JP2007047252A - 液晶装置、液晶装置の製造方法及び投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い耐光性を有すると共に、配向膜の劣化を抑制することが可能な液晶装置、液晶装置の製造方法及び投射型表示装置を提供すること。
【解決手段】 金属酸化膜３１により配向膜１６を形成しているので、高い耐光性を有する。また、この金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子３３のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低いＮ原子３２を、酸素原子を介さないように結合させるので、金属酸化膜３１の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。これにより、配向膜１６の表面の水和性が低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、配向膜１６の劣化を抑制することが可能となる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶装置、液晶装置の製造方法及び投射型表示装置に関する。

プロジェクタ等の投射型表示装置のライトバルブ（光変調手段）として、液晶装置が搭載されている。プロジェクタの高輝度化に伴い、液晶装置の耐光性の確保が重要になっている。従来、液晶装置の配向膜の材料としてはポリイミドが主体であったが、耐光性向上のため、近年ではＳｉＯｘ斜方膜（ｘ＝１〜２）等の金属酸化物を配向膜の材料としたものも開発されている。

金属酸化物による配向膜は、水分を含む雰囲気の下において、その表面にヒドロキシル基（例えばシラノール基：−Ｓｉ−ＯＨ）が形成される。ヒドロキシル基は水和性（水分との親和性）が高いため、配向膜の表面に水分が付着しやすくなる。配向膜の表面に水分が付着すると配向が変化し、配向不良を引き起こす。これに対して、水分の付着を防ぐため、金属酸化物の表面を長い直鎖を有した高級アルコールで処理して表面を改質する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−１６０７１１号公報

しかしながら、アルコールは長鎖の有機化合物であるため、強い熱や強い光に対して十分な耐性を有しているとはいえない。特にプロジェクタの光源からの熱や光に曝される苛酷な環境下においては、アルコールの長い直鎖が劣化し、ひいては配向膜自体が劣化してしまうおそれがある。配向膜が劣化すると、液晶装置の光変調機能が低下し、プロジェクタの輝度やコントラストが低下してしまう。また水分が介在することにより加水分解反応による劣化のおそれもある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高い耐光性を有すると共に、配向膜の劣化を抑制することが可能な液晶装置、液晶装置の製造方法及び投射型表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、対向する一対の基板が液晶を挟持してなる液晶装置であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の液晶側に金属酸化物を主体とする配向膜が設けられ、ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団が、前記配向膜の表面の金属原子のうちの少なくとも一部に、酸素原子を介することなく結合してなることを特徴とする。

本発明によれば、金属酸化膜により配向膜を形成しているので、高い耐光性を有する。また、この金属酸化膜の表面の金属原子のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団を、水和性の高い酸素原子を介することなく結合させるので、金属酸化膜の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。これにより、配向膜の表面の水和性が低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、配向膜の劣化を抑制することが可能となる。

また、前記原子又は原子団が、前記金属酸化物の表面の金属原子のうち少なくとも一部に直接結合していることが好ましい。
本発明では、金属酸化物の表面の金属原子のうち少なくとも一部に直接結合したので、金属酸化膜の表面にヒドロキシル基が形成されるのを一層確実に防ぐことができる。

また、前記原子が、ホウ素原子、窒素原子、炭素原子及びフッ素原子のうちの少なくとも一つであり、前記原子団が−ＢＦｘ、−ＢＨｘ、−ＮＦｘ、−ＮＨｘ、−ＣＦｘ、−ＣＨｘ及び−ＢＨｘＦｙ、−ＮＨｘＦｙ、−ＣＨｘＦｙ、−ＣＮのうちの少なくとも一つであることが好ましい。
ホウ素原子（以下、「Ｂ原子」という。）、窒素原子（以下、「Ｎ原子」という。）、炭素原子（以下、「Ｃ原子」という。）並びにフッ素原子（以下、「Ｆ原子」という。）及び−ＢＦｘ、−ＢＨｘ、−ＮＦｘ、−ＮＨｘ、−ＣＦｘ、−ＣＨｘ及び−ＢＨｘＦｙ、−ＮＨｘＦｙ、−ＣＨｘＦｙ、−ＣＮの原子団は、金属原子と結合した場合、ヒドロキシル基に比べて水和性が低い。このような原子又は原子団を金属酸化膜の表面に結合させることによって、配向膜の表面に水分が付着しにくくすることができる。
特に、原子団ＣＦｘが金属酸化膜に結合した場合、最表面に強いＣ−Ｆ結合が存在するため、金属酸化膜に直接光が照射されるのを防ぐことができ、配向膜の耐光性を高めることができるという利点もある。なお、ｘは０〜３の整数であり、ｙは、ｘ＋ｙ＝（金属原子に直接結合する原子の原子価数−１）を満たす整数である。

