JP2007199191A - 液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、液晶装置における対向電極に供給される共通電位の変動を低減する。
【解決手段】液晶層５０から見て対向基板２０の側に形成された配向膜２２の膜厚ｔ２は、液晶層５０から見てＴＦＴアレイ基板１０の側に形成された配向膜１６の膜厚ｔ１より薄い。配向膜２２の表面及び液晶分子５０ａがなすプレチルト角は、配向膜１６の表面及び液晶分子５０ａがなすプレチルト角より小さい。配向膜１６の膜厚を配向膜２２の膜厚より薄くすることによって、液晶装置１の動作時における経時的な共通電位の変動を低減できる
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば垂直配向モードで液晶分子が配向制御される液晶装置及びその製造方法、並びにそのような液晶装置を具備してなる、例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。

この種の電気光学装置は、基板上に、画素電極と、該画素電極の選択的な駆動を行うための走査線、データ線、画素スイッチング用素子としての薄膜トランジスタ（以下適宜、ＴＦＴと称する）等とを備え、アクティブマトリクス駆動可能に構成される。更に、このように構成されたＴＦＴアレイ基板上の複数の画素電極に対向する形で、対向基板に設けられた一つの対向電極（或いは共通電極）が配置され、これらの相対向する一対の電極間に、液晶が挟持される。そして動作時には、該一対の電極間に電界を印加することで対向電極及び画素電極の夫々を覆うように形成された配向膜を介して液晶等に対するアクティブマトリクス駆動が行なわれる。より具体的には、例えば、上述した対向電極の共通電位を固定し且つ画素電極の電位を変化させる駆動方式を採用する場合には、共通電位源は、高コントラスト化等を目的としてＴＦＴアレイ基板上に設けられる蓄積容量の共通電位側容量電極に接続されると共に、対向基板上の対向電極にも接続され、夫々に対して共通電位が供給されることになる。

また、特許文献１は、ネマティック液晶を用いた場合に液晶を介して互いに対向する配向膜のうち一方の配向膜の表面に対してのみ液晶分子に所定のチルト角を持たせることによって表示性能を高める技術を開示している。

他方、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）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。

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ＳｉＯ_２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が用いられる。

特開平７−２０４６８号公報

しかしながら、この種の液晶装置では、連続、或いは長期間に亘って対向電極に共通電位を供給した場合、対向電極の電位、即ち共通電位が変動してしまい、光の透過率ムラ（所謂、ドメイン）が発生するとともに、ドメイン同士が相互作用することによって、画像の品質を下げるという問題点がある。ちなみに、ドメインに原因する画像の品質の低下とは、例えば、画像のコントラスト比の低下、或いはより具体的には、全面黒表示を行っている画像から淡い階調の表示を行うと、その前の黒表示部分が残存する（悪い場合には、横一条に黒表示が残存する場合もある。）現象などをいう。

そこで、本願発明者は、無機垂直配向膜を形成する際の無機材料の蒸着条件に起因する配向膜の膜質の相違、或いは無機垂直配向膜に覆われた画素電極及び対向電極の表面状態又は電気抵抗の相違が配向膜の表面における電気的な状態（例えば、電気二重層の存在等）が、共通電位が変動する原因の一つであると推察しているが、共通電位が変動する原因を特定できていないのが実情である。

よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、その動作時に対向電極における共通電位を一定に維持することによって、高品位で画像を表示できる液晶装置及びその製造方法、並びにそのような液晶装置を備えたプロジェクタ等の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、第１基板と、前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、垂直配向モードで配向制御される液晶分子を含んでおり、前記第１基板及び第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板上の画素領域に形成されており、画像信号に応じた画素電位が供給される画素電極と、前記画素電極に対向するように前記第２基板上の前記画素領域に形成されており、共通電位が供給される対向電極と、前記第１基板における前記液晶層に面する側の基板面に斜方蒸着法を用いて無機材料を蒸着させることによって形成されており、前記画素電極を覆う第１配向膜と、前記第２基板における前記液晶層に面する側の基板面に斜方蒸着法を用いて無機材料を蒸着させることによって形成されており、前記対向電極を覆う第２配向膜とを備え、前記第１配向膜及び前記第２配向膜のうち一方の配向膜の表面における前記液晶分子のプレチルト角は、前記第１配向膜及び前記第２配向膜の他方の配向膜の表面における前記液晶分子のプレチルト角より小さく、前記一方の配向膜の膜厚は、前記他方の配向膜の膜厚より薄い。

