液晶装置及びプロジェクタ
【課題】 ＯＣＢモードにおける初期配向転移を円滑に行うことができ、均一な表示と高い信頼性を具備した液晶装置を提供する。
【解決手段】 表示動作時にベンド配向を呈する液晶層５０と、該液晶層５０を挟持して対向する一対の基板１０，２０とを備え、前記基板１０，２０の前記液晶層側に、無機配向膜１６，２２が形成されている構成とした。
【解決手段】 表示動作時にベンド配向を呈する液晶層５０と、該液晶層５０を挟持して対向する一対の基板１０，２０とを備え、前記基板１０，２０の前記液晶層側に、無機配向膜１６，２２が形成されている構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置及びプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置の分野において、近年、動画の画質向上を目的として応答速度の速いＯＣＢモードの液晶装置が脚光を浴びている（例えば特許文献１参照）。ＯＣＢモードでは、初期状態では液晶分子が２枚の基板間でスプレイ状に開いたスプレイ配向とであり、表示動作時には液晶分子が弓なりに配列した状態（ベンド配向）に移行する（例えば特許文献１参照）。ＯＣＢモードの液晶装置では、特許文献１にも記載されているように、初期配向転移が十分に成されないと表示不良が生じたり、所望の高速応答性が得られないという問題が生じることが知られている。
【特許文献１】特開２００２−３２８３９９号公報
【特許文献２】特開平１１−１３３４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１では、初期配向転移を円滑に行うために画素間の横電界を利用しているが、初期配向転移には、配向膜による初期配向状態の制御も重要であり、例えば液晶のプレチルト角の大小により初期配向転移の速度が変化する。しかしながら、一般的なラビング処理を用いる方法では、プレチルト角を大きくするとラビングスジによるムラが視認されやすくなるという問題がある。ラビング処理以外の配向処理方法としては、例えば特許文献２に記載の光照射による配向処理が知られているが、プロジェクタのような高強度の光照射を受ける用途では配向膜の劣化が生じやすいという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、ＯＣＢモードにおける初期配向転移を円滑に行うことができ、均一な表示と高い信頼性を具備した液晶装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、表示動作時にベンド配向を呈する液晶層と、該液晶層を挟持して対向する一対の基板とを備え、前記基板の前記液晶層側に、無機配向膜が形成されていることを特徴とする液晶装置を提供する。
すなわち本発明に係る液晶装置は、ベンド配向状態の液晶の電気光学作用を利用したＯＣＢ（Optical Compensated bend）モードの液晶装置である。そして、本発明に係る液晶装置は、液晶層の初期配向状態を制御する配向膜が無機配向膜とされていることで、液晶層のプレチルト角を容易に高くすることができ、これによりスプレイ配向からベンド配向への初期配向転移を円滑に行うことができる液晶装置となっている。また、無機配向膜ではラビング処理が不要であることから、プレチルト角を高くしてもラビングスジによるムラが視認されるということもない。無機配向膜の優れた耐光性と耐熱性とによって優れた信頼性を得ることができる。
【０００６】
本発明の液晶装置では、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面側に、液晶分子のプレチルト角が異なる複数の領域が区画形成されていることが好ましい。液晶のプレチルト角を高くすることで、ＯＣＢモードの初期配向転移は円滑に行えるようになるが、プレチルト角が高すぎると光学補償板等を用いる際に補償範囲を超えてしまうおそれがあり、光学補償板の設計変更による高コスト化を招く可能性がある。そこで、上記のようにプレチルト角が異なる複数の領域を設けることで、プレチルト角を相対的に低くした領域では光学補償板の光学補償作用を最大限に得ることができるようにし、プレチルト角を相対的に高くした領域では、初期配向転移が円滑に行われるようにすることで、プレチルト角を低くした領域でも初期配向転移の円滑性を損なうことなく、良好な表示が得られるようにすることができる。
【０００７】
本発明の液晶装置では、当該液晶装置の画素領域に対応して第１のプレチルト角を有する第１領域が形成され、該画素領域の外側の領域に対応して第２のプレチルト角を有する第２領域が形成されており、前記第１のプレチルト角が、前記第２のプレチルト角より小さい角度であることが好ましい。
このように画素領域に対応する第１領域でプレチルト角を相対的に低くすることで、光学補償板による補償作用を最大限得られるようになり、良好な表示を得られるようになる。また、プレチルト角を相対的に大きくした第２領域を画素外に配置するので、当該第２領域で光学補償作用が十分に得られなくとも、画像表示には影響しない。
【０００８】
本発明の液晶装置では、前記第２領域が、前記第１領域を取り囲んで形成されていることが好ましい。前記第２領域ではプレチルト角が相対的に高く設定されることから、当該領域の液晶では初期配向転移が円滑に成される。そして、このような第２領域により第１領域を取り囲むことで、相対的にプレチルト角が低く設定された第１領域の液晶に対して、前記第２領域の液晶を効果的に作用させることができ、前記第１領域においても円滑に初期配向転移が成されるようにすることができる。
【０００９】
本発明の液晶装置では、前記無機配向膜が、複数の柱状構造体を前記基板上に立設してなる構造を有することが好ましい。このような無機配向膜を用いれば、前記柱状構造体の立設角度の調整により容易に液晶のプレチルト角を制御することができ、初期配向転移を円滑に行えるプレチルト角に液晶を制御しうる配向膜を容易に得られるようになる。
【００１０】
本発明の液晶装置では、前記無機配向膜が、複数の無機配向膜を積層してなる部位を有している構成とすることもできる。このように複数の無機配向膜を積層することで、無機配向膜表面における液晶のプレチルト角を容易に制御することができる。
また本発明の液晶装置では、少なくとも前記第１領域において複数の無機配向膜が積層形成されている構成とすることが好ましい。すなわち、無機配向膜を積層構造とすることによるプレチルト角の制御は、単層の無機配向膜によるプレチルト角に対してプレチルト角を低くする方向ですることが好ましい。
【００１１】
本発明の液晶装置では、前記一対の基板の外面側に、少なくとも１枚の光学補償板が設けられていることが好ましい。この構成によれば、液晶装置のコントラストの視角特性を改善することができる。
【００１２】
本発明の液晶装置では、前記光学補償板が、正または負の屈折率異方性を有する光学媒体からなる光学異方性層を備えていることが好ましい。また本発明の液晶装置では、前記光学補償板が、光学的に一軸性又は二軸性を示す光学異方性層を備えていることが好ましい。
【００１３】
本発明の液晶装置では、前記光学補償板が、負の屈折率異方性を有する光学媒体をハイブリッド配向させてなる光学異方性層を有する構成とすることが好ましい。
【００１４】
本発明の液晶装置では、前記光学補償板が、正の屈折率異方性を有する光学媒体をハイブリッド配向させてなる光学異方性層を有する構成とすることもできる。
【００１５】
本発明の液晶装置では、前記無機配向膜の表面に、アルコール分子に由来するアルキル基を主体としてなる表面層が形成されていることが好ましい。
無機配向膜の材料には、一般に半導体や金属の酸化物が多く用いられ、膜の表面には多くのＯＨ基を有している。本発明では、無機配向膜の液晶材料側の表面をアルコールで化学反応処理すると、アルコール分子とそのＯＨ基とが化学反応する。この化学反応によりＯＨ基が失われ、無機配向膜の表面のＯＨ基の数が少なくなる。ＯＨ基は強い極性を有しているため、ＯＨ基の数が少なくなると、その分無機配向膜の表面の極性が低減し、極性の影響による不純物の吸着を抑えることができる。
【００１６】
アルコール分子がＯＨ基と反応すると、無機配向膜の表面にアルコール分子に由来するアルキル基が残った状態になる。無機配向膜の表面にアルキル基があると当該無機配向膜のアンカリング力が大きくなるため、液晶分子が一旦注入される方向に向いていても、アンカリング力により所定の方向に配向させることができる。これにより、誘電率が正の液晶を注入する工程で、液晶が注入口から注入された方向に沿って葉脈状に配向してしまうのを防ぐことができる。
【００１７】
また、前記アルコールが、低級アルコールであることが好ましい。
「低級アルコール」については、一般式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＯＨで表されるアルコールのうち、例えば整数ｎの値が０以上７以下の範囲内にあるアルコールが挙げられる。アルキル基が直鎖であっても良いし、鎖が分岐する構造異性体であっても良い。
【００１８】
低級アルコールの分子は、例えば高級アルコールの分子等に比べてアルキル基の鎖が短いため、表面張力を低下させる事ができるため、その結果アンカリング力を高める事ができる。また、無機配向膜の液晶材料側の表面でも同様に多くのアルキル基が存在することが可能であるため、無機配向膜の液晶材料側の表面に存在するＯＨ基は多くのアルキル基と反応することになる。この反応により無機配向膜の液晶材料側の表面から失われるＯＨ基の数が多くなると、その分当該無機配向膜の液晶材料側の表面の極性が低くなるので、極性の影響による不純物の吸着をより効果的に抑えることができる。
【００１９】
また、前記アルコールが、高級アルコールであることが好ましい。
「高級アルコール」については、一般式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＯＨで表されるアルコールのうち、例えば整数ｎの値が８以上２０以下の範囲内にあるものが挙げられる。アルキル基が直鎖であっても良いし、鎖が分岐する構造異性体であっても良い。
【００２０】
高級アルコールは、例えば低級アルコールの分子等に比べてアルキル基の鎖が長い。このため、無機配向膜の表面にＯＨ基が残っていたとしても、当該ＯＨ基の極性の影響を緩和することができるので、不純物の吸着をより効果的に抑えることができる。また、アルキル鎖が長い為に、アルキル鎖の間に液晶分子が入り込むため、液晶の配向規制力を高めることができる。
【００２１】
次に、本発明の液晶装置の製造方法は、表示動作時にベンド配向を呈する液晶層と、該液晶層を挟持して対向する一対の基板とを備えた液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶層側となる面に、無機材料からなる第１配向膜を形成する工程と、前記第１配向膜上に無機材料からなる第２配向膜を部分的に形成することで、当該第２配向膜の形成領域に第１のプレチルト角をもって液晶を配向させる第１領域を形成するとともに、前記第１配向膜のみが形成された領域に第２のプレチルト角をもって液晶を配向させる第２領域を形成する工程とを有することを特徴とする。
この製造方法によれば、前記基板上に、液晶のプレチルト角が異なる第１領域と第２領域とを区画形成することができ、先に記載のように、初期配向転移の円滑性を損なうことなく表示品質を向上させた液晶装置を製造することができる。
【００２２】
本発明の液晶装置の製造方法は、前記第１配向膜及び第２配向膜を形成する工程が、いずれも無機材料を斜方蒸着する工程であり、前記第２配向膜の形成に際して、前記無機材料の蒸発流に対する前記基板の支持位置を、前記第１配向膜の形成工程における前記基板の支持位置に対して方位角で９０°ずれた位置に支持して行うことを特徴とする。
この製造方法によれば、第１配向膜と第２配向膜とを積層してなる無機配向膜における液晶のプレチルト角を広い範囲で調整することが可能である。例えば、第１配向膜を蒸着角度８０°で行うと液晶のプレチルト角は約３０°となり、第２配向膜を６０°の蒸着角度で行うと液晶のプレチルト角は０°となるが、両者では液晶の配向方向が方位角で９０°ずれているので、本製造方法のように第２配向膜を形成する際に基板の方位角を９０°ずらしておけば、第１配向膜と第２配向膜の液晶の配向方向を一致させることができ、０°から３０°の広い範囲でプレチルト角を任意に調整できるようになる。
【００２３】
本発明の液晶装置の製造方法は、前記第２配向膜をマスク蒸着法を用いて形成することを特徴とする。この製造方法によれば、前記第２配向膜を選択的に形成する工程を容易に行うことができる。
【００２４】
本発明の液晶装置の製造方法は、前記第１配向膜及び前記第２配向膜が形成された前記基板の表面に、アルコール処理を施す工程を有することを特徴とする。
この製造方法によれば、アルコール分子と無機配向膜表面のＯＨ基との反応により、配向膜表面にアルコール分子に由来するアルキル基が結合して表面層を形成する。このようなアルキル基の存在により、配向膜のアンカリング力を高めることができ、液晶の配向制御性をより良好なものとすることができる。また、基板上にプレチルト角の異なる第１領域と第２領域とを設ける場合に、高プレチルト角の領域（第２領域）で極めて高いプレチルト角を得られるため、当該領域の液晶の作用により低プレチルト角の領域の初期配向転移をさらに円滑なものとすることが可能である。
【００２５】
次に、本発明のプロジェクタは、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、動画表示性能に優れた高画質表示が可能であり、かつ信頼性にも優れたプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また本明細書では、液晶装置の各構成部材における液晶層側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。
