JP2007114333A - 液晶装置の製造方法、及び投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な工程により、ＯＣＢモードにおける配向転移を良好に行う信頼性の高い液晶装置を得る、液晶装置の製造方法、及び投射型表示装置を提供する。
【解決手段】 液晶層５０と液晶層５０を挟持する一対の基板１０，２０と、基板１０，２０の液晶層５０側にそれぞれ設けられた配向膜１６，２２とを備え、液晶層５０の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示動作を行う液晶装置１００の製造方法である。液滴吐出法により、少なくとも一方の基板１０，２０の第１の領域に水平配向膜形成材料を塗布するとともに、第１の領域を囲む第２の領域に垂直配向膜形成材料を塗布する。そして、水平配向膜形成材料及び垂直配向膜形成材料から水平配向膜と垂直配向膜とを有してなる配向膜１６，２２を形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶装置の製造方法、及び投射型表示装置に関する。

液晶装置の分野において、近年、動画の画質向上を目的として応答速度の速いＯＣＢモードの液晶装置が脚光を浴びている。ＯＣＢモードでは、初期状態では液晶分子が２枚の基板間でスプレイ状に開いたスプレイ配向となっており、表示動作時には液晶分子が弓なりに配列した状態（ベンド配向）になっている必要がある。すなわち、表示動作時にベンド配向の曲がりの度合いで透過率を変調することで高速応答性を実現している。したがってＯＣＢモードの液晶装置の場合、電源遮断時に液晶はスプレイ配向となっていることから、高い電圧を印加することによって初期のスプレイ配向から表示動作時のベンド配向に液晶の配向状態を転移させる必要がある。ここで、ある画素でベンド領域が発生し、隣接する画素ではベンド領域が発生しないといった、配向転移が十分になされないと、表示不良が生じたり、所望の高速応答性が得られないといった不具合が生じてしまう。

このような不具合を解決すべく、垂直配向領域と水平配向領域とを有した配向膜を形成し、前記垂直配向領域に予め上記のベンド配向領域を形成しておくことで、電圧印加時に高速応答性が得られるようにした技術がある（例えば、特許文献１参照）
特許文献１には、ラビング処理を施した場合に水平配向領域となり、ラビング処理を施さない場合に垂直配向領域となる材料を用いて配向膜を形成する方法が開示されている。また、基体の全面に水平配向膜を形成し、該水平配向膜上にレジスト層を塗布し、該レジスト層をパターニングする。そして、パターニングされたレジスト層上に垂直配向膜を形成し、前記レジスト層を剥離する、いわゆるリフトオフ加工を行うことで水平配向膜と垂直配向膜とを別々に形成する方法も開示されている。
特開２０００−７５２９９号公報

しかしながら、上記特許文献１では、ラビング処理の可否により垂直配向膜又は水平配向膜をそれぞれ構成する、特殊な材料を用いる必要があり、したがって実用性が低い。また、上述したようにリフトオフ加工を用いて水平配向膜及び垂直配向膜を別々に形成する必要があることから製造プロセスが煩雑となったり、上記レジスト層をパターニングする際に用いたレジスト現像液によって配向膜が汚染されるおそれがあった。さらに、前記配向膜は、水平配向膜と垂直配向膜とが積層された部分において絶縁体容量増大に起因する、焼き付きと呼ばれる液晶の動作不良が生じるおそれもあった。このように汚染、及び焼き付きが生じると、液晶分子の配向状態を良好に転移させることが難しくなり、例えばスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示動作を行うＯＣＢモードの液晶装置としての信頼性が低下してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、簡便な工程により、ＯＣＢモードにおける配向転移を良好に行う信頼性の高い液晶装置を得る、液晶装置の製造方法、及び投射型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の液晶装置の製造方法は、液晶層と該液晶層を挟持する一対の基板と、該基板の前記液晶層側にそれぞれ設けられた配向膜とを備え、前記液晶層の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示動作を行う液晶装置の製造方法において、液滴吐出法により、少なくとも一方の基板の第１の領域に水平配向膜形成材料を塗布するとともに、前記第１の領域を囲む第２の領域に垂直配向膜形成材料を塗布する工程と、前記水平配向膜形成材料及び前記垂直配向膜形成材料から水平配向膜と垂直配向膜とを有してなる前記配向膜を形成する工程とを、を備えたことを特徴とする。