本発明に係る液晶装置では、第１基板及び第２基板が互いに臨む側の基板面の夫々に対向電極、及び画素電極が形成されている。尚、「基板面」とは、第１基板および第２基板の表面、並びに該表面に形成された他の層の表面をも含む広い概念を意味し、対向電極及び画素電極の夫々が形成される下地となる面を意味する。

本発明に係る液晶装置では、その動作時に、例えばデータ線駆動回路を含む駆動回路から供給された画像信号に応じた画素電位が画素電極に供給され、対向電極には共通電位が供給される。液晶分子は、これら画素電位及び共通電位の電位差に応じた電圧によって配向制御され、画像が表示される。

第１配向膜及び第２配向膜は、例えばＳｉＯ或いはＳｉＯ_２等の無機垂直配向膜を構成する無機材料として汎用されている材料を第１基板及び第２基板の夫々に形成された画素電極及び対向電極を覆うように斜方蒸着させることによって形成されている。

本発明に係る液晶装置では、画質向上を目的として、より具体的には垂直配向モードで配向制御される液晶分子の配向安定性を高めるために、第１配向膜及び第２配向膜のうち一方の配向膜の表面における液晶分子のプレチルト角は、第１配向膜及び第２配向膜の他方の配向膜の表面における液晶分子のプレチルト角より小さく設定されている。

プレチルト角の設定は、第１配向膜及び第２配向膜を形成する際に無機材料を蒸着させる蒸着角度を調整することによって可能となる。ここで、「蒸着角度」とは、配向膜が形成される基板の基板面の法線と、無機材料の蒸着方向とがなす角度を意味し、以下の各発明においても同様のことを意味する。

第１配向膜及び第２配向膜の一方の配向膜、即ち液晶分子とのプレチルト角が他方の配向膜における液晶分子のプレチルト角より小さい配向膜は、他方の配向膜の膜厚より薄い膜厚を有している。

本発明に係る液晶装置では、プレチルト角の大小に応じて配向膜の膜厚を相互に異ならせることによって、実践的には対向電極に連続的に供給された共通電位に生じる変動を抑制でき、共通電位の変動に起因したドメインの発生等の表示性能の低下を抑制することが可能である。

尚、本発明に係る液晶装置では、第１配向膜が一方の配向膜であってもよいし、第２配向膜が一方の配向膜であってもよい。即ち、液晶分子のプレチルト角の大小を生じさせる配向膜の膜質、より具体的には例えば配向膜を形成する際の蒸着方向の大小に応じて第１配向膜及び第２配向膜の夫々の膜厚を相互に異ならせておけば共通電位の変動を低減できる効果は得られる。

したがって、本発明に係る液晶装置によれば、共通電位の変動に原因の一つとして生じるドメインを低減でき、高コントラスト比を有する高品位の画像表示を行うことが可能である。

本発明に係る液晶装置の一の態様では、前記一方の配向膜は前記第２配向膜であり、前記他方の配向膜は前記第１配向膜であってもよい。

この態様によれば、例えば第１基板に形成されたＴＦＴ等の半導体素子及び各種絶縁膜を含む多層構造に応じて画素電極及び対向電極の相対的な電位関係の変動によって生じる共通電位の変動を抑制できる。

