KR100748904B1 - 전기광학장치 및 그 제조방법, 그리고 전자기기 - Google Patents
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Abstract
(과제) 고품위 표시가 가능한 전기광학장치를 효율적으로 제조한다.
(해결수단) 배향막은 규제층과 보조층이 기판 표면에 적층되어 이루어진다. 규제층은 전기광학물질의 배향을 기판 표면에 있어서 특정 방향으로 규제하는 배향 규제력을 갖는다. 보조층은 규제층의 하층으로서 형성되고, 규제층을 배향 규제력에 대하여 보조하기 위해, 특정 방향 중 적어도 기판 표면을 따른 방위각방향의 배향 규제력을 갖는다.
전기광학장치
Description
도 1 은 제 1 실시형태와 관련된 전기광학장치의 전체 구성을 나타내는 평면도.
도 2 는 도 1 의 I-I' 단면도.
도 3 은 제 1 실시형태와 관련된 전기광학장치 중 배향막의 개념적인 구성을 나타내는 사시도.
도 4 는 제 1 실시형태와 관련된 제조방법의 플로우차트.
도 5 는 제 1 실시형태와 관련된 증착장치의 개략 구성을 나타내는 단면도.
도 6 은 대향 기판측의 배향막의 경사방향 증착에 있어서의 증착각도를 나타내는 사시도.
도 7 은 도 6 의 증착각도에 대한 액정의 프리틸트각을 나타내는 그래프.
도 8 은 제 2 실시형태와 관련된 전기광학장치 중 배향막의 개념적인 구성을 나타내는 사시도.
도 9 는 실시형태의 변형예와 관련된 배향막의 개념적인 구성을 나타내는 사시도.
도 10 은 실시형태의 변형예와 관련된 배향막의 구성을 나타내는 사시도.
도 11 은 본 발명의 전자기기의 일실시형태와 관련된 액정 프로젝터의 구성을 나타내는 단면도.
도 12 는 실시예 1 및 비교예 1 과 관련된 전기광학장치에 있어서, 막형성 조건과, 방위각방향의 앵커링력 및 투과율의 평가결과를 나타내는 표.
도 13 은 실시예 2 및 비교예 2 와 관련된 전기광학장치에 있어서, 막형성 조건과, 방위각방향의 앵커링력 및 투과율의 평가결과를 나타내는 표.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10: TFT 어레이 기판 10a: 화상표시영역
20: 대향 기판 21: 대향 전극
16, 22: 배향막 23: 차광막
30A: 규제층 30B: 보조층
50: 액정층 θ: 극각방향
δ: 방위각방향 γ, γ1: 증착방향
X11: (규제층의) 배향 규제력 X12: (보조층의) 배향 규제력
[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2002-277879호
[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 2001-5003호
[특허문헌 3] 일본 공개특허공보 소53-60254호
[비특허문헌 1] M. Lu et a1., SID'00 DIGEST, 29.4, 446(2000)
본 발명은, 예를 들어 액정장치 등의 전기광학장치의 제조방법, 및 이 전기광학장치, 그리고 이 전기광학장치를 구비한, 예를 들어 액정 프로젝터 등의 전자기기의 기술분야에 관한 것이다.
이 종류의 전기광학장치에 있어서는, 전기광학물질의 배향 제어를 특정한 표면 형상을 갖는 배향막에 의해 행한다. 이러한 배향막은 폴리이미드 등의 유기막에 러빙처리를 실시하여 작성되는 경우 외에, 산화규소 (SiO) 등의 무기재료를 기판에 경사방향으로부터 진공증착 (즉, 경사방향 증착법) 이나 스퍼터링을 행함으로써 작성되는 경우가 있다. 이러한 증발재료를 막형성면에 대하여 경사방향으로부터 공급하는 막형성방법을, 이하에서는 적절히 「경사방향 막형성법」이라 부르기로 한다.
경사방향 막형성법에 의하면, 셀프 섀도잉 효과에 의해 증발재료의 기판에 대한 입사방향으로 경사진 미세한 기둥 형상 구조가 형성된다. 그래서, 이 형상을 이용하여 액정을 배향시키는 것이다. 경사방향 막형성법은 줄무늬 형상의 배향처리 반점 등의 러빙처리상의 문제로부터 해방되고, 게다가 내광성이 좋은 배향막을 얻는 방법으로서 주목되고 있다. 또한, 경사방향 막형성법에 의한 배향막은 증착재료나 그 형상, 또는 액정재료에 따라 액정 분자가 수평배향되거나, 수직배향되는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 비특허문헌 1 을 참조).
하지만, 배향막의 하지가 되는 기판 표면에는 배선이나 전극, 차광막 등의 두께에 기인하는 단차가 존재하고 있는 경우가 대부분이다. 그 때문에, 경사방향 막형성시에 단차의 그늘이 되어 막형성되기 어렵거나, 또는 전혀 막형성되지 않는 영역이 생긴다. 배향막에 이러한 반점이 있으면, 배향능이 약해지고, 광누설이나 투과율 저하로 인한 콘트라스트비의 저하를 초래하는 원인이 된다. 그래서, 배향막 상의 반점 내지는 그것에 기인하는 표시 반점을 해소하는 방책이 제안되어 있다. 예를 들어 특허문헌 1 에는, 2 층의 경사방향 증착막으로 이루어지는 배향막에 대하여 개시되어 있다. 이 경우, 2 층째의 증착막은 증착방향 중 방위각 성분을 1 층째의 증착막과 다르게 함으로써, 1 층째에 있어서 증착되기 어려운 단차의 그림자에 대해서도 증착시킬 수 있다. 경사방향 증착막을 2 층으로 함으로써, 단차에 의해 증착이 이루어지지 않는 영역을 없애는 기술에 대해서는 기타 특허문헌 2 및 3 에도 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1 의 2 층 배향막도 포함하여, 경사방향 막형성법에 의한 배향막의 배향능은 기본적으로 막구조에 유래하고 있으므로, 유기 폴리이미드 배향막에 필적하는 레벨에 달하지 않는 경우가 있다. 특히 러빙처리를 행하지 않기 때문에, 배향의 극각방향과 방위각방향을 동시에 또한 확실하게 제어하기가 어렵고, 표시나 응답속도에 악영향을 미칠 수도 있다는 기술적 문제가 있다.
구체적으로는, 경사방향 막형성법에 의한 배향막을 수직배향 모드에 적용하는 경우, 배향막을 프리틸트각이 작은 조건으로 막형성하면, 액정 분자가 넘어지는 방향이 규정되지 않기 때문에 화소내에서 디스크리네이션이 발생한다. 그래서, 액정 분자가 넘어지는 방향을 규정하기 위해 프리틸트각을 어느 정도 크게 하면, 이번에는 액정의 복굴절에 의해 흑레벨이 충분히 어둡게 표시되지 않는다는 문제가 생긴다.
또한, 경사방향 막형성법에 의한 배향막을 수평 모드에 적용하는 경우, 사용하는 재료에 따라서는, 방위각방향의 앵커링이 약하기 때문에, 횡전계의 영향을 받아 디스크리네이션이 발생하여, 설계대로의 투과율이 얻어지지 않는다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 고품위 표시가 가능하고, 효율적으로 제조 가능한 전기광학장치 및 그 제조방법, 그리고 그러한 전기광학장치를 구비한 전자기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 전기광학장치는 상기 과제를 해결하기 위해, 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 협지된 전기광학물질과, 상기 한 쌍의 기판의 적어도 일방의 기판에 있어서의 상기 전기광학물질에 면하는 측의 표면에 형성된 배향막을 구비하고, 상기 배향막은 상기 표면에 상기 전기광학물질의 배향을 상기 표면에 있어서 특정 방향으로 규제하는 배향 규제력을 갖는 규제층과, 상기 규제층의 하층으로서 형성되고, 상기 규제층을 상기 배향 규제력에 대하여 보조하기 위해 상기 특정 방향 중 적어도 상기 표면을 따른 방위각방향의 배향 규제력을 갖는 보조층이 적층되어 이루어진다.
본 발명의 전기광학장치에 의하면, 액정 등의 전기광학물질의 배향상태를 제 어함으로써 계조 표시를 행하도록 구성되어 있고, 전기광학물질의 초기 배향은 배향막에 의해 규제된다.
