JP2009058647A - 液晶装置、及び液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学補償フィルムを用いることなく、高コントラストを得る液晶装置、及び液晶装置の製造方法を提供する。
【解決手段】一対の基板１０、２０間に液晶層５０を挟持してなる液晶装置１００である。基板１０，２０の液晶層５０側には配向膜４０，６０が設けられている。この配向膜４０，６０は液晶分子の配向方向を初期配向状態から変化可能とする低分子蒸着膜４０ｂ，６０ｂを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶装置、及び液晶装置の製造方法に関するものである。

投射型表示装置に搭載されるライトバルブとして用いられる液晶装置としては、例えば互いに対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持された構成を具備し、これら基板の液晶層側にその液晶層に電圧を印加するための電極を具備してなるものがある。この液晶装置においては、一対の基板の液晶層側最表面に、電圧無印加時における液晶分子の配列を制御するための配向膜が形成されており、電圧無印加時、電圧印加時における液晶分子の配列変化に基づいて表示が行われる構成となっている。このように光変調手段として用いられる液晶装置ではコントラストが重要であり、動作モードとしてＶＡ（垂直配向）モードが採用されている。

ところで、従来のＶＡモードの液晶装置には電界形成により液晶を１方向へ倒すために、電圧無印加状態にて基板の法線方向に対して数度傾いた状態（プレチルト配向）とする必要がある。このように液晶分子にプレチルトを付与すると視野角特性やコントラストが低下する可能性がある。そこで、視野角特性やコントラストを確保すべく、ＮＨフィルムやＷＶフィルム等の光学補償フィルムを液晶装置の前後に配置する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００６−３３０５２２号公報 特開２００５−１１４９１８号公報

しかしながら、上記光学補償フィルムは部品コストが高いため、光学補償フィルムを用いることなく高コントラストが得られる液晶装置（ライトバルブ）の提供が望まれる。

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、光学補償フィルムを用いることなく、高コントラストを得る液晶装置、及び液晶装置の製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置において、前記基板の前記液晶層側には配向膜が設けられており、該配向膜は液晶分子の配向方向を初期配向状態から変化可能とする低分子蒸着膜を含むことを特徴とする。

本発明の液晶装置によれば、例えば配向膜全体としてのプレチルトを０°に設定した垂直配向膜においても低分子蒸着膜により電圧印加時に液晶分子の倒れ角を一方向に制御することができる。このように、プレチルト角を０°に設定することで光学フィルムを不要とすることで低コスト化が図られ、しかも視野角特性の低下やコントラストの低下が防止されたものとなる。

また本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置において、
前記基板の前記液晶層側には配向膜が設けられており、該配向膜は、所定の表面処理によって形成された表面処理層と、該表面処理層上に設けられ、液晶分子の向きを初期配向から変化可能とする低分子蒸着膜との積層構造からなることを特徴とする。

本発明の液晶装置によれば、例えば表面処理層によって配向膜全体としてのプレチルトを０°に設定した垂直配向膜においても低分子蒸着膜により電圧印加時に液晶分子の倒れ角を一方向に制御することができる。このように、プレチルト角を０°に設定することで光学フィルムを不要とすることで低コスト化が図られ、しかも視野角特性の低下やコントラストの低下が防止されたものとなる。

また、上記液晶装置においては、前記低分子蒸着膜は、可視光域において光吸収性を有しない材料からなるのが好ましい。
この材料を用いれば、低分子蒸着膜は光吸収性を有しないので、耐光性に優れたものとなる。

また、上記液晶装置においては、前記低分子蒸着膜は、有機無機ハイブリッド材料からなるのが好ましい。なお、前記有機無機ハイブリッド材料は、シルセスキオキサン類であるのがより好ましい。
この材料を用いれば、上述したように液晶分子の倒れ角を一方向に制御可能とする低分子蒸着膜を良好に構成することができる。

また、上記液晶装置においては、前記低分子蒸着膜の形成材料が、アダマンタン系であるのが好ましい。
あるいは、上記液晶装置においては、前記低分子蒸着膜の形成材料が、パラシクロパンであってもよい。
これら材料を用いることで、上述したように液晶分子の倒れ角を一方向に制御可能とする低分子蒸着膜を良好に構成することができる。