本発明の別の観点に係る液晶装置の製造方法は、対向する一対の基板が液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板の表面に金属酸化膜を形成する膜形成工程と、前記金属酸化膜の表面の金属原子のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団を、酸素原子を介さないように結合させる表面処理工程とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、金属酸化物の表面の金属原子のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団を、酸素原子を介さないように結合させることによって、金属酸化膜の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができ、配向膜の表面に水分が付着しにくくなる液晶装置を製造することができる。

また、前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に前記原子又は原子団のプラズマを照射することが好ましい。
物理気相成長法（ＰＶＤ法）としては、例えば蒸着、スパッタリング等を挙げることができる。化学気相成長法（ＣＶＤ法）としては、例えば熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等を挙げることができる。

液晶装置の基板を製造する手法として、１枚の大型のマザー基板から複数のパネル用基板を製造する、いわゆる多面取りが広く行われており、この場合、配向膜は大型のマザー基板上のほぼ全面に形成される。本発明では、プラズマ照射ではプラズマの照射される範囲（成膜可能な範囲）が広いため、大型であるマザー基板に形成された金属酸化膜の液晶側表面であっても、十分に原子又は原子団を結合させることができる。

また、前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に前記原子又は原子団のビームを照射することが好ましい。
本発明では、ビームを照射することにより、金属酸化膜の液晶側表面に正確な位置に原子又は原子団を結合させることができる。これにより、膜質の良好な配向膜を得ることができる。

また、前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面をフッ化水素酸又はバッファードフッ酸によりウエット処理することが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜の液晶側表面にＦ原子を結合させることができる。プラズマ照射やビーム照射を行う場合、基板を真空中で高温下に曝す場合があり、真空工程や高温になった基板を冷却する工程が必要になる。これに対して、本発明のように金属酸化膜をウエット処理する場合、常圧下、常温又は常温に近い温度で金属酸化膜の表面を処理することができる。これにより、別途真空工程や基板を冷却する工程を設ける必要が無く、製造効率を高めることができる。

また、前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面をフッ化水素により気相処理することが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜の液晶側表面にＦ原子を結合させることができる。ウエット処理を行う場合、基板を乾燥する工程を別途設ける必要があるのに対して、本発明のように、気体であるフッ化水素により気相処理することによって、基板を乾燥させたまま金属酸化膜の表面を処理することができるので、乾燥工程を設けずに済む。これにより、製造効率をさらに高めることができる。

また、前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に炭素電極アーク放電処理を行うことが好ましい。
本発明によれば、金属酸化膜の液晶側表面にＣ原子を結合させることができる。炭素電極アーク放電によりＣ原子をスパッタリングすることができるので、大型であるマザー基板に形成された金属酸化膜のように表面の広い範囲であっても、Ｃ原子を結合させることができる。

また、前記膜形成工程では、物理気相成長法又は化学気相成長法により前記金属酸化膜を形成する工程と、前記原子又は原子団のプラズマ照射、又はビーム照射のいずれかの工程とを、真空中で連続して行うことが好ましい。
これにより、金属酸化膜の表面に他の原子や原子団が結合するのを防ぐことができる。すなわち配向膜の表面にヒドロキシル基が形成されにくくなる。
また、前記膜形成工程では、物理気相成長法又は化学気相成長法により前記金属酸化膜を形成する工程と、炭素電極アーク放電処理工程とを、真空中で連続して行うことが好ましい。
これにより、金属酸化膜の表面に他の原子や原子団が結合するのを防ぐことができるので、配向膜の表面にシラノール基が形成されにくくなる

