膜プロセス的に大きな制限があった。

【０００５】さらに、ａ−Ｃ：Ｈ膜の比誘電率は、３０
０ｎｍの膜厚で実測されたところによれば周波数１００
Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲で４．８〜６．１であり、測定
条件およびサンプルの性状を考慮しても概ね４．５〜
６．５の範囲であることが知られている。このため、ａ
−Ｃ：Ｈから形成される膜と、この膜に隣接する他の無
機、有機材料から形成される層の誘電率とが比較的大き
く異なるという特性を有している。このため、ａ−Ｃ：
Ｈ膜と他の隣接層との界面に電荷が蓄積して、いわゆる
空間電荷となって電位障壁を形成してしまうことにな
る。

【０００６】このような空間電荷が例えば液晶表示装置
において発生すると、液晶の駆動電界を消失させた後に
も電界が残留し、焼き付き残像として知覚されるなど、
特に電気・電子的な不都合を生じさせるという問題点も
指摘されている。すなわち、これまで光学的に充分透明
であり、かつ誘電率が低く、さらには容易に製造するこ
とができる光透過膜が必要とされていた。

【０００７】上述した課題を解決するべくこれまで種々
の試みがなされており、例えば、特公昭５２−４２３８
８号公報は、フッ化黒鉛の薄い被膜を含む被膜が開示さ
れている。このフッ化黒鉛の被膜は、液晶表示装置の配
向膜として用いるべく、結晶構造が付与されている。こ
のようにして形成されるフッ化黒鉛の被膜は、配向膜と
しては良好な特性を示すものの、結晶化しているために
可視光線に対する透過性が低く、充分な光学的特性を与
えるためには１０ｎｍ程度の薄い膜厚で形成させる必要
があり、製造プロセス的に厳しい制約があった。

【０００８】また、特開平４−２０４８２７号公報にお
いては、フッ化ピッチから形成される被膜が開示されて
おり、液晶表示装置における配向膜として適用が検討さ
れている。開示されたフッ化ピッチ被膜は、液晶分子を
配向させるためには充分ではあるものの、結晶構造を有
しており、このため光学的特性が低く、従来のａ−Ｃ：
Ｈ膜と同様の製造プロセス上の厳しい制約がある。この
ため、特開平４−２０４８２７号公報に開示のフッ化ピ
ッチについても材料コストが低く抑えられるという利点
はあるものの、製造プロセス的なコストが高くなってし
まう不都合が生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、本
発明は、光学的に充分透明であり、かつ誘電率が低く、
さらには容易に製造することができる光透過膜を提供す
ることを目的とする。

【００１０】さらに、本発明は、上述した光透過膜の製
造方法を提供することを目的とする。

【００１１】また、本発明は、本発明の光透過膜から形
成される液晶材料配向用配向膜を提供することを目的と
する。

【００１２】さらに、本発明は、上述した光透過膜から
形成される配向膜を使用する液晶パネル、表示装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【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、非晶質のフッ化
炭素膜を形成させることに成功し、光学的および電気的
特性に優れ、製造する際にも厳しい制約を受けることが
ない光透過膜を得ることができることを見出し、本発明
に至ったものである。

【００１４】本発明は、フッ化炭素皮膜の形成にあたっ
て、水素供給源とフッ素供給源とを使用し、水素存在下
でフッ化炭素被膜を、スパッタリング、真空蒸着、ケミ
カル・ベーパ・デポジッション（ＣＶＤ）といった堆積
方法により堆積させるものである。本発明により水素供
給源およびフッ素供給源の存在下において形成されるフ
ッ化炭素の光透過膜は、充分に非晶質であり、かつ光学
的特性および電気特性に優れるものであることが見出さ
れた。

【００１５】本発明の非晶質フッ化炭素を含む光透過膜
は、例えば４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における可視
領域での透過率が高いので、汎用的な光学用途に提供す
ることが可能である。また、本発明の非晶質フッ化炭素
を含む光透過膜は、良好な電気的特性を有している。こ
のため、製造プロセス的に好ましい膜厚マージンを提供
することができ、安価、かつ容易に大面積の液晶パネル
および該パネルを含む表示装置を提供することが可能と
なる。