本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置の製造方法において、前記基板の一方面側に配向膜を形成する工程を有し、該配向膜の形成工程は、蒸着法を用いて液晶分子の配向方向を初期配向状態から変更可能とする低分子蒸着膜を形成する工程を含むことを特徴とする。

本発明の液晶装置の製造方法によれば、例えば配向膜全体としてのプレチルトを０°に設定した垂直配向膜においても低分子蒸着膜によって電圧印加時に液晶分子の倒れ角を一方向に制御することができる。このように、プレチルト角を０°に設定することで光学補償フィルムを用いること無く、視野角特性の低下やコントラストの低下が防止された液晶装置を提供することができる。

また本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置の製造方法において、前記基板の一方面側に所定の表面処理を行って表面処理層を形成する工程と、蒸着法を用いて、前記表面処理層上に液晶分子の配向方向を初期配向状態から変更可能とする低分子蒸着膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。

本発明の液晶装置の製造方法によれば、配向膜全体としてのプレチルト角を０°に設定する表面処理層上に低分子蒸着膜を形成しているので、表面処理層によって配向膜全体としてのプレチルトが０°に設定される垂直配向膜を形成することができ、電圧印加時に液晶分子の倒れ角を一方向に制御することができる。このように、プレチルト角を０°に設定することで光学補償フィルムを用いること無く、視野角特性の低下やコントラストの低下が防止された液晶装置を提供することができる。

また、上記液晶装置の製造方法は、前記低分子蒸着膜の形成材料として、可視光域において光吸収性を有しない材料を用いるのが好ましい。
この材料を用いれば、光吸収性を有しない低分子蒸着膜が形成されることで耐光性に優れた液晶装置を提供できる。

また、上記液晶装置の製造方法においては、前記低分子蒸着膜の形成材料として、有機無機ハイブリッド材料を用いるのが好ましい。さらに、前記有機無機ハイブリッド材料として、シルセスキオキサン類の材料を用いるのが望ましい。
この材料を用いれば、上述したように液晶分子の倒れ角を一方向に制御可能とする低分子蒸着膜を良好に形成できる。

また、上記液晶装置の製造方法においては、前記低分子蒸着膜の形成材料として、アダマンダン系の材料を用いるのが好ましい。
あるいは、上記液晶装置の製造方法においては、前記低分子蒸着膜の形成材料として、パラシクロパンを用いるのが好ましい。
このような材料を用いれば、上述したように液晶分子の倒れ角を一方向に制御可能とする低分子蒸着膜を良好に形成できる。

以下、図面を参照して、本発明に係る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。

図１は本実施形態の透過型液晶装置の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おけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。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であり、マトリクス状に配置された各画素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（液晶装置用基板）１０と、これに対向配置される対向基板（液晶装置用基板）２０との間に液晶層５０が挟持されている。

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２０Ａとその液晶層５０側表面に形成された共通電極２１と配向膜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側最表面、すなわち、画素電極９及び第３層間絶縁膜７上には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子を垂直配向させる配向膜４０が形成されている。この配向膜４０は、後述する本発明に係る製造方法に基づいて形成されたものである。

他方、対向基板２０には、基板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２０Ａの液晶層５０側には、その略全面に渡って、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、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子を垂直配向させる配向膜６０が形成されている。この配向膜６０も、後述する本発明に係る製造方法に基づいて形成されたものである。

ここで、上記配向膜４０，６０は表面処理層４０ａ，６０ａ上に低分子蒸着膜４０ｂ，６０ｂが成膜されて構成されたものである。表面処理層４０ａ，６０ａは、例えばシランカップリング材（飽和炭化水素系シロキサン）等の液晶分子を垂直配向させる機能を有する材料から構成されており、詳細は後述する表面処理装置によって共通電極２１及び画素電極９を覆って形成されたものである。

また、低分子蒸着膜４０ｂ，６０ｂは、可視光域において光吸収性を有しない材料、例えばシルセスキオキサン系低分子材料等の有機無機ハイブリッド材料から構成されたものである。有機無機ハイブリッド材料とは、同一分子内に有機成分と無機成分とが両方存在しているものであり、無機骨格を有するため、ポリマー材料と比較して耐熱性及び耐光性の高い材料である。

