JP2006285001A - シール構造、液晶装置、その製造方法およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 水分や不純物等の浸入を防止することが可能な、液晶装置６０を提供する。
【解決手段】 基板本体１０Ａの表面に突起８１が形成され、その表面に倣って形成された無機配向膜１６の表面に凸部８２が形成され、また基板本体２０Ａの表面に溝９１が形成され、その表面に倣って形成された無機配向膜２２の表面に凹部９２が形成され、そして凸部８２および凹部９２の表面にシール材１９が配設されて、液晶層５０が封止されている構成とした。
【選択図】 図６

Description

本発明は、シール構造、液晶装置、その製造方法およびプロジェクタに関するものである。

液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の光変調手段として用いられる液晶装置は、一対の基板間の周縁部にシール材が配設され、その中央部に液晶層が封止されて構成されている。その一対の基板の内側には液晶層に電圧を印加する電極が形成され、その電極の内側には非選択電圧印加時において液晶分子の配向を制御する配向膜が形成されている。そして、非選択電圧印加時と選択電圧印加時との液晶分子の配向変化に基づいて光源光が変調され、画像光が作製される構成となっている。

上述した配向膜として、側鎖アルキル基を付加したポリイミド等からなる高分子膜の表面に、ラビング処理を施したものが用いられている。ラビング処理とは、柔らかい布からなるローラで、高分子膜の表面を所定方向に擦ることにより、高分子を所定方向に配向させるものである。その配向性高分子と液晶分子との分子間相互作用により、配向性高分子に沿って液晶分子が配置されるので、非選択電圧印加時の液晶分子を所定方向に配向させることができるようになっている。また側鎖アルキル基により、液晶分子にプレティルトを与えることができるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このような有機配向膜を備えた液晶装置をプロジェクタの光変調手段として採用した場合には、光源から照射される強い光や熱によって配向膜が次第に分解されるおそれがある。そして長期間の使用後には、液晶分子を所望のプレティルト角に配列することができなくなるなど液晶分子の配向制御機能が低下して、液晶プロジェクタの表示品質が低下するおそれがある。

そこで、耐光性および耐熱性に優れた無機材料からなる配向膜の採用が検討されている。この無機配向膜の製造方法として、イオンビームスパッタ法や斜方蒸着法等が提案されている。これらの方法は、基板に対して所定の入射角度で無機材料の粒子を連続入射させ、無機材料の柱状構造体を形成して無機配向膜を構成するものである。液晶装置ではこの柱状構造体に沿って液晶分子が配向するので、この無機配向膜により液晶分子に対する配向規制およびプレティルトの付与が可能となっている。
特開２００１−２２２０１７号公報

ところで、一対の基板間に液晶層を封止するためには、無機配向膜の表面にシール材を配設する必要がある。しかしながら、柱状構造体からなる無機配向膜は多孔質であるため、シール材と無機配向膜との界面に大きな隙間が形成されるおそれがある。この隙間を通って、液晶装置の外部から液晶層に水分や不純物等が浸入した場合には、主に液晶装置における液晶分子の配向制御機能が阻害されるという問題がある。その結果、液晶プロジェクタの信頼性を低下させることになる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、水分や不純物等が浸入する可能性を低減することが可能なシール構造、液晶装置およびその製造方法の提供を目的とする。また、信頼性に優れたプロジェクタの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のシール構造は、多孔質層の表面にシール材を配設してシールを行う構造であって、前記多孔質層の表面における前記シール材の配設領域に凹凸部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、凹凸部がない場合と比べて、シール材の界面の幅が長くなる。そのため、その界面を通って水分等が浸入する可能性を低減することができる。

一方、本発明の液晶装置は、一対の基板間にシール材が配設されて液晶層が封止された液晶装置であって、前記基板の表面における前記シール材の配設領域に凹凸部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、凹凸部がない場合と比べて、シール材の界面の幅が長くなる。そのため、その界面を通って水分等が液晶層に浸入する可能性を低減することができる。

また本発明の他の液晶装置は、一対の基板間にシール材が配設されて液晶層が封止された液晶装置であって、前記基板の表面に配向膜が配設され、前記配向膜の表面おける前記シール材の配設領域に凹凸部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、凹凸部がない場合と比べて、シール材と配向膜との界面の幅が長くなる。そのため、その界面に形成される隙間を通って水分等が液晶層に浸入する可能性を低減することができる。