【００１６】本発明の光透過膜は、上述した光学的特性
および電気的特性を有するため、汎用的な光学的用途、
液晶表示装置といった光学的装置のための被膜や、配向
膜の他、種々の光学的および電気的な用途に適用するこ
とが可能である。

【００１７】すなわち、本発明の第１の構成によれば、
非晶質フッ化炭素を含んでなる光透過膜が提供される。
前記光透過膜は、１００ｎｍの膜厚での可視領域におけ
る積分透過率が５０％以上であることが好ましい。前記
非晶質フッ化炭素は、水素化フッ化炭素を含んで形成さ
れることが好ましい。前記水素化フッ化炭素は、水素
（Ｈ）と、フッ素（Ｆ）との原子比（Ｈ／Ｆ）が、１／
９以上とされることが好ましい。また、比誘電率が略２
〜５の範囲であることが好ましい。さらに、本発明の光
透過膜は、粒子ビームにより配向処理が行われていても
良い。

【００１８】本発明の第２の構成によれば、非晶質フッ
化炭素を含んでなる光透過膜の製造方法であって、該製
造方法は、基板を与えるステップと、前記基板を少なく
とも水素供給源とフッ素供給源とを含む雰囲気に接触さ
せるステップと、前記雰囲気中で炭素を含む炭素ターゲ
ットを使用して前記基板上に光透過膜を堆積させるステ
ップと、前記光透過膜の可視領域における積分透過率を
フッ素原子含有量により制御するステップとを含む光透
過膜の製造方法が提供される。

【００１９】本発明の第２の構成においては、前記光透
過膜の１００ｎｍの膜厚での可視領域における積分透過
率が５０％以上とされることが好ましい。前記堆積ステ
ップは、水素化フッ化炭素を堆積させるステップを含む
ことができる。また、前記堆積ステップは、前記水素供
給源と前記フッ素供給源とを、前記水素化フッ化炭素に
おける水素原子（Ｈ）とフッ素原子（Ｆ）との原子比
（Ｈ／Ｆ）が、１／９以上となるように制御するステッ
プを含むことができる。さらに粒子ビームにより前記光
透過膜を処理するステップを含むことができる。

【００２０】本発明の第３の構成によれば、上述した光
透過膜からなる液晶材料用配向膜が提供できる。

【００２１】本発明の第４の構成によれば、セルを形成
する互いに離間して配置された基板と、該セル内に保持
される液晶分子と、前記基板の前記セルに面する側に形
成されかつ、非晶質フッ化炭素を含む光透過膜からなる
配向膜とを含んで構成される液晶パネルが提供される。

【００２２】本発明の液晶パネルにおいては、前記光透
過膜は、１００ｎｍの膜厚での可視領域における積分透
過率が５０％以上であることが好ましい。前記非晶質フ
ッ化炭素は、水素化フッ化炭素を含んで形成することが
できる。前記水素化フッ化炭素は、水素（Ｈ）と、フッ
素（Ｆ）との原子比（Ｈ／Ｆ）が、１／９以上であるこ
とが好ましい。本発明における前記光透過膜は、比誘電
率が略２〜５の範囲とすることができる。前記光透過膜
は、粒子ビームにより配向処理が行われていても良い。

【００２３】本発明の第５の構成によれば、液晶パネル
と、該液晶パネルをアクティブ・マトリックス駆動する
ための薄膜トランジスタ・アレイ基板とを含む表示装置
であって、前記液晶パネルは、セルを形成する互いに離
間して配置された基板と、該セル内に保持される液晶分
子と、前記基板の前記セルに面する側に形成されかつ、
非晶質フッ化炭素を含む光透過膜から形成される配向膜
とを含む、表示装置が提供される。