本発明の別の観点に係る投射型表示装置は、上記の液晶装置を搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、耐光性の低下を抑えることができる液晶装置を搭載しているので、光変調機能の優れた、コントラストの高い投射型表示装置を得ることができる。

[第１実施形態]
本発明の第１実施形態に係る液晶装置を図面に基づいて説明する。本実施形態では、プロジェクタ等の投射型表示装置のライトバルブとして用いられる液晶装置であって、スイッチング素子に薄膜トランジスタ（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液晶装置を例に挙げて説明する。

（液晶装置）
図１は、液晶装置１の全体構成を示す平面図である。液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板４と対向基板５とがシール材７によって貼り合わされ、このシール材７によって区画された領域内に液晶６が封入された構成になっている。シール材７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）８が形成されている。周辺見切り８の内側の領域は、画像や動画等を表示する表示領域９になっている。表示領域９には、複数のドット領域１０がマトリクス状に設けられている。

ＴＦＴアレイ基板４の周縁部は、対向基板５から張り出した張出領域になっている。この張出領域のうち図中左辺側及び右辺側には、走査信号を生成する走査線駆動回路１１が形成されている。図中上辺側には、左右の走査線駆動回路１１の間を接続する配線１３が引き回されている。図中下辺側には、データ信号を生成するデータ線駆動回路１２と、外部の回路等に接続するための接続端子１４とが形成されている。走査線駆動回路９と接続端子１４との間の領域には、両者を接続する配線１５が形成されている。対向基板５の各角部には、ＴＦＴアレイ基板４と対向基板５との間で電気的に接続するための基板間導通材１７が設けられている。

図２は、図１のＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図である。
ＴＦＴアレイ基板４は、例えばガラスや石英等の透光性の高い材料から形成された基材４ａと、この基材４ａの液晶側に形成された画素電極１８と、この画素電極１８上に形成された配向膜１６とを主体として構成されている。画素電極１８は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な導電材料によって形成されている。この他、画素電極１８には、図示しないＴＦＴ素子が接続されており、ＴＦＴ素子には、図示しない走査線及びデータ線が接続されている。

対向基板５は、ＴＦＴアレイ基板４と同様にガラスや石英等の透光性材料からなる基材５ａと、基材５ａの液晶側に形成された共通電極２８と、共通電極２８上に形成された配向膜２６とを主体として構成されている。共通電極２８は、画素電極１８と同様、例えばＩＴＯ等の透明な導電材料によって形成されている。液晶６は、配向膜１６と配向膜２６とに接するように設けられている。ＴＦＴアレイ基板４及び対向基板５の外側（液晶とは反対側）には、偏光板１９、２９が設けられている。

図３は、配向膜１６の構成を示した断面図である。以下、ＴＦＴアレイ基板４の配向膜１６について説明するが、対向基板５の配向膜２６も同様の構成となっている。図中上側が液晶６側表面であり、図中下側がＴＦＴアレイ基板４側である。
配向膜１６は、金属酸化膜３１を主体として構成されており、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。本実施形態では、金属酸化膜３１を構成する金属酸化物としてＳｉＯ_２が用いられている。

金属酸化膜３１は、ＴＦＴアレイ基板４側から液晶６側表面にかけてのＳｉＯ_２の結晶が柱状に成長し、その柱状構造物が例えば基板面の法線方向に対して斜方に傾くように形成されている。金属酸化膜３１の表面側のＳｉ原子３３は、図３に示すように、Ｎ原子３２に直接結合されている。すなわち、金属酸化膜３１の表面でＳｉ−Ｎ結合が形成されている。

（液晶装置の製造方法）
次に、上記のように構成された液晶装置１の製造方法について、特に配向膜１６の製造工程を中心に説明する。本実施形態では、大面積のマザー基板を用いて複数の液晶装置を一括して形成し、切断によって個々の液晶装置１に分離する方法を例に挙げて説明する。
まず、ＴＦＴアレイ基板４となるＴＦＴアレイ側マザー基板の形成工程について簡単に説明する。ガラスやプラスチック等の透光性材料からなる大判の基材３４（図４参照）の各表示領域９に、画素電極１８やＴＦＴ素子、その他配線等を形成する。

