JP2007057736A - 液晶装置、液晶装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐水性に優れ、かつ膜の均一性が図られた無機配向膜を有する液晶装置、液晶装置の製造方法、及び電子機器を提供する。
【解決手段】 本発明の液晶装置は、シール材を介して貼り合わされた一対の基板の間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶側には無機配向膜１６（２２）が設けられ、無機配向膜１６（２２）が複数の構造体１６ａ（２２ａ）からなり、複数の構造体１６ａ（２２ａ）の各々が間隙Ｓを有して設けられ、少なくともシール材が設けられる位置に対応した無機配向膜１６（２２）の複数の構造体１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓには有機材料からなる有機層１８が設けられている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、液晶装置、液晶装置の製造方法、及び電子機器に関する。

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、その中央部に液晶が封止されて構成されている。その一対の基板の内面側には液晶に電圧を印加する電極が形成され、これら電極の内面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。このような構成によって液晶装置は、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を変調し、画像光を作製するようになっている。

ところで、前述した配向膜としては、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一般に用いられている。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、液晶分子にプレチルトを与えることができるようになっている。

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、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チ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、液晶プロジェクタの表示品質が低下してしまうおそれがある。

そこで、耐光性及び耐熱性に優れた無機材料からなる配向膜の使用が提案されており、このような無機配向膜の製造方法としては、例えば斜方蒸着法による酸化珪素（ＳｉＯ２）膜の成膜が知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−２７７８７９号公報

しかしながら、斜方蒸着法などによって形成された無機配向膜は、その表層部に小さな間隙を多く形成した構造となるため、この無機配向膜の間隙が液晶パネルの内外部から水分の侵入経路となってしまうという問題があった。
また、上述した無機配向膜は酸化珪素等の無機材料からなる一方、シール材はポリイミド等の有機材料から形成されている。そのため、無機配向膜とシール材とは互いに相性が悪く、無機配向膜とシール材との密着性が上がらないという問題があった。
これらの問題により、無機配向膜の間隙、あるいはシール材と無機配向膜との間隙から液晶パネル内に水分が侵入してしまい、液晶パネルの耐湿性が低下してしまうという問題があった。
また、斜方成膜方法により基板上に無機配向膜を成膜すると、上述したように、無機配向膜は間隙を有するため無機配向膜の表層部に段差が生じ、液晶パネルの膜の均一性を欠くという問題があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、耐水性に優れ、かつ膜の均一性が図られた無機配向膜を有する液晶装置、液晶装置の製造方法、及び電子機器を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するために、シール材を介して貼り合わされた一対の基板の間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、前記一対の基板の少なくとも一方の基板の前記液晶側には無機配向膜が設けられ、前記無機配向膜が複数の結晶構造体からなり、前記複数の構造体の各々が間隙を有して設けられ、少なくとも前記シール材が設けられる位置に対応した前記無機配向膜の前記複数の構造体の前記間隙には有機材料からなる有機層が設けられたことを特徴とする。

この構成によれば、無機配向膜の複数の構造体の間隙には有機層が埋め込まれるため、無機配向膜の構造体の間隙は減少する。言い換えれば、有機層によって、外内部からの水侵入経路となる無機配向膜の間隙が遮断される。
また、上記有機層は、少なくともシール材に対応した位置の無機配向膜の間隙に埋め込まれるため、シール材と有機層とを有機材料同士で構成することができる。従って、有機層とシール材との相性を良くすることで、有機層とシール材との密着性の向上を図ることができ、結果として無機配向膜とシール材との貼り合わせ強度を高めることができる。
このように、無機配向膜の間隙を減少させて、無機配向膜とシール材との密着性を向上させることで、液晶装置の耐湿性の向上を図ることができる。
さらに、無機配向膜の構造体の間隙には有機層が埋め込まれるため、無機配向膜の構造体の間隙への液晶の侵入を防止することで、セル厚の均一化を図り、表示ムラを回避することができる。

