(57)【要約】【課題】コントラストを向上できる液晶装置、及びそのような液晶装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の液晶装置の一つの態様は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、第１基板と第２基板との間に挟持された液晶層と、第１基板の液晶層側に設けられた配向層と、を備える液晶装置であって、配向層は、第１基板の液晶層側の面に形成された凹凸構造と、凹凸構造の凹部に形成された第１保護膜と、第１保護膜の液晶層側に間隙を介して積層された第２保護膜と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた配向層と、を備える液晶装置であって、
前記配向層は、
前記第１基板の前記液晶層側の面に形成された凹凸構造と、
前記凹凸構造の凹部に形成された第１保護膜と、
前記第１保護膜の前記液晶層側に間隙を介して積層された第２保護膜と、
を備えることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記第１保護膜及び前記第２保護膜は、ポリシロキサン系垂直配向材料で形成されている、請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記凹凸構造は、斜方蒸着膜である、請求項１または２のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記間隙には、ガスが充填されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記間隙における前記第１保護膜と前記第２保護膜との間の距離は、２０ｎｍ以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項６】
互いに対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた配向層と、を備える液晶装置の製造方法であって、
前記配向層を形成する工程は、
前記第１基板の前記液晶層側の面に凹凸構造を形成する工程と、
前記第１基板の前記液晶層側に未硬化の第１保護膜形成材料を塗布する第１塗布工程と、
前記未硬化の第１保護膜形成材料を硬化させ、第１保護膜を形成する第１硬化工程と、
前記第１基板の前記液晶層側に未硬化の第２保護膜形成材料を塗布する第２塗布工程と、
前記未硬化の第２保護膜形成材料を硬化させ、第２保護膜を形成する第２硬化工程と、
を有し、
前記第１塗布工程が終了してから前記第１硬化工程に移行するまでの時間は、前記第２塗布工程が終了してから前記第２硬化工程に移行するまでの時間よりも長いことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１塗布工程が終了してから前記第１硬化工程に移行するまでの時間は、１時間以上であり、
前記第２塗布工程が終了してから前記第２硬化工程に移行するまでの時間は、１０分以下である、請求項６に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１保護膜形成材料及び前記第２保護膜形成材料は、ポリシロキサン系垂直配向材料である、請求項６または７に記載の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】
液晶素子の配向膜として、例えば、ポリシロキサン系垂直配向材料によって形成される垂直配向膜（例えば、特許文献１）や、ＳｉＯ２等によって形成される斜方蒸着膜（例えば、特許文献２）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／１０２５１３号
【特許文献２】特開平１１−２２３８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、上記のような配向膜を備えた液晶素子（液晶装置）を用いた機器、例えば、プロジェクター等に対する高画質化の要求の高まりによって、液晶装置のさらなる高コントラスト化が望まれている。
【０００５】
本発明の一つの態様は、上記の点に鑑みて成されたものであって、コントラストを向上できる液晶装置、及びそのような液晶装置の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液晶装置の一つの態様は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた配向層と、を備える液晶装置であって、前記配向層は、前記第１基板の前記液晶層側の面に形成された凹凸構造と、前記凹凸構造の凹部に形成された第１保護膜と、前記第１保護膜の前記液晶層側に間隙を介して積層された第２保護膜と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の液晶装置の一つの態様によれば、配向層における第１保護膜と第２保護膜とが間隙を介して積層されている。第１保護膜または第２保護膜から間隙に入射した光は屈折され、その結果、配向層を通過する光に位相差が生じる。そのため、本発明の液晶装置の一つの態様によれば、間隙において生じる位相差により液晶層の位相差を補償することができ、コントラストを向上できる液晶装置が得られる。
