JP2008039955A - 液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶分子の応答速度を高める。
【解決手段】壁部９０が、液晶分子の流体力学的な動きが他の画素の液晶分子に伝播することを低減する。壁部９０によれば、各画素における横電界のみによって当該画素における液晶分子が駆動され、横電界の印加及び非印加の切り換えに応じて駆動時における液晶分子の立ち上がり及び立ち下がりが高速で行われることになり、液晶分子の高速駆動が可能になる。言い換えれば、各画素９ａにおける液晶分子が、当該画素９ａに隣接する他の画素における液晶分子の駆動につられることなく、高速で駆動され、液晶分子の応答性が向上する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、ＩＰＳ(In−Plane Switching)方式、或いはＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式等の横電界駆動方式で駆動される液晶ライトバルブ等の液晶装置、及びそのような液晶装置の製造方法、並びに液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。

この種の液晶装置では、液晶に印加する電界の方向を基板にほぼ平行な方向とする、ＩＰＳ方式、或いはＦＦＳ方式等の横電界駆動方式が知られている。横電界駆動方式は、相対向する一対の基板の夫々に形成された画素電極及び対向電極間に介在する液晶に縦電界を印加する、ＴＮ（Twisted Nematic）駆動方式等の縦電界駆動方式に比べて視角特性に優れていることから注目されている。特許文献１に開示された技術によれば、基板面に平行な横電界を液晶に均一に印加可能なように、テーパ形状を有する層間絶縁膜上に電極を形成している。

特開平９−２５８２６５号公報

この種の液晶装置では、互いに隣接する画素の夫々における横電界が相互に干渉することによって、駆動電圧に対する液晶分子の応答性が低下し、表示性能が低下しまう問題点がある。特に、液晶プロジェクタのライトバルブとして用いられる液晶装置では、直視型の液晶ディスプレイ等の液晶装置と比べて画素ピッチが小さくなり、互いに隣接する画素の一方の画素における液晶分子の動きが他の画素における液晶の駆動に及ぼす影響が相対的に大きくなる。より具体的は、例えば、液晶が所定の配向状態に規制された後、再度元の配向状態に立ち下がるまでの時間が、他の画素における液晶分子の駆動の影響、即ち、互いに隣接する画素において駆動される液晶分子の流体力学的な作用によって遅くなり、液晶分子を高速で駆動することが困難となる問題点がある。

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、横電界方式で駆動される液晶装置であって、表示性能を高めることが可能な液晶ライトバルブ等の液晶装置、及びその製造方法、並びに液晶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、複数の画素が設けられた第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、前記複数の画素の夫々に形成された画素電極と、前記第１基板上に形成された共通電極と、前記画素電極及び前記共通電極上に形成された配向膜と、前記配向膜上に形成されており、前記画素電極及び前記共通電極の夫々の電位の差に応じて生じる横電界によって駆動される液晶分子を含む液晶層と、前記複数の画素のうち隣接する画素同士の間の領域において、前記配向膜上に形成された壁部とを備える。

本発明に係る液晶装置によれば、第１基板は、例えば透明基板上に画素スイッチング用ＴＦＴ及び各種配線が形成されたＴＦＴアレイ基板であり、第１基板は、当該ＴＦＴアレイ基板に対向配置された対向基板である。画素電極及び共通電極は、例えばＩＴＯ等の透明導電膜で構成され、平面的に見て相互に櫛歯型に配列されている。配向膜は、これらが素電極及び共通電極上に形成されており、液晶分子の初期的な配向方向、言い換えれば液晶分子の非駆動時における配向方向を規制する。当該液晶装置の駆動時には、画素電極に画像信号に応じた電位が供給され、共通電極に固定電位が供給される。液晶分子は、画素電極及び共通電極の夫々の電位の差に応じて生じる横電界によって駆動され、各画素における階調、言い換えれば光の透過率が制御される。

壁部は、液晶層から見て第１基板の側に形成されており、例えば、複数の画素の夫々の開口領域を隔てる非開口領域において配向膜上に形成されている。したがって、当該画素における液晶分子が、当該画素に隣接する他の画素における液晶分子の駆動につられることなく、高速で駆動され、液晶分子の応答性が向上する。より具体的には、第１基板に近い側では横電界が強いため、液晶分子の変位、即ち液晶分子の駆動に伴って生じる液晶分子の流体力学的な動きが大きく、隣接する画素における液晶分子に及ぼす流体力学的な動きの影響が大きくなる。

そこで、本発明に係る液晶装置では、液晶層から見て第１基板の側において、複数の画素の夫々の開口領域を互いに隔てる非開口領域に壁部が形成されていることによって、液晶分子の流体力学的な動きが他の画素の液晶分子に伝播することを低減できる。したがって、壁部によれば、各画素における横電界のみによって当該画素における液晶分子が駆動され、横電界の印加及び非印加の切り換えに応じて駆動時における液晶分子の立ち上がり及び立ち下がりが高速で行われることになり、液晶分子の高速駆動が可能になる。

