JP2006343558A - 液晶装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 配向膜として無機材料を用いた液晶装置であって、信頼性の高い液晶装置および電子機器を提供する。
【解決手段】 一対の基板間に液晶４０を挟持してなり、複数の画素領域がマトリクス状に配置された液晶装置であって、前記一対の基板間の縁近傍において液晶４０を囲むように且つ液晶４０の注入孔を形成するように配置されたメインシール剤３１と、一対の基板間の縁近傍において注入孔を塞ぐように配置されたエンドシール剤３２と、前記基板に形成された無機配向膜１１とを有し、メインシール剤３１とエンドシール剤３２のガラス転移温度の差が４５［℃］以内であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶装置および電子機器に関するものである。

近年、高温ポリシリコン透過型ライトバルブ（Ｌ／Ｖ）用の液晶装置、又はＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）技術を使った液晶装置など超高精細な液晶装置が開発されている。液晶装置は、一対の基板間に液晶を挟持させる構成を有する。この構成を実現させるためには、次の方法が考え出されている。先ず、一対の基板における一方の基板上に液晶の注入孔を形成する一部を除いて、基板外周に沿うように線形状にメインシール剤を塗布し、他方の基板を重ね、熱硬化により一対の基板の貼り合わせを行う。その後、真空中にて液晶を注入口より注入し、その注入口を紫外線硬化型などのエンドシール剤で封止する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１３３１３２号公報

ところで、液晶を配向させる配向膜として無機物を用いた無機配向膜を有する液晶装置がある。ここで、無機配向膜とは、成膜面に対して真空蒸着（斜方蒸着法）又はスパッタリングを施し、セルフシャドーイング効果により基板への蒸着物質の入射方向に傾斜した微細な柱状構造が形成されたもの全般を指す。また、等方相蒸着又は等方相スパッタリングにおいて、柱状構造を形成しない場合も配向膜として利用できる場合があり、これらも無機配向膜に含められる。このとき、蒸着材料、その材料の形状、液晶材料の種類により、蒸着膜に対して液晶分子が、水平配向又は垂直配向することが知られている。

フッ素系液晶であって誘電率異方性が負の液晶を用いた場合、蒸着角度が小さい場合（等方性の膜に近い場合）、配向のチルト角は基板の垂直方向に対して、ほぼ０度であるが、蒸着角度が大きくなると、基板の垂直方向に対して、チルト角が付くことが分かっている。また、材料によっても同じ誘電率異方性が負の液晶でも水平配向する場合がある。

また、フッ素系液晶又はシアノ系液晶であって誘電率異方性が正の液晶を用いた場合、液晶分子は蒸着面に対して水平に配向するが、蒸着角によって、プレチルト角が異なったり、蒸着方向に対する液晶分子の配向方向が直角になったり水平になったりすることが分かっている。

上記のように斜方蒸着法又はスパッタリング等で形成した無機配向膜（例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等）の熱に対する線膨張係数αは、概ね１〜９×１０^−７［/℃］であり、従来の有機物の配向膜（例えばポリイミド、ポリアミド等）の値（１０^−６〜１０^−５［/℃］）の値と比べて、オーダーが異なるほど小さい傾向にある。

一方、液晶装置におけるメインシール剤及びエンドシール剤として広く用いられている有機樹脂の線膨張係数αは、概ね１０^−５のオーダーである。メインシール剤及びエンドシール剤の代表的な材料として挙げられるアクリル樹脂では５〜９×１０^−５［/℃］、エポキシ樹脂では２〜５×１０^−５［/℃］程度である。これらの値は、主原料物、添加物量、組成比などによって若干上下するが、オーダーが変わるほどではない。

したがって、有機物で形成された配向膜上に、メインシール剤及びエンドシール剤を塗布して液晶装置を形成した場合、その配向膜とメインシール剤及びエンドシール剤の界面で接する２つの物質の線膨張係数αの差は、それほど大きくはない。

しかしながら、上記有機物の配向膜を有してなる液晶装置と同様な構成（機械的な寸法、構造など）としながら、無機配向膜で液晶装置を構成した場合、その無機配向膜とメインシール剤及びエンドシール剤との界面で接する２つの物質の線膨張係数αの差が非常に大きな値となってしまう。このように線膨張係数αが大きく異なると、接着面（界面）に大きな応力が作用し、接着の信頼性などが損なわれてしまう。

また、現在の液晶装置の製造工程では、パネル組立、封止後に、数回に渡る熱処理が必要となる場合が多い。例えば、液晶の等方相処理工程として、液晶の種類及び工程により異なるが、概ね１１０℃〜１３５℃程度で５〜１５分程パネル（一対の基板）を加熱して、液晶層を一旦、等方相とする。これにより、液晶の注入時に発生した配向ムラなどを解消する。また、表示検査前の基板熱処理工程として、パネル組立上がりの後又は実装後において、検査又は出荷前に、アレイ又は実装接合部に潜伏する不良等を発見するために、パネルを熱処理する。具体的には、１００℃で１０時間の熱処理をすることがある。