본 발명과 관련된 배향막은 2 층 이상의 다층구조를 가지며, 기판의 표면에 배치되는 규제층과, 그 하층인 보조층으로 이루어진다. 규제층은 전기광학물질에 접함으로써 배향막과의 계면 근방의 전기광학물질의 다이렉터 (즉, 전기광학물질의 평균적인 배열방향) 를 직접적으로 제어하기 위해 형성되고, 전기광학물질의 배향을 특정 방향으로 규제한다고 하는 배향막으로서의 기능 (배향능) 을 갖고 있다. 여기서 「특정 방향」이란, 전기광학물질의 배향방향으로서 미리 설정된 특정한 방향으로서, 통상적으로는 기판 표면에 대한 극각방향 및 방위각방향으로서 3 차원적으로 설정된다.
다만, 규제층 1 층만으로는 전술한 바와 같이 배향 규제력이 충분하지 않은 경우가 많다. 특히, 그 방위각방향의 배향 규제력이 불충분하면, 배향 반점이나 응답속도의 저하 등을 야기하여 표시 불량의 원인이 될 가능성이 있다. 그래서, 본 발명에서는 규제층의 하층측에 규제층의 배향 규제력을 강화하는 보조층이 적층된다. 보다 구체적으로는, 보조층은 특정 방향 중 방위각방향에 대한 배향능을 갖도록 구성된다.
이것은 일반적으로는, 보조층으로 규제되는 전기광학물질의 배향방향을 규제층으로 규제되는 전기광학물질의 배향방향과 일치시키거나, 또는 일치하도록 정렬하는 것을 의미하는데, 전기광학물질의 광학 모드에 따라서는 반드시 양자가 일치하지는 않는다. 또는, 보조층이 방위각방향의 배향 규제력 뿐만 아니라 극각방 향의 배향 규제력을 갖고 있어도 된다. 즉, 본 발명에 있어서의 보조층은 적어도 방위각방향의 배향 제어에 관하여, 문자 그대로 규제층을 보조하는 역할을 담당하고 있으면 되는 것이다. 그 의미에서는, 보조층은 규제층과 동일 막이어도 되고, 배향 규제력을 방위각방향으로만 부여하는 경우 등에는, 재료 또는 구조가 규제층과는 다른 막이어도 된다. 또한, 보조층은 1 층이어도 되고 복수층이어도 된다.
보조층은 규제층의 하방에 위치하나, 전기광학물질과의 상호작용에 의해 배향능을 전기광학물질에 충분히 작용시킬 수 있다. 이와 관련하여, 규제층 및 보조층의 배향능은 그 형상에 유래하므로, 예를 들어 경사방향 증착 등에 의해 형성되는 경우의 각 층의 두께는 40∼100㎚ 정도로 매우 얇다. 그 때문에, 보조층과 전기광학물질과의 거리는 상호작용이 작용할 정도로 근접해 있다.
이러한 구성을 가지므로, 본 발명과 관련된 배향막은 러빙처리에 의해 배향능이 부여되는 것이 아니고, 막 자체의 구조 내지 형상 유래의 배향능을 구비하고 있다. 즉, 배향막은 기판 표면을 하지로 한 증착법이나 스퍼터링법 등에 의해 형성된다. 또한, 배향막은 예를 들어, Si0 등의 무기재료로 이루어지고, 한 쌍의 기판의 어느 일방 또는 양방에 형성되어도 된다.
이러한 배향막은 방위각방향의 배향 규제력이 규제층 단독인 경우보다 보강되어, 전기광학물질의 방위각방향의 배향력을 더욱 강화하도록 작용한다. 그 결과, 예를 들어 수직배향 모드에 있어서, 배향막을 프리틸트각이 작은 조건으로 막형성한 경우이더라도, 액정 분자가 넘어지는 방향이 규정되기 때문에 디스크리네 이션의 발생을 억제 또는 미연에 방지할 수 있다. 또한, 수평배향 모드에 있어서도, 방위각방향의 앵커링이 충분히 강해지기 때문에, 디스크리네이션의 발생을 억제 또는 미연에 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 배향막의 배향규제력 부족에 의해 생기는 전기광학물질의 배향 반점이나 응답속도의 저하가 억제 또는 미연에 방지되어, 고품위 표시가 가능해진다. 또한, 본 발명과 관련된 배향막은 특정 방향에 배향능을 부여하기 위한 조건 설정만 가능하면, 예를 들어 경사방향 증착 등의 통상의 막형성방법을 사용하여, 확실히 기능을 발휘할 수 있는 상태로 형성 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 전기광학장치에서는, 규제층과 보조층이 적층된 배향막을 형성하고, 보조층에는 전기광학물질을 특정한 방위각방향으로 배향시키는 배향능을 부여하도록 하였으므로, 전기광학물질의 방위각방향의 배향력을 강화할 수 있고, 고품위 표시가 가능해진다.
또한, 이러한 배향막은 막구조에 따른 배향능을 가지므로, 러빙처리가 불필요하다. 따라서, 러빙처리에 수반하여 생기는 표시 불량으로부터 해방된다. 동시에, 경사방향 막형성법 등을 사용하여 막형성하는 것만으로 완성할 수 있으므로, 전기광학장치의 효율적인 제조를 가능하게 한다. 또한, 배향막의 각 층을 무기재료로 구성하는 경우에는, 러빙처리가 실시되는 폴리이미드막 등의 유기 배향막에 비하여 내광성을 현격히 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 전기광학장치의 일 양태에서는, 상기 보조층은 상기 전기광학물질을 수평배향시키는 층을 포함한다.
이 양태에 의하면, 보조층은 대략 방위각방향의 배향 규제력만을 갖는 층을 포함하도록 구성된다. 즉, 그러한 층의 단층이거나, 그러한 층을 하나 또는 복수 포함하여 적층되어 있어도 된다.
가령, 보조층이 극각방향의 배향 규제력을 갖는다고 한다면, 그 배향 규제력은 규제층이 규제하고자 하는 특정 방향으로 작용하는 것이 바람직하고, 그렇지 않더라도, 미리 소정방향을 지향하도록 설정되어야 한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 배향 규제력을 극각방향과 방위각방향에서 동시에 제어하는 것은 일반적으로 어렵다. 한편, 본 양태의 보조층에 있어서는, 적어도 1 층에 대하여 방위각방향만을 고려하여 배향 규제력을 부여하면 되므로, 비교적 간편하게 또한 전체의 배향 규제력이 전기광학물질을 확실히 적정 방향으로 배향시키도록 배향막을 형성하는 것이 가능하다.
본 발명의 전기광학장치의 다른 양태에서는, 상기 보조층의 배향 규제력과 상기 규제층의 배향 규제력은 상기 방위각방향에 있어서 방향이 정렬되어 있다.
이 양태에 의하면, 상기 보조층에 의해 배향한 경우의 전기광학물질의 방위각방향과, 상기 규제층에 의해 배향한 경우의 전기광학물질의 방위각방향이 동일 방향이 된다. 또한, 여기서 「방향이 정렬되어 있다」란, 완전히 배향 규제력의 방향이 일치하고 있는 경우 (현실적으로는, 그러한 설정 자체가 어렵다) 를 의미할 뿐만 아니라, 배향 규제력의 작용방향에 있어서의 설정 오차를 포함하는 취지이다. 즉, 배향 규제력의 방향이 실질적으로 정렬되어 있음을 의미하고 있다. 그 결과, 배향막은 방위각방향의 배향 규제력을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 전기광학장치의 다른 양태에서는, 상기 보조층은 1 층이다.
이 양태에 의하면, 배향막은 보조층 및 규제층의 각 1 층으로 구성된다. 보조층은 1 층이더라도 규제층의 보강 기능을 충분히 다하는 것이 가능하다. 또한, 보조층이 복수층으로 이루어지는 경우에는, 층마다 또한 전체의 배향 규제력을 제어할 필요가 있는데, 이 경우에는 1 층만 제어하면 된다.
그 때문에, 배향막의 구성이 간소화되어, 제조 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 전기광학장치의 다른 양태에서는, 상기 규제층 및 상기 보조층은 각각 상기 표면에 경사방향으로부터 재료를 공급함으로써 막형성되어 있다.
이 양태에 의하면, 배향막은 기판 표면에 경사방향으로부터 재료를 공급하는 막형성법 (즉, 경사방향 막형성법) 에 의해 형성되어 있다. 그러한 막형성법의 구체예는, 대표적으로는 경사방향 증착법인데, 그 밖에도 예를 들어 경사방향으로부터 증발재료를 주입하는 스퍼터링법 등을 들 수 있다. 또한, 증발재료는 증착 가능한 것이면 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 무기재료가 사용된다.
