(57)【要約】【課題】耐光性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積層された第２保護膜と、を備え、第１保護膜は、第２保護膜よりも側鎖の有機基の含有率が低いことを特徴とする。【選択図】図２
2015099300.tif 000002
【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積層された第２保護膜と、
を備え、
前記第１保護膜は、前記第２保護膜よりも側鎖の有機基の含有率が低いことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
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積層された第２保護膜と、
を備え、
前記第１保護膜は、側鎖の有機基を含んでいないことを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
前記第１保護膜は、無機材料で形成され、
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または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記凹凸構造は、斜方蒸着膜である、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】
前記第１保護膜の純水接触角は、３０°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、第１保護膜形成材料を塗布して第１保護膜を形成する第１保護膜形成工程と、
前記基板の前記液晶層側に、第２保護膜形成材料を塗布して第２保護膜を形成する第２保護膜形成工程と、
を有し、
前記第１保護膜は、前記第２保護膜よりも側鎖の有機基の含有率が低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保護膜形成工程は、塗布した前記第１保護膜形成材料に含まれる側鎖の有機基の含有率を低減させる改質工程を有する、請求項６に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項８】
前記改質工程においては、前記第１保護膜形成材料に紫外線が照射される、請求項７に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項９】
前記改質工程においては、前記第１保護膜形成材料をオゾンに曝露する、請求項７または８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】
無機材料を用いる配向層が提案されている（例えば、特許文献１）。このような無機材料を用いた配向層として、ＳｉＯ２等によって形成される斜方蒸着膜の表面に、シランカップリング剤によって表面処理を施し、耐光性を向上させた配向層が提案されている（例えば、特許文献２）。
【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２００７−１２７７５７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、例えば、特許文献２に示されるような、斜方蒸着膜上に１層の保護膜を形成するような場合では、斜方蒸着膜におけるカラム構造物の間に材料が浸透しにくい等の理由から、斜方蒸着膜を十分に被覆することができず、配向層の耐光性を十分に向上できない場合があった。
【０００５】
本発明の一つの態様は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、耐光性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積層された第２保護膜と、を備え、前記第１保護膜は、前記第２保護膜よりも側鎖の有機基の含有率が低いことを特徴とする。
【０００７】
本発明の液晶装置の一つの態様によれば、第１保護膜は、第２保護膜よりも側鎖の有機基の含有率が低いため、第１保護膜の濡れ性を向上させることができる。そのため、第１保護膜上に第２保護膜を積層して形成することが容易であり、第１保護膜と第２保護膜とによって、凹凸構造を十分に被覆し、保護することができる。したがって、本発明の液晶装置の一つの態様によれば、耐光性を向上できる液晶装置が得られる。
【０００８】
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積層された第２保護膜と、を備え、前記第１保護膜は、側鎖の有機基を含んでいないことを特徴とする。
【０００９】
本発明の液晶装置の一つの態様によれば、第１保護膜が側鎖の有機基を含んでいないため、第１保護膜の濡れ性をより向上させることができ、第１保護膜上に、第２保護膜を形成することがより容易である。これにより、本発明の液晶装置の一つの態様によれば、上記と同様にして、耐光性を向上できる液晶装置が得られる。
【００１０】
前記第１保護膜は、無機材料で形成され、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、第１保護膜及び第２保護膜が、共に無機材料で形成されているため、より液晶装置の耐光性を向上できる。
【００１１】
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。
【００１２】
前記第１保護膜の純水接触角は、３０°以下である構成としてもよい。
この構成によれば、第１保護膜の濡れ性が十分に高く、第２保護膜を第１保護膜上に形成することがより容易である。
