JP2008145925A - 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】ツイストネマチック配向液晶装置において、横電界によって生じる表示上の不具合を解消し、優れた表示特性を発揮する液晶装置を提供する。
【解決手段】ＴＦＴアレイ基板１０に形成される配向膜４０が、画素領域Ｘに形成される水平配向膜４１と、周辺領域Ｙに形成される垂直配向膜４２とからなる。
【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、及び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。ツイストネマチック配向液晶装置は、高透過率を有しており、現在も液晶プロジェクタに用いられている。

このようなツイストネマチック配向液晶装置は、複数の画素電極が形成された基板と、共通電極が一面に形成された基板とによって、誘電異方性が正の液晶分子からなる液晶層が狭持された構成を有している。
そして、画素電極に電圧を印加して、画素電極と共通電極との間に形成される電界に沿って液晶分子を駆動することによって、光の透過と非透過とを制御している。

ところで、近年の液晶プロジェクタは、高開口率及び高精細化が進んでおり、これに伴って液晶装置の画素部間距離が狭くなってきている。隣合う画素電極の電位が異なる場合には、画素電極間に横電界が形成され、画素部間距離が狭くなると、この横電界が液晶層の配向に与える影響が大きくなり、表示上の不具合が生じる。具体的には、画素電極間に形成される横電界と画素電極を覆って形成される水平配向膜の配向規制方向が平行となっている場合に、上記横電界によって、液晶分子が本来のツイスト方向と逆方向にツイストするリバーツイストが画素電極上において発生し、単一の画素電極上の液晶分子の配列に乱れが生じ、白表示の画素部にディスクリネーションが発生する。

このような配向不良が発生すると、正常なツイストドメインとリバースツイストドメインとが対立することになる。すると、液晶層の正常配向部分と異常配向部分との間にディスクリネーション（線欠陥）が観察されて、表示不具合が発生してしまう虞があった。

このような課題を解決するため、下記の技術が開示されている。
ＴＮ（Twist Nematic）−ＴＦＴ型液晶表示装置でこの現象を防止し、安定な配向を得る技術として、特許文献１，２には、相隣接する画素電極間の間隙に凸部が形成されてなる電気光学装置が開示されている。これにより、相隣接する画素電極間において印加電圧の極性が異なるものの間で発生する横電界によって、液晶の配向状態が乱れることを低減することができるとしている。
特開２００２−４０４５５号公報 特開２００５−１２１８０５号公報

しかしながら、上記した特許文献１，２では、画素電極上の液晶の配向方向に垂直な方向に隣接する画素電極間に生じる横電界の影響による液晶の配向不良の低減は可能であるが、画素電極上の液晶の配向方向に沿う方向に隣接する画素電極間に生じる横電界は依然として存在し、この横電界の影響によるリバースツイストの発生防止効果は十分に解決されていない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ツイストネマチック配向液晶装置において、横電界によって生じる表示上の不具合を解消し、優れた表示特性を発揮することのできる液晶装置、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、複数の画素電極を備えるとともに該画素電極を含む基板面に形成される第１配向膜を備える第１基板と、該第１基板に対向配置されるとともに基板面に形成される第２配向膜を備える第２基板と、上記第１の基板及び上記第２基板に狭持されるとともに誘電異方性が正の液晶分子からなる液晶層とを備えるツイストネマチック配向の液晶装置であって、上記第１配向膜が、上記画素電極上の領域に形成される水平配向膜と、上記画素電極間の領域であって上記水平配向膜の配向規制方向と平行に横電界が形成される領域に形成される垂直配向膜とからな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、画素電極上の領域に形成される水平配向膜と、画素電極間の領域であって水平配向膜の配向規制方向と平行に横電界が形成される領域に形成される垂直配向膜とによって第１配向膜が形成されている。
このため、画素電極間の領域であって水平配向膜の配向規制方向と平行に横電界が形成される領域に位置する液晶分子は、垂直配向膜から基板面に対して垂直方向に配向規制力を受けるため、画素電極間に横電界形成された場合であっても、本来のプレチルト角方向と逆方向に回転されることはない。すなわち、画素電極間の領域であって水平配向膜の配向規制方向と平行に横電界が形成される領域に位置する液晶分子と画素電極上の液晶分子との配向方向が対立することがない。よって、画素電極上の液晶分子の動きが阻害されることがなく、画素領域内においてディスクリネーションが生じることはない。
なお、周辺領域Ｙの液晶分子５１ａが垂直配向膜４２の配向規制力を受けることによって、垂直配向膜と水平配向膜との境界部分において液晶分子の配向方向が不連続となりディスクリネーションが生じることとなる。しかしながら、垂直配向膜と水平配向膜との境界部分は、透過型液晶装置の表示に寄与するものではないため、表示画像を劣化させることはない。
よって、本発明の液晶装置によれば、ツイストネマチック配向液晶装置において、横電界によって生じる表示上の不具合を解消し、優れた表示を行うことができる。