이러한 경사방향 막형성법에 있어서는, 막형성 조건 등에 따라 전기광학물질의 배향방향을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전기광학물질에 불소계 액정으로서 유전율 이방성이 부 (負) 인 액정을 수직배향 모드로 사용하는 경우에, 배향막의 증착각도가 작으면 (등방성 막에 가까우면), 배향의 프리틸트각은 대략 90°이지만, 증착각도가 커짐에 따라 프리틸트각이 형성되는 것이 알려져 있다. 또한, 배향막의 재료에 따라서는, 동일한 유전율 이방성이 부 (負) 인 액정이라도 수평배 향하는 경우가 있다. 또한, 불소계 액정, 또는 시아노계 액정으로서 유전율 이방성이 정 (正) 인 액정을 사용하는 경우, 액정 분자는 증착면에 대하여 수평으로 배향하지만, 증착각도에 따라 프리틸트각이 변화하는 것이 알려져 있다.
따라서, 막형성 조건을 적절히 설정하는 것만으로 규제층 및 보조층의 각각에 원하는 배향능을 부여할 수 있다.
본 발명의 전기광학장치의 다른 양태에서는, 상기 보조층은 상기 규제층과 재료 또는 구조가 다른 층을 포함한다.
이 양태에 의하면, 보조층은 규제층과는 재료 또는 구조가 다름으로써, 규제층의 배향 규제력과는 방향 또는 크기가 다른 배향 규제력을 갖도록 구성할 수 있다. 환언하면, 배향막의 배향 규제력은 각 층의 재료나 구조에 따라 설계 가능하고, 이로써 전기광학물질의 배향방향을 제어할 수 있다. 그 제어성은 특히 경사방향 막형성법에 의해 배향막을 형성하는 경우에 현저하다.
이 양태에서는, 상기 규제층은 산화규소막으로 이루어지고, 상기 보조층은 산화알루미늄 (A12O3) 막으로 이루어지도록 해도 된다.
이 경우의 배향막은, 규제층은 전기광학물질을 수직배향시키는 배향 규제력을 가지며, 보조층은 전기광학물질을 수평배향시키는 배향 규제력을 갖도록 구성할 수 있고, 구체적으로는 수직배향 모드에 적용 가능하다.
보조층을 구성하는 산화알루미늄막의 막형성방법은 한정되는 것은 아니지만, 특히 경사방향 막형성법를 사용하여, 기판 표면에 대한 법선방향으로부터 30°∼70 °의 각도로 재료를 공급하면서 막형성한 경우에는, 전기광학물질을 산화알루미늄의 공급방향에 대하여 평행하게 배향시킬 수 있어, 방위각방향으로 비교적 강한 배향 규제력이 얻어진다.
규제층을 구성하는 산화규소막에 대해서도 막형성방법은 한정되는 것은 아니지만, 특히 경사방향 막형성법을 사용하여, 기판 표면에 대한 법선방향으로부터 30°∼70°의 각도로 재료를 공급하면서 막형성한 경우에는, 전기광학물질을 경사각도가 형성되도록 수직배향시킬 수 있어, 극각방향으로 비교적 강한 배향 규제력이 얻어진다.
따라서, 이 배향막에서는 계면 근방의 전기광학물질의 다이렉터를 직접적으로 제어하는 규제층이 수직배향시키는 규제력을 주로 담당하고，그 방위각방향의 규제력을 보조층이 보충함으로써, 전체적으로 비교적 강한 배향 규제력을 발휘하는 것이 가능하다.
또는, 상기 규제층 및 상기 보조층은 각각 산화규소막으로 이루어지도록 해도 된다.
이 경우의 배향막은 규제층, 보조층 모두 전기광학물질을 수평배향시키는 배향 규제력을 갖도록 구성할 수 있고, 구체적으로는 수평배향 모드에 적용 가능하다.
산화규소를 사용하여 막형성한 보조층 및 규제층은 전기광학물질을 산화규소의 공급방향에 대하여 평행방향 또는 직교방향의 프리틸트각 0°∼30°로 수평배향시킬 수 있어, 방위각방향으로 비교적 강한 배향 규제력이 얻어진다.
따라서, 이 배향막에서는 계면 근방의 전기광학물질의 다이렉터를 직접적으로 제어하는 규제층이 수평배향시키는 규제력을 주로 담당하고, 그 규제력을 보조층이 보충함으로써, 전체적으로 비교적 강한 배향 규제력을 발휘하는 것이 가능하다.
본 발명의 전자기기는 상기 과제를 해결하기 위해, 전술한 본 발명의 전기광학장치 (다만, 그 각종양태를 포함한다) 를 구비한다.
본 발명의 전자기기에 의하면, 전술한 본 발명의 전기광학장치를 구비하여 이루어지므로, 고품위 표시가 가능하고, 효율적으로 제조하는 것이 가능하다. 이 전자기기는, 예를 들어 투사형 표시장치, TV 수상기, 휴대전화, 전자수첩, 워드 프로세서, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형 비디오 테이프 레코더, 워크스테이션, 영상 전화, POS 단말, 터치 패널 등의 각종 전자기기로서 실현 가능하다.
본 발명의 전기광학장치의 제조방법은 상기 과제를 해결하기 위해, 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 협지된 전기광학물질과, 상기 한 쌍의 기판의 적어도 일방의 기판에 있어서의 상기 전기광학물질에 면하는 측의 표면에 형성된 배향막을 구비한 전기광학장치를 제조하는 전기광학장치의 제조방법으로서, 상기 표면에 상기 전기광학물질의 배향을 상기 표면에 있어서 특정 방향으로 규제하는 배향 규제력을 갖는 규제층과, 상기 규제층의 하층으로서 형성되고, 상기 규제층을 상기 배향 규제력에 대하여 보조하기 위해 상기 특정 방향 중 적어도 상기 표면을 따른 방위각방향의 배향 규제력을 갖는 보조층을 적층함으로써, 상기 배향막을 형성하는 배향막 형성 공정과, 상기 배향막 형성 공정 후에, 상기 한 쌍의 기판을 상 기 표면을 내측으로 하여 대향시키고, 상기 한 쌍의 기판 사이에 상기 전기광학물질을 협지시키는 조립 공정을 포함한다.
본 발명의 전기광학장치의 제조방법에 의하면, 본 발명과 관련된 배향막이 규제층 및 보조층을 기판 표면에 증착 또는 스퍼터링 등에 의해 막형성함으로써 형성된다. 그 때, 재료의 공급방향은 기판 표면에 대한 방위각방향 및 극각방향으로 적절히 설정된다.
배향막 형성 공정 후는, 조립 공정에 있어서, 한 쌍의 기판은 배향막이 형성된 면을 내측으로 하여 대향되고, 한 쌍의 기판 사이에 전기광학물질이 협지된다. 전기광학장치의 항에서 전술한 바와 같이, 여기서 형성된 배향막은 충분히 강한 배향 규제력을 갖고 있기 때문에, 배향막에 접하는 상태에서 기판 사이에 협지된 전기광학물질에는 배향 불량이 거의 생기지 않는다.
따라서, 이렇게 하여 제조되는 전기광학장치에 있어서는, 전기광학물질의 배향 불량에 기인하는 광누설이나 콘트라스트비의 저하 등이 억제 또는 해소되어, 양호한 표시가 가능하다.
또한, 기판 표면에 있어서의 재료의 공급방향 등의 막형성시의 조건설정 이외는 통상대로의 방법으로 이러한 배향 규제력이 강한 배향막이 형성되므로, 표시 품질이 양호한 전기광학장치를 비교적 용이하게 제조할 수 있어, 제조 효율을 향상시키는 것도 가능하다.
본 발명의 전기광학장치의 제조방법의 일 양태에서는, 상기 배향막 형성 공정에 있어서, 상기 규제층 및 상기 보조층의 각 배향 규제력의 크기 및 작용방향을 (ⅰ) 상기 전기광학물질의 종류, (ⅱ) 상기 기판 표면에 대한 재료의 공급각도, 및 (ⅲ) 상기 기판 표면에 대한 재료의 공급속도 중 적어도 하나를 조정함으로써 설정한다.