また本発明の液晶装置は、前記有機層が前記シール材と同じ材料からなることも好ましい。
この構成によれば、有機層をシール材と同一の材料とすることで、より有機層とシール材と相性が良くなり、密着性の向上を図ることができる。この結果、無機配向膜とシール材との貼り合わせ強度を高めることができ、液晶装置の耐湿性の向上を図ることができる。

本発明の液晶装置の製造方法は、シール材を介して貼り合わされた一対の基板の間に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板の少なくとも一方の基板の前記液晶側に無機配向膜を形成する無機配向膜形成工程と、少なくとも前記シール材に対応した位置の前記無機配向膜をなす複数の構造体の間隙に有機材料からなる有機層を形成する有機層形成工程と、を有することを特徴とする。

本発明では、まず、基板上に有機層を形成した後、この有機層に配向膜材料を埋め込ませながら成長させて、無機配向膜を形成する。これにより、有機層を下地層として予め形成しない場合には無機配向膜をなす複数の構造体には間隙が形成されるが、有機層を下地層として予め形成することで無機配向膜の間隙が有機層により埋め込まれた状態となる。つまり、外内部からの水侵入経路となる構造体の間隙が有機層により遮断される。これにより、液晶装置の耐湿性の向上を図ることができる。

本発明の液晶装置の製造方法は、前記有機層形成工程において、前記有機層を前記一対の基板の少なくとも一方の基板の全面に形成することも好ましい。

この方法によれば、例えばスピンコート法により基板上の全面に一括で有機層を形成することができる。これにより、基板上の全面に形成される無機配向膜の間隙を有機層により埋め込むことができ、液晶装置の全体の耐湿性の向上を図ることができる。

また本発明の液晶装置の製造方法は、シール材を介して貼り合わされた一対の基板の間に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、前記シール材に対応した位置の前記一対の基板の少なくとも一方の基板に有機材料からなる有機層を形成する有機層形成工程と、前記有機層を含む前記一方の基板に複数の構造体からなる無機配向膜を形成する無機配向膜形成工程と、を有することを特徴とする。

本発明では、まず、基板上に無機配向膜を形成した後、この無機配向膜の構造体の間隙を埋めるようにして有機層を形成する。これにより、無機配向膜の構造体の間隙を減少させ、外内部からの水侵入経路である間隙を遮断することができる。従って、液晶装置の耐湿性の向上を図ることができる。

また本発明の液晶装置の製造方法は、前記有機層形成工程において、前記有機層を液滴吐出法により形成することも好ましい。

この方法によれば、シール材を形成する位置に有機層を形成するため、シール材を介して一対の基板を貼り合せる際、シール材が無機配向膜の構造体の間隙の有機層と密着（接触）する。ここで、シール材と無機配向膜の間隙の有機層とは有機材料同士であるため互いの相性が良く、結果として、シール材と無機配向膜との密着性の向上を図ることができる。また、有機層を全面に形成する場合と比較して、シール材の部分にのみ有機層を形成すれば良いので、材料のコスト削減を図ることができる。さらに、液滴吐出方法によれば、所定量を所定位置に正確に塗布することができ、より高精度、かつコストを削減して有機層を形成することができる。

また本発明の液晶装置の製造方法は、前記有機層形成工程において、前記有機層の粘度を前記シール材の粘度よりも低くすることも好ましい。

一般的に、シール材は、液晶注入の大気開放時の液晶の膨張力(シールパス)に耐性を有するために、高粘度の材料が用いられる。そのため、従来は、無機配向膜の間隙にシール材を浸透させて、無機配向膜の水侵入流路となる間隙を埋め込むことはできなかった。これに対し、本発明によれば、有機層の粘度がシール材の粘度よりも低いため、有機層が無機配向膜の間隙に浸透し易くなる。これにより、無機配向膜の構造体の間隙を埋め込んで液晶装置の耐湿性の向上を図りつつ、シール材の粘度を一定に維持することで一対の基板の貼り合わせ時のシールパス等を防止することができる。

