JP2008139540A - 液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器、投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクリネーションの発生がなくかつ高コントラストな液晶装置を提供する。
【解決手段】基板の液晶層側から液晶層に向けて突出されるとともに画素領域Ｘの周辺に形成される突出部８０，９０が基板１０，２０に形成され、突出部８０，９０が形成された基板１０，２０の液晶層側を含む全ての基板の液晶層側に配向膜４０，６０が形成され、配向膜４０，６０のうち、突出部８０，９０上に位置する部位４１，６１が液晶分子を基板面方向に一様に配向する水平配向領域とされ、他の部位４２，６２が液晶分子を基板面に垂直な方向に配向する垂直配向領域とされている。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器、投射型表示装置に関するものである。

液晶装置を用いる電子機器としては、例えば液晶装置を用いて映像を大画面に表示する装置として液晶プロジェクタがある。液晶プロジェクタにおいては高輝度、高コントラストが要求されている。液晶分子が基板面に対して垂直に配向された垂直配向方式の液晶装置は、高コントラスト表示が可能とされており、近年、プロジェクタ用の液晶装置の液晶配向方式として採用されつつある。

しかし、垂直配向方式の液晶装置では液晶分子が基板面に対して垂直に立っており、電圧印加時に倒れる方位方向での相互作用が弱い。そのため、電圧を印加すると、電極端から発生する横電界によって様々な方向に液晶分子が倒れてしまう。クロスニコル下においていずれかの偏光板の透過軸に平行な液晶分子は位相差を生じない。このため、垂直配向方式の液晶装置は、倒れる方位によっては表示に寄与しないことがあり、液晶分子が基板面に対して平行に配向された水平配向方式の液晶装置と比較して透過率が低くなってしまう問題があった。

そこで、垂直配向方式の液晶装置において、電圧印加時における液晶分子の倒れる方向を一方向に揃えることを目的として、予め液晶分子にプレチルト角を与える手法が、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。
液晶分子は、電圧印加時において、与えられたプレチルト角の方向に応じて倒れる性質を有している。このため、特許文献１及び特許文献２に開示された手法によれば、電圧印加時に液晶分子を同一方向に倒すことができる。
特開２００４−１６３９２１号公報 特開２００５−１０７３７３号公報

しかしながら、液晶分子にプレチルト角を付与した場合には、電圧無印加状態であっても液晶分子に位相差が生じ、黒表示の際に光漏れが生じることとなる。プレチルト角を大きくするほど黒表示の際の光漏れは大きくなり、コントラストが低下する等の不具合が生じることとなる。
また、特許文献２に開示された手法では、配向膜の厚さを変化させることによって画素電極の周辺領域の配向規制力を画素内側の配向規制力より強くすることによって画素内部におけるディスクリネーション発生を抑制することができ、明るさ低下やコントラスト低下を回避できるとしている。しかしながら、配向膜の膜厚を変化させる具体的な手法については開示されておらず、実現性に乏しい。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ディスクリネーションの発生がなくかつ高コントラストな液晶装置、該液晶装置の製造方法、液晶装置を備える電子機器、及び液晶装置を備える投射型表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の液晶装置は、誘電異方性が負の液晶分子からなる液晶層が一対の基板間に狭持されるとともに、上記基板の基板面内において上記液晶層が複数の画素領域に区分けされた液晶装置であって、上記基板の液晶層側から上記液晶層に向けて突出されるとともに上記画素領域の周辺に形成される突出部が少なくともいずれか一方の基板に形成され、上記突出部が形成された上記基板の液晶層側を含む全ての上記基板の液晶層側に配向膜が形成され、上記配向膜のうち、上記突出部上に位置する部位が上記液晶分子を上記基板面方向に配向する水平配向領域とされ、他の部位が上記液晶分子を上記基板面に垂直な方向に配向する垂直配向領域とされていることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の液晶装置によれば、配向膜の水平配向領域によって、画素領域の周辺の突出部上に位置する液晶分子が基板面方向に一様に配向される。このため、電圧印加時に画素領域に位置する液晶分子が、突出部上に位置する液晶分子に倣った方向に倒れる。このため、プレチルト角を付与することなく、画素領域に位置する液晶分子を電圧印加時に一様な方向に倒すことができる。よって、ディスクリネーションの発生を防止することができる。
また、本発明の液晶装置によれば、突出部上以外の配向膜の部位が、垂直配向領域とされているため、画素領域に位置する液晶分子が、電圧無印加時に基板面に対して垂直に配向される。よって、黒表示の際の光漏れが生じることを防止し、コントラストの高い表示が可能となる。
したがって、本発明の液晶装置は、ディスクリネーションの発生がなくかつ高コントラストな液晶装置となる。