上記表面処理層４０ａ，６０ａはプレチルト角が０°に設定可能となっていることから液晶分子の倒れる方向を制御することができない。
一方、低分子蒸着膜４０ｂ、６０ｂは後述されるような有機無機ハイブリット材料を真空環境にて斜方蒸着することで形成されるものであり、ラビング処理を行うことなく、電極９，２１間に電圧を印加した際に液晶分子の配向方向を初期配向状態から変化可能とする配向規制力を発揮するものである。すなわち、本実施形態に係る液晶装置の配向膜４０，６０は、表面処理層４０ａ，６０ｂにより配向膜４０，６０全体としてのプレチルト角が０°に保持されつつ、低分子蒸着膜４０ｂ，６０ｂによって液晶分子の倒れ方向を制御可能となっている。また、本実施形態の液晶装置は、従来のようにラビング処理を行った場合に膜表面に形成される筋に起因した表示品位の低下が生じることがなく、またラビング処理に伴う歩留まり低下も生じることがないため、液晶装置１００の表示品位の向上及び製造効率の向上を図っている。

また、本実施形態においては、上記低分子蒸着膜４０ｂ，６０ｂの形成材料として、以下の化学式（１）〜（６３）に示す、シルセスキオキサン類の有機無機ハイブリッド材料を好適に用いることができる。

次に、上記液晶装置１００の製造方法の一実施形態について説明する。なお、本発明に係る液晶装置の製造方法は配向膜の製造方法に特徴を有しており、それ以外の製造工程については従来と同様であることから、以下の説明では配向膜の形成方法を中心に説明する。具体的には、ＴＦＴアレイ基板１０が備える配向膜４０の形成方法について説明する。なお、対向基板２０が備える配向膜６０についても本発明の製造方法によって同様に形成することができる。

まず、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。そして、基板１０Ａに形成された画素電極９を含む第３層間絶縁膜７上に配向膜４０を形成する。

配向膜４０は、上述したように表面処理層４０ａ，６０ａ上に低分子蒸着膜４０ｂ，６０ｂが成膜されることで構成される。そこで、まず表面処理層４０ａ，６０ａを形成する工程について説明する。
本実施形態では上述したシランカップリング（飽和炭化水素系シロキサン）を表面処理材料として用い、表面処理装置により上記表面処理層４０ａを形成する。

図５は本実施形態に用いられる表面処理装置の概略構成を示した全体図である。
この図に示すように本実施形態の表面処理装置２００は、画素電極９を含む第３層間絶縁膜７上に対して所定の表面処理を行うものであり、エバポレータ２０２と、処理装置２０３と、真空ポンプ２０４と、制御装置２０５とを備えている。なお、所定の表面処理とは液晶分子を垂直配向させる垂直配向膜としての機能が付与された表面処理層４０ａを製造可能とする表面処理である。

エバポレータ２０２は、内部に貯留する液状のシランカップリング剤Ｙ１を気化させるものである。このエバポレータ２０２には、エバポレータ２０２内にシランカップリング剤Ｙ１の気化に必要なキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給配管２０６が接続されている。また、エバポレータ２０２は、配管２０７を介して処理装置２０３と接続されている。なお、キャリアガスとしては、エバポレータ２０２に貯留されるシランカップリング剤Ｙ１の種類に応じて選択され、例えば窒素ガスやアルゴンガスを用いることができる。
また、エバポレータ２０２は、不図示のヒータや圧力調整バルブ等を備えている。そして、これらのヒータや圧力調整バルブが制御装置２０５によって制御されることによって、エバポレータ２０２の内部雰囲気が制御される。つまり、エバポレータ２０２の内部の処理雰囲気は、制御装置２０５によって制御される。