また本発明の液晶装置の製造方法は、前記無機配向膜形成工程において、前記無機配向膜を斜方蒸着法で形成することも好ましい。

この方法によれば、無機配向膜によって液晶分子にプレチルト角が良好に付与されるようになり、無機配向膜に対してラビング処理等を行う必要もなくなる。なお、本発明では、無機配向膜の構造体の間隙に有機層を形成するが、有機層の膜厚を制御することにより、無機配向膜の表面（先端部）を露出させて、無機配向膜表面に形成される一定方向の複数の溝部を残すことで、液晶の配向制御が可能となっている。

本発明の電子機器は、上記液晶装置を備えることを特徴とする。
この電子機器によれば、吸湿に起因する品質低下が確実に防止された液晶装置を備えているので、この電子機器自体も吸湿に起因する品質低下が防止されたものとなる。

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。

[第１の実施の形態］
（液晶装置の概略構成）
図１は、本実施形態の配向膜の形成方法を適用して製造することができる液晶装置を示す図である。図１（ａ）は、同液晶装置の平面構成図、（ｂ）は（ａ）図のＨ−Ｈ’線に沿う断面構成図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板（アクティブマトリクス基板）１０と、対向基板２０とが平面視略矩形枠状のシール材５２を介して貼り合わされ、このシール材５２に囲まれた領域内に液晶５０を封入してなる構成を備えている。シール材５２内周側に沿って平面視矩形枠状の周辺見切り５３が形成され、この周辺見切りの内側の領域が画像表示領域１０ａとなっている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の１辺（図示下辺）に沿って形成されており、この１辺に隣接する２辺に沿ってそれぞれ走査線駆動回路１０４，１０４が形成されて周辺回路を構成している。

ＴＦＴアレイ基板１０の残る１辺（図示上辺）には、画像表示領域１０ａの両側の走査線駆動回路１０４，１０４間を接続する複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０の各角部においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間の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。本実施形態の液晶装置１００は、透過型の液晶装置として構成され、ＴＦＴアレイ基板１０側に配置された光源（図示略）からの光を変調し、対向基板２０側から表示光として射出するようになっている。

図１（ｂ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の内面側（液晶層側）に、複数の画素電極９が配列形成されており、これら画素電極９を覆うように配向膜１６が形成されている。対向基板２０の内面側には、周辺見切り５３及び遮光膜２３が形成され、その上に平面ベタ状の対向電極２１が形成されている。そして、対向電極２１を覆うように配向膜２２が形成されている。
上記ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の内面側にそれぞれ設けられた配向膜１６，２２は、無機配向膜であり、本実施形態の形成方法を適用することで耐湿性が向上したものとなっている。

液晶装置の画像表示領域１０ａには、図２の等価回路図に示すように、これを構成すべく複数のドットがマトリクス状に配置されており、これら各ドットには、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、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、前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、前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。

また、本実施形態の液晶装置では、図３の平面構造説明図に示すように、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。さらに、画素電極９の縦横の境界に沿って、データ線６ａ、走査線３ａ及び容量線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。

また、この液晶装置は、図４の断面構造説明図に示すように、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、及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、及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、第１遮光膜１１ａ及び第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及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、ソース領域及びドレイン領域に、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及び走査線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及びデータ線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及び第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が規制され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、前述した蓄積容量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及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、略全面にわたって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が規制されるようになっている。

ここで、ＴＦＴアレイ基板１０側の無機配向膜１６、及び対向基板２０側の無機配向膜２２は、ともに本発明の特徴的な構成要素となっている。すなわち、本実施形態においてこれら無機配向膜１６（２２）を構成する複数の柱状構造物１６ａ（２２ａ）（構造体）の間隙Ｓには有機層１８が埋め込まれたものとなっている。

図５は、本実施形態の無機配向膜１６（２２）の拡大図を模式的に示す図である。
無機配向膜１６（２２）は、ＳｉＯ２やＳｉＯ等の珪素酸化物、又はＡｌ２Ｏ３、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）程度に形成されたものである。また、無機配向膜１６（２２）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、自己組織化法などが採用可能である。本実施形態では、無機配向膜１６（２２）はいずれもＳｉＯ２を主とする珪素酸化物からなり、従来公知の斜方蒸着法で形成されたものとなっている。

