JP2007025529A - 液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶分子及び配向膜間における光化学反応を抑制する。
【解決手段】 配向膜１６の表面をシラン化合物で処理しておくことにより、液晶装置１の動作時に、液晶分子と光化学反応するシラノール基を減らしておく。反応活性サイトとなるシラノール基のうち配向膜１６の表面に存在する水酸基（−ＯＨ基）にシラン化合物を反応させておくことによって反応層３１を形成し、液晶分子５０ａと光化学反応するシラノール基を低減する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、例えば、垂直配向モードによって配向される液晶を備えた液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器の技術分野に関する。

この種の液晶装置では、液晶分子の配向を規制するための液晶分子の配向モードとしては、電圧無印加状態で液晶分子が基板面に略平行で基板に垂直な方向にねじれた配向を持つツイステッド・ネマティック（Twisted Nematic；以下、ＴＮと略記する）モードと、液晶分子が垂直に配向した垂直配向モードとが知られている。信頼性等の面から従来はＴＮモードが主流であったが、垂直配向モードがいくつかの優れた特性を持っているため、垂直配向モードの液晶装置が注目されている。

垂直配向モードでは、例えば、液晶分子が基板面に対して垂直に配列された状態（法線方向から見た光学的リターデーションが無い）を黒表示として用いるため、黒表示の質が良く、高いコントラストが得られる。正面コントラストに優れる垂直配向型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）では、一定のコントラストが得られる視角範囲は水平配向モードのＴＮ液晶に比較して広くなる。加えて、画素内の液晶の配向方向を分割する配向分割（マルチドメイン）の技術を採用すれば、極めて広い視野角を得ることができる。

この種の液晶装置において垂直配向モードによって液晶分子を配向制御する場合、ポリイミド等の有機材料から形成された有機垂直配向膜だけでなく、ＳｉＯ又はＳｉＯ２等の無機材料を基板に斜方蒸着することによって形成された無機垂直配向膜も用いられる。

無機垂直配向膜を用いた液晶装置では、様々な観点から各種技術が開示されており、例えば、特許文献１では、液晶のプレチルト角を制御するために、無機配向膜の表面を有機の垂直配向剤で被覆する技術が開示されており、垂直配向剤の一例としてシランカップリング剤が挙げられている。特許文献２では、シリカ配向膜上に長鎖アルコールを反応させることによって液晶分子のプレチルト角を調整する技術が開示されている。特許文献３では、特許文献２で開示された長鎖アルコールをシリカ配向膜に反応させる反応方法について記載されている。特許文献４では、ＳｉＯｘ斜方蒸着膜である配向膜上に高級アルコールの層を形成することによって強誘電性液晶の動作電圧を低減する技術が開示されている。

また、近年では、液晶プロジェクタの高精細化、高輝度化、及び低価格化に伴う液晶ライトバルブの小型化を求める要請によって、ライトバルブに入射させる光の強度が強くなってきている。そのためポリイミド膜等の有機材料で形成された垂直配向膜を使用した液晶ライトバルブでは、光や熱によって配向膜が劣化し、その結果、配向膜による液晶分子の配向規制力が低下して、液晶分子の配向状態が乱れ、コントラスト比が低下する等の表示不良が生じることがある。このため、有機垂直配向膜に比べて耐光性や耐熱性に優れた無機垂直配向膜が特に注目されている。このような無機垂直配向膜は、通常斜方蒸着法を用いて形成される。

