JP2007225663A - 液晶装置の製造方法、液晶装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電極に起因する不具合を防止して、信頼性の高いものを得る、液晶装置の製造方法、液晶装置、及び該液晶装置を備えた電子機器を提供する。
【解決手段】液晶層５０と、液晶層５０を挟持する一対の基板１０，２０と、一対の基板１０，２０における液晶層５０側にそれぞれ配置された一対の電極９，２１と、を備えた液晶装置の製造方法である。化学的気相法により、一対の電極９，２１の少なくとも一方が覆われるように基板表面に被覆膜４１，６１を形成する。そして、被覆膜４１，６１上に無機材料からなる配向膜４０，６０を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶装置の製造方法、液晶装置、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に搭載される光変調手段や、携帯電話等に搭載される直視型表示装置として用いられる液晶装置は、液晶層を挟持して対向配置され、液晶層に電圧を印加するための電極を具備する一対の基板を主体として構成されたものである。また、液晶装置を構成する一対の基板の液晶層側には、各々、電圧無印加時における液晶分子の配列を制御する配向膜が形成されて、電界無印加時における液晶分子の配向状態を規制することが可能となっている。

このような配向膜としては、一般にポリイミドなどの配向性高分子などからなり、表面にラビング処理を施されたものが用いられている。
しかしながら、上記配向性高分子からなる配向膜は、例えば液晶プロジェクタの光変調手段として用いた場合、光源からの強い光や熱によって劣化する。配向膜が劣化すると液晶分子の配向規制力が低下し、液晶分子の配向状態が乱れて液晶装置の表示品質が低下してしまう。そのため、近年では、耐光性、及び耐熱性のある、例えば酸化珪素（ＳｉＯ_２）等の無機材料からなる無機配向膜が用いられている。このような無機配向膜は、一般的には斜方蒸着法を用いて形成されることから、蒸着方向に傾いた柱状構造を有している。

ところで、一般に液晶装置を駆動すると、パネル内部の熱等により液晶層に電圧を印加する電極から金属元素や金属イオン等が液晶層側に拡散して不純物となる。特に、無機配向膜は上述したように柱状構造を有していることから隙間が多く、前記不純物が無機配向膜中を通り抜けて液晶層中に拡散する。このように液晶層中に不純物が拡散すると、液晶層が劣化し液晶装置の表示品質が低下してしまう。

そこで、電極上に物理的蒸着法により垂直蒸着膜を形成し、該垂直蒸着膜上に斜方蒸着によって形成した無機配向膜を形成することで、該垂直蒸着膜により電極から発生した不純物の液晶層への拡散の防止を図る技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−７７９０１号公報

しかしながら、物理的蒸着法によって形成された上記垂直配向膜は、電極から発生した不純物の液晶層側への拡散を十分に防止できる程の緻密性を備えていない。よって、無機配向膜を通って不純物が液晶層中に拡散してしまい、液晶の劣化が生じて液晶装置の信頼性が低下するという問題があった。一方、無機配向膜を厚膜化することで液晶層への不純物の拡散を防止することも考えられるが、無機配向膜の厚みが増すと無機配向膜に含まれるキャリア（電子、ホール等）も増加してしまうため、電圧印加時に液晶層にキャリアが多く注入されてしまい、結果的に液晶装置の信頼性の低下を招くおそれもある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、電極に起因する不具合を防止して、信頼性の高いものを得る、液晶装置の製造方法、液晶装置、及び該液晶装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。