無機配向膜１６（２２）は、図５に示すように、無数の柱状構造物１６ａ（２２ａ）から構成され、柱状構造物１６ａ（２２ａ）の一部は隣接する柱状構造物１６ａ（２２ａ）との間に間隙Ｓを有して形成されている。また、これらの柱状構造物１６ａ（２２ａ）は斜方蒸着法により形成されるため、柱状構造物１６ａ（２２ａ）のぞれぞれは基板１０（２０）面に対し所定の傾斜角度θで配列されている。

本実施形態では、この柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓに有機層１８が埋め込まれ、無数の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間の間隙Ｓが遮蔽された構造となっている。このとき、有機層１８は、所定の傾斜角度で配置された複数の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の先端部Ｐ（表面）を露出させるようにして、柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓに埋め込まれている。つまり、無機配向膜１６（２２）の表面に形成された一方向の複数の溝部を露出させるようにして、無機配向膜１６（２２）の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓに有機層１８が埋め込まれる。これにより、無機配向膜１６（２２）上に配置される液晶の配向制御を行うことができるようになっている。

有機層１８は後述するシール材５２と同一の有機材料からなり、本実施形態では、シール材５２にはポリイミドが用いられており、有機層１８も同様にポリイミドが用いられている。なお、有機層１８の材料としては、上記ポリイミドの他にエポキシ樹脂、又はアクリル樹脂が用いることも好ましい。また、シール材５２の材料としてエポキシ系やアクリル系の紫外線硬化又は熱硬化樹脂を用いる場合には、これに対応させて有機層１８の材料もシール材５２と同じ材料を用いることが好ましい。このように、有機層１８とシール材５２との材料を同じ有機材料同士に選択することにより、相性を良くして、互いの密着性の向上を図ることができる。
なお、本実施形態では、基板１０（２０）上に形成された無機配向膜１６（２２）の全面に有機層１８を形成したが、後述するようにシール材５２を配設する位置に対応した無機配向膜１６（２２）の間隙Ｓにのみ有機層１８を埋め込ませても良い。

図４に戻り、液晶装置６０には、上述したような無機配向膜１６（２２）を有する、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に、ネマチック液晶等からなる液晶５０が挟持され、シール材５２（図１参照）によって封止されている。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。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２４、２８が配置されている。なお、各偏光板２４、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２４、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２４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２４の透過軸と一致するため、偏光板２４を透過する。従って、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２４の透過軸と直交するため、偏光板２４を透過しない。従って、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。

本実施形態によれば、無機配向膜１６（２２）の複数の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓには有機層１８が埋め込まれるため、無機配向膜１６（２２）の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓは減少する。言い換えれば、有機層１８によって、外内部からの水侵入経路となる無機配向膜１６（２２）の間隙Ｓが遮断される。
また、上記有機層１８は、少なくともシール材５２に対応した位置の無機配向膜１６（２２）の間隙Ｓに埋め込まれるため、シール材５２と有機層１８とを有機材料同士で構成することができる。従って、有機層１８とシール材５２との相性を良くすることで、有機層１８とシール材５２との密着性の向上を図ることができ、結果として無機配向膜１６（２２）とシール材５２との貼り合わせ強度を高めることができる。
このように、無機配向膜１６（２２）の間隙Ｓを減少させて、無機配向膜１６（２２）とシール材５２との密着性を向上させることで、液晶装置の耐湿性の向上を図ることができる。
さらに、無機配向膜１６（２２）の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓには有機層１８が埋め込まれるため、無機配向膜１６（２２）の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓへの液晶５０の侵入を防止することで、セル厚の均一化を図ることができる。

（液晶装置の製造方法）
次に、液晶装置の製造方法について説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）は液晶装置の製造工程を示す断面図であり、図７（ａ）は無機配向膜１６（２２）を形成するための装置であり、（ｂ）は係る装置を用いて成膜した無機配向膜１６（２２）を説明するための図である。なお、以下の説明においては、本発明の特徴的な工程である有機層１８の形成工程、無機配向膜１６（２２）の形成工程、シール材の形成工程についてのみについて説明し、その他の工程については公知の方法が採用されるため説明を省略する。