特開平３−２５９１１６号公報 特開平５−１８８３７６号公報 特開平７−１３４２９９号公報 特開２０００−４７２１１号公報

しかしながら、斜方蒸着法により基板面上に形成された無機垂直配向膜において、その表面や内部に例えばダングリングボンドが存在することで、電気的に不安定な欠陥部分が生じ、良好な膜質が得られないことがある。このような無機配向膜における電気的に不安定な欠陥部分には、例えば水分が反応してシラノール基が形成される。電気光学装置の組立後に、無機配向膜と接する例えば液晶分子が、液晶装置の動作時に発生する高輝度の光によって該シラノール基と光化学反応してしまう恐れがある。このような光化学反応が生じると、液晶分子とシラノール基との結合に起因する光漏れ等が生じることによって、電気光学装置内における表示画像の品質が劣化する問題点がある。上術した特許文献１乃至４では、液晶装置の高輝度化の要請によって顕在化する液晶分子及びシラノール基の光化学反応によって表示画像の画質が低下する問題点について認識されていないうえ、積極的に液晶分子及びシラノール基の光化学反応を抑制するための具体的な技術も開示されていない。例えば、特許文献１に開示された技術では、垂直配向剤は予め形成された無機配向膜による液晶分子の配向規制力を高めるために用いられており、本願発明者が指摘する問題点、即ち液晶装置の高輝度化の要請に伴い顕在化する無機垂直配向膜及び液晶分子の光化学反応によって表示画像の品質劣化する問題点を解決するための技術については言及されていない。

よって、本発明は、無機垂直配向膜の表面に形成されたシラノール基及び液晶分子の光化学反応を抑制し、長期間に亘って高画質の画像表示を行うことができる液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器を提供することを課題とする。

本発明に係る液晶装置は上記課題を解決するために、無機材料によって形成された無機垂直配向膜を備えた液晶装置であって、前記無機垂直配向膜の表面が、下記一般式（１）で表されるシラン化合物によって処理されている。

（式中Ａは置換基であり、ｌは１〜３の整数、ｍは０〜２の整数、ｎは０〜２の整数である。）
本発明に係る液晶装置によれば、無機垂直配向膜の表面が一般式（１）に表されたシラン化合物で処理されているので、例えばＳｉＯ又はＳｉＯ２等の無機材料を基板面に斜方蒸着させることによって形成された無機垂直配向膜及び液晶分子の光化学反応を低減でき、長期間に亘って高品質の画像を表示できる。より具体的には、例えば水分が無機垂直配向膜の欠陥部分に反応して形成されるシラノール基は反応活性が高いため、このようなシラノール基のうち無機垂直配向膜の表面に存在する水酸基（−ＯＨ）部分にシラン化合物を反応させておくことにより、液晶装置の動作時に液晶分子と光化学反応するシラノール基の反応活性を低減することが可能である。これにより、本発明に係る液晶装置は、シラン化合物によって表面が処理されていない無機垂直配向膜を備えた液晶装置に比べて、結果的に長期間に亘って高画質の画像表示を行うことができる。即ち、本発明に係る液晶装置は、優れた寿命特性を有することが可能である。

本発明の「無機垂直配向膜」とは、典型的には、基板上にシリカ（ＳｉＯ２）等の無機材料を例えば斜方蒸着法により堆積して形成されており、液晶分子を垂直配向モードで配向規制する配向膜である。ここで、「基板」とは、画素電極や画素駆動用のＴＦＴ等が形成されたＴＦＴアレイ基板、或いはＴＦＴアレイ基板と対向配置されて液晶を挟持する対向基板であり、無機垂直配向膜はこれら基板の基板面のうち液晶に臨む側に形成されことによって、より効果的に液晶分子の配向規制力を高めることができる。ＴＦＴアレイ基板面上には、例えば無機垂直配向膜の下地として、画素電極を駆動するための配線や駆動素子が作りこまれた積層構造が形成され、この積層構造の最上層に画素電極が画素毎に所定のパターンで島状やストライプ状に形成される。また、無機垂直配向膜が形成された対向基板は、画素毎に開口領域を規定するための遮光膜が作りこまれているとともに、複数の画素電極と対向することになる対向電極が最上層に配置された積層構造を有する。

本発明にかかる液晶装置によれば、液晶装置の高輝度化の要請に伴って生じることが懸念される液晶分子の耐光性低下、即ち液晶分子及びシラノール基が結合することに起因する画質の低下を抑制でき、長期間に亘って高品質の画像を表示できる。尚、シラン化合物によって処理される無機垂直配向膜の面積、その他各種処理条件は、液晶装置の表示性能及び設計条件を考慮して個別具体的に設定すればよい。また、無機垂直配向膜を斜方蒸着法で形成した場合、無機垂直配向膜によって液晶分子の配向を規制する配向規制力は、無機垂直配向膜の表面形状によって概ね決まる。より具体的には蒸着された無機材料で構成される柱状結晶の高さや基板面に対する柱状結晶の傾斜角で決まる。このような柱状結晶の高さ（通常数十ｎｍ）に対して、無機垂直配向膜の表面におけるシラノール基とシラン化合物の反応層（通常十Å程度）は極めて薄いため、シラン化合物で無機垂直配向膜を処理することによって液晶分子に対する配向規制力は影響を受けない。

