JP2014059498A - 液晶装置、液晶装置の製造方法及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】液晶層の配向制御性を有しつつ耐光性に優れた液晶装置、液晶装置の製造方法及びプロジェクターを提供すること。
【解決手段】基板と、前記基板に対向配置された基体と、前記基板と前記基体との間に挟持された液晶層と、前記基板又は前記基体と前記液晶層との間に設けられた無機配向膜と、前記無機配向膜と前記液晶層との間に設けられた保護膜と、を有し、前記無機配向膜は、前記液晶層側の面から前記液晶層と逆側の面に向けて凹む、複数の凹部を有し、前記保護膜は、前記複数の凹部に相当する部分の少なくとも一部において、前記液晶層側から前記液晶層と逆側に向けて落ち込む形状であることを特徴とする。
【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プロジェクターに関する。

２枚の基板により液晶層を挟持し、各基板の内面側に、液晶層の配向を制御する配向膜を備えた液晶装置が知られている。このような液晶装置に設けられる配向膜としては、近年、耐光性の観点から無機膜である斜方蒸着膜が採用されつつある。近年では、ディスプレイの高輝度化、デジタルサイネージ用途の拡大に伴い、更なる耐光性寿命の向上が望まれている。

無機配向膜における耐光性寿命が低下する主要因の一つとして、液晶と配向膜の界面の光反応（界面に存在する光活性基の反応）による影響が考えられている。斜方蒸着膜は多孔質構造であるため、液晶との界面が非常に多く存在している。このことから、斜方蒸着膜の光劣化反応を抑制するためには、界面および光活性基の割合を減少させることが有用であると分かっている。例えば、特許文献１には、斜方蒸着膜上を有機膜で覆う構成が記載されている。

特開２００７−７９２０８号公報

しかしながら、特許文献１のように配向膜の表面を単に覆うような構成では、液晶層の配向を制御することができない。また、有機膜は光によって分解しやすいため、耐光性向上は困難である。

以上のような事情に鑑み、本発明のいくつかの態様の目的の１つは、液晶層の配向制御性を有しつつ耐光性に優れた液晶装置、液晶装置の製造方法及びプロジェクターを提供することを目的とする。

本発明に係る液晶装置の一態様では、基板と、前記基板に対向配置された基体と、前記基板と前記基体との間に挟持された液晶層と、前記基板又は前記基体と前記液晶層との間に設けられた無機配向膜と、前記無機配向膜と前記液晶層との間に設けられた保護膜と、を有し、前記無機配向膜は、前記液晶層側の面から前記液晶層と逆側の面に向けて凹む、複数の凹部を有し、前記保護膜は、前記複数の凹部に相当する部分の少なくとも一部において、前記液晶層側から前記液晶層と逆側に向けて落ち込む形状であることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、無機配向膜と液晶層との間に保護膜が設けられているので、液晶層との界面における配向層の光活性基を大幅に低減することができる。これにより、光反応の発生を低減することができるため、耐光性向上を図ることができる。また、無機配向膜が液晶層側の面から液晶層と逆側の面に向けて凹む、複数の凹部を有し、保護膜が複数の凹部に相当する部分の少なくとも一部において、液晶層側から液晶層と逆側に向けて落ち込む形状であるので、液晶層の配向制御性を確保することができる。これにより、液晶層の配向制御性を有しつつ耐光性に優れた液晶装置を提供することができる。

上記の液晶装置の態様において、前記無機配向膜は、前記基板または前記基体の面の法線方向に対して傾斜した、複数のカラムからなり、前記傾斜のうち、前記基板または前記基体の面の法線方向から見た平面視における傾斜方向を第１の方向としたとき、前記複数の凹部は、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿っていることが好ましい。
本発明の一態様によれば、無機配向膜が基板または基体の面の法線方向に対して傾斜した複数のカラムからなり、傾斜のうち基板または基体の面の法線方向から見た平面視における傾斜方向を第１の方向としたとき複数の凹部が第１の方向と交差する第２の方向に沿っているため、カラム部の傾斜する方向に対して交差する方向に形成された凹部において液晶層の配向制御を行うことができる。

上記の液晶装置の態様において、前記複数の凹部は、前記複数のカラムの前記基板または前記基体の法線方向に対する傾斜方向と同一方向に傾斜した凹みであることが好ましい。
本発明の一態様によれば、複数の凹部が複数のカラムの基板または基体の法線方向に対する傾斜方向と同一方向に傾斜した凹みであるため、凹部についても、カラム部の傾斜に対応するように傾斜させることができる。これにより、液晶層の配向制御性を高めることができる。

上記の液晶装置の態様において、前記保護膜は、前記複数の凹部の中に入り込むことで、凹み深さを小さくしていることが好ましい。
本発明の一態様によれば、保護膜が複数の凹部の中に入り込むことで、凹み深さを小さくしているので、液晶層との界面の表面積を小さくすることができる。これにより、液晶と配向膜の界面での光反応を抑制することができる。

上記の液晶装置において、複数の前記カラム部には、内部に空隙が存在しており、前記保護膜は、前記空隙を充填するように形成されていることが好ましい。
本発明によれば、複数のカラム部の内部には空隙が存在おり、保護膜が空隙を充填するように形成されているので、空隙部に液晶が侵入することが無く、侵入した液晶と配向膜の界面での光反応を抑制することができる。好ましくは空隙を完全に充填することであるが、少なくとも一部を充填するように形成されていれば、空隙に液晶が侵入した場合、液晶との界面の表面積を小さくすることができる。これによって液晶と配向膜の界面での光反応を抑制することができる。