これらの避けられない熱処理を行った場合、無機配向膜を用いた液晶装置では、有機物の配向膜を用いた液晶装置よりも、上記のように、メインシール剤及びエンドシール剤の接着面において、熱応力が溜まりやすく、より大きな熱ストレスを溜める傾向にある。

一般に、液晶装置で使用されているメインシール剤は、上記のような熱処理工程の後でも、組ズレが起きることがないように、ガラス転移温度が高めに設定されている。具体的には、材料により異なるが、１３０℃以上に設定されている場合が多い。

これに対して、エンドシール剤としては主にアクリル樹脂が採用されているが、処理の簡便性、汚染の回避などを目的として添加剤は極力減らされている。したがって、エンドシール剤のガラス転移温度は、７０℃〜９０℃程度である場合が多い。

上記のようなメインシール剤及びエンドシール剤を用いた場合、熱処理工程において液晶装置内に蓄積された熱ストレスは、放熱時において、最もガラス転移温度の低いエンドシール剤に集中する傾向がある。したがって、この熱ストレスは、メインシール剤とエンドシール剤との界面での著しい接着不足及びクラック発生の原因となる。このようにメインシール剤とエンドシール剤との界面で接着不足及びクラック発生が起こると、液晶装置の信頼性が著しく損なわれ、表示不良の原因となってしまう。

また、メインシール剤とエンドシール剤のガラス転移温度が近い値でも、線膨張係数αが著しく異なる場合には、接着不足及びクラック発生が起こり、液晶装置の信頼性は低下してしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、配向膜として無機材料を用いた液晶装置であって、信頼性を向上させることができる液晶装置および電子機器の提供を目的とする。
また、本発明は、配向膜として無機材料を用いた液晶装置であって、熱ストレスに起因する接着不良及びクラック発生を低減することができ、耐熱性、耐湿性などについての信頼性を向上させることができる液晶装置および電子機器の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶を挟持してなり、複数の画素領域がマトリクス状に配置された液晶装置であって、前記一対の基板間の縁近傍において前記液晶を囲むように且つ該液晶の注入孔を形成するように配置されたメインシール剤と、前記一対の基板間の縁近傍において前記注入孔を塞ぐように配置されたエンドシール剤と、前記基板に形成された配向膜とを有し、前記配向膜は、無機材料からなり、前記メインシール剤とエンドシール剤のガラス転移温度の差が４５［℃］以内であることを特徴とする。
本発明の液晶装置によれば、配向膜に無機材料を用いながら、メインシール剤とエンドシール剤のガラス転移温度の差を４５［℃］以内としたので、メインシール剤とエンドシール剤の界面で生じる熱ストレスを低減することができる。したがって、本発明は、無機配向膜を有しながら、メインシール剤とエンドシール剤の界面での接着不良及びクラックの発生を低減でき、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。この作用は実験などにより確認している。

上記目的を達成するために、本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶を挟持してなり、複数の画素領域がマトリクス状に配置された液晶装置であって、前記一対の基板間の縁近傍において前記液晶を囲むように且つ該液晶の注入孔を形成するように配置されたメインシール剤と、前記一対の基板間の縁近傍において前記注入孔を塞ぐように配置されたエンドシール剤と、前記基板に形成された配向膜とを有し、前記配向膜は、無機材料からなり、前記メインシール剤とエンドシール剤の熱による線膨張係数αの差が７．２×１０^−５［/℃］以内であることを特徴とする。
本発明の液晶装置によれば、配向膜に無機材料を用いながら、メインシール剤とエンドシール剤の熱による線膨張係数αの差を７．２×１０^−５［/℃］以内としたので、メインシール剤とエンドシール剤の界面で生じる熱ストレスを低減することができる。したがって、本発明は、無機配向膜を有しながら、メインシール剤とエンドシール剤の界面での接着不良及びクラックの発生を低減でき、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。この作用は実験などにより確認している。

また、本発明の液晶装置は、前記配向膜が、前記無機材料として、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＮｂＯ_２のいずれかを、蒸着若しくはスパッタなどの真空プロセス、又は塗布プロセスで成膜されたものであることが好ましい。
本発明によれば、従来からある各種製法を用いて無機配向膜を製造でき、製造コストの低減を図りながら、耐熱性、耐湿性などについての信頼性の高い液晶装置を提供することができる。