本発明に係る一の態様では、前記置換基Ａは、下記一般式（２）乃至（１０）から選ばれた何れか一つの置換基（一般式（２）乃至（１０）において、λは１〜１６の整数、ｋは１〜１６の整数である。）を含んでいてもよい。

この態様では、無機垂直配向膜の表面におけるシラノール基及び液晶分子の光化学反応の抑制効果、即ち無機垂直配向膜の耐光性の向上が可能になることに加え、置換基Ａの種類に応じて無機垂直配向膜の疎水性又は液晶分子に対する親和性を高めることができる。より具体的には、疎水性或いは撥水性が向上することにより、無機垂直配向膜の表面にシラノール基が形成されることを抑制でき、間接的に無機垂直配向膜及び液晶分子の光化学反応を抑制できる。また、液晶分子に対する親和性が向上することにより無機垂直配向膜による液晶分子の配向規制が容易となる。これにより、長期間に亘って高品質の画像表示が可能になる。

この態様の「置換基Ａ」は、シラン化合物のうちシラン化合物中の鎖状炭化水素（Ｃ_ｍＨ_２ｍ）と結合する構成要素であり、一般式（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、（９）及び（１０）の夫々で表したアルキル基、パーフルオロアルキル基、ビニル基、フェニル基、フェニルアミノ基、スチリル基、ベンゼトリフルオリド基、エポキシシクロヘキシル基、グリシドキシプロピル基等の置換基である。これら置換基の化学的な特性に応じて無機垂直配向膜の疎水性、撥水性又は液晶分子に対する親和性を高めることができる。

本発明に係る液晶装置の製造方法は上記課題を解決するために、無機材料によって形成された無機垂直配向膜を備えた液晶装置を製造するための液晶装置の製造方法であって、斜方蒸着法を用いて前記無機垂直配向膜を形成する膜形成工程と、前記無機垂直配向膜の表面を下記一般式（１）で表されるシラン化合物によって処理する表面処理工程とを備える。

（式中Ａは置換基であり、一般式（１）において、ｌは１〜３の整数、ｍは０〜２の整数、ｎは０〜２の整数である。）
本発明に係る液晶装置の製造方法によれば、上述した本発明の液晶装置と同様に液晶装置の高輝度化の要請に伴って生じることが懸念される液晶分子の耐光性低下、即ち液晶分子及びシラノール基が結合することに起因する画質の低下を抑制でき、長期間に亘って高品質の画像を表示できる。

より具体的には、例えば膜形成工程では、画素電極が形成されたＴＦＴアレイ基板等の基板面の法線方向に対して所定の角度で酸化シリコン等の無機材料を蒸着させることによって、基板面に対して所定の角度で配列された柱状結晶を成長させる単純な斜方蒸着により膜厚１０ｎｍから５０ｎｍ程度の無機垂直配向膜を形成することができる。

また、表面処理工程では、シラン化合物を所定の溶媒に所定の濃度となるように溶解させた溶液を作製し、この溶液に無機垂直配向膜が形成された基板を浸漬させることによって無機垂直配向膜の表面に形成されたシラノール基と、シラン化合物を化学的に反応させることができる。

本発明に係る電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶装置を備えている。

本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る液晶装置を具備してなるので、高品位の表示が長期間に亘って可能な、投射型表示装置、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、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。また、本発明に係る電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置等も実現することが可能である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

以下図面を参照しながら、本実施形態の液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器を説明する。以下の実施形態では、本発明の液晶装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。

（液晶装置の構成）
先ず、本実施形態に係る電気光学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。ここに図１は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素とともに対向基板の側からみた平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´断面図である。尚、以下で参照する各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。

図１及び図２において、本実施形態の液晶装置１では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。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。