【０００８】
前記第１保護膜及び前記第２保護膜は、ポリシロキサン系垂直配向材料で形成されている構成としてもよい。
この構成によれば、液晶装置の耐光性を向上できる。
【０００９】
前記凹凸構造は、斜方蒸着膜である構成としてもよい。
この構成によれば、凹凸構造が、斜方蒸着膜であるため、液晶のプレチルト角を制御することが容易である。
【００１０】
前記間隙には、ガスが充填されている構成としてもよい。
この構成によれば、配向層による液晶の位相差の補償効果を向上できる。
【００１１】
前記間隙における前記第１保護膜と前記第２保護膜との間の距離は、２０ｎｍ以下である構成としてもよい。
この構成によれば、配向層による液晶の位相差の補償効果を得つつ、耐光性に優れた液晶装置が得られる。
【００１２】
本発明の液晶装置の製造方法の一つの態様は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた配向層と、を備える液晶装置の製造方法であって、前記配向層を形成する工程は、前記第１基板の前記液晶層側の面に凹凸構造を形成する工程と、前記第１基板の前記液晶層側に未硬化の第１保護膜形成材料を塗布する第１塗布工程と、前記未硬化の第１保護膜形成材料を硬化させ、第１保護膜を形成する第１硬化工程と、前記第１基板の前記液晶層側に未硬化の第２保護膜形成材料を塗布する第２塗布工程と、前記未硬化の第２保護膜形成材料を硬化させ、第２保護膜を形成する第２硬化工程と、を有し、前記第１塗布工程が終了してから前記第１硬化工程に移行するまでの時間は、前記第２塗布工程が終了してから前記第２硬化工程に移行するまでの時間よりも長いことを特徴とする。
【００１３】
本発明の液晶装置の製造方法によれば、第１塗布工程が終了してから第１硬化工程に移行するまでの時間が、第２塗布工程が終了してから第２硬化工程に移行するまでの時間よりも長い。そのため、第１塗布工程において塗布された第１保護膜形成材料の方が、第２塗布工程において塗布された第２保護膜形成材料よりも、凹凸構造の凹部に入り込み、浸透しやすい。すなわち、第１保護膜と第２保護膜とでは、凹凸構造の凹部に入り込む距離が異なる。これにより、第１保護膜と第２保護膜との間に間隙が形成される。したがって、本発明の液晶装置の製造方法によれば、上述したのと同様にして、間隙によって液晶の位相差が補償され、コントラストを向上できる液晶装置が得られる。
【００１４】
前記第１塗布工程が終了してから前記第１硬化工程に移行するまでの時間は、１時間以上であり、前記第２塗布工程が終了してから前記第２硬化工程に移行するまでの時間は、１０分以下である製造方法としてもよい。
この方法によれば、第１保護膜と第２保護膜との間に、液晶の位相差を効果的に補償できる厚みを有する間隙を形成することが容易である。
【００１５】
前記第１保護膜形成材料及び前記第２保護膜形成材料は、ポリシロキサン系垂直配向材料である製造方法としてもよい。
この方法によれば、液晶装置の耐光性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の液晶装置を示す断面模式図である。
【図２】本実施形態の配向層を示す断面模式図である。
【図３】本実施形態の配向層の形成工程を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の配向層の形成工程の手順を示す断面模式図である。
【図５】第１実施例の結果を示すグラフである。
【図６】第１実施例の結果を示すグラフである。
【図７】第１実施例の結果を示すグラフである。
【図８】保護膜が１層のみである場合の配向層の一例を示す断面模式図である。
【図９】保護膜が１層のみである場合の配向層の一例を示す断面模式図である。
【図１０】保護膜が１層のみである場合の配向層の一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る液晶装置及び液晶装置の製造方法について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
【００１８】
（液晶装置）
図１は、本実施形態の液晶装置１０を示す断面模式図である。図２は、本実施形態の配向層４０を示す断面模式図である。
本実施形態の液晶装置１０は、図１に示すように、素子基板１１と、対向基板１２と、液晶層５０とを備える。液晶装置１０は、本実施形態においては、例えば、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の液晶装置である。
【００１９】
素子基板１１は、電極基板（第１基板）１３と、配向層４０とを備える。
電極基板１３は、支持基板２０と、複数の画素電極３０とを備える。
支持基板２０は、例えば、ガラス板である。支持基板２０には、図示しない複数のスイッチング素子が設けられている。複数のスイッチング素子は、例えば、薄膜のトランジスターにより構成され、個々の画素電極３０に対応して設けられている。
【００２０】
画素電極３０は、支持基板２０の液晶層５０側の面に、画素ごとに設けられている。画素電極３０は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の光透過率の高い導電材料を用いて形成された透明電極である。画素電極３０の液晶層５０側の面には、配向層４０が設けられている。
