JP2009042426A - 液晶装置の製造装置、液晶装置の製造方法及び液晶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光配向技術で分割配向を処理するには、光照射装置の構成が複雑化したり大型化したりする。
【解決手段】対向する一対の基板間に、各前記基板に設けられた配向膜を介して挟持された液晶を有する液晶装置の製造装置であって、前記一対の基板のうちの少なくとも一方は、前記配向膜に、平面視で複数の配向領域が設定されており、前記配向膜に照射する光を発する光源部１２１と、光源部１２１及び前記配向膜間に位置して、前記光源から入射された前記光を複数の前記配向領域のそれぞれに分配するプリズム１５１ａ及び１５１ｂと、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、液晶装置の製造装置、液晶装置の製造方法及び液晶装置に関する。

従来、液晶装置などに設けられる配向膜に光照射装置で光を照射することで、配向膜に配向処理を行う光配向技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−８４８００号公報

ところで、液晶装置では、表示品位の視野角依存性を軽減する１つの手段として、分割配向が知られている。分割配向は、１つの液晶装置に複数の配向方向が混在した構成である。上記の光配向技術は、分割配向にとって好適である。例えばラビング技術で分割配向を得るには、基板に設けられた配向膜をレジスト膜で部分的にマスクした状態で、配向方向ごとにラビングを施す必要がある。つまり、ラビング技術による分割配向では、レジスト膜をパターニングしたり、レジスト膜を剥離したりする必要がある。

配向膜にとっては、可能な限り異物との接触を避けることが、品質的ひいてはコスト的な観点から望ましい。ラビング技術に対し、光配向技術では、配向膜に光を照射することによって配向処理が行われるので、フォトマスクを介して配向膜に光を部分的に照射することが容易であり、配向膜と異物との接触が避けられる。

ここで、光配向技術においては、液晶分子のプレチルト角を制御するために、配向膜に対する光の入射角度を制御することが行われることがある。配向膜に対する光の入射角度は、光照射装置からの光の光軸と、配向膜が設けられた基板との角度を変化させることによって制御され得る。

上記の分割配向では、光軸と基板との角度を、フォトマスクを介して光を照射するごとに、すなわち配向方向ごとに変化させなければならない。光照射装置でこれを達成するには、光照射装置の光学系及び基板を保持する基板保持部の少なくとも一方を傾ける機構が必要とされる。つまり、光配向技術で分割配向を処理するには、光照射装置の構成が複雑化したり大型化したりするという未解決の課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現され得る。

［適用例１］対向する一対の基板間に、各該基板に設けられた配向膜を介して液晶が挟持され、少なくとも、第１の液晶配向を形成する第１配向領域と、該第１の液晶配向とは異なる第２の液晶配向を形成する第２配向領域と、が形成された液晶装置の製造装置であって、前記一対の基板のうちの少なくとも一方に設けられた前記配向膜に、少なくとも前記第１配向領域と前記第２配向領域とが設定されており、前記配向膜に照射する光を発する光源と、前記光源及び前記配向膜間に位置して、前記光源から入射された前記光を前記第１配向領域及び前記第２配向領域のそれぞれに分配する光学素子と、を備えることを特徴とする液晶装置の製造装置。

適用例１の液晶装置の製造装置は、液晶装置の一対の基板の少なくとも一方の配向膜に照射する光を発する光源と、光源からの光を、配向膜に設定された第１配向領域及び第２配向領域のそれぞれに分配する光学素子とを備えている。適用例１の液晶装置の製造装置では、光学素子が光を第１配向領域及び第２配向領域のそれぞれに分配するので、配向領域ごとに光の進行方向を変えつつ、第１配向領域及び第２配向領域に光を照射することができる。これにより、液晶装置の製造装置の小型化が図られる。

［適用例２］上記の液晶装置の製造装置であって、前記光学素子は、前記第１配向領域に入射する光の入射角と前記第２配向領域に入射する光の入射角とが互いに異なるように前記光を分配することを特徴とする液晶装置の製造装置。

適用例２では、光学素子が、第１配向領域に入射する光の入射角と第２配向領域に入射する光の入射角とが互いに異なるように、光を分配するので、配向領域ごとにプレチルト角を変えることができる。

［適用例３］上記の液晶装置の製造装置であって、前記光学素子は、前記第１配向領域及び前記第２配向領域のそれぞれに対応して設けられる第１のプリズムと第２のプリズムとを有していることを特徴とする液晶装置の製造装置。

適用例３では、第１配向領域及び前記第２配向領域のそれぞれに対応する第１のプリズムと第２のプリズムとのそれぞれが、光を各配向領域に分配する。適用例３では、各プリズムの材質や形状を変えることで、配向領域ごとの光の入射角を制御することができる。

［適用例４］上記の液晶装置の製造装置であって、前記光源と前記光学素子との間に投影光学系を備えることを特徴とする液晶装置の製造装置。

適用例４では、光源と光学素子との間に投影光学系を備えているので、光学素子に入射される光を平行光に近づけることができる。これにより、配向領域ごとの光の入射角を制御しやすくすることができる。