【００２７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図１２を参照して説明する。
本実施形態では、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を画素スイッチング素子として用いたＴＦＴアクティブマトリクス方式のＯＣＢモード液晶装置の例を挙げて説明する。
【００２８】
図１（ａ）は本実施形態の液晶装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図、図１（ｂ）は（ａ）図のＨ−Ｈ’線に沿う断面図、図２は同液晶装置の等価回路図、図３は液晶装置の画素領域における部分断面構成図である。
なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０が封入されている。液晶層５０は、正の誘電率異方性を有する液晶から構成されており、初期状態ではスプレイ配向、表示動作時にはベンド配向を呈するものとなっている。シール材５２の形成領域の内側の領域に、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）５３が形成されている。シール材５２の外側の周辺回路領域には、データ線駆動回路１０１および外部回路実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間を接続するための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。
【００３０】
図２の等価回路図に示すように、液晶装置の表示領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９がそれぞれ形成されている。また、その画素電極９の側方には、当該画素電極９への通電制御を行う画素スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０が形成されている。ＴＦＴ素子３０のソースには、データ線６ａが電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給される。なお画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、各データ線６ａに対してこの順に線順次で供給してもよく、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してもよい。
【００３１】
ＴＦＴ素子３０のゲートには、走査線３ａが電気的に接続されている。走査線３ａには、所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが供給される。なお、走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、各走査線３ａに対してこの順に線順次で印加される。また、ＴＦＴ素子３０のドレインには、画素電極９が電気的に接続されている。そして、走査線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍにより、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオン状態にすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれる。
【００３２】
液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極９と容量線３ｂとの間に蓄積容量７０が形成され、液晶容量と並列に接続されている。このように、液晶に電圧が印加されると、その電圧レベルにより液晶分子のベンド配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
【００３３】
以上、等価回路図を用いて画像表示を行う際の動作として説明したが、ＯＣＢモードの液晶装置として後述する初期転移のための電圧印加動作を行う際にも、画像表示動作の場合と同様、データ線に初期転移用信号を、走査線に走査信号を供給し、表示領域内の複数の画素を駆動する。
【００３４】
図３は、液晶装置の画素の概略断面構造を示す図である。図３に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置された対向基板２０と、これらの間に挟持された液晶層５０とを主体として構成されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａ上の内側に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極９と、シリコン酸化物等からなる配向膜１６とが順に積層されている。画素電極９には図示略のＴＦＴ素子３０が電気的に接続されている。基板本体１０Ａの外側には、光学補償板１７と偏光板１４とが順に積層されている。
一方の対向基板２０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａを基体としてなり、その内側にＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極２１と、シリコン酸化物等からなる配向膜２２とが順に積層されている。基板本体２０Ａの外側には、偏光板２４が配設されている。
【００３５】
ここで、図４は、液晶装置１００の光学軸配置を模式的に示す説明図であり、同図には説明に必要な偏光板１４、光学補償板１７、液晶層５０、及び偏光板２４のみを示している。図４に示すように、偏光板１４，２４は互いの透過軸１４ａ、２４ａが直交するように配置されている。符号５０ａ、５０ｂを付して示す矢印は、図３に示した配向膜１６、２２に近接する位置における液晶の初期配向方向を示しており、初期配向方向５０ａ、５０ｂはいずれもｘ軸方向に平行である。また液晶層５０と偏光板１４との間に設けられた光学補償板１７の光学軸１７ａは、ｙ軸方向に平行に配置されている。すなわち、光学軸１７ａは、初期配向方向５０ａ、５０ｂと直交し、偏光板１４の透過軸１４ａと略４５°の角度を成して交差する方向に配置されている。
【００３６】
図５は、配向膜１６の概略構成を示す斜視構成図である。図６は、配向膜１６の形成工程を示す側面構成図である。図７は、配向膜１６の形成に用いる蒸着装置の概略構成図である。
図７に示す蒸着装置３００は、蒸着室３０３中に一酸化珪素等の蒸着部材を充填された蒸着源３０２を具備しており、この蒸着源３０２の上方に基板本体１０Ａ（２０Ａ）が設置されるようになっている。蒸着室３０３内において基板本体１０Ａは、蒸着源３０２からの蒸発流３０５の流出方向に対して斜めに設置できるようになっている。蒸着室３０３内には、蒸着源３０２から基板本体１０Ａに至る蒸発流を制御するための仕切板等の蒸着流制御部材を設けてもよい。
【００３７】
図５に示すように、配向膜１６は、図示略の画素電極９を備えた基板本体１０Ａ上に、複数の柱状構造体１６ａを斜め方向に立設してなるものである。このような配向膜１６は、図７に示す蒸着装置３００を用いて、基板本体１０Ａの全面に無機材料を斜方蒸着することで形成することができる。真空蒸着法による成膜では、図６（ａ）に示すように、成膜初期段階で基板本体１０Ａ上に島状に蒸着物質１６ｐが堆積し、この島状の蒸着物質１６ｐから核成長して被膜を形成する。このとき、蒸発流３０５が基板面に対して斜め方向から入射していると、基板本体１０Ａ上に堆積した島状の蒸着物質１６ｐにより遮蔽される部分が生じる。そして、蒸発流３０５に曝されている部分と遮蔽部分との間の成長速度差に起因して蒸着物質が斜め方向に柱状に成長し、図６（ｂ）に示すような柱状構造体１６ａが基板本体１０Ａ上に多数形成される。
【００３８】
柱状構造体１６ａの成長方向は、蒸着流３０５と基板面との成す角度（蒸着角度）で調整することができ、かかる調整により液晶分子５１のプレチルト角を調整することができる。前記蒸着角度は０°を超えて９０°未満の範囲で任意の値に設定することが可能であるが、１０°以上の高いプレチルト角を選るには、７０°〜８５°の蒸着角度で配向膜１６を形成するのがよい。
【００３９】
本実施形態の場合、配向膜１６は、例えば純度９９％のＳｉＯ２を加熱蒸着法により基板上に５０ｎｍ程度堆積させることにより得られたものである。蒸着角度（図７に示す角度θ）は、基板法線方向から８０°（基板面からは１０°）であり、このようにして形成した配向膜１６により配向方向を規制された液晶分子５１のプレチルト角は約３０°となる。
【００４０】
なお、上記では配向膜１６を挙げて説明したが、対向基板２０側の配向膜２２についても同様の方法で形成することができるのは勿論である。また、配向膜１６，２２は、斜方スパッタ法を用いて形成することもできる。
また、斜方蒸着する無機材料としては公知のものを使用することができる。具体的には、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＣｅＯ２，Ｃｒ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＮｉＯ，ＭｇＯ，ＩＴＯ，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５，Ｙ２Ｏ３，ＷＯ３，ＴｉＯ，Ｔｉ３Ｏ５，ＴｉＯ２，ＺｎＯ，ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２（複合酸化物），ＺｒＯ２，ＡｌＦ３，ＣａＦ２，ＣｅＦ３，ＬａＦ３，ＬｉＦ，ＭｇＦ２，ＮｂＦ３，ＮａＦ等を例示することができる。
【００４１】
上記構成を具備した本実施形態の液晶装置１００は、画素電極９と共通電極２１との間に電圧が印加されない状態では、図３（ｂ）に示すスプレイ配向状態を呈しており、電極９，２１間に電圧を印加することでスプレイ配向状態から図３（ａ）に示すベンド配向状態へ移行させ（初期配向転移）、ベンド配向を維持した状態で画像表示を行うようになっている。このような初期配向転移が起こるのは、液晶の各配向状態におけるギブスエネルギーが印加電圧の変化に伴い変化することによる。
【００４２】
ここで図８は、液晶の各配向状態について、印加電圧とギブスエネルギーとの関係を示すグラフである。図８に示すように、印加電圧の高低に対するギブスエネルギーの変化率は各配向状態で異なっており、特定の電圧（臨界電圧）Ｖｃｒを境にギブスエネルギーの大小関係が逆転する。すなわち、臨界電圧Ｖｃｒより低電圧側では、スプレイ配向が最もギブスエネルギーが小さく、安定であるのに対して、臨界電圧Ｖｃｒより高電圧側では、ベンド配向が最もギブスエネルギーが小さく、安定である。したがって、臨界電圧Ｖｃｒより高い電圧を印加することで、上記初期配向転移を生じさせることができる。
【００４３】
また、ＯＣＢモードの液晶装置において、上記臨界電圧Ｖｃｒは液晶の初期配向状態に応じて異なる値となる。図９は、液晶のプレチルト角と臨界電圧Ｖｃｒとの関係を示すグラフであり、同グラフから明らかなように、プレチルト角（横軸）が大きくなるほど臨界電圧Ｖｃｒは顕著に低下する。したがって、より低電圧側で初期配向転移を生じさせるには、液晶のプレチルト角を大きくすることが有効である。
【００４４】
この点、本実施形態の液晶装置１００は、液晶層５０の初期配向状態を規制する配向膜１６，２２が無機材料からなる無機配向膜であるため、容易にプレチルト角を高くすることができる。例えば、ポリイミド等の有機材料を用いた配向膜では１５°以上のプレチルト角を得るのは極めて困難であるが、無機配向膜では３０°程度のプレチルト角を容易に得ることができる。したがって本実施形態の液晶装置１００では、初期配向転移を円滑に行うことができ、また表示動作時におけるベンド配向状態の保持も容易なものとなっている。
【００４５】
また、従来のポリイミド配向膜ではラビング処理が必要であったため、プレチルト角を高くするとラビング処理時に配向膜表面に形成された溝（ラビングスジ）に起因するムラが視認されやすくなり、表示画質を低下させるという問題があったが、本実施形態に係る配向膜１６，２２ではラビング処理が不要であることから、プレチルト角を高くしても表示画質が低下することはない。
さらに、配向膜１６，２２を用いることで極めて優れた耐光性、耐熱性を得ることができ、プロジェクタ等の高強度の光が照射される用途においても優れた信頼性、寿命を得ることができる。
【００４６】
また、本実施形態の液晶装置１００では、光入射側の基板である対向基板２０の外側に、光学補償板１７が配設されている。図１０（ａ）は、光学補償板１７の概略側断面図である。光学補償板１７は、サファイアガラスや石英等の高熱伝導率の支持基板１７５上に、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）等の支持体と配向膜とを設け（いずれも不図示）、その配向膜上にネマチック層（光学異方性層）１７０を形成したものである。ネマチック層１７０は、光学的に正の一軸性を有する光学媒体であり、その空気界面（図示下側面）の近傍で液晶分子１７５Ａが配向膜による配向規制方向に沿う略水平配向を成し、配向膜界面（図示上側面）付近では液晶分子１７５Ｂが配向膜面に対して所定のチルト角をもった配向を成している。すなわち、ネマチック層１７４は、厚さ方向で液晶分子の配向角度が連続的に変化するハイブリッド配向となっている。なお、配向膜の表面にはラビング等が施され、液晶分子の配向方向を規制しうるようになっている。このような光学補償板１７として、具体的には日本石油製のＮＨフィルム（商品名）を採用することが可能である。
【００４７】
ＯＣＢモードの液晶装置では、図３に示すように、画像表示動作時のベンド配向状態では、液晶層５０の中央部の液晶分子はほぼ垂直に配向しており、そこから配向膜１６，２２に向かって徐々に液晶分子が水平側へ倒れるような側面視弓形に配向している。液晶装置１００を正面視した場合には、配向膜２２側の液晶で生じる位相差と、配向膜１６側の液晶で生じる位相差とが互いに打ち消し合うように作用するため、良好な黒表示が得られるが、液晶装置１００を斜視したときには上記作用が弱くなるため、黒表示の光漏れを生じやすくなる。そこで、図１０に示すような光学補償板１７を設けることで、斜視したときの位相差も効果的に補償することができるようになり、光漏れを減少させてコントラストを向上させることができる。