また、本発明の液晶装置においては、液晶分子が上記第１基板の基板面に垂直な場合のプレチルト角を９０°とした場合に、上記水平配向膜によって配向規制される液晶分子のプレチルト角が４５°より小さく設定され、上記垂直配向膜によって配向規制される液晶分子のプレチルト角が４５°より大きく設定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場合であっても、水平配向膜と垂直配向膜との境界部分において横電界によるディスクリネーションが生じた場合であっても、それが表示画像に影響を与えることを抑制することができる。

次に、本発明の液晶装置の製造方法は、複数の画素電極を備えるとともに該画素電極を含む基板面に形成される第１配向膜を備える第１基板と、該第１基板に対向配置されるとともに基板面に形成される第２配向膜を備える第２基板と、上記第１の基板及び上記第２基板に狭持されるとともに誘電異方性が正の液晶分子からなる液晶層とを備えるツイストネマチック配向の液晶装置の製造方法であって、上記第１配向膜を形成する工程は、上記画素電極の周辺に垂直配向膜を形成する第１工程と、上記画素電極上に水平配向膜を形成する第２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、画素電極上の領域に形成される水平配向膜と、画素電極間の領域であって水平配向膜の配向規制方向と平行に横電界が形成される領域に形成される垂直配向膜とによって構成された第１配向膜を備える液晶装置が製造される。
このような液晶装置は、上述のように、横電界によって生じる表示上の不具合を解消することができる。
よって、本発明の液晶装置の製造方法によれば、において、横電界によって生じる表示上の不具合を解消し、優れた表示を行うことができるツイストネマチック配向液晶装置を製造することができる。

また、本発明の液晶装置の製造方法においては、上記第１工程が、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垂直配向膜が形成される工程であ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、任意の箇所すなわち画素電極の周辺の領域に容易に垂直配向膜を形成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２工程が、上記第１工程において垂直配向膜が形成された基板上に材料をスピンコート法にて配置し、該配置された材料を乾燥させることによって水平配向膜が形成される工程であるという構成を採用する。
このような構成を採用した場合には、スピンコート法にて配置された水平配向膜の材料は既に配設されている垂直配向膜表面の表面自由エネルギーが小さいために垂直配向膜表面上に濡れることはなく、垂直配向膜間に配置される。このように配置された水平配向膜の材料を乾燥させることによって、容易に水平配向膜を形成することが可能となる。

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、横電界によって生じる表示上の不具合を解消することができる液晶装置のため、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、横電界によって生じる表示上の不具合を解消することができる液晶装置のため、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、電子機器、及び投射型表示装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材の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、初期配向状態が水平配向を呈する誘電異方性が正の液晶分子からなるもので、当該透過型液晶装置は水平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、誘電異方性が正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、画素電極９を含んで全面に配向膜４０（第１配向膜）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。
なお、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、配向膜４０は、画素電極上の領域が水平配向膜４１とされ、他の領域が垂直配向膜４２とされている。さらに詳細には、水平配向膜４１は、画素領域Ｘに（画素電極９が形成された領域）に位置されており、垂直配向膜４２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）に位置されている。
水平配向膜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（基板面と平行な方向）に一様に配向するような配向規制力を有する膜であり、ポリイミドから構成されており、また、配向規制方向にラビング処理されている。一方、垂直配向膜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膜であり、基本骨格がポリイミドであり、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から構成されている。

このような配向膜４０により、画素領域Ｘの液晶分子が水平配向膜４１に基づいてＴＦＴアレイ基板１０に対して略水平に一様に配向される一方、周辺領域Ｙの液晶分子が垂直配向膜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。

