JP5328246B2 - 液晶装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶装置およびその製造方法に係り、特に高速応答実現可能なＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードを用いた液晶装置およびその製造方法に関する。

液晶素子には用途に応じて様々な液晶配向モードが用いられている。例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｅｄ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モード等が良く知られている。これらの液晶配向モードは液晶組成物の物性と、配向膜の特性によって決定することができる。

近年、動画表示の為の高速応答性を有する液晶装置の開発が活発になってきており、上記液晶配向モードの中でＯＣＢモードは比較的高速応答性を有しており、注目を浴びている。

ＯＣＢモードでは、表示動作にベンド配向という液晶配向状態を使用するが、ベンド配向形成のためには初期配向状態のスプレイ配向からの配向転移が必要となる。この配向転移のためにある電圧以上の転移電圧が必要となる。転移電圧が高くなると液晶素子の駆動電圧が高くなるため、できるだけ低くすることが好ましい。

転移電圧の低下には液晶層の高プレチルト角化、液晶組成物の弾性定数（Ｋ_３３／Ｋ_１１）の低下等が有効であることが知られている。特にプレチルト角を４０°以上に設定することにより転移電圧が不要となり、スプレイ配向状態を経ずにベンド配向を形成することが可能である。

しかし、プレチルト角を高く設定するとベンド転移が発生しやすくなる反面、液晶層のリタデーションが低下し、その結果光利用効率が低下するという課題がある。
この問題の解決のため、低プレチルト角でもベンド配向転移を容易にするための報告がなされている。

例えば、特許文献１では、基板面内に複数のプレチルト角を発現する領域を形成している。具体的には低プレチルト角領域を高プレチルト角領域で囲い込むことで、スプレイ−ベンド転移の発生容易性の向上を狙っている。

また、特許文献２においては、画素電極に切欠部を設けることにより切欠部周辺の電界方向を変化させ、それによりスプレイ−ベンド転移の転移核を形成する方法について述べている。
特開２００７−０１７５０２号公報 特開２００６−２５１６０５号公報

しかし、特許文献１の方法では、液晶層のベンド転移電圧を低下させるのに十分な構成ではなく、さらなるベンド転移電圧の低下、ベンド配向の安定化が望まれている。更に表示領域に無機配向膜を積層して周辺領域と比してプレチルト角を低下させるという手法をとっており、その結果液晶層に実際に印加される電圧が低下するという課題がある。

また、特許文献２の方法では、画素電極の面積が低下するため、反射率が低下するという課題がある。
本発明は、係る課題を鑑みてなされたものであって、スプレイ−ベンド配向転移が容易で、かつ転移後のベンド配向維持が容易であり、表示領域のリタデーションを高く維持できる表示品質の優れた液晶装置およびその製造方法を提供するものである。

上記の課題を解決する液晶装置は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶からなる液晶層と、該液晶層を挟持して対向する一対の基板とを有し、該液晶層に印加する電圧により該液晶層のリタデーション制御を行う液晶装置であって、
前記一対の基板のうち一方の基板上には、複数の画素電極が配置された表示領域部と、該表示領域部の外側の非表示領域部があり、もう一方の透明な基板上には、透明電極から成る対向電極が配置され、
前記表示領域部と前記表示領域部に正対する前記対向電極面との間の前記液晶層が、電圧を印加することによってスプレイ配向からベンド配向に変化し、
前記一方の基板上の前記表示領域部と非表示領域部、および前記もう一方の基板上の少なくとも前記非表示領域部に正対する前記対向電極面に、無機材料を主成分とし、基板に対して傾斜した柱状構造体から構成される無機配向膜を有し、前記一方の基板の前記無機配向膜は、前記表示領域部における膜厚が、前記非表示領域部における膜厚よりも薄いことを特徴とする。

上記の課題を解決する液晶装置の製造方法は、液晶層に印加する電圧により液晶層のリタデーション制御を行う液晶装置の製造方法であって、
複数の画素電極が配置された表示領域部と該表示領域部の外側の非表示領域部を有する一方の基板と、透明電極から成る対向電極が配置された透明なもう一方の基板とを準備する工程と、
前記一方の基板上の前記表示領域部と前記非表示領域部、および前記もう一方の基板上の少なくとも基板貼り合わせ時に前記非表示領域と正対する前記対向電極面に、斜方蒸着法により、無機材料を主成分とし、基板に対して傾斜した柱状構造体から構成される第一の無機配向膜を形成する工程と、
前記一方の基板上の前記表示領域部をマスクで覆い、前記一方の基板上の前記非表示領域部、および前記もう一方の基板上の少なくとも基板貼り合わせ時に前記非表示領域と正対する前記対向電極面に形成された前記第一の無機配向膜に重ねて、前記第一の無機配向膜の形成と同じ方位からの斜方蒸着法により、無機材料を主成分とし、基板に対して傾斜した柱状構造体から構成される第二の無機配向膜を形成する工程と
を有することを特徴とする。