また、本発明の液晶装置においては、上記突出部が、両方の上記基板に対して形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、両側の基板の画素領域の周辺部分が水平配向領域とされる。このため、突出部上の液晶分子に対してより強い配向規制力が加わるため、より確実に画素領域に位置する液晶分子を電圧印加時に一様な方向に倒すことができる。

また、本発明の液晶装置においては、上記突出部が、樹脂からなるという構成を採用する。
また、本発明の液晶装置においては、上記突出部が、配線であるという構成を採用する。
また、本発明の液晶装置においては、上記突出部が、ブラックマトリクスであるという構成を採用する。

また、本発明の液晶装置においては、上記垂直配向領域によって配向される液晶分子のプレチルト角が９０°であるとした場合に、上記水平配向領域によって配向される液晶分子のプレチルト角は、０°より大きく７０°以下であるという構成を採用する。
水平配向領域によって配向される液晶分子のプレチルト角が０°の場合、すなわち液晶分子が基板面と平行の場合には、水平配向領域における液晶分子を一様な方向に向かせることが難しい。このため、水平配向領域におけるプレチルト角は０°以上であることが好ましい。
また、液晶分子のプレチルト角が９０°すなわち基板面に対して垂直に近い場合には、電圧印加時に電界によって水平配向領域の液晶分子の配列に乱れが生じる虞がある。
したがって、水平配向領域によって配向される液晶分子のプレチルト角は、０°より大きく７０°以下であることが好ましい。

次に、本発明の液晶装置の製造方法は、誘電異方性が負の液晶分子からなる液晶層が一対の基板間に狭持されるとともに、上記基板の基板面内において上記液晶層が複数の画素領域に区分けされた液晶装置の製造方法であって、少なくともいずれか一方の基板の上記画素領域の周辺に対応する領域に突出部を形成する第１工程と、上記突出部が形成された上記基板の液晶層側を含む全ての上記基板の液晶層側に上記液晶分子を上記基板面に垂直な方向に配向する垂直配向領域を形成する第２工程と、上記垂直配向領域の上記突出部上に位置する部位のみを選択的にラビング処理することによって、上記突出部上に位置する上記配向膜の部位を、上記液晶分子を上記基板面方向に配向する水平配向領域とする第３工程と、上記配向膜が形成された上記基板同士を貼り合わせるとともに基板間に液晶層を形成する第４工程とを有することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の液晶装置の製造方法によれば、第３工程においてラビング処理した場合に、突出部上の配向膜は、他の部位の配向膜と比較して盛り上がっているため、水平方向にラビング処理を行うことによって、容易に突出部上の配向膜のみを選択的にラビング処理することができる。
したがって、ディスクリネーションの発生がなくかつ高コントラストな液晶装置を容易に製造することが可能となる。

また、本発明の液晶装置の製造方法においては、上記第１工程において、両方の上記基板に対して上記突出部を形成するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、両方の基板に対して突出部が形成されるため、水平配向領域を両方の基板側に形成することができる。

また、本発明の液晶装置の製造方法においては、上記第１工程において、液滴吐出法を用いて材料を吐出配置し、該吐出配置された材料を乾燥させることによって上記突出部を形成するという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、所望の箇所に選択的に突出部を形成することが容易となる。

次に、本発明の電子機器は、本発明の液晶装置を備えることを特徴とする。
本発明の液晶装置は、ディスクリネーションの発生がなくかつ高コントラストな液晶装置であるため、このような液晶装置を備える電子機器は、優れた表示特性を発揮することができる。

次に、本発明の投射型表示装置は、本発明の液晶装置を備えることを特徴とする。
本発明の液晶装置は、ディスクリネーション発生がなくかつ高コントラストな液晶装置であるため、このような液晶装置を備える投射型表示装置は、優れた表示特性を発揮することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る液晶装置、液晶装置の製造方法、及び電子機器の一実施形態について説明する。なお、以下の説明において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