이 양태에 의하면, 규제층 및 보조층은 상기 3 가지 막형성 조건 중 적어도 어느 하나에 따라, 부여되어야 하는 배향 규제력의 크기 및 작용방향이 미리 설정된다. 이것은, 본 발명과 관련된 배향막의 배향 규제력이 러빙처리에 의해 초래되는 것이 아니고, 그 자체의 구조에 유래하는 것에 의한다. 특히, 경사방향 막형성법을 사용하는 경우에, 이들 막형성 조건에 따라 배향 규제력의 크기나 방향은 크게 변화하므로, 반대로 막형성 조건을 설정함으로써 배향 규제력을 제어할 수 있다.
따라서, 막형성 조건만 적확하게 설정할 수 있으면, 형성되는 배향막 상에 설정대로의 배향 규제력이 확실히 발현되므로, 전기광학장치의 효율적인 제조에 기여한다.
이 양태에서는, 상기 공급각도를 상기 기판 표면의 법선방향으로부터 30도 이상 또한 70도 이하로 설정하여, 상기 규제층과 상기 보조층을 막형성하도록 해도 된다.
본 발명의 발명자들의 연구에 의하면, 이 범위내에서 공급각도를 설정하면, 일정한 공급각도로 형성된 막은 막질에 따라 전기광학물질을 수직배향시키거나 수평배향시키는 것으로 판명되어 있다. 즉, 공급각도를 일정하게 하고, 상이한 재료를 공급하도록 하는 것만으로, 전기광학물질을 수직배향 모드로 배향시키는 규 제층과, 수평배향 모드로 배향시키는 보조층을 연속적으로 막형성하는 것이 가능하다. 따라서, 배향막을 보다 간편하게 형성할 수 있어, 전기광학장치를 더욱 효율적으로 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 발명자들의 연구에 의하면, 증착각도가 이 범위내이면, 형성되는 경사방향 증착막에 의해 배향하는 액정의 프리틸트각은 거의 일정해짐이 판명되어 있다. 즉, 이 범위내에서는 증착각도의 마진이 매우 커져, 제조상 유리하다.
본 발명의 이러한 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 실시형태에서 분명해진다.
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 실시형태에서는, 본 발명과 관련된 전기광학장치의 일구체예로서 액정장치를 예로 들고 있다.
<1: 제 1 실시형태>
먼저, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 도 1 내지 도 6 을 참조하여 설명한다.
<1-1: 전기광학장치의 구성>
본 실시형태와 관련된 전기광학장치의 구성에 대하여 도 1 내지 도 3 을 참조하여 설명한다. 도 1 은 본 실시형태와 관련된 전기광학장치를 대향 기판측에서 본 경우의 평면도이다. 도 2 는 도 1 의 I-I' 단면도이다. 도 3 은 TFT 어레이 기판 또는 대향 기판 상에 형성되는 배향막의 개념적 구성을 나타내고 있다. 또한, 이 전기광학장치는 구동회로 내장형 TFT 액티브 매트릭스 구동방식을 채용하고 있다.
도 1 및 도 2 에 있어서, 전기광학장치는 대향배치된 TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 으로 구성되어 있다. TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 사이에 액정층 (50) 이 봉입되어 있고, TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 은 화상표시영역 (10a) 의 주위에 위치하는 시일 영역에 형성된 시일재 (52) 에 의해 상호 접착되어 있다.
시일재 (52) 는 양 기판을 부착하기 위한, 예를 들어 자외선 경화 수지, 열경화 수지 등으로 이루어지고, 제조 프로세스에 있어서 TFT 어레이 기판 (10) 상에 도포된 후, 자외선 조사, 가열 등에 의해 경화된 것이다. 또한, 시일재 (52) 중에는 TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 의 간격 (기판간 갭) 을 소정 값으로 하기 위한 글래스파이버 또는 유리비드 등의 갭재가 산포되어 있다.
시일재 (52) 가 배치된 시일 영역의 내측에 병행하여, 화상표시영역 (10a) 의 프레임 영역을 규정하는 차광성 프레임 차광막 (53) 이 대향 기판 (20) 측에 형성되어 있다. 다만, 이러한 프레임 차광막 (53) 의 일부 또는 전부는 TFT 어레이 기판 (10) 측에 내장 차광막으로서 형성되어도 된다.
화상표시영역 (10a) 의 주변영역 중 시일재 (52) 가 배치된 시일 영역의 외측에 위치하는 영역에는, 데이터선 구동회로 (101) 및 외부회로 접속단자 (102) 가 TFT 어레이 기판 (10) 의 일변을 따라 형성되어 있다. 또한, 주사선 구동회로 (104) 는 이 일변에 인접하는 이변을 따라, 또한 상기 프레임 차광막 (53) 으로 덮이도록 하여 형성되어 있다. 또한, 이와 같이 화상표시영역 (10a) 의 양측에 형성된 두개의 주사선 구동회로 (104) 사이를 연결하기 위해, TFT 어레이 기판 (10) 의 나머지 일변을 따라, 또한 상기 프레임 차광막 (53) 에 덮이도록 하여 복수의 배선 (105) 이 형성되어 있다.
또한, 대향 기판 (20) 의 4 개의 코너에는 양 기판 사이의 상하 도통단자로서 기능하는 상하 도통재 (106) 가 배치되어 있다. 한편, TFT 어레이 기판 (10) 에는 이들 코너에 대향하는 영역에 있어서 상하 도통단자가 형성되어 있다. 이들에 의해, TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 사이에서 전기적인 도통을 취할 수 있다.
또한, TFT 어레이 기판 (10) 상에는 데이터선 구동회로 (101) 나 주사선 구동회로 (104) 등에 추가하여, 화상신호선 상의 화상신호를 샘플링하여 데이터선에 공급하는 샘플링 회로, 복수의 데이터선에 소정 전압 레벨의 프리차지 신호를 화상신호에 선행하여 각각 공급하는 프리차지 회로, 제조 도중이나 출하시의 당해 전기광학장치의 품질, 결함 등을 검사하기 위한 검사 회로 등이 형성되어 있어도 된다.
도 2 에 있어서, TFT 어레이 기판 (10) 상에는 화소 스위칭용 TFT 나 주사선 데이터선 등의 배선의 상층에 화소전극 (9a) 이 형성되어 있다. 그리고, 화소전극 (9a) 의 바로 위에 배향막 (16) 이 형성되어 있다. 한편, 대향 기판 (20) 의 대향면에는 대향 전극 (21) 이 형성되어 있다. 대향 전극 (21) 은 화소전극 (9a) 과 마찬가지로, 예를 들어 ITO 막 등의 투명 도전성 막으로 이루어진다. 이 대향 기판 (20) 과 대향 전극 (21) 사이에는 TFT 에 있어서의 광리크 전류의 발생 등을 방지하기 위해, TFT 와 정대 (正對) 하는 영역을 덮도록 스트라이프 형상의 차광막 (23) 이 형성되어 있다. 그리고, 대향 전극 (21) 의 더욱 위에는 배향막 (22) 이 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 사이에는 액정층 (50) 이 형성되어 있다. 액정층 (50) 은 TFT 어레이 기판 (10) 및 대향 기판 (20) 의 주연 (周緣) 을 시일재 (52) 에 의해 밀봉하여 형성한 공간에 액정을 봉입하여 형성된다. 액정층 (50) 은 화소전극 (9a) 과 대향 전극 (21) 사이에 전계가 인가되어 있지 않은 상태에 있어서, 배향막 (16) 및 배향막 (22) 에 의해 소정의 배향상태를 취한다. 또한, 본 실시형태에서는 액정층 (50) 은 유전율 이방성이 부 (Δε＜O) 이고, 수직배향 모드로 구동되는 액정으로 구성되어 있다.
도 3 에 있어서, 배향막 (16) 과 배향막 (22) 은 규제층 (30A) 및 보조층 (30B) 의 2 층의 경사방향 증착막이 적층되어 구성되어 있다. 또한, 규제층 (30A) 은 액정층 (50) 측, 보조층 (30B) 은 기판측에 배치되어 있고, 배향막 (16) 에 한해서는 도 2 와 도 3 에서 상하가 반대방향이 된다.
규제층 (30A) 은 배향막 (16 또는 22) 의 최상층으로서 액정 분자에 접하고, 액정층 (50) 과 배향막의 계면 근방의 다이렉터를 직접적으로 규제하기 위한 층이다. 즉, 기본적으로는 이 규제층 (30A) 이 액정층 (50) 의 다이렉터를 특정 방향으로 규제하는 배향능을 갖고 있다. 여기서 액정층 (50) 은 수직배향 모드로 구동되므로, 규제층 (30A) 은 액정 분자를 수직배향시키는 배향막으로서 기능하고, 기판 표면에 대하여 극각방향 θ 의 배향 규제력과 방위각방향 δ 의 배향 규제력 (X11) 을 갖고 있다.