尚、「開口領域」とは、各画素において液晶分子が駆動されることによって実質的に光が透過可能な領域を意味し、「非開口領域」とは、各種素子或いは配線等の非透明な要素が形成されている領域を意味する。

加えて、本発明に係る液晶装置によれば、隣接する画素の夫々における液晶分子の流体力学的な動きの影響を低減できるため、隣接する画素におけるドメインの発生が低減でき、当該液晶装置によって表示される画像のコントラストも高めることが可能である。

加えて、本発明に係る液晶装置によれば、配向膜を形成した後、当該配向膜上に壁部が形成されているため、壁部を形成する工程において配向膜が損傷を受けることなく、配向膜の配向規制力が維持され、製造プロセス上及び表示性能の両方の観点から見て有利である。

よって、本発明に係る液晶装置によれば、液晶分子の高速駆動が可能となり、且つ画像の表示品位を高めることができる。加えて、製造プロセス及び表示性能の両面から見て格段に有利な液晶装置を提供できる。

本発明に係る液晶装置の一の態様では、前記壁部の高さは、前記第１基板及び前記第２基板のギャップの１／３以上であってもよい。

この態様によれば、隣接する画素における液晶分子の流体力学的な動きの影響が他の画素における液晶分子の駆動に及ばないようにするためには、壁部の高さは、前記第１基板及び前記第２基板のギャップの１／３以上であることが好ましい。このような壁部の高さは、後に詳細に説明する本願発明者のシミュレーションによって推測されている。尚、壁部の高さは、第１基板及び第２基板のギャップの１／３の未満であっても相応に得られる。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記壁部は、絶縁材料で形成されていてもよい。

この態様によれば、例えば壁部を樹脂等の絶縁材量を主たる材料として構成することによって、互いに隣接する画素において一方の画素から他方の画素に及ぶ横電界によって液晶分子の応答性が低下することを低減できる。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記壁部は、前記液晶分子の非駆動時における前記液晶分子の配向方向に沿って延びていてもよい。

この態様によれば、壁部の配向規制力によって液晶分子の配向を規制できる。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記壁部は、前記複数の画素を囲むように格子状に延びていてもよい。

この態様によれば、第１基板の面内方向に沿ってマトリクス状に画素が規定されている場合であっても、行方向及び列方向の夫々に沿って互いに隣接する画素の夫々における液晶分子の応答性を高めることが可能である。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記配向膜は、無機配向膜であってもよい。

この態様によれば、ポリイミド膜等の有機膜で配向膜を形成する場合に比べて、配向膜の配向規制力を維持し易い。より具体的には、壁部を所定の形状にパターニングする際に、溶剤によって配向膜の表面が劣化することを低減できる。このような無機膜としては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のように無機配向膜として汎用されているものを用いることが可能である。

この態様では、前記配向膜は、多孔質膜であってもよい。

この態様によれば、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の無機膜を配向膜に採用した場合、非多孔質膜にイオンビームを照射することによって配向処理を施す場合に比べて、配向処理し易いからである。尚、配向膜を、斜方蒸着法によって形成し、蒸着されると共に配向膜に配向処理が施されていてもよい。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記画素電極及び前記共通電極は、前記第１基板上の同層に形成されていてもよい。

この態様によれば、ＩＰＳ駆動方式で液晶分子を駆動し、画素の階調を制御できる。

本発明に係る液晶装置の他の態様では、前記画素電極及び前記共通電極は、前記第１基板上における互いに異なる層に形成されていてもよい。

この態様によれば、ＦＦＳ駆動方式で液晶分子を駆動し、画像の階調を制御できる。

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、第１基板及び前記第１基板に対向するように配置される第２基板間に、画素電極及び共通電極の夫々の電位の差に応じて生じる横電界によって駆動される液晶分子を含む液晶層が挟持され、複数の画素が設けられた液晶装置の製造方法において、前記画素電極及び前記共通電極上に、配向膜を形成する工程と、前記複数の画素のうち隣接する画素同士の間の領域において、前記配向膜上に壁部を形成する工程とを備える。

本発明に係る液晶装置の製造方法によれば、上述した本発明の液晶装置と同様に、液晶分子の高速駆動が可能となり、且つ画像の表示品位を高められた液晶装置を製造できる。

本発明に係る液晶装置の製造方法の一の態様では、前記配向膜を形成する工程は、前記配向膜にイオンビームを照射することによって前記配向膜に配向処理を施す工程を含んでいてもよい。

この態様によれば、斜方蒸着法を用いて配向膜を形成する場合に比べて、液晶分子に対する配向膜の配向規制力を高めることが可能である。

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

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、高品位の表示が可能な、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置を実現できる。

