無機配向膜、その製造方法および液晶装置
【課題】スプレイ−ベンド配向転移を容易に発現し、かつ転移後のベンド配向維持が容易な無機配向膜およびその無機配向膜を用いた表示品質の優れた液晶装置を提供する。
【解決手段】基板上に配置された、同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜において、前記無機配向膜は第１領域と、該第１領域を取り囲むように配置された第２領域を有し、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きい無機配向膜およびその無機配向膜を用いた液晶装置。前記柱状構造体の傾斜角度が、基板法線を基準として３０度以上５５度以下である。
【解決手段】基板上に配置された、同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜において、前記無機配向膜は第１領域と、該第１領域を取り囲むように配置された第２領域を有し、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きい無機配向膜およびその無機配向膜を用いた液晶装置。前記柱状構造体の傾斜角度が、基板法線を基準として３０度以上５５度以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機配向膜、その製造方法および液晶装置に関し、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れに用いる無機配向膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
近年、優れた動画表示を行う高速応答性を有する液晶装置の開発が活発になっており、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いることから、注目を集めている。
【０００４】
ＯＣＢモードは、表示動作の際に図７に示すベンド配向と呼ばれる液晶配向状態を使用するが、ベンド配向を形成するためには図６に示すような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。一般にこのスプレイ−ベンド配向転移のために液晶セルに対してある電圧以上の転移電圧を印加する必要がある。しかしながら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、転移電圧はできるだけ低くすることが好ましい。
【０００５】
転移電圧の低減には液晶配向膜とその直上の液晶分子の傾き角であるプレチルト角を高く設定することや、液晶組成物の弾性定数（Ｋ３３／Ｋ１１）の低減等が有効であることが知られている（非特許文献１、２参照）。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。
【０００６】
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。
この課題の解決のため、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ある。
【０００７】
例えば特許文献１には、基板面内に複数の異なるプレチルト角を発現する領域を形成し、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−ベンド転移の発生を容易とする技術が開示されている。特許文献１における低プレチルト角領域の形成方法としては以下の方法が挙げられている。まず高プレチルト角領域を、蒸着角度８０°の斜方蒸着法により基板上に形成する。その後マスクを用いて蒸着領域を画素領域のみに制限し、基板を９０°回転させることにより蒸着方向を９０°回転させて、蒸着角度６０°で斜方蒸着膜を作製する。このような作製方法により、画素領域は６０°蒸着により低プレチルト角となり、画素間領域は８０°蒸着により高プレチルト角となる。一方蒸着角度６０°と蒸着角度８０°の場合には、方位角方向、即ち基板面内方向の液晶配向が９０°回転することが知られている。そのため特許文献１においては、蒸着角度６０°と蒸着角度８０°の蒸着方向を９０°回転させて、方位角方向の液晶配向方向を一致させている。
【０００８】
また、特許文献２においては、紫外線照射によりプレチルト角が変化するようなポリイミド配向膜を用い、画素領域部にのみ紫外線を照射することで、画素領域部のプレチルト角を画素間領域のプレチルト角よりも低く設定している。
【特許文献１】特開２００７−０１７５０２号公報
【特許文献２】特開２０００−３３０１４１号公報
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．９０、０９１１０３ （２００７）
【非特許文献２】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．８８、０４１１０８ （２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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減させる効果は有するものの、十分とは言えず、更なるベンド転移電圧の低下、転移後のベンド配向の安定化が望まれていた。また、配向膜作製時に、異なる蒸着角度（例えば６０°と８０°）で２回、基板を９０°回転させて蒸着を行う必要があるため、プロセスが煩雑となる課題があった。
また、特許文献２の方法では、有機配向膜を用いるため、高強度光を使用する環境下では液晶素子が劣化する場合があった。
【００１０】
本発明は、係る課題を鑑みなされたものであって、画素電極や画素間に切欠部等の構造を設置すること無く、スプレイ−ベンド配向転移を容易に発現し、かつ転移後のベンド配向維持が容易であり、表示品質の優れた液晶装置を提供するものである。
また、本発明は上記の液晶装置に用いる無機配向膜およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討の結果、斜方蒸着法を用いて、４０°以上のプレチルト角を発現するための、柱状構造体で形成された無機配向膜の製造条件を見出した。さらにその条件で製造された無機配向膜の柱状構造体に、ある一定の角度方向から、もう一度斜方蒸着を行うことにより、柱状構造体の直径を増加させプレチルト角を低下させることができることを見出した。
【００１２】
また、ベンド配向領域に囲まれたスプレイ配向領域の液晶をスプレイ−ベンド転移させることで、その後のベンド配向領域に囲まれた領域の液晶の逆転移（ベンド配向からスプレイ配向への転移）が、通常の逆転移に比べて非常に遅いか、逆転移が発生しないことを見出した。
【００１３】
これらの事実を基に検討を行い、以下に示す発明を完成させた。
上記の課題を解決する無機配向膜は、基板上に配置された、同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜において、前記無機配向膜は第１領域と、該第１領域を取り囲むように配置された第２領域を有し、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
また、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、前記液晶層を挟持して対向する第１の基板と第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板上に配置された同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜を有する液晶装置であり、前記第１の基板上には複数の画素電極が配置された画素電極領域と、前記画素電極領域を取り囲むように画素電極外領域が配置され、前記第２の基板上には透明電極から成る対向電極が配置され、前記第１の基板の画素電極領域上に前記無機配向膜の第１領域が配置され、前記画素電極外領域には前記無機配向膜の第２領域が配置され、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする。
【００１５】
また、上記の課題を解決する無機配向膜の製造方法は、斜方蒸着法を用いた、一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜の製造方法において、基板上に基板法線を基準として７０度以上の蒸着角度にて酸化物を蒸着して一方向に傾斜した複数の柱状構造体を形成する第一の蒸着工程と、第一の蒸着工程により形成された前記複数の柱状構造体を第１領域と、該第１領域を取り囲む第２領域に分けて、該第２領域にマスクを設置する工程と、前記マスクを設置していない第１領域の柱状構造体に、基板法線を基準として−４５度以上４５度以下の蒸着角度にて酸化物を蒸着し、前記第１領域における柱状構造体の直径を、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくする第二の蒸着工程からなり、第一の蒸着工程における蒸着方向と、第二の蒸着工程における蒸着方向が略同一平面内にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第一の斜方蒸着で形成した複数の柱状構造体より形成される無機配向膜を第１領域と、前記第１領域を取り囲む第２領域に分けて、前記第１領域にある一定角度で第二の斜方蒸着を行うことで第１領域の柱状構造体の直径を増加させ、第１領域の柱状構造体の直径を第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくする。この手法により部分的なプレチルト角低下を達成可能な無機配向膜、その製造方法および液晶装置を提供できる。
【００１７】
特に、第一の斜方蒸着で形成する無機配向膜を、電圧無印加状態でベンド配向となるプレチルト角に設定することにより、第二の蒸着にて形成する表示領域部のスプレイ配向部のベンド配向への転移を容易にすることができる。加えてベンド配向領域に囲まれたスプレイ配向領域の液晶をスプレイ−ベンド転移させることで、その後のベンド配向領域に囲まれた領域の逆転移発生を抑制することができ、転移後のベンド配向の安定性向上を図ることが可能な無機配向膜、その製造方法および液晶装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る無機配向膜は、基板上に配置された、同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜において、前記無機配向膜は第１領域と、該第１領域を取り囲むように配置された第２領域を有し、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
＜無機配向膜について＞