보조층 (30B) 은 규제층 (30A) 의 하층에 형성되어, 규제층 (30A) 의 배향 규제력을 강화하는 배향능을 갖고 있다. 구체적으로는, 액정 분자를 수평배향시키는 배향막으로서 기능하고, 방위각방향 δ 에 배향 규제력 (X11) 과 정렬되어있는 방향으로 배향 규제력 (X12) 을 갖고 있다. 이 때문에, 배향막 (16 및 22) 전체적으로의 배향능은 방위각방향 δ 에 있어서 증강된다.
이러한 규제층 (30A) 및 보조층 (30B) 은 경사방향 증착에 의해 막형성되고, 그 막두께는 예를 들어 40㎚∼100㎚ (400Å∼1000Å) 정도로 되어 있다. 즉, 규제층 (30A) 및 보조층 (30B) 은 대략 단일 분자막으로서 형성된다. 또한, 증발재료로서 일반적으로 무기재료가 사용되므로, 이들의 각 층도 무기막이어도 되나, 증착시키는 것이 가능한 유기재료로 구성되어 있더라도 상관없다. 다만, 일반적으로는 무기막 쪽이 내광성을 높이는 데에 있어서 바람직하다고 생각된다. 각 층의 구성재료로는, 규제층 (30A) 에는 예를 들어, SiO2, SiO, MgF2, MgO, TiO2 등의 어느 하나를 사용하면 된다. 보조층 (30B) 에는 규제층 (30A) 과 동일한 재료 외에, 예를 들어 A12O3 등을 사용하면 된다.
경사방향 증착막은 경사방향 증착됨으로써 칼럼 형상으로 형성되고, 그 형상 효과에 의해 액정을 배향시킨다. 그 때문에, 예를 들어 규제층 (30A) 1 층만으로는 배향능이 충분하지 않은 경우가 있으나, 본 실시형태의 배향막 (16 및 22) 에 서는 하층에 형성한 보조층 (30B) 에 의해 방위각방향 δ 의 배향능이 보강된다. 그 결과, 배향막 (16 및 22) 은 방위각방향 δ 에 충분히 큰 배향 규제력 (X11) 을 발휘하고, 액정층 (50) 의 액정 분자의 방위각방향 δ 의 앵커링을 강화하여, 방위각방향 δ 의 배향 규제력을 높일 수 있다.
따라서, 본 실시형태의 전기광학장치는 그 구동시에 액정층 (50) 내의 액정의 배향 반점이나 응답속도의 저하 등이 생기는 것이 억제 또는 미연에 방지되고, 양호한 표시를 행하는 것이 가능하다.
<1-2: 전기광학장치의 제조방법>
다음으로, 이러한 전기광학장치의 제조방법에 대해서, 도 4 내지 도 6 을 참조하여 설명한다. 도 4 는 전기광학장치의 제조 공정을 나타내는 플로우차트이고, 도 5 는 그 중 배향막의 막형성에 사용하는 증착장치의 구성을 나타내고 있다. 또한, 도 6 은 대향 기판 (20) 에 배향막 (22) 을 증착할 때의 증착각도를 나타내고 있다.
도 4 의 플로우차트에 있어서, 먼저 TFT 어레이 기판 (10) 상에 적층구조를 형성한다 (단계 S11). 이 공정은, 예를 들어 이하와 같이 행할 수 있다. 먼저, TFT 어레이 기판 (10) 으로서, 유리 기판 내지 석영기판을 준비하고, 그 위에 Ti, Cr, W, Ta, Mo 및 Pd 등의 금속이나 금속실리사이드 등의 금속합금막으로 이루어지는 주사선을 스퍼터링, 포토 리소그래피 및 에칭에 의해 패턴 형성한다. 다시 그 위에, 예를 들어 상압 (常壓) 또는 감압 (減壓) CVD 법 등에 의해 NSG 로 이루어지는 하측 절연막을 형성한다.
다음으로, 하지절연막 상에 폴리규소막을 형성하고, 이것에 포토 리소그래피 및 에칭 등을 실시함으로써, 소정 패턴을 갖는 반도체층을 형성한다. 이 반도체층의 표면을 열산화하고, 게이트 절연막을 형성한 후, 포토리소그래피 및 에칭 등에 의해 게이트 전극을 형성한다. 또한, 게이트 전극을 마스크로서 불순물 이온을 도핑하고, 반도체층내에 소스 영역 및 드레인 영역을 형성함으로써, 화소 스위칭용 TFT 가 형성된다.
다음으로, TFT 상에 NSG 막으로 이루어지는 제 1 층간절연막을 형성한 후, 폴리규소막에 인 (P) 을 열확산하여 하부 전극을 형성하고, 고온 산화규소막 (HTO 막) 이나 질화규소막으로 이루어지는 유전체막, 도전성 폴리규소막으로 이루어지는 용량전극을 적층시켜, 축적 용량을 형성한다.
다음으로, NSG 막으로 이루어지는 제 2 층간절연막을 형성한 후, 데이터선 등을 형성한다. 다음으로, 제 3 층간절연막을 형성한 후, 그 상면을 CMP 처리에 의해 평탄화한다. 구체적으로는, 예를 들어 연마 플레이트 상에 고정된 연마 패드 상에 실리카 입자를 함유한 액상 슬러리 (화학 연마액) 를 흐르게 하면서, 스핀들에 고정한 기판 표면을 회전 접촉시킴으로써, 제 3 층간절연막의 상면을 연마한다.
다음으로, 제 3 층간절연막 상에 스퍼터 등에 의해 ITO 막을 퇴적시키고, 포토 리소그래피 및 에칭을 행함으로써, 화소전극 (9a) 을 형성한다.
또한, TFT 어레이 기판 (10) 상의 전체면에 경사방향 증착을 행하여, 2 층의 적층막으로 이루어지는 배향막 (16) 을 형성한다 (단계 S12).
이 경우에 적용되는 증착장치는, 예를 들어 도 5 와 같이 구성되어 있다. 이 장치는 진공 증착용 장치로서, 증발원 (90) 과, 증착 기판을 소정의 각도 γ 로 지지하도록 구성된 내부를 밀폐 가능한 페르자 (91) 를 구비하고 있다. 즉, TFT 어레이 기판 (10) 은 증발원 (90) 으로부터의 직진방향을 나타내는 Y1 축에 대하여 중심축 Y2 가 각도 γ (0°<γ<90°) 로 기울도록 배치된다. 이 때, 증발재료의 진행방향으로부터 TFT 어레이 기판 (10) 의 기판면은 각도 γ 만큼 기울어져 있다. 그 결과, TFT 어레이 기판 (10) 에 증착한 재료는 소정 각도의 기둥 형상 결정이 배열하도록 성장한다. 이렇게 하여 얻어지는 경사방향 증착막으로 이루어지는 배향막 (16) 은 표면 형상 효과에 의해 액정층 (50) 의 액정 분자를 배향시킬 수 있다. 또한, 배향막 (16) 에 있어서의 규제층 (30A), 보조층 (30B) 의 형성 공정은 배향막 (22) 과 동일하므로, 정리하여 후술한다.
이상의 TFT 어레이 기판 (10) 상의 구조의 형성 공정과 병행하여 또는 거의 동시에, 대향 기판 (20) 상에 대해서도 소정의 구조를 형성하는 공정을 행한다. 즉, 대향 기판 (20) 으로서 유리 기판 등을 먼저 준비하고, 그 전체면에 예를 들어 금속 크롬 등을 스퍼터하고, 포토리소그래피 및 에칭을 행함으로써, 스트라이프 형상의 차광막 (23) 을 형성한다. 계속해서, 스퍼터링에 의해 ITO 막을 약 50∼200㎚ 의 두께로 퇴적시켜, 대향 전극 (21) 을 형성한다 (단계 S13).
다음으로, 대향 기판 (20) 상의 전체면에 경사방향 증착을 행하여, 2 층의 적층막으로 이루어지는 배향막 (22) 을 형성한다 (단계 S14). 본 실시형태에 있어서는, 배향막 (16) 및 배향막 (22) 의 형성 공정이 본 발명의「배향막 형성 공 정」의 일례에 대응하고 있다. 이하, 배향막 (22) 의 형성 공정에 대하여 상세히 설명하는데, 전술한 바와 같이, 배향막 (16) 도 동일하게 하여 형성할 수 있다.