［適用例５］対向する一対の基板間に、各該基板に設けられた配向膜を介して液晶が挟持され、少なくとも、第１の液晶配向を形成する第１配向領域と、該第１の液晶配向とは異なる第２の液晶配向を形成する第２配向領域と、が形成された液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうちの少なくとも一方に設けられた前記配向膜に、少なくとも前記第１配向領域と前記第２配向領域とが設定されており、光源からの光を前記第１配向領域及び前記第２配向領域のそれぞれに分配して、前記第１配向領域及び前記第２配向領域に前記光を照射する工程を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。

適用例５の液晶装置の製造方法は、光源からの光を、液晶装置の一対の基板の少なくとも一方の配向膜に設定された第１配向領域及び第２配向領域のそれぞれに分配して、第１配向領域及び第２配向領域に光を照射する工程を有している。従って、例えばフォトマスクを用いて配向領域ごとに光を照射する場合に比べて、製造方法の効率化が図られる。

［適用例６］上記の液晶装置の製造方法であって、前記配向膜に前記光を照射する前記工程では、前記光源からの前記光を、第１のプリズムと第２のプリズムとのそれぞれを介して前記第１配向領域及び前記第２配向領域のそれぞれに、互いに異なる入射角で照射することを特徴とする液晶装置の製造方法。

適用例６では、光源からの光を、第１のプリズムと第２のプリズムとのそれぞれを介して第１配向領域及び第２配向領域のそれぞれに、互いに異なる入射角で照射するので、配向領域ごとにプレチルト角を制御することができる。

［適用例７］上記の液晶装置の製造方法であって、前記光源からの前記光を、投影光学系を介して各前記プリズムに入射させることを特徴とする液晶装置の製造方法。

適用例７では、光源からの光を投影光学系を介して各プリズムに入射させるので、複数のプリズムに入射させる光を平行光に近づけることができる。これにより、配向領域ごとの光の入射角を制御しやすくすることができる。

［適用例８］上記の液晶装置の製造方法で製造されたことを特徴とする液晶装置。

適用例８の液晶装置では、効率化が図られた製造方法で製造されているので、製造コストの軽減が図られる。

図面を参照しながら、実施形態について説明する。
実施形態における液晶装置１は、図１に示すように、表示パネル３と、照明装置５とを有している。

ここで、表示パネル３には、複数の画素７が設定されている。複数の画素７は、表示領域８内で、図中のＸ方向及びＹ方向に配列しており、Ｘ方向を行方向とし、Ｙ方向を列方向とするマトリクスＭを構成している。液晶装置１は、照明装置５から表示パネル３に入射された光を、表示パネル３に設定されている複数の画素７から選択的に表示面９を介して表示パネル３の外に射出することで、表示面９に画像を表示することができる。なお、表示領域８とは、画像が表示され得る領域である。

表示パネル３は、図１中のＡ−Ａ線における断面図である図２に示すように、素子基板１１と、対向基板１３と、液晶１５と、偏光板１７ａ及び１７ｂとを有している。
素子基板１１には、表示面９側に、複数の画素７のそれぞれに対応して、後述するスイッチング素子などが設けられている。

対向基板１３は、素子基板１１よりも表示面９側で素子基板１１に対向し、且つ素子基板１１との間に隙間を有した状態で設けられている。対向基板１３には、表示パネル３における表示面９の裏面に相当する面である底面２０側に、後述する対向電極などが設けられている。
液晶１５は、素子基板１１及び対向基板１３の間に介在しており、シール材１９によって、素子基板１１及び対向基板１３の間に封止されている。

偏光板１７ａは、素子基板１１よりも底面２０側に設けられている。偏光板１７ｂは、対向基板１３よりも表示面９側に設けられている。本実施形態では、偏光板１７ａ及び１７ｂは、偏光板１７ａにおける光の透過軸の方向と、偏光板１７ｂにおける光の透過軸の方向とが、互いに直交する方向に設定されている。偏光板１７ａ及び１７ｂは、それぞれ、透過軸の方向に偏光軸を有する光を透過させることができる。

照明装置５は、表示パネル３の底面２０側に設けられており、導光板３１と、光源３３とを有している。導光板３１は、図２で見て表示パネル３の下側に設けられており、表示パネル３の底面２０に対向する光射出面３５ｂを有している。
光源３３は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や冷陰極管などが採用され、図２で見て導光板３１の側面３５ａの左方に設けられている。

光源３３からの光は、導光板３１の側面３５ａに入射される。導光板３１に入射された光は、導光板３１の中で反射を繰り返しながら光射出面３５ｂから射出される。光射出面３５ｂから射出された光は、表示パネル３の底面２０から、偏光板１７ａを介して表示パネル３に入射される。なお、導光板３１には、必要に応じて、光射出面３５ｂに拡散板が設けられ、底面３５ｃに反射板が設けられる。