また、本発明の液晶装置は、前記配向膜における前記液晶側の表面全体に形成された有機物層を有し、前記有機物層の厚さは７．５ｎｍ以下であることが好ましい。
本発明によれば、無機配向膜の表面全体に有機物層を形成して、その無機配向膜の表面張力などを改質した場合でも、その有機物層の厚さが７．５ｎｍ以下であるので、メインシール剤とエンドシール剤の界面で生じる熱ストレスを低減する効果を発揮することができる。すなわち、無機配向膜の表面張力を改質するために、基板をアルコール処理して形成される有機物層の厚さは、通常７．５ｎｍ以下である。その有機物層は、無機配向膜とメインシール剤及びエンドシール剤との間に配置されるので、熱で生じる応力を緩和する作用がある。しかし、７．５ｎｍ以下と非常に薄いためその作用は無いに等しい。そこで、本発明は、メインシール剤とエンドシール剤とのガラス転移温度の差、又は線膨張係数αの差を所定値以下にしているので、無機配向膜の表面全体に有機物層を形成した場合でも、メインシール剤とエンドシール剤の界面での接着不良及びクラックの発生を低減でき、信頼性が高く高性能な液晶装置を提供することができる。この作用は実験などにより確認している。

また、本発明の液晶装置は、前記配向膜における前記液晶側の表面の一部に形成された有機物層を有し、前記有機物層の形成領域の面積は、前記基板の表面面積の４０パーセント以下であることが好ましい。
本発明によれば、例えば、無機配向膜の表面の一部に比較的に厚い有機物層を形成した場合でも、その有機物層の形成領域の面積が基板の表面面積の４０パーセント以下であるので、メインシール剤とエンドシール剤の界面で生じる熱ストレスを低減する効果を発揮することができる。すなわち、無機配向膜の表面に厚い有機物層を形成した場合、その有機物層の表面面積が基板の表面面積の４０パーセント以上あれば、その有機物層の接触面積が大きく、熱応力が広範囲に分散する。したがって、この場合は、メインシール剤とエンドシール剤とのガラス転移温度の差又は線膨張係数αの差を上記のように制限する必要性は小さい。一方、無機配向膜の表面に厚い有機物層を形成した場合であっても、その有機物層の表面面積が基板の表面面積の４０パーセント以下であれば、その有機物層の接触面積が小さく、熱応力が分散しない。そこで、本発明は、メインシール剤とエンドシール剤とのガラス転移温度の差又は線膨張係数αの差を上記のように制限することにより、メインシール剤とエンドシール剤の界面での接着不良及びクラックの発生を低減でき、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。この作用は実験などにより確認している。

また、本発明の液晶装置は、前記配向膜が前記基板におけるメインシール剤の位置よりも内側にのみ形成されており、前記メインシール剤及びエンドシール剤は前記基板における前記配向膜の下層に直接に接していることが好ましい。
本発明によれば、メインシール剤及びエンドシール剤が基板における無機配向膜の下層に直接に接している構成としても、メインシール剤とエンドシール剤の界面で生じる熱ストレスを低減する効果を発揮することができる。例えば、液晶装置の構成要素とされる基板は、ＩＴＯ、ＴＥＯＳ、ガラスなどで構成される。このような基板は、メインシール剤及びエンドシール剤に対してガラス転移温度又は線膨張係数αが大きく異なる。そこで、本発明は、メインシール剤及びエンドシール剤が基板における無機配向膜の下層に直接に接している構成としながら、メインシール剤とエンドシール剤の界面での接着不良及びクラックの発生を低減でき、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。この作用は実験などにより確認している。

上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、前記液晶装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、耐熱性及び耐湿性が高く、信頼性の高い表示ができる電子機器を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の寸法等を適宜変更して表示している。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶装置の主要部の一例を示す図である。図１（ａ）は断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の部位ＡＡから見た平面図である。本液晶装置は、下基板１０と、無機配向膜１１，２１と、上基板２０と、メインシール剤３１と、エンドシール剤３２と、液晶４０とを有して構成されている。

下基板１０及び上基板２０は一対の基板を成し、下基板１０と上基板２０の間に液晶４０を挟持している。そして、本液晶装置は、複数の画素領域がマトリクス状に配置されており、画素領域毎に液晶４０の分子配列を制御することで画像を表示することができる。本実施形態の液晶４０は、誘電率異方性が負の液晶とする。
なお、本発明において画素領域とは、アクティブマトリクス駆動方式にあっては、走査線と、データ線と、走査線とデータ線に接続されたトランジスタとトランジスタに接続された画素電極が形成される領域を示すものであり、単純マトリクス駆動方式にあっては、横方向の導線に接続される行電極と縦方向の導線に接続される列電極とが交差する領域であって、前記行電極と前記列電極とに挟まれた領域に形成される単位領域を示すものである。

無機配向膜１１，２１は、無機物質からなる配向膜である。無機配向膜１１は下基板１０の液晶４０側の表面に形成されている。無機配向膜２１は上基板２０の液晶４０側の表面に形成されている。そして、無機配向膜１１，２１は、無機材料として、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＮｂＯ_２のいずれかを、蒸着若しくはスパッタなどの真空プロセス、又は塗布プロセスで成膜されたものとすることができる。