【００１３】
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、第１保護膜形成材料を塗布して第１保護膜を形成する第１保護膜形成工程と、前記基板の前記液晶層側に、第２保護膜形成材料を塗布して第２保護膜を形成する第２保護膜形成工程と、を有し、前記第１保護膜は、前記第２保護膜よりも側鎖の有機基の含有率が低いことを特徴とする。
【００１４】
本発明の液晶装置の製造方法の一つの態様によれば、形成される第１保護膜の側鎖の有機基の含有率が、第２保護膜よりも低いため、第１保護膜上に第２保護膜を形成することが容易であり、第１保護膜と第２保護膜とによって凹凸構造を十分に被覆することができる。これにより、本発明の液晶装置の製造方法の一つの態様によれば、耐光性を向上できる液晶装置が得られる。
【００１５】
前記第１保護膜形成工程は、塗布した前記第１保護膜形成材料に含まれる側鎖の有機基の含有率を低減させる改質工程を有する製造方法としてもよい。
この方法によれば、例えば、第１保護膜形成材料と第２保護膜形成材料とが同程度の側鎖の有機基の含有率を有するような場合であっても、第１保護膜の側鎖の有機基の含有率を、第２保護膜に対して低くすることができる。
【００１６】
前記改質工程においては、前記第１保護膜形成材料に紫外線が照射される製造方法としてもよい。
前記改質工程においては、前記第１保護膜形成材料をオゾンに曝露する製造方法としてもよい。
これらの方法によれば、第１保護膜の側鎖の有機基の含有率を、第２保護膜に対して低くすることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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保護膜の表面の変化について説明する説明図である。
【図６】本実施形態の配向層の他の一例を示す断面模式図である。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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上に積層された第２保護膜４４とを備えている。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、側鎖の有機基を含有する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。
【００３２】
第１保護膜４３における側鎖の有機基の含有率は、第２保護膜４４における側鎖の有機基の含有率よりも低い。側鎖の有機基の含有率とは、例えば、膜中の炭素濃度と酸素濃度との比（炭素濃度／酸素濃度）で表すことができる。これにより、第１保護膜４３の濡れ性は、第１保護膜４３上に第２保護膜４４を形成できる程度に高くなっている。第１保護膜４３の純水接触角は、例えば、３０°以下である。
【００３３】
第２保護膜４４は、図２に示すように、第１保護膜４３の液晶層５０側（図示上側）に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のうち、第１保護膜４３が覆いきれない部分を覆っており、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。カラム構造物４２ａ同士の隙間において、第１保護膜４３と第２保護膜４４とは当接している。第２保護膜４４は、本実施形態においては、側鎖の有機基を含有する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。
【００３４】
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。
【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保護膜形成工程Ｓ２と、第２保護膜形成工程Ｓ３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（液晶層５０側となる面）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保護膜形成工程Ｓ２は、第１保護膜４３を形成する工程である。
第１保護膜形成工程Ｓ２は、図３に示すように、第１塗布工程Ｓ２ａと、浸透工程Ｓ２ｂと、改質工程Ｓ２ｃと、第１硬化工程Ｓ２ｄとを有する。
【００４０】
第１塗布工程Ｓ２ａは、図４（Ａ）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、側鎖の有機基を含有する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。
【００４１】
浸透工程Ｓ２ｂは、塗布した未硬化の第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。
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、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。
【００４２】
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。
【００４３】
この工程により、図４（Ａ）に示すように、カラム構造物４２ａの間に十分に浸透した状態の未硬化の第１保護膜形成材料８０からなる膜が形成される。
【００４４】
改質工程Ｓ２ｃは、第１保護膜形成材料８０を改質させ、第１保護膜形成材料８０に含まれる側鎖の有機基の含有率を低減させる工程である。