本発明の第１の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、第１基板と、前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、垂直配向モードで配向制御される液晶分子を含んでおり、前記第１基板及び第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板上の画素領域に形成されており、画像信号に応じた画素電位が供給される画素電極と、前記画素電極に対向するように前記第２基板上の前記画素領域に形成されており、共通電位が供給される対向電極と、前記第１基板における前記液晶層に面する側の基板面に前記画素電極を覆うように形成された第１配向膜と、前記第２基板における前記液晶層に面する側の基板面に前記対向電極を覆うように形成された第２配向膜と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、前記第１基板における前記液晶層に面する側の基板面に、斜方蒸着法を用いて無機材料を第１蒸着角度で蒸着させることによって前記第１配向膜を形成する第１配向膜形成工程と、前記第２基板における前記液晶層に面する側の基板面に、前記第１配向膜より膜厚が薄くなり、且つプレチルト角が小さくなるように斜方蒸着法を用いて前記第１蒸着角度より小さい第２蒸着角度で無機材料を蒸着させることによって前記第２配向膜を形成する第２配向膜形成工程とを備える。

本発明に係る液晶装置の製造方法では、第１配向膜形成工程及び第２配向膜形成工程は並行して或いは相前後して行われる。

本発明に係る液晶装置の製造方法では、第２配向膜は、第１配向膜より膜厚が薄くなるように斜方蒸着法を用いて第１蒸着角度より小さい第２蒸着角度で無機材料を蒸着させることによって形成されている。より具体的には、例えば第１配向膜の表面における液晶分子のプレチルト角を５°にするためには、第１蒸着角度は４５°に設定され、第２配向膜の表面における液晶分子のプレチルト角を３°にするためには、第２蒸着角度は４０°に設定される。このような第１蒸着角度及び第２蒸着角度の相互の関係の下、第２配向膜は第１配向膜より膜厚が薄くなるように形成される。

したがって、本発明に係る液晶装置の製造方法によれば、実践的に共通電位の変動が低減され、その動作時におけるドメインの発生が低減された高品位の画像表示が可能である液晶装置を製造できる。

本発明の２の発明に係る液晶装置は上記課題を解決するために、第１基板と、前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、垂直配向モードで配向制御される液晶分子を含んでおり、前記第１基板及び第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板上の画素領域に形成されており、画像信号に応じた画素電位が供給される画素電極と、前記画素電極に対向するように前記第２基板上の前記画素領域に形成されており、共通電位が供給される対向電極と、前記第１基板における前記液晶層に面する側の基板面に前記画素電極を覆うように形成された第１配向膜と、前記第２基板における前記液晶層に面する側の基板面に前記対向電極を覆うように形成された第２配向膜と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、前記第２基板における前記液晶層に面する側の基板面に、斜方蒸着法を用いて無機材料を第２蒸着角度で蒸着させることによって前記第２配向膜を形成する第２配向膜形成工程と、前記第１基板における前記液晶層に面する側の基板面に、前記第２配向膜より膜厚が薄くなり、且つプレチルト角が小さくなるように斜方蒸着法を用いて前記第２蒸着角度より小さい第１蒸着角度で無機材料を蒸着させることによって前記第１配向膜を形成する第１配向膜形成工程とを備える。

本発明に係る液晶装置の製造方法によれば、上述の液晶装置の製造方法と同様に実践的に共通電位の変動が低減され、その動作時におけるドメインの発生が低減された高品位の画像表示が可能である液晶装置を製造できる。

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具備してなる。

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、本発明に係る液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器の各実施形態を説明する。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挙げる。

（液晶装置の構成）
先ず、本実施形態に係る液晶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。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、本発明の「第１基板」の一例であるＴＦＴアレイ基板１０、ＴＦＴアレイ基板１０と対向配置された、本発明の「第２基板」の一例である対向基板２０、偏光板２０１及び２０２を備えている。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、複数の画素部が配列されてなる画素領域である画像表示領域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。

偏光板２０１及び２０２の夫々は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の夫々の裏面に配置されている。ここで、裏面とは、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の両面のうち液晶層５０に対向していない側の面である。

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。

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。画素電極９ａは、後述する対向電極２１に対向するように、ＴＦＴアレイ基板１０上の画像表示領域１０ａに形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０における液晶層５０の面する側の表面、即ち画素電極９ａ上には、本発明の「第１配向膜」の一例である配向膜１６が画素電極９ａを覆うように形成されている。配向膜１６は、斜方蒸着法を用いて、例えばシリカ（ＳｉＯ_２）等の無機材料をＴＦＴアレイ基板１０に蒸着させることによって形成されている。尚、配向膜１６及び後述する本発明の「第２配向膜」の一例である配向膜２２は、液晶装置１の動作時に液晶層５０を構成する液晶分子を垂直配向モードで配向制御する。