メインシール剤３１は、下基板１０と上基板２０間における縁近傍に沿って液晶４０を囲む一部を除いて、基板外周に沿うように線形状を成すように配置されている。例えば、図１に示すように、「コ」の字又は「Ｃ」の字を成すように配置されている。すなわち、メインシール剤３１は、エンドシール剤３２が無いと仮定した場合、下基板１０と上基板２０間において液晶４０の注入孔を形成するように配置されている。エンドシール剤３２は、下基板１０と上基板２０間の縁近傍において、メインシール剤３１で形成された注入孔を塞ぐように配置されている。

このような構成は、例えば次のようにして形成する。先ず、下基板１０の表面上に、その下基板１０の縁に沿って線形状でメインシール剤３１を塗布する。次いで、メインシール剤３１を挟むようにして、上基板２０を下基板１０に重なる。そして、メインシール剤３１を熱硬化させて、下基板１０と上基板２０の貼り合わせを行うとともに、液晶４０の注入孔を形成する。その後、真空中にて液晶４０を注入口より注入し、その注入口を紫外線硬化型などのエンドシール剤３２で封止する。

ここで、下基板１０及び上基板２０の液晶側面には、それぞれ無機配向膜１１，２１が形成されているので、液晶４０、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２は無機配向膜１１と無機配向膜２１とで挟持されていることとなる。

本液晶装置では、メインシール剤３１のガラス転移温度とエンドシール剤３２のガラス転移温度の差が４５［℃］以内となるように、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２の構成材料を選定した。

これらにより、本実施形態の液晶装置によれば、メインシール剤３１とエンドシール剤３２のガラス転移温度の差を４５［℃］以内としたので、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の界面で生じる熱ストレスを低減することができる。したがって、本液晶装置は、無機配向膜１１，２１を有しながら、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の界面などでの接着不良及びクラックの発生を低減することができる。この作用は実験などにより確認している。

図３は本実施形態の液晶装置の効果を確認するための実験の結果を示す図である。本実験では、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２としてガラス転移温度の異なる材料を用いて、図１に示すような構造の液晶装置を複数種類作成した。そして、同一種類（メインシール剤３１及びエンドシール剤３２が同一）の液晶装置につき、１０台作成した。この作成では、液晶４０の注入およびエンドシール剤３２での封止の後に、液晶４０について等方相処理を１１０℃で５分行った。そして、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２の界面を観察して、クラックの発生状況を確認した。

図３において、「丸」印は、同一種類の液晶装置の全部にクラックが発生しなかったことを示している。「三角」印は、同一種類の液晶装置の一部にクラックが発生したことを示している。「バツ」印は、同一種類の液晶装置の全部にクラックが発生したことを示している。

この実験結果により、メインシール剤３１とエンドシール剤３２のガラス転移温度の差が５０℃以上になると、ほぼ全数で、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の界面付近でのクラック発生が確認できた。メインシール剤３１とエンドシール剤３２のガラス転移温度の差が４５℃の場合は、一部の液晶装置にクラックが発生した。同一種類の複数の液晶装置において、一部の装置にクラックが発生すれば、他のクラックが発生していない装置でも、かなり大きな熱応力がかかっていると考えられる。したがって、その大きな熱応力によって、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の界面での密着性はかなり低くなっているものと思われる。

これらにより、本実施形態の液晶装置において、上記効果（本発明の効果）が明確に得られる範囲は、メインシール剤３１とエンドシール剤３２のガラス転移温度の差が４５℃以内であることが実証された。

図２は、本実施形態に係る液晶装置の変形例を示す図であり、図２（ａ）は部分断面図であり、図２（ｂ）は平面図である。図２において、図１の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。図２に示す液晶装置において、図１の液晶装置と異なる構成は、無機配向膜１１が下基板１０の上面全体に形成されてはいない点である。すなわち、下基板１０の上面全体において、メインシール剤３１の内周近傍に沿って、リング形状をなすように、無機配向膜１１が無い基板露出部位１２が形成されている。本変形例のその他の構成は、図１に示す液晶装置と同一である。したがって、図２では図１に示す上基板２０、無機配向膜２１及び液晶４０が記載されていないが、これらも本変形例の構成要素となっている。図２に示す構成の液晶装置であっても、図１に示す液晶装置とほぼ同一の効果を発揮することができる。このことについても、実験により確認している。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る液晶装置の構成とその効果を確認するための実験の結果を示す図である。

本実施形態の液晶装置の特徴は、図１又は図２の液晶装置におけるメインシール剤３１とエンドシール剤３２の熱による線膨張係数αの差が７．２×１０^−５［/℃］以内である点である。本実施形態の液晶装置における（上記特性の）メインシール剤３１及びエンドシール剤３２の構成材料以外の構成は、図１又は図２の液晶装置と同一とする。なお、図３及び図４に示すように、本実施形態と第２実施形態とは、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２の構成材料が一部重複しており、全体構成として、同一構成となる場合がある。