【００２４】本発明の第５の構成によれば、前記光透過
膜は、１００ｎｍの膜厚での可視領域における積分透過
率が５０％以上とすることができる。前記光透過膜は、
水素化フッ化炭素を含んで形成することができる。前記
光透過膜は、水素（Ｈ）と、フッ素（Ｆ）との原子比
（Ｈ／Ｆ）が、１／９以上であることが好ましい。前記
光透過膜は、比誘電率が略２〜５の範囲とすることがで
きる。前記光透過膜は、粒子ビームにより配向処理が行
われていても良い。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適宜図面に示した
実施の形態をもって説明するが、本発明は、後述する実
施の形態に限定されるものではない。

【００２６】本発明の光透過膜は、非晶質フッ化炭素を
主要な成分として含むことが好ましく、特に炭素の堆積
において、炭素供給源と、水素供給源と、フッ素供給源
との存在下で、スパッタリング、真空蒸着といった方法
により形成される非晶質フッ化炭素膜（ａ−Ｃ：Ｆ：
Ｈ）を使用することが好ましい。なお、本発明において
は、非晶質とは、光学的に光透過膜の材料の光学的特性
以外に結晶部分による散乱、吸収といった光学的影響が
生じないことを意味する。

【００２７】上述した炭素供給源としては、種々の材料
から選択することができ、例えばグラファイト、ダイヤ
モンドといった高純度炭素供給源を挙げることができ
る。本発明において高純度炭素供給源を使用することに
より、形成される光透過膜の非晶質性を高めることが可
能となり、広い面積において良好な非晶質性を有する光
透過膜を提供することができる。上述した炭素供給源と
しては、種々の形状のものを使用することができるが、
例えば炭素ターゲットといったスパッタリング、真空蒸
着といったプロセスに好適に使用できる形状とされてい
ることが好ましい。

【００２８】本発明において炭素供給源と共に堆積プロ
セスにおいて使用することができる水素供給源として
は、気体状の水素供給源であれば特に制限されるもので
はなく、例えば、水素（Ｈ_２）、メタン、エタン、プロ
パン、ブタン、エチレン、プロペン、ブテン、アセチレ
ンなど、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２、Ｃ_ｎＨ_２ｎ、Ｃ_ｎＨ_２ｎ−２
の一般式で示される炭化水素化合物などを挙げることが
できる（ｎは、１以上の自然数である。）。

【００２９】また、本発明において使用することができ
るフッ素供給源は、気体状のフッ素含有化合物であれば
特に制限はなく、本発明において好適に用いることがで
きるフッ素供給源としては、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ
_８、Ｃ_２Ｆ_４、Ｃ_３Ｆ_６といった一般式がＣ_ｎＦ
_２ｎ＋２、Ｃ_ｎＦ_２ｎ、Ｃ_ｎＦ_２ｎ−２で示されるパー
フロロカーボン類を挙げることができる。

【００３０】さらに、本発明においては、水素供給源と
なると共にフッ素供給源ともなる化合物として、Ｃ_ｎＨ
_ｍＦ_{２ｎ＋２−ｍ}、Ｃ_ｎＨ_ｍＦ_２ｎ−ｍ、Ｃ_ｎＨ_ｍＦ
_２ｎ− _２−ｍで示されるハイドロフロロカーボン類を使
用することもできる（ｍ、ｎは、１以上の自然数であ
る）。

【００３１】本発明の光透過膜は、光透過膜の膜厚が１
００ｎｍにおいて可視領域の光線に対する積分透過率が
５０％以上であることが必要とされる。この値より積分
透過率が低いと、光学部材の被膜として使用する場合
に、適用される光学部材の光学的特性を劣化させること
になる。さらに本発明の光透過膜の積分透過率は、特に
光学的な透明性が要求される場合などの特定の実施の形
態においては、膜厚が１０ｎｍの場合に、積分透過率が
８８％以上であることが好ましい。さらには、より光学
的な透明性が要求される場合には、本発明の光透過膜に
含まれるフッ素原子の原子割合を増加させることによ
り、膜厚が１０ｎｍの場合の積分透過率を９９％以上と
して使用することができる。