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（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５６が散布されている。図２には、ギャップ材５６として略球状のガラスビーズを、シール材５２に混入した構成を示してある。尚、ギャップ材５６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。

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の額縁領域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。

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。また、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に、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。

また、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。

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ＴＦＴ（Thin Film Transistor）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には図示を省略してあるが、この積層構造の最上層に、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。そして、画素電極９ａ上には、例えばシリカ（ＳｉＯ_２）等の無機材料からなる配向膜１６が設けられている。

他方、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。

そして、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る。また、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、これら各種の構成要素が作り込まれた積層構造上には、例えばシリカ（ＳｉＯ_２）等の無機材料からなる配向膜２２が形成されている。対向電極２１は、対向基板２０上の積層構造の最上層に配置されると共に、対向電極２１上に配向膜２２が形成されている。

尚、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０のいずれか一方の対向面上に配向膜を形成するようにしてもよい。但し、液晶装置１が備える配向膜１６及び２２は、寿命を延ばすために無機材料で形成されている。加えて、配向膜１６及び２２は、液晶分子を垂直配向モードで配向制御するように、基板面に対して所定の角度で結晶成長させた柱状結晶からなる無機垂直配向膜である。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、一対の配向膜１６及び２２間で、所定の配向状態をとる。

後に詳述するように、配向膜１６及び２２の表面は、液晶５０が注入される前に予めシラン化合物を用いて表面処理されている。

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等に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、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電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。

ここで、図３には、図２に対応する断面の構成について、特に、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された配向膜１６による液晶の配向について模式的に示してある。

図３において、ＴＦＴアレイ基板１０において液晶層５０と対向する側の基板面上に、ＴＦＴ等の各種構成要素が作りまれた積層構造９０が形成されており、積層構造９０の最上層に画素電極９ａが画素毎に形成されている。そして、画素電極９ａ上に、無機材料の柱状構造物１６ａがＴＦＴアレイ基板１０の基板面に対して所定の角度をなして配列することにより、無機材料が堆積して、配向膜１６が形成されている。このように形成された配向膜１６は、表面形状効果により、液晶分子５０ａの配向状態を規制することができる。尚、図３を参照して説明した配向膜１６による液晶の配向については、対向基板２０上に形成された配向膜２２についても同様である。

次に、以上の如く構成された液晶装置１における回路構成及び動作について、図４を参照して説明する。ここに図４は、液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。

図４において、本実施形態における液晶装置１の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素には、それぞれ、画素電極９ａと当該画素電極９ａをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。

また、ＴＦＴ３０のゲートにゲート電極３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１１ａ及びゲート電極３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。

画素電極９ａを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、対向基板２０に形成された対向電極２１との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。

ここで保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加する。この蓄積容量７０は、走査線１１ａに並んで設けられ、固定電位側容量電極を含むとともに定電位に固定された容量電極３００を含んでいる。

（配向膜の表面における化学的な構造）
次に図５及び図６を参照しながら、本実施形態の液晶装置１が備える配向膜１６の表面の化学的な構造について説明する。図５は、シラン化合物で表面処理されていない配向膜１６における表面の化学的な構造を模式図である。図６は、本実施形態の液晶装置１の配向膜１６における表面の化学的な構造を示す模式図であり、シラン化合物で表面処理された状態を示す図である。尚、配向膜２２についても、配向膜１６と同様にシラン化合物によって表面処理されるため、配向膜２２について詳細な説明は省略する。

図５において、シリカ（ＳｉＯ_２）等の無機材料からなる配向膜１６は、外部の水分と反応しやすく、典型的には、その表面にシラノール基（−Ｓｉ−ＯＨ）を有している。シラノール基は、反応性が高く、仮に何らの対策も施さねば、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間に狭持された液晶層５０の液晶分子と反応してしまう。特に例えばプロジェクタ等の装置として使用される際に照射される光によって反応する、即ち光化学反応を生じてしまう。このような光化学反応が液晶装置の動作によって生じるため、液晶装置の動作に伴い、配向膜１６による液晶分子の配向制御力が低下し、液晶装置の表示性能が序々に低下する。これにより、結果的に液晶装置の寿命、即ち高品質の画像表示が可能な期間が短くなってしまう。