図４に示す実験では、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２として熱による線膨張係数αの異なる材料を用いて、図１（又は図２）に示すような構造の液晶装置を複数種類作成した。そして、同一種類（メインシール剤３１及びエンドシール剤３２が同一）の液晶装置につき、１０台作成した。この作成でも第１実施形態と同様に、液晶４０の注入およびエンドシール剤３２での封止の後に、液晶４０について等方相処理を１１０℃で５分行った。そして、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２の界面を観察して、クラックの発生状況を確認した。

図４において、「丸」印は、同一種類の液晶装置の全部にクラックが発生しなかったことを示している。「三角」印は、同一種類の液晶装置の一部にクラックが発生したことを示している。「バツ」印は、同一種類の液晶装置の全部にクラックが発生したことを示している。

この実験結果により、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の熱による線膨張係数αの差が７．２×１０^−５［/℃］以上になると、ほぼ全数で、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の界面付近でのクラック発生が確認できた。

これらにより、本実施形態の液晶装置において、本発明の効果が明確に得られる範囲は、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の熱による線膨張係数αの差が７．２×１０^−５［/℃］以内であることが実証された。すなわち、本実施形態の液晶装置は、配向膜に無機材料を用いながら、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の熱による線膨張係数αの差を７．２×１０^−５［/℃］以内としたので、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の界面で生じる熱ストレスを低減することができる。したがって、本実施形態によれば、無機配向膜１１，２１を有しながら、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の界面での接着不良及びクラックの発生を低減でき、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る液晶装置の主要部の一例を示す部分断面図である。図５において、図１の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態の液晶装置において図１の液晶装置との相違点は、無機配向膜１１における液晶４０側の表面全体に有機物層５０が形成されている点である。そして、有機物層５０のの厚さｄ１は、７．５ｎｍ以下としている。本実施形態の液晶装置のその他の構成は、図１に示す第１実施形態の液晶装置又は第２実施形態の液晶装置と同一である。

有機物層５０は、次のようにして形成した。先ず、図１に示す第１実施形態の液晶装置の構成要素をなす下基板１０及び無機配向膜１１を形成する。そして、下基板１０及び無機配向膜１１を、オクタデカノール（Ｃ_１８ＯＨ）の５％キシレン溶液に侵漬させる。この侵漬は、１３０℃で６０分間行う。その後、純水でリンスする、その後、窒素雰囲気のオーブンにより、１５０℃で１時間焼成した。これらの工程により、無機配向膜１１上にアルコール処理が施され、有機物層５０が形成された。このアルコール処理で形成された無機配向膜１１上の炭素鎖による有機物層５０は、非常に薄く、約７．５ｎｍ程度になる。

本実施形態の液晶装置について、第１及び第２実施形態と同様にして実験した。その結果、第１及び第２実施形態の液晶装置と同様の効果を得ることができた。したがって、無機配向膜１１上に有機物層５０を形成した構成の液晶装置であっても、その他の構成を第１又は第２実施形態の液晶装置と同一にすることにより、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の界面での接着不良及びクラックの発生を低減でき、信頼性を高めることができる。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係る液晶装置の主要部の一例を示す部分断面図である。図６において、図１の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態の液晶装置において第１及び第２実施形態の液晶装置との相違点は、無機配向膜１１における液晶４０側の表面の一部に有機物層５１が形成されている点である。そして、有機物層５１の液晶４０側の面積（形成領域の面積）は、下基板１０の表面面積（すなわち無機配向膜１１の表面面積）の４０パーセント以下としている。

ここで、有機物層５１は、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２と無機配向膜１１との間に配置されている。換言すれば、有機物層５１はメインシール剤３１及びエンドシール剤３２の底面に接するように配置されている。また、有機物層５１の厚さｄ２は、第３実施形態の液晶装置における有機物層５０の厚さｄ１（７．５ｎｍ以下）に比較して、桁違いに大きな値としてもよい。有機物層５１としては、例えばポリイミド（ＰＩ）、アクリル樹脂などを塗布して形成されたものとする。

本実施形態の液晶装置によれば、有機物層５１の形成領域の面積が下基板１０の表面面積の４０パーセント以下であるので、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の界面で生じる熱ストレスを低減する効果を発揮することができる。

図９及び図１０は、本実施形態の液晶装置の効果を確認するための実験の結果を示す図である。図９の実験では、第１実施形態の構成に本実施形態の構成を組み合わせた液晶装置を複数種類作成した。すなわち、メインシール剤３１とエンドシール剤３２のガラス転移温度の差が４５℃の材料を用いると共に、図６に示すように、所定割合の形成面積の有機物層５１を有する液晶装置を作成した。また、有機物層５１の形成面積が下基板１０の液晶側表面の全面積に対して０％〜５０％となるように、有機物層５１の形成面積割合を変化させた複数種類の液晶装置を作成した。そして、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２の界面を観察して、クラックの発生状況を確認した。