次に、基材３４に形成された画素電極１８やＴＦＴ素子、その他配線等を覆うように配向膜１６を形成する。図４は、配向膜１６を形成する工程を示す図である。
配向膜１６を形成する工程は、金属酸化膜３１を形成する膜形成工程と、金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子にＮ原子を結合させる表面処理工程とを有している。
膜形成工程では、図４（ａ）に示すように、例えば真空下で、電極・配線等が形成された基材３４の表面に、ＳｉＯ_２を斜方蒸着させて金属酸化膜３１を形成する。金属酸化膜３１の製造は、例えば蒸着法や、スパッタリング法等の物理気相成長法により行う。金属酸化膜３１の表面には、Ｓｉ原子３３が配列される。

表面処理工程では、図４（ｂ）に示すように、例えば真空下で、金属酸化膜３１の表面にＮ_２プラズマ３５を照射する。金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子３３には、酸素原子を介することなく、Ｎ原子が直接結合する。このようなプラズマ照射による終端処理では、膜形成工程と、表面処理工程との間で大気開放せずに、真空中で連続して行う。

なお、膜形成工程においては、物理気相成長法の他、化学気相成長法やゾルゲル法により金属酸化膜３１を形成しても構わない。また、表面処理工程においては、例えば膜形成工程の後、一旦大気開放し、その後金属酸化膜３１の表面にＮ_２プラズマを照射することによって、大気開放の際に金属酸化膜３１の表面に結合した他の原子とＮ原子とを置換する手法であっても良い（置換処理）。この置換処理は、表面処理工程の前に大気開放する物理気相成長法の他、化学気相成長法、ゾルゲル法等により金属酸化膜３１を形成した場合のように、当該金属酸化膜３１の表面に他の原子が結合するときに、表面の他の原子とＮ原子とを置換するために行う。

また、例えば上記の物理気相成長法、化学気相成長法、ゾルゲル法等により金属酸化膜３１を形成した後、当該金属酸化膜３１に窒素イオン（Ｎイオン）のイオンビームを照射することによって、金属酸化膜３１の表面にＳｉ−Ｎ結合を形成する手法であっても良い。この際にはＮイオンを加速後にニュートラライズ処理を行いイオンを中和しながら照射することにより、金属酸化膜３１の表面のチャージアップを防ぎ、Ｓｉ−Ｎ結合を効率的に形成することが出来る。またビームの指向性を緩和すればシャワー状に広範囲に処理を行うこともできる。更にはビームを斜め方向から入射すれば配向方向を制御することも可能である。

上記のいずれかの手法により表面のＳｉ原子３３にＮ原子が結合されている金属酸化膜３１に例えばラビング処理を施して、配向膜１６が完成する。配向膜１６を形成したら、各表示領域９の周縁部にシール材７を形成し、シール材７で囲まれた表示領域９に液晶を塗布する。

次に、対向基板５となる対向側マザー基板の形成工程について簡単に説明する。ＴＦＴアレイ側マザー基板の場合と同様に、ガラスやプラスチック等の透光性材料からなる大判の基材の各表示領域９に配線や電極等を形成する。次に、各表示領域９内に、金属酸化膜からなる配向膜２６を形成する。配向膜２６の形成については、上述の配向膜１６の形成と同一の方法により行う。

次に、ＴＦＴアレイ側マザー基板と対向側マザー基板とを貼り合わせる。両基板を近接させ、ＴＦＴアレイ側マザー基板が対向側マザー基板上のシール材に接着させるようにする。その後、対向基板５及びＴＦＴアレイ基板４にスクライブ線を形成し、当該スクライブ線に沿って液晶パネルを切断し、各液晶パネルの洗浄を行い、各液晶パネルの外側表面に偏光板１９、２９を貼着する。その後、各液晶パネルに、駆動ドライバを実装して、液晶装置１が完成する。

このように、本実施形態によれば、金属酸化膜３１により配向膜１６を形成しているので、高い耐光性を有する。また、この金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子３３のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低いＮ原子３２を、酸素原子を介さないように結合させるので、金属酸化膜３１の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。これにより、配向膜１６の表面の水和性が低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、配向膜１６の劣化を抑制することが可能となる。

[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、本実施形態に係る液晶装置２０１の全体構成及び液晶装置２０１の製造工程全体の流れについては、第１実施形態に係る液晶装置１とほぼ同様であるので、説明を省略する。本実施形態では、配向膜の構成及び配向膜の製造方法が第１実施形態とは異なっているため、この点を中心に説明する。