本発明の液晶装置によれば、表示領域での無機配向膜の膜厚を薄く設定することでプレチルト角を低下させ、表示領域のスプレイ−ベンド転移を容易にし、かつベンド配向の安定性を向上させることができる。また、表示領域の配向膜膜厚を薄く出来るので、液晶層への実効電圧の低下を防ぐことができる。このことより表示領域のリタデーションを高く維持できるため、表示品質の向上が達成できる。

また、本発明は、スプレイ−ベンド配向転移が容易で、かつ転移後のベンド配向維持が容易であり、表示領域のリタデーションを高く維持できる表示品質の優れた液晶装置の製造方法を提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、鋭意検討の結果、無機配向膜を用いた場合において、４０°以上のプレチルト角を発現するための無機配向膜の作製条件を見出し、その過程において同じ蒸着角度での成膜においても、ある蒸着角度以上では無機配向膜の膜厚とプレチルト角の間に相関関係があることを発見した。この事実を基に検討を行い、本発明を完成させた。

本発明に係る液晶装置は、正の誘電異方性を有するネマティック液晶からなる液晶層と、該液晶層を挟持して対向する一対の基板とを有し、該液晶層に印加する電圧により該液晶層のリタデーション制御を行う液晶装置であって、
前記一対の基板のうち一方の基板上には、複数の画素電極が配置された表示領域部と、該表示領域部の外側の非表示領域部があり、もう一方の透明な基板上には、透明電極から成る対向電極が配置され、
前記表示領域部と前記表示領域部に正対する前記対向電極面との間の前記液晶層が、電圧を印加することによってスプレイ配向からベンド配向に変化し、
前記一方の基板上の前記表示領域部と非表示領域部、および前記もう一方の基板上の少なくとも前記非表示領域部に正対する前記対向電極面に、無機材料を主成分とし、基板に対して傾斜した柱状構造体から構成される無機配向膜を有し、前記一方の基板の前記無機配向膜は、前記表示領域部における膜厚が、前記非表示領域部における膜厚よりも薄いことを特徴とする。

前記液晶層の表示動作時の配向状態がベンド配向であることが好ましい。

前記非表示領域部上の液晶層において、電圧無印加の状態での該液晶層の配向状態がベンド配向であることが好ましい。
前記非表示領域部に表示に寄与しない電極が配置されていることが好ましい。

前記表示領域部の形状が長方形であり、前記非表示領域部に配置された表示に寄与しない電極が前記表示領域部の各辺に沿って形成されていることが好ましい。
前記無機配向膜が、前記無機配向膜を構成している酸化物の柱状構造体を有し、前記柱状構造体の傾斜方向が、前記表示領域部と前記非表示領域部とで同一方向であることが好ましい。

本発明に係る液晶装置の製造方法は、液晶層に印加する電圧により液晶層のリタデーション制御を行う液晶装置の製造方法であって、
複数の画素電極が配置された表示領域部と該表示領域部の外側の非表示領域部を有する一方の基板と、透明電極から成る対向電極が配置された透明なもう一方の基板とを準備する工程と、
前記一方の基板上の前記表示領域部と前記非表示領域部、および前記もう一方の基板上の少なくとも基板貼り合わせ時に前記非表示領域と正対する前記対向電極面に、斜方蒸着法により、無機材料を主成分とし、基板に対して傾斜した柱状構造体から構成される第一の無機配向膜を形成する工程と、
前記一方の基板上の前記表示領域部をマスクで覆い、前記一方の基板上の前記非表示領域部、および前記もう一方の基板上の少なくとも基板貼り合わせ時に前記非表示領域と正対する前記対向電極面に形成された前記第一の無機配向膜に重ねて、前記第一の無機配向膜の形成と同じ方位からの斜方蒸着法により、無機材料を主成分とし、基板に対して傾斜した柱状構造体から構成される第二の無機配向膜を形成する工程と
を有することを特徴とする。

