JP2009288374A - 液晶装置、電子機器、および液晶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な表示品質を確保した液晶装置、該液晶装置を備えた電子機器、および該液晶装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】画素電極９（Ａ，Ｂ）と対向電極２１との間には、誘電異方性が負の液晶からなる液晶層５０が配置されている。各画素電極の周縁部には、平面的にブラックマトリックスと重なる絶縁部１２が形成され、絶縁部１２の表面には、配向方向がＸ軸方向の水平配向膜１６ｈが形成されている。各画素電極の表面には、垂直配向膜１６ｖが形成されている。対向電極２１上にはＸ軸方向に長手方向を揃えた複数の溝が形成された絶縁層２６が設けられ、液晶分子が倒れる際における方位方向は、当該複数の溝に沿ったものとなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、一対の基板とこれに挟持された液晶とを有する液晶装置、当該液晶装置を備えた電子機器、および当該液晶装置の製造方法に関する。

誘電異方性が負の液晶を使用する垂直配向方式の液晶装置は、一般的にノーマリーブラックモードとなり黒の再現性に優れ、高コントラストが得られることなどからプロジェクタに用いられている。
このような垂直配向方式では、更なる表示品質の向上のために、画素間における横電界の影響による液晶分子の配向の乱れを防止するための技術が求められている。
例えば、特許文献１では、垂直配向膜が形成された画素を囲うように水平配向膜領域を形成するとともに、当該水平配向膜領域に所定の方位角をなすプレチルトを一様に与えることにより、画素電極への電圧印加時における液晶分子の倒れる方向（以降、「水平配向方向」ともいう）を規定していた。

特開２００１−３４３６５１号公報

しかしながら、特許文献１の液晶装置では、画素電極における液晶の水平配向方向は、水平配向膜領域における液晶分子の態様に依存していた。換言すると、水平配向方向は、水平配向膜領域の液晶分子の配向方向に倣うというもので、液晶の連続性に頼ったものであり、直接配向方向を規制したものではないため、配向規制力が弱く、十分な表示品質を確保することが困難であるという課題があった。特に、隣り合う画素電極間で異なる表示がなされている場合、液晶分子の配向の乱れが生じることがあった。

図１７は、従来の液晶装置における表示態様を示す図である。図１７は、従来の液晶装置における表示領域の一部を拡大表示したものであり、隣り合う４つの画素８９Ａ〜８９Ｄにおける液晶分子の態様を模式的に示している。なお、当該図面において、画素８９Ａ〜８９Ｄは、それぞれの画素電極を示している。また、説明を簡単にするために、液晶装置の表裏に配置される偏光板などの構成は省略する。
画素８９Ａ〜８９Ｄの周囲は、水平配向膜９５領域となっており、液晶分子は配向方向（Ｘ軸方向）に沿って配列している。画素８９Ａ〜８９Ｄ（各画素電極上）には、垂直配向膜が形成されている。
ここで、画素８９Ａ，８９ＣにはＨｉレベルの電圧（例えば、５Ｖ）が印加され、白表示（オン）となっており、画素８９Ｂ，８９ＤにはＬｏレベルの電圧（例えば、０Ｖ）が印加され、黒表示（オフ）となっているものとする。
この場合、画素８９Ａにおける画素８９Ｂ側の領域９０Ａでは、当該画素間の電位差による横電界の影響により、液晶分子の水平配向方向の配列が乱れてしまい、コントラストの低下が発生していた。また、画素８９Ｃにおける画素８９Ｄ側の領域９０Ｃにおいても同様であった。
また、十分な表示品質を確保することができる液晶装置の製造方法も開示されていなかった。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

（形態又は適用例）
対向する第１基板と、第２基板との間に誘電異方性が負の液晶を含む液晶層を挟持するとともに、複数の画素を備えた液晶装置であって、第１基板には、複数の画素電極と、画素電極と隣り合う画素電極との間に形成された水平配向領域とが形成され、第２基板には、複数の画素電極と対向する対向電極が形成され、水平配向領域には、液晶の分子を所定の方位方向に揃えて水平に配向させるための水平配向膜が形成されてなり、画素電極の液晶層側には、第１の垂直配向膜が形成され、対向電極の液晶層側には、第２の垂直配向膜が形成され、第１の垂直配向膜と第２の垂直配向膜とのうち、少なくともいずれか一方には、所定の方位方向に沿った複数の溝が形成されていることを特徴とする液晶装置。

この構成によれば、第１の垂直配向膜と第２の垂直配向膜とのうち、少なくともいずれか一方には、複数の溝が形成されているため、液晶が倒れた際における方位方向を直接規定することが可能となる。
よって、この液晶装置によれば、液晶の連続性に頼っていた従来の液晶装置よりも、液晶分子の水平配向方向の配列の乱れが低減されるため、十分な表示品質を確保することができる。

また、第１の垂直配向膜は、画素電極の表面に形成され、液晶の分子を垂直配向させるための無機配向膜であり、第２の垂直配向膜は、対向電極に積層されるとともに、複数の溝が形成された絶縁層と、絶縁層における複数の溝を含む表面に形成され、液晶の分子を垂直配向させるための無機配向膜と、からなることが好ましい。
また、第１の垂直配向膜は、画素電極に積層されるとともに、複数の溝が形成された第１の絶縁層と、第１の絶縁層における複数の溝を含む表面に形成され、液晶の分子を垂直配向させるための無機配向膜とからなり、第２の垂直配向膜は、対向電極に積層されるとともに、複数の溝が形成された第２の絶縁層と、第２の絶縁層における複数の溝を含む表面に形成され、液晶の分子を垂直配向させるための無機配向膜と、からなることが好ましい。