図１は、本発明の無機配向膜の構成の一例を示す概念図である。１０１は第１領域、１０２は第２領域である。また、図２は本発明の無機配向膜の断面模式図である。２０１は基板、２０２は柱状構造体、２０３は柱状構造体の傾斜角度、２０４は膜厚、２０５は蒸着方向、２０６は空隙、２０７は柱状構造体の直径、２０８は基板法線である。また、図３は図２に示す無機配向膜の断面図を配向膜表面方向から見た場合の模式図である。図３において３０１は柱状構造体、３０２は柱状構造体の直径である。
【００２０】
本発明の無機配向膜は、基板上に配置された、同一方向に傾斜した複数の柱状構造体より形成される無機配向膜であり、図１に示す様に、前記無機配向膜は第１領域１０１と、該第１領域１０１を取り囲むように配置された第２領域１０２を有し、図２および図３に示す柱状構造体の直径２０７、３０２が、図１に示す第１領域１０１と第２領域１０２とで異なり、前記第１領域１０１における柱状構造体の直径が、前記第２領域１０２の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする。この柱状構造体直径２０７、３０２が大きくなることにより、液晶配向、特にプレチルト角が変化する。なお、柱状構造体の直径とは、ここでは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した、無機配向膜表面から見た柱状構造体の平均直径で定義される。
【００２１】
ここでプレチルト角について図４を用いて説明する。図４はプレチルト角を測定する際に使用する液晶セルの断面模式図であり、４０１はプレチルト角θｐ、４０２は液晶分子、４０３は配向膜、４０４はガラス基板、４０５は配向処理方向である。配向膜４０３のプレチルト角４０１はクリスタルローテーション法や磁場スレッショルド法等の方法により測定される。その際配向膜４０３は、上下基板共に同じ配向膜を用い、配向処理方向４０５が反平行（アンチパラレル）方向となる様に向かい合わせ液晶セルを作製する。このような液晶セルを作製することにより、液晶分子４０２が図４に示すような方向へと配列し、配向膜４０３のプレチルト角４０１が測定可能となる。本発明におけるプレチルト角は、図４に示す液晶セルを用いて測定する。
【００２２】
また、図２に示す柱状構造体の傾斜角度２０３は、後述する斜方蒸着時の蒸着角度により変化させることができる。図１の第１領域１０１の無機配向膜における柱状構造体の傾斜角度は同一である。この柱状構造体の傾斜角度２０３は、基板法線２０８を基準として３０度以上５５度以下の範囲にある場合、第２領域１０２の柱状構造体の直径を第１領域の柱状構造体の直径より大きくした場合にプレチルト角が効果的に低下する。
【００２３】
本発明における無機配向膜に用いられる無機材料としては、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から２程度）、が挙げられる。しかしながら本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
【００２４】
＜液晶装置について＞
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、前記液晶層を挟持して対向する第１の基板と第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板上に配置された同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜を有する液晶装置であり、前記第１の基板上には複数の画素電極が配置された画素電極領域と、前記画素電極領域を取り囲むように画素電極外領域が配置され、前記第２の基板上には透明電極から成る対向電極が配置され、前記第１の基板の画素電極領域上に前記無機配向膜の第１領域が配置され、前記画素電極外領域には前記無機配向膜の第２領域が配置され、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする。
【００２５】
図５は、本発明の液晶装置の構成の一例を示す概念図である。５０１は画素電極領域、５０２は画素電極外領域、５０３はシール部、５０４は封口部、５０５は取出電極である。
【００２６】
画素電極領域５０１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６に図示する対向電極６０２が存在し、画素電極６０５と対向電極６０２との間に印加する電位差により液晶分子を駆動する。
【００２７】
本発明においては、画素電極領域５０１上に図１に示す無機配向膜の第１領域１０１を、画素電極外領域５０２上に無機配向膜の第２領域１０２が配置されるよう、無機配向膜を作製する。このように無機配向膜を配置することにより、画素電極領域５０１のプレチルト角をその周辺部、即ち画素電極外領域５０２より低下させることができ、液晶表示素子として使用する場合に、画素電極領域の透過率、反射率の向上を図ることができる。
【００２８】
図６は、本発明の液晶装置におけるスプレイ配向状態を示す概念図である。６０１は上部基板、６０２は対向電極、６０３は無機配向膜、６０４は液晶層、６０５は画素電極、６０６は下部基板である。
【００２９】
また、図７は、本発明の液晶装置におけるベンド配向状態を示す概念図である。本発明の液晶装置においては、表示動作時に図７に示すようなベンド配向状態を示す必要があり、そのような配向状態となるように無機配向膜の配向方向等を調整しておく必要がある。具体的には、上下の配向方向が一致するように無機配向膜を形成しておく必要がある。また、プレチルト角が低い場合には図６に示すようなスプレイ配向状態を示すので、表示動作時にはスプレイ配向状態から配向転移させてベンド配向状態を形成する必要がある。
【００３０】
特に本発明では、前記基板の画素電極領域上に前記無機配向膜の第１領域が配置され、前記画素電極外領域には前記無機配向膜の第２領域が配置され、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくすることができる。その結果、画素電極領域と画素電極外領域とで異なる液晶配向状態を発生させることができる。
【００３１】
画素電極領域のプレチルト角が４０°以下である場合、配向処理直後の電圧無印加の状態では、図６の液晶層６０４に示すような、スプレイ配向状態をとる。表示領域部のプレチルト角が低いと、図７に示すようなベンド配向状態を形成した際に液晶層のリタデーション量が大きくなり表示には有利となる。しかし初期状態では表示に使用するベンド配向状態をとりづらくなる。
本発明では、表示に寄与しない画素電極外領域のプレチルト角を高く設定し、電圧無印加時でのベンド配向状態を形成することにより、画素電極領域のスプレイ配向のベンド配向への転移を容易にし、かつ表示領域部のベンド配向からスプレイ配向への逆転移を抑制する。
【００３２】
本発明においては、前記液晶層の表示動作時の配向状態がベンド配向であり、
前記非表示領域部の液晶層において、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。
【００３３】
＜無機配向膜の製造方法について＞
次に、本発明の無機配向膜の製造方法について説明する。
本発明の無機配向膜の製造方法は、斜方蒸着法を用いた、一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜の製造方法において、基板上に基板法線を基準として７０度以上の蒸着角度にて酸化物等の無機材料を蒸着して一方向に傾斜した複数の柱状構造体を形成する第一の蒸着工程と、第一の蒸着工程により形成された前記複数の柱状構造体を第１領域と、該第１領域を取り囲む第２領域に分けて、該第２領域にマスクを設置する工程と、前記マスクを設置していない第１領域の柱状構造体に、基板法線を基準として−４５度以上４５度以下の蒸着角度にて酸化物等の無機材料を蒸着し、前記第１領域における柱状構造体の直径を、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくする第二の蒸着工程からなり、第一の蒸着工程における蒸着方向と、第二の蒸着工程における蒸着方向が略同一平面内にあることを特徴とする。
【００３４】
即ち、本発明の無機配向膜の製造方法は、下記工程から成る。
（ａ）工程：複数の柱状構造体からなる斜方蒸着膜を形成する第一の蒸着工程
（ｂ）工程：蒸着領域を制限するマスクを設置する工程
（ｃ）工程：マスクを設置していない柱状構造体の一部領域に無機材料を蒸着する第二の蒸着工程
【００３５】
以下に各工程について説明する。
（ａ）工程：複数の柱状構造体からなる斜方蒸着膜を形成する第一の蒸着工程
図８は、本発明の無機配向膜の製造方法における、斜方蒸着法の装置構成を示す構成図である。図８において、８０１は蒸着源、８０２は基板、８０３は基板ホルダ、８０４は基板法線、８０５は蒸着角度、８０６は蒸着距離、８０７は蒸着方向である。図８に示す構成の装置は、真空装置内に設置される。
【００３６】
蒸着源８０１は、斜方蒸着膜を構成する材質の材料を蒸着原料として導入し、抵抗加熱法や電子ビーム蒸着法等の方法により蒸着原料を加熱し、蒸着を行う。
蒸着原料は、形成する無機配向膜が液晶を一定の方位角方向に配列させ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から２程度）、が用いられる。
【００３７】
本発明では、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、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。これらの材料はその形成条件により液晶配向状態を制御できる。
【００３８】
また蒸着原料の形態は、粉末状、顆粒状、ペレット状等の形状が好適に用いられるが、上記の液晶配向を制御できるものであれば、特に形状、サイズ等の制限はない。
基板８０２には、斜方蒸着膜を形成する、画素電極や対向電極が形成された基板を用いる。斜方蒸着膜は、図２に示す断面構造を有しており、図８に示す蒸着方向８０７と図２に示す蒸着方向２０５が対応している。
【００３９】
基板ホルダ８０３は、基板８０２の保持に用いる。基板ホルダ８０３を稼動することで、蒸着角度８０５を規定する。
蒸着角度８０５は、本発明においては、基板法線８０４と、蒸着源８０１と基板８０２の中心を結ぶ線分（図８では蒸着距離８０６に相当）がなす角である。蒸着角度８０５は装置の構成によるが、通常０°から９０°の間で設定可能である。液晶素子に用いる配向膜として使用する斜方蒸着膜を作製する場合には、通常５０°から９０°の範囲に設定される。このような範囲で蒸着角度８０５を設定することで、斜方蒸着膜に蒸着方向８０７に起因した異方性が付与され、液晶分子を一定方向に配列させることが可能となる。
【００４０】
更に、本発明においては、基板法線を基準として７０度以上の蒸着角度にて酸化物を蒸着して一方向に傾斜した複数の酸化物柱状構造体を形成することが好ましい。このような範囲に設定することで、後述する（ｃ）工程で行う第二の斜方蒸着を行う工程でのプレチルト角制御を効果的に行うことができる。また、このような方法で斜方蒸着膜を作製した場合、図２に示す斜方蒸着膜を構成する柱状構造体の傾斜角度２０３の角度が３０度以上５５度以下となる。例えば蒸着角度を７０°に設定した場合、斜方蒸着膜の断面構造は図１８（ａ）のようになり、柱状構造体の傾斜角度は基板法線を基準として３０°傾斜する。また蒸着角度を８７．５°に設定した場合には、柱状構造体傾斜角度は図１８（ｂ）のようになり、基板法線に対して最大で５５度傾斜する。