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バックライトから出射された光を透過させる開口領域となる。尚、遮光膜２３をストライプ状に形成し、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。

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と対向するように形成されている。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のカラーフィルタを形成しておいてもよい。

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、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液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。

次に、図３を参照しながら、液晶装置１の主要な電気的な接続構成を説明する。図３は、液晶装置１の主要な電気的接続構成を示したブロック図である。

図３において、液晶装置１は、画素部９ａ、走査線１１ａ、データ線６ａ、走査線駆動回路１０４、データ線駆動回路１０１、及びサンプリング回路７を備えている。

液晶装置１は、例えば石英基板、ガラス基板或いはシリコン基板等からなるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが液晶層５０を介して対向配置され、その動作時には、画像表示領域１０ａを構成する複数の画素部７１の夫々が有する画素電極９ａに画像信号に応じた画素電位が供給される。対向電極２１には、電源から共通電位ＬＣＣＯＭが供給され、画素電位及び共通電位ＬＣＣＯＭの電位差、即ち画素電極９ａ及び対向電極２１間に生じる電位差によって配向膜１６及び２２間に介在する液晶分子に加わる電界を画素毎に変調する構成となっている。これにより、両基板間の透過光量が制御され、画像が階調表示される。

液晶装置１はＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式を採り、ＴＦＴアレイ基板１０における画素表示領域１０ａには、マトリクス状に配置された複数の画素電極９ａと、互いに交差して配列された複数の走査線２及びデータ線３とが形成され、画素に対応する画素部７１が構築されている。尚、ここでは図示しないが、各画素電極９ａとデータ線３との間には、走査線２を介して夫々供給される走査信号に応じて導通、非導通が制御されるＴＦＴや、画素電極９ａに印加した電圧を維持するための蓄積容量が形成されている。また、画像表示領域１０ａの周辺領域には、データ線駆動回路１０１等の駆動回路が形成されている。

データ線駆動回路１０１は、シフトレジスタ５１、論理回路５２、及び位相差補正回路１０８を備えている。

シフトレジスタ５１は、データ線駆動回路１０１内に入力される所定周期のＸ側クロック信号ＣＬＸ（及びその反転信号ＣＬＸ´）、シフトレジスタスタート信号ＤＸに基づいて、各段から転送信号Ｐｉ（ｉ＝１、・・・、ｎ）を順次出力するように構成されている。液晶装置１の動作時において、シフトレジスタ５１には、電源ＶＤＤＸ及び電源より低電位の電源ＶＳＳＸが供給され、シフトレジスタ５１を構成するトランジスタが駆動される。

論理回路５２は、パルス幅制限手段を含み、シフトレジスタ５１から順次出力される転送信号Ｐｉを、イネーブル信号ＥＮＢ１乃至ＥＮＢ４、及びプリチャージ用選択信号ＮＲＧに基づいて整形し、それを基にして最終的にサンプリング回路駆動信号Ｓｉを出力する機能を有している。論理回路５２によれば、信号の立ち上がり及び立ち下がりにおける信号の電位の裾引きが低減されたサンプリングパルスＳｉを出力できる。位相差補正回路１０８は、反転クロック信号ＣＬＸＢの位相及びクロック信号ＣＬＸの位相間に位相差が生じたとしても、この位相差が補正する。

サンプリング回路７は、サンプリングパルスＳｉに応じてオンオフされるＴＦＴ等のスイッチング素子を介して各画素部７１に画像信号ＶＩＤｉを供給する。

次に、図４を参照しながら、液晶装置１の画像表示領域１０ａにおける回路構成及び動作説明する。図４は、液晶装置１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、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、サンプリング回路７を介して画像信号ＶＩＤｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｎ）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ＶＩＤｉ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。