本発明の液晶装置の製造方法によれば、液滴吐出法として、例えばインクジェット法を用いることで、異なる２つの材料を塗り分けて垂直配向膜と水平配向膜とを形成しているので、簡便かつ効率的に配向膜を形成することができる。ここで、一般的に垂直配向膜は、水平配向膜に比べるとプレチルト角が大きくなっているので、前記垂直配向膜によって配向規制された液晶分子は基板間に電圧印加しない状態で、上述したベンド配向となる。また、プレチルト角が相対的に小さい水平配向膜によって配向規制された液晶分子は、基板間に電圧印加しない状態で、上述したスプレイ配向となる。したがって、本発明により得られる液晶装置は、電圧印加時に前記ベンド配向を起点とし液晶層全体をベンド配向状態へと移行することでＯＣＢモードの液晶装置として好適に採用できる。
また、本構成によれば、従来のようにレジスト層を用いることなく水平配向膜と垂直配向膜とを形成できるので、前記レジスト層のパターニング時の現像液による配向膜の汚染といった不具合が防止される。さらに、異なる配向膜形成材料をインクジェット法によって所定の領域に塗り分けているので、水平配向膜と垂直配向膜とが積層されることがなく、したがって絶縁体容量増大に起因する、焼き付きと呼ばれる液晶の動作不良が防止された信頼性の高い配向膜を備えた液晶装置を製造できる。

また、上記の液晶装置の製造方法においては、前記第１の領域は表示領域に対応し、前記第２の領域は前記表示領域を区画する非表示領域に対応しているのが好ましい。
このようにすれば、表示領域に水平配向膜が形成されているので、電圧無印加時において表示領域がスプレイ配向となる。よって、表示領域は、表示用と非表示用ドメインの境界および非表示用ドメインが見えないので高品位の表示品質を有した液晶装置が得られる。

また、上記の液晶装置の製造方法においては、前記配向膜を形成する工程で、前記水平配向膜に対応するラビング処理を、前記水平配向膜形成材料及び前記垂直配向膜形成材料に対して一括処理で行うのが好ましい。
このようにすれば、水平配向膜と垂直配向膜との間においてラビング処理を一括して行っているので、製造工程をより簡略化することができる。

また、上記の液晶装置の製造方法においては、前記水平配向膜形成材料として、液晶分子のプレチルト角が０〜１０°となるものを用いているのが好ましい。
このようにすれば、水平配向膜によって配向規制される液晶分子は、基板間に電圧印加しない状態で良好にスプレイ配向とすることができる。

また、上記の液晶装置の製造方法においては、前記垂直配向膜形成材料として、液晶分子のプレチルト角が８０°以上となるものを用いているのが好ましい。
このようにすれば、垂直配向膜によって配向規制される液晶分子は、基板間に電圧印加しない状態で良好にベンド配向とすることができる。

本発明の投射型表示装置は、上記の液晶装置を備えたこと特徴とする。
本発明の投射型表示装置によれば、上述した応答特性の高い液晶装置を備えているので、動画表示性能に優れた高画質表示が可能であり、かつ信頼性にも優れたものとなる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１の実施形態）
以下、本発明の液晶装置の製造方法に関する一実施形態について説明する。ここで、液晶装置の製造方法を説明するに際し、該製造方法により得られた液晶装置の構成について先に説明する。
本実施形態では、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を画素スイッチング素子として用いたＴＦＴアクティブマトリクス方式のＯＣＢモード液晶装置の例を挙げて説明する。

図１（ａ）は本実施形態の液晶装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図、図１（ｂ）は（ａ）図のＨ−Ｈ’線に沿う断面図、図２は同液晶装置の等価回路図、図３は液晶装置の画素領域における部分断面構成図である。
なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

図１（ａ）に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０が封入されている。液晶層５０は、正の誘電率異方性を有する液晶から構成されており、後述するように初期状態ではスプレイ配向、表示動作時にはベンド配向を呈するものとなっている。シール材５２の形成領域の内側の領域に、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）５３が形成されている。シール材５２の外側の周辺回路領域には、データ線駆動回路１０１および外部回路実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間を接続するための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。また、図１（ｂ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の内側には画素電極９が形成されていて、前記ＴＦＴアレイ基板１０に対向配置された対向基板２０の内側には共通電極２１が形成されている。