【００２１】
対向基板１２は、電極基板（第２基板）１４と、配向層４１とを備える。
電極基板１４は、素子基板１１の電極基板１３と互いに対向して設けられている。電極基板１４は、支持基板２１と、レンズ層７０と、遮光層６０と、共通電極３１とを備える。
支持基板２１は、例えば、ガラス基板である。支持基板２１の液晶層５０側には、レンズ層７０が設けられている。
【００２２】
レンズ層７０は、複数のマイクロレンズ（図示せず）で構成される層である。各マイクロレンズは、液晶装置１０の各画素に対応するように配置されている。
各マイクロレンズは、支持基板２１側が凸状となっている凸レンズである。マイクロレンズは、支持基板２１よりも屈折率が大きく、かつ、支持基板２１よりも高い光透過率を有する材料によって形成されている。マイクロレンズの形成材料としては、例えば、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を選択できる。レンズ層７０の液晶層５０側には、遮光層６０が設けられている。
【００２３】
遮光層６０は、例えば、遮光性を有する金属等から形成されている。遮光層６０は、例えば、格子状等にパターニングされ、各画素領域に対応して開口する領域が設けられている。上述したマイクロレンズは、遮光層６０の開口領域に対応して設けられている。遮光層６０の液晶層５０側には、共通電極３１が形成されている。
【００２４】
共通電極３１は、画素電極３０と同様にして、例えば、ＩＴＯ等で形成された透明電極である。共通電極３１の液晶層５０側の面には、配向層４１が設けられている。すなわち、素子基板１１と対向基板１２とは、それぞれの液晶層５０側に設けられた配向層４０と配向層４１とが、液晶層５０を挟んで対向するようにして設けられている。
【００２５】
液晶層５０は、図１に示すように、液晶５１によって構成されている。液晶５１は、本実施形態においては、負の誘電率異方性を有する垂直配向型の液晶である。液晶５１は、例えば、１種または数種類のネガ型ネマティック液晶を混合した液晶である。液晶５１は、液晶層５０に電圧が印加されていない場合においては、配向層４０及び配向層４１によって、所定の方向に配向された状態となっている。すなわち、液晶５１は、図１に示すように、プレチルト角φが所定の値となるように配向される。プレチルト角φは、素子基板１１の面の法線方向に対する、液晶５１の長軸方向の傾き角度である。
【００２６】
配向層４０及び配向層４１は、液晶層５０内に含まれる液晶５１を配向させる性質を有する層である。本実施形態においては、配向層４０と配向層４１との構成は、同様の構成であるため、以下の説明においては、代表して配向層４０についてのみ説明する場合がある。
【００２７】
配向層４０は、図２に示すように、複数のカラム構造物４２ａからなるカラム構造膜（凹凸構造）４２と、カラム構造物４２ａ同士の隙間に形成された第１保護膜４３と、第１保護膜４３上に間隙４６を介して積層された第２保護膜４４とを備えている。
【００２８】
カラム構造膜４２を構成する複数のカラム構造物４２ａは、本実施形態においては、例えば、斜方蒸着法によって形成される。すなわち、本実施形態においては、カラム構造膜４２は、斜方蒸着膜である。
【００２９】
複数のカラム構造物４２ａは、電極基板１３の液晶層５０側（図示上側）の上面１３ａから液晶層５０側に向かって、上面１３ａの法線に対して角度θで傾いた姿勢で突出している。角度θは、所望する液晶５１の配向角度、すなわち、液晶５１のプレチルト角φ（図１参照）に応じて決定できる。カラム構造物４２ａは、例えば、ＳｉＯ２等の無機材料によって構成されている。
【００３０】
第１保護膜４３は、図２に示すように、カラム構造物４２ａの隙間（凹部）に形成されている。第１保護膜４３は、電極基板１３の上面１３ａにおけるカラム構造物４２ａが形成されていない部分に接して形成されている。第１保護膜４３は、本実施形態においては、ポリシロキサン系垂直配向膜である。第１保護膜４３の形成材料としては、例えば、有機基を含有するアルコキシシランを重縮合して得られる珪素化合物等を用いることができる。第１保護膜４３の形成材料は、例えば、光硬化性を有していてもよい。
【００３１】
第２保護膜４４は、第１保護膜４３の液晶層５０側（図示上側）に間隙４６を介して積層されて形成されている。第２保護膜４４は、カラム構造膜４２を覆っており、部分的にカラム構造物４２ａの間に入り込むように形成されている。第２保護膜４４は、第１保護膜４３と同様に、本実施形態においては、ポリシロキサン系垂直配向膜である。第２保護膜４４の形成材料としては、第１保護膜４３と同様に、例えば、有機基を含有するアルコキシシランを重縮合して得られる珪素化合物等を用いることができる。第１保護膜４３の形成材料と、第２保護膜４４の形成材料とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３２】
第２保護膜４４には、チルト配向部４５が形成されている。チルト配向部４５は、第２保護膜４４の表面において窪んだ部分である。詳細は後述するが、チルト配向部４５は、第２保護膜４４の形成材料を塗布した際に、カラム構造物４２ａ同士の隙間が狭い部分に塗布された形成材料に比べて、カラム構造物４２ａ同士の隙間が広い部分に塗布された形成材料の方がよりカラム構造物４２ａ同士の間に浸透しやすいために形成される。
