JPH04331917A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【技術分野】本発明は、液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来技術】液晶表示装置は基板間に液晶を封入した構
造をもつものであるが、その基板の耐透気性、耐透湿性
が低いと表示部に気泡を生じたり液晶自体の抵抗率の低
下等による特性の変化が生じ、表示むらが生じる。プラ
スチック基板の耐透気性、耐透湿性を高めるために、プ
ラスチック基板表面に耐透気性、耐透湿性の高い材料を
コーティングする方法(特開昭61−41122、特開
昭63−71829、特開平2−68519号公報)が
あるが、このコーティングは、工程上初期におこなう必
要がある。一方液晶セルの作製工程では通常、素子作製
後に切りだす工程を用いる。この場合、カットされた基
板の端面は何ら防湿対策が行われておらず、他の面より
表面は荒れておりこの端面の状態が基板全体の耐透気性
、耐透湿性の低下に大きく影響をおよぼしていることが
判明した。しかし、この点については従来技術では一切
考慮されていない。
造をもつものであるが、その基板の耐透気性、耐透湿性
が低いと表示部に気泡を生じたり液晶自体の抵抗率の低
下等による特性の変化が生じ、表示むらが生じる。プラ
スチック基板の耐透気性、耐透湿性を高めるために、プ
ラスチック基板表面に耐透気性、耐透湿性の高い材料を
コーティングする方法(特開昭61−41122、特開
昭63−71829、特開平2−68519号公報)が
あるが、このコーティングは、工程上初期におこなう必
要がある。一方液晶セルの作製工程では通常、素子作製
後に切りだす工程を用いる。この場合、カットされた基
板の端面は何ら防湿対策が行われておらず、他の面より
表面は荒れておりこの端面の状態が基板全体の耐透気性
、耐透湿性の低下に大きく影響をおよぼしていることが
判明した。しかし、この点については従来技術では一切
考慮されていない。
【0003】
【目 的】本発明は前記の問題点を解消するため
、プラスチック基板の端面に耐透気化、耐透湿化処理を
施すことにより基板内部への水、酸素等の侵入を防ぎ、
液晶表示装置の信頼性を向上させることを目的としてい
る。
、プラスチック基板の端面に耐透気化、耐透湿化処理を
施すことにより基板内部への水、酸素等の侵入を防ぎ、
液晶表示装置の信頼性を向上させることを目的としてい
る。
【0004】
【構成】本発明は、2枚のプラスチック基板間に液晶を
挾持してなる液晶表示装置において、基板端面に耐透気
化、耐透湿化処理を施したことを特徴とする液晶表示装
置に関する。
挾持してなる液晶表示装置において、基板端面に耐透気
化、耐透湿化処理を施したことを特徴とする液晶表示装
置に関する。
【0005】前記耐透気化、耐透湿化処理に使用する薬
剤としては、プラスチック基板端面に適用して端面に耐
透気化、耐透湿化特性を与えるものであれば特に制限は
ない。SiO2や硬質炭素膜、BN、AlN、Si3N
4等の耐透気性、耐透湿性無機質膜を通常の成膜方法に
より端面に適用することができる。また、反応性樹脂組
成物、光硬化性樹脂組成物を適用して耐透気化、耐透湿
化をはかることもできる。勿論有機けい素化合物を塗布
、焼成し、必要に応じてさらにプラズマ処理を行うこと
もできる。有機けい素化合物としては例えばRnSiO
Hm (m=n−4、Rはメチル、エチルなどのアル
キル基)を用いることができる。膜厚については特に規
定するものではないが、3000Å〜1μmが望ましい
。基板端面への処理は、基板をカットした工程の後で行
うこともあるし、液晶セルを作成し、駆動用ICを実装
してから端面処理を行うこともできる。勿論、本発明の
処理剤等によりあらかじめ基板の表裏面を処理しておく
ことが好ましい。
剤としては、プラスチック基板端面に適用して端面に耐
透気化、耐透湿化特性を与えるものであれば特に制限は
ない。SiO2や硬質炭素膜、BN、AlN、Si3N
4等の耐透気性、耐透湿性無機質膜を通常の成膜方法に
より端面に適用することができる。また、反応性樹脂組
成物、光硬化性樹脂組成物を適用して耐透気化、耐透湿
化をはかることもできる。勿論有機けい素化合物を塗布
、焼成し、必要に応じてさらにプラズマ処理を行うこと
もできる。有機けい素化合物としては例えばRnSiO
Hm (m=n−4、Rはメチル、エチルなどのアル
キル基)を用いることができる。膜厚については特に規
定するものではないが、3000Å〜1μmが望ましい
。基板端面への処理は、基板をカットした工程の後で行
うこともあるし、液晶セルを作成し、駆動用ICを実装
してから端面処理を行うこともできる。勿論、本発明の
処理剤等によりあらかじめ基板の表裏面を処理しておく
ことが好ましい。
【0006】プラスチック基板としては、フィルム、シ
ート、板などの形で使用するが、このプラスチック材料
として特に制限はないが、ポリエチレンテレフタレート
(PET)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリア
リレート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン(
PEEK)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等の
耐熱性プラスチックスのほか、ポリカ−ボネート、ポリ
メチルメタクリレート(PMMA)、ポリスルホンなど
を例示することができる。
ート、板などの形で使用するが、このプラスチック材料
として特に制限はないが、ポリエチレンテレフタレート
(PET)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリア
リレート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン(
PEEK)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等の
耐熱性プラスチックスのほか、ポリカ−ボネート、ポリ
メチルメタクリレート(PMMA)、ポリスルホンなど
を例示することができる。
【0007】本発明は液晶表示装置の駆動方法について
何ら制限を加えるものではない(単純マトリックス法で
もTFT、MIM等のアクティブマトリックス法でも良
い。)。能動素子についても本発明は構成、材料ともに
何ら制限を加えるものではない。能動素子の一例として
金属−絶縁層−金属(MIM)素子を用いてもよく、そ
の絶縁膜に、硬質炭素膜を用いることにより生産コスト
が安く特性の安定した液晶表示装置を作製することがで
きる。
何ら制限を加えるものではない(単純マトリックス法で
もTFT、MIM等のアクティブマトリックス法でも良
い。)。能動素子についても本発明は構成、材料ともに
何ら制限を加えるものではない。能動素子の一例として
金属−絶縁層−金属(MIM)素子を用いてもよく、そ
の絶縁膜に、硬質炭素膜を用いることにより生産コスト
が安く特性の安定した液晶表示装置を作製することがで
きる。
【0008】つぎに、本発明において、端面処理剤とし
て、また前記MIM素子の絶縁膜として使用する硬質炭
素膜について説明する。硬質炭素膜を形成するためには
有機化合物ガス、特に炭化水素ガスが用いられる。これ
ら原料における相状態は常温常圧において必ずしも気相
である必要はなく、加熱或は減圧等により溶融、蒸発、
昇華等を経て気化し得るものであれば、液相でも固相で
も使用可能である。原料ガスとしての炭化水素ガスにつ
いては、例えばCH4,C2H6,C3H8,C4H1
0等のパラフィン系炭化水素、C2H4等のオレフィン
系炭化水素、ジオレフィン系炭化水素、さらには芳香族
炭化水素などすベての炭化水素を少なくとも含むガスが
使用可能である。さらに、炭化水素以外でも、例えば、
アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、C
O,CO2等、少なくとも炭素元素を含む化合物であれ
ば使用可能である。本発明における原料ガスからの硬質
炭素膜の形成方法としては、成膜活性種が、直流、低周
波、高周波、或いはマイクロ波等を用いたプラズマ法に
より生成されるプラズマ状態を経て形成される方法が好
ましいが、より大面積化、均一性向上、低温成膜の目的
で、低圧下で堆積を行なうため、磁界効果を利用する方
法がさらに好ましい。また高温における熱分解によって
も活性種を形成できる。その他にも、イオン化蒸着法、
或いはイオンビーム蒸着法等により生成されるイオン状
態を経て形成されてもよいし、真空蒸着法、或いはスパ
ッタリング法等により生成される中性粒子から形成され
てもよいし、さらには、これらの組み合せにより形成さ
れてもよい。
て、また前記MIM素子の絶縁膜として使用する硬質炭
素膜について説明する。硬質炭素膜を形成するためには
有機化合物ガス、特に炭化水素ガスが用いられる。これ
ら原料における相状態は常温常圧において必ずしも気相
である必要はなく、加熱或は減圧等により溶融、蒸発、
昇華等を経て気化し得るものであれば、液相でも固相で
も使用可能である。原料ガスとしての炭化水素ガスにつ
いては、例えばCH4,C2H6,C3H8,C4H1
0等のパラフィン系炭化水素、C2H4等のオレフィン
系炭化水素、ジオレフィン系炭化水素、さらには芳香族
炭化水素などすベての炭化水素を少なくとも含むガスが
使用可能である。さらに、炭化水素以外でも、例えば、
アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、C
O,CO2等、少なくとも炭素元素を含む化合物であれ
ば使用可能である。本発明における原料ガスからの硬質
炭素膜の形成方法としては、成膜活性種が、直流、低周
波、高周波、或いはマイクロ波等を用いたプラズマ法に
より生成されるプラズマ状態を経て形成される方法が好
ましいが、より大面積化、均一性向上、低温成膜の目的
で、低圧下で堆積を行なうため、磁界効果を利用する方
法がさらに好ましい。また高温における熱分解によって
も活性種を形成できる。その他にも、イオン化蒸着法、