【００４１】
斜方蒸着法で作製した斜方蒸着膜の柱状構造体傾斜角度が前記範囲になることにより、プレチルト角が２０°以上となり、後述する第二の斜方蒸着を行う工程でのプレチルト角制御を効果的に行うことができる。
【００４２】
（ｂ）工程：蒸着領域を制限するマスクを設置する工程
次に、第一の蒸着工程により形成された斜方蒸着膜の複数の柱状構造体を第１領域と、該第１領域を取り囲む第２領域に分けて、該第２領域にマスクを設置する。マスク設置は、図９に示すように、マスク９０４を基板９０２と平行に設置する。マスク９０４の各開口部は、第二の蒸着工程で斜方蒸着を行なう第１領域に対応しており、各蒸着基板に対しては図１０に示すようにマスク１００１が配置される。マスク１００１の開口部は、少なくとも画素電極領域１００４を含む大きさであることが好ましく、このように開口部を設定することで少なくとも画素電極領域の配向を、後述の（ｃ）工程により変化させることができる。
【００４３】
（ｃ）工程：マスクを設置していない柱状構造体の一部領域に無機材料を蒸着する第二の蒸着工程
次に、前述のマスク開口部領域に、第二の蒸着を行なう第二の蒸着は、図９に示す様に、マスクを使用して（ａ）工程の斜方蒸着と同様の方法により蒸着を行う。この際、蒸着角度９０３は、基板法線を基準として−４５度以上４５度以下の範囲であることが好ましい。このとき、蒸着角度が＋（プラス）の方向とは、第一の蒸着方向と同じ方向から蒸着した場合であり、蒸着角度が−（マイナス）の方向とは、第一の蒸着方向とは逆の方向から蒸着を行った場合である。
【００４４】
上記の蒸着角度の範囲で第二の蒸着を行うことにより、第二の蒸着を行った前記第１領域における柱状構造体の直径を、第一の蒸着により形成された第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくすることができ、第二の斜方蒸着を行った領域のみプレチルト角を低下させることができる。すなわち、第１領域は第一の蒸着および第二の蒸着の２回の蒸着が行なわれ、第２領域は第一の蒸着だけが行なわれる。
【００４５】
図１１に、プレチルト角５０．１°を発現する無機配向膜（蒸着角度８７．５°、膜厚２４０ｎｍ）上に種々の蒸着角度、蒸着時間で第二の斜方蒸着を行った場合の蒸着角度とプレチルト角の関係を示す。図１１が示す通り、第二の斜方蒸着を−４５度から４５度の角度範囲で行うことで、プレチルト角を３０°から４５°の範囲に設定することができる。また、上記角度範囲内から外れるような範囲の蒸着角度で第二の斜方蒸着を行った場合には、プレチルト低下効果が確認できなかったり、もしくは一軸配向が保てない場合があった。
【００４６】
第二の斜方蒸着の蒸着方向は、その蒸着方向が第一の斜方蒸着における蒸着方向と略同一平面内に存在する様に設定することが好ましい。この関係について図１９を用いて説明する。図１９において１９０１は蒸着方向、１９０２は蒸着角度、１９０３は蒸着方向の方位角成分である。第一の斜方蒸着における蒸着方向の方位角成分をψ１（度）、第二の斜方蒸着における蒸着方向の方位角成分をψ２（度）、すると、
ψ２ ＝ ψ１＋１８０ｎ （ｎ＝０，１，２，３，・・・）
を満たす場合、「第一の斜方蒸着の蒸着方向と第二の斜方蒸着の蒸着方向が同一平面内に存在する」、という。
【００４７】
このように第二の蒸着方向を設定することで、上記蒸着角度の範囲において配向乱れを起こすことのない無機配向膜を作製できる。
【実施例】
【００４８】
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、斜方蒸着膜として蒸着角度８７．５度、膜厚が２４０ｎｍである酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：ｘは１から２）から成る斜方蒸着膜を形成（以後「１回目の蒸着」と記載）した後、前記斜方蒸着膜の一部に、蒸着角度０°で、成膜レート０．５ｎｍ／ｓで１０秒間酸化ケイ素を蒸着（以後「２回目の蒸着」と記載）して、液晶装置を作製した実施例である。
【００４９】
以下、下記（ａ）から（ｇ）工程に沿って説明する。
（ａ）工程：基板準備工程
まず、画素電極、転移用電極が形成された基板と、対向電極が形成された基板を準備した。本実施例においては、画素電極、転移用電極はＡｌを主成分とする反射電極を用いた。
【００５０】
（ｂ）工程：斜方蒸着膜を形成する工程
次に、前記基板上に斜方蒸着膜を形成した。斜方蒸着膜は蒸着角度８７．５°、膜厚２４０ｎｍに設定し、図８に示す構成を有する装置を用いて蒸着を行った。このとき、同時にプレチルト角測定用のガラス基板も同時にセットしておき、蒸着後図５に示すプレチルト角測定用セルを作製し、プレチルト角の測定を行った。液晶は正の誘電異方性を有する液晶組成物（メルク社製：ＭＬＣ−２０５０）を用いた。このときのプレチルト角は４８．１°であった。
【００５１】
（ｃ）工程：部分的に２回目の蒸着を行う工程
次に、（ｂ）工程にて作製した斜方蒸着膜基板の一部に、２回目の蒸着を行った。
まず、反射電極基板および対向電極基板の各基板上に、表示領域部に相当する部分のみ開口したマスクを設置した。次に蒸着角度を０度、即ち基板中心と蒸着源を結ぶ線分が基板法線と平行となる角度となるよう蒸着基板を設置した。
【００５２】
このとき、（ｂ）工程の時と同様に、プレチルト角測定用のセルを同時に設置しておき、２回目蒸着後のプレチルト角を測定した。そのときのプレチルト角は、２回目蒸着部で３３°、マスクをして２回目蒸着を行わなかった部分が４７°であった。
【００５３】
また、２回目の蒸着を行った部分と行わなかった部分での表面構造の違いをＦＥ−ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡Ｓ−５０００Ｈ：日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて観察し、確認した。その結果を図１６および図１７に示す。図１６が２回目の蒸着を行った部分、図１７が行わなかった部分である。２回目の蒸着を行った箇所の柱状構造体の直径は約５０ｎｍであり、２回目の蒸着を行わなかった箇所の柱状構造体の直径は約３０ｎｍである。その結果、２回目の蒸着を行った箇所の柱状構造体の直径が、２回目の蒸着を行わなかった箇所の柱状構造体の直径よりも大きいことを確認した。
【００５４】
また、断面構造より柱状構造体の傾斜角度は、基板法線を基準として３８°であることを確認した。
【００５５】
（ｄ）工程：シール剤塗布、基板貼り合せ工程
次に、ベンド配向形成用の液晶セルを作製する。反射電極を形成した基板上に、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。
【００５６】
次にＵＶ硬化シール剤を塗布した反射電極形成基板上に、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イオンビーム照射領域が重なり合うように設置し、所定の条件でＵＶ照射、基板加熱を行うことで、空セルを作製する。
【００５７】
（ｅ）工程：液晶注入・液晶セル封止工程
次に、液晶注入装置を用いて空セル内に液晶材料（メルク社製：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。
【００５８】
（ｆ）工程：液晶配向処理工程
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。
【００５９】
（ｇ）工程：液晶配向処理工程
次に、反射電極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。
【００６０】
ここで、液晶の配向状態を確認するために、反射電極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、２回目の蒸着を行った領域では、透過光が明るい黄色であり、２回目の蒸着を行わなかった領域では透過光はグレーであった。この透過光色の違いは液晶層のリタデーションの違いに対応しており、明るい黄色の方がリタデーション量が大きい。このことは、２回目の蒸着を行った領域は電圧無印加状態でスプレイ配向状態を形成しているのに対し、２回目の蒸着を行わない部分は電圧無印加状態でベンド配向を形成していることを示唆している。以上より、２回目蒸着を行った領域では液晶層はスプレイ配向を形成し、２回目の蒸着を行わない領域ではベンド配向を形成していることが確認できる。
【００６１】
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。このときの様子を図１３に示す。初期の配向状態は図１３（ａ）である。まず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印加後数秒で図１３（ｂ）に示すように表示領域全域がベンド配向となる。
【００６２】
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、図１３（ｃ）に示すように、スプレイ配向への逆転移は観察されず、ベンド配向が維持される。
【００６３】
上記結果より、２回目の蒸着を行った領域では、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１回目の斜方蒸着を行った際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。
【００６４】
次に、一軸性の位相補償板を液晶セルのガラス基板上へ貼り付ける。位相補償板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１２に示すような光学系配置において電圧−反射率特性（Ｖ−Ｒ特性）を測定すると、図１５に示すグラフを得られ、０Ｖで反射率最大となり、５Ｖ付近で反射率が極小となる電圧−反射率特性曲線を得ることができる。
【００６５】
図１５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。
【００６６】
比較例１
本比較例は、実施例１における２回目の蒸着を行わない以外は実施例１と同様の方法で作製した液晶装置の例である。
【００６７】
本比較例では、表示領域部、非表示領域部ともにプレチルト角は４８．１°であり、パラレルセルを作製すると、両領域共にベンド配向を形成する。また、両領域の無機配向膜の構造観察を行うと、柱状構造体の傾斜角度および柱状構造体直径は両領域で同一となる。
【００６８】
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見られる。