側鎖の有機基の含有率を低減させる方法としては、例えば、本実施形態においては、第１保護膜形成材料８０に紫外線を照射する方法を用いる。
【００４５】
図５（Ａ），（Ｂ）は、紫外線を照射した際の第１保護膜形成材料８０の表面の変化について模式的に示した断面図である。
図５（Ａ）に示すように、第１保護膜形成材料８０には、側鎖の有機基８２が含有されている。側鎖の有機基８２は、例えば、第１保護膜形成材料８０からなる膜の表面から、第１保護膜形成材料８０からなる膜の表面に対して垂直な方向に伸びるように設けられている。
【００４６】
第１保護膜形成材料８０における側鎖の有機基８２の含有率が高くなるほど、第１保護膜４３の表面における表面張力が低下するため、第１保護膜４３における液晶５１の配向性は高くなるが、その一方で、第１保護膜４３の濡れ性は低くなる。第１保護膜４３は、液晶層５０との界面に接することがないため、液晶５１の配向性が高い必要はない。一方、第１保護膜４３は、表面上に第２保護膜４４が形成されるため、ある程度濡れ性が高い必要がある。したがって、第１保護膜形成材料８０における側鎖の有機基８２の含有率は、低い方が好ましい。
【００４７】
第１保護膜形成材料８０に紫外線が照射されると、図５（Ｂ）に示すように、側鎖の有機基８２の一部が分解される。例えば、側鎖の有機基８２が基端や、炭素鎖の途中で切断され、一部または全部が第１保護膜形成材料８０から脱離する。その結果、第１保護膜形成材料８０における側鎖の有機基８２の含有率が低減される。側鎖の有機基８２の含有率は、例えば、紫外線の強度や、照射時間によって調整できる。
【００４８】
この工程により、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）に示すように、第１保護膜形成材料８０は、改質され、側鎖の有機基８２の含有率が低減された第１保護膜形成材料９０となる。
【００４９】
第１硬化工程Ｓ２ｄは、図４（Ｃ）に示すように、未硬化の第１保護膜形成材料９０を硬化させる工程である。
未硬化の第１保護膜形成材料９０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９０が熱硬化性の材料である場合には、第１保護膜形成材料９０を加熱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９０が硬化される。
【００５０】
以上の第１塗布工程Ｓ２ａから第１硬化工程Ｓ２ｄ工程までにより、第１保護膜形成工程Ｓ２は終了し、第１保護膜４３が形成される。
【００５１】
次に、第２保護膜形成工程Ｓ３は、第２保護膜４４を形成する工程である。
第２保護膜形成工程Ｓ３は、図３に示すように、第２塗布工程Ｓ３ａと、第２硬化工程Ｓ３ｂとを有する。
第２塗布工程Ｓ３ａ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、側鎖の有機基を含有する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。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との側鎖の有機基８２の含有率は、同程度であるものとする。
【００５２】
第２保護膜形成材料８１の塗布方法は、第１塗布工程Ｓ２ａ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。
【００５３】
第２硬化工程Ｓ３ｂ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Ｓ２ｄと同様の方法を採用できる。
【００５４】
以上の第２塗布工程Ｓ３ａ及び第２硬化工程Ｓ３ｂにより、第２保護膜形成工程Ｓ３は終了し、第２保護膜４４が形成される。第２保護膜形成工程Ｓ３においては、第１保護膜形成工程Ｓ２と異なり、改質工程が実施されない。そして、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の側鎖の有機基の含有率は同程度である。したがって、改質を施さない第２保護膜４４は、第１保護膜４３よりも、側鎖の有機基８２の含有率が高い。言い換えると、第１保護膜４３は、第２保護膜４４よりも側鎖の有機基８２の含有率が低い。
【００５５】
以上の、カラム構造膜形成工程Ｓ１から第２保護膜形成工程Ｓ３までの工程により、配向層４０の形成工程は終了し、配向層４０が形成される。
【００５６】
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。
【００５７】
図７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７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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
一方、図８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８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。
【００６１】
また、一方で、図９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。
【００６２】
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。
【００６３】
ここで、第１保護膜４３上に第２保護膜４４を形成する際に、第１保護膜４３の濡れ性が低いと、第２保護膜４４の第２保護膜形成材料８１がはじかれてしまい、第２保護膜形成材料８１を第１保護膜４３上に上手く塗布することができない。