前記第一および第二の無機配向膜を形成する方法が斜方蒸着法であることが好ましい。

次に、本発明の液晶装置の実施形態について説明する。
図１は、本発明の液晶装置の一例の構成を示す概略図である。１０１は画素電極、１０２は転移用電極、１０３はシール部、１０４は封口部、１０５は取出電極、１０６は表示領域である。図１において、表示領域１０６は点線で囲まれた内側の領域を指す。非表示領域１０７は、表示領域１０６の外側の表示領域外の部分を指す。

画素電極１０１は、透過型の場合にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極であり、反射型の場合には入射光を反射する金属材料、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等である。これらの画素電極の液晶層を挟んで対向側に図２、図３に図示する対向電極２０２が存在し、画素電極１０１と対向電極２０２との間に印加する電位差により液晶分子を駆動させる。

本発明においては、転移用電極１０２を設置することが好ましい。転移用電極１０２は表示には寄与せず、液晶の配向状態、特に、画素電極上の液晶配向状態変化を補助する目的で用いる。例えば図２に示すスプレイ配向から、図３に示すベンド配向へ液晶の配向状態を変化させ、その後の画素領域でのスプレイ−ベンド配向転移が速やかに発生させることを目的としている。転移用電極１０２は画素電極の外部に配置されていれば良いが、画素電極上の配向変化を速やかに発生させるためには、特に画素電極の外周に沿って配置されることが好ましい。

しかし、画素電極上の液晶配向の変化、例えばスプレイ−ベンド配向転移が速やかに発生するのであれば、転移用電極１０２は特に必要とするものではない。
表示領域１０６は、少なくとも画素電極１０１を含む領域であり、画素電極１０１が含まれているのであればよく、また転移用電極１０２を含んでも良い。

本発明においては、表示領域１０６と、それ以外の非表示領域１０７で無機配向膜の膜厚が異なることを特徴としており、特に膜厚の違いにより異なる液晶配向状態を発生させるため、表示領域と非表示領域の境界は適切に設定する必要がある。

転移用電極１０２を設置する場合には、転移用電極１０２に沿ってに表示領域１０６と非表示領域１０７の境界を設置すると、転移用電極１０２で起こるスプレイ−ベンド転移が速やかに画素電極１０１に移行するため、望ましい構成である。この様子は、図４の本発明の液晶装置における第一の無機配向膜と第二の無機配向膜の境界部を示す概略図に示す通りである。

シール部１０３、封口部１０４は、一般的な液晶装置に用いられる材料が適用され、シール部１０３、封口部１０４で囲まれた液晶材料封入領域（非図示）に極端な悪影響、例えば液晶配向の乱れや耐久性、耐候性の極端な低下、を引き起こすものでなければその材料に特に制限はない。

シール部１０３には、液晶装置のセル厚、即ち図２に示す上部基板２０１と下部基板２０６の間隔を決定するためのスペーサ−ビーズ（非図示）が混合してある。これも適宜所望のセル厚によって選択することができる。

取出電極１０５は、画素電極１０１に接続されたＴＦＴ（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）回路（非図示）やＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ回路（非図示）等のアクティブマトリクス回路や転移用電極１０２、対向電極２０２に駆動電圧を供給するため、液晶装置と外部のドライバ等の装置とを接続するために用いる。

図２は、本発明の液晶装置における、表示領域部の初期電圧無印加時の配向状態（スプレイ配向状態）を示す概略図である。即ち図２は、図１に示す液晶装置における表示領域１０６の断面の一部である。２０１は上部基板、２０２は対向電極、２０３は第一の無機配向膜、２０４は液晶層Ａ、２０５は画素電極、２０６は下部基板である。

上部基板２０１は光を透過する必要があるため、ガラス等の光透過性を有する材料が用いられる。対向電極２０２も同様に光透過性が要求されるため、ＩＴＯ等の透明電極を用いる必要がある。

下部基板２０６は、透過型液晶装置の場合には光透過性の材料が用いられ、その上に画素電極２０５を駆動するためのアクティブマトリクス回路が形成される。その際には画素電極２０５は透明電極となる。反射型の場合には画素電極２０５としては前述の通り入射光を反射する反射電極となる。

第一の無機配向膜２０３は、上部基板２０１、下部基板２０５間に設置された液晶層を一定の方向に配向させる機能を有する。
本発明においては無機材料の配向膜が用いられる。また、第一の無機配向膜および第二の無機配向膜の材料は同じでも異なっていてもよい。

無機材料は、所望の液晶配向能を有するものであればどのような材料を用いても良く、例えば酸化物、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、一酸化珪素（ＳｉＯ）等の酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：ｘ＝１〜２程度）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４）等やフッ化物、例えばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）等、または窒化物、例えば窒化珪素（ＳｉＮｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等が挙げられる。