【００３２】本発明の光透過膜の膜厚には特に制限はな
いものの、製造プロセス的な観点から０．５ｎｍ〜５０
０ｎｍの範囲とすることができ、特に光学的な用途に対
して可視領域における光学的特性を低下させないために
は、０．５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲とすることができ、
さらに良好な光学的特性を与えるためには、０．５ｎｍ
〜１００ｎｍの範囲とすることが好ましい。

【００３３】本発明の光透過膜の比誘電率は、例えばガ
ラスといった基板や、例えば後述する液晶セルの配向膜
として使用される場合など、他の隣接する層の比誘電率
と同程度であることが好ましい。隣接する膜または層の
間の比誘電率が違いすぎると、界面における電荷の滞留
による空間電荷が蓄積し、電気特性的に好ましくない現
象が生じるためである。上述した電気特性の観点および
屈折率といった光学的な観点から、本発明においては、
光透過膜の比誘電率は、測定条件およびサンプルの条件
などにより変動する場合があるものの略２〜５、より好
ましくは略２〜４の範囲であることが好ましい。

【００３４】上述した比誘電率の光透過膜を本発明によ
り形成するためには、例えば非晶質水素化フッ化炭素膜
において、膜を形成するＨ原子とＦ原子との比（Ｈ／
Ｆ）が原子比で、１／９以上とされることが好ましい。
Ｈ原子が上述した比よりも少なくなると、非晶質性が低
下し、結晶構造が得られがちとなると共に、成膜速度な
どの生産性が低下しがちとなるためである。また、本発
明の光透過膜の製造方法は、光透過膜に含まれるフッ素
原子の原子割合を増加させることにより、広い範囲で可
視領域の光線に対する透過率を調整することができるこ
とが見出された。本発明においては、膜厚が１００ｎｍ
の場合について検討したところによると、他の特性に大
きな影響を与えずに、約５０％以上の範囲で積分透過率
を調節できることが見出された。

【００３５】本発明の光透過膜を製造する際には、本発
明において上述した水素供給源およびフッ素供給源を、
適切な不活性気体から構成されるキャリア・ガスにより
真空容器内に導入し、マグネトロン・スパッタリングと
いったスパッタリング、真空蒸着、ケミカル・ベーパ・
デポジッションといった適切な堆積方法により、例えば
ガラスといった基板上に堆積させる。

【００３６】本発明において使用することができるキャ
リア・ガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅと
いった希ガス類、およびＮ_２、またはこれらの適宜混合
された不活性ガスを挙げることができる。また、本発明
の光透過膜には、Ｎｅ^＋、Ａｒ^＋、Ｋｒ^＋、Ｘｅ^＋とい
った粒子から形成される粒子ビームを形成された光透過
膜に対して適用して、所定の表面状態を与えることで光
透過膜の表面特性を改質することもできる。このために
用いることができる荷電粒子線発生源としては、これま
で当業界において知られている粒子ビーム、例えばイオ
ンビームを発生することができるいかなる手段でも用い
ることができる。

【００３７】以下、本発明の光透過膜を適用する特定の
実施の形態として、上述した光透過膜を配向膜として使
用した液晶セルおよび表示装置について、より詳細に説
明するが、本発明は、ＩＰＳ(in-plane-switching)液晶
表示方式のための液晶パネル、またはそれ以外の同様の
作用が必要とされる液晶パネルにも適用できることはい
うまでもないことである。

【００３８】図１には、本発明の液晶パネルの一部断面
図を示す。図１に示された本発明の液晶パネルは、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、
セルを形成している。

【００３９】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。

【００４０】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。しかしなが
ら、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。

【００４１】図１を参照してさらに本発明の液晶パネル
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に対して電界を印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、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３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、真空蒸着、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。