【００３３】
チルト配向部４５が形成されていることにより、間隙４６における第１保護膜４３と第２保護膜４４とが積層される方向（図示上下方向）の厚みは、カラム構造物４２ａ同士の隙間が狭い箇所に比べて、カラム構造物４２ａ同士の隙間が広い箇所の方が、小さい。間隙４６の厚みは、例えば、２０ｎｍ以下である。このように設定することにより、カラム構造物４２ａの表面を効果的に保護しつつ、液晶層５０の位相差の補償効果が得られる。
【００３４】
間隙４６の内部には、本実施形態においては、ガスが充填されている。すなわち、間隙４６は、カラム構造膜４２と、第１保護膜４３と、第２保護膜４４とによって封止されている。充填されるガスは、屈折率が、カラム構造膜４２より小さいものであれば、特に限定されず、例えば、空気、窒素等である。
【００３５】
（液晶装置の製造方法）
次に、本実施形態の液晶装置１０の製造方法について説明する。本実施形態の液晶装置１０の製造方法は、配向層４０を形成する工程以外の工程については、公知の液晶装置の製造方法における製造工程と同様の製造工程を採用できるため、以下の説明においては、配向層４０の形成工程についてのみ説明する。
【００３６】
図３は、本実施形態の液晶装置１０の製造方法における、配向層４０の形成工程について示すフローチャートである。図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は、本実施形態の配向層４０の形成工程の手順について示す断面模式図である。
【００３７】
本実施形態の配向層４０の形成工程は、図３に示すように、カラム構造膜形成工程Ｓ１と、第１塗布工程Ｓ２と、浸透工程Ｓ３と、第１硬化工程Ｓ４と、第２塗布工程Ｓ５と、第２硬化工程Ｓ６とを有する。
【００３８】
カラム構造膜形成工程Ｓ１は、図４（Ａ）に示すように、電極基板１３の上面１３ａに、複数のカラム構造物４２ａを形成する工程である。
カラム構造物４２ａの形成方法としては、本実施形態においては、斜方蒸着法を用いる。斜方蒸着法においては、電極基板１３の上面１３ａに対して斜めに蒸着源を配置し、蒸着源の粒子を電極基板１３の上面１３ａに蒸着させる。このときの蒸着源の配置角度に応じて、カラム構造物４２ａの電極基板１３に対する角度θ（図２参照）が決定される。カラム構造物４２ａは、角度θが、例えば、１０°以上、４０°以下となるように、形成される。蒸着源としては、例えば、ＳｉＯ２の粉末や、その成形体等が用いられる。
この工程により、カラム構造物４２ａが電極基板１３の上面１３ａに形成され、カラム構造膜４２が形成される。
【００３９】
次に、第１塗布工程Ｓ２は、図４（Ｂ）に示すように、カラム構造膜４２の上から、電極基板１３の上面１３ａ側（液晶層５０の側）に、未硬化の第１保護膜形成材料８０を塗布する工程である。本実施形態においては、第１保護膜形成材料８０は、例えば、ポリシロキサン系垂直配向材料である。
第１保護膜形成材料８０の塗布方法は、特に限定されず、例えば、スピンコート法、インクジェット法、ディップコート法、スプレー法等の液相成膜法を選択できる。
【００４０】
この工程により、未硬化の第１保護膜形成材料８０からなる膜が形成される。未硬化の第１保護膜形成材料８０は、毛細管現象によってカラム構造物４２ａの間に徐々に浸透するが、カラム構造物４２ａ同士の間が広い箇所と、狭い箇所とで、未硬化の第１保護膜形成材料８０の浸透する速度が異なるため、塗布した直後においては、未硬化の第１保護膜形成材料８０からなる膜の表面に凹凸が生じている。
【００４１】
なお、本明細書においては、「塗布した直後」とは、塗布した後に、時間を一切空けないことのみを意味するものではなく、塗布した後、１０分以内程度までは、直後の範囲として許容されるものとする。以下の説明においても同様である。
【００４２】
次に、浸透工程Ｓ３は、図４（Ｃ）に示すように、未硬化の第１保護膜形成材料８０をカラム構造物４２ａの間に浸透させる工程である。
【００４３】
未硬化の第１保護膜形成材料８０をカラム構造物４２ａの間に浸透させる方法としては、例えば、所定時間、未硬化の第１保護膜形成材料８０を静置する方法を選択できる。これにより、毛細管現象によって、未硬化の第１保護膜形成材料８０は、カラム構造物４２ａの間に徐々に浸透する。第１保護膜形成材料８０は、十分に浸透すると、電極基板１３の上面１３ａ上における、カラム構造物４２ａが形成されていない箇所、すなわち、カラム構造物４２ａによって形成された凹凸形状における凹部の底面に接した状態となる。
【００４４】
未硬化の第１保護膜形成材料８０を静置する時間としては、例えば、直径４ｎｍで、深さ１００ｎｍの凹部に対して、第１保護膜形成材料８０の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下である場合に、１時間以上と設定できる。また、例えば、直径４０ｎｍで、深さ１００ｎｍの凹部に対しては、第１保護膜形成材料８０の粘度が４０ｍＰａ・ｓ以下である場合に、未硬化の第１保護膜形成材料８０を静置する時間は、１時間以上と設定できる。
【００４５】
この工程により、未硬化の第１保護膜形成材料８０をカラム構造物４２ａの間に十分に浸透させることができる。
【００４６】