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いる。スイッチング素子であるＴＦＴ３０は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に応じた画素電位が画素電極９ａに所定のタイミングで書き込む。容量電極３００は、上下導通端子１０６に直接、或いは間接的に電気的に接続されている。対向電極２１には、容量電極３００に電気的に接続されており、固定電位である共通電位ＬＣＣＯＭが供給されている。

画素電極９ａを介して液晶層に書き込まれた所定レベルの画像信号ＶＩＤ１、ＶＩＤ２、・・・、ＶＩＤｎ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。液晶層５０は、印加される電圧レベルにより液晶分子の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。

尚、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層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。

以上の各回路部等の動作によって液晶装置１の動作時に画像が表示される。

次に、図５を参照しながら、配向膜１６の構成を詳細に説明する。図５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た図である。

図５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等の各種構成要素を備えた積層構造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。画素電極９ａ上に、ＳｉＯ或いはＳｉＯ２等の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、液晶分子を垂直配向モードで配向制御するための無機垂直配向膜として配向膜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の配向状態を垂直配向モードによって規制できる。

尚、配向膜２２は、基本的には配向膜１６と同様の構成を有しているが、配向膜２２を構成する無機材料からなる柱上構造物が対向基板２０の基板面及び対向電極２１となす角度が、無機材料の柱状構造物１６ａがＴＦＴアレイ基板１０の基板面に対してなす所定の角度より小さい点で異なる。

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る、誘電率異方性が負である液晶分子５０ａからなる。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、配向膜１６及び２２の夫々の表面で互いに異なるプレチルト角をなし、液晶装置１の動作時に垂直配向モードで配向制御される。

次に、図６及び図７を参照しながら、液晶装置１の具体的な構成をより詳細に説明する。図６は、液晶装置１の図１に対応する断面図を拡大して示した拡大図である。図７は、図６に示した領域Ｃ１及びＣ２の夫々を拡大して示した拡大図である。

図６において、液晶層５０から見て対向基板２０の側に形成された配向膜２２の膜厚ｔ２は、液晶層５０から見てＴＦＴアレイ基板１０の側に形成された配向膜１６の膜厚ｔ１より薄い。図７を参照しながら説明するように、配向膜２２の表面及び液晶分子５０ａがなすプレチルト角は、配向膜１６の表面及び液晶分子５０ａがなすプレチルト角より小さい。より具体的には、図７（ａ）に示す領域Ｃ２において、対向基板２０の基板面に沿って平面的に延びる配向膜２２の表面に対する法線ＮＬ２及び液晶分子５０ａ２の長軸Ｌ２がなすプレチルト角θ２と、図７（ｂ）に示す領域Ｃ１において、ＴＦＴアレイ基板の基板面に沿って平面的に延びる配向膜１６の表面に対する法線ＮＬ１及び液晶分子５０ａ１の長軸Ｌ１がなすプレチルト角θ１とを比べると、プレチルト角θ２はプレチルト角θ２より小さい。このように垂直配向モードで配向制御される液晶分子のプレチルト角を、各配向膜の表面で互いに異ならせることにより、本願発明者は表示性能の向上を図っていた。

配向膜１６及び２２は、斜方蒸着法を用いて形成する際に画素電極９ａ及び対向電極２１上に蒸着される無機材料の蒸着角度を異ならせることによって、配向膜１６及び２２を構成する柱状構造物が伸びる角度、即ち無機材料の構成する原子が堆積されてなる構造物が成長する方向と各基板の表面とがなす角度を互いに異なるように形成されている。このような配向膜の膜質の相違によって、配向膜１６及び２２の夫々の表面において、配向膜１６及び２２の夫々の表面でプレチルト角を互いに異ならせることが可能である。

しかしながら、このような配向膜１６及び２２を用いて液晶分子５０ａを配向制御した場合、液晶装置１の動作時において対向電極２１の電位、即ち共通電位ＬＣＣＯＭが経時的に変動してしまい、光抜け等のドメインが発生し、経時的に表示性能が顕著に低下していくことが本願発明者による評価結果により確認されている。