処理装置２０３は、被処理物である基板１０Ａが内部に配置されるとともに、配管２０７を介してエバポレータ２０２から、気化したシランカップリング剤Ｙ２が導入されるものである。なお、基板１０Ａは、不図示の支持部によって支持されている。
また、処理装置２０３は、不図示のヒータや圧力調整バルブ等を備えている。そして、これらのヒータや圧力調整バルブが制御装置２０５によって制御されることによって、処理装置２０３の内部雰囲気が制御される。つまり、処理装置２０３の内部の処理雰囲気は、制御装置２０５によって制御される。具体的に本実施形態では、処理装置２０３の処理雰囲気は１５０℃〜２００℃に制御される。

また、処理装置２０３には、配管２０８を介して真空ポンプ２０４が接続されている。
真空ポンプ２０４は、制御装置２０５の制御の下に駆動され、処理装置２０３の内部の空気を排出し、処理装置２０３の内部に真空雰囲気を形成する。

制御装置２０５は、上述のように、エバポレータ２０２、処理装置２０３及び真空ポンプ２０４を制御するものであり、エバポレータ２０２、処理装置２０３及び真空ポンプ２０４の各々と電気的に接続されている。
そして、本実施形態の表面処理装置２００においては、制御装置２０５は、エバポレータ２０２の内部の処理雰囲気と、処理装置２０３の内部の処理雰囲気とを個別に制御可能とされている。より詳細には、制御装置２０５は、エバポレータ２０２のヒータ及び圧力調整バルブを制御することによってエバポレータ２０２の内部の処理雰囲気を制御し、処理装置２０３のヒータ及び圧力調整バルブを制御することによって処理装置２０３の内部の処理雰囲気を制御する。そして、制御装置２０５は、エバポレータ２０２のヒータ、エバポレータ２０２の圧力調整バルブ、処理装置２０３のヒータ、及び処理装置２０３の圧力調整バルブを独立して制御可能とされており、これによって、エバポレータ２０２の内部の処理雰囲気と処理装置２０３の内部の処理雰囲気とを個別に制御可能とされている。
制御装置２０５は、エバポレータ２０２の内部の処理雰囲気をシランカップリング剤Ｙ１の気化に最適な条件とし、処理装置２０３の内部の処理雰囲気を気化したシランカップ剤Ｙ２による表面処理に最適な条件とする。

なお、シランカップリング剤Ｙ１の気化に最適な条件とは、制御可能な処理雰囲気のなかにおいて、最も短時間でシランカップリング剤Ｙ１が気化する条件である。すなわち、本実施形態の表面処理装置２００においては、制御装置２０５によって、エバポレータ２０２の内部の温度及び圧力が、最も短時間でシランカップリング剤Ｙ１が気化する条件に制御される。

また、気化したシランカップリング剤Ｙ２による表面処理に最適な条件とは、制御可能な処理雰囲気のなかにおいて、最も短時間で表面処理が完了する条件である。そして、表面処理が完了するとは、基板１０Ａの表面に所定の膜厚のシランカップリング剤が成膜されることと等しい。つまり、本実施形態の表面処理装置２００においては、制御装置２０５によって、処理装置２０３の内部の温度及び圧力が、基板１０Ａの表面に最も短時間で所定の膜厚のシランカップリング剤が成膜される条件に制御される。

次に、表面処理装置２００を用いた表面処理方法について具体的に説明する。
まず、制御装置２０５によって、エバポレータ２０２の内部の処理雰囲気がシランカップリング剤Ｙ１の気化に最適な条件とされる。また、制御装置２０５によって真空ポンプ２０４が駆動されることによって処理装置２０３の内部が真空雰囲気とされるとともに、制御装置２０５によって処理装置２０３の内部の処理雰囲気が気化したシランカップ剤Ｙ２による表面処理に最適な条件とされる。

そして、キャリアガス供給配管２０６を介してエバポレータ２０２にキャリアガスが供給されると、エバポレータ２０２においてシランカップリング剤Ｙ１が気化する。気化したシランカップリング剤Ｙ２は、配管２０７を介して処理装置２０３に導入される。
気化したシランカップリング剤Ｙ２が処理装置２０３に導入されることによって、処理装置２０３の内部にシランカップリング剤Ｙ２が充満する。処理装置２０３の内部には、基板１０Ａが配置されているため、この基板１０Ａは、気化したシランカップリング剤Ｙ２に存在する雰囲気中に晒される。この結果、基板１０Ａの表面にシランカップリング剤が成膜される。すなわち、基板１０Ａの表面がシランカップリング剤によって表面処理される。なお、上記表面処理は１時間〜４時間行うのが好ましく、これにより基板１０Ａの表面には約１ｎｍ程度の膜厚の表面処理層４０ａが形成される。この表面処理層４０ａは液晶分子を垂直に配向させる機能を有し、プレチルト角は０°となる。