（配向膜の構成）
図５は、液晶装置２０１のＴＦＴアレイ基板４側に設けられた配向膜２１６の構成を示した図である。第１実施形態と同様、ＴＦＴアレイ基板４側の配向膜２１６について説明するが、対向基板５の配向膜も同様の構成となっている。

配向膜２１６は、金属酸化膜３１を主体として構成されており、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。本実施形態においても、第１実施形態と同様、金属酸化膜３１を構成する金属酸化物としてＳｉＯ_２が用いられている。なお、他の種類、例えばＡｌ_２Ｏ_３等の金属酸化物であっても勿論構わない。

金属酸化膜３１は、ＴＦＴアレイ基板４側から表面側にかけてのＳｉＯ_２の結晶が、例えば基板面の法線方向に対して斜方に傾くように形成されており、金属酸化膜３１の表面側のＳｉ原子３３は、図５に示すように、Ｆ原子２３２に直接結合されている。すなわち、金属酸化膜３１の表面でＳｉ−Ｆ結合が形成されている。

（配向膜の製造方法）
次に、上記のように構成された液晶装置２０１のうち配向膜２１６の製造方法を説明する。
配向膜２１６を形成する工程は、第１実施形態と同様、金属酸化膜３１を形成する膜形成工程と、金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子にＦ原子を結合させる表面処理工程とを有している。

膜形成工程では、第１実施形態と同様、例えば真空下で、電極・配線等が形成された基材３４の表面に、ＳｉＯ_２を斜方蒸着させて金属酸化膜３１を形成する。金属酸化膜３１形成の具体的な方法についても、第１実施形態と同様、例えば蒸着法や、スパッタリング法等の物理気相成長法により行う。

表面処理工程では、例えば真空下で、金属酸化膜３１にＣＦ_４プラズマを照射する。金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子３３には、酸素原子を介することなく、Ｆ原子が直接結合する。この終端処理においては、第１実施形態と同様、膜形成工程と、表面処理工程との間で大気開放せずに、真空中で連続して行う。

なお、第１実施形態と同様に、膜形成工程においては、物理気相成長法の他、化学気相成長法やゾルゲル法により金属酸化膜３１を製造しても構わない。
表面処理工程については、終端処理の他、置換処理、イオンビーム照射等のうち、最適な手法を選択して行うことが可能である。

また、表面処理工程においては、これらの手法の他、フッ化水素酸又はバッファードフッ酸を用いて金属酸化膜３１の表面をウエット処理することによって、金属酸化膜３１の表面にＳｉ−Ｆ結合を形成することもできる。バッファードフッ酸は、例えばフッ化水素酸とフッ酸アンモニウム、というように、フッ酸系の物質を混合した水溶液である。ここで例に挙げたフッ化水素酸とフッ酸アンモニウムとを混合した水溶液の他、フッ酸系の物質を適宜組み合わせることができる。

更に、表面処理工程においては、気体であるフッ化水素（ＨＦ）を用いて金属酸化膜３１の表面を気相処理することによって、金属酸化膜３１の表面にＳｉ−Ｆ結合を形成する手法であっても良い。
上記のいずれかの手法により表面のＳｉ原子３３にＦ原子が結合されている金属酸化膜３１に例えばラビング処理を施して、配向膜２１６が完成する。

このように、本実施形態によれば、金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子３３に、Ｆ原子２３２を直接結合させることによって、金属酸化膜３１の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。これにより、配向膜２１６の表面の水和性が低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、耐光性の低下を抑えることができる。

また、金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子３３にＦ原子を結合するときに、プラズマ照射やビーム照射を行う場合には、真空中で基板を高温下に曝す場合があり、真空工程と高温になった基板を冷却する工程が必要になる。これに対して、金属酸化膜３１をウエット処理する場合、常圧下、常温又は常温に近い温度で金属酸化膜３１の表面を処理することができる。これにより、真空工程や別途基材３４を冷却する工程を設ける必要が無く、製造効率を高めることができる。