［液晶装置］
以下に示す本実施形態の液晶装置は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin-Film Transistor）素子を用いたアクティブマトリクス型の透過型液晶装置である。

図１は本実施形態の透過型液晶装置の画像表示領域の等価回路図であり、マトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等を示している。
図２はデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。
図３は本実施形態の透過型液晶装置について素子領域の断面図であって、図２のＡ−Ａ’線断面図である。
また、図４は本実施形態の透過型液晶装置について複数の画素領域を模式的に示す断面図である。
なお、図３及び図４においては、図示上側が光入射側、図示下側が視認側（観察者側）である場合について図示している。

本実施形態の透過型液晶装置において、図１に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９と当該画素電極９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ素子３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは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される。

また、走査線３ａがＴＦＴ素子３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ素子３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。

画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。

次に、図２に基づいて、本実施形態の透過型液晶装置の平面構造について説明する。図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、インジウム錫酸化物（以下、「ＩＴＯ」と略す）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極９（点線部９Ａにより輪郭を示す）が複数、マトリクス状に設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａ及び容量線３ｂが設けられている。本実施形態において、各画素電極９及び各画素電極９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域が画素部であり、マトリクス状に配置された各画素部毎に表示を行うことが可能な構造になっている。

データ線６ａは、ＴＦＴ素子３０を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、後述のチャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。

容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図２中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。

次に、図３及び図４に基づいて、本実施形態の透過型液晶装置の断面構造について説明する。なお、図４ではスイッチング素子等の一部の構成要素を図面の視認性を考慮して省略してある。
図３及び図４に示すように、本実施形態の透過型液晶装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。液晶層５０は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶分子からなるもので、当該透過型液晶装置は垂直配向モードの表示装置である。
すなわち、本実施形態の透過型液晶装置では、誘電異方性が負の液晶分子からなる液晶層５０が一対の基板１０，２０間に挟持されている。

ＴＦＴアレイ基板１０は、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａとその液晶層５０側表面に形成された画素電極９、配向膜４０を主体として構成されており、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とその液晶層５０側表面に形成された共通電極２１、配向膜６０とを主体として構成されている。また、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０において、基板本体１０Ａの液晶層５０側表面には画素電極９が設けられ、各画素電極９に隣接する位置に、各画素電極９をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が設けられている。

画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。

また、上記走査線３ａ上、ゲート絶縁膜２上を含む基板本体１０Ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５、及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第２層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。さらに、データ線６ａ上及び第２層間絶縁膜４上には、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第３層間絶縁膜７が形成されている。つまり、高濃度ドレイン領域１ｅは、第２層間絶縁膜４及び第３層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８を介して画素電極９に電気的に接続されている。

また、本実施形態では、ゲート絶縁膜２を走査線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体層１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆとし、さらにこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されている。

ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの液晶層５０側表面において、各画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、ＴＦＴアレイ基板１０を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０の図示下面（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射されて、液晶層５０側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’及び低濃度ソース、ドレイン領域１ｂ、１ｃに入射することを防止するための第１遮光膜１１ａが設けられている。また、第１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０との間には、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁するための第１層間絶縁膜１２が形成されている。さらに、図２に示したように、ＴＦＴアレイ基板１０に第１遮光膜１１ａを設けるのに加えて、コンタクトホール１３を介して第１遮光膜１１ａは、前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続するように構成されている。

また、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側には、液晶層５０に向けて突出されるとともに樹脂からなる突出部８０が形成されている。
画素電極９に電圧が印加された場合には、画素電極９上の液晶分子の配列が変化することによって表示が行われるが、画素電極９同士の間に位置する液晶分子は、表示に寄与しない。すなわち、液晶層５０は、画素電極９上に位置し表示に寄与する画素領域Ｘと、表示に寄与しない画素領域Ｘの周辺領域Ｙとに区分けされている。つまり、液晶層５０は、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面内において複数の画素領域Ｘに区分けされており、画素領域Ｘ同士の境界領域が周辺領域Ｙとされている。
そして、突出部８０は、画素電極９を囲うように周辺領域Ｙに接する領域に突出して形成されている。

また、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側には、突出部８０を含んで全面に配向膜４０が形成されている。配向膜４０は、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御するものである。