図２の等価回路図に示すように、液晶装置の表示領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９がそれぞれ形成されている。また、その画素電極９の側方には、当該画素電極９への通電制御を行う画素スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０が形成されている。ＴＦＴ素子３０のソースには、データ線６ａが電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給される。なお画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、各データ線６ａに対してこの順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給してもよい。

ＴＦＴ素子３０のゲートには、走査線３ａが電気的に接続されている。走査線３ａには、所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎが供給される。なお、走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎは、各走査線３ａに対してこの順に線順次で印加される。また、ＴＦＴ素子３０のドレインには、画素電極９が電気的に接続されている。そして、走査線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎにより、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオン状態にすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれる。

液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極９と容量線３ｂとの間に蓄積容量７０が形成され、液晶容量と並列に接続されている。このように、液晶に電圧が印加されると、その電圧レベルにより液晶分子のベンド配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。

以上、等価回路図を用いて画像表示を行う際の動作として説明したが、ＯＣＢモードの液晶装置として後述する初期転移のための電圧印加動作を行う際にも、画像表示動作の場合と同様、データ線に初期転移用信号を、走査線に走査信号を供給し、表示領域内の複数の画素を駆動する。

図３は、液晶装置１００の画素の概略断面構造を示す図である。ここで、図３（ａ）は一対の電極間に電圧が印加されていない初期状態における液晶分子５１の状態を示す図であり、図３（ｂ）は電極間に電圧を印加時の液晶分子５１の配向状態を示す図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）に続く液晶分子５１の配向状態を示す図である。なお、ＴＦＴアレイ基板１０では、説明に必要な構成を図示していることから、ＴＦＴ素子の図示を省略している。

図３に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置された対向基板２０と、これらの間に挟持された液晶層５０とを主体として構成されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａ上の内側に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極９と、シリコン酸化物等からなる配向膜１６とが順に積層されている。画素電極９には図示略のＴＦＴ素子３０が電気的に接続されている。基板本体１０Ａの外側には、光学補償板１７と偏光板１４とが順に積層されている。
一方、対向基板２０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａを基体としてなり、その内側にＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極２１と、シリコン酸化物等からなる配向膜２２とが順に積層されている。基板本体２０Ａの外側には、偏光板２４が配設されている。なお、前記配向膜１６，２２は、水平配向膜１６ａ，２２ａと垂直配向膜１６ｂ，２２ｂとから構成されたものとなっている。

ここで、ＴＦＴアレイ基板１０の内面における複数の画素表示領域を示す平面構成について図４を参照して説明する。
図４に示すように、本実施形態では、配向膜１６における水平配向膜１６ａが、平面視矩形状の画素電極９の形成領域（第１の領域）に対応して設けられていて、この領域は画素表示領域（表示領域）Ａ１として機能するようになっている。一方、前記画素電極９の周辺部を囲む、同図中斜線により示される画素間領域には、垂直配向膜１６ｂが設けられている。また、この画素間領域に対応する対向基板２０側には、図示しない遮光層が設けられていて、この画素間領域は液晶装置の非表示領域（第２の領域）Ａ２として機能するようになっている。

一方、対向基板２０側に設けられた配向膜２２についても、前記配向膜１６と同様に水平配向膜２２ａと垂直配向膜２２ｂとから構成されている。そして、対向基板２０側の水平配向膜２２ａは、ＴＦＴアレイ基板１０側の水平配向膜１６ａに対応した位置、すなわち平面視した際に前記画素表示領域Ａ１（画素電極９の形成領域）に重なるように設けられている。また、対向基板２０側の垂直配向膜２２ｂも同様に、ＴＦＴアレイ基板１０側の垂直配向膜１６ｂに対応した位置、すなわち前記非表示領域Ａ２に重なるように設けられている。

前記水平配向膜１６ａ，２２ａ及び垂直配向膜１６ｂ，２２ｂは、後述するようにインクジェット法により基板本体１０Ａ上に直接塗り分けられ、簡便かつ効率的に形成されたものとなっている。
また、水平配向膜１６ａ，２２ａにより配向方向を規制された液晶分子５１は、そのプレチルト角が１０°以下、例えば１〜１０°となっている。一方、垂直配向膜１６ｂ，２２ｂにより配向方向を規制された液晶分子５１は、そのプレチルト角が８０°以上、例えば８８〜９０°となっている。