表示パネル３に設定されている複数の画素７は、それぞれ、表示面９から射出する光の色が、図３に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のうちの１つに設定されている。つまり、マトリクスＭを構成する複数の画素７は、Ｒの光を射出する画素７ｒと、Ｇの光を射出する画素７ｇと、Ｂの光を射出する画素７ｂとを含んでいる。なお、以下においては、画素７という表記と、画素７ｒ、７ｇ及び７ｂという表記とが、適宜、使いわけられる。

マトリクスＭでは、Ｙ方向に沿って並ぶ複数の画素７が、１つの画素列４１を構成している。１つの画素列４１内の各画素７は、光の色がＲ、Ｇ及びＢのうちの１つに設定されている。つまり、マトリクスＭは、複数の画素７ｒがＹ方向に配列した画素列４１ｒと、複数の画素７ｇがＹ方向に配列した画素列４１ｇと、複数の画素７ｂがＹ方向に配列した画素列４１ｂとを有している。そして、マトリクスＭでは、画素列４１ｒ、画素列４１ｇ及び画素列４１ｂが、この順でＸ方向に沿って反復して並んでいる。

ここで、表示パネル３の素子基板１１及び対向基板１３のそれぞれの構成について、詳細を説明する。
素子基板１１は、図３中のＣ−Ｃ線における断面図である図４に示すように、第１基板５１を有している。第１基板５１は、例えばガラスなどの光透過性を有する材料で構成されており、表示面９側に向けられた第１面５３ａと、底面２０側に向けられた第２面５３ｂとを有している。第１基板５１の第１面５３ａには、ゲート絶縁層５７と、絶縁層５９と、配向膜６１とが設けられている。

また、素子基板１１には、各画素７に対応して、スイッチング素子の１つであるＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子６５と、画素電極６９とが、第１基板５１の第１面５３ａ側に設けられている。
ＴＦＴ素子６５は、ゲート電極７１と、半導体層７３と、ソース電極７５と、ドレイン電極７７とを有している。

ゲート電極７１は、第１基板５１の第１面５３ａに設けられており、ゲート絶縁層５７によって表示面９側から覆われている。なお、ゲート電極７１は、図示しないゲート線につながっている。また、ゲート絶縁層５７の材料としては、例えば、ＳｉＯやＳｉＮなどが採用され得る。
半導体層７３は、例えばアモルファスシリコンで構成されており、ゲート絶縁層５７を挟んでゲート電極７１に対向する位置に設けられている。半導体層７３には、図示しないソース領域と、ドレイン領域とが設けられている。

ソース電極７５は、ゲート絶縁層５７の表示面９側に設けられており、一部が半導体層７３のソース領域に重なっている。なお、ソース電極７５は、図示しないデータ線につながっている。
ドレイン電極７７は、ゲート絶縁層５７の表示面９側に設けられており、一部が半導体層７３のドレイン領域に重なっている。
上記の構成を有するＴＦＴ素子６５は、絶縁層５９によって表示面９側から覆われている。なお、絶縁層５９の材料としては、光透過性を有する樹脂が採用され得る。

画素電極６９は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの光透過性を有する材料で構成され、絶縁層５９の画素７の領域を表示面９側から覆っている。画素電極６９は、絶縁層５９に設けられたコンタクトホール７９を介して、ドレイン電極７７につながっている。
配向膜６１は、例えばアゾベンゼンの誘導体などの光透過性を有する材料で構成されており、絶縁層５９を画素電極６９よりも表示面９側から覆っている。従って、画素電極６９は、配向膜６１によって表示面９側から覆われている。

対向基板１３は、第２基板８１を有している。第２基板８１は、例えばガラスなどの光透過性を有する材料で構成されており、表示面９側に向けられた外向面８３ａと、底面２０側に向けられた対向面８３ｂとを有している。
第２基板８１の対向面８３ｂには、各画素７を区画するバンク８５が領域ＢＭにわたって設けられている。各画素７は、バンク８５によって囲まれた領域であると定義され得る。バンク８５は、光吸収性を有する材料で構成され、第２基板８１の対向面８３ｂに、平面視で格子状に設けられている。なお、本実施形態では、バンク８５が設けられている領域ＢＭは、バンク領域ＢＭと呼ばれる。

第２基板８１の対向面８３ｂには、バンク８５によって囲まれた各領域、すなわち各画素７の領域を底面２０側から覆うカラーフィルタ８７が設けられている。
ここで、カラーフィルタ８７は、入射された光のうち所定の波長域の光を透過させることができる。カラーフィルタ８７は、画素７ｒ、画素７ｇ及び画素７ｂごとに異なる色に着色された樹脂などで構成されている。画素７ｒに対応するカラーフィルタ８７は、Ｒの光を透過させることができる。画素７ｇに対応するカラーフィルタ８７はＧの光を透過させ、画素７ｂに対応するカラーフィルタ８７はＢの光を透過させることができる。