配向膜４０は、突出部８０上に位置する部位が水平配向領域４１とされ、他の部位が垂直配向領域４２とされている。さらに詳細には、水平配向領域４１は、非画素部である周辺領域Ｙ（画素電極９が形成されていない領域）に位置されており、垂直配向領域４２は、画素領域Ｘに（画素電極９が形成された領域）に位置されている。
この配向膜４０は、ＳｉＯ_２などの無機材料を斜方蒸着などの真空成膜などの手法によって基板上に成膜したものである。そして、突出部８０上に位置する部位がラビング処理されることによって水平配向領域４１とされ、他の部位がラビング処理されずに垂直配向領域４２とされている。

水平配向領域４１は、液晶層５０の液晶分子をＴＦＴアレイ基板１０の基板面方向に一様に配向するような配向規制力を有する領域である。また、垂直配向領域４２は、液晶層５０の液晶分子をＴＦＴアレイ基板１０の基板面と垂直な方向に配向するような配向規制力を有する領域である。
このような配向膜４０により、画素領域Ｘの液晶分子が垂直配向領域４２に基づいてＴＦＴアレイ基板１０に対して垂直に配向される一方、周辺領域Ｙの液晶分子が水平配向領域４１に基づいてＴＦＴアレイ基板１０に対して所定のプレチルト角を有して略水平に一様に配向される。

なお、水平配向領域４１に基づいて配向される液晶分子のプレチルト角は、垂直配向領域４２に基づいて配向される液晶分子の電圧無印加状態のプレチルト角が９０°であるとした場合に、０°より大きく７０°以下であることが好ましい。

他方、対向基板２０には、基板本体２０Ａの液晶層５０側表面であって、データ線６ａ、走査線３ａ、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の形成領域に対向する領域、すなわち各画素部の開口領域以外の領域に、入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することを防止するための第２遮光膜２３が設けられている。

そして、対向基板２０の液晶層５０側には、液晶層５０に向けて突出されるとともに樹脂からなる突出部９０が形成されている。
そして、突出部９０は、ＴＦＴアレイ基板１０に形成された突出部８０と同様に、周辺領域Ｙに接する領域に突出して形成されている。

さらに、第２遮光膜２３が形成された基板本体２０Ａの液晶層５０側には、突出部９０を含む全面に渡って、ＩＴＯ等からなる共通電極２１が形成され、その液晶層５０側には配向膜６０が形成されている。
配向膜６０は、ＴＦＴアレイ基板１０側に形成された配向膜４０と同様、突出部９０上に位置する部位が水平配向領域６１とされ、他の部位が垂直配向領域６２とされている。

この配向膜６０は、配向膜４０と同様に、ＳｉＯ_２などの無機材料を斜方蒸着などの真空成膜などの手法によって基板上に成膜したものである。そして、突出部９０上に位置する部位がラビング処理されることによって水平配向領域６１とされ、他の部位がラビング処理されずに垂直配向領域４２とされている。

水平配向領域６１は、液晶層５０の液晶分子を対向基板２０（ＴＦＴアレイ基板１０）の基板面方向に一様に配向するような配向規制力を有する領域である。また、垂直配向領域６２は、液晶層５０の液晶分子を対向基板２０（ＴＦＴアレイ基板１０）の基板面と垂直な方向に配向するような配向規制力を有する領域である。
このような配向膜６０により、画素領域Ｘの液晶分子及び周辺領域Ｙの液晶分子に対するより強い配向規制力を有することができる。

このような構成を有する本実施形態の透過型液晶装置においては、配向膜４０，６０の水平配向領域４１，６１によって、画素領域Ｘの周辺の突出部８０，９０上に位置する液晶分子がＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の基板面方向に一様に配向されている。このため、電圧印加時に画素領域Ｘに位置する液晶分子が、突出部８０，９０上に位置する液晶分子に倣った方向に倒れる。このため、プレチルト角を付与することなく、画素領域Ｘに位置する液晶分子を電圧印加時に一様な方向に倒すことができる。よって、ディスクリネーションの発生を防止することができる。
また、本実施形態の透過型液晶装置によれば、突出部８０，９０上以外の配向膜４０，の部位が、垂直配向領域４２，６２とされているため、画素領域Ｘに位置する液晶分子が、電圧無印加時にＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の基板面に対して垂直に配向される。よって、黒表示の際の光漏れが生じることを防止し、コントラストの高い表示が可能となる。
したがって、本実施形態の透過型液晶装置は、ディスクリネーションの発生がなくかつ高コントラストな液晶装置となる。