【００４８】
図３及び図４では、光学補償板１７を対向基板２０えと偏光板１４との間に配設しているが、本発明に係る液晶装置における光学補償板１７の配置形態はこれに限定されるものではなく、例えば光学補償板１７をＴＦＴアレイ基板１０と偏光板２４との間に配設してもよく、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の双方に光学補償板１７を配設してもよい。光学補償板１７を液晶層５０の光射出側に配置すれば、光照射や熱による光学補償板の劣化を抑えることができる。
また、図１０（ｂ）に示すように、（ａ）図に示す光学補償板１７を互いの支持基板１７５を対向させるように２枚重ねにしたものを、図３及び図４の光学補償板１７に代えて用いることもできる。このとき、各光学補償板１７の光学軸１７ａは同一方向となるように配置される。
【００４９】
本実施形態の液晶装置１００では、光学補償板１７に代えて、図１１に概略部分断面構成を示す光学補償板１８を用いることもできる。光学補償板１８は、サファイアガラスや石英等の高熱伝導率の支持基板１７５上に、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）等の下地膜と配向膜とを設け（いずれも不図示）、その配向膜上にトリフェニレン誘導体等のディスコティック液晶層（光学異方性層）１７２を塗設したものである。
ディスコティック化合物は、液晶相を呈したときに、光学的に負の一軸性を示す。そこで、支持基板１７５上に塗設されたディスコティック液晶層１８０を加熱し、ディスコティックネマチック（ＮＤ）相を形成させた後に、配向状態を固定化する。このＮＤ相の形成時に、ディスコティック液晶層１８０は、配向膜界面（図示上側面）付近で液晶分子１８１Ｂの光軸１８１ｂが垂直になるホメオトロピック配向をとり、支持基板１７５と反対側の空気界面（図示下側面）付近で液晶分子１８１Ａの光軸１８１ａが配向規制方向（配向膜のラビング方向）に沿って水平になるホモジニアス配向をとる。したがって、ディスコティック液晶層１８０は、厚さ方向で液晶分子の配向角度が連続的に変化するハイブリッド配向となっている。また、図示略の配向膜の表面にはラビング等が施され、液晶分子の配向方向を規制するようになっている。このような光学補償板１８として、具体的には富士フィルム社製のＷＶフィルム（商品名）を採用することが可能である。
【００５０】
図１１に示す光学補償板１８を用いる場合、その光学特性に応じて液晶装置における光学軸配置を変更する。図１２は、光学補償板１７に代えて光学補償板１８を用いた場合の液晶装置１００の光学軸配置を示す説明図である。
【００５１】
図１２に示すように、光学補償板１８の光学軸１８ａは、液晶層５０の初期配向方向５０ａ、５０ｂに対して平行かつ逆向きに配置される。上記光学軸１８ａは、図１１に示すように、光学補償板１８のディスティック液晶層１８０を配向させるための配向膜のラビング方向に一致する。また、光学補償板１８はいずれも液晶層５０に対してその支持基板１７５を反対側に向けて配置されている。
【００５２】
液晶層５０のネマチック液晶は、光学的に正の一軸性を示すものであるのに対して、光学補償板１８を構成するディスコティック液晶は、光学的に負の一軸性を示すものである。すなわち、図１１に示す液晶分子１８１の光軸１８１ａ、１８１ｂ方向の屈折率が他の方向の屈折率より小さく、円盤形の屈折率楕円体を有するものである。そして、かかる光学特性を具備した光学補償板１８により液晶層５０の位相差を打ち消すように作用させるべく、配向膜の配向方向５０ａ，５０ｂと平行かつ逆向きに配置することとしている。
【００５３】
なお、図１２では、液晶層５０を挟んだ両側に１枚ずつの光学補償板１８を配しているが、光学補償板１８は液晶層５０と偏光板１４，２４との間に少なくとも１枚配設されていれば光学補償機能を得ることができ、図１０（ｂ）に示したのと同様に２枚の光学補償板１８を積層したものを液晶層５０と偏光板１４，２４との間に配設してもよい。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図１３〜図１５を参照して説明する。なお、本実施形態の液晶装置２００は、液晶層５０の初期配向制御を行う配向膜の形態に特徴を有するものであり、基本構成は第１実施形態に係る液晶装置１００と同様であるから、液晶装置１００と共通の構成要素については図１〜図１２と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５５】
図１３は、本実施形態の液晶装置２００の部分断面構成を示す図である。図１３に示すように、液晶装置２００は、液晶層５０を挟持して対向するＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、基板本体１０Ａの内側に画素電極９を形成し、画素電極９上に第１配向膜１６１と第２配向膜１６２とを積層してなる配向膜１６を形成した構成を備えている。対向基板２０は、基板本体２０Ａの内側に共通電極２１を形成し、共通電極２１上に第１配向膜２２１と第２配向膜２２２とを積層してなる配向膜２２を形成した構成を備えている。
【００５６】
なお、以下の本実施形態の説明では、主にＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６について説明することとするが、対向基板２０側の配向膜２２は、配向膜１６と同様の構成を具備したものであり、配向膜１６と同様の作用効果を奏するものである。
ただし、本実施形態の構成は、配向膜２２について配向膜１６と異なる構成を採用することを妨げるものではない。
【００５７】
本実施形態の配向膜１６は、図１３に示す２層構造を具備しているが、第１配向膜１６１と第２配向膜１６２とでは、形成時の蒸着角度（図５に示した蒸着流３０５の進行方向と基板表面との成す角度）θが異なっている。具体的には、第１配向膜１６１は、蒸着角度θが８０°の条件で形成されたものであり、第２配向膜１６２は、蒸着角度θが６０°の条件で形成されたものである。
【００５８】
図１４は、配向膜形成時の蒸着角度による液晶分子の配向状態の差異を説明するための斜視構成図であり、（ａ）は、蒸着角度θを８０°とした場合、（ｂ）は蒸着角度θを６０°とした場合をそれぞれ示している。図１４（ａ）、（ｂ）を比較すると明らかなように、蒸着角度θを大きくすると、形成される柱状構造体１６ａの基板本体１０Ａ表面に対する傾斜角度が小さくなる（成長方向が水平方向寄りになる。）。また、柱状構造体１６ａ自身によるセルフシャドーイング効果が大きくなる結果、柱状構造体１６ａの形成密度が小さくなり、柱状構造体１６ａの間隙が広くなる。
【００５９】
そして、上記柱状構造体１６ａの態様の差異に起因して、液晶分子５１の初期配向状態も異なったものとなる。蒸着角度θが８０°の場合、図１４（ａ）に示すように、柱状構造体１６ａの長さ方向（図示Ｘ方向）に沿うように液晶分子５１が配向し、このときのプレチルト角は約３０°である。一方、蒸着角度θが６０°の場合、図１４（ｂ）に示すように、液晶分子５１は柱状構造体１６ａの長さ方向（図示Ｘ方向）と略直交する方向（図示Ｙ方向）に配向し、このときのプレチルト角はほぼ０°である。
【００６０】
そして、本実施形態に係る配向膜１６では、上記蒸着角度θの変化に伴う液晶の初期配向状態の差異を利用し、蒸着角度θを異ならせた第１配向膜１６１と第２配向膜１６２とを積層した構造とすることで、液晶の初期配向状態におけるプレチルト角を制御することができるようになっている。
【００６１】
具体的には、まず蒸着角度８０°でＳｉＯを斜方蒸着して所定膜厚の第１配向膜１６１を形成する。次いで、基板本体１０Ａを水平面内で９０°回転させて配置した後、蒸着角度６０°でＳｉＯを斜方蒸着して所定膜厚の第２配向膜１６２を形成することで、２層構造の配向膜１６を得る。第１配向膜１６１の形成工程と第２配向膜１６２の形成工程との間に、基板本体１０Ａを回転させる工程を設けているのは、図１４に示すように、８０°斜方蒸着により形成した配向膜と６０°斜方蒸着により形成した配向膜とでは液晶分子５１の配向方向が９０°ずれているので、両者の配向方向を揃えるためである。
【００６２】
上記配向膜１６の成膜方法によれば、第１配向膜１６１と第２配向膜１６２のそれぞれの膜厚を変化させることで、液晶分子５１のプレチルト角を０°から約３０°の範囲で任意に調整することが可能である。例えば、第１配向膜１６１の膜厚を４０ｎｍ、第２配向膜１６２の膜厚を１０ｎｍとした場合に、プレチルト角２０°で液晶を配向させることができる。
【００６３】
これにより、例えば基板外面に設けられる光学補償板１７（１８）による光学補償作用をさらに効果的なものとすることができる。先に記載の光学補償板１７，１８は、正または負の屈折率異方性を有する光学媒体をハイブリッド配向させたものであり、製造プロセス上の制限や、光学媒体の特性に依存して補償可能な位相差範囲が限られる場合もある。そこで、上記の如く第１配向膜１６１と第２配向膜１６２との膜厚調整によりプレチルト角を調整すれば、液晶層５０の初期配向状態を光学補償板１７，１８の調整可能範囲に対応させることができ、光学補償効果を効率的に得ることができる。これにより、高コントラストの表示が可能な液晶装置とすることができる。
【００６４】
次に、図１５は、ＴＦＴアレイ基板１０の内面における複数の画素領域を示す平面構成図である。図１５に示すように、液晶装置２００では２層構造の配向膜１６は基板本体１０Ａの全面に設けられているのではなく、平面視矩形状の画素電極９の形成領域に対応して設けられており、画素電極９の外側の画素間領域（斜線を付した領域）には、第１配向膜１６１のみが設けられている。
この構成により、ＴＦＴアレイ基板１０上に、液晶のプレチルト角が互いに異なる第１領域（配向膜１６の形成領域）と、第２領域（画素間領域）とを形成することができる。
例えば、２層構造の配向膜１６が形成された第１領域における液晶のプレチルト角が、第１配向膜１６１と第２配向膜１６２の膜厚調整により２０°とされるのに対して、第１配向膜１６１のみが設けられた第２領域では、液晶のプレチルト角が３０°とされる。また図示は省略するが、対向基板２０側の配向膜についても、画素領域に対応して第１配向膜２２１と第２配向膜２２２とが積層された第１領域が形成され、画素間領域に対応して第１配向膜２２１のみが形成された第２領域が形成されている構成とすることが好ましい。
【００６５】
このようにＴＦＴアレイ基板１０上（及び対向基板２０上）に、液晶のプレチルト角の異なる２つの領域を区画形成されていることで、初期配向転移の円滑性、確実性を損なうことなく、表示コントラストを向上させることが可能である。
上述したように、液晶のプレチルト角は、初期配向転移を円滑に行うために任意に設定できるのではなく、光学補償板１７，１８の光学特性に起因する制限等を考慮して決定する必要があり、表示品質を優先するために、画素領域に対応する第１領域におけるプレチルト角を小さくする必要が生じることもある。この場合、図９に示したように、プレチルトの低下に伴って初期配向転移の臨界電圧Ｖｃｒが高電圧側にシフトすることになる。これに対して、液晶装置２００のように、上記第１領域と第２領域とが区画形成されていれば、プレチルトを高く設定してある第２領域の液晶の作用により、第１領域においても円滑な初期配向転移が可能になる。
【００６６】
また、プレチルトを低く設定した場合、表示動作中の電圧変動によるベンド配向からスプレイ配向への逆転移が生じやすくなるという問題があるが、上記第１領域を取り囲むように配された高プレチルトの第２領域の作用により、上記逆転移も効果的に防止できる利点がある。
【００６７】
上記構成を具備したＴＦＴアレイ基板１０を製造するには、画素電極９が設けられた基板本体１０Ａ上に配向膜を形成するに際して、マスク蒸着法を適用すればよい。具体的には、前記画素電極９を含む基板本体１０Ａ上の全面に第１配向膜１６１を斜方蒸着した後、画素間領域を覆う平面視略格子状のマスク部材を基板本体１０Ａ上に配設した状態で第２配向膜１６２の斜方蒸着を行えばよい。
【００６８】
以上の構成を具備した本実施形態の液晶装置２００によれば、配向膜１６，２２が無機配向膜とされていることで、プレチルト角を容易に高くすることができ、円滑な初期配向転移が可能なＯＣＢモードの液晶装置を実現している。また、ラビング処理が不要であることから、プレチルト角を高くしてもラビングスジによる表示むらが生じることが無く、さらに耐光性、耐熱性に優れた配向膜により、表示品質と信頼性の双方に優れた液晶装置を実現できる。
【００６９】
また、２層構造の配向膜１６を画素領域に選択的に設けたことで、画素領域におけるプレチルト角を０°〜３０°程度の範囲で任意に調整でき、光学補償板１７の光学特性に合わせた設計を極めて容易に行うことができる。さらに、光学補償板１７の光学特性に合わせることにより画素領域のプレチルト角が低くなる場合にも、画素間領域に高プレチルト角の領域を設けているので、かかる領域の液晶の作用により画素領域での初期配向転移を円滑に行うことが可能である。
【００７０】
（第３の実施形態）
次に、図１６を参照して第３の実施形態について説明する。
本実施形態の液晶装置４００は、液晶層５０の初期配向制御を行う配向膜の形態に特徴を有するものであり、その基本構成は第１実施形態に係る液晶装置１００と同様であるから、液晶装置１００と共通の構成要素については図１〜図１２と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