或いはイオンビーム蒸着法等により生成されるイオン状
態を経て形成されてもよいし、真空蒸着法、或いはスパ
ッタリング法等により生成される中性粒子から形成され
てもよいし、さらには、これらの組み合せにより形成さ
れてもよい。
【0009】こうして作製される硬質炭素膜の堆積条件
の一例はプラズマCVD法の場合、次の通りである。 RF出力:0.1〜50W/cm2 圧 力:1/103〜10Torr堆積
温度:室温〜950℃、好ましくは室温〜300℃この
プラズマ状態により原料ガスがラジカルとイオンとに分
解され反応することによって、基板上に炭素原子Cと水
素原子Hとからなるアモルファス(非晶質)及び微結晶
質(結晶の大きさは数10Å〜数μm)の少くとも一方
を含む硬質炭素膜が堆積する。また、硬質炭素膜の諸特
性を表1に示す。
の一例はプラズマCVD法の場合、次の通りである。 RF出力:0.1〜50W/cm2 圧 力:1/103〜10Torr堆積
温度:室温〜950℃、好ましくは室温〜300℃この
プラズマ状態により原料ガスがラジカルとイオンとに分
解され反応することによって、基板上に炭素原子Cと水
素原子Hとからなるアモルファス(非晶質)及び微結晶
質(結晶の大きさは数10Å〜数μm)の少くとも一方
を含む硬質炭素膜が堆積する。また、硬質炭素膜の諸特
性を表1に示す。
【表1】
注)測定法;
比抵抗(ρ) :コプレナー型セルによるI−V
特性より求める。 光学的バンドギャップ(Egopt):分光特性から吸
収係数(α)を求め、数1式の関係より決定。
特性より求める。 光学的バンドギャップ(Egopt):分光特性から吸
収係数(α)を求め、数1式の関係より決定。
【数1】
膜中水素量〔C(H)〕:赤外吸収スペクトルから29
00/cm近のピークを積分し、吸収断面積Aを掛けて
求める。すなわち、〔C(H)〕=A・∫α(v)/v
・dvSP3/SP2比:赤外吸収スペクトルを、SP
3,SP2にそれぞれ帰属されるガウス関数に分解し、
その面積比より求める。 ビッカース硬度(H):マイクロビッカース計による。 屈折率(n) :エリプソメーターによる。 欠陥密度 :ESRによる。
00/cm近のピークを積分し、吸収断面積Aを掛けて
求める。すなわち、〔C(H)〕=A・∫α(v)/v
・dvSP3/SP2比:赤外吸収スペクトルを、SP
3,SP2にそれぞれ帰属されるガウス関数に分解し、
その面積比より求める。 ビッカース硬度(H):マイクロビッカース計による。 屈折率(n) :エリプソメーターによる。 欠陥密度 :ESRによる。
【0010】こうして形成される硬質炭素膜はラマン分
光法及びIR吸収法による分析の結果、夫々、図6及び
図7に示すように炭素原子がSP3の混成軌道とSP2
の混成軌道とを形成した原子間結合が混在していること
が明らかになっている。SP3結合とSP2結合の比率
は、IRスペクトルをピーク分離することで概ね推定で
きる。IRスペクトルには、2800〜3150/cm
に多くのモードのスペクトルが重なって測定されるが、
夫々の波数に対応するピークの帰属は明らかになってお
り、図5の如くガウス分布によってピーク分離を行ない
、夫々のピーク面積を算出し、その比率を求めればSP
3/SP2を知ることができる。また、X線及び電子回
折分析によればアモルファス状態(a−C:H)、及び
/又は約50Å〜数μm程度の微結晶粒を含むアモルフ
ァス状態にあることが判っている。一般に量産に適して
いるプラズマCVD法の場合には、RF出力が小さいほ
ど膜の比抵抗値および硬度が増加し、低圧力なほど活性
種の寿命が増加するために基板温度の低温化、大面積で
の均一化が図れ、かつ比抵抗、硬度が増加する傾向にあ
る。更に、低圧力ではプラズマ密度が減少するため、磁
場閉じ込め効果を利用する方法は比抵抗の増加には特に
効果的である。さらに、この方法は常温〜150℃程度
の比較的低い温度条件でも同様に良質の硬質炭素膜を形
成できるという特徴を有しているため、MIM素子製造
プロセスの低温化には最適である。従って、使用する基
板材料の選択自由度が広がり、基板温度をコントロール
し易いために大面積に均一な膜が得られるという特徴を
もっている。また硬質炭素膜の構造、物性は表1に示し
たように、広範囲に制御可能であるため、デバイス特性
を自由に設計できる利点もある。さらには膜の比誘電率
も2〜6と従来のMIM素子に使用されていたTa2O
5,Al2O3,SiNxと比較して小さいため、同じ
電気容量を持った素子を作る場合、素子サイズが大きく
てすむので、それほど微細加工を必要とせず、歩留りが
向上する(駆動条件の関係からLCDとMIM素子の容
量比はC(LCD)/C(MIM)=10:1程度必要
である)。また、素子急峻性はβ∝1/√ε・√dであ
るため、比誘電率εが小さければ急峻性は大きくなり、
オン電流Ionとオフ電流Ioffとの比が大きくとれ
るようになる。このためより低デューティ比でのLCD
駆動が可能となり、高密度のLCDが実現できる。さら
に膜の硬度が高いため、液晶材料封入時のラビング工程
による損傷が少なくこの点からも歩留りが向上する。以