つまり、図５に示すように電圧印加に伴って液晶分子が配向することとなる。まず、初期配向状態（電圧無印加状態）では、図５（ａ）に示すように、主に画素電極９が形成された画素領域Ｘでは液晶分子５１ｂがＴＦＴアレイ基板１０に対して垂直に配向する一方、周辺領域Ｙでは液晶分子５１ａが所定の方位角方向にプレチルトを有した状態で基板１０Ａに対して水平に配向する。

この状態から電圧を印加すると、図５（ｂ）に示すように、画素領域Ｘの液晶分子５１ｂは傾倒するが、この場合、周辺領域Ｙの液晶分子５１ａに倣って同一方向に一様に傾倒することとなる。したがって、画素領域Ｘ内において液晶分子５１ｂの傾倒方向は一律となり、図５（ｃ）に示すように、ディスクリネーションラインが形成されることはない。

なお、従来のようにＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の内面に垂直配向領域を全面ベタ状に形成した場合には、液晶分子は図６に示すような配向挙動を示す。つまり、電圧無印加状態では全ての領域において液晶分子５１はＴＦＴアレイ基板１０に対して垂直に配向する一方（図６（ａ））、電圧を印加すると液晶分子５１は傾倒するが、傾倒方向は一律とはならず（図６（ｂ））、ディスクリネーションＤが生じることとなる（図６（ｃ））。

また、本実施形態の透過型液晶装置においては、配向膜４０，６０の水平配向領域４１，６１によって配向される液晶分子すなわち周辺領域Ｙの液晶分子５１ａのプレチルト角は、０°より大きく７０°以下であることが好ましい。
水平配向領域４１，６１によって配向される液晶分子５１ａのプレチルト角が０°の場合、すなわち液晶分子５１ａが基板面と平行の場合には、水平配向領域４１，６１における液晶分子５１ａを一様な方向に向かせることが難しい。このため、水平配向領域４１，６１におけるプレチルト角は０°以上であることが好ましい。
また、液晶分子５１ａのプレチルト角が９０°すなわち基板面に対して垂直に近い場合には、電圧印加時に電界によって水平配向領域４１，６１の液晶分子の配列に乱れが生じる虞がある。
したがって、水平配向領域４１，６１によって配向される液晶分子５１ａのプレチルト角は、０°より大きく７０°以下であることが好ましい。

次に、本実施形態の透過型液晶装置の製造方法について説明する。
まず、ＴＦＴアレイ基板１０を作成する。
ここでは、ガラス等からなる透光性の基板１０Ａを用意し、これに第１遮光膜１１ａ、第１層間絶縁膜１２、半導体層１ａ、各種配線３ａ，３ｂ，６ａ、絶縁膜４，７、画素電極９等を公知の方法で形成する。続いて、画素電極９間に突出部８０を形成し、画素電極９及び突出部８０上に配向膜４０を形成する。

具体的には、図７に示すような工程を経て配向膜４０が形成される。なお、図７においては基板１０Ａと画素電極９との間に形成される絶縁膜７等の記載を省略してある。また、図７には基板１０Ａと基板２０Ａの双方を示す場合があるが、各基板は別工程で作成されるもので、ここでは基板１０Ａに着目して説明する。

まず、図７（ａ）に示すように画素電極９を形成した基板１０Ａを用意する。続いて、画素電極９間の周辺領域Ｙに、突出部８０を形成する（第１工程）。具体的には、突出部８０を構成する材料（本実施形態においては樹脂）を所定の溶媒に溶解ないし分散させて液状組成物を作成し、これをインクジェット装置等の液滴吐出装置等の液滴吐出装置を用いて液滴吐出法により、周辺領域Ｙに吐出配置する。そして、吐出配置した液状組成物を乾燥させて、目的の突出部８０を得るものとしている（図７（ｂ））。

図８は、上記インクジェット装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。図を示す図である。この図に示すように、インクジェット装置ＩＪは、基台９００と、基台９００上に設けられ、基板Ｐを支持可能なステージ７００と、ステージ７００に支持されている基板Ｐ上に材料の滴を吐出する液滴吐出ヘッド１００と、液滴吐出ヘッド１００を移動するための駆動モータ２００と、ステージ７００を移動するための駆動モータ３００と、インクジェット装置ＩＪの動作を制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。