一般的に、基板間に電圧が印加されない初期状態において、水平配向膜１６ａ，２２ａのようにプレチルト角が相対的に小さい配向膜によって配向方向が規制された液晶分子は、スプレイ配向あるいはベンド配向の２種類の配向状態を取る。図５に示した、電圧０Ｖでのプレチルト角とGibbsの自由エネルギー曲線の関係において、プレチルト角が比較的小さい（＜４５°）領域ではベンド配向よりスプレイ配向のほうがエネルギーが小さく、スプレイ配向状態で安定となる。一方、垂直配向膜領域１６ｂ，２２ｂのようにプレチルト角が相対的に大きい配向膜によって配向方向が規制された液晶分子５１は、プレチルト角の大きい領域でスプレイ配向状態よりベンド配向状態の方がエネルギー的に小さいため、液晶層５０の中央部でほぼ垂直に配向し、そこから上記垂直配向膜１６ｂ，２２ｂに向かって徐々に水平側へ倒れるような側面視弓型に配置されたベンド配向（図３参照）で安定しやすい。
よって、基板間に電圧を印加しない初期状態で、前記画素表示領域Ａ１においては液晶分子５１をスプレイ配向とすることができ、前記非表示領域Ａ２においては液晶分子５１をベンド配向とすることが可能となる。

つづいて、印加電圧とGibbsの自由エネルギーとの関係について説明する。図６はプレチルト８°における印加電圧とスプレイ配向およびベンド配向のGibbsの自由エネルギー変化の相関図である。電圧０ＶではGibbsの自由エネルギーはベンド配向状態よりスプレイ配向状態が小さいが、臨界電圧Ｖｃｒ（通常２〜３Ｖ程度の大きさ）以上ではベンド配向状態よりスプレイ配向状態の方が高くなる。すなわち、Ｖｃｒより低電圧ではスプレイ配向が安定となり、Ｖｃｒより高電圧ではベンド配向が安定となる。しかし、実際に、スプレイ配向からベンド配向へ移行させる場合、Ｖｃｒ程度の電圧を印加しても、液晶層の厚さ方向における中央部分の分子が垂直に配向する必要があるためスプレイからベンドの配向転移はほとんど発生せず、スプレイ配向のままであり、１０〜２０Ｖ程度の電圧を印加することで配向転移することが多い。この配向転移現象は現象別に２段階に分けることができる。第１段階はベンド配向ドメインの核の発生、第２段階はベンド配向領域の拡大である。第１段階は厚さ方向の液晶層の中央部分の液晶分子を垂直に立たせる必要があるため相当高い電圧を印加する必要がある。第２段階はベンド配向領域が存在するためＶｃｒ以上の電圧印加によりスプレイ配向からベンド配向への配向転移が円滑に進行する。すなわち、ベンド配向領域を電圧無印加状態で形成しておけば、駆動電圧範囲内の電圧を印加することでベンド配向転移を容易に実現可能となる。

図３に戻り、液晶装置１００の基板１０，２０間に電圧を印加した際の液晶分子５１の配向状態の変化について説明する。
上記構成を具備した本実施形態の液晶装置１００は、画素電極９と共通電極２１との間に電圧が印加されない状態で、図３（ａ）に示したように水平配向膜１６ａ，２２ａが設けられた画素表示領域Ａ１においてはスプレイ配向状態、垂直配向膜１６ｂ，２２ｂが設けられた非表示領域Ａ２においてはベンド配向状態となっている。そして、電極９，２１間に駆動電圧範囲の電圧(Ｖｃｒ以上)を印加することで非表示領域Ａ２がベンド配向の核として作用し、画素表示領域Ａ１にベンド配向領域が拡大し、画素全体をスプレイ配向からベンド配向へと移行させるようになる。なお、前記画素表示領域Ａ１はベンド配向を維持した状態で画素表示を行うようになっている。

したがって、電極９，２１間に臨界電圧Ｖｃｒより高い電圧を印加することにより、図３（ｂ）に示すように、非表示領域Ａ２の周辺部におけるベンド配向を起点として、画素表示領域Ａ２の液晶分子５１がスプレイ配向状態からベンド配向へ移行するようになる。そして、図３（ｃ）に示すように、全ての液晶分子５１がベンド配向状態となる。このように、画素表示領域Ａ１がベンド配向を維持した状態で画像表示を行うようにしている。なお、非表示領域Ａ２は上述したように図示されない遮光層を設けているので、画素表示に影響することは無い。