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。

＜１：第１実施形態＞
＜１−１：液晶装置の全体構成＞
先ず、図１を参照しながら本発明に係る液晶装置の第１実施形態を説明する。図１は、ＴＦＴアレイ基板の上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た液晶装置の平面図である。本実施形態では、液晶装置の一例として、ＩＰＳ駆動方式の液晶装置を例に挙げる。また、本実施形態に係る液晶装置１は、誘電率異方性が負である（Δε＜０）液晶分子からなる液晶層を有している。

図１において、液晶装置１では、「第１基板」の一例であるＴＦＴアレイ基板１０と、「第２基板」の一例である対向基板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、複数の画素部が設けられる画素領域たる画像表示領域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、熱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。尚、画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、ＴＦＴアレイ基板１０の中心から見て、この額縁遮光膜５３より以遠が周辺領域として規定されている。

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。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。

＜１−２：画像表示領域の構成＞
次に、図２乃至図１１を参照しながら、画像表示領域１０ａを構成する画素部の詳細な構成を説明する。図２は、液晶装置１の画像表示領域１０ａの一部を拡大して示した平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ´線断面図であり、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ´線断面図である。図５は、液晶装置１の各設計条件を示した一覧表である。図６は、配向膜に配向処理を施す際に当該配向膜に照射されるイオンビームの照射方向を示した概念図である。図７は、イオンビームの照射条件を示した一覧表である。図８は、壁部の有無と画素における光の透過率との関係をシミュレーションした結果を示したグラフである。図９は、図８に示したシミュレーション結果において壁部の有無による応答速度の違いを比較した表である。図１０は、互いに隣接する画素の夫々における透過率を並べて示したグラフである。図１１は、壁部の高さと応答速度との関係をシミュレーションした結果を示したグラフである。

図２において、液晶装置１は、壁部９０、走査線１１ａ、共通電極２１、画素電極９、及びＴＦＴ３０を有している。走査線１１ａは、図中Ｘ方向に沿って延びており、共通電極２１は、Ｙ方向に沿って延びている。画像表示領域１０ａを構成する画素９ａは、共通電極２１及び走査線１１ａの交差に応じてマトリクス状に規定されている。画素電極９及び共通電極２１は、図中Ｙ方向に沿って延びている。画素電極９は、画素９ａ毎に設けられており、ＩＴＯ等の透明導電膜で構成されている。画素電極９は、コンタクトホール８１を介してＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。共通電極２１は、後述する遮光膜２３で規定された領域、より具体的には、画素９ａにおいて実質的に光を透過させることが可能な開口領域を各画素間で互いに隔てる非開口領域に形成されており、コンタクトホール８２を介して不図示の共通電位線に電気的に接続されている。

液晶装置１の動作時には、ＴＦＴ３０は、走査線１１ａを介して供給された走査信号によってスイッチング制御され、後述するデータ線６ａを介して外部回路から供給された画像信号を画素電極９に供給する。画像信号に応じた電位を有する画素電極９と、共通電位線を介して共通電位が供給された共通電極２１との間には、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面に平行な横電界が生じる。液晶分子が当該横電界に応じて駆動されることによって、各画素９ａの階調が制御される。

壁部９０は、共通電極２１及び走査線１１ａの夫々が延びる方向に沿って、平面的に見て格子状に形成されている。したがって、後に詳細に説明するように、Ｘ方向及びＹ方向の夫々に沿って互いに隣接する画素の夫々における液晶分子の応答性を高めることが可能である。壁部９０は、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面内における液晶配向方向、より具体的には、液晶装置１の非駆動時における液晶分子の配向方向（図中点線矢印で示した方向）に沿って延びる部分（図中Ｘ方向に沿って延びる部分）を有しているため、液晶分子の配向規制力を部分的に担うことも可能である。

図３において、液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された第１層間絶縁膜４１、第２層間絶縁膜４２、第３層間絶縁膜４３、画素電極９、配向膜１６、及び壁部９０と、対向基板２０側に形成された配向膜２２、及び遮光膜２３とを備えている。第１層間絶縁膜４１、第２層間絶縁膜４２及び第３層間絶縁膜を含む積層構造中には、下側遮光膜としても機能する走査線１１ａ、蓄積容量７０、ＴＦＴ３０、及びデータ線６ａが作り込まれている。蓄積容量７０は、半導体層１ｆ、ゲート絶縁膜２及び容量線３ｂから構成されており、コンタクトホール８４を介して走査線１１ａに電気的に接続されている。蓄積容量７０は、各画素電極９に供給された画像信号を一時的に保持し、画素電極９の電位を維持する。ＴＦＴ３０は、チャネル領域１ａ´、低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃ、高濃度ソース領域１ｄ、及び高濃度ドレイン領域１ｅを有する半導体層、ゲート絶縁膜２、並びにゲート電極３ａを備えている。高濃度ドレイン領域１ｅは、コンタクトホール８１を介して画素電極９に電気的に接続されている。高濃度ソース領域１ｄは、コンタクトホール８３を介してデータ線６ａに電気的に接続されている。ゲート線６ａに供給された画像信号は、ＯＮ状態に切り換えられたＴＦＴ３０を介して画素電極９に供給され、画素の階調は当該画像信号に応じた制御される。