また、対向基板１３には、対向面８３ｂ側に、オーバーコート層９１と、対向電極９３と、配向膜９５とが設けられている。
オーバーコート層９１は、光透過性を有する樹脂などで構成されており、バンク８５及びカラーフィルタ８７を底面２０側から覆っている。
対向電極９３は、例えばＩＴＯなどの光透過性を有する材料で構成され、オーバーコート層９１の底面２０側に設けられている。対向電極９３は、複数の画素７間で一連した状態で複数の画素電極６９に対向している。
配向膜９５は、例えばアゾベンゼンの誘導体などの光透過性を有する材料で構成されており、対向電極９３を底面２０側から覆っている。

素子基板１１及び対向基板１３の間に介在する液晶１５は、配向膜６１と配向膜９５との間に介在している。本実施形態では、液晶１５として、ＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶１５が採用されている。
配向膜６１及び配向膜９５のそれぞれは、配向処理が施されている。配向処理が施された配向膜６１及び配向膜９５によって、液晶１５の初期的な配向状態が制御される。

各画素７において、底面２０側から偏光板１７ａを介して入射された入射光は、偏光板１７ａの透過軸に沿った偏光軸を有する直線偏光として液晶１５に入射される。本実施形態では、液晶１５に入射された直線偏光は、ＴＦＴ素子６５がＯＦＦ状態のとき、液晶１５のねじれに沿って偏光軸が９０度だけねじれた状態で偏光板１７ｂに入射される。従って、ＴＦＴ素子６５がＯＦＦ状態のときに液晶１５に入射された入射光は、偏光板１７ｂから表示面９側に射出される。

他方で、ＴＦＴ素子６５がＯＮ状態のときに、液晶１５の分子が立ち上がる。液晶１５の分子が立ち上がった状態で液晶１５に入射された直線偏光は、偏光状態が維持されたまま液晶１５を透過する。つまり、ＴＦＴ素子６５がＯＮ状態のときに液晶１５に入射された直線偏光は、偏光板１７ｂに吸収される。このように、各ＴＦＴ素子６５のＯＮ状態及びＯＦＦ状態の切り替えにより、各画素７における光の透過及び遮断が複数の画素７で選択的に切り替えられ、表示が制御される。

ここで、本実施形態では、表示パネル３の表示領域８が、図５に示すように、第１領域１１１ａと、第２領域１１１ｂと、第３領域１１１ｃと、第４領域１１１ｄとの４つの領域にわけられている。そして、第１領域１１１ａ、第２領域１１１ｂ、第３領域１１１ｃ及び第４領域１１１ｄには、液晶１５の初期的な配向状態として、それぞれ異なる配向状態が設定されている。つまり、本実施形態では、表示パネル３に、４種類の配向状態が設定されている。

第１領域１１１ａ及び第２領域１１１ｂでは、図５中のＤ−Ｄ線における断面図である図６（ａ）に示すように、液晶１５の分子１１５が、配向膜６１側でＸ１方向に沿って延びている。なお、Ｘ１方向は、図６（ａ）で見てＸ方向から時計方向に角度θだけ傾いた方向であり、Ｙ方向とは直交する方向である。つまり、第１領域１１１ａ及び第２領域１１１ｂでは、配向膜６１側における液晶１５の分子１１５に、図６（ａ）で見てＸ方向から時計方向に角度θのプレチルト角が設定されている。

ここで、液晶１５は、配向膜６１と配向膜９５との間で、多数の分子１１５が捩れながら連なった構成を有している。なお、配向膜６１側の分子１１５と、配向膜９５側の分子１１５とは、捩れ量が９０度に設定されている。
第１領域１１１ａでは、多数の分子１１５が配向膜６１側から配向膜９５側に向かって、図中のＣＷ方向に捩れながら連なっている。
第２領域１１１ｂでは、多数の分子１１５が配向膜６１側から配向膜９５側に向かって、図中のＣＣＷ方向に捩れながら連なっている。
つまり、第１領域１１１ａと第２領域１１１ｂとでは、多数の分子１１５の捩れ方向が互いに逆向きになっている。

第３領域１１１ｃ及び第４領域１１１ｄでは、図５中のＥ−Ｅ線における断面図である図６（ｂ）に示すように、液晶１５の分子１１５が、配向膜６１側でＸ２方向に沿って延びている。なお、Ｘ２方向は、図６（ｂ）で見てＸ方向から反時計方向に角度θだけ傾いた方向であり、Ｙ方向とは直交する方向である。つまり、第３領域１１１ｃ及び第４領域１１１ｄでは、配向膜６１側における液晶１５の分子１１５に、図６（ｂ）で見てＸ方向から反時計方向に角度θのプレチルト角が設定されている。

第３領域１１１ｃでは、多数の分子１１５が配向膜６１側から配向膜９５側に向かって、図中のＣＣＷ方向に捩れながら連なっている。第４領域１１１ｄでは、多数の分子１１５が配向膜６１側から配向膜９５側に向かって、図中のＣＷ方向に捩れながら連なっている。つまり、第３領域１１１ｃと第４領域１１１ｄとでは、多数の分子１１５の捩れ方向が互いに逆向きになっている。
なお、配向膜６１側における液晶１５の分子１１５は、第１領域１１１ａ、第２領域１１１ｂ、第３領域１１１ｃ及び第４領域１１１ｄのいずれにおいても、平面視でＸ方向に沿って配向している。