次に、第１硬化工程Ｓ４は、図４（Ｄ）に示すように、未硬化の第１保護膜形成材料８０を硬化させる工程である。
未硬化の第１保護膜形成材料８０を硬化させる方法としては、例えば、未硬化の第１保護膜形成材料８０が光硬化性の材料である場合には、紫外線等の光を未硬化の第１保護膜形成材料８０に照射することによって硬化させる方法を選択できる。
この工程により、未硬化の第１保護膜形成材料８０が硬化され、第１保護膜４３が形成される。
【００４７】
次に、第２塗布工程Ｓ５は、図４（Ｄ）に示すように、カラム構造膜４２の上から、電極基板１３の上面１３ａ側（液晶層５０側）に、第２保護膜形成材料８１を塗布する工程である。本実施形態においては、第２保護膜形成材料８１は、第１保護膜形成材料８０と同様に、例えば、ポリシロキサン系垂直配向材料である。第２保護膜形成材料８１は、第１保護膜形成材料８０と同じであっても、異なっていてもよい。
【００４８】
第２保護膜形成材料８１の塗布方法は、第１塗布工程Ｓ２と同様に、特に限定されず、例えば、スピンコート法、インクジェット法、ディップコート法、スプレー法等の液相成膜法を選択できる。
この工程により、未硬化の第２保護膜形成材料８１からなる膜が形成される。上述したように、未硬化の第２保護膜形成材料８１を塗布した直後においては、カラム構造物４２ａの間における第２保護膜形成材料８１の浸透速度が異なるため、未硬化の第２保護膜形成材料８１からなる膜の表面には凹凸が形成される。すなわち、未硬化の第２保護膜形成材料８１からなる膜の表面には、カラム構造物４２ａ同士の隙間が広い箇所に、第２保護膜形成材料８１がやや浸透することによって生じた窪んだ部分であるチルト配向部４５が形成される。また、未硬化の第２保護膜形成材料８１からなる膜と第１保護膜４３との間には、間隙４６が形成されている。
【００４９】
次に、第２硬化工程Ｓ６は、図４（Ｅ）に示すように、未硬化の第２保護膜形成材料８１を硬化させる工程である。
未硬化の第２保護膜形成材料８１を硬化させる方法は、第１硬化工程Ｓ４と同様の方法を採用できる。第２硬化工程Ｓ６は、第１硬化工程Ｓ４と異なり、前工程として、浸透工程が設けられていない。すなわち、第２硬化工程Ｓ６は、第２塗布工程Ｓ５の直後に行われ、未硬化の第２保護膜形成材料８１は、カラム構造物４２ａの間に十分に浸透する前に、硬化される。言い換えると、第１塗布工程Ｓ２が終了してから、第１硬化工程Ｓ４に移行するまでの時間は、第２塗布工程Ｓ５が終了してから、第２硬化工程Ｓ６に移行するまでの時間よりも長い。
【００５０】
第２塗布工程Ｓ５が終了してから、第２硬化工程Ｓ６に移行するまでの時間は、例えば、第２保護膜形成材料８１の粘度が１ｍＰａ・ｓ以上、１００ｍＰａ・ｓ以下である場合に、１０分以下である。
この工程により、未硬化の第２保護膜形成材料８１が硬化され、第２保護膜４４が形成される。上述の通り、第２保護膜４４は、カラム構造物４２ａ同士の隙間に十分に浸透しない状態で形成されるため、第１保護膜４３との間の間隙４６が形成されたままの状態となる。
【００５１】
以上の工程により、配向層４０の形成工程が終了し、配向層４０が形成される。
【００５２】
本実施形態によれば、配向層４０に間隙４６が形成されているため、配向層４０に入射した光は、間隙４６を通過することになる。このとき、間隙４６を通過する光に位相差が生じる。これにより、本実施形態によれば、間隙４６において生じる位相差により液晶層５０の位相差を補償することができ、コントラストを向上できる液晶装置が得られる。
【００５３】
カラム構造物４２ａの隙間（凹部）は、電極基板１３の上面１３ａにおけるカラム構造物４２ａの配置に応じて、電極基板１３の上面１３ａに沿った方向に異方性を有する。このカラム構造物４２ａの隙間の異方性によって、カラム構造物４２ａの隙間内に形成される間隙４６も異方性を有し、その結果、間隙４６の屈折率にも異方性が生じる。これにより、間隙４６を通過した光には、偏光方向（電場ベクトルの方向）に応じた位相差が生じる。カラム構造物４２ａの隙間の異方性、すなわち、間隙４６の異方性は、カラム構造物４２ａの各隙間が、それぞれ異方性を有する形状である場合や、電極基板１３の上面１３ａにおいてカラム構造物４２ａの隙間が異方性をもって配置されている場合等に、生じる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、間隙４６にガスが充填されているため、間隙４６を通過する光に生じる位相差を大きくすることができる。これにより、本実施形態によれば、よりコントラストを向上できる液晶装置が得られる。
【００５５】
また、液晶装置においては、画素電極及び共通電極から、それぞれ配向層に、不純物が拡散する場合がある。このような場合においては、不純物が配向層を通過して、液晶層に到達すると、不純物に起因する明るさムラや、ちらつき等が生じ、液晶装置の表示品質が低下してしまう場合があった。また、液晶層に光が照射された際に、不純物と液晶とが反応することで液晶が分解されてしまう場合があった。すなわち、液晶装置の耐光性が低下してしまう場合があった。
【００５６】