続いて、表面処理層４０ａ上に低分子蒸着膜４０ｂを成膜することで配向膜４０を形成する工程について説明する。本実施形態では上述した有機無機ハイブリッド材料を用い、蒸着装置により上記低分子蒸着膜４０ｂを形成する。

図６は本実施形態に用いられる蒸着装置の概略構成を示した全体図である。この蒸着装置３００は、上述した有機無機ハイブリット材料からなる蒸着源３０２と、基板１０Ａを蒸着源３０２に対して所定角度（６０度以上）傾斜させて配設する基板配設部３０７とを具備する蒸着室３０８と、蒸着室３０８を真空にするための真空ポンプ３１０と、を備えている。なお、本実施形態の蒸着装置３００では、図６（ｂ）に示すように、上記蒸着源３０２としてライン状蒸着源３０２ａを用いている。

ライン状蒸着源３０２ｂを用いることにより、図６（ｂ）に示すようにライン方向（長手方向）に沿って材料が広範囲に拡がるようになっている。したがって、材料が放射状に分布する点状蒸着源を用いた場合に比べ、ライン状蒸着源３０２ｂは、ライン方向における材料の分布の均一性が高く、したがってライン方向に沿って材料を均一に成膜することができる。なお、上記ライン状蒸着源３０２ａの長さは、被蒸着体となる基板１０Ａの幅とほぼ同じとなっている。これにより、上記基板１０Ａをライン状蒸着源３０２ａに対して、図５（ａ）中矢印Ａ方向に移動させることにより、基板１０Ａに上述した有機無機ハイブリット材料からなる低分子蒸着膜４０ｂを形成することができる。

上記ライン状蒸着源３０２ａと上記基板１０Ａとの間には、ライン状蒸着源３０２ａを挟むようにして相対向する規制板３０３が一対設けられている。なお、上記規制板３０３はライン方向、すなわち図６（ｂ）に示したライン状蒸着源３０２ａの長手方向に沿って設けられている。このような構成により、上記ライン方向（長手方向）に直交する方向への蒸着材料（有機無機ハイブリット材料）の拡がりが上記規制板３０３によって規制される。

また、上記規制板３０３の外面側にはランプヒータ（図示せず）等の加熱手段が設けられていて、これにより上記規制板３０３の少なくとも内面側が加熱された加熱面となっている。また、上記加熱手段として、上記規制板３０３にニクロム線などを埋め込んだ抵抗加熱型のものを採用してもよい。なお、この加熱面の温度としては、上記ライン状蒸着源３０２ｂから蒸発した材料（有機無機ハイブリッド材料）が衝突した際に、材料が加熱面に付着しない程度の温度となっているのが望ましい。これにより、上記材料が衝突した際に、材料が規制板３０３の内面（加熱面）に付着することなく反射される。

続いて、上記蒸着装置３００を用いて基板１０Ａ上に低分子蒸着膜４０ｂを形成する方法について具体的に説明する。まず、真空ポンプ３１０を作動させると、蒸着室３０８が真空化し、さらに加熱装置（図示略）により蒸着源３０２を加熱すると蒸着源３０２から有機無機ハイブリット材料の蒸気が発生する。

そして、蒸着源３０２からの材料のうち、ライン方向に対して直交する方向に拡がった材料は上記規制板３０３によって挟まれた領域内に拡がる。本実施形態においては、上述したようにライン方向に沿ってのみ規制板３０３を形成しているものの、蒸着源３０２としてライン状のもの（ライン状蒸着源３０２ｂ）を用いているので、規制板を設けなくとも材料はライン方向に均一に拡がる。