従って比較例１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、０Ｖでの反射率が低下することが分かる。
【００６９】
比較例２
本比較例は、実施例１における２回目の蒸着を基板全面に対して行う以外は、実施例１と同様の方法で作製した液晶装置の例である。
【００７０】
本比較例では、１回目の蒸着、２回目の蒸着共に基板全面に対して行っているので、表示領域部、非表示領域部ともにプレチルト角は、元の斜方蒸着膜より低下して２８°となり、パラレルセルを作製すると、両領域共にスプレイ配向を形成する。
【００７１】
また、実施例１の場合と同様に表示領域に電圧を印加した際の配向変化を図１４に示す。初期状態（図１４（ａ））から、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（図１４（ｂ））、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し、ベンド配向は維持されない（図１４（ｃ））。
【００７２】
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。
電圧−反射率特性（Ｖ−Ｒ特性）を測定したところ、０Ｖで反射率最大とならず、スプレイ−ベンド転移に要する電圧分だけ余分に電圧印加が必要である。またそれに従い反射率最小となる電圧も高くなる。
【００７３】
実施例２
本実施例は、斜方蒸着膜として蒸着角度８７．５度、膜厚が２４０ｎｍである酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）から成る斜方蒸着膜を形成（以後「１回目の蒸着」と記載）した後、前記斜方蒸着膜の一部に、蒸着角度−４５°、成膜レート０．５ｎｍ／ｓで１０秒間酸化ケイ素を蒸着（以後「２回目の蒸着」と記載）して、液晶装置を作製した実施例である。
【００７４】
このとき２回目の蒸着の蒸着角度は、図１９に示す蒸着角度１９０２が−４５°（ここで符号−は１回目の蒸着と逆方向を指す）、蒸着方向の方位角成分１９０３が１回目の蒸着のそれと同じ平面内に含まれる、即ち１回目の蒸着における蒸着方向の方位角成分をψ１（度）、２回目のそれをψ２（度）とすると、ψ２＝ψ１＋１８０の関係が成り立つように蒸着方向を決定した。
【００７５】
実施例１と同様の方法により各領域のプレチルト角を測定したところ、１回目の蒸着のみを行った部分では４８．９°、２回目の蒸着を行った部分では４１．１°であった。
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２回目の蒸着を行った表示領域部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。
【００７６】
実施例３
本実施例は、斜方蒸着膜として蒸着角度８７．５度、膜厚が２４０ｎｍである酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）から成る斜方蒸着膜を形成（以後「１回目の蒸着」と記載）した後、前記斜方蒸着膜の一部に、蒸着角度４５°で、成膜レート０．５ｎｍ／ｓで１０秒間酸化ケイ素を蒸着（以後「２回目の蒸着」と記載）して、液晶装置を作製した実施例である。
【００７７】
実施例１と同様の方法により各領域のプレチルト角を測定したところ、１回目の蒸着のみを行った部分では４８．９°、２回目の蒸着を行った部分では３８．６°であった。
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２回目の蒸着を行った表示領域部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ことが確認できる。
【００７８】
比較例３
本比較例は、斜方蒸着膜として蒸着角度８７．５°、膜厚が２４０ｎｍである酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）から成る斜方蒸着膜を形成（以後「１回目の蒸着」と記載）した後、前記斜方蒸着膜の一部に、蒸着角度６７．５°で、成膜レート０．５ｎｍで１０秒間酸化ケイ素を蒸着（「２回目の蒸着」と記載）して、液晶装置を作製した比較例である。
【００７９】
配向確認用セルを作製して配向状態を確認したところ、配向乱れが発生していることが確認された。従って比較例３の方法で作製した液晶装置は、表示素子として使用することは出来なかった。
【００８０】
比較例４
本実施例は、２回目の蒸着における蒸着角度が−６７．５°である以外は、比較例３の方法と同様の方法で無機配向膜を形成し、液晶装置を作製した比較例である。
【００８１】
配向確認用セルを作製して配向状態を確認したところ、比較例３の場合と同様に配向乱れが発生してしまい、表示素子として使用することは出来なかった。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
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る。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。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の無機配向膜を示す概念図である。
【図２】本発明の無機配向膜における断面構造の概念図である。
【図３】本発明の無機配向膜における表面構造の概念図である。
【図４】本発明の液晶装置におけるプレチルト角を示す概念図である。
【図５】本発明の液晶装置を示す概念図である。
【図６】本発明の液晶装置におけるスプレイ配向状態を示す概念図である。
【図７】本発明の液晶装置におけるベンド配向状態を示す概念図である。
【図８】本発明の無機配向膜の製造方法における、斜方蒸着法の装置構成を示す構成図である。
【図９】本発明の無機配向膜の製造方法における、マスクを配置した斜方蒸着法の装置構成を示す装置構成図である。
【図１０】本発明の無機配向膜の製造方法における、マスク配置方法の概念図である。
【図１１】本発明の無機配向膜の製造方法における、第二の蒸着における蒸着角度とプレチルト角の関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の液晶装置の電圧−反射率特性測定に使用する測定系の装置構成図である。
【図１３】本発明の液晶装置における、電圧印加前後の表示領域の配向変化を示す一例である。
【図１４】本発明の液晶装置における、電圧印加前後の表示領域の配向変化を示す一例である。
【図１５】本発明の液晶装置における、電圧−反射率特性のグラフである。
【図１６】本発明の実施例１の無機配向膜における、第２領域の電子顕微鏡写真である。
【図１７】本発明の実施例１の無機配向膜における、第１領域の電子顕微鏡写真である。
【図１８】本発明の無機配向膜における、蒸着角度が異なる場合の無機配向膜の断面電子顕微鏡写真である。
【図１９】本発明の無機配向膜の作製方法における、蒸着方向を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０１ 第１領域
１０２ 第２領域
１０３、２０１、８０２、９０２、１００３ 基板
２０２、３０１ 柱状構造体
２０３ 柱状構造体の傾斜角度
２０４ 膜厚
２０５、８０７、９０５、１９０１ 蒸着方向
２０６ 空隙
２０７、３０２ 柱状構造体の直径
２０８ 基板法線
３０３ 第一の斜方蒸着方向
４０１ プレチルト角
４０２ 液晶分子
４０３ 配向膜
４０４ ガラス基板
４０５ 配向処理方向
５０１、１００４ 画素電極領域
５０２ 画素電極外領域
５０３ シール部
５０４ 封口部
５０５ 取出電極
６０１、７０１ 上部基板
６０２、７０２ 対向電極
６０３、７０３、１００２ 無機配向膜
６０４、７０４ 液晶層
６０５ 画素電極
６０６、７０５ 下部基板
８０１、９０１ 蒸着源
８０３ 基板ホルダ
８０４ 基板法線
８０５、９０３、１９０２ 蒸着角度
８０６ 蒸着距離
９０４、１００１ マスク
１２０１ ハーフミラー
１２０２ 位相差板
１２０３ 液晶装置
１２０４ 光源
１２０５ 偏光板１
１２０６ 偏光板２
１３０１、１４０１ 表示領域部
１３０２、１４０２ 非表示領域部
１９０３ 蒸着方向の方位角成分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機配向膜、その製造方法および液晶装置に関し、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れに用いる無機配向膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
近年、優れた動画表示を行う高速応答性を有する液晶装置の開発が活発になっており、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いることから、注目を集めている。
【０００４】
ＯＣＢモードは、表示動作の際に図７に示すベンド配向と呼ばれる液晶配向状態を使用するが、ベンド配向を形成するためには図６に示すような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。一般にこのスプレイ−ベンド配向転移のために液晶セルに対してある電圧以上の転移電圧を印加する必要がある。しかしながら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、転移電圧はできるだけ低くすることが好ましい。
【０００５】
転移電圧の低減には液晶配向膜とその直上の液晶分子の傾き角であるプレチルト角を高く設定することや、液晶組成物の弾性定数（Ｋ３３／Ｋ１１）の低減等が有効であることが知られている（非特許文献１、２参照）。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。
【０００６】
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。
この課題の解決のため、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ある。
【０００７】
例えば特許文献１には、基板面内に複数の異なるプレチルト角を発現する領域を形成し、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−ベンド転移の発生を容易とする技術が開示されている。特許文献１における低プレチルト角領域の形成方法としては以下の方法が挙げられている。まず高プレチルト角領域を、蒸着角度８０°の斜方蒸着法により基板上に形成する。その後マスクを用いて蒸着領域を画素領域のみに制限し、基板を９０°回転させることにより蒸着方向を９０°回転させて、蒸着角度６０°で斜方蒸着膜を作製する。このような作製方法により、画素領域は６０°蒸着により低プレチルト角となり、画素間領域は８０°蒸着により高プレチルト角となる。一方蒸着角度６０°と蒸着角度８０°の場合には、方位角方向、即ち基板面内方向の液晶配向が９０°回転することが知られている。そのため特許文献１においては、蒸着角度６０°と蒸着角度８０°の蒸着方向を９０°回転させて、方位角方向の液晶配向方向を一致させている。
