JP4604927B2 - 液晶装置、液晶装置の製造方法、投射型表示装置 - Google Patents
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この構成によれば、配向膜の表面部を一軸配向性に優れた微細な配向構造とすることができる。また、耐光性や耐熱性に優れた配向力の高い配向膜を得ることができる。したがって、良好な配向特性と高い信頼性とを兼ね備えた液晶装置を提供することができる。
この構成によれば、配向膜の表面部を一軸配向性に優れた微細な配向構造とすることができる。また、耐光性や耐熱性に優れた配向力の高い配向膜を得ることができる。したがって、良好な配向特性と高い信頼性とを兼ね備えた液晶装置を提供することができる。
この構成によれば、配向膜の表面部を一軸配向性に優れた微細な配向構造とすることができる。また、耐光性や耐熱性に優れた配向力の高い配向膜を得ることができる。したがって、良好な配向特性と高い信頼性とを兼ね備えた液晶装置を提供することができる。また、多種類の化合物を含むことで、微細な配向構造をより滑らかにすることができ、配向不良を防止することができる。
この構成によれば、耐光性及び耐熱性に優れ、無機酸化物と液晶との強い相互作用に起因する配向力の高い配向膜を得ることができる。
この構成によれば、極角方向の配向規制力に優れた配向膜を得ることができる。
この方法によれば、形成される配向膜の表面部を一軸配向性に優れた微細な配向構造とすることができる。また、耐光性や耐熱性に優れた配向力の高い配向膜を容易に形成ことができる。したがって、良好な配向特性と高い信頼性とを兼ね備えた液晶装置を容易に作製することができる。また、多種類の化合物を含むことで、微細な配向構造をより滑らかにすることができ、配向不良を防止することができる。
この構成によれば、良好な表示特性と高い信頼性とを兼ね備えた投射型表示装置を提供することができる。
第1の実施の形態では、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)を画素スイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば投射型表示装置のライトバルブ(光変調手段)として好適に用いることができるものである。
先ず、第1の実施形態として図1ないし図4に示す液晶装置100の構成について説明する。図1は、液晶装置100を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図であり、図2は、液晶装置100の図1中に示すH−H’線に沿う断面図である。図3は、液晶装置100の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路を示す図である。図4は、液晶装置100の断面構造を拡大して示す図である。
また、液晶表示装置100においては、使用する液晶の種類、すなわち、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
実際には、データ線6a、走査線3a等の配線が形成されているが、図4(a)ではこれらの図示を省略している。また、TFTアレイ基板10の内面には、これらTFT30や画素電極9を覆うように、液晶層50の配向を制御する配向膜1が画像表示領域全体に亘って設けられている。
これにより、配向膜1,2の表面部1a,2aを一軸配向性に優れた微細な配向構造(凹凸構造)とすることができる。また、耐光性や耐熱性に優れた配向力の高い配向膜1,2を得ることができる。また、多種類の化合物を含むことで、微細な配向構造をより滑らかにすることができ、配向不良を防止することができる。
したがって、良好な配向特性と高い信頼性とを兼ね備えた液晶装置100を得ることができる。
次に、第1の実施の形態に係る液晶装置100の製造方法について説明する。
上述した液晶装置100は、TFTアレイ基板10の表面に配向膜1を形成したものと、対向基板20の表面に配向膜2を形成したものとを枠状に設けたシール材52を介して貼り合わせ、そのシール材52の枠内に液晶を充填した後、基板10,20の外面側に必要に応じて偏光板等を貼着することによって作製することができる。
一般に、ゾル・ゲル法は、ゾルと呼ばれる溶液から出発し、加水分解・縮重合を経てゼリー状の固体であるゲルを作製した後に、熱処理を行なうことによって、内部に残された溶媒を取り除き、更に緻密化を促進させることによって薄膜を得る方法である。このため、原料を溶融し、再固化させるような方法に比べて、プロセス温度を低く抑えることができ、また、斜方蒸着法等の気相法を用いる場合に比べて、製造装置の小型化及びプロセスの簡略化を図ることができる。また、ゾル・ゲル法では、化学反応を利用して低温で作製することができることから、無機材料だけでなく、有機材料と無機材料との複合化も可能である。