上記蒸着源３０２から拡がった材料が規制板３０３に衝突する。このとき、上記規制板３０３の内面側は上述したように加熱面となっているので、材料は規制板３０３の内面側に衝突した際に付着することなく反射される。
そして、規制板３０３に挟まれた領域内で、材料の衝突、及び反射が繰り返されることにより、規制板３０３の直交方向（ライン方向の直交方向）における材料の分布が均一化される。すなわち、材料は、上述したライン方向、及びライン方向に直交する方向の分布が均一となっているので、基板１０Ａ上に均質な膜状体を形成することができる。

材料は、上記規制板３０３に挟まれた領域を通過した後、所定の角度で基板１０Ａの表面に蒸着される。ここで、上記規制板３０３を通過した後の材料は均一な分布を有しているものの、各粒子の方向性にはバラツキが生じている。本蒸着装置３００では規制板３０３の端部と基板１０Ａとを所定の距離だけ離間して配置することで、所望の方向以外の材料が基板１０Ａ上に成膜されることがなく、したがって基板１０Ａの上記表面処理層４０ａ上に所定の方向性を持つ低分子蒸着膜４０ｂを成膜することができる。なお、上記低分子蒸着膜４０ｂの膜厚としては、約５〜１０ｎｍ程度とするのが好ましい。

以上の工程により、基板１０Ａ上には表面処理層４０ａと低分子蒸着膜４０ｂとの積層構造からなる配向膜４０が形成される。このような配向膜４０を有したＴＦＴアレイ基板１０を形成した後、対向基板２０を作成する。この場合、透明材料からなる基板２０Ａを用意した後、ＴＦＴアレイ基板１０の製造工程と同様の方法を用いて、基板２０Ａ上に遮光膜２３や共通電極２１を形成するとともに、さらにその上に図５，６に示した表面処理装置２００、蒸着装置３００を用いて配向膜６０を形成し、対向基板２０を形成できる。

その後、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とをシール材を介して貼り合わせ、さらにシール材に形成した液晶注入口から液晶を注入して液晶パネルとした後、所定の配線を接続することにより、上述した液晶装置１００を製造できる。

以上述べたように、本実施形態に係る製造方法により製造した液晶装置１００は、表面処理層４０ａ，６０ａによってプレチルト角が０°に設定された垂直配向膜をなす配向膜４０，６０を備えているので、低分子蒸着膜４０ｂ，６０ｂにより電圧印加時に液晶分子を所定方向に配向させることができる。このように配向膜４０，６０全体としてのプレチルト角が０°に設定されるので、プレチルト角に起因する視野角特性の低下やコントラストの低下が生じることがない。よって、ＮＨフィルムやＷＶフィルム等の光学補償フィルムを用いることなく、高いコントラスト表示が得られ、且つ低コスト化が図られた液晶装置１００となる。また、本実施形態に係る製造方法では、従来のように、配向膜を形成する際のラビング処理が不要であることから、ラビング処理を行った場合に膜表面に形成される筋に起因する表示品位の低下を防止することができ、歩留まりを向上できる。また、配向膜４０，６０が無機蒸着膜から構成されないため、湿度の影響を受け難くすることができる。
また、電圧印加時に液晶分子の配向方向を規制する低分子蒸着膜４０ｂ，６０ｂが形状配向ではなく、分子配向であることから、分子間力が強く高い配向規制力を得ることができる。
このような液晶装置１００は、後述するような投写型表示装置の光変調装置として好適である。

（投射型表示装置）
次に、上記実施形態の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７を参照して説明する。図７は、上記実施形態の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７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、例えばラビング処理を施したときのようなラビング筋が表示される不具合がなく、表示品質を長期に渡って維持することが可能な表示装置となる。また、プレチルト角が０°に設定される配向膜４０，６０を備え、コントラストが重要視される投射型表示装置においても光学補償フィルムを不要とすることができ、低コスト化を図ることができる。

なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態においては、低分子蒸着膜４０ｂ，６０ｂの形成材料として有機無機ハイブリット材料（シルセスキオキサン類）を用いたが、本発明はこれ限定されるものではなく、可視光域において光吸収性を有しない材料である、下の化学式（６４）に示す、パラシクロパンを用いても良い。