また前記基板の表面に突起または溝が形成され、前記突起または前記溝の表面に倣って前記配向膜が配設されて、前記配向膜の表面に前記凹凸部が形成されていることが望ましい。
この構成によれば、配向膜の表面に対して簡単に凹凸部を形成することができる。

なお前記配向膜は、多孔質に形成されていてもよい。
シール材と多孔質配向膜との界面には大きな隙間が形成されやすいが、本発明を適用することにより、その隙間を通って水分等が液晶層に浸入する可能性を低減することができる。

また前記一対の基板における一方の前記基板の周縁部に凸部が形成され、前記一対の基板における他方の前記基板の周縁部に凹部が形成され、前記凸部と前記凹部とが嵌合されていることが望ましい。
この構成によれば、所定の液晶層厚を実現することができるとともに、両基板の水平方向のアライメントを実現することができる。

一方、本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間にシール材が配設されて液晶層が封止された液晶装置の製造方法であって、前記基板の表面に突起または溝を形成する工程と、前記突起または前記溝の表面に倣って多孔質配向膜を配設して、前記配向膜の表面に凹凸部を形成する工程と、前記凹凸部の表面に前記シール材を配設する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、凹凸部がない場合と比べて、シール材と配向膜との界面の幅が長くなる。そのため、その界面に形成される隙間を通って水分等が液晶層に浸入する可能性を低減することができる。

一方、本発明のプロジェクタは、上述した液晶装置を光変調手段として備えたことを特徴とする。
この構成によれば、水分等が液晶層に浸入する可能性の少ない液晶装置を備えているので、液晶装置の各種機能を維持することが可能になり、信頼性に優れたプロジェクタを提供することができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。なお本明細書では、液晶装置の各構成部材における液晶層側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧近傍である時」および「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧に比べて十分高い時」を意味しているものとする。

（第１実施形態）
最初に、本発明の第１実施形態に係る液晶装置につき、図１ないし図７を用いて説明する。図６に示すように、第１実施形態に係る液晶装置は、一対の基板１０，２０間の周縁部にシール材１９が配設され、その中央部に液晶層５０が封止された液晶装置６０であって、基板本体１０Ａの表面に突起８１が形成され、その表面に倣って形成された無機配向膜１６の表面に凸部８２が形成され、また基板本体２０Ａの表面に溝９１が形成され、その表面に倣って形成された無機配向膜２２の表面に凹部９２が形成され、そして凸部８２および凹部９２の表面に前記シール材１９が配設されているものである。なお本実施形態では、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下ＴＦＴという）素子を用いたアクティブマトリクス方式の透過型液晶装置を例にして説明する。

（液晶装置）
図１は、液晶装置のＴＦＴアレイ基板の平面図である。ＴＦＴアレイ基板１０の中央には画像作製領域１０１が形成されている。その画像作製領域１０１の周縁部にシール材１９が配設されて、画像作製領域１０１に液晶層（不図示）が封止されている。この液晶層は基板上に液晶を直接塗布して形成されたものであり、シール材１９には液晶の注入口が設けられていない。そのシール材１９の外側には、後述する走査線に走査信号を供給する走査線駆動素子１１０と、後述するデータ線に画像信号を供給するデータ線駆動素子１２０とが実装されている。その駆動素子１１０，１２０から、ＴＦＴアレイ基板１０の端部の接続端子７９にかけて、配線７６が引き廻されている。

一方、ＴＦＴアレイ基板１０に貼り合わされる対向基板（不図示）には、共通電極２１が形成されている。この共通電極２１は画像作製領域１０１のほぼ全域に形成され、共通電極２１の四隅には基板間導通部７０が設けられている。その基板間導通部７０から接続端子７９にかけて、配線７８が引き廻されている。
そして、外部から入力された各種信号が、接続端子７９を介して画像作製領域１０１に供給されることにより、液晶装置が駆動されるようになっている。

（等価回路）
図２は、液晶装置の等価回路図である。透過型液晶装置の画像作製領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数のドットには、それぞれ画素電極９が形成されている。また、その画素電極９の側方には、当該画素電極９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０が形成されている。このＴＦＴ素子３０のソースにはデータ線６ａが接続されている。各データ線６ａには、上述したデータ線駆動素子から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給されるようになっている。