上記の液晶装置において、さらに前記基板または前記基体の前記液晶層側の面に段差部を有し、前記複数の凹部は、前記段差部に相当する部分に形成されていることが好ましい。
本発明の一態様によれば、基板または基体の液晶層側の面に段差部を有し、複数の凹部が段差部に相当する部分に形成されているので、段差部の形状を利用して凹部を形成することができる。これにより、凹部を製造する工程を簡略化することができる。

上記の液晶装置の態様において、さらに、前記基板または前記基体の前記液晶層側の面には電極が形成され、前記段差部は、前記電極の前記液晶層側の面上に形成されていることが好ましい。
本発明の一態様によれば、基板または基体の液晶層側の面には電極が形成され、段差部が電極の液晶層側の面上に形成されているので、凹部をより確実に含む構成とすることができる。

上記の液晶装置の態様において、前記保護膜は、ポリシロキサン系の垂直配向材料または珪素酸化物または珪素窒化物または酸化アルミニウムのいずれかを含む材料を用いて形成されることが好ましい。
本発明の一態様によれば、保護膜は、ポリシロキサン系の垂直配向材料または珪素酸化物または珪素窒化物または酸化アルミニウムのいずれかを含む材料を用いて形成されるので、耐光性の高い液晶装置が得られる。

上記の液晶装置の態様において、前記保護膜は、液相成膜法によって形成されていることが好ましい。
本発明の一態様によれば、液相成膜法によって保護膜が形成されるため、保護膜を効率的かつ高精度に塗布することができる。

上記の液晶装置の態様において、前記無機配向膜は、斜方蒸着法によって形成されているが好ましい。
本発明の一態様によれば、斜方蒸着法によって無機配向膜が形成されるため、無機配向膜を効率的かつ高精度に形成することができる。

本発明に係る液晶装置の製造方法は、例えば基板と、前記基板に対向配置された基体との間に液晶層を挟持する液晶装置の製造方法であって、前記基板又は前記基体と前記液晶層との間に無機配向膜を設け、前記無機配向膜と前記液晶層との間に保護膜を設け、前記無機配向膜は、前記液晶層側の面から前記液晶層と逆側の面に向けて凹む、複数の凹部を有し、前記保護膜は、前記複数の凹部に相当する部分の少なくとも一部において、前記液晶層側から前記液晶層と逆側に向けて落ち込むように形成されている。

本発明の態様によれば、基板と、当該基板に対向配置された基体との間に液晶層を挟持する液晶装置の製造方法であって、基板又は基体と液晶層との間に無機配向膜を設け、無機配向膜と液晶層との間に保護膜を設け、無機配向膜は、液晶層側の面から液晶層と逆側の面に向けて凹む、複数の凹部を有し、保護膜は、複数の凹部に相当する部分の少なくとも一部において、液晶層側から当該液晶層と逆側に向けて落ち込むように形成されているので、液晶層の配向制御性を有しつつ耐光性に優れた液晶装置を効率的に製造することができる。

本発明に係るプロジェクターは、上記の液晶装置の一態様を備える。
本発明の一態様によれば、液晶層の配向制御性を有しつつ耐光性に優れた液晶装置を備えるので、表示特性及び寿命において信頼性の高いプロジェクターを提供することができる。

液晶装置１００の概略構成を示す平面図。 図１においてＨ−Ｈ’線に沿った構成を示す断面図。 第一配向層１６及び第二配向層２２の構成を示す断面図。 第一配向層１６の断面を拡大して示す図。 無機配向膜１６１の平面構成を示す図。 保護膜１６２の平面構成を示す図。 実施形態に係るプロジェクター５００の光学系を示す模式図。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、液晶装置１００の概略構成を示す平面図の一例である。図２は、図１においてＨ−Ｈ’線に沿った構成を示す断面図の一例である。なお、本実施形態では、液晶装置の一例として、ＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶装置を挙げて説明する。

液晶装置１００は、素子基板１０及び対向基板２０（一対の基板）を備えている。素子基板１０と対向基板２０とは、平面視略矩形枠状のシール材５２を介して貼り合わされている。シール材５２には、液晶を注入するための開口部５５（注入部）が形成されており、該開口部５５が封止材５４により封止されている。シール材５２及び封止材５４に囲まれた領域内には、液晶層５０が封入されている。シール材５２及び封止材５４の内周側に沿って平面視矩形枠状の額縁５３が形成されており、額縁５３の内側の領域が表示領域１１となっている。

表示領域１１の内側には、複数の画素１２がマトリクス状に設けられている。画素１２は、表示領域１１の最小表示単位を構成している。シール材５２の外側の領域には、素子基板１０の１辺（図示下辺）に沿って、データ線駆動回路１０１および外部回路実装端子１０２が形成されており、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が形成されて周辺回路を構成している。

素子基板１０の残る１辺（図示上辺）には、表示領域１１の両側の走査線駆動回路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、素子基板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。