배향막 (22) 은 보조층 (30B) 및 규제층 (30A) 을 이 순서로 대향 기판 (20) 상에 막형성함으로써 형성된다. 그 때의 막형성 공정은 도 6 에 나타낸 증착각도 γ1 로 행해진다. 증착각도 γ1 은 도 5 의 각도 γ 에 상당하고, 막형성 재료와 함께 액정층 (50) 의 액정의 프리틸트각과의 사이에 대응관계가 존재한다. 또한, 여기서는 보조층 (30B) 도 규제층 (30A) 도 증착각도 γ1 로 막형성하는 것으로 하였으나, 각각 다른 증착각도로 막형성하도록 해도 된다.
먼저, 보조층 (30B) 으로서, 예를 들어 A12O3 막을 막형성한다. 이 경우의 증착각도 γ1 는 여기서는 특별히 불문하나, 30°∼ 70°의 범위내이면 액정을 이 증착방향 γ1 과 평행하게 배향시키는 보조층 (30B) 이 얻어지므로, 배향막 (22) 이 방위각방향 δ 에 있어서 비교적 강한 배향 규제력을 얻을 수 있어 바람직하다. 보다 바람직하게는 40°∼ 60°의 범위내이다.
계속해서, 보조층 (30B) 의 상면에 규제층 (30A) 으로서, 예를 들어 SiO2 막을 막형성한다. 이 경우의 증착각도 γ1 는 0°및 90°이외의 각도로 한다. 가령 증착각도를 0°또는 90°로 하면, 셀프 섀도잉 효과가 나타나지 않고, 등방성이고 치밀한 막질이 되기 때문에, 배향 규제력이 발현되기 어려워진다. 또한, 이 경우에 증착각도 γ1 를 30°∼ 70°의 범위내로 하면, 액정을 틸트를 가진 상태에서 수직배향시키는 규제층 (30A) 이 얻어지고, 배향막 (22) 이 극각방향 θ 에 있어서 비교적 강한 배향 규제력을 얻을 수 있어 바람직하다.
또한, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 발명자들의 연구에 의하면, 증착각도 γ1 가 30°∼ 70°의 범위내이면, 형성되는 경사방향 증착막에 의해 배향하는 액정의 프리틸트각은 거의 일정해짐이 판명되어 있다. 즉, 이 범위내에서는 증착각도 γ1 의 마진이 매우 커져, 제조상 유리하다.
이상의 막형성 공정에 있어서는, 방위각방향 δ 에 있어서 보조층 (30B) 의 배향 규제력 (X12) 의 방향과 규제층 (30A) 의 배향 규제력 (X11) 의 방향이 정렬되도록 (도 3 참조), 보조층 (30B) 및 규제층 (30A) 의 각각이 막형성되는 것이 바람직하다. 배향 규제력 (X11 및 X12) 의 방향은 증착재료 및 증착각도 γ1 등의 증착조건에 따라 설정 가능하다.
그 후, 전술한 바와 같이 적층구조가 형성된 TFT 어레이 기판 (10) 과 대향 기판 (20) 을 배향막 (16 및 22) 이 대면하도록 대향시켜, 시일재 (52) 에 의해 부착한다 (단계 S15).
다음으로, 양 기판 사이에 형성된 공간에, 여기서는 부의 유전율 이방성을 갖는 액정재료가 주입되어, 소정 두께의 액정층 (50) 이 형성된다 (단계 S16). 또한, 이들 부착 공정 및 액정주입 공정은 본 발명의「조립 공정」의 일례에 대응한다.
이렇게 하여 제조되는 전기광학장치는 전술한 바와 같은 구조의 배향막 (16 및 22) 이 형성되어 있는 점에서, 액정층 (50) 에 있어서의 액정의 배향 불량에 기인하는 표시 품질의 저하가 억제 또는 해소되어 있고, 양호한 표시를 가능하게 한 다.
즉, 액정층 (50) 은 배향막 (16 및 22) (특히, 그 규제층 (30A)) 의 표면 형상 효과에 의해 소정의 프리틸트각으로 수직배향한다. 또한, 배향막 (16 및 22)은 보조층 (30B) 에 의해 방위각방향 δ 의 배향 규제력이 보강되어 있기 때문에, 액정층 (50) 에 있어서의 액정 분자는 수평배향시에는 방위각방향 δ 에 있어서의 규제된 방향으로 안정적으로 배향하는 것이 가능해진다.
예를 들어, 경사방향 증착된 SiO2 막 (즉, 규제막 (30A) 과 동일한 단층막) 은 막형성시의 셀프 섀도잉 효과에 의해, 증착방향 γ1 으로 경사진 미세한 기둥 형상 구조를 갖고, 그 막 위에서는 예를 들어 불소계의 재료로 구성되어 있고 유전율 이방성이 부인 액정은 틸트를 가진 1 축 배향하는 것이 알려져 있다. 그런데, 이러한 막은 틸트각을 결정하는 극각방향 θ 의 배향 규제력은 충분히 갖고 있는 한편, 방위각방향 δ 의 배향 규제력 (배향 규제력 (X11) 에 상당한다) 은 약하다. 이것은 경사방향 증착막이 그 기둥 형상 구조에 유래하는 표면 형상 효과에 의해 액정 분자를 배향시키는 것에 기인하고 있다고 생각된다.
이 막을 수직배향 모드로 구동하는 전기광학장치에 배향막으로서 사용하는 경우에는, 방위각방향 δ 의 배향 규제력이 약하기 때문에, 수평배향하는 전압 인가시에는 횡전계의 영향을 받기 쉬운 것이 문제가 된다. 즉, 횡전계에 의해 방위각방향 δ 의 배향이 변화하여, 시각 어긋남, 투과율 감소 등의 표시 불량을 야기하게 될 수 있다. 또한, 방위각방향 δ 의 배향이 정해지지 않음으로써, c- plate 나 WV 필름과 같은 시각보상 필름을 사용한 시각보상의 설계를 하기 어렵고, 축도 어긋나기 때문에 충분한 시각보상을 할 수 없다는 문제가 생긴다.
한편, A12O3 막 (즉, 보조 (30B) 와 동일한 단층막) 을 배향막으로서 사용하는 경우에는, 어떠한 증착각도 γ1 로 막형성한 경우에 있어서도, 막형성된 배향막 상에서 유전율 이방성이 부인 액정은 수평배향이 된다. 본 발명의 발명자들의 실험결과에 의하면, 특히 증착각도 γ1 이 40°∼60°일 때, 액정 분자의 배향방향은 증착방향 γ1 에 대하여 평행해지고, 강한 방위각방향의 배향 규제력이 얻어지고 있다.
그래서, 액정층 (50) 과 직접 접하지 않는 층으로서 Al2O3 막을 형성하고, 그 위에 SiO2 막을 경사방향 증착하여 형성하여 배향막으로 하면, 수직배향 모드에 있어서, 극각방향 θ 의 배향 규제력은 액정과 접하는 SiO2 막의 배향 규제력을 받아 그 상태로, 방위각방향 δ 의 배향 규제력은 하층의 Al2O3 막의 배향 규제력에 의해 보강된다. 이 적층막은 본 실시형태의 배향막 (16 및 22) 의 일구체예로서, 이러한 구성에 의해 극각방향 θ 뿐만 아니라 방위각방향 δ 에 있어서도 충분히 강한 배향 규제력이 부여된다. 그 때문에, 수직배향 모드로 구동할 때에, 횡전계에 의한 표시 불량이 억제되어, 비교적 용이하고 또한 확실하게 시각보상을 행할 수 있다. 즉, 경사방향 증착막에서, 러빙처리된 폴리이미드막 수준의 안정적인 액정 배향을 얻을 수 있다.
이와 같이 본 실시형태에 있어서는, 배향막 (16 및 22) 을 규제층 (30A) 과 보조층 (30B) 을 적층하여 구성하도록 하였으므로, 강한 배향 규제력에 의해 고품위 표시가 가능해진다.
또한, 배향막 (16 및 22) 은 경사방향 증착막으로서, 러빙처리가 불필요하므로, 러빙처리에 수반되는 표시 불량으로부터 해방된다. 동시에, 배향막 (16 및 22) 은 막형성하는 것만으로 배향막으로서 완성하고 있으므로, 전기광학장치의 효율적인 제조를 가능하게 한다. 또한, 배향막 (16 및 22) 이 무기재료를 증착하여 이루어지는 경우에는, 내광성이나 내열성이 우수하여 라이트 밸브로서의 전기광학장치의 내구성 향상에 기여한다. 또한, 배향막 (16 및 22) 은 증발재료, 증착방향 γ1 등의 막형성 조건에 따라 비교적 용이하고 또한 확실하게 배향능을 제어하는 것이 가능하다.