また、ＴＦＴ素子３０のゲートには走査線３ａが接続されている。走査線３ａには、上述した走査線駆動素子から所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが供給される。一方、ＴＦＴ素子３０のドレインには画素電極９が接続されている。そして、走査線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍにより、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオンにすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、画素電極９を介して各ドットの液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。

液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極９と容量線３ｂとの間に蓄積容量１７が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このように、液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光源光が変調されて、画像光が作製されるようになっている。

（平面構造）
図３は、液晶装置の平面構造の説明図である。本実施形態の液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板上に、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide、以下ＩＴＯという）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極９（破線９ａによりその輪郭を示す）が、マトリクス状に配列形成されている。また、画素電極９の縦横の境界に沿って、データ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。本実施形態では、各画素電極９の形成された矩形領域がドットであり、マトリクス状に配置されたドットごとに表示を行うことが可能な構造になっている。

ＴＦＴ素子３０は、ポリシリコン膜等からなる半導体層１ａを中心として形成されている。半導体層１ａのソース領域（後述）には、コンタクトホール５を介して、データ線６ａが接続されている。また、半導体層１ａのドレイン領域（後述）には、コンタクトホール８を介して、画素電極９が接続されている。一方、半導体層１ａにおける走査線３ａとの対向部分には、チャネル領域１ａ’が形成されている。

（断面構造）
図４は、液晶装置の断面構造の説明図であり、図３のＡ−Ａ’線における側面断面図である。図４に示すように、本実施形態の液晶装置６０は、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置された対向基板２０と、これらの間に挟持された液晶層５０とを主体として構成されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａ、およびその内側に形成されたＴＦＴ素子３０や画素電極９、配向膜１６などを主体として構成されている。一方の対向基板２０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａ、およびその内側に形成された共通電極２１や配向膜２２などを主体として構成されている。

ＴＦＴアレイ基板１０の表面には、後述する第１遮光膜１１ａおよび第１層間絶縁膜１２が形成されている。そして、第１層間絶縁膜１２の表面に半導体層１ａが形成され、この半導体層１ａを中心としてＴＦＴ素子３０が形成されている。半導体層１ａにおける走査線３ａとの対向部分にはチャネル領域１ａ’が形成され、その両側にソース領域およびドレイン領域が形成されている。このＴＦＴ素子３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を採用しているため、ソース領域およびドレイン領域に、それぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と、相対的に低い低濃度領域（ＬＤＤ領域）とが形成されている。すなわち、ソース領域には低濃度ソース領域１ｂと高濃度ソース領域１ｄとが形成され、ドレイン領域には低濃度ドレイン領域１ｃと高濃度ドレイン領域１ｅとが形成されている。

半導体層１ａの表面には、ゲート絶縁膜２が形成されている。そして、ゲート絶縁膜２の表面に走査線３ａが形成されて、チャネル領域１ａ’との対向部分がゲート電極を構成している。また、ゲート絶縁膜２および走査線３ａの表面には、第２層間絶縁膜４が形成されている。そして、第２層間絶縁膜４の表面にデータ線６ａが形成され、第２層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール５を介して、そのデータ線６ａが高濃度ソース領域１ｄに接続されている。さらに、第２層間絶縁膜４およびデータ線６ａの表面には、第３層間絶縁膜７が形成されている。そして、第３層間絶縁膜７の表面に画素電極９が形成され、第２層間絶縁膜４および第３層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール８を介して、その画素電極９が高濃度ドレイン領域１ｅに接続されている。さらに、画素電極９を覆うように無機配向膜１６が形成され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向を規制しうるようになっている。

なお、本実施形態では、半導体層１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆが形成されている。また、ゲート絶縁膜２を延設して誘電体膜が形成され、その表面に容量線３ｂが配置されて第２蓄積容量電極が形成されている。これらにより、上述した蓄積容量１７が構成されている。
また、ＴＦＴ素子３０の形成領域に対応する基板本体１０Ａの表面に、第１遮光膜１１ａが形成されている。第１遮光膜１１ａは、液晶装置に入射した光が、半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することを防止するものである。