また、第１基板と第２基板とのうち、少なくともいずれか一方には、平面的に画素電極の周囲を囲う格子状の遮光膜が、さらに設けられ、水平配向領域は、画素電極に重なるように配置されていることが好ましい。
また、第２基板側にも、水平配向領域と対向する第２の水平配向領域が設けられ、水平配向領域における配向方向と、第２の水平配向領域における配向方向とは、配向方向が１８０°異なるアンチパラレル配向となっていることが好ましい。
また、複数の溝は、液晶の分子が倒れた際における方位方向を所定の方位方向に規定するための溝であり、溝の幅は、３０〜１５０ｎｍ以内であり、深さは５〜１００ｎｍ以内であることが好ましい。
前記記載の液晶装置を表示部に備えたことを特徴とする電子機器。

複数の画素電極が形成された第１基板と、複数の画素電極と対向する対向電極が形成された第２基板との間に誘電異方性が負の液晶を含む液晶層を挟持した液晶装置の製造方法であって、複数の画素電極の上層、または対向電極の上層に、絶縁層を積層する工程と、絶縁層上に、イオンビームを照射することにより液晶の分子が倒れた際における方位方向を規定するための複数の溝を形成する工程と、複数の溝が形成された絶縁層の表面に、垂直配向膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。

複数の画素電極が形成された第１基板と、複数の画素電極と対向する対向電極が形成された第２基板との間に誘電異方性が負の液晶を含む液晶層を挟持した液晶装置の製造方法であって、複数の画素電極の上層、または対向電極の上層に、絶縁層を積層する工程と、絶縁層上にフォトレジストを塗布する工程と、フォトレジストに対して二光束干渉露光法によって液晶の分子が倒れた際における方位方向を規定するための複数の溝の潜像を形成する工程と、露光されたフォトレジストを現像する工程と、現像されたフォトレジストをマスクとして絶縁層をパターニングする工程と、フォトレジストを剥離する工程と、複数の溝が形成された絶縁層の表面に、垂直配向膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。

これらの製造方法によれば、複数の画素電極の上層、または対向電極の上層に、液晶の分子が倒れた際における方位方向を規定するための複数の溝を容易に形成することができる。
よって、十分な表示品質を確保した液晶装置を容易に製造することが可能な液晶装置の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、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しめてある。

＜第１の実施形態＞
（液晶装置の構成）
以下、本発明の第１の実施形態について、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のアクティブマトリックス駆動方式の透過型液晶装置を例に、図１から図５を参照しつつ説明する。
なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、該各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。

まず、本実施形態における液晶装置１００の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１（ａ）は、素子基板１０をその上に形成された各構成要素と共に、対向基板２０の側から見た液晶装置の概略的な平面図であり、図１（ｂ）は、（ａ）のｊ−ｊ断面を示している。図２は、表示領域における各画素の等価回路である。

図１（ａ）（ｂ）において、液晶装置１００は、対向配置された素子基板１０と対向基板２０とから構成されている。素子基板１０は例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板等の透明基板である。対向基板２０も、素子基板１０と同様の材料からなる透明基板である。素子基板１０と対向基板２０との間には液晶層５０が封入されており、素子基板１０と対向基板２０とは、表示領域５の周囲に形成された紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなるシール材５２により相互に接着されている。なお、シール材５２中には、素子基板１０と対向基板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材５６が散布されている。

対向基板２０には、シール材５２が配置されたシール領域の内側に沿って、表示領域５の額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が設けられている。
素子基板１０の一辺は、対向基板２０から張出しており、当該張出した領域（以降、「張出領域」という）には、データ線駆動回路６と、外部回路接続端子３４とが形成されている。
また、表示領域５の外側、かつシール材５２の内側の領域には、サンプリング回路７と、２つの走査線駆動回路８とが形成されている。サンプリング回路７は、張出領域側の辺に沿って設けられている。また、２つの走査線駆動回路８は、サンプリング回路７と隣接する２辺に沿って表示領域５を挟むようにそれぞれ配置されている。
サンプリング回路７、および２つの走査線駆動回路８は、額縁遮光膜５３と平面的に重なるように配置されている。

さらに、表示領域５の両側に設けられた２つの走査線駆動回路８間を電気的に接続するため、素子基板１０の残る一辺に沿い、かつ額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線３５が設けられている。
また、シール材５２の外周における４つのコーナには、素子基板１０と対向基板２０との間の上下導通を取るための上下導通部３６が配置されている。上下導通部３６には、例えば、異方性導電材料が用いられており、当該異方性導電材料を挟むように配置された各基板の配線間の電気的な導通が取られている。

図１（ｂ）において、素子基板１０上には、スイッチング用のＴＦＴ（Thin Film Transistor）や走査線、データ線等の配線が作り込まれた積膜構造が形成されている。また、表示領域５には、ＴＦＴや走査線、データ線等の配線の上層に画素電極９がマトリックス状に設けられている。画素電極９上には、配向膜１６が形成されている。なお、画素電極９や、配向膜１６の具体的な構成については、後述する。

他方、対向基板２０における素子基板１０との対向面上には、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム・錫合金）等の透明材料からなる対向電極２１と、対向電極２１の上層に形成された垂直配向膜２６とが、この順番に形成されている。なお、対向電極２１や、垂直配向膜２６の具体的な構成については、後述する。

液晶装置１００は、対向基板２０側から入射した光を液晶層５０でデータ信号に応じて変調し、変調された変調光を素子基板１０側から出射する透過式の液晶装置である。
液晶層５０は、誘電異方性が負の液晶を用いている。当該液晶は、電圧がかかっていない状態で液晶分子が垂直に配列し、電圧が印加されると液晶分子が寝た状態になるネガ液晶であれば、一種類からなるものでも良いし、複数種の液晶を混合したものでも良い。
そして、液晶装置の駆動時には、画素電極９と対向電極２１との間に電圧が印加されることで、該双方の電極間に液晶保持容量が形成される。