しかし本発明の効果を十分に発揮するためには、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、一酸化珪素（ＳｉＯ）等の酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）を用いることが好ましい。これらの材料についてはその形成条件により液晶配向状態を比較的自由に制御できるからである。

第一の無機配向膜２０３は、その作製方法はどのような方法を適用しても良い。例えば蒸着法、スパッタリング法等のＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ゾルゲル法等のウェットプロセス等が挙げられる。

このうち、一般的に斜方蒸着法と呼ばれる方法で作製すると、複数の微細な柱状構造体が基板法線に対し傾斜して成長した構造体を得ることができる。このような構造体を用いることで液晶分子の配向制御が容易となるため、斜方蒸着法は特に好ましい作製方法である。

次に、斜方蒸着法について説明する。図６は、本発明の液晶装置の製造方法における斜方蒸着法の概略図である。図５は、本発明の液晶装置における、プレチルト角を示す概略図である。斜方蒸着法は図６に示すような装置を用いて行う。斜方蒸着法における蒸着角度６０５を適宜設定することで、図５に示す液晶のプレチルト角５０１を制御することが可能となる。

第一の無機配向膜２０３は、本発明の場合には上部基板の配向処理方向と下部基板の配向処理方向を同方向とし、図２に示す液晶層Ａ２０４の上下の無機配向膜近傍に存在する液晶分子が同じ方向に傾斜するよう上部基板・下部基板上に設置する。上部基板、下部基板の配向処理方向が平行方向になるように無機配向膜を設置し、適切なプレチルト角となるように第一の無機配向膜２０３を形成することで、液晶層Ａ２０４の液晶配向状態を図２に示すようなスプレイ配向状態とすることができる。

液晶層Ａ２０４は、上述のようにスプレイ配向を形成し、表示時には図３に示すようなベンド配向を形成する必要がある。しかし一旦ベンド配向を形成した後は、再度スプレイ配向を形成する必要はなく、ベンド配向の状態を維持可能であるならば、その方が好ましい。

本発明の液晶層に用いられる液晶材料はネマティック液晶であり、正の誘電異方性を有し、表示時にベンド配向を形成し、かつ配向膜によりそのプレチルト角等の液晶配向状態を制御可能であればよい。

また、図３は、本発明の液晶装置の非表示領域における配向状態（ベンド配向状態）を示す概略図である。図３は図１に示す液晶装置における非表示領域の断面の一部を示す。ここで３０１は第二の無機配向膜、３０２は液晶層Ｂである。

液晶層Ｂ３０２は、液晶層Ａ２０４と同一の液晶材料である。しかし、第二の無機配向膜３０１の影響によりその配向状態は液晶層Ａ２０４とは異なっている。特に図３に例示した様な、ベンド配向状態となっていることが好ましい。電圧を印加せずにベンド配向を形成するには、液晶材料の弾性定数等の物性値と第二の無機配向膜３０１を適切に選択することで実現可能である。具体的には、図５に示す液晶分子のプレチルト角５０１が４０°以上と成るような第二の無機配向膜３０１を設置することで上記状態を実現できる。

第二の無機配向膜３０１は、第一の無機配向膜２０３と同様、上部基板の配向処理方向と下部基板の配向処理方向とが平行方向となるように設置する。また、第一の無機配向膜２０３上に形成しても良いし、直接下部基板２０６上に形成しても良いが、製造プロセスの観点からは第一の無機配向膜２０３上に形成する方がプロセス的に簡便であるため、図３に示すような構成とすることが好ましい。

本発明に用いられる第一の無機配向膜の膜厚は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下が望ましい。また、第二の無機配向膜の膜厚は、５０ｎｍ以上、好ましくは１００ｎｍ以上が望ましい。

本発明に用いられる無機配向膜は、基本的には所望の配向、即ち表示領域と非表示領域の液晶配向状態を変化させることができればよい。しかし配向膜作製プロセスの簡便性向上を図るために、斜方蒸着法を用いて作製し、かつ表示領域と、非表示領域の配向膜膜厚を異なる膜厚とすることで液晶配向状態、プレチルト角を制御することが好ましい。

本発明者等は、斜方蒸着法によって無機配向膜を作製する際、蒸着角度が一定角度以上の場合、斜方蒸着膜の蒸着角度を変化させることなく膜厚を変化させることでプレチルト角が大きく変化する現象を見出した。図９は、各蒸着角度における無機配向膜の膜厚とプレチルト角の関係のグラフを示す。図９において、無機配向膜には斜方蒸着法で作製したＳｉＯ_２（二酸化珪素）を用いた。蒸着角度８５°と８７．５°の場合に、膜厚の増加と共にプレチルト角が増加していることが確認できる。