一方、対向基板２０における基板本体２０Ａの表面には、第２遮光膜２３が形成されている。第２遮光膜２３は、液晶装置に入射した光が半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃ等に侵入するのを防止するものであり、平面視において半導体層１ａと重なる領域に設けられている。また対向基板２０の表面には、ほぼ全面にわたってＩＴＯ等の導電体からなる共通電極２１が形成されている。さらに、共通電極２１の表面には無機配向膜２２が形成され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向を規制しうるようになっている。

そして、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、ネマチック液晶等からなる液晶層５０が挟持されている。このネマチック液晶分子は、正の誘電率異方性を有するものであり、非選択電圧印加時には基板に沿って水平配向し、選択電圧印加時には電界方向に沿って垂直配向する。またネマチック液晶分子は、正の屈折率異方性を有するものであり、その複屈折と液晶層厚との積（リタデーション）Δｎｄは、例えば約０．４０μｍ（６０℃）となっている。なお、ＴＦＴアレイ基板１０の配向膜１６による配向規制方向と、対向基板２０の配向膜２２による配向規制方向とは、約９０°ねじれた状態に設定されている。これにより、本実施形態の液晶装置６０は、ツイステッドネマチックモードで動作するようになっている。

また両基板１０，２０の外側には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素をドープした材料等からなる偏光板１８，２８が配置されている。なお各偏光板１８，２８は、サファイヤガラスや水晶等の高熱伝導率材料からなる支持基板上に装着して、液晶装置６０から離間配置することが望ましい。各偏光板１８，２８は、その吸収軸方向の直線偏光を吸収し、透過軸方向の直線偏光を透過する機能を有する。ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光板１８は、その透過軸が配向膜１６の配向規制方向と略一致するように配置され、対向基板２０側の偏光板２８は、その透過軸が配向膜２２の配向規制方向と略一致するように配置されている。

液晶装置６０は、対向基板２０を光源側に向けて配置される。その光源光のうち偏光板２８の透過軸と一致する直線偏光のみが偏光板２８を透過して液晶装置６０に入射する。非選択電圧印加時の液晶装置６０では、基板に対して水平配向した液晶分子が液晶層５０の厚さ方向に約９０°ねじれたらせん状に積層配置されている。そのため、液晶装置６０に入射した直線偏光は、約９０°旋光されて液晶装置６０から出射する。この直線偏光は、偏光板１８の透過軸と一致するため、偏光板１８を透過する。したがって、非選択電圧印加時の液晶装置６０では白表示が行われるようになっている（ノーマリーホワイトモード）。

また、選択電圧印加時の液晶装置６０では、液晶分子が基板に対して垂直配向している。そのため、液晶装置６０に入射した直線偏光は、旋光されることなく液晶装置６０から出射する。この直線偏光は、偏光板１８の透過軸と直交するため、偏光板１８を透過しない。したがって、選択電圧印加時の液晶装置６０では黒表示が行われるようになっている。

（無機配向膜）
上述したように、両基板１０，２０の内側には無機配向膜１６，２２が形成されている。以下にはＴＦＴアレイ基板１０の無機配向膜１６について説明するが、対向基板２０の無機配向膜２２も同様の構成となっている。
無機配向膜１６は、ＳｉＯ_２やＳｉＯ等のシリコン酸化物、またはＡｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｇＯやＩＴＯ等の金属酸化物等により、厚さ０．０２〜０．３μｍ（好ましくは、０．０２〜０．０８μｍ）程度に形成されている。無機配向膜１６の製造には、イオンビームスパッタ法やマグネトロンスパッタ法等のスパッタ法、蒸着法、ゾルゲル法、自己組織化法などを利用することが可能である。以下には、イオンビームスパッタ法による無機配向膜１６の製造方法について説明する。

図５（ａ）は、イオンビームスパッタ装置の模式図である。このイオンビームスパッタ装置Ｓ１００は、真空チャンバＳ３およびその内部圧力を制御する排気ポンプＳ４と、その真空チャンバＳ３内で基板１０を固定する基板ホルダーＳ５と、その基板に向けてスパッタ粒子を放出するターゲットＳ２と、そのターゲットに向けてイオンビームを照射するイオン源Ｓ１とを備えている。そのイオン源Ｓ１にはガス供給源Ｓ１３が接続され、またイオン源Ｓ１の内部にはフィラメントＳ１１および引き出し電極Ｓ１２が設けられている。