図２において、表示領域５には、Ｘ方向に走査線４１及び容量線４２が延在し、Ｙ方向にデータ線４３が延在している。
そしてかかる配線で区画された複数の画素の夫々には、画素電極９及びスイッチングトランジスタとしてのＴＦＴ３０が形成されている。
ＴＦＴ３０は、電界効果型のＮ型トランジスタである。各ＴＦＴ３０において、ソース端子はデータ線４３に接続され、ゲート端子は走査線４１に接続され、ドレイン端子は画素電極９に接続されている。
ＴＦＴ３０は、走査線４１に印加される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍによって選択されたタイミングで、データ線４３のデータ信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを、対応する画素電極９に書き込むためのスイッチング素子である。
走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、各ＴＦＴ３０のオンタイミングを規定する選択信号であり、走査線駆動回路８（図１）から、この順番で各走査線４１に線順次に供給される。また、データ信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、データ線駆動回路６およびサンプリング回路７（図１）から、この順番で各データ線４３に供給される。または、連続する複数のデータ線４３を一つのグループとして、グループごとに供給される（相展開駆動）。

画素電極９を介して液晶層５０に書き込まれた所定レベルのデータ信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向基板２０に形成された対向電極２１との間で一定期間保持される。
ここで保持された画像信号がリークすることを防ぐために、画素電極９と対向電極２１との間に形成される液晶容量に対して電気的に並列に蓄積容量７０が形成されている。蓄積容量７０は、画像信号の供給に応じて各画素電極９の電位を一時的に保持する保持容量として機能する容量素子である。蓄積容量７０の一方の電極は、画素電極９と電気的に並列してＴＦＴ３０のドレイン端子に接続され、他方の電極は、定電位となるように、電位固定の容量線４２に電気的に接続されている。
なお、蓄積容量７０は、後述するように、ＴＦＴ３０へ入射する光を遮る遮光膜としても機能する。

続いて、図３〜５を用いて、配向膜の構成などの本発明の特徴点を中心に、液晶装置１００の詳細な構成について説明する。
図３（ａ）は表示領域の一部を拡大した平面図であり、図３（ｂ）はその一部の断面図である。図４は、表示領域の部分断面図である。図５は、表示領域における液晶分子の配列態様を示す図である。

まず、図３（ａ）は、図１（ａ）の表示領域５におけるＧ部の拡大図であり、隣り合う４つの画素１１Ａ〜１１Ｄと、その周辺領域が示されている。画素１１Ａ〜１１Ｄは、それぞれ対応する画素電極９Ａ〜９Ｄの開口部である。当該開口部を透過した光が変調光として出射されるため、実質的な画素とみなして画素という表現を用いている。
ＩＴＯなどの透明電極からなる画素電極９Ａ〜９Ｄの周縁部は、絶縁部１２（図４）に覆われている。素子基板１０側の配向膜１６には、水平配向膜１６ｈと、垂直配向膜１６ｖとがあり、当該絶縁部の表面には、一面に水平配向膜１６ｈが形成されており、水平配向膜領域となっている。なお、絶縁部１２が画素電極の周縁部を覆っている構成は、本実施形態における特徴ある構成の一つである。その作用については後述する。
また、格子状の水平配向膜１６ｈから露出した画素１１Ａ〜１１Ｄには、それぞれの表面に垂直配向膜１６ｖが形成されている。水平配向膜１６ｈの下層には、画素電極９Ａ〜９Ｄそれぞれに対応するＴＦＴ３０Ａ〜３０Ｄが形成されている。

図４は、図３におけるｐ−ｐ断面を示している。
まず、素子基板１０側の構成について説明する。
素子基板１０の上層（液晶層５０側）には、遮光膜１３と素子層１５とが、この順番で積層され、素子層１５の上に画素電極９、および絶縁部１２が形成されている。なお、これらの構成部位の総称として素子基板ということもある。
遮光膜１３は、例えば、チタンやクロムからなるブラックマトリックスである。また、遮光層は、対向基板２０側に形成しても良い。この場合、遮光層は、対向基板２０と対向電極２１との間に形成する。
素子層１５には、平面視で遮光膜１３と重なる領域において、図２にて説明した走査線４１、データ線４３などの配線や、ＴＦＴ３０、蓄積容量７０などが形成されている。

ＴＦＴ３０は、図３（ａ）に示すように、各画素電極の斜め下側に当該画素電極と対となるように形成されている。ＴＦＴ３０や、蓄積容量７０などは、例えば、以下のように構成されている。
ＴＦＴ３０は、遮光膜１３上において絶縁膜を介して、例えば、走査線４１をゲート電極としたトップゲート型のトランジスタとして形成される。
さらに、当該ゲート電極の上層にゲート絶縁膜を介して当該ＴＦＴを覆うように容量線４２（図２）が設けられ、その上層に層間絶縁膜を介してデータ線４３が形成されている。また、当該容量線をチタンや、クロムによって形成するか、または、当該容量線上にチタンや、クロムからなる膜を形成することにより、ＴＦＴ３０を光から保護する遮光機能を持たせることもできる。
絶縁部１２としては、ポリイミドなどの有機高分子材料を用いることができる。

図３（ｂ）は、図３（ａ）のｑ−ｑ断面における対向基板の拡大断面図である。
続いて、対向基板２０側の構成について説明する。
対向基板２０の上層（液晶層５０側）には、対向電極２１と垂直配向膜２６とが、この順番で積層されている。
絶縁層としての垂直配向膜２６は、ＳｉＯ₂から構成されており、その表面には複数の溝２７が形成されている。具体的には、図３（ｂ）に示すように、垂直配向膜２６の全面に渡ってＹ軸方向に配列した溝２７が周期的に形成されている。
また、詳細は後述するが、複数の溝２７を含む垂直配向膜２６の表面には、液晶分子を垂直配向させるための処理が施されている。