第１領域１１１ａ及び第３領域１１１ｃでは、図５中のＦ−Ｆ線における断面図である図７（ａ）に示すように、液晶１５の分子１１５が、配向膜９５側でＹ１方向に沿って延びている。なお、Ｙ１方向は、図７（ａ）で見てＹ方向から反時計方向に角度θだけ傾いた方向であり、Ｘ方向とは直交する方向である。つまり、第１領域１１１ａ及び第３領域１１１ｃでは、配向膜９５側における液晶１５の分子１１５に、図７（ａ）で見てＹ方向から反時計方向に角度θのプレチルト角が設定されている。

第２領域１１１ｂ及び第４領域１１１ｄでは、図５中のＨ−Ｈ線における断面図である図７（ｂ）に示すように、液晶１５の分子１１５が、配向膜９５側でＹ２方向に沿って延びている。なお、Ｙ２方向は、図７（ｂ）で見てＹ方向から時計方向に角度θだけ傾いた方向であり、Ｘ方向とは直交する方向である。つまり、第２領域１１１ｂ及び第４領域１１１ｄでは、配向膜９５側における液晶１５の分子１１５に、図７（ｂ）で見てＹ方向から時計方向に角度θのプレチルト角が設定されている。
なお、配向膜９５側における液晶１５の分子１１５は、第１領域１１１ａ、第２領域１１１ｂ、第３領域１１１ｃ及び第４領域１１１ｄのいずれにおいても、平面視でＹ方向に沿って配向している。

つまり、液晶１５は、第１領域１１１ａ、第２領域１１１ｂ、第３領域１１１ｃ及び第４領域１１１ｄのそれぞれにおいて、配向膜６１と配向膜９５との間で、多数の分子１１５が角度θのプレチルト角を保った状態で捩れながら連なっている。ただし、第１領域１１１ａ、第２領域１１１ｂ、第３領域１１１ｃ及び第４領域１１１ｄのうちで、Ｘ方向又はＹ方向に隣り合う領域同士間では、捩れ方向が互いに逆向きになっている。
なお、図６（ａ）及び（ｂ）、並びに図７（ａ）及び（ｂ）では、液晶１５の分子１１５を誇張し、且つ個数を減じて図示することによって、理解の容易化が図られている。
本実施形態の液晶装置１では、表示パネル３に複数種類の配向状態が設定されているので、表示品位の視野角依存性を軽減することができる。

ここで、表示パネル３の製造方法について説明する。
表示パネル３の製造方法は、素子基板１１を形成する工程と、対向基板１３を形成する工程と、表示パネル３を組み立てる工程とに大別される。まず、素子基板１１を形成する工程について説明する。

素子基板１１を形成する工程では、図８（ａ）に示すように、まず、第１基板５１の第１面５３ａ側にＴＦＴ素子６５を形成する。
次いで、図８（ｂ）に示すように、ＴＦＴ素子６５及びゲート絶縁層５７を、アクリル系の樹脂で第１面５３ａ側から覆って絶縁層５９を形成する。
次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を活用して、絶縁層５９に、ＴＦＴ素子６５のドレイン電極７７に至るコンタクトホール７９を形成する。

次いで、スパッタリング技術を活用して、絶縁層５９を第１面５３ａ側からＩＴＯなどで覆う。
次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を活用して、ＩＴＯをパターニングして、図８（ｃ）に示すように、画素電極６９を形成する。
次いで、図８（ｄ）に示すように、画素電極６９及び絶縁層５９を、アゾベンゼンの誘導体などで第１面５３ａ側から覆うことによって、配向膜６１が形成される。
次いで、配向膜６１に配向処理を施すことにより、素子基板１１が形成され得る。なお、配向処理については、詳細を後述する。

次に、対向基板１３を形成する工程について説明する。
対向基板１３を形成する工程では、まず、図９（ａ）に示すように、第２基板８１の対向面８３ｂ側に格子状のバンク８５を形成する。
次いで、バンク８５によって囲まれた領域内すなわち各画素７の領域に、画素７ごとに対応する色に着色された樹脂を配置してカラーフィルタ８７を形成する。
次いで、図９（ｂ）に示すように、バンク８５及びカラーフィルタ８７を、光透過性を有する樹脂で対向面８３ｂ側から覆ってオーバーコート層９１を形成する。

次いで、スパッタリング技術を活用して、オーバーコート層９１を対向面８３ｂ側からＩＴＯなどで覆う。
次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を活用して、ＩＴＯをパターニングして、図９（ｂ）に示す対向電極９３を形成する。
次いで、図９（ｃ）に示すように、対向電極９３を、アゾベンゼンの誘導体などで対向面８３ｂ側から覆うことによって、配向膜９５が形成される。
次いで、配向膜９５に配向処理を施すことにより、対向基板１３が形成され得る。