液滴吐出ヘッド１００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Ｘ軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド１００の下面にＸ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１００は、吐出ノズルより、ステージ７００に支持されている基板Ｐに対して材料の滴を吐出する。

駆動モータ２００は、液滴吐出ヘッド１００を移動するためのものである。液滴吐出ヘッド１００にはＸ軸方向駆動軸４００が接続されており、駆動モータ２００は、駆動軸４００を回転することにより、液滴吐出ヘッド１００をＸ軸方向に移動可能である。

駆動モータ３００は、ステージ７００を移動するためのものである。ステージ７００にはＹ軸方向駆動軸５００が接続されており、駆動モータ３００は、駆動軸５００を回転することにより、ステージ７００をＹ軸方向に移動可能である。

制御装置ＣＯＮＴは、駆動モータ２００，３００を制御し、液滴吐出ヘッド１００と基板Ｐを支持するステージ７００とを相対的に移動しつつ、基板Ｐ上に滴を供給する。

また、本実施形態のインクジェット装置ＩＪはクリーニング機構８００を備えている。クリーニング機構８００は、液滴吐出ヘッド１００をクリーニングするものであり、不図示の駆動モータにより、Ｙ軸方向に移動可能である。制御装置ＣＯＮＴは、クリーニング機構８００と液滴吐出ヘッド１００とを相対的に移動することによって、クリーニング機構８００と液滴吐出ヘッド１００とを近づけ、そのクリーニング機構８００を用いて液滴吐出ヘッド１００をクリーニングすることができる。

また、本実施形態のインクジェット装置ＩＪは、基板Ｐを熱処理するためのヒータ１５００を備えている。ヒータ１５００は、例えば基板Ｐ上の機能液に含まれる溶媒の蒸発、乾燥を行うことができる。

図９はピエゾ方式による材料の吐出原理を説明するための図である。図９において、材料を収容する液体室２１０に隣接してピエゾ素子２２０が設置されている。液体室２１０には、材料を収容するタンクを含む供給系２３０を介して機能液が供給される。ピエゾ素子２２０は駆動回路２４０に接続されており、この駆動回路２４０を介してピエゾ素子２２０に電圧を印加し、ピエゾ素子２２０を変形させることにより、液体室２１０が変形し、ノズル２５０から材料が吐出される。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２２０の歪み量が制御される。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２２０の歪み速度が制御される。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。

図７に戻り、上述のように突出部８０を形成した後は、次に、図７（ｃ）に示すように、画素電極９及び突出部８０上に配向膜４０を形成する（第２工程）。具体的には、配向膜４０を構成する無機物からなるターゲットを用いて斜方蒸着等の真空成膜法により画素電極９及び突出部８０上に配向膜４０を形成する。

次に、図７（ｄ）に示すようにラビング布５８をローラに巻きつけたラビング処理装置により、上記配向膜４０に対してラビング処理を施す（第３工程）。
ここで、突出部８０上の配向膜４０の部位、すなわち周辺領域Ｙに形成された配向膜４０の部位は、他の部位と比較して盛り上がっているため、ローラを水平方向に移動させてラビング処理を行うことによって、容易に突出部８０上の配向膜４０の部位を選択的にラビング処理することができる。
そして、配向膜４０のうち、ラビング処理された部位は水平配向領域として機能し、ラビング処理されない部位は垂直配向領域として機能する。このため、上述のようなラビング処理を行うことによって、容易に、画素領域Ｘに位置する配向膜４０の部位を垂直配向領域とし、周辺領域Ｙに位置する配向膜４０の部位を水平配向領域とすることができる。

以上のような配向膜形成工程を経て、ＴＦＴアレイ基板１０が作成される。

一方、上述したＴＦＴアレイ基板１０とは別に対向基板２０も作成する。ここでも、基板２０Ａを用意した後、ＴＦＴアレイ基板１０の作成と同様の方法を用いて、当該基板２０Ａ上に遮光膜２３や突出部９０、対向電極２１を形成するとともに、さらに図７を参照して上述した方法を用いて配向膜６０を形成し、対向基板２０を得るものとしている。