素子基板１０の液晶層５０側には、複数の画素電極９が配列形成されている。画素電極９は、画素１２ごとに設けられている。素子基板１０には、複数のスイッチング素子（図示略）が設けられている。スイッチング素子は、例えば薄膜トランジスターにより構成され、画素１２ごとに設けられている。スイッチング素子のソース領域は、図示略のデータ線を介してデータ線駆動回路１０１と電気的に接続されている。スイッチング素子のゲート電極は、図示略の走査線を介して走査線駆動回路１０４と電気的に接続されている。スイッチング素子のドレイン領域は、画素電極９と電気的に接続されている。

画素電極９上には、第一配向層１６が形成されている。対向基板２０の液晶層５０側に、額縁５３および遮光膜（図示略）が形成されている。額縁５３および遮光膜（図示略）の上に表示領域１１の全面を覆う共通電極２１が形成されている。共通電極２１上には、第二配向層２２が形成されている。液晶層５０に電界が印加されていない状態の液晶層５０の配向状態は、第一配向層１６および第二配向層２２により制御されている。

液晶装置１００は、透過型の液晶装置として構成されている。画素電極９及び共通電極２１は、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯという）等の光透過率の高い導電材料を用いて、透明電極として構成されている。

表示すべき画像の画像信号は、液晶装置１００の外部から外部回路実装端子１０２を介して供給される。データ線駆動回路１０１は、画像信号に含まれる画素ごとの階調値を示す画像データに基づいて、液晶層５０を駆動する駆動電圧波形をスイッチング素子に出力する。走査線駆動回路１０４は、画像信号に含まれる画素の表示タイミングを示すデータに基づいて、スイッチング素子のゲート電極に電圧を印加し、スイッチング素子のオンオフを制御する。

スイッチング素子がオンになると、上記の駆動電圧波形が画素電極９に供給され、画素電極９に電圧が印加される。共通電極２１の電位は、例えば複数の画素１２で共通の共通電位に保持されている。液晶層５０には、画素電極９と共通電極２１との間の電位差に相当する電圧が印加される。この電圧により生じる電界によって、液晶層５０の配向状態が変化する。液晶層５０に入射した光は、液晶層５０の配向状態に応じて画素１２ごとに偏光状態が変化する。液晶層５０から射出された光を偏光板（図示略）に通すことにより、画像データに応じた階調値の光が偏光板から射出される。このようにして、画像データに対応する画像を表示することが可能になっている。

図３は、第一配向層１６及び第二配向層２２の構成を示す断面図の一例である。図４は、第一配向層１６の断面を拡大して示す図である。図３及び図４においては、図を判別しやすくするため、画素電極９、共通電極２１、各種配線及び各種駆動回路の図示を省略する。

図３に示すように、第一配向層１６は、素子基板１０のうち対向基板２０に対向する対向面１０ａに形成されている。第二配向層２２は、対向基板２０のうち素子基板１０に対向する対向面２０ａに形成されている。液晶層５０は、第一配向層１６及び第二配向層２２に接するように配置されている。

第一配向層１６は、素子基板１０上に配置された無機配向膜１６１と、無機配向膜１６１に積層して配置された保護膜１６２と、を備えている。無機配向膜１６１は、例えばシリコン酸化物又は金属酸化物によって形成された多数の柱状の結晶体（カラム）１６１ａを有する。このカラム１６１ａの結晶成長方向は、基板の法線に対して斜めに傾いた方向である。

無機配向膜１６１は、溝部１６１ｂを有している。溝部１６１ｂは、カラム１６１ａの間に形成されている。例えば、素子基板１０の対向面１０ａには、カラム１６１ａが多数密集している領域と、カラム１６１ａが疎らに配置されている領域とが形成されている。この場合、カラム１６１ａが疎らに配置された領域が溝部１６１ｂとして形成されている。図３及び図４においては、図示を判別しやすくするために、溝部１６１ｂにおいて素子基板１０又は対向基板２０の表面が露出するように示されているが、これに限られることは無い。例えば、カラム１６１ａの深さ方向の一部に溝部１６１ｂが形成された構成であってもよい。

また、保護膜１６２は、無機絶縁材料を用いて形成されている。本実施形態では、保護膜１６２は、例えばオルガノポリシロキサンなどのポリシロキサン系の垂直配向材料を用いて形成されている。このような垂直配向材料としては、例えばＳｉＯやＳｉＯ_２などの珪素酸化物や、ＳｉＮなどの珪素窒化物などが挙げられる。なお、保護膜１６２としては、ポリシロキサン系の垂直配向材料に限られず、Ａｌ酸化物などの他の無機絶縁材料を用いてもよい。

保護膜１６２は、図３に示すように、例えばインクジェット法やスピンコート法などの液相成膜法によって無機配向膜１６１のうちカラム１６１ａ及び溝部１６１ｂを含めた液晶層５０側の表面１６１ｃを覆うように設けられている。無機配向膜１６１の表面には、例えば複数のカラム１６１ａの形状の違いによる凹凸部が形成されており、保護膜１６２は、凹凸部の少なくとも一部を平坦化するように形成されている。なお、図３及び図４では、保護膜１６２が無機配向膜１６１の全体を覆うように設けられた構成が示されているが、これに限られることは無く、保護膜１６２が無機配向膜１６１の一部を覆うように設けられた構成であってもよい。

また、複数のカラム１６１ａの内部には空隙が存在しており、保護膜１６２は当該空隙を充填するように形成されている。このため、当該空隙部に液晶が侵入することが無く、侵入した液晶と配向層１６との界面での光反応を抑制することができる。好ましくは空隙を完全に充填することであるが、少なくとも一部を充填するように形成されていれば、空隙に液晶が侵入した場合、液晶との界面の表面積を小さくすることができる。これによって液晶と配向層１６の界面での光反応が抑制される。