【０００８】
また、特許文献２においては、紫外線照射によりプレチルト角が変化するようなポリイミド配向膜を用い、画素領域部にのみ紫外線を照射することで、画素領域部のプレチルト角を画素間領域のプレチルト角よりも低く設定している。
【特許文献１】特開２００７−０１７５０２号公報
【特許文献２】特開２０００−３３０１４１号公報
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．９０、０９１１０３ （２００７）
【非特許文献２】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．８８、０４１１０８ （２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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減させる効果は有するものの、十分とは言えず、更なるベンド転移電圧の低下、転移後のベンド配向の安定化が望まれていた。また、配向膜作製時に、異なる蒸着角度（例えば６０°と８０°）で２回、基板を９０°回転させて蒸着を行う必要があるため、プロセスが煩雑となる課題があった。
また、特許文献２の方法では、有機配向膜を用いるため、高強度光を使用する環境下では液晶素子が劣化する場合があった。
【００１０】
本発明は、係る課題を鑑みなされたものであって、画素電極や画素間に切欠部等の構造を設置すること無く、スプレイ−ベンド配向転移を容易に発現し、かつ転移後のベンド配向維持が容易であり、表示品質の優れた液晶装置を提供するものである。
また、本発明は上記の液晶装置に用いる無機配向膜およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討の結果、斜方蒸着法を用いて、４０°以上のプレチルト角を発現するための、柱状構造体で形成された無機配向膜の製造条件を見出した。さらにその条件で製造された無機配向膜の柱状構造体に、ある一定の角度方向から、もう一度斜方蒸着を行うことにより、柱状構造体の直径を増加させプレチルト角を低下させることができることを見出した。
【００１２】
また、ベンド配向領域に囲まれたスプレイ配向領域の液晶をスプレイ−ベンド転移させることで、その後のベンド配向領域に囲まれた領域の液晶の逆転移（ベンド配向からスプレイ配向への転移）が、通常の逆転移に比べて非常に遅いか、逆転移が発生しないことを見出した。
【００１３】
これらの事実を基に検討を行い、以下に示す発明を完成させた。
上記の課題を解決する無機配向膜は、基板上に配置された、同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜において、前記無機配向膜は第１領域と、該第１領域を取り囲むように配置された第２領域を有し、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
また、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、前記液晶層を挟持して対向する第１の基板と第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板上に配置された同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜を有する液晶装置であり、前記第１の基板上には複数の画素電極が配置された画素電極領域と、前記画素電極領域を取り囲むように画素電極外領域が配置され、前記第２の基板上には透明電極から成る対向電極が配置され、前記第１の基板の画素電極領域上に前記無機配向膜の第１領域が配置され、前記画素電極外領域には前記無機配向膜の第２領域が配置され、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする。
【００１５】
また、上記の課題を解決する無機配向膜の製造方法は、斜方蒸着法を用いた、一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜の製造方法において、基板上に基板法線を基準として７０度以上の蒸着角度にて酸化物を蒸着して一方向に傾斜した複数の柱状構造体を形成する第一の蒸着工程と、第一の蒸着工程により形成された前記複数の柱状構造体を第１領域と、該第１領域を取り囲む第２領域に分けて、該第２領域にマスクを設置する工程と、前記マスクを設置していない第１領域の柱状構造体に、基板法線を基準として−４５度以上４５度以下の蒸着角度にて酸化物を蒸着し、前記第１領域における柱状構造体の直径を、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくする第二の蒸着工程からなり、第一の蒸着工程における蒸着方向と、第二の蒸着工程における蒸着方向が略同一平面内にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第一の斜方蒸着で形成した複数の柱状構造体より形成される無機配向膜を第１領域と、前記第１領域を取り囲む第２領域に分けて、前記第１領域にある一定角度で第二の斜方蒸着を行うことで第１領域の柱状構造体の直径を増加させ、第１領域の柱状構造体の直径を第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくする。この手法により部分的なプレチルト角低下を達成可能な無機配向膜、その製造方法および液晶装置を提供できる。
【００１７】
特に、第一の斜方蒸着で形成する無機配向膜を、電圧無印加状態でベンド配向となるプレチルト角に設定することにより、第二の蒸着にて形成する表示領域部のスプレイ配向部のベンド配向への転移を容易にすることができる。加えてベンド配向領域に囲まれたスプレイ配向領域の液晶をスプレイ−ベンド転移させることで、その後のベンド配向領域に囲まれた領域の逆転移発生を抑制することができ、転移後のベンド配向の安定性向上を図ることが可能な無機配向膜、その製造方法および液晶装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る無機配向膜は、基板上に配置された、同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜において、前記無機配向膜は第１領域と、該第１領域を取り囲むように配置された第２領域を有し、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
＜無機配向膜について＞
図１は、本発明の無機配向膜の構成の一例を示す概念図である。１０１は第１領域、１０２は第２領域である。また、図２は本発明の無機配向膜の断面模式図である。２０１は基板、２０２は柱状構造体、２０３は柱状構造体の傾斜角度、２０４は膜厚、２０５は蒸着方向、２０６は空隙、２０７は柱状構造体の直径、２０８は基板法線である。また、図３は図２に示す無機配向膜の断面図を配向膜表面方向から見た場合の模式図である。図３において３０１は柱状構造体、３０２は柱状構造体の直径である。
【００２０】
本発明の無機配向膜は、基板上に配置された、同一方向に傾斜した複数の柱状構造体より形成される無機配向膜であり、図１に示す様に、前記無機配向膜は第１領域１０１と、該第１領域１０１を取り囲むように配置された第２領域１０２を有し、図２および図３に示す柱状構造体の直径２０７、３０２が、図１に示す第１領域１０１と第２領域１０２とで異なり、前記第１領域１０１における柱状構造体の直径が、前記第２領域１０２の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする。この柱状構造体直径２０７、３０２が大きくなることにより、液晶配向、特にプレチルト角が変化する。なお、柱状構造体の直径とは、ここでは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した、無機配向膜表面から見た柱状構造体の平均直径で定義される。
【００２１】
ここでプレチルト角について図４を用いて説明する。図４はプレチルト角を測定する際に使用する液晶セルの断面模式図であり、４０１はプレチルト角θｐ、４０２は液晶分子、４０３は配向膜、４０４はガラス基板、４０５は配向処理方向である。配向膜４０３のプレチルト角４０１はクリスタルローテーション法や磁場スレッショルド法等の方法により測定される。その際配向膜４０３は、上下基板共に同じ配向膜を用い、配向処理方向４０５が反平行（アンチパラレル）方向となる様に向かい合わせ液晶セルを作製する。このような液晶セルを作製することにより、液晶分子４０２が図４に示すような方向へと配列し、配向膜４０３のプレチルト角４０１が測定可能となる。本発明におけるプレチルト角は、図４に示す液晶セルを用いて測定する。
【００２２】
また、図２に示す柱状構造体の傾斜角度２０３は、後述する斜方蒸着時の蒸着角度により変化させることができる。図１の第１領域１０１の無機配向膜における柱状構造体の傾斜角度は同一である。この柱状構造体の傾斜角度２０３は、基板法線２０８を基準として３０度以上５５度以下の範囲にある場合、第２領域１０２の柱状構造体の直径を第１領域の柱状構造体の直径より大きくした場合にプレチルト角が効果的に低下する。
【００２３】
本発明における無機配向膜に用いられる無機材料としては、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から２程度）、が挙げられる。しかしながら本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
【００２４】
＜液晶装置について＞
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、前記液晶層を挟持して対向する第１の基板と第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板上に配置された同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜を有する液晶装置であり、前記第１の基板上には複数の画素電極が配置された画素電極領域と、前記画素電極領域を取り囲むように画素電極外領域が配置され、前記第２の基板上には透明電極から成る対向電極が配置され、前記第１の基板の画素電極領域上に前記無機配向膜の第１領域が配置され、前記画素電極外領域には前記無機配向膜の第２領域が配置され、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする。
【００２５】
図５は、本発明の液晶装置の構成の一例を示す概念図である。５０１は画素電極領域、５０２は画素電極外領域、５０３はシール部、５０４は封口部、５０５は取出電極である。
【００２６】