これに対して、本実施形態によれば、配向層４０及び配向層４１には、それぞれ間隙４６が設けられているため、画素電極３０及び共通電極３１から配向層４０及び配向層４１に拡散する不純物が、間隙４６によって捕えられ、液晶層５０に拡散することを抑制できる。したがって、本実施形態によれば、不純物による表示品質の低下及び耐光性の低下を抑制できる液晶装置が得られる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、カラム構造物４２ａの表面を第１保護膜４３及び第２保護膜４４で、効果的に保護できるため、カラム構造膜４２による配向機能を保持しつつ、液晶装置１０の耐光性を向上できる。以下、詳細に説明する。
【００５８】
図８は、カラム構造膜４２上に、保護膜１４４が一層のみ形成された配向層１４０を示す断面模式図である。保護膜１４４は、図８に示すように、形成材料が塗布された直後に、硬化されることによって形成されている。上述したように、カラム構造膜４２上に塗布された保護膜１４４形成材料は、カラム構造物４２ａ同士の隙間が広い箇所では、早く浸透するため、保護膜１４４の表面には、窪んだ部分であるチルト配向部１４５が形成されている。
【００５９】
保護膜１４４は、形成材料がカラム構造膜４２上に塗布された直後に硬化されることによって形成されているため、カラム構造物４２ａ同士の隙間に十分に浸透しておらず、電極基板１３の上面１３ａと保護膜１４４との間には、間隙１４６が形成されている。
【００６０】
ここで、カラム構造物４２ａの表面には、水酸基等の光活性基が存在している。この光活性基と液晶とが接触した箇所に光が照射されると、カラム構造物４２ａの光活性基が分解し、フリーラジカルが生成される。そして、生成されたフリーラジカルが液晶に作用することで、結果として、液晶が劣化してしまう。
上述したようなカラム構造物４２ａの表面における間隙１４６と接している部分、すなわち、保護膜１４４によって保護されていない部分には、液晶が入り込む場合があり、その場合においては、光の照射によって液晶が劣化してしまうという問題があった。すなわち、液晶装置の耐光性が劣化してしまうという問題があった。
【００６１】
一方、図９は、浸透した状態の保護膜２４４が一層のみ形成された配向層２４０を示す断面模式図である。この場合においては、図９に示すように、保護膜２４４が十分に浸透した状態となっているため、電極基板１３の上面１３ａと保護膜２４４との間に、間隙は形成されていない。しかし、カラム構造物４２ａの上部が露出し、保護膜２４４によって保護されていないため、上述したのと同様に、液晶装置の耐光性が低下してしまう。
【００６２】
また、一方で、図１０のように、保護膜３４４の厚みを大きくして、カラム構造物４２ａの間に浸透させた配向層３４０のような場合では、カラム構造膜４２が完全に保護膜３４４に埋まってしまうため、保護膜３４４の表面が窪んだチルト配向部が形成されず、液晶５１にプレチルト角φ（図１参照）を与えることができない。
【００６３】
以上のような問題に対して、本実施形態によれば、第１保護膜４３が、十分にカラム構造物４２ａの間に浸透した状態で形成されるため、電極基板１３の上面１３ａと第１保護膜４３との間には間隙は生じない。また、第２保護膜４４は、カラム構造膜４２上に塗布した直後に硬化されて形成されるため、チルト配向部４５が生じ、液晶５１にプレチルト角φを与えることができる。また、間隙４６は、図８に示すような間隙１４６に比べて、厚みが十分に小さく、カラム構造膜４２と液晶５１とが接触することに起因した液晶５１の劣化が少ない。したがって、本実施形態によれば、カラム構造膜４２による液晶５１の配向機能を保持しつつ、耐光性を向上できる液晶装置が得られる。
【００６４】
また、本実施形態においては、第１保護膜４３及び第２保護膜４４が、ポリシロキサン系垂直配向材料で形成されているため、配向層４０における液晶５１の配向機能を向上させることができる。
【００６５】
本実施形態の液晶装置１０を適用できる機器としては、例えば、投射型液晶パネル等の液晶表示素子や、液晶プロジェクター等が挙げられる。
【００６６】
なお、本実施形態においては、下記の構成及び方法を採用することもできる。
【００６７】
上記説明した実施形態においては、配向層４０と配向層４１との両方が、同様に本実施形態の配向層の構造を有している構成としたが、これに限られない。本実施形態においては、例えば、対向基板１２の配向層４１が、上記説明した本実施形態の配向層の構造と異なる構造であってもよい。また、本実施形態においては、対向基板１２の配向層４１のみが、本実施形態の配向層の構造を有し、素子基板１１の配向層４０が、本実施形態の配向層の構造とは異なる構造を有していてもよい。
【００６８】
また、本実施形態においては、カラム構造膜４２は、斜方蒸着膜でなくてもよい。
また、上記説明した実施形態においては、電極基板１３の上面１３ａにカラム構造物４２ａが形成されている構成としたが、これに限られない。本実施形態においては、電極基板１３の上面１３ａに第１保護膜４３が形成される凹部が形成されている範囲内において、どのような凹凸構造が形成されていてもよい。
【００６９】
また、本実施形態においては、第１保護膜形成材料８０は、垂直配向性を有していなくてもよい。本実施形態においては、例えば、第１保護膜形成材料８０として、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、マグネシウム酸化物、チタン酸化物、スズ酸化物のうちの１つ、または２つ以上を含む材料を選択してもよい。また、本実施形態において、第１保護膜形成材料８０は、有機基を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