保護膜１６２のうち液晶層５０との界面には、凹部１６２ｂが形成されている。凹部１６２ｂは、無機配向膜１６１の溝部１６１ｂに重なる領域のうち少なくとも一部に設けられている。保護膜１６２を構成する無機絶縁材料が無機配向膜１６１の溝部１６１ｂの一部に入り込んだ状態となっていることにより、凹部１６２ｂの形状は溝部１６１ｂの形状に沿った形状となっている。

当該凹部１６２ｂは、深さ方向の寸法が例えば１５ｎｍ〜１５０ｎｍ程度に形成されている。また、凹部１６２ｂは、カラム１６１ａの傾斜方向の寸法（凹部１６２ｂの幅方向の寸法）が例えば１５ｎｍ〜１００ｎｍ程度に形成されている。

例えば、図４に示すように、溝部１６１ｂは、基板面の法線方向に対するカラム１６１ａの傾斜に対応して傾斜するように形成されている。これに対して、溝部１６１ｂに重なる位置に形成される凹部１６２ｂについても、カラム１６１ａの傾斜に対応して傾斜する面１６２ｃを有している。

図５は、無機配向膜１６１の平面構成の一例を示す図である。
図５に示すように、素子基板１０の基板面視において、溝部１６１ｂは、例えば素子基板１０の対向面１０ａの全体に亘って形成されている。当該溝部１６１ｂは、カラム１６１ａの傾斜する方向に対して交差する方向に延在する形状に形成されている。また、溝部１６１ｂは、例えば無機配向膜１６１の表面の一部が裂けたような形状（クラック状）に形成されている。

図６は、保護膜１６２の平面構成の一例を示す図である。
図６に示すように、凹部１６２ｂは、溝部１６１ｂに平面視でほぼ重なる位置に形成されている。凹部１６２ｂは、溝部１６１ｂの延在方向に沿った方向に延在している。凹部１６２ｂは、例えば保護膜１６２の表面の一部が開口された状態に形成されており、開口形状は溝部１６１ｂに比べてなだらかに形成されている。

一方、第二配向層２２は、対向基板２０上に配置された無機配向膜２２１と、無機配向膜２２１に積層して配置された保護膜２２２と、を備えている。無機配向膜２２１は、例えばシリコン酸化物又は金属酸化物によって形成された多数の柱状の結晶体（カラム）２２１ａを有する。このカラム２２１ａの結晶成長方向は、基板の法線に対して斜めに傾いた方向である。

無機配向膜２２１は、溝部２２１ｂを有している。溝部２２１ｂは、カラム２２１ａの間に形成されている。例えば、対向基板２０の対向面２０ａには、カラム２２１ａが多数密集している領域と、カラム２２１ａが疎らに配置されている領域とが形成されている。この場合、カラム２２１ａが疎らに配置された領域が溝部２２１ｂとして形成されている。

また、保護膜２２２は、無機絶縁材料を用いて形成されている。本実施形態では、保護膜２２２は、上記の保護膜１６２と同様に、例えばオルガノポリシロキサンなどのポリシロキサン系の垂直配向材料を用いて形成されている。このような垂直配向材料としては、例えばＳｉＯやＳｉＯ_２などの珪素酸化物や、ＳｉＮなどの珪素窒化物などが挙げられる。なお、保護膜２２２としては、ポリシロキサン系の垂直配向材料に限られず、Ａｌ酸化物などの他の無機絶縁材料を用いてもよい。

保護膜２２２は、図３に示すように、例えばインクジェット法やスピンコート法などの液相成膜法によって無機配向膜２２１のうちカラム２２１ａ及び溝部２２１ｂを含めた液晶層５０側の表面２２１ｃを覆うように設けられている。無機配向膜２２１の表面には、例えば複数のカラム２２１ａの形状の違いによる凹凸部が形成されており、保護膜２２２は、凹凸部の少なくとも一部を平坦化するように形成されている。なお、図３及び図４では、保護膜２２２が無機配向膜２２１の全体を覆うように設けられた構成が示されているが、これに限られることは無く、保護膜２２２が無機配向膜２２１の一部を覆うように設けられた構成であってもよい。

また、複数のカラム２２１ａの内部には空隙が存在しており、保護膜２２２は当該空隙を充填するように形成されている。このため、当該空隙部に液晶が侵入することが無く、侵入した液晶と配向層２２との界面での光反応を抑制することができる。好ましくは空隙を完全に充填することであるが、少なくとも一部を充填するように形成されていれば、空隙に液晶が侵入した場合、液晶との界面の表面積を小さくすることができる。これによって液晶と配向層２２の界面での光反応が抑制される。

保護膜２２２のうち液晶層５０との界面には、凹部２２２ｂが形成されている。凹部２２２ｂは、無機配向膜２２１の溝部２２１ｂに重なる領域のうち少なくとも一部に設けられている。保護膜２２２を構成する無機絶縁材料が無機配向膜２２１の溝部２２１ｂの一部に入り込んだ状態となっていることにより、凹部２２２ｂの形状は溝部２２１ｂの形状に沿った形状となっている。

当該凹部２２２ｂは、深さ方向の寸法が例えば１５ｎｍ〜１５０ｎｍ程度に形成されている。また、凹部２２２ｂは、カラム２２１ａの傾斜方向の寸法（凹部２２２ｂの幅方向の寸法）が例えば１５ｎｍ〜１００ｎｍ程度に形成されている。