<2: 제 2 실시형태>
다음으로, 제 2 실시형태에 대하여, 도 8 을 참조하여 설명한다. 도 8 은 TFT 어레이 기판 또는 대향 기판 상에 형성되는 배향막의 개념적 구성을 나타내고 있다.
본 실시형태의 전기광학장치는 제 1 실시형태가 수직배향 모드였던 데 반해, 수평배향 모드로 구동된다. 그 때문에, 배향막의 구성이 다르지만, 그 점을 제외하면 제 1 실시형태와 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 제 1 실시형태와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 적절히 생략한다.
여기서는, 액정층 (50) 을 구성하는 액정에는 유전율 이방성이 정 (Δε>0) 인 불소계 또는 시안계 액정을 사용한다. 또한, TFT 어레이 기판 (10) 상의 배향막 (26) 과, 대향 기판 (20) 상의 배향막 (32) 은 모두 상기 액정을 수평배향시키도록 구성된다.
도 8 에 있어서, 배향막 (26 및 32) 은 구체적으로는, 상기 액정을 수평배향시키는 배향능을 갖는 규제층 (31A) 과, 그 하층에 형성되고, 역시 상기 액정을 수평배향시키는 배향능을 갖는 보조층 (31B) 으로 이루어진다. 이들 규제층 (31A) 및 보조층 (31B) 은 규제층 (30A) 및 보조층 (30B) 과 동일한 재료, 예를 들어 SiO2 등으로 구성할 수 있다. 다만, 그 막형성시의 증착방향은 각각의 배향능에 따라 적절히 설정된다.
예를 들어, 수평배향 모드에 적용되는 경사방향 증착막 (즉, 규제막 (31A) 과 동일한 단층막) 은 방위각방향 δ 의 배향 규제력 (배향 규제력 (X11) 에 상당한다) 은 약하기 때문에, 전압 인가시에 횡전계의 영향을 받기 쉽고, 시각 어긋남, 투과율 감소 등의 표시 불량을 야기하게 될 수 있다. 또한, 방위각방향의 배향이 정해지지 않음으로써, c-plate 나 WV 필름과 같은 시각보상 필름을 사용한 시각보상의 설계를 하기 어렵고, 축도 어긋나기 때문에 충분한 시각보상이 불가능하다는 수직배향과 동일한 문제를 갖고 있다.
그래서, 본 실시형태에서는 규제층 (31A) 의 하층에 액정을 수평배향시키는 배향막, 즉 보조층 (31B) 을 형성함으로써, 방위각방향 δ 의 규제력을 보강하고, 배향막 (26 및 32) 의 전체적인 방위각방향 δ 에 있어서의 배향 규제력을 강화하 고 있다.
따라서, 본 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 동일한 효과가 발휘된다.
<3: 배향막의 변형예>
다음으로, 제 1 및 제 2 실시형태의 배향막의 변형예에 대하여, 도 9 및 도 10 을 참조하여 설명한다.
예를 들어, 각 실시형태에서는 보조층은 오로지 액정 분자를 수평배향시키는 방위각방향 δ 의 배향 규제력만을 갖는 것으로서 설명되었으나, 보조층이 극각방향 θ 의 배향 규제력을 갖고 있더라도 상관없다.
또한, 각 실시형태에서는 보조층과 규제층은 상이한 재료 또는 상이한 증착각도로 막형성되어 있고, 결과적으로 동일한 구성이 아닌 막으로서 설명되었으나, 본 발명에 있어서는, 보조층은 규제층과 동일 막이어도 된다. 그 경우도, 단일 분자막에 가까운 두께로 각 층을 적층하면, 전술한 바와 같이 층마다의 배향능이 총체적으로 액정배향을 규제하도록 작용할 수 있다. 이와 관련하여, 2 층분의 두께의 단층의 경사방향 증착막은 막두께에 따라 구조가 변화하여, 그러한 작용은 기대할 수 없는 것이다.
또한, 각 실시형태에서는 보조층의 방위각방향의 배향 규제력과, 규제층의 방위각방향의 배향 규제력을 일치시키도록 하였으나, 액정의 광학 모드에 따라서는 양자를 다른 방향으로 설정해도 된다. 즉, 도 9 에 나타낸 바와 같이, 규제층 (40A) 의 방위각방향의 배향 규제력 (X21) 에 대하여, 보조층 (40B) 의 방위각방향의 배향 규제력 (X22) 은 별도의 방향으로 설정되어 있다. 이러한 경우라도, 보조층은 규제층 단층에서는 실현할 수 없었던 배향 규제력을 제공함으로써, 규제층을 보조하도록 기능한다.
이와 같이, 본 발명과 관련된 규제층과 보조층은 방위각방향의 배향 규제력을 정렬시킬 때의 제조상의 오차로서 각각의 방위각방향의 배향 규제력의 방향이 어긋나는 경우뿐만 아니라, 의도적으로 각각의 방위각방향의 배향 규제력의 방향을 상이하게 한 경우도 포함하고 있다. 즉, 본 발명의 보조층은 방위각방향에 있어서 액정을 안정시키고자 하는 원하는 방향으로 배향시킴과 함께, 방위각방향의 배향 규제력을 안정시켜 유지시키도록 작용한다.
또한, 이상에 있어서는 규제층 및 보조층을 각 1 층으로 하여 설명하였지만, 본 발명의 배향막에서는 보조층은 2 이상의 층이어도 된다. 도 10 에 나타낸 예에서는, 규제층 (41A) 에 대하여 3 층의 보조층 (42a∼42c) 이 형성되어 있다. 이 경우, 보조층 (42a∼42c) 은 각각 재료나 증착조건이 상이해도 되지만, 동일 구성이어도 된다. 또한, 이들 보조층 (42a∼42c) 의 방위각방향 δ 의 배향 규제력은 규제층 (36) 의 방위각방향 δ 의 배향 규제력 (X31) 과 방향이 정렬되어 있는 것이 바람직하지만, 방향이 서로 다르더라도 상관없다.
또한, 각 실시형태에서는 배향막을 경사방향 증착막으로 하였으나, 증발재료를 경사방향으로부터 공급하는 스퍼터링 등의 막형성법에 의해서도, 동일하게 구성된 배향막을 얻을 수 있다.
<3: 전자기기>
이상에서 설명한 액정장치는, 예를 들어 프로젝터에 적용할 수 있다. 여 기서는, 본 발명의 전자기기의 일례로서, 실시형태에 있어서의 전기광학장치를 라이트 밸브에 적용한 프로젝터에 대하여 설명한다. 도 11 은 그러한 프로젝터의 구성예를 도시하고 있다. 이 도면에 나타나는 바와 같이, 프로젝터 (1100) 내부에는 할로겐 램프 등의 백색 광원으로 이루어지는 램프 유닛 (1102) 이 형성되어 있다. 이 램프 유닛 (1102) 으로부터 사출된 투사광은 라이트 가이드내에 배치된 4 장의 미러 (1106) 및 2 장의 다이크로익 미러 (1108) 에 의해 RGB 의 3 원색으로 분리되고, 각 원색에 대응하는 라이트 밸브로서의 전기광학장치 (100R, 100B 및 100G) 에 입사된다. 여기서, 전기광학장치 (100R, 100B 및 100G) 의 구성은 전술한 전기광학장치와 동등하고, 각각에 있어서 화상신호 처리회로로부터 공급되는 R, G, B 의 각 원색 신호가 변조된다. 전기광학장치 (100R, 100B 및 100G) 에 의해 변조된 광은 다이크로익 프리즘 (1112) 에 3 방향에서 입사된다. 다이크로익 프리즘 (1112) 에서는 R 및 B 의 광이 90도로 굴절하는 한편, G 의 광이 직진한다. 이로써 각 색의 화상이 합성되어, 투사렌즈 (1114) 를 통해 스크린 (1120) 등에 컬러 화상이 투사된다.
