(57)【要約】【課題】良好な配向特性を有する配向膜を形成する。【解決手段】電気光学装置の製造方法は、電気光学物質に所定のプレチルト角を与える配向膜（１６、２２）が夫々形成された一対の基板（１０、２０）を備える電気光学装置（１００）の製造方法である。該製造方法は、一対の基板の各々の上に、熱架橋剤を含む液状体（２００）をスピンコート法により塗布する塗布工程と、塗布された液状体を高温乾燥させて配向膜を形成する乾燥工程とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学物質に所定のプレチルト角を与える配向膜が夫々形成された一対の基板を備える電気光学装置の製造方法であって、
前記一対の基板の各々の上に、熱架橋剤を含む液状体をスピンコート法により塗布する塗布工程と、
前記塗布された液状体を高温乾燥させて前記配向膜を形成する乾燥工程と
を備えることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【請求項２】
前記塗布工程において、スピンコート法により前記一対の基板の各々を回転させる時間は、１２０秒以下であることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造方法。
【請求項３】
前記液状体に含まれる高分子材料の重量は、前記液状体の重量に対して４％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置の製造方法。
【請求項４】
電気光学物質に所定のプレチルト角を与える配向膜が夫々形成された一対の基板を備え、
前記配向膜は、前記一対の基板の各々の上に、熱架橋剤を含む液状体がスピンコート法により塗布された後、前記塗布された液状体が高温乾燥されることにより形成される
ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶表示装置等の電気光学装置の製造方法、該製造方法により製造された電気光学装置、及び該電気光学装置を備える、例えば液晶プロジェクター等の電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の製造方法により製造される電気光学装置には、該電気光学装置を構成する、例えば液晶等の電気光学物質を所定方向に配向させるための配向膜が形成されている。例えば特許文献１には、基板に液状体を塗布した後、該液状体に含まれる溶剤を除去して機能膜を形成する方法が記載されている。ここでは特に、溶剤を除去する際に、チャンバー内を密閉した状態で、減圧により到達される到達圧力を溶剤の飽和蒸気圧以下に設定して、減圧乾燥により溶剤を除去することが記載されている。
【０００３】
或いは、特許文献２には、液晶の駆動電極が形成された基板上に、インクジェットヘッドから液状体を塗布して配向膜を形成する方法が記載されている。ここでは特に、液状体の塗布中に、駆動電極に電流を供給することにより液状体を沸点未満に加熱して流動化を促進させ、液状体の塗布後に、駆動電極に電流を供給することにより液状体を沸点以上に加熱して乾燥させることが記載されている。
【０００４】
或いは、特許文献３には、液状体が塗布された基板を収容した状態で、第１室と第２室とを連通させて所定の操作圧まで減圧し、該所定の操作圧に到達した段階で第１室を密閉して溶媒を蒸発させる減圧乾燥方法により機能膜を形成する方法が記載されている。
【０００５】
或いは、特許文献４には、極性を有する主溶媒にレベリング剤が混合された溶媒に、高分子材料を溶解させた後に基板上に塗布し、先ず、基板をプレベークして少なくとも一部の混合溶媒を揮発させ、その後、基板をプレベークよりも高温で加熱して高分子材料を重合させる配向膜の形成方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５５５５３号公報
【特許文献２】特開２００５−１３４４６６号公報
【特許文献３】特開２００７−４２７０８号公報
【特許文献４】特開２００２−５５３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の背景技術では、形成された膜により均一な配向特性が得られない可能性があるという技術的問題点がある。
【０００８】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、良好な配向特性を得ることができる電気光学装置の製造方法、電気光学装置及び電子機器を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電気光学装置の製造方法は、上記課題を解決するために、電気光学物質に所定のプレチルト角を与える配向膜が夫々形成された一対の基板を備える電気光学装置の製造方法であって、前記一対の基板の各々の上に、熱架橋剤を含む液状体をスピンコート法により塗布する塗布工程と、前記塗布された液状体を高温乾燥させて前記配向膜を形成する乾燥工程とを備える。
【００１０】
本発明の電気光学装置の製造方法は、例えば液晶等の電気光学物質に所定のプレチルト角を与える配向膜が夫々形成された一対の基板を備える電気光学装置の製造方法である。尚、「所定のプレチルト角」は、製造される電気光学装置の仕様に応じて設定される。
【００１１】
当該製造方法は、塗布工程と乾燥工程とを備える。塗布工程において、一対の基板の各々の上に、熱架橋剤を含む液状体がスピンコート法により塗布される。ここで、スピンコート法により一対の基板の各々が回転される時間は、基板が回転されることに起因して液状体に含まれる溶媒が過度に乾燥されることを防止するため、１２０秒以下であることが望ましい。
【００１２】
液状体は、例えばγ―ブチロラクトン又はＮ−メチルピロリドン等である主溶媒と、例えばポリイミド等の高分子材料と、例えばジアミン系の熱架橋剤等の熱架橋剤とを含んでなる。ここで、高分子材料の重量は、液状体の重量に対して４％以下であることが望ましい。尚、液状体には、例えばブチルセロソルブ等のレベリング剤が更に含まれていてもよい。
【００１３】
乾燥工程において、塗布された液状体が高温乾燥されることにより配向膜が形成される。尚、液状体の高温乾燥には、公知の種々の方法を適用すればよい。