図１６は、本実施形態の液晶装置４００の部分断面構成を示す図である。図１６に示すように、液晶装置４００は、液晶層５０を挟持して対向するＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、基板本体１０Ａの内側に画素電極９を形成し、画素電極９上に第１配向膜１６１と第２配向膜１６３と表面層１６４とを有する配向膜１６を形成した構成を備えている。対向基板２０は、基板本体２０Ａの内側に共通電極２１を形成し、共通電極２１上に第１配向膜２２１と第２配向膜２２３と表面層２２４とを有する配向膜２２を形成した構成を備えている。
【００７２】
なお、以下の本実施形態の説明では、主にＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６について説明することとするが、対向基板２０側の配向膜２２は、配向膜１６と同様の構成を具備したものであり、配向膜１６と同様の作用効果を奏するものである。
ただし、本実施形態の構成は、配向膜２２について配向膜１６と異なる構成を採用することを妨げるものではない。
【００７３】
本実施形態に係る配向膜１６を構成する層のうち、第１配向膜１６１は、ＳｉＯ２を斜方蒸着（蒸着角度θ＝８０°）により４０ｎｍ厚さに成膜したものである。第２配向膜１６３は、ＳｉＯを斜方蒸着（蒸着角度θ＝６０°）により５ｎｍ厚さに成膜したものである。第２配向膜１６３の成膜に際しては、先の第２実施形態に係る第２配向膜１６２の成膜時と同様、第１配向膜１６１成膜時に対して、基板位置を方位角９０°ずらして成膜を行う。６０°斜方蒸着により形成した配向膜は、液晶分子の配向方向が８０°斜方蒸着により形成した配向膜に対して９０°ずれるためである（図１４参照。）。
【００７４】
また、本実施形態に係る配向膜１６も、第２実施形態と同様、画素領域に対応して選択的に形成されている（図１５参照）。すなわち、画素電極９の形成領域に対応して、第１配向膜１６１と第２配向膜１６３との積層膜を含む配向膜１６が選択的に形成され、画素電極９の非形成領域である画素間領域には、第１配向膜１６１と表面層１６４とが積層形成されている。この構成により、ＴＦＴアレイ基板１０上に、液晶のプレチルト角が互いに異なる第１領域（配向膜１６の形成領域）Ｒ１と、第２領域（画素間領域）Ｒ２とを形成することができる。このような構造は、第２配向膜１６３をマスク蒸着することで形成することができる。
【００７５】
本実施形態の場合、配向膜１６は表面層１６４を有している。
表面層１６４は、第２配向膜１６３上（画素間領域では第１配向膜１６１）上に設けられており、第２配向膜１６３を構成するＳｉＯ膜表面の一部の酸素原子に結合したアルコールのアルキル基を主体とする層である。ここで、上記アルコールには、一般式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＯＨで表されるアルコールのうち、整数ｎの値が０以上７以下の範囲内にある低級アルコール、整数ｎの値が８以上２０以下である高級アルコールのいずれであってもよい。
【００７６】
低級アルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール及びオクタノールを挙げることができる。また、これらのアルコールのアルキル基の部分は、直鎖であっても良いし、鎖の途中で分岐する構造異性体（例えば、イソプロパノール、イソブタノール、イソペンタノール、イソヘキサノール、イソヘプタノール及びイソオクタノールのアルキル基）が含まれていても良い。また例えば、ペンタノールの２位ではなく３位、４位、５位にエチル基が結合されたイソヘキサノールのアルキル基であっても良い。さらに、ブタノールとメチル基とを組み合わせたイソヘプタノールのアルキル基であってもよく、２，３−エチルブタノール等のように鎖が３以上に分岐するアルコールのアルキル基であっても構わない。
【００７７】
高級アルコールの具体例としては、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、イコサノール及びヘンイコサノール等を挙げることができる。また、低級アルコールの場合と同様、アルキル基の部分は直鎖であってもよいし、鎖の途中で分岐する構造異性体が含まれていてもよい。
【００７８】
高級アルコールからなる表面層では、低級アルコールの分子等に比べてアルキル基の鎖が長いため、アルキル鎖の間に液晶分子が入り込んで配向することで高い配向規制力を得られる。また、表面層の厚さも低級アルコールの場合と比べてやや厚くなるので、極性の影響を緩和することができ、不純物の吸着をより効果的に抑えることができるという利点がある。
【００７９】
ここで、表面層１６４の形成方法について説明する。
表面層１６４の形成工程に供される基板本体１０Ａ上には、第１配向膜１６１及び第２配向膜１６３が形成されている。これら２層構造の無機配向膜の形成方法は、先の第２実施形態と同様である。表面層１６４の形成は、第２配向膜１６３の表面（画素間領域では第１配向膜１６１の表面）を、例えばヘキサノール等の低級アルコールで化学反応処理することにより行われる。
【００８０】
具体的には、配向膜１６１，１６３が形成された基板本体１０Ａを約１００℃〜２５０℃で加熱し、当該基板本体１０Ａの表面に吸着した水分を除去する。吸着水分を除去したら、例えばヘキサノールを溶解させたキシレン溶液Ｘｙ（ヘキサノールの濃度は５重量パーセント）中に基板本体１０Ａを浸漬し、キシレン溶液Ｘｙを約１２５℃に保ちながら約２時間攪拌し、配向膜１６１，１６３の表面のＯＨ基とキシレン溶液Ｘｙ中のヘキサノールとを化学反応させることで、表面層１６４を形成する。表面層１６４を形成した後は、アルコールやアセトン等の溶媒を用いて基板本体１０Ａを超音波洗浄し、その後約１００℃〜２００℃で加熱して乾燥させる。
【００８１】
以上の工程により、第１配向膜１６１と第２配向膜１６３と表面層１６４とを有する配向膜１６が基板本体１０Ａ上に形成される。
なお、上記表面層の形成方法では、配向膜の表面処理に低級アルコールを用いた場合を説明したが、高級アルコールを用いた場合も同様の処理で表面層１６４を形成することができる。
【００８２】
以上の構成を具備した本実施形態の液晶装置４００によれば、配向膜１６，２２が無機配向膜とされていることで、プレチルト角を容易に高くすることができ、円滑な初期配向転移が可能なＯＣＢモードの液晶装置を実現している。また、ラビング処理が不要であることから、プレチルト角を高くしてもラビングスジによる表示むらが生じることが無く、さらに耐光性、耐熱性に優れた配向膜により、表示品質と信頼性の双方に優れた液晶装置を実現できる。
【００８３】
そして、配向膜１６の液晶側の表面をヘキサノール等のアルコールで化学反応処理することで、各ヘキサノール分子と、極性を有するＯＨ基とが化学反応する。この化学反応によりＯＨ基が失われ、配向膜１６の表面のＯＨ基の数が少なくなる。ＯＨ基の数が少なくなると、その分配向膜１６の表面の極性が低減するため、極性の影響による不純物の吸着を抑えることができ、液晶装置の歩留まりを向上させることができる。
【００８４】
また、ヘキサノール分子がＯＨ基と反応すると、配向膜１６の表面にアルキル基が残った状態になる。無機配向膜１６の表面にアルキル基があると、当該配向膜１６のアンカリング力が大きくなるため、液晶分子が一旦注入される方向に向いていても、アンカリング力により所定の方向に配向させることができる。これにより、液晶を注入する工程で、液晶が液晶注入口から注入された方向に沿って葉脈状に配向してしまうのを防ぐことができる。
【００８５】
また、２層構造の無機配向膜を有する配向膜１６を画素領域に選択的に設けたことで、画素領域におけるプレチルト角を０°〜３０°程度の範囲で任意に調整でき、光学補償板１７の光学特性に合わせた設計を極めて容易に行うことができる。また、光学補償板１７の光学特性に合わせることにより画素領域のプレチルト角が低くなる場合にも、画素間領域に高プレチルト角の領域を設けているので、かかる領域の液晶の作用により画素領域での初期配向転移を円滑に行うことが可能である。特に本実施形態の場合、アルコール処理によって画素領域に対応する第１領域のプレチルト角が２５°程度とされる一方、画素間領域に対応する第２領域のプレチルト角が８８°と極めて高くなっているため、画素領域の液晶の初期配向転移を円滑に行う作用が極めて良好なものとなっている。
【００８６】
（プロジェクタ）
次に、上記実施形態の液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。
図１７は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。この図に示されるように、プロジェクタ１１００内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された４枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇに入射される。
液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、ＲおよびＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。
上記構成を具備した本実施形態のプロジェクタによれば、動画表示性能が高く、また高画質、高信頼性の液晶装置を光変調手段として具備しているので、高画質の動画を投射表示することが可能である。
【００８７】
上記では液晶プロジェクタを例示して説明したが、本発明に係る液晶装置は、表示機能を有する各種の電子機器に適用可能である。例えば、携帯電話機、カーナビゲーションシステム、携帯情報端末、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラ及びビデオカメラのファインダ及び映像表示部、テレビ受像機、電子手帳、宣伝公告用ディスプレイなどにも好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す図。
【図２】同、液晶装置の回路構成図。
【図３】同、液晶装置の画素領域における部分断面構成図。
【図４】同、液晶装置の光学軸配置を模式的に示す説明図
【図５】第１実施形態に係る配向膜の斜視構成図。
【図６】同、配向膜の形成工程を示す側面構成図。
【図７】同、配向膜の形成に用いる蒸着装置の概略構成図。
【図８】印加電圧とギブスエネルギーとの関係を示すグラフ。
【図９】液晶のプレチルト角と臨界電圧Ｖｃｒとの関係を示すグラフ。
【図１０】第１実施形態に係る光学補償板の概略側断面図。
【図１１】同、光学補償板の他の形態を示す概略側断面図。
【図１２】他の形態の光学補償板を含む光学軸配置を示す説明図。
【図１３】第２実施形態に係る液晶装置の部分断面構成図。
【図１４】同、配向膜の複数の形態を説明するための斜視構成図。
【図１５】同、複数の画素領域を示す平面構成図。
【図１６】第３実施形態に係る液晶装置の部分断面構成図。
【図１７】プロジェクタの一例を示す構成図。
【符号の説明】
【００８９】
１００，２００，３００ 液晶装置、１０ ＴＦＴアレイ基板、２０ 対向基板、５０ 液晶層、１６，２２ 配向膜、１６ａ 柱状構造体、１７，１８ 光学補償板、１６１ 第１配向膜、１６２，１６３ 第２配向膜、１６４ 表面層、１７０ ネマチック層（光学異方性層）、１８０ ディスコティック液晶層（光学異方性層）、２２１ 第１配向膜、２２２，２２３ 第２配向膜、２２４ 表面層、Ｒ１ 第１領域、Ｒ２ 第２領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置及びプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置の分野において、近年、動画の画質向上を目的として応答速度の速いＯＣＢモードの液晶装置が脚光を浴びている（例えば特許文献１参照）。ＯＣＢモードでは、初期状態では液晶分子が２枚の基板間でスプレイ状に開いたスプレイ配向とであり、表示動作時には液晶分子が弓なりに配列した状態（ベンド配向）に移行する（例えば特許文献１参照）。ＯＣＢモードの液晶装置では、特許文献１にも記載されているように、初期配向転移が十分に成されないと表示不良が生じたり、所望の高速応答性が得られないという問題が生じることが知られている。
【特許文献１】特開２００２−３２８３９９号公報
【特許文献２】特開平１１−１３３４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１では、初期配向転移を円滑に行うために画素間の横電界を利用しているが、初期配向転移には、配向膜による初期配向状態の制御も重要であり、例えば液晶のプレチルト角の大小により初期配向転移の速度が変化する。しかしながら、一般的なラビング処理を用いる方法では、プレチルト角を大きくするとラビングスジによるムラが視認されやすくなるという問題がある。ラビング処理以外の配向処理方法としては、例えば特許文献２に記載の光照射による配向処理が知られているが、プロジェクタのような高強度の光照射を受ける用途では配向膜の劣化が生じやすいという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、ＯＣＢモードにおける初期配向転移を円滑に行うことができ、均一な表示と高い信頼性を具備した液晶装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、表示動作時にベンド配向を呈する液晶層と、該液晶層を挟持して対向する一対の基板とを備え、前記基板の前記液晶層側に、無機配向膜が形成されていることを特徴とする液晶装置を提供する。
すなわち本発明に係る液晶装置は、ベンド配向状態の液晶の電気光学作用を利用したＯＣＢ（Optical Compensated bend）モードの液晶装置である。そして、本発明に係る液晶装置は、液晶層の初期配向状態を制御する配向膜が無機配向膜とされていることで、液晶層のプレチルト角を容易に高くすることができ、これによりスプレイ配向からベンド配向への初期配向転移を円滑に行うことができる液晶装置となっている。また、無機配向膜ではラビング処理が不要であることから、プレチルト角を高くしてもラビングスジによるムラが視認されるということもない。無機配向膜の優れた耐光性と耐熱性とによって優れた信頼性を得ることができる。