このことから第一の無機配向膜２０３と、第二の無機配向膜３０１は、蒸着角度等の条件は同一にし、膜厚のみを変化させてプレチルト角を変化させると、その結果スプレイ配向、ベンド配向を同一基板面内で作り分けることが可能となる。

図４において、第二の無機配向膜３０１は、上下基板両方に形成する。しかし第一の無機配向膜２０３のみを形成する領域は、少なくともどちらか一方の基板上にあればよい。例えば下部基板２０６上の表示領域１０６には第一の無機配向膜２０１のみを形成し、それ以外の非表示領域には第二の無機配向膜２０３を形成していれば、上部基板２０１上には第二の無機配向膜３０１を全面に渡り形成しても良い。また、下部基板２０６の第一の無機配向膜２０１のみを形成している表示領域１０６と対向している領域に第二の無機配向膜３０１を形成しなくてもよい。即ち、どちらか一方の基板の表示領域１０６に対応する領域に、第一の無機配向膜２０１のみが形成されている領域が形成されていれば良い。

以上の説明では、第一の無機配向膜、第二の無機配向膜を用いた例を示したが、同様の効果が得られるのであれば２種類に制限されることはなく、複数の無機配向膜を用いても構わない。

次に、液晶装置の製造方法の実施形態の一例について説明する。
本発明の液晶装置の製造方法は、下記工程から構成される。
（ａ）工程：基板準備工程
（ｂ）工程：第一の無機配向膜を形成する工程
（ｃ）工程：第二の無機配向膜を形成する工程
（ｄ）工程：シール剤塗布工程
（ｅ）工程：液晶注入・液晶セル封止工程
（ｆ）工程：液晶配向処理工程
（ｇ）工程：配線接続工程

これらの工程のうち、本発明の特徴である工程は（ｂ）工程、（ｃ）工程であり、その他の工程は他の液晶装置の製造方法と共通の工程である。従って本発明では特に（ｂ）工程、（ｃ）工程について詳細に説明する。

（ｂ）工程：第一の無機配向膜を形成する工程
第一の無機配向膜２０３は、所望のプレチルト角が発現可能であるならば、どのような方法で作製してもよいが、図６に示す斜方蒸着法により形成すると、プレチルト角の制御がより広範囲にわたり、かつ容易にできるので好ましい。

また、本発明において斜方蒸着膜の膜厚を制御することでプレチルト角を制御する場合には、斜方蒸着法によって無機配向膜を形成する必要がある。斜方蒸着法で無機配向膜を形成することにより、本発明において好ましいプレチルト角の範囲である３０°から５０°程度の高プレチルト角を蒸着角度、斜方蒸着膜の膜厚の適切な設定により容易に発現可能である。

蒸着角度６０５は、基本的には制限は無いが、好ましくは７０°以上、さらに好ましくは８０°以上に設定する。このような蒸着角度の範囲で無機配向膜を作製することで液晶配向が安定し、かつ比較的高いプレチルト角を形成できる。

（ｃ）工程：第二の無機配向膜を形成する工程
第二の無機配向膜３０１は、図１に示す表示領域１０６に形成せず、表示領域１０６以外の非表示領域１０７の場所に選択的に形成する。選択的に形成する方法は特に限定されないが、例えばマスクを用いた斜方蒸着法により選択的な形成を行うことが比較的簡便な方法なので好ましい。

以下、実施例を用いてさらに詳しく本実施の形態を説明するが、本発明は実施例に記述されたものに限定されるわけではない。
実施例１
本実施例は、第一の無機配向膜として蒸着角度が８５°、膜厚が４０ｎｍ（４００Å）である酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）から成る斜方蒸着膜を、第二の無機配向膜として蒸着角度が８７．５°、膜厚が２４０ｎｍ（２４００Å）である斜方蒸着膜を選択し、液晶装置を作製した例である。

本実施例では、一対の基板として、液晶駆動用Ｓｉ基板と、対向電極となるＩＴＯ薄膜がガラス基板上に形成されている対向電極基板を用いる。液晶駆動用Ｓｉ基板には、画像表示を行うため表示領域に形成された複数の画素電極と、表示領域外に形成された液晶層にベンド転移電圧を印加する目的で形成された配向転移用電極、そして画素電極上の液晶をアクティブマトリクス駆動し、また配向転移用電極にベンド転移電圧を印加するための複数のＭＯＳトランジスタ回路が形成されている。