続いて、このような構成を備えた液晶装置における液晶分子の配向態様について、図４および図５を用いて説明する。
図５は、本実施形態の液晶装置における表示態様を示す図であり、画素１１Ａ〜１１Ｄは、図３で説明した各画素と同一のものである。なお、水平配向膜１６ｈ上における液晶分子は、図４の高さ（厚さ）方向において、水平配向膜１６ｈ近傍では倒れており、対向基板２０の垂直配向膜２６近傍では立ち上がっているが、図５においては配向方向に影響のある水平配向膜１６ｈ近傍の態様を示している。また、説明を簡単にするために、液晶装置の表裏に配置される偏光板などの構成は省略する。
画素１１Ａ，１１ＣにはＨｉレベルの電圧（例えば、５Ｖ）が印加され、白表示（オン）となっており、画素１１Ｂ，１１ＤにはＬｏレベルの電圧（例えば、０Ｖ）が印加され、黒表示（オフ）となっている。
ここで、従来の液晶装置では、同様な電圧が印加された場合、図１７に示したように、画素８９Ａにおける画素８９Ｂ側の領域９０Ａや、画素８９Ｃの領域９０Ｃでは、画素間の電位差による横電界の影響により、液晶分子の水平配向方向の配列が乱れてしまっていた。

これに対して、本実施形態における液晶装置１００によれば、領域９０Ａに対応する画素１１Ａの領域１２Ａにおける液晶分子の水平配向方向は、水平配向膜１６ｈ領域を含む周辺の配向方向と揃っており、配列の乱れは発生していない。具体的には、領域１２Ａにおける液晶分子の長手方向が、隣接する水平配向膜１６ｈにおける液晶分子の長手方向と揃っており、一様にＸ軸方向に沿って並んでいる。
同様に、領域９０Ｃに対応する画素１１Ｃの領域１２Ｃの液晶分子の水平配向方向にも、乱れは発生していない。
これは、対向基板２０の垂直配向膜２６に形成された複数の溝２７による配向作用によるものである。

具体的には、図３（ｂ）に示された垂直配向膜２６の複数の溝２７により、各画素における液晶分子の水平配向方向が直接規制されるため、複数の溝２７が形成されたＸ軸方向に沿って、液晶分子が一様に配列することになる。
特に、この複数の溝２７による配向規制力は、オン表示（例えば、白表示）となって液晶分子が倒れた状態となったときに顕著にその効果を発揮し、液晶の連続性を利用した水平配向膜１６ｈ領域の配向方向規制力を補完するように作用する。なお、水平配向膜１６ｈが画素電極９の全周を囲っている構成に限定されず、水平配向膜１６ｈは、少なくとも画素電極間に設けられていれば、同様の作用効果を得ることができる。
これにより、液晶装置１００によれば、従来の液晶装置では水平配向方向規制が困難であった隣り合う画素電極間で異なる表示がなされている場合であっても、確実に水平配向方向を揃えることができるため、十分な表示品質を確保することができる。

さらに、図４に示すように、画素電極９Ａの端部（周縁部）は、絶縁部１２（水平配向膜１６ｈ）に覆われている。
このため、画素電極９Ａと重なる部分の水平配向膜１６ｈ上の液晶分子は、画素電極に印加された電圧の影響を受けることになる。具体的には、対向電極２１との間で液晶分子を倒す方向の電界が加わるため、水平配向膜１６ｈによるプレチルトに加えて、より確実に液晶分子が水平配向方向を揃えて寝た状態となる。
これにより、画素１１Ａの領域１２Ａにおける液晶分子の水平配向方向を液晶の連続性の作用によって、より確実に規制することができる。

（液晶装置の製造方法）
次に、図６〜９を用いて、液晶表示装置の製造方法について説明する。なお、当該説明は、本願の特徴点である配向膜の形成方法に重点を置き、公知技術と同様の工程については、適宜省略する。

図６は、素子基板における配向膜の形成工程を示すフローチャートである。図７は、配向膜の形成工程における素子基板の断面図である。
まず、素子基板の製造方法について図６，７を用いて説明する。
図７において、素子基板１０上には、遮光膜１３とＴＦＴ（図示せず）を含む素子層１５とが形成され、素子層１５上には、複数の画素電極９が形成されている。
これらの部位は、蒸着、スパッタリング、フォトリゾグラフィなどの公知技術によって形成することができる。また、ＴＦＴは、例えば、アモルファスシリコンや、低温または高温ポリシリコンなどによって形成されている。ＩＴＯなどの透明な導電性材料から構成された複数の画素電極９は、表示領域５（図１）においてマトリックス状に形成されている。また、素子層１５における画素１１（図３）と重なる部分は、透明であり、光を透過可能に形成されている。

以下、素子基板１０上に、上述した複数の画素電極９までが形成された後の工程について説明する。
工程Ｓ１では、素子基板における複数の画素電極９側に有機高分子材料１１２を塗布する。好適には、ポリイミドをスピンコート法によって塗布する。塗布厚は、１００ｎｍ程度が好ましい。
工程Ｓ２では、有機高分子材料１１２上にフォトレジスト１１３を塗布する。
工程Ｓ３では、図７（ａ）に示すように、遮光膜１３と同様な開口部（図３の画素１１に相当）を有するフォトマスク１１４を用いて、フォトレジスト１１３を露光する。
工程Ｓ４では、露光されたフォトレジスト１１３を現像する。好適には、ウエットエッチングにより、フォトレジスト１１３の露光部分を除去する。

工程Ｓ５では、図７（ｂ）に示すように、平面視において遮光膜１３と同様の格子状に形成されたフォトレジスト１１３をマスクとして、有機高分子材料１１２に対して反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）によるパターニングを行う。ＲＩＥとは、プラズマ化した酸素ガスを有機高分子材料１１２に衝突させることにより、酸素イオンによるスパッタリングと同時に、有機高分子材料と酸素イオンとの化学反応を発生させて、有機高分子材料を揮発性の酸化物ガスとして排気、除去するエッチング方法である。