例えば、図４に示すように、溝部２２１ｂは、基板面の法線方向に対するカラム２２１ａの傾斜に対応して傾斜するように形成されている。これに対して、溝部２２１ｂに重なる位置に形成される凹部２２２ｂについても、カラム２２１ａの傾斜に対応して傾斜する面２２２ｃを有している。

なお、無機配向膜２２１及び保護膜２２２の平面構成は、上記の無機配向膜１６１及び保護膜１６２の平面構成と同様であるため、図示及び説明を省略する。

上記のように構成された液晶装置１００を製造する場合には、まず素子基板１０及び対向基板２０に対して、配線や電極を含めた必要なパターンを形成する。その後、素子基板１０及び対向基板２０にシリコン酸化物又は金属酸化物を物理蒸着することにより、それぞれ無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１を形成する（無機配向膜形成工程）。物理蒸着を行う方法として、本実施形態では、配向膜を構成する無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１は、真空蒸着法によってＳｉＯ_２が斜方蒸着されて形成されている。

斜方蒸着については、例えば基板面から所定の角度だけ傾いた方向から蒸着を行うことにより、蒸着と同じ方位に所望の角度傾いた方向に、ＳｉＯ_２のカラム１６１ａ及びカラム２２１ａを成長させ、これによって無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１のそれぞれに異方性を付与している。無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１は、カラム１６１ａ及びカラム２２１ａの長軸を基板上に投影したときの基板の上面上における長軸の向きに沿うように、配向規制力を有している。

無機配向膜１６１の蒸着の向きＶａ１と無機配向膜２２１の蒸着の向きＶａ２とは、互いに平行であって反対の向きとなっている。したがって、無機配向膜１６１と無機配向膜２２１とは、互いに平行であって反対の向きに配向規制方向を有している。

上記の斜方蒸着を行う際、蒸着方向に見て、例えば素子基板１０又は対向基板２０上に形成された配線などのパターン上には蒸着粒子が付着しやすく、パターンの影になる領域には蒸着粒子が付着しにくい。このように、無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１の下地の凹凸形状により、蒸着粒子が付着しやすい領域と、蒸着粒子が付着しにくい領域とが形成される。このため、カラム１６１ａ及びカラム２２１ａは、基板面全体に亘って均一に配置されるのではなく、粗密の分布が形成される。具体的には、蒸着方向においてカラム１６１ａ及びカラム２２１ａが密に形成される領域と疎に形成される領域とが設けられる。無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１において、カラム１６１ａ及びカラム２２１ａが疎に形成される部分は上記の溝部１６１ｂ及び溝部２２１ｂとして形成される。斜方蒸着において、蒸着方向に直交する方向にパターンの影が形成されるため、溝部１６１ｂ及び溝部２２１ｂは、パターンに対応する位置であって蒸着方向にほぼ直交する方向に延びるように形成される。

上記下地の凹凸形状は、無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１の下地の電極である、例えばＩＴＯ膜の結晶粒径の大小等によって得ることが出来る。スパッタ法でＩＴＯ膜を形成する場合、酸素流量や圧力、膜厚などを変えることによって表面の凹凸を大きくしたり、増やすことができる。

次に、上記のように形成された無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１上に、スピンコート法やインクジェット法などの液相成膜法により、保護膜１６２及び保護膜２２２を構成する材料を塗布し、乾燥及び焼成を行う。これにより、無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１上に保護膜１６２及び保護膜２２２を形成する（保護膜形成工程）。

液相成膜法を行う際、上記斜方蒸着によって形成されたカラム１６１ａ及びカラム２２１ａと、溝部１６１ｂ及び溝部２２１ｂとに亘って材料を塗布する。このとき、溝部１６１ｂ及び溝部２２１ｂを完全に埋めてしまわないように保護膜１６２及び保護膜２２２の材料を塗布する。これにより、保護膜１６２には溝部１６１ｂの形状に沿った凹部１６２ｂが形成され、保護膜２２２には溝部２２１ｂの形状に沿った凹部２２２ｂが形成されることになる。

また、保護膜１６２及び保護膜２２２の材料を塗布することにより、カラム１６１ａ及びカラム２２１ａ同士の先端の凹凸が平坦化される。これにより、液晶層５０と無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１との界面の面積が小さくなると共に、界面に存在する光活性基が減少することになる。無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１は、液晶層５０との界面に存在する光活性基の光反応により劣化する場合がある。無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１の表面を保護膜１６２及び保護膜２２２で平坦化することにより、無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１と液晶層５０との界面の面積を小さくすると共に界面の光活性基を減少することができるため、光劣化反応が抑制されることになる。

このように、斜方蒸着の過程で形成される溝部１６１ｂ及び溝部２２１ｂの形状の一部を残すように凹部１６２ｂ及び凹部２２２ｂを形成することにより、無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１の表面の劣化を抑制しつつ液晶層５０の配向規制力を有するような構成を効率的に形成することができる。

保護膜１６２及び保護膜２２２を形成した後、素子基板１０と対向基板２０とが所定の間隔を空けて対向配置するようにパネルを組み立て、その後液晶を注入し、注入口を封止することにより、液晶装置１００が完成する。