これに対して、本実施形態においては、第１保護膜４３は、第２保護膜４４よりも側鎖の有機基８２の含有率が低いため、濡れ性が高く、第２保護膜形成材料８１がはじかれにくくなる。これにより、第２保護膜形成材料８１を第１保護膜４３上に塗布してカラム構造物４２ａを十分に被覆しつつ、第２保護膜形成材料８１をカラム構造物４２ａの隙間に浸透させて、チルト配向部４５を形成することができる。
【００６４】
以上により、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。
【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】
本実施形態においては、第１保護膜４３の形成材料として、例えば、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。
【００６８】
また、本実施形態においては、第１保護膜形成材料８０は、第２保護膜形成材料８１よりも側鎖の有機基８２の含有率が低くてもよい。
また、本実施形態においては、第１保護膜形成材料８０は、側鎖の有機基８２を含有していなくてもよい。
これらの場合においては、改質工程Ｓ２ｃを省略することができる。
また、第１保護膜形成材料８０が側鎖の有機基８２を含有していない場合においては、第１保護膜４３の濡れ性をより向上できるため、第１保護膜４３上に第２保護膜４４を形成することがより容易である。
【００６９】
また、本実施形態においては、第１保護膜形成材料８０は、第２保護膜形成材料８１より側鎖の有機基８２の含有率が高くてもよい。この場合においては、改質工程Ｓ２ｃにおいて、第１保護膜形成材料８０の側鎖の有機基８２の含有率が、第２保護膜形成材料８１の側鎖の有機基８２の含有率よりも低くなるように、第１保護膜形成材料８０の側鎖の有機基８２を低減させる。
【００７０】
また、本実施形態においては、第１保護膜形成材料８０は、例えば紫外線によって硬化される光硬化性を有していてもよい。この場合において、改質工程Ｓ２ｃで紫外線を照射する場合には、第１保護膜形成材料８０に含有される側鎖の有機基８２を低減できると共に、第１保護膜形成材料８０を硬化することができるため、簡便である。
【００７１】
また、上記説明した実施形態においては、第１保護膜４３と第２保護膜４４とは、隙間なく積層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、例えば、第１保護膜４３と第２保護膜４４との間に間隙が設けられているような構成としてもよい。
【００７２】
また、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。
【００７３】
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。
【００７４】
また、本実施形態においては、第２保護膜形成材料８１として、シランカップリング剤を用いてもよい。
図６は、第２保護膜形成材料８１として、シランカップリング剤を用いた場合の配向層４４０を示す断面模式図である。
図６に示すように、配向層４４０の第２保護膜４７は、カラム構造物４２ａにおける第１保護膜４３によって被覆されていない先端部の形状に沿って形成されている。この場合においては、第２保護膜４７は、単分子層となっている。
【００７５】
シランカップリング剤を用いてカラム構造膜を被覆する場合においては、シランカップリング剤をカラム構造物同士の間に浸透させるために、ある程度静置時間を設ける必要がある。しかし、シランカップリング剤は、静置時間を長くすると凝集してしまい、カラム構造膜の被覆が不十分になってしまうという問題があった。
【００７６】
これに対して、本実施形態の上記構成によれば、第１保護膜４３によってカラム構造物４２ａの根元部分、すなわち、電極基板１３側の部分は被覆されているため、シランカップリング剤（第２保護膜形成材料８１）によって被覆するカラム構造物４２ａの表面積が小さい。そのため、カラム構造物４２ａを被覆する時間を短くすることができ、カラム構造膜４２を十分に被覆することが可能である。
【００７７】
また、本実施形態においては、改質工程Ｓ２ｃにおいて、第１保護膜形成材料８０をオゾンに曝露することによって、第１保護膜形成材料８０に含まれる側鎖の有機基８２を低減させてもよい。
また、本実施形態においては、改質工程Ｓ２ｃにおいて、紫外線の照射とオゾンへの曝露とのように、複数の低減方法を組み合わせて用いてもよい。
【実施例】
【００７８】
本実施形態の液晶装置の実施例として製造した実施例１及び実施例２と、比較例１、比較例２、及び参照例との比較を行った。
以下に説明する実施例、比較例、及び参照例において、カラム構造膜（斜方蒸着膜）は、蒸着角度５５°、斜方蒸着時の圧力３．０×１０−２Ｐａで形成し、厚みを１００ｎｍ、カラム構造物の角度θを２５°とした。蒸着角度とは、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。また、カラム構造膜の形成材料（蒸着源）は、ＵＳＴＲＯＮ（株）製ＳｉＯ２タブレットとした。
【００７９】
実施例１は、第１保護膜形成材料と第２保護膜形成材料とを、側鎖の有機基の含有率が異なる材料とした場合の実施例である。すなわち、第１保護膜形成材料は、第２保護膜形成材料よりも側鎖の有機基の含有率が低い材料とした。
【００８０】
実施例１の液晶装置における配向層は、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。
【００８１】
第１保護膜形成材料は、ポリシロキサン材料（東京応化工業（株）製「ＯＣＤ  Ｔ−２」）とした。第２保護膜形成材料は、ポリシロキサン系垂直配向材料（日産化学工業（株）製「ＯＡ０４０」）とした。