工程Ｓ６では、図７（ｃ）に示すように、ＲＩＥによって露出した画素電極９、および格子状のフォトレジスト１１３上に、ＯＤＳ処理を施す。ＯＤＳ処理とは、まず、素子基板全体をＮ₂雰囲気にて１５０〜１８０℃程度の温度で３時間程度乾燥処理を行なった後、ＯＤＳ（Octadecyltrimethoxysilnae）溶液を入れた容器とともに密閉空間内に放置する。そして、この容器を例えば１５０℃の温度で１時間程度加熱することによって、ＯＤＳ溶液の蒸気を画素電極９の露出面に接触させる処理である。
ＯＤＳ分子は、無機系の反応基となるメトキシシランを有しているため、フォトレジスト１１３などの有機材料とは結合することなく、無機材料であるＩＴＯからなる画素電極９上に選択的に結合し、その長鎖アルキル基を画素電極９上に付与する。これにより、露出した画素電極９上に、選択的に無機材料からなる垂直配向膜１６ｖ（図３）を形成することができる。なお、ＯＤＳ処理によって付与されるプレチルトは、図４の高さ方向（Ｚ軸方向）を基準軸としたときに、８８〜９０°が好ましい。

工程Ｓ７では、フォトレジスト１１３を剥離する。好適には、有機溶剤や、水系剥離液などを用いてフォトレジスト１１３を剥離する。これにより、有機高分子材料１１２が格子状にパターニングされた絶縁部１２が形成される。
工程Ｓ８では、図７（ｄ）に示すように、ラビング布をローラに巻き付けたラビング処理装置Ｒにより、絶縁部１２の表面にラビング処理を施す。ラビング処理は、水平配向方向が図３のＸ軸方向となるように行なわれる。なお、この水平配向方向は、後述する対向基板２０側の垂直配向膜２６に形成される溝２７の長手方向（延在方向）と同一となっている。なお、ラビング処理によって付与されるプレチルトは、図４の高さ方向（図３の座標系からするとＺ軸）を基準軸としたときに、０〜８７°が好ましく、０〜５０°がより好ましい。
上述した工程により、図４に示される、素子基板１０（全体）が形成される。

図８は、対向基板における配向膜の形成工程を示すフローチャートである。図９（ａ）は表示領域の一部を拡大した平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のｑ−ｑ断面における対向基板の拡大断面図であり、前述した図３（ｂ）と同一図面である。
続いて、対向基板の製造方法について図８，９を用いて説明する。なお、前述した素子基板の製造方法と重複する説明は、適宜省略する。
図９（ｂ）において、対向基板２０上には、公知技術によってＩＴＯなどの透明な導電性材料から構成された対向電極２１が一面に形成されている。

以下、対向基板２０上に、上述した対向電極２１までが形成された後の工程について説明する。
工程Ｓ１１では、対向電極２１上にＳｉＯ₂膜からなる垂直配向膜２６を形成する。好適には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いて、ＳｉＯ₂膜を形成する。
工程Ｓ１２では、形成された垂直配向膜２６上にイオンビームを照射することにより、複数の溝２７を形成する。好適には、垂直配向膜２６が形成された対向基板２０をイオンビーム装置にセットし、ＳｉＯ₂膜の表面に対してイオンビームを走査および照射する。イオンビーム装置としては、例えば、イオン源の直径が２５０ｍｍであり、フィラメント方式のイオン源を使用することができる。不活性ガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ+）などを用いることができる。例えば、アルゴン（Ａｒ+）イオンビームの照射条件は、加速電圧７００ｅＶ、ビーム電流密度１．８ｍＡ／ｃｍ²、照射時間３０秒とする。

図９（ａ）には、画素１１Ｄ近傍の領域における垂直配向膜２６上の複数の溝２７の平面的な態様が示されている。
イオンビームの照射方向は、図９（ａ）に示されるように、Ｘ軸方向に溝２７の長手方向が延在するとともに、複数の溝２７の配列がＹ軸方向となるように調整される。イオンビームを照射すると、アルゴンイオンによってＳｉＯ₂を構成する原子が弾き飛ばされ（削られ）、イオンビームの照射方向に沿って溝２７が形成される。
イオンビーム法によって形成される溝２７の幅は５０ｎｍ程度、深さは１０ｎｍ程度、長さは５００ｎｍ程度が好ましい。なお、液晶分子を配向規制するためには、溝の幅が３０〜１５０ｎｍ以内で、かつ、溝の深さが５〜１００ｎｍ以内であることが好ましい。
また、図９（ａ）に示すように、溝２７はＸ軸方向においては周期性を持った点線状に形成され、配列方向（Ｙ軸方向）においても図９（ｂ）に示すように、周期的に形成されることが好ましい。

工程Ｓ１３では、複数の溝２７が形成された垂直配向膜２６上にＯＤＳ処理を施す。これにより、垂直配向膜２６上に無機材料からなる垂直配向膜が形成される。
上述した工程により、図４に示される、対向基板２０（全体）が形成される。
本実施形態の液晶装置１００は、このように形成された素子基板１０（全体）と対向基板２０（全体）とをシール材５２によって貼り合わせ、液晶層５０に液晶を注入するなどの周知工程を経た後、図１に示される完成体となる。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図１０〜１１を中心に説明する。
まず、本実施形態における液晶装置の全体構成は、図１〜４にて説明した液晶装置１００と同様である。本実施形態の液晶装置は、対向基板２０における垂直配向膜２６の形成方法のみ液晶装置１００と異なる。
また、第１の実施形態と同一の部位については同一の番号を附し、重複する説明は省略する。