以上のように、本実施形態では、無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１が無機絶縁材料を用いて形成された保護膜１６２及び保護膜２２２によってそれぞれ覆われているので、液晶層５０との界面における第一配向層１６及び第二配向層２２の光活性基を大幅に低減することができる。これにより、光反応の発生を低減することができるため、耐光性向上を図ることができる。また、無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１を覆う保護膜１６２及び保護膜２２２の表面に凹部１６２ｂ及び凹部２２２ｂが形成されているため、液晶層５０の配向制御性を確保することができる。これにより、液晶層５０の配向制御性を有しつつ耐光性に優れた液晶装置１００が得られる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
図７は、本実施形態に係るプロジェクター５００の光学系の一例を示す模式図である。
図７に示すように、プロジェクター５００は、光源装置５０１と、インテグレーター５０４と、偏光変換素子５０５と、色分離導光光学系５０２と、光変調装置としての液晶光変調装置５１０Ｒ、液晶光変調装置５１０Ｇ、液晶光変調装置５１０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５１２及び投写光学系５１４と、を具備して構成されている。

液晶光変調装置５１０Ｒ、５１０Ｇ及び５１０Ｂには、後述するように、液晶装置５２０Ｒ、５２０Ｇ及び５２０Ｂが設けられている。この液晶装置５２０Ｒ、５２０Ｇ及び５２０Ｂとして、例えば上記各実施形態において説明した液晶装置１００〜４００を用いることができる。

光源装置５０１は、第一色光である赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、第二色光である緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、及び第三色光である青色光（以下、「Ｂ光」という。）を含む光を供給する。光源装置５０１としては、例えば超高圧水銀ランプを用いることができる。

インテグレーター５０４は、光源装置５０１からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子５０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えば色分離導光光学系５０２の反射面に対してｓ偏光したｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離導光光学系５０２を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｒに入射する。

色分離導光光学系５０２は、Ｒ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｒと、Ｂ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇと、３枚の反射ミラー５０７と、２枚のリレーレンズ５０８と、を具備して構成されている。

Ｒ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー５０７に入射する。

反射ミラー５０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、Ｒ光用の液晶光変調装置５１０Ｒに入射する。Ｒ光用の液晶光変調装置５１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。

Ｒ光用の液晶光変調装置５１０Ｒは、λ／２位相差板５２３Ｒ、ガラス板５２４Ｒ、第一偏光板５２１Ｒ、液晶装置５２０Ｒ、及び第二偏光板５２２Ｒを有する。λ／２位相差板５２３Ｒ及び第一偏光板５２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板５２４Ｒに接する状態で配置される。なお、図７において、第二偏光板５２２Ｒは独立して設けられているが、液晶装置５２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム５１２の入射面に接する状態で配置しても良い。

Ｒ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｒで反射された、Ｇ光とＢ光とは光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇで反射されたＧ光は、Ｇ光用の液晶光変調装置５１０Ｇに入射する。Ｇ光用の液晶光変調装置５１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。Ｇ光用の液晶光変調装置５１０Ｇは、液晶装置５２０Ｇ、第一偏光板５２１Ｇ及び第二偏光板５２２Ｇを有する。

Ｇ光用の液晶光変調装置５１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。Ｇ光用の液晶光変調装置５１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第一偏光板５２１Ｇをそのまま透過し、液晶装置５２０Ｇに入射する。液晶装置５２０Ｇに入射したｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶装置５２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第二偏光板５２２Ｇから射出される。このようにして、Ｇ光用の液晶光変調装置５１０Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム５１２に入射する。

Ｂ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ５０８と、２枚の反射ミラー５０７とを経由して、Ｂ光用の液晶光変調装置５１０Ｂに入射する。

Ｂ光用の液晶光変調装置５１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。Ｂ光用の液晶光変調装置５１０Ｂは、λ／２位相差板５２３Ｂ、ガラス板５２４Ｂ、第一偏光板５２１Ｂ、液晶装置５２０Ｂ、及び第二偏光板５２２Ｂを有する。

Ｂ光用の液晶光変調装置５１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。Ｂ光用の液晶光変調装置５１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板５２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、ガラス板５２４Ｂ及び第一偏光板５２１Ｂをそのまま透過し、液晶装置５２０Ｂに入射する。液晶装置５２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶装置５２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第二偏光板５２２Ｂから射出される。Ｂ光用の液晶光変調装置５１０Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム５１２に入射する。

このように、色分離導光光学系５０２を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー５０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー５０６Ｇとは、光源装置５０１から供給される光を、第一色光であるＲ光と、第二色光であるＧ光と、第三色光であるＢ光とに分離する。

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５１２は、２つのダイクロイック膜５１２ａ、５１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜５１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜５１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム５１２は、Ｒ光用の液晶光変調装置５１０Ｒ、Ｇ光用の液晶光変調装置５１０Ｇ、及びＢ光用の液晶光変調装置５１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。

投写光学系５１４は、クロスダイクロイックプリズム５１２で合成された光をスクリーン５１６に投射する。これにより、スクリーン５１６上でフルカラー画像を得ることができる。

以上のように、本実施形態によれば、液晶層５０の配向制御性を有しつつ耐光性に優れた液晶装置５２０Ｒ、５２０Ｇ及び５２０Ｂ（液晶装置１００〜４００）を備えるので、表示特性及び寿命において信頼性の高いプロジェクター５００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、上記実施形態においては、液相成膜法によって保護膜１６２及び保護膜２２２を形成する態様を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、他の手法（例、スパッタリング法など）によって保護膜１６２及び保護膜２２２を形成してもよい。