画素電極領域５０１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６に図示する対向電極６０２が存在し、画素電極６０５と対向電極６０２との間に印加する電位差により液晶分子を駆動する。
【００２７】
本発明においては、画素電極領域５０１上に図１に示す無機配向膜の第１領域１０１を、画素電極外領域５０２上に無機配向膜の第２領域１０２が配置されるよう、無機配向膜を作製する。このように無機配向膜を配置することにより、画素電極領域５０１のプレチルト角をその周辺部、即ち画素電極外領域５０２より低下させることができ、液晶表示素子として使用する場合に、画素電極領域の透過率、反射率の向上を図ることができる。
【００２８】
図６は、本発明の液晶装置におけるスプレイ配向状態を示す概念図である。６０１は上部基板、６０２は対向電極、６０３は無機配向膜、６０４は液晶層、６０５は画素電極、６０６は下部基板である。
【００２９】
また、図７は、本発明の液晶装置におけるベンド配向状態を示す概念図である。本発明の液晶装置においては、表示動作時に図７に示すようなベンド配向状態を示す必要があり、そのような配向状態となるように無機配向膜の配向方向等を調整しておく必要がある。具体的には、上下の配向方向が一致するように無機配向膜を形成しておく必要がある。また、プレチルト角が低い場合には図６に示すようなスプレイ配向状態を示すので、表示動作時にはスプレイ配向状態から配向転移させてベンド配向状態を形成する必要がある。
【００３０】
特に本発明では、前記基板の画素電極領域上に前記無機配向膜の第１領域が配置され、前記画素電極外領域には前記無機配向膜の第２領域が配置され、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくすることができる。その結果、画素電極領域と画素電極外領域とで異なる液晶配向状態を発生させることができる。
【００３１】
画素電極領域のプレチルト角が４０°以下である場合、配向処理直後の電圧無印加の状態では、図６の液晶層６０４に示すような、スプレイ配向状態をとる。表示領域部のプレチルト角が低いと、図７に示すようなベンド配向状態を形成した際に液晶層のリタデーション量が大きくなり表示には有利となる。しかし初期状態では表示に使用するベンド配向状態をとりづらくなる。
本発明では、表示に寄与しない画素電極外領域のプレチルト角を高く設定し、電圧無印加時でのベンド配向状態を形成することにより、画素電極領域のスプレイ配向のベンド配向への転移を容易にし、かつ表示領域部のベンド配向からスプレイ配向への逆転移を抑制する。
【００３２】
本発明においては、前記液晶層の表示動作時の配向状態がベンド配向であり、
前記非表示領域部の液晶層において、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。
【００３３】
＜無機配向膜の製造方法について＞
次に、本発明の無機配向膜の製造方法について説明する。
本発明の無機配向膜の製造方法は、斜方蒸着法を用いた、一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜の製造方法において、基板上に基板法線を基準として７０度以上の蒸着角度にて酸化物等の無機材料を蒸着して一方向に傾斜した複数の柱状構造体を形成する第一の蒸着工程と、第一の蒸着工程により形成された前記複数の柱状構造体を第１領域と、該第１領域を取り囲む第２領域に分けて、該第２領域にマスクを設置する工程と、前記マスクを設置していない第１領域の柱状構造体に、基板法線を基準として−４５度以上４５度以下の蒸着角度にて酸化物等の無機材料を蒸着し、前記第１領域における柱状構造体の直径を、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくする第二の蒸着工程からなり、第一の蒸着工程における蒸着方向と、第二の蒸着工程における蒸着方向が略同一平面内にあることを特徴とする。
【００３４】
即ち、本発明の無機配向膜の製造方法は、下記工程から成る。
（ａ）工程：複数の柱状構造体からなる斜方蒸着膜を形成する第一の蒸着工程
（ｂ）工程：蒸着領域を制限するマスクを設置する工程
（ｃ）工程：マスクを設置していない柱状構造体の一部領域に無機材料を蒸着する第二の蒸着工程
【００３５】
以下に各工程について説明する。
（ａ）工程：複数の柱状構造体からなる斜方蒸着膜を形成する第一の蒸着工程
図８は、本発明の無機配向膜の製造方法における、斜方蒸着法の装置構成を示す構成図である。図８において、８０１は蒸着源、８０２は基板、８０３は基板ホルダ、８０４は基板法線、８０５は蒸着角度、８０６は蒸着距離、８０７は蒸着方向である。図８に示す構成の装置は、真空装置内に設置される。
【００３６】
蒸着源８０１は、斜方蒸着膜を構成する材質の材料を蒸着原料として導入し、抵抗加熱法や電子ビーム蒸着法等の方法により蒸着原料を加熱し、蒸着を行う。
蒸着原料は、形成する無機配向膜が液晶を一定の方位角方向に配列させ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から２程度）、が用いられる。
【００３７】
本発明では、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、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。これらの材料はその形成条件により液晶配向状態を制御できる。
【００３８】
また蒸着原料の形態は、粉末状、顆粒状、ペレット状等の形状が好適に用いられるが、上記の液晶配向を制御できるものであれば、特に形状、サイズ等の制限はない。
基板８０２には、斜方蒸着膜を形成する、画素電極や対向電極が形成された基板を用いる。斜方蒸着膜は、図２に示す断面構造を有しており、図８に示す蒸着方向８０７と図２に示す蒸着方向２０５が対応している。
【００３９】
基板ホルダ８０３は、基板８０２の保持に用いる。基板ホルダ８０３を稼動することで、蒸着角度８０５を規定する。
蒸着角度８０５は、本発明においては、基板法線８０４と、蒸着源８０１と基板８０２の中心を結ぶ線分（図８では蒸着距離８０６に相当）がなす角である。蒸着角度８０５は装置の構成によるが、通常０°から９０°の間で設定可能である。液晶素子に用いる配向膜として使用する斜方蒸着膜を作製する場合には、通常５０°から９０°の範囲に設定される。このような範囲で蒸着角度８０５を設定することで、斜方蒸着膜に蒸着方向８０７に起因した異方性が付与され、液晶分子を一定方向に配列させることが可能となる。
【００４０】
更に、本発明においては、基板法線を基準として７０度以上の蒸着角度にて酸化物を蒸着して一方向に傾斜した複数の酸化物柱状構造体を形成することが好ましい。このような範囲に設定することで、後述する（ｃ）工程で行う第二の斜方蒸着を行う工程でのプレチルト角制御を効果的に行うことができる。また、このような方法で斜方蒸着膜を作製した場合、図２に示す斜方蒸着膜を構成する柱状構造体の傾斜角度２０３の角度が３０度以上５５度以下となる。例えば蒸着角度を７０°に設定した場合、斜方蒸着膜の断面構造は図１８（ａ）のようになり、柱状構造体の傾斜角度は基板法線を基準として３０°傾斜する。また蒸着角度を８７．５°に設定した場合には、柱状構造体傾斜角度は図１８（ｂ）のようになり、基板法線に対して最大で５５度傾斜する。
【００４１】
斜方蒸着法で作製した斜方蒸着膜の柱状構造体傾斜角度が前記範囲になることにより、プレチルト角が２０°以上となり、後述する第二の斜方蒸着を行う工程でのプレチルト角制御を効果的に行うことができる。
【００４２】
（ｂ）工程：蒸着領域を制限するマスクを設置する工程
次に、第一の蒸着工程により形成された斜方蒸着膜の複数の柱状構造体を第１領域と、該第１領域を取り囲む第２領域に分けて、該第２領域にマスクを設置する。マスク設置は、図９に示すように、マスク９０４を基板９０２と平行に設置する。マスク９０４の各開口部は、第二の蒸着工程で斜方蒸着を行なう第１領域に対応しており、各蒸着基板に対しては図１０に示すようにマスク１００１が配置される。マスク１００１の開口部は、少なくとも画素電極領域１００４を含む大きさであることが好ましく、このように開口部を設定することで少なくとも画素電極領域の配向を、後述の（ｃ）工程により変化させることができる。
【００４３】
（ｃ）工程：マスクを設置していない柱状構造体の一部領域に無機材料を蒸着する第二の蒸着工程
次に、前述のマスク開口部領域に、第二の蒸着を行なう第二の蒸着は、図９に示す様に、マスクを使用して（ａ）工程の斜方蒸着と同様の方法により蒸着を行う。この際、蒸着角度９０３は、基板法線を基準として−４５度以上４５度以下の範囲であることが好ましい。このとき、蒸着角度が＋（プラス）の方向とは、第一の蒸着方向と同じ方向から蒸着した場合であり、蒸着角度が−（マイナス）の方向とは、第一の蒸着方向とは逆の方向から蒸着を行った場合である。
【００４４】
上記の蒸着角度の範囲で第二の蒸着を行うことにより、第二の蒸着を行った前記第１領域における柱状構造体の直径を、第一の蒸着により形成された第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくすることができ、第二の斜方蒸着を行った領域のみプレチルト角を低下させることができる。すなわち、第１領域は第一の蒸着および第二の蒸着の２回の蒸着が行なわれ、第２領域は第一の蒸着だけが行なわれる。
【００４５】
図１１に、プレチルト角５０．１°を発現する無機配向膜（蒸着角度８７．５°、膜厚２４０ｎｍ）上に種々の蒸着角度、蒸着時間で第二の斜方蒸着を行った場合の蒸着角度とプレチルト角の関係を示す。図１１が示す通り、第二の斜方蒸着を−４５度から４５度の角度範囲で行うことで、プレチルト角を３０°から４５°の範囲に設定することができる。また、上記角度範囲内から外れるような範囲の蒸着角度で第二の斜方蒸着を行った場合には、プレチルト低下効果が確認できなかったり、もしくは一軸配向が保てない場合があった。
【００４６】
第二の斜方蒸着の蒸着方向は、その蒸着方向が第一の斜方蒸着における蒸着方向と略同一平面内に存在する様に設定することが好ましい。この関係について図１９を用いて説明する。図１９において１９０１は蒸着方向、１９０２は蒸着角度、１９０３は蒸着方向の方位角成分である。第一の斜方蒸着における蒸着方向の方位角成分をψ１（度）、第二の斜方蒸着における蒸着方向の方位角成分をψ２（度）、すると、
ψ２ ＝ ψ１＋１８０ｎ （ｎ＝０，１，２，３，・・・）
を満たす場合、「第一の斜方蒸着の蒸着方向と第二の斜方蒸着の蒸着方向が同一平面内に存在する」、という。
【００４７】
このように第二の蒸着方向を設定することで、上記蒸着角度の範囲において配向乱れを起こすことのない無機配向膜を作製できる。
【実施例】
【００４８】