図１０は、対向基板における配向膜の形成工程を示すフローチャートである。図１１は、配向膜の形成工程における対向基板の断面図である。
以下、対向基板２０上に、対向電極２１までが形成された後の工程について説明する。
工程Ｓ２１では、対向電極２１上にＳｉＯ₂膜からなる垂直配向膜２６を形成する。
工程Ｓ２２では、垂直配向膜２６上にフォトレジスト１２３を塗布する。
工程Ｓ２３では、図１１（ａ）に示すように、二光束干渉露光法によってフォトレジスト１２３に複数の溝２７の潜像が形成されるように露光する。
二光束干渉露光法とは、所定の角度θで入射する紫外線のレーザ光Ｌ１と、レーザ光Ｌ１と同等の波長および照射強度のレーザ光Ｌ２とをフォトレジスト１２３上で干渉させることにより、複数の溝２７の潜像を形成させる露光技術である。例えば、図１１（ａ）に示すように、レーザ光Ｌ１とＬ２とを入射角度θで並行させて出射し、レーザ光Ｌ２をミラーＭで反射させ、反射したレーザ光Ｌ２を角度θと面対象となる角度θ’でフォトレジスト１２３に入射させることにより、レーザ光Ｌ１とＬ２とを当該レジスト上において干渉させる。また、レーザ干渉露光に用いる光源としては、波長２６６ｎｍの連続発振ＤＵＶ（Deep Ultra Violet）レーザを用いることができ、入射角度θは、例えば７２°が好適である。

工程Ｓ２４では、露光されたフォトレジスト１２３を現像する。
工程Ｓ２５では、図１１（ｂ）に示すように、平面視においてストライプ状に形成されたフォトレジスト１２３をマスクとして、垂直配向膜２６に対して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によるパターニングを行う。
工程Ｓ２６では、フォトレジスト１２３を剥離する。
工程Ｓ２７では、図１１（ｃ）に示すように、複数の溝２７が形成された垂直配向膜２６上に、ＯＤＳ処理を施す。これにより、垂直配向膜２６上に無機材料からなる垂直配向膜が形成される。

このようにして形成された溝２７の幅は１００ｎｍ程度、深さは５０ｎｍ程度となり、第１の実施形態形態におけるイオンビーム法で形成された溝よりも、太くしっかりとした溝を形成することができる。さらに、図１１（ｃ）に示すように、イオンビーム法に比べて、エッジがしっかりとしたより矩形に近い溝２７が形成されるため、斜面に配置される液晶分子が減り、垂直配向時の配向状態がより立った状態（垂直に近い）となり、黒表示の品質がより向上する。よって、十分な表示品質を確保することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態について、図１２〜１４を中心に、適宜関連図面を交えながら説明する。
まず、本実施形態における液晶装置の全体構成は、図１〜３にて説明した液晶装置１００と同様である。本実施形態の液晶装置は、素子基板１０の画素電極９の上層に、複数の溝が形成された配向層１３１が形成されている点のみ、第１の実施形態形態の液晶装置１００と異なる。
また、第１の実施形態と同一の部位については同一の番号を附し、重複する説明は省略する。

図１２は、本実施形態の液晶装置における表示領域の部分断面図であり、図４に対応している。
まず、図１２を用いて、第１の実施形態との相違点について具体的に説明する。
本実施形態の液晶装置では、素子基板１０側の画素電極９の上層に、ＳｉＯ₂からなる絶縁層としての配向層１３１が形成されている。当該図面は、図３におけるｐ−ｐ断面に相当し、断面方向が異なるため図示されていないが、配向層１３１には、図３のＸ軸方向に沿って複数の溝がストライプ状に形成されている。さらに、配向層１３１の表面には、当該溝形状を含んで、垂直配向膜１６ｖが形成されている。
この溝は、図３（ｂ）に示された対向基板２０側の垂直配向膜２６に形成された複数の溝２７と同一方向に形成されている。つまり、第１の実施形態では、対向基板側のみに溝が形成されていたが、本実施形態では、液晶層５０を挟む表裏の画素部分に同一方向の複数の溝が形成されている。

また、平面的に遮光膜１３と重なる画素間には、絶縁部１３３が形成され、その表面には、水平配向膜１６ｈが形成されている。
このような構成を備えた本実施形態の液晶装置における液晶分子の態様は、第１の実施形態と同様、図５のようになる。
具体的には、対向基板２０側の複数の溝２７（図３）による配向規制に加えて、素子基板１０側の配向層１３１の複数の溝による配向規制がなされるため、各画素における液晶分子の水平配向方向の直接規制力がより高まり、Ｘ軸方向に沿って、液晶分子が一様に配列することになる。
特に、これらの複数の溝による配向規制力は、オン表示（例えば、白表示）となって液晶分子が倒れた状態となったときに顕著にその効果を発揮し、液晶の連続性を利用した水平配向膜１６ｈ領域の配向方向規制力を補完するように作用する。
これにより、本実施形態の液晶装置によれば、従来の液晶装置では水平配向方向規制が困難であった隣り合う画素電極間で異なる表示がなされている場合であっても、確実に水平配向方向を揃えることができるため、十分な表示品質を確保することができる。

図１３は、素子基板における配向膜（層）の形成工程を示すフローチャートである。図１４は、配向膜（層）の形成工程における素子基板の断面図である。
続いて、素子基板１０の製造方法について、図１３，１４を用いて配向膜形成工程を中心に説明する。なお、対向基板２０（全体）の製造方法、および液晶装置の製造方法については、第１の実施形態と同様である。

以下、素子基板１０上に、複数の画素電極９までが形成された後の工程について説明する。
工程Ｓ３１では、素子基板１０における複数の画素電極９側にＳｉＯ₂膜からなる配向層１３１を形成する。
工程Ｓ３２では、配向層１３１上にフォトレジスト１３２を塗布する。
工程Ｓ３３では、図１４（ａ）に示すように、二光束干渉露光法によってフォトレジスト１３２に複数の溝の潜像を形成する。
工程Ｓ３４では、露光されたフォトレジスト１３２を現像する。
工程Ｓ３５では、図１４（ｂ）に示すように、平面視においてストライプ状に形成されたフォトレジスト１３２をマスクとして、配向層１３１に対して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によるパターニングを行う。
工程Ｓ３６では、フォトレジスト１３２を剥離する。