【０００６】
本発明の液晶装置では、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面側に、液晶分子のプレチルト角が異なる複数の領域が区画形成されていることが好ましい。液晶のプレチルト角を高くすることで、ＯＣＢモードの初期配向転移は円滑に行えるようになるが、プレチルト角が高すぎると光学補償板等を用いる際に補償範囲を超えてしまうおそれがあり、光学補償板の設計変更による高コスト化を招く可能性がある。そこで、上記のようにプレチルト角が異なる複数の領域を設けることで、プレチルト角を相対的に低くした領域では光学補償板の光学補償作用を最大限に得ることができるようにし、プレチルト角を相対的に高くした領域では、初期配向転移が円滑に行われるようにすることで、プレチルト角を低くした領域でも初期配向転移の円滑性を損なうことなく、良好な表示が得られるようにすることができる。
【０００７】
本発明の液晶装置では、当該液晶装置の画素領域に対応して第１のプレチルト角を有する第１領域が形成され、該画素領域の外側の領域に対応して第２のプレチルト角を有する第２領域が形成されており、前記第１のプレチルト角が、前記第２のプレチルト角より小さい角度であることが好ましい。
このように画素領域に対応する第１領域でプレチルト角を相対的に低くすることで、光学補償板による補償作用を最大限得られるようになり、良好な表示を得られるようになる。また、プレチルト角を相対的に大きくした第２領域を画素外に配置するので、当該第２領域で光学補償作用が十分に得られなくとも、画像表示には影響しない。
【０００８】
本発明の液晶装置では、前記第２領域が、前記第１領域を取り囲んで形成されていることが好ましい。前記第２領域ではプレチルト角が相対的に高く設定されることから、当該領域の液晶では初期配向転移が円滑に成される。そして、このような第２領域により第１領域を取り囲むことで、相対的にプレチルト角が低く設定された第１領域の液晶に対して、前記第２領域の液晶を効果的に作用させることができ、前記第１領域においても円滑に初期配向転移が成されるようにすることができる。
【０００９】
本発明の液晶装置では、前記無機配向膜が、複数の柱状構造体を前記基板上に立設してなる構造を有することが好ましい。このような無機配向膜を用いれば、前記柱状構造体の立設角度の調整により容易に液晶のプレチルト角を制御することができ、初期配向転移を円滑に行えるプレチルト角に液晶を制御しうる配向膜を容易に得られるようになる。
【００１０】
本発明の液晶装置では、前記無機配向膜が、複数の無機配向膜を積層してなる部位を有している構成とすることもできる。このように複数の無機配向膜を積層することで、無機配向膜表面における液晶のプレチルト角を容易に制御することができる。
また本発明の液晶装置では、少なくとも前記第１領域において複数の無機配向膜が積層形成されている構成とすることが好ましい。すなわち、無機配向膜を積層構造とすることによるプレチルト角の制御は、単層の無機配向膜によるプレチルト角に対してプレチルト角を低くする方向ですることが好ましい。
【００１１】
本発明の液晶装置では、前記一対の基板の外面側に、少なくとも１枚の光学補償板が設けられていることが好ましい。この構成によれば、液晶装置のコントラストの視角特性を改善することができる。
【００１２】
本発明の液晶装置では、前記光学補償板が、正または負の屈折率異方性を有する光学媒体からなる光学異方性層を備えていることが好ましい。また本発明の液晶装置では、前記光学補償板が、光学的に一軸性又は二軸性を示す光学異方性層を備えていることが好ましい。
【００１３】
本発明の液晶装置では、前記光学補償板が、負の屈折率異方性を有する光学媒体をハイブリッド配向させてなる光学異方性層を有する構成とすることが好ましい。
【００１４】
本発明の液晶装置では、前記光学補償板が、正の屈折率異方性を有する光学媒体をハイブリッド配向させてなる光学異方性層を有する構成とすることもできる。
【００１５】
本発明の液晶装置では、前記無機配向膜の表面に、アルコール分子に由来するアルキル基を主体としてなる表面層が形成されていることが好ましい。
無機配向膜の材料には、一般に半導体や金属の酸化物が多く用いられ、膜の表面には多くのＯＨ基を有している。本発明では、無機配向膜の液晶材料側の表面をアルコールで化学反応処理すると、アルコール分子とそのＯＨ基とが化学反応する。この化学反応によりＯＨ基が失われ、無機配向膜の表面のＯＨ基の数が少なくなる。ＯＨ基は強い極性を有しているため、ＯＨ基の数が少なくなると、その分無機配向膜の表面の極性が低減し、極性の影響による不純物の吸着を抑えることができる。
【００１６】
アルコール分子がＯＨ基と反応すると、無機配向膜の表面にアルコール分子に由来するアルキル基が残った状態になる。無機配向膜の表面にアルキル基があると当該無機配向膜のアンカリング力が大きくなるため、液晶分子が一旦注入される方向に向いていても、アンカリング力により所定の方向に配向させることができる。これにより、誘電率が正の液晶を注入する工程で、液晶が注入口から注入された方向に沿って葉脈状に配向してしまうのを防ぐことができる。
【００１７】
また、前記アルコールが、低級アルコールであることが好ましい。
「低級アルコール」については、一般式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＯＨで表されるアルコールのうち、例えば整数ｎの値が０以上７以下の範囲内にあるアルコールが挙げられる。アルキル基が直鎖であっても良いし、鎖が分岐する構造異性体であっても良い。
【００１８】
低級アルコールの分子は、例えば高級アルコールの分子等に比べてアルキル基の鎖が短いため、表面張力を低下させる事ができるため、その結果アンカリング力を高める事ができる。また、無機配向膜の液晶材料側の表面でも同様に多くのアルキル基が存在することが可能であるため、無機配向膜の液晶材料側の表面に存在するＯＨ基は多くのアルキル基と反応することになる。この反応により無機配向膜の液晶材料側の表面から失われるＯＨ基の数が多くなると、その分当該無機配向膜の液晶材料側の表面の極性が低くなるので、極性の影響による不純物の吸着をより効果的に抑えることができる。
【００１９】
また、前記アルコールが、高級アルコールであることが好ましい。
「高級アルコール」については、一般式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＯＨで表されるアルコールのうち、例えば整数ｎの値が８以上２０以下の範囲内にあるものが挙げられる。アルキル基が直鎖であっても良いし、鎖が分岐する構造異性体であっても良い。
【００２０】
高級アルコールは、例えば低級アルコールの分子等に比べてアルキル基の鎖が長い。このため、無機配向膜の表面にＯＨ基が残っていたとしても、当該ＯＨ基の極性の影響を緩和することができるので、不純物の吸着をより効果的に抑えることができる。また、アルキル鎖が長い為に、アルキル鎖の間に液晶分子が入り込むため、液晶の配向規制力を高めることができる。
【００２１】
次に、本発明の液晶装置の製造方法は、表示動作時にベンド配向を呈する液晶層と、該液晶層を挟持して対向する一対の基板とを備えた液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶層側となる面に、無機材料からなる第１配向膜を形成する工程と、前記第１配向膜上に無機材料からなる第２配向膜を部分的に形成することで、当該第２配向膜の形成領域に第１のプレチルト角をもって液晶を配向させる第１領域を形成するとともに、前記第１配向膜のみが形成された領域に第２のプレチルト角をもって液晶を配向させる第２領域を形成する工程とを有することを特徴とする。
この製造方法によれば、前記基板上に、液晶のプレチルト角が異なる第１領域と第２領域とを区画形成することができ、先に記載のように、初期配向転移の円滑性を損なうことなく表示品質を向上させた液晶装置を製造することができる。
【００２２】
本発明の液晶装置の製造方法は、前記第１配向膜及び第２配向膜を形成する工程が、いずれも無機材料を斜方蒸着する工程であり、前記第２配向膜の形成に際して、前記無機材料の蒸発流に対する前記基板の支持位置を、前記第１配向膜の形成工程における前記基板の支持位置に対して方位角で９０°ずれた位置に支持して行うことを特徴とする。
この製造方法によれば、第１配向膜と第２配向膜とを積層してなる無機配向膜における液晶のプレチルト角を広い範囲で調整することが可能である。例えば、第１配向膜を蒸着角度８０°で行うと液晶のプレチルト角は約３０°となり、第２配向膜を６０°の蒸着角度で行うと液晶のプレチルト角は０°となるが、両者では液晶の配向方向が方位角で９０°ずれているので、本製造方法のように第２配向膜を形成する際に基板の方位角を９０°ずらしておけば、第１配向膜と第２配向膜の液晶の配向方向を一致させることができ、０°から３０°の広い範囲でプレチルト角を任意に調整できるようになる。
【００２３】
本発明の液晶装置の製造方法は、前記第２配向膜をマスク蒸着法を用いて形成することを特徴とする。この製造方法によれば、前記第２配向膜を選択的に形成する工程を容易に行うことができる。
【００２４】
本発明の液晶装置の製造方法は、前記第１配向膜及び前記第２配向膜が形成された前記基板の表面に、アルコール処理を施す工程を有することを特徴とする。
この製造方法によれば、アルコール分子と無機配向膜表面のＯＨ基との反応により、配向膜表面にアルコール分子に由来するアルキル基が結合して表面層を形成する。このようなアルキル基の存在により、配向膜のアンカリング力を高めることができ、液晶の配向制御性をより良好なものとすることができる。また、基板上にプレチルト角の異なる第１領域と第２領域とを設ける場合に、高プレチルト角の領域（第２領域）で極めて高いプレチルト角を得られるため、当該領域の液晶の作用により低プレチルト角の領域の初期配向転移をさらに円滑なものとすることが可能である。
【００２５】
次に、本発明のプロジェクタは、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、動画表示性能に優れた高画質表示が可能であり、かつ信頼性にも優れたプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また本明細書では、液晶装置の各構成部材における液晶層側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。
【００２７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図１２を参照して説明する。
本実施形態では、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を画素スイッチング素子として用いたＴＦＴアクティブマトリクス方式のＯＣＢモード液晶装置の例を挙げて説明する。
【００２８】
図１（ａ）は本実施形態の液晶装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図、図１（ｂ）は（ａ）図のＨ−Ｈ’線に沿う断面図、図２は同液晶装置の等価回路図、図３は液晶装置の画素領域における部分断面構成図である。
なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０が封入されている。液晶層５０は、正の誘電率異方性を有する液晶から構成されており、初期状態ではスプレイ配向、表示動作時にはベンド配向を呈するものとなっている。シール材５２の形成領域の内側の領域に、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）５３が形成されている。シール材５２の外側の周辺回路領域には、データ線駆動回路１０１および外部回路実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間を接続するための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。
【００３０】
図２の等価回路図に示すように、液晶装置の表示領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９がそれぞれ形成されている。また、その画素電極９の側方には、当該画素電極９への通電制御を行う画素スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０が形成されている。ＴＦＴ素子３０のソースには、データ線６ａが電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給される。なお画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、各データ線６ａに対してこの順に線順次で供給してもよく、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してもよい。
【００３１】
ＴＦＴ素子３０のゲートには、走査線３ａが電気的に接続されている。走査線３ａには、所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが供給される。なお、走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、各走査線３ａに対してこの順に線順次で印加される。また、ＴＦＴ素子３０のドレインには、画素電極９が電気的に接続されている。そして、走査線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍにより、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオン状態にすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれる。