なお、液晶分子がＴＦＴアレイ基板１０の基板面に垂直な場合のプレチルト角を９０°とした場合に、水平配向膜４１によって配向規制される液晶分子のプレチルト角が４５°より小さく設定され、垂直配向膜４２によって配向規制される液晶分子のプレチルト角が４５°より大きく設定されていれば良い。
つまり、水平配向膜４１は、液晶分子のプレチルト角を４５°より小さく０°より大きくする機能を有していれば良く、また、垂直配向膜４２は、液晶分子のプレチルト角を４５°より大きく９０°より小さくする機能を有していれば良い。

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。

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、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（第２配向膜）が形成されている。

この配向膜６０は、液晶層５０の液晶分子をＴＦＴアレイ基板１０の基板面方向（基板面と平行な方向）に一様に配向するような配向規制力を有する膜であり、ポリイミドから構成されており、また、配向膜４０の水平配向膜４１の配向規制方向と直交する方向にラビング処理されている。

続いて、上述のように構成された本実施形態の透過型液晶装置の動作についてシミュレーションした結果について説明する。
図５は、本実施形態の透過型液晶装置において、配向膜４０の配向規制方向に隣合う画素電極の一方９ａに電圧を印加し、他方９ｂに電圧を印加しない場合における液晶分子の配列方向についてシミュレーションした結果を示すものである。また、図６は、配向膜４０が水平配向膜のみからなる従来の透過型液晶装置において、同様に、配向膜４０の配向規制方向に隣合う画素電極の一方９ａに電圧を印加し、他方９ｂに電圧を印加しない場合における液晶分子の配列方向についてシミュレーションした結果を示すものである。

本シミュレーションのように、配向膜４０の水平配向各４１の配向規制方向に隣合う画素電極の一方９ａに電圧を印加し、他方９ｂに電圧を印加しない場合には、画素電極９ａと画素電極９ｂとに電位差が生じ、画素電極９ａと画素電極９ｂとの間に横電界が形成される。
なお、誘電異方性が正の液晶分子からなる液晶層を用いている場合には、液晶分子は、電界の方向に沿って移動しようとする。つまり、周辺領域Ｙの液晶分子５１ａは、上記横電界が形成された場合には、横電界方向に沿って移動しようとする。

ここで、配向膜４０が一様に水平配向膜である場合には、図６に示すように、周辺領域Ｙの液晶分子５１ａは、横電界に沿って移動することによって、画素電極近傍において本来のプレチルト角方向と逆方向に回転されるリバースチルトが発生する。この結果、周辺領域Ｙの液晶分子５１ａと画素領域Ｘの液晶分子５１ｂとの配向方向が対立し、画素領域Ｘの液晶分子５１ｂの動きが阻害され、画素領域Ｘ内においてディスクリネーションが生じる。

一方、本実施形態の透過型液晶装置においては、周辺領域Ｙに対応する箇所の配向膜４０が垂直配向膜４２とされている。このため、周辺領域Ｙに位置する液晶分子５１ａは、垂直配向膜４２から垂直方向に配向規制力を受けるため、画素電極９ａと画素電極９ｂとの間に電位差が生じ横電界形成された場合であっても、図５に示すように、周辺領域Ｙの液晶分子５１ａと画素領域Ｘの液晶分子５１ｂとの配向方向が対立することがない。よって、画素領域Ｘの液晶分子５１ｂの動きが阻害されることがなく、画素領域Ｘ内においてディスクリネーションが生じることはない。
なお、周辺領域Ｙの液晶分子５１ａが垂直配向膜４２の配向規制力を受けることによって、垂直配向膜４２と水平配向膜４１との境界部分すなわち周辺領域Ｙと画素領域Ｘとの境界部分において液晶分子の配向方向が不連続となりディスクリネーションが生じることとなる。しかしながら、周辺領域Ｙと画素領域Ｘとの境界部分は、透過型液晶装置の表示に寄与するものではないため、表示画像を劣化させることはない。
したがって、本実施形態の透過型液晶装置によれば、横電界によって生じる表示上の不具合を解消し、優れた表示特性を発揮することができる。

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を含む基板面に配向膜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の双方を示しているが、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、図７（ｂ）に示すように、周辺領域Ｙに垂直配向膜４２を形成する（第１工程）。具体的には、垂直配向膜４２を構成する材料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を用いた液滴吐出法により、画素電極９を含む基板上に吐出配置する。そして、吐出配置させた液状組成物を乾燥させて、目的の垂直配向膜４２を得るものとしている。なお、本実施形態では垂直配向膜の形成材料として、ポリイミドを基本骨格とし、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を用いている。