図４において、共通電極２１及び画素電極９は、第３層間絶縁膜上において同層に形成されている。液晶層５０に含まれる液晶分子は、液晶装置１の動作時に、共通電極２１及び画素電極９に生じた横電界によって駆動される。壁部９０は、共通電極２１が形成された非開口領域において、ＴＦＴアレイ基板１０側に形成された配向膜１６上に形成されている。

液晶装置１の各設計条件は、図５に示したとおりであり、本実施形態では壁部９０の高さ（１μｍ）は、セルギャップ（２．９μｍ）の１／３以上に設定されている。図６において、配向膜１６は、無機材料の一例であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる無機膜を形成した後、図６に示すように当該無機膜にイオンビームが照射されることによって、配向処理が施された無機配向膜である。イオンビームの照射方向は、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面Ｓの面内方向において、液晶ダイレクタ方向から７０°傾いた方向で、且つ基板面Ｓの法線に対して７５°だけ基板面Ｓ側に傾いた入射方向から照射されている。イオンビームの照射条件は、図７に示すとおりである。尚、配向膜２２も配向膜１６と同様の方法で形成されており、これら配向膜は無機材料で形成されている。したがって、ポリイミド等の有機膜で配向膜を形成する場合に比べて、壁部９０を形成する際に配向膜が損傷を受けることを低減できる。配向膜１６及び２２は、Ａｌ２Ｏ３の他にも、シリカ（ＳｉＯ２）或いはフッ化マグネシウム（ＭｇＦ）等の無機材料を用いて構成されていても、アルミナと同様の効果を得られる。尚、配向膜１６及び２２は、多孔質膜であるほうが好ましい。このような配向膜によれば、イオンビームの照射によって容易に配向処理を施すことが可能である。

液晶装置１のような横電界駆動方式で駆動される液晶装置では、その動作時において、液晶層のうちＴＦＴアレイ基板に近い側、言い換えれば配向膜に近い側では横電界が強いため、液晶分子の変位、即ち液晶分子の駆動に伴って生じる液晶分子の流体力学的な動きが大きく、隣接する画素における液晶分子に及ぼす流体力学的な動きの影響が大きくなる問題点がある。

そこで、液晶装置１では、壁部９０が、液晶分子の流体力学的な動きが他の画素の液晶分子に伝播することを低減する。壁部９０によれば、各画素における横電界のみによって当該画素における液晶分子が駆動され、横電界の印加及び非印加の切り換えに応じて駆動時における液晶分子の立ち上がり及び立ち下がりが高速で行われることになり、液晶分子の高速駆動が可能になる。言い換えれば、各画素９ａにおける液晶分子が、当該画素９ａに隣接する他の画素における液晶分子の駆動につられることなく、高速で駆動され、液晶分子の応答性が向上する。

より具体的には、図８に示すように、本願発明者が行ったシミュレーション結果によれば、壁部９０を設けることによって、開口部（即ち画素における開口領域）の透過率の立下りが、壁部を設けない場合に比べて急峻に立ち下がることが分かった。より具体的には、図９に示すように、液晶分子の応答速度は、壁部を設けた場合が１９ｍｓであり、壁部を設けない場合（２１ｍｓ）に比べて、約１０％速くなることが分かった。したがって、液晶装置１によれば、液晶分子の高速駆動が可能となる。尚、図９において、τｏｎとは、液晶分子の立ち上がり時間、τｏｆｆは液晶分子の立ち下り時間を意味し、本実施形態では、応答速度を立ち上がり時間及び立ち下り時間の和で定義している。

特に、直視型表示装置に比べて小型のサイズを有するライトバルブに応用される液晶装置では、画素ピッチが相対的にちいさくなるため、互いに隣接する画素の夫々における液晶分子の動きが他の画素における液晶分子の駆動に及ぼす影響が大きくなる。したがって、液晶装置１は、特に、このような小型サイズのライトバルブの表示性能を高めるために有用である。

また、本実施形態では、壁部９０は、配向膜１６を形成し、且つ当該配向膜１６に配向処理を施した後に形成されるため、壁部９０を形成するエッチング工程等のプロセスによって配向膜１６の表面が損傷を受けることが低減することも可能である。尚、壁部９０は、絶縁材料で形成されているほうが好ましい。例えば、壁部９０を樹脂等の絶縁材料で形成することにより、導電材料で壁部を形成する場合に比べて、互いに隣接する画素において一方の画素から他方の画素に及ぶ横電界によって液晶分子の応答性が低下することを低減できる。