このように、本実施形態の液晶装置１００では、ＴＦＴアレイ基板１０上（及び対向基板２０上）に、液晶分子５１のプレチルト角の異なる２つの領域（画素表示領域、非表示領域）を区画形成しているので、電圧印加時のスプレイ配向からベンド配向への配向転移を円滑に行い、確実性を損なうことなく、表示コントラストを向上させたものとなる。

（液晶装置の製造方法）
続いて、液晶装置の製造方法における一実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、本発明の特徴的な工程である配向膜１６（２２）の形成工程についてのみについて説明し、その他の工程については公知の方法が採用されるため説明を省略する。

具体的に、本実施形態では、前記配向膜１６，２２を形成するに際し、液滴吐出法、いわゆるインクジェット法を用いている。そして、ＴＦＴアレイ基板１０の表面に配向膜１６を形成したものと、対向基板２０の表面に配向膜２２を形成したものとを枠状に設けたシール材５２を介して貼り合わせ、そのシール材５２の枠内に液晶層５０を充填した後、基板１０，２０の外面側に必要に応じて偏光板等を貼着することによって、液晶装置１００を作製することができる。以下に、液晶装置１００を製造する各工程について説明する。

まず、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａ上にＴＦＴ素子３０を構成するための、層間絶縁膜、半導体層、図２に示したような、走査線３ａ、容量線３ｂ、データ線６ａ、画素電極９を形成する。同様にして、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａ上にＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極２１を形成する。

続いて、画素電極９及びＴＦＴ素子３０等が形成された基板本体１０Ａ、及び前記共通電極２１が形成された基板本体２０Ａ上に、インクジェット法により配向膜形成材料を塗布して配向膜１６，２２を形成する。
ここで、前記配向膜１６，２２を形成する際に用いられる装置の一例として、液滴吐出法によって基体上に液体材料を配置する液滴吐出装置（インクジェット装置）ＩＪの概略構成について図７を参照し説明する。

図７に示すように、液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド３０１と、Ｘ軸方向駆動軸３０４と、Ｙ軸方向ガイド軸３０５と、制御装置ＣＯＮＴと、ステージ３０７と、クリーニング機構３０８と、基台３０９と、ヒータ３１５とを備えて構成されている。
ステージ３０７は、この液滴吐出装置ＩＪによって材料インク（液体材料）が配置される基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
液滴吐出ヘッド３０１は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とＹ軸方向とが一致している。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド３０１の下面にＹ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド３０１の吐出ノズルからは、ステージ３０７に支持されている基板Ｐに対して、材料インクが吐出される。

Ｘ軸方向駆動軸３０４には、Ｘ軸方向駆動モータ３０２が接続されている。Ｘ軸方向駆動モータ３０２はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向駆動軸３０４を回転させる。Ｘ軸方向駆動軸３０４が回転すると、液滴吐出ヘッド３０１はＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向ガイド軸３０５は、基台３０９に対して動かないように固定されている。ステージ３０７は、Ｙ軸方向駆動モータ３０３を備えている。Ｙ軸方向駆動モータ３０３はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ３０７をＹ軸方向に移動する。

制御装置ＣＯＮＴは、液滴吐出ヘッド３０１に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モータ３０２に液滴吐出ヘッド３０１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モータ３０３にステージ３０７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構３０８は、液滴吐出ヘッド３０１をクリーニングするものである。クリーニング機構３０８には、図示しないＹ軸方向の駆動モータが備えられている。このＹ軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Ｙ軸方向ガイド軸３０５に沿って移動する。クリーニング機構３０８の移動も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
ヒータ３１５は、ここではランプアニールにより基板Ｐを熱処理する手段であり、基板Ｐ上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ３１５の電源の投入及び遮断も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

液滴吐出装置ＩＪでは、液滴吐出ヘッド３０１と基板Ｐを支持するステージ３０７とが相対的に走査移動しつつ液滴吐出ヘッド３０１から基板Ｐに対して液体材料を液滴状に吐出する。液滴吐出ヘッド３０１の吐出ノズルは、非走査方向であるＹ軸方向に一定間隔で並んで設けられている（Ｘ軸方向：走査方向、Ｙ軸方向：非走査方向）。なお、図７では、液滴吐出ヘッド３０１は、基板Ｐの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド３０１の角度を調整し、基板Ｐの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。
このようにすれば、液滴吐出ヘッド３０１の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することができる。また、基板Ｐとノズル面との距離を任意に調節できるようにしてもよい。