また、低分子蒸着膜４０ｂ，６０ｂの形成材料として、可視光域において光吸収性を有しない材料である、下の化学式（６５）〜（１１３）に示す、アダマンタン誘導体を用いてもよい。なお、アダマンタン誘導体を用いて低分子蒸着膜４０ｂ、６０ｂを形成する場合には、表面処理層４０ａ，６０ａを不要とすることができ、アダマンタン誘導体単層のみでプレチルト角が０°であって且つ電圧印加時に液晶分子の配向方向を規制する垂直配向膜を構成することができる。

例えば、上記実施形態ではスイッチング素子としてＴＦＴを備えた液晶装置を例にして説明したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode）等の二端子型素子を備えた液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、上記実施形態では透過型液晶装置を例にして説明したが、反射型液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、実施形態では３板式の投射型表示装置（プロジェクタ）を例にして説明したが、単板式の投射型表示装置や直視型表示装置に本発明を適用することも可能である。

また、上記液晶装置を、投射型表示装置以外の電子機器に適用することも可能である。
その具体例として、携帯電話を挙げることができる。この携帯電話は、前述した各実施形態またはその変形例に係る液晶装置を表示部に備えたものである。また、その他の電子機器としては、例えばＩＣカード、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が挙げられる。

液晶装置における等価回路を示す図である。 ＴＦＴアレイ基板の相隣接する画素郡の構造を示す図である。 液晶装置の素子構造を示す図である。 画素領域の構成を模式的に示す図である。 表面処理装置の概略構成を示す図である。 蒸着装置の概略構成を示す図である。 液晶装置を備えた投射型表示装置についての一例を示すである。

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、５０…液晶層、４０ａ…下地処理層、４０ｂ…低分子蒸着膜、６０…配向膜、６０ａ…下地処理層、６０ｂ…低分子蒸着膜、１００…液晶装置

Claims (14)

1. 一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置において、
   前記基板の前記液晶層側には配向膜が設けられており、
   該配向膜は液晶分子の配向方向を初期配向状態から変化可能とする低分子蒸着膜を含むことを特徴とする液晶装置。
2. 一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置において、
   前記基板の前記液晶層側には配向膜が設けられており、
   該配向膜は、所定の表面処理によって形成された表面処理層と、該表面処理層上に設けられ、液晶分子の向きを初期配向から変化可能とする低分子蒸着膜との積層構造からなることを特徴とする液晶装置。
3. 前記低分子蒸着膜は、可視光域において光吸収性を有しない材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
4. 前記低分子蒸着膜は、有機無機ハイブリッド材料からなることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
5. 前記有機無機ハイブリッド材料は、シルセスキオキサン類であることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
6. 前記低分子蒸着膜の形成材料が、アダマンタン系であることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
7. 前記低分子蒸着膜の形成材料が、パラシクロパンであることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
8. 一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置の製造方法において、
   前記基板の一方面側に配向膜を形成する工程を有し、
   該配向膜の形成工程は、蒸着法を用いて液晶分子の配向方向を初期配向状態から変更可能とする低分子蒸着膜を形成する工程を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。
9. 一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置の製造方法において、
   前記基板の一方面側に所定の表面処理を行って表面処理層を形成する工程と、
   蒸着法を用いて、前記表面処理層上に液晶分子の配向方向を初期配向状態から変更可能とする低分子蒸着膜を形成する工程とを備えることを特徴とする液晶装置の製造方法。
10. 前記低分子蒸着膜の形成材料として、可視光域において光吸収性を有しない材料を用いることを特徴とする請求項８又は９に記載の液晶装置の製造方法。
11. 前記低分子蒸着膜の形成材料として、有機無機ハイブリッド材料を用いることを特徴とする請求項１０に記載の液晶装置の製造方法。
12. 前記有機無機ハイブリッド材料として、シルセスキオキサン類の材料を用いることを特徴とする請求項１１に記載の液晶装置の製造方法。
13. 前記低分子蒸着膜の形成材料として、アダマンダン系の材料を用いることを特徴とする請求項１０に記載の液晶装置の製造方法。
14. 前記低分子蒸着膜の形成材料として、パラシクロパンを用いることを特徴とする請求項１０に記載の液晶装置の製造方法。

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