本発明の液晶装置の製造方法は、液晶層と、該液晶層を挟持する一対の基板と、該一対の基板における前記液晶層側にそれぞれ配置された一対の電極と、を備えた液晶装置の製造方法において、化学的気相法により、前記一対の電極の少なくとも一方が覆われるように前記基板表面に被覆膜を形成する工程と、該被覆膜上に無機材料からなる配向膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の液晶装置の製造方法によれば、少なくとも一方の電極を覆う被覆膜が化学的気相法により形成されているので、該被覆膜は緻密性の高いものとなる。そして、前記電極と液晶層とが被覆膜を介して接触した状態となるので、前記電極から発生する金属元素や金属イオン等の不純物は前記被覆膜によって遮られ、液晶層側に拡散するのが防止される。被覆膜は緻密性が高いために厚みを薄くでき、液晶装置の透過率、及びコントラスト比を低下させることがない。また、不純物の拡散を緻密性の高い被覆膜のみで防止できるので、配向膜を薄くすることができ、予め配向膜中に含まれたキャリア（電子、ホール）が少なくなって、これにより、前記電極に電圧を印加した際に液晶層に注入されるキャリア量を低減できる。また、上記被覆膜は緻密性が高いことから絶縁膜として採用することもでき、この場合に電極側から液晶層側への電子注入を抑制することができる。さらに、電極が上記被覆膜に覆われているので、液晶層と電極とが直接接触することがないので、前記電極上で光触媒反応の発生を防止し、該光触媒反応に起因する液晶層の劣化を防止できる。したがって、電極に起因する不具合が防止することにより、信頼性の高い液晶装置を提供することができる。

また、上記液晶装置の製造方法においては、化学的気相法により異なる材料を積層することにより、前記被覆膜を形成するのが好ましい。
ここで、単一材料からなる被覆膜の膜厚が光の波長（４００ｎｍ）に近づくと、液晶装置に入射した光が被覆膜内で反射されて、液晶装置における透過率、及びコントラスト比が低下してしまう。そこで、本発明を採用すれば、光の波長よりも膜厚が小さく、互いの屈折率が異なる層を積層することで被覆膜を形成できるので、被覆膜全体としての膜厚が光の波長に近い場合でも、各層内での光の反射を防止し、液晶装置における透過率、及びコントラスト比の低下が防止されたものとなる。

また、上記液晶装置の製造方法においては、無機材料を斜方蒸着することで前記配向膜を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置の製造方法。

このようにすれば、ラビング処理等を行うことなく、配向膜によって液晶分子にプレチルト角を良好に付与することが可能となる。また、配向膜が無機材料から構成されたものとなるので、耐熱性及び耐光性を備えたものとなり、この配向膜を備えた液晶装置をプロジェクタの光変調素子として好適に採用することができる。

また、上記液晶装置の製造方法においては、前記被覆膜を珪素酸化物を用いて形成するのが好ましい。
このようにすれば、被覆膜と基板上に形成された電極との密着性を向上させることができる。

本発明の液晶装置は、液晶層と、該液晶層を挟持する一対の基板と、該一対の基板における前記液晶層側にそれぞれ配置された一対の電極と、を備えた液晶装置において、前記一対の電極の少なくとも一方が、化学的気相法により形成された被覆膜により覆われ、該被覆膜上には無機材料からなる配向膜が形成されていることを特徴とする。

本発明の液晶装置によれば、少なくとも一方の電極を覆う被覆膜が化学的気層法により形成されているので、該被覆膜は緻密性の高いものとなる。そして、前記電極と液晶層とが被覆膜を介して接触した状態となるので、前記電極から発生する金属元素や金属イオン等の不純物は前記被覆膜によって遮られ、液晶層側に拡散するのが防止される。また、被覆膜は緻密性が高いために厚みを薄くでき、液晶装置の透過率、及びコントラスト比を低下させることはない。また、不純物の拡散を緻密性の高い被覆膜のみで防止できるので、配向膜を薄くすることができ、予め配向膜中に含まれたキャリア（電子、ホール）が少なくなって、これにより、前記電極に電圧を印加した際に液晶層に注入されるキャリア量を低減できる。また、上記被覆膜は緻密性が高いことから絶縁膜として採用することもでき、この場合に電極側から液晶層側への電子注入を抑制することができる。さらに、上記被覆膜に電極が覆われているので、液晶層と電極とが直接接触することがなくなり、前記電極上で光触媒反応の発生を防止し、該光触媒反応に起因する液晶層の劣化が防止されたものとなる。したがって、電極に起因する不具合が防止された信頼性の高い液晶装置となる。

本発明の電子機器は、上記液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

本発明の電子機器によれば、上述したような液晶層への不純物の拡散、電子注入、光触媒反応に起因する不具合が防止された液晶装置を備えているので、電子機器自体も信頼性の高いものとなる。

次に、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。なお、各実施形態においては、図面を参照しながら説明するが、各図において、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、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