次に、本発明の第2の実施形態に係る液晶装置及びその製造方法について説明する。
第2の実施の形態は、上述した配向膜1,2の配向構造が異なる以外は、第1の実施の形態とほぼ同様なことから、この配向膜1,2以外の詳細な説明を省略するものとする。
これにより、配向膜1,2の表面部1a,2aを一軸配向性に優れた微細な配向構造(凹凸構造)とすることができる。また、耐光性や耐熱性に優れた配向力の高い配向膜1,2を得ることができる。また、多種類の化合物を含むことで、微細な配向構造をより滑らかにすることができ、配向不良を防止することができる。
したがって、良好な配向特性と高い信頼性とを兼ね備えた液晶装置100を得ることができる。
ところで、本発明では、調製が容易なゾル溶液からエッチングレートの異なる2種類以上の無機酸化物を含んだ多孔質薄膜を形成した後に、イオンビームを多孔質薄膜の表面部に斜め照射してエッチング処理を行い、微細な配向構造(凹凸構造)を有する配向膜1,2を形成する。
この場合、無機酸化物を含む多孔質薄膜を形成することによって、耐光性及び耐熱性に優れ、無機酸化物と液晶との強い相互作用に起因する配向力の高い無機配向膜を形成することができる。また、エッチング処理にかかる時間を短縮すると共に、配向膜に対する配向処理を容易なものとすることができる。
具体的に、第1の実施の形態では、多孔質薄膜の空孔73を破壊する程度にエッチング処理を行う、すなわち第2の実施の形態よりもビームの照射時間を長くすることによって、配向膜1,2の表面部1a,2aに、上述した図5に示す溝部61が交差する部分の間で突状部62が延在する構造を作り出すことができる。この場合、特に溝部61及び突状部62が延在する方向への配向力が強まるため、水平配向性に優れた配向膜1,2を得ることができる。
なお、配向膜1,2の配向構造は、多孔質薄膜の膜厚によっても制御することができる。例えば、多孔質薄膜の膜厚を厚くすれば、突状部72内に微細な多孔質構造を残した配向膜1,2を容易に形成することができる。また、液晶層50の液晶分子に対してプレティルトを与える方向及びそのプレティルト角の制御は、多孔質膜に対するビームの照射方向及び照射角度によっても制御することができる。
次に、本発明の第3の実施形態に係る液晶装置の製造方法について説明する。
この第3の実施の形態は、上述した図6に示す薄膜形成工程S1において、非晶質体と結晶質体とを含む多孔質薄膜を形成する。
次に、本発明の電子機器の具体例として図8に示す投射型表示装置について説明する。図8は、投射型表示装置の要部を示す概略構成図である。この投射型表示装置は、上述した各実施形態に係る液晶装置を、光変調手段として備えたものである。
また、本発明の液晶装置は、投射型表示装置の光変調手段に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれにおいても信頼性が高く表示品質に優れた電子機器を提供することができる。
(実施例1)
実施例1では、先ず、アルミニウムアルコキシドと、シリコンアルコキシドとを含むゾル溶液を調製し、調製したゾル溶液を基板表面にスピンコート法により塗布した後に、250℃で焼成することによって、アルミナ(Al2O3)とシリカ(SiO2)とを含む無機多孔質薄膜を基板上に形成した。次に、基板の法線に対して30゜の角度からArイオンを用いたイオンビームを多孔質薄膜の表面部に斜め照射してエッチング処理を行うことによって、実施例1の配向膜を形成した。この実施例1の配向膜の表面部を撮影した顕微鏡写真を図9に示す。
図9に示すように、実施例1の配向膜は、エッチング処理の際にエッチングレートの低いアルミナがマスクとなって、エッチングレートの高いシリカが優先的に除去されるため、アルミナを主体とする微細な配向構造となった。具体的に、実施例1では、多孔質薄膜の空孔を破壊する程度にエッチング処理を行うことによって、溝部が交差する部分の間で突状部が延在する構造を表面部に有する配向膜を形成することができた。なお、突状部の幅は30nm程度であり、突状部の長さは200nm程度であった。
実施例2では、実施例1よりも低温の150℃で焼成を行い、イオンビームの照射時間を短くした以外は、実施例1と同様の方法により配向膜を形成した。この実施例2の配向膜の表面部を撮影した顕微鏡写真を図10に示す。
図10に示すように、実施例2では、多孔質薄膜中の空孔が残る程度にエッチング処理が行われることによって、突状部内に微細な空孔を残した多孔質構造を表面部に有する配向膜を形成することができた。
実施例3では、先ず、アルミニウムアルコキシドに、ベーマイトアルミナ(γ−アルミナ)を分散させたゾル溶液を調製し、調製したゾル溶液を基板表面にスピンコート法により塗布した後に、250℃の低温で焼成することによって、非晶質アルミナに結晶質のベーマイトアルミナが分散された無機多孔質薄膜を基板上に形成した。次に、基板の法線に対して30゜の角度からArイオンを用いたイオンビームを多孔質薄膜の表面部に斜め照射してエッチング処理を行うことによって、実施例3の配向膜を形成した。