図６は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための液滴吐出ヘッドの概略構成図である。
図６において、液体材料（インク）を収容する液体室３２１に隣接してピエゾ素子３２２が設置されている。液体室３２１には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系３２３を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子３２２は駆動回路３２４に接続されており、この駆動回路３２４を介してピエゾ素子３２２に電圧を印加し、ピエゾ素子３２２を変形させて液体室３２１を弾性変形させる。そして、この弾性変形時の内容積の変化によってノズル３２５から液体材料が吐出されるようになっている。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子３２２の歪み量を制御することができる。
また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子３２２の歪み速度を制御することができる。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。

次に、上記液滴吐出装置ＩＪを用いて、配向膜１６，２２を形成する工程について説明する。なお、以下の説明では、ＴＦＴアレイ基板１０を構成する基板本体１０Ａ上に配向膜１６を形成する場合を例に挙げて説明する。
具体的には、図９に示すように、上記の液滴吐出装置ＩＪの液滴吐出ヘッド３０１から基板本体１０Ａ上の所望の位置に配向膜１６を構成するための配向膜形成材料を塗布する。このとき、図４に示したように液晶装置における画素の表示領域（第１の領域）に対応する位置に水平配向膜形成材料１６Ａを塗布するとともに、前記表示領域を囲む非表示領域（第２の領域）に垂直配向膜形成材料１６Ｂを塗布する。

本実施形態では、液滴吐出ヘッド３０１は水平配向膜形成材料１６Ａを吐出する吐出部３０１ａと前記垂直配向膜形成材料１６Ｂを吐出する吐出部３０１ｂとを備えて構成されている。このような液滴吐出ヘッド３０１を用いることで、それぞれの吐出部３０１ａ，３０１ｂから配向膜形成材料１６Ａ，１６Ｂを塗布することで、基板本体１０Ａ上の所望の位置に配向膜形成材料１６Ａ，１６Ｂを良好に塗り分けることが可能となっている。

ここで、前記水平配向膜形成材料として、液晶分子のプレチルト角が１０°以下となるものを用いているのが好ましい。このようにすれば、基板間に電圧印加しない状態において、水平配向膜によって配向規制される液晶分子を良好にスプレイ配向とすることができる。また、前記垂直配向膜形成材料として、液晶分子のプレチルト角が８０°以上となるものを用いているのが好ましい。このようにすれば、基板間に電圧印加しない状態において、垂直配向膜によって配向規制される液晶分子を良好にベンド配向とすることができる。

このような水平配向膜形成材料１６Ａとしては、例えばポリイミド材料の前駆体であるポリアミック酸が用いられる。そして、前記ヘッド３０１ａから基板本体１０Ａ上の表示領域となる領域にポリアミック酸を配置し、恒温で焼成することによりイミド化させてポリイミドを形成する。また、水平配向膜形成材料１６Ａとして可溶性ポリイミド材料を用いて、低温下でポリイミド膜を形成するようにしてもよい。
本実施形態では、上述したような水平配向膜形成材料として、具体的には日産化学社製のＳＥ−３５１０（商品名）を採用することが可能である。

一方、垂直配向膜形成材料１６Ｂとしては、その基本的骨格は水平配向膜形成材料のポリイミドであるが、その側鎖に長鎖アルキル基や剛直な平面構造を有する官能基が導入されたものが用いられる。このような材料を用いれば、例えば主鎖部分が基板表面に対して水平に並ぶときに、その側鎖部分が液晶分子を垂直に配向させるようになる。
本実施形態では、上述したような垂直配向膜形成材料１６Ｂとして、具体的にはＪＲＳ社製のＪＡＬＳ２０１７（商品名）、やＪＡＬＳ２０４（商品名）を採用することが可能である。

前記基板本体１０Ａ上に上記の配向膜形成材料１６Ａ，１６Ｂを塗布した後、乾燥させる。続いて、水平配向膜形成材料１６Ａ、及び垂直配向膜形成材料１６Ｂにラビング処理を施し、前記水平配向膜形成材料１６Ａから水平配向膜１６ａを形成し、前記垂直配向膜形成材料１６Ｂから垂直配向膜１６ｂを形成する。本実施形態では、上記ラビング処理工程において、水平配向膜１６ａに対応するラビング処理を、前記水平配向膜形成材料１６Ａ、及び前記垂直配向膜形成材料１６Ｂに対し一括処理することで行っている。このように、水平配向膜１６ａと垂直配向膜１６ｂとの間でラビング処理を一括して行っているので、製造工程をさらに簡略化している。