（液晶装置の概略構成）
以下に、図１〜図５に基づいてスイッチング素子としてＴＦＴ（Thin-Film Transistor）素子を用いた、垂直配向モードのアクティブマトリクス型の透過型液晶装置を例として、本発明の一実施形態に係る液晶装置の構造について説明する。

図１は、本発明の液晶装置の製造方法により製造された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２は本実施形態の液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。図３はデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。図４は本実施形態の液晶装置の構造を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ’線断面図である。

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層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４０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６０が形成されている。

なお、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４０，６０は、後述するように無機材料を斜方蒸着することで形成されたもので、前記配向膜４０，６０の下には化学的気相法により形成された被覆膜が形成されている。

本実施形態の液晶装置において、図２に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９と当該画素電極９を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ素子３０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されるか、あるいは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される。

また、走査線３ａがＴＦＴ素子３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ素子３０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ＴＦＴ素子３０を一定期間だけオンすることにより、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９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する対向電極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、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極９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が付加されている。

（平面構造）
次に、図３に基づいて、本実施形態の液晶装置１００の平面構造について説明する。
図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、インジウム錫酸化物（以下、「ＩＴＯ」と略す。）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極９（点線部９Ａにより輪郭を示す）が複数、マトリクス状に設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａ及び容量線３ｂが設けられている。本実施形態において、各画素電極９及び各画素電極９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域が画素であり、マトリクス状に配置された画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。

データ線６ａは、ＴＦＴ素子３０を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、後述のチャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。

容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。
そして、図３中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。

より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各々、半導体層１ａのチャネル領域を含むＴＦＴ素子３０をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａに沿って直線状に伸びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って隣接する後段側（すなわち、図中下向き）に突出した突出部とを有する。第１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量線３ｂの上向きの突出部の先端と重なっている。この重なった箇所には、第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相互に電気的に接続するコンタクトホール１３が設けられている。すなわち、本実施形態では、第１遮光膜１１ａは、コンタクトホール１３により前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続されている。

（断面構造）
次に、図４に基づいて、本実施形態の液晶装置の断面構造について説明する。図４に示すように、本実施形態の液晶装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａとその液晶層５０側表面に形成された画素電極９、ＴＦＴ素子３０、配向膜４０を主体として構成されており、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とその液晶層５０側表面に形成された対向電極２１と配向膜６０とを主体として構成されている。

より詳細には、ＴＦＴアレイ基板１０において、基板本体１０Ａの液晶層５０側表面には画素電極９が設けられ、各画素電極９に隣接する位置に、各画素電極９をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が設けられている。
画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。

また、上記走査線３ａ上、ゲート絶縁膜２上を含む基板本体１０Ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５、及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第２層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。さらに、データ線６ａ上及び第２層間絶縁膜４上には、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第３層間絶縁膜７が形成されている。つまり、高濃度ドレイン領域１ｅは、第２層間絶縁膜４及び第３層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８を介して画素電極９に電気的に接続されている。

また、本実施形態では、ゲート絶縁膜２を走査線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体膜１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆとし、更にこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されている。

また、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの液晶層５０側表面において、各画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、ＴＦＴアレイ基板１０を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０の図示下面（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射されて、液晶層５０側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’及び低濃度ソース、ドレイン領域（ＬＤＤ領域）１ｂ、１ｃに入射することを防止するための第１遮光膜１１ａが設けられている。また、第１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０との間には、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁するための第１層間絶縁膜１２が形成されている。また、図３に示したように、ＴＦＴアレイ基板１０に第１遮光膜１１ａを設けるのに加えて、コンタクトホール１３を介して第１遮光膜１１ａは、前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続するように構成されている。

また、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側最表面には、画素電極９及び該画素電極９が形成されていない領域の第３層間絶縁膜７を覆うように、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御するための配向膜４０が形成されている。

本実施形態においては、前記配向膜４０は、ＳｉＯ_２やＳｉＯ等の珪素酸化物、又はＡｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｇＯやＩＴＯ等の金属酸化物等からなり、その厚さが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。本実施形態では、ＳｉＯ_２を主とする珪素酸化物を、従来公知の斜方蒸着することにより配向膜４０が形成されたものとなっている。なお、前記配向膜４０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を採用することも可能である。