また、上記実施形態の液晶装置１００は、上記液晶プロジェクターのライトバルブに限らず、高温ポリシリコンＴＦＴ液晶（ＨＴＰＳ）、反射型高温ポリシリコンＴＦＴ液晶（Ｒ−ＨＴＰＳ）、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）、デジタルサイネージ、ＥＶＦ（Electronic View Finder）として用いることができる。

また、上記実施形態の液晶装置１００は、携帯電話、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、かかる構成とすることで、表示品質が高く、信頼性に優れた表示部を備えた電子機器を提供できる。

本発明の実施例を説明する。以下の各実施例は、素子基板１０及び対向基板２０に対して、各実施例に記載の条件にて無機配向膜１６１及び無機配向膜２２１と、保護膜１６２及び保護膜２２２を形成した。その後、各条件で形成された無機配向膜及び保護膜を有する液晶装置について、配向状態及び耐光性の試験を行った。

配向状態については、通電時の配向状態をクロスニコル下で観察した。
耐光性の試験については、光源として水銀キセノンランプ（ＨＯＹＡ（株）製）を用いた。また、具体的な試験方法として、バンドパスフィルタを用いて２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長の光を取り出し、液晶装置（パネル）に照射した。このときの光強度を２０ｍＷ／ｃｍ^２とし、試験時のパネルの温度を３５℃とした。

［実施例１］
無機配向膜については、斜方蒸着法により、基板法線からの角度を５５°とし、蒸着時の圧力を３．０×１０^−２Ｐａとして、厚さ１５０ｎｍのＳｉＯ_Ｘ膜（材料：ＵＳＴＲＯＮ（株）製ＳｉＯ_２タブレット）を形成した。

保護膜については、スピンコート法により、厚さ３０ｎｍになる条件で、珪素化合物（材料：日産化学工業（株）製ポリシロキサン系垂直配向材料ＯＡ０４０）の薄膜を形成した。

上記無機配向膜及び保護膜を有する液晶装置において、配向状態は均一であり、また、耐光性については１時間光を照射しても配向異常は見られなかった。

［実施例２］
無機配向膜については、斜方蒸着法により、基板法線からの角度を４５°とし、蒸着時の圧力を３．０×１０^−２Ｐａとして、厚さ１５０ｎｍのＳｉＯ_Ｘ膜（材料：ＵＳＴＲＯＮ（株）製ＳｉＯ_２タブレット）を形成した。実施例１に比べて基板法線からの角度を小さくすることにより、蒸着方向における溝部の寸法（溝部の幅）が小さくなった。

保護膜については、スピンコート法により、厚さ１０ｎｍになる条件で、珪素化合物（材料：日産化学工業（株）製ポリシロキサン系垂直配向材料ＯＡ０４０）の薄膜を形成した。

上記無機配向膜及び保護膜を有する液晶装置において、配向状態は均一であり、また、耐光性については１時間光を照射しても配向異常は見られなかった。

［実施例３］
無機配向膜については、斜方蒸着法により、基板法線からの角度を６５°とし、蒸着時の圧力を３．０×１０^−２Ｐａとして、厚さ１５０ｎｍのＳｉＯ_Ｘ膜（材料：ＵＳＴＲＯＮ（株）製ＳｉＯ_２タブレット）を形成した。実施例１に比べて基板法線からの角度を大きくすることにより、蒸着方向における溝部の寸法（溝部の幅）が大きくなった。

保護膜については、スピンコート法により、厚さ３０ｎｍになる条件で、珪素化合物（材料：日産化学工業（株）製ポリシロキサン系垂直配向材料ＯＡ０４０）の薄膜を形成した。

上記無機配向膜及び保護膜を有する液晶装置において、配向状態は均一であり、また、耐光性については１時間光を照射しても配向異常は見られなかった。

［実施例４］
素子基板及び対向基板において、電極に用いられる下地ＩＴＯの結晶粒径を、例えば酸素流量や圧力、膜厚などを変えることによって他の実施例よりも小さくし、表面の凹凸を増やす構成とした。

無機配向膜については、斜方蒸着法により、基板法線からの角度を５５°とし、蒸着時の圧力を３．０×１０^−２Ｐａとして、厚さ１５０ｎｍのＳｉＯ_Ｘ膜（材料：ＵＳＴＲＯＮ（株）製ＳｉＯ_２タブレット）を形成した。この場合、溝部の密度が他の実施例よりも多くなった。

保護膜については、スピンコート法により、厚さ３０ｎｍになる条件で、珪素化合物（材料：日産化学工業（株）製ポリシロキサン系垂直配向材料ＯＡ０４０）の薄膜を形成した。

上記無機配向膜及び保護膜を有する液晶装置において、配向状態は均一であり、また、耐光性については１時間光を照射しても配向異常は見られなかった。

［実施例５］
素子基板及び対向基板において、電極に用いられる下地ＩＴＯの結晶粒径を、例えば酸素流量や圧力、膜厚などを変えることによって他の実施例よりも小さくし、表面の凹凸を増やす構成とした。

無機配向膜については、斜方蒸着法により、基板法線からの角度を４５°とし、蒸着時の圧力を８．５×１０^−３Ｐａとして、厚さ７５ｎｍのＳｉＯ_Ｘ膜（材料：ＵＳＴＲＯＮ（株）製ＳｉＯ_２タブレット）を形成した。この場合、溝部の密度が他の実施例よりも多くなった。