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、上述のように垂直配向膜４２を形成した後は、次に、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、画素電極９上に水平配向膜４１を形成する（第２工程）。具体的には、配向膜４０を構成する材料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、これをスピンコート法等によって基板面全体に塗布する。この際、液状組成物は垂直配向膜４２によって弾かれるため、図７（ｃ）に示すように、垂直配向膜４２の上面が露出した状態で液状組成物が塗布される。そして、塗布された吐出配置させた液状組成物を乾燥させる。なお、本実施形態では水平配向膜の形成材料としてポリイミドを用いている。

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、ラビング処理を施す。
この結果、液晶分子を基板面方向に配向する水平配向膜４１が形成される。

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や共通電極２１を形成するとともに、さらに共通電極２１上に配向膜６０を形成する。なお、配向膜６０の配向規制方向は、水平配向膜４１の配向規制方向と直交する方向とされている。このような構成は、ラビング方向を水平配向膜４１の形成時と直角に異ならせることによって実現可能である。このようにして、対向基板２０が得られる。

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正の液晶（ポジ型液晶材料）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、横電界によって生じる表示上の不具合を解消し、優れた表示を行うことができるツイストネマチック配向液晶装置を製造することができる。

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垂直配向膜の形成材料を吐出配置し、該吐出配置された形成材料を乾燥させることによって垂直配向膜４２を形成した。
したがって、任意の箇所すなわち周辺領域Ｙに容易に垂直配向膜４２を形成することが可能となる。

また、本実施形態の液晶装置の製造方法においては、垂直配向膜４２が形成された基板上に水平配向膜の形成材料をスピンコート法によって塗布し、この塗布された形成材料を乾燥させることによって水平配向膜４１を形成した。
スピンコート法にて配置された水平配向膜の形成材料は垂直配向膜によって弾かれ、垂直配向膜間に配置される。したがって、画素領域Ｘに容易に水平配向膜を形成することが可能となる。

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。

［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、横電界によって生じる表示上の不具合がなく、優れた表示特性を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、横電界によって生じる表示上の不具合がなく、優れた表示特性を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シミュレーション結果を示す説明図である。 従来の透過型液晶装置のシミュレーション結果を示す説明図である。 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……配向膜（第１配向膜）、４１……水平配向膜、４２……垂直配向膜、５０……液晶層、６０……配向膜（第２配向膜）、Ｘ……画素領域、Ｙ……周辺領域

Claims (7)

1. 複数の画素電極を備えるとともに該画素電極を含む基板面に形成される第１配向膜を備える第１基板と、
   該第１基板に対向配置されるとともに基板面に形成される第２配向膜を備える第２基板と、
   前記第１の基板及び前記第２基板に狭持されるとともに誘電異方性が正の液晶分子からなる液晶層と
   を備えるツイストネマチック配向の液晶装置であって、
   前記第１配向膜は、前記画素電極上の領域に形成される水平配向膜と、前記画素電極間の領域であって前記水平配向膜の配向規制方向と平行に横電界が形成される領域に形成される垂直配向膜とからなる
   ことを特徴とする液晶装置。
2. 液晶分子が前記第１基板の基板面に垂直な場合のプレチルト角を９０°とした場合に、
   前記水平配向膜によって配向規制される液晶分子のプレチルト角が４５°より小さく設定され、
   前記垂直配向膜によって配向規制される液晶分子のプレチルト角が４５°より大きく設定されている
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
3. 複数の画素電極を備えるとともに該画素電極を含む基板面に形成される第１配向膜を備える第１基板と、
   該第１基板に対向配置されるとともに基板面に形成される第２配向膜を備える第２基板と、
   前記第１の基板及び前記第２基板に狭持されるとともに誘電異方性が正の液晶分子からなる液晶層と
   を備えるツイストネマチック配向の液晶装置の製造方法であって、
   前記第１配向膜を形成する工程は、
   前記画素電極の周辺に垂直配向膜を形成する第１工程と、
   前記画素電極上に水平配向膜を形成する第２工程と、
   を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
4. 前記第１工程は、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前記垂直配向膜が形成される工程であることを特徴とする請求項３記載の液晶装置の製造方法。
5. 前記第２工程は、前記第１工程において垂直配向膜が形成された基板上に材料をスピンコート法にて配置し、該配置された材料を乾燥させることによって水平配向膜が形成される工程であることを特徴とする請求項３または４記載の液晶装置の製造方法。
6. 請求項１〜５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。
7. 請求項１〜５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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