また、前記配向膜４０は、図５に示すように無数の柱状構造物４０ａから構成され、柱状構造物４０ａの一部は隣接する柱状構造物との間に間隙を有して形成されている。また、これらの柱状構造物４０ａは後述するように斜方蒸着法によって形成されるため、柱状構造物４０ａのそれぞれは基板本体１０Ａの面に対し所定の傾斜角度θで配列されている。これにより、配向膜４０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。

そして、前記配向膜４０の直下、すなわち、画素電極９及び第３層間絶縁膜７と配向膜４０との間には、少なくとも前記画素電極９を覆うようにして被覆膜４１が形成されている。なお、上述したように配向膜４０は柱状構造物を多数具備して構成されていて、隣接する柱状構造物間に空隙を有したものとなっている。これに対して、被覆膜４１はＳｉＯ_Ｘ（ただし、ｘは１以上の整数）等の珪素酸化物を主体として構成されるもので、後述するように化学的気相法を用いることにより形成されている。本実施形態では、前記被覆膜４１は、ＳｉＯ_２から構成されたものである。なお、前記珪素酸化物にＢ（ボロン）、Ｐ（リン）、Ｃ（カーボン）、及びＮ（窒素）等を添加したものを用いてもよい。
ここで、化学的気相法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ｃａｔ−ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、ＬＰ−ＣＶＤ法等が挙げられる。

そして、被覆膜４１は、前記画素電極９から発生した金属元素や金属イオン等の不純物が液晶層５０側に拡散するのを防止する機能を発揮するもので、前記配向膜４０と比較して空隙のない非常に緻密性の高い膜から構成されたものとなっている。

ここで、一般に、従来の液晶装置は時間の経過とともに、パネル内部の熱等により画素電極から発生した金属元素や金属イオン等の不純物が発生して、液晶層に拡散してしまう。特に金属イオンが液晶層に拡散すると、金属イオンによって液晶層が破壊されて液晶装置の表示特性が低下し、信頼性が低下するといった問題が起こっていた。また、画素電極側から液晶層中に電子が注入されたり、液晶層とＩＴＯからなる画素電極とが接触することで前記画素電極上で生じた光触媒反応により、液晶層が劣化して液晶装置の表示特性、及び信頼性を低下させていた。

そこで、本実施形態に係る構造を採用すれば、前記画素電極９と液晶層５０とが被覆膜４１を介して接触した状態となっているので、この被覆膜４１により画素電極９から発生した金属元素や金属イオン等の不純物が液晶層５０側にまで拡散するのが防止される。
前記被覆膜４１は化学的気相法、本実施形態では上記種々のＣＶＤ法により形成されたものであることから、スパッタ法等の物理的蒸着法を用いて形成された場合に比べて緻密性が高くなる。このように、膜の緻密性が高いことから、物理的蒸着法によって形成した膜に比べて、その膜厚を薄くできる。具体的に本実施形態では、前記被覆膜４１の膜厚は、５〜５０ｎｍとしている。このようにすれば、液晶層５０への不純物の拡散を確実に防止しつつ、膜厚が光の波長（４００ｎｍ）に比べて十分小さいので、光の透過時に被覆膜４１によって反射されるのを防止でき、透過率、及びコントラスト比の低下が起こることもない。

また、上述したように、珪素酸化物（ＳｉＯ_Ｘ（ただし、ｘは１以上の整数））からなる被覆膜４１は緻密性が高いことから絶縁膜として採用することもでき、この場合に画素電極９側から液晶層５０側への電子注入を抑制することができる。さらに、被覆膜４１によって画素電極９を覆っているので、液晶層５０と画素電極９とが直接接触することがないので、画素電極９上で光触媒反応が起こるのを防止し、該光触媒反応に起因する液晶層５０の劣化が防止されたものとなる。

一方、対向基板２０には、基板本体２０Ａの液晶層５０側表面であって、データ線６ａ、走査線３ａ、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の形成領域に対向する領域、すなわち各画素部の開口領域以外の領域に、入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の半導体層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に侵入することを防止するための第２遮光膜２３が設けられている。さらに、第２遮光膜２３が形成された基板本体２０Ａの液晶層５０側には、そのほぼ全面に渡って、ＩＴＯ等からなる対向電極２１が形成されている。