【００３２】
液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極９と容量線３ｂとの間に蓄積容量７０が形成され、液晶容量と並列に接続されている。このように、液晶に電圧が印加されると、その電圧レベルにより液晶分子のベンド配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
【００３３】
以上、等価回路図を用いて画像表示を行う際の動作として説明したが、ＯＣＢモードの液晶装置として後述する初期転移のための電圧印加動作を行う際にも、画像表示動作の場合と同様、データ線に初期転移用信号を、走査線に走査信号を供給し、表示領域内の複数の画素を駆動する。
【００３４】
図３は、液晶装置の画素の概略断面構造を示す図である。図３に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置された対向基板２０と、これらの間に挟持された液晶層５０とを主体として構成されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａ上の内側に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極９と、シリコン酸化物等からなる配向膜１６とが順に積層されている。画素電極９には図示略のＴＦＴ素子３０が電気的に接続されている。基板本体１０Ａの外側には、光学補償板１７と偏光板１４とが順に積層されている。
一方の対向基板２０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａを基体としてなり、その内側にＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極２１と、シリコン酸化物等からなる配向膜２２とが順に積層されている。基板本体２０Ａの外側には、偏光板２４が配設されている。
【００３５】
ここで、図４は、液晶装置１００の光学軸配置を模式的に示す説明図であり、同図には説明に必要な偏光板１４、光学補償板１７、液晶層５０、及び偏光板２４のみを示している。図４に示すように、偏光板１４，２４は互いの透過軸１４ａ、２４ａが直交するように配置されている。符号５０ａ、５０ｂを付して示す矢印は、図３に示した配向膜１６、２２に近接する位置における液晶の初期配向方向を示しており、初期配向方向５０ａ、５０ｂはいずれもｘ軸方向に平行である。また液晶層５０と偏光板１４との間に設けられた光学補償板１７の光学軸１７ａは、ｙ軸方向に平行に配置されている。すなわち、光学軸１７ａは、初期配向方向５０ａ、５０ｂと直交し、偏光板１４の透過軸１４ａと略４５°の角度を成して交差する方向に配置されている。
【００３６】
図５は、配向膜１６の概略構成を示す斜視構成図である。図６は、配向膜１６の形成工程を示す側面構成図である。図７は、配向膜１６の形成に用いる蒸着装置の概略構成図である。
図７に示す蒸着装置３００は、蒸着室３０３中に一酸化珪素等の蒸着部材を充填された蒸着源３０２を具備しており、この蒸着源３０２の上方に基板本体１０Ａ（２０Ａ）が設置されるようになっている。蒸着室３０３内において基板本体１０Ａは、蒸着源３０２からの蒸発流３０５の流出方向に対して斜めに設置できるようになっている。蒸着室３０３内には、蒸着源３０２から基板本体１０Ａに至る蒸発流を制御するための仕切板等の蒸着流制御部材を設けてもよい。
【００３７】
図５に示すように、配向膜１６は、図示略の画素電極９を備えた基板本体１０Ａ上に、複数の柱状構造体１６ａを斜め方向に立設してなるものである。このような配向膜１６は、図７に示す蒸着装置３００を用いて、基板本体１０Ａの全面に無機材料を斜方蒸着することで形成することができる。真空蒸着法による成膜では、図６（ａ）に示すように、成膜初期段階で基板本体１０Ａ上に島状に蒸着物質１６ｐが堆積し、この島状の蒸着物質１６ｐから核成長して被膜を形成する。このとき、蒸発流３０５が基板面に対して斜め方向から入射していると、基板本体１０Ａ上に堆積した島状の蒸着物質１６ｐにより遮蔽される部分が生じる。そして、蒸発流３０５に曝されている部分と遮蔽部分との間の成長速度差に起因して蒸着物質が斜め方向に柱状に成長し、図６（ｂ）に示すような柱状構造体１６ａが基板本体１０Ａ上に多数形成される。
【００３８】
柱状構造体１６ａの成長方向は、蒸着流３０５と基板面との成す角度（蒸着角度）で調整することができ、かかる調整により液晶分子５１のプレチルト角を調整することができる。前記蒸着角度は０°を超えて９０°未満の範囲で任意の値に設定することが可能であるが、１０°以上の高いプレチルト角を選るには、７０°〜８５°の蒸着角度で配向膜１６を形成するのがよい。
【００３９】
本実施形態の場合、配向膜１６は、例えば純度９９％のＳｉＯ２を加熱蒸着法により基板上に５０ｎｍ程度堆積させることにより得られたものである。蒸着角度（図７に示す角度θ）は、基板法線方向から８０°（基板面からは１０°）であり、このようにして形成した配向膜１６により配向方向を規制された液晶分子５１のプレチルト角は約３０°となる。
【００４０】
なお、上記では配向膜１６を挙げて説明したが、対向基板２０側の配向膜２２についても同様の方法で形成することができるのは勿論である。また、配向膜１６，２２は、斜方スパッタ法を用いて形成することもできる。
また、斜方蒸着する無機材料としては公知のものを使用することができる。具体的には、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＣｅＯ２，Ｃｒ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＮｉＯ，ＭｇＯ，ＩＴＯ，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５，Ｙ２Ｏ３，ＷＯ３，ＴｉＯ，Ｔｉ３Ｏ５，ＴｉＯ２，ＺｎＯ，ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２（複合酸化物），ＺｒＯ２，ＡｌＦ３，ＣａＦ２，ＣｅＦ３，ＬａＦ３，ＬｉＦ，ＭｇＦ２，ＮｂＦ３，ＮａＦ等を例示することができる。
【００４１】
上記構成を具備した本実施形態の液晶装置１００は、画素電極９と共通電極２１との間に電圧が印加されない状態では、図３（ｂ）に示すスプレイ配向状態を呈しており、電極９，２１間に電圧を印加することでスプレイ配向状態から図３（ａ）に示すベンド配向状態へ移行させ（初期配向転移）、ベンド配向を維持した状態で画像表示を行うようになっている。このような初期配向転移が起こるのは、液晶の各配向状態におけるギブスエネルギーが印加電圧の変化に伴い変化することによる。
【００４２】
ここで図８は、液晶の各配向状態について、印加電圧とギブスエネルギーとの関係を示すグラフである。図８に示すように、印加電圧の高低に対するギブスエネルギーの変化率は各配向状態で異なっており、特定の電圧（臨界電圧）Ｖｃｒを境にギブスエネルギーの大小関係が逆転する。すなわち、臨界電圧Ｖｃｒより低電圧側では、スプレイ配向が最もギブスエネルギーが小さく、安定であるのに対して、臨界電圧Ｖｃｒより高電圧側では、ベンド配向が最もギブスエネルギーが小さく、安定である。したがって、臨界電圧Ｖｃｒより高い電圧を印加することで、上記初期配向転移を生じさせることができる。
【００４３】
また、ＯＣＢモードの液晶装置において、上記臨界電圧Ｖｃｒは液晶の初期配向状態に応じて異なる値となる。図９は、液晶のプレチルト角と臨界電圧Ｖｃｒとの関係を示すグラフであり、同グラフから明らかなように、プレチルト角（横軸）が大きくなるほど臨界電圧Ｖｃｒは顕著に低下する。したがって、より低電圧側で初期配向転移を生じさせるには、液晶のプレチルト角を大きくすることが有効である。
【００４４】
この点、本実施形態の液晶装置１００は、液晶層５０の初期配向状態を規制する配向膜１６，２２が無機材料からなる無機配向膜であるため、容易にプレチルト角を高くすることができる。例えば、ポリイミド等の有機材料を用いた配向膜では１５°以上のプレチルト角を得るのは極めて困難であるが、無機配向膜では３０°程度のプレチルト角を容易に得ることができる。したがって本実施形態の液晶装置１００では、初期配向転移を円滑に行うことができ、また表示動作時におけるベンド配向状態の保持も容易なものとなっている。
【００４５】
また、従来のポリイミド配向膜ではラビング処理が必要であったため、プレチルト角を高くするとラビング処理時に配向膜表面に形成された溝（ラビングスジ）に起因するムラが視認されやすくなり、表示画質を低下させるという問題があったが、本実施形態に係る配向膜１６，２２ではラビング処理が不要であることから、プレチルト角を高くしても表示画質が低下することはない。
さらに、配向膜１６，２２を用いることで極めて優れた耐光性、耐熱性を得ることができ、プロジェクタ等の高強度の光が照射される用途においても優れた信頼性、寿命を得ることができる。
【００４６】
また、本実施形態の液晶装置１００では、光入射側の基板である対向基板２０の外側に、光学補償板１７が配設されている。図１０（ａ）は、光学補償板１７の概略側断面図である。光学補償板１７は、サファイアガラスや石英等の高熱伝導率の支持基板１７５上に、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）等の支持体と配向膜とを設け（いずれも不図示）、その配向膜上にネマチック層（光学異方性層）１７０を形成したものである。ネマチック層１７０は、光学的に正の一軸性を有する光学媒体であり、その空気界面（図示下側面）の近傍で液晶分子１７５Ａが配向膜による配向規制方向に沿う略水平配向を成し、配向膜界面（図示上側面）付近では液晶分子１７５Ｂが配向膜面に対して所定のチルト角をもった配向を成している。すなわち、ネマチック層１７４は、厚さ方向で液晶分子の配向角度が連続的に変化するハイブリッド配向となっている。なお、配向膜の表面にはラビング等が施され、液晶分子の配向方向を規制しうるようになっている。このような光学補償板１７として、具体的には日本石油製のＮＨフィルム（商品名）を採用することが可能である。
【００４７】
ＯＣＢモードの液晶装置では、図３に示すように、画像表示動作時のベンド配向状態では、液晶層５０の中央部の液晶分子はほぼ垂直に配向しており、そこから配向膜１６，２２に向かって徐々に液晶分子が水平側へ倒れるような側面視弓形に配向している。液晶装置１００を正面視した場合には、配向膜２２側の液晶で生じる位相差と、配向膜１６側の液晶で生じる位相差とが互いに打ち消し合うように作用するため、良好な黒表示が得られるが、液晶装置１００を斜視したときには上記作用が弱くなるため、黒表示の光漏れを生じやすくなる。そこで、図１０に示すような光学補償板１７を設けることで、斜視したときの位相差も効果的に補償することができるようになり、光漏れを減少させてコントラストを向上させることができる。
【００４８】
図３及び図４では、光学補償板１７を対向基板２０えと偏光板１４との間に配設しているが、本発明に係る液晶装置における光学補償板１７の配置形態はこれに限定されるものではなく、例えば光学補償板１７をＴＦＴアレイ基板１０と偏光板２４との間に配設してもよく、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の双方に光学補償板１７を配設してもよい。光学補償板１７を液晶層５０の光射出側に配置すれば、光照射や熱による光学補償板の劣化を抑えることができる。
また、図１０（ｂ）に示すように、（ａ）図に示す光学補償板１７を互いの支持基板１７５を対向させるように２枚重ねにしたものを、図３及び図４の光学補償板１７に代えて用いることもできる。このとき、各光学補償板１７の光学軸１７ａは同一方向となるように配置される。
【００４９】
本実施形態の液晶装置１００では、光学補償板１７に代えて、図１１に概略部分断面構成を示す光学補償板１８を用いることもできる。光学補償板１８は、サファイアガラスや石英等の高熱伝導率の支持基板１７５上に、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）等の下地膜と配向膜とを設け（いずれも不図示）、その配向膜上にトリフェニレン誘導体等のディスコティック液晶層（光学異方性層）１７２を塗設したものである。
ディスコティック化合物は、液晶相を呈したときに、光学的に負の一軸性を示す。そこで、支持基板１７５上に塗設されたディスコティック液晶層１８０を加熱し、ディスコティックネマチック（ＮＤ）相を形成させた後に、配向状態を固定化する。このＮＤ相の形成時に、ディスコティック液晶層１８０は、配向膜界面（図示上側面）付近で液晶分子１８１Ｂの光軸１８１ｂが垂直になるホメオトロピック配向をとり、支持基板１７５と反対側の空気界面（図示下側面）付近で液晶分子１８１Ａの光軸１８１ａが配向規制方向（配向膜のラビング方向）に沿って水平になるホモジニアス配向をとる。したがって、ディスコティック液晶層１８０は、厚さ方向で液晶分子の配向角度が連続的に変化するハイブリッド配向となっている。また、図示略の配向膜の表面にはラビング等が施され、液晶分子の配向方向を規制するようになっている。このような光学補償板１８として、具体的には富士フィルム社製のＷＶフィルム（商品名）を採用することが可能である。
【００５０】
図１１に示す光学補償板１８を用いる場合、その光学特性に応じて液晶装置における光学軸配置を変更する。図１２は、光学補償板１７に代えて光学補償板１８を用いた場合の液晶装置１００の光学軸配置を示す説明図である。
【００５１】
図１２に示すように、光学補償板１８の光学軸１８ａは、液晶層５０の初期配向方向５０ａ、５０ｂに対して平行かつ逆向きに配置される。上記光学軸１８ａは、図１１に示すように、光学補償板１８のディスティック液晶層１８０を配向させるための配向膜のラビング方向に一致する。また、光学補償板１８はいずれも液晶層５０に対してその支持基板１７５を反対側に向けて配置されている。