【００７０】
また、本実施形態においては、間隙４６に液晶５１が充填されていてもよい。
【００７１】
また、本実施形態においては、第１保護膜４３の形成材料が、熱硬化性を有しないような場合には、浸透工程Ｓ３において、未硬化の第１保護膜形成材料８０を加熱することによって、未硬化の第１保護膜形成材料８０をカラム構造物４２ａ同士の隙間に浸透させてもよい。
【００７２】
また、本実施形態においては、浸透工程Ｓ３は、設けられていなくてもよい。この場合においては、第１塗布工程Ｓ２が終了してから、第１硬化工程Ｓ４に移行するまでの時間が、第２塗布工程Ｓ５が終了してから、第２硬化工程Ｓ６に移行するまでの時間よりも長くなるように設定する。
【００７３】
また、本実施形態においては、第１保護膜形成材料８０と第２保護膜形成材料８１との粘度が異なるようにしてもよい。例えば、第１保護膜形成材料８０として、第２保護膜形成材料８１よりも、粘度が低い材料を選択することもできる。この場合において、塗布された第２保護膜形成材料８１を、第１保護膜形成材料８０がカラム構造物４２ａ同士の隙間に十分に浸透する時間だけ静置しても、第１保護膜４３との間に間隙４６が形成されるような場合には、第１塗布工程Ｓ２が終了してから、第１硬化工程Ｓ４に移行するまでの時間と、第２塗布工程Ｓ５が終了してから、第２硬化工程Ｓ６に移行するまでの時間とを同程度となるように設定してもよい。
【００７４】
また、本実施形態においては、第１保護膜形成材料８０及び第２保護膜形成材料８１が、熱硬化性を有する場合には、第１硬化工程Ｓ４及び第２硬化工程Ｓ６において、熱を加えることによって未硬化の第１保護膜形成材料８０及び未硬化の第２保護膜形成材料８１を硬化させてもよい。
【実施例】
【００７５】
（実施例１）
実施例１においては、第１保護膜と第２保護膜との間に形成された間隙による位相差補償効果について検証した。
まず、配向層によって生じる位相差を変化させた場合における、液晶の黒表示時の光の透過率、及びコントラスト比についてシミュレーションを行った。液晶の種類としては、ネガ型のネマティック液晶とし、液晶のプレチルト角は４°、液晶材料の屈折率異方性Δｎは、０．１４０１となるように設定した。液晶層の厚みは、２．４μｍと設定した。また、間隙と液晶層とは、基板法線方向から入射する光に対する遅相軸が、互いに直交するように配置した。
【００７６】
結果を図５及び図６に示す。図５において、縦軸は、黒表示時の透過率（％）を示しており、横軸は、間隙によって生じる位相差（ｎｍ）を示している。ここで、間隙によって生じる位相差がない場合、すなわち、横軸が０ｎｍの場合の液晶の黒表示時の透過率は、０．０１３４％である。図６において、縦軸は、間隙によって生じる位相差が０ｎｍである場合におけるコントラストを１としたときのコントラスト比を示しており、横軸は、間隙によって生じる位相差（ｎｍ）を示している。
【００７７】
図５に示すように、液晶の黒表示時の透過率は、間隙による位相差が大きくなるにつれて、低下していき、０．５ｎｍ以上、１ｎｍ以下の間で最も低くなる。そして、その後、液晶の黒表示時の透過率は、間隙による位相差が大きくなるのに従って、上昇していく。間隙による位相差が約１．４ｎｍとなったところで、間隙による位相差が０ｎｍである場合における液晶の黒表示の透過率とほぼ同等の値となる。
【００７８】
液晶のコントラスト比は、図６に示すように、液晶の黒表示時の透過率に対応して変動する。すなわち、液晶の黒表示時の透過率が最も低くなる、間隙による位相差が０．５ｎｍ以上、１ｎｍ以下の範囲でコントラスト比は最大となり、間隙による位相差が約１．４ｎｍの場合に、間隙による位相差が０ｎｍである場合と同等のコントラスト比となる。
【００７９】
以上のことから、間隙による位相差が、１．４ｎｍ以下である場合には、液晶のコントラスト比を、間隙による位相差補償がない場合以上の値にできることが確かめられた。
【００８０】
次に、第１保護膜と第２保護膜との間に形成された間隙の厚みと、間隙による位相差との関係について計測を行った。配向層におけるカラム構造膜、すなわち、斜方蒸着膜は、蒸着時の圧力を８．０×１０−３Ｐａとし、厚みが２００ｎｍとなるように形成した。蒸着角度θｄが、４５°のときと、６５°のときとのそれぞれの場合について、第１保護膜と第２保護膜との間の間隙の厚みを変化させ、間隙によって生じる位相差を計測した。蒸着角度θｄとは、電極基板の主面の法線に対する蒸着源の配置角度である。蒸着角度θｄが４５°のときでは、カラム構造物の角度θは、１０°であった。また、蒸着角度θｄが６５°のときでは、カラム構造物の角度θは、４０°であった。結果を図７に示す。図７において、縦軸は、間隙による位相差（ｎｍ）を示しており、横軸は、間隙の厚み（ｎｍ）を示している。
【００８１】
図７より、間隙の厚みと間隙による位相差との関係は、比例関係にあることが確かめられた。蒸着角度θｄが４５°のときに比べて、蒸着角度θｄが６５°のときの方が、位相差が大きいのは、以下の理由によるものと考えられる。
【００８２】