【００１４】
本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、スピンコート法では、基板上に液状体を滴下した後、スピン処理によってレベリングを実施している。その後、スピン乾燥により液状体を乾燥させると、液状体に含まれる溶媒が徐々に減少する。このため、溶媒が減少する過程で、高分子材料が凝集し固着する。すると、高分子材料の主鎖、及び例えばレベリング剤等が偏在し均一な配向特性が得られないおそれがある。
【００１５】
しかるに本発明では、乾燥工程において、熱架橋剤を含む液状体が高温乾燥されることにより、配向膜が形成される。即ち、溶媒が比較的多く残っている状態で瞬時に溶媒が乾燥されることにより、配向膜が形成される。ここで、溶媒が比較的多く残っている状態では、液状体に含まれる高分子材料の主鎖、及び熱架橋剤等は溶媒中に分散している。この状態で、液状体を高温乾燥すると、高分子材料の凝集を抑制することができることが、本願発明者の研究により判明している。従って、本発明の電気光学装置の製造方法によれば、良好な配向特性を得ることができる。
【００１６】
加えて、配向膜中の添加剤（即ち、液状体に含まれる添加剤）の分布を均一に近づけることができるので、電気光学装置を構成する一対の基板間における不純物イオンの吸着バランスの不均一性を改善することができる。この結果、電気光学装置における電気特性のずれを抑制することができ、もって信頼性の高い電気光学装置を製造することができる。
【００１７】
本発明の電気光学装置は、上記課題を解決するために、電気光学物質に所定のプレチルト角を与える配向膜が夫々形成された一対の基板を備え、前記配向膜は、前記一対の基板の各々の上に、熱架橋剤を含む液状体がスピンコート法により塗布された後、前記塗布された液状体が高温乾燥されることにより形成される。
【００１８】
本発明の電気光学装置によれば、上述した本発明の電気光学装置の製造方法と同様の方法により配向膜が形成されるので、良好な配向特性を得ることができる。
【００１９】
本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置を備える。
【００２０】
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を備えてなるので、良好な配向特性を得ることができる。この結果、高品位の画像を表示可能な投射型表示装置、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサー、ビューファインダー型又はモニター直視型のビデオテープレコーダー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。
【００２１】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶装置を、ＴＦＴアレイ基板上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ´線断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る液晶装置の製造方法の一工程を示す工程断面図である。
【図４】液状体の構成と、配向膜形成時におけるプレチルト角制御の可否との関係を示す表である。
【図５】図３の一部を拡大して示す拡大工程断面図である。
【図６】スピン時間とプレチルト角との関係の一例を示す特性図である。
【図７】スピン時間と電気特性のずれとの関係の一例を示す特性図である。
【図８】電気光学装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクターの構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る電気光学装置の製造方法、電気光学装置及び電子機器の各実施形態を、図面に基づいて説明する。尚、以下の図では、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材毎に縮尺を異ならしめている。
【００２４】
＜電気光学装置＞
本発明に係る電気光学装置の実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。また、本実施形態では、電気光学装置の一例として、駆動回路内蔵型のアクティブマトリックス駆動方式の液晶装置を例に挙げる。
【００２５】
本実施形態に係る液晶装置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は、本実施形態に係る液晶装置を、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）アレイ基板上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´線断面図である。
【００２６】
図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置１００では、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０が対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば、石英基板、ガラス基板、シリコン基板等の基板からなり、対向基板２０は、例えば、石英基板、ガラス基板等の基板からなる。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００２７】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（即ち、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が散布されている。尚、ギャップ材を、シール材５２に混入されるものに加えて若しくは代えて、画像表示領域１０ａ又は画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域に、配置するようにしてもよい。
【００２８】