よって、このラビング処理が施された水平配向膜形成材料１６Ａは、主鎖部分に導入されている基によってプレチルト角が１〜１０°とする水平配向膜１６ａとなる。一方、前記水平配向膜形成材料１６Ａには、水平配向膜１６ａに対応したラビング処理が施されるが、一般的に垂直配向膜形成材料１６Ｂは上記のラビング処理の影響を受けることがない。よって、前記垂直配向膜形成材料１６Ｂによって、プレチルト角を８８〜９０°とする垂直配向膜１６ｂが形成される。

以上の工程により、基板本体１０Ａ上に水平配向膜１６ａ及び垂直配向膜１６ｂとからなる配向膜１６を備えたＴＦＴアレイ基板１０が形成される。同様にして、図示しない遮光膜、共通電極２１を形成した基板本体２０Ａ上に、上述した液滴吐出装置ＩＪを用いて水平配向膜及び垂直配向膜を配置し、上述したラビング処理を施すことにより対向基板２０を作製できる。

ところで、従来のパターニングによる配向膜の形成ではレジスト層の現像処理が必要であったため、現像液による配向膜表面の汚染に起因する配向規制の特性が低下し、表示画質を低下させるおそれがあった、本実施形態に係る配向膜１６，２２ではレジスト層が不要であることから、現像液の汚染により表示画質が低下することはない。

次に、対向基板２０又はＴＦＴアレイ基板１０上にシール材５２を形成する（図１参照）。このシール材５２には、後にＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを貼り合わせた後に液晶層５０を注入するための液晶注入口５５を設けている。そして、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とをシール材５２によって貼り合わせ、前記液晶注入口５５からシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０を注入し、液晶注入口５５を封止材５４によって封止する。さらに、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の外面側に図示しない位相差板、偏光板等を貼り合わせ液晶装置１００が製造される。

なお、シール材を液晶注入口を有しない閉口枠形状に形成し、該シール材に囲まれた領域に液晶層を滴下した後、ＴＦＴアレイ基板１０と他方の対向基板２０とを、液晶を挟持するように貼り合わせることにより、液晶装置を形成するようにしてもよい。また、所定の基板間隔を保持する為に、シール材５２中にスペーサーを分散させて、所定の基板間隔を保持するようにしてもよい。

本実施形態における液晶装置１００の製造方法によれば、インクジェット法を用いることで、異なる２つの配向膜形成材料を塗り分けて垂直配向膜１６ｂ，２２ｂと水平配向膜１６ａ，２２ａとを形成しているので、簡便かつ効率的に配向膜１６，２２を形成できる。ここで、上述したように垂直配向膜１６ｂ，２２ｂはプレチルト角が８８°〜９０°となっているので、該垂直配向膜１６ｂ，２２ｂによって配向規制された液晶分子５１は基板間に電圧印加しない状態においてベンド配向となる。
一方、上述したようにプレチルト角が１°〜１０°となる水平配向膜１６ａ，２２ａによって配向規制される液晶分子５１は、基板間に電圧印加しない状態においてスプレイ配向となる。
また、前記水平配向膜１６ａ，２２ａが設けられた領域は、液晶装置１００の画素表示領域Ａ１に対応し、前記垂直配向膜１６ｂ，２２ｂが設けられた領域は、前記画素表示領域Ａ１を囲む非表示領域Ａ２に対応している。したがって、液晶装置１００は、基板間に電圧を印加した際に、前記非表示領域Ａ２に設けられたベンド配向状態の液晶分子５１を起点として、画素表示領域Ａ１における液晶分子５１がスプレイ配向からベンド配向へと転移させ、画素表示領域Ａ１全域の液晶分子５１をベンド配向とすることができる。よって、画素表示領域Ａ１は、上述したようにスプレイ配向からベンド配向へと速やかに移行し高速応答性を実現しているので、ＯＣＢモードの液晶装置１００として好適に採用することができる。