【００５２】
液晶層５０のネマチック液晶は、光学的に正の一軸性を示すものであるのに対して、光学補償板１８を構成するディスコティック液晶は、光学的に負の一軸性を示すものである。すなわち、図１１に示す液晶分子１８１の光軸１８１ａ、１８１ｂ方向の屈折率が他の方向の屈折率より小さく、円盤形の屈折率楕円体を有するものである。そして、かかる光学特性を具備した光学補償板１８により液晶層５０の位相差を打ち消すように作用させるべく、配向膜の配向方向５０ａ，５０ｂと平行かつ逆向きに配置することとしている。
【００５３】
なお、図１２では、液晶層５０を挟んだ両側に１枚ずつの光学補償板１８を配しているが、光学補償板１８は液晶層５０と偏光板１４，２４との間に少なくとも１枚配設されていれば光学補償機能を得ることができ、図１０（ｂ）に示したのと同様に２枚の光学補償板１８を積層したものを液晶層５０と偏光板１４，２４との間に配設してもよい。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図１３〜図１５を参照して説明する。なお、本実施形態の液晶装置２００は、液晶層５０の初期配向制御を行う配向膜の形態に特徴を有するものであり、基本構成は第１実施形態に係る液晶装置１００と同様であるから、液晶装置１００と共通の構成要素については図１〜図１２と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５５】
図１３は、本実施形態の液晶装置２００の部分断面構成を示す図である。図１３に示すように、液晶装置２００は、液晶層５０を挟持して対向するＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、基板本体１０Ａの内側に画素電極９を形成し、画素電極９上に第１配向膜１６１と第２配向膜１６２とを積層してなる配向膜１６を形成した構成を備えている。対向基板２０は、基板本体２０Ａの内側に共通電極２１を形成し、共通電極２１上に第１配向膜２２１と第２配向膜２２２とを積層してなる配向膜２２を形成した構成を備えている。
【００５６】
なお、以下の本実施形態の説明では、主にＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６について説明することとするが、対向基板２０側の配向膜２２は、配向膜１６と同様の構成を具備したものであり、配向膜１６と同様の作用効果を奏するものである。
ただし、本実施形態の構成は、配向膜２２について配向膜１６と異なる構成を採用することを妨げるものではない。
【００５７】
本実施形態の配向膜１６は、図１３に示す２層構造を具備しているが、第１配向膜１６１と第２配向膜１６２とでは、形成時の蒸着角度（図５に示した蒸着流３０５の進行方向と基板表面との成す角度）θが異なっている。具体的には、第１配向膜１６１は、蒸着角度θが８０°の条件で形成されたものであり、第２配向膜１６２は、蒸着角度θが６０°の条件で形成されたものである。
【００５８】
図１４は、配向膜形成時の蒸着角度による液晶分子の配向状態の差異を説明するための斜視構成図であり、（ａ）は、蒸着角度θを８０°とした場合、（ｂ）は蒸着角度θを６０°とした場合をそれぞれ示している。図１４（ａ）、（ｂ）を比較すると明らかなように、蒸着角度θを大きくすると、形成される柱状構造体１６ａの基板本体１０Ａ表面に対する傾斜角度が小さくなる（成長方向が水平方向寄りになる。）。また、柱状構造体１６ａ自身によるセルフシャドーイング効果が大きくなる結果、柱状構造体１６ａの形成密度が小さくなり、柱状構造体１６ａの間隙が広くなる。
【００５９】
そして、上記柱状構造体１６ａの態様の差異に起因して、液晶分子５１の初期配向状態も異なったものとなる。蒸着角度θが８０°の場合、図１４（ａ）に示すように、柱状構造体１６ａの長さ方向（図示Ｘ方向）に沿うように液晶分子５１が配向し、このときのプレチルト角は約３０°である。一方、蒸着角度θが６０°の場合、図１４（ｂ）に示すように、液晶分子５１は柱状構造体１６ａの長さ方向（図示Ｘ方向）と略直交する方向（図示Ｙ方向）に配向し、このときのプレチルト角はほぼ０°である。
【００６０】
そして、本実施形態に係る配向膜１６では、上記蒸着角度θの変化に伴う液晶の初期配向状態の差異を利用し、蒸着角度θを異ならせた第１配向膜１６１と第２配向膜１６２とを積層した構造とすることで、液晶の初期配向状態におけるプレチルト角を制御することができるようになっている。
【００６１】
具体的には、まず蒸着角度８０°でＳｉＯを斜方蒸着して所定膜厚の第１配向膜１６１を形成する。次いで、基板本体１０Ａを水平面内で９０°回転させて配置した後、蒸着角度６０°でＳｉＯを斜方蒸着して所定膜厚の第２配向膜１６２を形成することで、２層構造の配向膜１６を得る。第１配向膜１６１の形成工程と第２配向膜１６２の形成工程との間に、基板本体１０Ａを回転させる工程を設けているのは、図１４に示すように、８０°斜方蒸着により形成した配向膜と６０°斜方蒸着により形成した配向膜とでは液晶分子５１の配向方向が９０°ずれているので、両者の配向方向を揃えるためである。
【００６２】
上記配向膜１６の成膜方法によれば、第１配向膜１６１と第２配向膜１６２のそれぞれの膜厚を変化させることで、液晶分子５１のプレチルト角を０°から約３０°の範囲で任意に調整することが可能である。例えば、第１配向膜１６１の膜厚を４０ｎｍ、第２配向膜１６２の膜厚を１０ｎｍとした場合に、プレチルト角２０°で液晶を配向させることができる。
【００６３】
これにより、例えば基板外面に設けられる光学補償板１７（１８）による光学補償作用をさらに効果的なものとすることができる。先に記載の光学補償板１７，１８は、正または負の屈折率異方性を有する光学媒体をハイブリッド配向させたものであり、製造プロセス上の制限や、光学媒体の特性に依存して補償可能な位相差範囲が限られる場合もある。そこで、上記の如く第１配向膜１６１と第２配向膜１６２との膜厚調整によりプレチルト角を調整すれば、液晶層５０の初期配向状態を光学補償板１７，１８の調整可能範囲に対応させることができ、光学補償効果を効率的に得ることができる。これにより、高コントラストの表示が可能な液晶装置とすることができる。
【００６４】
次に、図１５は、ＴＦＴアレイ基板１０の内面における複数の画素領域を示す平面構成図である。図１５に示すように、液晶装置２００では２層構造の配向膜１６は基板本体１０Ａの全面に設けられているのではなく、平面視矩形状の画素電極９の形成領域に対応して設けられており、画素電極９の外側の画素間領域（斜線を付した領域）には、第１配向膜１６１のみが設けられている。
この構成により、ＴＦＴアレイ基板１０上に、液晶のプレチルト角が互いに異なる第１領域（配向膜１６の形成領域）と、第２領域（画素間領域）とを形成することができる。
例えば、２層構造の配向膜１６が形成された第１領域における液晶のプレチルト角が、第１配向膜１６１と第２配向膜１６２の膜厚調整により２０°とされるのに対して、第１配向膜１６１のみが設けられた第２領域では、液晶のプレチルト角が３０°とされる。また図示は省略するが、対向基板２０側の配向膜についても、画素領域に対応して第１配向膜２２１と第２配向膜２２２とが積層された第１領域が形成され、画素間領域に対応して第１配向膜２２１のみが形成された第２領域が形成されている構成とすることが好ましい。
【００６５】
このようにＴＦＴアレイ基板１０上（及び対向基板２０上）に、液晶のプレチルト角の異なる２つの領域を区画形成されていることで、初期配向転移の円滑性、確実性を損なうことなく、表示コントラストを向上させることが可能である。
上述したように、液晶のプレチルト角は、初期配向転移を円滑に行うために任意に設定できるのではなく、光学補償板１７，１８の光学特性に起因する制限等を考慮して決定する必要があり、表示品質を優先するために、画素領域に対応する第１領域におけるプレチルト角を小さくする必要が生じることもある。この場合、図９に示したように、プレチルトの低下に伴って初期配向転移の臨界電圧Ｖｃｒが高電圧側にシフトすることになる。これに対して、液晶装置２００のように、上記第１領域と第２領域とが区画形成されていれば、プレチルトを高く設定してある第２領域の液晶の作用により、第１領域においても円滑な初期配向転移が可能になる。
【００６６】
また、プレチルトを低く設定した場合、表示動作中の電圧変動によるベンド配向からスプレイ配向への逆転移が生じやすくなるという問題があるが、上記第１領域を取り囲むように配された高プレチルトの第２領域の作用により、上記逆転移も効果的に防止できる利点がある。
【００６７】
上記構成を具備したＴＦＴアレイ基板１０を製造するには、画素電極９が設けられた基板本体１０Ａ上に配向膜を形成するに際して、マスク蒸着法を適用すればよい。具体的には、前記画素電極９を含む基板本体１０Ａ上の全面に第１配向膜１６１を斜方蒸着した後、画素間領域を覆う平面視略格子状のマスク部材を基板本体１０Ａ上に配設した状態で第２配向膜１６２の斜方蒸着を行えばよい。
【００６８】
以上の構成を具備した本実施形態の液晶装置２００によれば、配向膜１６，２２が無機配向膜とされていることで、プレチルト角を容易に高くすることができ、円滑な初期配向転移が可能なＯＣＢモードの液晶装置を実現している。また、ラビング処理が不要であることから、プレチルト角を高くしてもラビングスジによる表示むらが生じることが無く、さらに耐光性、耐熱性に優れた配向膜により、表示品質と信頼性の双方に優れた液晶装置を実現できる。
【００６９】
また、２層構造の配向膜１６を画素領域に選択的に設けたことで、画素領域におけるプレチルト角を０°〜３０°程度の範囲で任意に調整でき、光学補償板１７の光学特性に合わせた設計を極めて容易に行うことができる。さらに、光学補償板１７の光学特性に合わせることにより画素領域のプレチルト角が低くなる場合にも、画素間領域に高プレチルト角の領域を設けているので、かかる領域の液晶の作用により画素領域での初期配向転移を円滑に行うことが可能である。
【００７０】
（第３の実施形態）
次に、図１６を参照して第３の実施形態について説明する。
本実施形態の液晶装置４００は、液晶層５０の初期配向制御を行う配向膜の形態に特徴を有するものであり、その基本構成は第１実施形態に係る液晶装置１００と同様であるから、液晶装置１００と共通の構成要素については図１〜図１２と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
図１６は、本実施形態の液晶装置４００の部分断面構成を示す図である。図１６に示すように、液晶装置４００は、液晶層５０を挟持して対向するＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、基板本体１０Ａの内側に画素電極９を形成し、画素電極９上に第１配向膜１６１と第２配向膜１６３と表面層１６４とを有する配向膜１６を形成した構成を備えている。対向基板２０は、基板本体２０Ａの内側に共通電極２１を形成し、共通電極２１上に第１配向膜２２１と第２配向膜２２３と表面層２２４とを有する配向膜２２を形成した構成を備えている。
【００７２】
なお、以下の本実施形態の説明では、主にＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６について説明することとするが、対向基板２０側の配向膜２２は、配向膜１６と同様の構成を具備したものであり、配向膜１６と同様の作用効果を奏するものである。
ただし、本実施形態の構成は、配向膜２２について配向膜１６と異なる構成を採用することを妨げるものではない。
【００７３】
本実施形態に係る配向膜１６を構成する層のうち、第１配向膜１６１は、ＳｉＯ２を斜方蒸着（蒸着角度θ＝８０°）により４０ｎｍ厚さに成膜したものである。第２配向膜１６３は、ＳｉＯを斜方蒸着（蒸着角度θ＝６０°）により５ｎｍ厚さに成膜したものである。第２配向膜１６３の成膜に際しては、先の第２実施形態に係る第２配向膜１６２の成膜時と同様、第１配向膜１６１成膜時に対して、基板位置を方位角９０°ずらして成膜を行う。６０°斜方蒸着により形成した配向膜は、液晶分子の配向方向が８０°斜方蒸着により形成した配向膜に対して９０°ずれるためである（図１４参照。）。
【００７４】
また、本実施形態に係る配向膜１６も、第２実施形態と同様、画素領域に対応して選択的に形成されている（図１５参照）。すなわち、画素電極９の形成領域に対応して、第１配向膜１６１と第２配向膜１６３との積層膜を含む配向膜１６が選択的に形成され、画素電極９の非形成領域である画素間領域には、第１配向膜１６１と表面層１６４とが積層形成されている。この構成により、ＴＦＴアレイ基板１０上に、液晶のプレチルト角が互いに異なる第１領域（配向膜１６の形成領域）Ｒ１と、第２領域（画素間領域）Ｒ２とを形成することができる。このような構造は、第２配向膜１６３をマスク蒸着することで形成することができる。
【００７５】
本実施形態の場合、配向膜１６は表面層１６４を有している。
表面層１６４は、第２配向膜１６３上（画素間領域では第１配向膜１６１）上に設けられており、第２配向膜１６３を構成するＳｉＯ膜表面の一部の酸素原子に結合したアルコールのアルキル基を主体とする層である。ここで、上記アルコールには、一般式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＯＨで表されるアルコールのうち、整数ｎの値が０以上７以下の範囲内にある低級アルコール、整数ｎの値が８以上２０以下である高級アルコールのいずれであってもよい。
【００７６】
低級アルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール及びオクタノールを挙げることができる。また、これらのアルコールのアルキル基の部分は、直鎖であっても良いし、鎖の途中で分岐する構造異性体（例えば、イソプロパノール、イソブタノール、イソペンタノール、イソヘキサノール、イソヘプタノール及びイソオクタノールのアルキル基）が含まれていても良い。また例えば、ペンタノールの２位ではなく３位、４位、５位にエチル基が結合されたイソヘキサノールのアルキル基であっても良い。さらに、ブタノールとメチル基とを組み合わせたイソヘプタノールのアルキル基であってもよく、２，３−エチルブタノール等のように鎖が３以上に分岐するアルコールのアルキル基であっても構わない。