また、図１０に示すように、壁部９０を設けることによって、相互に隣接する画素の夫々の応答性に差が生じる。より具体的には、図中Ｘ方向の位置に沿って０から８μｍまでが一の画素であり、８から１６μｍまでが一の画素に隣接する他の画素の範囲を示している。一の画素で黒表示を行い、他の画素で白表示を行なった場合、壁部９０を設けることによって、白表示を行う画素から黒表示を行う画素への影響が小さくなっている、より具体的には、黒表示部の端において、白表示部の透過率分布の裾の広がりが重なる範囲が低減されている。このような裾の広がりが重なる範囲が減少する理由は、上述した液晶分子の流体力学的な動きの影響が低減されていることによるものと考えられる。したがって、液晶装置１によれば、各画素における液晶分子は、隣接する画素における液晶分子を動きにつられることなく、画素電極及び共通電極間に生じた横電界によってのみ駆動される。このような液晶装置１によれば、画像信号に応じて、高いコントラストで画像を表示可能である。

次に、図１１を参照しながら、壁部９０の高さと液晶分子の応答速度との関係を説明する。図１１に示すように、壁の高さが１μｍ付近から２．９μｍの範囲では、応答速度が殆ど変化しない傾向にある。したがって、壁部９０の高さは、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０のギャップ、より具体的には配向膜１６及び２２間に介在する液晶層５０の厚みの１／３以上であるほうが、画像の表示品位を高めるためには好ましいことが分かる。尚、壁部９０を設けるだけで、当該壁部を設けない場合より表示性能が相応に高められることが言うまでもない。

以上、説明したように、本実施形態に係る液晶装置１によれば、液晶分子の高速駆動が可能となり、且つ画像の表示品位を高めることができる。加えて、製造プロセス及び表示性能の両面から見て格段に有利な液晶装置を提供できる。

＜１−３：液晶装置の製造方法＞
次に、図１２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１２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。

図１２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９を形成する（ステップＳ１１Ａ）。ステップＳ１１Ａを形成する工程と共通の工程で、或いは相前後する工程によって共通電極２１を画素電極９と同様の方法で形成する（ステップＳ１１Ｂ）。

続いて、配向膜形成工程によって、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アルミナからなる配向膜１６を約７０ｎｍの膜厚で形成する（ステップＳ１２）。次に、配向膜１６の表面に、図６及び図７に示した照射方向及び照射条件でイオンビームを照射し、配向処理を施す（ステップＳ１３）。尚、配向膜１６は、社王蒸着法を用いて配向処理が膜形成と同時施されていてもよい。次に、配向膜１６の表面に壁部９０を形成する（ステップＳ１４）。壁部９０は、配向膜１６の表面にネガ型観光性樹脂からなるレジストを形成し、フォトリソグラフィ等の既存のパターンニング法を用いて形成される。

対向基板２０には、ステップＳ１１ＡからＳ１４と並行して、或いは相前後して遮光膜２３を形成し（ステップ２１）、配向膜２２を形成し（ステップＳ２２）、配向膜２２に配向処理を施す（ステップＳ２３）。

次に、シール材でＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を貼り合わせた（ステップＳ３）後、これら基板間に液晶を注入し、液晶装置１を組み上げる（ステップＳ３２）。以上の工程によって、液晶装置１を形成できる。尚、液晶は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０を貼り合せる前にＴＦＴアレイ基板１０に供給され、その後ＴＦＴアレイ基板１０に対向基板２０を貼り合わせることによって液晶装置１を組み上げてもよい。

本実施形態に係る液晶装置の製造方法によれば、配向膜が配向処理を用意に施すことができ、且つ壁部を形成することによる配向膜の劣化も抑制できる。

＜２：第２実施形態＞
次に、図１３乃至図２１を参照しながら、本発明に係る液晶装置の他の実施形態を説明する。尚、以下では、第１実施形態に係る液晶装置１と共通する部分に共通の参照符合を付し、詳細な説明を省略する。図１３は、本実施形態に係る液晶装置１Ａの画像表示領域の一部を拡大して示した平面図である。図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ´線断面図である。図１５は、液晶装置１Ａの各設計条件を示した一覧表である。図１６は、配向膜に配向処理を施す際に当該配向膜に照射されるイオンビームの照射方向を示した概念図である。図１７は、壁部の有無と画素における光の透過率との関係をシミュレーションした結果を示したグラフである。図１８は、図１７に示したシミュレーション結果において壁部の有無による応答速度の違いを比較した表である。図１９は、互いに隣接する画素の夫々における透過率を並べて示したグラフである。図２０は、画素ピッチと応答速度との関係をシミュレーションした結果を示したグラフである。図２１は、図２０に示したシミュレーション結果において画素ピッチによる応答速度の違いを比較した表である。

尚、本実施形態に係る液晶装置１Ａにおける液晶の駆動方法は、第１実施形態と同様にＩＰＳ駆動方式である。

図１３において、液晶装置１Ａは、壁部９１、走査線１１ａ、共通電極２１、画素電極９、及びＴＦＴ３０を有している。壁部９１は、共通電極２１が延びる方向（図中Ｙ方向）に沿って延びている。壁部９１は、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面内における液晶配向方向、より具体的には、液晶装置１の非駆動時における液晶分子の配向方向（図中点線矢印で示した方向）に沿って延びる部分（図中Ｙ方向に沿って延びる部分）を有しているため、液晶分子の配向規制力を部分的に担うことも可能である。