図１０の実験では、第２実施形態の構成に本実施形態の構成を組み合わせた液晶装置を複数種類作成した。すなわち、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の熱による線膨張係数αの差が７．２×１０^−５［/℃］の材料を用いると共に、図６に示すように、所定割合の形成面積の有機物層５１を有する液晶装置を作成した。また、有機物層５１の形成面積が下基板１０の液晶側表面の全面積に対して０％〜５０％となるように、有機物層５１の形成面積割合を変化させた複数種類の液晶装置を作成した。そして、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２の界面を観察して、クラックの発生状況を確認した。図９及び図１０において、「三角」印は同一種類の液晶装置の一部にクラックが発生したことを示している。「バツ」印は、同一種類の液晶装置の全部にクラックが発生したことを示している。

これらの図９及び図１０に示す実験結果より、有機物層５１（ポリイミド又はアクリル樹脂）の形成面積割合が４０％よりも大きくなると、有機物層５１による応力緩和の効果が出て、本発明の効果（メインシール剤３１とエンドシール剤３２の材料を限定した効果）が現れにくくなっていることが分かる。一方、有機物層５１の形成面積割合が４０％以下では、有機物層５１による応力緩和がそれほど得られず、本発明の効果が得られていることが分かる。

したがって、本実施形態の液晶装置は、ポリイミド又はアクリル樹脂などによる有機物層５１の形成面積割合が４０％以下であるので、メインシール剤３１とエンドシール剤３２の界面で生じる熱ストレスを低減する効果を発揮することができる。

図７は本実施形態に係る液晶装置の変形例を示す部分断面図である。本液晶装置では、有機物層５１を下基板１０の上に直接形成している。そして、無機配向膜１１は、下基板１０の表面における有機物層５１の形成領域以外に形成している。本液晶装置においても、有機物層５１の下基板１０全体に対する形成面積割合は４０パーセント以下としている。その他の構成は、図６に示す液晶装置と同一である。

図８は本実施形態に係る液晶装置の他の変形例を示す図であり、図８（ａ）は部分断面図あり、図８（ｂ）は図８（ａ）の平面図である。本液晶装置において、図７の液晶装置との相違点は有機物層５１と無機配向膜１１との間に隙間がある点である。その他の構成は、図７の液晶装置と同一である。図７及び図８に示す構成の液晶装置であっても、図６に示す液晶装置とほぼ同一の効果を発揮することができる。このことについても、実験により確認している。

図６、図７、図８の実施例全て、図のように、前記有機層が基板の縁まで形成されていても良いし、前記有機層の外周側の端が、基板の縁まで形成されていなくても良い。もしくは、前記有機層の外周側の端が、メインシール内にあるように形成されていても、形成面積割合が４０パーセント以下ならば、本発明の効果を得ることが出来る。

（第５実施形態）
図１１は本発明の第５実施形態に係る液晶装置の主要部の一例を示す図であり、図１１（ａ）は部分断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の平面図である。図１１において、図１の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。本実施形態の液晶装置において第１及び第２実施形態の液晶装置との相違点は、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２が無機配向膜１１と接していない構成であって、無機配向膜１１を有効画素部にのみ形成している点である。そして、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２は、下基板１０における絶縁膜（例えばＴＥＯＳ）に接している。換言すれば、無機配向膜１１が下基板１０の上面におけるメインシール剤３１の位置よりも内側にのみ形成されており、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２は下基板１０に直接に接している。

このような構成としても、第１及び第２実施形態の液晶装置と全く同様の効果を得ることができる。この効果についても実験により確認している。すなわち、メインシール剤３１及びエンドシール剤３２が無機配向膜１１の下層の下基板１０における無機層と直接に接している構造であれば、第１及び第２実施形態の液晶装置と同様の効果を得ることができる。

（回路構成例）
図１２は、上記第１から第５実施形態に係る液晶装置の回路構成例を示す回路図である。本回路構成例ではアクティブマトリクス型液晶装置の等価回路を示している。本実施形態の液晶装置において、表示領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数の画素には、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６０が形成されている。このＴＦＴ素子６０のソースには、データ線６ａが電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給される。尚、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、各データ線６ａに対してこの順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給してもよい。

ＴＦＴ素子６０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されている。走査線３ａには、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。走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、各走査線３ａに対してこの順に線順次で印加する。また、ＴＦＴ素子６０のドレインには、画素電極９が電気的に接続されている。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６０を一定期間だけオン状態にすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶（図１の液晶４０）に所定のタイミングで書き込まれる。

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７０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、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。

図１３は、図１２に示す液晶装置の全体構成例を示す図である。図１３（ａ）は、ＴＦＴアレイ基板（例えば図１の下基板１０）をその上に形成された各構成要素とともに対向基板（例えば図１の上基板２０）の側から見た平面図、図１３（ｂ）は、対向基板を含めて示した図１３（ａ）のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。