また、Ｆ原子を結合させる際に、ウエット処理を行う場合、基材３４を乾燥する工程を別途設ける必要があるのに対して、気体であるフッ化水素により気相処理する場合、基材３４を乾燥させたまま金属酸化膜３１の表面を処理することができるので、乾燥工程を設けずに済む。これにより、製造効率をさらに高めることができる。

[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態においても、第１実施形態とは異なる配向膜の構成及び配向膜の製造方法を中心に説明する。

（配向膜の構成）
図６は、液晶装置３０１のＴＦＴアレイ基板４側に設けられた配向膜３１６の構成を示した図である。第１実施形態と同様、ＴＦＴアレイ基板４側の配向膜３１６について説明するが、対向基板５の配向膜も同様の構成となっている。

配向膜３１６は、金属酸化膜３１を主体として構成されており、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。本実施形態においても、第１実施形態と同様、金属酸化膜３１を構成する金属酸化物としてＳｉＯ_２が用いられている。

金属酸化膜３１は、ＴＦＴアレイ基板４側から表面側にかけてのＳｉＯ_２の結晶が、例えば基板面の法線方向に対して斜方に傾くように形成されており、金属酸化膜３１の表面側のＳｉ原子３３は、図６に示すように、Ｃ原子３３２に直接結合されている。すなわち、金属酸化膜３１の表面でＳｉ−Ｃ結合が形成されている。

（配向膜の製造方法）
次に、上記のように構成された液晶装置３０１のうち配向膜３１６の製造方法を説明する。
配向膜３１６を形成する工程は、第１実施形態と同様、金属酸化膜３１を形成する膜形成工程と、金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子にＣ原子を結合させる表面処理工程とを有している。
膜形成工程では、第１実施形態と同様、例えば真空下で、電極・配線等が形成された基材３４の表面に、ＳｉＯ_２を斜方蒸着させて金属酸化膜３１を形成する。金属酸化膜３１の製造は、例えば蒸着法や、スパッタリング法等の物理気相成長法により行う。また、第１実施形態と同様に、物理気相成長法の他、化学気相成長法やゾルゲル法により金属酸化膜３１を製造しても構わない。

表面処理工程では、例えば真空下で、金属酸化膜３１にＣＦ_４プラズマを照射する終端処理を行い、金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子３３に、Ｃ原子を直接結合させる。また、終端処理の他、置換処理、イオンビーム照射等のうち、最適な手法を選択して行うことが可能である。また、表面処理工程においては、これらの手法の他、真空中で炭素電極アーク放電処理を行うことによって、終端処理、置換処理を行うことも可能である。
上記のいずれかの手法により表面のＳｉ原子３３にＣ原子が結合されている金属酸化膜３１に例えばラビング処理を施して、配向膜３１６が完成する。

このように、本実施形態によれば、金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子３３に、Ｃ原子を直接結合させることによって、金属酸化膜３１の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。これにより、配向膜３１６の表面の水和性が低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、耐光性の低下を抑えることができる。

また、本実施形態のように、真空中で炭素電極をアーク放電することによって、終端処理、置換処理を行うので、炭素電極アーク放電によりＣ原子をプラズマ化することができる。これにより、大型であるマザー基板に形成された金属酸化膜３１の表面の広い範囲であっても、Ｃ原子をスパッタリングし結合させることができる。

[第４実施形態]
次に、本発明の第４実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態では、配向膜の構成を中心に説明する。

（配向膜の構成）
図７は、液晶装置４０１のＴＦＴアレイ基板４側に設けられた配向膜４１６の構成を示した図である。第１実施形態と同様、ＴＦＴアレイ基板４側の配向膜４１６について説明するが、対向基板５の配向膜も同様の構成となっている。

配向膜４１６は、金属酸化膜４３１を主体として構成されており、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。金属酸化膜４３１を構成する金属酸化物としてＡｌ_２Ｏ_３が用いられている。この金属酸化膜４３１は、ＴＦＴアレイ基板４側から表面側にかけての結晶が、例えば基板面の法線方向に対して斜方に傾くように形成されている。金属酸化膜４３１の表面側のＡｌ原子４３３は、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、Ｎ原子３２（図７（ａ））、Ｆ原子２３２（図７（ｂ））及びＣ原子３３２（図７（ｃ））にそれぞれ直接結合されている。