図１４において、共通電極２１及び画素電極９は、第３層間絶縁膜上において同層に形成されている。液晶層５０に含まれる液晶分子は、液晶装置１の動作時に、共通電極２１及び画素電極９に生じた横電界によって駆動される。壁部９１は、共通電極２１が形成された非開口領域において、ＴＦＴアレイ基板１０側に形成された配向膜１６上に形成されている。

液晶装置１Ａの各設計条件は、図１５に示したとおりであり、本実施形態では壁部９１の高さ（２．９μｍ）は、セルギャップ（２．９μｍ）と一致している。液晶層５０に含まれる液晶分子の誘電率異方性は正（Δε＞０）である。このため、液晶分子の配向方向は、図１３中点線矢印で示した陽に、画素電極９が延びる方向（Ｙ方向）に対して２０°傾いている。

配向膜１６は、無機材料の一例であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる無機膜を形成した後、図１６に示すように当該無機膜にイオンビームが照射されることによって、配向処理が施された無機配向膜である。イオンビームの照射方向は、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面Ｓの面内方向において、液晶ダイレクタ方向から２０°傾いた方向で、且つ基板面Ｓの法線に対して７５°だけ基板面Ｓ側に傾いた入射方向から照射されている。イオンビームの照射条件は、図７に示した条件と同様である。

液晶装置１Ａでは、液晶装置１と同様に、壁部９１が、液晶分子の流体力学的な動きが他の画素の液晶分子に伝播することを低減する。壁部９１によれば、各画素における横電界のみによって当該画素における液晶分子が駆動され、横電界の印加及び非印加の切り換えに応じて駆動時における液晶分子の立ち上がり及び立ち下がりが高速で行われることになり、液晶分子の高速駆動が可能になる。

より具体的には、図１７及び図１８に示すように、本願発明者が行ったシミュレーション結果によれば、壁部９１を設けることによって、開口部（即ち画素における開口領域）の透過率の立下りが、壁部を設けない場合に比べて急峻に立ち下がることが分かった。液晶分子の応答速度は、壁部を設けた場合が９ｍｓであり、壁部を設けない場合（１０ｍｓ）に比べて、約１０％速くなることが分かった。したがって、液晶装置１によれば、液晶分子の高速駆動が可能となる。

また、図１９に示すように、壁部９１を設けることによって、相互に隣接する画素の夫々の応答性に差が生じる。より具体的には、図中Ｘ方向の位置に沿って０から８μｍまでが一の画素であり、８から１６μｍまでが一の画素に隣接する他の画素の範囲を示している。一の画素で黒表示を行い、他の画素で白表示を行なった場合、壁部９１を設けることによって、白表示を行う画素から黒表示を行う画素への影響が小さくなっている、より具体的には、黒表示部の端において、白表示部の透過率分布の裾の広がりが重なる範囲が低減されている。このような裾の広がりが重なる範囲が減少する理由は、上述した液晶分子の流体力学的な動きの影響が低減されていることによるものと考えられる。したがって、液晶装置１Ａによれば、各画素における液晶分子は、隣接する画素における液晶分子を動きにつられることなく、画素電極及び共通電極間に生じた横電界によってのみ駆動される。このような液晶装置１Ａによれば、液晶装置１と同様に、画像信号に応じて、高いコントラストで画像を表示可能である。

次に、図２０及び図２１を参照しながら、画素ピッチと応答速度との関係を考察する。
図２０（ａ）に示した画素ピット１０μｍの場合の液晶分子の応答速度と、図２０（ｂ）に示した画素ピット１２μｍの場合の液晶分子の応答速度とを比較すると、両者とも壁部の存在によって、液晶分子の応答速度が向上するが、画素ピッチ１０μｍのほうがより応答速度が速くなっている。より具体的には、図２１（ａ）及び（ｂ）に示すように、画素ピッチ１０μｍの場合、壁部がない場合の応答速度（２５．５ｍｓ）に比べて、壁部がある場合の応答速度（２１ｍｓ）は、１８％程度向上している。一方、画素ピッチ１２μｍの場合、壁部がない場合の応答速度（２５ｍｓ）に比べて、壁部がある場合の応答速度（２４ｍｓ）は、１０％程度向上している。したがって、画素ピッチが小さいほうが、壁部によって向上する応答速度の向上の度合いが大きいことが分かった。このシミュレーション結果により、本実施形態に係る液晶装置１Ａが、小型のサイズを有するライトバルブに特に有用であることが分かった。

以上、説明したように、本実施形態に係る液晶装置１Ａによれば、液晶分子の高速駆動が可能となり、且つ画像の表示品位を高めることができる。加えて、製造プロセス及び表示性能の両面から見て格段に有利な液晶装置を提供できる。尚、液晶装置１Ａは、液晶装置１と同様の製造方法によって製造可能である。