そこで図６に示すように、液晶装置１では、液晶装置の製造時に予め向き配向膜１６の表面を一般式（１）で表されるシラン化合物で処理しておくことにより、液晶装置１の動作時に、液晶分子と光化学反応するシラノール基を減らしておく。より具体的には、反応活性サイトとなるシラノール基のうち配向膜１６の表面に存在する水酸基（−ＯＨ基）にシラン化合物を反応させておくことによって反応層３１を形成し、液晶分子５０ａと光化学反応するシラノール基を低減する。

（式中Ａは置換基であり、ｌは１〜３の整数、ｍは０〜２の整数、ｎは０〜２の整数である。）
本実施形態では、上述したように配向膜１６の液晶層５０に面する側の表面には、シラノール基とシラン化合物とが反応することによって反応層３１が形成されている。よって、配向膜１６の表面の反応活性は低減されており、シラノール基を反応活性サイトとする、配向膜１６と液晶層５０とが光反応を起こすことを防止することができる。

ここで、反応層３１は、配向膜の膜厚に比べて極薄い層であるため、配向膜１６による液晶分子５０ａの配向規制力が阻害されることがない。より具体的には、配向膜１６が斜方蒸着法で形成された柱状結晶で構成される場合、この柱状結晶の高さ（通常数十ｎｍ）に対して、配向膜１６の表面におけるシラノール基とシラン化合物との反応層３１（通常十オングストローム程度の厚み）は極めて薄いため、シラン化合物で配向膜３０を処理することによって液晶分子５０ａに対する配向規制力は影響を受けない。また、図６に示すように配向膜１６の全面にシラン化合物が反応されている場合に限定されず、配向膜１６の表面におけるシラノール基とシラン化合物との反応を部分的に生じさせておくことにより、未処理の無機垂直配向膜に比べて液晶装置の寿命を延ばす効果は相応に得られる。より具体的には、無機垂直配向膜の表面におけるシラノール基に含まれる水酸基が、液晶分子のサイズに応じて所定に間隔でシラン化合物と反応されていれば相応の効果は得られる。したがって、無機垂直配向膜をシラン化合物で処理する各種処理条件は、液晶装置の表示性能及び設計条件を考慮して個別具体的に設定すればよい。

（実施例）
次に、表１を参照しながら無機垂直配向膜の表面処理に好適なシラン化合物を例示しつつ、これらシラン化合物を用いて本願発明者が行った無機垂直配向膜の寿命評価について説明する。表１に、本評価に用いたシラン化合物及びその化学的な特性、並びに液晶装置の寿命を示す。表１中における各シラン化合物の化学的な構造は、化学式（１１）乃至（１９）に示されており、表１中に順次記載されたシラン化合物１乃至９が、夫々化学式（１１）乃至（１９）によって示されたシラン化合物に対応している。化学式（１１）乃至（１９）で表されたシラン化合物１乃至９は、一般式（１）中の置換基Ａを一般式（２）乃至（１０）で示したアルキル基、パーフルオロアルキル基、ビニル基、フェニル基、フェニルアミノ基、スチリル基、ベンゼトリフルオリド基、エポキシシクロヘキシル基、グリシドキシプロピル基で置換した化学構造を有する。

本評価を実施するにあたり、本願発明者は上述した斜方蒸着法を用いて形成した無機垂直配向膜を各シラン化合物で表面処理し、表面処理された無機垂直配向膜を備えた液晶装置の寿命を評価した。ここで、寿命とは、液晶装置が表示する画像の画質が一定の基準以下になる期間を意味する。より具体的には、未処理の無機垂直配向膜を備えた液晶装置を動作させた場合に表示画像が一定の画質以下になる期間を基準として、無機垂直配向膜が表面処理された液晶装置の表示画像の画質が一定の基準以下になるまでの期間を数値したもので寿命を表す。即ち、寿命が１以上であれば、シラン化合物によって表面処理を行った効果が得られていることになる。