このように、金属酸化膜４３１がＡｌ_２Ｏ_３の場合であっても、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、表面のＡｌ原子４３３に、Ｎ原子３２、Ｆ原子２３２、Ｃ原子３３２を直接結合させることによって、金属酸化膜４３１の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができ、これにより、配向膜４１６の表面の水和性低下し、当該表面に水分が付着しにくくなるので、耐光性の低下を抑えることができる。

[投射型表示装置]
次に、各実施形態の液晶装置を光変調装置として用いた投射型表示装置の実施形態を説明する。
図８は、投射型表示装置の一例としてのプロジェクタ１０１の内部の構成を概略的に示す図である。
プロジェクタ１０１は、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた３板式のカラー液晶プロジェクタであり、光源１０７と、フライアイレンズ１０８、１０９と、ダイクロイックミラー１１０、１１１と、反射ミラー１１２、１１３、１１４と、液晶ライトバルブ１１５、１１６、１１７と、クロスダイクロイックプリズム１１８と、投射レンズ１１９とを有している。なお、プロジェクタ１０１は、単板式であっても良い。

光源１０７は、例えば白色光を射出する高圧水銀ランプ等のランプ１０７ａと、当該ランプ１０７ａからの光を反射するリフレクタ１０７ｂとを有する。フライアイレンズ１０８、１０９は、光源１０７からの光の照度分布を均一化するものである。光源１０７側のフライアイレンズ１０８は、複数の２次光源像を形成する。スクリーン１０３側のフライアイレンズ１０９は、フライアイレンズ１０８で形成された２次光源像を重畳する。ダイクロイックミラー１１０は、光源１０７から射出される白色光のうち、赤色光ＬＲを透過させると共に、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢを反射する。ダイクロイックミラー１１１は、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。

液晶ライトバルブ１１５、１１６、１１７は、それぞれ照射された赤色光、緑色光、青色光を所定の画像信号に基づいて変調する。クロスダイクロイックプリズム１１８は、４つの直角プリズムが貼り合わされてなる。内面には、赤色光を反射する誘電体多層膜１１８ａと青色光を反射する誘電体多層膜１１８ｂとが十字状に形成されている。各誘電体多層膜１１８ａ、１１８ｂによって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光（映像光）が形成されるようになっている。投射レンズ１１９は、映像光をスクリーン１０３に向けて投射する。
液晶ライトバルブ１１５、１１６、１１７については、ここでは上述の液晶装置１、２０１、３０１、４０１を用いている。液晶ライトバルブ１１５、１１６、１１７として用いられる場合、当該液晶装置１、２０１、３０１、４０１のサイズは、４．６平方センチメートル（約０．７平方インチ）程度である。光源１０７からの光は、平行光（直線偏光）に変換され、液晶装置１により変調され、変調された各色光は投射レンズ１１９によりスクリーン１０３上に投射されるようになっている。

本実施形態によれば、高い耐光性を有すると共に、配向膜１６、２６の劣化を抑制することが可能な液晶装置１、２０１、３０１、４０１を搭載しているので、光変調が優れた、コントラストの高いプロジェクタ１０１を得ることができる。

本発明の技術範囲は上記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で適宜変更を加えることができる。
例えば、金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子３３に結合させるのは、原子に限らず−ＢＦｘ、−ＢＨｘ、−ＮＦｘ、−ＮＨｘ、−ＣＦｘ（ＣＦ、ＣＦ_２、ＣＦ_３）、−ＣＨｘ（ＣＨ、ＣＨ_２、ＣＨ_３）、−ＢＨｘＦｙ、−ＮＨｘＦｙ、−ＣＨｘＦｙ（例えばＣＨＦ_３等）等の原子団であっても良い。金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子３３に、例えばＣＦｘを結合させる場合、ＣＦ_４プラズマを照射することが好ましい。また、Ｃ_２Ｈ_２（エチレン）とＨ_２とＣＨＦ_３と混合し、これらをプラズマ化して照射する場合には、ＣＦｘ又はＣＨｘを結合させることができる。一例として、図９には、ＣＦ_３原子団３６が結合している様子を示す。