【００４２】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、本
発明の配向膜５ａ，５ｂが形成されている。この配向膜
５ａ，５ｂは、図１に示した実施の形態においては、本
発明の水素化フッ化炭素膜を含む光透過膜から形成さ
れ、Ａｒ^＋イオンビームにより配向処理が施されてい
る。配向膜５ａ，５ｂは、本発明においては、Ａｒとい
った不活性ガス雰囲気中でマグネトロン・スパッタリン
グにより形成することができる。

【００４３】図１に示した本発明の液晶パネルにおいて
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に示される液晶パネルの
ガラス基板１ａ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に印
加される電界により配向する液晶材料２とにより、表示
装置として機能する構成とされている。また、図１に示
した本発明の液晶パネルにおいては、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。

【００４４】本発明において用いることができる液晶材
料２には、特に制限はなく、液晶材料としては例えばツ
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る。ま
た、これらの液晶材料は、種々のカイラル添加剤、染料
などと共に用いられて、所望する特性を得るように組成
物とされていても良い。

【００４５】図２には、本発明の液晶パネルの配向膜と
して用いられる光透過膜を製造するための装置を示す。
図２に示す装置は、光透過膜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、光透
過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、また基板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。

【００４６】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１
３には電源が接続されていて、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、炭
素ターゲットを挙げることができ、炭素の構造として
は、グラファイトであっても、ダイヤモンドであって
も、また、これらが混合した構造であっても良い。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。

【００４７】また、図２に示した製造装置には、本発明
の光透過膜を配向膜として用いるため、図示しないイオ
ンビーム発生手段が含まれていて、所定の配向を液晶材
料２に付与するための表面改質を施すことができるよう
にされている。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。

【００４８】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
界を発生させて、適切なマグネトロン放電プラズマを形
成させる構成とされている。

【００４９】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，１４
ｃ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、スパッタリングの安定性
等を考慮すると、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、０．０２
５〜０．１Ｔ程度の磁束密度の磁石を用いることができ
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。

【００５０】以下、本発明の光透過膜を、マグネトロン
・スパッタリング法を用いて製造する製造方法について
詳細に説明する。本発明の光透過膜の製造においては、
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、Ａ
ｒといった適切なキャリア・ガスと、水素供給源と、フ
ッ素供給源とを適切な流量比で供給して、所定の圧力と
する。本発明において使用することができるキャリア・
ガスと、（水素供給源＋フッ素供給源）との比は、１
０：１０〜９９：１の範囲で調節することができ、さら
には、１０：１０〜５０：１０の範囲とすることが生産
性といった点から好ましい。

【００５１】その後、本発明の製造方法においては、電
源から電流を供給してマグネトロン放電を生じさせ、容
器９内に配置された炭素ターゲットからＣ元素を含む活
性種を生成し、スパッタリング・プロセスにより基板１
１上に成膜を行う。

【００５２】この際、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。また、このような成膜プロセスにおいては、基板
１１に対して均一に被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もできる。

【００５３】図３は、本発明の光透過膜の製造方法にお
いて、マグネトロン・スパッタリングを行う際の水素供
給源（Ｈ_２）およびフッ素供給源（ＣＦ_４）との流量比
と、膜厚が１００ｎｍでの可視領域における積分透過率
（％）とをプロットした図である。キャリア・ガスとし
てはＡｒを用い、キャリア・ガスと水素供給源およびフ
ッ素供給源との比、Ａｒ：（Ｈ_２＋ＣＦ_４）を、流量比
で３０：１０とした。図３では、横軸をスパッタリング
におけるＣＦ_４の（Ｈ_２＋ＣＦ_４）に対する流量比と
し、縦軸を、可視領域における積分透過率（％）として
示している。図３に示されるように、ＣＦ_４の流量比が
増加することにより積分透過率が増加していることが示
されている。加えて、本発明の光透過膜を液晶パネルの
配向膜として使用する場合には、フッ素原子の導入によ
る低表面エネルギー化のためイオンビームといった処理
を施すことなしに垂直配向膜を与えることができること
が見出された。