【００８２】
第１保護膜の形成においては、浸透工程を設け、２時間静置することにより、第１保護膜形成材料をカラム構造物の間に浸透させた。
【００８３】
実施例２は、第１保護膜形成材料と第２保護膜形成材料とを、同様の材料とした場合の実施例である。
実施例２の液晶装置における配向層は、実施例１と同様に、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。
【００８４】
第１保護膜形成材料及び第２保護膜形成材料は、ポリシロキサン系垂直配向材料（日産化学工業（株）製「ＯＡ０４０」）とした。
【００８５】
第１保護膜形成工程においては、浸透工程を設け、２時間静置することにより、第１保護膜形成材料をカラム構造物の間に浸透させた。
また、第１保護膜形成工程においては、改質工程を設け、波長が２５４ｎｍの紫外線を含む光を射出する低圧水銀灯を用いて、５分間、第１保護膜形成材料に光を照射した。
【００８６】
比較例１は、配向層の保護膜を１層とした場合である。
比較例１の液晶装置における配向層は、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の保護膜とを備える。
保護膜の形成材料は、ポリシロキサン系垂直配向材料（日産化学工業（株）製「ＯＡ０４０」）とした。
【００８７】
比較例２は、第１保護膜形成材料と第２保護膜形成材料とを、同様の材料とし、かつ、改質工程を設けなかった場合である。
第１保護膜形成材料及び第２保護膜形成材料は、ポリシロキサン系垂直配向材料（日産化学工業（株）製「ＯＡ０４０」）とした。
【００８８】
第１保護膜形成工程においては、浸透工程を設け、２時間静置することにより、第１保護膜形成材料をカラム構造物の間に浸透させた。
【００８９】
比較例２については、第１保護膜上に第２保護膜形成材料を塗布した際に、第１保護膜の濡れ性が低く、第２保護膜形成材料がはじかれてしまい、第２保護膜を形成することができなかった。
参照例は、配向層が、カラム構造膜のみで構成されている場合である。
【００９０】
上記の実施例、比較例、及び参照例について、それぞれ、カラム構造膜の被覆状態と、液晶装置の耐光性とについて評価を行った。結果を表１に示す。
【００９１】
【表１】
2015099300.tif 000003
【００９２】
被覆状態の評価については、配向層形成後の電極基板上に、１．０μｌの純水滴を滴下し、１秒後の純水滴の接触角を計測することによって行った。接触角が８０°未満の場合を×、接触角が８０°以上の場合を〇とした。
【００９３】
耐光性の評価については、本実施例の液晶装置と、比較例及び参照例の液晶装置とに、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、それぞれの場合における、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行った。配向状態に異常が現れるまでの光照射時間が、参照例と同等、あるいはそれ以下の場合を×、参照例より長く、２倍より短い場合を△、参照例の２倍以上の場合を〇とした。なお、このときの液晶装置の基板の温度は、３５℃であった。
【００９４】
表１から、比較例１及び比較例２では、被覆状態が×となっており、カラム構造膜の被覆が不十分であることが分かる。比較例１では、保護膜の形成材料がカラム構造物の間に十分に浸透していないため、図７に示した配向層１４０のように、保護膜と基板との間に大きな間隙が生じてしまったためである。比較例２では、第２保護膜を形成することができず、図８に示した配向層２４０のように、カラム構造物の先端側が被覆されなかったためである。
【００９５】
これに対して、実施例１及び実施例２では、第１保護膜と第２保護膜とが積層して形成されており、カラム構造膜を十分に被覆できていることが確かめられた。
【００９６】
また、表１から、比較例１及び比較例２では、耐光性が△となっていることが分かる。これは、上述したように比較例１及び比較例２では、カラム構造膜の被覆が十分でないため、カラム構造物と液晶とが接する面積が大きく、光が照射された際に、その部分が劣化してしまったためと考えられる。
【００９７】
これに対して、実施例１及び実施例２では、カラム構造膜の被覆が十分であるため、光の照射による劣化を抑制でき、耐光性に優れた液晶装置が得られることが確かめられた。
なお、参照例の耐光性は、保護膜が設けられていないため、実施例及び比較例に比べて低いものであった。
【００９８】
以上より、本実施例によれば、カラム構造膜を十分に被覆することができ、耐光性を向上できる液晶装置が得られることが確かめられた。
【符号の説明】
【００９９】
１０…液晶装置、１３…電極基板（第１基板）、１４…電極基板（第２基板）、４０，４１，４４０…配向層、４２…カラム構造膜（凹凸構造）、４３…第１保護膜、４４，４７…第２保護膜、５０…液晶層、５１…液晶、８０，９０…第１保護膜形成材料、８１…第２保護膜形成材料、８２…側鎖の有機基、Ｓ２…第１保護膜形成工程、Ｓ２ｃ…改質工程、Ｓ３…第２保護膜形成工程
【図１】
2015099300.tif 000004
【図２】
2015099300.tif 000005
【図３】
2015099300.tif 000006
【図４】
2015099300.tif 000007
【図５】
2015099300.tif 000008
【図６】
2015099300.tif 000009
【図７】
2015099300.tif 000010
【図８】
2015099300.tif 000011
【図９】
2015099300.tif 000012