そこで、本願発明者は、このようなドメインの発生が無機材料の蒸着角度の相違に起因する配向膜１６及び２２の膜質の違い及び各配向膜の下地となる画素電極９ａ及び対向電極２１の膜厚、並びにこれら電極の電気抵抗等の特性の相違が、対向電極２１の電位、即ち共通電位ＬＣＣＯＭが経時的に変動してしまう原因の一つと推察し、鋭意検討の結果、配向膜１６及び２２の膜厚を互いに異ならせることによって、液晶装置１の動作時における経時的な共通電位ＬＣＣＯＭの変動を低減できることを見出した。より具体的は、対向基板２０の側に形成される配向膜及びＴＦＴアレイ基板１０の側に形成される配向膜のうち液晶分子のプレチルト角が相対的に小さくなるように形成された配向膜の膜厚を、他方の配向膜の膜厚より薄く形成することによって経時的な共通電位ＬＣＣＯＭの変動を低減でき、これに伴いドメインの発生が低減されることが分かった。

尚、本実施形態の液晶装置１では、配向膜１６の膜厚に比べて配向膜２２の膜厚が薄い場合を例に挙げたが、液晶分子がなすプレチルト角の大小関係に応じて配向膜１６及び２２のうちどちらの配向膜の膜厚を薄くするかを決めればよい。より具体的には、例えば配向膜１６の表面における液晶分子のプレチルト角が配向膜２２の表面におけるそれと比べて小さくなるように各配向膜を形成する場合には、配向膜２２より膜厚が薄くなるように配向膜１６を形成することによって、共通電位ＬＣＣＯＭの経時的な変動を低減できる効果は相応に得られる。

（実施例）
次に、図８を参照しながら、本願発明者が実施した評価結果を説明する。図８は、本願発明者が実施した評価結果を示したグラフである。本評価では、配向膜１６の表面における液晶分子のプレチルト角が配向膜２２の表面における液晶分子のプレチルト角より小さくなるように無機材料の蒸着角度を設定し、配向膜の膜厚比の振った場合の共通電位ＬＣＣＯＭの変動を測定した。尚、本評価では、液晶装置を動作開始させる前の初期の共通電位ＬＣＣＯＭと、３００時間経過後の共通電位ＬＣＣＯＭとを測定し、初期の共通電位ＬＣＣＯＭに対する３００時間経過後の共通電位ＬＣＣＯＭの変動割合を算出し、該算出した変動割合を膜厚比毎に比較した。尚、図８中において、ｔ１は配向膜１６の膜厚を意味し、ｔ２は配向膜２２の膜厚を意味する。したがって、膜厚比Ｒｔが１より大きい範囲では、配向膜１６の膜厚が配向膜２２の膜厚より大きいことを意味する。

図８において、黒丸は本評価において得られたデータに基づいて算出された膜厚比であり、これら黒丸を結んだ直線は膜厚比に対する共通電位ＬＣＣＯＭの変動を算出した膜厚比に基づいて推定した推定値を示している。

図８に示すように、本評価によれば膜厚比Ｒｔが大きくなるほど共通電位ＬＣＣＯＭの変動が小さくなる傾向にあることが分かった。また、ドメインの低減だけに注目して膜厚比を設定した場合には、表示性能の観点、或いは製造プロセス上の観点等の各種条件を考慮した場合に他の不具合が発生する場合も想定される。したがって、ドメインの発生を抑制可能な共通電位ＬＣＣＯＭの変動の上限値及び下限値の夫々を＋ΔＶ１及び−ΔＶ１とした場合、膜厚比Ｒｔは、下限値はＲｔ１であり、上限値はＲｔ２である。したがって、配向膜の膜厚比が下限値Ｒｔ１及び上限値Ｒｔ２の範囲内に設定することにより、ドメインが発生しない程度に共通電位ＬＣＣＯＭの変動を抑制できる。本願発明者の鋭意検討によれば、膜厚比が１．２乃至２．４の範囲になるように配向膜の膜厚を設定すれば、ドメインが発生しない範囲に共通電位ＬＣＣＯＭの変動を抑制できることと考えている。