図１において、シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａを規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
【００２９】
周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。この一辺に沿ったシール領域よりも内側にサンプリング回路７が額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿ったシール領域の内側の額縁領域に、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。
【００３０】
ＴＦＴアレイ基板１０上には、対向基板２０の４つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材１０７で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。更に、外部回路接続端子１０２と、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、上下導通端子１０６等とを電気的に接続するための引回配線９０が形成されている。
【００３１】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、駆動素子である画素スイッチング用のトランジスタや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成される。この積層構造の詳細な構成については図２では図示を省略してあるが、この積層構造の上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明材料からなる画素電極９ａが、画素毎に所定のパターンで島状に形成されている。
【００３２】
画素電極９ａは、後述する対向電極２１に対向するように、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａに形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０における液晶層５０の面する側の表面、即ち画素電極９ａ上には、配向膜１６が画素電極９ａを覆うように形成されている。
【００３３】
対向基板２０におけるＴＦＴアレイ基板１０との対向面上に、遮光膜２３が形成されている。遮光膜２３は、例えば対向基板２０における対向面上に平面的に見て、格子状に形成されている。対向基板２０において、遮光膜２３によって非開口領域が規定され、遮光膜２３によって区切られた領域が、例えばプロジェクター用のランプや直視用のバックライトから出射された光を透過させる開口領域となる。尚、遮光膜２３をストライプ状に形成し、該遮光膜２３と、ＴＦＴアレイ基板１０側に設けられたデータ線等の各種構成要素とによって、非開口領域を規定するようにしてもよい。
【００３４】
遮光膜２３上に、ＩＴＯ等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９ａと対向して形成されている。遮光膜２３上に、画像表示領域１０ａにおいてカラー表示を行うために、開口領域及び非開口領域の一部を含む領域に、図２には図示しないカラーフィルタが形成されるようにしてもよい。対向基板２０の対向面上における、対向電極２１上には、配向膜２２が形成されている。
【００３５】
尚、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、サンプリング回路７等に加えて、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
【００３６】
尚、本実施形態に係る「配向膜１６」及び「配向膜２２」は、本発明に係る「配向膜」の一例である。また、本実施形態に係る「液晶」は、本発明に係る「電気光学物質」の一例である。
【００３７】
＜電気光学装置の製造方法＞
本発明に係る電気光学装置の製造方法の実施形態を、図３乃至図７を参照して説明する。ここでは、ＴＦＴアレイ基板１０上に、配向膜１６を形成する際の工程について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る液晶装置の製造方法の一工程を示す工程断面図である。
【００３８】
図３において、画素スイッチング用のトランジスタや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造の上に画素電極９ａが形成されたＴＦＴアレイ基板１０が、スピンコート装置３００上に載置された後、該スピンコート装置３００によりＴＦＴアレイ基板１０が、例えば３０００ｒｐｍ（ｒｏｔａｔｉｏｎ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）で回転されつつ、該ＴＦＴアレイ基板１０上に、ジアミン系の熱架橋剤を含む液状体が塗布され、液状体層２００が形成される。
【００３９】
次に、液状体層２００が形成されたＴＦＴアレイ基板１０の回転を止めた状態で（即ち、スピンコート装置３００の回転を止めて）、例えば、ＴＦＴアレイ基板１０を、７０〜１８０℃に加熱して、液状体層２００を高温乾燥させて、配向膜１６を形成する。
【００４０】
尚、本実施形態に係る「液状体」は、ジアミン系の熱架橋剤、ポリイミド、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン及びブチルセロソルブを含んで構成されている。ここで、主溶媒としてのγ−ブチロラクトン及びＮ−メチルピロリドンは、液状体の９０％以上を占めており、レベリング剤としてのブチルセロソルブは、液状体の５％以内を占めている。
【００４１】
ここで、液状体の構成と、配向膜形成時におけるプレチルト角制御の可否との関係について、図４を参照して説明する。図４に示すように、液状体に熱架橋剤が含まれており、且つ、液状体中のポリイミドの濃度（即ち、固形分濃度）が４％以下である場合に、配向膜成膜時にプレチルト角の制御が可能であることがわかる。このため、本実施形態では、液状体中のポリイミドの濃度が４％以下になるように設定している。