このイオンビームスパッタ装置を用いた無機配向膜の形成は、以下の手順で行う。まず、真空チャンバＳ３内の基板ホルダーＳ５に基板１０を固定し、排気ポンプＳ４により真空チャンバＳ３の内部を減圧する。次に、ガス供給源Ｓ１３からイオン源Ｓ１内にアルゴンガス等の希ガスを供給し、フィラメントＳ１１に電圧を印加して熱電子を発生させる。すると、発生した熱電子が導入された希ガスと衝突してイオン源Ｓ１にプラズマが発生する。次に、引き出し電極Ｓ１２にイオン加速電圧を印加して、プラズマにより発生したイオンを加速する。これにより、イオン源Ｓ１からイオンビームが照射される。イオンビームが照射されたターゲットＳ２は、無機配向膜の形成材料からなるスパッタ粒子を基板１０に向けて放出する。このスパッタ粒子が基板１０に堆積して、基板１０上に無機配向膜が形成される。

なお真空チャンバＳ３内の圧力は、５×１０^−１Ｐａ以下とするのが好ましく、５×１０^−２Ｐａ以下とするのがより好ましい。この圧力が高すぎると、照射されたスパッタ粒子の直進性が低下するからである。また基板１０の温度は、１５０℃以下とするのが好ましく、１００℃以下とするのがより好ましく、５０〜８０℃とするのがさらに好ましい。このように基板１０を比較的低温に保持することにより、基板１０に付着したスパッタ粒子が最初に付着した位置から移動する現象（マイグレーション）を抑制することができる。さらに引き出し電極Ｓ１２に印加するイオン加速電圧は、４００〜３０００Ｖとするのが好ましく、８００〜２０００Ｖとするのがより好ましい。イオン加速電圧が低すぎるとスパッタレートが低下し、イオン加速電圧が高すぎると均一な膜が形成されないからである。

図５（ｂ）は、無機配向膜が形成された基板の側面断面図である。基板１０に対して略一定の入射角度でスパッタ粒子が連続入射すると、スパッタ粒子が斜め柱状に堆積して、無機材料の柱状構造体１６ａが形成される。この柱状構造体１６ａが基板１０の表面に無数に形成されて、無機配向膜１６が構成されている。なお図５（ａ）に示すターゲットＳ２と基板１０との角度を調整して、基板１０に対してスパッタ粒子を所定の入射角度で入射させることにより、図５（ｂ）に示す柱状構造体１６ａに所定の傾斜角度を付与することができる。そして液晶装置では柱状構造体１６ａに沿って液晶分子が配向するので、この無機配向膜１６により非選択電圧印加時の液晶分子を所定方向に配向規制することができる。また液晶分子にプレティルトを付与することができる。

なお、予め無機配向膜の下地膜表面に複数の傾斜面を形成しておき、その表面に上記スパッタ法で無機配向膜を形成して、前記複数の傾斜面の形状が無機配向膜の表面に伝達されている構成としてもよい。また上記スパッタ法で無機配向膜を形成した後に、所定角度でイオンビームを入射させるイオンミリングを行って、無機配向膜の表面に所定の方向性を有する凹部を形成してもよい。また予め無機配向膜の下地膜表面にイオンミリングを行っておき、次に上記スパッタ法で無機配向膜を形成し、さらにその表面に再度イオンミリングを行って、無機配向膜の表面に凹部を形成してもよい。いずれの場合にも、液晶分子に対して所望のプレティルト角を確実に付与することが可能な無機配向膜を提供することができる。

（シール構造）
図６は、第１実施形態に係るシール構造の説明図であり、図１のＢ−Ｂ線における側面断面図である。なお図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の周縁部にシール材１９が配設されて、その中央部に液晶層が封止されている。

図６に示すように、シール材１９が配設されるシール領域では、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの表面に突起８１が形成されている。この突起８１は感光性樹脂材料等からなり、フォトリソグラフィを用いて形成されている。この突起８１は、シール領域の全周にわたって連続形成され、その連続方向に垂直な断面が矩形状とされている。その突起８１の表面に倣って、無機配向膜１６が略一定の厚さで配設されている。これにより、無機配向膜１６の表面に、高さ数μｍの凸部８２が形成されている。この凸部８２は、シール領域の全周にわたって連続形成され、その連続方向に垂直な断面が矩形状とされている。