保護膜については、スピンコート法により、厚さ１０ｎｍになる条件で、珪素化合物（材料：日産化学工業（株）製ポリシロキサン系垂直配向材料ＯＡ０４０）の薄膜を形成した。

上記無機配向膜及び保護膜を有する液晶装置において、配向状態は均一であり、また、耐光性については１時間光を照射しても配向異常は見られなかった。

［実施例６］
無機配向膜については、斜方蒸着法により、基板法線からの角度を６０°とし、蒸着時の圧力を３．０×１０^−２Ｐａとして、厚さ８０ｎｍのＳｉＯ_Ｘ膜（材料：ＵＳＴＲＯＮ（株）製ＳｉＯ_２タブレット）を形成した。

保護膜については、スパッタ法により、厚さ２０ｎｍになる条件で、ＳｉＯ_Ｘの薄膜を形成した。これにより、他の実施例に比べて緻密に形成された保護膜が得られた。

上記無機配向膜及び保護膜を有する液晶装置において、配向状態は均一であり、また、耐光性については１時間光を照射しても配向異常は見られなかった。

［比較例］
配向層として、スピンコート法により厚さ４０ｎｍになる条件でポリイミド（材料：ＪＳＲ（株）製 垂直配向材料ＡＬ０００１０）の薄膜を形成し、その後ラビングを行った。

上記配向層を有する液晶装置において、配向状態は均一であったが、耐光性については５分間光を照射すると配向異常が見られた。

［参照例］
配向層として、スピンコート法により厚さ４０ｎｍになる条件で珪素化合物（材料：日産化学工業（株）製ポリシロキサン系垂直配向材料ＯＡ０４０）の薄膜を形成した。

上記無機配向膜及び保護膜を有する液晶装置において、配向状態は均一であり、また、耐光性については１時間光を照射しても配向異常は見られなかった。

１０…素子基板 １６…第一配向層 ２０…対向基板 ２２…第二配向層 ５０…液晶層 １００、５２０Ｒ、５２０Ｇ、５２０Ｂ…液晶装置 １６１…無機配向膜 １６１ａ…カラム １６１ｂ…溝部 １６２…保護膜 １６２ｂ…凹部 ２２１…無機配向膜 ２２１ａ…カラム ２２１ｂ…溝部 ２２２…保護膜 ２２２ｂ…凹部 ５００…プロジェクター

Claims (11)

1. 基板と、
   前記基板に対向配置された基体と、
   前記基板と前記基体との間に挟持された液晶層と、
   前記基板又は前記基体と前記液晶層との間に設けられた無機配向膜と、
   前記無機配向膜と前記液晶層との間に設けられた保護膜と、を有し、
   前記無機配向膜は、前記液晶層側の面から前記液晶層と逆側の面に向けて凹む、複数の凹部を有し、
   前記保護膜は、前記複数の凹部に相当する部分の少なくとも一部において、前記液晶層側から前記液晶層と逆側に向けて落ち込む形状であることを特徴とする液晶装置。
2. 請求項１に記載の液晶装置において、
   前記無機配向膜は、前記基板または前記基体の面の法線方向に対して傾斜した、複数のカラムからなり、
   前記傾斜のうち、前記基板または前記基体の面の法線方向から見た平面視における傾斜方向を第１の方向としたとき、
   前記複数の凹部は、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿っていることを特徴とする液晶装置。
3. 請求項２に記載の液晶装置において、
   前記複数の凹部は、前記複数のカラムの前記基板または前記基体の法線方向に対する傾斜方向と同一方向に傾斜した凹みであることを特徴とする液晶装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶装置において、
   前記保護膜は、前記複数の凹部の中に入り込むことで、凹み深さを小さくしていることを特徴とする液晶装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶装置において、
   さらに前記基板または前記基体の前記液晶層側の面に段差部を有し、
   前記複数の凹部は、前記段差部に相当する部分に形成されていることを特徴とする液晶装置。
6. 請求項５に記載の液晶装置において、
   さらに、前記基板または前記基体の前記液晶層側の面には電極が形成され、
   前記段差部は、前記電極の前記液晶層側の面上に形成されていることを特徴とする液晶装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶装置において、
   前記保護膜は、ポリシロキサン系の垂直配向材料または珪素酸化物または珪素窒化物または酸化アルミニウムのいずれかを含む材料を用いて形成されることを特徴とする液晶装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶装置において、
   前記保護膜は、液相成膜法によって形成されていることを特徴とする液晶装置。
9. 請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶装置において、
   前記無機配向膜は、斜方蒸着法によって形成されていることを特徴とする液晶装置。
10. 基板と、前記基板に対向配置された基体との間に液晶層を挟持する液晶装置の製造方法であって、
    前記基板又は前記基体と前記液晶層との間に無機配向膜を設け、
    前記無機配向膜と前記液晶層との間に保護膜を設け、
    前記無機配向膜は、前記液晶層側の面から前記液晶層と逆側の面に向けて凹む、複数の凹部を有し、
    前記保護膜は、前記複数の凹部に相当する部分の少なくとも一部において、前記液晶層側から前記液晶層と逆側に向けて落ち込むように形成されていることを特徴とする液晶装置の製造方法。
11. 請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の液晶装置を備える
    プロジェクター。

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