【００５４】さらに図３によれば、Ｈ_２と、ＣＦ_４との
流量比が略０．４０を超えると、積分透過率が著しく向
上していることが示されている。すなわち本発明は、フ
ッ素供給源を所定の流量比の下で光透過膜を製造するこ
とにより、良好な光学的特性および電気的特性を、光透
過膜に対して付与することができることがわかる。

【００５５】図４には、図３に示した製造条件において
製造された本発明の光透過膜の積分透過率（％）を、本
発明の光透過膜の膜厚（ｎｍ）の対数に対してプロット
して得られた透過率−膜厚プロットである。図４に示さ
れるように、本発明の光透過膜は、特に１００ｎｍ以下
の膜厚領域においてきわめてフラットな透過率−膜厚特
性を有しており、図４からも本発明の光透過膜がきわめ
て良好な膜厚マージンを有していることが示される。

【００５６】図５は、本発明の液晶パネルを使用して製
造される表示装置２０として、透過型液晶表示装置の実
施の形態を用い、その分解斜視図を示した図である。図
５に示されるように、本発明の表示装置２０は、表示装
置２０の有効画面を画成するための表示用ウインドウ２
２を画成する上部フレーム２４と、バックライト・ユニ
ット２６と、上部フレーム２４とバックライト・ユニッ
ト２６との間に配置された本発明の液晶パネル２８とを
含んで構成されている。

【００５７】バックライト・ユニット２６は、下側ケー
ス３０上に載置されていて、上部フレーム２４と、一体
として保持されることで表示装置２０を構成している。
図５に示したバックライト・ユニット２６は、蛍光管な
どから照射された光線を効率良く、本発明の液晶パネル
２８へと放出させ、良好な表示を行うことを可能として
いる。本発明の液晶パネル２８は、本発明にしたがって
構成された液晶セルと、液晶セルに対して適切な駆動信
号を送る構成とされたアクティブ・マトリックス・アレ
イ基板を含んで構成されていて、液晶表示が可能とされ
ている。

【００５８】本発明の液晶パネル２８は、本発明の光透
過膜を含んで構成されているので、表示品質が均一で、
高輝度、大画面の表示装置を提供することができる。ま
た、本発明の表示装置２０の配向膜は、比誘電率が液晶
材料と同程度とされているので、界面における空間電荷
が蓄積されることなく、良好な焼付き残像消滅性を示
す。

【００５９】以下、本発明を具体的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。

【００６０】

【実施例】（実施例１）図２に示す製造装置を用いて下
記条件を使用してガラス基板上に膜厚１０ｎｍの本発明
の光透過膜を、マグネトロン・スパッタリング法により
成膜した。

【００６１】ターゲット：焼結炭素ターゲットキャリア：Ａｒ、圧力１Ｐａガス流量：Ａｒ：（Ｈ_２＋ＣＦ_４）＝３０：１０ｓｃｃｍ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

【００６２】＜液晶パネルおよび表示装置の作成＞（実施例２）実施例１と同様にして光透過膜を、薄膜ト
ランジスタ・アレイの形成されたガラス基板上に形成し
た。その後、光透過膜の表面にＡｒ^＋イオンビームを照
射して表面処理を施し、配向膜を形成した。

【００６３】この配向膜の形成された面に対向電極の形
成された別のガラス基板を対向させてセル厚５μｍのセ
ルを形成した。次いで、このセルの間にツイスト・ネマ
チック型の液晶材料、ＭＪ９７１１８９（メルク社製）
を注入して封入して液晶パネル、およびこの液晶パネル
を含む表示装置を製造した。

【００６４】（比較例１）図２に示す製造装置を用いて
下記条件を使用してガラス基板上に１０ｎｍのａ−Ｃ：
Ｈ膜を、マグネトロン・スパッタリング法により成膜し
た。ターゲット：焼結炭素ターゲットキャリア：Ａｒ、圧力１Ｐａガス流量：Ａｒ：Ｈ_２＝３０：１０ｓｃｃｍ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（比較例２）比較例１で製造したａ−Ｃ：Ｈ膜を実施例
２と同様に配向膜としたことを除き、実施例２と同様に
して液晶パネルおよび表示装置を製造した。