上の点を顧みるに、硬質炭素膜を使用することで、低コ
スト、階調性(カラー化)、高密度LCDが実現できる
。さらにこの硬質炭素膜が炭素原子及び水素原子の他に
、周期律表第III族元素、同第IV族元素、同第V族
元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、窒素
原子、酸素元素、カルコゲン系元素又はハロゲン原子を
構成元素として含んでもよい。構成元素の1つとして周
期律表第III族元素、同じく第V族元素、アルカリ金
属元素、アルカリ土類金属元素、窒素原子又は酸素原子
を導入したものは硬質炭素膜の膜厚をノンドープのもの
に比べて約2〜3倍に厚くすることができ、またこれに
より素子作製時のピンホールの発生を防止すると共に、
素子の機械的強度を飛躍的に向上することができる。更
に窒素原子又は酸素原子の場合は以下に述べるような周
期律表第IV族元素等の場合と同様な効果がある。同様
に周期律表第IV族元素、カルコゲン系元素又はハロゲ
ン元素を導入したものは硬質炭素膜の安定性が飛躍的に
向上すると共に、膜の硬度も改善されることも相まって
高信頼性の素子が作製できる。これらの効果が得られる
のは第IV族元素及びカルコゲン系元素の場合は硬質炭
素膜中に存在する活性な2重結合を減少させるからであ
り、またハロゲン元素の場合は、1)水素に対する引抜
き反応により原料ガスの分解を促進して膜中のダングリ
ングボンドを減少させ、2)成膜過程でハロゲン元素X
がC−H結合中の水素を引抜いてこれと置換し、C−X
結合として膜中に入り、結合エネルギーが増大する(C
−H間及びC−X間の結合エネルギーはC−X間の方が
大きい)からである。これらの元素を膜の構成元素とす
るためには、原料ガスとしては炭化水素ガス及び水素の
他に、ドーパントとして膜中に周期律表第III族元素
、同第IV族元素、同第V族元素、アルカリ金属元素、
アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸素原子、カルコゲ
ン系元素又はハロゲン元素を含有させるために、これら
の元素又は原子を含む化合物(又は分子)(以下、これ
らを「他の化合物」ということもある)のガスが用いら
れる。ここで周期律表第III族元素を含む化合物とし
ては、例えばB(OC2H5)3,B2H6,BCl3
,BBr3,BF3,Al(O−i−C3H7)3,(
CH3)3Al,(C2H5)3Al,(i−C4H9
)3Al,AlCl3,Ga(O−i−C3H7)3,
(CH3)3Ga,(C2H5)3Ga,GaCl3,
GaBr3,(O−i−C3H7)3In,(C2H5
)3In等がある。周期律表第IV族元素を含む化合物
としては、例えばSi2H6,(C2H5)3SiH,
SiF4,SiH2Cl2,SiCl4,Si(OCH
3)4,Si(OC2H5)4,Si(OC3H7)4
,GeCl4,GeH4,Ge(OC2H5)4,Ge
(C2H5)4,(CH3)4Sn,(C2H5)4S
n,SnCl4等がある。周期律表第V族元素を含む化
合物としては、例えばPH3,PF3,PF5,PCl
2F3,PCl3,PCl2F,PBr3,PO(OC
H3)3,P(C2H5)3,POCl3,AsH3,
AsCl3,AsBr3,AsF3,AsF5,AsC
l3,SbH3,SbF3,SbCl3,Sb(OC2
H5)3等がある。アルカリ金属原子を含む化合物とし
ては、例えばLiO−i−C3H7,NaO−i−C3
H7,KO−i−C3H7等がある。アルカリ土類金属
原子を含む化合物としては、例えばCa(OC2H5)
3,Mg(OC2H5)2,(C2H5)2Mg等があ
る。窒素原子を含む化合物としては、例えば窒素ガス、
アンモニア等の無機化合物、アミノ基、シアノ基等の官
能基を有する有機化合物及び窒素を含む複素環等がある
。酸素原子を含む化合物としては、例えば酸素ガス、オ
ゾン、水(水蒸気)、過酸化水素、一酸化炭素、二酸化
炭素、亜酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素、三酸化二
窒素、五酸化二窒素、三酸化窒素等の無機化合物、水酸
基、アルデヒド基、アシル基、ケトン基、ニトロ基、ニ
トロソ基、スルホン基、エーテル結合、エステル結合、
ペプチド結合、酸素を含む複素環等の官能基或いは結合
を有する有機化合物、更には金属アルコキシド等が挙げ
られる。カルコゲン系元素を含む化合物としては、例え
ばH2S,(CH3)(CH2)4S(CH2)4CH
3,CH2=CHCH2SCH2CH=CH2,C2H
5SC2H5,C2H5SCH3,チオフェン、H2S
e,(C2H5)2Se,H2Te等がある。またハロ
ゲン元素を含む化合物としては、例えば弗素、塩素、臭
素、沃素、弗化水素、弗化炭素、弗化塩素、弗化臭素、
弗化沃素、塩化水素、塩化臭素、塩化沃素、臭化水素、
臭化沃素、沃化水素等の無機化合物、ハロゲン化アルキ
ル、ハロゲン化アリール、ハロゲン化スチレン、ハロゲ
ン化ポリメチレン、ハロホルム等の有機化合物が用いら
れる。液晶駆動MIM素子として好適な硬質炭素膜は、
