(57)【要約】      （修正有）【課題】表示品質を向上できる液晶装置を提供する。【解決手段】液晶装置の配向膜１３は、基材と、アルキル基６１を含み、液晶分子６４を基材の表面に対して垂直に配向させる第１層３１と、有機高分子６２を含み、液晶分子６４を基材の表面に対して水平に配向させる第２層３２とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
アルキル基を含み、液晶分子を前記基材の表面に対して垂直に配向させる第１層と、有機高分子を含み、前記液晶分子を前記表面に対して水平に配向させる第２層と、を有する配向膜と、
を備える液晶装置。
【請求項２】
前記有機高分子は、疎水性を有する、請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記有機高分子は、ポリオレフィン又はポリスチレンである、請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記アルキル基は、フルオロアルキル基であり、
前記有機高分子は、含フッ素高分子である、請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記有機高分子は、セルロース分子である、請求項１に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記配向膜は、樹脂材料を含み、前記第２層を被覆する第３層を有する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記樹脂材料は、ポリオレフィン、ポリスチレン及び含フッ素高分子の何れかを含む、請求項６に記載の液晶装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の液晶装置を備える電子機器。
【請求項９】
アルキル基を含むシランカップリング剤を用いて基材の表面を処理することにより、液晶分子を前記基材の表面に対して垂直に配向させる第１層を形成する工程と、
前記第１層に対して有機高分子を含む有機繊維を用いてラビング処理することにより、前記液晶分子を前記表面に対して水平に配向させる第２層を形成する工程と、
を含む液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置及び液晶装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、液晶素子の基板上に形成される配向膜の配向処理方法において、高分子化合物をラビング布でラビングする技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９４６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、配向膜にラビングによる傷が生じる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１態様は、基材と、アルキル基を含み、液晶分子を前記基材の表面に対して垂直に配向させる第１層と、有機高分子を含み、前記液晶分子を前記表面に対して水平に配向させる第２層と、を有する配向膜と、を備える液晶装置である。
【０００６】
第２態様は、第１態様において、前記有機高分子が、疎水性を有することである。
【０００７】
第３態様は、第２態様において、前記有機高分子が、ポリオレフィン又はポリスチレンであることである。
【０００８】
第４態様は、第１又は第２態様において、前記アルキル基が、フルオロアルキル基であり、前記有機高分子が、含フッ素高分子であることである。
【０００９】
第５態様は、第１態様において、前記有機高分子が、セルロース分子を含むことである。
【００１０】
第６態様は、第１乃至第５態様において、前記配向膜が、樹脂材料を含み、前記第２層を被覆する第３層を有することである。
【００１１】
第７態様は、第６態様において、前記樹脂材料が、ポリオレフィン、ポリスチレン及び含フッ素高分子の何れかを含むことである。
【００１２】
第８態様は、第１乃至第７態様の何れかの液晶装置を備える電子機器である。
【００１３】
第９態様は、アルキル基を含むシランカップリング剤を用いて基材の表面を処理することにより、液晶分子を前記基材の表面に対して垂直に配向させる第１層を形成する工程と、前記第１層に対して有機高分子を含む有機繊維を用いてラビング処理することにより、前記液晶分子を前記表面に対して水平に配向させる第２層を形成する工程と、を含む液晶装置の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】液晶装置の基本的な構成を説明する断面図。
【図２】配向膜の構成を説明する断面図。
【図３】液晶装置の製造方法を説明する工程断面図。