またシール領域では、対向基板２０の基板本体２０Ａの表面に溝９１が形成されている。この溝９１は、シール領域の全周にわたって連続形成され、その連続方向に垂直な断面が矩形状とされている。その溝９１の表面に倣って、無機配向膜２２が略一定の厚さで配設されている。これにより、無機配向膜２２の表面に深さ数μｍの凹部９２が形成されている。この凹部９２は、シール領域の全周にわたって連続形成され、その連続方向に垂直な断面が矩形状とされている。なお凹部９２の幅は、凸部８２の幅より広くなっている。

そして、ＴＦＴアレイ基板１０の凸部８２と、対向基板２０の凹部９２とが、シール材１９を介して嵌合されている。このように凸部８２と凹部９２とを嵌合させた状態で、両基板の相対位置を固定することにより、液晶装置６０において所定の液晶層厚（セルギャップ）が実現されている。なお、凸部８２の先端面と凹部９２の底面とを当接させることにより、所定の液晶層厚を確実に実現することができる。また、凸部８２の側面と凹部９２の側面とを当接させることにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との水平方向のアライメントを確保することができる。

ところで、図５（ｂ）に示すように柱状構造体１６ａで構成された無機配向膜１６は多孔質であるため、シール材１９と基板１０との間に隙間が形成されるおそれがあり、特にシール材１９と無機配向膜１６との界面には大きな隙間が形成されるおそれがある。これらの隙間を通って、液晶装置の外部から水分や不純物等が液晶層に浸入するおそれがある。水分や不純物等が液晶層に浸入すると、液晶装置の各種機能が阻害されることになり、特に分極構造を持つ液晶中に分極性分子である水が浸入すると液晶の配向不良が発生することになる。

これに対して、図６に示す本実施形態のシール構造では、無機配向膜１６，２２の表面に凹凸部８２，９２を形成し、その凹凸部８２，９２の表面にシール材１９を配設する構成とした。この構成によれば、凹凸部がない場合と比べて、シール材１９と無機配向膜１６，２２との界面の幅が長くなるので、水分等の浸入経路の長さが長くなる。そのため、その界面の隙間を通って水分等が液晶層５０に浸入する可能性を低減することが可能になり、液晶装置６０の各種機能を維持することができる。したがって、この液晶装置を光変調手段に採用した液晶プロジェクタの信頼性を向上させることができる。

また本実施形態では、基板本体１０Ａ，２０Ａの表面に突起８１または溝９１を形成し、その突起８１または溝９１の表面に倣って無機配向膜１６，２２を配設して、無機配向膜１６，２２の表面に凹凸部８２，９２を形成する構成としたので、凹凸部８２，９２を簡単に形成することができる。ただし、この構成に限られず、基板本体は平坦面のままで、無機配向膜に突起または溝を形成して凹凸部を構成してもよい。また基板本体および無機配向膜の両方に突起または溝を形成して、両者の足し合わせにより大きな凹凸部を形成してもよい。

なお有機材料からなる配向膜を採用する場合や、シール領域に配向膜を形成しない場合には、シール材の界面に大きな隙間が形成されるおそれは少ない。しかしながら、これらの場合でも、シール領域の表面に凹凸部を形成し、その凹凸部の表面にシール材を塗布すれば、シール材の界面の幅が長くなる。これにより、その界面の隙間を通って水分等が液晶層に浸入する可能性を極めて小さくすることが可能になり、液晶プロジェクタの信頼性を向上させることができる。

（変形例）
図７は、第１実施形態の変形例の説明図である。図６に示す第１実施形態の凹凸部８２，９２は、シール領域の全周にわたって連続形成され、その連続方向に垂直な断面が矩形状とされている構成とした。これに対して、図７（ａ）に示す第１変形例の凹凸部８２ａ，９２ａは、シール領域の全周にわたって連続形成されている点は第１実施形態と同じであるが、その連続方向に垂直な断面が半円形状とされている点で相違している。また図７（ｂ）に示す第２変形例の凹凸部８２ｂ，９２ｂは、連続方向に垂直な断面が三角形状とされている点で相違している。また図７（ｃ）に示す第３変形例の凹凸部８２ｃ，９２ｃは、連続方向に垂直な断面が三角形状とされている点で第２変形例と同じであるが、その外周面が基板に対して略垂直面とされている点で相違している。