【００７７】
高級アルコールの具体例としては、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、イコサノール及びヘンイコサノール等を挙げることができる。また、低級アルコールの場合と同様、アルキル基の部分は直鎖であってもよいし、鎖の途中で分岐する構造異性体が含まれていてもよい。
【００７８】
高級アルコールからなる表面層では、低級アルコールの分子等に比べてアルキル基の鎖が長いため、アルキル鎖の間に液晶分子が入り込んで配向することで高い配向規制力を得られる。また、表面層の厚さも低級アルコールの場合と比べてやや厚くなるので、極性の影響を緩和することができ、不純物の吸着をより効果的に抑えることができるという利点がある。
【００７９】
ここで、表面層１６４の形成方法について説明する。
表面層１６４の形成工程に供される基板本体１０Ａ上には、第１配向膜１６１及び第２配向膜１６３が形成されている。これら２層構造の無機配向膜の形成方法は、先の第２実施形態と同様である。表面層１６４の形成は、第２配向膜１６３の表面（画素間領域では第１配向膜１６１の表面）を、例えばヘキサノール等の低級アルコールで化学反応処理することにより行われる。
【００８０】
具体的には、配向膜１６１，１６３が形成された基板本体１０Ａを約１００℃〜２５０℃で加熱し、当該基板本体１０Ａの表面に吸着した水分を除去する。吸着水分を除去したら、例えばヘキサノールを溶解させたキシレン溶液Ｘｙ（ヘキサノールの濃度は５重量パーセント）中に基板本体１０Ａを浸漬し、キシレン溶液Ｘｙを約１２５℃に保ちながら約２時間攪拌し、配向膜１６１，１６３の表面のＯＨ基とキシレン溶液Ｘｙ中のヘキサノールとを化学反応させることで、表面層１６４を形成する。表面層１６４を形成した後は、アルコールやアセトン等の溶媒を用いて基板本体１０Ａを超音波洗浄し、その後約１００℃〜２００℃で加熱して乾燥させる。
【００８１】
以上の工程により、第１配向膜１６１と第２配向膜１６３と表面層１６４とを有する配向膜１６が基板本体１０Ａ上に形成される。
なお、上記表面層の形成方法では、配向膜の表面処理に低級アルコールを用いた場合を説明したが、高級アルコールを用いた場合も同様の処理で表面層１６４を形成することができる。
【００８２】
以上の構成を具備した本実施形態の液晶装置４００によれば、配向膜１６，２２が無機配向膜とされていることで、プレチルト角を容易に高くすることができ、円滑な初期配向転移が可能なＯＣＢモードの液晶装置を実現している。また、ラビング処理が不要であることから、プレチルト角を高くしてもラビングスジによる表示むらが生じることが無く、さらに耐光性、耐熱性に優れた配向膜により、表示品質と信頼性の双方に優れた液晶装置を実現できる。
【００８３】
そして、配向膜１６の液晶側の表面をヘキサノール等のアルコールで化学反応処理することで、各ヘキサノール分子と、極性を有するＯＨ基とが化学反応する。この化学反応によりＯＨ基が失われ、配向膜１６の表面のＯＨ基の数が少なくなる。ＯＨ基の数が少なくなると、その分配向膜１６の表面の極性が低減するため、極性の影響による不純物の吸着を抑えることができ、液晶装置の歩留まりを向上させることができる。
【００８４】
また、ヘキサノール分子がＯＨ基と反応すると、配向膜１６の表面にアルキル基が残った状態になる。無機配向膜１６の表面にアルキル基があると、当該配向膜１６のアンカリング力が大きくなるため、液晶分子が一旦注入される方向に向いていても、アンカリング力により所定の方向に配向させることができる。これにより、液晶を注入する工程で、液晶が液晶注入口から注入された方向に沿って葉脈状に配向してしまうのを防ぐことができる。
【００８５】
また、２層構造の無機配向膜を有する配向膜１６を画素領域に選択的に設けたことで、画素領域におけるプレチルト角を０°〜３０°程度の範囲で任意に調整でき、光学補償板１７の光学特性に合わせた設計を極めて容易に行うことができる。また、光学補償板１７の光学特性に合わせることにより画素領域のプレチルト角が低くなる場合にも、画素間領域に高プレチルト角の領域を設けているので、かかる領域の液晶の作用により画素領域での初期配向転移を円滑に行うことが可能である。特に本実施形態の場合、アルコール処理によって画素領域に対応する第１領域のプレチルト角が２５°程度とされる一方、画素間領域に対応する第２領域のプレチルト角が８８°と極めて高くなっているため、画素領域の液晶の初期配向転移を円滑に行う作用が極めて良好なものとなっている。
【００８６】
（プロジェクタ）
次に、上記実施形態の液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。
図１７は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。この図に示されるように、プロジェクタ１１００内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された４枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇに入射される。
液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等であり、画像信号処理回路から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、これらの液晶パネルによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、ＲおよびＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。ここで、各液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇによる表示像について着目すると、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。
上記構成を具備した本実施形態のプロジェクタによれば、動画表示性能が高く、また高画質、高信頼性の液晶装置を光変調手段として具備しているので、高画質の動画を投射表示することが可能である。
【００８７】
上記では液晶プロジェクタを例示して説明したが、本発明に係る液晶装置は、表示機能を有する各種の電子機器に適用可能である。例えば、携帯電話機、カーナビゲーションシステム、携帯情報端末、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラ及びビデオカメラのファインダ及び映像表示部、テレビ受像機、電子手帳、宣伝公告用ディスプレイなどにも好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す図。
【図２】同、液晶装置の回路構成図。
【図３】同、液晶装置の画素領域における部分断面構成図。
【図４】同、液晶装置の光学軸配置を模式的に示す説明図
【図５】第１実施形態に係る配向膜の斜視構成図。
【図６】同、配向膜の形成工程を示す側面構成図。
【図７】同、配向膜の形成に用いる蒸着装置の概略構成図。
【図８】印加電圧とギブスエネルギーとの関係を示すグラフ。
【図９】液晶のプレチルト角と臨界電圧Ｖｃｒとの関係を示すグラフ。
【図１０】第１実施形態に係る光学補償板の概略側断面図。
【図１１】同、光学補償板の他の形態を示す概略側断面図。
【図１２】他の形態の光学補償板を含む光学軸配置を示す説明図。
【図１３】第２実施形態に係る液晶装置の部分断面構成図。
【図１４】同、配向膜の複数の形態を説明するための斜視構成図。
【図１５】同、複数の画素領域を示す平面構成図。
【図１６】第３実施形態に係る液晶装置の部分断面構成図。
【図１７】プロジェクタの一例を示す構成図。
【符号の説明】
【００８９】
１００，２００，３００ 液晶装置、１０ ＴＦＴアレイ基板、２０ 対向基板、５０ 液晶層、１６，２２ 配向膜、１６ａ 柱状構造体、１７，１８ 光学補償板、１６１ 第１配向膜、１６２，１６３ 第２配向膜、１６４ 表面層、１７０ ネマチック層（光学異方性層）、１８０ ディスコティック液晶層（光学異方性層）、２２１ 第１配向膜、２２２，２２３ 第２配向膜、２２４ 表面層、Ｒ１ 第１領域、Ｒ２ 第２領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示動作時にベンド配向を呈する液晶層と、該液晶層を挟持して対向する一対の基板とを備え、
前記基板の前記液晶層側に、無機配向膜が形成されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面側に、液晶分子のプレチルト角が異なる複数の領域が区画形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
当該液晶装置の画素領域に対応して第１のプレチルト角を有する第１領域が形成され、該画素領域の外側の領域に対応して第２のプレチルト角を有する第２領域が形成されており、
前記第１のプレチルト角が、前記第２のプレチルト角より小さい角度であることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第２領域が、前記第１領域を取り囲んで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。
【請求項５】
前記無機配向膜が、複数の柱状構造体を前記基板上に立設してなる構造を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記一対の基板の外面側に、少なくとも１枚の光学補償板が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記光学補償板が、正または負の屈折率異方性を有する光学媒体からなる光学異方性層を備えていることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記光学補償板が、光学的に一軸性又は二軸性を示す光学異方性層を備えていることを特徴とする請求項７に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記光学補償板が、負の屈折率異方性を有する光学媒体をハイブリッド配向させてなる光学異方性層を有することを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項１０】
前記光学補償板が、正の屈折率異方性を有する光学媒体をハイブリッド配向させてなる光学異方性層を有することを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１】
表示動作時にベンド配向を呈する液晶層と、該液晶層を挟持して対向する一対の基板とを備え、
前記基板の前記液晶層側に、無機配向膜が形成されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の内面側に、液晶分子のプレチルト角が異なる複数の領域が区画形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
当該液晶装置の画素領域に対応して第１のプレチルト角を有する第１領域が形成され、該画素領域の外側の領域に対応して第２のプレチルト角を有する第２領域が形成されており、
前記第１のプレチルト角が、前記第２のプレチルト角より小さい角度であることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第２領域が、前記第１領域を取り囲んで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。
【請求項５】
前記無機配向膜が、複数の柱状構造体を前記基板上に立設してなる構造を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記一対の基板の外面側に、少なくとも１枚の光学補償板が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記光学補償板が、正または負の屈折率異方性を有する光学媒体からなる光学異方性層を備えていることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記光学補償板が、光学的に一軸性又は二軸性を示す光学異方性層を備えていることを特徴とする請求項７に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記光学補償板が、負の屈折率異方性を有する光学媒体をハイブリッド配向させてなる光学異方性層を有することを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項１０】
前記光学補償板が、正の屈折率異方性を有する光学媒体をハイブリッド配向させてなる光学異方性層を有することを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−１７５０２（Ｐ２００７−１７５０２Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９６１０１（Ｐ２００５−１９６１０１）
【出願日】平成１７年７月５日（２００５．７．５）
【出願人】（３０４０５３８５４）三洋エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月５日（２００５．７．５）
【出願人】（３０４０５３８５４）三洋エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]