まず、図６（ａ）に示すように、基板１０（２０）上の全面にポリイミド等の有機材料を例えばスピンコート法等により成膜し、基板１０（２０）上に有機層１８を形成する。この有機層１８の膜厚としては、後述する無機配向膜１６（２２）の先端部（表面）の一定方向に形成された複数の溝が露出し、無機配向膜１６（２２）の表面上に配置される液晶の配向制御が行える程度であり、例えば数１００ｎｍである。

次に、図６（ｂ）に示すように、基板１０（２０）上に形成した有機層１８に埋め込むようにして無機配向膜１６（２２）を形成する。本実施形態において無機配向膜１６（２２）は以下に説明する蒸着装置を用いて斜方蒸着法により形成する。

＜蒸着装置＞
図７（ａ）は、斜方蒸着法による成膜を行う蒸着装置の一例としての、蒸着装置５０３である。この蒸着装置５０３には、無機配向膜材料の蒸気流を発生させる蒸着源５１２と、無機配向膜形成前の前記ＴＦＴアレイ基板１０、あるいは無機配向膜形成前の前記対向２０（以下、単に基板１０（２０）と記す）を保持する保持機構５１４とが備えられている。この蒸着装置５０３において基板１０（２０）は、蒸着源５１２と基板１０（２０）の基板面重心位置とを結ぶ基準線Ｘ１と、基板１０（２０）の被成膜面と垂直に交わる直線Ｘ２とのなす角θ０が、所定値となるように、保持機構５１４によって保持されている。従って、図７（ａ）、（ｂ）において矢印Ｙ１によって示される、蒸着源５１２で発生された無機材料の進行方向、すなわち無機材料が飛ぶ方向と、基板１０（２０）において配向膜が形成される基板面（被成膜面）とのなす角度θ１は、角度θ０を変化させることによって調整可能となっている。なお、この角度θ１は、配向膜１６（２２）において配向制御を行うための表面形状効果が得られるように、後述する柱状構造物を基板面上に配列させるための所定値に設定されている。ただし、本実施形態では斜方蒸着を行うことから、角度θ１は９０°未満となっている。

このような蒸着装置５０３によって斜方蒸着を行うと、図７（ｂ）中矢印で示すように、蒸着源５１２から昇華した配向膜材料が基板１０（２０）に対して略一定の入射角度（傾斜角度）で連続入射する。

すると、基板１０（２０）には図６（ｂ）に示すように配向膜材料が斜め柱状に成長し、これによって無機材料（珪素酸化物）の柱状構造物１６ａ（２２ａ）が形成される。そして、この柱状構造物１６ａ（２２ａ）が基板１０（２０）の表面に無数に形成されたことにより、無機配向膜１６（２２）が形成される。このように柱状構造物１６ａ（２２ａ）が所定の傾斜角度で形成され、これによって無機配向膜１６（２２）が形成されると、液晶装置６０では、柱状構造物１６ａ（２２ａ）に沿って液晶分子が配向することにより、液晶分子にプレチルト角が付与される。すなわち、前述したように液晶分子は、非選択電圧印加時に、無機配向膜１６（２２）によって所定方向に配向規制されるようになっているのである。

また、本実施形態において、有機層１８はシール材５２の粘度よりも低くものが用いられる。この有機層１８の粘度は、有機層１８を形成する有機材料を水、アルコール等の溶剤に溶解させることにより調節可能となっている。ここで、シール材５２は、液晶注入の大気開放時の液晶の膨張力(シールパス)に耐性を有するために、粘度の高い材料が用いられるのが一般的である。そうすると、従来では、無機配向膜１６（２２）の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓにシール材５２を浸透させ、外内部からの水侵入経路となる無機配向膜１６（２２）の間隙Ｓを埋め込むことができなかった。これに対し、本実施形態では、シール材５２とは別に有機層１８を設け、この有機層１８の粘度がシール材５２の粘度よりも低くなっている。そのため、斜方蒸着により無機配向膜材料を基板１０（２０）上の有機層１８に向かって入射させると、図６（ｂ）に示すように、配向膜材料が有機層１８の膜厚方向に埋め込まれて、無数の斜め柱状の柱状構造物１６ａ（２２ａ）に成長する。これにより、隣接する柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓに有機層１８が埋め込まれた状態となり、内外部の水侵入経路となる柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓが遮蔽される。