【００６５】＜光学特性・電気特性＞実施例１で得られ
た光透過膜が形成されたガラス基板を、積分球を装着し
た紫外−可視分光光度計を使用してその積分透過率を測
定したところ、９９．２％の値が得られた。

【００６６】同様の装置を使用して、比較例１で得られ
たａ−Ｃ：Ｈ膜が形成されたガラス基板について同様の
測定を行ったところ、９８．７％の積分透過率が得られ
た。この積分透過率の差は、本発明の光透過膜を使用し
た配向膜は、比較例１の約３倍の膜厚としても同一の積
分透過率を得ることができることを意味している。

【００６７】また同様の条件で膜厚１５０ｎｍの光透過
膜を形成して比誘電率を測定したところ、平均で２〜５
の比誘電率が得られた。同様に膜厚１５０ｎｍのａ−
Ｃ：Ｈ膜を形成して誘電率を測定したところ、平均で約
５．５〜６．５の比誘電率が得られた。

【００６８】＜表示特性＞実施例２で製造した表示装置
を使用して、表示特性の試験を行った。表示特性として
は、空間電荷の影響を直接反映すると考えられる焼き付
き残像の消滅試験を用いた。焼き付き残像の消滅試験
は、液晶パネルの全面を明状態となるように電界を加
え、１〜５分持続させ、液晶の駆動電界を除いた後その
残像が消滅するまでの平均時間を目視測定することによ
り行った。実施例２で製造された表示装置の焼き付き残
像の消滅時間は、０秒であり、まったく焼き付き残像が
発生しないという結果が得られた。

【００６９】一方比較例２で製造された表示装置につい
て、同一の条件下で試験を行ったところ、焼き付き残像
の消滅時間が平均で３２．５秒という結果が得られた。
この焼き付き残像は、配向膜と液晶材料との界面におい
て空間電荷が蓄積することにより発生するものであり、
本発明の配向膜を使用した液晶パネル、表示装置は、良
好な表示特性を示すことが示された。表１に、得られた
結果をまとめる。

【００７０】

【表１】

【００７１】上述したように、本発明の配向膜は、成膜
プロセスの制御を容易とし、製造コストを低下させるこ
とを可能とし、かつ同一の成膜プロセスにおいてはより
配向膜の均一性を向上させ、表示品質を向上させること
を可能とする。さらに、本発明の光透過膜は、低誘電率
であるため、空間電荷の蓄積による表示不良の発生を低
減させることを可能とし、優れた表示品質の、高輝度、
大画面の表示装置を提供することが可能である。加え
て、本発明の光透過膜を液晶パネルの配向膜として使用
する場合には、フッ素原子の導入による低表面エネルギ
ー化のためイオンビームといった処理を施すことなしに
垂直配向膜を与えることができる。

【００７２】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く、製
造方法、セルの構成、表示装置の細部の構成について
は、これまで知られたいかなるものでも適用することが
可能である。また、本発明の光透過膜を、液晶パネル及
び表示装置に対して適用する特定の実施の形態に基づい
て説明してきたが、本発明は、それ以外にも光学部材の
表面コーティングといった種々の光学用途に適用するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶パネルの概略断面図。

【図２】本発明の液晶パネルの配向膜として用いられる
光透過膜を製造するための装置を示した図。

【図３】本発明の光透過膜を製造プロセスにおいて、マ
グネトロン・スパッタリングを行う際の水素供給源（Ｈ
_２）と、フッ素供給源（ＣＦ_４）との流量比と、膜厚が
１００ｎｍでの可視領域における積分透過率（％）とを
プロットした図。