また、本構成によれば、従来のようにレジスト層を用いることなく水平配向膜１６ａ，２２ａと垂直配向膜１６ｂ，２２ｂとを形成しているので、前記レジスト層のパターニング時の現像液によって配向膜が汚染されるといった不具合を防止できる。さらに、異なる配向膜形成材料をインクジェット法によって所定の領域に塗り分けているので、水平配向膜と垂直配向膜とが積層されることで絶縁体容量増大に起因する、焼き付きと呼ばれる液晶の動作不良が防止された信頼性の高い配向膜１６，２２を備えた液晶装置１００を製造できる。

（プロジェクタ）
次に、本発明の投射型表示装置の一実施形態であるプロジェクタについて、図面を参照し説明する。図１０は、プロジェクタの要部を示す概略構成図であって、図中符号８００はプロジェクタを示している。このプロジェクタ８００は、上述した各実施形態に係る液晶装置１００を、光変調手段として備えたものである。

このプロジェクタ８００は、図６に示すように、光源８１０と、ダイクロイックミラー８１３、８１４と、反射ミラー８１５、８１６、８１７と、入射レンズ８１８と、リレーレンズ８１９と、出射レンズ８２０と、本発明の液晶装置からなる光変調手段８２２、８２３、８２４と、クロスダイクロイックプリズム８２５と、投射レンズ８２６とを備えている。

光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、赤色光用光変調手段８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、緑色光用光変調手段８２３に入射される。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が青色光用光変調手段８２４に入射される。なお、上記各光変調手段８２２，８２３，８２４には、上記各実施形態の液晶装置１００が採用されている。

各光変調手段により変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投影され、画像が拡大されて表示される。

このプロジェクタには、上述した高速応答性の高い液晶装置を光変調手段８２２〜８２４として備えているので、動画表示性能に優れた高画質表示が可能であり、かつ信頼性の高いものとなる。

以上、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの例に限定されないことは言うまでもない。すなわち、上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々の変更が可能である。
また、本発明の液晶装置は、プロジェクタの光変調手段に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれにおいても信頼性が高く表示品質に優れた電子機器を提供することができる。

（ａ）は本発明の液晶装置の平面図、（ｂ）は液晶装置の側断面図である。 液晶装置の等価回路を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、液晶装置の画素の概略断面構造を示す図である。 画素表示領域の平面構成を示す図である。 プレチルト角とGibbsの自由エネルギー曲線との関係を示す概略図である。 所定プレチルトでのGibbsの自由エネルギーと印加電圧との関係図である。 配向膜形成に用いる液滴吐出装置を示す図である。 ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明する図である。 配向膜形成を形成する状態を説明する図である。 投射型表示装置の一実施形態であるプロジェクタを示す図である。

符号の説明

１０…ＴＦＴアレイ基板、１６…配向膜、１６ａ、２２ａ…水平配向膜、１６Ａ…水平配向膜形成材料、１６ｂ、２２ｂ…垂直配向膜、１６Ｂ…垂直配向膜形成材料、２０…対向基板、２２…配向膜、５０…液晶層、５１…液晶分子、１００…液晶装置、Ａ１…画素表示領域（第１の領域，表示領域）、Ａ２…非表示領域（第２の領域）、８００…プロジェクタ（投射型表示装置）

Claims (6)

1. 液晶層と該液晶層を挟持する一対の基板と、該基板の前記液晶層側にそれぞれ設けられた配向膜とを備え、前記液晶層の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行う液晶装置の製造方法において、
   液滴吐出法により、少なくとも一方の基板の第１の領域に水平配向膜形成材料を塗布するとともに、前記第１の領域を囲む第２の領域に垂直配向膜形成材料を塗布する工程と、
   前記水平配向膜形成材料及び前記垂直配向膜形成材料から水平配向膜と垂直配向膜とを有してなる前記配向膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。
2. 前記第１の領域は表示領域に対応し、前記第２の領域は前記表示領域を区画する非表示領域に対応してい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。
3. 前記配向膜を形成する工程で、前記水平配向膜に対応するラビング処理を、前記水平配向膜形成材料及び前記垂直配向膜形成材料に対して一括処理で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置の製造方法。
4. 前記水平配向膜形成材料として、液晶分子のプレチルト角が０〜１０°となるものを用いていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
5. 前記垂直配向膜形成材料として、液晶分子のプレチルト角が８０°以上となるものを用いていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたこと特徴とする投射型表示装置。
   
   
   
   
   

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