ここで、配向膜６１及び配向膜９５のそれぞれに施す配向処理について説明する。
本実施形態では、配向膜６１及び配向膜９５のそれぞれに、光の波長が２８０ｎｍ〜３６５ｎｍの紫外光を照射することで配向処理を行う所謂光配向が採用されている。
まず、光配向に適用される光照射装置について説明する。

本実施形態における光照射装置１２０は、図１０に示すように、光源部１２１と、照明光学系１２３と、投影光学系１２５と、分配部１２７と、載置部１２９とを有している。
光照射装置１２０では、載置部１２９に載置されたワークＷに、光源部１２１からの紫外光１３３が照射される。なお、本実施形態では、素子基板１１や対向基板１３がワークＷとして載置される。

光源部１２１は、ランプ１３５と、リフレクタ１３７とを有している。ランプ１３５は、例えば高圧水銀ランプで構成されており、発光部１３９がリフレクタ１３７内に収められている。リフレクタ１３７は、内面側に、断面形状の内側の縁が放物線を呈する曲面１４３を有している。この曲面１４３は、反射鏡になっている。ランプ１３５の発光部１３９は、曲面１４３の放物線の焦点に位置している。これにより、発光部１３９からの紫外光１３３は、平行光に近づけられた状態で照明光学系１２３に入射される。

照明光学系１２３は、例えば反射鏡１４７ａ及び１４７ｂを有しており、光源部１２１からの紫外光１３３を、反射鏡１４７ａ及び１４７ｂで反射させつつ投影光学系１２５へ導く。なお、照明光学系１２３は、例えばインテグレータレンズやリレーレンズなどの種々のレンズを付加した構成も採用され得る。
投影光学系１２５は、例えばコリメータレンズ１４９を有しており、照明光学系１２３からの紫外光１３３を、一層平行光に近づけた状態で分配部１２７へ導く。なお、投影光学系１２５においても、種々のレンズを付加した構成が採用され得る。

分配部１２７は、プリズム１５１ａ及び１５１ｂと、プリズム１５１ａ及び１５１ｂを支持する支持部１５３とを有している。プリズム１５１ａ及び１５１ｂには、それぞれ、投影光学系１２５を介して略平行光とされた紫外光１３３が入射される。プリズム１５１ａに入射された紫外光１３３は、図中のＺ１方向に向かって射出される。プリズム１５１ｂに入射された紫外光１３３は、図中のＺ２方向に向かって射出される。つまり、分配部１２７は、投影光学系１２５を介して略平行光とされた紫外光１３３を、プリズム１５１ａ及び１５１ｂによってＺ１方向とＺ２方向とに分配する。

プリズム１５１ａ及び１５１ｂのそれぞれは、光学ガラスで構成されており、図１１に示すように、三角柱状の５面体に形成されている。なお、光学ガラスとしては、例えばＳＣＨＯＴＴ社製のＳＦ−２（国際コード６４８３３９に相当）などが採用され得る。各プリズム１５１ａ及び１５１ｂは、三角形の斜辺１５５同士に挟まれた斜面１５７を有している。プリズム１５１ａとプリズム１５１ｂとは、Ｚ軸に関して回転対称となる位置関係を有している。つまり、プリズム１５１ａの斜面１５７と、プリズム１５１ｂの斜面１５７とは、Ｚ軸に関して互いに回転対称となる方向に向いている。なお、Ｚ軸の方向は、図１０に示す投影光学系１２５の光軸に一致する方向である。

ここで、各プリズム１５１ａ及び１５１ｂを介して配向膜６１（９５）に照射される紫外光１３３について説明する。
投影光学系１２５からの紫外光１３３は、図１２に示すように、プリズム１５１ａ（１５１ｂ）の入射面１５９に入射される。このとき、プリズム１５１ａ（１５１ｂ）の斜面１５７に対する紫外光１３３の入射角は、斜面１５７と入射面１５９との間の角度θ₁に等しい。

斜面１５７から射出される紫外光１３３と、斜面１５７の法線との間の角度をθ₂とすると、θ₁とθ₂とは、下記（１）式の関係を有している。
ｎ₁×Ｓｉｎθ₁＝ｎ₂×Ｓｉｎθ₂…（１）
上記（１）式において、ｎ₁は、プリズム１５１ａ（１５１ｂ）の屈折率である。また、ｎ₂は、空気の屈折率であって、値が１とみなされる。なお、ＳＣＨＯＴＴ社製のＳＦ−２では、屈折率が約１．６４である。このため、ｎ₁は、値が１．６４とみなされる。

他方で、プリズム１５１ａ（１５１ｂ）の斜面１５７から射出される紫外光１３３の方向であるＺ１（Ｚ２）方向と、配向膜６１（９５）の面との間の角度θ₃は、下記（２）式より算出される。
θ₃＝１８０−（９０−θ₁＋θ₂）＝９０＋θ₁−θ₂…（２）

ここで、配向膜６１（９５）を構成するアゾベンゼンの誘導体では、配向膜６１（９５）に照射される紫外光１３３のＺ１（Ｚ２）方向と、液晶１５の分子１１５の配向方向との間の角度が約９０度になる。従って、分子１１５のプレチルト角θは、下記（３）式より算出され得る。
θ＝１８０−９０−θ₃＝９０−θ₃…（３）
そして、（２）式を（３）式に代入して整理すると、下記（４）式が得られる。
θ＝θ₂−θ₁…（４）