＜３：第３実施形態＞
次に、図２２乃至図２７を参照しながら、本発明に係る液晶装置の他の実施形態を説明する。図２２は、本実施形態に係る液晶装置１Ｂの画像表示領域の一部を拡大して示した平面図である。図２３は、図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ´線断面図である。図２４は、液晶装置１Ｂの各設計条件を示した一覧表である。図２５は、壁部の有無と画素における光の透過率との関係をシミュレーションした結果を示したグラフである。図２６は、図２５に示したシミュレーション結果において壁部の有無による応答速度の違いを比較した表である。図２７は、互いに隣接する画素の夫々における透過率を並べて示したグラフである。

尚、本実施形態に係る液晶装置１Ｂにおける液晶の駆動方法は、第１及び第２実施形態と異なるＦＦＳ駆動方式である。

図２２において、液晶装置１Ｂは、壁部９２、凸部９５、走査線１１ａ、後述する共通電極１２１、及び画素電極１９を有している。壁部９２は、各画素９ａの開口領域を隔てる非開口領域に形成された凸部９５上において、配向膜１６上に形成されており、図中Ｘ方向及びＹ方向に延びている。画素電極１９は、中継配線３１を介して不図示画素スイッチング用ＴＦＴ及びデータ線に電気的に接続されている。壁部９２は、ＴＦＴアレイ基板１０の基板面内における液晶配向方向、より具体的には、液晶装置１Ｂの非駆動時における液晶分子の配向方向（図中点線矢印で示した方向）に沿って延びる部分（図中Ｘ方向に沿って延びる部分）を有しているため、液晶分子の配向規制力を部分的に担うことも可能である。

図２３において、液晶装置１Ｂは、ＴＦＴアレイ基板１０上の互いに異なる層に形成された画素電極１９及び共通電極１２１を有している。より具体的には、固定電位である共通電位が供給される共通電極１２１は、画素電極１９の下層側に形成されており、これら電極間に生じる横電界によって液晶分子が駆動される。

液晶装置１Ｂの各設計条件は、図２４に示したとおりであり、本実施形態では壁部９２の高さ（２μｍ）は、セルギャップ（２．９μｍ）の約７０％である。液晶層５０に含まれる液晶分子の誘電率異方性は負（Δε＜０）である。このため、液晶分子の配向方向は、図２２中点線矢印で示したように、画素電極１９が延びる方向（Ｙ方向）に対して７０°傾いている。配向膜１６は、図６及び図７に示したイオンビーム照射方向及び照射条件によって照射されたイオンビームによって配向処理が施されている。

液晶装置１Ｂでは、液晶装置１と同様に、壁部９２が、液晶分子の流体力学的な動きが他の画素の液晶分子に伝播することを低減する。壁部９２によれば、各画素における横電界のみによって当該画素における液晶分子が駆動され、横電界の印加及び非印加の切り換えに応じて駆動時における液晶分子の立ち上がり及び立ち下がりが高速で行われることになり、液晶分子の高速駆動が可能になる。

より具体的には、図２５及び図２６に示すように、本願発明者が行ったシミュレーション結果によれば、壁部９２を設けることによって、開口部（即ち画素における開口領域）の透過率の立下りが、壁部を設けない場合に比べて急峻に立ち下がることが分かった。液晶分子の応答速度は、壁部を設けた場合が１４．５ｍｓであり、壁部を設けない場合（１８ｍｓ）に比べて、約１６％速くなることが分かった。したがって、液晶装置１によれば、液晶分子の高速駆動が可能となる。

また、図２７に示すように、壁部９２を設けることによって、相互に隣接する画素の夫々の応答性に差が生じる。より具体的には、図中Ｘ方向の位置に沿って０から８μｍまでが一の画素であり、８から１６μｍまでが一の画素に隣接する他の画素の範囲を示している。一の画素で黒表示を行い、他の画素で白表示を行なった場合、壁部９２を設けることによって、白表示を行う画素から黒表示を行う画素への影響が小さくなっている、より具体的には、黒表示部の端において、白表示部の透過率分布の裾の広がりが重なる範囲が低減されている。このような裾の広がりが重なる範囲が減少する理由は、上述した液晶分子の流体力学的な動きの影響が低減されていることによるものと考えられる。したがって、液晶装置１Ｂによれば、各画素における液晶分子は、隣接する画素における液晶分子を動きにつられることなく、画素電極及び共通電極間に生じた横電界によってのみ駆動される。このような液晶装置１Ｂによれば、液晶装置１と同様に、画像信号に応じて、高いコントラストで画像を表示可能である。特に、本実施形態に係る液晶装置１Ｂが、液晶装置１及び１Ａと同様に、小型のサイズを有するライトバルブに特に有用である。

以上、説明したように、本実施形態に係る液晶装置１Ｂによれば、液晶分子の高速駆動が可能となり、且つ画像の表示品位を高めることができる。加えて、製造プロセス及び表示性能の両面から見て格段に有利な液晶装置を提供できる。尚、液晶装置１Ｂは、液晶装置１と同様の製造方法によって製造可能である。