以上、説明したように本実施形態に係る液晶装置によれば、共通電位ＬＣＣＯＭの変動を原因の一つとして生じるドメインを低減でき、高コントラスト比を有する高品位の画像表示を行うことが可能である。即ち、長期間に亘って高品位の画像を表示できるという信頼性に優れた液晶装置を提供できる。

（液晶装置の製造方法）
次に図９を参照しながら、上述の液晶装置１を製造するための液晶装置の製造方法を説明する。図９は、液晶装置１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。尚、以下では本発明の第１の発明に係る液晶装置の製造方法の実施形態を主に説明するが、第２の発明に係る液晶装置の製造方法の実施形態も、本実施形態の液晶装置の製造方法における配向膜１６及び配向膜２２の相互関係が入れ替わるだけであるため、詳細な説明を省略する。

図９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等の透明導電材料からなる画素電極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、斜方蒸着法によって形成され、配向膜２２より膜厚が厚くなるように無機材料の供給量が調整される。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、無機材料が画素電極を覆うように基板面上に堆積する。

ここで、図１０を参照しながらＴＦＴアレイ基板１０上に配向膜１６を形成する過程を詳細に説明する。図１０は、配向膜１６を形成するための蒸着装置の構成を模式的に示した模式図である。

図１０において、蒸着装置３００は、蒸着源３０２と、蒸着源３０２及び無機材料の被蒸着体であるＴＦＴアレイ基板１０を収容するチャンバー３０１を備えている。

ＴＦＴアレイ基板１０上の形成される配向膜１６は、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面に対する法線ＮＬ１と蒸着源３０２から無機材料が堆積される第１蒸着方向とがなす角（θａ）を調整することによって、基板面に対して柱状構造物が伸びる角度が設定可能である。より具体的には、例えば図７（ｂ）に示したプレチルト角θ１を５°に設定する場合には、第１蒸着角度θａ、即ち法線ＮＬ１に対する無機材料の入射角度を４５°に設定する。また、後述するステップＳ２２で配向膜２２を形成する際には、図７（ａ）に示したプレチルト角θ２を例えば４°に設定する。プレチルト角θ２を４°に設定するためには、第２蒸着角度θｂ、即ち対向基板２０の基板面における法線ＮＬ２に対して入射する無機材料の入射角度を４０°に設定する。

再び図１０において、上述のようにして得られる無機斜方蒸着膜としての配向膜１６は、表面形状効果により液晶層５０の液晶分子を配向させることができる。尚、配向膜１６は、無機材料からなることで耐光性や耐熱性に優れ、ライトバルブとしての液晶装置の耐久性向上に寄与する。このようにして、ＴＦＴアレイ基板１０上に図２に示した積層構造が形成される。

次に、例えば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）。この表面処理によって、配向膜１６の耐光性を高めることができる。

次に、溶剤等の洗浄液を用いて、表面処理された配向膜１６を洗浄し（ステップ１４）、配向膜１６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、配向膜２２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に形成された配向膜２２も、配向膜１６と同様に表面処理される（ステップ２３）。表面処理された配向膜２２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間に液晶を注入し（ステップＳ３２）、液晶装置１が形成される。

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。

（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。図１５は、液晶装置をライトバルブとして用いたプロジェクタの構成例を示す平面図である。図１５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。

このようなプロジェクタは、上述の液晶装置を具備してなるので、ドメインの発生が抑制された高品位の画像を長期期間に亘って表示できる。

本実施形態に係る液晶装置の構成を示した平面図である。 図１のＨ−Ｈ´断面図である。 本実施形態に係る液晶装置の主要な電気的接続構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る液晶装置の画像表示領域を構成する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２に対応する断面の構成について、配向膜１６による液晶の配向状態を模式的に示した図である。 本実施形態に係る液晶装置の図１に対応する断面図を拡大して示した拡大図である。 図６に示した領域Ｃ１及びＣ２の夫々を拡大して示した拡大図である。 本願発明者が実施した評価結果を示したグラフである。 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。 配向膜を形成するための蒸着装置の構成を模式的に示した模式図である。 本実施形態に係る電子機器の一例の構成を示した平面図である。