次に、第一の無機配向膜を形成する。液晶駆動用Ｓｉ基板および対向電極基板を斜方蒸着装置中の基板ホルダーに、所定の方向に設置し、蒸着角度が８５°となるように基板ホルダーを傾斜させ、斜方蒸着法により無機配向膜を膜厚が４０ｎｍ（４００Å）となるように形成する。

次に、第二の無機配向膜を形成する際に必要であるマスクを各基板上に設置する。マスクは基板表面に密着させるのではなく、僅かに基板表面から浮かせた状態で設置する。このためマスク外縁部に厚さ１００μｍ程度のスペーサーを形成しておく。また、マスクは液晶駆動用Ｓｉ基板上の表示領域を覆う形状のものを用いる。また、基板貼り合わせ時に液晶駆動用Ｓｉ基板上の表示領域と正対する対向電極基板の領域もマスクにより覆う。

上記の状態で、第二の無機配向膜を形成する。蒸着の方位角方向は第一の無機配向膜と同様の方向で蒸着角度を８７．５°に設定し、第二の無機配向膜の膜厚が２４０ｎｍ（２４００Å）となるように斜方蒸着を行う。

ここで、第一の無機配向膜が形成された基板と、第二の無機配向膜が形成された基板を用いてプレチルト角測定用の液晶セルを作製し、それぞれの無機配向膜上でのプレチルト角を測定する。液晶は液晶組成物ＭＬＣ−２０５０（メルク社製）を用いた。その結果、第一の無機配向膜上でのプレチルト角は３５．０°であり、第二の無機配向膜上でのプレチルト角は４８．１°である。

また、無機配向膜の微細構造を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した結果、第一の無機配向膜と第二の無機配向膜のＳｉＯｘカラムの成長方向が同一であることが確認できる。

次に、ベンド配向形成用の液晶セルを作製する。第二の無機配向膜形成後の液晶駆動用Ｓｉ基板上に、所定のパターン形状でＵＶ硬化シール剤を塗布する。シール剤には直径３μｍのスペーサービーズが混合してある。

次にＵＶ硬化シール剤を塗布した液晶駆動用Ｓｉ基板上に、対向電極基板を所定の方向、位置で設置する。設置の際には両基板上の第二の無機配向膜が形成されていない領域が重なり合うように設置する。

次に、所定の条件でＵＶ照射、基板加熱を行い、空セルを作製する。その後、液晶注入装置を用いて空セル内に液晶材料ＭＬＣ−２０５０を注入する。その後、ＵＶ硬化型の封口剤を用いてＬＣセルの封止を行う。

次に液晶駆動用Ｓｉ基板上に形成された取り出し電極に、異方性導電接着フィルム（ＡＣＦ）を介してフレキシブルケーブルを接続する。
次に、液晶層の再配向処理を行う。液晶のネマティック−等方相相転移温度（８９℃）以上にＬＣセルを加熱した後、徐冷を行う。

ここで、液晶の配向状態を確認するために、液晶駆動用Ｓｉ基板の代わりに対向電極基板を用いた以外は上記作製方法と同様の方法で作製した配向確認用液晶セルを用意する。この液晶セルをクロスニコル配置である２枚の偏光板の間に導入して観察を行うと、第一の無機配向膜のみが形成されている領域では明るく着色した状態であり、第二の無機配向膜が形成されている領域では黒色であった。このことから第一の無機配向膜のみが形成されている領域では液晶層はスプレイ配向を形成し、第二の無機配向膜が形成されている領域ではベンド配向を形成していることが確認できる。

この配向確認用液晶セルに電圧を印加し、スプレイ配向領域をベンド配向へと転移させる。まずは表示領域周辺に配置された転移用電極と、表示領域の画素電極に周波数６０Ｈｚの矩形波電圧を徐々に印加すると、印加電圧１．３Ｖ以上でベンド配向へ転移を開始し、１．５Ｖ印加後数秒で全領域がベンド配向となる。

その後、電圧印加を終了して、電圧無印加の状態で放置し、配向状態変化を観察したが、スプレイ配向への逆転移は観察されない。
上記結果より、第一の無機配向膜上では、通常はスプレイ配向状態が安定な状態であるにも関わらず、その周囲に形成された第二の無機配向膜上に形成したベンド配向領域の影響により、ベンド配向が維持されていることが確認できる。