次に、斜方蒸着により、無機配向膜１６（２２）を基板１０（２０）全面に形成した後、加熱手段により有機層１８を加熱し、有機層１８中の溶剤を揮発させて除去し、有機層１８を硬化させる。

次に、図６（ｃ）に示すように、ディスペンサー法又はインクジェット法により無機配向膜１６（２２）上にシール材５２を形成する。このシール材５２は、一対の基板１０（２０）の貼り合わせ時の加熱、加圧により、複数の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓに埋め込まれ、無機配向膜１６（２２）の間隙Ｓに既に埋め込まれた有機層１８と接合される。なお、シール材５２は、上述したようにシールパス等を防止するために一定の粘度により形成されるため、無機配向膜１６（２２）の間隙Ｓの内部まで浸透することは無い。また、シール材５２にセラミック等からなる球状のギャップ材を混入し、一対の基板１０，２０間のセル厚を規制することも可能である。
シール材配置工程以降の工程については、公知の方法が採用されるため説明を省略する。

本実施形態では、まず、基板１０（２０）上に有機層１８を形成した後、この有機層１８に配向膜材料を埋め込ませながら成長させて、無機配向膜１６（２２）を形成する。これにより、有機層１８を下地層として予め形成しない場合には無機配向膜１６（２２）をなす複数の柱状構造物１６ａ（２２ａ）には間隙Ｓが形成されるが、有機層１８を下地層として予め形成することで無機配向膜１６（２２）の間隙が有機層１８により埋め込まれた状態となる。つまり、外内部からの水侵入経路となる柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓが有機層１８により遮断される。これにより、液晶装置の耐湿性の向上を図ることができる。

また本実施形態によれば、例えばスピンコート法により基板１０（２０）上の全面に一括で有機層１８を形成することができる。これにより、容易に有機層１８を形成することができるとともに、基板１０（２０）上の全面に形成される無機配向膜１６（２２）の間隙Ｓを有機層１８により埋め込むことができ、液晶装置の全体の耐湿性の向上を図ることができる。

さらに本実施形態によれば、斜方蒸着法により無機配向膜１６（２２）を形成するため、無機配向膜１６（２２）によって液晶分子にプレチルト角が良好に付与されるようになり、無機配向膜１６（２２）に対してラビング処理等を行う必要もなくなる。

[第２の実施の形態]
次に、本実施形態について図面を参照して説明する。
上記実施形態では、まず基板上に有機層を形成し、次に有機層に埋め込むようにして無機配向膜を形成している。これに対し、本実施形態では、まず無機配向膜を形成し、次に無機配向膜の間隙を埋め込むようにして有機層を形成する点において異なる。なお、その他の液晶装置の基本構成は上記第１実施形態と同様であり、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図８（ａ）〜（ｃ）は液晶装置の製造工程の一部を示す断面図であり、図９は有機層を基板上の所定位置に形成するための液滴吐出装置である。

まず、図８（ａ）に示すように、上述した蒸着装置５０３を用いて斜方蒸着法により基板１０（２０）上に配向膜材料を成長させて無機配向膜１６（２２）を形成する。これにより、基板１０（２０）上には所定の傾斜角度で複数の柱状構造物１６ａ（２２ａ）からなる無機配向膜１６（２２）が形成される。これらの柱状構造物１６ａ（２２ａ）は上述したように所定の間隙Ｓを有して基板１０（２０）上に配列されている。

次に、図８（ｂ）に示すように、無機配向膜１６（２２）に埋め込むようにしてポリイミド等からなる有機材料１８ａを以下に説明する液滴吐出装置ＩＪを用いて成膜する。

＜液滴吐出装置＞
図９は、液滴吐出法を用いた配向膜の形成に好ましく用いることができる液滴吐出装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。液滴吐出装置ＩＪは、吐出ヘッド３０１と、Ｘ軸方向駆動軸３０４と、Ｙ軸方向ガイド軸３０５と、制御装置ＣＯＮＴと、ステージ３０７と、クリーニング機構３０８と、基台３０９と、ヒータ３１５とを備えている。