これらの原子団は、ヒドロキシル基よりも水和性が低いため、金属酸化膜３１の表面に酸素原子を介さないように結合させた場合についても、金属酸化膜３１の表面にヒドロキシル基が形成されるのを防ぐことができる。特に、ＣＦｘについては、最表面に強いＣ−Ｆ結合が存在するため、金属酸化膜３１に光が直接照射されるのを防ぐことができ、配向膜１６の耐光性を高めることができるという利点がある。

なお、上記各実施形態では、金属酸化膜３１、４３１に１種類の原子又は原子団が結合されている配向膜１６、２１６、３１６、４１６を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、金属酸化膜３１、４３１に複数種類の原子又は原子団が結合されていても良い。一例として、図１０には、金属酸化膜３１の表面のＳｉ原子３３に、Ｎ原子３２、ＣＦ_２原子団３７、ＮＨ原子団３８がそれぞれ結合している様子を示す。

本発明の第１実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す図である。 本実施形態に係る液晶装置の断面図である。 本実施形態に係る液晶装置の配向膜の構成を示す図である。 本実施形態に係る液晶装置を製造する工程図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶装置の配向膜の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る液晶装置の配向膜の構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る液晶装置の配向膜の構成を示す図である。 本発明に係る投射型表示装置の構成を示す図である。 本発明に係る液晶装置の別の配向膜の構成を示す図である。 本発明に係る液晶装置の更に別の配向膜の構成を示す図である。

符号の説明

１、２０１、３０１、４０１…液晶装置 ４…ＴＦＴアレイ基板 １６…配向膜 １６、２６、２１６、３１６、４１６…配向膜 ３１、４３１…金属酸化膜 ３２…Ｎ原子 ２３２…Ｆ原子 ３３２…Ｃ原子 １０１…プロジェクタ

Claims (12)

1. 対向する一対の基板が液晶を挟持してなる液晶装置であって、
   前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の液晶側に金属酸化物を主体とする配向膜が設けられ、
   ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団が、前記配向膜の表面の金属原子のうちの少なくとも一部に、酸素原子を介することなく結合してなる
   ことを特徴とする液晶装置。
2. 前記原子又は原子団が、前記金属酸化物の表面の金属原子のうち少なくとも一部に直接結合していることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記原子が、ホウ素原子、窒素原子、炭素原子及びフッ素原子のうちの少なくとも一つであり、
   前記原子団が−ＢＦｘ、−ＢＨｘ、−ＮＦｘ、−ＮＨｘ、−ＣＦｘ、−ＣＨｘ及び−ＢＨｘＦｙ、−ＮＨｘＦｙ、−ＣＨｘＦｙ、−ＣＮのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶装置。
4. 対向する一対の基板が液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
   前記一対の基板の表面に金属酸化膜を形成する膜形成工程と、
   前記金属酸化膜の表面の金属原子のうち少なくとも一部に、ヒドロキシル基よりも水和性の低い原子又は原子団を、酸素原子を介さないように結合させる表面処理工程と
   を具備することを特徴とする液晶装置の製造方法。
5. 前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、
   前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に前記原子又は原子団のプラズマを照射することを特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方法。
6. 前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、
   前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に前記原子又は原子団のビームを照射することを特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方法。
7. 前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、
   前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面をフッ化水素酸又はバッファードフッ酸によりウエット処理することを特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方法。
8. 前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、
   前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面をフッ化水素により気相処理することを特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方法。
9. 前記膜形成工程では、物理気相成長法、化学気相成長法及びゾルゲル法のうちいずれか一つの方法により前記金属酸化膜を形成し、
   前記表面処理工程では、前記金属酸化膜の前記液晶側表面に炭素電極アーク放電処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方法。
10. 前記膜形成工程では、物理気相成長法又は化学気相成長法により前記金属酸化膜を形成する工程と、
    前記原子又は原子団のプラズマ照射、又はビーム照射のいずれかの工程とを、真空中で連続して行うことを特徴とする請求４に記載の液晶装置の製造方法。
11. 前記膜形成工程では、
    物理気相成長法又は化学気相成長法により前記金属酸化膜を形成する工程と、
    炭素電極アーク放電処理工程とを、真空中で連続して行うことを特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方法。
12. 請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の液晶装置を搭載したことを特徴とする投射型表示装置。
    
    

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