ここで、角度θ₁を３０度に設定すると、上記（１）式から、角度θ₂は、約５５度となる。そして、分子１１５のプレチルト角θは、上記（４）式から約２５度となる。つまり、屈折率が約１．６４の光学ガラスで、角度θ₁が３０度のプリズム１５１ａ（１５１ｂ）を構成すれば、液晶１５の分子１１５のプレチルト角θを約２５度に制御することができる。

上述した光照射装置１２０を用いて、素子基板１１及び対向基板１３のそれぞれの配向膜６１及び配向膜９５に紫外光１３３を照射することで、配向膜６１及び配向膜９５に配向処理が行われる。

このとき、素子基板１１は、素子基板１１の平面図である図１３（ａ）に示すように、配向膜６１に第１配向領域１６３と第２配向領域１６５とが形成される。また、対向基板１３においても、対向基板１３の底面図である図１３（ｂ）に示すように、配向膜９５に第１配向領域１６３と第２配向領域１６５とが形成される。第１配向領域１６３は、プリズム１５１ａを介して紫外光１３３がＺ１方向に照射される領域である。また、第２配向領域１６５は、プリズム１５１ｂを介して紫外光１３３がＺ２方向に照射される領域である。

そして、表示パネル３を組み立てる工程では、素子基板１１と対向基板１３とを、シール材１９（図２参照）を介して対向させた状態で、液晶１５を素子基板１１及び対向基板１３間に封入することによって表示パネル３が組み立てられる。このとき、図１３（ａ）に示す素子基板１１と、図１３（ｂ）に示す対向基板１３とは、配向膜６１と配向膜９５とを対向させ、且つＸ方向及びＹ方向を合わせた状態で重ねられる。これにより、表示パネル３の表示領域８は、図５に示す第１領域１１１ａ、第２領域１１１ｂ、第３領域１１１ｃ及び第４領域１１１ｄの４つの領域にわけられる。

本実施形態の液晶装置１では、表示パネル３に複数種類の配向状態が設定されている。複数種類の配向状態は、素子基板１１の配向膜６１と、対向基板１３の配向膜９５とのそれぞれに、光照射装置１２０で紫外光１３３を照射することによって実現され得る。光照射装置１２０は、紫外光１３３をＺ１方向及びＺ２方向に分配する分配部１２７を有している。分配部１２７では、プリズム１５１ａ及び１５１ｂによって紫外光１３３がＺ１方向及びＺ２方向に分配される。従って、光照射装置１２０では、フォトマスクを用いることなく配向膜６１（９５）に、第１配向領域１６３及び第２配向領域１６５の２つの配向領域を形成することができる。

また、例えば、フォトマスクを用いて配向膜６１（９５）に２つの配向領域を形成する場合、少なくとも２回の照射が必要になる。これに対し、本実施形態では、少なくとも１回の照射で配向膜６１（９５）に２つの配向領域を形成することができる。

また、本実施形態では、プリズム１５１ａ及び１５１ｂによって配向膜６１（９５）への紫外光１３３の入射角が設定される。このため、載置部１２９に載置された素子基板１１や対向基板１３を傾けることなく、プレチルト角を設定することができる。従って、光照射装置１２０から載置部１２９を傾ける機構を省略することができ、光照射装置１２０の小型化が図られる。

また、本実施形態では、プリズム１５１ａ及び１５１ｂのそれぞれの材質や、屈折率、角度θ₁を変化させることにより、配向膜６１（９５）への紫外光１３３の入射角を容易に変化させることができる。従って、液晶１５の分子１１５のプレチルト角を、容易に種々の角度に設定することができる。

また、本実施形態では、プリズム１５１ａ及び１５１ｂのそれぞれの材質や、屈折率、角度θ₁を変化させることにより、種々のプレチルト角に制御することができる。また、プリズム１５１ａとプリズム１５１ｂとで、材質や、屈折率、角度θ₁を異ならせることにより、複数のプレチルト角を有する液晶装置１を製造することができる。

また、光照射装置１２０では、分配部１２７に投影光学系１２５を介して紫外光１３３が略平行光の状態で入射される。従って、第１配向領域１６３及び第２配向領域１６５のそれぞれの領域にわたって、紫外光１３３の入射角のばらつきを低く抑えることができる。これにより、液晶装置１の配向状態を、第１領域１１１ａ、第２領域１１１ｂ、第３領域１１１ｃ及び第４領域１１１ｄの各領域において均一にしやすくすることができる。

なお、本実施形態では、ＴＮ型の液晶１５を例に説明したが、液晶１５はこれに限定されず、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型、ＩＰＳ（In Plane Switching）型、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）型、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）型等の種々の型が採用され得る。

また、本実施形態では、プリズム１５１ａ及び１５１ｂで紫外光１３３を分配する場合を例に説明したが、分配の手段はこれに限定されず、鋸歯状格子、ブレーズド格子、回折素子なども採用され得る。