【図４】液晶装置の製造方法を説明する工程断面図。
【図５】液晶装置の製造方法を説明する工程断面図。
【図６】液晶装置を備える電子機器を説明するブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。図面において、同一の要素には同一の符号がそれぞれ付され、重複する説明は省略される。図面は模式的であり、実際の寸法及び寸法の相対的比率、配置、構造、材料等と異なる場合が含まれ得る。図面相互間における寸法、配置、構造等の関係も厳密に整合しているとは限らない。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係る液晶装置１００は、回路基板１０と、回路基板１０に対向して配置された対向基板２０と、回路基板１０及び対向基板２０の間に充填された液晶材料からなる液晶層５０とを備える液晶パネルである。液晶層５０は、初期配向状態として垂直配向を呈する、負の誘電異方性を有する液晶材料からなる。
【００１７】
回路基板１０は、第１基板１１と、第１基板１１の液晶層５０側の表面に、図示を省略した絶縁膜等を介して配置された複数の画素電極１２と、画素電極１２の表面に配置された第１配向膜１３とを備える。第１基板１１の材料として、例えばガラス、石英等の透明材料が挙げられる。画素電極１２の材料として、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電性を有する透明材料が挙げられる。画素電極１２は、例えば、画面における画素に対応するように、平面パターンとしてアレイ状に配置される。図示を省略するが、回路基板１０は、画素電極１２に供給する信号を制御するスイッチング素子、スイッチング素子に信号を供給するためのデータ線、走査線等を備える。スイッチング素子は、例えば薄膜トランジスター（ＴＦＴ）である。回路基板１０は、第１基板１１の液晶層５０と反対側の表面に配置された第１偏光板１４を更に備える。第１偏光板１４は、例えば、平面パターンにおいて、偏光軸と第１配向膜１３の配向方向とのなす角が４５°となるように配置される。第１偏光板１４は、第１基板１１と離間して配置されてもよい。
【００１８】
対向基板２０は、第２基板２１と、第２基板２１の液晶層５０側の表面に配置された共通電極２２と、共通電極２２の表面に配置された第２配向膜２３とを備える。第２基板２１の材料として、例えばガラス、石英等の透明材料が挙げられる。共通電極２２の材料として、ＩＴＯ等の導電性を有する透明材料が挙げられる。共通電極２２は、複数の画素電極１２に共通して対向する。図示を省略するが、対向基板２０は、画素電極１２に対応して配置されるカラーフィルター、画素電極１２の周辺に対応して配置される遮光膜等を備え得る。対向基板２０は、第２基板２１の液晶層５０と反対側の表面に配置された第２偏光板２４を更に備える。第２偏光板２４は、例えば、平面パターンにおいて、偏光軸と第２配向膜２３の配向方向とのなす角が１３５°となるように配置される。第２偏光板２４は、第２基板２１と離間して配置されてもよい。
【００１９】
図２に示すように、第１配向膜１３は、図１の領域Ａにおいて、アルキル基６１を含む第１層３１と、有機高分子６２を含む第２層３２とを有する。第１層３１は、無機基材となる画素電極１２の表面に配置される。第１層３１は、液晶分子６４を画素電極１２の表面に対して垂直に配向させる垂直配向規制力を有する。アルキル基６１は、例えば炭素原子数ｎが１０程度の鎖状構造を有する。ｎは１〜１８であってもよい。アルキル基６１は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。アルキル基６１は、有機官能基を有し、置換基を有し得る。アルキル基６１は、任意の水素原子がフッ素原子に置き換えられた構造を有してもよい。アルキル基６１は、フルオロアルキル基であり得る。
【００２０】
なお、図示を省略するが、第１層３１において、アルキル基６１は、シロキサン結合を有する分子構造を介して、画素電極１２に化学結合される。このため、アルキル基６１は、画素電極１２の表面に強固に結合される。
【００２１】
第２層３２は、液晶分子６４を画素電極１２の表面に対して水平に配向させる水平配向規制力を有する。有機高分子６２は、例えば、画素電極１２の表面に対して水平に一方向に配向される。有機高分子６２は、例えばセルロース分子である。セルロース分子は、分子間力でアルキル基６１に吸着されることにより、第１層３１に固定され得る。液晶分子６４は、第１層３１の垂直配向規制力と、第２層３２の水平配向規制力との影響により、画素電極１２の表面に対して、所定のプレチルト角θを有して垂直配向される。
【００２２】