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、斜方蒸着膜として蒸着角度８７．５度、膜厚が２４０ｎｍである酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：ｘは１から２）から成る斜方蒸着膜を形成（以後「１回目の蒸着」と記載）した後、前記斜方蒸着膜の一部に、蒸着角度０°で、成膜レート０．５ｎｍ／ｓで１０秒間酸化ケイ素を蒸着（以後「２回目の蒸着」と記載）して、液晶装置を作製した実施例である。
【００４９】
以下、下記（ａ）から（ｇ）工程に沿って説明する。
（ａ）工程：基板準備工程
まず、画素電極、転移用電極が形成された基板と、対向電極が形成された基板を準備した。本実施例においては、画素電極、転移用電極はＡｌを主成分とする反射電極を用いた。
【００５０】
（ｂ）工程：斜方蒸着膜を形成する工程
次に、前記基板上に斜方蒸着膜を形成した。斜方蒸着膜は蒸着角度８７．５°、膜厚２４０ｎｍに設定し、図８に示す構成を有する装置を用いて蒸着を行った。このとき、同時にプレチルト角測定用のガラス基板も同時にセットしておき、蒸着後図５に示すプレチルト角測定用セルを作製し、プレチルト角の測定を行った。液晶は正の誘電異方性を有する液晶組成物（メルク社製：ＭＬＣ−２０５０）を用いた。このときのプレチルト角は４８．１°であった。
【００５１】
（ｃ）工程：部分的に２回目の蒸着を行う工程
次に、（ｂ）工程にて作製した斜方蒸着膜基板の一部に、２回目の蒸着を行った。
まず、反射電極基板および対向電極基板の各基板上に、表示領域部に相当する部分のみ開口したマスクを設置した。次に蒸着角度を０度、即ち基板中心と蒸着源を結ぶ線分が基板法線と平行となる角度となるよう蒸着基板を設置した。
【００５２】
このとき、（ｂ）工程の時と同様に、プレチルト角測定用のセルを同時に設置しておき、２回目蒸着後のプレチルト角を測定した。そのときのプレチルト角は、２回目蒸着部で３３°、マスクをして２回目蒸着を行わなかった部分が４７°であった。
【００５３】
また、２回目の蒸着を行った部分と行わなかった部分での表面構造の違いをＦＥ−ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡Ｓ−５０００Ｈ：日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて観察し、確認した。その結果を図１６および図１７に示す。図１６が２回目の蒸着を行った部分、図１７が行わなかった部分である。２回目の蒸着を行った箇所の柱状構造体の直径は約５０ｎｍであり、２回目の蒸着を行わなかった箇所の柱状構造体の直径は約３０ｎｍである。その結果、２回目の蒸着を行った箇所の柱状構造体の直径が、２回目の蒸着を行わなかった箇所の柱状構造体の直径よりも大きいことを確認した。
【００５４】
また、断面構造より柱状構造体の傾斜角度は、基板法線を基準として３８°であることを確認した。
【００５５】
（ｄ）工程：シール剤塗布、基板貼り合せ工程
次に、ベンド配向形成用の液晶セルを作製する。反射電極を形成した基板上に、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。
【００５６】
次にＵＶ硬化シール剤を塗布した反射電極形成基板上に、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イオンビーム照射領域が重なり合うように設置し、所定の条件でＵＶ照射、基板加熱を行うことで、空セルを作製する。
【００５７】
（ｅ）工程：液晶注入・液晶セル封止工程
次に、液晶注入装置を用いて空セル内に液晶材料（メルク社製：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。
【００５８】
（ｆ）工程：液晶配向処理工程
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。
【００５９】
（ｇ）工程：液晶配向処理工程
次に、反射電極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。
【００６０】
ここで、液晶の配向状態を確認するために、反射電極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、２回目の蒸着を行った領域では、透過光が明るい黄色であり、２回目の蒸着を行わなかった領域では透過光はグレーであった。この透過光色の違いは液晶層のリタデーションの違いに対応しており、明るい黄色の方がリタデーション量が大きい。このことは、２回目の蒸着を行った領域は電圧無印加状態でスプレイ配向状態を形成しているのに対し、２回目の蒸着を行わない部分は電圧無印加状態でベンド配向を形成していることを示唆している。以上より、２回目蒸着を行った領域では液晶層はスプレイ配向を形成し、２回目の蒸着を行わない領域ではベンド配向を形成していることが確認できる。
【００６１】
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。このときの様子を図１３に示す。初期の配向状態は図１３（ａ）である。まず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印加後数秒で図１３（ｂ）に示すように表示領域全域がベンド配向となる。
【００６２】
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、図１３（ｃ）に示すように、スプレイ配向への逆転移は観察されず、ベンド配向が維持される。
【００６３】
上記結果より、２回目の蒸着を行った領域では、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１回目の斜方蒸着を行った際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。
【００６４】
次に、一軸性の位相補償板を液晶セルのガラス基板上へ貼り付ける。位相補償板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１２に示すような光学系配置において電圧−反射率特性（Ｖ−Ｒ特性）を測定すると、図１５に示すグラフを得られ、０Ｖで反射率最大となり、５Ｖ付近で反射率が極小となる電圧−反射率特性曲線を得ることができる。
【００６５】
図１５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。
【００６６】
比較例１
本比較例は、実施例１における２回目の蒸着を行わない以外は実施例１と同様の方法で作製した液晶装置の例である。
【００６７】
本比較例では、表示領域部、非表示領域部ともにプレチルト角は４８．１°であり、パラレルセルを作製すると、両領域共にベンド配向を形成する。また、両領域の無機配向膜の構造観察を行うと、柱状構造体の傾斜角度および柱状構造体直径は両領域で同一となる。
【００６８】
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見られる。
従って比較例１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、０Ｖでの反射率が低下することが分かる。
【００６９】
比較例２
本比較例は、実施例１における２回目の蒸着を基板全面に対して行う以外は、実施例１と同様の方法で作製した液晶装置の例である。
【００７０】
本比較例では、１回目の蒸着、２回目の蒸着共に基板全面に対して行っているので、表示領域部、非表示領域部ともにプレチルト角は、元の斜方蒸着膜より低下して２８°となり、パラレルセルを作製すると、両領域共にスプレイ配向を形成する。
【００７１】
また、実施例１の場合と同様に表示領域に電圧を印加した際の配向変化を図１４に示す。初期状態（図１４（ａ））から、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（図１４（ｂ））、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し、ベンド配向は維持されない（図１４（ｃ））。
【００７２】
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。
電圧−反射率特性（Ｖ−Ｒ特性）を測定したところ、０Ｖで反射率最大とならず、スプレイ−ベンド転移に要する電圧分だけ余分に電圧印加が必要である。またそれに従い反射率最小となる電圧も高くなる。
【００７３】
実施例２
本実施例は、斜方蒸着膜として蒸着角度８７．５度、膜厚が２４０ｎｍである酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）から成る斜方蒸着膜を形成（以後「１回目の蒸着」と記載）した後、前記斜方蒸着膜の一部に、蒸着角度−４５°、成膜レート０．５ｎｍ／ｓで１０秒間酸化ケイ素を蒸着（以後「２回目の蒸着」と記載）して、液晶装置を作製した実施例である。
【００７４】
このとき２回目の蒸着の蒸着角度は、図１９に示す蒸着角度１９０２が−４５°（ここで符号−は１回目の蒸着と逆方向を指す）、蒸着方向の方位角成分１９０３が１回目の蒸着のそれと同じ平面内に含まれる、即ち１回目の蒸着における蒸着方向の方位角成分をψ１（度）、２回目のそれをψ２（度）とすると、ψ２＝ψ１＋１８０の関係が成り立つように蒸着方向を決定した。
【００７５】
実施例１と同様の方法により各領域のプレチルト角を測定したところ、１回目の蒸着のみを行った部分では４８．９°、２回目の蒸着を行った部分では４１．１°であった。
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２回目の蒸着を行った表示領域部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。
【００７６】
実施例３
本実施例は、斜方蒸着膜として蒸着角度８７．５度、膜厚が２４０ｎｍである酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）から成る斜方蒸着膜を形成（以後「１回目の蒸着」と記載）した後、前記斜方蒸着膜の一部に、蒸着角度４５°で、成膜レート０．５ｎｍ／ｓで１０秒間酸化ケイ素を蒸着（以後「２回目の蒸着」と記載）して、液晶装置を作製した実施例である。
【００７７】
実施例１と同様の方法により各領域のプレチルト角を測定したところ、１回目の蒸着のみを行った部分では４８．９°、２回目の蒸着を行った部分では３８．６°であった。
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２回目の蒸着を行った表示領域部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ことが確認できる。
【００７８】
比較例３
本比較例は、斜方蒸着膜として蒸着角度８７．５°、膜厚が２４０ｎｍである酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）から成る斜方蒸着膜を形成（以後「１回目の蒸着」と記載）した後、前記斜方蒸着膜の一部に、蒸着角度６７．５°で、成膜レート０．５ｎｍで１０秒間酸化ケイ素を蒸着（「２回目の蒸着」と記載）して、液晶装置を作製した比較例である。