また、プリズム１５１ａ及び１５１ｂの形状は、三角柱の５面体に限定されず、入射された紫外光１３３をＺ１（Ｚ２）方向に射出することができれば、任意の形状が採用され得る。さらに本実施形態では、紫外光１３３を分配する方向（Ｚ１方向とＺ２方向と）が互いにＺ軸に関して回転対称であったが、これに限定されず、分配する方向は所望の配向状態に応じて設定すればよい。

また、プリズム１５１ａ及び１５１ｂの個数は、２個に限定されず、配向領域の個数に応じた任意の個数を採用することができる。配向領域の個数を、第１配向領域１６３及び第２配向領域１６５の２つよりも多くすれば、表示品位の視野角依存性を一層軽減することができる。

上述した液晶装置１は、例えば、図１４に示す電子機器２００の表示部２１０に適用され得る。この電子機器２００は、カーナビゲーションシステム用の表示機器である。電子機器２００では、液晶装置１が適用された表示部２１０によって、表示品位の視野角依存性の軽減が図られる。
なお、電子機器２００としては、カーナビゲーションシステム用の表示機器に限られず、携帯電話機、モバイルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、オーディオ機器等の種々の電子機器が挙げられる。

本発明の実施形態における液晶装置の主要構成を示す分解斜視図。 図１中のＡ−Ａ線における断面図。 実施形態における複数の画素の一部を示す平面図。 図３中のＣ−Ｃ線における断面図。 実施形態における表示パネルの平面図。 実施形態における液晶の配向状態を説明する図。 実施形態における液晶の配向状態を説明する図。 実施形態における表示パネルの素子基板を形成する工程を説明する図。 実施形態における表示パネルの対向基板を形成する工程を説明する図。 実施形態における配向処理に適用される光照射装置の主要構成を説明する図。 実施形態における光照射装置の分配部の主要構成を示す分解斜視図。 実施形態における配向処理と配向状態とを説明する図。 実施形態における第１配向領域及び第２配向領域を説明する図。 実施形態における液晶装置を適用した電子機器の斜視図。

符号の説明

１…液晶装置、３…表示パネル、１１…素子基板、１３…対向基板、１５…液晶、５１…第１基板、８１…第２基板、１１１ａ…第１領域、１１１ｂ…第２領域、１１１ｃ…第３領域、１１１ｄ…第４領域、１２１…光源部、１２５…投影光学系、１２７…分配部、１３３…紫外光、１３５…ランプ、１３９…発光部、１４９…コリメータレンズ、１５１ａ，１５１ｂ…プリズム、１６３…第１配向領域、１６５…第２配向領域、２００…電子機器、２１０…表示部。

Claims (8)

1. 対向する一対の基板間に、各該基板に設けられた配向膜を介して液晶が挟持され、少なくとも、第１の液晶配向を形成する第１配向領域と、該第１の液晶配向とは異なる第２の液晶配向を形成する第２配向領域と、が形成された液晶装置の製造装置であって、
   前記一対の基板のうちの少なくとも一方に設けられた前記配向膜に、少なくとも前記第１配向領域と前記第２配向領域とが設定されており、
   前記配向膜に照射する光を発する光源と、前記光源及び前記配向膜間に位置して、前記光源から入射された前記光を前記第１配向領域及び前記第２配向領域のそれぞれに分配する光学素子と、を備えることを特徴とする液晶装置の製造装置。
2. 前記光学素子は、前記第１配向領域に入射する光の入射角と前記第２配向領域に入射する光の入射角とが互いに異なるように前記光を分配することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造装置。
3. 前記光学素子は、前記第１配向領域及び前記第２配向領域のそれぞれに対応して設けられる第１のプリズムと第２のプリズムとを有していることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置の製造装置。
4. 前記光源と前記光学素子との間に投影光学系を備えることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置の製造装置。
5. 対向する一対の基板間に、各該基板に設けられた配向膜を介して液晶が挟持され、少なくとも、第１の液晶配向を形成する第１配向領域と、該第１の液晶配向とは異なる第２の液晶配向を形成する第２配向領域と、が形成された液晶装置の製造方法であって、
   前記一対の基板のうちの少なくとも一方に設けられた前記配向膜に、少なくとも前記第１配向領域と前記第２配向領域とが設定されており、
   光源からの光を前記第１配向領域及び前記第２配向領域のそれぞれに分配して、前記第１配向領域及び前記第２配向領域に前記光を照射する工程を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
6. 前記配向膜に前記光を照射する前記工程では、前記光源からの前記光を、第１のプリズムと第２のプリズムとのそれぞれを介して前記第１配向領域及び前記第２配向領域のそれぞれに、互いに異なる入射角で照射することを特徴とする請求項５に記載の液晶装置の製造方法。
7. 前記光源からの前記光を、投影光学系を介して各前記プリズムに入射させることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置の製造方法。
8. 請求項５乃至７のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法で製造されたことを特徴とする液晶装置。

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