その後、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とをシール剤を介して貼り合わせ、さらにシール剤に形成した液晶注入口から誘電異方性が負の液晶（ネガ型液晶材料）を注入して液晶パネルとする。また、パネル両側に偏光板をクロスニコル状態で貼り合せ、所定の配線を接続して、本実施形態の透過型液晶装置を製造するものとしている。

このような本実施形態の透過型液晶装置の製造方法によれば、突出部８０によって周辺領域Ｙに位置する配向膜４０，６０の部位は、他の部位の配向膜の部位と比較して盛り上がっている。このため、水平方向にラビング処理を行うことによって、容易に周辺領域Ｙに位置する配向膜の部位のみを選択的にラビング処理することができる。よって、容易に、画素領域Ｘに位置する配向膜４０の部位を垂直配向領域とし、周辺領域Ｙに位置する配向膜４０の部位を水平配向領域とすることができる。
したがって、ディスクリネーションの発生がなくかつ高コントラストな液晶装置を容易に製造することが可能となる。

また、本実施形態の透過型液晶装置の製造方法においては、液滴吐出法を用いて材料を吐出配置し、該吐出配置された材料を乾燥させることによって突出部８０，９０を形成した。したがって所望の箇所すなわち周辺領域Ｙに対応する位置に選択的に突出部８０，９０を形成することが容易となる。

以上、本発明の一実施形態として透過型液晶装置及びその製造方法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、且つ当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。

例えば、本実施形態では、ＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＴＦＤ（Thin-Film Diode）素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置やパッシブマトリクス型液晶装置等にも適用可能である。

また、本実施形態では、透過型液晶装置についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型や半透過反射型の液晶装置にも適用可能である。このように、本発明は、いかなる構造の液晶装置にも適用することができる。

また、本実施形態においては、突出部８０，９０として、樹脂からなるものを別途形成した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、透過型液晶装置が備える配線やブラックマトリクスを突出部として用いることもできる。
このような場合には、配線やブラックマトリクスを周辺領域Ｙに応じた位置に従来よりも厚く形成することによって実現可能である。
これによって、別途突出部を形成する必要がなくなるため、製造工程の簡略化、製造コストの削減等を達成することができる。

また、上記実施形態においては、突出部８０，９０が液滴吐出法によって形成される例について説明した。このような液滴吐出法を用いることによって、所望の箇所に高精度で突出部８０，９０を形成することができる。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばフォトリソグラフィー工程によって突出部を形成しても良い。フォトリソグラフィー工程によって突出部を形成する場合には、周知のように、まず、レジストを基板上に配置し、露光工程及び現像工程を経て突出部が形成される。

また、上記実施形態においては、突出部８０が配向膜４０の直下に位置し、突出部９０が共通電極２１の直下に位置する構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、突出部の形成位置は、ＴＦＴアレイ基板１０においては、配向膜４０より基板１０Ａ側であれば良く、対向基板２０においては、配向膜６０より基板２０Ａ側であれば良い。

［電子機器］
上記実施の形態の液晶装置を備えた電子機器の例について説明する。
図１０（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０（ａ）において、符号１５００は携帯電話本体を示し、符号１５０１は上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。

図１０（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１０（ｂ）において、符号１６００は情報処理装置、符号１６０１はキーボードなどの入力部、符号１６０３は情報処理装置本体、符号１６０２は上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。

図１０（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１０（ｃ）において、符号１７００は時計本体を示し、符号１７０１は上記実施形態の液晶装置を用いた液晶表示部を示している。

このように図１０に示す電子機器は、表示部に上述の本発明の一例たる透過型液晶装置を適用したものであるので、高コントラストで品質の高い、優れた表示特性を長期に渡って発揮することが可能なものとなる。

［投射型表示装置］
次に、上記実施形態の透過型液晶装置を光変調手段として備えた投射型表示装置（プロジェクタ）の構成について、図１１を参照して説明する。図１１は、上記実施形態の透過型液晶装置を光変調装置として用いた投射型表示装置の要部を示す概略構成図である。図１１において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２、８２３、８２４は液晶光変調装置、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投写レンズを示す。

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。青色光、緑色光反射のダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの光束のうちの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、上述の本発明の一例たる透過型液晶装置を備えた赤色光用液晶光変調装置８２２に入射される。