【００７９】
配向確認用セルを作製して配向状態を確認したところ、配向乱れが発生していることが確認された。従って比較例３の方法で作製した液晶装置は、表示素子として使用することは出来なかった。
【００８０】
比較例４
本実施例は、２回目の蒸着における蒸着角度が−６７．５°である以外は、比較例３の方法と同様の方法で無機配向膜を形成し、液晶装置を作製した比較例である。
【００８１】
配向確認用セルを作製して配向状態を確認したところ、比較例３の場合と同様に配向乱れが発生してしまい、表示素子として使用することは出来なかった。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
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る。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。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の無機配向膜を示す概念図である。
【図２】本発明の無機配向膜における断面構造の概念図である。
【図３】本発明の無機配向膜における表面構造の概念図である。
【図４】本発明の液晶装置におけるプレチルト角を示す概念図である。
【図５】本発明の液晶装置を示す概念図である。
【図６】本発明の液晶装置におけるスプレイ配向状態を示す概念図である。
【図７】本発明の液晶装置におけるベンド配向状態を示す概念図である。
【図８】本発明の無機配向膜の製造方法における、斜方蒸着法の装置構成を示す構成図である。
【図９】本発明の無機配向膜の製造方法における、マスクを配置した斜方蒸着法の装置構成を示す装置構成図である。
【図１０】本発明の無機配向膜の製造方法における、マスク配置方法の概念図である。
【図１１】本発明の無機配向膜の製造方法における、第二の蒸着における蒸着角度とプレチルト角の関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の液晶装置の電圧−反射率特性測定に使用する測定系の装置構成図である。
【図１３】本発明の液晶装置における、電圧印加前後の表示領域の配向変化を示す一例である。
【図１４】本発明の液晶装置における、電圧印加前後の表示領域の配向変化を示す一例である。
【図１５】本発明の液晶装置における、電圧−反射率特性のグラフである。
【図１６】本発明の実施例１の無機配向膜における、第２領域の電子顕微鏡写真である。
【図１７】本発明の実施例１の無機配向膜における、第１領域の電子顕微鏡写真である。
【図１８】本発明の無機配向膜における、蒸着角度が異なる場合の無機配向膜の断面電子顕微鏡写真である。
【図１９】本発明の無機配向膜の作製方法における、蒸着方向を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０１ 第１領域
１０２ 第２領域
１０３、２０１、８０２、９０２、１００３ 基板
２０２、３０１ 柱状構造体
２０３ 柱状構造体の傾斜角度
２０４ 膜厚
２０５、８０７、９０５、１９０１ 蒸着方向
２０６ 空隙
２０７、３０２ 柱状構造体の直径
２０８ 基板法線
３０３ 第一の斜方蒸着方向
４０１ プレチルト角
４０２ 液晶分子
４０３ 配向膜
４０４ ガラス基板
４０５ 配向処理方向
５０１、１００４ 画素電極領域
５０２ 画素電極外領域
５０３ シール部
５０４ 封口部
５０５ 取出電極
６０１、７０１ 上部基板
６０２、７０２ 対向電極
６０３、７０３、１００２ 無機配向膜
６０４、７０４ 液晶層
６０５ 画素電極
６０６、７０５ 下部基板
８０１、９０１ 蒸着源
８０３ 基板ホルダ
８０４ 基板法線
８０５、９０３、１９０２ 蒸着角度
８０６ 蒸着距離
９０４、１００１ マスク
１２０１ ハーフミラー
１２０２ 位相差板
１２０３ 液晶装置
１２０４ 光源
１２０５ 偏光板１
１２０６ 偏光板２
１３０１、１４０１ 表示領域部
１３０２、１４０２ 非表示領域部
１９０３ 蒸着方向の方位角成分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置された、同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜において、前記無機配向膜は第１領域と、該第１領域を取り囲むように配置された第２領域を有し、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする無機配向膜。
【請求項２】
前記柱状構造体の傾斜角度が、基板法線を基準として３０度以上５５度以下であることを特徴とする請求項１に記載の無機配向膜。
【請求項３】
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、前記液晶層を挟持して対向する第１の基板と第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板上に配置された同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜を有する液晶装置であり、前記第１の基板上には複数の画素電極が配置された画素電極領域と、前記画素電極領域を取り囲むように画素電極外領域が配置され、前記第２の基板上には透明電極から成る対向電極が配置され、前記第１の基板の画素電極領域上に前記無機配向膜の第１領域が配置され、前記画素電極外領域には前記無機配向膜の第２領域が配置され、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする液晶装置。
【請求項４】
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を特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記非表示領域部の液晶層において、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を特徴とする請求項３または４に記載の液晶装置。
【請求項６】
斜方蒸着法を用いた、一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜の製造方法において、基板上に基板法線を基準として７０度以上の蒸着角度にて酸化物を蒸着して一方向に傾斜した複数の柱状構造体を形成する第一の蒸着工程と、第一の蒸着工程により形成された前記複数の柱状構造体を第１領域と、該第１領域を取り囲む第２領域に分けて、該第２領域にマスクを設置する工程と、前記マスクを設置していない第１領域の柱状構造体に、基板法線を基準として−４５度以上４５度以下の蒸着角度にて酸化物を蒸着し、前記第１領域における柱状構造体の直径を、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくする第二の蒸着工程からなり、第一の蒸着工程における蒸着方向と、第二の蒸着工程における蒸着方向が略同一平面内にあることを特徴とする無機配向膜の製造方法。
【請求項１】
基板上に配置された、同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜において、前記無機配向膜は第１領域と、該第１領域を取り囲むように配置された第２領域を有し、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする無機配向膜。
【請求項２】
前記柱状構造体の傾斜角度が、基板法線を基準として３０度以上５５度以下であることを特徴とする請求項１に記載の無機配向膜。
【請求項３】
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、前記液晶層を挟持して対向する第１の基板と第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板上に配置された同一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜を有する液晶装置であり、前記第１の基板上には複数の画素電極が配置された画素電極領域と、前記画素電極領域を取り囲むように画素電極外領域が配置され、前記第２の基板上には透明電極から成る対向電極が配置され、前記第１の基板の画素電極領域上に前記無機配向膜の第１領域が配置され、前記画素電極外領域には前記無機配向膜の第２領域が配置され、前記第１領域における柱状構造体の直径が、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きいことを特徴とする液晶装置。
【請求項４】
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を特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記非表示領域部の液晶層において、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を特徴とする請求項３または４に記載の液晶装置。
【請求項６】
斜方蒸着法を用いた、一方向に傾斜した複数の柱状構造体により形成される無機配向膜の製造方法において、基板上に基板法線を基準として７０度以上の蒸着角度にて酸化物を蒸着して一方向に傾斜した複数の柱状構造体を形成する第一の蒸着工程と、第一の蒸着工程により形成された前記複数の柱状構造体を第１領域と、該第１領域を取り囲む第２領域に分けて、該第２領域にマスクを設置する工程と、前記マスクを設置していない第１領域の柱状構造体に、基板法線を基準として−４５度以上４５度以下の蒸着角度にて酸化物を蒸着し、前記第１領域における柱状構造体の直径を、前記第２領域の柱状構造体の直径よりも大きくする第二の蒸着工程からなり、第一の蒸着工程における蒸着方向と、第二の蒸着工程における蒸着方向が略同一平面内にあることを特徴とする無機配向膜の製造方法。
【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１９】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【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１９】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１０−２２４３１２（Ｐ２０１０−２２４３１２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７２６７４（Ｐ２００９−７２６７４）
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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