符号の説明

１・・・液晶装置、９ａ・・・画素電極、１０・・・ＴＦＴアレイ基板、２０・・・対向基板、１６、２２・・・配向膜、２１・・・対向電極、５０・・・液晶層、θ１、θ２・・・プレチルト角

Claims (5)

1. 第１基板と、
   前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、
   垂直配向モードで配向制御される液晶分子を含んでおり、前記第１基板及び第２基板間に挟持された液晶層と、
   前記第１基板上の画素領域に形成されており、画像信号に応じた画素電位が供給される画素電極と、
   前記画素電極に対向するように前記第２基板上の前記画素領域に形成されており、共通電位が供給される対向電極と、
   前記第１基板における前記液晶層に面する側の基板面に斜方蒸着法を用いて無機材料を蒸着させることによって形成されており、前記画素電極を覆う第１配向膜と、
   前記第２基板における前記液晶層に面する側の基板面に斜方蒸着法を用いて無機材料を蒸着させることによって形成されており、前記対向電極を覆う第２配向膜とを備え、
   前記第１配向膜及び前記第２配向膜のうち一方の配向膜の表面における前記液晶分子のプレチルト角は、前記第１配向膜及び前記第２配向膜の他方の配向膜の表面における前記液晶分子のプレチルト角より小さく、
   前記一方の配向膜の膜厚は、前記他方の配向膜の膜厚より薄いこと
   を特徴とする液晶装置。
2. 前記一方の配向膜は前記第２配向膜であり、前記他方の配向膜は前記第１配向膜であること
   を特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 第１基板と、前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、垂直配向モードで配向制御される液晶分子を含んでおり、前記第１基板及び第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板上の画素領域に形成されており、画像信号に応じた画素電位が供給される画素電極と、前記画素電極に対向するように前記第２基板上の前記画素領域に形成されており、共通電位が供給される対向電極と、前記第１基板における前記液晶層に面する側の基板面に前記画素電極を覆うように形成された第１配向膜と、前記第２基板における前記液晶層に面する側の基板面に前記対向電極を覆うように形成された第２配向膜と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、
   前記第１基板における前記液晶層に面する側の基板面に、斜方蒸着法を用いて無機材料を第１蒸着角度で蒸着させることによって前記第１配向膜を形成する第１配向膜形成工程と、
   前記第２基板における前記液晶層に面する側の基板面に、前記第１配向膜より膜厚が薄くなり、且つプレチルト角が小さくなるように斜方蒸着法を用いて前記第１蒸着角度より小さい第２蒸着角度で無機材料を蒸着させることによって前記第２配向膜を形成する第２配向膜形成工程とを備えたこと
   を特徴とする液晶装置の製造方法。
4. 第１基板と、前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、垂直配向モードで配向制御される液晶分子を含んでおり、前記第１基板及び第２基板間に挟持された液晶層と、前記第１基板上の画素領域に形成されており、画像信号に応じた画素電位が供給される画素電極と、前記画素電極に対向するように前記第２基板上の前記画素領域に形成されており、共通電位が供給される対向電極と、前記第１基板における前記液晶層に面する側の基板面に前記画素電極を覆うように形成された第１配向膜と、前記第２基板における前記液晶層に面する側の基板面に前記対向電極を覆うように形成された第２配向膜と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、
   前記第２基板における前記液晶層に面する側の基板面に、斜方蒸着法を用いて無機材料を第２蒸着角度で蒸着させることによって前記第２配向膜を形成する第２配向膜形成工程と、
   前記第１基板における前記液晶層に面する側の基板面に、前記第２配向膜より膜厚が薄くなり、且つプレチルト角が小さくなるように斜方蒸着法を用いて前記第２蒸着角度より小さい第１蒸着角度で無機材料を蒸着させることによって前記第１配向膜を形成する第１配向膜形成工程とを備えたこと
   を特徴とする液晶装置の製造方法。
5. 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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