工程Ｓ３７では、複数の溝が形成された配向層１３１上に有機高分子材料を塗布する。有機高分子材料としては、ポリイミドが好ましい。なお、工程Ｓ３７〜Ｓ４４は、図６で説明した工程Ｓ１〜Ｓ８と同様である。
工程Ｓ３８では、有機高分子材料上にフォトレジストを塗布する。
工程Ｓ３９では、遮光膜１３と同様な開口部（図７（ａ）参照）を有するフォトマスクを用いて、フォトレジストを露光する。
工程Ｓ４０では、露光されたフォトレジストを現像する。
工程Ｓ４１では、平面視において遮光膜１３と同様の格子状に形成されたフォトレジストをマスク（図７（ａ）参照）として、配向層１３１に対して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によるパターニングを行う。

工程Ｓ４２では、図１４（ｃ）に示すように、複数の溝１２７が形成された配向層１３１上、および格子状のフォトレジスト１４２上に、ＯＤＳ処理を施す。これにより、複数の溝１２７が形成された配向層１３１上に、選択的に無機材料からなる垂直配向膜１６ｖが形成される。なお、ＯＤＳ処理によって付与されるプレチルトは、図１２の高さ方向（図３の座標系からするとＺ軸）を基準軸としたときに、８８〜９０°が好ましい。
工程Ｓ４３では、フォトレジスト１４２を剥離する。これにより、有機高分子材料（ポリイミド）が格子状にパターニングされた絶縁部１３３が形成される。
工程Ｓ４４では、図１４（ｄ）に示すように、ラビング布をローラに巻き付けたラビング処理装置Ｒにより、絶縁部１３３の表面にラビング処理を施す。なお、ラビング処理は、図１４（ｄ）では図面の奥行き方向、換言すると、複数の溝１２７の形成方向（長手方向）と同一に形成される。図５で説明すると、複数の溝１２７の形成方向、およびラビング処理の方向は、ともにＸ軸方向に沿っている。
また、ラビング処理によって付与されるプレチルトは、第１の実施形態と同様である。

＜電子機器＞
図１５（ａ）は、電子機器としてのプロジェクタを示す図である。
プロジェクタ５００には、前述した液晶装置１００、または第２、第３の実施形態、並びに後述する変形例に記載された液晶装置が搭載されている。
プロジェクタ５００は、本体５１０、レンズ５２０を有しており、内蔵された光源（不図示）から光を射出し、これを内部に備え付けられた表示部若しくはライトバルブとしての前記液晶装置によって変調した後にレンズ５２０から前方に投写する装置である。なお、プロジェクタ５００は、１枚の液晶装置をライトバルブとして備えた単板式、または、ＲＧＢの色光ごとに３枚の液晶装置をライトバルブとして備えた３板式のいずれの方式であっても良い。
プロジェクタ５００は、前記実施形態、および変形例に係る液晶装置を搭載しているため、十分な表示品質を確保することができる。さらに、プロジェクタの高輝度化に伴い、ライトバルブには非常に強い光が照射されるため、有機配向膜では劣化してしまい十分な耐久性が確保できなかったが、光が透過する画素部分に無機配向膜を形成した前記液晶装置を採用することにより、十分な耐久性を確保することができる。

図１５（ｂ）は、電子機器としての携帯電話機を示す図である。
携帯電話機６００には、前述した液晶装置１００、または第２、第３の実施形態、並びに後述する変形例に記載された液晶装置が搭載されている。
携帯電話機６００は、表示部６１０及び操作ボタン６２０を有している。表示部６１０は、内部に組み込まれた液晶装置によって、操作ボタン６２０で入力した内容や着信情報を始めとする様々な情報について表示を行う。
携帯電話機６００は、前記実施形態に係る液晶装置を搭載しているため、十分な表示品質を確保することができる。

なお、前記各実施形態および後述する変形例に係る液晶装置は、上記プロジェクタ５００や携帯電話機６００の他、モバイルコンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、オーディオ機器などの各種電子機器に用いることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。

（変形例１）
図１６は、変形例１の液晶装置における表示領域の部分断面図であり、図４に対応している。
まず、図１６を用いて、第１の実施形態との相違点について具体的に説明する。
本変形例の液晶装置では、対向基板２０側にも、絶縁部２３３が形成されている。また、絶縁部２３３の表面には、水平配向膜２１６ｈが形成されている。これらの構成以外は、第１の実施形態における構成と同様である。
絶縁部２３３は、ポリイミドから構成されており、その表面にはラビング処理が施されている。ここで、絶縁部１２のラビング処理と、絶縁部２３３のラビング処理とは、反対方向になされている。換言すると、素子基板１０側と対向基板２０側とで配向方向が１８０°異なるアンチパラレル配向となっている。

具体的には、例えば、絶縁部１２のラビング処理がＸ軸（＋）方向に向かって処理されている場合、絶縁部２３３のラビング処理はＸ軸（−）方向に向かって処理される。
これにより、図４の構成の場合、絶縁部１２上の液晶分子は、対向基板２０側に近づくにつれて立ち上がっていたが、本変形例による構成によれば、図１６に示すように、液晶分子は、素子基板１０側から対向基板２０に至るまで一様に倒れた状態となる。
従って、液晶の連続性を利用した水平配向膜１６ｈ（２１６ｈ）領域の配向方向規制力が強化されるため、より確実に水平配向方向を揃えることが可能となり、十分な表示品質を確保することができる。
なお、絶縁部２３３は、図６の工程と同様な工程にて形成することができる。
また、本変形例は、第２、および第３の実施形態、並びに、変形例２に記載の液晶装置にも適応することが可能であり、同様の効果を得ることができる。