駆動条件から膜厚が100〜8000Å、比抵抗が10
6〜1013Ω・cmの範囲であることが有利である。 なお、駆動電圧と耐圧(絶縁破壊電圧)とのマージンを
考慮すると膜厚は200Å以上であることが望ましく、
また、画素部と薄膜二端子素子部の段差(セルギャップ
差)に起因する色むらが実用上問題とならないようにす
るには膜厚は6000Å以下であることが望ましいこと
から、硬質炭素膜の膜厚は200〜6000Å、比抵抗
は5×106〜1013Ω・cmであることがより好ま
しい。硬質炭素膜のピンホールによる素子の欠陥数は膜
厚の減少にともなって増加し、300Å以下では特に顕
著になること(欠陥率は1%を越える)、及び、膜厚の
面内分布の均一性(ひいては素子特性の均一性)が確保
できなくなる(膜厚制御の精度は30Å程度が限度で、
膜厚のバラツキが10%を越える)ことから、膜厚は3
00Å以上であることがより望ましい。また、ストレス
による硬質炭素膜の剥離が起こりにくくするため、及び
、より低デューティ比(望ましくは1/1000以下)
で駆動するために、膜厚は4000Å以下であることが
より望ましい。これらを総合して考慮すると、硬質炭素
膜の膜厚は300〜4000Å、比抵抗率は107〜1
011Ω・cmであることが一層好ましい。
光法及びIR吸収法による分析の結果、夫々、図6及び
図7に示すように炭素原子がSP3の混成軌道とSP2
の混成軌道とを形成した原子間結合が混在していること
が明らかになっている。SP3結合とSP2結合の比率
は、IRスペクトルをピーク分離することで概ね推定で
きる。IRスペクトルには、2800〜3150/cm
に多くのモードのスペクトルが重なって測定されるが、
夫々の波数に対応するピークの帰属は明らかになってお
り、図5の如くガウス分布によってピーク分離を行ない
、夫々のピーク面積を算出し、その比率を求めればSP
3/SP2を知ることができる。また、X線及び電子回
折分析によればアモルファス状態(a−C:H)、及び
/又は約50Å〜数μm程度の微結晶粒を含むアモルフ
ァス状態にあることが判っている。一般に量産に適して
いるプラズマCVD法の場合には、RF出力が小さいほ
ど膜の比抵抗値および硬度が増加し、低圧力なほど活性
種の寿命が増加するために基板温度の低温化、大面積で
の均一化が図れ、かつ比抵抗、硬度が増加する傾向にあ
る。更に、低圧力ではプラズマ密度が減少するため、磁
場閉じ込め効果を利用する方法は比抵抗の増加には特に
効果的である。さらに、この方法は常温〜150℃程度
の比較的低い温度条件でも同様に良質の硬質炭素膜を形
成できるという特徴を有しているため、MIM素子製造
プロセスの低温化には最適である。従って、使用する基
板材料の選択自由度が広がり、基板温度をコントロール
し易いために大面積に均一な膜が得られるという特徴を
もっている。また硬質炭素膜の構造、物性は表1に示し
たように、広範囲に制御可能であるため、デバイス特性
を自由に設計できる利点もある。さらには膜の比誘電率
も2〜6と従来のMIM素子に使用されていたTa2O
5,Al2O3,SiNxと比較して小さいため、同じ
電気容量を持った素子を作る場合、素子サイズが大きく
てすむので、それほど微細加工を必要とせず、歩留りが
向上する(駆動条件の関係からLCDとMIM素子の容
量比はC(LCD)/C(MIM)=10:1程度必要
である)。また、素子急峻性はβ∝1/√ε・√dであ
るため、比誘電率εが小さければ急峻性は大きくなり、
オン電流Ionとオフ電流Ioffとの比が大きくとれ
るようになる。このためより低デューティ比でのLCD
駆動が可能となり、高密度のLCDが実現できる。さら
に膜の硬度が高いため、液晶材料封入時のラビング工程
による損傷が少なくこの点からも歩留りが向上する。以
上の点を顧みるに、硬質炭素膜を使用することで、低コ
スト、階調性(カラー化)、高密度LCDが実現できる
。さらにこの硬質炭素膜が炭素原子及び水素原子の他に
、周期律表第III族元素、同第IV族元素、同第V族
元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、窒素
原子、酸素元素、カルコゲン系元素又はハロゲン原子を
構成元素として含んでもよい。構成元素の1つとして周
期律表第III族元素、同じく第V族元素、アルカリ金
属元素、アルカリ土類金属元素、窒素原子又は酸素原子
を導入したものは硬質炭素膜の膜厚をノンドープのもの
に比べて約2〜3倍に厚くすることができ、またこれに
より素子作製時のピンホールの発生を防止すると共に、
素子の機械的強度を飛躍的に向上することができる。更
に窒素原子又は酸素原子の場合は以下に述べるような周
期律表第IV族元素等の場合と同様な効果がある。同様
に周期律表第IV族元素、カルコゲン系元素又はハロゲ
ン元素を導入したものは硬質炭素膜の安定性が飛躍的に
向上すると共に、膜の硬度も改善されることも相まって
高信頼性の素子が作製できる。これらの効果が得られる
のは第IV族元素及びカルコゲン系元素の場合は硬質炭
素膜中に存在する活性な2重結合を減少させるからであ