第１配向膜１３は、樹脂材料６３を含み、第２層３２を被覆する第３層３３を有し得る。樹脂材料６３は、例えば、ポリオレフィン、ポリスチレン及び含フッ素高分子からなる群から選択される少なくとも１種を含む。ポリオレフィンは、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、三菱ケミカル製サーフレン（登録商標）等を含む。ポリスチレンは、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）等を含む。含フッ素高分子は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロエチレン−プロペンコポリマー（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）等を含む。このように、第３層３３は疎水性を有する樹脂材料６３を含む。
【００２３】
第２層３２は、疎水性を有するようにしてもよい。この場合、第２層３２は、例えば、脂肪族、ポリオレフィン、ポリスチレン及び含フッ素高分子からなる群から選択される少なくとも１種を含む。ポリオレフィンは、例えば、ＰＰ、ＣＯＰ、ＣＯＣ、ＰＭＰ、サーフレン（登録商標）等を含む。ポリスチレンは、ＳＰＳ等を含む。含フッ素高分子は、例えば、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ等を含む。これにより、第２層３２及び第３層３３の間において、疎水性相互作用が生じ、第２層３２及び第３層３３が引き合う力を向上することができる。また、アルキル基６１がフルオロアルキル基であり、有機高分子６２が、含フッ素高分子である場合、第１層３１及び第２層３２の間の親和性を更に向上することができる。
【００２４】
第２配向膜２３は、第１配向膜１３と同一の構成を有し得る。即ち、第２配向膜２３は、図１の領域Ｂにおいて、無機基材となる共通電極２２の表面に配置され、垂直配向規制力を有する第１層と、水平配向規制力を有する第２層と、第３層とを有する。第２配向膜２３の説明は、画素電極１２を共通電極２２に置き換えた第１配向膜１３の説明と等価であるため、重複する説明を省略する。但し、第２配向膜２３は、例えば、平面パターンにおいて、第１配向膜１３の配向方向と１８０°異なる配向方向を有するように配置される。
【００２５】
以下、図３〜図５の工程図を参照して、液晶装置１００の製造方法として、画素電極１２の表面に第１配向膜１３を形成する方法の一例を説明する。
【００２６】
先ず、画素電極１２が形成された基板を基材として、基材表面の異物を除去する。次いで、炭素原子数が１０程度のアルキル基６１を含むシランカップリング剤を用いて無機基材の表面を処理する。これにより、図３に示すように、画素電極１２の表面において、アルキル基６１を含む第１層３１が形成される。
【００２７】
次いで、図４に示すように、第１層３１の表面に対して有機高分子６２を含む有機繊維７１を用いてラビング処理する。画素電極１２の表面に対して水平の一方向に配向された有機高分子６２が第１層３１に吸着されることにより、有機高分子６２を含む第２層３２が形成される。次いで、図５に示すように、スピンコーターやディップコーター等の成膜装置７２を用いて樹脂材料６３を塗布する。これにより、第２層３２を被覆する第３層３３が形成される。
【００２８】
このように第１配向膜１３を形成可能であることが、以下の実施例により確認された。即ち、先ず、無機基材であるガラス基板に対して１０分間ＵＶ洗浄を行うことにより、基板の表面から有機汚染物質等の異物を除去する。次いで、ガラス基板の表面にアルキル基を含むシランカップリング剤を４０μｌ塗布し、水分１０％の割合で加水分解させる。次に、ガラス基板の表面を、一方向に布又はシートで１００回程度擦る。その後、１０〜１５ｗｔ％となるようにキシレンにＰＰを溶かし、スピンコーターを用いてガラス基板にＰＰを塗布する。一日放置して自然乾燥させた後、作成されたサンプルで２μｌの液晶材料を挟み込み、液晶の配向が確認された。
【００２９】
更に、このように作成された配向膜を備える液晶パネルをプロジェクターに装着し、ラビング処理による傷が画面上に筋として表れるか否かを確認したところ、筋は確認されなかった。一方、樹脂材料に対してラビング処理することにより作成された従来の配向膜を備える液晶パネルの場合、ラビング処理による傷が確認された。このように、本実施形態に係る液晶装置１００は、ラビング処理による配向膜の傷が防止されるため、表示品質を向上することができる。更に、樹脂材料に対するラビング処理を行わないため、配向膜の帯電を軽減することができる。
【００３０】
図６に示すように、上述の液晶装置１００は、制御回路８１と、制御回路８１による制御に応じて画面に画像を表示する表示装置８２とを備える電子機器８０に適用され得る。電子機器８０は、例えば液晶装置１００を介して光を画面に投射することにより画面に画像を表示するプロジェクターである。