また、対向基板２０の液晶層５０側最表面には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御するための配向膜６０が形成されている。また、対向電極２１と配向膜６０との間には、金属元素や金属イオン等の不純物が対向電極２１から液晶層５０側に拡散することを防止するための被覆膜６１が形成されている。これら配向膜６０、被覆膜６１は、各々、ＴＦＴアレイ基板１０の配向膜４０、被覆膜４１と同等の構造を有するものである。

また、両基板１０、２０の外側（液晶層５０と反対側の表面）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１５，２５が配置されている。各偏光板１５，２５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。また、ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光板１５は、その透過軸が配向膜４０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２５は、その透過軸が配向膜６０の配向規制方向と略一致するように配置されている。

液晶層５０に用いる液晶としては、垂直配向し得るものであればいかなる液晶を用いても良いが、例えば、液晶分子の短軸方向が長軸方向に比較して分極しやすい、負の誘電率異方性を有する液晶を用いることができ、配向膜４０、６０の表面形状と液晶とを適宜組み合わせることにより、電圧無印加時において、液晶層５０内の各液晶分子をＴＦＴアレイ基板１０（対向基板２０）の表面に対して略垂直な方向、具体的にはＴＦＴアレイ基板１０（対向基板２０）の法線方向に対して所定のチルト角の配向膜４０を形成している。

本実施形態に係る液晶装置１００によれば、後述するように、化学的気相法により形成された緻密性の高い被覆膜４１、６１を備えているので、液晶装置１００の駆動時に画素電極９及び対向電極２１から発生した金属元素や金属イオン等の不純物が液晶層５０に拡散するのを防止できる。また、上記被覆膜４１，６１を絶縁膜として採用することで電極９，２１側から液晶層５０側への電子注入を抑制できる。さらに、上記上記被覆膜４１，６１により液晶層５０と電極９，２１とが直接接触することがないため、光触媒反応に起因する液晶層５０の劣化を防止できる。したがって、信頼性の高い液晶装置１００となる。

（液晶装置の製造方法）
次に、本発明の液晶装置の製造方法の一実施形態として、上記液晶装置１００を製造する工程について説明する。特に、本実施形態の液晶装置は、上述したように配向膜４０，６０の下層に設けられた画素電極９及び対向電極２１を覆って被覆膜４１，６１を備えた構造を特徴としている。

一対の基板をなす、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を製造する。ここでは、ＴＦＴアレイ基板１０を製造する場合を例に挙げて説明する。
はじめに、基板本体１０Ａの表面に、第１遮光膜１１ａ、ＴＦＴ素子３０、層間絶縁膜（第１層間絶縁膜１２、第２層間絶縁膜４、第３層間絶縁膜７）等を公知の方法によって形成する。そして、図３に示したように、前記第３層間絶縁膜７にコンタクトホール８を形成し、該コンタクトホール８を介して前記ＴＦＴ素子３０に接続するＩＴＯからなる画素電極９をスパッタ法やＣＶＤ法等の公知の方法を用いることで形成する。

その後、前記画素電極９を覆うようにして被覆膜４１を前記基板本体１０Ａ上に形成する。なお、前記被覆膜４１を形成する方法として化学的気相法を採用することができる。一般に化学的気相法は、薄膜の構成元素（本実施形態では珪素）を含むガスを原料とし、エネルギーを加えて分解、還元、酸化、置換等の化学反応を起こさせ、基材表面での吸着、反応、解離を経て薄膜を堆積する方法である。なお、原料ガスに付与されるエネルギーの形によって、熱エネルギーの付与による熱分解を経て成膜する熱ＣＶＤ、原料ガスのプラズマ化による活性化を経て成膜するプラズマＣＶＤ等に区別される。そして、非常に薄い膜を形成する場合に適しており、高精度の膜厚制御や組成制御を可能とし、緻密で細部への付きまわり性のよい成膜を可能とする薄膜形成法である。