次に、一軸性の位相補償板（＋Ａプレート）を液晶セルのガラス基板上へ貼り付ける。５０ｎｍのリタデーションを有する位相補償板を、その進相軸が液晶セルの進相軸と直交する様に位相補償板を設置する。

この状態で液晶セルを駆動し、図８に示す光学系配置において、中心波長５５０ｎｍの光を液晶セルに照射して電圧−反射率特性（Ｖ−Ｒ特性）を測定すると、図１０に示す電圧−反射率特性曲線を得ることができる。

図１０に示す電圧−反射率特性の変化は、液晶層のリタデーション（位相差）が印加電圧により変化することに起因している。本実施例の液晶装置においては、印加電圧が低い場合にリタデーション量が大きく、印加電圧を大きくするに従いリタデーション量が小さくなり、反射率もリタデーション量減少に従い小さくなる。

比較例１
実施例１の比較例として、第一の無機配向膜のみを液晶配向膜として用いた以外は、実施例１と同様の作製方法で作製した液晶セルを評価する。
プレチルト角を測定すると実施例１の場合と同様、３５．０°である。

次に配向評価用液晶セルにて配向状態を確認したところ、全面がスプレイ配向となっていることが確認できる。また、転移電圧以上の電圧を印加してベンド配向を形成したのち、電圧印加を終了して静置したところ、数秒後にスプレイ配向へと逆転移する現象が観察される。

このことより本比較例の場合においては電圧無印加の状態ではベンド配向が維持できないことが確認できる。

比較例２
比較例１の場合と同様に、第二の無機配向膜のみを液晶配向膜として用いた以外は、実施例１と同様の作製方法で作製した液晶セルを評価する。

プレチルト角を測定すると、実施例１の場合と同様で、４８．１°となる。
次に配向評価用液晶セルにて配向状態を確認すると、電圧無印加状態で全面ベンド配向となっていることが確認できる。

上記の配向状態を有する液晶セルを用いて電圧−反射率特性を測定したところ、実施例１の場合と比較して低電圧側での反射率低下がある電圧−反射率特性のグラフが得られる。

従って比較例２の構成の液晶セルでは電圧無印加状態でベンド配向を形成可能であるが、反射率が低下する。

実施例２
次に、第一の無機配向膜として、イオンビームアシスト蒸着を行って作製した斜方蒸着膜を、第二の無機配向膜として、通常の斜方蒸着を行い作製した無機配向膜を用いた例を示す。

第一の無機配向膜を、エンドホール型のイオンソースを用い、Ａｒイオン照射しながら斜方蒸着を行い作製する。作製条件は蒸着角度が８５°、イオンビーム照射角度が５０°であり、イオンソースのカソード電圧が１００Ｖで、カソード電流が５Ａである。この条件で第一の無機配向膜を作製した場合、プレチルト角は３２．１°となる。

第一の無機配向膜上に、実施例１の場合と同様マスクを用いてに蒸着角度８７．５°、膜厚が２４００Åの無機配向膜を作製する。
この状態で液晶セルを作製し、評価を行ったところ、実施例１の場合と同様の配向状態が得られ、表示領域に電圧を印加し、ベンド転移した後にもベンド配向が維持されていることが観察される。

また、Ｖ−Ｒ特性を測定したところ、図１０に示す実施例１と同様のＶ−Ｒ特性が得られる。

実施例３
本実施例は、対向電極基板に第一の無機配向膜を形成しない以外は実施例１の場合と同様の方法で液晶セルを作製する例である。

第一の無機配向の形成条件は、実施例１と同様に蒸着角度８５°、膜厚が４０ｎｍ（４００Å）であり、第二の無機配向膜の形成条件は蒸着角度８７．５°、２４０ｎｍ（２４００Å）である。

配向確認用セルを作製したところ、実施例１の場合と同様に第二の無機配向膜を形成していない部分のみがスプレイ配向となり、その他の部分はベンド配向となる。また、ベンド転移後の逆転移も実施例１の場合と同様起こらない。

Ｖ−Ｒ特性も、図１０に示すように、実施例１，２の場合とほぼ同様の測定結果となる。

本発明は、斜方蒸着法等の成膜法により形成される無機配向膜を用いた液晶表示素子に利用可能であり、また該液晶表示素子を用いた表示装置、例えばプロジェクター等の投射型表示装置、液晶モニタ、液晶テレビ等に利用可能である。