ステージ３０７は、この液滴吐出装置ＩＪにより液体材料を吐出配置される基板（基体）Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。吐出ヘッド３０１は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの吐出ヘッドであり、その長手方向がＹ軸方向に一致するように配置されている。複数の吐出ノズルは、吐出ヘッド３０１の下面にＹ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。吐出ヘッド３０１の吐出ノズルからは、ステージ３０７に支持されている基板Ｐに対してインクが吐出される。

Ｘ軸方向駆動軸３０４には、Ｘ軸方向駆動モータ３０２が接続されている。Ｘ軸方向駆動モータ３０２はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向駆動軸３０４を回転させる。Ｘ軸方向駆動軸３０４が回転すると、吐出ヘッド３０１はＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向ガイド軸３０５は、基台３０９に対して動かないように固定されている。ステージ３０７は、Ｙ軸方向駆動モータ３０３を備えている。Ｙ軸方向駆動モータ３０３はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ３０７をＹ軸方向に移動する。

制御装置ＣＯＮＴは、吐出ヘッド３０１に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モータ３０２に吐出ヘッド３０１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モータ３０３にステージ３０７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構３０８は、吐出ヘッド３０１をクリーニングするものである。クリーニング機構３０８には、図示しないＹ軸方向の駆動モータが備えられている。このＹ軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Ｙ軸方向ガイド軸３０５に沿って移動する。クリーニング機構３０８の移動も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
ヒータ３１５は、ここではランプアニールにより基板Ｐを熱処理する手段であり、基板Ｐ上に塗布された液体材料に含まれる溶剤の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ３１５の電源の投入及び遮断も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

次に、図８（ｂ）に戻り、上述したような液滴吐出装置ＩＪを用いて、シール材５２が配置される位置に対応した無機配向膜１６（２２）上にポリイミドからなる有機材料１８ａを選択的に塗布する。つまり、図１を参照すると、有機材料１８ａはシール材５２が形成される位置と平面的に重なるようにして無機配向膜１６（２２）上に塗布される。塗布した有機材料１８ａの粘度はシール材５２の粘度よりも低くなっているため、有機材料１８ａは無機配向膜１６（２２）を構成する柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓに浸透する。このようにして、柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓに有機材料１８ａが埋め込まれることで、図８（ｂ）に示すように、ポリイミドからなる有機層１８が形成される。その後、有機層１８にホットプレート等により加熱処理を施して、有機材料１８ａ中の溶剤を揮発させて除去し、硬化させる。

次に、図８（ｃ）に示すように、有機材料１８ａが埋め込まれた無機配向膜１６（２２）上にディスペンサー等によりシール材５２を描画する。シール材５２は、一対の基板１０（２０）の貼り合わせ時の加圧、加熱等により、無機配向膜１６（２２）の間隙Ｓに埋め込まれた有機層１８と接合される。
なお、本実施形態では、有機層１８をシール材５２を形成する位置にのみ有機材料１８ａを配置したが、有機層１８を無機配向膜１６（２２）の全面に配置することも好ましい。

本実施形態では、まず、基板１０（２０）上に無機配向膜１６（２２）を形成した後、この無機配向膜１６（２２）の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓを埋めるようにして有機層１８を形成する。これにより、無機配向膜１６（２２）の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓを減少させ、外内部からの水侵入経路である間隙Ｓを遮断することができる。従って、液晶装置の耐湿性の向上を図ることができる。

また本実施形態によれば、シール材５２を形成する位置に有機層１８を形成するため、シール材５２を介して一対の基板１０（２０）を貼り合せる際、シール材５２が無機配向膜１６（２２）の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓに埋め込まれた有機層１８と密着（接触）する。このとき、シール材５２と無機配向膜１６（２２）の間隙Ｓの有機層１８とは有機材料同士であるため互いの相性が良く、結果として、シール材５２と無機配向膜１６（２２）との密着性の向上を図ることができる。また、有機層１８を全面に形成する場合と比較して、シール材５２の部分にのみ有機層１８を形成すれば良いので、材料のコスト削減を図ることができる。さらに、液滴吐出方法によれば、所定量を所定位置に正確に塗布することができ、より高精度、かつコストを削減して有機層１８を形成することができる。