또한, 상기 실시형태의 전기광학장치는 프로젝터 이외의 직시형이나 반사형 컬러표시장치에 적용할 수도 있다. 그 경우, 대향 기판 (20) 상에 있어서의 화소전극 (9a) 에 대향하는 영역에 RGB 의 컬러 필터를 그 보호막과 함께 형성하면 된다. 또는, TFT 어레이 기판 (10) 상의 RGB 에 대향하는 화소전극 (9a) 아래에 컬러 레지스트 등으로 컬러 필터층을 형성하는 것도 가능하다. 또한, 이상의 각 경우에 있어서, 대향 기판 (20) 상에 화소와 1 대 1 로 대응하는 마이크로 렌즈 를 형성하도록 하면, 입사광의 집광 효율이 향상되어, 표시 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 대향 기판 (20) 상에 몇 층의 굴절률이 상이한 간섭층을 퇴적시킴으로써, 광의 간섭을 이용하여 RGB 색을 만들어내는 다이크로익 필터를 형성해도 된다. 이 다이크로익 필터가 부착된 대향 기판에 의하면, 보다 밝은 표시가 가능해진다.
실시예
다음으로, 본 발명과 관련된 실시예에 대하여, 도 12 및 도 13 을 참조하여 설명한다.
<실시예 1>
제 1 실시형태와 동일하게 하여, 유전율 이방성이 부인 액정을 사용한 수직배향 모드의 전기광학장치를 제작한다. TFT 어레이 기판 및 대향 기판의 배향막은 먼저 보조층으로서 Al2O3 막을 막형성하고, 그 위에 규제층으로서 SiO2 막을 막형성함으로써 형성한다. 그 때는, 제 1 실시형태의 제조 프로세스에 따라, 규제층, 보조층 모두 증착각도 50°로 경사방향 증착을 행하여, 막두께 40㎚ (400Å) 로 한다.
한편, 실시예 1 의 비교예로서, 비교예 1 에 있어서 배향막을 SiO2 막 단층으로 한 경우의 전기광학장치를 제작한다. 그 막형성 조건은 실시예 1 의 규제층과 맞춘다. 그리고, 실시예 1 과 비교예 1 에 대하여 실제로 장치를 동작시켜, 액정의 방위각방향의 앵커링력과 화상표시영역의 투과율을 측정한다.
도 12 는 방위각방향의 앵커링와 투과율의 측정결과를 나타내고 있다. 이 결과에서는 실시예 1 쪽이 비교예 1 보다 방위각방향의 앵커링력이 강하고, 투과율도 높음을 확인할 수 있다. 이것은 실시예 1 이 비교예 1 보다 방위각방향의 앵커링력이 강하기 때문에 횡전계의 영향을 받기 어렵고, 그 결과로서 투과율이 향상된 것으로 생각된다.
<실시예 2>
제 2 실시형태와 동일하게 하여, 유전율 이방성이 정인 액정을 사용한 수평배향 모드의 전기광학장치를 제작한다. TFT 어레이 기판 및 대향 기판의 배향막은 먼저 보조층으로서 증착각도 80°로 경사방향 증착을 행하여 SiO2 막을 막형성하고, 그 위에 규제층으로서 증착각도 60°로 경사방향 증착을 행하여 SiO2 막을 막형성함으로써 형성한다. 그 때는, 제 1 실시형태의 제조 프로세스에 따라, 규제층, 보조층 모두 막두께 40㎚ (400Å) 로 한다.
한편, 실시예 2 의 비교예로서, 비교예 2 에 있어서 배향막을 SiO2 막 단층으로 한 경우의 전기광학장치를 제작한다. 그 막형성 조건은 실시예 2 의 보조층과 맞춘다. 그리고, 실시예 2 와 비교예 2 에 대하여 실제로 장치를 동작시켜, 액정의 방위각방향의 앵커링력과 화상표시영역의 흑표시시의 투영 휘도를 측정한다.
도 13 은 방위각방향의 앵커링력과 흑표시의 휘도의 측정결과를 나타내고 있다. 이 결과에서는, 실시예 2 쪽이 비교예보다 방위각방향의 앵커링력이 강하 고, 흑표시의 휘도가 낮음을 확인할 수 있다. 이것은 실시예 2 가 비교예 2 보다 방위각방향의 앵커링력이 강하기 때문에 횡전계의 영향을 받기 어렵고, 그 결과로서 흑표시시의 액정 배향이 흐트러지지 않고 휘도가 억제된 것으로 생각된다.
본 발명은 전술한 실시형태 및 실시예에 한정되는 것이 아니라, 청구의 범위및 명세서 전체로부터 파악할 수 있는 발명의 요지 또는 사상에 반하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하고, 그러한 변경을 수반하는 전기광학장치의 제조방법 및 전기광학장치, 그리고 전자기기도 역시 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는 투과형 액정장치를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 반사형에 대해서도 적용 가능하다. 또한, 본 발명은 전기광학물질의 배향 규제력 부족에 의해 표시 등에 악영향이 초래되는, 기타 전기광학장치에 대해서도 적용 가능하다. 그러한 전기광학장치로는, 예를 들어 유기 EL 장치, 전자 페이퍼 등의 전기영동장치 등을 들 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기광학장치에 의해 전기광학물질의 배향 불량에 기인하는 광누설이나 콘트라스트비의 저하 등을 억제 또는 해소하여, 양호한 표시를 가능하게 할 수 있으며, 또한 기판 표면에 있어서의 재료의 공급방향 등의 막형성시의 조건설정 이외는 통상대로의 방법으로 이러한 배향 규제력이 강한 배향막이 형성되므로, 표시 품질이 양호한 전기광학장치를 비교적 용이하게 제조할 수 있어, 제조 효율을 향상시킬 수도 있다.
Claims (12)
- 한 쌍의 기판;상기 한 쌍의 기판 사이에 협지된 전기광학물질; 및상기 한 쌍의 기판의 적어도 일방의 기판 상에 있어서의 상기 전기광학물질에 면하는 위치에 형성된 배향막을 구비하고,상기 배향막은 상기 전기광학물질에 면하는 측에 형성되고, 상기 전기광학물질의 배향을 일방의 기판의 표면에 대한 극각 방향 및 방위각 방향을 포함하는 특정 방향으로 규제하는 배향 규제력을 갖는 규제층과, 상기 규제층의 하층에 형성되고, 상기 특정 방향 중 방위각 방향에서의 상기 규제층의 배향 규제력에 대하여 보조하는 배향 규제력을 갖는 보조층이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보조층은 상기 전기광학물질을 수평배향시키는 배향규제력을 갖는 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 보조층의 배향 규제력과 상기 규제층의 배향 규제력은 상기 방위각방향에 있어서 방향이 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 보조층은 1 층인 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 규제층 및 상기 보조층은 각각 상기 표면에 대한 경사방향으로부터 재료를 공급함으로써 막형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 보조층은 상기 규제층과 재료 또는 구조가 다른 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 규제층은 산화규소막으로 이루어지고, 상기 보조층은 산화알루미늄막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 규제층 및 상기 보조층은 각각 산화규소막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 전기광학장치를 구비하는 것을 특징으로 하 는 전자기기.
- 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 협지된 전기광학물질과, 상기 한 쌍의 기판의 적어도 일방의 기판 상에 있어서의 상기 전기광학물질에 면하는 위치에 형성된 배향막을 구비한 전기광학장치를 제조하는 전기광학장치의 제조방법으로서,상기 전기광학물질의 배향을 상기 일방의 기판의 표면에 대한 극각 방향 및 방위각 방향을 포함하는 특정 방향으로 규제하는 규제층과, 상기 규제층의 하층에 형성되고, 상기 특정 방향 중 방위각 방향에서의 상기 규제층의 배향 규제력에 대하여 보조하는 배향 규제력을 갖는 보조층을 적층함으로써, 상기 배향막을 형성하는 배향막 형성 공정; 및상기 배향막 형성 공정 후에, 상기 한 쌍의 기판을 상기 표면을 내측으로 하여 대향시키고, 상기 한 쌍의 기판 사이에 상기 전기광학물질을 협지시키는 조립 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 전기광학물질의 종류, 상기 기판 표면에 대해 상기 배향막의 재료를 공급하는 각도, 또는 상기 표면에 대한 상기 배향막의 재료를 공급하는 속도 중, 적어도 하나를 조정함으로써 상기 규제층 및 상기 보조층의 각 배향규제력의 크기 및 작용 방향을 설정하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 공급각도를 상기 기판 표면의 법선방향으로부터 30도 이상 또한 70도 이하로 설정하여, 상기 규제층과 상기 보조층을 막형성하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치의 제조방법.
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