り、またハロゲン元素の場合は、1)水素に対する引抜
き反応により原料ガスの分解を促進して膜中のダングリ
ングボンドを減少させ、2)成膜過程でハロゲン元素X
がC−H結合中の水素を引抜いてこれと置換し、C−X
結合として膜中に入り、結合エネルギーが増大する(C
−H間及びC−X間の結合エネルギーはC−X間の方が
大きい)からである。これらの元素を膜の構成元素とす
るためには、原料ガスとしては炭化水素ガス及び水素の
他に、ドーパントとして膜中に周期律表第III族元素
、同第IV族元素、同第V族元素、アルカリ金属元素、
アルカリ土類金属元素、窒素原子、酸素原子、カルコゲ
ン系元素又はハロゲン元素を含有させるために、これら
の元素又は原子を含む化合物(又は分子)(以下、これ
らを「他の化合物」ということもある)のガスが用いら
れる。ここで周期律表第III族元素を含む化合物とし
ては、例えばB(OC2H5)3,B2H6,BCl3
,BBr3,BF3,Al(O−i−C3H7)3,(
CH3)3Al,(C2H5)3Al,(i−C4H9
)3Al,AlCl3,Ga(O−i−C3H7)3,
(CH3)3Ga,(C2H5)3Ga,GaCl3,
GaBr3,(O−i−C3H7)3In,(C2H5
)3In等がある。周期律表第IV族元素を含む化合物
としては、例えばSi2H6,(C2H5)3SiH,
SiF4,SiH2Cl2,SiCl4,Si(OCH
3)4,Si(OC2H5)4,Si(OC3H7)4
,GeCl4,GeH4,Ge(OC2H5)4,Ge
(C2H5)4,(CH3)4Sn,(C2H5)4S
n,SnCl4等がある。周期律表第V族元素を含む化
合物としては、例えばPH3,PF3,PF5,PCl
2F3,PCl3,PCl2F,PBr3,PO(OC
H3)3,P(C2H5)3,POCl3,AsH3,
AsCl3,AsBr3,AsF3,AsF5,AsC
l3,SbH3,SbF3,SbCl3,Sb(OC2
H5)3等がある。アルカリ金属原子を含む化合物とし
ては、例えばLiO−i−C3H7,NaO−i−C3
H7,KO−i−C3H7等がある。アルカリ土類金属
原子を含む化合物としては、例えばCa(OC2H5)
3,Mg(OC2H5)2,(C2H5)2Mg等があ
る。窒素原子を含む化合物としては、例えば窒素ガス、
アンモニア等の無機化合物、アミノ基、シアノ基等の官
能基を有する有機化合物及び窒素を含む複素環等がある
。酸素原子を含む化合物としては、例えば酸素ガス、オ
ゾン、水(水蒸気)、過酸化水素、一酸化炭素、二酸化
炭素、亜酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素、三酸化二
窒素、五酸化二窒素、三酸化窒素等の無機化合物、水酸
基、アルデヒド基、アシル基、ケトン基、ニトロ基、ニ
トロソ基、スルホン基、エーテル結合、エステル結合、
ペプチド結合、酸素を含む複素環等の官能基或いは結合
を有する有機化合物、更には金属アルコキシド等が挙げ
られる。カルコゲン系元素を含む化合物としては、例え
ばH2S,(CH3)(CH2)4S(CH2)4CH
3,CH2=CHCH2SCH2CH=CH2,C2H
5SC2H5,C2H5SCH3,チオフェン、H2S
e,(C2H5)2Se,H2Te等がある。またハロ
ゲン元素を含む化合物としては、例えば弗素、塩素、臭
素、沃素、弗化水素、弗化炭素、弗化塩素、弗化臭素、
弗化沃素、塩化水素、塩化臭素、塩化沃素、臭化水素、
臭化沃素、沃化水素等の無機化合物、ハロゲン化アルキ
ル、ハロゲン化アリール、ハロゲン化スチレン、ハロゲ
ン化ポリメチレン、ハロホルム等の有機化合物が用いら
れる。液晶駆動MIM素子として好適な硬質炭素膜は、
駆動条件から膜厚が100〜8000Å、比抵抗が10
6〜1013Ω・cmの範囲であることが有利である。 なお、駆動電圧と耐圧(絶縁破壊電圧)とのマージンを
考慮すると膜厚は200Å以上であることが望ましく、
また、画素部と薄膜二端子素子部の段差(セルギャップ
差)に起因する色むらが実用上問題とならないようにす
るには膜厚は6000Å以下であることが望ましいこと
から、硬質炭素膜の膜厚は200〜6000Å、比抵抗
は5×106〜1013Ω・cmであることがより好ま
しい。硬質炭素膜のピンホールによる素子の欠陥数は膜
厚の減少にともなって増加し、300Å以下では特に顕
著になること(欠陥率は1%を越える)、及び、膜厚の
面内分布の均一性(ひいては素子特性の均一性)が確保
できなくなる(膜厚制御の精度は30Å程度が限度で、
膜厚のバラツキが10%を越える)ことから、膜厚は3
00Å以上であることがより望ましい。また、ストレス
による硬質炭素膜の剥離が起こりにくくするため、及び
、より低デューティ比(望ましくは1/1000以下)
で駆動するために、膜厚は4000Å以下であることが
より望ましい。これらを総合して考慮すると、硬質炭素
膜の膜厚は300〜4000Å、比抵抗率は107〜1