本発明の液晶装置を示す概略図である。 本発明の液晶装置の表示領域におけるスプレイ配向状態を示す概略図である。 本発明の液晶装置の非表示領域におけるベンド配向状態を示す概略図である。 本発明の液晶装置における第一の無機配向膜と第二の無機配向膜の境界部を示す概略図である。 本発明の液晶装置におけるプレチルト角を示す概略図である。 本発明の液晶装置の製造方法における斜方蒸着法の概略図である。 本発明の液晶装置の製造方法における斜方蒸着法の一例の概略図である。 本発明の液晶装置の電圧−反射率測定の測定方法の一例を示す概略図である。 本発明の液晶装置における、無機配向膜の膜厚とプレチルト角の関係を示すグラフである。 本発明の実施例の液晶装置における電圧−反射率特性曲線を示すグラフである。

符号の説明

１０１ 画素電極
１０２ 転移用電極
１０３ シール部
１０４ 封口部
１０５ 取り出し電極
１０６ 表示領域
１０７ 非表示領域
２０１ 上部基板
２０２ 下部基板
２０３ 第一の無機配向膜
２０４ 液晶層Ａ
２０５ 画素電極
２０６ 下部基板
３０１ 第二の無機配向膜
３０２ 液晶層Ｂ
４０１ 転移用電極
４０２ 液晶層１
４０３ 液晶層２
５０１ プレチルト角θｐ
５０２ 液晶分子
５０３ 液晶配向膜
５０４ ガラス基板
６０１ 蒸着源
６０２ 被蒸着基板
６０３ 基板搬送機構
６０４ 基板法線
６０５ 蒸着角度
６０６ 蒸着距離
７０１ イオンソース
７０２ イオンビーム照射角度
８０１ ハーフミラー
８０２ 位相差板
８０３ 液晶装置
８０４ 光源
８０５ 偏光板１
８０６ 偏光板２

Claims (7)

1. 正の誘電異方性を有するネマティック液晶からなる液晶層と、該液晶層を挟持して対向する一対の基板とを有し、該液晶層に印加する電圧により該液晶層のリタデーション制御を行う液晶装置であって、
   前記一対の基板のうち一方の基板上には、複数の画素電極が配置された表示領域部と、該表示領域部の外側の非表示領域部があり、もう一方の透明な基板上には、透明電極から成る対向電極が配置され、
   前記表示領域部と前記表示領域部に正対する前記対向電極面との間の前記液晶層が、電圧を印加することによってスプレイ配向からベンド配向に変化し、
   前記一方の基板上の前記表示領域部と非表示領域部、および前記もう一方の基板上の少なくとも前記非表示領域部に正対する前記対向電極面に、無機材料を主成分とし、基板に対して傾斜した柱状構造体から構成される無機配向膜を有し、前記一方の基板の前記無機配向膜は、前記表示領域部における膜厚が、前記非表示領域部における膜厚よりも薄いことを特徴とする液晶装置。
2. 前記非表示領域部と前記非表示領域部に正対する前記対向電極面との間の前記液晶層の配向状態がベンド配向であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記非表示領域部に表示に寄与しない電極が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
4. 前記表示領域部の形状が長方形であり、前記非表示領域部に配置された表示に寄与しない電極が前記表示領域部の各辺に沿って形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
5. 前記無機配向膜が、前記無機配向膜を構成している酸化物の柱状構造体を有し、前記柱状構造体の傾斜方向が、前記表示領域部と前記非表示領域部とで同一方向であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 液晶層に印加する電圧により液晶層のリタデーション制御を行う液晶装置の製造方法であって、
   複数の画素電極が配置された表示領域部と該表示領域部の外側の非表示領域部を有する一方の基板と、透明電極から成る対向電極が配置された透明なもう一方の基板とを準備する工程と、
   前記一方の基板上の前記表示領域部と前記非表示領域部、および前記もう一方の基板上の少なくとも基板貼り合わせ時に前記非表示領域と正対する前記対向電極面に、斜方蒸着法により、無機材料を主成分とし、基板に対して傾斜した柱状構造体から構成される第一の無機配向膜を形成する工程と、
   前記一方の基板上の前記表示領域部をマスクで覆い、前記一方の基板上の前記非表示領域部、および前記もう一方の基板上の少なくとも基板貼り合わせ時に前記非表示領域と正対する前記対向電極面に形成された前記第一の無機配向膜に重ねて、前記第一の無機配向膜の形成と同じ方位からの斜方蒸着法により、無機材料を主成分とし、基板に対して傾斜した柱状構造体から構成される第二の無機配向膜を形成する工程と
   を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
7. 前記第一および第二の無機配向膜を形成する斜方蒸着法において、蒸着角が異な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。

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