すなわち、蒸着角度θｄが大きいほど、カラム構造物は電極基板の上面に対して寝かされた状態、すなわち、角度θが大きくなるように形成されるため、蒸着時に射影効果が大きく働く。これにより、カラム構造物は、電極基板の上面において、電極基板を平面視した際の蒸着方向に平行な方向と、それに直交する方向とで、それぞれ形成される間隔が大きく異なり、その結果として、カラム構造物の隙間及び隙間に形成される間隙が、異方的構造を増長させるように形成される。したがって、蒸着角度θｄが大きいほど、位相差が大きくなるものと考えられる。
【００８３】
蒸着角度θｄが６５°のときでは、間隙の厚みが６０ｎｍ以下である場合に、間隙による位相差を１．４ｎｍ以下とすることができることが分かる。また、蒸着角度θｄが４５°のときでは、間隙の厚みが少なくとも２００ｎｍ以下である場合に、間隙による位相差を１．４ｎｍ以下とすることができることが分かる。
【００８４】
また、蒸着角度θｄが６５°のときでは、間隙の厚みを１５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下とすることにより、間隙による位相差を０．５ｎｍ以上、１ｎｍ以下とすることができ、液晶装置のコントラスト比をより向上できることが確かめられた。
【００８５】
配向層の厚みは、厚い場合でも数百ｎｍ程度であるため、液晶の位相差を効果的に補償できる範囲の間隙の厚みは十分に実現可能であることが確かめられた。
【００８６】
（実施例２）
実施例２は、実際に製造した本実施形態の液晶装置の効果について、比較例１，比較例２とそれぞれ比較を行った。
以下の説明において、保護膜は、ポリシロキサン系垂直配向材料を形成材料としている。また、ポリシロキサン系垂直配向材料は、日産化学工業（株）製「ＯＡ０４７」であり、カラム構造膜（斜方蒸着膜）の蒸着材料は、ＵＳＴＲＯＮ（株）製のＳｉＯ２タブレットである。また、液晶は、ＶＡ配向用のネガ液晶である。
【００８７】
本実施例の液晶装置における配向層は、斜方蒸着法によって形成された蒸着角度θｄが５５°で、厚みが１００ｎｍのカラム構造膜と、スピンコート法によって形成された厚み４０ｎｍの第１保護膜と、同じくスピンコート法によって形成された厚み４０ｎｍの第２保護膜とを備える。斜方蒸着法においては、蒸着時の圧力を３．０×１０−２Ｐａとした。
【００８８】
第１保護膜の形成においては、形成材料を塗布した後、静置時間を２時間とってから形成材料（未硬化の第１保護膜）を硬化させた。
第２保護膜の形成においては、形成材料を塗布した直後に、形成材料（未硬化の第２保護膜）を硬化させた。
これにより形成された間隙の厚みは、１５ｎｍである。
【００８９】
比較例１は、配向層が、１層の保護膜のみからなる液晶装置である。比較例１の保護膜は、スピンコート法によって形成され、厚みが１００ｎｍである。比較例１の保護膜は、形成材料を塗布した直後に硬化させて形成されている。
【００９０】
比較例２は、配向層が、１層のカラム構造膜（斜方蒸着膜）のみからなる液晶装置である。比較例２のカラム構造膜は、本実施例のカラム構造膜と同様である。
【００９１】
本実施例の液晶装置と、比較例１，２の液晶装置とに、水銀キセノンランプ（ＨＯＹＡ（株）製）によって波長が２５０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下で、光強度２０ｍＷ／ｃｍ２の光を照射した。このときの液晶装置の基板の温度は、３５℃であった。それぞれの場合における、コントラストと、耐光性、プレチルト角の発現について評価を行った。耐光性の評価については、通電時の配向状態をクロスニコル下で観察することによって評価した。結果を表１に示す。
【００９２】
【表１】
2015099236.tif 000003
【００９３】
表１から、本実施例の液晶装置は、コントラスト及び耐光性が、配向層がカラム構造膜のみからなる比較例２よりも高いことが分かる。また、比較例１は保護膜のみであるため、液晶にプレチルト角が生じない（プレチルト角なし）のに対して、本実施例は、カラム構造膜を有することにより、液晶にプレチルト角を生じさせることができる（プレチルト角あり）。
【００９４】
以上のことから、本実施例によれば、配向層の配向機能を保持しつつ、耐光性及びコントラストに優れた液晶装置が得られることが確かめられた。
【符号の説明】
【００９５】
１０…液晶装置、１３…電極基板（第１基板）、１４…電極基板（第２基板）、４０，４１…配向層、４２…カラム構造膜（凹凸構造）、４３…第１保護膜、４４…第２保護膜、４６…間隙、５０…液晶層、５１…液晶、８０…第１保護膜形成材料、８１…第２保護膜形成材料、Ｓ２…第１塗布工程、Ｓ４…第１硬化工程、Ｓ５…第２塗布工程、Ｓ６…第２硬化工程
【図１】
2015099236.tif 000004
【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】
2015099236.tif 000009
【図７】
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【図８】
2015099236.tif 000011
【図９】
2015099236.tif 000012
【図１０】
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