【００３１】
制御回路８１は、電子機器８０の動作に必要な種々の演算を行う処理装置及び記憶装置を備える。表示装置８２は、複数の画素を有する液晶パネルである液晶装置１００と、光源、レンズ、ミラー等の光学系８３とを備える。液晶装置１００は、制御回路８１による制御に応じて、光源から発せられた光を画素毎に変調する。表示装置８２は、液晶装置１００を経由した光を、光学系８３を用いて画面に投射することにより画像を画面に表示する。
【００３２】
電子機器８０は、第１配向膜１３及び第２配向膜２３を備える液晶装置１００を用いて変調された光を投射するため、ラビング処理による傷の影響が防止され、表示品質が向上される。
【００３３】
［他の実施形態］
上述の電子機器８０は、プロジェクターの他、携帯電話、パーソナルコンピューター、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、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であり得る。種々の電子機器８０において、液晶装置１００は画像表示手段として使用され、いずれにおいても表示品質を向上することができる。
【００３４】
以下に、上述した実施形態から導き出される内容を、各態様として記載する。
【００３５】
第１態様は、基材と、アルキル基を含み、液晶分子を前記基材の表面に対して垂直に配向させる第１層と、有機高分子を含み、前記液晶分子を前記表面に対して水平に配向させる第２層と、を有する配向膜と、を備える液晶装置である。第１態様によれば、高分子化合物に対するラビング処理が不要であるため、ラビング処理による傷を防止することができ、表示品質を向上することができる。
【００３６】
第２態様は、第１態様において、前記有機高分子が、疎水性を有することである。第２態様によれば、疎水性である第１層との疎水性相互作用を生じることができる。
【００３７】
第３態様は、第２態様において、前記有機高分子が、ポリオレフィン又はポリスチレンであることである。第３態様によれば、第１層との疎水性相互作用を生じる第２層を実現することができる。
【００３８】
第４態様は、第１又は第２態様において、前記アルキル基が、フルオロアルキル基であり、前記有機高分子が、含フッ素高分子であることである。第４態様によれば、疎水性相互作用に加えて、第１層及び第２層の間の親和性を向上することができる。
【００３９】
第５態様は、第１態様において、前記有機高分子が、セルロース分子を含むことである。第５態様によれば、第１層に対する一般的なラビング処理により簡単に実現可能な第２層を提供することができる。
【００４０】
第６態様は、第１乃至第５態様において、前記配向膜が、樹脂材料を含み、前記第２層を被覆する第３層を有することである。第６態様によれば、基材に対して第１層及び第２層を介して第３層が配置されるため、基材の表面における光触媒反応によるヒドロキシラジカルによって、第３層が劣化する可能性を低減することができる。
【００４１】
第７態様は、第６態様において、前記樹脂材料が、ポリオレフィン、ポリスチレン及び含フッ素高分子の何れかを含むことである。第７態様によれば、劣化の可能性が低減された第３層を実現することができる。
【００４２】
第８態様は、第１乃至第７態様の何れかの液晶装置を備える電子機器である。第８態様によれば、ラビング処理による傷が防止された液晶装置を備えることにより、電子機器の表示品質を向上することができる。
【００４３】
第９態様は、アルキル基を含むシランカップリング剤を用いて基材の表面を処理することにより、液晶分子を前記基材の表面に対して垂直に配向させる第１層を形成する工程と、前記第１層に対して有機高分子を含む有機繊維を用いてラビング処理することにより、前記液晶分子を前記表面に対して水平に配向させる第２層を形成する工程と、を含む液晶装置の製造方法である。第９態様によれば、高分子化合物に対するラビング処理が不要であるため、ラビング処理による傷を防止することができ、表示品質を向上することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…回路基板、１１…第１基板、１２…画素電極、１３…第１配向膜、２０…対向基板、２１…第２基板、２２…共通電極、２３…第２配向膜、３１…第１層、３２…第２層、３３…第３層、５０…液晶層、６１…アルキル基、６２…有機高分子、６３…樹脂材料、６４…液晶分子、７１…有機繊維、７２…成膜装置、８０…電子機器、８１…制御回路、８２…表示装置、８３…光学系、１００…液晶装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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