（変形例２）
図１２を用いて説明する。
第３の実施形態における対向基板２０側の垂直配向膜２６を、第２の実施形態にて説明した二光束干渉露光法によって形成したものとしても良い。
この構成によれば、イオンビーム法に比べて、エッジがしっかりとしたより矩形に近い溝が形成されるため、斜面に配置される液晶分子が減り、垂直配向時の配向状態がより立った状態（垂直に近い）となり、黒表示の品質がより向上する。よって、十分な表示品質を確保することができる。

（ａ）液晶装置の概略的な平面図、（ｂ）液晶装置の部分断面図。 各画素の等価回路。 （ａ）第１の実施形態における液晶装置の透過平面図、（ｂ）液晶装置の部分断面図。 液晶装置の部分断面図。 一表示態様における液晶分子の配向態様図。 配向膜の形成工程を示すフローチャート。 配向膜の形成工程における素子基板の部分断面図。 配向膜の形成工程を示すフローチャート。 （ａ）表示領域の一部を拡大した平面図、（ｂ）表示領域の部分断面図。 第２の実施形態における配向膜の形成工程を示すフローチャート。 配向膜の形成工程における対向基板の部分断面図。 液晶装置の部分断面図。 第３の実施形態における配向膜の形成工程を示すフローチャート。 配向膜の形成工程における素子基板の部分断面図。 （ａ）電子機器としてのプロジェクタを示す図、（ｂ）電子機器としての携帯電話機を示す図。 変形例１における液晶装置の部分断面図。 従来技術における一表示態様での液晶分子の配向態様図。

符号の説明

９…画素電極、１０…素子基板、１１…画素、１２，１３３…絶縁部、１３…遮光膜、１６…配向膜、１６ｈ，２１６ｈ…水平配向膜、１６ｖ…垂直配向膜、２０…対向基板、２１…対向電極、２６…絶縁層としての垂直配向膜、２７…複数の溝、１００…液晶装置、１３１…絶縁層としての配向層、５００…電子機器としてのプロジェクタ。

Claims (9)

1. 対向する第１基板と、第２基板との間に誘電異方性が負の液晶を含む液晶層を挟持するとともに、複数の画素を備えた液晶装置であって、
   前記第１基板には、複数の画素電極と、前記画素電極と隣り合う画素電極との間に形成された水平配向領域とが形成され、
   前記第２基板には、前記複数の画素電極と対向する対向電極が形成され、
   前記水平配向領域には、前記液晶の分子を所定の方位方向に揃えて水平に配向させるための水平配向膜が形成されてなり、
   前記画素電極の前記液晶層側には、第１の垂直配向膜が形成され、
   前記対向電極の前記液晶層側には、第２の垂直配向膜が形成され、
   前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜とのうち、少なくともいずれか一方には、前記所定の方位方向に沿った複数の溝が形成されていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記第１の垂直配向膜は、前記画素電極の表面に形成され、前記液晶の分子を垂直配向させるための無機配向膜であり、
   前記第２の垂直配向膜は、前記対向電極に積層されるとともに、前記複数の溝が形成された絶縁層と、
   前記絶縁層における前記複数の溝を含む表面に形成され、前記液晶の分子を垂直配向させるための無機配向膜と、からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記第１の垂直配向膜は、前記画素電極に積層されるとともに、前記複数の溝が形成された第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層における前記複数の溝を含む表面に形成され、前記液晶の分子を垂直配向させるための無機配向膜とからなり、
   前記第２の垂直配向膜は、前記対向電極に積層されるとともに、前記複数の溝が形成された第２の絶縁層と、
   前記第２の絶縁層における前記複数の溝を含む表面に形成され、前記液晶の分子を垂直配向させるための無機配向膜と、からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
4. 前記第１基板と前記第２基板とのうち、少なくともいずれか一方には、平面的に前記画素電極の周囲を囲う格子状の遮光膜が、さらに設けられ、
   前記水平配向領域は、前記画素電極に重なるように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶装置。
5. 前記第２基板側にも、前記水平配向領域と対向する第２の水平配向領域が設けられ、
   前記水平配向領域における配向方向と、前記第２の水平配向領域における配向方向とは、配向方向が１８０°異なるアンチパラレル配向となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶装置。
6. 前記複数の溝は、前記液晶の分子が倒れた際における方位方向を前記所定の方位方向に規定するための溝であり、
   前記溝の幅は、３０〜１５０ｎｍ以内であり、深さは５〜１００ｎｍ以内であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶装置を表示部に備えたことを特徴とする電子機器。
8. 複数の画素電極が形成された第１基板と、前記複数の画素電極と対向する対向電極が形成された第２基板との間に誘電異方性が負の液晶を含む液晶層を挟持した液晶装置の製造方法であって、
   前記複数の画素電極の上層、または前記対向電極の上層に、絶縁層を積層する工程と、
   前記絶縁層上に、イオンビームを照射することにより前記液晶の分子が倒れた際における方位方向を規定するための複数の溝を形成する工程と、
   前記複数の溝が形成された前記絶縁層の表面に、垂直配向膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。
9. 複数の画素電極が形成された第１基板と、前記複数の画素電極と対向する対向電極が形成された第２基板との間に誘電異方性が負の液晶を含む液晶層を挟持した液晶装置の製造方法であって、
   前記複数の画素電極の上層、または前記対向電極の上層に、絶縁層を積層する工程と、
   前記絶縁層上にフォトレジストを塗布する工程と、
   前記フォトレジストに対して二光束干渉露光法によって前記液晶の分子が倒れた際における方位方向を規定するための複数の溝の潜像を形成する工程と、
   露光された前記フォトレジストを現像する工程と、
   現像された前記フォトレジストをマスクとして前記絶縁層をパターニングする工程と、
   前記フォトレジストを剥離する工程と、
   前記複数の溝が形成された前記絶縁層の表面に、垂直配向膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。

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