各変形例の凸部を形成するには、まずアクリル等の感光性樹脂層を基板表面に形成する。次に、濃淡の連続的な変化によりパターンが描画されたグレーマスク（ハーフトーンマスク）を用いて、感光性樹脂層を露光する。これにより、グレーマスクの濃淡に応じて焦点深度の異なる露光が行われる。その後、感光性樹脂層を現像することにより、断面が半球形状や三角形状の突起を形成することができる。また各変形例の凹部を形成するには、まずレジスト層を基板表面に形成する。次に、グレーマスクを用いてフォトリソグラフィを行うことにより、レジスト層に所望の溝形状を形成する。そして、そのレジスト層をマスクとして基板をエッチングすることにより、断面が半球形状や三角形状の溝を形成することができる。

上述した各変形例でも、第１実施形態と同様に、無機配向膜の表面に凹凸部を形成し、その凹凸部の表面にシール材を配設する。この構成により、凹凸部がない場合と比べて、シール材と無機配向膜との界面の幅が長くなる。そのため、その界面の隙間を通って水分等が液晶層に浸入する可能性を低減することが可能になり、液晶装置の機能を維持することができる。したがって、この液晶装置を光変調手段に採用した液晶プロジェクタの信頼性を向上させることができる。また両基板の凹凸部が嵌合されている構成としたので、所定の液晶層厚を確実に実現することができるとともに、両基板の水平方向のアライメントを確保することができる。なお凹凸部の形状として、上記以外にも様々な形状を採用することが可能である。

なお第１実施形態およびその変形例では、フォトリソグラフィを用いて突起および溝を形成したが、突起および溝の形成方法はこれに限られない。例えば、モールド内で基板と同時に突起および溝を成型する方法や、転写型を基板に押圧して突起および溝を形成する方法などを採用することも可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態につき、図８を用いて説明する。
図８は、第２実施形態に係るシール構造の説明図であり、図１のＢ−Ｂ線に相当する部分における側面断面図である。図８に示す第２実施形態のシール構造は、両基板１０，２０の無機配向膜１６，２２の表面に凹部１８２，１９２が形成され、その凹部１８２，１９２の表面にシール材１９が配設されている点で第１実施形態と共通しているが、両基板の凹部１８２，１９２が嵌合されていない点で第１実施形態と相違している。なお第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。

図８に示すように、シール材１９が配設されるシール領域では、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａに複数の溝１８１が形成されている。その溝１８１の表面に倣って、無機配向膜１６が略一定の厚さで配設されている。これにより、無機配向膜１６の表面に凹部１８２が形成されている。同様に、対向基板２０の基板本体２０Ａにも複数の溝１９１が形成され、その溝１９１の表面に倣って無機配向膜２２が略一定の厚さで配設されて、無機配向膜２２の表面に凹部１９２が形成されている。

そして、両基板１０，２０の凹部１８２，１９２の内側にシール材１９が充填されるとともに、両基板１０，２０間にもシール材１９が配設されて、両基板の相対位置が固定されている。なおシール材１９に混入させたスペーサ１９ａを両基板間に介在させることにより、所望の液晶層厚が確保されている。

上述した第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、無機配向膜１６，２２の表面に凹部１８２，１９２が形成され、その凹部１８２，１９２の表面にシール材１９が配設されている構成とした。このように、両基板の凹部１８２，１９２が嵌合されていなくても、シール材１９と無機配向膜１６，２２との界面の幅が長くなる。そのため、その界面の隙間を通って水分等が液晶層５０に浸入する可能性を低減することが可能になり、液晶装置１６０の各種機能を維持することができる。したがって、この液晶装置１６０を光変調手段に採用した液晶プロジェクタの信頼性を向上させることができる。

なお、第２実施形態では両基板１０，２０に凹部１８２，１９２を形成したが、一方または双方の基板に凸部を形成してもよい。この場合にはシール材にスペーサを混入させなくても、凸部を相手側に突き当てることにより所望の液晶層厚を確保することができる。
また、各基板１０，２０の表面に形成される凹凸部の数が多いほど、また凹凸部の高さが高いほど、シール材１９と無機配向膜１６，２２との界面の幅が長くなるので、液晶装置１６０の信頼性を向上させることができる。