尚、無機垂直配向膜の表面処理は、シラン化合物を濃度が０．１〜０．５重量％となるようにエタノール或いはヘキサン等の有機溶剤に溶解することによってシラン化合物溶液を作製し、シリカ（ＳｉＯ_２）を成膜した基板をこのシラン化合物溶液に浸漬して加熱した。その後、基板をシラン化合物溶液が取り出して乾燥させた後、シラン化合物を含まない溶剤で洗浄し、未反応物を除去した後に乾燥させた基板を用いて液晶装置を組み上げて本評価を行った。

表１に示すように、本評価に用いたシラン化合物１乃至９に関する液晶装置の寿命は、１．８乃至３に延びる結果が得られており、これらシラン化合物のすべてについて無機垂直配向膜及び液晶分子間の光化学反応を抑制する効果があることが確認された。また、オクタデシルトリエトキシシラン（化合物１）は疎水性を有しており、無機垂直配向膜の表面におけるシラノール基の生成を抑制できる。トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン（化合物２）及びｐ−トリフルオロメチルフェニルトリメトキシシラン（化合物７）は撥水性を有しているため、オクタデシルトリエトキシシラン（化合物１）と同様にシラノール基の生成を抑制できる。また、ビニルトリエトキシシラン（化合物３）、フェニルトリメトキシシラン（化合物４）、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（化合物５）、ｐ−スチリルトリメトキシシラン（化合物６）、ｐ−トリフルオロメチルフェニルトリメトキシシラン（化合物７）、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（化合物８）、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（化合物９）は液晶親和性が高いため、他のシラン化合物を用いて無機垂直配向膜の表面を処理する場合に比べて配向制御力が大きい。

このように、本評価で用いたシラン化合物を用いて無機垂直配向膜の表面を処理することによって、液晶分子及び配向膜間の光化学反応を抑制できるだけでなく、生成されるシラノール基の抑制、或いは配向制御力の向上を図ることが可能であり、より効果的に液晶装置の寿命を延ばすことができる。

以上説明したように、本実施形態の液晶装置によれば、液晶装置の高輝度化に伴って懸念される液晶分子及び無機垂直配向膜間の光化学反応を低減でき、長期間に亘って高画質の画像を表示できる。

（液晶装置の製造方法）
次に図７を参照しながら、上述した液晶装置を製造するための液晶装置の製造方法を説明する。図７は、本実施形態に係る液晶装置の製造プロセスの各工程を説明するためのフローチャートである。

図７において、ＴＦＴアレイ基板１０上に、例えば蒸着やスパッタリング等による成膜、エッチングやフォトグラフィ等によるパターンニング、熱処理などによって、データ線６ａや走査線１１ａ、ＴＦＴ３０等が作り込まれた積層構造９０（図３参照）の最上層に、例えばスパッタリングによりＩＴＯから画素電極９ａを形成する（ステップＳ１１）。

続いて、配向膜形成工程によって、例えば斜方蒸着法を、ＴＦＴアレイ基板１０に対して施すことで、ＴＦＴアレイ基板１０における画素電極９ａが形成された基板面上にシリカ（ＳｉＯ_２）からなる配向膜１６を例えば約４０ｎｍの膜厚で形成する（ステップＳ１２）。尚、配向膜１６は、異方性スパッタリングや例えばインクジェット法等の塗布法によって形成してもよい。この際、蒸着源から発生されたシリカ（ＳｉＯ_２）等の無機材料の蒸気流が、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面上において、積層構造９０の最表面と接触することにより、積層構造９０上に無機材料が蒸着する。基板面上に蒸着した無機材料の柱状構造物１６ａが基板面に対して所定の角度をなして配列することで、無機材料が基板面上に堆積する。

次に、例えば上述の表１に示したシラン化合物を溶剤に溶解させたシラン化合物溶液を用いてＴＦＴアレイ基板１０が備える配向膜１６の液晶層５０に面する側の表面を処理する（ステップＳ１３）。