本実施形態の液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０（アクティブマトリクス基板）と対向基板２０とが、矩形枠状に設けられたシール材１５２（図１のメインシール剤３１に相当）によって貼り合わされ、このシール材１５２によって区画された領域内に液晶層１５０（図１の液晶４０に相当）が封入されている。シール材１５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）１５３が形成されており、この遮光膜１５３の形成領域の内側の領域が表示領域となる。シール材１５２の外側の周辺回路領域には、データ線駆動回路２０１および外部回路実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１１０の残る一辺には、表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間を接続するための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板１２０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板１１０と対向基板１２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。なお、図１３（ａ）において、符号１５２ａはシール材１５２に形成された液晶注入口であり、符号１５５はこの液晶注入口１５２を封止するための封止材（図１のエンドシール剤３２に相当）である。

図１３（ｂ）において、ＴＦＴアレイ基板１１０の最表面には垂直配向膜１１１（図１の無機配向膜１１に相当）が形成されている。この垂直配向膜１１は、表示領域に設けられた第１の垂直配向膜１１１ａと、表示領域の外周部に沿って矩形枠状に設けられた第２の垂直配向膜１１１ｂとを有している。

第１の垂直配向膜１１１ａは、液晶を配向させることが可能な所定の表面形状を有する無機配向膜からなる。この無機配向膜１１１ａとしては、公知のものを用いることができるが、本例では例えばこれをＳｉＯ_２の斜方蒸着膜とする。第２の垂直配向膜１１１ｂは、ポリイミドやポリアミド等の有機配向膜からなる。有機配向膜１１１ｂは、前述の無機配向膜１１１ａと違って、液晶と有機配向膜１１１ｂとの分子間力によって液晶の配向状態を強固に規制することができる。このため、仮にシール材１５２から有機配向膜近傍に不純物が溶出してきても、それによって配向膜近傍の液晶の配向が乱されることは殆どない。また、前述のポリイミド等の材料は不純物を吸着し易い性質を持つため、このような有機配向膜１１１ｂをシール材近傍に配置することで、有機配向膜１１ｂが不純物の吸着層として機能し、表示領域側への不純物の拡散を防止することができる。

一方、対向基板１２０の最表面にも、同様の材料からなる垂直配向膜１２１（図１の無機配向膜２１に相当）が設けられている。すなわち、垂直配向膜１２１は、表示領域に設けられた無機配向膜からなる第１の垂直配向膜１２１ａと、表示領域の外周部に沿って矩形枠状に設けられた有機配向膜からなる第２の垂直配向膜１２１ｂとを有している。有機配向膜１２１ｂと有機配向膜１１ｂとは同一形状とされ、互いに対向する位置に形成されている。

次に、本実施形態の液晶装置１００の製造方法について説明する。
まず、公知の方法を用いてＴＦＴアレイ基板１１０及び対向基板１２０を製造し、これらの基板の表面に、斜方蒸着法により無機配向膜１１１ａ，１２１ａを形成する。この場合、蒸着角度は例えば基板法線から５５°をなす角度とし、厚みは４０ｎｍとする。
次に、これらの無機配向膜の表面に前述の材料として、例えばオプトマーＡＬ０００１０（ＪＳＲ製造）からなる有機配向膜１１１ｂ，１２１ｂを形成する。この際、有機配向膜１１１ｂ，１２１ｂは、前記表示領域を取り囲むように、シール材１５２に沿って矩形枠状に形成する。特にシール材１５２に近接又は隣接する位置に形成することが望ましい。本例では、有機配向膜１１１ｂ，１２１ｂの外周部がシール材１５２の形成領域にかかる程度にまで両者を接近させている。また、封止材１５５からも不純物が溶出することがあるので、封止材１５５と表示領域との間（即ち、液晶注入口１５２ａの形成される位置）にも有機配向膜１１１ｂ，１２１ｂを形成する。なお、有機配向膜１１１ｂ，１２１ｂの形成方法としてはフレキソ印刷等を好適に用いることができる。

次に、これらの基板１１０，１２０の一方にシール材１５２を塗布する。シール材１５２は、上記第１から第５実施形態で用いられたメインシール剤３１を用いる。したがって、シール材１５２と封止材１５５のガラス転移温度の差が４５［℃］以内であるか、又は、シール材１５２と封止材１５５の熱による線膨張係数αの差が７．２×１０^−５［/℃］以内となっている。シール材１５２の塗布の際、枠の一部に開口部（液晶注入口１５２ａ）を設けておく。なお、シール材１５２には、セル厚を規定するためのスペーサを混合しておく。