＜４：電子機器＞
次に、図２８を参照しながら、上述した液晶装置を電子機器の一例であるプロジェクタを適用した場合を説明する。上述した液晶装置は、プロジェクタのライトバルブとして用いられている。図２８は、プロジェクタの構成例を示す平面図である。図２８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の構成を有しており、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１１００によれば、液晶パネル１１１０Ｒ、１１１０Ｂおよび１１１０Ｇを備えているため、高品位の画像を表示できる。

第１実施形態に係る液晶装置の平面図である。 第１実施形態に係る液晶装置における画像表示領域の一部を拡大して示した平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ´線断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ´線断面図である。 第１実施形態に係る液晶装置の各設計条件を示した一覧表である。 配向膜に配向処理を施す際に当該配向膜に照射されるイオンビームの照射方向を示した概念図である。 イオンビームの照射条件を示した一覧表である。 壁部の有無と画素における光の透過率との関係をシミュレーションした結果を示したグラフである。 図８に示したシミュレーション結果において壁部の有無による応答速度の違いを比較した表である。 互いに隣接する画素の夫々における透過率を並べて示したグラフである。 壁部の高さと応答速度との関係をシミュレーションした結果を示したグラフである。 第１実施形態に係る液晶装置を製造可能な液晶装置の製造方法の主要な工程を示したフローチャートである。 第２実施形態に係る液晶装置における画像表示領域の一部を拡大して示した平面図である。 図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ´線断面図である。 第２実施形態に係る液晶装置の各設計条件を示した一覧表である。 配向膜に配向処理を施す際に当該配向膜に照射されるイオンビームの照射方向を示した概念図である。 壁部の有無と画素における光の透過率との関係をシミュレーションした結果を示したグラフである。 図１７に示したシミュレーション結果において壁部の有無による応答速度の違いを比較した表である。 互いに隣接する画素の夫々における透過率を並べて示したグラフである。 画素ピッチと応答速度との関係をシミュレーションした結果を示したグラフである。 図２０に示したシミュレーション結果において画素ピッチによる応答速度の違いを比較した表である。 第２実施形態に係る液晶装置における画像表示領域の一部を拡大して示した平面図である。 図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ´線断面図である。 第３実施形態に係る液晶装置の各設計条件を示した一覧表である。 壁部の有無と画素における光の透過率との関係をシミュレーションした結果を示したグラフである。 図２５に示したシミュレーション結果において壁部の有無による応答速度の違いを比較した表である。 互いに隣接する画素の夫々における透過率を並べて示したグラフである。 本発明に係る電子機器の一実施形態に係る液晶プロジェクタの構成を表す断面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ・・・液晶装置、９，１９・・・画素電極、９０，９１，９２・・・壁部、２１，１２１・・・共通電極

Claims (12)

1. 複数の画素が設けられた第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、
   前記複数の画素の夫々に形成された画素電極と、
   前記第１基板上に形成された共通電極と、
   前記画素電極及び前記共通電極上に形成された配向膜と、
   前記配向膜上に形成されており、前記画素電極及び前記共通電極の夫々の電位の差に応じて生じる横電界によって駆動される液晶分子を含む液晶層と、
   前記複数の画素のうち隣接する画素同士の間の領域において、前記配向膜上に形成された壁部と
   を備えたことを特徴とする液晶装置。
2. 前記壁部の高さは、前記第１基板及び前記第２基板のギャップの１／３以上であること
   を特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記壁部は、絶縁材料で形成されていること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
4. 前記壁部は、前記液晶分子の非駆動時における前記液晶分子の配向方向に沿って延びていること
   を特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の液晶装置。
5. 前記壁部は、前記複数の画素を囲むように格子状に延びていること
   を特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の液晶装置。
6. 前記配向膜は、無機配向膜であること
   を特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の液晶装置。
7. 前記配向膜は、多孔質膜であること
   を特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
8. 前記画素電極及び前記共通電極は、前記第１基板上の同層に形成されていること
   を特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の液晶装置。
9. 前記画素電極及び前記共通電極は、前記第１基板上における互いに異なる層に形成されていること
   を特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の液晶装置。
10. 第１基板及び前記第１基板に対向するように配置される第２基板間に、画素電極及び共通電極の夫々の電位の差に応じて生じる横電界によって駆動される液晶分子を含む液晶層が挟持され、複数の画素が設けられた液晶装置の製造方法において、
    前記画素電極及び前記共通電極上に、配向膜を形成する工程と、
    前記複数の画素のうち隣接する画素同士の間の領域において、前記配向膜上に壁部を形成する工程と
    を備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。
11. 前記配向膜を形成する工程は、前記配向膜にイオンビームを照射することによって前記配向膜に配向処理を施す工程を含むこと
    を特徴とする請求項１０に記載の液晶装置の製造方法。
12. 請求項１から９の何れか一項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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