（プロジェクタ）
次に、本発明のプロジェクタにつき、図９を用いて説明する。図９は、プロジェクタの要部を示す概略構成図である。このプロジェクタは、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。

図９において、８１０は光源、８１３，８１４はダイクロイックミラー、８１５，８１６，８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２，８２３，８２４は本発明の液晶装置からなる光変調手段、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズである。光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。

ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、赤色光用光変調手段８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、緑色光用光変調手段８２３に入射される。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が青色光用光変調手段８２４に入射される。

各光変調手段８２２，８２３，８２４により変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投影され、画像が拡大されて表示される。

上述したプロジェクタは、上記各実施形態の液晶装置を光変調手段として備えている。各実施形態の液晶装置は、耐光性および耐熱性に優れた無機配向膜を備えているので、光源から照射される強い光や熱により配向膜が劣化することはない。また、シール材と無機配向膜との界面に形成される隙間を通って水分等が液晶層に浸入する可能性を低減することができる。したがって、液晶装置における液晶分子の配向制御機能を維持することが可能になり、信頼性に優れたプロジェクタを提供することができる。

なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、実施形態ではスイッチング素子としてＴＦＴを備えた液晶装置を例にして説明したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode）等の二端子型素子を備えた液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、実施形態では透過型液晶装置を例にして説明したが、反射型液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、実施形態ではＴＮ（Twisted Nematic）モードで機能する液晶装置を例にして説明したが、ＶＡ（Vertical Alignment）モードで機能する液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、実施形態では３板式の投射型表示装置（プロジェクタ）を例にして説明したが、単板式の投射型表示装置や直視型表示装置に本発明を適用することも可能である。

また、本発明の液晶装置を、プロジェクタ以外の電子機器に適用することも可能である。その具体例として、携帯電話を挙げることができる。この携帯電話は、上述した各実施形態またはその変形例に係る液晶装置を表示部に備えたものである。また、その他の電子機器としては、例えばＩＣカード、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が挙げられる。

液晶装置のＴＦＴアレイ基板の平面図である。 液晶装置の等価回路図である。 液晶装置の平面構造の説明図である。 液晶装置の断面構造の説明図である。 （ａ）はイオンビームスパッタ装置の模式図であり、（ｂ）は無機配向膜が形成された基板の側面断面図である。 第１実施形態に係るシール構造の説明図である。 第１実施形態の変形例の説明図である。 第２実施形態に係るシール構造の説明図である。 プロジェクタの要部を示す概略構成図である。

符号の説明

１０Ａ‥基板本体 １６‥無機配向膜 １９‥シール材 ２０Ａ‥基板本体 ２２‥無機配向膜 ５０‥液晶層 ６０‥液晶装置 ８１‥突起 ８２‥凸部 ９１‥溝 ９２‥凹部

Claims (8)

1. 多孔質層の表面にシール材を配設してシールを行う構造であって、
   前記多孔質層の表面における前記シール材の配設領域に凹凸部が形成されていることを特徴とするシール構造。
2. 一対の基板間にシール材が配設されて液晶層が封止された液晶装置であって、
   前記基板の表面における前記シール材の配設領域に凹凸部が形成されていることを特徴とする液晶装置。
3. 一対の基板間にシール材が配設されて液晶層が封止された液晶装置であって、
   前記基板の表面に配向膜が配設され、前記配向膜の表面おける前記シール材の配設領域に凹凸部が形成されていることを特徴とする液晶装置。
4. 前記基板の表面に突起または溝が形成され、前記突起または前記溝の表面に倣って前記配向膜が配設されて、前記配向膜の表面に前記凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
5. 前記配向膜は、多孔質に形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の液晶装置。
6. 前記一対の基板における一方の前記基板の周縁部に凸部が形成され、前記一対の基板における他方の前記基板の周縁部に凹部が形成され、前記凸部と前記凹部とが嵌合されていることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の液晶装置。
7. 一対の基板間にシール材が配設されて液晶層が封止された液晶装置の製造方法であって、
   前記基板の表面に突起または溝を形成する工程と、
   前記突起または前記溝の表面に倣って多孔質配向膜を配設して、前記配向膜の表面に凹凸部を形成する工程と、
   前記凹凸部の表面に前記シール材を配設する工程と、
   を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
8. 請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の液晶装置を光変調手段として備えたことを特徴とするプロジェクタ。

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