実施例3の配向膜は、エッチング処理の際にエッチングレートの低いベーマイトアルミナがマスクとなって、エッチングレートの高い非晶質アルミナが優先的に除去されることによって微細な配向構造となった。
また、予め多孔質構造を有する薄膜を形成することによって、その後のイオンビームエッチングを容易に行うことができる。
また、イオンビームの斜め照射によって一軸配向方向を規定し、プレティルトを制御することができる。
また、突状部が不規則的に配置された構造により、モアレや配向不良の発生を防ぐことができる。
また、この程度の微細な配向構造を有することにより、充分な配向規制力を液晶に与えることができ、長時間の使用に対しても配向力を維持することができる。
また、配向膜中に多孔質構造を残すことで、液晶を垂直配向に制御できるため、黒表示やコントラストを向上させることができる。
Claims (11)
- 一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、
前記一対の基板の少なくとも一方の前記液晶側の面に前記液晶の配向方向を制御する配向膜を備え、
前記配向膜は、無機化合物を含む薄膜からなると共に、前記液晶の配向方向と概略平行な方向に延在する複数の溝部と突状部とを表面部に有し、且つ、前記溝部が交差する部分の間で前記突状部が延在する構造を有することを特徴とする液晶装置。 - 一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、
前記一対の基板の少なくとも一方の前記液晶側の面に前記液晶の配向方向を制御する配向膜を備え、
前記配向膜は、無機化合物を含む薄膜からなると共に、前記液晶の配向方向と概略平行な方向に延在する複数の突状部を表面部に有し、且つ、前記突条部の表面に空孔を有した多孔質構造であることを特徴とする液晶装置。 - 一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、
前記一対の基板の少なくとも一方の前記液晶側の面に前記液晶の配向方向を制御する配向膜を備え、
前記配向膜は、エッチングレートの異なる2種類以上の無機化合物を含む薄膜からなると共に、指向性を有するビームの照射によってエッチング処理された表面部を有することを特徴とする液晶装置。 - 前記配向膜は、無機酸化物を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の液晶装置。
- 前記配向膜は、多孔質構造を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の液晶装置。
- 一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板の少なくとも一方の前記液晶側の面に前記液晶の配向方向を制御する配向膜を形成する際に、
前記配向膜の形成面上にエッチングレートの異なる2種類以上の無機化合物を含む薄膜を形成する工程と、
前記薄膜の表面部に指向性を有するビームを照射してエッチング処理を施す工程とを含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。 - 前記薄膜を形成する工程において、無機酸化物を含む薄膜を形成することを特徴とする請求項6に記載の液晶装置の製造方法。
- 前記薄膜を形成する工程において、多孔質構造を有する薄膜を形成することを特徴とする請求項6または7に記載の液晶装置の製造方法。
- 前記薄膜を形成する工程において、非晶質体と結晶質体とを含む薄膜を形成することを特徴とする請求項6ないし8のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
- 前記薄膜を形成する工程において、少なくとも金属アルコキシドと金属酸化物微粒子との中から選ばれる2種類以上の化合物を含むゾル溶液を調製し、調製したゾル溶液を前記配向膜の形成面上に塗布して薄膜を形成した後に、この薄膜を熱処理により硬化させることを特徴とする請求項6ないし9のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
- 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の液晶装置または請求項6ないし10のいずれか一項に記載の製造方法により製造されてなる液晶装置を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
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