【００４２】
次に、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された液状体層２００について、図５を参照して説明を加える。図５は、図３の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、液状体層２００に含まれる溶媒が比較的多い場合、液状体層２００に含まれるポリイミドの主鎖、及び熱架橋剤等の添加剤は、溶媒中に分散している。この状態で、液状体層２００を高温乾燥すると、ポリイミドの凝集を抑制することができ、均一な配向特性を有する配向膜１６が形成されることが本願発明者の研究により判明している。
【００４４】
他方、図５（ｂ）に示すように、液状体層２００に含まれる溶媒が比較的少ない場合、溶媒が減少する過程でポリイミドが凝集し、ポリイミドの主鎖及び添加剤が偏在することとなる。このため、この状態で、液状体層２００を高温乾燥すると、ポリイミドの主鎖の乱れに起因して、不均一な配向特性を有する配向膜１６が形成されることが本願発明者の研究により判明している。
【００４５】
このため、本実施形態では、図５（ａ）に示したような、液状体層２００に溶媒が比較的多く残っている状態で、液状体層２００の高温乾燥を行えるように、液状体層２００を形成する際にＴＦＴアレイ基板１０を回転させる時間を、例えば９０〜１２０秒等、比較的短時間に設定している。この結果、本実施形態に係る製造方法により、均一な配向特性を有する配向膜１６を形成することができる。
【００４６】
尚、上述した製造方法と同様の方法により対向基板２０上に配向膜２２を形成することによって、均一な配向特性を有する配向膜２２を形成することができる。
【００４７】
次に、上述のように形成された配向膜１６（又は２２）の特性について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、スピン時間とプレチルト角との関係の一例を示す特性図であり、図７は、スピン時間と電気特性のずれとの関係の一例を示す特性図である。
【００４８】
図６に示すように、液状体層２００に溶媒が比較的多く残っている状態で、液状体層２００の高温乾燥させた場合、プレチルト角を１０〜１５度の範囲で調整可能であることがわかる。
【００４９】
また、液状体層２００に溶媒が比較的多く残っている状態で、液状体層２００の高温乾燥させた場合、液状体層２００に含まれる添加剤がほぼ均一に分布している。このため、液晶装置１００（図１参照）における不純物イオンの吸着バランスの不均一性を改善することができる。この結果、液晶装置１００の電気特性のずれ（即ち、Ｖｃｏｍシフト）を抑制することができ（図７参照）、信頼性の高い液晶装置１００を提供することができる。
【００５０】
本実施形態では特に、配向膜形成時にプレチルト角を制御可能であるので（図４参照）、ラビング強度の調整によるプレチルト角制御に起因する、表示むら及びスジむらを防止することができる。加えて、配向膜形成時にプレチルト角を制御可能であるため、プロセスマージンを広げることができる。
【００５１】
更に、本実施形態では、配向膜形成時に、比較的低プレチルト角を実現できるので（図６参照）、低プレチルト角を実現するための強ラビングに起因する、配向膜削れを防止することができる。この結果、表示品位の低下を抑制することができ、実用上非常に有利である。
【００５２】
＜電子機器＞
次に、図８を参照しながら、上述した液晶装置１００を電子機器の一例であるプロジェクターに適用した場合を説明する。上述した液晶装置１００は、プロジェクターのライトバルブとして用いられている。図８は、プロジェクターの構成例を示す平面図である。
【００５３】
図８に示すように、プロジェクター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。
【００５４】
液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置１００と同等の構成を有しており、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。
【００５５】
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１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｇによる表示像に対して左右反転することが必要となる。
【００５６】
尚、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、カラーフィルタを設ける必要はない。
【００５７】
尚、図８を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型のパーソナルコンピューターや、携帯電話、液晶テレビ、ビューファインダー型又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装置等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
【００５８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置の製造方法、電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１０…ＴＦＴアレイ基板、１６、２２…配向膜、２０…対向基板、５０…液晶層、１００…液晶装置、２００…液状体層、３００…スピンコート装置
【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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【図７】
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【図８】
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