本実施形態では、例えば、プラズマＣＶＤ装置の反応室に基板本体１０Ａを配置し、該基板本体１０Ａ上に珪素酸化物（例えば、ＳｉＯ_２）からなる単分子膜を形成するべく、最適な原料ガスを反応室に供給し基板本体１０Ａ上に成膜する。被覆膜４１を珪素酸化物によって形成することで、基板本体１０Ａ上に形成された画素電極９との密着性が高まる。このようにして、被覆膜４１が画素電極９を覆った状態に基板本体１０Ａの全面に形成される。

化学的気相法によって形成された被覆膜４１は、上述したように付きまわり性が良好であるので、図４に示したように、コンタクトホール８内に設けられた画素電極９の表面上にも均一に覆うことができる。よって、コンタクトホール８内においても、液晶層５０と画素電極９とが直接接触することが防止される。よって、画素電極９上での光触媒反応を防止し、該光触媒反応に起因する液晶層５０の劣化が防止できる。
このように、特に膜厚のバラツキが生じやすい画素電極９と第３層間絶縁膜との境界部分、あるいはコンタクトホール８の内部も緻密性の高い均一な被覆膜４１によって確実に覆われるので、液晶装置の駆動時に電界集中が生じることもなく、電界集中に起因する液晶層５０内でのディスクリネーション等の発生を防止でき、これに起因するコントラスト低下を防止ないし抑制することが可能となる。

ところで、不純物の遮断性をより向上させるために、被覆膜の厚膜化を図る場合が考えられる。この時、例えば単一材料（ＳｉＯ_２）からなる被覆膜の膜厚が光の波長（４００ｎｍ）に近づくと、該被覆膜内で光の反射が起こり液晶装置１００における透過率、及びコントラスト比を低下させるおそれがある。

このような場合には、複数の材料を積層することにより被覆膜を形成するのが望ましい。具体的には、光の波長（４００ｎｍ）より膜厚が小さく、互いの屈折率が異なる層を積層することで被覆膜を形成し、被覆膜全体としての膜厚が光の波長に近い場合であっても各層内での光の反射が防止され、被覆膜内部に光が反射されることがなく、したがって液晶装置における透過率、及びコントラスト比の低下を防止できる。

次に、被覆膜４１を形成した基板本体１０Ａに対して、所定の方向、すなわち、図５中に示した基板本体１０Ａの面に所定の傾斜角度θなす方向から、酸化シリコン（ＳｉＯ、ＳｉＯ_２等）などの無機材料を斜方蒸着することにより、特定の方向に傾斜して配列した多数の柱状構造物４０ａを具備する配向膜４０を形成する。なお、配向膜４０を形成する際の傾斜角度θを制御することにより、電圧無印加時の液晶のプレチルト角を制御することができる。

具体的には、蒸着源（図示しない）から昇華した上記無機材料を基板本体１０Ａに対して略一定の入射角度（傾斜角度θ）で連続入射させる。すると、基板本体１０Ａには図５（ａ）に示すように配向膜材料が斜め柱状に堆積し、これによって無機材料（珪素酸化物）の柱状構造物４０ａが形成される。そして、この柱状構造物４０ａが基板本体１０Ａの表面に無数に形成されたことにより、配向膜４０が形成される。このように柱状構造物４０ａが所定の傾斜角度で形成され、これによって配向膜４０が形成されると、液晶装置１００では、柱状構造物４０ａ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、配向膜４０によって所定方向に配向規制されるようになる。
本実施形態では、蒸着角度（蒸着方向と基板法線Ｌとのなす角）を４０〜６５°として、配向膜４０を形成することが好ましい。

このように、斜方蒸着により配向膜を形成することにより、ラビング処理等を行うことなく、配向膜４０によって液晶分子にプレチルト角を良好に付与することが可能となる。また、配向膜４０が無機材料から構成され、耐熱性及び耐光性を備えたものとなるので、後述するように、この配向膜４０を備えた液晶装置１００を特にプロジェクタの光変調素子として好適に採用することができる。
以上のようにして、偏光板１５以外の必要な要素が形成されたＴＦＴアレイ基板１０を製造できる。