011Ω・cmであることが一層好ましい。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を説明するが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。 実施例1 基板としてPETを用い、本発明による耐透気化、耐透
湿化処理として、基板端面に硬質炭素膜を成膜する方法
を用いたセルを作製した(セル1と称する)。以下に作
製方法を示す。基板1にITOを800Åマグネトロン
スパッタ法を用い堆積させた。次いでパターン化して画
素電極2を形成した。次に、能動素子として硬質炭素膜
4を使用したMIM素子を以下のように設けた。まず基
板1の画素電極2上にAlを蒸着法により1000Å厚
に堆積後、パターン化して下部電極3を形成した。その
上に絶縁膜として硬質炭素膜4をプラズマCVD法によ
り1100Å厚に堆積後、ドライエッチングによりパタ
ーン化した。更に各硬質炭素絶縁膜上にNiを蒸着法に
より1000Å厚に堆積後、パターン化して上部電極5
を形成した。 次に他方の透明基板(対向基板)として同一含水量の基
板にITOをスパッタリング法により1000Å厚に堆
積し、ストライプ状にパターン化して共通画素電極を形
成した。さらに共通画素電極を設けた逆の表面にカラー
フィルターを設けた。次に、両基板の上に配向膜として
ポリイミド膜を形成し、ラビング処理を行なった。ここ
で所定の大きさに基板をカットし、基板上の電極パター
ン、表示面にマスキングを行い、基板端面に前記と同様
の方法により硬質炭素膜を成膜した。次にこれらの基板
を各画素電極側を内側にして対向させ、ギャップ材を介
して貼合せ、更にこうして形成されたセル内に市販の液
晶材料を封入することによりカラー液晶表示装置を作っ
た。この時基板端面およびMIM素子に用いた硬質炭素
の成膜条件は、 圧 力:0.03 TorrCH4流量 :
10 SCCM RFパワー:0.2 W/cm2 温 度:室 温であった
。 実施例2 実施例1同様の構成の硬質炭素膜を用いたMIM素子に
よる液晶表示装置に作製の工程中基板をカットし張り合
わせたところで、基板の電極部及び表示部に成膜されな
いように基板端面に有機ケイ素化合物〔(CH3)3S
iOHを塗布し120℃−1時間加熱を行い、続いてA
rのプラズマ中で処理を温度120℃、圧力0.1To
rrで行った。〕を成膜したものを作製した(セル2と
称する)。 実施例3 実施例1同様の構成の硬質炭素膜を用いたMIM素子に
よる液晶表示装置を作製し駆動用のICを実装した後、
基板の端面に脱アセトンタイプのシリコン樹脂を塗布し
室温で硬化させた(セル3と称する)。 比較例 これら3種類の液晶表示装置と同一構成で、基板端面に
耐透気化、耐透湿化処理をしていないMIM素子による
液晶表示装置を作製した(セル4と称する)。これら4
種類の液晶表示装置を60℃、90%の条件下で、10
00時間連続動作試験をおこなった。結果として図2に
示すように本発明による基板端面に耐透気化、耐透湿化
処理を行ったものでは表示特性に変化はなかった。一方
基板端面の耐透気化、耐透湿化処理を行っていないもの
では、コントラスト比の低下等の表示むらが生じた。な
お、図2の縦軸はコントラスト比、横軸は時間(単位)
である。
らに限定されるものではない。 実施例1 基板としてPETを用い、本発明による耐透気化、耐透
湿化処理として、基板端面に硬質炭素膜を成膜する方法
を用いたセルを作製した(セル1と称する)。以下に作
製方法を示す。基板1にITOを800Åマグネトロン
スパッタ法を用い堆積させた。次いでパターン化して画
素電極2を形成した。次に、能動素子として硬質炭素膜
4を使用したMIM素子を以下のように設けた。まず基
板1の画素電極2上にAlを蒸着法により1000Å厚
に堆積後、パターン化して下部電極3を形成した。その
上に絶縁膜として硬質炭素膜4をプラズマCVD法によ
り1100Å厚に堆積後、ドライエッチングによりパタ
ーン化した。更に各硬質炭素絶縁膜上にNiを蒸着法に
より1000Å厚に堆積後、パターン化して上部電極5
を形成した。 次に他方の透明基板(対向基板)として同一含水量の基
板にITOをスパッタリング法により1000Å厚に堆
積し、ストライプ状にパターン化して共通画素電極を形
成した。さらに共通画素電極を設けた逆の表面にカラー
フィルターを設けた。次に、両基板の上に配向膜として
ポリイミド膜を形成し、ラビング処理を行なった。ここ
で所定の大きさに基板をカットし、基板上の電極パター
ン、表示面にマスキングを行い、基板端面に前記と同様
の方法により硬質炭素膜を成膜した。次にこれらの基板
を各画素電極側を内側にして対向させ、ギャップ材を介
して貼合せ、更にこうして形成されたセル内に市販の液
晶材料を封入することによりカラー液晶表示装置を作っ
た。この時基板端面およびMIM素子に用いた硬質炭素
の成膜条件は、 圧 力:0.03 TorrCH4流量 :
10 SCCM RFパワー:0.2 W/cm2 温 度:室 温であった
。 実施例2 実施例1同様の構成の硬質炭素膜を用いたMIM素子に
よる液晶表示装置に作製の工程中基板をカットし張り合
わせたところで、基板の電極部及び表示部に成膜されな
いように基板端面に有機ケイ素化合物〔(CH3)3S