次に、両基板１１０，１２０をシール材１５２によって貼り合わせ、３０００ｍＪの紫外線照射によってシール材１５２を硬化する。この際、必要に応じて加熱処理を行ない、シール材中の未硬化成分を硬化する。加熱処理は、例えばオーブンで１２０℃、１時間加熱することによって行なう。以上により空セルが作製されたら、今度は、シール材１５２に設けた液晶注入口５２ａを介して空セル内に誘電異方性が負の液晶を注入する。その後液晶注入口１５２ａを封止材１５５で封止する。
以上により、液晶装置１００が製造される。

以上説明したように、本実施形態では、シール材１５２と封止材１５５のガラス転移温度の差が４５［℃］以内であるか、又は、シール材１５２と封止材１５５の熱による線膨張係数αの差が７．２×１０^−５［/℃］以内であるので、シール材１５２と封止材１５５の界面で生じる熱ストレスを低減することができる。したがって、本実施形態によれば、無機配向膜を有しながら、シール材１５２と封止材１５５の界面での接着不良及びクラックの発生を低減でき、信頼性の高い液晶装置１００を提供することができる。

［電子機器］
次に、上述の液晶装置を用いた電子機器の一例として、投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）について説明する。
図１４は、液晶プロジェクタの概略構成を示す図である。この図に示されるように、プロジェクタ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、内部に配置された３枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によって赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に分離されて、各原色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂにそれぞれ導かれる。

ここで、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの構成は、上述した実施形態に係る液晶装置と同様であり、画像信号を入力する処理回路（図示省略）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。また、Ｂ色の光は、他のＲ色やＧ色と比較すると、光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３および出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。

ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射する。そして、このダイクロイックプリズム１１１２において、Ｒ色およびＢ色の光は９０度に屈折する一方、Ｇ色の光は直進する。
このようにして、各色の画像が合成された後、スクリーン１１２０には、投射レンズ１１１４によってカラー画像が投射されることとなる。

本実施形態の投射型液晶表示装置は、上記実施形態の液晶装置を備えているので、信頼性が高く、表示品質にも優れた表示装置となっている。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。例えば、前記実施形態の液晶装置は、前述した投射型表示装置に限らず、種々の電子機器に搭載することができる。この電子機器としては例えば、携帯電話、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、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等があり、前記液晶表示装置はこれらの画像表示手段として好適に用いることができる。また、上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の第１実施形態に係る液晶装置の一例を示す図である。 第１実施形態に係る液晶装置の変形例を示す図である。 第１実施形態に係る液晶装置の効果を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶装置の構成と効果を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶装置の一例を示す部分断面図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶装置の一例を示す図である。 第４実施形態に係る液晶装置の変形例を示す図である。 第４実施形態に係る液晶装置の変形例を示す図である。 第４実施形態の液晶装置の効果を示す図である。 第４実施形態の液晶装置の効果を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る液晶装置の一例を示す図である。 第１から第５実施形態の液晶装置の回路構成例を示す回路図である。 同上の液晶装置の全体構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る電子機器の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１０…下基板、１１，２１…無機配向膜、１２…基板露出部位、２０…上基板、３１…メインシール剤、３２…エンドシール剤、４０…液晶、５０，５１…有機物層

Claims (7)

1. 一対の基板間に液晶を挟持してなり、複数の画素領域がマトリクス状に配置された液晶装置であって、
   前記一対の基板間の縁近傍において前記液晶を囲むように且つ該液晶の注入孔を形成するように配置されたメインシール剤と、
   前記一対の基板間の縁近傍において前記注入孔を塞ぐように配置されたエンドシール剤と、
   前記基板に形成された配向膜とを有し、
   前記配向膜は、無機材料からなり、
   前記メインシール剤とエンドシール剤のガラス転移温度の差が４５［℃］以内であることを特徴とする液晶装置。
2. 一対の基板間に液晶を挟持してなり、複数の画素領域がマトリクス状に配置された液晶装置であって、
   前記一対の基板間の縁近傍において前記液晶を囲むように且つ該液晶の注入孔を形成するように配置されたメインシール剤と、
   前記一対の基板間の縁近傍において前記注入孔を塞ぐように配置されたエンドシール剤と、
   前記基板に形成された配向膜とを有し、
   前記配向膜は、無機材料からなり、
   前記メインシール剤とエンドシール剤の熱による線膨張係数αの差が７．２×１０^−５［/℃］以内であることを特徴とする液晶装置。
3. 前記配向膜は、前記無機材料として、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＮｂＯ_２のいずれかを、蒸着若しくはスパッタなどの真空プロセス、又は塗布プロセスで成膜されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
4. 前記配向膜における前記液晶側の表面全体に有機物層を有し、
   前記有機物層の厚さは、７．５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶装置。
5. 前記配向膜における前記液晶側の表面の一部に有機物層を有し、
   前記有機物層の形成領域の面積は、前記基板の表面面積の４０パーセント以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶装置。
6. 前記配向膜は、前記基板におけるメインシール剤の位置よりも内側にのみ形成されており、
   前記メインシール剤及びエンドシール剤は、前記基板の液晶側表面に直接接していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
   

Images