【図４】本発明の光透過膜の膜厚と積分透過率とをプロ
ットした図。

【図５】本発明の液晶パネルを使用して製造される表示
装置の分解斜視図。

【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…配向膜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２０…表示装置２２…表示用ウインドウ２４…上部フレーム２６…バックライト・ユニット２８…液晶パネル３０…下側ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤喜峰神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本アイ・ビー・エム株式会社大和事業所内Ｆターム(参考） 2H049 BB03 BB16 BB42 BC02 2H090 HB02Y HB06Y HB15Y HC01 HC19 HD11 HD13 MB12 4K029 AA09 BA42 BC08 BD00 CA06 DC05 DC39 EA04 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非晶質フッ化炭素を含んでなる光透過
膜。
【請求項２】前記光透過膜は、１００ｎｍの膜厚での
可視領域における積分透過率が５０％以上である、請求
項１に記載の光透過膜。
【請求項３】前記非晶質フッ化炭素は、水素化フッ化
炭素を含んで形成される、請求項１または２に記載の光
透過膜。
【請求項４】前記水素化フッ化炭素は、水素（Ｈ）
と、フッ素（Ｆ）との原子比（Ｈ／Ｆ）が、１／９以上
である、請求項３に記載の光透過膜。
【請求項５】比誘電率が略２〜５の範囲である、請求
項１〜４のいずれか１項に記載の光透過膜。
【請求項６】さらに、粒子ビームにより配向処理が行
われた、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光透過
膜。
【請求項７】非晶質フッ化炭素を含んでなる光透過膜
の製造方法であって、該製造方法は、基板を与えるステップと、前記基板を少なくとも水素供給源とフッ素供給源とを含
む雰囲気に接触させるステップと、前記雰囲気中で炭素を含む炭素ターゲットを使用して前
記基板上に光透過膜を堆積させるステップと、前記光透過膜の可視領域における積分透過率をフッ素原
子含有量により制御するステップとを含む光透過膜の製
造方法。
【請求項８】前記光透過膜の１００ｎｍの膜厚での可
視領域における積分透過率が５０％以上である、光透過
膜の製造方法。
【請求項９】前記堆積ステップは、水素化フッ化炭素
を堆積させるステップを含む、請求項７または８に記載
の光透過膜の製造方法。
【請求項１０】前記堆積ステップは、前記水素供給源
と前記フッ素供給源とを、前記水素化フッ化炭素におけ
る水素原子（Ｈ）とフッ素原子（Ｆ）との原子比（Ｈ／
Ｆ）が、１／９以上となるように制御するステップを含
む、請求項９に記載の光透過膜の製造方法。
【請求項１１】さらに粒子ビームにより前記光透過膜
を処理するステップを含む、請求項７〜１０のいずれか
１項に記載の光透過膜の製造方法。
【請求項１２】請求項１〜６のいずれか１項に記載の
光透過膜を含む、液晶材料配向用配向膜。
【請求項１３】セルを形成する互いに離間して配置さ
れた基板と、該セル内に保持される液晶分子と、前記基板の前記セルに面する側に形成されかつ、非晶質
フッ化炭素を含む光透過膜からなる配向膜とを含んで構
成される液晶パネル。
【請求項１４】前記光透過膜は、１００ｎｍの膜厚で
の可視領域における積分透過率が５０％以上である、請
求項１３に記載の液晶パネル。
【請求項１５】前記非晶質フッ化炭素は、水素化フッ
化炭素を含んで形成される、請求項１３または１４に記
載の液晶パネル。
【請求項１６】前記水素化フッ化炭素は、水素（Ｈ）
と、フッ素（Ｆ）との原子比（Ｈ／Ｆ）が、１／９以上
である、請求項１５に記載の液晶パネル。
【請求項１７】前記光透過膜は、比誘電率が略２〜５
の範囲である、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載
の液晶パネル。
【請求項１８】前記光透過膜は、粒子ビームにより配
向処理が行われた、請求項１３〜１７のいずれか１項に
記載の液晶パネル。
【請求項１９】請求項１３〜請求項１８のいずれか１
項に記載の液晶パネルを含む、表示装置。