次に、シラン化合物及びその他の不純物を含まない純粋な溶剤を用いて、表面処理された無機垂直配向膜を洗浄する（ステップ１４）。次に、無機垂直配向膜を乾燥させる（ステップ１５）。尚、対向基板２０には、ステップ１１乃至１５と相前後して遮光膜及び対向電極が形成される（ステップ２１）と共に、無機垂直配向膜が形成される（ステップ２２）。そして、ＴＦＴアレイ基板１０の場合と同様に、対向基板２０に形成された無機垂直配向膜も、表１に示したシラン化合物を含むシラン化合物溶液で表面処理される（ステップ２３）。そして、対向基板２０に形成された無機垂直配向膜は、洗浄（ステップ２４）及び乾燥（Ｓ２５）される。

その後、乾燥工程まで夫々終了したＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を、ＴＦＴアレイ基板１０において配向膜１６が形成された側と、対向基板２０において配向膜２２が形成された側とをシール材５２を介して貼り合わせる（ステップＳ３１）。

続いて、互いに貼り合わされた状態のＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間に液晶を注入する（ステップＳ３２）。

以上説明したように、本実施形態の液晶装置の製造方法によれば、上述した液晶装置を製造することができる。ここで特に、配向膜１６及び２２の液晶層５０に面する側の表面にシラン化合物を用いて表面処理されているため、耐光性の高い液晶装置を製造することが可能である。

（電子機器）
次に、上述した液晶装置を各種の電子機器に適用する場合について説明する。

まず、この液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図８は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。図８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、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。

液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇの構成は、上述した液晶装置と同等であり、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。

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１１１０Ｇによる表示像は、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂによる表示像に対して左右反転することが必要となる。

なお、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。

次に、液晶装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図９は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。図９において、コンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、液晶表示ユニット１２０６とから構成されている。この液晶表示ユニット１２０６は、先に述べた液晶装置１００５の背面にバックライトを付加することにより構成されている。

さらに、液晶装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図１０は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図１０において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、反射型の液晶装置１００５を備えるものである。この反射型の液晶装置１００５にあっては、必要に応じてその前面にフロントライトが設けられる。

尚、図８乃至図１０を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、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装置等などが挙げられる。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。

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液晶装置、液晶装置の製造方法及び該液晶装置を備えてなる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。

第１実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図である。 図１のＨ−Ｈ´の断面図である。 配向膜による液晶の配向について説明するための模式図である。 複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。 表面処理が施されていない配向膜の表面を示す模式図である。 表面処理が施された配向膜の表面を示す模式図である。 本実施形態に係る液晶装置の製造プロセスの各工程を説明するためのフローチャートである。 液晶装置を適用した電子機器の一例たるプロジェクタの構成を示す平面図である。 液晶装置を適用した電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。 液晶装置を適用した電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図である。

符号の説明

９ａ・・・画素電極、１０・・・ＴＦＴアレイ基板、１０ａ・・・画像表示領域、１６、２２・・・配向膜、２０・・・対向基板、２１・・・対向電極、５０・・・液晶層、１０１・・・データ線駆動回路、１０４・・・走査線駆動回路

Claims (4)

1. 無機材料によって形成された無機垂直配向膜を備えた液晶装置であって、
   前記無機垂直配向膜の表面が、下記一般式（１）で表されるシラン化合物によって処理されていること
   を特徴とする液晶装置。
   

   

   （式中Ａは置換基であり、ｌは１〜３の整数、ｍは０〜２の整数、ｎは０〜２の整数である。）
2. 前記置換基Ａは、下記一般式（２）乃至（１０）から選ばれた何れか一つの置換基であること
   を特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
   （一般式（２）乃至（１０）において、λは１〜１６の整数、ｋは１〜１６の整数である。）
   

   

   

   

   

   

   

   

   

   
3. 無機材料によって形成された無機垂直配向膜を備えた液晶装置を製造するための液晶装置の製造方法であって、
   斜方蒸着法を用いて前記無機垂直配向膜を形成する膜形成工程と、
   前記無機垂直配向膜の表面を下記一般式（１）で表されるシラン化合物によって処理する表面処理工程とを備えたこと
   を特徴とする液晶装置の製造方法。
   

   

   （式中Ａは置換基であり、一般式（１）において、ｌは１〜３の整数、ｍは０〜２の整数、ｎは０〜２の整数である。）
4. 請求項１又は２に記載の液晶装置を具備してなること
   を特徴とする電子機器。

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