一方、ダイクロイックミラー８１３で反射された色光のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイックミラー８１４によって反射され、上述の本発明の一例たる透過型液晶装置を備えた緑色光用液晶光変調装置８２３に入射される。なお、青色光は第２のダイクロイックミラー８１４も透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なるのを補償するために、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９、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、これを介して青色光が上述の本発明の一例たる透過型液晶装置を備えた青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。

各光変調装置により変調された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。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に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十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって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、投写光学系である投写レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。

上記構造を有する投射型表示装置は、上述の本発明の一例たる液晶装置を備えたものであるので、高コントラストで品質の高い、優れた表示特性を長期に渡って発揮することが可能なものとなる。

本発明の一実施形態たる透過型液晶装置の等価回路図である。 本発明の一実施形態たる透過型液晶装置が備えるＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。 本発明の一実施形態たる透過型液晶装置の素子構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態たる透過型液晶装置の画素領域の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態たる透過型液晶装置の電圧印加に伴う液晶分子の配向変化を模式的に示す説明図である。 従来の透過型液晶装置の電圧印加に伴う液晶分子の配向変化を模式的に示す説明図である。 本発明の一実施形態たる透過型液晶装置が備える配向膜の形成工程について示す説明図である。 本発明の一実施形態たる透過型液晶装置の製造方法に用いられるインクジェット装置の一例を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態たる透過型液晶装置の製造方法に用いられるインクジェット装置の一例を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態たる透過型液晶装置を備える電子機器のいくつかの例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態たる透過型液晶装置を備える投射型表示装置の例を示す模式図である。

符号の説明

１０……ＴＦＴアレイ基板（基板）、２０……対向基板（基板）、４０，６０……配向膜、４１，６１……水平配向領域、４２，６２……垂直配向領域、５０……液晶層、８０，９０……突出部、Ｘ……画素領域、Ｙ……周辺領域

Claims (11)

1. 誘電異方性が負の液晶分子からなる液晶層が一対の基板間に狭持されるとともに、前記基板の基板面内において前記液晶層が複数の画素領域に区分けされた液晶装置であって、
   前記基板の液晶層側から前記液晶層に向けて突出されるとともに前記画素領域の周辺に形成される突出部が少なくともいずれか一方の基板に形成され、
   前記突出部が形成された前記基板の液晶層側を含む全ての前記基板の液晶層側に配向膜が形成され、
   前記配向膜のうち、前記突出部上に位置する部位が前記液晶分子を前記基板面方向に一様に配向する水平配向領域とされ、他の部位が前記液晶分子を前記基板面に垂直な方向に配向する垂直配向領域とされている
   ことを特徴とする液晶装置。
2. 前記突出部は、両方の前記基板に対して形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
3. 前記突出部は、樹脂からなることを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
4. 前記突出部は、配線であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
5. 前記突出部は、ブラックマトリクスであることを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
6. 前記垂直配向領域によって配向される液晶分子のプレチルト角が９０°であるとした場合に、前記水平配向領域によって配向される液晶分子のプレチルト角は、０°より大きく７０°以下であることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の液晶装置。
7. 誘電異方性が負の液晶分子からなる液晶層が一対の基板間に狭持されるとともに、前記基板の基板面内において前記液晶層が複数の画素領域に区分けされた液晶装置の製造方法であって、
   少なくともいずれか一方の基板の前記画素領域の周辺に対応する領域に突出部を形成する第１工程と、
   前記突出部が形成された前記基板の液晶層側を含む全ての前記基板の液晶層側に前記液晶分子を前記基板面に垂直な方向に配向する垂直配向領域を形成する第２工程と、
   前記垂直配向領域の前記突出部上に位置する部位のみを選択的にラビング処理することによって、前記突出部上に位置する前記配向膜の部位を、前記液晶分子を前記基板面方向に配向する水平配向領域とする第３工程と、
   前記配向膜が形成された前記基板同士を貼り合わせるとともに基板間に液晶層を形成する第４工程と
   を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
8. 前記第１工程において、両方の前記基板に対して前記突出部を形成することを特徴とする請求項７記載の液晶装置の製造方法。
9. 前記第１工程において、液滴吐出法を用いて材料を吐出配置し、該吐出配置された材料を乾燥させることによって前記突出部を形成することを特徴とする請求項７または８記載の液晶装置の製造方法。
10. 請求項１〜６いずれかに記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
11. 請求項１〜６いずれかに記載の液晶装置を備えることを特徴とする投射型表示装置。

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