iOHを塗布し120℃−1時間加熱を行い、続いてA
rのプラズマ中で処理を温度120℃、圧力0.1To
rrで行った。〕を成膜したものを作製した(セル2と
称する)。 実施例3 実施例1同様の構成の硬質炭素膜を用いたMIM素子に
よる液晶表示装置を作製し駆動用のICを実装した後、
基板の端面に脱アセトンタイプのシリコン樹脂を塗布し
室温で硬化させた(セル3と称する)。 比較例 これら3種類の液晶表示装置と同一構成で、基板端面に
耐透気化、耐透湿化処理をしていないMIM素子による
液晶表示装置を作製した(セル4と称する)。これら4
種類の液晶表示装置を60℃、90%の条件下で、10
00時間連続動作試験をおこなった。結果として図2に
示すように本発明による基板端面に耐透気化、耐透湿化
処理を行ったものでは表示特性に変化はなかった。一方
基板端面の耐透気化、耐透湿化処理を行っていないもの
では、コントラスト比の低下等の表示むらが生じた。な
お、図2の縦軸はコントラスト比、横軸は時間(単位)
である。
【0012】
【効果】プラスチック基板の端面に耐透気化、耐透湿化
処理を行うことにより液晶表示装置の表示特性を長期間
安定させることができる。
処理を行うことにより液晶表示装置の表示特性を長期間
安定させることができる。
【図1】本発明LCDに用いられるMIM素子の構造を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図2】液晶表示装置のコントラスト劣化寿命を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図3】本発明のMIM型素子の絶縁層に使用した硬質
炭素膜のIR吸収法で分析した分析結果を示すスペクト
ル図である。
炭素膜のIR吸収法で分析した分析結果を示すスペクト
ル図である。
【図4】本発明のMIM型素子の絶縁層に使用した硬質
炭素膜をラマン分光法で分光した分析結果を示すスペク
トル図である。
炭素膜をラマン分光法で分光した分析結果を示すスペク
トル図である。
【図5】IRスペクトルのガウス分布を示す。
1 基板
2 画素電極
3 下部電極
4 硬質炭素膜
5 上部電極
Claims (3)
- 【請求項1】 2枚のプラスチック基板間に液晶を挾
持してなる液晶表示装置において、基板の端面に耐透気
化、耐透湿化処理を施したことを特徴とする液晶表示装
置。 - 【請求項2】 前記耐透気化、耐透湿化処理をおこな
うための材料として、硬質炭素膜を用いる請求項1記載
の液晶表示装置。 - 【請求項3】 前記耐透気化、耐透湿化処理をおこな
うための材料として、有機ケイ素化合物を用いる請求項
1記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13181291A JPH04331917A (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13181291A JPH04331917A (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04331917A true JPH04331917A (ja) | 1992-11-19 |
Family
ID=15066687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13181291A Pending JPH04331917A (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04331917A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000309324A (ja) * | 1994-08-11 | 2000-11-07 | Kirin Brewery Co Ltd | 炭素膜コーティングプラスチック容器 |
JP2009103858A (ja) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Citizen Holdings Co Ltd | 液晶装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-05-07 JP JP13181291A patent/JPH04331917A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000309324A (ja) * | 1994-08-11 | 2000-11-07 | Kirin Brewery Co Ltd | 炭素膜コーティングプラスチック容器 |
JP2009103858A (ja) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Citizen Holdings Co Ltd | 液晶装置の製造方法 |
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