そして、上述したＴＦＴアレイ基板１０を製造する工程と同様に、基板本体２０Ａ上にＩＴＯからなる対向電極２１を公知の方法により形成した後、ＡＬＤ法等の化学的気相法を用いて被覆膜６１を形成し、該被覆膜６１上に多数の柱状構造物を具備する無機斜方蒸着膜からなる配向膜６０を製造する。このようにして、偏光板２５以外の必要な要素が形成された対向基板２０を製造できる。このようにして得られたＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間に液晶層５０を挟持するとともに、シール材５２を介して両基板１０，２０を貼り合わせることで液晶装置１００を製造することができる。

なお、本実施形態では、画素電極９及び対向電極２１の両方とも被覆膜４１，６１により覆われた構成としているが、前記電極９，２１のいずれか一方側のみに被覆膜を設け、該被覆膜上に配向膜を形成してもよい。これにより、少なくとも被覆膜によって覆われた側の電極からの不純物の拡散を防止でき、液晶装置の信頼性を向上できる。

本実施形態に係る液晶装置１００の製造方法によれば、画素電極９及び対向電極２１を覆う被覆膜４１，６１が化学的気層法により形成されているので、該被覆膜４１，６１は緻密性の高いものとなる。そして、前記画素電極９、対向電極２１と液晶層５０とが被覆膜４１，６１を介して接触した状態となるので、前記画素電極９、対向電極２１から発生する金属元素や金属イオン等の不純物は前記被覆膜４１，６１によって遮られ、液晶層５０側に拡散するのが防止される。
また、被覆膜４１，６１は緻密性が高いので、蒸着法で形成した場合に比べてその厚みを十分に薄くすることができる。よって、前記被覆膜４１，６１はその厚みが薄いことから液晶装置１００における透過率、及びコントラスト比を低下させることがない。

また、不純物の拡散を緻密性の高い被覆膜４１，６１のみで防止できるので、配向膜４０，６０を薄くすることができ、予め配向膜４０，６０中に含まれたキャリア（電子、ホール）が少なくなって、これにより、前記電極９，２１に電圧を印加した際に液晶層５０に注入されるキャリア量が低減し、液晶装置１００の信頼性を向上できる。また、上記被覆膜４１，６１が絶縁膜としても機能することにより電極９，２１側から液晶層５０側への電子注入を抑制できる。さらに、液晶層５０と電極９，２１とが直接接触することがないため、光触媒反応に起因する液晶層５０の劣化を防止できる。したがって、電極９，２１に起因する不具合が防止した、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、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１００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ので、液晶層の劣化が防止され、表示品質の優れた信頼性の高いものとなる。
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。

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、上記実施形態では、垂直配向モードの液晶装置についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モードなど、電圧無印加時の液晶分子の配向状態がいかなる液晶装置にも適用することができる。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。

（ａ），（ｂ）は、液晶装置の概略構成を示す模式図である。 液晶装置における等価回路図である。 複数の画素群の構造を示す平面図である。 液晶装置の構造を示す断面図である。 配向膜の概略構成を示す図である。 プロジェクタの要部を示す概略構成図である。

符号の説明

９…画素電極（電極）、１０…ＴＦＴアレイ基板（基板）、２０…対向基板（基板）、２１…対向電極（電極）、４０…配向膜、４１…被覆膜、５０…液晶層、６０…配向膜、６１…被覆膜、１００…液晶装置

Claims (6)

1. 液晶層と、該液晶層を挟持する一対の基板と、該一対の基板における前記液晶層側にそれぞれ配置された一対の電極と、を備えた液晶装置の製造方法において、
   化学的気相法により、前記一対の電極の少なくとも一方が覆われるように前記基板表面に被覆膜を形成する工程と、
   該被覆膜上に無機材料からなる配向膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする液晶装置の製造方法。
2. 化学的気相法により異なる材料を積層することにより、前記被覆膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
3. 無機材料を斜方蒸着することで前記配向膜を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置の製造方法。
4. 前記被覆膜を珪素酸化物を用いて形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
5. 液晶層と、該液晶層を挟持する一対の基板と、該一対の基板における前記液晶層側にそれぞれ配置された一対の電極と、を備えた液晶装置において、
   前記一対の電極の少なくとも一方が、化学的気相法により形成された被覆膜により覆われ、該被覆膜上には無機材料からなる配向膜が形成されていることを特徴とする液晶装置。
6. 請求項５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