さらに本実施形態によれば、無機配向膜１６（２２）によって液晶分子にプレチルト角が良好に付与されるようになり、無機配向膜１６（２２）に対してラビング処理等を行う必要もなくなる。なお、本実施形態では、無機配向膜１６（２２）の柱状構造物１６ａ（２２ａ）の間隙Ｓに有機層１８を形成するが、有機層１８の膜厚を制御することにより、無機配向膜１６（２２）の表面を露出させて複数の一定方向の溝部を残すことで、液晶の配向制御が可能となっている。

（プロジェクタ）
次に、本発明の電子機器の一実施形態としてのプロジェクタについて、図１０を用いて説明する。図１０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、前記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１０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及び出射レンズ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。

このような構成からなるプロジェクタは、前記の液晶装置を光変調手段として備えている。この液晶装置は、耐湿性に優れた液晶装置を備えているので、この電子機器自体も吸湿に起因する品質低下が防止されたものとなる。

なお、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、前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、前記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、前記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、前記実施形態では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、前述した各実施形態又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。

（ａ）は液晶装置の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す液晶装置の断面図である。 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。 無機配向膜の構造を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る（ａ）〜（ｃ）は液晶装置の製造工程を示す断面図である。 （ａ）は蒸着装置の模式図、（ｂ）は斜方蒸着の説明図である。 第２実施形態に係る（ａ）〜（ｃ）は液晶装置の製造工程を示す断面図である。 液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。 プロジェクタの概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１０（２０）…基板、 １６（２２）…無機配向膜、 １６ａ（２２ａ）…柱状構造物、 １８…有機層、 ５２…シール材、 Ｓ…間隙

Claims (9)

1. シール材を介して貼り合わされた一対の基板の間に液晶を挟持してなる液晶装置であって、
   前記一対の基板の少なくとも一方の基板の前記液晶側には無機配向膜が設けられ、
   前記無機配向膜が複数の結晶構造体からなり、前記複数の構造体の各々が間隙を有して設けられ、
   少なくとも前記シール材が設けられる位置に対応した前記無機配向膜の前記複数の構造体の前記間隙には有機材料からなる有機層が設けられたことを特徴とする液晶装置。
2. 前記有機層が前記シール材と同じ材料からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. シール材を介して貼り合わされた一対の基板の間に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
   前記一対の基板の少なくとも一方の基板の前記液晶側に無機配向膜を形成する無機配向膜形成工程と、
   少なくとも前記シール材に対応した位置の前記無機配向膜をなす複数の構造体の間隙に有機材料からなる有機層を形成する有機層形成工程と、
   を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
4. 前記有機層形成工程において、前記有機層を前記一対の基板の少なくとも一方の基板の全面に形成することを特徴とする請求項３に記載の液晶装置の製造方法。
5. シール材を介して貼り合わされた一対の基板の間に液晶を挟持してなる液晶装置の製造方法であって、
   前記シール材に対応した位置の前記一対の基板の少なくとも一方の基板に有機材料からなる有機層を形成する有機層形成工程と、
   前記有機層を含む前記一方の基板に複数の構造体からなる無機配向膜を形成する無機配向膜形成工程と、
   を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
6. 前記有機層形成工程において、前記有機層を液滴吐出法により形成することを特徴とする請求項５に記載の液晶装置の製造方法。
7. 前記有機層形成工程において、前記有機層の粘度を前記シール材の粘度よりも低くすることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液晶装置の製造方法。
8. 前記無機配向膜形成工程において、前記無機配向膜を斜方蒸着法で形成することを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の液晶装置の製造方法。
9. 請求項１又は請求項２に記載の液晶装置、又は請求項３乃至請求項８のいずれか１項に記載の液晶装置の製造方法により製造された液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。

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